CN112132538A - 一种基于NB-IoT的光伏发电管理*** - Google Patents

一种基于NB-IoT的光伏发电管理*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于窄带物联网(Narrow Band Internet of Things，NB‑IoT)的光伏发电管理***，包括终端设备模块，接入网关模块，业务和应用支持模块，应用管理平台模块和日志分析模块，终端设备模块通过传感器获取各个器件的信息，上报数据；接入网关模块，依托专业网络实现设备连接，下发消息处理中心的设备配置控制信息；业务和应用支持模块，接收网关模块传送的传感器数据；应用管理平台模块，提供可视化物联网终端管理和传感器数据查看，分析和导出数据报表功能；日志分析模块，采用日志收集***，对***各个环节的日志进行收集分析。本发明通过IP定位服务实现动态反馈的负载均衡，提高集群整体的吞吐率，使光伏发电管理***实现高效率运转。

Description

一种基于NB-IoT的光伏发电管理***
技术领域
本发明涉及光伏发电***技术领域，特别是涉及一种基于NB-IoT的光伏发电管理***。
背景技术
光伏发电管理***通过大量的终端设备获取数据，人工现场抄表存在数据报送不及时、数据可信度低等人为因素。另外，目前传统的公司企业都是把生产的物联网设备接入自行研发的***或者第三方平台进行功能展示及管理，但是***质量层次不齐，安全性堪忧，各设备厂家运维***不兼容，光伏***缺乏统一的运维平台，另一方面，随着设备种类和数量的增多，***的可扩展性以及***的稳定性都遭遇了瓶颈。同时，物联网时代，数据的重要性日益凸显，如何使数据发挥更大的价值也是值得思考的问题，因此必须建立以数据为中心、高可用的光伏发电管理平台。
发明内容
本发明的目的在于提出一种光伏发电管理***，以实现***的高可用、高并发。
本发明提供了一种基于NB-IoT的光伏发电管理***，所述***包括：终端设备模块、IP定位服务模块、网关接入模块、业务支持和应用支持模块、应用管理平台模块和日志分析模块，其中，所述终端设备模块，用于采集、捕获光伏***中数据采集器的信息，上报数据，并通过接入网关模块获得配置命令；所述IP定位服务模块，用于在多个网络设备间实现业务量的合理分配，通过负载均衡机制加强数据处理能力，防止单点故障；所述接入网关模块，用于下发消息处理中心的配置控制信息，提供网络接入和输送资源控制；所述业务支持和应用支持模块，用于接收网关模块传送的传感器数据，统一消息格式，根据配置的规则将数据进行归一化处理，存储到数据库中；所述应用管理平台模块，用于提供可视化的物联网终端管理及数据查看；所述日志分析模块，用于对***各环节产生的日志进行收集分析，监控***流量、分析热点数据。
优选地，所述数据库包括三种类型，数据缓存，用于缓存消息处理中心的数据；数据持久化，用于存储应用管理平台模块的设备和传感器数据，用户角色权限数据以及操作日志数据；大数据存储，用于存储来自消息处理中心经过数据归一化处理后的设备上传数据。
优选地，所述应用管理平台模块包括仪表盘子模块，用于显示设备信息以及设备状态；终端管理子模块，用于展示终端设备列表以及添加终端操作，同时展示传感器类型和设备类型；报表统计子模块，用于以图表形式展现设备信息并以报表形式导出；***管理子模块，用于对***用户角色进行管理，还可以设置站点，以及查询操作日志。
优选地，所述报表统计子模块，包括实时数据子模块，用于查看设备上传信息并以图表形式分时间段展示传感器量；分析统计子模块，用于以图表形式查看终端设备的统计信息；数据导出子模块，用于导出设备的历史信息，可以选择导出的数据量以及导出时间。
优选地，所述IP定位服务模块，用于通过基于动态反馈的负载均衡机制，来实现高可用、高并发的光伏发电管理***。
本发明实施例提供的基于NB-IoT的光伏发电管理***，通过所述终端设备模块对传感器数据进行采集和上报，通过所述IP定位服务模块实现负载均衡，以防止单点事故，提升***高可用、高并发的能力，通过所述接入网关模块下发消息处理中心的配置控制信息，提供网络接入和输送资源控制，通过所述业务和应用支持模块，接收网关模块传送的传感器数据，存储到数据库中，通过所述应用管理模块提供可视化物联网终端管理和传感器数据查看，分析和导出数据报表，通过所述日志分析模块，对***各个环节的日志进行收集分析，及时对***进行扩容或者服务降级。
附图说明
图1是本发明基于NB-IoT的光伏发电管理***的总体架构图；
图2是本发明基于NB-IoT的光伏发电管理***的应用管理平台的架构图；
图3是本发明协议消息上传下发过程图。
具体实施方式
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
图1是本发明基于NB-IoT的光伏发电管理***的总体架构图。如图1所示，所述基于NB-IoT的光伏发电管理***包括：终端设备模块101、IP定位服务模块102、接入网关模块103、业务和应用支持模块104、应用管理平台模块105和日志分析模块106。
其中，所述终端设备模块101，用于采集、捕获光伏***中数据采集器的信息，上报数据，并通过接入网关模块获得配置命令。所述终端设备模块101利用终端电路板上连接的多个传感器设备获取电量、功率等信息，所述传感器为电力电表、光伏逆变器等，所述终端电路板可实现成品印制电路板定制，支持不同接入网络定制，包括2G、3G、4G、WIFI传输网络，支持各种接口定制，包括RS845、RS232、CAN等，同时还支持轻传感定制和重传感定制，指每个电路板可选接入1种传感器或者可以同时接入多种传感器。终端电路板接收来自应用平台管理模块的配置命令，按照设定的上报数据周期进行数据上报，应用平台管理模块通过私有协议控制电路板读取数据，所述数据上报的具体过程为：应用管理平台模块下发请求协议和任务触发时间规则，终端触发后上传数据给平台，平台解析脚本进行解析处理。图3是协议消息上传下发过程图。
所述IP定位服务模块102，用于负载均衡，以达到最佳化资源使用、最大化吞吐率、最小化响应时间、同时避免过载的目的。所述IP定位服务模块102在终端设备模块101和接入网关模块103间决定将请求转发到具体哪台真实服务器，使用基于负反馈机制的动态负载均衡算法，对过去一段时间各结点的能力进行评估，采用加权轮询的方式，考虑每一个结点的实时负载和响应能力，不断调整任务分布的比例，对接收的请求进行调度，来避免有些结点超载时依然收到大量请求，从而提高单一集群的整体吞吐率。
所述接入网关模块103，依托专业网络，实现与光伏***中终端设备连接，下发消息处理中心的设备配置控制信息，同时提供网络接入和输送资源控制功能、移动管理或设备认证、授权，支持国网协议、ModBus等协议。终端接入是基于UDP的任务下传式的，分为自定义传输层协议和应用层协议，应用层协议采用串行发送和接收，即发送请求后，只有收到响应才能发送下一个请求，做到可靠传输的同时避免应用层消息的重复。UDP任务式下发控制采用离线任务模式，浏览器操作后放入数据库，从数据库向下发送，终端上线从数据库读取配置后，向后台返回接收成功的响应，从数据库删除配置缓存。
所述业务和应用支持模块104，用于接收来自接入网关模块103传送的传感器数据，统一消息格式，根据配置的规则将数据进行归一化处理，并存储到数据库中。上报数据解析的具体过程为：得到传感数据后，通过传感器类型，调用不同的解析脚本，解析脚本负责把二进制数据段解析成JSON格式，数据字典确定数据有哪些字段，如发电量等，然后存储到大数据模块数据库中。所述数据库包括三种类型，数据缓存，用于缓存消息处理中心的数据；数据持久化，用于存储应用管理平台模块的设备和传感器数据，用户角色权限数据以及操作日志数据；大数据存储，用于存储来自消息处理中心经过数据归一化处理后的设备上传数据。
所述应用管理平台模块105，对用户权限进行管理，用户根据角色获得***操作权限，提升***安全性，提供可视化物联网终端管理及传感数据查看，分析数据报表，让数据产生价值。利用多租户技术实现多个厂家之间共享统一管理平台，同时实现厂家间的个性化定制，保证***共性的部分被共享，个性的部分被隔离，隔离数据的同时提高资源复用率。
如图2所示，所述应用管理平台模块105还包括仪表盘模块1051、终端管理模块1052、报表统计模块1053和***管理模块1054；
其中，所述仪表盘模块1051包括设备状态显示模块10511和设备信息查看模块10512，设备状态显示模块10511可以在状态显示区域显示设备总数、在线设备数、告警设备数，设备在线表明设备与服务器建立连接成功，但不一定上报数据或者数据上报正常，设备离线表明设备与服务器没有建立连接，设备告警表示设备出现连接异常或异常数据。设备信息查看模块10512可以将所选择的设备的信息在地图上进行展示，同时展示设备的一系列传感量以及最后更新时间，点击刷新按钮可以将设备信息更新到最新状态。
所述终端管理模块1052包括终端列表模块10521、添加终端模块10522、传感器类型模块10523和设备类型模块10524，所述终端管理模块1052均可以进行关键字过滤操作，实现快速检索。终端列表模块10521可以显示终端的详细信息，包括终端编号、设备类型、安装位置以及SIM卡相关信息等，添加终端模块10522以树形图方式展示光伏发电管理***的组织架构和已经添加的设备，可以进行组织的添加、修改、删除等操作，新增终端成功后，可以设置传感器相关操作，编辑终端上报计划，即终端按照计划，向平台传输采集的数据。传感器类型模块10523展示传感器的名称、型号等信息，并可以编辑解析脚本以及数据字典，修改传感量配置，每新增一种新的传感器型号，就要新增一个对应的配置脚本和解析脚本。设备类型模块10524展示设备名称、型号和创建时间等，设备型号指光伏并网表、逆变器等。
所述报表统计模块1053包括实时数据模块10531、分析统计模块10532、数据导出模块10533。实时数据模块10531用于查看设备上传信息并以图表形式展示传感器量，可以分时间段筛选数据，点击对应的传感器量，分别绘制不同的折线统计图。分析统计模块10532以柱状图形式展示对应传感器所有的传感器量，查看相应设备的统计信息。数据导出模块10533用于导出设备的历史信息，可以选择导出的传感器量以及导出时间，同时可以进行批量导出操作。
所述***管理模块1054包括用户角色管理模块10541、SIM卡池管理模块10542、站点设置模块10543、操作日志模块10544。用户角色管理模块10541对用户的角色进行设定，如管理员、抄表员，实现操作权限的区分，提升***的安全性。SIM卡池管理模块10542显示SIM卡ID和运营商信息，以及当前状态是否可用。站点设置模块10543主要对网站的名称、备案信息、版本信息进行设置。操作日志模块10544将基于安全考虑记录用户登录***和注销***的操作时间。
所述日志分析模块106，采用日志分析***，对***各个环节的日志进行收集分析，快速的对日志进行查询从而定位问题、解决问题，监控***流量、分析热点数据，及时对***进行扩容或者服务降级。
综上所述，本发明提供的一种基于NB-IoT的光伏发电管理***，通过终端设备模块，IP定位服务模块、接入网关模块、业务和应用支持模块、应用管理平台模块和日志分析模块的相互作用，可以实时对终端设备进行监管，实现高可用、高并发的光伏发电管理***，为不同厂家提供一套集数据采集、上报解析、数据展示于一体的方案。实现动态反馈的负载均衡，提高集群整体的吞吐率，使光伏发电管理***实现高效率运转。
上述实施例仅示例性说明本发明，而非限制本发明。

Claims (6)

1.一种基于NB-IoT的光伏发电管理***，其特征在于，包括终端设备模块，IP定位服务模块，接入网关模块，业务和应用支持模块，应用管理平台模块和日志分析模块；
所述终端设备模块，用于采集、捕获光伏***中数据采集器的信息，上报数据，并通过接入网关模块获得配置命令；
所述IP定位服务模块，用于在多个网络设备间实现业务量的合理分配，通过负载均衡机制增强数据处理能力；
所述接入网关模块，用于下发消息处理中心的配置控制信息，提供网络接入和输送资源控制；
所述业务和应用支持模块，用于接收接入网关模块传送的传感器数据，统一消息格式，根据配置的规则将数据进行归一化处理，存储到数据库中；
所述应用管理平台模块，用于提供可视化的物联网终端管理及数据查看功能；
所述日志分析模块，用于对***各环节产生的日志进行收集分析，监控***流量、分析热点数据。
2.根据权利要求1所述的基于NB-IoT的光伏发电管理***，其特征在于，所述数据库包括三种类型的数据库，分别用于数据缓存，数据持久化和大数据存储。
3.根据权利要求1所述的基于NB-IoT的光伏发电管理***，其特征在于，所述应用管理平台模块包括：仪表盘模块，用于显示设备信息以及设备状态；终端管理模块，用于展示终端设备列表以及添加终端操作，同时展示传感器类型和设备类型；报表统计模块，用于以图表形式展现设备信息并以报表形式导出数据；***管理模块，用于对***用户角色进行管理，还可以设置站点信息，以及查询操作日志。
4.根据权利要求3所述的基于NB-IoT的光伏发电管理***，其特征在于，所述报表统计模块，包括实时数据模块，用于查看设备上传信息并以图表形式分时间段展示传感器量；分析统计模块，用于以图表形式查看终端设备的统计信息；数据导出模块，用于导出设备的数据信息，可以选择导出的数据量以及导出时间。
5.根据权利要求1-4任一权利要求所述的基于NB-IoT的光伏发电管理***，其特征在于，所述终端设备模块利用终端电路板上连接的传感器设备获取电力信息，所述电力信息包括电量、功率信息，所述传感器包括电力电表、光伏逆变器，终端电路板接收来自应用平台管理模块的配置命令，按照设定的上报数据周期进行数据上报。
6.根据权利要求1-4任一权利要求所述的基于NB-IoT的光伏发电管理***，其特征在于，所述IP定位服务模块，通过基于动态反馈的负载均衡机制实现高可用、高并发的光伏发电管理***。
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