CN108170073B - 一种智能光伏云平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能光伏云平台，包括光伏电站基础硬件部分、基础***平台管理部分以及大数据智能运维平台部分，所述光伏电站基础硬件部分包括运动机、通讯管理机、上级主站***、正向隔离设备、本地站控***和独立数据模块DTU，所述基础***平台管理部分包括数据采集分发模块、数据提取服务模块、监控预警模块、数据处理模块和数据展示模块，所述大数据智能运维平台部分包括分布式存储单元、分布式计算单元、电站健康度计算单元以及精准运维和趋势预测单元，本发明所公开的智能光伏云平台可以实时的采集农业光伏大棚的环境因素数据，通过云计算技术实现大量数据的处理和分析，操控设备调控环境因素，满足农作物生长。

Description

一种智能光伏云平台

技术领域

本发明涉及一种智能光伏云平台。

背景技术

光伏电站，从发电的角度，是通过光电效应将太阳能转化为电能的一种电站形式，在实际的项目操作过程中，除了传统的集中式电站，还衍生了诸如BIPV，光伏农业大棚等细分领域，这些细分领域是对原有电站***的补充和完善，通过相关的交叉和创新发展，解决了电站本身占地、多功能发展，改善环境等功效。从光伏电站的领域，主要是通过电池板、汇流箱、直流柜、逆变器、交流柜、电网这个途径发挥功用。

目前农业和光伏电站的结合开辟了光伏发展的新道路，也为农业信息化提供了机会。目前一些有经济价值农作物种植需要一定的环境来满足。需要环境因素的监控，数据的处理，以及智能管控的***来满足，但是目前在光伏农业领域尚没有成熟的解决方案。

本***旨在满足这一需求。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种智能光伏云平台，以达到可以实时的采集农业光伏大棚的环境因素数据，通过云计算技术实现大量数据的处理和分析，操控设备调控环境因素，满足农作物生长的目的。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种智能光伏云平台，包括光伏电站基础硬件部分、基础***平台管理部分以及大数据智能运维平台部分，所述光伏电站基础硬件部分包括运动机、通讯管理机、上级主站***、正向隔离设备、本地站控***和独立数据模块DTU，所述基础***平台管理部分包括数据采集分发模块、数据提取服务模块、监控预警模块、数据处理模块和数据展示模块，所述大数据智能运维平台部分包括分布式存储单元、分布式计算的单元、电站健康度计算单元以及精准运维和趋势预测单元。

上述方案中，所述正向隔离设备和本地站控***之间设置防火墙。

上述方案中，所述独立数据模块DTU和数据采集分发模块之间设置防火墙。

上述方案中，所述数据处理模块包括数据分析、报表管理和运维管理。

上述方案中，所述电站健康度计算单元包括设备健康度计算、通讯健康度计算、运营健康度计算和损耗健康度计算。

上述方案中，所述精准运维和趋势预测单元包括疑似故障阶段、故障确认阶段、生成工单阶段、运维工作协调和备品备件联系阶段、设备恢复阶段以及事故处理信息存储阶段。

通过上述技术方案，本发明提供的智能光伏云平台的有益结果是，可以实时的采集农业光伏大棚的环境因素数据，通过云计算技术实现大量数据的处理和分析，操控设备调控环境因素，满足农作物生长。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本发明实施例所公开的一种智能光伏云平台示意图；

图2为本发明实施例所公开的精准运维和趋势预测部分示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

本发明提供了一种智能光伏云平台，如图1所示，该平台可以根据全国各地的不同外部环境情况，自动预测相关作物、渔业资源所需要的内环境补偿消耗，通过云计算和大数据进行决策分析，帮助园区化的光伏农业***进行智慧化的管理和运维。

如图1所示，本***是基于云平台的光伏电站监控及大数据智能运维***结构原理图：包括光伏电站基础硬件部分、基础***平台管理部分以及大数据智能运维平台部分三大部分组成。

一、光伏电站基础硬件部分

光伏电站基础硬件是本***能够顺利实施的基础，也是主要原始数据的采集地。在硬件部分主要包含了远动机以便电量部门监控电站的主要设备运行情况；通讯管理机用于将一个变电所内所有的智能监控/保护装置的通讯数据整理汇总后，实时上送上级主站***(监控中心后台机和DCS)，完成遥信、遥测功能；正向隔离设备保证电站的数据完全，同时在电站数据外传时还增加了防火墙，对整个电站信息安全又增加了一层屏障。电站收集了电站所有设备的运行信息以及电站个设备的放电情况，然后将这些信息及时的汇总到电站内本地站控***，通过电站的本地站控***就可以实时的监控整个电站的运行情况。

虽然电站的本地站控***能够实时的监控电站的数据，但是数据不能有效存储和用于电站运行情况的长效分析，因此就需要把电站的信息通过Internet将数据传至云数据库上。以便进行电站运行情况的长效分析，也方便达到电站的远程监控以及电站的远程指导，由于电站设备数量众多，信息产生量巨大，对于电站的数据传输和电站的通讯提出了新的挑战。为了数据传输安全和稳定，特发明了数据Internet网络专项通道传输以及数据加密压缩独有协议，这样及能保证数据传输安全又能保证数据传输速度。

这个云数据库采用的是独立数据模块DTU，专门负责电站信息传输，当电站的运动机采集采集到新的数据时，运动机就会和独立数据模块DTU建立一个专属的TCP网络链接，在服务部署的独立数据模块DTU就能监听到有新的数据传输过来，独立数据模块DTU对传过来的数据包进行解包解密，把对应的实时数据转化成预先已经设立好的电站数据格式和类型进行分类分站处理。由于电站数据实时性和相应频率要求极高，在独立数据模块DTU接受数据端做了数据缓存技术，把所有的数据在服务器缓存区进行处理，处理速度对于百万级的数据也只是毫秒级单位就能完成。同时这么高效的处理数据就要对应一个高效的内存数据库，为了应对高效的处理，缓存区处理完的数据会被暂存到Redis数据中，这样在高并发的情况下，数据才能被完整保存，不丢失。Redis数据内存数据库，每秒可以处理并发8万次，足以支撑起整个电站数据请求服务。

二、基础***平台管理部分

电站数据通过独立数据模块DTU从电站传输到我们的基础***平台管理部分中，也是我们***中非常重要的一个模块，此模块数据中间部分，对整个***的实现起着关键性的作用。数据在Redis数据库中，因为是内存数据库，内存总是有限的，并且内存数据库不适宜长久保存数据。为此我们有特设了本***的一个重要角色的模块，就是数据采集分发模块，负责将内存数据分发到每个电站对应的分库中，汇流箱以及支出数据，逆变器数据，直流柜数据，集电线电表数据，以及关口表数据，气象设备采集数据等电站相关设备数据信息分类存储到各个数据库中，为进一步的数据分析和处理做好了数据预处理前备工作，类似现实社会中的理货员把数据整理归类。

通过数据提取服务模块已经把电站的数据整理好，剩下的就是对这些数据进行预处理，因为此时的数据体量也是非常大的，只有经过预处理电站数据，电站数据才能被实际的应用。计算相关的电站发电情况，电站的发电效率，以及电站的设备对整个电站的发电的出力情况，为进一步监控电站提供了最直观的数据源。

电站有个直观的数据源以后，电站***就会启用自身的预警机制，监控预警模块会在电站的所有设备都设有每个设备的工作预警信息阈值，以便能够及时发现电站的运行设备情况，通过电站阈值预警就可以及时的发现电站存在的问题，就能达到电站问题远程发现，电站运维远程指导，电站阈值预警只是本***中电站智能运维监控的第一道关口。

针对数据又做了定向定位定设备的预警分析***，针对逆变器做了逆变器的实时预警分析，将逆变器级别的故障实时提报，实现人机互联，电站运维O2O模式，由线上预警加下线人员确认，做到了机器的全天候守护电站，人员精准确定模式，使的电站运维更加智能话，同时对于设备故障所造成的损失都有明确记录，这样就做到了的电站损失透明话，使所有的损失都能找到原因，所有原因有都可追查，对于人为非人为做了良好区分，为了电站管理规范话有提供了数据的支撑。

有了电站各种设备信息尤其是汇流箱支路信息和逆变器信息以及其他主要设备信息，就为电站云计算提供了计算数据基础和大数据智能运维提供了数据决策支持。由于数据的不断沉淀，电站的生命密码就存在其中，利用这些数据就能对电站进行全面的剖析，对多维度的评价电站有了可能。通过电站数据处理模块，就可以实现电站的同期对比，实现电站设备的同期对比，实现电站级别的同期对比，实现某个设备不同时期的对比。将同区域的电站的连城了一片，实现的彼此电站对比，彼此电站数据共享分析，彼此电站故障信息共享和参考，做到有问题解决，无问题预防良好状态。

同时，数据展示模块会对处理后的数据进行展示，供人们查看。

三、大数据智能运维平台部分

此时就进入了第三部分大数据智能运维模块，同时针对电站分布最广的设备汇流箱做了实时预警分析和昨日汇流箱离散率分析，将把每个汇流箱的支路数据和运行情况进行了分析对比。通过昨日离散率分析就可以将有问题的汇流箱支路给预报出来，做到电站支路级别预警分析同时将此信息分发到每个电站对应的维护人员，这样就大大减轻了运维的工作，提高了工作效率，同时也将问题汇流箱汇总到分布式存储单元进行存储，为了电站的健康运行提供了重要参考，也为了电站的考核提供了最有利的数据保证。

另外针对汇流箱支路做了实时预警分析，通过支路数据进行比较和分析，利用统计学思想做到统筹全局，不能因个例影响全局判断。分布式计算单元采用中位数，标准差，加权计算，数据清洗等操作，对于数据和设备都做了合理化处理，将异常数据，恒值数据，断传设备，0值数据都做了处理后，又对真个电站的汇流箱支路做了实时分析，通过标准差异换算等措辞计算整个电站的健康度情况以及电站损失造成的根源，为此真个电站的健康度计算才有可能。分布式计算所用的工具包括M/R、Spark、Storm等。

电站健康度计算单元对电站的健康度进行计算，电站健康度计算是评价电站重要的指标，电站健康度主要包含设备健康度，通讯健康度，故障健康度，损耗健康度四大健康度指标，这也是实现电站大数据智能运维的关键一步。这些大体量的数据通过我们的云计算平台实时计算出来这些数据指标，就形成了对目前电站运行状态的最好评价也有了电站运维的最直接数据基础。具体算法实现如下：

电站健康度被计算出来以后，通过精准运维和趋势预测单元就可以指导电站运维人员进行电站运维，对电站做到智能化管控，以及对电站提供更好的技术支撑。通过电站设备健康度就可以查询不健康设备对设备做好运维处理，联系厂家或者自己维修以及更换备品备件等操作，由此就会涉及到厂家到场，后勤部门采购以及财务相关的支撑。这样就把所有的部门调动起来，因为电站运维不是一个运维部在运维，而是整个公司在运维，以及由于此过程产生的损失就可以追查到具体人员而非运维一部承担。通过这个模块就大大提供了运维效率，使得工作更加透明，管理更加有针对性。这样就把发现问题，归纳问题，解决问题，总结问题形成了闭环，实现整个企业的运维技术沉淀，智慧化管控。如图2所示的精准运维和趋势预测部分示意图。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种智能光伏云平台，其特征在于，包括光伏电站基础硬件部分、基础***平台管理部分以及大数据智能运维平台部分，所述光伏电站基础硬件部分包括运动机、通讯管理机、上级主站***、正向隔离设备、本地站控***和独立数据模块DTU，所述独立数据模块DTU包括缓存区和Redis数据库；所述基础***平台管理部分包括数据采集分发模块、数据提取服务模块、监控预警模块、数据处理模块和数据展示模块，所述大数据智能运维平台部分包括分布式存储单元、分布式计算单元、电站健康度计算单元以及精准运维和趋势预测单元，所述分布式计算单元所用的工具包括M/R、Spark、Storm。

2.根据权利要求1所述的一种智能光伏云平台，其特征在于，所述正向隔离设备和本地站控***之间设置防火墙。

3.根据权利要求1所述的一种智能光伏云平台，其特征在于，所述独立数据模块DTU和数据采集分发模块之间设置防火墙。

4.根据权利要求1所述的一种智能光伏云平台，其特征在于，所述数据处理模块包括数据分析、报表管理和运维管理。

5.根据权利要求1所述的一种智能光伏云平台，其特征在于，所述电站健康度计算单元包括设备健康度计算、通讯健康度计算、运营健康度计算和损耗健康度计算。

6.根据权利要求1所述的一种智能光伏云平台，其特征在于，所述精准运维和趋势预测单元包括疑似故障阶段、故障确认阶段、生成工单阶段、运维工作协调和备品备件联系阶段、设备恢复阶段以及事故处理信息存储阶段。

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