太陽(yáng)能(也稱(chēng)光伏)電站由成片的光伏電池板組成的。光伏電站工作的穩定性和輸出功率與光伏陣列，甚至與每一塊光伏電池板的工作狀態(tài)相關(guān)。如何對龐大的光伏陣列進(jìn)行監測和故障診斷是維持光伏電站正常工作的首要問(wèn)題。目前，光伏陣列的主要問(wèn)題是熱斑現象；所謂的熱斑現象就是光伏電池板中部分光伏電池單體由于長(cháng)時(shí)間被遮擋，導致其產(chǎn)生的電流小于其他沒(méi)被遮擋的光伏電池單體產(chǎn)生的電流，根據基爾霍夫電壓定律，這些被遮擋的光伏電池單體會(huì )帶負電壓，成為電路中的負載，并以熱量形式消耗其他正常工作的光伏電池單體產(chǎn)生的功率，這種熱量的長(cháng)時(shí)間積累會(huì )損壞光伏電池板的封裝材料，甚至破壞光伏電池板的物理結構，并將造成永久損壞。

     當前光伏陣列的監測方法主要有以下兩種:

     1.直接法：直接測量每塊電池板的電壓和電流，用總線(xiàn)技術(shù)將數據送入計算機判斷。該方法存在規劃布線(xiàn)、預設接口、線(xiàn)路檢測、線(xiàn)路擴容等一系列與傳輸路徑有關(guān)的問(wèn)題。

     2.間接法：通過(guò)測量電池的溫差來(lái)判斷電池的工作狀態(tài)。然而此種方法存在一些缺陷，如不能區分溫度相差不明顯的狀態(tài)，實(shí)時(shí)性差，故障檢測的精度和效率取決于檢測設備(紅外熱像儀)的等級，不易實(shí)現在線(xiàn)故障分析和報警等等。

     對比上述兩種監測方法，利用LoRa無(wú)線(xiàn)星型網(wǎng)絡(luò )對光伏陣列進(jìn)行監測具有無(wú)可比擬的優(yōu)越性。無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )向三維空間傳送數據，中間無(wú)需導體介質(zhì)，節省人力和維護費。網(wǎng)絡(luò )自組織性和容錯性高，易于重新布網(wǎng)。監測數據無(wú)人為干擾，所獲數據資料原始準確，有利于科學(xué)研究及系統后續改進(jìn)與優(yōu)化。

系統方案

系統拓撲圖

     整個(gè)系統架構劃分為三層：采集終端層、數據傳輸層和應用管理層。采集終端層起執行者的作用，負責接收和采集電壓電流數據；數據傳輸層起代理人的作用，負責整合采集層上傳的數據并發(fā)送至應用管理層；應用管理層主要是管理監控平臺，起決策者的作用，負責數據的分析判斷和系統的管理維護，實(shí)現遠程實(shí)時(shí)監控查詢(xún)和預警。

     1.光伏陣列采集終端層設備。整個(gè)系統的正常運行需要實(shí)時(shí)監控多個(gè)參數的運行狀況，采集終端層設備就是用于實(shí)現各個(gè)監控節點(diǎn)的參數采集，例如：光伏組件電壓、電流采樣模塊（負責采樣光伏組件的電壓電流數值，判斷光伏組件是否發(fā)生故障）；溫度、濕度、光照等傳感器（負責采樣環(huán)境數據，為系統優(yōu)化和光伏組件調整提供數據支持）。采集終端層設備采集到的數據通過(guò)RS232/485串口發(fā)送給眾山LoRa無(wú)線(xiàn)終端ZSL311 ，當然也可以直接通過(guò)四信LoRa RTU ZSR2184直接采集系統的模擬量數據。

     2.LoRa數據傳輸設備。LoRa數據傳輸層用的是ZSL311 LoRa DTU和眾山2/3/4G/NB-IoT DTU組成的LoRa網(wǎng)關(guān)，在整個(gè)系統中用于實(shí)現數據傳輸通道的建立，當LoRa設備從采集終端層接收到數據或者通過(guò)LoRa終端采集到數據后，通過(guò)自組建的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )傳輸發(fā)送到應用管理層，同時(shí)，應用管理層也可以通過(guò)LoRa網(wǎng)絡(luò )對各個(gè)監控節點(diǎn)發(fā)出控制指令，從而實(shí)現數據的雙向通信以達到遙測、遙控、遙感的目的。

     3.應用管理層。應用管理層主要為M2M云管理監控平臺，其中管理監控平臺主要由服務(wù)器機組和平臺軟件主組成。當管理監控平臺接收到傳輸層發(fā)送來(lái)的數據后，會(huì )對數據進(jìn)行各種分析，并根據分析結果進(jìn)行各種控制操作，如發(fā)出告警信息、向終端監控設備發(fā)出控制指令等。

     系統功能

     1.通過(guò)LoRa無(wú)線(xiàn)終端ZSL311與眾山2/3/4G/NB-IoT DTU組成LoRa網(wǎng)關(guān)的方式，將光伏陣列的每一塊電池板的工作狀態(tài)、電流、電壓、額定功率等參數信息，通過(guò)運營(yíng)商網(wǎng)絡(luò )傳到管理后臺，進(jìn)行實(shí)時(shí)監測和分析處理。

     2.能夠在本地中控室也能實(shí)現對光伏陣列的狀態(tài)信息、溫濕度傳感器等參數的監測，這些數據可以使用Lan口本地接收、WiFi本地接收和RS232/485串口本地接收。

     3.管理人員隨時(shí)隨地亦可通過(guò)手機上網(wǎng)的方式，通過(guò)APP對光伏陣列進(jìn)行相應關(guān)鍵參數的監控。

     系統優(yōu)勢

     1.系統穩定可靠。ZSL311 DTU采用工業(yè)級高性能ARM32處理器，內置看門(mén)狗，永不死機；斷網(wǎng)自動(dòng)重連，可以24小時(shí)不停監控。

     2.LoRa無(wú)線(xiàn)終端接收靈敏度高。其接收靈敏度高達-140dBm，且鏈路預算為160dBm，達到行業(yè)領(lǐng)先水平，可穿透好幾堵墻，繞射能力強，抗干擾能力強。

     3.采用無(wú)線(xiàn)組網(wǎng)方式，部署簡(jiǎn)單方便，靈活性高，節約成本，便于維護。

     4.支持自適應中繼模式，既是中繼又是節點(diǎn)。