一种集成系统运行状态的全链条监测系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种集成系统运行状态的全链条监测系统及方法，包括工业监测网络模块、多能源设备运行参数采集模块、云端数据读取存储模块和电站多数据监控分析模块，所述远程监控模块包括远程终端以及内置于远程终端上的基于MVC架构的远端网页监控界面，以读取电站集成系统运行状态的实时数据并直观显示。本发明专利技术设计了基于RS485总线和Modbus协议的数据采集系统，并采用MVC架构的数据显示界面，实现了混合能源电站发电参数的远程监测，为电站的性能分析依据发电效率做出判断，并构建设备数据预测模型对设备数据进行预判，从而对电站集成系统的运行状态进行预判，以及进行提前的异常处理，降低异常运行的影响。降低异常运行的影响。降低异常运行的影响。

【技术实现步骤摘要】
一种集成系统运行状态的全链条监测系统及方法


[0001]本专利技术涉及系统运行监测
，具体涉及一种集成系统运行状态的全链条监测系统及方法。

技术介绍

[0002]面对能源紧张的形势，低能耗、少污染、可持续发成为发展的必由之路。全球范围内，利用信息化手段实现能源的节约、增展效、安全保障等已经成为各国共识。我国公路沿线能源资源禀赋优越但形态差异大，且公路网络涉及高原、山地、沙漠等不同运行场景，导致沿线可再生低碳能源开发利用难度大，公路总耗能中低碳能源占比低于1％，供能自洽率低；交通运转运维用能需求多元且时空耦合复杂，而低碳能源供给形式多样，故存在多种形态能源间的灵活变换困难，导致自洽能源系统的集约控制难度加大、能源利用效率低。
[0003]以山西省高速公路分布式能源系统为案例，该系统为用户提供监测、分析、控制、评估、维护等技术服务，集数据采集与处理、运行监测、实时分析、信息展示等功能于一体，在保证网络安全的前提下，为用户进行能源监测、控制与调度优化以及设备运维提供了手段，虽然山西省高速公路分布式能源系统能够监测数据，且有效使用清洁能源，环境污染少，但是监测系统构建场景单一，监测数据少，仅检测到设备用电数据，不能有效体现能源转换率，而且不能对电站集成系统进行异常预警，会导致异常处理存在滞后性。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种集成系统运行状态的全链条监测系统及方法，以解决现有技术中监测系统构建场景单一，监测数据少，仅检测到设备用电数据，不能有效体现能源转换率，而且不能对电站集成系统进行异常预警，会导致异常处理存在滞后性的技术问题。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术具体提供下述技术方案：
[0006]一种集成系统运行状态的全链条监测系统及方法，包括工业监测网络模块、多能源设备运行参数采集模块、云端数据读取存储模块和电站多数据监控分析模块，其中，
[0007]所述工业监测网络模块包括RS485总线、SPS控制器、双向逆变器、MPPT控制器、ZKM48风机控制器和艾默生配电控制器，所述SPS控制器、双向逆变器、MPPT控制器、ZKM48风机控制器和艾默生配电控制器均挂接在RS485总线上以实现与多个能源设备的数据交互；
[0008]所述多能源设备运行参数采集模块包括CPU芯片、寄存器、RS485通讯接口，所述CPU芯片与寄存器、RS485通讯接口均电性连接，所述RS485通讯接口与所述RS485总线通讯连接以构成多能源设备运行参数的参数采集通道，以实现CPU芯片通过所述参数采集通道获得多个能源设备的运行参数并对运行参数进行数据解析存储到寄存器；
[0009]所述云端数据读取存储模块包括物联网数据接入模块、云服务器和云数据库，所述云服务器中内置有数据采集程序，所述多能源设备运行参数采集模块、物联网数据接入模块、云服务器和云数据库依次通讯连接，以实现云服务器通过数据采集程序发送Modbus
协议控制CPU芯片读取寄存器内数据，以及对读取的数据进行数据解析并存入云数据库；
[0010]所述电站多数据监控分析模块包括电站集成系统运行状态分析模块和远程监控模块，所述远程监控模块与所述云端数据读取存储模块、电站集成系统运行状态分析模块通讯连接，所述远程监控模块包括远程终端以及内置于远程终端上的基于MVC架构的远端网页监控界面，以读取电站集成系统运行状态的实时数据并直观显示，所述电站运行分析模块包括能源数据分析模块和电站状态预判定模块，以实现对多个能源设备数据进行分析得到电站集成系统运行状态。
[0011]作为本专利技术的一种优选方案，所述能源设备包括太阳能方阵、交流负载方阵、风机方阵、油机方阵、直流负载方阵以及蓄电池组，所述SPS控制器与太阳能方阵、蓄电池组均电性连接，所述双向逆变器与交流负载方阵、蓄电池组均电性连接，所述MPPT控制器与太阳能方阵、蓄电池组均电性连接，所述ZKM48风机控制器与风机方阵、蓄电池组均电性连接，所述艾默生配电控制器与油机方阵、直流负载方阵和蓄电池组均电性连接，所述太阳能方阵、交流负载方阵、风机方阵、油机方阵、直流负载方阵均与蓄电池组电性连接。
[0012]作为本专利技术的一种优选方案，所述远端网页监控界面包括数据查询显示单元、油机启停单元以及异常预警单元，所述数据查询显示单元用于向云数据库发送查询指令读取各个太阳能方阵、风机方阵和油机方阵中的发电量、发电电压和发电电流，监控各个交流负载方阵和直流负载方阵的用电量、用电电压和发电电流，蓄电池组的存电量和温度数据并使用图表显示；
[0013]所述有机启停单元用于根据电站集成系统的总体发电量和总体用电量来启停油机方阵，其中，当用总体电量大于总体发电量的时候，异常预警单元会发出报警并提示需要打开油机方阵启动发电，当总体发电量大于或等于总体用电量的时候关闭油机方阵停止发电。
[0014]作为本专利技术的一种优选方案，所述能源数据分析模块包括风光发电方阵不同时段发电量分析单元、风光发电方阵发电效率分析单元、总体输出量分析单元和发电利用率分析单元，所述风光发电方阵不同时段发电量分析单元用于根据24h太阳能方阵、风机方阵每1个小时的发电量数据制作出折线图，以分析出太阳能和风能在不同时段的发电量，所述风光发电方阵发电效率分析单元用于计算出太阳能方阵发电效率和风机发电效率，其中，所述太阳能方阵发电效率的计算公式为：
[0015]η
光
＝Q
光
/SH；
[0016]式中，Q
光
为太阳能方阵总发电量；S为太阳能方阵的总体面积；H为太阳能的总体辐射量；
[0017]所述风机发电效率的计算公式为：
[0018]η
风
＝Q
风
/RVM；
[0019]式中，Q
风
为风机方阵的总发电量，R为叶片半径，M为风机个数，V为平均风速；
[0020]所述总体输出量分析单元用于统计电站集成系统的总体发电量，所述总体发电量的计算公式为：
[0021]Q
总
＝Q
光
+Q
风
+Q
油
；
[0022]式中，Q
总
为总体发电量，Q
油
为油机方阵的总发电量；
[0023]所述发电利用率分析单元用于统计电站集成系统的发电利用率，所述发电利用率
的计算公式为：
[0024]f＝Q
负载
/Q
总
；
[0025]式中，f为发电利用率，Q
负载
为交流负载方阵和直流负载方阵的总用电量。
[0026]作为本专利技术的一种优选方案，本专利技术提供了一种根据所述的集成系统运行状态的全链条监测系统的监测方法，包括以下步骤：
[0027]步骤S1、所述CPU芯片通过参数采集通道向能源设备发送数据的查询指令，在能源设备接收到查询指令后通过参数采集通道向CPU芯片返回与查询指令相符的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种集成系统运行状态的全链条监测系统，其特征在于：包括工业监测网络模块、多能源设备运行参数采集模块、云端数据读取存储模块和电站多数据监控分析模块，其中，所述工业监测网络模块包括RS485总线、SPS控制器、双向逆变器、MPPT控制器、ZKM48风机控制器和艾默生配电控制器，所述SPS控制器、双向逆变器、MPPT控制器、ZKM48风机控制器和艾默生配电控制器均挂接在RS485总线上以实现与多个能源设备的数据交互；所述多能源设备运行参数采集模块包括CPU芯片、寄存器、RS485通讯接口，所述CPU芯片与寄存器、RS485通讯接口均电性连接，所述RS485通讯接口与所述RS485总线通讯连接以构成多能源设备运行参数的参数采集通道，以实现CPU芯片通过所述参数采集通道获得多个能源设备的运行参数并对运行参数进行数据解析存储到寄存器；所述云端数据读取存储模块包括物联网数据接入模块、云服务器和云数据库，所述云服务器中内置有数据采集程序，所述多能源设备运行参数采集模块、物联网数据接入模块、云服务器和云数据库依次通讯连接，以实现云服务器通过数据采集程序发送Modbus协议控制CPU芯片读取寄存器内数据，以及对读取的数据进行数据解析并存入云数据库；所述电站多数据监控分析模块包括电站集成系统运行状态分析模块和远程监控模块，所述远程监控模块与所述云端数据读取存储模块、电站集成系统运行状态分析模块通讯连接，所述远程监控模块包括远程终端以及内置于远程终端上的基于MVC架构的远端网页监控界面，以读取电站集成系统运行状态的实时数据并直观显示，所述电站运行分析模块包括能源数据分析模块和电站状态预判定模块，以实现对多个能源设备数据进行分析得到电站集成系统运行状态。2.根据权利要求1所述的一种集成系统运行状态的全链条监测系统，其特征在于：所述能源设备包括太阳能方阵、交流负载方阵、风机方阵、油机方阵、直流负载方阵以及蓄电池组，所述SPS控制器与太阳能方阵、蓄电池组均电性连接，所述双向逆变器与交流负载方阵、蓄电池组均电性连接，所述MPPT控制器与太阳能方阵、蓄电池组均电性连接，所述ZKM48风机控制器与风机方阵、蓄电池组均电性连接，所述艾默生配电控制器与油机方阵、直流负载方阵和蓄电池组均电性连接，所述太阳能方阵、交流负载方阵、风机方阵、油机方阵、直流负载方阵均与蓄电池组电性连接。3.根据权利要求2所述的一种集成系统运行状态的全链条监测系统，其特征在于：所述远端网页监控界面包括数据查询显示单元、油机启停单元以及异常预警单元，所述数据查询显示单元用于向云数据库发送查询指令读取各个太阳能方阵、风机方阵和油机方阵中的发电量、发电电压和发电电流，监控各个交流负载方阵和直流负载方阵的用电量、用电电压和发电电流，蓄电池组的存电量和温度数据并使用图表显示；所述有机启停单元用于根据电站集成系统的总体发电量和总体用电量来启停油机方阵，其中，当用总体电量大于总体发电量的时候，异常预警单元会发出报警并提示需要打开油机方阵启动发电，当总体发电量大于或等于总体用电量的时候关闭油机方阵停止发电。4.根据权利要求3所述的一种集成系统运行状态的全链条监测系统，其特征在于：所述能源数据分析模块包括风光发电方阵不同时段发电量分析单元、风光发电方阵发电效率分析单元、总体输出量分析单元和发电利用率分析单元，所述风光发电方阵不同时段发电量分析单元用于根据24h太阳能方阵、风机方阵每1个小时的发电量数据制作出折线图，以分析出太阳能和风能在不同时段的发电量，所述风光发电方阵发电效率分析单元用于计算出
太阳能方阵发电效率和风机发电效率，其中，所述太阳能方阵发电效率的计算公式为：η
光
＝Q
光
/SH；式中，Q
光
为太阳能方阵总发电量；S为太阳能方阵的总体面积；H为太阳能的总体辐射量；所述风机发电效率的计算公式为：η
风
＝Q
风
/RVM；式中，Q
风
为风机方阵的总发电量，R为叶片半径，M为风机个数，V为平均风速；所述总体输出量分析单元用于统计电站集成系统的总体发电量，所述总体发电量的计算公式为：Q
总
＝Q
光
+Q
风
+Q
油
；式中，Q
总
为总体发电量，Q
油
为油机方阵的总发电量；所述发电利用率分析单元用于统计电站集成系统的发电利用率，所述发电利用率的计算公...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋文涛，赵欣，张宁，李豹，任建新，辛振兴，王顺，夏文龙，杨明亮，王鸿才，
申请(专利权)人：中交机电工程局有限公司，
类型：发明
国别省市：