一种光伏组件实时监测系统的制作方法

本发明属于光伏组件监测设备技术领域，具体涉及一种光伏组件实时监测系统。

背景技术：

随着光伏发电技术的越发成熟，在国家政策对光伏产业的大力支持下，分布式小型光伏电站在工厂、家庭中的应用越来越普及。但是这些分布式小型光伏电站很多都没有大型光伏电站专业的监控维护措施，安全性得不到保证。

监测光伏组件的实时输出电流与电压可以获得组件的实时功率输出，组件温度的监测可以预防由于组件过热引起的功率损失，掌握组件的实际的发电量，为分布式光伏电站选择合理的发-储-配-用能量管理策略提供物质基础，为实现智慧能源提供解决方案。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种光伏组件实时监测系统，可以有效监测组件功率输出与工作温度，为经济、安全发电提供保障。

为解决现有技术问题，本发明提供了一种光伏组件实时监测系统，包括：

至少一个传感节点和与所述传感节点进行数据传输的数据采集终端；

所述传感节点包括：

电流采样单元，用于采集光伏组件的输出电流；

温度采样单元，用于采集光伏组件的背板温度；

电压采样单元，用于采集光伏组件的输出电压；

第一主控模块，用于处理接收到的数据；及

第一通信单元，用于收发数据；

所述电流采样单元、温度采样单元、电压采样单元和第一通信单元均与所述第一主控模块相连；

所述数据采集终端包括：

第二通信单元，用于与所述第一通信单元进行数据传输；

第三主控模块，用于处理接收到的数据；

显示模块，用于显示运行参数；及

操作模块，用于输入操作信号；

所述第二通信单元、显示模块和操作模块分别与所述第三主控模块相连。

进一步地，所述传感节点还包括：

处理电路，用于处理所述温度采样单元的数据；所述温度采样单元采用ntc热敏电阻探头；

所述温度采样单元、处理电路与所述第一主控模块依次相连。

进一步地，

所述第一通信单元包括：

第一无线模块，用于无线传输数据；及

无线模块处理电路，用于控制所述第一无线模块的开、关状态；

所述无线模块处理电路、所述第一无线模块和和第一主控模块依次相连。

进一步地，所述数据采集终端还包括：

报警模块，用于发出报警信号；

所述报警模块与所述第三主控模块相连。

进一步地，所述数据采集终端还包括：

数据存储模块，用于存储数据；

所述数据存储模块与所述第三主控模块相连。

进一步地，所述数据采集终端还包括：

电源模块，用于为所述数据采集终端供电。

进一步地，所述显示模块和操作模块集成于触摸屏单元中。

进一步地，所述第二通信单元包括：

第二无线模块，用于无线连接所述第一通信单元；

第二主控模块，用于解析数据；及

无线模块控制电路，用于控制所述第二无线模块的开、关状态；

所述第二无线模块与所述第二主控模块和无线模块控制电路相连，所述第二主控模块与所述第三主控模块相连。

进一步地，还包括通过以太网进行数据传输的以太网服务模块和以太网终端模块；

所述数据采集终端还包括：

外部通信模块，用于与所述以太网服务模块进行数据传输；

所述外部通信模块与所述第三主控模块相连。

进一步地，还包括通过局域网终端模块；

所述数据采集终端还包括：

外部通信模块，用于与所述局域网终端模块进行数据传输；

所述外部通信模块与所述第三主控模块相连。

本发明具有的有益效果：能够同时监测多个节点信息，进行故障预测与报警，降低事故率，确保光伏系统的稳定运行。

附图说明

图1为本发明中的监测系统的结构框图；

图2为本发明中传感节点的结构框图；

图3为本发明中数据采集终端的结构框图；

图4为本发明中第一主控模块、第一无线模块、无线模块控制电路和ntc处理电路的电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1所示，一种光伏组件实时监测系统，包括多个传感节点5和与传感节点5进行数据传输的数据采集终端3。传感节点5安装在光伏组件背面的接线盒上，从而采集监测数据。

如图2所示，传感节点5包括电流采样单元6、温度采样单元7、电压采样单元8、第一主控模块11和第一通信单元28。电流采样单元6用于采集光伏组件的输出电流；温度采样单元7用于采集光伏组件的背板温度；电压采样单元8用于采集光伏组件的输出电压；第一主控模块11用于处理接收到的数据；第一通信单元28用于收发数据。电流采样单元6、温度采样单元7、电压采样单元8和第一通信单元28均与第一主控模块11相连。传感节点5直接接入光伏组件电流输出电路，使光伏组件直接为传感节点中的第一主控模块11和第一通信单元28供电。

温度采样单元7为温感探头，采用ntc热敏电阻获取电缆温度，然后通过ntc处理电路10进行a/d转换后将数据传输给第一主控模块11。温度采样单元7、处理电路10与第一主控模块11依次相连。电压采样单元8采用分压电路并联在光伏组件的输出端，从而采集输出电压。电流采样单元6采用霍尔传感器采集输出电流。

电流采样单元6、温度采样单元7、电压采样单元8采集而来的电流信息、温度信息和电压信息汇聚后由第一通信单元28发送至数据采集终端3中。其中，第一通信单元28包括：第一无线模块12及无线模块处理电路9；第一无线模块12用于无线传输数据；无线模块处理电路9用于控制第一无线模块12的开、关状态。无线模块处理电路9、第一无线模块12和和第一主控模块11依次相连。

如图3所示，数据采集终端3包括：第三主控模块17和与第三主控模块17相连的第二通信单元25、、显示模块16、操作模块24、报警模块21、数据存储模块18、电源模块15和外部通信模块27。

第二通信单元25用于与第一通信单元28进行数据传输；第三主控模块17用于处理接收到的数据；显示模块16用于显示运行参数；操作模块24用于输入操作信号；报警模块21用于发出报警信号；数据存储模块18用于存储数据；电源模块15用于为数据采集终端供电。

第二通信单元25包括第二无线模块14、第二主控模块13及无线模块控制电路9。第二无线模块14用于无线连接第一通信单元28；第二主控模块13，用于解析采样节点发送来的数据，解析完毕将数据发送给第三主控模块17；无线模块控制电路9用于控制第二无线模块14的开、关状态。无线模块控制电路9、第二无线模块14、第二主控模块13和第三主控模块17依次相连。

报警模块21包括继电器22和报警器23，继电器22连接第三主控模块17，用于响应于第三主控模块17发出的报警控制信号动作，从而接通报警器23使其发出报警信号。显示模块16和操作模块24集成于触摸屏单元26中。操作模块24将外部输入的操作指令发送给第三主控模块17，然后第三主控模块17根据操作指令控制相应的模块工作，同时将允许数据通过显示模块16显示，同时存储至数据存储模块18中。

数据采集终端3还可以跟其它终端设备进行数据交互，比如手机、平板电脑、笔记本电脑等移动终端，这些终端设备中安装有能够连接以太网的以太网终端模块2，例如手机app，同样地，手机app的以太网服务模块1配置到云服务器中。以太网终端模块2与云服务器中的以太网服务模块1无线互联，数据采集终端3中的外部通信模块27中的以太网模块20与云服务器中的以太网服务模块1无线互联，从而实现移动终端与数据采集终端3的交互。以太网服务模块1设有故障预测与健康管理控制设定功能，通过设置电压、电流阈值和温度阈值对光伏组件的温度和电流的实时监控、记录，组件温度或电流、电压出现异常值时迅速报警，可通过短信等形式向管理人员汇报电缆信息，通知管理与维修人员。组件正常运行时，以太网服务模块1进行存储数据、图像显示、实时监控与故障预测工作。以太网服务模块1与以太网终端模块2通讯相连，管理人员可通过手机app操控该监测系统。同时，管理人员也可以通过触摸屏单元26操控该监测系统。

此外，数据采集终端3还可以跟同一局域网内终端设备进行数据交互，比如本地pc等，这些终端设备中安装有能够连接局域网的局域网终端模块4，例如客户端，局域网终端模块4通过接口模块19连接局域网终端模块4。

如图4所示，电流采样单元7、第一主控模块11、第一无线模块12、电压采样单元8、无线模块控制电路9、ntc处理电路10集成在同一块印刷电路板，第一主控模块11、第一无线模块12、无线模块控制电路9和ntc处理电路10上相对应的收发信号端口均通过印刷铜线等物理方法连接。例如：ntc处理电路10中的pd0端口与第一主控模块11上的pd0端口连接，以实现a/d转换，此为现有技术，故不赘述。

本发明中，电流采样单元6的电流传感器型号为acs2elctr-05b-t；第一主控模块11的芯片型号为stm8l051；第一无线模块12的芯片型号为nrf24l01，频率为2.4ghz；第二主控模块13的芯片型号为stm8l051；第二无线模块14的芯片型号为nrf24l01，频率为2.4ghz；第三主控模块17的芯片型号为stm32f429；存储模块18的类型为eeprom，接口模块19的型号为rs485。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。