直接采集來(lái)的信號(hào)由于噪聲等原因不一定能夠滿足采集系統(tǒng)的要求，為了適合數(shù)據(jù)采集設(shè)備的輸入范圍，由傳感器生成的電信號(hào)必須經(jīng)過(guò)處理。信號(hào)調(diào)理裝置能夠按照要求放大或者縮小電壓電流范圍，并對(duì)信號(hào)進(jìn)行隔離濾波等處理。光伏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的信號(hào)調(diào)理圖如圖3所示。

圖3 光伏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的信號(hào)調(diào)理

信號(hào)調(diào)理裝置SCXI（Signal Conditioning Extension for Instrumentation）由信號(hào)調(diào)理機(jī)箱、信號(hào)調(diào)理模塊和信號(hào)連接端口組成。分布式信號(hào)采集系統(tǒng)采用模塊化的方式，完成信號(hào)調(diào)理、數(shù)據(jù)采集和網(wǎng)絡(luò)通訊的功能。分布式信號(hào)采集系統(tǒng)非常適合于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)試，它可以使信號(hào)調(diào)理在靠近傳感器的位置進(jìn)行。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用NI公司的FieldPoint模塊化分布式I/O產(chǎn)品，利用RS485串行接口可以方便的連接到本地PC.FieldPoint內(nèi)裝信號(hào)調(diào)理部件，可以直接連接到傳感器，具有精確可靠的16位模擬輸入，可供混用與搭配的獨(dú)立I/O模塊能夠在惡劣環(huán)境下使用。另外，F(xiàn)ieldPoint具有將I/O功能、信號(hào)終端和通訊方式模塊化的創(chuàng)新結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)周期短而且性能穩(wěn)定，F(xiàn)ieldPoint系統(tǒng)包括大量隔離模擬與數(shù)字I/O 模塊、接線座， 以及網(wǎng)絡(luò)接口， 以便更容易地與標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)放式網(wǎng)絡(luò)相連接[9].用戶(hù)可以單獨(dú)選擇最合適的特定應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)接口模塊、I/O 模塊或信號(hào)終端類(lèi)型。光伏發(fā)電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)選用NI FP-AI-110 單端輸入模塊、NI FP-TC-120 熱電偶模塊和NI FP-1001 網(wǎng)絡(luò)接口模塊。

由于太陽(yáng)能輻射傳感器是利用其頂部的光電探測(cè)器來(lái)測(cè)量太陽(yáng)輻射的，能夠?qū)⒐庑盘?hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，于是采集選用NI FP-AI-110模塊，它是8通道單端輸入模塊，用于從各種傳感器直接測(cè)量電壓和電流信號(hào)。 溫度的采集選用NI FP-TC-120,8通道熱電偶模塊，操作溫度范圍為-40到70°C ,用于標(biāo)準(zhǔn)J、K、T、N、R、S、E和B熱電偶的溫度的測(cè)量，具有信號(hào)調(diào)理、雙層絕緣隔離、輸入噪聲過(guò)濾的功能和高精度delta-sigma 16位模-數(shù)轉(zhuǎn)換器，保證測(cè)量數(shù)據(jù)的精確。以上兩模塊均提供HotPnP（熱插拔）操作且配置簡(jiǎn)單，可自我診斷和自動(dòng)調(diào)整到工程單位，是專(zhuān)為高效高可靠度的測(cè)量而設(shè)計(jì)的，提供濾波處理的低噪音16位分辨率模擬輸入和過(guò)量程保護(hù)、板載診斷的功能都確保了無(wú)故障的安裝和維護(hù)，且均附有NIST校準(zhǔn)認(rèn)證書(shū)以確保精確可靠的模擬測(cè)量，非常適合在光伏發(fā)電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中進(jìn)行應(yīng)用。為了實(shí)現(xiàn)FieldPoint和RS485總線之間的通訊，還采用NI FP-1001網(wǎng)絡(luò)接口模塊，每個(gè)FP-1001網(wǎng)絡(luò)模塊可將多達(dá)9個(gè)FieldPoint I/O 模塊作為結(jié)點(diǎn)連接到RS485網(wǎng)絡(luò)。FP-1001通過(guò)FieldPoint端子基座連成的本地高速總線，管理PC和I/O模塊間的通信。 FP-1001還提供若干診斷和自動(dòng)化的功能，令安裝、使用和維護(hù)得以簡(jiǎn)化。

虛擬儀器技術(shù)（Virtual Instrumentation,VI）是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、大規(guī)模集成電路等技術(shù)的飛速發(fā)展，儀器系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)緊密結(jié)合，而對(duì)傳統(tǒng)儀器概念的突破。美國(guó)國(guó)家儀器（NI）公司開(kāi)發(fā)的圖形化軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境Labview（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench）是一種用圖標(biāo)代替文本行創(chuàng)建應(yīng)用程序的圖形化編程語(yǔ)言，是目前實(shí)現(xiàn)虛擬儀器軟件設(shè)計(jì)最流行的工具之一，被公認(rèn)為標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)采集和儀器控制軟件，現(xiàn)已成為測(cè)試測(cè)量和控制行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)軟件平臺(tái)[10].

4.1 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)前面板設(shè)計(jì)

由于Labview使用G語(yǔ)言（圖形化語(yǔ)言）進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，因此該系統(tǒng)界面包含了光伏發(fā)電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)所要進(jìn)行監(jiān)測(cè)的溫度、電流、電壓以及輻照度等的全部信息，Labview中的VI程序由前面板、程序框圖、VI圖標(biāo)3部分構(gòu)成，其中前面板是VI 程序的用戶(hù)操作界面，是VI程序的交互式輸入和輸出端口。如圖4所示，系統(tǒng)前面板即系統(tǒng)界面主要由主監(jiān)測(cè)界面以及各種參數(shù)界面組成。主界面主要由發(fā)電參數(shù)監(jiān)測(cè)模塊、環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)模塊和數(shù)據(jù)處理模塊3部分組成，各獨(dú)立參數(shù)模塊可以進(jìn)行有關(guān)的參數(shù)設(shè)置，實(shí)時(shí)顯示數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)處理模塊可以存儲(chǔ)相關(guān)的歷史數(shù)據(jù)并進(jìn)行數(shù)據(jù)回放，以便對(duì)特定模塊單獨(dú)進(jìn)行分析處理。

圖4 光伏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)前面板

圖5是光伏發(fā)電數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)前面板對(duì)應(yīng)的部分程序框圖，主要包括電壓采集、電流采集、輻照度采集、溫度采集及其處理程序。

圖5 光伏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)部分程序框圖

4.2 數(shù)據(jù)庫(kù)的建立