基于交通设施的光伏电站运维与管理系统设计.pdf

信息与电脑2023年第10 期Information&Computer软件开发与应用基于交通设施的光伏电站运维与管理系统设计孙宇郭晓东（贵州师范大学国际教育学院，贵州贵阳摘要：随着高速铁路、高速公路、收费公路以及桥梁等基础设施建设的不断完善，交通设施的运维管理不断向节能化和信息化方向转变。交通设施建设分布式光伏电站不仅可以保护环境和应对气候变化，而且可以利用清洁能源节省电费开支和创造收益，但是交通设施的光伏电站存在许多运维和管理的难点。因此，提出一种从设备源头开始，充分利用电子信息系统和大数据技术的电子信息系统设计方式，解决光伏电站运维管理信息化中的难点，有助于企业进一步控制光伏电站的运行情况，提升光伏电站的生产收益。关键词：光伏电站；运维；大数据；设备管理中图分类号：TP302.1Design of Photovoltaic Power Station Operation and Maintenance and550001)文献标识码：A文章编号：10 0 3-9 7 6 7（2 0 2 3）10-0 9 1-0 3Management System Based on Traffic FacilitiesSUN Yu,GUO Xiaodong(School of International Education,Guizhou Normal University,Guiyang Guizhou 550001,China)Abstract:With the continuous improvement of infrastructure construction such as high-speed railways,highways,tollroads,and bridges,the operation and maintenance management of transportation facilities is constantly shifting towards energyconservation and informatization.The construction of distributed photovoltaic power plants in transportation facilities not onlyprotects the environment and responds to climate change,but also utilizes clean energy to save electricity costs and generateprofits.However,there are many difficulties in operation,maintenance,and management of photovoltaic power plants intransportation facilities.Therefore,proposing an electronic information system design approach that fully utilizes electronicinformation systems and big data technology from the source of equipment,solves the difficulties in the informatizationof photovoltaic power station operation and maintenance management,helps enterprises further control the operation ofphotovoltaic power stations,and improves the production revenue of photovoltaic power stations.Keywords:photovoltaic power station;operation and maintenance;big data;equipment management0引言我国交通设施路线延绵起伏较大，地域间环境、气候差异巨大，管理者必须针对其特点设置有利于交通设施光伏电站的运维管理系统，对光伏电站运行中的问题及时诊断、调度维修，才能保障光伏电站的长久有效发电。1光伏电站运维与管理系统总体设计本系统以智慧数据生态链模式为理论基础，按照光收稿日期：2 0 2 3-0 3-15作者简介：孙宇（2 0 0 1一），男，河北保定人，本科在读。研究方向：计算机科学与技术。伏电站设计、运维与管理一体化的基本思路，结合数据的来源和使用目的，分为设备运行监控软件、运维平台、数据判断及处理系统3个模块，具体如图1所示。模块一是设备运行监控软件，是整个系统的重要数据来源。对于信号建设薄弱地区的交通设施光伏电站，设备信号数据传输可以采用基于有线环网的RS485双绞线技术；对于信号建设较强地区的交通设施光伏电站，可以采用无线数据交互传输技术。91用户信息与电脑软件开发与应用Information&Computer模块二是运维平台，是整个系统的功能中枢。运维平台由设备履历管理系统、光伏设备数据信息系统、运维展示系统、资料及设计图库以及人机交互操作平台构成。各子系统均通过交互操作平台进行操作，实现运维平台的功能互动和模块一的数据调用2。模块三是数据判断及处理系统。该系统主要以模块一和模块二为基础，对光伏电站的运维状况进行监控、分析、评价。通过模块一获取基础数据（真实数据），通过模块二获取操作数据（调整数据），再结合互联网光伏云数据库提出相关的运维建议，最终方便使用者进行运维管控。模块一：设备使用监控软件2023年第10 期（3）数据判断及处理系统借助标准化设计图纸的相关参数对运维平台初筛的数据进行处理。通过设计数学模型深度挖掘和分析仿真结果中的隐藏信息，形成光伏电站的故障定位、人员调度、流程推送建议，并交付现场运维，可为交通设施的养护人员提供光伏电站的一体化运维建议。各子系统间关键数据流动和逻辑判断如图2 所示。标准化数据规范化处理光伏设备数据交付修改现场运维运维数据数据汇数据判断及处理系统总处理标准化设计图纸防真基础模块二运维平台光伏设备数据信息系统运维展示系统人机交互操作平台数据运维平台仿真结果反馈运维平台图2 各子系统间关键数据流向示意图资料及设计图库2.2系统构建根据各子系统间关键数据的传递路径，按照以下步骤完成系统构建。第一，进一步完善设备使用与监控模块三：数据判断及处理系统软件的功能，确保工程设计阶段输出的电子图纸和数据格式符合规范。第二，完成交通设施光伏电站运维运行故障监控诊断图1系系统总体架构图2系系统逻辑关系和系统构建2.1逻辑关系步骤分析各子系统之间的数据流交互逻辑关系如下。（1）首先，通过设备使用与监控软件获取太阳能电池组件、并网逆变器、变电柜的运行数据，并通过计算机程序对数据进行规范化，将数据信息导人运维平台。其次，通过运维平台对数据信息进行校验，主要校验数据格式和数据关联性等指标。最后，验证数据合规后，导人4个子系统，分别为设备履历管理系统、光伏设备数据信息系统、运维展示系统以及资料及设计图库系统。人机交互平台为运维管理者的操作平台，负责数据显示。（2）利用运维平台挖掘光伏电站各线路和各设备之间存在的单点、线路问题，验证了模块二数据的真实性和准确性，对出现问题的光伏设备进行精准定位，提前预警隐藏风险和运维周期，实现“无人值守、少人值班”的运维目标，降低光伏电站的运营成本3。报表管理移动互联及管理的界面和各项基本功能的设计，主要包括如下内容：首先，图纸的光学字符识别（OpticalCharacterRecognition，O CR）转换，帮助系统读取不同格式的图纸并导人运维平台；其次，实现运维平台的4项子系统功能设计；最后，编写基于人机交互操作平台的界面程序。第三，建立严密的数据和判断流程，通过设备监控软件监控光伏电站的主要设备运行情况，通过运维平台的数据信息系统每隔12 min采集和传输一次数据。通过业务故障流程判断和分析数据的正常与否。如果判断为异常，对数据进行进一步的范围锁定和原因解析。第四，设计数据接口。根据现阶段3G/4G/5G技术的发展情况和智能手机系统的普及率，设计基于不同操作系统的数据接口，打通iOS、安卓、HarmonyOS操作系统的数据接口，使员工操作、使用、数据上传更为方便，实现设备的远程管理。3运维及管理系统功能设计和硬件设计3.1系系统功能设计3.1.1运行监控功能设计通过在交通设施各项目端光伏电站内安装专用数据92信息与电脑2023年第10 期Information&Computer软件开发与应用网关，实现光伏电站太阳能组件列阵、并网逆变器、箱变（配电柜）、环境监测的信息以及保护测控。同时，分析设备的功率、GC/自动电压控制（AutomaticVoltageControl，A V C）并网控制系统、升压站系统的设备运行安全情况，实施运维监控。3.1.2故障诊断功能设计为了更好诊断故障，解决系统兼容问题，系统设计了实时数据和历史数据整理功能，提供设备的运维数据，并智能化判定故障描述、判断、警戒级别以及处理措施。3.1.3报表生成功能设计根据交通设施业主单位需求，在系统中导人相关表格模板，统计日、月、季以及年的用电和收益情况，支持一键生成生产统计报表、经营统计报表、系统评估报表以及其他统计报表。3.1.4移动互联设计结合相关编程技术，编写基于iOS、安卓、HarmonyOS软件的小程序，方便管理者实时查询电站的数据情况。3.2硬件系统设计交通设施光伏电站运维管理系统和交通设施中光伏电站的设备装机容量息息相关。本研究拟以建设装机容量为7 0 0 kWp的某高速公路收费站（线路两端距离为30km）自建光伏电站为例，满足了运维管理系统的硬件需求。系统通过超融合技术和虚拟云技术搭建虚拟服务器，集中存储数据，通过设立大屏统一管理交通设施光伏电站的安全生产、维保、效益运营，并向使用者提供决策意见5。设计人员拟部署3台超融合服务器为监控与智能运营服务，主要负责数据采集和实时数据服务等人机交互平台操作。部署3台超融合服务器为生产管理与视频服务，主要负责数据判断和处理，处理光伏电站日常的故障诊断、报表管理、移动互联等功能。中控系统侧硬件配置如表1所示。表1中控系统侧硬件配置设备名称数量监控与智能运营服务器3生产管理与视频服务器2万兆多模光模块20万兆交换机2核心交换机4核心路由器2IP数字程控交换系统1IP电话机2视频接入网关1视频管理平台1视频解码器1大屏拼接系统14结语通过设计光伏电站运维与管理系统，有助于企业进一步控制光伏电站的运行情况，提升光伏电站的生产收益，并减少因管理和使用不善引起的设备损毁问题，对于长距离和多点式的高速公路交通设施效益更加突出。参考文献1孙玉泰.大型并网光伏电站计算机监控系统设计与实现D.厦门：厦门大学,2 0 12:2 3.2顾斌.光伏电站集中信息化管理系统的设计与实现D.厦门：厦门大学,2 0 15:2 5.3耿洪彬，张英杰，魏燕飞，等.基于多源数据的光伏电站在线热斑检测性能评价系统研究.山东电力技术,2 0 2 3,50(1):14-19.4刘庆喜.智能光伏电站和信息技术的应用.光源与照明,2 0 2 3(2):10 0-10 2.5 陈俊峰.光伏电站智能化运维技术及运用研究1.低碳世界,2 0 2 2,12(11):58-6 0.单位台台个台台台套台台套台在套93一