一种光伏电站无线远程数据传输系统技术方案

本发明专利技术涉及一种光伏电站无线远程数据传输系统，该系统采用树形分布架构，包括无线终端设备、集中器和监控主站，所述无线终端设备部署于光伏阵列处，与光伏阵列一一对应设置，一个所述监控主站连接至少一个集中器，一个所述集中器连接至少一个无线终端设备，所述无线终端设备和集中器之间采用LoRa无线技术交换数据，所述集中器和监测主站之间采用GPRS技术交换数据。与现有技术相比，本发明专利技术具有低成本、低功耗、抗干扰性能好等优点，避免了光伏电站传统监测采用有线方式投资大、线路能耗多、故障查找困难等缺点，提高了光伏能源的利用率。

A wireless remote data transmission system for photovoltaic power station

The invention relates to a photovoltaic power station wireless remote data transmission system, the system uses tree architecture, including wireless terminal equipment, concentrator and monitoring station, the wireless terminal equipment deployed in the photovoltaic array, and photovoltaic array corresponding to a set, the monitoring station is connected to at least one concentrator, one of the the concentrator is connected with at least one wireless terminal equipment between the terminal equipment and wireless concentrator with LoRa wireless technology and data exchange between the concentrator and the monitoring station using GPRS data exchange technology. Compared with the existing technology, the invention has the advantages of low cost, low power consumption, good anti-interference performance, etc., and avoids the shortcomings of the traditional monitoring of the photovoltaic power station, such as the large investment in the wired mode, the excessive energy consumption of the line, the difficulty of the fault search, etc., and improves the utilization rate of the photovoltaic energy.

【技术实现步骤摘要】
一种光伏电站无线远程数据传输系统
本专利技术涉及光伏电站状态监测领域，尤其是涉及一种光伏电站无线远程数据传输系统。
技术介绍
随着全球化石能源的不断消耗，新型可再生能源的利用逐渐成为各国关注的焦点。太阳能因其一种无污染、取之不尽的特点，是取代化石能源的首选。为了能够最大化的利用太阳能，除了提升光伏材料的转换效率，还需要对光伏电站的运行进行合理的调节，例如及时剔除故障设备等。因此这就需要能够对光伏电站进行实时监测。但是由于光伏电站中采用光伏阵列为单元，难以对所有阵列进行检测，如果按照传统有线方式在各个阵列处铺设检测线路、设置监测设备，那么线路本身除了增加成本，还将会消耗掉光伏阵列产生的电能。此外，由于光伏电站的电磁环境较复杂，采用一般的无线通信方式很难保证数据通信的成功率。因此，有必要研究一种可靠的分布式系统来实现光伏电站无线远程监测。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种低成本、低功耗、抗干扰性能好的光伏电站无线远程数据传输系统。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种光伏电站无线远程数据传输系统，该系统采用树形分布架构，包括无线终端设备、集中器和监控主站，所述无线终端设备部署于光伏阵列处，与光伏阵列一一对应设置，一个所述监控主站连接至少一个集中器，一个所述集中器连接至少一个无线终端设备，所述无线终端设备和集中器之间采用LoRa无线技术交换数据，所述集中器和监测主站之间采用GPRS技术交换数据。所述无线终端设备包括第一主控模块以及分别与所述第一主控模块连接的第一LoRa无线通信模块、第一电源管理模块、双路AD模块和第一UART模块，所述双路AD模块用于连接传感器，所述第一UART模块用于连接直接测控设备。所述第一电源管理模块为具备可充电电池和外部电源的双路供电电源。所述集中器包括第二主控模块以及分别与所述第二主控模块连接的第二LoRa无线通信模块、GPRS无线通信模块、扩展FLASH模块、第二电源管理模块、多路AD模块、第二UART模块和RTC时钟模块，所述第二LoRa无线通信模块与无线终端设备连接，所述GPRS无线通信模块与监控主站连接。所述第二UART模块包括RS485接口和RS232接口，其中，该RS485接口用于进行参数配置，该RS232接口用于进行调试以及扩展应用。所述集中器与无线终端设备之间采用主从式通信模式，通信过程仅由集中器发起。所述集中器与无线终端设备通信时，不同集中器采用不同的信道。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：1、本专利技术在光伏阵列处配置一无线终端设备，该无线终端设备通过分布式无线方式依次连接集中器和监测主站，有效解决现有监测系统铺设备大量线路、成本高的问题，省去了传统在线监测过程中有源线路的铺设，降低了建设成本，此外还减小了人工巡检的工作强度，提高了光伏能源利用率。2、本专利技术中，无线终端设备与集中器之间采用LoRa无线技术交换数据LoRa技术具有通信距离远、抗干扰、稳定性好等特点，适合光伏电站的复杂电磁环境。3、本专利技术的无线终端设备设计了UART和AD接口，可以灵活的与现有光伏系统结合起来；对于已有监控器的光伏阵列，直接利用UART将无线终端设备和监控器结合，通过协议实现数据交换；对于无监控器的光伏阵列，可以利用AD接口实现对光照情况、电压水平的监测。4、无线终端设备的第一电源管理模块为具备可充电电池和外部电源的双路供电电源，使用方便，可靠性高。5、本专利技术集中器的第二UART模块包括RS485接口和RS232接口，可方便实现系统参数配置、调整及扩展。6、本专利技术集中器与终端之间采用主从式通信模式，即通信过程只能由集中器发起，从而避免多个终端设备同时上传数据造成冲突，导致错误或丢失。附图说明图1为本专利技术的结构示意图；图2为本专利技术无线终端设备的结构示意图；图3为本专利技术集中器的结构示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。本实施例以本专利技术技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。如图1所示，本实施例提供一种光伏电站无线远程数据传输系统，该系统采用树形分布架构，包括无线终端设备2、集中器3和监控主站4，无线终端设备2部署于光伏阵列1处，与光伏阵列1一一对应设置，一个监控主站4连接至少一个集中器3，一个集中器3连接至少一个无线终端设备2，无线终端设备2和集中器3之间采用LoRa无线技术交换数据，集中器3和监测主站4之间采用GPRS技术交换数据。集中器3与无线终端设备2通信时，除了按照不同终端设备的ID进行分组之外，不同集中器分组采用不同的信道。集中器3与无线终端设备2之间采用主从式通信模式，即通信过程只能由集中器发起，从而避免多个终端设备同时上传数据造成冲突，导致错误或丢失。如图2所示，无线终端设备2包括第一主控模块201以及分别与第一主控模块201连接的第一LoRa无线通信模块202、第一电源管理模块203、双路AD模块204和第一UART模块205。本实施例中，第一主控模块201采用STM8L151单片机，第一LoRa无线通信模块202采用SX1278芯片，STM8L151与SX1278之间采用模拟SPI接口相连接；第一电源管理模块203为具备可充电电池和外部电源的双路供电电源，恶搞采用LM2576芯片提供稳定的3.3V电压；双路AD模块204中，一个接光照传感器、一个预留，预留AD可以外接电压传感器，通过测量光伏阵列的输出电压，上传给主站进行工作状态判断；第一UART模块205采用TTL电平模式，不能与RS232或者RS485串行信号线直接相连，第一UART模块205可用来连接光伏阵列的直接测控设备，模块默认提供直接转发功能，即将串口接到的数据整个封装到无线终端与集中器之间的通信协议中，同时将接收到的数据直接转发给光伏阵列直接测控设备。第一主控模块201还可连接有LED灯206、I/O接口207和下载接口208，第一LoRa无线通信模块202连接有天线209。如图3所示，集中器3包括第二主控模块301以及分别与第二主控模块301连接的第二LoRa无线通信模块302、GPRS无线通信模块303、扩展FLASH模块304、第二电源管理模块305、多路AD模块306、第二UART模块和RTC时钟模块307，第二LoRa无线通信模块302与无线终端设备2连接，GPRS无线通信模块303与监控主站4连接。本实施例中，第二主控模块301采用STM32处理器；LoRa无线通信模块302采用SX1278芯片，STM32和LoRa之间采用硬件SPI相连；GPRS无线通信模块303采用SIM900A模块；第二UART模块包括RS485接口308和RS232接口309，其中，该RS485接口308用于进行参数配置，该RS232接口309用于进行调试以及扩展应用，例如在GPRS故障时RS232可以通过串口以太网转换器保证与系统相连；RTC时钟模块307采用DS1302时钟芯片，用来系统对时，DS1302与STM32之间采用硬件IIC接口通信；第二电源管理模块305采用外部12V电压供电。第二主控模块301还连接有、I/O接口310和下载接口311，第二LoRa无线通信模块302连本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光伏电站无线远程数据传输系统，其特征在于，该系统采用树形分布架构，包括无线终端设备、集中器和监控主站，所述无线终端设备部署于光伏阵列处，与光伏阵列一一对应设置，一个所述监控主站连接至少一个集中器，一个所述集中器连接至少一个无线终端设备，所述无线终端设备和集中器之间采用LoRa无线技术交换数据，所述集中器和监测主站之间采用GPRS技术交换数据。

【技术特征摘要】
1.一种光伏电站无线远程数据传输系统，其特征在于，该系统采用树形分布架构，包括无线终端设备、集中器和监控主站，所述无线终端设备部署于光伏阵列处，与光伏阵列一一对应设置，一个所述监控主站连接至少一个集中器，一个所述集中器连接至少一个无线终端设备，所述无线终端设备和集中器之间采用LoRa无线技术交换数据，所述集中器和监测主站之间采用GPRS技术交换数据。2.根据权利要求1所述的光伏电站无线远程数据传输系统，其特征在于，所述无线终端设备包括第一主控模块以及分别与所述第一主控模块连接的第一LoRa无线通信模块、第一电源管理模块、双路AD模块和第一UART模块，所述双路AD模块用于连接传感器，所述第一UART模块用于连接直接测控设备。3.根据权利要求2所述的光伏电站无线远程数据传输系统，其特征在于，所述第一电源管理模块为具备可充电电池和外部电源的双路供电电源。4.根据权利要求1所述的光...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭道刚，胡迅，张浩，姚峻，钱玉良，张宇，王禹，彭盖伦，张孟然，
申请(专利权)人：上海电力学院，
类型：发明
国别省市：上海,31