隨著全球?qū)η鍧嵞茉吹男枨笕找嬖鲩L，光伏電站規(guī)模不斷擴(kuò)大。然而，光伏設(shè)備分布廣泛、運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜，傳統(tǒng)運(yùn)維方式面臨效率低、成本高的難題。壁掛式工控一體機(jī)憑借其強(qiáng)大的性能和靈活的部署能力，為光伏設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控提供了有效解決方案。聚徽壁掛式工控一體機(jī)通過硬件與軟件的協(xié)同設(shè)計(jì)，結(jié)合新能源電站的運(yùn)維特點(diǎn)，構(gòu)建起一套完善的遠(yuǎn)程監(jiān)控體系，助力提升光伏電站的運(yùn)維效率與管理水平。

一、新能源電站運(yùn)維的挑戰(zhàn)與需求

（一）環(huán)境復(fù)雜與設(shè)備分散

光伏電站通常建設(shè)在光照充足的地區(qū)，如荒漠、山地、水面等，這些區(qū)域往往環(huán)境惡劣，高溫、沙塵、潮濕等條件對設(shè)備穩(wěn)定性構(gòu)成挑戰(zhàn)。同時(shí)，光伏電站設(shè)備分布范圍廣，從光伏板陣列到逆變器、匯流箱等，設(shè)備數(shù)量眾多且位置分散，人工巡檢難度大、成本高，難以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、全面的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測。

（二）數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性與準(zhǔn)確性要求高

光伏電站的發(fā)電效率受光照強(qiáng)度、溫度等因素影響顯著，需要實(shí)時(shí)采集設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)，如光伏板的發(fā)電功率、電壓、電流，逆變器的轉(zhuǎn)換效率、工作溫度等，以便及時(shí)調(diào)整運(yùn)行參數(shù)，優(yōu)化發(fā)電效率。此外，準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)也是電站運(yùn)營評估、故障診斷和能源調(diào)度的重要依據(jù)，任何數(shù)據(jù)延遲或偏差都可能導(dǎo)致運(yùn)維決策失誤，影響電站的經(jīng)濟(jì)效益和安全運(yùn)行。

（三）遠(yuǎn)程運(yùn)維與故障預(yù)警需求迫切

為降低運(yùn)維成本，提高響應(yīng)速度，遠(yuǎn)程運(yùn)維成為新能源電站的必然選擇。運(yùn)維人員需要通過遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)時(shí)掌握設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理故障。同時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)具備故障預(yù)警功能，在設(shè)備出現(xiàn)異常時(shí)提前發(fā)出警報(bào)，以便運(yùn)維人員采取預(yù)防性措施，減少停機(jī)時(shí)間和經(jīng)濟(jì)損失。

二、聚徽壁掛式工控一體機(jī)的技術(shù)特性

（一）硬件適應(yīng)惡劣環(huán)境

聚徽壁掛式工控一體機(jī)采用全封閉設(shè)計(jì)，前面板達(dá)到 IP65 防護(hù)等級(jí)，能夠有效防塵、防水，抵御沙塵、雨水侵襲。在荒漠地區(qū)的光伏電站，即使沙塵漫天，設(shè)備內(nèi)部電子元件也能得到可靠保護(hù)。其機(jī)身采用高強(qiáng)度、耐腐蝕的金屬材質(zhì)，可承受高溫、低溫環(huán)境，在 - 20℃至 60℃的溫度范圍內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí)，設(shè)備具備良好的抗電磁干擾能力，在逆變器等強(qiáng)電磁設(shè)備附近也能正常工作，確保數(shù)據(jù)采集與傳輸?shù)臏?zhǔn)確性。

（二）強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理與通信能力

工控一體機(jī)搭載高性能工業(yè)級(jí)處理器，具備多核心運(yùn)算能力，能夠快速處理光伏設(shè)備采集的大量數(shù)據(jù)。無論是實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)計(jì)算，還是歷史數(shù)據(jù)的分析處理，都能高效完成。設(shè)備配備豐富的接口，包括 RS-485、RS-232 串口，用于連接光伏板傳感器、逆變器等設(shè)備，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集；以太網(wǎng)接口支持千兆網(wǎng)絡(luò)傳輸，確保數(shù)據(jù)快速穩(wěn)定上傳至監(jiān)控中心；同時(shí)還提供 USB、HDMI 等接口，方便外接存儲(chǔ)設(shè)備和顯示設(shè)備。此外，部分機(jī)型支持 4G/5G、WiFi 等無線通信方式，滿足偏遠(yuǎn)地區(qū)光伏電站的網(wǎng)絡(luò)連接需求，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控與管理。

（三）靈活的軟件定制開發(fā)

聚徽壁掛式工控一體機(jī)支持定制化的軟件系統(tǒng)，可根據(jù)光伏電站的實(shí)際需求，預(yù)裝 Linux 或 Windows Embedded 等操作系統(tǒng)，并開發(fā)專用的監(jiān)控軟件。該軟件具備數(shù)據(jù)采集、處理、存儲(chǔ)、顯示和分析功能，可實(shí)時(shí)展示光伏設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，生成各類數(shù)據(jù)報(bào)表和圖表，如發(fā)電功率曲線、設(shè)備故障統(tǒng)計(jì)等。同時(shí)，軟件支持自定義報(bào)警規(guī)則，運(yùn)維人員可根據(jù)設(shè)備運(yùn)行參數(shù)設(shè)置報(bào)警閾值，當(dāng)數(shù)據(jù)超過閾值時(shí)，系統(tǒng)立即通過聲光報(bào)警、短信、郵件等方式通知相關(guān)人員，實(shí)現(xiàn)故障的快速響應(yīng)。

三、光伏設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控方案的實(shí)施

（一）設(shè)備部署與網(wǎng)絡(luò)搭建

在光伏電站現(xiàn)場，根據(jù)設(shè)備分布情況，合理部署聚徽壁掛式工控一體機(jī)。通常在光伏板陣列區(qū)域、逆變器室等關(guān)鍵位置安裝，每臺(tái)工控一體機(jī)負(fù)責(zé)采集周邊設(shè)備的數(shù)據(jù)。通過 RS-485 或 RS-232 串口連接光伏板的電流、電壓傳感器，以及逆變器、匯流箱等設(shè)備，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集。在網(wǎng)絡(luò)連接方面，優(yōu)先采用工業(yè)以太網(wǎng)搭建局域網(wǎng)，將各工控一體機(jī)連接起來，再通過光纖或無線通信方式接入互聯(lián)網(wǎng)，將數(shù)據(jù)傳輸至遠(yuǎn)程監(jiān)控中心。對于網(wǎng)絡(luò)覆蓋不足的偏遠(yuǎn)地區(qū)，可選用支持 4G/5G 通信的工控一體機(jī)，確保數(shù)據(jù)穩(wěn)定上傳。

（二）數(shù)據(jù)采集與處理

聚徽壁掛式工控一體機(jī)內(nèi)置的數(shù)據(jù)采集軟件，按照設(shè)定的頻率（如每秒或每分鐘）采集光伏設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)。采集到的數(shù)據(jù)先在本地進(jìn)行預(yù)處理，去除噪聲數(shù)據(jù)和無效數(shù)據(jù)，提高數(shù)據(jù)質(zhì)量。然后，通過網(wǎng)絡(luò)將處理后的數(shù)據(jù)傳輸至遠(yuǎn)程監(jiān)控中心的服務(wù)器。在服務(wù)器端，利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)對數(shù)據(jù)進(jìn)行深度挖掘，分析光伏設(shè)備的運(yùn)行趨勢、發(fā)電效率變化等，為電站的運(yùn)維決策提供科學(xué)依據(jù)。例如，通過分析光伏板的發(fā)電功率與光照強(qiáng)度、溫度的關(guān)系，優(yōu)化逆變器的工作參數(shù)，提高發(fā)電效率。

（三）遠(yuǎn)程監(jiān)控與故障處理

運(yùn)維人員在遠(yuǎn)程監(jiān)控中心，通過監(jiān)控軟件的可視化界面，實(shí)時(shí)查看光伏電站設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。界面以地圖、圖表、列表等形式展示設(shè)備位置、發(fā)電功率、運(yùn)行參數(shù)等信息，方便運(yùn)維人員快速掌握電站整體運(yùn)行情況。當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障或異常時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)立即發(fā)出報(bào)警信號(hào)，并在界面上突出顯示故障設(shè)備的位置和詳細(xì)信息。運(yùn)維人員可通過遠(yuǎn)程登錄工控一體機(jī)，查看設(shè)備的運(yùn)行日志和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，進(jìn)行初步故障診斷。對于一些簡單故障，可直接遠(yuǎn)程操作工控一體機(jī)，調(diào)整設(shè)備參數(shù)或重啟設(shè)備進(jìn)行修復(fù)；對于復(fù)雜故障，則安排現(xiàn)場運(yùn)維人員前往處理，同時(shí)通過遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)為現(xiàn)場人員提供技術(shù)支持，提高故障處理效率。

四、應(yīng)用案例分析

（一）某荒漠光伏電站的監(jiān)控升級(jí)

某位于荒漠地區(qū)的大型光伏電站，原有監(jiān)控系統(tǒng)存在數(shù)據(jù)傳輸延遲、設(shè)備故障率高的問題，嚴(yán)重影響電站的運(yùn)維效率和發(fā)電效益。該電站引入聚徽壁掛式工控一體機(jī)進(jìn)行監(jiān)控系統(tǒng)升級(jí)。在光伏板陣列區(qū)域和逆變器室安裝多臺(tái)工控一體機(jī)，通過 RS-485 串口連接光伏板傳感器和逆變器，采集發(fā)電功率、電壓、電流等數(shù)據(jù)，并通過 4G 網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳輸至遠(yuǎn)程監(jiān)控中心。

升級(jí)后的監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集與傳輸，數(shù)據(jù)延遲從原來的幾分鐘縮短至幾秒。工控一體機(jī)的高防護(hù)設(shè)計(jì)使其在荒漠高溫、沙塵環(huán)境下穩(wěn)定運(yùn)行，設(shè)備故障率降低了 40%。監(jiān)控軟件的故障預(yù)警功能提前發(fā)現(xiàn)并處理了多起設(shè)備隱患，避免了故障擴(kuò)大，電站的發(fā)電效率提高了 8%，年發(fā)電量增加顯著，運(yùn)維成本降低了 25%。

（二）某山地分布式光伏電站的遠(yuǎn)程運(yùn)維

某山地分布式光伏電站，由多個(gè)小型光伏電站組成，分布在不同的山頭，運(yùn)維難度大。采用聚徽壁掛式工控一體機(jī)構(gòu)建遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，每座小型電站安裝一臺(tái)工控一體機(jī)，通過 WiFi 或 4G 網(wǎng)絡(luò)連接，將數(shù)據(jù)上傳至統(tǒng)一的監(jiān)控平臺(tái)。

運(yùn)維人員在遠(yuǎn)程監(jiān)控中心，可同時(shí)監(jiān)控多個(gè)電站的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，通過監(jiān)控軟件的集中管理功能，實(shí)現(xiàn)對所有電站的統(tǒng)一調(diào)度和管理。當(dāng)某電站設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警并生成故障處理工單，運(yùn)維人員根據(jù)工單信息，遠(yuǎn)程指導(dǎo)現(xiàn)場人員進(jìn)行故障排查，或安排人員前往處理。該方案大大提高了運(yùn)維效率，減少了人工巡檢的工作量，降低了運(yùn)維成本，同時(shí)確保了電站的穩(wěn)定運(yùn)行和高效發(fā)電。

五、未來發(fā)展趨勢

隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)的不斷發(fā)展，聚徽壁掛式工控一體機(jī)在新能源電站運(yùn)維中的應(yīng)用將更加智能化。未來，工控一體機(jī)將集成更先進(jìn)的傳感器技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對光伏設(shè)備更全面的狀態(tài)監(jiān)測，如光伏板的老化程度、組件熱斑檢測等。通過人工智能算法對大量運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行學(xué)習(xí)和分析，實(shí)現(xiàn)設(shè)備故障的精準(zhǔn)預(yù)測和智能診斷，進(jìn)一步提高運(yùn)維的前瞻性和準(zhǔn)確性。

同時(shí)，隨著 5G 技術(shù)的普及，工控一體機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸速度將更快、穩(wěn)定性更高，實(shí)現(xiàn)更實(shí)時(shí)、更流暢的遠(yuǎn)程監(jiān)控與控制。此外，工控一體機(jī)還將與電站的能源管理系統(tǒng)、電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)等進(jìn)行深度融合，實(shí)現(xiàn)能源的優(yōu)化調(diào)度和智能分配，提高新能源電站的整體運(yùn)營效益和對電網(wǎng)的支撐能力，為新能源產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供更強(qiáng)大的技術(shù)支持。

審核編輯 黃宇