电力物联网的新能源与远程监测技术研究

王 立

（江苏能楹新能源科技发展有限公司，江苏 南通 226600）

0 引 言

电力物联网作为一种新型技术手段，能够通过互联网连接各种设备，并进行智能化管理控制，为新能源技术的应用提供更加便捷有效的解决方案。文章旨在研究电力物联网的新能源与远程监测技术，提高新能源系统的效率和可靠性，更好地掌握新能源系统的运行状态和故障情况，从而进一步优化系统性能和稳定性，为相关领域的发展提供参考。

1 电力物联网的新能源与远程监测技术概述

1.1 电力物联网的新能源

目前，电力物联网的新能源主要包括太阳能光伏发电、风力发电以及水能发电3种类型，可以有效降低传统化石燃料对环境的影响。太阳能光伏发电是最常见的一种新能源形式。其将太阳光转化为电能实现能量转换，具有环保、高效、清洁的特点。风力发电也是一种重要的新能源形式，主要利用自然风力产生动力，并将动能转化为电能进行发电，得到广泛应用[1]。水能发电主要利用河流和湖泊等水源产生的动能作为动力来源进行发电。此外，一些新能源形式正在被开发和推广。例如：生物质能是一种基于植物或动物废弃物等有机物质的能源形式，不仅能减少温室气体排放量，还能提高能源和资源利用率；核能和海洋热能等新能源形式也在不断发展。新能源的可靠性较低，容易出现故障或停运现象，提高新能源的稳定性和可靠性成为急需解决的问题。电力物联网提出一种全新的解决方案，即智能控制系统。利用先进的传感器技术和数据处理能力，实现对新能源设备的实时监控和管理，从而提高新能源系统的稳定性和可靠性[2]。

1.2 电力物联网的远程监测技术

电力物联网是一种新兴技术，核心思想是将传统的物理设备和网络连接起来，通过互联网进行数据传输和处理，从而实现对电网中各种参数的实时监控和管理。其中，电力遥测技术作为一种重要手段，广泛应用于电力系统的远程监测。电力遥测技术是利用无线电波或其他电磁波信号来测量距离远大于常规通信距离的对象位置、速度或方向的一种技术。该技术可以有效提高电力系统的运行效率，降低运营成本，并为电力行业的可持续发展提供有力支持。目前，电力遥测技术已经得到广泛应用和发展。例如：在发电厂内部，可以通过遥测技术实时监测和控制发电机的温度、转速、电压等；在电厂外部，可以利用遥测技术远程监测和维护输电线路、变电站、配电工程等。此外，随着智能化程度的不断提升和传感器技术的发展，电力遥测技术不断朝着更加精准和高效的方向发展。因此，电力遥测技术具有广阔的应用前景[3]。

1.3 电力物联网的新能源与远程监测技术的结合

通过对新能源设备的数据采集和处理，可以更好地了解设备的工作状态和性能特点，从而优化其运行方式。通过升级和改进远程监控系统，可以更加准确地掌握整个电网的状态和故障情况，及时采取相应的解决措施。实际应用过程中，新能源与远程监测技术的结合非常重要，可以通过数据采集提供实时的能量消耗量和发电能力等关键参数。这些数据可以用于控制和调节设备的运行模式和功率输出，从而达到最佳的节能效果。远程监测技术能够实现对电网中各个节点的全面监控和管理，通过无线通信网络连接各种传感器和监控装置，收集并传输大量的实时数据，从而快速发现和定位故障点，并采取相应的解决措施[4]。此外，各设备可以协同工作，形成一个完整的智能化电网。例如，通过将远程监测数据与新能源设备数据相结合，可以更精确地预测未来的负荷需求和供应状况，为电网调度做出更好的决策[5]。

2 电力物联网的新能源与远程监测系统的设计

2.1 系统硬件设计

电力物联网的新能源与远程监测系统主要由电源模块、数据采集模块、通信模块、控制模块、传感器模块以及用户界面模块组成。其中，电源模块是整个系统的核心部分。该模块采用太阳能电池板作为供电源，能够实现独立运行。由于太阳能电池板具有可再生特性，可有效解决环境污染和资源浪费问题。通信模块采用ZigBee无线网络协议进行通信，传输速率高且覆盖范围广，能够满足系统的实时监控需求，为系统提供高效的数据传输通道。控制模块通过分析相关数据，实现对电网设备的智能化控制。实际应用中，可以利用机器学习算法建模和预测系统数据，以便更好地掌握电网设备的状态变化规律。传感器模块是采集和传输实时数据的重要环节，主要包括温度传感器、电压传感器以及电流传感器等多种类型的传感器设备，准确获取现场数据并将其传输至控制中心。用户界面模块能够为终端用户提供直观的用户交互方式，便于用户了解系统的运行状态和参数设置等情况。

通过各个模块之间的协同工作，电力物联网的新能源与远程监测系统实现对发电机、变压器等关键部件的全面监控和管理。系统硬件设计如图1所示。

图1 系统硬件设计

2.2 系统软件设计

在电力物联网的新能源与远程监测系统的设计过程中，软件设计至关重要。为实现对新能源的监控和远程监测功能，需要构建一个完整的软件架构，用于支持各种数据的采集、传输、存储以及分析。该系统软件设计主要包括模块划分、接口定义以及关键技术等。整个系统的软件分为控制中心层和节点层2个层次。控制中心层主要包括3个子模块，分别是数据采集模块、数据处理模块以及数据展示模块。数据采集模块负责获取传感器数据并将其上传到数据库。数据处理模块用于预处理数据和计算操作，从而提取有用的信息。数据展示模块则可以将处理后的数据呈现给用户，以便用户进行查看和分析。节点层主要包括4个子模块，分别是通信模块、数据采集模块、数据处理模块以及数据发布模块。通信模块负责建立和维护节点之间的通信链路。数据采集模块负责接收来自控制中心的指令和数据。数据处理模块的功能与控制中心层的数据处理模块相同，用于对传感器数据进行预处理和计算操作，以提取有用的信息。数据发布模块可将处理后的数据发送回控制中心，以便后续处理。系统软件设计如图2所示。

图2 系统软件设计

同时，需要考虑安全性、可靠性以及易用性等问题。为保证系统的稳定性和可靠性，需要采用多种备份机制和故障恢复策略。此外，需要确保系统的界面友好性和使用便利性，以提高用户的满意度和使用率。

2.3 系统监测界面设计

在电力物联网的新能源与远程监测系统中，监控仪表是至关重要的组成部分，主要作用是实时监测和控制电网设备，以保证电网的稳定运行。电力物联网的新能源与远程监测系统采用基于Web前端开发的技术，通过网页浏览器显示数据。为提高用户体验和操作效率，采用响应式布局的设计方式，在页面上设置不同的区域，而每个区域都对应一个特定的功能模块。例如：主页上的左侧栏位可以展示当前网络的状态；右侧栏位用于显示各个设备的数据情况；底部栏位用于显示一些常用功能按钮，包括开关电源和重启等。此外，系统监测界面加入了一些交互元素，如滑动条和弹出框等，便于用户快速访问所需要的信息。除了界面设计的优化，在系统中增加一些实用功能。例如，可以通过点击某个设备图标进入该设备的具体状态页面，或者通过搜索栏查找需要的设备名称或身份标识号（Identity Document，ID）。同时，考虑一些安全问题，如权限管理和加密传输等。

2.4 电力物联网的新能源与远程监测系统测试

电力物联网的新能源与远程监测系统旨在实现对发电机的实时监控和故障诊断，提高电网的运行效率和安全性。一方面，需要确定需要的数据采集设备和传感器类型。为保证数据的准确性和可靠性，采用多种类型的传感器进行组合使用。采集数据包括电压、电流、温度等多种参数。这些传感器通过无线通信模块连接控制单元，并向控制单元发送数据。另一方面，需要考虑如何处理和分析这些数据。

利用基于机器学习算法的预测模型来识别发电机的异常情况，计算公式为

式中：P(y|x)为输出变量的概率分布函数；w为权重矩阵；x为输入样本；y为输出；b为偏置项；||·||为二乘运算。该模型可以通过训练得到最优的参数值，从而有效预测发电机的状态变化，如过流和欠压等。同时，系统提供用户界面和报警功能，便于管理人员及时发现问题并采取相应的解决措施。系统测试如图3所示。电力物联网新能源与远程监测系统能够有效实现对发电机的实时监控和故障诊断，具有较高的精度和稳定性。

图3 系统测试

3 结 论

通过分析电力物联网的新能源与远程监测技术的基本理论，得出该技术具有广阔的应用前景和发展空间。文章通过设计电力物联网的新能源与远程监测系统，成功实现了新能源的远程监测，可为未来电力系统的智能化建设提供重要参考。