CN105634406A - 一种智能光伏阵列无线监测*** - Google Patents

一种智能光伏阵列无线监测*** Download PDF

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    • H02S50/10—Testing of PV devices, e.g. of PV modules or single PV cells
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Abstract

本发明公开了一种智能光伏阵列无线监测***，包括：智能接线盒、基站和监测上位机。本发明采用的智能接线盒端，通过无线传感网络均匀分簇自组网路由算法，实现采集数据的融合与无线传输；监测上位机端，结合网络数据库和智能报警***对光伏电池组件工作参数进行存储分析以及工作状态评估。本发明采用无线自组网传输技术，具有低成本、高效率、可扩展等优点，可应用于大型光伏阵列发电监测领域。

Description

一种智能光伏阵列无线监测***
技术领域
本发明涉及一种智能接线盒，以及基于智能接线盒的光伏阵列无线监控***，属于光伏发电领域。具体为基于均匀分簇自组网路由协议的无线传感器网络监测***。
背景技术
太阳能作为一种可再生的无污染的能源，以其资源丰富、获取简单而在能源领域受到重视。光伏发电作为利用太阳能主要形式，具有显著的能源、环保和经济效益，得到广泛应用。
由于光伏电池组件串联在一起，串组里流过的最大电流取决于性能最差的光伏电池组件，即一个损坏的光伏电池组件，可以使整个串组性能变差。所以，对光伏电池组件的运行状况进行实时监测，及时发现并排除光伏电池组件的故障，提高光伏发电效率显得非常重要。
目前对光伏电池组件的监测主要通过人工检查，或者通过现场布置总线进行有线远程监测。如专利号201110267285.1采用串口通信的方式将数据采集模块所采集的数据进行传输；专利号201120338797.8同样采用了有线电力载波传输方式传输数据。但由于光伏电池组件阵列较多，所以布置面积较大，人工或者有线监测效率低下，且成本较高。专利号201520395866.7虽然采用了数据无线传输方式，但是对光伏电池组件的监测数据没有在上位机管理***进行数据库存储，只能根据当前接收的数据判断电池组件当前工作状态。这不利于对电池组件历史工作状态进行总结，也不利于对电池组件的未来工作状态作出正确的评估与预测。
发明内容
本发明的目的在于提供一种智能光伏阵列无线监测***，以实时监测光伏电池组件的工作状态，并将监测数据发送至监测上位机，监测上位机结合数据库技术对光伏电池组件工作参数进行存储分析，从而有效地对光伏电池组件的工作状态进行管理评估。
为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：
一种智能光伏阵列无线监测***，包括光伏电池组件、智能接线盒、基站和监测上位机，其特征在于：所述智能接线盒包括微处理器模块、数据采集模块、通信模块和付诸电源模块，微处理器模块与辅助电源模块相连，数据采集模块和通信模块与微处理器模块相连；
所述监测上位机包括上位机模块、网络数据库模块和智能报警模块；网络数据库、智能报警模块与上位机模块相连；所述监测上位机与基站相连，接收由基站转发的所有电池组件的工作状态信息；
所述各个基站分别对应一个区域设置，并与属于所述区域内的若干个智能接线盒相相互通信，以接收各个光伏电池组件的工作状态信息。
所述光伏电池组件的接线盒内嵌入了传感器模块，包括微处理器模块、数据采集模块、无线通信模块和辅助电源模块；每个光伏电池组件对应一个智能接线盒，由光伏电池组件提供辅助工作电压，通过数据采集模块对光伏电池组件的工作状态数据进行测量，再将采集的数据通过无线通信模块传输至基站，基站再通过GPRS模块传输至监测***上位机PC，以实现对光伏电池组件工作状态的实时监测管理。
所述微处理器模块包括单片机MCU或嵌入式单片机***。
所述工作状态信息包括：光伏电池组件的输出电压、输出电流和智能接线盒内部工作温度。
所述无线模块是美国公司生产的NRF24L01无线射频芯片，传输方式为短距离无线电射频传输。
所述基站是嵌入在光伏阵列的汇流箱中，由汇流箱进行不间断供电。基站模块包括：汇流箱、NRF24L01、GPRS通信模块。
所述智能接线盒传感器模块中加入了无线传感网络分簇路由协议，以进行自组网，增强数据无线传输的鲁棒性和高效性。
所述GPRS模块的传输方式为GPRS无线网络传输方式。
所述监测上位机PC包括上位机软件、网络数据库和智能报警模块。
本发明的工作过程为：每个光伏电池组件对应一个智能接线盒，由光伏电池组件提供辅助工作电压，通过数据采集模块对光伏电池组件的输出电压、输出电流、输出功率以及智能接线盒内部温度进行测量，再将采集的数据通过自组网路由协议由无线通信模块传至基站，基站再传输至监测上位机，以实现对光伏阵列电池组件的实时监测管理。
本发明具有有益效果。本发明采用短距离无线通信模块实现采集数据的无线传输，传输效率高，现场布置及人工检修维护方便，且有效地降低了施工维护成本；本发明智能接线盒设置了辅助电源模块，使得***对光伏电池组件进行连续不间断监测成为可能；本发明采用PC机、数据库技术以及MCU组合监控方案，实现对光伏电池组件的层次监测管理，布置简单，易于监测区域的大面积扩展；本发明对智能接线盒设计了标准的控制接口，便于后期的二次开发。
附图说明
图1是本发明的光伏阵列监测***原理图。
图2是本发明的智能接线盒组件的模块示意图。
图3是本发明的基站节点组件的模块示意图。
图4是本发明的监测上位机的模块示意图。
图5是本发明的具体流程图。
具体实施方法
如图1所示，在本实施方法中，所述光伏阵列监测***，包括若干光伏电池组件11及与每一块电光伏电池组件11相连的智能接线盒10，基站20，以及监测上位机30。
如图2所示，在本实施方法中，所述智能接线盒10为一块嵌入了辅助电源12、微处理器13、NRF24L01无线通信模块14以及数据采集模块15的集成电路板，并安装在智能接接线盒10内部，每个智能接线盒10对应一串组光伏电池组件11，用于检测该光伏电池组件11的工作状态参数。其中，数据采集模块15的输出端与微处理器13的输入端相连，微处理器13的输出模块与无线通信模块14的输入模块相连。数据采集模块15包括：输出电压采集模块、输出电流采集模块、温度采集模块。
如图3所示，在本实施方法中，所述基站20对应一个被测光伏阵列区域，基站20包括：汇流箱21、微处理器模块22、与智能接线盒10通信的NRF24L01无线通信模块23、与监测上位机30进行GPRS通信的GPRS无线通信模块24。微处理器模22与汇流箱21相连，实现不间断供电，NRF24L01无线通信模块23和GPRS无线通信模块24与微处理器模块22相连。
如图4所示，在本实施方法中，所述监测上位机30包括：上位机31、网络数据库32和智能报警模块33。上位机31与网络数据库32和智能报警模块33相连。
以下将结合附图对本发明的智能接线盒10、基站20和监测上位机30的工作过程进行详细描述。
智能接线盒具体工作流程如图5所示。首先，单片机、数据采集模块以及无线通信模块初始化；接着所有智能接线盒10通过均匀分簇路由算法完成自组网；当定时时间到，智能接线盒10中的数据采集模块15分别负责采集电池组件的输出电压、输出电流以及工作温度，同时将实时采集的数据和自身地址数据通过NRF24L01无线通信模块14传送给基站20；
基站20将收集到的各智能接线盒10的采集数据和地址数据，通过GPRS无线通信模块25传送给上位机31；
上位机31结合网络数据库32负责接收、显示和存储各被测光伏电池组件11采集的数据，并判断各光伏电池组件11的工作状态，若工作异常时将会触发智能报警模块33，发出报警信息。
在本实施方法中，所述基于无线传感网络光伏阵列监测***，通过对被测光伏阵列区域光伏电池组件11工作状态信息的实时监测，能够方便维修人员及时发现光伏阵列故障及故障具***置，缩短了故障排查时间，提高了设备维修效率，降低了光伏阵列的维护成本。

Claims (9)

1.一种智能光伏阵列无线监测***，包括光伏电池组件、智能接线盒、基站和监测上位机，其特征在于：所述智能接线盒包括微处理器模块、数据采集模块、通信模块和付诸电源模块，微处理器模块与辅助电源模块相连，数据采集模块和通信模块与微处理器模块相连；
所述监测上位机包括上位机模块、网络数据库模块和智能报警模块；网络数据库、智能报警模块与上位机模块相连；所述监测上位机与基站相连，接收由基站转发的所有电池组件的工作状态信息；
所述各个基站分别对应一个区域设置，并与属于所述区域内的若干个智能接线盒相相互通信，以接收各个光伏电池组件的工作状态信息。
2.根据权利要求1所述的一种智能无线监测***，其特征在于：所述光伏电池组件的接线盒内嵌入了传感器模块，包括微处理器模块、数据采集模块、无线通信模块和辅助电源模块；每个光伏电池组件对应一个智能接线盒，由光伏电池组件提供辅助工作电压，通过数据采集模块对光伏电池组件的工作状态数据进行测量，再将采集的数据通过无线通信模块传输至基站，基站再通过GPRS模块传输至监测***上位机PC，以实现对光伏电池组件工作状态的实时监测管理。
3.根据权利要求1所述的一种智能无线监测***，其特征在于：所述微处理器模块包括单片机MCU或嵌入式单片机***。
4.根据权利要求1所述的一种智能无线监测***，其特征在于：所述工作状态信息包括：光伏电池组件的输出电压、输出电流和智能接线盒内部工作温度。
5.根据权利要求1所述的一种智能无线监测***，其特征在于：所述无线模块是美国公司生产的NRF24L01无线射频芯片，传输方式为短距离无线电射频传输。
6.根据权利要求1所述的一种智能无线监测***，其特征在于：所述基站是嵌入在光伏阵列的汇流箱中，由汇流箱进行不间断供电，基站模块包括：汇流箱、NRF24L01、GPRS通信模块。
7.根据权利要求1所述的一种智能无线监测***，其特征在于：所述智能接线盒传感器模块中加入了无线传感网络分簇路由协议，以进行自组网，增强数据无线传输的鲁棒性和高效性。
8.根据权利要求6所述的一种智能无线监测***，其特征在于：所述GPRS模块的传输方式为GPRS无线网络传输方式。
9.根据权利要求2所述的一种智能无线监测***，其特征在于：所述监测上位机PC包括上位机软件、网络数据库和智能报警模块。
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