CN202196155U - 一种太阳能电池板状态监测系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型一种太阳能电池板状态监测系统，采用载波通讯方式，利用太阳能电池板的直流电缆线进行通讯，并在系统中增加电力线载波通讯的主控设备，结合监控软件，可以实现对电池板阵列的实时工作状态监测及历史信息，方便用户对光伏发电系统的维护。系统不增加额外的通讯线，具有安装简单、成本低特点，可以和传统的光伏板的接线盒集成在一起。

Description

一种太阳能电池板状态监测系统
技术领域
本发明涉及的是一种太阳能电池板状态实时监测系统。 
背景技术
近30年来，太阳能利用技术在技术研发、商业化生产、市场开拓方面都获得了长足发展，成为快速、稳定发展的新兴产业之一。随着太阳能发电系统的应用普及，尤其是用于住宅屋顶的小型太阳能发电系统的建设，用户对太阳能系统中每个电池板的状态监测及故障诊断要求随之上升。 
目前，传统的光伏逆变器采用多个太阳能电池板串联后接入到逆变器中。如果阵列中某个电池板出现异常，电流将通过旁路二极管直接跳过失效的电池板。逆变器中一般都带有状态检测功能，但是只是针对整个光伏阵列进行监测，无法精确定位那块电池板异常，需要靠人工巡检进行故障排除，这给系统运行、维护带来麻烦，尤其是在光伏建筑系统中，有些电池板安装在不容易靠近的地方(如屋顶，幕墙)。现有的产品大多采用无线通讯技术实现电池板的实时监测，此方法给每块电池板配备无线通讯模块与集中器进行数据交换，从而实现实时监测，但是无线通讯模块容易受地形、建筑物、相邻电池板、支架、设备等干扰，造成通讯失败。 
本实用新型采用载波通讯技术，无需增加通讯线缆，利用原有直流电缆线进行载波通讯，实现对电池板的实时监测数据的传输。通过提供多种形式的交互访问方式，用户可以实时监测系统运行情况，也可查询历史数据。 
实用新型内容
本实用新型为解决上述的技术问题，提供一种太阳能电池板实时监测系统。 
为解决上述技术问题，本实用新型提供的技术方案是：一种太阳能电池板状态实时监测系统，包括安装在每块太阳能电池板上的监测模块，集中数据采集器，安装在用户处的用户监测终端，以及Web服务器。 
所述监测模块包括数据采集模块、数据处理模块、载波通讯模块和电源模块；所述数据采集模块包括电压传感器、电流传感器和温度传感器，分别采集太阳能电池板的电压、电流等信息。所述数据处理模块包括微处理器，该数据处理模块对数据采集模块输出的电压、电流和其它传感器信号进行调理处理，再由所述微处理器对调理后的信号依次采样、A/D转换、数据处理，最后通过所述载波通讯模块以高频的载波信号把通信数据叠加到直流电缆上，传输到所述集中数据采集器；所述电源模块将所述电池板的电压转换成稳定可靠的电压源，为所述监测模块提供电源。 
所述集中数据采集器包括下行通信模块、人机接口模块、数据处理模块、数据存储模块、上行通信模块和电源模块。所述下行通信模块以载波的通信方式通过太阳能直流电缆与每个所述监测模块实现数据交互；所述人机接口模块包括显示器和输入设备，可以为用户提供人机交互操作；所述数据处理模块包括微处理器，所述微处理器通过所述下行通信模块依次对所述载波监测模块进行数据采集，对所述人机接口模块的输入信号进行处理、响应，并通过所述上行通信模块将采集到的信息传输到所述用户监控终端；所述存储模块可以存储一段时间的监控数据；所述上行通信模块可以是GPRS无线传输模块、以太网接口、RF通信、RS485通信接口、CAN通信接口中的一种或多种通信模块，但不仅限于上述几种通信方式，可以将整个系统的数据传输给远端的用户监控终端供实时查询，或者所述服务器中进行存储。所述电源模块将所述直流汇流箱接入的电池板串联输出的电压转换成稳定可靠的电压源，为所述集中数据采集器提供电源。 
所述用户监控终端是基于个人电脑或者其它可以进行网页浏览的设备。监控软件可以是运行于所述用户监控终端上特殊软件，或者是由所述web服务器提供的网页浏览界面。监控软件可以显示所述每个太阳能电池板的电压、电流、输出功率、温度等其它信息，并可显示相关的故障报警信息。 
所述的web服务器可以提供监控数据的存储服务，以及提供网页浏览服务，供远程用户实时查询系统状态，或者查看历史数据。 
与现有技术相比，本实用新型在每一个太阳能电池板安装有监控该太阳能电池板的监测模块，信息通过载波方式叠加到原有的直流电缆线线上进行通讯，监测模块可以独立安装在太阳能电池板接线盒外，或者集成在接线盒内；监测模块将太阳能电池板的实时参数，通过载波通信方式传输到集中数据采集器，集中数据采集器可安装在直流汇流箱内或者独立安装在汇流箱外面；集中数据采集器再通过无线或有线方式传输系统的监控数据到用户监测终端或web服务器上，最后用户通过安装在用户监测终端的监测软件，或者通过网页浏览方式访问web服务器，观察到每块太阳能电池板的实时状态信息以及历史数据信息。 
本实用新型的有益效果是：采用载波通讯技术，无需额外的通讯线缆，利用原有直流电缆线进行载波通讯，实现对电池板的实时监测，并可通过web服务器查询历史数据。 
附图说明
图1是本实用新型的太阳能电池板状态实时监测的系统结构示意图。 
图2是本实用新型的监测模块的结构示意图。 
图3是本实用新型的集中数据采集器的结构示意图。 
具体实现方式
图1所示的一种太阳能电池板状态实时监测系统结构，包括多个太阳能电池板(1)、直流电缆线(12)、直流汇流箱(3)，安装在每块太阳能电池板上的监测模块(6)，集中数据采集器(7)，安装在用户处的用户监测终端(9)，以及web服务器(11)。其中，安装在每个太阳能电池板(1)的监测模块(6)实时监测该太阳能电池板(1)的电压、电流、输出功率、温度等一种或几种信息，并通过电缆线(12)以高频载波通讯的方式将通信数据叠加到直流电缆线上，将监测数据传输到集中数据采集器(7)，再由集中数据采集器(7)以GPRS、以太网、RS485通信、CAN、RF通信中的一种或几种通信方式，但不仅限于上述几种通信方式，将监测数据传输至用户监测终端(9)或公司的web服务器(11)，最后，由安装在用户监测终端(9)上的监测软件显示相应的监测信息，用户也可以通过互联网形式访问web服务器(11)，以网页形式提供信息。当某一块太阳能电池的状态异常时，系统将记录相应信息，并在用户终端(9)发出报警信息。 
图2所示为监测模块的系统结构示意图，由数据采集模块(61)、数据处理模块(62)、载波通信模块(63)以及电源模块构成(64)。监测模块(61)可以并联安装在接线盒外部，或者集成在接线盒内部。数据采集模块(61)包括电压传感器(611)、电流传感器(612)和温度传感器(613)的一种或者几种。电压传感器(611)、电流传感器(612)和温度传感器(613)分别采集太阳能电池板(1)的电压、电流和温度，这些物理量转换为数据处理模块(62)可以处理的信号。数据处理模块(62)的调理电路对数据采集模块输出的信号进行调理变换，微处理器对调理后的信号进行A/D转换、滤波、处理。数据处理模块(62)通过载波通信模块(63)与集中数据采集器(7)连接，通过载波通信模块(63)接收集中数据采集器的命令，并对该命令做出响应，将处理后的太阳能电池板(1)状态信息按照定义的通信数据格式通过载波通信模块(63)以载波通信的方式上传到集中数据采集器(7)。载波通信模块(63)包括载波通信接口(631)，载波通信模块(63)通过在太阳能原有的直流电缆线(12)上叠加高频载波信号的方法，与集中数据采集器(7)进行通信，监测模块(6)通过载波通信模块(63)可以接收集中数据采集器(7)发出的命令，并将信息返回给集中数据采集器(7)。电源模块(64)将电池板提供的直流电压转换为监测模块(6)可使用的直流电压。 
图3所示为集中数据采集器的系统结构示意图，由下行通信模块(71)、数据处理模块(72)、人机接口模块(74)、上行通信模块(73)以及电源模块(75)构成。该集中数据采集器可以安装在直流汇流箱(3)外部，也可以安装在直流汇流箱(3)内部，作为直流汇流箱的一部分。下行通信模块(71)包括载波通信接口(711)，集中数据采集器(7)通过下行通信模块(71)以载波通信的方式与各个监测模块(6)进行数据通信。数据处理模块(72)包括微处理器模块(721)，通过下行通信模块(71)以载波通信的方式与各个监测模块(6)进行连接，实时采集各块太阳能电池板(1)的监测信息，再由微处理器模块(721)对信息处理，通过上行通信模块(73)把各块太阳能电池板(1)的实时状态信息传送给用户监测终端(9)。同时，数据处理模块(72)对人机接口模块(74)的输入信息进行响应：人机接口模块(74)由显示器(741)和输入设备(742)构成，通过输 入设备(742)对数据处理模块(72)输入命令，可以在显示器(741)上查询集中数据采集器(7)采集到的各个太阳能电池(1)的监测信息。所述数据存储模块(76)可以存储一定时间长度的监控数据，以备数据查询使用。上行通信模块(73)可以是GPRS通信方式、以太网接口、RF通信、RS485通信接口，CAN通信接口中的一种或几种的通信模块，但不仅限于上述几种通信方式。当上行通讯模块(73)的通讯媒介连接有效时，该模块实现集中数据采集器(7)与用户监测终端(9)或web服务器(11)的通讯连接。用户监测终端(9)可以在任何具备以太网接入的地方访问到监控系统采集的数据，也可通过RS485或局域网直接访问。当上行通讯媒介连接正常时，数据存储模块(76)中的内容可以上传到用户监测终端(9)或web服务器(11)中进行存储。电源模块(75)将直流电缆线上的直流电源转换成可以供集中数据采集器(7)使用的直流电源。 
监测软件可以显示太阳能电池板电压，电流，功率等状态信息以及相关的故障报警信息。 

Claims (13)

1.一种太阳能电池板状态监测系统，包括多个太阳能电池板(1)、直流电缆线(12)、监测模块(6)、集中数据采集器(7)、用户监测终端(9)、web服务器(11)，其特征在于：每块电池板上安装一个监测模块(6)；系统中安装一个集中数据采集器(7)；所述监测模块(6)通过所述直流电缆线(2)与所述集中数据采集器(7)以载波方式通讯；所述集中数据采集器(7)以GPRS、以太网、RS485通信、CAN、RF通信中的一种或几种通信方式，将监测数据传输至用户监测终端(9)或者web服务器(11)；所述用户监测终端(9)可以提供监测信息查询；所述web服务器(11)可以提供监测数据的存储及网页浏览服务。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能电池板状态监测系统，其特征在于：所述的监测模块(6)与所述的集中数据采集器(7)之间通过载波通讯方式进行数据传输；通过在直流电缆(12)上叠加高频载波信号的方式来传输数据，无需增加通讯电缆。
3.根据权利要求1所述的一种太阳能电池板状态监测系统，其特征在于：该模块包括数据采集模块(61)，数据处理模块(62)，载波通信模块(63)及电源模块(64)。
4.根据权利要求1所述的一种太阳能电池板状态监测系统，其特征在于：所述的监测模块(6)采集对应的电池板的电压、电流、温度的一种或多种信息，并将信息传送给所述的集中数据采集器(7)。
5.根据权利要求1所述的一种太阳能电池板状态监测系统，其特征在于：所述的监测模块(6)可以独立安装在太阳能电池板的接线盒(8)之外，也可以集成到接线盒(8)内部。
6.根据权利要求1所述的一种太阳能电池板状态监测系统，其特征在于：所述集中数据采集器(7)包括下行通信模块(71)、人机接口模块(74)、数据处理模块(72)、数据存储模块(76)、上行通信模块(73)和电源模块(75)。
7.根据权利要求1所述的一种太阳能电池板状态监测系统，其特征在于：所述集中数据采集器(7)通过下行通信模块(71)，以载波通讯方式查询系统中所有的监测模块(6)的信息，并将监测数据存储在集中数据采集器(7)中的数据存储模块(76)中。
8.根据权利要求1所述的一种太阳能电池板状态监测系统，其特征在于：用户可以通过人机接口模块(74)在本地进行系统中的光伏板状态查询及历史数据查询。
9.根据权利要求1所述的一种太阳能电池板状态监测系统，其特征在于：所述集中数据采集器(7)可以通过上行通信模块(73)将监测数据传送给用户监测终端(9)或者web服务器(11)，以供用户在远程进行系统中的光伏板状态查询及历史数据查询。
10.根据权利要求1所述的一种太阳能电池板状态监测系统，其特征在于：所述上行通信模块(74)可以支持GPRS无线传输模块(731)、以太网接口(732)、RF通信(733)、RS485通信接口(734)、CAN通信接口(735)中的一种或多种通信方式，但不仅限于上述几种通信方式。
11.根据权利要求1所述的一种太阳能电池板状态监测系统，其特征在于：所述的集中数据采集器(7)可以独立安装在直流汇流箱(3)之外，也可以集成在直流汇流箱(3)之内。
12.根据权利要求1所述的一种太阳能电池板状态监测系统，其特征在于：所述用户监测终端(9)可以通过RS485、CAN接口、以太网、无线通信方式，但不仅限于上述几种通信方式，与集中数据采集器(7)直接通信。或者通过互联网访问web服务器(11)的方式间接与集中数据采集器(7)进行通信。
13.根据权利要求1所述的一种太阳能电池板状态监测系统，其特征在于：系统中包括一个web服务器(11)，用于存储长期的监控数据，并提供给用户以网页形式通过互联网实现远程访问的功能。 
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