光伏电源智能监控系统的制作方法

本发明涉及电源监测领域，具体涉及光伏电源智能监控系统。

背景技术

光伏发电基站一般作为独立电源系统，应用于偏远地区，且运行时间较长，光伏发电技术是世界新能源的发展趋势之一，它要求更讲究系统效率、更可靠、也更经济。传统意义上的监控一般建立在近距离条件下，即近距离监控，这种方式要求配备一定的维护人员进行，花费大量的人力、物力和财力，而且随着电站规模的扩大，已经越来越不能适应现代化经济的发展。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提供光伏电源智能监控系统。

本发明的目的采用以下技术方案来实现：

提供了光伏电源智能监控系统，包括感测装置和监控终端，所述感测装置包括无线传感器节点、汇聚节点，所述无线传感器节点和汇聚节点组成无线传感器网络，每个无线传感器节点检测光伏电源参数，将各个光伏电源参数汇聚于汇聚节点，所述汇聚节点与监控终端连接，所述监控终端包含微控制器模块以及分别与其连接的显示模块、数据存储模块、通讯模块、时钟模块和报警模块。

优选地，所述显示模块采用lcd显示屏。

优选地，所述无线传感器节点包含霍尔传感器、a/d转换器、放大电路模块、mcu模块、数据传输模块、触摸屏模块、接口模块和gsm模块，所述霍尔传感器依次通过a/d转换器、放大电路模块连接mcu模块，所述数据传输模块、触摸屏模块、接口模块和gsm模块分别与mcu模块连接。

本发明的有益效果为：具有成本低、低功耗的特点、具有配置通用性、方便实用；通过无线传感器网络进行无线远程监控，其能够将霍尔传感器检测的电压电流参数实时传输至监控终端，监控终端可以实时对光伏电源现场设备的各项运行状态、各电路电压电流参数、已经运行时间进行实时监控，有效的提高了检测精度，进而节约了人力。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1是本发明一个实施例的光伏电源智能监控系统的结构示意框图；

图2是本发明一个实施例的监控终端的框图示意图。

附图标记：

感测装置1、监控终端2、微控制器模块10、显示模块20、数据存储模块30、通讯模块40、时钟模块50和报警模块60。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明作进一步描述。

参见图1，本实施例提供的光伏电源智能监控系统，包括感测装置1和监控终端2，所述感测装置1包括无线传感器节点、汇聚节点，所述无线传感器节点和汇聚节点组成无线传感器网络，每个无线传感器节点检测光伏电源参数，将各个光伏电源参数汇聚于汇聚节点，所述汇聚节点与监控终端2连接，所述监控终端2包含微控制器模块10以及分别与其连接的显示模块20、数据存储模块30、通讯模块40、时钟模块50和报警模块60，进而可以实现实时数据监控、历史数据存储、参数设置、数据显示、报警等功能。在一种实施方式中，所述显示模块20采用lcd显示屏。

在一种实施方式中，所述无线传感器节点包含霍尔传感器、a/d转换器、放大电路模块、mcu模块、数据传输模块、触摸屏模块、接口模块和gsm模块，所述霍尔传感器依次通过a/d转换器、放大电路模块连接mcu模块，所述数据传输模块、触摸屏模块、接口模块和gsm模块分别与mcu模块连接。

本发明上述实施例设置的光伏电源智能监控系统具有成本低、低功耗的特点，具有配置通用性、方便实用；通过无线传感器网络进行无线远程监控，其能够将霍尔传感器检测的电压电流参数实时传输至监控终端，监控终端可以实时对光伏电源现场设备的各项运行状态、各电路电压电流参数、已经运行时间进行实时监控，有效的提高了检测精度，进而节约了人力。

在一种能够实现的方式中，各无线传感器节点在网络拓扑构建阶段被分为多个簇，每个簇设有一个簇首节点，簇内的无线传感器节点将采集的光伏电源参数传送至对应的簇首节点，簇首节点将接收的光伏电源参数通过多跳路由的方式传输至汇聚节点；其中，无线传感器节点的感知半径在[m0,m1]范围中调整，部署无线传感器节点时，设置各无线传感器节点的感知半径相同且初始感知半径为m0。

在一种实施方式中，多个无线传感器节点基于leach路由协议进行分簇。本发明对无线传感器节点的分簇方式不作限定。

在一种能够实现的方式中，分簇完成后簇首将自身的感知半径调节为m1，簇首收集簇内各无线传感器节点的位置信息，并根据位置信息按照下列公式计算簇内各无线传感器节点的被覆盖强度：

式中，sij为簇首i对应簇内无线传感器节点j的被覆盖强度，ni为簇首i对应簇内的无线传感器节点数量，mp为簇首i对应簇内的第p个无线传感器节点的当前感知半径，vpj为簇首i对应簇内的第p个无线传感器节点与所述无线传感器节点j之间的距离，p≠j；e为自然常数，z为预设的信号衰减指数，d为预设的环境干扰影响因子；q(vpj,mp)为判断取值函数，当vpj>mp时，q(vpj,mp)＝0，当vpj≤mp时，q(vpj,mp)＝1；

若簇内无线传感器节点的被覆盖强度小于预设被覆盖强度阈值，则该无线传感器节点成为覆盖盲点；当存在覆盖盲点时，簇首对距离所述覆盖盲点最近的无线传感器节点的感知半径进行调整。

无线传感器节点感知过程中物理信号的能量与其感知目标的距离呈相反趋势变化，主要由于信号在传输过程中的路径衰减等因素导致而成。本实施例根据该规律，设计了无线传感器节点被覆盖强度的计算公式。无线传感器节点的被覆盖强度越小，表明其被感知覆盖的概率越小。

本实施例将被覆盖强度小于预设被覆盖强度阈值的无线传感器节点作为覆盖盲点，由簇首通过发送指令的方式对距离所述覆盖盲点最近的无线传感器节点的感知半径进行增大调整，以达到消除覆盖盲点的目的，从而保障一定的网络覆盖率，使得获取的光伏电源参数能够更加详细精确。

在一种能够实现的方式中，所述簇首对距离所述覆盖盲点最近的无线传感器节点的感知半径进行调整，包括：

(1)簇首向当存在覆盖盲点时，簇首向距离所述覆盖盲点最近的无线传感器节点发送感知半径调整指令；无线传感器节点接收到所述感知半径调整指令时，将自身的感知半径调整为(1+a)mp，a为预设的调整比例，a的取值范围为[5％,10％]；

(2)簇首重新计算所述覆盖盲点的被覆盖强度，若该被覆盖强度仍小于预设被覆盖强度阈值，重复(1)，直至簇内不存在覆盖盲点。

在一种能够实现的方式中，簇首按照下列公式计算簇内各无线传感器节点的优势值，将优势值最大的无线传感器节点作为中转站节点，并相应地广播消息至簇内各无线传感器节点；簇内各无线传感器节点在簇首和中转站节点中选择距离最近的作为目的节点，并将自身采集的光伏电源参数发送至目的节点；中转站节点接收到的光伏电源参数量达到设定的数据量阈值时，将接收到的光伏电源参数发送至对应的簇首；其中，设定优势值的计算公式为：

式中，hij为簇首i对应簇内无线传感器节点j的优势值，sij为所述无线传感器节点j的被覆盖强度，xij为所述无线传感器节点j的缓存大小，xi为簇首i的缓存，r1、r2为设定的权重系数。

本实施例设置中转站节点进行光伏电源参数的辅助收集，有利于降低簇首的负载，避免所有工作节点将光伏电源参数都直接发送至簇首而产生过多能耗。

本实施例创新性地设计了优势值的计算公式，并依据优势值确定中转站节点，有益于提高中转站节点进行光伏电源参数收集和传输的任务的可靠性。

网络中存活的无线传感器节点随着时间的推移，由于信号干扰等多方面的因素将造成通信能耗不均衡的问题，使得无线传感器节点剩余能量发生差异。若较低剩余能量的无线传感器节点仍然与其他无线传感器节点一样担任同样程度的工作任务，则很可能会快速失效，进而影响整个无线传感器网络的传输性能以及可靠性。

基于该问题，在一种能够实现的方式中，在数据传输阶段，簇首定期将自身的当前剩余能量信息广播至各无线传感器节点，无线传感器节点在接收到所述当前剩余能量信息后，根据所述当前剩余能量信息和自身的剩余能量调节自己的感知半径，设定调节公式为：

式中，mij¹为调节后的簇首i对应簇内无线传感器节点j的感知半径，mij⁰为调节前的簇首i对应簇内无线传感器节点j的感知半径，vij为簇首i与其簇内无线传感器节点j的距离，uij为该簇内无线传感器节点j的当前剩余能量，ui为簇首i的当前剩余能量。

本实施例中，设置无线传感器节点定期根据自身的剩余能量调节自己的感知半径，并创新性地设定了无线传感器节点的感知半径调节公式。由该公式可知，随着无线传感器节点的能量减少，其感知半径也将调小。

通过本实施例的调节公式进行无线传感器节点感知半径的定期调节，能够有效减缓无线传感器节点的失效速率，在保障一定的覆盖率的前提下尽可能地平衡簇内无线传感器节点的能耗，进而有益于促进整个网络能耗均衡，延长无线传感器网络的寿命，从而提高光伏电源参数采集和传输的周期。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。