基于物聯網技術的光伏監(jiān)控平臺設計與實現

姚忠毅 任利峰 駱子淇

基金項目：吉林省大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目；項目名稱：光伏監(jiān)控運維管理平臺的開發(fā)；項目編號：SJ2022005。

作者簡介：姚忠毅（2003— ），男，吉林通化人，本科生；研究方向：JAVA技術。

*通信作者：任利峰（1980— ），男，吉林吉林人，講師，碩士；研究方向：大數據處理。

摘要：隨著新能源技術的發(fā)展，光伏能源作為自然界取之不盡、用之不竭的純綠色無污染的清潔環(huán)保型能源，在未來將受到廣泛重視。為確保達到雙高效節(jié)能的光伏電站運營管理目標，文章提出了基于物聯網技術的光伏監(jiān)控平臺，通過在平臺部署過程中合理建設數據庫，并結合本地數據庫和云端數據庫，以實現數據的云端存儲、計算和調用。該平臺不僅場景適應性功能更強，而且還提供了融合了現代網絡數字信息技術、通信技術、大數據挖掘技術、物聯網等技術的多種新型智能光伏電站的運維解決方案。

關鍵詞：光伏監(jiān)控；物聯網技術；新型電站運維；大數據挖掘技術

中圖分類號：TP319 文獻標志碼：A

0 引言

基于物聯網技術的光伏監(jiān)控平臺的設計與運用，能夠實現24小時中大型分布式地面電站的行設備狀態(tài)監(jiān)控。從市場實際開發(fā)情況而言，目前國內各地已經有很多第三方監(jiān)控商進入了分布式光伏的監(jiān)控管理領域［1-3］。光伏監(jiān)控平臺除了需要具備光伏電網要求的海量信息快速采集傳輸和動態(tài)實時監(jiān)控能力外，還應具有對電源管理進行實時調度的功能。作為新一代光伏電站項目的整體運維及管理信息化解決方案，光伏監(jiān)控平臺系統的建設將主要圍繞以下兩大方面核心目標全面展開：（1）保障合理發(fā)電量分配以快速提升電站收益。（2）實施高效運維控制以顯著降低工程運維控制成本。未來的光伏運維服務系統將采用物聯網+智能技術，利用高性能計算機、大數據、數據資源挖掘處理等高新技術，達到高效智能系統運維管理的目標［4-6］。專業(yè)的光伏智能化技術運維服務商提供的智能運維系統服務，不僅使系統應用軟件的開發(fā)更為靈活、快捷及高效，而且讓軟件產品的系統安全性、可遷伸展性、可再移植性、可用性、易維護性也得到最強有力的保障。

1 研究背景

太陽能光伏組件陣列技術廣泛應用于國內外的分布式太陽能光伏組件和小型并網光伏分布式薄膜電站裝置。太陽能光伏組件陣列技術是指根據其特定的太陽能光電特性［7-8］，將太陽能的光能轉化為純電能，并以交流單相的直流電形式輸出，然后電能經過串聯直流三相逆變器轉換系統（DC-AC）之后逐級轉換成其額定輸入電壓，再逐級通過三相升壓變壓器，輸出符合當地國家或公共國家電網電壓要求及規(guī)定條件的直流單相交流電［9］，并可以直接接入線路至當地電網或公共電網，供當地用戶或者公共國家電網等各種設備進行正常電能使用，進行遠程供電和設備遠程電力調配［10］ 。

2 光伏監(jiān)控運維平臺的設計與實現

2.1 軟件特性

（1）組態(tài)通信軟件，方便通信工程人員使用，可以輕松快速地與各種計算機終端設備聯網完成各類數據信息采集交換與通信。內置實時數據庫，數據傳輸速率最高可達毫秒級刷新。

（2）SQLite數據庫，支持海量數據的本地存儲和豐富多樣的通用協議，通用協議至少應包括：IEC101、103、104、modbus、DL/和T645通信規(guī)約以及其他各類通用PLC等設備通用的通信協議規(guī)約。

（3）支持數據采集器的遠程管理功能，包括上載者配置、下載者配置等，同時也支持數據的加密、斷點數據上傳、支持對通信數據的實時監(jiān)視。

2.2 平臺內容

不同的ID權限不同，所建的站點數量和功能模塊也不同。大屏控制中包含地圖模式和列表模式。其中，地圖模式功能的最大特色是以實時GIS的地圖模式記錄了當前系統頻域內的所有站點數據中的各項最基本功能的相關信息，包括站點數、累計日發(fā)電量、實時電量、實時總功率、故障及告警狀態(tài)信息統計等，如圖1所示。

2.3 站點概覽

站點概覽的核心功能為站點數據統計與總平面圖概覽，詳細地展示出了站點統計數據信息以及設備的運行狀態(tài)，設備的運行狀態(tài)監(jiān)控如圖2所示。

2.4 報警分析

報警分析中包含歷史報警和報警統計。其功能分別為支持時間、站點、類型、級別查詢報警記錄；按站點統計報警信息，運維管理則負責工單記錄和統計，統計工單狀態(tài)、工單數量。統計與業(yè)務報表系統中包含兩個大主系統功能板塊內容：發(fā)電量報表功能系統和發(fā)電量原始值報表功能系統。發(fā)電量報表功能系統為企業(yè)用戶免費提供發(fā)電量報表統計，支持日、月、年報表模式的任意選擇，支持企業(yè)將發(fā)電報表資料直接批量導出和保存格式為Excel格式數據報表；發(fā)電量原始值報表功能系統可以提供設備采樣數據的初始值報表，支持客戶將該報表數據直接打印導出后存儲為Excel格式數據。

2.5 運維管理的實現

多媒體通道及時處理報警，系統將接收到檢測異常的各類報警信號，并通過系統App、短信、網頁進行推送及通知，準確實時地采集記錄信息和存儲記錄各類突發(fā)異常報警事件，然后追溯各種異常警報發(fā)生原因，進行下一步轉為運維任務，并由維修人員進行設備的維護檢修和管理，設備異常報警信息如圖3所示。

3 結語

光伏發(fā)電監(jiān)控管理系統通過智能數據自動采集、監(jiān)測與分析，調動各個終端硬件設備，優(yōu)化能源配置組合，有效地整合光伏發(fā)電系統資產設備，從而減少分布式光伏發(fā)電裝置生產經營及建設管理運營中出現的大量資源閑置消耗損失和資金浪費，降低分布式建站前期投資建設及設備運行成本。除此之外，快捷高效的大數據實時監(jiān)控與綜合分析和歷史數據報表的管理，也為電站工作全面開展計劃和制訂計劃實施的信息基礎及決策提供支持依據，協助電站員工完成提升內部管理運作水平服務的工作目標。遠程數據監(jiān)測控制及數據運維監(jiān)控管理，做到了“事件有人知，故障有人修”，降低了運維成本的同時也提高了處理效率。

參考文獻

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［10］徐艷華.光伏區(qū)監(jiān)控系統在光伏電站運營中的作用及發(fā)展趨勢［J］.設備管理與維修，2020（22）：120-122.

（編輯 王雪芬）

Abstract： Photovoltaic energy will also be as the only inexhaustible， inexhaustible pure green pollution-free clean environmental protection green energy， will continue to appear in the current society and the future of all kinds of new energy technology， in the future will get the attention of all countries in the world. In order to ensure that the above technical objectives of double efficient and energy saving photovoltaic power station operation and management requirements can be achieved， in the process of platform deployment， the cloud storage， calculation and call of data can be realized by rationally setting database， combining local database and cloud database. The scene adaptability function should also be stronger， and a variety of new smart photovoltaic power station operation and maintenance solutions should be integrated， including modern network digital information technology， communication technology， big data mining technology， Internet of Things and other technologies.

Key words： photovoltaic monitoring; Internet of Things technology; new-type power station operation and maintenance; big data mining technology