CN110542478B - 一种光伏数据采集器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光伏数据采集器，包括控制器、感光承接体、感光阵列和驱动支架；感光承接体包括扇形承接单元，相邻的两个扇形承接单元通过可形变的柔性连接件连接；扇形承接单元设置有用于采集光源并输出环境照度信息的感光阵列；驱动支架包括对应感光承接体设置的驱动机构，驱动机构包括固定部和驱动部，驱动部包括支撑件以及驱动件；控制器包括用于接收环境照度信息的照度采集模块以及用于输出采集驱动指令并带动驱动机构工作的采集驱动模块；控制器配置有控制策略，控制策略根据环境照度信息形成采集驱动指令。本发明针对现有的光伏数据采集器精度不高等问题进行改。本发明具有精确度高、促进发电量优化和利于电站精细化管理等优点。

Description

一种光伏数据采集器

技术领域

本发明涉及数据采集设备技术领域，尤其涉及到一种光伏数据采集器。

背景技术

随着太阳能光伏发电技术的不断成熟与普及，数采和远程监控的重要性越来越大，能源数据可视化和透明化也是大家逐日关心的标准。太阳能光伏发电正逐步由特殊应用转向更普遍的民用、由辅助能源向基础能源过渡。同时，随着光伏装机量不断上升，市场不断饱和，人们开始对发电量越来越关心，粗放式电站运维管理必然会逐步向精细化电站运维管理转型。

现有的光伏电站一般都安装在有一定坡度的山体上，且一般都在相对偏远的地方，去趟现场往往要耗费比较大的时间成本和人力成本。因此，为了实时监控光伏(并网)电站设备的运行状态，并保证设备和器件均能正常运行，电站通常都会配备光伏数据采集器(将光伏电站中的光伏并网逆变器等设备的数据通过不同方式收集起来，并传送到数据库的设备)来提升电站运行安全和运维管理效率，并增加发电收益和资产价值。

但因为现有的光伏数据采集器不集成照射强度数据检测的功能从而使得对于一个电站的发电量不能精细化采集并影响电站数据采集的精度。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种光伏数据采集器，以解决现有技术中的光伏数据采集器精度不高等的技术问题。

本发明是通过以下技术方案实现的：本发明公开了一种光伏数据采集器，包括控制器、感光承接体、感光阵列和驱动支架；其中，

所述感光承接体设置为环形结构，所述感光承接体包括：

若干个扇形承接单元，所述扇形承接单元围设形成所述感光承接体，任意相邻的两个所述扇形承接单元之间通过柔性连接件连接；

每一所述扇形承接单元上设置有感光阵列，所述感光阵列用于采集光源并输出环境照度信息，所述环境照度信息包括相对照射方向数据以及照射强度数据；

所述驱动支架包括若干驱动机构，每一所述驱动机构对应一所述感光承接体设置，每一所述驱动机构包括：

用于固定在地面的固定部；

驱动部，所述驱动部包括支撑件以及驱动件；其中，

所述支撑件设置于所述固定部和对应的所述扇形承接单元之间用于抵触并定位所述扇形承接单元；

所述驱动件用于调节所述支撑件的长度以带动所述扇形承接单元沿竖直方向运动，所述扇形承接单元运动时，所述柔性连接件被拉伸或回缩；

所述控制器包括照度采集模块以及采集驱动模块，所述照度采集模块用于接收每一所述环境照度信息，所述采集驱动模块用于输出采集驱动指令，所述驱动机构根据所述采集驱动指令工作；

所述控制器配置有控制策略，所述控制策略根据所述环境照度信息形成所述采集驱动指令。

优选地，所述柔性连接件为伸缩风琴连接片，所述感光阵列位于所述扇形承接单元远离所述驱动支架的端部上，所述驱动机构通过所述采集驱动指令动作时以使所述扇形承接单元远离所述驱动支架的端部形成采集面。

所述伸缩风琴连接片的设计是为了保证所述感光阵列能够适应不同角度且能够采集到不同位姿上的环境照度信息，同时通过多个所述感光阵列采集到的环境照度信息来取平均值从而减少误差能够得到实时的比较精确的相对照射方向数据和照射强度数据。

优选地，所述扇形承接单元包括上壳体和下壳体，所述上壳体与所述下壳体卡接，且所述下壳体与所述驱动机构连接，所述上壳体用于任意两个相邻的所述扇形承接单元连接。

当光伏数据采集器内的控制器需要维修更换时，直接将整个所述上壳体拿拆下即可，所述下壳体和所述驱动机构可以不用拆装，使得结构简单，维修便捷。

优选地，所述支撑件包括支撑座和螺纹连接于所述支撑座上的支撑丝杠，所述驱动件包括：

固定在所述支撑座上的丝杠电机，所述丝杠电机的端部设置有与所述支撑丝杠啮合的传动齿，所述丝杠电机带动所述传动齿运动以带动所述支撑丝杠伸出或缩回所述支撑座。

优选地，所述驱动部为丝杠升降机。

优选地，所述固定部包括位于所述支撑件远离所述感光承接体的端部的固定板，所述固定板上还设置有若干个膨胀螺栓。

优选地，任意相邻的两个所述感光承接体连接有弹性垫，所述弹性垫能够覆盖住两个所述扇形承接单元之间连接形成的连接间隙。

所述弹性垫的设置可以有效地防止两个所述扇形承接单元之间的连接处发生锈蚀，从而延长本发明的使用寿命。

优选地，所述弹性垫为橡胶垫，且所述橡胶垫的厚度设置不小于1mm。

对所述弹性垫的设计可以使得所述弹性垫在不影响任意两个相邻的所述扇形承接单元之间连接处拉伸或回缩的情况下，也能够保持一定的弹性，防尘防水，同时能够防止其因厚度过大造成在反复拉伸过程中容易脆端或发生裂痕。

优选地，所述扇形承接单元的数量至少设置为六个。

优选地，所述控制器配置有一控制信息表，所述控制信息表预设有光源位置信息以及与该光源位置信息对应的采集驱动指令，所述控制策略包括根据每一所述相对照射方向数据生成所述光源位置信息，以得到的光源位置信息为索引输出所述控制信息表中对应的采集驱动指令以控制每一所述驱动机构分别工作。

本发明公开了一种光伏数据采集器，与现有技术中的光伏数据采集器精度低相比：

本发明新增若干个感光阵列来实时检测光伏组件所受到的环境照度信息，光照强度、时间对光伏电站的发电时间、发电量、回报周期和收益率影响非常大，当感光阵列检测到的环境照度信息与光伏电站预期的发电量不一致时，且相差较大时，此时说明光伏电站的光伏组件上灰尘遮挡太多，增加了阳光的漫反射，需要对光伏电站中的光伏组件进行擦拭清洁，可以避免资源的不必要浪费，同时能够提高发电量；

本发明通过驱动机构根据采集驱动指令工作来驱动扇形承接单元运动以调节感光阵列的检测面，能够多位姿采集环境照度信息，增加了对照组，减小了数据采集的误差；同时能够结合照射强度数据和其他检测项来准确监测到该电站的实际能量获得值，以及精准预估到可获的太阳能值，这样可以使得光伏电站的产量不断优化；

并且，现有技术中的监控系统处理数据时总会一直忽略光伏数据采集器工作本身受照射强度数据的影响而产生的精度误差，本发明中的光伏数据采集器可以通过自身采集到的照射强度数据，在数据处理过程中可以通过查询温度对电子元器件的影响系数来对数据进行一个处理使得工作人员对光伏电站的情况了解更加实际化，有利于提高光伏电站的精细化管理。

附图说明

图1为本发明的结构俯视图；

图2为本发明去除弹性垫的立体结构图；

图3为本发明去除弹性垫的剖视图；

图4为本发明的控制框图；

1、感光承接体；11、扇形承接单元；12、柔性连接件；13、上壳体；14、下壳体；2、感光阵列；3、驱动机构；31、固定部；311、固定板；312、膨胀螺栓；32、驱动部；321、支撑件；3211、支撑座；3212、支撑丝杠；322、驱动件；3221、丝杠电机；3222、传动齿；4、控制器；41、照度采集模块；42、采集驱动模块；5、弹性垫。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本发明使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。除非另作定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明说明书以及权利要求书中使用的“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而且可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

实施例1

实施例1公开了一种光伏数据采集器，参照图1、图2和图3，包括型号为STM32的控制器4、感光承接体1、感光阵列2和驱动支架；其中，

感光承接体1设置为环形结构，感光承接体1包括：

若干个扇形承接单元11，扇形承接单元11围设形成感光承接体1，任意相邻的两个扇形承接单元11之间通过柔性连接件12连接；

每一扇形承接单元11上设置有感光阵列2；

驱动支架包括若干驱动机构3，每一驱动机构3对应一感光承接体1设置，每一驱动机构3包括：

用于固定在地面的固定部31；

驱动部32，驱动部32包括支撑件321以及驱动件322；其中，

支撑件321设置于固定部31和对应的扇形承接单元11之间用于抵触并定位扇形承接单元11；

驱动件322用于调节支撑件321的长度以带动扇形承接单元11沿竖直方向运动，扇形承接单元11运动时，柔性连接件12被拉伸或回缩；

参照图4，感光阵列2用于采集光源并输出环境照度信息，环境照度信息包括相对照射方向数据以及照射强度数据；

控制器4包括照度采集模块41以及采集驱动模块42，照度采集模块41用于接收每一环境照度信息，采集驱动模块42用于输出采集驱动指令，驱动机构3根据采集驱动指令工作；

其中，控制器4配置有控制策略，控制策略根据照度采集模块41采集到的环境照度信息形成采集驱动指令。

现有技术中的光伏数据采集器精度低，本发明新增若干个感光阵列2来实时检测光伏组件所受到的环境照度信息，光照强度、时间对光伏电站的发电时间、发电量、回报周期和收益率影响非常大，当感光阵列2检测到的环境照度信息与光伏电站预期的发电量不一致时，且相差较大时，此时说明光伏电站的光伏组件上灰尘遮挡太多，增加了阳光的漫反射，需要对光伏电站中的光伏组件进行擦拭清洁，可以避免资源的不必要浪费，同时能够提高发电量；

本发明通过驱动机构3根据采集驱动指令工作来驱动扇形承接单元11运动以调节感光阵列2的检测面，能够多位姿采集环境照度信息，增加了对照组，减小了数据采集的误差；同时能够结合照射强度数据和其他检测项来准确监测到该电站的实际能量获得值，以及精准预估到可获的太阳能值，这样可以使得光伏电站的产量不断优化；

并且，现有技术中的监控系统处理数据时总会一直忽略光伏数据采集器工作本身受照射强度数据的影响而产生的精度误差；本发明中的光伏数据采集器可以通过自身采集到的照射强度数据，在数据处理过程中可以通过查询温度对电子元器件的影响系数来对数据进行一个处理使得工作人员对光伏电站的情况了解更加实际化，有利于提高光伏电站的精细化管理。

优选地，参照图2和图3，柔性连接件12为伸缩风琴连接片，感光阵列2位于扇形承接单元11远离驱动支架的端部上，驱动机构3通过采集驱动指令动作时以使扇形承接单元11远离驱动支架的端部形成采集面。

伸缩风琴连接片为风琴式结构，同时具有弹性形变性能的金属片；

伸缩风琴连接片的设计是为了保证感光阵列2能够适应不同角度且能够采集到不同位姿上的环境照度信息，同时通过多个感光阵列2采集到的环境照度信息来取平均值从而减少误差能够得到实时的比较精确的相对照射方向数据和照射强度数据；

考虑到伸缩风琴连接片在工作过程中两端变形形变量有差异，为了提高伸缩风琴连接片的使用寿命，可在任意两个扇形承接单元11之间设置多段伸缩风琴连接片，且相邻两个伸缩风琴连接片之间可设置有缝隙。

优选地，参照图2和图3，扇形承接单元11包括上壳体13和下壳体14，上壳体13与下壳体14卡接，且下壳体14与驱动机构3连接，上壳体13用于任意两个相邻的扇形承接单元11连接。

当光伏数据采集器内的控制器4需要维修更换时，直接将整个上壳体13拿拆下即可，下壳体14和驱动机构3可以不用拆装，使得结构简单，维修便捷。

优选地，参照图2和图3，支撑件321包括支撑座3211和螺纹连接于支撑座3211上的支撑丝杠3212，驱动件322包括：

固定在支撑座3211上的丝杠电机3221，丝杠电机3221的端部设置有与支撑丝杠3212啮合的传动齿3222，丝杠电机3221带动传动齿3222运动以带动支撑丝杠3212伸出或缩回支撑座3211。

具体为采集驱动模块42的驱动指令驱动能够驱动丝杠电机3221正反转，从而控制支撑丝杆的伸出或缩回的长度。

优选地，驱动部32为丝杠升降机。

丝杠升降机具有过载提高的横向运动，高密封程度的保护更适应恶劣的工作环境中工作，并且，能够减少对环境的污染、节约能源和降低维护成本。

优选地，固定部31包括位于支撑件321远离感光承接体1的端部的固定板311，每个固定板311上还设置有2个膨胀螺栓312。

选定膨胀螺栓312可以适应光伏电站安装位置所处的山坡较坚硬的土质，同时也防止山坡被雨水冲刷形成冲积沟而降低本发明的稳定性。

优选地，参照图1，任意相邻的两个感光承接体1连接有弹性垫5，弹性垫5能够覆盖住两个扇形承接单元11之间连接形成的连接间隙。

弹性垫5的设置可以有效地防止两个扇形承接单元11之间的连接处发生锈蚀，从而延长本发明的使用寿命。

优选地，弹性垫5为橡胶垫，且橡胶垫的厚度设置不小于1mm。

对弹性垫5的设计可以使得弹性垫5在不影响任意两个相邻的扇形承接单元11之间连接处拉伸或回缩的情况下，也能够保持一定的弹性，防尘防水，同时能够防止其因厚度过大造成在反复拉伸过程中容易脆端或发生裂痕。

优选地，参照图1和图2，扇形承接单元11的数量为六个。

多个扇形承接单元11的设置可以在同一检测过程中配置多个不同的位姿来采集多组环境照度信息，以提高本发明的精度。

优选地，控制器4配置有一控制信息表，控制信息表预设有光源位置信息以及与该光源位置信息对应的采集驱动指令，即控制信息表中将预设的不同光源位置信息以及与该光源位置信息对应的采集驱动指令形成一个数据库集成在控制器4中，控制策略具体包括根据采集到的每一相对照射方向数据生成光源位置信息，以得到的光源位置信息为索引输出控制信息表中对应的采集驱动指令以控制每一驱动机构3分别工作。

例如工作时太阳处于正上方时，获取相对照射方向数据，得到光源位置信息为正上方，然后预设的采集驱动指令是控制每个扇形承接单元11位于同一平面，那么此时就输出采集驱动指令调节每个驱动机构3工作就可以实现，而根据光源的位置不同就可以执行不同的控制策略，实现跟光采集的效果，而一个控制策略中，可以不仅配置一个位姿，例如在太阳处于A位置时，整个装置可以配置3个不同的位姿，每隔10分钟更换一个位姿，每个扇形承接单元11的高度不同，整个装置就会呈现不同的采集姿态，就可以实现数据的全面收集。收集的数据包括光照强度以及光照方向，便于分析。

可选地，作为另一实施方式，工作时太阳位于竖直方向上顺时针倾斜30度角上，每个扇形承接单元11保持了前一工作状态检测面检测的角度，工作时感光阵列2先获取环境照度信息数据，得到光源位置信息为竖直方向上顺时针倾斜30度角，通过采集到的不同的环境照度信息数据执行不同的控制策略，例如，将六组相对照射方向数据分别生成光源位置信息，以得到的光源位置信息为竖直方向上顺时针倾斜30度角为索引输出控制信息表中对应的采集驱动指令来控制每一驱动机构3分别进行工作即将六组扇形承接单元11分开实现配置不同的位姿，每隔20分钟更换一个位姿，这样多个感光阵列2就会呈现不同的采集姿态，就可以实现数据的全面收集。收集的数据包括光照强度以及光照方向，便于分析。

Claims (7)

1.一种光伏数据采集器，其特征在于，包括控制器、感光承接体、感光阵列和驱动支架；其中，

所述感光承接体设置为环形结构，所述感光承接体包括：

若干个扇形承接单元，所述扇形承接单元围设形成所述感光承接体，任意相邻的两个所述扇形承接单元之间通过柔性连接件连接；

所述柔性连接件为伸缩风琴连接片，所述感光阵列位于所述扇形承接单元远离所述驱动支架的端部上，驱动机构动作时以使所述扇形承接单元远离所述驱动支架的端部形成采集面；

每一所述扇形承接单元上设置有感光阵列，所述感光阵列用于采集光源并输出环境照度信息，所述环境照度信息包括相对照射方向数据以及照射强度数据；

所述驱动支架包括若干驱动机构，每一所述驱动机构对应一所述感光承接体设置，每一所述驱动机构包括：

用于固定在地面的固定部；

驱动部，所述驱动部包括支撑件以及驱动件；其中，

所述支撑件设置于所述固定部和对应的所述扇形承接单元之间用于抵触并定位所述扇形承接单元；

所述扇形承接单元包括上壳体和下壳体，所述上壳体与所述下壳体卡接，且所述下壳体与所述驱动机构连接，所述上壳体用于任意两个相邻的所述扇形承接单元连接；

所述支撑件包括支撑座和螺纹连接于所述支撑座上的支撑丝杠，所述驱动件包括：

固定在所述支撑座上的丝杠电机，所述丝杠电机的端部设置有与所述支撑丝杠啮合的传动齿，所述丝杠电机带动所述传动齿运动以带动所述支撑丝杠伸出或缩回所述支撑座；

所述驱动件用于调节所述支撑件的长度以带动所述扇形承接单元沿竖直方向运动，所述扇形承接单元运动时，所述柔性连接件被拉伸或回缩；

所述控制器包括照度采集模块以及采集驱动模块，所述照度采集模块用于接收每一所述环境照度信息，所述采集驱动模块用于输出采集驱动指令，所述驱动机构根据所述采集驱动指令工作；

所述控制器配置有控制策略，所述控制策略根据所述环境照度信息形成所述采集驱动指令。

2.如权利要求1所述的一种光伏数据采集器，其特征在于，所述驱动部为丝杠升降机。

3.如权利要求1所述的一种光伏数据采集器，其特征在于，所述固定部包括位于所述支撑件远离所述感光承接体的端部的固定板，所述固定板上还设置有若干个膨胀螺栓。

4.如权利要求2或3所述的一种光伏数据采集器，其特征在于，任意相邻的两个所述感光承接体连接有弹性垫，所述弹性垫能够覆盖住两个所述扇形承接单元之间连接形成的连接间隙。

5.如权利要求4所述的一种光伏数据采集器，其特征在于，所述弹性垫为橡胶垫，且所述橡胶垫的厚度设置不小于1mm。

6.如权利要求5所述的一种光伏数据采集器，其特征在于，所述扇形承接单元的数量至少设置为六个。

7.如权利要求6所述的一种光伏数据采集器，其特征在于，所述控制器配置有一控制信息表，所述控制信息表预设有光源位置信息以及与该光源位置信息对应的采集驱动指令，所述控制策略包括根据每一所述相对照射方向数据生成所述光源位置信息，以得到的光源位置信息为索引输出所述控制信息表中对应的采集驱动指令以控制每一所述驱动机构分别工作。

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