基于LoRa的光伏智能检测系统及方法与流程

本发明涉及lora无线通信，具体地说是一种基于lora的光伏智能检测系统及方法。

背景技术：

1、随着太阳能发电技术的日益成熟，光伏发电技术逐渐应用于农村住宅、工商业区以及地面电站等场所。而作为连接太阳能光伏组件和逆变器等控制装置的桥梁，光伏接线盒将光伏组件产生的电流引出并导入到用电设备中。光伏检测系统现已广泛应用于智能电网，通过双向的实时信息交换，从而提高配电效率，促进太阳能能源的使用。光伏接线盒是光伏发电组件的重要组成部分，它可以通过旁路二极管防止热斑效应，保护电池片以组件；并且通过特殊的散热设计降低内部旁路二极管的温度从而降低漏电流对组件的功率损耗。在光伏系统中，由于接线盒内部存在持续浪涌电压、电流以及产生大量的热量，这些会导致熔断器熔断和防止反向电流的二极管击穿。

2、光伏系统主要安装在建筑物的屋顶或者外墙上，因此当光伏发接线盒发生故障时很难直接查看其发电信息以及各项参数，需要人力物力检修，费时费力，且无法通过远程检测和诊断。传统的光伏检测设备大多采用modbus协议有线传输，虽然有线传输比较稳定，但是大量的布线工作也是费时费力。伴随着物联网时代的兴起，wifi、蓝牙、zigbee等无线通信协议被应用于各种物联网设备，但是它们都不适用于光伏监测系统。wifi传输距离较长但是功耗大，很难实现1km以上的距离传输，zigbee和蓝牙协议功耗较低但是传输距离太短，光伏检测系统的应用场景对数据实时性要求较低，但是必须具备长距离传输数据的能力。

技术实现思路

1、本发明的技术任务是提供一种基于lora的光伏智能检测系统及方法，主要解决了光伏系统中各项参数的数据采集和远程无线传输的问题，实现光伏数据的存储、分析、处理及可视化显示，进而实现远程检测及故障诊断。

2、本发明的技术任务是按以下方式实现的，一种基于lora的光伏智能检测系统，该系统包括光伏阵列单元、lora数据发送端、lora数据接收端以及远程智能终端，光伏阵列通过太阳能发电输出直流电，一路经过dc-dc转换器为lora数据发送端供电，另一路经过lora数据发送端输出至逆变器，转化为交流电输送至用电设备。lora数据发送端通过lora协议向lora数据接收端传输采集到的数据，并通过lora数据接收端将数据传入远程终端，实现数据的无线传输，用于远程检测和故障诊断；

3、lora数据发送端采集电流值、电压值及温湿度值，通过lora协议传输给lora数据接收端，lora数据接收端将数据传输至服务器，用于检测及故障诊断。

4、作为优选，所述lora数据发送端包括发送端mcu及lora发射器，发送端mcu通过iic或spi总线接口采集电流电压传感器、温湿度传感器的数据，根据lora协议将数据打包，在通过串口将数据传输至lora发射器，lora发射器通过lora协议实现数据的无线传输。

5、更优地，所述lora数据发送端还包括电流电压传感器、温湿度传感器、保险丝和二极管，电流电压传感器用于检测lora数据发送端内部转换电路的光伏阵列与逆变器之间的电压值及电流值，并传输至发送端mcu；电压值及电流值用于lora数据发送端内部是否发生熔断丝熔断或者二极管是否被击穿；

6、温湿度传感器用于检测lora数据发送端内部环境的温湿度值，并传输至发送端mcu；温湿度值用于检测lora数据发送端内部温湿度是否过高；

7、保险丝和二极管用户保证lora数据发送端内部电路的安全。

8、更优地，所述lora数据接收端包括lcd显示器、蜂鸣器、接收端mcu及lora接收器，接收端mcu通过串口读取lora接收器接收的数据，将lora数据包中的电流电压传感器及温湿度传感器参数解析为有物理意义的值，并在本地lcd屏幕显示电流电压传感器及温湿度传感器的值；接收端mcu判断各项参数是否超过设定的阈值，当超出阈值时，本地lcd屏显示报警信息，并且触发蜂鸣器报警；lora接收器扫描lora数据发送端和接收lora协议远程传输的数据，通过串口传输至接收端mcu；多个lora接收器接入lorawan网关，实现多个设备数据的远程传输。

9、更优地，所述lorawan网关将多个lora接收器的数据传输至服务器，远程智能终端访问服务器中的数据，实现对数据的存储、分析和可视化显示；用户通过手机端或pc端远程查看电流、电压、温度及湿度信息，且当出现故障时，远程智能终端向用户发送相应的提示信息。

10、一种基于lora的光伏智能检测方法，该方法是通过lora数据发送端和lora数据接收端检测电流值、电压值及温湿度值，并将检测到的电流值、电压值及温湿度值传输至服务器，用于检测及故障诊断；

11、发送端mcu采集电流电压传感器及温湿度传感器的值，并将采集到的数据按照lora协议组包，供lora发射器发送；接收端mcu解析接收到的数据，通过外接的lcd显示屏实时显示，并且当任一个参数超出阈值时，触发蜂鸣器报警提示。

12、作为优选，所述lora数据发送端具体如下：

13、(1)、初始化配置：包括发送端mcu的gpio初始化、各类通讯接口的配置、电流电压传感器的初始化配置及温湿度传感器的初始化配置；

14、(2)、初始化完成后，开始采集电流电压传感器及温湿度传感器的值，并将采集到的数据按照lora协议打包为相应的数据帧；

15、(3)、发送端mcu通过串口将数据发送给lora发射器，lora发射器通过lora协议将数据广播出去，再循环执行步骤(1)。

16、更优地，所述lora数据接收端具体如下：

17、(1)、初始化配置：初始化接收端mcu的gpio口、各类通讯接口以及电流电压传感器及温湿度传感器的参数阈值；

18、(2)、开始扫描lora信号，判断是否连接成功：

19、①、若连接成功，则执行步骤(3)；

20、②、若连接失败，则停在步骤(2)中继续扫描；

21、(3)、接受lora数据发送端的数据，并根据lora协议将数据拆包，将传感器的值解析出来，下一步执行步骤(4)；

22、(4)、将步骤(3)解析出来的值与初始化设定的参数阈值比较，根据电流、电压以及温湿度值判断是否存在故障：

23、若有故障，则蜂鸣器报警、lcd显示报警信息，并自动执行步骤(5)；

24、(5)、判断是否接入lorawan网关：

25、①、若接入lorawan网关，则将数据定期上传至服务器；

26、②、若未接入lorawan网关，则执行步骤(3)，重复循环过程。

27、更优地，所述lorawan网关将多个lora接收器的数据传输至服务器，远程智能终端访问服务器中的数据，实现对数据的存储、分析和可视化显示；用户通过手机端或pc端远程查看电流、电压、温度及湿度信息，且当出现故障时，远程智能终端向用户发送相应的提示信息。

28、本发明的基于lora的光伏智能检测系统及方法具有以下优点：

29、(一)本发明的lora数据发送端实现传感器数据的采集和传输，lora数据接收端实现数据的接收和解析，实现数据的本地显示和故障报警并将数据通过lorawan网关上传至服务器，远程智能终端访问服务器中的数据可以实现远程检测和故障诊断定位；

30、(二)本发明采用lora协议传输数据，解决了数据远距离传输的问题，并省去了传统采用有线通信的布线工作，实现了远程检测和故障诊断，具有低功耗、低成本的特点；

31、(三)设备发生故障时，lora数据接收端可以实现本地报警提示，远程智能终端也可以收到报警提示，实现了本地检测和远程监测；通过将数据存储在服务器中，实现的数据的统计分析，并且可以快速定位发生故障的设备；

32、(四)本发明采用lora无线传输协议传输数据，省去了布线的工作；本发明是基于物联网技术比较新颖的lora传输协议，设计的模块有低成本、低功耗的特点；在光能发电应用逐渐广泛的今天，本发明有广泛的应用和较好的市场价值；

33、(五)多个lora数据接收端可以通过网关接入到一个网络中，实现数据的远程上传，远程智能终端可以通过访问服务器中的数据，实现数据的分析、统计和可视化显示；

34、(六)本发明利用lora协议传输距离长、功耗低的特点，应用于对实时性要求相对较低的光伏接线盒检测与诊断系统，实现了数据的本地显示和远程监控，解决了有线传输布线复杂，故障检测费时费力的问题，具有低功耗、低成本的优点；

35、(七)本发明具有检测功能：lora数据发送端将内部的电流电压以及温湿度值通过lora无线通讯协议发送至远端的lora数据接收端；lora数据接收端解析数据，数据超限时可以通过接收端的lcd显示屏和蜂鸣器提示报警信息；多个lora接收端通过网关接到一个网络下，网关将多个设备的数据通过wifi上传至服务器，远程智能终端访问服务器可实现对数据的分析与处理；

36、(八)本发明具有诊断功能：远程智能终端通过分析温度或者电压电流的值判断接线盒内部的故障发生原因，并且可以快速定位是哪台设备发生了故障，用于光伏接线盒的故障诊断，实现快速、精准的定位。

37、故本发明具有设计合理、结构简单、易于加工、体积小、使用方便、一物多用等特点，因而，具有很好的推广使用价值。