CN103384089A

CN103384089A - 基于Zigbee光伏发电系统数据采集装置及采集方法

Info

Publication number: CN103384089A
Application number: CN2013101935492A
Authority: CN
Inventors: 王堪忠; 叶健; 刘惠森
Original assignee: Dongguan Anwell Digital Machinery Co Ltd
Current assignee: Dongguan Anwell Digital Machinery Co Ltd
Priority date: 2013-05-22
Filing date: 2013-05-22
Publication date: 2013-11-06

Abstract

本发明公开了一种基于Zigbee光伏发电系统数据采集装置，包括若干个采集器和至少一个采集网关，若干个所述采集器分别与光伏发电系统的至少一个被检测设备相连并采集、发射所述被检测设备的电力数据；所述采集网关一端通过Zigbee无线网络与至少一个所述采集器相连并接收所述电力数据，另一端与电站监控服务器相连并将所述电力数据上传至所述电站监控服务器。与现有技术相比，本发明通过Zigbee无线网络方式实现分布式光伏电站监控，不但可解决大型以及类似于村庄分布式屋顶光伏电站的监控问题，且使用时无需拉埋跨路线缆，无数据流量费，实现电站的低成本、智能化管理。另，本发明还公开了一种基于Zigbee的光伏发电系统数据采集方法。

Description

基于Zigbee光伏发电系统数据采集装置及采集方法

技术领域

本发明涉及一种数据采集装置及采集方法，尤其涉及一种基于Zigbee光伏发电系统的数据采集装置及采集方法。

背景技术

随着光伏发电技术逐步趋于成熟和完善，为了满足光伏发电入网的需求，需要对光伏发电实行实时监控与信息采集，以保证光伏发电系统的稳定性。光伏发电实时监控数据包括：系统工作环境气象参数，主要有温度、太阳辐射强度、风速及灾害性天气预测；其次是太阳能电池板工作电压和电流等；以上所有信息均由电站监控系统通过通信信道采集、处理、传输和存储，从而达到对整个电站进行智能化监控。

当前分布式屋顶光伏电站的监控系统，其数据采集一般采用以下几种方案：1、使用以GPRS为通信接口的采集器，所有的数据通过GPRS回到中心服务器上，这种方式由于GPRS数据流量费较贵，使系统运营成增加；2、使用工业级wifi网络，需要搭建一个工业级wifi网络，而网络成本较高；3、使用485数据线、光纤先进行每个屋顶的独立监控，再以以太网方式连接到中心服务器，这种方法的单个监控成本较高。

因此，急需一种可解决上述问题的光伏电站的数据采集装置及采集方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于Zigbee光伏发电系统的数据采集装置，通过对光伏电站相关数据的采集、传输、显示、存储等，解决大型以及类似于村庄分布式屋顶光伏电站的监控问题，实现电站的低成本、智能化管理，保证电站效益的最大化。

本发明的另一目的是提供一种基于Zigbee的光伏发电系统的数据采集方法，通过对光伏电站相关数据的采集、传输、显示、存储等，解决大型以及类似于村庄分布式屋顶光伏电站的监控问题，实现电站的低成本、智能化管理，保证电站效益的最大化。

为了实现上有目的，本发明公开了一种基于Zigbee光伏发电系统数据采集装置，包括若干个采集器和至少一个采集网关，若干个所述采集器分别与光伏发电系统的至少一个被检测设备相连并采集、发射所述被检测设备的电力数据；所述采集网关一端通过Zigbee无线网络与至少一个所述采集器相连并用于接收所述电力数据，另一端与电站监控服务器相连并将所述电力数据上传至所述电站监控服务器。

与现有技术相比，本发明所述基于Zigbee光伏发电系统数据采集装置通过Zigbee无线网络方式实现分布式光伏电站监控，由于Zigbee与其它无线网络相比较有以下优势：第一，功耗低、速率低、成本低；第二，该网络工作频段属于全球免费频段，无需支付网络费用；第三，在一个zigbee网络中，最多可以实现65000个节点的数据监控，控制范围较大；第四，可以构成任何形状的通信连接，通讯方便。因此，使用该网络技术开发的所述基于Zigbee光伏发电系统数据采集装置不但可解决大型以及类似于村庄分布式屋顶光伏电站的监控问题，且使用时无需拉埋横跨马路的线缆，不会产生数据流量费，实现电站的低成本、智能化管理，保证电站效益的最大化。

较佳地，所述采集器包括信号采集端、第一处理单元、第一看门狗电路和发射单元，所述信号采集端与所述被检测设备相连并采集所述电力数据，所述第一处理单元接收所述信号采集端采集的电力数据并控制所述发射单元发射所述电力数据，所述第一看门狗电路在所述采集器工作时间达到第一预定时间时复位所述采集器。该方案使得所述采集器成本低易操作，且所述第一看门狗电路使得所述采集器以第一预定时间为间隔，复位所述采集器，使得所述采集器采集电力数据稳定。

较佳地，所述采集网关包括接收单元、第二处理单元、第二看门狗电路和信息发送端，所述接收单元通过Zigbee无线网络接收所述发射单元输出的电力数据，所述第二处理单元接收所述接收单元输出的所述电力数据并控制所述信息发送端输出所述电力数据至电站监控服务器，所述第二看门狗电路在所述采集网关工作时间达到第二预定时间时复位所述采集网关。该方案使得所述采集网关成本低易操作，且所述第二看门狗电路使得所述采集器以第二预定时间为间隔，复位所述采集网关，使得所述采集网关接收电力数据稳定。

较佳地，所述被检测设备包括逆变器、温度传感器和电表，所述采集器包括若干个与至少一个电表相连的第一采集器、若干个与至少一个逆变器相连的第二采集器和若干个与至少一个温度传感器相连的第三采集器，采集网关有两个且分别包括第一采集网关和第二采集网关，所述第一采集网关接收所述第一采集器和第三采集器采集的电力数据，所述第二采集网关接收所述第二采集器采集的电力数据。

本发明还提供了一种基于Zigbee的光伏发电系统数据采集方法，包括以下步骤：（A）使用采集器采集光伏发电系统的被检测设备的电力数据，从而获得采集电力数据；发射所述电力数据至Zigbee无线网络，并通过所述Zigbee无线网络将所述电力数据输送至对应的采集网关；（B）使用所述采集网关接收所述电力数据，并将所述电力数据上传至电站监控服务器。

与现有技术相比，本发明通过Zigbee无线网络方式实现分布式光伏电站监控，不但可解决大型、以及类似于村庄分布式屋顶光伏电站的监控问题，且使用时无需拉埋横跨马路的线缆，不会产生数据流量费，实现电站的低成本、智能化管理，保证电站效益的最大化。

较佳地，所述步骤（A）中使用采集器获得电力数据的具体步骤包括：（1）启动所述采集器并初始化所述采集器的硬件接口；（2）使用所述采集器以一定频率采集所述电力数据；（3）判断所述电力数据是否更新成功，若是则发送所述电力数据至Zigbee无线网络并执行下一步；若否则执行下一步；（4）判断所述采集器工作时间达到第一预定时间，若是则返回步骤（1），若否则返回步骤（2）。该方案不但使得所述采集器成本低，而且所述采集器每隔第一预定时间复位所述采集器，采集数据稳定。

较佳地，所述步骤（B）具体包括：（5）启动所述采集网关并初始化所述采集网关的硬件接口；（6）使用所述采集网关以一定频率接收所述Zigbee无线网络输送的所述电力数据；（7）判断是否接收到所述电力数据，若是则转发所述电力数据至所述电站监控服务器并执行下一步，若否则执行下一步；（8）判断所述采集网关工作时间是否到达第二预定时间，若是则返回步骤（5），若否则返回步骤（6）。该方案不但使得所述采集网关成本低，而且使得所述采集网关每隔第二预定时间复位所述采集网关，使得所述采集网关接收数据稳定。

附图说明

图1是本发明所述基于Zigbee光伏发电系统数据采集装置的结构图。

图2是本发明所述采集器的结构示意图。

图3是本发明所述采集网关的结构示意图。

图4是本发明所述采集器的工作流程图。

图5是本发明所述采集网关的工作流程图。

图6是本发明第二实施例中所述基于Zigbee光伏发电系统数据采集装置的结构图。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

参考图1，本发明公开了一种基于Zigbee光伏发电系统数据采集装置100，包括若干个采集器10和至少一个采集网关20，所述采集器10分别与光伏发电系统的至少一个被检测设备30相连并采集发射所述被检测设备30的电力数据；所述采集网关20一端通过Zigbee无线网络40与至少一个所述采集器10相连并用于接收所述电力数据，另一端与电站监控服务器50相连并将所述电力数据上传至所述电站监控服务器50。其中，所述采集器10与所述被检测设备30通过485数据线或422数据线相连。

继续参考图1，所述被检测设备30包括逆变器302、温度传感器303和电表301。所述采集器10具有若干个，且按连接的被检测设备分为三种：与至少一个电表301相连的第一采集器101、与至少一个温度传感器303相连的第三采集器103和与至少一个逆变器302相连的第二采集器102，所述采集网关20有两个且按接收的电力数据类型分为第一采集网关201和第二采集网关202，所述第一采集网关201负责接收第一采集器101和第三采集器103采集的电力数据，第二采集网关202负责接收第二采集器102采集的电力数据，且所述第一采集网关201和第二采集网关202分别通用485数据线与电站监控服务器50相连接。

参考图2，所述采集器10包括信号采集端11、第一处理单元12、第一看门狗电路13和发射单元14，所述信号采集端11与所述被检测设备30相连并采集所述电力数据，所述第一处理单元12接收所述信号采集端11采集的电力数据并控制所述发射单元14发射所述电力数据，所述第一看门狗电路13在所述采集器10工作时间达到第一预定时间时复位所述采集器10。工作时，所述第一处理单元12控制所述信号采集端11以一定频率采集电力数据，当获得当前电力数据时，所述第一处理单元12控制所述发射单元14发射所述电力数据至Zigbee无线网络40，所述第一看门狗电路13监控所述采集器10的工作时间，在所述采集器10工作时间达到第一预定时间时对所述第一处理单元12发出复位信号，从而复位所述采集器10。

参考图3，所述采集网关20包括接收单元21、第二处理单元22、第二看门狗电路23和信息发送端24，所述接收单元21通过Zigbee无线网络40接收所述发射单元14输出的电力数据，所述第二处理单元22接收所述接收单元21输出的所述电力数据并控制所述信息发送端24输出所述电力数据至电站监控服务器50，所述第二看门狗电路23在所述采集网关20工作时间达到第二预定时间时复位所述采集网关20。工作时，所述接收单元21接收所述电力数据，所述第二处理单元22判断是否获得当前电力数据，若是则控制所述信息发送端24输出所述电力数据至电站监控服务器50，所述第二看门狗电路23监控所述采集网关20的工作时间，当所述采集网关20工作时间达到第二预定时间时对所述第二处理单元22发出复位信号，从而复位所述采集网关20。

使用本发明所述基于Zigbee光伏发电系统数据采集装置100采集数据时，包括以下步骤：（A）使用采集器采集光伏发电系统的被检测设备的电力数据，从而获得采集电力数据；发射所述电力数据至Zigbee无线网络，通过所述Zigbee无线网络将所述电力数据输送至对应的采集网关；（B）使用所述采集网关接收所述电力数据，并将所述将所述电力数据上传至电站监控服务器。与现有技术相比，本发明通过Zigbee无线网络方式实现分布式光伏电站监控，不但可解决大型以及类似于村庄分布式屋顶光伏电站的监控问题，且使用时无需拉埋横跨马路的线缆，不会产生数据流量费，实现电站的低成本、智能化管理，保证电站效益的最大化。

参考图4，所述步骤（A）中使用采集器采集电力数据的步骤包括：（S1）启动所述采集器并初始化所述采集器的硬件接口；（S2）判断1分钟是否到达，（S3）若是则采集所述电力数据并执行下一步，若否则执行下一步；（S4）判断所述电力数据是否更新成功，（S5）若是则发送所述电力数据至Zigbee无线网络并执行下一步；若否则执行下一步；（S6）判断所述采集器工作时间达到1小时，若是则返回步骤（1），若否则返回步骤（2）。上述一分钟时预设的采集电力数据的间隔，1小时为所述采集器重启的预设时间，均可由技术人员依据需要设置。

参考图5，所述步骤（B）中使用采集网关接收处理所述电力数据的步骤包括：（S7）启动所述采集网关并初始化所述采集网关的硬件接口；（S8）使用所述采集网关接收所述Zigbee无线网络输送的所述电力数据；（S9）判断是否接收到所述电力数据，（S10）若是则转发所述电力数据至所述电站监控服务器并执行下一步，若否则执行下一步；（S11）判断所述采集网关工作时间是否到达4小时，若是则返回步骤（S7），若否则返回步骤（S8）。上述4小时为所述采集网关重启的预设时间，可由技术人员依据需要设置。

参考图6，为本发明第二实施例，在该实施例中，所述采集器有9个且按连接的被检测设备分为三种：与电表相连的第一采集器101、与温度传感器相连的第三采集器103和与逆变器相连的第二采集器102，其中9个采集器具体的安装位置为：科技中心1号楼两个采集器，分别为与一个电表相连接的第一采集器101和一个与4台逆变器相连接的第二采集器102；科技中心4号楼两个采集器，分别为一个与电表连接的第一采集器101和一个与6台逆变器连接的第二采集器102；科技中心7号楼两个采集器，分别为一个与电表连接的第一采集器101和一个与1台逆变器连接的第二采集器102；体育中心3个采集器，分别为一个与电表连接的第一采集器101、一个与2台逆变器连接的第二采集器102和一个与检测太阳能电池板背板温度的温度传感器连接的第三采集器103。所述采集网关有两个且按接收的电力数据类型的不同分为第一采集网关201和第二采集网关202，所述第一采集网关201和第二采集网关202均安装在体育中心，所述第一采集网关201负责接收第一采集器101和第三采集器103采集的电力数据，第二采集网关202负责接收第二采集器102采集的电力数据，且所述第一采集网关201和第二采集网关202分别通过通用485数据线与电站监控服务器相连接，从而将电力数据上传至电站监控服务器，供电站工作人员及时掌控电站的运营情况。

以上所揭露的仅为本发明的优选实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims

1.一种基于Zigbee光伏发电系统数据采集装置，其特征在于，包括：

若干个采集器，分别与光伏发电系统的至少一个被检测设备相连并采集、发射所述被检测设备的电力数据；

至少一个采集网关，一端通过Zigbee无线网络与至少一个所述采集器相连并用于接收所述电力数据，另一端与电站监控服务器相连并将所述电力数据上传至所述电站监控服务器。

2.如权利要求1所述的基于Zigbee光伏发电系统数据采集装置，其特征在于，所述采集器包括信号采集端、第一处理单元、第一看门狗电路和发射单元，所述信号采集端与所述被检测设备相连并采集所述电力数据，所述第一处理单元接收所述信号采集端采集的电力数据并控制所述发射单元发射所述电力数据，所述第一看门狗电路在所述采集器工作时间达到第一预定时间时复位所述采集器。

3.如权利要求1所述的基于Zigbee光伏发电系统数据采集装置，其特征在于，所述采集网关包括接收单元、第二处理单元、第二看门狗电路和信息发送端，所述接收单元通过Zigbee无线网络接收所述发射单元输出的电力数据，所述第二处理单元接收所述接收单元输出的所述电力数据并控制所述信息发送端输出所述电力数据至电站监控服务器，所述第二看门狗电路在所述采集网关工作时间达到第二预定时间时复位所述采集网关。

4.如权利要求1所述的基于Zigbee光伏发电系统数据采集装置，其特征在于，所述被检测设备包括逆变器、温度传感器和电表，所述采集器包括若干个与至少一个电表相连的第一采集器、若干个与至少一个逆变器相连的第二采集器和若干个与至少一个温度传感器相连的第三采集器，采集网关有两个且分别包括第一采集网关和第二采集网关，所述第一采集网关接收所述第一采集器和第三采集器采集的电力数据，所述第二采集网关接收所述第二采集器采集的电力数据。

5.一种基于Zigbee的光伏发电系统数据采集方法，其特征在于，包括以下步骤：

（A）使用采集器采集光伏发电系统的被检测设备的电力数据，从而获得采集电力数据；发射所述电力数据至Zigbee无线网络，并通过所述Zigbee无线网络将所述电力数据输送至对应的采集网关；

（B）使用所述采集网关接收所述电力数据，并将所述电力数据上传至电站监控服务器。

6.如权利要求5所述的基于Zigbee的光伏发电系统数据采集方法，其特征在于，所述步骤（A）中使用采集器获得电力数据的具体步骤包括：

（1）启动所述采集器并初始化所述采集器的硬件接口；

（2）使用所述采集器以一定频率采集所述电力数据；

（3）判断所述电力数据是否更新成功，若是则发送所述电力数据至Zigbee无线网络并执行下一步；若否则执行下一步；

（4）判断所述采集器工作时间达到第一预定时间，若是则返回步骤（1），若否则返回步骤（2）。

7.如权利要求5所述的基于Zigbee的光伏发电系统数据采集方法，其特征在于，所述步骤（B）具体包括：

（5）启动所述采集网关并初始化所述采集网关的硬件接口；

（6）使用所述采集网关接收所述Zigbee无线网络输送的所述电力数据；

（7）判断是否接收到所述电力数据，若是则转发所述电力数据至所述电站监控服务器并执行下一步，若否则执行下一步；

（8）判断所述采集网关工作时间是否到达第二预定时间，若是则返回步骤（5），若否则返回步骤（6）。

8.如权利要求5所述的基于Zigbee的光伏发电系统数据采集方法，其特征在于，所述被检测设备包括逆变器、温度传感器和电表，所述采集器包括若干个与至少一个电表相连的第一采集器、若干个与至少一个逆变器相连的第二采集器和若干个与至少一个温度传感器相连的第三采集器，采集网关有两个且分别包括第一采集网关和第二采集网关，所述第一采集网关接收所述第一采集器和第三采集器采集的电力数据，所述第二采集网关接收所述第二采集器采集的电力数据。