CN114578765A - 基于ai多传感技术的安全生产主动预警系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及预警系统技术领域，具体涉及基于AI多传感技术的安全生产主动预警系统，包括监控层、传输层、应用层和多个光伏发电设备；所述监控层用于实现现场数据采集与上传功能，并且根据反馈信号控制每个所述光伏发电设备通断，光伏发电设备和监控层设备均安装在户外光伏发电现场。本发明结合光伏发电设备的搭建，提出了一套全面的安全监控方法，极大地避免了火灾发生的意外情况，同时，设计了远程控制与本地控制两种控制方式，可在出现光伏发电设备故障时快速反应调控，停止故障区域内的光伏发电设备，保持未受故障影响的光伏发电设备继续正常并网工作，以维持光伏发电站仍能保持高效且稳定的运行，为提升光伏发电安全效能提供高效解决方案。
Description
技术领域
本发明涉及预警系统技术领域，具体涉及基于AI多传感技术的安全生产主动预警系统。
背景技术
近年来，我国光伏发电持续快速发展。光伏发电产业的开发建设质量和消纳利用明显改善，在部分地区实现了家庭分布式光伏并入电网，为建设清洁低碳、安全高效能源体系发挥了重要作用。然而，光伏发电带来的安全问题非常严峻。因夏季温度过高、太阳辐射强度过大等环境因素，以及光伏板隐裂等自身安全问题，都会导致光伏电池过热甚至烧毁，引发串组光伏板大面积火灾。
现有技术中，如中国专利号为：CN 112928987 A的“一种光伏发电安全管理系统”，包括控制模块、消安检查模块、危险警报模块、危险应急模块、无线通信模块和人工操作终端；控制模块与消安检查模块、危险警报模块、危险应急模块和无线通信模块电性连接；消安检查模块用于光伏发电装置的消防及安全检查，并将检查结果实时反馈给控制模块；危险警报模块用于接收控制模块的报警指令、进行安全预警提示和火灾报警，并将工作状态实时反馈给控制模块；危险应急模块用于接收控制模块用于安全隐患的消除和火灾应急；无线通信模块用于控制模块与人工操作终端之间的信息传输。
但现有技术中，光伏发电站建设逐渐扩大，其内部布置的光伏发电设备也逐渐增多，在出现火灾等意外情况时，火灾初期时只会影响到光伏发电站内部分发电设备，只需在火灾未扩大时，及时扑灭即可，无需使得光伏发电站内所有设备断电离线，而现有的光伏发电站整体离线后，不仅在恢复正常生产前需要花费大量的人力物力进行逐一检测，还使得未受火灾影响的发电设备长时间闲置，导致电力资源的浪费。
综上所述，研发基于AI多传感技术的安全生产主动预警系统，仍是预警系统技术领域中急需解决的关键问题。
发明内容
针对现有技术所存在的上述缺点，本发明的目的在于提供基于AI多传感技术的安全生产主动预警系统，分为监控层、传输层、应用层，结合多传感器、5G、无线通信等技术，实现光伏发电设备本地控制、远程数据呈现以及远程控制的功能，且结合光伏发电设备的搭建，提出了一套全面的安全监控方法，从光伏发电站内各项设备的工作温度、安全功率运作区间精确判断光伏发电站内各区域的各项设备的工作状态，并从光伏发电站环境亮度和实时图像数据，24H监控光伏发电站，极大地避免了火灾发生的意外情况，同时，设计了远程控制与本地控制两种控制方式，可在出现光伏发电设备故障时快速反应调控，停止故障区域内的光伏发电设备，保持未受故障影响的光伏发电设备继续正常并网工作，以维持光伏发电站仍能保持高效且稳定的运行，为提升光伏发电安全效能提供高效解决方案。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
基于AI多传感技术的安全生产主动预警系统，包括：监控层、传输层、应用层和多个光伏发电设备；
所述监控层用于实现现场数据采集与上传功能，并且根据反馈信号控制每个所述光伏发电设备通断，光伏发电设备和监控层设备均安装在户外光伏发电现场；
所述传输层用于完成数据接收、处理和发送，其设备安装在光伏电站室内；
所述应用层是基于5G信号面向系统管理者和用户的层级，其包括PC端和移动端，用于系统管理的PC端和移动端的安装不受地域条件的限制；
所述监控层与传输层信号连接，且传输层与应用层信号连接。
本发明进一步设置为：所述监控层包括继电器开关、汇流设备、逆变设备和监测单元；
每个所述光伏发电设备均与继电器开关电性连接，所述继电器开关用于利用电磁的方法控制所述光伏发电设备回路的接通或断开；
每个所述光伏发电设备均与汇流设备和逆变设备电性连接；
所述汇流设备是保证光伏发电设备有序连接和汇流功能的接线装置，能够保障光伏系统在维护、检查时易于切断电路，当光伏发电系统发生故障时减少停电的光伏发电设备数量；
所述逆变设备具有将每个光伏发电设备的直交流变换功能；
所述监测单元用于实时采集每个所述光伏发电板、汇流设备和逆变设备的实时参数并上传至传输层，并可通过继电器开关控制故障光伏发电设备电流通路的开闭。
本发明进一步设置为：所述监测单元包括温度传感器、光感传感器、功率监测器和图像采集设备；
所述温度传感器用于实时监测每个光伏发电设备和系统中各类导线的发热温度，并将数据实时上传至传输层；
所述光感传感器用于实时监测光伏发电系统中各类设备及其周围环境的亮度图像，并将数据实时上传至传输层；
所述功率监测器用于来测量光伏发电设备的瞬时输出功率，并将数据实时上传至传输层；
所述图像采集设备用于实时采集安装位置的图像数据，并将数据实时上传至传输层。
本发明进一步设置为：所述传输层包括WIFI模块、WIFI组网、工控模块和数据库；
所述WIFI模块用于传输分布于不同区域的监测单元设备的实时数据；
所述WIFI组网用于将来自于不同WIFI模块的数据整合转发至工控模块中，加强网络的连通性和稳定性；
所述工控模块与远程终端通过5G信号实现远程通信，且工控模块访问数据库，将所得数据送入后台进行数据处理与分析，完成后发送给应用层。
本发明进一步设置为：所述应用层中的PC端和移动端用于实时数据、历史数据等信息以可视化图像呈现。
本发明进一步设置为：所述PC端和移动端可以发出控制指令，控制指令反馈至工控模块，工控模块通过WIFI模块向继电器开关发送指令，实现远程控制每个光伏发电设备的要求。
本发明进一步设置为：所述PC端和移动端可以通过5G信号实时调取数据库存储的各项历史数据。
本发明进一步设置为：所述工控模块可在离线状态下根据阈值设定，在数据处理与分析后，自行向继电器开关发送控制每个光伏发电设备的指令。
有益效果
采用本发明提供的技术方案，与已知的公有技术相比，具有如下有益效果：
本发明的基于AI多传感技术的安全生产主动预警系统，分为监控层、传输层、应用层，结合多传感器、5G、无线通信等技术，实现光伏发电设备本地控制、远程数据呈现以及远程控制的功能，且结合光伏发电设备的搭建，提出了一套全面的安全监控方法，从光伏发电站内各项设备的工作温度、安全功率运作区间精确判断光伏发电站各项设备的工作状态，并从光伏发电站环境亮度和实时图像数据，24H监控光伏发电站，极大地避免了火灾发生的意外情况，同时，设计了远程控制与本地控制两种控制方式，可在出现光伏发电设备时快速反应调控，停止故障区域内的光伏发电设备，保持未受故障影响的光伏发电设备继续正常并网工作，以维持光伏发电站仍能保持高效且稳定的运行，为提升光伏发电安全效能提供高效解决方案。
附图说明
图1为基于AI多传感技术的安全生产主动预警系统的系统框图；
图2为基于AI多传感技术的安全生产主动预警系统监测单元的系统框图。
图例说明：
1、监控层；2、传输层；3、应用层；10、光伏发电设备；31、PC端；32、移动端；11、继电器开关；12、汇流设备；13、逆变设备；14、监测单元；140、温度传感器；141、光感传感器；142、功率监测器；143、图像采集设备；20、WIFI模块；21、WIFI组网；22、工控模块；23、数据库。
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。
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
实施例1
请参照图1和图2所示，基于AI多传感技术的安全生产主动预警系统，包括：
监控层1、传输层2、应用层3和多个光伏发电设备10；
监控层1用于实现现场数据采集与上传功能，并且根据反馈信号控制每个光伏发电设备10通断，光伏发电设备10和监控层1设备均安装在户外光伏发电现场；传输层2用于完成数据接收、处理和发送，其设备安装在光伏电站室内；应用层3是基于5G信号面向系统管理者和用户的层级，其包括PC端31和移动端32，用于系统管理的PC端31和移动端32的安装不受地域条件的限制；监控层1与传输层2信号连接，且传输层2与应用层3信号连接。
监控层1包括继电器开关11、汇流设备12、逆变设备13和监测单元14；其中，每个光伏发电设备10均与继电器开关11电性连接，继电器开关11用于利用电磁的方法控制光伏发电设备10回路的接通或断开；每个光伏发电设备10均与汇流设备12和逆变设备13电性连接；汇流设备12是保证光伏发电设备10有序连接和汇流功能的接线装置，能够保障光伏系统在维护、检查时易于切断电路，当光伏发电系统发生故障时减少停电的光伏发电设备10数量；逆变设备13具有将每个光伏发电设备10的直交流变换功能；监测单元14用于实时采集每个光伏发电板10、汇流设备12和逆变设备13的实时参数并上传至传输层2，并可通过继电器开关11控制故障光伏发电设备10电流通路的开闭。
监测单元14包括温度传感器140、光感传感器141、功率监测器142和图像采集设备143；其中，温度传感器140用于实时监测每个光伏发电设备10和系统中各类导线的发热温度，并将数据实时上传至传输层2；光感传感器141用于实时监测光伏发电系统中各类设备及其周围环境的亮度图像，并将数据实时上传至传输层2；功率监测器142用于来测量光伏发电设备10的瞬时输出功率，并将数据实时上传至传输层2；图像采集设备143用于实时采集安装位置的图像数据，并将数据实时上传至传输层2。
传输层2包括WIFI模块20、WIFI组网21、工控模块22和数据库23；其中，WIFI模块20用于传输分布于不同区域的监测单元14设备的实时数据；WIFI组网21用于将来自于不同WIFI模块20的数据整合转发至工控模块22中，加强网络的连通性和稳定性；工控模块22与远程终端通过5G信号实现远程通信，且工控模块22访问数据库23，将所得数据送入后台进行数据处理与分析，完成后发送给应用层3。
应用层3中的PC端31和移动端32用于实时数据、历史数据等信息以可视化图像呈现，且可以发出控制指令，控制指令反馈至工控模块22，工控模块22通过WIFI模块20向继电器开关11发送指令，实现远程控制每个光伏发电设备10的要求。
PC端31和移动端32可以通过5G信号实时调取数据库23存储的各项历史数据，工控模块22可在离线状态下根据阈值设定，在数据处理与分析后，自行向继电器开关11发送控制每个光伏发电设备10的指令。
在本实施例中，本基于AI多传感技术的安全生产主动预警系统分为监控层1、传输层2、应用层3，结合多传感器、5G、无线通信等技术，实现光伏发电设备10本地控制、远程数据呈现以及远程控制的功能，且结合光伏发电设备10的搭建，提出了一套全面的安全监控方法，从光伏发电站内各项设备的工作温度、安全功率运作区间精确判断光伏发电站各项设备的工作状态，并从光伏发电站环境亮度和实时图像数据，24H监控光伏发电站，极大地避免了火灾发生的意外情况，同时，设计了远程控制与本地控制两种控制方式，可在出现光伏发电设备10时快速反应调控，停止故障区域内的光伏发电设备10，保持未受故障影响的光伏发电设备10继续正常并网工作，以维持光伏发电站仍能保持高效且稳定的运行，为提升光伏发电安全效能提供高效解决方案。
以上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，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不会使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (8)
1.基于AI多传感技术的安全生产主动预警系统，其特征在于，包括：监控层(1)、传输层(2)、应用层(3)和多个光伏发电设备(10)；
所述监控层(1)用于实现现场数据采集与上传功能，并且根据反馈信号控制每个所述光伏发电设备(10)通断，光伏发电设备(10)和监控层(1)设备均安装在户外光伏发电现场；
所述传输层(2)用于完成数据接收、处理和发送，其设备安装在光伏电站室内；
所述应用层(3)是基于5G信号面向系统管理者和用户的层级，其包括PC端(31)和移动端(32)，用于系统管理的PC端(31)和移动端(32)的安装不受地域条件的限制；
所述监控层(1)与传输层(2)信号连接，且传输层(2)与应用层(3)信号连接。
2.根据权利要求1所述的基于AI多传感技术的安全生产主动预警系统，其特征在于，所述监控层(1)包括继电器开关(11)、汇流设备(12)、逆变设备(13)和监测单元(14)；
每个所述光伏发电设备(10)均与继电器开关(11)电性连接，所述继电器开关(11)用于利用电磁的方法控制所述光伏发电设备(10)回路的接通或断开；
每个所述光伏发电设备(10)均与汇流设备(12)和逆变设备(13)电性连接；
所述汇流设备(12)是保证光伏发电设备(10)有序连接和汇流功能的接线装置，能够保障光伏系统在维护、检查时易于切断电路，当光伏发电系统发生故障时减少停电的光伏发电设备(10)数量；
所述逆变设备(13)具有将每个光伏发电设备(10)的直交流变换功能；
所述监测单元(14)用于实时采集每个所述光伏发电板(10)、汇流设备(12)和逆变设备(13)的实时参数并上传至传输层(2)，并可通过继电器开关(11)控制故障光伏发电设备(10)电流通路的开闭。
3.根据权利要求2所述的基于AI多传感技术的安全生产主动预警系统，其特征在于，所述监测单元(14)包括温度传感器(140)、光感传感器(141)、功率监测器(142)和图像采集设备(143)；
所述温度传感器(140)用于实时监测每个光伏发电设备(10)和系统中各类导线的发热温度，并将数据实时上传至传输层(2)；
所述光感传感器(141)用于实时监测光伏发电系统中各类设备及其周围环境的亮度图像，并将数据实时上传至传输层(2)；
所述功率监测器(142)用于来测量光伏发电设备(10)的瞬时输出功率，并将数据实时上传至传输层(2)；
所述图像采集设备(143)用于实时采集安装位置的图像数据，并将数据实时上传至传输层(2)。
4.根据权利要求1所述的基于AI多传感技术的安全生产主动预警系统，其特征在于，所述传输层(2)包括WIFI模块(20)、WIFI组网(21)、工控模块(22)和数据库(23)；
所述WIFI模块(20)用于传输分布于不同区域的监测单元(14)设备的实时数据；
所述WIFI组网(21)用于将来自于不同WIFI模块(20)的数据整合转发至工控模块(22)中，加强网络的连通性和稳定性；
所述工控模块(22)与远程终端通过5G信号实现远程通信，且工控模块(22)访问数据库(23)，将所得数据送入后台进行数据处理与分析，完成后发送给应用层(3)。
5.根据权利要求1所述的基于AI多传感技术的安全生产主动预警系统，其特征在于，所述应用层(3)中的PC端(31)和移动端(32)用于实时数据、历史数据等信息以可视化图像呈现。
6.根据权利要求5所述的基于AI多传感技术的安全生产主动预警系统，其特征在于，所述PC端(31)和移动端(32)可以发出控制指令，控制指令反馈至工控模块(22)，工控模块(22)通过WIFI模块(20)向继电器开关(11)发送指令，实现远程控制每个光伏发电设备(10)的要求。
7.根据权利要求4所述的基于AI多传感技术的安全生产主动预警系统，其特征在于，所述PC端(31)和移动端(32)可以通过5G信号实时调取数据库(23)存储的各项历史数据。
8.根据权利要求4所述的基于AI多传感技术的安全生产主动预警系统，其特征在于，所述工控模块(22)可在离线状态下根据阈值设定，在数据处理与分析后，自行向继电器开关(11)发送控制每个光伏发电设备(10)的指令。
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