一种基于物联网的光伏电池组件监测系统及采集终端和电源模块技术方案

一种基于物联网的光伏电池组件监测系统及采集终端和电源模块，它属于智能硬件和远程监控平台的结合体，它主要是解决现有监测系统存在不安全隐患、显示不直观等技术问题。其技术方案要点是：其采集终端系统采用分组形式进行监测采集信号，即它包括2个及以上的太阳能电池板的数据采集和信号显示；其实施方式是先对光伏电站内的所有光伏电池组件进行分组，每组包括2个以上光伏电池组件，每组光伏电池组件分别与1个下位机控制板相连接；每个下位机控制板的信号输出端分别与数据传输系统相连接，之后接入远程监控平台。每个下位机控制板连接监测5

【技术实现步骤摘要】
Range， 简称LoRa)的芯片。LoRa主要在全球免费频段运行(即非授权频段)，包括433、868、915 MHz等。LoRa网络主要由终端(内置LoRa模块)、网关(或称基站)、服务器和云四部分组 成，应用数据可双向传输。故所有基于LoRa通信模块的技术都存在很大有风险隐患。
[0006]目前常用的汇流箱串级监控系统，因汇流箱使用的数据量大且不直观，对于故障设备无法定位及追溯，给监控人员提供了很大难度。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是提供一种安全的、直观的、采用物联网芯片级底层编程技术对每个光伏电池组件的运行状态进行进行精准监控的光伏电池组件监测系统。
[0008]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：它属于智能硬件和远程监控平台的结合体，其架构包括3个部分：采集终端系统、数据传输系统和远程监控平台；采集终端系统负责接收和采集电信号；数据传输系统负责整合采集终端系统上传的数据并发送至远程监控平台；远程监控平台主要是数据处理和分析，负责数据的分析判断和系统的管理维护，实现远程实时监控、查询和报警；其特征在于：采集终端系统采用分组形式进行监测采集信号，即它包括2个及以上的太阳能电池板的数据采集和信号显示；其实施方式是先对光伏电站内的所有光伏电池组件进行分组，每组包括2个以上光伏电池组件，每组光伏电池组件分别与1个下位机控制板相连接；每个下位机控制板的信号输出端分别与数据传输系统相连接，之后接入远程监控平台。
[0009]本专利技术的每个下位机控制板优选连接监测5
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12块光伏电池组件。每个下位机控制板包括电源模块、采样模块、模数转换模块、信号处理模块和数码显示模块；每个采样模块的各个采样端分别与本组的各块光伏电池组件相连接，采样模块的信号输出经模数转换模块与信号处理模块相连，经信号处理模块处理后送至数码显示模块显示。
[0010]本专利技术电源模块的输入端与光伏电池组件组的电路相连接用以提供整体电路的电源，经电源模块稳压输出的直流供采样模块、模数转换模块、信号处理模块和数码显示模块使用。
[0011]本专利技术的电源模块采用射极跟随器外加宽带输入dcdc变换模块，它包括稳压管D1、三极管和DC/DC芯片组及其所配合电容和电阻；它通过由包括稳压管D1、三极管和配置合适电阻构成射极跟随器构成第一级稳压源，用以得到稳压直流信号，而后输送至由DC/DC芯片组和电容配合组成的滤波稳压产生出稳定直流电供相关模块工作使用；它通过直接利用光伏电池组件本身的发电提供的电源，并无需外接额外电源，稳定高效的解决了模块的供电问题，从而大大降低了运行和维护的成本。
[0012]本专利技术按照每组光伏电池组件块数对应设置与每块光伏电池组件相连接的相同数量的差分电路，各个差分电路相互串联且并联对应电阻构成采样模块；通过利用运放差分电路解决串联光伏电池组件单体电池采样监控的问题；无论光伏电池组件串联数量多少，均可精确的采样出每块组件的电压值并加以监控，并且此方法可使用于各种峰值电压参数的光伏电池组件，且采样电流小，功耗少，且对整个光伏电站运行效率几乎无影响；通过采用差分电路，成本更低，采样更加稳定精确，且可靠性更好。
[0013]本专利技术通过采用Keil软件写入下位机控制芯片，即通过采用芯片级底层编程技术对每块光伏电池组件的运行状态进行精准监控，而上位机采用C#这种面向对象编程的语言
编写并制作远程监控平台；在采集终端系统和远程监控平台同步显示各块光伏电池组件的运行状态，并对工作状态异常的光伏电池组件实现实时的报警。
[0014]本专利技术的模数转换模块是采用ADC芯片制作而成，包括ADC0809。
[0015]本专利技术的信号处理模块采用MCU信号处理模块。
[0016]本专利技术的数码显示模块采用由动态数码管DYN构成的显示模块。
[0017]本专利技术用于光伏电池组件监测系统的采集终端系统，它采用对光伏板进行分组形式监测采集信号，即它包括2个及以上的太阳能电池板的数据采集和信号显示；其实施方式是先对光伏电站内的所有光伏电池组件进行分组，每组包括2个以上光伏电池组件，每组光伏电池组件分别与1个下位机控制板相连接。每个下位机控制板包括电源模块、采样模块、模数转换模块、信号处理模块和数码显示模块；每个采样模块的各个采样端分别与本组的各块光伏电池组件相连接，采样模块的信号输出经模数转换模块与信号处理模块相连，经信号处理模块处理后送至数码显示模块显示。
[0018]本专利技术的种用于光伏电池组件监测系统的电源模块，它采用射极跟随器外加宽带输入dcdc变换模块，它包括稳压管D1、三极管和DC/DC芯片组及其所配合电容和电阻；它通过由包括稳压管D1、三极管和配置合适电阻构成射极跟随器构成第一级稳压源，用以得到稳压直流信号，而后输送至由DC/DC芯片组和电容配合组成的滤波稳压产生出稳定直流电供相关模块工作使用；它通过直接利用光伏电池组件本身的发电提供的电源，并无需外接额外电源，稳定高效的解决了模块的供电问题，从而大大降低了运行和维护的成本。
[0019]本专利技术的有益效果是：它是一种基于物联网（Internet of Things）模式的设计，属于智能硬件和远程监控平台的结合体，它能在运维端和监控端同步显示各个光伏组件的运行状态，并对并对工作状态异常的光伏组件实现实时的报警，如监控端声光同时报警，运维端同步数据显示，让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络；把所有物品通过信息传感设备与互联网连接起来，进行信息交换，即物物相息，以实现智能化识别和管理。
[0020]主要设计创新点包括：1、不同于市面上的汇流箱级组件监控系统，也就是组串级监控，而计本设计采用的是物联网芯片级底层编程技术对每个光伏组件的运行状态进行精准监控，且响应时间达到毫秒级；2、轻松实现一控多模式监测，目前实验产品采用的是一块下位机控制板同时监控8块光伏组件，稍加改进便能实现其对每一组串16块甚至是32块光伏组件的监控，这对于大型并网型光伏电站而言已经足够。这样既节约了产品成本、提高了性价比，同时也节约了安装难度和人力成本，便于网络平台的数据采集和监控；3、利用运放差分电路解决了串联光伏电池组件单体电池采样监控的问题。无论光伏组件串联数量多少，均可精确的采样出每块组件的电压值并加以监控，并且此方法使用于各种峰值电压参数的光伏组件，且采样电流小，功效少，对整个光伏电站运行效率几乎无影响；4、无需外接额外电源，直接利用光伏组件本身的发电提供电源。不同于市面上的其他监控产品，需外接电池甚至是市电供电，本产品采用的是射极跟随外加宽带输入dcdc模块，稳定高效的解决了模块的供电问题，从而大大降低了运行和维护的成本；
5、互联网大数据平台的引入，对监控目标数据的采集和显示同步，能及时对越过正常工作门限值的组件进行远程声光报警，不间断监控各个光伏组件的运行情况，提醒维护人员及时准确的做出处理；6、现场实时告警显示，精确定位故障组件位置及其故障值，大大提高维护人员维护效率节约人力时间和成本；7、远程监控平台自动监控下位机模块的掉线和掉电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于物联网的光伏电池组件监测系统，它属于智能硬件和远程监控平台的结合体，其架构包括3个部分：采集终端系统、数据传输系统和远程监控平台；采集终端系统负责接收和采集电信号；数据传输系统负责整合采集终端系统上传的数据并发送至远程监控平台；远程监控平台主要是数据处理和分析，负责数据的分析判断和系统的管理维护，实现远程实时监控、查询和报警；其特征在于：采集终端系统采用分组形式进行监测采集信号，即它包括2个及以上的太阳能电池板的数据采集和信号显示；其实施方式是先对光伏电站内的所有光伏电池组件进行分组，每组包括2个以上光伏电池组件，每组光伏电池组件分别与1个下位机控制板相连接；每个下位机控制板的信号输出端分别与数据传输系统相连接，之后接入远程监控平台。2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的光伏电池组件监测系统，其特征是：每个下位机控制板连接监测5
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12块光伏电池组件。3.根据权利要求1或2所述的一种基于物联网的光伏电池组件监测系统，其特征是：每个下位机控制板包括电源模块、采样模块、模数转换模块、信号处理模块和数码显示模块；每个采样模块的各个采样端分别与本组的各块光伏电池组件相连接，采样模块的信号输出经模数转换模块与信号处理模块相连，经信号处理模块处理后送至数码显示模块显示。4.根据权利要求3所述的一种基于物联网的光伏电池组件监测系统，其特征是：所述电源模块的输入端与光伏电池组件组的电路相连接用以提供整体电路的电源，经电源模块稳压输出的直流供采样模块、模数转换模块、信号处理模块和数码显示模块使用。5.根据权利要求3所述的一种基于物联网的光伏电池组件监测系统，其特征是：所述电源模块采用射极跟随器外加宽带输入dcdc变换模块，它包括稳压管D1、三极管和DC/DC芯片组及其所配合电容和电阻；它通过由包括稳压管D1、三极管和配置合适电阻构成射极跟随器构成第一级稳压源，用以得到稳压直流信号，而后输送至由DC/DC芯片组和电容配合组成的滤波稳压产生出稳定直流电供相关模块工作使用；它通过直接利用光伏电池组件本身的发电提供的电源，并无需外接额外电源，稳定高效的解决了模块的供电问题，从而大大降低了运行和维护的成本。6.根据权利要求3所述的一种基于物联网的光伏电池组件监测系统，其特征是...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯鸥，曾麒，邓博文，刘阳平，罗湘，杨乐，
申请(专利权)人：湖南理工职业技术学院，
类型：发明
国别省市：