CN214067947U - 一种基于phy芯片集采集与转发功能一体的光伏数据采集器 - Google Patents

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张锐
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Abstract

本实用新型涉及一种基于PHY芯片集采集与转发功能一体的光伏数据采集器，包括电源模块、CPU模块、数据处理模块、GPS定位及掉电提醒模块、存储模块、以太网模块；电源模块分别与CPU模块、数据处理模块、GPS定位及掉电提醒模块、存储模块、以太网模块连接；CPU模块分别与数据处理模块、GPS定位及掉电提醒模块、存储模块、以太网模块连接；所述数据处理模块分别与GPS定位及掉电提醒模块、存储模块连接；GPS定位及掉电提醒模块与存储模块连接，CPU模块基于在ARM平台上设计。本实用新型采集器可实现以太网网络下高速数据采集传输，不受网络制式和不同设备协议限制进行不同设备数据采集，并能将采集数据同时发送给不同平台共享，兼有GPS定位和数据追溯功能。

Description

一种基于PHY芯片集采集与转发功能一体的光伏数据采集器
技术领域
本发明涉及一种数据采集器，具体设计一种基于PHY芯片集采集与转发功能一体的光伏数据采集器。
背景技术
伴随全球能源结构的转型，分布式可再生新能源的占比逐渐加重。在国内，尤其是在太阳能领域，光伏发电分布式能源发展迅速，融入其他领域的“光伏+”系统(例如：“光伏+建筑”“光伏+农业”和“光伏+交通”等)也逐渐盛行。光伏数据对于供应运营商和用户都十分重要，如发电量、发电效率和设备运行情况等都是供应商和用户重点关注的信息，因此高效收集这些数据就尤为重要。
目前，现有的分布式光伏系统数据采集器通过串口RS485/RS422/RS232与采集逆变器、直流汇流箱、环境监测仪、摄像头和升压变压器等设备信号后，将信号传输至数据处理模块，经信息存储，以基于2G网络的GPRS模式将数据传输至平台。其中有如下几点缺陷：
1.以GPRS为承载网，信号不稳定，传输速率低，实时性差；
2.GPRS网络资费成本高，用户很苦恼；
3.设备运维成本高；
4.2G基站的运营商维护成本上升，面临退网；
5.用户对数据的实时性、稳定性、投入成本要求日益严苛；
6.与逆变器等设备通信单独铺设串口线路，链路可靠性系数低；
因此，开发一种基于PHY芯片集采集与转发功能一体的光伏数据采集器势在必行。
还有，在大部分的采集通信的场景下，采集器与逆变器、直流汇流箱、环境监测仪、摄像头和升压变压器都是通过串口RS232/RS485/RS422等来实现采集，并通过莫一种网络方式来实现数据到后台服务器的交互。也就是说是采用的是两个环境一个本地交互环境，另外一个是远程交互环境。这样会导致设备在这个场景下不仅要占用串口硬件资源，又要占用网络资源。一旦其中一个资源故障，这个场景下的整个链路也将崩溃。
发明内容
本发明的目的为了克服上述现有技术存在的问题，而提供一种基于PHY芯片集采集与转发功能一体的光伏数据采集器，本发明的采集器可实现以太网网络下高速的数据采集传输，不受网络制式和不同设备协议限制进行不同的设备数据采集，实现分布式光伏电站智能化监控，有效提升云平台监控信息准确性、完整性；并能将采集数据同时发送给不同平台共享，兼有GPS定位和数据追溯功能。
一种基于PHY芯片集采集与转发功能一体的光伏数据采集器，包括电源模块、CPU模块、数据处理模块、GPS定位及掉电提醒模块、存储模块、以太网模块；其特征在于，所述电源模块分别与CPU模块、数据处理模块、GPS定位及掉电提醒模块、存储模块、以太网模块连接；所述CPU模块分别与数据处理模块、GPS定位及掉电提醒模块、存储模块、以太网模块连接；所述数据处理模块分别与GPS定位及掉电提醒模块、存储模块连接；所述GPS定位及掉电提醒模块与存储模块连接，CPU模块基于在ARM平台上设计。
电源模块为采集器提供直流电源供电系统。
CPU模块实现对数据处理模块、GPS定位及掉电提醒模块、存储模块和以太网模块的进程调度、线程监控、以及资源分配。
数据处理模块通过FSMC总线连接存储模块，通过GPIO总线连接GPS定位及掉电提醒模块，完成对采集到的原始数据进行处理，并将处理后的结果储存至存储模块。
GPS定位及掉电提醒模块通过GPIO总线连接CPU模块；在经过CPU模块控制数据处理模块和存储模块来完成对故障信息的定位与存储。GPS定位及掉电提醒模块的采用，实现采集器断电提醒和短时间续航的功能，降低采集器断网造成的锁定排查时间；采集电站位置信息，通过Sever端报文解码及数据配置，平台端将数据结合地图软件，实现电站精准定位及导航功能，消除寻站不必要时间来提高运维效率。
存储模块完成对所原始数据和经处理数据的存储。
以太网模块通过RMII模式总线与CPU模块连接，通过Module BUS TCP总线连接到逆变器、直流汇流箱、环境监测仪、摄像头和升压变压器，基于标准Module BUS协议/IEC104等主流通信协议完成信号采集。通过RJ45以太网连接交换机完成采集数据转发、服务器指令下发的接收，以及与远程服务器建立数据交互。
所述的GPS定位及掉电提醒模块，通过采集器断电提醒和短时间续航的功能，降低采集器断网造成的锁定排查时间；采集电站位置信息，通过Sever端报文解码及数据配置，平台端将数据结合地图软件，实现电站精准定位及导航功能，消除寻站不必要时间来提高运维效率。
所述的以太网模块，该模块支持两种标准接口，连接到外接的物理层(PHY)模块；设计支持10M/100M以太网自适应接口电路，采用国际标准的RJ45通信接口，标准的线序T568B规则，适用性强，用户安装简单方便。
通过以太网来实现数据到远程服务器的交互，同时通过以太网来实现对逆变器、直流汇流箱、环境监测仪、摄像头和升压变压器采集。集成为一个网络资源。保证了链路安全性高，资源利用率高，更好的提升设备自身的市场竞争力，与用户的极佳体验。
本发明具有以下特点：
1.突破传统采集器和不同设备间协议制约，利用以太网模块灵活可调特点，实现一机多用采集不同类型设备；使得链路安全性高，资源利用率高，更好的提升设备自身的市场竞争力，与用户的极佳体验。
2.基于以太网采集和通信不需要额外的流量费用，减少用户投入成本。
3.降低了设备的运维成本。
4.跟上国家对网络布局发展战略步伐。
附图说明
图1为本发明的系统框图。
图2为本发明的GPS定位和掉电功能电路原理图。
图3为本发明的采集加转发一体电路原理图。
具体实施方式
结合附图对本发明作进一步的描述。本发明所用的电源模块、CPU模块、数据处理模块、GPS定位及掉电提醒模块、存储模块、以太网模块均为现有结构，直接购买。
如图1～图3所示，本发明包括电源模块、CPU模块、数据处理模块、GPS定位及掉电提醒模块、存储模块、以太网模块；其特征在于，所述电源模块分别与CPU模块、数据处理模块、GPS定位及掉电提醒模块、存储模块、以太网模块连接；所述CPU模块分别与数据处理模块、GPS定位及掉电提醒模块、存储模块、以太网模块连接；所述数据处理模块分别与GPS定位及掉电提醒模块、存储模块连接；所述GPS定位及掉电提醒模块与存储模块连接，CPU模块基于在ARM平台上设计。
电源模块为采集器提供直流电源供电系统。
CPU模块实现对数据处理模块、GPS定位及掉电提醒模块、存储模块和以太网模块的进程调度、线程监控、以及资源分配。
数据处理模块通过FSMC总线连接存储模块，通过GPIO总线连接GPS定位及掉电提醒模块，完成对采集到的原始数据进行处理，并将处理后的结果储存至存储模块。
GPS定位及掉电提醒模块通过GPIO总线连接CPU模块；在经过CPU模块控制数据处理模块和存储模块来完成对故障信息的定位与存储。
存储模块完成对所原始数据和经处理数据的存储。
以太网模块通过RMII模式总线与CPU模块连接，通过Module BUS TCP总线连接到逆变器、直流汇流箱、环境监测仪、摄像头和升压变压器，基于标准Module BUS协议/IEC104等主流通信协议完成信号采集。通过RJ45以太网连接交换机完成采集数据转发、服务器指令下发的接收，以及与远程服务器建立数据交互。
所述的GPS定位及掉电提醒模块，通过采集器断电提醒和短时间续航的功能，降低采集器断网造成的锁定排查时间；采集电站位置信息，通过服务器Sever端报文解码及数据配置，平台端将数据结合地图软件，实现电站精准定位及导航功能，消除寻站不必要时间来提高运维效率。如图2所示，GPS定位及掉电提醒模块通过ARM平台的STM32单片机来完成以下功能：1.电站定位：采集器通过GPS Module电路定位所在的电站位置，保存在本地TF存储卡内部；2.掉电提醒：电源模块正常给采集器供电时，检测管脚为常态高电平，断电之后内部超级电容续航30s，本地存储故障信息，保存log日志；3.故障告警：将电站的位置信息和故障信息读取并通过以太网电路通过交换机发送至指定服务器。
如图3所示，ARM平台的STM32单片机内部集成有高性能以太网模块，支持通过以太网收发数据，符合IEEE 802.3-2002标准。所述的以太网模块灵活可调，使之能适应各种不同的客户需求。该以太网模块支持两种标准接口，连接到外接的物理层(PHY)模块。设计支持10M/100M以太网自适应接口电路，采用国际标准的RJ45通信接口，标准的线序T568B规则，适用性强，用户安装简单方便，RJ45通信接口通过交换机与逆变器及服务器Server相连。RJ45通信接口通过交换机还可以连接到直流汇流箱、环境监测仪、摄像头和升压变压器进行数据采集。
通过以太网来实现数据到远程服务器的交互，同时通过以太网来实现对逆变器、直流汇流箱、环境监测仪、摄像头和升压变压器采集。集成为一个网络资源。保证了链路安全性高，资源利用率高，更好的提升设备自身的市场竞争力，与用户的极佳体验。

Claims (9)

1.一种基于PHY芯片集采集与转发功能一体的光伏数据采集器，包括电源模块、CPU模块、数据处理模块、GPS定位及掉电提醒模块、存储模块、以太网模块；其特征在于，所述电源模块分别与CPU模块、数据处理模块、GPS定位及掉电提醒模块、存储模块、以太网模块连接；所述CPU模块分别与数据处理模块、GPS定位及掉电提醒模块、存储模块、以太网模块连接；所述数据处理模块分别与GPS定位及掉电提醒模块、存储模块连接；所述GPS定位及掉电提醒模块与存储模块连接，CPU模块基于在ARM平台上设计。
2.根据权利要求1所述的一种基于PHY芯片集采集与转发功能一体的光伏数据采集器，其特征在于：电源模块为采集器提供直流电源供电系统。
3.根据权利要求1所述的一种基于PHY芯片集采集与转发功能一体的光伏数据采集器，其特征在于：CPU模块实现对数据处理模块、GPS定位及掉电提醒模块、存储模块和以太网模块的进程调度、线程监控、以及资源分配。
4.根据权利要求1所述的一种基于PHY芯片集采集与转发功能一体的光伏数据采集器，其特征在于：数据处理模块通过FSMC总线连接存储模块，通过GPIO总线连接GPS定位及掉电提醒模块，完成对采集到的原始数据进行处理，并将处理后的结果储存至存储模块。
5.根据权利要求1所述的一种基于PHY芯片集采集与转发功能一体的光伏数据采集器，其特征在于：GPS定位及掉电提醒模块通过GPIO总线连接CPU模块；在经过CPU模块控制数据处理模块和存储模块来完成对故障信息的定位与存储。
6.根据权利要求1所述的一种基于PHY芯片集采集与转发功能一体的光伏数据采集器，其特征在于：存储模块完成对所原始数据和经处理数据的存储。
7.根据权利要求1所述的一种基于PHY芯片集采集与转发功能一体的光伏数据采集器，其特征在于：通过以太网来实现数据到远程服务器的交互和实现对逆变器、直流汇流箱、环境监测仪、摄像头和升压变压器采集，具体表现为以太网模块通过RMII模式总线与CPU模块连接，通过Module BUS TCP总线连接到逆变器、直流汇流箱、环境监测仪、摄像头和升压变压器，基于标准Module BUS协议/IEC104主流通信协议完成信号采集，通过RJ45以太网连接交换机完成采集数据转发、服务器指令下发的接收，以及与远程服务器建立数据交互。
8.根据权利要求5所述的一种基于PHY芯片集采集与转发功能一体的光伏数据采集器，其特征在于：所述的GPS定位及掉电提醒模块，通过采集器断电提醒和短时间续航的功能，降低采集器断网造成的锁定排查时间；采集电站位置信息，通过Sever端报文解码及数据配置，平台端将数据结合地图软件，实现电站精准定位及导航功能。
9.根据权利要求7所述的一种基于PHY芯片集采集与转发功能一体的光伏数据采集器，其特征在于：所述的以太网模块支持两种标准接口，连接到外接的物理层PHY模块；设计支持10M/100M以太网自适应接口电路，采用国际标准的RJ45通信接口，标准的线序T568B规则。
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