CN116938140B - 一种基于边缘计算的光伏电站功率监控装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于光伏电站技术领域，尤其涉及一种基于边缘计算的光伏电站功率监控装置，包括监控框架主体、摄像头、摄像调节组件、小型气象站升降组件、云平台数据库、预测模块、控制模块、发电数据采集模块、气象数据采集模块、对比纠正模块、实时监控模块和警报模块，所述监控框架主体的顶端外壁上固定有摄像头，所述摄像头与监控框架主体之间的外壁上固定有摄像调节组件，所述监控框架主体的顶端外壁上固定有小型气象站升降组件，所述摄像头的一侧内壁上分布安装有云平台数据库、预测模块和控制模块；该发明可以对发电功率进行预测，当预测功率与实际功率相差较大时，可以确定发电站出现故障，从而提高了发电站的安全性。
Description
技术领域
本发明及光伏电站技术领域，尤其涉及一种基于边缘计算的光伏电站功率监控装置。
背景技术
边缘计算是一种分布式计算架构，旨在将计算和数据存储接近数据源，即在网络边缘处理数据；而边缘计算通常在边缘设备、边缘节点或边缘网关上实现，这些设备可以包括路由器、物联网设备、传感器、摄像头等；边缘计算的目的是将计算任务和数据处理分发给离数据源最近的设备，能够在本地进行实时处理和分析，从而提供更低的延迟和更强的数据隐私保护，而边缘计算运用在光伏电站中时，可以对光伏电站功率进行监控，因此需要监控装置；但现有的监控装置一般没法对发电功率进行预测，无法对实时功率与预测功率进行比较，不容易对发电站检测出故障，降低了发电站的安全性，在检测出故障时，一般没法对故障进行大范围寻找操作，从而没法对故障进行快速定位，降低了维修效果，而且不具有气象站升降结构，这样无法对发电站周围的气象数据进行收集，由于气象会对光伏发电产生影响，若不采集计算，会导致发电功率计算不准确，降低了发电功率的计算效果。
发明内容
本发明解决的问题在于提供一种基于边缘计算的光伏电站功率监控装置，可以对发电功率进行预测，当预测功率与实际功率相差较大时，可以确定发电站出现故障，从而提高了发电站的安全性，发现光伏电站出现故障时，可以通过摄像结构的大范围调节对故障进行寻找，从而确定故障位置，方便工作人员进行维修，提高了维修效果，而且可以对气象结构进行升降，对发电站周围的气象数据进行采集，并且将气象数据考虑到发电功率的计算中，确保发电功率的准确性，提高了发电功率的计算效果。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种基于边缘计算的光伏电站功率监控装置，包括监控框架主体、摄像头、摄像调节组件、小型气象站升降组件、云平台数据库、预测模块、控制模块、发电数据采集模块、气象数据采集模块、对比纠正模块、实时监控模块和警报模块，所述监控框架主体的顶端外壁上固定有摄像头，所述摄像头与监控框架主体之间的外壁上固定有摄像调节组件，所述监控框架主体的顶端外壁上固定有小型气象站升降组件，所述摄像头的一侧内壁上分布安装有云平台数据库、预测模块、控制模块、发电数据采集模块、气象数据采集模块、对比纠正模块、实时监控模块和警报模块。
优选的，所述摄像调节组件包括第一电机、第一齿轮、第一转动槽、第一转动柱、第一齿环、竖板、转动轴、弹簧、气缸和弧形托板，所述监控框架主体的一侧内壁上开设有第一转动槽，所述第一转动槽的一侧内壁上转动连接有第一转动柱，所述第一转动柱的一侧底端外壁上焊接有第一齿环，所述第一齿环的一侧外壁上啮合安装有第一齿轮，所述监控框架主体的底端内壁上镶嵌安装有第一电机，且第一电机的输出轴底端固接于第一齿轮的外壁上，所述第一转动柱的顶端外壁上对称焊接有竖板，所述竖板的一侧外壁上转动连接有转动轴，且转动轴的另一端固接于摄像头的外壁上，所述摄像头的一侧外壁上对称焊接有弹簧，且弹簧的另一端焊接于竖板的外壁上，所述摄像头的底端外壁上接触连接有弧形托板，所述第一转动柱的一侧内壁上镶嵌安装有气缸，且气缸的伸缩杆顶端固接于弧形托板的外壁上。
优选的，所述小型气象站升降组件包括导向口、第二转动槽、第二电机、第二齿轮、第二转动柱、第二齿环、螺纹孔、螺纹杆、小型气象站和导向板，所述监控框架主体的一侧内壁上开设有第二转动槽，所述第二转动槽的一侧内壁上转动连接有第二转动柱，所述第二转动柱的一侧顶端外壁上焊接有第二齿环，所述第二齿环的一侧外壁上啮合安装有第二齿轮，所述监控框架主体的顶端内壁上镶嵌安装有第二电机，且第二电机的输出轴顶端固接于第二齿轮的外壁上，所述第二转动柱的顶端外壁上安装有小型气象站，所述小型气象站的底端外壁上转动连接有螺纹杆，所述第二转动柱的一侧内壁上对应螺纹杆开设有螺纹孔，所述小型气象站的一侧外壁上固定连接有导向板，所述监控框架主体的一侧内壁上对应导向板开设有导向口。
优选的，所述监控框架主体的一侧外壁上固定连接有滑板，所述滑板的一侧外壁上安装有气动滑轨。
优选的，所述第一转动槽的形状为弧形，所述第一转动槽的一侧内壁上设置有凹槽。
优选的，所述弹簧的一侧内部套接于转动轴的外壁上，且弹簧为一种扭转弹簧。
优选的，所述小型气象站的型号为JD-QC4，且小型气象站的一侧设置于摄像头的外壁上。
本发明的有益效果是：可以对发电功率进行预测，当预测功率与实际功率相差较大时，可以确定发电站出现故障，从而提高了发电站的安全性；
采用了摄像调节组件，发现光伏电站出现故障时，可以通过摄像结构的大范围调节对故障进行寻找，从而使故障位置进行确定，方便工作人员进行维修，提高了维修效果；
采用了小型气象站升降组件，对气象结构进行升降，从而对发电站周围的气象数据进行采集，并且将气象数据考虑到发电功率的计算中，确保发电功率的准确性，提高了发电功率的计算效果。
附图说明
图1为本发明的整体立体结构图；
图2为本发明仰视的立体结构图；
图3为本发明的主视剖切结构图；
图4为本发明摄像头的主视剖切结构图；
图5为本发明的系统流程图。
图例说明：
1、监控框架主体；2、摄像头；3、摄像调节组件；4、小型气象站升降组件；5、滑板；6、气动滑轨；7、云平台数据库；8、预测模块；9、控制模块；10、发电数据采集模块；11、气象数据采集模块；12、对比纠正模块；13、实时监控模块；14、警报模块；301、第一电机；302、第一齿轮；303、第一转动槽；304、第一转动柱；305、第一齿环；306、竖板；307、转动轴；308、弹簧；309、气缸；3010、弧形托板；401、导向口；402、第二转动槽；403、第二电机；404、第二齿轮；405、第二转动柱；406、第二齿环；407、螺纹孔；408、螺纹杆；409、小型气象站；4010、导向板。
具体实施方式
下面给出具体实施例。
实施例一
参见图4~图5，一种基于边缘计算的光伏电站功率监控装置，包括监控框架主体1、摄像头2、摄像调节组件3、小型气象站升降组件4、云平台数据库7、预测模块8、控制模块9、发电数据采集模块10、气象数据采集模块11、对比纠正模块12、实时监控模块13、警报模块14，监控框架主体1的顶端外壁上固定有摄像头2，摄像头2与监控框架主体1之间的外壁上固定有摄像调节组件3，监控框架主体1的顶端外壁上固定有小型气象站升降组件4，摄像头2的一侧内壁上分布安装有云平台数据库7、预测模块8、控制模块9、发电数据采集模块10、气象数据采集模块11、对比纠正模块12、实时监控模块13和警报模块14；监控框架主体1的一侧外壁上固定连接有滑板5，滑板5的一侧外壁上安装有气动滑轨6，将气动滑轨6安装到光伏电站周围，然后将监控框架主体1上的滑板5安装到气动滑轨6内部，方便设备的整体移动。
工作原理：首先将气动滑轨6安装到光伏电站周围，然后将监控框架主体1上的滑板5安装到气动滑轨6内部，在监控时，可以使监控框架主体1实现大幅度移动，首先通过控制模块9使云平台数据库7对气象台对该地的气象数据进行采集，然后通过预测模块8对气象数据进行整理，从而对光伏电站之后一天的发电功率进行预测，当第二天来临后，通过气象数据采集模块11对该发电站进行光伏现场辐照度、风速以及湿度等数据进行收集，再通过发电数据采集模块10对发电量进行收集，从而计算出实际的发电功率曲线图，然后通过对比纠正模块12将之前相差较大的气象数据进行替换，将预测曲线重新绘制，然后通过预测功率图和实际功率图进行对比，当出现较大的差距时，可以确定光伏电站出现故障，然后通过实时监控模块13对光伏电站进行扫描，当确定故障位置时，可以通过警报模块14对工作人员进行警示和通报。
实施例二
参见图1~图3，摄像调节组件3包括第一电机301、第一齿轮302、第一转动槽303、第一转动柱304、第一齿环305、竖板306、转动轴307、弹簧308、气缸309和弧形托板3010，监控框架主体1的一侧内壁上开设有第一转动槽303，第一转动槽303的一侧内壁上转动连接有第一转动柱304，第一转动柱304的一侧底端外壁上焊接有第一齿环305，第一齿环305的一侧外壁上啮合安装有第一齿轮302，监控框架主体1的底端内壁上镶嵌安装有第一电机301，且第一电机301的输出轴底端固接于第一齿轮302的外壁上，第一转动柱304的顶端外壁上对称焊接有竖板306，竖板306的一侧外壁上转动连接有转动轴307，且转动轴307的另一端固接于摄像头2的外壁上，摄像头2的一侧外壁上对称焊接有弹簧308，且弹簧308的另一端焊接于竖板306的外壁上，摄像头2的底端外壁上接触连接有弧形托板3010，第一转动柱304的一侧内壁上镶嵌安装有气缸309，且气缸309的伸缩杆顶端固接于弧形托板3010的外壁上；第一转动槽303的形状为弧形，第一转动槽303的一侧内壁上设置有凹槽，方便第一转动柱304的转动和安装；弹簧308的一侧内部套接于转动轴307的外壁上，且弹簧308为一种扭转弹簧，当弧形托板3010下降时，通过弹簧308的扭转作用下，使摄像头2向下转动。
当发现故障时，首先启动气动滑轨6使监控框架主体1上的滑板5进行移动，然后启动第一电机301使第一齿轮302进行转动，然后通过第一齿环305的作用下，使第一转动柱304沿着第一转动槽303进行往复转动，在往复转动的过程中，可以启动气缸309使弧形托板3010进行升降，当弧形托板3010升起时，可以使摄像头2沿着竖板306上的转动轴307进行向上转动，当弧形托板3010下降时，通过弹簧308的扭转作用下，使摄像头2向下转动，从而增加摄像范围，可以发现光伏电站出现故障时，可以通过摄像结构的大范围调节对故障进行寻找，从而使故障位置进行确定，方便工作人员进行维修，提高了维修效果。
实施例三
参见图1与图3，小型气象站升降组件4包括导向口401、第二转动槽402、第二电机403、第二齿轮404、第二转动柱405、第二齿环406、螺纹孔407、螺纹杆408、小型气象站409和导向板4010，监控框架主体1的一侧内壁上开设有第二转动槽402，第二转动槽402的一侧内壁上转动连接有第二转动柱405，第二转动柱405的一侧顶端外壁上焊接有第二齿环406，第二齿环406的一侧外壁上啮合安装有第二齿轮404，监控框架主体1的顶端内壁上镶嵌安装有第二电机403，且第二电机403的输出轴顶端固接于第二齿轮404的外壁上，第二转动柱405的顶端外壁上安装有小型气象站409，小型气象站409的底端外壁上转动连接有螺纹杆408，第二转动柱405的一侧内壁上对应螺纹杆408开设有螺纹孔407，小型气象站409的一侧外壁上固定连接有导向板4010，监控框架主体1的一侧内壁上对应导向板4010开设有导向口401；小型气象站409的型号为JD-QC4，且小型气象站409的一侧设置于摄像头2的外壁上，通过小型气象站409对气象数据进行采集，方便精准数据的获取。
在功率监控时，启动小型气象站409对光伏电站进行气象检测，从而采集气象数据，此时启动第二电机403使第二齿轮404进行转动，然后在第二齿环406的作用下，使第二转动柱405沿着第二转动槽402进行转动，然后在螺纹孔407的作用下，使螺纹杆408沿着小型气象站409进行往复转动，从而使螺纹杆408进行升降，此时带动小型气象站409上的导向板4010沿着导向口401进行升降，从而采集不同高度的气象数据，进而得出气象数据的平均值，增加了数据的准确度，对气象结构进行升降，从而对发电站周围的气象数据进行采集，并且将气象数据考虑到发电功率的计算中，确保发电功率的准确性，提高了发电功率的计算效果。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种基于边缘计算的光伏电站功率监控装置，其特征在于，包括监控框架主体（1）、摄像头（2）、摄像调节组件（3）、小型气象站升降组件（4）、云平台数据库（7）、预测 模块（8）、控制模块（9）、发电数据采集模块（10）、气象数据采集模块（11）、对比纠正模块（12）、实时监控模块（13）和警报模块（14），所述监控框架主体（1）的顶端外壁 上固定有摄像头（2），所述摄像头（2）与监控框架主体（1）之间的外壁上固定有摄像调节组件（3），所述监控框架主体（1）的顶端外壁上固定有小型气象站升降组件（4），所述摄像头（2）的一侧内壁上分布安装有云平台数据库（7）、预测模块（8）、控制模块（9）、 发电数据采集模块（10）、气象数据采集模块（11）、对比纠正模块（12）、实时监控模块（13）和警报模块（14）；
所述摄像调节组件（3）包括第一电机（301）、第一齿轮（302）、第一转动槽（303）、第一转动柱（304）、第一齿环（305）、竖板（306）、转动轴（307）、弹簧（308）、气缸（309）和弧形托板（3010），所述监控框架主体（1）的一侧内壁上开设有第一转动槽（303），所述第一转动槽（303）的一侧内壁上转动连接有第一转动柱（304），所述第一转 动柱（304）的一侧底端外壁上焊接有第一齿环（305），所述第一齿环（305）的一侧外壁上啮合安装有第一齿轮（302），所述监控框架主体（1）的底端内壁上镶嵌安装有第一电机（301），且第一电机（301）的输出轴底端固接于第一齿轮（302）的外壁上，所述第一转动柱（304）的顶端外壁上对称焊接有竖板（306），所述竖板（306）的一侧外壁上转动连接有转动轴（307），且转动轴（307）的另一端固接于摄像头（2）的外壁上，所述摄像头（2） 的一侧外壁上对称焊接有弹簧（308），且弹簧（308）的另一端焊接于竖板（306）的外壁上， 所述摄像头（2）的底端外壁上接触连接有弧形托板（3010），所述第一转动柱（304）的一 侧内壁上镶嵌安装有气缸（309），且气缸（309）的伸缩杆顶端固接于弧形托板（3010）的外壁上；
所述小型气象站升降组件（4）包括导向口（401）、第二转动槽（402）、第二电机（403）、第二齿轮（404） 、第二转动柱（405） 、第二齿环（406） 、螺纹孔（407） 、螺纹杆 （408）、小型气象站（409）和导向板（4010），所述监控框架主体（1）的一侧内壁上开设有第二转动槽（402） ， 所述第二转动槽（402） 的一侧内壁上转动连接有第二转动柱（405），所述第二转动柱（405）的一侧顶端外壁上焊接有第二齿环（406），所述第二齿环（406）的一侧外壁上啮合安装有第二齿轮（404），所述监控框架主体（1）的顶端内壁上镶嵌安装有第二电机（403），且第二电机（403）的输出轴顶端固接于第二齿轮（404）的外壁上，所述第二转动柱（405）的顶端外壁上安装有小型气象站（409），所述小型气象站（409）的底端外壁上转动连接有螺纹杆（408），所述第二转动柱（405）的一侧内壁上对应螺纹杆（408）开设有螺纹孔（407），所述小型气象站（409）的一侧外壁上固定连接有导向板（4010），所述监控框架主体（1）的一侧内壁上对应导向板（4010）开设有导向口（401）；所述监控框架主体（1）的一侧外壁上固定连接有滑板（5），所述滑板（5）的一侧外壁上安装有气动滑轨（6）；
将所述气动滑轨（6）安装到光伏电站周围，然后将监控框架主体（1）上的滑板（5）安 装到气动滑轨（6）内部，在监控时，使监控框架主体（1）实现大幅度移动，首先通过控制 模块（9）操控云平台数据库（7）调出该地的气象数据，然后通过预测模块（8）对气象数据进行整理，从而对光伏电站之后一天的发电功率进行预测，当第二天来临后，通过气象数据采集模块（11）对光伏电站进行光伏现场辐照度、风速以及湿度等数据进行收集，再通过发电数据采集模块（10）对发电量进行收集，从而计算出实际的发电功率曲线图，然后通过对比纠正模块（12）将预测曲线重新绘制，然后通过预测功率图和实际功率图进行对比，判断光伏电站是否出现故障，当出现故障时，然后通过实时监控模块（13）对光伏电站进行扫描，当确定故障位置时，可以通过警报模块（14）对工作人员进行警示和通报。
2.根据权利要求 1 所述的一种基于边缘计算的光伏电站功率监控装置，其特征在于，所述第一转动槽（303）的形状为弧形，所述第一转动槽（303）的一侧内壁上设置有凹槽。
3.根据权利要求 1 所述的一种基于边缘计算的光伏电站功率监控装置，其特征在于，所述弹簧（308）的一侧内部套接于转动轴（307）的外壁上，且弹簧（308）为一种扭转弹簧。
4.根据权利要求 1 所述的一种基于边缘计算的光伏电站功率监控装置，其特征在于，所 述小型气象站（409）的型号为 JD-QC4，且小型气象站（409）的一侧设置于摄像头（2）的
外壁上。
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