NB-IOT-基于NB-IOT光伏阵列蓄电池采集箱监控方案V1.0

项目背景

为了提高农牧业抗旱管理水平，太阳能(也称光伏)电站大多是由数以百计、千计的光伏电池板组成的。光伏电站工作的稳定性和输出功率与光伏阵列是相关的，甚至与每一块光伏电池板的工作状态相关。如何对庞大的光伏阵列进行监测和故障诊断是维持光伏电站正常工作的首要问题。目前，光伏阵列的主要问题是热斑现象。所谓的热斑现象就是光伏电池板中部分光伏电池单体由于长时间被遮挡，导致其产生的电流小于其他没被遮挡的光伏电池单体产生的电流，甚至破坏光伏电池板的物理结构，并将造成永久损坏。

目前，光伏阵列的监测方法主要有直接法和间接法。

1. 直接法：直接测量每块电池板的电压和电流，用总线技术将数据送入计算机判断。该方法存在规划布线、预设接口、线路检测、线路扩容等一系列与传输路径有关的问题。

2. 间接法：通过测量电池的温差来判断电池的工作状态。然而此种方法存在一些缺陷，如不能区分温度相差不明显的状态，实时性差，故障检测的精度和效率取决于检测设备(红外热像仪)的等级，不易实现在线故障分析和报警等等。

对比上述两种监测方法，利用NB网络对光伏阵列进行监测具有无可比拟的优越性。无线传感器网络向三维空间传送数据，中间无需导体介质，节省人力和维护费。网络自组织性和容错性高，易于重新布网。监测数据无人为干扰，所获数据资料原始准确，有利于科学研究及系统后续改进与优化。

方案说明

网络拓扑

方案简介

整个系统架构划分为三层：采集终端层、数据传输层和应用管理层。采集终端层起执行者的作用，负责接收和采集电压电流数据；数据传输层起代理人的作用，负责整合采集层上传的数据并发送至应用管理层；应用管理层主要是管理监控平台，起决策者的作用，负责数据的分析判断和系统的管理维护，实现远程实时监控查询和预警。

1.光伏阵列采集终端层设备

整个系统的正常运行需要实时监控多个参数的运行状况，采集终端层设备就是用于实现各个监控节点的参数采集，例如：光伏组件电压、电流采样模块（负责采样光伏组件的电压电流数值，判断光伏组件是否发生故障）；温度、湿度、光照等传感器（负责采样环境数据，为系统优化和光伏组件调整提供数据支持）。采集终端层设备采集到的数据通过RS232/485串口发送给无线终端。

2. 数据传输设备

数据传输层用的是四信设备，在整个系统中用于实现数据传输通道的建立，当NB设备从采集终端层接收到数据后，通过运营商的NB网络采用udp的方式连接到服务器，将数据远传到服务器上面，从而实现数据的双向通信以达到遥测、遥控、遥感的目的。

3. 后台监控中心

后台监控中心主要为远程服务器平台，其中管理监控平台主要由服务器机组和平台软件主组成。当管理监控平台接收到传输层发送来的数据后，会对数据进行各种分析，并根据分析结果进行各种控制操作，如发出告警信息、向终端监控设备发出控制指令等。

通信技术特点

1、NB-IOT属于低速率传输技术，与现有的蜂窝基站复用，功耗低、可远距离传输；

2、低成本，无需重新建网，采用NB-IOT解决方案，低速率、低复杂度，几十块钱便可支撑全年的数据通信。

3、覆盖广且深，NB-IOT比GPRS覆盖增强20dB+，可以穿透地下、墙壁，可以覆盖几乎每一个角落，在厂区、地下车库、地下室、部署在地下的水表电表等都可以应用。

4、海量连接，与现有无线技术相比，可以提升50~100倍的接入数，适合海量接入的场景。

产品选型