CN109974785A - 一种基于物联网集中控制式的光伏电站监控装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开的一种基于物联网集中控制式的光伏电站监控装置及系统，包括：光伏组件：用于获取各个光伏组件的发电参数；第一处理单元：用于对光伏组件的发电参数进行处理，得到运行报告；第一通信单元：用于将光伏组件的发电参数和运行报告发送至远程监控中心；本发明通过第二通信单元向第一处理单元实时或定时发送发电量参数数据，第一处理单元对光伏组件的发电参数进行处理，将光伏组件的发电参数与正常参数进行比较，进一步确定出该光伏组件运行异常的原因，并将异常原因通过第一通信单元发送至远程监控中心并显示，进一步为工作人员的运维工作提供了参考依据，更进一步的提升了运维效率。

Description

一种基于物联网集中控制式的光伏电站监控装置及系统

技术领域

本发明属于光伏电站监控的技术领域，具体涉及一种基于物联网集中控制式的光伏电站监控装置及系统。

背景技术

太阳能具有无污染，取之不尽，用之不竭等优点，随着石化能源等传统能源的匮乏短缺，开发利用清洁、安全、环保太阳能的光伏发电技术得到了各国政府的大力支持，太阳能光伏发电技术是利用根据光生伏打效应原理制成的太阳能电池，将太阳能转化为电能的发电技术、具有不消耗化石燃料、电能就地产生不需长距离输送、没有环境污染、可靠性高、寿命长、安全性能好、适合分散供电、扩充能量方便、与其它电源系统兼容和储能比较方便等优点。

与传统能源相比，光伏发电在微波传送站、无线发射点和水文监测点等众多应用领域已成为更经济、在技术上更有吸引力的替代能源。尤其重要的是，对于受自然条件和其它条件制约的远离电网和居住分散的偏远地区，由于难以通过延伸电网供电，光伏发电可以有效的解决这些偏远地区的缺电问题。对于光伏电场的监管和维护，管理人员主要通过光伏电站远程监控系统来监管和维护，包括对各个光伏电站的运行状态监测、对电站运行环境的监控和对电站非法入侵的监控等。

然而，由于光伏电站大都建设在牧区、山涧等无人看守的偏远地区，这些地方往往无法保证稳定的手机通信网络覆盖，也无光纤或微波网络通路，导致远方设备不能正常与主站系统交互，不能满足自动化管理的要求，另外现有设备由于通信通道的瓶颈得不到突破、造成设备闲置、资源浪费，因此，基于现状中存在的矛盾，有必要研制一种光伏电站的远程监控系统。

发明内容

本发明克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种能够远程监控光伏电站的运行参数，当出现数据异常时及时告警，且基于物联网集中控制式的光伏电站监控装置及系统。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种基于物联网集中控制式的光伏电站监控装置，包括：光伏组件：用于获取各个光伏组件的发电参数；第一处理单元：用于对光伏组件的发电参数进行处理，得到运行报告；第一通信单元：用于将光伏组件的发电参数和运行报告发送至远程监控中心；

所述光伏组件具体包括：信号采集单元：用于采集光伏组件的运行参数数据；第二处理单元：根据采集到的运行参数数据计算光伏组件的发电参数；第二通信单元：用于将处理得到的发电参数发送至第一通信单元；存储单元：用于存储采集到的运行参数数据和计算得到的发电参数。

优选地，所述第一处理单元具体包括：检验单元：用于获取各个光伏组件的数据包，并通过数据解析过程确认获取数据包是否完整、准确；计算单元：用于对各个数据包进行解析，获得各个光伏组件的基本信息；所述基本信息包括光伏组件的属性和状态；映射单元：用于将各个光伏组件的基本信息进行重新封装，统一转化为同一通讯协议的数据流格式的数据封装包后通过第一通信单元发送至远程监控中心。

优选地，还包括：第三通信单元：用于将光伏组件的发电参数传输至云服务器，所述第三通信单元包括GPRS无线通信模块和北斗一代卫星通信模块。

优选地，所述信号采集单元包括：电压互感器、电流互感器和光照强度传感器，各传感器均分别与第二处理单元相连，用于采集光伏电站的蓄电池电压、蓄电池电流和光强信号。

相应地，一种基于物联网集中控制式的光伏电站监控系统，包括：如上任意一项所述的基于物联网集中控制式的光伏电站监控装置，还包括：远程监控中心，所述远程监控中心具体包括：通信网关：用于接收第一通信单元发送的光伏电站监控装置的实时状态信息，并将该信息发送至中央监控器；中央监控器：根据接收到的实时状态信息，判断与之对应的光伏电站监控装置是否异常；告警单元：若光伏电站监控装置的状态信息出现异常，则进行告警提示；第四通信单元；用于将告警提示信息发送至终端进行显示。

优选地，还包括：环境监测单元：用于监测所述光伏电站监控装置的空气质量，并输出空气参数信号；风能监测单元：用于监测所述光伏电站监控装置的风能资源，并输出风能参数信号；第三处理单元：分别与所述环境监测装置和风能监测装置连接，用于接收所述空气参数信号和风能参数信号，并将所述空气参数信号和风能参数信号转换成数字信号；第五通信单元：用于将空气和风能的数字信号发送至远程监控中心。

优选地，还包括：资料数据库建立单元：用于将光伏电站的施工日志、项目建设介绍、施工总结、设备进场验收报告、设备参数列表、设备采购合同/技术协议、各项验收报告、监理日志文件进行存储，形成资料数据库。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

本发明提供的一种基于物联网集中控制式的光伏电站监控装置及系统，信号采集单元完成对组件电压、组件电流的数据采集，通过第二处理单元对数据进行计算，而获得该组件的总发电量参数，并以一定的格式存储在存储单元中，通过第二通信单元向第一处理单元实时或定时发送发电量参数数据，第一处理单元对光伏组件的发电参数进行处理，将光伏组件的发电参数与正常参数进行比较，进一步确定出该光伏组件运行异常的原因，并将异常原因通过第一通信单元发送至远程监控中心并显示，进一步为工作人员的运维工作提供了参考依据，更进一步的提升了运维效率。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明；

图1为本发明实施例一提供的一种基于物联网集中控制式的光伏电站监控装置的结构示意图；

图2为本发明实施例二提供的一种基于物联网集中控制式的光伏电站监控装置的结构示意图；

图3为本发明实施例三提供的一种基于物联网集中控制式的光伏电站监控装置的结构示意图；

图4为本发明实施例一提供的一种基于物联网集中控制式的光伏电站监控系统的结构示意图；

图5为本发明实施例二提供的一种基于物联网集中控制式的光伏电站监控系统的结构示意图；

图6为本发明实施例三提供的一种基于物联网集中控制式的光伏电站监控系统的结构示意图；

其中：1为光伏组件，11为信号采集单元，12为第二处理单元，13为第二通信单元，14为存储单元，2为第一处理单元，21为检验单元，22为计算单元，23为映射单元，3为第一通信单元，4为第三通信单元，5为远程监控中心，51为通信网关，52为中央监控器，53为告警单元，54为第四通信单元，6为环境监测单元，7为风能监测单元，8为第三处理单元，9为第五通信单元，10为资料数据库建立单元。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例一提供的一种基于物联网集中控制式的光伏电站监控装置的结构示意图，如图1所示，一种基于物联网集中控制式的光伏电站监控装置，包括：

光伏组件1：用于获取各个光伏组件的发电参数；

第一处理单元2：用于对光伏组件的发电参数进行处理，得到运行报告；

第一通信单元3：用于将光伏组件的发电参数和运行报告发送至远程监控中心；

所述光伏组件1具体包括：

信号采集单元11：用于采集光伏组件的运行参数数据；所述信号采集单元11包括：电压互感器、电流互感器和光照强度传感器，各传感器均分别与第二处理单元相连，用于采集光伏电站的蓄电池电压、蓄电池电流和光强信号；

第二处理单元12：根据采集到的运行参数数据计算光伏组件的发电参数；

第二通信单元13：用于将处理得到的发电参数发送至第一通信单元；

存储单元14：用于存储采集到的运行参数数据和计算得到的发电参数。

具体地，光伏组件1中的信号采集单元11完成对组件电压、组件电流、组件温度、环境温度的数据采集，通过第二处理单元12对数据进行计算，将单位时间(1S)内的瞬时功率进行累加，计算单块组件的日发电量，并将此组件的日发电量进行加法运算，从而获得该组件的总发电量参数，将组件电压、组件电流、组件最高温度、日发电量、总发电量参数以一定的格式存储在存储单元14中，通过第二通信单元13向第一处理单元2实时或定时发送发电量参数数据，第一处理单元2对光伏组件的发电参数进行处理，将光伏组件的发电参数与正常参数进行比较，进一步确定出该光伏组件运行异常的原因，并将异常原因通过第一通信单元3发送至远程监控中心并显示，进一步为工作人员的运维工作提供了参考依据，更进一步的提升了运维效率。例如，当光伏组件的电流非常小时，可能是由于被遮挡；当光伏组件的电压和电流均异常时，光伏组件可能发生损坏等。

图2为本发明实施例二提供的一种基于物联网集中控制式的光伏电站监控装置的结构示意图，如图2所示，在实施例一的基础上，所述第一处理单元2具体包括：

检验单元21：用于获取各个光伏组件1的数据包，并通过数据解析过程确认获取数据包是否完整、准确；

计算单元22：用于对各个数据包进行解析，获得各个光伏组件的基本信息；所述基本信息包括光伏组件的属性和状态；

映射单元23：用于将各个光伏组件1的基本信息进行重新封装，统一转化为同一通讯协议的数据流格式的数据封装包后通过第一通信单元3发送至远程监控中心；所述映射单元23转换的数据流格式为采用IEC101、IEC104或TCP modbus等通讯协议的数据流格式；其中，映射单元23将各个光伏组件1的设备信息封装成一个整体的具有该通讯协议的数据流格式的数据封装包，在该数据封装包中，每个光伏组件1分配200个字节的数据域长度，并可根据设备信息量大小依实际情况调整，数据域包含光伏组件1的编号、数据域长度、属性和状态；映射单元23还接收远程监控中心5下达具有该数据流格式的数据封装包形式的命令，该数据封装包形式的命令中包括多个光伏组件1的命令数据包，计算单元22将该数据封装包的数据包拆分成每个光伏组件1对应的命令数据包，并将该些数据包分别发送至对应的光伏组件1。

具体地，检验单元21获取各个光伏组件1的数据包，计算单元22对各个数据包进行解析，映射单元23将各个光伏组件1的设备信息转化为同一通讯协议的数据流格式后经过第一通信单元3发送至远程监控中心，光伏电站监控装置将多个光伏组件1的通讯协议统一成一预定的格式后统一发送给远程监控中心，极大地降低了远程监控中心的负担，并能够使得数据不易丢失以及使得监控网络稳定。

图3为本发明实施例三提供的一种基于物联网集中控制式的光伏电站监控装置的结构示意图，如图3所示，在实施例二的基础上，还包括：

第三通信单元4：用于将光伏组件的发电参数传输至云服务器，所述第三通信单元4包括GPRS无线通信模块和北斗一代卫星通信模块。

本实施例中，通过GPRS无线通信模块和北斗一代卫星通信模块进行数据传输，通讯过程安全可靠，保证了数据的通讯顺畅，准确高效，使工作人员能够快速知晓光伏组件1的运行数据。

图4为本发明实施例一提供的一种基于物联网集中控制式的光伏电站监控系统的结构示意图，如图4所示，包括：如上任意一项所述的基于物联网集中控制式的光伏电站监控装置，还包括：远程监控中心5，所述远程监控中心5具体包括：

通信网关51：用于接收第一通信单元3发送的光伏电站监控装置的实时状态信息，并将该信息发送至中央监控器；

中央监控器52：根据接收到的实时状态信息，判断与之对应的光伏电站监控装置是否异常；

告警单元53：若光伏电站监控装置的状态信息出现异常，则进行告警提示；

第四通信单元54；用于将告警提示信息发送至终端进行显示；所述终端包括计算机、手机、iPad等。

具体的，通信网关51第一通信单元3发送的光伏电站监控装置的实时状态信息，并将该信息发送至中央监控器，中央监控器判断与之对应的光伏电站监控装置是否异常，若光伏电站监控装置的状态信息出现异常，则将告警提示信息发送至终端进行显示；其中，每个光伏电站监控装置中的光伏组件具有与其一一对应的标识信息(如编号)，工作人员的终端上将显示出与每个光伏组件标识信息一一对应的发电参数，工作人员通过终端设备所显示的标识信息即可确定每个光伏组件的安装位置，并根据各个光伏组件的发电参数即可对每个光伏组件的运行状态进行判定，能够通过对各个发电参数的分析直接发现哪个光伏组件运行状态异常，无需再对每个光伏组件进行现场排查，有利于提高工作人员对分布式光伏电站的运维效率。

图5为本发明实施例二提供的一种基于物联网集中控制式的光伏电站监控系统的结构示意图，如图5所示，所述光伏电站监控系统，还包括：

环境监测单元6：用于监测所述光伏电站监控装置的空气质量，并输出空气参数信号；所述环境监测单元6包括温度传感器和湿度传感器；所述温度传感器、湿度传感器分别感测光伏电站监控装置的温度信号和湿度信号，合称为空气参数信号，并输出至所述第三处理单元8；

风能监测单元7：用于监测所述光伏电站监控装置的风能资源，并输出风能参数信号；所述风能监测单元7包括风速传感器和风向传感器，所述风速传感器、风向传感器分别测量光伏电站监控装置的风速信号和风向信号，合称为风能参数信号，并输出至所述第三处理单元8；

第三处理单元8：分别与所述环境监测装置和风能监测装置连接，用于接收所述空气参数信号和风能参数信号，并将所述空气参数信号和风能参数信号转换成数字信号；第三处理单元8包括滤波器和模数转换器，所述滤波器分别与所述环境监测单元6和风能监测单元7连接，接收空气参数信号和风能参数信号，滤除空气参数信号和风能参数信号中的干扰及噪声；模数转换器与所述滤波器连接，接收由所述滤波器输出的空气参数信号和风能参数信号，并将空气参数信号和风能参数信号转化成所述数字信号。

第五通信单元9：用于将空气和风能的数字信号发送至远程监控中心。

图6为本发明实施例三提供的一种基于物联网集中控制式的光伏电站监控系统的结构示意图，如图6所示，所述光伏电站监控系统，还包括：

资料数据库建立单元10：用于将光伏电站的施工日志、项目建设介绍、施工总结、设备进场验收报告、设备参数列表、设备采购合同/技术协议、各项验收报告、监理日志文件进行存储，形成资料数据库。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本说明书的描述中，参考术语“实施例x”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

可以理解的是，上述方法、系统中的相关特征可以相互参考。另外，上述实施例中的“第一”、“第二”等是用于区分各实施例，而并不代表各实施例的优劣。

所述领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在此提供的算法和显示不与任何特定计算机、虚拟系统或者其他设备固有相关。各种通用系统也可以与基于在此的示教一起使用。根据上面的描述，构造这类装置所要求的结构是显而易见的。此外，本发明也不针对任何特定的编程语言。应当明白，可以利用各种编程语言实现在此描述的本发明的内容，并且上面对特定语言所做的描述是为了披露本发明的最佳实施方式。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的系统和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种基于物联网集中控制式的光伏电站监控装置，其特征在于：包括：

光伏组件(1)：用于获取各个光伏组件的发电参数；

第一处理单元(2)：用于对光伏组件的发电参数进行处理，得到运行报告；

第一通信单元(3)：用于将光伏组件的发电参数和运行报告发送至远程监控中心(5)；

所述光伏组件(1)具体包括：

信号采集单元(11)：用于采集光伏组件的运行参数数据；

第二处理单元(12)：根据采集到的运行参数数据计算光伏组件的发电参数；

第二通信单元(13)：用于将处理得到的发电参数发送至第一通信单元(3)；

存储单元(14)：用于存储采集到的运行参数数据和计算得到的发电参数。

2.根据权利要求1所述的一种基于物联网集中控制式的光伏电站监控装置，其特征在于：所述第一处理单元(2)具体包括：

检验单元(21)：用于获取各个光伏组件的数据包，并通过数据解析过程确认获取数据包是否完整、准确；

计算单元(22)：用于对各个数据包进行解析，获得各个光伏组件(1)的基本信息；所述基本信息包括光伏组件(1)的属性和状态；

映射单元(23)：用于将各个光伏组件(1)的基本信息进行重新封装，统一转化为同一通讯协议的数据流格式的数据封装包后通过第一通信单元(3)发送至远程监控中心(5)。

3.根据权利要求1所述的一种基于物联网集中控制式的光伏电站监控装置，其特征在于：还包括：

第三通信单元(4)：用于将光伏组件的发电参数传输至云服务器进行存储，所述第三通信单元(4)包括GPRS无线通信模块和北斗一代卫星通信模块。

4.根据权利要求1所述的一种基于物联网集中控制式的光伏电站监控装置，其特征在于：所述信号采集单元(11)包括：电压互感器、电流互感器和光照强度传感器，各传感器均分别与第二处理单元(12)相连，用于采集光伏电站的蓄电池电压、蓄电池电流和光强信号。

5.一种基于物联网集中控制式的光伏电站监控系统，其特征在于：包括：如权利要求1-4中任意一项所述的基于物联网集中控制式的光伏电站监控装置，还包括：远程监控中心(5)，所述远程监控中心(5)具体包括：

通信网关(51)：用于接收第一通信单元发送的光伏电站监控装置的实时状态信息，并将该信息发送至中央监控器(52)；

中央监控器(52)：根据接收到的实时状态信息，判断与之对应的光伏电站监控装置是否异常；

告警单元(53)：若光伏电站监控装置的状态信息出现异常，则进行告警提示；

第四通信单元(54)；用于将告警提示信息发送至终端进行显示。

6.根据权利要求5所述的一种基于物联网集中控制式的光伏电站监控系统，其特征在于：还包括：

环境监测单元(6)：用于监测所述光伏电站监控装置的空气质量，并输出空气参数信号；

风能监测单元(7)：用于监测所述光伏电站监控装置的风能资源，并输出风能参数信号；

第三处理单元(8)：分别与所述环境监测装置和风能监测装置连接，用于接收所述空气参数信号和风能参数信号，并将所述空气参数信号和风能参数信号转换成数字信号；

第五通信单元(9)：用于将空气和风能的数字信号发送至远程监控中心(5)。

7.根据权利要求5所述的一种基于物联网集中控制式的光伏电站监控系统，其特征在于：还包括：

资料数据库建立单元(10)：用于将光伏电站的施工日志、项目建设介绍、施工总结、设备进场验收报告、设备参数列表、设备采购合同/技术协议、各项验收报告、监理日志文件进行存储，形成资料数据库。