CN116634613B - 一种光伏组件优化器的自组网系统、方法及设备 - Google Patents

一种光伏组件优化器的自组网系统、方法及设备 Download PDF

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Abstract

本发明涉及无线组网技术领域，具体涉及一种光伏组件优化器的自组网系统、方法及设备，该系统包括：网关、中继器及安装于光伏组件上的优化器，中继器用于在接收到组网信号时，与全部的优化器遍历通信，将通信信号强度大于预设阈值的优化器作为二级中继节点；作为二级中继节点的优化器再次与其他未组网的优化器进行遍历通信，将通信信号强度大于预设阈值的未组网优化器作为三级中级节点；直至全部优化器组网成功或达到中继深度上限。本发明示出的技术方案，能够将安装于光伏组件上的优化器作为中继节点进行组网，提高了组网的通信距离，且上电时，中继器及优化器能够自行进行组网，无需专业人员进行配置，使用便利。

Description

一种光伏组件优化器的自组网系统、方法及设备
技术领域
本发明涉及无线组网技术领域，具体涉及一种光伏组件优化器的自组网系统、方法及设备。
背景技术
随着科技的发展，光伏装机规模呈现快速增长的态势，光伏组件的安全性和发电效益问题也更加突出。智能优化器能够更好的管理光伏组件，做到实时监控组件的发电情况，能在紧急情况下快速关断光伏输出，同时还能够在有灰尘、阴影遮挡等场景时提高发电量，因此，在光伏组件上安装智能优化器成为趋势。
智能优化器的通信一般有两种方式：电力线PLC和无线方式。电力线PLC方式，优点是安装方便不用另外布线，但对逆变器的选择有依赖，限制了用户对产品自由选择组合的权利，且信号容易受到各种噪声的干扰。无线通信方式选择空间较大，主要有Lora、蓝牙、WIFI、ZigBee、2.4G等，LoRa主要用于远距离通信，功耗较高；WIFI需要有路由器的接入，配置复杂，功耗较高；蓝牙协议复杂，价格较高；ZigBee数据传输率低，价格高；2.4G功耗低，价格低，速率高，但协议需要自己开发。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种光伏组件优化器的自组网系统、方法及设备，以解决现有技术中的通信方式通信距离短，组网需要专业人员进行中继路由的配置的问题。
根据本发明实施例的第一方面，提供一种光伏组件优化器的自组网系统，包括：
网关、中继器，及，安装于光伏组件上的优化器；
所述网关与至少一个所述中继器以总线方式相连；
所述中继器用于在接收到组网信号时，与全部的优化器遍历通信，将通信信号强度大于预设阈值的优化器作为二级中继节点；所述作为二级中继节点的优化器再次与其他未组网的优化器进行遍历通信，将通信信号强度大于预设阈值的未组网优化器作为三级中级节点；直至全部优化器组网成功或达到中继深度上限。
优选的，所述中继器在组网成功时，根据遍历通信结果生成组网拓扑图；
所述中继器还用于接收所述网关发送的指令包，并根据所述组网拓扑图通过中继节点将所述指令包发送至目标优化器；
所述优化器根据所述组网拓扑图通过中继节点将封装数据包发送至所述中继器，所述中继器将所述封装数据包发送至所述网关。
优选的，所述优化器，包括：
MCU处理器，及，与所述MCU处理器分别连接的第一无线通信模块和数据获取模块；
所述MCU处理器用于通过数据获取模块获取数据信息并生成封装数据包，还用于解封接收到的指令包；
所述第一无线通信模块用于将封装数据包或指令包发送至其他中继节点。
优选的，所述中继器，包括：
MCU处理器，及，与所述MCU处理器分别连接的第二无线通信模块和RS485接口模块；
所述RS485接口模块通过总线与所述网关连接；
所述MCU处理器通过所述RS485接口模块获取所述指令包，通过第二无线通信模块将所述指令包发送至下一级中继节点。
优选的，所述中继器，还包括：
非易失存储单元，用于存储所述组网拓扑图。
根据本发明实施例的第二方面，提供一种光伏组件优化器的自组网方法，应用于上述光伏组件优化器的自组网系统，包括：
当接收到组网信号时，利用中继器与全部的优化器遍历通信，将通信信号强度大于预设阈值的优化器作为二级中继节点；
利用作为二级中继节点的优化器与其他未组网的优化器进行遍历通信，将通信信号强度大于预设阈值的未组网优化器作为三级中级节点，直至全部优化器组网成功或达到中继深度上限。
优选的，所述的方法，还包括：
当组网成功时，根据遍历通信结果生成组网拓扑图；
当检测到优化器断开组网时，通过所述组网拓扑图及预设算法选取通讯路径逐一进行与断开优化器的通讯；
若通讯成功，根据通信结果对组网进行修复。
根据本发明实施例的第三方面，提供一种光伏组件优化器的自组网设备，包括：
主控器，及与所述主控器相连的存储器；
所述存储器，其中存储有程序指令；
所述主控器用于执行存储器中存储的程序指令，执行上述的方法。
本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
可以理解的是，本发明提供的技术方案，系统包括：网关、中继器及安装于光伏组件上的优化器，中继器用于在接收到组网信号时，与全部的优化器遍历通信，将通信信号强度大于预设阈值的优化器作为二级中继节点；作为二级中继节点的优化器再次与其他未组网的优化器进行遍历通信，将通信信号强度大于预设阈值的未组网优化器作为三级中级节点；直至全部优化器组网成功或达到中继深度上限。本发明示出的技术方案，能够将安装于光伏组件上的优化器作为中继节点进行组网，提高了组网的通信距离，且上电时，中继器及优化器能够自行进行组网，无需专业人员进行配置，使用便利。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
图1是根据一示例性实施例示出的一种光伏组件优化器的自组网系统的示意框图；
图2是根据一示例性实施例示出的一种光伏组件优化器的自组网系统的组网流程示意图；
图3是根据一示例性实施例示出的一种光伏组件优化器的自组网系统的转发流程示意图；
图4是根据一示例性实施例示出的优化器内部示意框图；
图5是根据一示例性实施例示出的中继器内部示意框图；
图6是根据一示例性实施例示出的一种光伏组件优化器的自组网方法的步骤示意图。
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。
实施例一
提供一种光伏组件优化器的自组网系统，包括：
网关、中继器，及，安装于光伏组件上的优化器；
所述网关与至少一个所述中继器以总线方式相连；
所述中继器用于在接收到组网信号时，与全部的优化器遍历通信，将通信信号强度大于预设阈值的优化器作为二级中继节点；所述作为二级中继节点的优化器再次与其他未组网的优化器进行遍历通信，将通信信号强度大于预设阈值的未组网优化器作为三级中级节点；直至全部优化器组网成功或达到中继深度上限。
优选的，网关可以通过网络与服务器进行连接，服务器用于进行后台管理。本实施例的光伏组件优化器为基于2.4G的低功耗光伏组件优化器，能够起到降低功耗的作用。
参见图1、图2，在具体实践中，网关可以包括多个网关，例如图1中的网关101、网关102至网关10n，网关用于整个现场站点的通信节点，每个网关均通过与该网关连接的中继器采集和控制整个站点的优化器，在图1中，网关101与中继器201、中继器202有线连接，其余中继器至中继器20n与其他网关有线连接；中继器201与全部的优化器遍历通信，选取其中通信成功且信号良好的优化器(优化器301、优化器302以及优化器30n)作为二级中继节点，在确定二级中继节点后，可以进一步确定三级中继节点，如图1中的优化器311及优化器313，可进一步确定四级中继节点，如图1中的优化器312。中继器收到网关的指令后，向优化器发送响应的指令包，优化器可以为目标节点，又可以作为访问其他优化器终端的中继节点。
优选的，参见图2，首先检测当前的组网状态，若组网状态为未完成时，进行第一轮直连组网扫描遍历通信，在确定二级中继节点后，可以同时利用中继器以及二级中继节点同时进行后续的遍历通信。
可以理解的是，本实施例提供的技术方案，系统包括：网关、中继器及安装于光伏组件上的优化器，中继器用于在接收到组网信号时，与全部的优化器遍历通信，将通信信号强度大于预设阈值的优化器作为二级中继节点；作为二级中继节点的优化器再次与其他未组网的优化器进行遍历通信，将通信信号强度大于预设阈值的未组网优化器作为三级中级节点；直至全部优化器组网成功或达到中继深度上限。本实施例示出的技术方案，能够将安装于光伏组件上的优化器作为中继节点进行组网，提高了组网的通信距离，且上电时，中继器及优化器能够自行进行组网，无需专业人员进行配置，使用便利。
需要说明的是，所述中继器在组网成功时，根据遍历通信结果生成组网拓扑图；
所述中继器还用于接收所述网关发送的指令包，并根据所述组网拓扑图通过中继节点将所述指令包发送至目标优化器；
所述优化器根据所述组网拓扑图通过中继节点将封装数据包发送至所述中继器，所述中继器将所述封装数据包发送至所述网关。
图3是根据一示例性实施例示出的一种光伏组件优化器的自组网系统的转发流程示意图，在具体实践中，首先，中继器在接收到网关的指令包时，首先发送通信请求，中继器查找预先生成的组网拓扑图，用以确定目标优化器的通信路径；优化器在收到请求时，确认自己是否为目标节点，如果是，则根据指令包，采集相应数据，生成封装数据包并回复请求；如果优化器并不是目标节点，则将其转发至下一级的中级节点，做进一步确认，直至达到目标节点。
中继器向目标优化器发出指令包时，先从组网拓扑图里找到目标节点的中继节点，如果是直连节点，则中继节点为其自身。优化器终端收到数据包时先判别自己是否为目标节点，如果是则直接应答；当自己不是目标设备而是末级中继节点，则转发数据至目标节点；当自己既不是目标节点也不是末级中继节点，则转发数据至下一级中继节点；如此反复最终到达目标节点，目标节点封装好数据包后按原路返回。
需要说明的是，参见图4，所述优化器，包括：
MCU处理器3002，及，与所述MCU处理器3002分别连接的第一无线通信模块3001和数据获取模块3003；
所述MCU处理器3002用于通过数据获取模块3003获取数据信息并生成封装数据包，还用于解封接收到的指令包；
所述第一无线通信模块3001用于将封装数据包或指令包发送至其他中继节点。
在实际应用中，当优化器接收到中继器或者上一级中继节点发送的指令包时，首先通过MCU处理器3002判断该优化器是否为目标优化器，若是，则利用MCU处理器3002解析该指令包，并进行响应的数据采集，生成封装数据包，再通过第一无线通信模块3001将封装数据包原路发送至上一级中继节点。
需要说明的是，参见图5，所述中继器，包括：
MCU处理器2002，及，与所述MCU处理器2002分别连接的第二无线通信模块2001和RS485接口模块2003；
所述RS485接口模块2003通过总线与所述网关连接；
所述MCU处理器2002通过所述RS485接口模块2003获取所述指令包，通过第二无线通信模块2001将所述指令包发送至下一级中继节点。
所述MCU处理器2002还用于解析从网关接收到的数据，并打包回复网关。
需要说明的是，所述中继器，还包括：
非易失存储单元，用于存储所述组网拓扑图。
在具体实践中，中继器将每一步的通信结果记录，用于生成组网拓扑图存储于中继器的非易失存储单元中，以使重新上电后无需重复组网。
可以理解的是，本发明示出的技术方案，优化器与中继器之间采用无线通信方式组网连接，中继器和网关之间采用RS485总线方式连接，网关和服务器采用wifi或者4G/5G方式通信。网络设备信息注册及组网结构管理由中继器统一管理，通信的频率也由中继器统一管理。组网拓扑根据通信现场信号情况变化动态调整修复。
实施例二
图6是根据一示例性实施例示出的一种光伏组件优化器的自组网方法的步骤示意图，参见图6，提供一种光伏组件优化器的自组网方法，应用于上述光伏组件优化器的自组网系统，包括：
步骤S11、当接收到组网信号时，利用中继器与全部的优化器遍历通信，将通信信号强度大于预设阈值的优化器作为二级中继节点；
步骤S12、利用作为二级中继节点的优化器与其他未组网的优化器进行遍历通信，将通信信号强度大于预设阈值的未组网优化器作为三级中级节点，直至全部优化器组网成功或达到中继深度上限。
可以理解的是，本实施例提供的技术方案，能够当接收到组网信号时，利用中继器与全部的优化器遍历通信，将通信信号强度大于预设阈值的优化器作为二级中继节点；利用作为二级中继节点的优化器与其他未组网的优化器进行遍历通信，将通信信号强度大于预设阈值的未组网优化器作为三级中级节点，直至全部优化器组网成功或达到中继深度上限。本实施例示出的技术方案，能够将安装于光伏组件上的优化器作为中继节点进行组网，提高了组网的通信距离，且上电时，中继器及优化器能够自行进行组网，无需专业人员进行配置，使用便利。
需要说明的是，所述的方法，还包括：
当组网成功时，根据遍历通信结果生成组网拓扑图；
当检测到优化器断开组网时，通过所述组网拓扑图及预设算法选取通讯路径逐一进行与断开优化器的通讯；
若通讯成功，根据通信结果对组网进行修复。
在具体实践中，当中继器检测到通过组网拓扑图中的记忆路径不能和目标终端设备通信时，则首先选择直接和目标终端通信尝试；当直连通信失败，则根据预选算法取一条路径继续尝试通信，如此反复直至通信成功，根据通信结果对网络自动修复。
实施例三
提供一种光伏组件优化器的自组网设备，包括：
主控器，及与所述主控器相连的存储器；
所述存储器，其中存储有程序指令；
所述主控器用于执行存储器中存储的程序指令，执行上述的方法。
可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料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一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (7)

1.一种光伏组件优化器的自组网系统，其特征在于，包括：
网关、中继器，及，安装于光伏组件上的优化器；
所述网关与至少一个所述中继器以总线方式相连；
所述中继器用于在接收到组网信号时，与全部的优化器遍历通信，将通信信号强度大于预设阈值的优化器作为二级中继节点；所述作为二级中继节点的优化器再次与其他未组网的优化器进行遍历通信，将通信信号强度大于预设阈值的未组网优化器作为三级中继节点；直至全部优化器组网成功或达到中继深度上限；
所述中继器在组网成功时，根据遍历通信结果生成组网拓扑图；
所述中继器还用于接收所述网关发送的指令包，并根据所述组网拓扑图通过中继节点将所述指令包发送至目标优化器；
所述优化器根据所述组网拓扑图通过中继节点将封装数据包发送至所述中继器，所述中继器将所述封装数据包发送至所述网关。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述优化器，包括：
MCU处理器，及，与所述MCU处理器分别连接的第一无线通信模块和数据获取模块；
所述MCU处理器用于通过数据获取模块获取数据信息并生成封装数据包，还用于解封接收到的指令包；
所述第一无线通信模块用于将封装数据包或指令包发送至其他中继节点。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述中继器，包括：
MCU处理器，及，与所述MCU处理器分别连接的第二无线通信模块和RS485接口模块；
所述RS485接口模块通过总线与所述网关连接；
所述MCU处理器通过所述RS485接口模块获取所述指令包，通过第二无线通信模块将所述指令包发送至下一级中继节点。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述中继器，还包括：
非易失存储单元，用于存储所述组网拓扑图。
5.一种光伏组件优化器的自组网方法，应用于如权利要求1所述的光伏组件优化器的自组网系统，其特征在于，包括：
当接收到组网信号时，利用中继器与全部的优化器遍历通信，将通信信号强度大于预设阈值的优化器作为二级中继节点；
利用作为二级中继节点的优化器与其他未组网的优化器进行遍历通信，将通信信号强度大于预设阈值的未组网优化器作为三级中继节点，直至全部优化器组网成功或达到中继深度上限。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括：
当组网成功时，根据遍历通信结果生成组网拓扑图；
当检测到优化器断开组网时，通过所述组网拓扑图及预设算法选取通讯路径逐一进行与断开优化器的通讯；
若通讯成功，根据通信结果对组网进行修复。
7.一种光伏组件优化器的自组网设备，其特征在于，包括：
主控器，及与所述主控器相连的存储器；
所述存储器，其中存储有程序指令；
所述主控器用于执行存储器中存储的程序指令，执行如权利要求5或6所述的方法。
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