CN108718108A - 一种基于udp的分布式光伏电站遥监控及智能决策系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于UDP的分布式光伏电站遥监控及智能决策系统，包括：现场设备层：通过监控采集设备采集分布式光伏电站的所需信息；数据传输层：将采集到的所述所需信息传输至遥监控层；遥监控层：包括实时监测模块、电站运行分析模块、信息配置管理模块或决策平台模块中至少一个。本发明能够在线访问并且监测分布式电站系统中的全部设备，对设备的运行情况做出细致而全面的分析和控制，实时记录电站中各个设备数据信息，从而实现光伏电站的一体化管理。
Description
技术领域
本发明涉及控制系统领域，具体地，涉及一种基于UDP的分布式光伏电站遥监控及智能决策系统。
背景技术
分布式光伏电站智能遥监控系统可以实时监控光伏并网电站的运行状态，并存储信息，包括环境参数、并网电压电流、当日发电量、总发电量、电站管理等，也为日后对电站的运行性能进行评价提供了准确可靠的依据，对分布式光伏发电站的发展具有重要的意义。
在分布式光伏电站智能遥监控系统中，系统所监控的现场参数与底层设备之间是相对分散的。目前分布式电站监管以事后做处理为主，无法做到问题主动识别、意识分析、故障预警，实用性的电站远程监控的自主研发知识产权缺失，电站运维的智能化水平普遍较低，严重影响电站运行效益。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于UDP的分布式光伏电站遥监控及智能决策系统。
根据本发明提供的一种基于UDP的分布式光伏电站遥监控及智能决策系统，包括：
现场设备层：通过监控采集设备采集分布式光伏电站的所需信息；
数据传输层：将采集到的所述所需信息传输至遥监控层；
遥监控层：包括实时监测模块、电站运行分析模块、信息配置管理模块或决策平台模块中至少一个。
较佳的，所述实时监测模块包括：
地图导航子模块：将各分布式光伏电站展现在地图上；
光电实时监测子模块：包括逆变器状态监测、逆变器实时功率对比、逆变器温度监测、汇流箱状态监测和气象站状态监测。
较佳的，所述地图导航子模块将各分布式光伏电站的经纬度以标记形式展现在地图上。
较佳的，所述电站运行分析模块包括：光电运行分析子模块和逆变器状态监测模块，所述光电运行分析子模块包括太阳能资源分析和电量辐射量对比。
较佳的，所述电量辐射量对比包括电量和辐射量的日数据、月数据、年数据。
较佳的，所述信息配置管理模块包括：电站信息子模块、逆变器信息子模块、汇流箱信息子模块、太阳能板信息子模块和气象站信息子模块。
较佳的，所述决策平台模块对历史数据和实时数据进行分析，在线访问并且监测分布式光伏电站中的全部设备，对设备的运行情况做出分析和控制，实时记录电站中各个设备的信息。
较佳的，所述所需信息包括：汇流箱、气象站和GPRS传感器数据，光纤温度数据，以及IP摄像头视频流数据。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
本发明能够在线访问并且监测分布式电站系统中的全部设备，对设备的运行情况做出细致而全面的分析和控制，实时记录电站中各个设备数据信息，从而实现光伏电站的一体化管理。
与传统电站监控平台相比，本系统针对分布式光伏电站特点，实现了对分散的分布式光伏电站的远程集中监控，基于UDP协议设计了分布式光伏电站就地数据采集和远端集中监控的多级数据动态采集方案，能够对分布式光伏电站的各个环节进行数据分类采集和监控，同时实现了对分布式光伏电站运行状态的实时在线监测及智能决策。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明的总体架构示意图；
图2为本发明的模块框架图；
图3为本发明的硬件框架结构图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
如图1和图2所示，本发明提供的一种基于UDP的分布式光伏电站遥监控及智能决策系统，包括：
现场设备层3：通过监控采集设备采集分布式光伏电站的所需信息。如图3所示，所需信息包括：汇流箱、气象站和GPRS传感器数据，光纤温度数据，以及IP摄像头视频流数据。
现场设备层主要由光伏阵列、逆变器、汇流箱、变压器、各种设备传感器和柜体等组成，是光伏电站的主要发电设备及其监控采集设备所在区域。现场设备层通过各类传感器、变送器等采集光伏电站所有运行状态信息，包括光伏系统相关的光伏组串、汇流装置、逆变器、环境监测仪、保护装置、计量装置(电量/电压/电能质量相关计量仪器)等电力监控信息以及摄像器采集的安防监控信息。通信传输层通过有线或无线的传输方式将采集到的信息量传输至本地控制中心。
数据传输层2：将采集到的所述所需信息传输至遥监控层。本层主要由采集网关、数据传输接口和数据传输网络构成。
遥监控层1：包括实时监测模块、电站运行分析模块、信息配置管理模块或决策平台模块中至少一个。遥监控层是面向大型光伏电站群的智能物联网系统的中心环节。其功能为显示光伏电站实时运行状态和关键设备参数，还需要将这些数据友好地进行人机互动展示。将分散的数据信息进行收集、归纳、分类、整理，然后利用数据库和数据结构等技术汇总集合到数据库当中，这样以来为数据分析人员和管理决策人员提供了更加合理的分析、统计数据。
实时监测模块包括：
地图导航子模块：在地图导航子模块中，各电站根据其经纬度以标记形式展现在地图上，并且可以灵活的向地图上添加新加入的电站。同时如果访问具体的电站信息可直接从地图上点击进入访问。功能上，地图导航部分，遥监控及智能决策平台选择使用了百度地图API。技术上，实现地图导航部分的实现主要是使用了百度地图API的开源的代码，代码实现部分主要在map.js文件中，其中用到了创建地图的createMap()函数；事件设置的setMapEvent()函数；创建标记的addMarker()函数；创建信息窗口的createInfoWindow(i)函数。当然电站的地理信息和信息窗口的链接信息，都是通过后台model访问数据库并封装的json数据提供的。所以其中也使用到了AJAX技术和Json数据封装技术。
光电实时监测子模块：包括逆变器状态监测、逆变器实时功率对比、逆变器温度监测、汇流箱状态监测和气象站状态监测。其中前两个为实验测试，后三个为实际应用，负责监控实际的硬件数据。
电站运行分析模块包括：光电运行分析子模块和逆变器状态监测模块，光电运行分析子模块包括太阳能资源分析和电量辐射量对比。电量辐射量对比包括电量和辐射量的日数据、月数据、年数据。
信息配置管理模块包括：电站信息子模块、逆变器信息子模块、汇流箱信息子模块、太阳能板信息子模块和气象站信息子模块。用于灵活的向遥监控及智能决策平台对电站及电站中的设备进行“增删改查”的操作。在电站信息配置的模块中，新增的电站将会在地图中实时显示出来，被删除的电站也将不会在地图中显示。在另外四个模块中，管理员可以把新增的设备添加到遥监控及智能决策平台上进行监控，也可以根据设备情况，灵活修改设备信息。
决策平台模块对历史数据和实时数据进行分析，在线访问并且监测分布式光伏电站中的全部设备，对设备的运行情况做出分析和控制，实时记录电站中各个设备的信息。包括当前电站和其他电站的日月年发电量的饼状图对比，电站累计发电量的饼状图，本年度的年发电量和当月发电量的折线图，电站发电数据的排行表等部分。
工作原理：
1、遥监控及智能决策平台软件开发：
使用MySQL数据库为后台数据库系统，用Navicat for MySQL软件辅助管理。遥监控及智能决策平台创建数据库名为“gfdz”，共有13张表数据表。包括电站信息表、逆变器信息表、汇流箱信息表、太阳能板信息表、气象站信息表、电量辐射量对比信息表、登录身份信息表、电站状态表、逆变器状态表、逆变器节点数据信息表、气象站传感器数据表、汇流箱传感器数据表以及12路光纤温度数据表。
power_message为电站信息表，该表用来反映电站的地理信息。
d2a_message为逆变器信息表，该表用来反映各电站下逆变器的地理信息。junc_message为汇流箱信息表，该表用来反映各逆变器下汇流箱的信息和部分状态指标。
solar_message为太阳能板信息表，该表用来反映汇流箱下的太阳能板的地理信息。
wstation_message为气象站信息表，该表用来反映气象站的地理信息。contrast_message为电量辐射量对比信息表，该表用来反映电量辐射量的对比信息，主要在光电运行分析模块中使用到。
role_message为身份信息表，该表用来记录登录用户的角色信息，遥监控及智能决策平台中主要用到了管理员身份，其他身份可扩展，根据情况都可以添加。
power_status为电站状态表，该表用来记录电站主要设备的运行指标数据，这个表的内容和前面的表内容有重复之处，因为这个表是给项目实验模块使用的，因此融合了很多指标的数据。
d2a_status为逆变器状态表，该表和power_status表完全相同，也是供实验模块使用，不同之处在于电站信息表供决策平台使用，而逆变器信息表则是给非决策平台的其他模块使用，虽然表内容重复但是为保证模块化清晰，还是另外为逆变器建了一张表。
d2a_node_data为逆变器节点数据表，该表为了处理逆变器功率信息，也是提供给一个扩展模块的数据表。因为功率数据没有硬件数据接入，因此作为扩展模块出现，一旦功率真实的数据接入，那么平台将实时反应逆变器直流交流功率的对比。
sensor_data为气象站实时数据表，该表是负责存储接收甘肃张掖气象站的传感器数据，这个表是一个记录真实硬件数据的表，其中还有一些其他扩展性的字段就不全部列出，只是把web页面上用到的数据字段列出。
joint_message为汇流箱实时数据表，该表是负责存储接收甘肃张掖汇流箱的传感器数据，这个表同样是记录真实硬件(汇流箱)数据的表，其中还有一些其他扩展性的字段就不全部列出，只是把web页面上用到的数据字段列出。
fiber_data为12路光纤温度实时数据表，该表是负责存储接收12路光纤的传感器数据，这个表同样是记录真实硬件(光纤)数据的表，其中还有一些其他扩展性的字段就不全部列出，只是把web页面上用到的数据字段列出。
2、硬件传感器数据的收发与解析模块设计：
遥监控及智能决策平台为分布式光伏电站提供了硬件实时数据监测的服务。硬件传感器数据的接收和接入是遥监控及智能决策平台实时监测的基础。目前接入的硬件数据有两大类，12路光纤数据和传感器的UDP数据。UDP数据功能上又分为汇流箱和气象站数据。
项目的硬件设备有汇流箱、气象站、12路光纤设备；GPRS传感器数据接收硬件模块；Ispy摄像头；服务器主机。核心软件有Wampserver服务器软件、MATLAB光纤数据接收程序、C#开发的UDP数据包解析程序；辅助软件有sublime编辑器、Navicat for MySQL数据库管理软件、网络助手。
本发明包括当前电站和其他电站的日月年发电量的对比、电站累计发电量的对比、本年度的年发电量和当月发电量对比、电站发电数据排行等部分，并智能绘制成数据饼图、折线图及数据汇总表，方便电站运行维护人员清晰地掌握电站运行状态。主要用于了解当前电站的运行的整体情况，是一个对历史数据和实时数据的分析的模块，通过与历史数据比对，分析电站运行状态，实现了在示范基地分布式电站的实时监测、电站运行分析、远程信息配置管理和遥决策。能够在线访问并且监测分布式电站系统中的全部设备，对设备的运行情况做出细致而全面的分析和控制，实时记录电站中各个设备数据信息，从而实现光伏电站的一体化管理。
本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同功能。所以，本发明提供的系统及其各项装置、模块、单元可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置、模块、单元也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的装置、模块、单元视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
Claims (8)
1.一种基于UDP的分布式光伏电站遥监控及智能决策系统，其特征在于，包括：
现场设备层：通过监控采集设备采集分布式光伏电站的所需信息；
数据传输层：将采集到的所述所需信息传输至遥监控层；
遥监控层：包括实时监测模块、电站运行分析模块、信息配置管理模块或决策平台模块中至少一个。
2.根据权利要求1所述的基于UDP的分布式光伏电站遥监控及智能决策系统，其特征在于，所述实时监测模块包括：
地图导航子模块：将各分布式光伏电站展现在地图上；
光电实时监测子模块：包括逆变器状态监测、逆变器实时功率对比、逆变器温度监测、汇流箱状态监测和气象站状态监测。
3.根据权利要求2所述的基于UDP的分布式光伏电站遥监控及智能决策系统，其特征在于，所述地图导航子模块将各分布式光伏电站的经纬度以标记形式展现在地图上。
4.根据权利要求1所述的基于UDP的分布式光伏电站遥监控及智能决策系统，其特征在于，所述电站运行分析模块包括：光电运行分析子模块和逆变器状态监测模块，所述光电运行分析子模块包括太阳能资源分析和电量辐射量对比。
5.根据权利要求4所述的基于UDP的分布式光伏电站遥监控及智能决策系统，其特征在于，所述电量辐射量对比包括电量和辐射量的日数据、月数据、年数据。
6.根据权利要求1所述的基于UDP的分布式光伏电站遥监控及智能决策系统，其特征在于，所述信息配置管理模块包括：电站信息子模块、逆变器信息子模块、汇流箱信息子模块、太阳能板信息子模块和气象站信息子模块。
7.根据权利要求1所述的基于UDP的分布式光伏电站遥监控及智能决策系统，其特征在于，所述决策平台模块对历史数据和实时数据进行分析，在线访问并且监测分布式光伏电站中的全部设备，对设备的运行情况做出分析和控制，实时记录电站中各个设备的信息。
8.根据权利要求1所述的基于UDP的分布式光伏电站遥监控及智能决策系统，其特征在于，所述所需信息包括：汇流箱、气象站和GPRS传感器数据，光纤温度数据，以及IP摄像头视频流数据。
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