基于物联网技术的光伏监控平台设计与实现

姚忠毅 任利峰 骆子淇

基金项目：吉林省大学生创新创业训练计划项目；项目名称：光伏监控运维管理平台的开发；项目编号：SJ2022005。

作者简介：姚忠毅（2003— ），男，吉林通化人，本科生；研究方向：JAVA技术。

*通信作者：任利峰（1980— ），男，吉林吉林人，講师，硕士；研究方向：大数据处理。

摘要：随着新能源技术的发展，光伏能源作为自然界取之不尽、用之不竭的纯绿色无污染的清洁环保型能源，在未来将受到广泛重视。为确保达到双高效节能的光伏电站运营管理目标，文章提出了基于物联网技术的光伏监控平台，通过在平台部署过程中合理建设数据库，并结合本地数据库和云端数据库，以实现数据的云端存储、计算和调用。该平台不仅场景适应性功能更强，而且还提供了融合了现代网络数字信息技术、通信技术、大数据挖掘技术、物联网等技术的多种新型智能光伏电站的运维解决方案。

关键词：光伏监控；物联网技术；新型电站运维；大数据挖掘技术

中图分类号：TP319 文献标志码：A

0 引言

基于物联网技术的光伏监控平台的设计与运用，能够实现24小时中大型分布式地面电站的行设备状态监控。从市场实际开发情况而言，目前国内各地已经有很多第三方监控商进入了分布式光伏的监控管理领域［1-3］。光伏监控平台除了需要具备光伏电网要求的海量信息快速采集传输和动态实时监控能力外，还应具有对电源管理进行实时调度的功能。作为新一代光伏电站项目的整体运维及管理信息化解决方案，光伏监控平台系统的建设将主要围绕以下两大方面核心目标全面展开：（1）保障合理发电量分配以快速提升电站收益。（2）实施高效运维控制以显著降低工程运维控制成本。未来的光伏运维服务系统将采用物联网+智能技术，利用高性能计算机、大数据、数据资源挖掘处理等高新技术，达到高效智能系统运维管理的目标［4-6］。专业的光伏智能化技术运维服务商提供的智能运维系统服务，不仅使系统应用软件的开发更为灵活、快捷及高效，而且让软件产品的系统安全性、可迁伸展性、可再移植性、可用性、易维护性也得到最强有力的保障。

1 研究背景

太阳能光伏组件阵列技术广泛应用于国内外的分布式太阳能光伏组件和小型并网光伏分布式薄膜电站装置。太阳能光伏组件阵列技术是指根据其特定的太阳能光电特性［7-8］，将太阳能的光能转化为纯电能，并以交流单相的直流电形式输出，然后电能经过串联直流三相逆变器转换系统（DC-AC）之后逐级转换成其额定输入电压，再逐级通过三相升压变压器，输出符合当地国家或公共国家电网电压要求及规定条件的直流单相交流电［9］，并可以直接接入线路至当地电网或公共电网，供当地用户或者公共国家电网等各种设备进行正常电能使用，进行远程供电和设备远程电力调配［10］ 。

2 光伏监控运维平台的设计与实现

2.1 软件特性

（1）组态通信软件，方便通信工程人员使用，可以轻松快速地与各种计算机终端设备联网完成各类数据信息采集交换与通信。内置实时数据库，数据传输速率最高可达毫秒级刷新。

（2）SQLite数据库，支持海量数据的本地存储和丰富多样的通用协议，通用协议至少应包括：IEC101、103、104、modbus、DL/和T645通信规约以及其他各类通用PLC等设备通用的通信协议规约。

（3）支持数据采集器的远程管理功能，包括上载者配置、下载者配置等，同时也支持数据的加密、断点数据上传、支持对通信数据的实时监视。

2.2 平台内容

不同的ID权限不同，所建的站点数量和功能模块也不同。大屏控制中包含地图模式和列表模式。其中，地图模式功能的最大特色是以实时GIS的地图模式记录了当前系统频域内的所有站点数据中的各项最基本功能的相关信息，包括站点数、累计日发电量、实时电量、实时总功率、故障及告警状态信息统计等，如图1所示。

2.3 站点概览

站点概览的核心功能为站点数据统计与总平面图概览，详细地展示出了站点统计数据信息以及设备的运行状态，设备的运行状态监控如图2所示。

2.4 报警分析

报警分析中包含历史报警和报警统计。其功能分别为支持时间、站点、类型、级别查询报警记录；按站点统计报警信息，运维管理则负责工单记录和统计，统计工单状态、工单数量。统计与业务报表系统中包含两个大主系统功能板块内容：发电量报表功能系统和发电量原始值报表功能系统。发电量报表功能系统为企业用户免费提供发电量报表统计，支持日、月、年报表模式的任意选择，支持企业将发电报表资料直接批量导出和保存格式为Excel格式数据报表；发电量原始值报表功能系统可以提供设备采样数据的初始值报表，支持客户将该报表数据直接打印导出后存储为Excel格式数据。

2.5 运维管理的实现

多媒体通道及时处理报警，系统将接收到检测异常的各类报警信号，并通过系统App、短信、网页进行推送及通知，准确实时地采集记录信息和存储记录各类突发异常报警事件，然后追溯各种异常警报发生原因，进行下一步转为运维任务，并由维修人员进行设备的维护检修和管理，设备异常报警信息如图3所示。

3 结语

光伏发电监控管理系统通过智能数据自动采集、监测与分析，调动各个终端硬件设备，优化能源配置组合，有效地整合光伏发电系统资产设备，从而减少分布式光伏发电装置生产经营及建设管理运营中出现的大量资源闲置消耗损失和资金浪费，降低分布式建站前期投资建设及设备运行成本。除此之外，快捷高效的大数据实时监控与综合分析和历史数据报表的管理，也为电站工作全面开展计划和制订计划实施的信息基础及决策提供支持依据，协助电站员工完成提升内部管理运作水平服务的工作目标。远程数据监测控制及数据运维监控管理，做到了“事件有人知，故障有人修”，降低了运维成本的同时也提高了处理效率。

参考文献

［1］付蓉.物联网技术在光伏电站运维系统中的应用研究［J］.电子制作，2022（12）：75-77.

［2］王晋玲，冯红彪.基于物聯网技术的光伏发电无线监控系统［J］.电子测量技术，2017（11）：5-28.

［3］朱圣杰，王腾龙，孔智勇，等.基于物联网技术的光伏阵列数据管理系统设计［J］.现代电子技术，2022（3）：142-147.

［4］甘雯，石博隆，姚瑛，等.分布式光伏电站监控装置的研究和设计［J］.浙江电力，2022（6）：37-44.

［5］张善武.太阳能光伏技术在路灯与安防监控系统上的应用［J］.中国设备，2022（10）：95-97.

［6］贺中华.电力监控系统网络安全防护在光伏电站的应用［J］.电工技术，2022（10）：51-52.

［7］顾超，宋树平，方凯.智能化光伏电站监控系统设计与实现［J］.南方农机，2022（5）：187-189.

［8］肖驰，张卫东，辛昂倍，等.基于智能监控系统的分布式光伏故障自动诊断研究［J］.自动化与仪器仪表，2021（2）：248-251.

［9］余永俊，任一峰，高世清，等.光伏智能云平台远程监控系统设计［J］.现代电子技术，2021（2）：111-114.

［10］徐艳华.光伏区监控系统在光伏电站运营中的作用及发展趋势［J］.设备管理与维修，2020（22）：120-122.

（编辑 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