一种基于物联网的家庭太阳能发电设备监测与能源管理系统的制作方法

本发明涉及家庭太阳能发电设备配套系统领域，尤其涉及一种基于物联网的家庭太阳能发电设备监测与能源管理系统。

背景技术：

光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。这种技术的关键元件是太阳能电池。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。光伏发电的优点是较少受地域限制，因为阳光普照大地；光伏系统还具有安全可靠、无噪声、低污染、无需消耗燃料和架设输电线路即可就地发电供电及建设周期短的优点。

家用并网发电系统一般由太阳电池组件组成的光伏方阵、太阳能充放电控制器、蓄电池组(选配)、并网型逆变器、直流负载(选配)和交流负载等构成。。光伏方阵在有光照的情况下将太阳能转换为电能，可以优先提供用户使用，多余可以直接馈入电网。

随着太阳能发电技术的发展和光伏发电成本的下降，个人家庭安装光伏发电系统日益普及。在全球，每隔三分钟就有一户家庭接入太阳能电力。中国今年(2019年)户用光伏的指标预期为3gw，按户均5kw计算，如果目标实现的话，相当于中国每一分钟就有一个家庭接入太阳能电力。对于光伏系统的性能监测是保障发电系统可靠性的有效手段。安装光伏发电系统后，家庭用户对于家庭发电和家庭能效管理的需求也日益迫切。到目前为止，市场上在这些方面能够提高的的产品和服务非常有限。因此，需要设计一种家庭太阳能发电设备监测与能源管理系统。

技术实现要素：

为了克服现有技术中的缺陷，提供一种基于物联网的家庭太阳能发电设备监测与能源管理系统。

本发明通过下述方案实现：

一种基于物联网的家庭太阳能发电设备监测与能源管理系统，该系统包括与家庭太阳能发电设备对应电连接的传感器侦测系统，所述家庭太阳能发电设备、电网和家庭内部电路相互电连接，所述传感器侦测系统还与家庭内部电路对应电连接，所述传感器侦测系统与通讯连接模块对应电连接，所述通讯连接模块与云端服务器对应电连接，所述云端服务器与用户端和大数据平台均对应电连接，所述云端服务器与还与gps模块对应电连接。

所述传感器侦测系统包括发电功率侦测模块和发电量侦测模块，所述发电功率侦测模块和发电量侦测模块分别对家庭太阳能发电设备的发电功率和发电量进行侦测；所述传感器侦测系统还包括用电量侦测模块和光伏系统自用电量侦测模块，所述用电量侦测模块对家庭内部电路的用电量进行侦测，所述光伏系统自用电量侦测模块对家庭太阳能发电设备的设备运行用电量进行侦测；

所述传感器侦测系统采集的电力数据实时通过通讯连接模块回送至云端服务器和大数据平台。

所述用电量侦测模块包括设置在家庭内部电路入户线上的电表，所述电表内设有电器功率采集模块，所述电器功率采集模块对家庭内部电路的功率进行实时采集，所述电器功率采集模块与家庭内网对应通讯连接；

所述家庭内网为wifi或者网线，所述电器功率采集模块采集的功率数据传输至通讯连接模块，通讯连接模块将采集的功率数据实时回送至大数据平台，大数据平台对功率数据进行分析，得到功率与时间的关系，即功率谱。

所述用户端包括手机、平板电脑。

所述通讯连接模块包括4gtd-lte/gprs/cdma无线公网、230mhz无线专网、光纤。

本发明的有益效果为：

本发明一种基于物联网的家庭太阳能发电设备监测与能源管理系统为家庭太阳能用户的太阳能发电设备监测和家庭能源管理提供数据支持，云端服务器通过大数据平台分析数据并将加工后的结果，推送到用户端。

附图说明

图1为本发明一种基于物联网的家庭太阳能发电设备监测与能源管理系统的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进一步说明：

一种基于物联网的家庭太阳能发电设备监测与能源管理系统，该系统包括与家庭太阳能发电设备对应电连接的传感器侦测系统，所述家庭太阳能发电设备、电网和家庭内部电路相互电连接，所述传感器侦测系统还与家庭内部电路对应电连接，所述传感器侦测系统与通讯连接模块对应电连接，所述通讯连接模块与云端服务器对应电连接，所述云端服务器与用户端和大数据平台均对应电连接，所述云端服务器与还与gps模块对应电连接。家庭太阳能发电设备的太阳能发电需要气象数据，基于gps地理位置可以结合当地气象信息对光伏系统(家庭太阳能发电设备)进行监测和诊断，需要gps信号同步系统数据。

所述传感器侦测系统包括发电功率侦测模块和发电量侦测模块，所述发电功率侦测模块和发电量侦测模块分别对家庭太阳能发电设备的发电功率和发电量进行侦测；所述传感器侦测系统还包括用电量侦测模块和光伏系统自用电量侦测模块，所述用电量侦测模块对家庭内部电路的用电量进行侦测，所述光伏系统自用电量侦测模块对家庭太阳能发电设备的设备运行用电量进行侦测；

所述传感器侦测系统采集的电力数据实时通过通讯连接模块回送至云端服务器和大数据平台。本申请的发电功率侦测模块和发电量侦测模块可以采集家庭太阳能发电设备的发电状况，需采集参数有电流、电压、功率等。本申请的用电量侦测模块用于采集用户发电情况，观测出用电量。

通过传感器侦测系统可以知道家用负载是否运行正常；家用负载是否符合发电要求，通过其性能指标进行监测；对家庭用电情况进行分析，例如：在阴天时，设备发电量少。并且可能其表面具有污渍，导致其发电情况未达指标，都可以通过数据得知。这样一来，分析出家庭用户用电情况，后台就可以提出意见，达到节能减排的效果，具有即时性。可以通过数据来分析出电器用电随时间的变化，看出电器类型。或者主动向用户填写调查问卷，问题类似有几台电器，用多久，在什么时间段使用。后续可以采集全国太阳能资源，综合后给出用电分布图。

所述用电量侦测模块包括设置在家庭内部电路入户线上的电表，所述电表内设有电器功率采集模块，所述电器功率采集模块对家庭内部电路的功率进行实时采集，所述电器功率采集模块与家庭内网对应通讯连接；

所述家庭内网为wifi或者网线，所述电器功率采集模块采集的功率数据传输至通讯连接模块，通讯连接模块将采集的功率数据实时回送至大数据平台，大数据平台对功率数据进行分析，得到功率与时间的关系，即功率谱。通过对功率谱进行分析，得到用户不同类型电器的使用时段和用电量，结合太阳能发电特性，用户可以把一些电器的使用时段跟太阳能发电高峰期进行匹配(负荷转移)，可以提高太阳能发电的利用率。同时能效管理协助用户优化用电习惯，制定节能措施，更换节能设备，还可以达到降低家庭能耗的效果。这样光伏系统监测系统和家庭能效管理有机的结合在一起，用户实现清洁能源利用和家庭节能的双重目标。

通过大数据平台的大数据算法分析可以可以知道光伏系统(即本申请的家庭太阳能发电设备)是否运行正常，通过其性能指标进行监测，例如：在阴天时，设备发电量少。并且可能其表面具有污渍，导致其发电情况未达指标，都可以通过数据分析得知，用户可以即时得到系统状态信息。在一定用户数量和用户地域分布的基础上，本系统可以根据实际光伏系统的发电量和历史辐照度气象数据，结合大数据分析，推算各地的太阳辐照量分布或进行光功率预测。

另外，用户既可以通过本能效管理系统主动登记家用电器类型，也可以由本装置通过机器学习，自动识别用户家用电器类型。用户在变更家用电器(增加或减少)时，本装置在不需要人工干预的情况下，可以自动识别，并自动重置用户电器配置。能效管理系统可以对家庭用电的状况作出详细分析，帮助用户制定家庭节能方案。

所述用户端包括手机、平板电脑。所述通讯连接模块包括4gtd-lte/gprs/cdma无线公网、230mhz无线专网、光纤。本申请中传感器侦测系统、通讯连接模块、云端服务器、大数据平台等模块的内部电路结构及工作原理为公知技术，在此不再赘述，本申请的创新点在于上述各个模块的系统架构。通过这个装置，用户可以做到每天对光伏系统(即太阳能发电设备)的运行情况了如指掌，可以及时发现和排除光伏系统运行故障，可以大大减少发电量损失。

实际应用中，传感器侦测系统通过内嵌在家庭太阳能发电设备、家庭内部电路的传感器采集对应的参数，并进行数据转换，然后通过通讯连接模块发送到云端服务器，云端服务器通过大数据平台后台的算法进行数据分析，将加工后的结果发送给用户端，用户可以得知家庭太阳能发电设备运行状态和家庭内部电路(包括各种电器设备)的能源使用的统计分析，有助于用户进行设备管理和提高能源使用效率。本申请的系统可以在没有国家补贴政策的情况下，也可以实现用户自用光伏(即太阳能发电设备)发电收益的最大化。所以本申请的系统还可以起到保护用户光伏系统的投资收益，缩短投资回报期的作用。

尽管已经对本发明的技术方案做了较为详细的阐述和列举，应当理解，对于本领域技术人员来说，对上述实施例做出修改或者采用等同的替代方案，这对本领域的技术人员而言是显而易见，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。