基于浮动太阳能发电厂的NB-IOT数据采集系统设计*

沈超聪 吴佳 满熊毅 赖材源

广东水利电力职业技术学院自动化工程系 广东 广州 510920

1 NB-IOT数据采集系统设计

通过对传统的光伏发电厂的数据采集系统需求功能深入分析，NB-IOT数据采集系统主要由NB-IOT传感器监测及微处理移动监测平台、不间断电源系统、通讯数据服务端、实时数据显示客户端、PC客户端、Android客户端组成。

2 NB-IOT传感器监测及微处理移动监测平台核心功能

NB-IOT传感器监测及微处理移动监测平台核心功能可分为核心微处理系统、双目视觉及激光雷达的定位导航系统、不间断电源供电系统、远程遥控驱动系统、NB-IOT数据传输及传感器采集系统。核心微处理系统可实现对传感器双目视觉及激光雷达对移动机器人的路线导航移动进行实时处理提供服务存储为NBIOT数据检测到的数据进行传输服务；双目视觉及激光雷达的定位导航系统可实现精准正确的巡检路线导航；操作人员可以在远程通过试试数据显示客户端观察数据并通过PC客户端，Android客户端进行直接远程操作还有传感器信息采集操作[1]。

1.2 NB-IOT传感器环境监测数据传输

该NB-IOT传感器监测及微处理移动监测平台能够在操作人员的远程操作指挥下，通过激光雷达及双目视觉进行精准定位，对指定位置的环境进行实时环境监测，监测环境温度、湿度、光照强度等信息，并将采集到的数据打包，传输到运营商基站，并通过MQTT数据传输到服务器上，从而使采集到的各项数据能够实时通过服务器，被PC以及Android客户端读取并且显示，并实时储存在服务器上。操作人员可以通过Android客户端还有PC客户端，登录服务器，控制移动光照平台，通过摄像头，监视环境情况，实时观察现场周围环境及作业情况，并能通过PC客户端在出现设备故障及运行问题时指挥现场工作人员准确到达设备所在位置进行维修维护，记录在案。移动平台内置不间断电源系统，内置电源可通过光伏发电进行设备供电，在没有外接额外电源的情况下可保证其能连续稳定工作。

1.3 NB-IOT数据采集电路设计

该NB-IOT数据采集系统STM32处理器系统采用STM32C8T6芯片作为微处理器，包括①STM32F103C8T6处理器系统；②远程服务器；③显示屏模块；④USB电源；⑤温湿度度采集模块；⑥光照度采集模块；⑦NB-IOT模块，通过其IO口连接各个模块；USB供电模块通过连接浮动太阳能管理系统为个模块工作提供电源；光照度传感器模块检测光照度强度，并将数据通过IIC接口传到STM32处理器系统。温湿度传感器模块检测周围的温度和湿度，并将数据通过IIC接口传到STM32处理器系统。

NB-IOT模块接收处理器发来的数据，通过窄带物联网将数据上传到服务器端，然后移动端连接服务器获取数据，或直接在服务器端查看数据。

1.4 PC客户端设计

操作人员通过PC客户端，可以对移动监控平台进行远程控制操作，实时查看设备及环境状态、对设备故障进行定位，以及传感器数据采集，远程与现场工作人员指挥作业等。用户可通过内部管理账号密码进行登录操作，PC客户端设置了4大页内容功能，分别是“设备故障管理页”、“设备实时数据监控页”、“操作管理页”“设备管理监控页”。

PC客户端的“首页”“操作”“数据管理”分用于相关功能页面进入按钮。在操作管理页上，可对该系统的在线人数、设备数量、事件处理，以及信息进行操作处理，并可查看浮动太阳能发电厂设备的日发电量、月发电量、各个区域等的设备情况，例如所在区域，名称，故障原因等信息；实时监控页可查看监控设备所在环境中，该NB-IOT传感器监测及微处理移动监测平台，采集的设备环境温度，设备环境光照强度、摄像头拍摄到的实时环境等信息；点击“故障数据管理”可对发电板故障进行相应处理登记。

2 应用情况

NB-IOT的数据采集系统通过窄带物联网以及相关数据传输模式，实现了客户端远程数据访问及实时监控浮动太阳能发电厂运行情况，在实地测试中，实地环境的网络稳定性，在不同区域不同时刻对于设备的稳定运行会有影响，具体表现为1000M宽带的转换的通信要高于4G网络，而在4G网络各区域的实际通信速率表现也不同，区域周围信号干扰越少越好，4G网络的表现可用但速率不尽如人意，相信5G普及后，在未来升级模块改用5G模块效果会更好[2]。

3 结束语

本文设计的基于浮动太阳能发电厂的NB-IOT的数据采集系统设计各部分的系统组成在海上浮动太阳能发电厂的环境及生产设备的监测具有灵活接入可靠传输的特性，代替了人工在海上浮动太阳能作业很多烦琐的工作，简化了工作流程。操作人员的PC客户端操作页面设计简洁，使用方便，可实时查看环境监测温湿度光照强度等数据，可实时进行监测数据传输，丰富传统浮动太阳能发电厂的检修管理模式。本设计具有一定的行业创新性，值得行业在浮动太阳能发电厂推广使用。