基于LoRa和GPRS的储能电站数据采集与控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于LoRa和GPRS的储能电站数据采集与控制系统，包括：n个储能电站、远程监控系统、n个与各个储能电站对应的数据采集收发器及n个与各个储能电站对应的远程LoRa无线通信模块，所述远程监控系统包括云端服务器、远程监控及控制中心和n个与各个数据采集收发器对应的基站，该基于LoRa和GPRS的储能电站数据采集与控制系统利用GPRS网络实现不同储能电站的各数据信号的实时采集及远程控制，利用基于LoRa的无线通信技术对储能电站中空调数据、消防数据和各种传感器数据进行采集，提前防范储能电站中锂电池过充过放及热失控的安全问题，提升储能电站安全性，可减轻储能管理系统的采集数据通道的通信压力。能管理系统的采集数据通道的通信压力。能管理系统的采集数据通道的通信压力。

【技术实现步骤摘要】
基于LoRa和GPRS的储能电站数据采集与控制系统


[0001]本专利技术涉及储能控制
，尤其涉及一种基于LoRa和GPRS的储能电站数据采集与控制系统。

技术介绍

[0002]储能是智能电网、可再生能源高占比能源系统、能源互联网的重要组成部分和关键支撑技术。随着“碳达峰，碳中和”目标的提出，大力发展清洁能源已成为必然趋势，储能作为清洁能源的必经之路，是推动主体能源由化石能源向可再生能源更替的关键技术。储能能够促进能源生产消费开放共享和灵活交易、实现多能协同，是构建能源互联网，推动电力体制改革和促进能源新业态发展的核心基础。随着储能技术的发展，其广泛应用于发、输、配、用各个环节，实现削峰填谷、平抑新能源波动、出力跟踪与调度、调峰调频、需量管理、黑启动、需求侧响应等复合应用价值。储能技术的不断进步将带动整个电力产业链快速发展，创造巨大经济价值与社会效益。
[0003]储能电站容量一般都在MW级以上，且其中所涉及的运行设备众多，包括储能电池、电池管理系统BMS、双向储能变流器PCS、储能EMS能量管理系统、储能空调、消防系统等。当储能电站分布于不同地区，靠人工巡检，费时费力，且往往不能及时发现隐患，对储能电站中各设备信息掌握滞后；当储能应用于发电侧或电网侧时，一般储能电站所处自然环境比较恶劣，甚至在山上、沙漠等地区，对及时掌握整个储能系统状态、进行远程运维变得更加重要。如何远程实时采集储能系统中的各种数据，掌握整个储能电站的运行状态和对储能系统进行控制，成为现在技术上所关注的问题。
[0004]随着物联网技术的发展，运用无线技术采集储能电站中各数据进行监控的应用与研究越来越多。但是，一方面，目前所涉方法大多集中在对单一储能电站的远程监控与控制，对不同储能电站作为整个系统进行远程监控和控制研究尚且不多；另一方面，大多现有方案需要在储能电站现场预设较多无线数据传输模块，成本较高，维护较为麻烦；最后，采集数据比较单一，只集中在储能电池和储能变流器数据，对储能电站中的其他信息，如消防、空调等电参数与状态的信息监控不够全面。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是提出一种基于LoRa和GPRS的储能电站数据采集与控制系统，该基于LoRa和GPRS的储能电站数据采集与控制系统利用GPRS网络实现不同储能电站的各数据信号的实时采集及远程控制，可帮助工作人员全面掌握各储能电站工作状况，分析电站设备故障，降低运维成本，利用基于LoRa的无线通信技术对储能电站中空调数据、消防数据和各种传感器数据进行采集，提前防范储能电站中锂电池过充过放及热失控的安全问题，提升储能电站安全性，可减轻储能管理系统采集数据通道的通讯压力，在施工和设计时也可以节省工作量，加快工程进度。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种基于LoRa和GPRS的储能电站数据采集与控
制系统，包括：n个储能电站、远程监控系统、n个与各个储能电站对应的数据采集收发器及n个与各个储能电站对应的远程LoRa无线通讯模块，所述远程监控系统包括云端服务器、远程监控及控制中心和n个与各个数据采集收发器对应的基站，各个所述储能电站包括LoRa无线通讯模块，所述远程监控及控制中心与所述云端服务器通信连接，所述云端服务器通过GPRS网络与n个基站通信连接，所述n个基站通过GPRS网络分别与各个储能电站对应的数据采集收发器依次通信连接，各个所述远程LoRa无线通讯模块与对应的储能电站的LoRa无线通讯模块连接，所述远程监控与控制中心对从所述储能电站采集到的各设备运行数据及状态数据进行监测分析。
[0007]优选地，所述基于LoRa和GPRS的储能电站数据采集与控制系统还包括n个与储能电站对应的储能能量管理系统，所述储能电站包括储能电池、电池管理系统、双向储能变流器、本地控制器及空调，所述数据采集收发器通过储能能量管理系统与对应的所述本地控制器通信连接。
[0008]优选地，各个储能电池包括电池本体及若干安装于电池本体上的电池簇，每个电池簇由多个电池模块串并联而成，各个所述电池簇的输出端与所述双向储能变流器PCS的直流侧电连接，n个双向储能变流器PCS的交流侧汇流与交流母线电连接，各簇电池簇配有一个对电池的利用率及电池状态进行管理并将管理结果上传给所述本地控制器的电池管理系统，所述双向储能变流器PCS和电池管理系统分别与所述本地控制器通信连接，所述本地控制器用于采集双向储能变流器PCS和电池管理系统数据信息并上传给所述储能能量管理系统。
[0009]优选地，各设备运行数据及状态数据包括储能电站的运行数据和运行状态、储能电站的电池运行状态、电池电压、空调运行状态和运行温度、以及I/O信号。
[0010]优选地，所述远程监控及控制中心通过Internet网络与所述云端服务器通信连接。
[0011]优选地，各个所述储能电池还包括安装于所述电池本体中的空调、消防系统、传感器及LoRa无线通讯模块，所述空调、消防系统和传感器分别与所述LoRa无线通讯模块通信连接，所述LoRa无线通讯模块通过无线方式与远程LoRa无线通讯模块通讯连接；所述远程LoRa无线通讯模块接收各个储能电池中的LoRa无线通讯模块传输的模拟量信号和数字量信号。
[0012]优选地，所述传感器包括感温电缆传感器、气体传感器和光感传感器，所述感温电缆传感器、气体传感器和光感传感器分别连接于储能电池的对应传感器的输出接口中并与对应的所述LoRa无线通讯模块通信连接。
[0013]优选地，所述气体传感器包括CO传感器和氢气传感器，所述感温电缆传感器为DS18B20传感器，所述CO传感器型号为JST
‑
C001传感器，所述氢气传感器型号为MQ
‑
D8传感器，所述光感传感器型为OPT3001DNPR传感器。
[0014]优选地，所述LoRa无线通讯模块包括RS
‑
485通信子模块、微控制器和LoRa通讯子模块，所述微控制器和所述LoRa通讯子模块通过SPI接口通信连接，所述RS
‑
485通信子模块与所述微控制器通信连接，所述微控制器用于实现RS
‑
485和LoRa的通讯转换。
[0015]优选地，所述微控制器为ZHC
‑
GW8000控制器。
[0016]采用上述系统之后，基于LoRa和GPRS的储能电站数据采集与控制系统，包括：n个
储能电站、远程监控系统、n个与各个储能电站对应的数据采集收发器及n个与各个储能电站对应的远程LoRa无线通讯模块，所述远程监控系统包括云端服务器、远程监控及控制中心和n个与各个数据采集收发器对应的基站，各个所述储能电站包括LoRa无线通讯模块，所述远程监控及控制中心与所述云端服务器通信连接，所述云端服务器通过GPRS网络与n个基站通信连接，所述n个基站通过GPRS网络分别与各个储能电站对应的数据采集收发器依次通信连接，各个所述远程LoRa无线通讯模块与对应的储能电站的LoRa无线通讯模块连接，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于LoRa和GPRS的储能电站数据采集与控制系统，其特征在于，包括：n个储能电站、远程监控系统、n个与各个储能电站对应的数据采集收发器及n个与各个储能电站对应的远程LoRa无线通信模块，所述远程监控系统包括云端服务器、远程监控及控制中心和n个与各个数据采集收发器对应的基站，各个所述储能电站包括LoRa无线通信模块，所述远程监控及控制中心与所述云端服务器通信连接，所述云端服务器通过GPRS网络与n个基站通信连接，所述n个基站通过GPRS网络分别与各个储能电站对应的数据采集收发器依次通信连接，各个所述远程LoRa无线通信模块与对应的储能电站的LoRa无线通信模块连接，所述远程监控与控制中心对从储能电站采集到的各设备运行数据及状态数据进行监测分析。2.根据权利要求1所述的基于LoRa和GPRS的储能电站数据采集与控制系统，其特征在于，所述基于LoRa和GPRS的储能电站数据采集与控制系统还包括n个与所述储能电站对应的储能能量管理系统，所述储能电站包括储能电池、电池管理系统BMS、双向储能变流器PCS、本地控制器及空调，所述数据采集收发器通过储能能量管理系统与对应的所述本地控制器通信连接。3.根据权利要求2所述的基于LoRa和GPRS的储能电站数据采集与控制系统，其特征在于，各个储能电池包括电池本体及若干安装于电池本体上的电池簇，每个电池簇由多个电池模块串并联而成，各个所述电池簇的输出端与所述双向储能变流器PCS的直流侧电连接，n个双向储能变流器PCS的交流侧汇流与交流母线电连接，各簇电池簇配有一个对电池的利用率及电池状态进行管理并将管理结果上传给所述本地控制器的电池管理系统BMS，所述双向储能变流器PCS和电池管理系统BMS分别与所述本地控制器通信连接，所述本地控制器用于采集所述双向储能变流器PCS和电池管理系统BMS的数据信息并上传给所述储能能量管理系统。4.根据权利要求2所述的基于LoRa和GPRS的储能电站数据采集与控制系统，其特征在于，各设备运行数据及状态数据包括储能电站的运行数据和运行状态、储能电站的电池运行状态、电池电压、空调运行状态和运行温度、以及I/O信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：段群龙，周党生，朱成中，李威，庄建广，张友琦，
申请(专利权)人：苏州禾望电气有限公司，
类型：发明
国别省市：