一种基于物联网的太阳能光伏监测系统技术方案

本发明专利技术公开一种基于物联网的太阳能光伏监测系统。该系统包括基站部分、若干节点部分；所述的每个节点部分包括数据采集单元、第一数据处理单元、无线发送模块、有线通信模块，其中数据采集单元包括电压采集模块、电流采集模块、温度采集模块、辐照度采集模块；基站部分包括无线接收模块、有线通信模块、第二数据处理单元、显示屏、GPRS模块。本发明专利技术提出了从分布式太阳能光伏系统设备采集数据到大数据的组织与管理，再到光伏领域云计算与应用的全流程信息化框架。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于太阳能光伏电网监测技术，具体涉及一种基于物联网的太阳能光伏监测系统。
技术介绍
物联网，新一代信息技术的重要组成部分，也是“信息化”时代的重要发展阶段。它通过智能感知、识别技术与普通计算等通信感知技术，广泛应用于网络的融合中。物联网架构可分为三层：感知层、网络层和应用层，通过传感器和智能处理相结合，利用云计算、模式识别等各种智能技术，扩充其应用领域，可以满足不同用户的需求。太阳能是一种储量极为丰富而且清洁无污染的可再生能源, 它是替代传统化石能源的重要选择。目前全球都在大力发展太阳能光伏系统，但是由于太阳能光伏系统存在波动性、间歇性、不匹配现象、以及系统输出的非线性等特点，因此需要开发一种太阳能光伏监测系统，对系统的参数进行实时监测与分析。现有的监测系统能够对太阳能光伏系统进行实时监测，但是该套系统只是获得相应的监测数据，并没有对系统进行性能分析、故障诊断、趋势分析等功能，加之缺少相应客户终端使个人无法及时获取系统信息，同时政府、系统集成商、供应商等部门无法及时、同步获取信息，造成数据资源浪费，无法得到合理应用。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种基于物联网的太阳能光伏监测系统，监测系统运行数据，同时能够将获取的监测数据进行系统性能分析、故障诊断、趋势分析等高级功能。为了实现上述目的，本专利技术的系统采用的技术方案是：一种基于物联网的太阳能光伏监测系统，包括基站部分、若干节点部分；所述的每个节点部分包括数据采集单元、第一数据处理单元、无线发送模块、有线通信模块，其中数据采集单元包括电压采集模块、电流采集模块、温度采集模块、辐照度采集模块；基站部分包括无线接收模块、有线通信模块、第二数据处理单元、显示屏、GPRS模块；在每个节点部分，数据采集单元的输出端与第一数据处理单元的输入端信号连接，第一数据处理单元的两个不同输出端分别与无线发送模块的输入端、有线通信模块的输入端信号连接，无线发送模块的输出端与基站部分无线接收模块的输入端信号连接，有线通信模块的输出端与基站部分有线通信模块的输入端信号连接；在基站部分，无线接收模块的输出端、有线通信模块的输出端分别与第二数据处理单元的两个不同输入端信号连接，第二数据处理单元的一个输出端与显示屏的输入端信号连接，第二数据处理单元的另一个输出端与GPRS模块的输入端信号连接。所述的电压采集模块采用的是电阻分压原理，电路结构简单，可采集每个组件当前电压参数。所述的电流采集模块采用的是MAX4080高精度单向电流检测放大器电路，输入电压范围可达到4.5V至76V，能够较准确地检测每个组件当前电流参数。所述的温度采集模块采用的是数字温度传感器DS18B20，DS18B20可直接读出被测温度并且从DS18B20读出的信息或写入DS18B20的信息仅需要一根口线（单线接口）读写,因而使用DS18B20可使系统结构更趋简单，可靠性更高。它在测温精度、转换时间、传输距离、分辨率等方面带来了令人满意的效果。所述的辐照度采集模块采用较高灵敏度的硅兰光伏探测器作为传感器，具有测量范围宽、线性度好等特点，能有效测量当前光伏系统光照强度。所述的第一数据处理单元采用单片机控制芯片的型号为STM32F103C6T6A或STM32F103C8T6；内核为ARM32位Cortex-M3 CPU，最高工作频率72MHz，1.25DMIPS/MHz，本身具有存储器，具有时钟、复位和电源管理，低功耗等特点。所述的第二数据处理单元采用单片机控制芯片的型号为STM32F103VCT6；内核为ARM32位Cortex-M3 CPU，最高工作频率72MHz，1.25DMIPS/MHz，本身具有存储器，具有时钟、复位和电源管理，低功耗等特点。利用数据采集单元采集系统的监测数据如光伏强度、温度、电压、电流，并将系统监测数据发送至第一数据处理单元；第一数据处理单元将系统监测数据进行处理，并通过无线发送模块将数据发送到基站的无线接收模块，无线接收模块将系统监测数据发送至第二数据处理单元；另一方面，第一数据单元处理后的数据可以将处理后的数据通过有线通信模块将数据发送到基站的有线通信模块，基站的有线通信模块将系统监测数据发送至第二数据处理单元；第二数据处理单元对系统监测数据进行处理，并可以通过显示屏进行显示，同时，第二数据处理单元将系统数据通过GPRS模块上传至云服务器，云服务器会对数据进行分析，对系统进行性能分析、故障诊断和趋势分析等高级功能，针对不同用户提供不同的服务，实现数据的开放与共享。所述的云服务器是一种处理能力可弹性伸缩的计算服务，其管理方式比物理服务器更简单高效；具有独立的数据空间、独享带宽、内存、CPU，具有足够的网页空间，支持多种网站开发语言。所述的云服务器的传输层采用面向连接的TCP/IP协议进行数据传输。所述的云服务器的应用层采用HTTP协议，客户端向云服务器端发送一次请求，云服务器端响应、处理中断请求后即断开连接，一方面绑定GPRS模块并监听；另一方面等待接收客户端浏览器的连接请求，同时根据请求做出相应处理，向客户端浏览器发送响应信息，关闭TCP连接，实现GPRS模块与互联网的传输数据功能以及报文的显示功能。所述的GPRS模块采用GPRS网络进行数据传输，GPRS即为通用无线分组业务，是一种基于GSM系统的无线分组交换技术，提供端到端的、广域的无线IP连接。通俗地讲，GPRS是一项高速数据处理的技术，方法是以\分组\的形式传送资料到用户手上。首先将GPRS模块配置到GPRS网络模式进行拨号连接，然后在ISP返回PPP链路配置请求时，PPP协议与ISP进行交互，成功后ISP会GPRS模块分配一个临时IP地址，此时能够在外围配上相应的通信协议与云服务器端进行通信,GPRS模块将数据经TCP协议上传至云服务器，用户基于HTTP协议，通过浏览器访问相关数据。所述的第一数据处理单元和第二数据处理单元能够分别对无线发送模块和无线接收模块按SPI串口协议配置，并通过天线接收数据。所述的无线发送模块和无线接收模块是高稳定性、高性价比、低功耗的无线微功率透明数据收发模块。该模块相对一般模块具有尺寸小、灵敏度高、传输距离远、通讯数率高、内部自动完成通讯协议转换和数据收发控制等特点。模块利用了多频段、多信道来降低传输过程中的干扰以提高传输性能。模块采用了交织白化算法、前进纠错以及循环冗余校验方法，抗干扰和灵敏度都大大提高。用户可以通过PC串口、单片机串口以及远程无线配置方式，设置串行速率、工作信道、发射功率、无线通讯速率等参数。无线发送模块和无线接收模块能够进行软件编码设计地址，用于区别不同基站数据；且其室外通信距离大于1000米。本专利技术的有益效果是：1、本专利技术通过数据采集单元采集太阳能光伏系统的运行数据，系统运行数据经第一数据处理单元处理后，通过无线发送模块发送到基站，基站可以通过显示屏显示现场的运行数据，现场人员可以看到系统运行的参数，据此作出关于系统的运行情况估计；同本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于物联网的太阳能光伏监测系统，其特征在于包括基站部分、若干节点部分；所述的每个节点部分包括数据采集单元、第一数据处理单元、无线发送模块、有线通信模块，其中数据采集单元包括电压采集模块、电流采集模块、温度采集模块、辐照度采集模块；基站部分包括无线接收模块、有线通信模块、第二数据处理单元、显示屏、GPRS模块；在每个节点部分，数据采集单元的输出端与第一数据处理单元的输入端信号连接，第一数据处理单元的两个不同输出端分别与无线发送模块的输入端、有线通信模块的输入端信号连接，无线发送模块的输出端与基站部分无线接收模块的输入端信号连接，有线通信模块的输出端与基站部分有线通信模块的输入端信号连接；在基站部分，无线接收模块的输出端、有线通信模块的输出端分别与第二数据处理单元的两个不同输入端信号连接，第二数据处理单元的一个输出端与显示屏的输入端信号连接，第二数据处理单元的另一个输出端与GPRS模块的输入端信号连接。

【技术特征摘要】
1. 一种基于物联网的太阳能光伏监测系统，其特征在于包括基站部分、若干节点部分；所述的每个节点部分包括数据采集单元、第一数据处理单元、无线发送模块、有线通信模块，其中数据采集单元包括电压采集模块、电流采集模块、温度采集模块、辐照度采集模块；基站部分包括无线接收模块、有线通信模块、第二数据处理单元、显示屏、GPRS模块；
在每个节点部分，数据采集单元的输出端与第一数据处理单元的输入端信号连接，第一数据处理单元的两个不同输出端分别与无线发送模块的输入端、有线通信模块的输入端信号连接，无线发送模块的输出端与基站部分无线接收模块的输入端信号连接，有线通信模块的输出端与基站部分有线通信模块的输入端信号连接；
在基站部分，无线接收模块的输出端、有线通信模块的输出端分别与第二数据处理单元的两个不同输入端信号连接，第二数据处理单元的一个输出端与显示屏的输入端信号连接，第二数据处理单元的另一个输出端与GPRS模块的输入端信号连接。
2.如权利要求1所述的一种基于物联网的太阳能光伏监测系统，其特征在于所述的电压采集模块采用电阻分压原理，可采集每个组件当前电压参数。
3.如权利要求1所述的一种基于物联网的太阳能光伏监测系统，其特征在于所述的电流采集模块采用MAX4080高精度单向电流检测放大器电路，输入电压范围可达到4.5V至76V，能够准确地检测每个组件当前电流参数。
4.如权利要求1所述的一种基于物联网的太阳能光伏监测系统，其特征在于所述的温度采集模块采用的是数字温度传感器DS18B20，DS18B20可直接读出被测温度并且从DS18B20读出的信息或写入DS18B20的信息仅需要一根口线读写。
5.如权利要求1所述的一种基于物联网的太阳能光伏监测系统，其特征在于所述的辐照度采集模块采用硅兰光伏探测器作为传感器，具有测量范围宽、线性度好等特点，能有效测量当前光伏系统光照强度。
6.如权利要求1所述的一种基于物联网的太阳能光伏监测系统，其特征在于所述的第一数据处理单元采用单片机控制芯片的型号为STM32F103C6T6A或STM32F103C8T6；内核为ARM32位Cortex-M3 CPU，最高工作频率72MHz，1.25DMIPS/MHz，本身具有存储器...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘光宇，朱凌，李继勇，裘昊翔，王雪，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33