发明专利｜基于NB-IOT的微电网信息采集与监控系统及其实现方法

摘要：本发明涉及一种基于NB-IOT的微电网信息采集与监控系统及其实现方法，系统包括现场设备层、网络传输层和应用层。所述现场设备层包括微电网环境信息采集系统和微电网现场设备监控系统，负责环境数据与现场设备运行数据的采集;所述网络传输层包括ZIGBEE无线网络、MODBUS RTU总线网络、智能网关和NB-IOT网络，负责数据传输和协议转换;所述应用层包括微电网智能监控平台，微电网智能监控平台包括微电网环境安全评估系统和微电网现场设备监控系统，提供系统监控和环境评估功能。本发明在传统微电网中加入智能网关，通过网关内嵌的协议转换器实现了微电网系统数据的远传，实现了系统的远程监控;本发明通过微电网环境安全评估系统减少了现场设备意外损耗的可能性。

申请人 上海大学

发明人 杜大军 徐智劼 张圳圳 张云鹏蔡佳浩 彭晨

本发明实施例的系统结构框图。

技术背景

微电网是指由分布式电源、储能装置、能量转换装置、负荷、监控和保护装置等组成的小型发配电系统。微电网的提出旨在实现分布式电源的灵活、高效应用，解决数量庞大、形式多样的分布式电源并网问题。开发和延伸微电网能够充分促进分布式电源与可再生能源的大规模接入，实现对负荷多种能源形式的高可靠供给，是实现主动式配电网的一种有效方式，使传统电网向智能电网过渡。

现阶段微电网的通信网络多数由包括MODBUS、PROFIBUS、CAN等在内的现场总线网络构成，此类现场总线微电网系统存在数据孤岛、可延展性差、缺乏远程监控功能的问题;

而有少量微电网系统的通信网络由GPRS网络构成，但GPRS模块存在无线传输模块功耗高、信号差、成本高、寿命相对较短的问题，从而导致由它组成的微电网系统存在明显缺陷。

而在极端的天气环境下，微电网的现场设备常会出现损耗甚至损毁的情况，为减少此类情况的发生，亟需对微电网现场设备的工作环境进行严密监控。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明提供了一种基于NB-IOT的微电网信息采集与监控系统及其实现方法。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于NB-IOT的微电网信息采集与监控系统，包括现场设备层、网络传输层和平台应用层;

所述现场设备层包括微电网环境信息采集系统和微电网现场设备运行监控系统;所述微电网环境信息采集系统包括温湿度监测终端、一氧化碳含量监测终端、二氧化碳含量监测终端、风速监测终端和光强监测终端，负责采集微电网现场的环境数据;所述微电网现场设备运行监控系统包括配电系统监控器、光伏储能系统监控器、风力并网发电系统监控器、光伏并网发电系统监控器、柴油发电系统监控器，负责采集微电网现场设备的运行数据并对微电网现场设备进行控制;

所述网络传输层包括ZIGBEE无线网络、MODBUS RTU总线网络、智能网关和NB-IOT无线网络;其中ZIGBEE无线网络包括协调器和终端，负责微电网环境信息采集系统数据的上传;MODBUS RTU总线网络包括主站和从站，负责微电网现场设备运行数据的上传与控制指令的下发;智能网关包括MCU主控模块、供电模块、NB-IOT无线模块、ZIGBEE无线模块、RS485接口模块和协议转换模块，负责MODBUS RTU总线网络与NB-IOT无线网络间、ZIGBEE无线网络与NB-IOT无线网络间的协议转换和数据的实时转发;NB-IOT无线网络负责智能网关与应用层的微电网智能监控平台间的数据交互;

所述应用层包括微电网智能监控平台，其包括微电网环境安全评估系统和微电网现场设备监控系统;所述微电网环境安全评估系统负责对微电网的运行环境进行评估，从而对现场设备的启停、维护和工作人员的出入做出智能决策;所述微电网现场设备监控系统负责为微电网现场设备的运行情况提供远程监控、实时报警、历史数据查询、传输设备管理、控制指令下发等功能。

本发明实施例微电网现场设备监控系统的系统结构图