一种基于智能合约的光伏电站运维监控系统

1.本发明属于光伏电站运维管理领域，尤其涉及一种基于智能合约的光伏电站运维监控系统。


背景技术：

2.预计在未来几十年内，随着技术的发展和需求，太阳能替代传统能源的比例将提高，因此太阳能光伏电站的数量将急剧增加。除了考虑光伏电站的前期成本这一典型问题之外，确定运营和维护(运维)的计划和预算对于评估光伏设施的有效运行至关重要。全球太阳能光伏电站的数量急剧增加加重了光伏系统运维的比重。运维为光伏电站生命周期内的可持续性和长期可用性方面发挥着核心作用，同时增强了最终消费者对太阳能的信心。例如，光伏电站运维系统，利用数据监控来获取工厂用电和消费模型，以识别故障并避免产量损失，以确保高效率和可用性；运维系统可以提高光伏电站的关键性能指标，如电厂可用性、年平均发电量和性能比；研究证明，在2015年至2030年期间，由于光伏电站运维系统，平准化电力成本将下降0.8％至1.4％。
3.大多数的光伏电站是无人值守的。通常情况下，一个20mw的电站仅有5-8人值守。在光伏电站出现风险时，例如过电压、盗窃、限电和光照波动等风险时候，无法及时得到反馈以及维修。因此，监控系统对于提高性能和可靠性优势至关重要。监控系统用于评估和分析太阳能光伏装置的工作条件，以发现和追踪系统中的任何设计问题或异常情况。中国发明专利cn113852350a公开一种光伏电站监控运维系统：包括后端数据采集系统、运维前端系统、后端数据传输存储处理系统和后端运维管理系统，将监视、控制、生产、管理等功能深度融合，减小了对值守人员数量的需求。
4.然而，上述监控系统依然需要中介或者系统操作员。因为人的参与，如果监控运维系统检测到相关事故的发生，如过电压、盗窃、限电和光照波动等风险时候，人无法及时的做出反应或决定、无法执行相应操作，因此会对用户或者电站造成损失。例如，监控运维系统通过传感器检测到电力设备故障时，只能向系统操作员发出警告，系统操作员进而联系设备维护工程师进入现场处理，无法第一时间阻止损失或者修复故障；又例如，光伏电站的运营者为光伏电站买了保险，当光伏电站遭受动物啃咬时，无法第一时间获得理赔，增加了理赔成本与难度。


技术实现要素：

5.本发明目的在于提供一种基于智能合约的光伏电站运维监控系统,以解决光伏电站运维监控系统监测到故障后，无法及时的做出反应或决定、无法执行相应操作的技术问题。
6.为解决上述技术问题，本发明的一种基于智能合约的光伏电站运维监控系统的具体技术方案如下：
7.一种基于智能合约的光伏电站运维监控系统，包括：温度传感器、辐照传感器、汇
流箱、太阳电池阵列、直流柜、逆变器、升压系统、高压电网、数据采集器和网络计算机；
8.所述温度传感器和辐照传感器用于采集外部环境的温度和太阳辐照强度，与所述数据采集器通信连接；
9.所述太阳电池阵列用于将太阳光转换成直流电流；
10.所述汇流箱用于收集所述太阳电池阵列产生的直流电流，与所述太阳电池阵列电路连接；
11.所述直流柜用于连接所述汇流箱与所述逆变器；
12.所述升压系统与所述逆变器和所述高压电网连接；
13.所述数据采集器用于采集、接收和存储所述温度传感器、辐照传感器、逆变器、汇流箱、直流柜以及逆变器产生的数据，并发送数据至所述网络计算机；
14.所述网络计算机连入区块链网络，部署有智能合约，所述智能合约根据采集的数据执行相应预先编译好的合约代码。
15.进一步，所述智能合约在以太坊虚拟机evm上运行。
16.进一步，所述智能合约为保险理赔合约，编写的方法为：光伏电站运营商与保险公司确定智能合约保险条款，包括理赔条件、核定保险责任、保费和赔付保险金；所述网络计算机对所述数据进行分析，如果异常，判定风险类别，如所述风险类别被理赔条件所覆盖，则执行理赔，支付赔付保险金。
17.进一步，所述保险理赔合约为参数型保险合约。
18.进一步，所述数据采集器存储数据的方式为去中心化存储，采用ifps技术。
19.进一步，所述判定风险类别通过chainlink实现。
20.进一步，所述保险理赔合约包含外部账户eoa，所述eoa账户用于存入一定数量的数字人民币，所述数字人民币作赔付保险金。
21.进一步，所述智能合约为风险阻止合约，编写的方法为：所述网络计算机对所述数据进行分析，如果异常，判定风险类别，执行相应的阻止措施。
22.更进一步，所述风险类别包括：运营维护风险和自然风险。
23.本发明的一种基于智能合约的光伏电站运维监控系统具有以下优点：智能合约是自执行程序，能够根据用户定义的规则监控和执行预先约定的行为。它们可以在满足某些条件时触发，并且可以自动执行。它们使用计算机硬件来处理数据、验证条件、处理谈判和验证合同。消除了对中介或系统操作员的要求。这有助于降低成本。它不需要人参与，只要满足合约代码要求即可，实现了全自动化流程。因此它解决光伏电站监控运维系统监测到故障后，无法及时的做出反应或决定、无法执行相应操作的技术问题。
附图说明
24.图1为本发明的基于智能合约的光伏电站运维监控系统结构示意图；
25.图2为本发明的智能合约交易执行过程示意图；
26.图3为本发明的基于智能合约的光伏电站保险理赔流程示意图。
具体实施方式
27.为了更好地了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图，对本发明一种基于智
能合约的光伏电站运维监控系统做进一步详细的描述。
28.如图1所示，本发明的一种基于智能合约的光伏电站运维监控系统，包括：温度传感器、辐照传感器、汇流箱、太阳电池阵列、直流柜、逆变器、升压系统、高压电网、数据采集器和网络计算机；
29.所述温度传感器和辐照传感器用于采集外部环境的温度和太阳辐照强度，与所述数据采集器通信连接；
30.所述太阳电池阵列用于将太阳光转换成直流电流；
31.所述汇流箱用于收集所述太阳电池阵列产生的直流电流，与所述太阳电池阵列电路连接；
32.所述直流柜用于连接所述汇流箱与所述逆变器；
33.所述升压系统与所述逆变器和所述高压电网连接；
34.所述数据采集器用于采集、接收和存储所述温度传感器、辐照传感器、逆变器、汇流箱、直流柜以及逆变器产生的数据，并发送数据至所述网络计算机；
35.所述网络计算机连入区块链网络，部署有智能合约，所述智能合约利用数据执行相应预先编译好的合约代码。
36.智能合约是指把合同/协议条款/执行操作以代码的形式电子化地放到区块链网络上，通过调用相关条款的接口实现执行。它消除了对中介或系统操作员的要求。因此，它具有自动化和加速双方之间的自动化谈判和签约的潜力；也可通过在达到某种条件的情况下执行相关操作。这有助于降低成本。它不需要人参与，只要满足合约代码要求即可，实现了全自动化流程。优点是节省了时间、降低了成本、让交易更准确，且无法被篡改。本发明的核心改进是把智能合约应用于光伏电站运维监控系统，智能合约根据采集的数据执行相应预先编译好的合约代码，可以是保险理赔合约、风险阻止合约等。可解决光伏电站监控运维系统监测到故障后，无法及时的做出反应或决定、无法执行相应操作的技术问题。
37.所述智能合约实质上是虚拟机执行的字节码，所述智能合约在光伏电站运维监控系统种的执行实现包括三个步骤：合约编写、合约部署、合约调用执行。
38.合约编写可通过高级语言solidity编写。例如，remix是以太坊提供的一个开发solidity智能合约的网络版开发软件。开发者可在remix里提供的javascript虚拟机上开发；
39.合约编写调试好后，可以发布到以太坊，或者任何支持solidity智能合约的区块链上，实现合约部署；合约部署属于交易，需要外部账户，花费一定的gas，就可把合约部署到链上；
40.当合约成功部署到区块链上，通过调用相关条款的接口实现执行。执行过程如图2所示。执行合约过程中需要交易签名，交易签名是对构建好的交易进行签名，然后将其在网络上进行交易广播与交易打包。交易执行阶段，也会回调获取整个智能合约的二进制编码，根据构建的交易解析相应二进制片段，二进制片段对应交易的执行指令集，交易会按照指令集执行，交易执行后达成交易公式，最后出块落盘。
41.进一步，所述智能合约在以太坊虚拟机evm上运行。以太坊虚拟机是目前区块链技术应用最多的公链，是下一代智能合约和去中心化应用平台，可分布式存储数据且具备图灵完备，具有便于测试、增加安全性和保障稳定性的特点。
42.实施例1
43.利用智能合约，可实现保险理赔，可以提升运行效率、降低成本，最终缩短保险理赔、仲裁和支付流程。
44.基于智能合约的保险理赔合约实现流程如下：光伏电站运营商与保险公司确定智能合约保险条款，包括理赔条件、核定保险责任、保费和赔付保险金等；所述网络计算机对所述数据进行分析，如果异常，判定风险类别，如所述风险类别被理赔条件所覆盖，则执行理赔，支付赔付保险金。
45.所述保险理赔合约可以为参数型保险合约。参数型保险的逻辑完全与智能合约兼容：如果发生事件x，则执行结果y。所述判定风险类别通过chainlink实现。chainlink预言机网络可以将区块链接入所需的外部数据，确定支付条件是否满足，并触发保险公司理赔。保险会按照智能合约预定义的逻辑自动支付赔偿金。
46.传统参数型保险理赔，是指在事故发生后，被保险人提出索赔请求，通常包含如下流程：(1)立案查验。保险人在接到出险通知后，立即派人进行现场查验，了解损失情况，查对保险单，登记立案；(2)审核证明和资料。保险人对投保人、被保险人或者受益人提供的证明和资料，应进行审核，以确定保险合同是否有效，保险期限是否届满，索赔人是否有权主张赔付，事故发生的地点是否在承保范围内等。(3)核定保险责任。为确定保险人是否应承担赔付责任和赔付范围，保险人收到被保险人或者受益人的赔偿或者给付保险金请求后，应当及时核定。(4)达成赔付协议；(5)支付保险金。通常都是保险公司直接评估鉴定保险事故，容易引发争议与纠纷，导致大量的量投诉与诉讼案件，消耗大量行政与司法资源，也消耗了被保险人和保险人的精力。同时，传统的参数型保险合约对保险公司来说成本非常高，它们必须雇人并深入各个陌生的细分市场、监控无法量化的事件，验证案件的真实性，才能审批付款。然而，这些成本都会转嫁到终端被保险人的头上。
47.本实施例的保险理赔智能合约预先在区块链上部署达成协议的保险合约条款，例如，对动物啃咬光伏面板的行为进行投保。当所述网络计算机对采集到的数据进行分析后，如检测到数据异常，例如电流强度减小、开路电压减小，则可进一步开启摄像头，通过动态图像识别检测是否由动物啃咬导致数据异常，保存相关数据，并存储到区块链上，触发合约执行，支付赔付保险金至被保险人钱包地址。因此，基于智能合约的保险理赔不仅能够解决透明性问题，还能简化整个保险流程，可以提升运行效率、降低成本，最终缩短保险理赔、仲裁和支付流程。在赔付过程中，所有的流程无人参与，由机器自动检测并执行合约，降低了纠纷，提高了理赔效率。例如，电流/电压检测可采用霍尔电流传感器：霍尔电流传感器将所述汇流箱输出的直流电流信号转化为与原电流成正比的电压信号传送到单片机，所述单片机对数据进行处理和存储。当所述单片机接收到pc发送给单片机发送的抄收命令时，所述单片机将信号数据发送回pc。由于太阳电池阵列是串联结构，每一阵列电流完全相同，因此只要测量支路电流就可得到每一块光伏板的输出电流。
48.其中，所述的数据保存以去中心化的方式保存。例如，通常数据都是存储在中心化服务器上；当光伏设备面临火灾或者洪水等危险时，数据非常有可能消失；中心化服务器因为对用户数据有着绝对的控制权，导致用户数据不经用户同意或授权就被滥用或修改。
49.进一步，所述区中心化的方式保存可以采用ifps技术。ifps存储系统是一种点对点的分布式文件系统。利用ifps技术，存储的数据会被复制足够多的数量，另存再分散至不
同地区的数据库里。即使某一个数据被完全摧毁，通过其他节点的备份完全可以恢复。
50.具体的，如图3所示，将光伏电站的具体信息添加至智能合约中，如稳定发电量、太阳电池阵列的运行参数等。可通过集成chainlink预言机即可。chainlink预言机会安全、可靠地将光伏电站的具体信息等数据提交至链上保险合约。
51.保单定价也必须放到链上，供客户验证，并同时为客户保障公平和公正性。chainlink预言机能以防篡改的方式将结果提交至智能合约。
52.把现场的数据采集器所采集的数据，或者任何真实世界中的第三方电站监管员处获得的真实的光伏电站运维数据，通过网络传输到链上智能合约。智能合约会向chainlink预言机发起一次新的数据请求，如果满足理赔条件，则智能合约会自动付款。
53.进一步，所述保险理赔合约包含外部账户eoa，所述eoa账户用于存入一定数量的数字人民币，所述数字人民币用作赔付保险金。
54.实施例2
55.所述智能合约可以为风险阻止合约。光伏电站的运维通常面临各种风险，所述风险的类别包括：运营维护风险和自然风险。例如，所述运营维护风险包括：过电压、动物啃咬、火灾、盗窃、人为破坏和限电风险；所述自然风险包括灰尘风险、冰雹风险、台风风险和光照波动风险。
56.所述网络计算机对所述数据进行分析，如果异常，判定风险类别，执行相应的阻止措施。例如发生动物啃咬，则可根据智能合约预先编写规则，触发驱赶动物的超声波发生器，动物会引起不舒服及难以忍受的干扰,从而驱赶动物离开。因为此过程为机器分析并判定执行，提高了解决风险问题的效率，同时相关信息可写入区块链，供后续维护或取证用。
57.可以理解，本发明是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本技术的权利要求范围内的实施例都属于本发明所保护的范围内。