CN104932395B - 太阳能光伏组件监测系统的智能化维护装置和维护方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及太阳能技术领域，尤其涉及一种用于太阳能光伏组件监测系统的智能化维护装置和维护方法。包括蓝牙适配器和智能手机，所述智能手机通过蓝牙与太阳能光伏组件的监测装置连接，通过WIFI、2G、3G、4G网络中的任意一种接入Internet，与上层应用管理系统连接。便携、方便、高效，且可实现自动化组件位置设定、故障点定位导引、一键式工作状态检测、直观的网络状态检测、现场软件更新、故障机维修信息自动化登记。

Description

太阳能光伏组件监测系统的智能化维护装置和维护方法

技术领域

本发明涉及太阳能技术领域，尤其涉及一种用于太阳能光伏组件监测系统的智能化维护装置和维护方法。

背景技术

太阳能光伏组件监测系统的维护工作主要包括：设定组件行列位置、检测光伏组件工作状态、检测系统网络状态、更新软件版本、查找故障点、记录组件或监测装置的故障及维修信息等。这些工作通常由人工操作的方式进行，缺点如下：

设定组件位置：通过现场人工扫描光伏组件条码或人工抄录的方式得到设备编号，同时需记录该设备的行列编号，完成现场“设备编号—行列位置”记录工作。而后，在上位计算机系统人工输入这些数据，完成组件位置登记设定。缺点是人工操作繁琐，现场工作量大，容易出错，若条码因为运输、安装等原因污损，则必须替换整块光伏组件单元，极为不便。

故障点查找、工作状态检测：现场通过人工感官并使用电压表或电流表等设备逐一查找故障点，读表得到工作状态(电压、电流)。缺点是需要打开光伏组件接线盒计表测量，操作繁琐，工作量大，且人工带电检测存在危险。

网络状态检测：由于光伏组件监测装置不具备显示器和人机操作 设备，无法在现场直接判读其是否已入网、属于哪一个网络分组。因此通常需要两个人配合：一人在网络汇集端查看网络通断情况，另一人在光伏组件阵列中逐一查找网络节点，双方通过对讲机进行沟通。极为费工、费时、效率低。

更新软件版本：通过物联网采用IAP在线升级模式进行。但受限于物联网速度及可靠性的限制，往往需要把更新失败的组件拆卸下来带回维修工班做人工恢复，而后还需重新去现场安装。维护工作量大、操作不便。

故障及维修信息记录：目前采取ERP软件结合人工填单的模式进行此项工作，存在一定工作量，自动化程度不高。

发明内容

本发明的目的就是要解决目前系统维护方法的工序繁琐低效、耗时多、工作量大、自动化及智能化程度低的问题。提供一种便携、方便、高效，可实现自动化组件位置设定、故障点定位导引、一键式工作状态检测、直观的网络状态检测、现场软件更新、故障机维修信息自动化登记功能的太阳能光伏组件监测系统的智能化维护装置和维护方法。

针对于本发明一种太阳能光伏组件监测系统的智能化维护装置，本发明的技术方案为：包括蓝牙适配器和智能手机，所述智能手机通过蓝牙与太阳能光伏组件的监测装置和数据汇集装置连接，通过WIFI、2G、3G、4G网络中的任意一种接入Internet，与上层应用管理系统连接。

进一步的，所述智能手机还通过蓝牙适配器与逆变器、输变电设备以及其它外围设备连接。

针对于本发明一种太阳能光伏组件监测系统的智能化维护方法，本发明的技术方案是：

所述智能手机通过蓝牙数据通道从各个监测装置内获取太阳能光伏组件的电流数据、电压数据、温度数据并通过智能手机显示屏显示输出，所述智能手机获取太阳能光伏组件的隐患判断结果，在存在隐患时，通过显示屏将发生故障的太阳能光伏组件的行列位置信息显示输出，同时通过WIFI、2G、3G、4G网络中的任意一种通信方式将故障信息存入上层应用管理系统中。

进一步的，所述太阳能光伏组件的隐患判断结果获取方式为：从数据汇集装置内获取太阳能光伏组件的设备编号与行列位置对应关系，通过智能手机接收的电流数据、电压数据、温度数据进行太阳能光伏组件的隐患判断，在判断出任意一个或多个太阳能光伏组件发生故障时，通过显示屏将发生故障的太阳能光伏组件的行列位置信息显示输出。

进一步的，所述太阳能光伏组件的隐患判断结果获取方式为：所述智能手机直接从上层应用管理系统中读取发生故障的太阳能光伏组件的行列位置信息，并显示输出。

进一步的，所述智能手机接收到的太阳能光伏组件电流数据、电压数据、温度数据中，出现电压发生大范围波动、电流发生大范围波动、温度超过安全阈值中任意一种或多种时，则认为太阳能光伏组件 存在隐患，所述智能手机通过显示屏将发生故障的太阳能光伏组件的行列位置信息显示输出，并将故障信息存入上层应用管理系统中。

进一步的，当对一个或多个太阳能光伏组件进行更换后，所述智能手机对更换后太阳能光伏组件的设备编号和行列位置信息进行采集，并上传至上层应用管理系统。

进一步的，所述智能手机检测逆变器、输变电设备和其它外围设备内部软件是否存在可更新或修复的版本，当逆变器、输变电设备和其它外围设备中的一个或多个存在新版本需要更新或修复时，智能手机可下载新版本软件并通过蓝牙数据通道传输给与之对应的设备，该设备自动进行版本更新或修复，并将软件的修复和升级记录存入上层应用管理系统中。

进一步的，所述智能手机通过蓝牙数据通道获取监测装置、用于采集监测装置信息的数据汇集装置、逆变器、输变电设备和其它外围设备发送的信号，通过丢包率、误码率、重发次数、信号强度以及其它参数判断它们的网络连接状态。

本发明的有益效果是：直接从汇集装置内读取太阳能光伏组件设备编号和行列位置的对应关系，可免除人工扫描设备条码或笔录设备编号的工序，降低劳动强度。可在现场直接从智能手机上查看设备工作状态(电压、电流、温度、是否存在故障)、网络连接状态。免除现场设备拆装、仪表判读以及额外的网络检修配合人员，节省人工，直观、简便，提高工作效率。根据发生故障的设备编号与行列位置对应状况可引导维修人员从光伏组件阵列中直接方便的找到故障点。彻 底改变需要人工逐一检测查找故障点的现状，提高工作效率，降低劳动强度。可通过智能手机直接对设备做软件修复和升级，免除设备拆卸、返厂、二次安装的工作，更方便更高效。智能手机上装载的维护应用软件与上层应用管理系统自动化关联，故障信息、维修记录等数据在维修人员进行维修的过程中自动化录入到后台系统，免除人工填单、信息登记、编写故障日志等工作。降低人工劳动强度，智能化程度高，使用更加便捷高效。同时对于外围设备软件方面的检修可以在系统带电的情况下，通过蓝牙设备进行无线操作。检修人员无需爬安装架、身体靠近或接触带电工作的光伏组件设备，更加高效安全。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明蓝牙适配器结构示意图；

图中：1—太阳能光伏组件，2—监测装置，3—数据汇集装置，4—上层应用管理系统，5—蓝牙适配器，6—数据汇集装置。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

太阳能光伏组件1串联形成太阳能光伏组串，多个太阳能光伏组串组合的矩阵为太阳能光伏矩阵，数据汇集装置的信号覆盖范围内包 括多个太阳能光伏组串。在每一个太阳能光伏组件1背后均固定有一个监测装置2，监测装置2用于检测与之对应的太阳能光伏组件1的电流、电压、温度等工作数据。数据汇集装置用于采集监测装置2内的电流、电压、温度数据，并进行隐患判断，行列位置与设备编号对应等功能。

如图1所示，本发明包括蓝牙适配器5和智能手机3，智能手机3通过蓝牙与太阳能光伏组件1的监测装置2、数据汇集装置6连接，通过WIFI、2G、3G、4G网络中的任意一种接入Internet，与上层应用管理系统4连接，通过蓝牙适配器5与逆变器、输变电设备以及其它外围设备连接。如图2所示，蓝牙适配器5包括蓝牙组件、ARM嵌入式核心组件、电源组件和通信接口。蓝牙适配器5采用标准USB插头可直接插入待检设备，便于拔插使用。“ARM嵌入式核心组件”用于实现“蓝牙—RS232(RS485、CAN)”的数据转发与透明传输。“蓝牙组件”用于实现“ARM嵌入式核心”与智能手机之间的蓝牙信号调理。“通信接口”用于实现“ARM嵌入式核心”与外部RS232，RS485，CAN设备之间的信号调理。“电源组件”用于从USB插头接口取电并转换为合适电压后给适配器内部器件供电，整个适配器体积小巧，便于携带和使用。本实施例中，与监测装置2连接的通信接口为RS232无线通信接口，与逆变器连接的通信接口为RS485通信接口，其他外围设备还可以通过CAN总线接入。具体的通信接口可以根据接入设备选择使用。

本发明一种太阳能光伏组件监测系统的智能化维护方法是：智能 手机3通过蓝牙数据通道获取与监测装置2对应的太阳能光伏组件1的电流、电压、温度数据，3通过蓝牙数据通道从数据汇集装置6内获取太阳能光伏组件1的行列位置和设备编号，通过接收的电流、电压、温度数据进行太阳能光伏组件1的隐患判断。接收到的电流、电压、温度数据通过智能手机3的显示屏显示输出。而智能手机3在判断出任意一个或多个太阳能光伏组件1发生故障时，将发生故障太阳能光伏组件1的行列位置和设备编号通过智能手机3显示输出，并通过WIFI、2G、3G、4G网络中的任意一种通信方式将故障信息存入上层应用管理系统4中。由于数据汇集装置6可直接获取太阳能光伏组件1的设备编号，并通过信标定为获取太阳能光伏组件1的行列位置关系，而智能手机3可直接从数据汇集装置6获取太阳能光伏组件1的设备编号与行列位置关系，故免除了人工扫描条码和人工登记。

智能手机3在进行太阳能光伏组件隐患判断时(发电运营时间内)，其包括以下几种方式：

光伏单元电压判别，根据每一个太阳能光伏组件1的电压变化情况进行判别。根据太阳能光伏组件1特性及光照变化情况，其输出电压变化应当是平缓的。若检测到某时刻电压发生大范围波动(波动峰值超过正常电压10％)，则可认为对应的太阳能光伏组件1存在隐患或异常(例如：风沙遮盖、内部回路故障等)。

组串电流判别，根据太阳能光伏组串电流变化情况进行判别。根据太阳能光伏组串的电流特性，其电流应当是平稳的，变化应当是平缓的。若检测到某时刻电流突然增大(波动峰值超过正常电流10％)， 则可认为回路中发生短路故障(例如：组件进水或凝露短路)；若某时刻电流突然变小(波动峰值超过正常电流10％)或为零，则可认为回路中发生断路故障(例如：汇流箱内组串线路保险丝熔毁等)。

光伏单元工作温度判别，根据太阳能光伏组串每一个太阳能光伏组件1的温度与安全阈值进行比对进行判断。根据太阳能光伏组串中各个单体的当前工作温度，比对安全阈值。某个太阳能光伏组件1超过安全阈值则可判别对应的太阳能光伏组件1发生异常(自发热或发生火险)，立即上报异常信息供运维决策。

当智能手机3通过上述电压、电流、温度等工作数据判别出太阳能光伏组件1存在隐患时，则将有故障的太阳能光伏组件1的设备编号和行列位置显示输出，并上报给上层应用管理系统4。

智能手机3内部可以进行太阳能光伏组件1的隐患判别，还可直接从上层应用管理系统4内获取发生故障的太阳能光伏组件1的设备编号和行列位置，并显示输出。在维修完成后，若就得一个或多个太阳能光伏组件1被新的替换，则智能手机3将新的太阳能光伏组件1的设备编号和行列位置采集并发送至上层应用管理系统4。

智能手机3对于逆变器和输变电设备以及其它外围设备，根据各设备说明书列明的“状态-工作数据”对应关系，以设备的实时工作数据为依据进行状态判别。若发生异常则即时上报，也可向设备发指令进行紧急关停保护。

智能手机3可以检测逆变器、输变电设备和其它外围设备内部软件是否存在可更新或修复的版本，当逆变器、输变电设备和其它外围 设备中的一个或多个存在新版本需要更新或修复时，智能手机3可下载新版本软件并通过蓝牙数据通道传输给与之对应的设备，该设备自动进行版本更新或修复，并将软件的修复和升级记录存入上层应用管理系统4中。

智能手机3通过蓝牙数据通道获取监测装置2、用于采集监测装置2信息的数据汇集装置6、逆变器、输变电设备和其它外围设备发送的信号，通过丢包率、误码率、重发次数、信号强度以及其它参数判断它们的网络连接状态。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，应当指出，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种太阳能光伏组件监测系统的智能化维护装置的维护方法，其特征在于：一种太阳能光伏组件监测系统的智能化维护装置包括蓝牙适配器(5)和智能手机(3)，所述智能手机(3)通过蓝牙与太阳能光伏组件(1)的监测装置(2)和数据汇集装置连接，通过WIFI、2G、3G、4G网络中的任意一种接入Internet，与上层应用管理系统(4)连接，所述智能手机(3)还通过蓝牙适配器(5)与逆变器、输变电设备以及其它外围设备连接；

所述智能手机(3)通过蓝牙数据通道从各个监测装置(2)内获取太阳能光伏组件(1)的电流数据、电压数据、温度数据并通过智能手机(3)显示屏显示输出，所述智能手机(3)获取太阳能光伏组件(1)的隐患判断结果，在存在隐患时，通过显示屏将发生故障的太阳能光伏组件(1)的行列位置信息显示输出，同时通过WIFI、2G、3G、4G网络中的任意一种通信方式将故障信息存入上层应用管理系统(4)中；

所述太阳能光伏组件(1)的隐患判断结果获取方式为：从数据汇集装置内获取太阳能光伏组件(1)的设备编号与行列位置对应关系，通过智能手机(3)接收的电流数据、电压数据、温度数据进行太阳能光伏组件(1)的隐患判断，在判断出任意一个或多个太阳能光伏组件(1)发生故障时，通过显示屏将发生故障的太阳能光伏组件(1)的行列位置信息显示输出，或通过所述智能手机(3)直接从上层应用管理系统(4)中读取发生故障的太阳能光伏组件(1)的行列位置信息，并显示输出；

所述数据汇集装置(6)直接获取太阳能光伏组件(1)的设备编号，并通过信标定位获取太阳能光伏组件(1)的行列位置关系。

2.如权利要求1所述的太阳能光伏组件监测系统的智能化维护装置的维护方法，其特征在于：所述智能手机(3)接收到的太阳能光伏组件电流数据、电压数据、温度数据中，出现电压发生大范围波动、电流发生大范围波动、温度超过安全阈值中任意一种或多种时，则认为太阳能光伏组件存在隐患，所述智能手机(3)通过显示屏将发生故障的太阳能光伏组件(1)的行列位置信息显示输出，并将故障信息存入上层应用管理系统(4)中。

3.如权利要求1所述的太阳能光伏组件监测系统的智能化维护装置的维护方法，其特征在于：当对一个或多个太阳能光伏组件(1)进行更换后，所述智能手机(3)对更换后太阳能光伏组件(1)的设备编号和行列位置信息进行采集，并上传至上层应用管理系统(4)。

4.如权利要求1所述的太阳能光伏组件监测系统的智能化维护装置的维护方法，其特征在于：所述智能手机(3)检测逆变器、输变电设备和其它外围设备内部软件是否存在可更新或修复的版本，当逆变器、输变电设备和其它外围设备中的一个或多个存在新版本需要更新或修复时，智能手机(3)可下载新版本软件并通过蓝牙数据通道传输给与之对应的设备，该设备自动进行版本更新或修复，并将软件的修复和升级记录存入上层应用管理系统(4)中。

5.如权利要求1所述的太阳能光伏组件监测系统的智能化维护装置的维护方法，其特征在于：所述智能手机(3)通过蓝牙数据通道获取监测装置(2)、用于采集监测装置信息的数据汇集装置、逆变器、输变电设备发送的信号，通过丢包率、误码率、重发次数、信号强度判断它们的网络连接状态。