一种户用屋顶光伏层次化管理系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种户用屋顶光伏层次化管理系统，包括：由用户端监控设备和ZigBee无线通信模块组成的用户监控终端，由ZigBee网络协调器、MCU、环境检测传感器、GPRS模块组成的区域监控子站，由控制计算机和web服务器组成的远程管理中心。本实用新型专利技术采用ZigBee/GPRS网络进行通信，避免了布线的繁琐，网络容量大、安全性高；利用LabVIEW虚拟仪器开发平台进行管理界面的开发，使得系统的可视化程度高，操作方便；该系统实现了针对集中分布、多点接入的户用屋顶光伏项目的智能化管理。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术公开了一种户用屋顶光伏层次化管理系统，包括：由用户端监控设备和ZigBee无线通信模块组成的用户监控终端，由ZigBee网络协调器、MCU、环境检测传感器、GPRS模块组成的区域监控子站，由控制计算机和web服务器组成的远程管理中心。本技术采用ZigBee/GPRS网络进行通信，避免了布线的繁琐，网络容量大、安全性高；利用LabVIEW虚拟仪器开发平台进行管理界面的开发，使得系统的可视化程度高，操作方便；该系统实现了针对集中分布、多点接入的户用屋顶光伏项目的智能化管理。【专利说明】一种户用屋顶光伏层次化管理系统
本技术涉及ZigBee和GPRS无线通信技术、LabVIEW虚拟仪器技术，尤其涉及基于以上技术的户用屋顶光伏管理系统，用于集中分布、多点接入的小区或农村户用屋顶光伏项目的监测和管理。
技术介绍
随着分布式光伏发电技术的发展，户用屋顶光伏项目正逐步走入千家万户，特别是在某些房屋集中的城市小区或农村，越来越多的家庭开始选择使用屋顶光伏作为家庭用电的辅助甚至主要供电设施。大规模的分布式屋顶光伏的接入给电网公司的管理带来了困难和挑战，因此，有必要针对这种情况下的光伏项目进行集中式的监测和管理，以提高家庭供电的安全性和可靠性。 目前已有的光伏监控系统大多是针对大型光伏电站的近距离监控，与上位机之间通过总线进行串口通信传输数据，传输距离短，网络结构简单。这种监控系统以监测功能为主，其监测指标繁多、监测数据量大，且需要专门的服务器进行数据的存储和上报，造成系统维护困难、运营成本高。因此，现有的光伏监控系统并不适用于大规模户用屋顶光伏项目的管理。 采用ZigBee技术与GPRS技术相结合的无线数据传输方式，在许多领域得到了应用，例如污水处理过程监控系统、城市路灯照明的管理系统、远程无线抄表系统等方面，其技术较为成熟，且十分适合应用在户用屋顶光伏管理系统中，但目前尚未有这方面的研宄成果或专利。 现有的光伏监控系统主要注重对电能指标的采集和电能质量的计算方面，其上位机软件主要实现显示和存储功能，对于大规模的户用屋顶光伏接入电网，户与户之间的协调和调度、电网故障或用户侧故障的及时发现和投切等控制功能的实现尤为重要，目前还缺乏具有上述功能的光伏管理系统。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种适用于集中分布、多点接入的户用屋顶光伏的管理系统，该系统能够提供近距离的无线通信以及远距离的数据传输，实现对各区域、各家庭的层次化监测和管理，确保供电的安全性和可靠性。 为解决上述技术问题，本技术提出了一种户用屋顶光伏层次化管理系统，该系统由用户监控终端、区域监控子站、远程管理中心三个层次组成。用户监控终端与区域监控子站间通过ZigBee网络进行通信，实现监控数据的上传和控制指令的接收；区域监控子站与远程控制中心间通过GPRS网络进行通信，实现区域数据的发送和控制指令的接收；远程控制中心通过LabVIEW管理界面实现对区域内系统运行状况的监测和管理。 用户监控终端包括用户端监控设备和ZigBee无线通信模块，用户端监控设备采集逆变器和蓄电池的电压、电流、电量、温度等信息，将其显示给用户并将这些数据整理通过ZigBee无线通信模块上传到区域监控子站；同时，ZigBee无线通信模块接收区域监控子站传达的指令，并通过用户端监控设备控制屋顶光伏设备的工作。 区域监控子站包括ZigBee网络协调器、MCU、环境检测传感器、GPRS模块，ZigBee网络协调理器负责接收区域内各用户监控终端传来的数据以及区域内ZigBee网络的组建和维护，环境检测传感器负责对区域内日照、温度等天气情况的监测，MCU负责对需要发送给远程管理中心的数据进行格式转换并发送给GPRS模块，GPRS模块负责给远程管理中心发送数据并接收来自远程控制中心的控制指令。远程控制中心包括控制计算机和web服务器，利用由LabVIEW软件开发的管理界面对区域监控子站上报的数据进行显示和存储，管理人员通过管理界面发送控制指令给区域监控子站，同时建立数据库对用户数据进行存储和管理，通过web服务器将数据上传上级管理单位。 上述的用户端监控设备包括数据采集器、串口通信电路、MCU、显示屏、控制按键、电源模块。 上述的LabVIEW管理界面包括系统启动界面、系统主控界面、系统设置界面、实时显示界面、历史数据界面、故障报警界面。 上述的服务器数据库采用关系数据库与内存数据库相结合的方式，对各区域、各用户的信息进行分层次的存储，方便本地管理中心和上级管理单位对数据的查询和调用。 本技术的有益效果在于:用户监控终端采用ZigBee无线通信方式进行采集数据的上报和控制信号的接收，只需对现有的用户端监控设备加装ZigBee无线通信模块，改造成本低，避免了布线的繁琐，且该技术具有网络容量大、安全性高、功耗小等优点，特别适合于集中分布、多点接入的户用屋顶光伏项目。 区域监控子站不仅具有通信信号的转换作用，更重要的是实现了区域内ZigBee无线网络的组建和管理，方便远程管理中心对各个区域进行整体的监测和管理。 采用LabVIEW虚拟仪器开发平台进行管理界面的开发，使得系统的可视化程度高，操作方便，便于系统功能的维护和拓展。通过远程管理中心直接调用各区域或各用户的数据，了解其运行状态，及时发送控制命令或进行电网调度，实现了智能化管理，大大提高了管理效率。 【附图说明】 图1为本技术实施例中户用屋顶光伏管理系统的通信网络结构框图； 图2为本技术实施例中区域监控子站硬件构图； 图3为本技术实施例中远程管理中心的结构图。 【具体实施方式】 以下结合附图和实施例对本技术的结构和特点进行详细说明，所举实例只用于解释本技术，并非用于限定本技术的保护范围。 图1为本技术实施例中系统的结构框图。如图1所示，本实施例中，户用屋顶光伏管理系统包括一个远程管理中心、多个区域监控子站和若干的用户监控终端。远程管理中心和区域监控子站间通过现有的GPRS网络进行通信，区域监控子站和用户终端间通过ZigBee无线网络进行通信。 本实施例中的整个管理系统的通信网络采用树形拓扑结构，树状网络结构较网状网路结构简单，成本低，路由成本少，时间延迟相对也较少，不易造成大面积故障产生且方便及时处理，适用于与本例机构相似的系统。在节点较多，特别是多管理中心、多区域间需要相互通信的系统中，也可以采用可靠性更高的网状网络，但其成本相对更高。 用户监控终端包括用户端监控设备和ZigBee无线通信模块。 本实施例中，用户端监控设备由数据采集器、串口通信电路、基于8051的MCU开发板、LCD显示屏、控制按键、电源模块组成，数据采集器采集逆变器、蓄电池的电压、电流、电量、温度等信息，通过串口通信电路上传给MCU的内部存储单元，实现用户端的显示和控制。 本实施例中，选用TI公司的二代2.4GHz ZigBee/IEEE 802.15.4射频收发器CC2520作为用户监控终端的ZigBee无线通信芯片，其价格相对较低、性能稳定，CC2520通过串口与MCU通信，将数据按照ZigBee通信协议规本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种户用屋顶光伏层次化管理系统，其特征在于：该系统由用户监控终端、区域监控子站、远程管理中心三个层次组成，其中：用户监控终端与区域监控子站间通过ZigBee网络进行通信，实现监控数据的上传和控制指令的接收；区域监控子站与远程控制中心间通过GPRS网络进行通信，实现区域数据的发送和控制指令的接收；远程控制中心通过LabVIEW管理界面实现对区域内系统运行状况的监测和管理。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘彦超，周瑞，杨学君，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：新型
国别省市：江苏;32