一种基于光伏电站发电的环境监测系统及方法与流程

1.本发明涉及环境监测技术领域，具体为一种基于光伏电站发电的环境监测系统及方法。


背景技术：

2.太阳电池组件通常安装在地域开阔、阳光充足的地带。在长期使用中难免落上飞鸟、尘土、落叶等遮挡物，这些遮挡物在太阳电池组件上就形成了阴影，由于局部阴影的存在，太阳电池组件中某些电池单片的电流、电压发生了变化。其结果使太阳电池组件局部电流与电压之积增大，从而在这些电池组件上产生了局部升温，此时阴影面积会发热，严重时热斑效应可导致电池局部烧毁，甚至造成整个太阳能组件的报废或重大火灾。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种基于光伏电站发电的环境监测系统及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
4.为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
5.一种基于光伏电站发电的环境监测系统及方法，该方法包括以下步骤：
6.s1、采集光伏电站的位置，以光伏电站的位置为圆心，以r为半径，建立监测区域；
7.s2、获取监测区域内光伏电站电池组件的数量与位置、监测区域林木的数量与位置，得到监测区域内任一电池组件与林木之间的距离关系；
8.s3、根据得到监测区域内任一电池组件与林木之间的距离关系，预测不同的时间周期下林木的落叶落到光伏电站电池组件造成阴影遮挡的概率；
9.s4、设置概率阈值，若预测得到的林木的落叶落到光伏电站电池组件造成阴影遮挡的概率超出概率阈值，则发出警报至管理端口，提醒管理人员进行维护。
10.在步骤s2中，监测区域内光伏电站电池组件的总数量为n；
11.以光伏电站的位置为原点，构建平面位置坐标系；
12.获取监测区域内任一电池组件i的位置，记为(xi,yi)；
13.获取监测区域内所有林木的位置信息，记为集合，集合中任意元素表示为{(x1,y1)，(x2,y2)，
…
，(xj,yj)}；
14.所述监测区域内元素的总数量为m；
15.计算监测区域内任一电池组件i与监测区域内林木群j的之间的距离关系d0为：
[0016][0017]
其中，d0为监测区域内任一电池组件i与监测区域内林木群j的之间的距离。
[0018]
根据坐标点距离公式可以得出监测区域内电池组件与林木之间的距离关系，光伏电站的建立要求较高，不能占用基本农田，所以建议在空旷，植被少的地方建立，一般这些
地方比较荒凉、偏僻，但是在规定距离以外的地方可以种植灌木，如：三角枫球。
[0019]
预测不同的时间周期下林木的落叶落到光伏电站电池组件造成阴影遮挡的概率p1为：
[0020]
p1＝k1*s1 k2*s2 k3*s3 k4*d0 α*k5[0021]
其中，s1为温度的高低；k1为温度的高低导致林木的落叶落到光伏电站电池组件造成阴影遮挡的概率影响的权重；s2为降水量的大小；k2为降水量的大小导致林木的落叶落到光伏电站电池组件造成阴影遮挡的概率影响的权重；s3为风级的大小；k3为风级的大小导致林木的落叶落到光伏电站电池组件造成阴影遮挡的概率影响的权重；k4为监测区域内任一电池组件i与监测区域内林木群j的之间的距离造成阴影遮挡的概率影响的权重；α为在不同时间周期下的产生误差；k5为在不同时间周期下产生的误差影响的权重。
[0022]
三角枫球的高度在五米到十米左右，光伏电站电池组件的高度在2米以上。
[0023]
由于林木的数量较多，光伏电站的电池组件也不止一个，为了方便计算，求取其平均值进行计算。
[0024]
所述季节情况分为四个周期：所述第一个周期包括3月、4月、5月；所述第二个周期包括6月、7月、8月；所述第三个周期包括9月、10月、11月；所述第四个周期包括12月、1月、2月；
[0025]
一般第一个周期为春季，气候资料表明，我国全年月平均风速最大值较多出现在2～4月。此时的季节是大气环流调整期，无论南方还是北方天气系统活跃，大气运动频繁，风也就多了，如果这时气压差大，便会出现大风天气；这个时候林木自身的水分也不多，吸收外界的水分也不足，再加上冬季的冷空气会持续到春季，所以在春天也会落叶，大风就成了主要的因素之一；第二个周期为夏季，夏季气温高且风少，容易干旱也容易降雨，无论是干旱时林木吸收的水分太少还是降雨太多都会导致林木落叶，水分含量就成了夏季落叶的主要因素之一；第三个周期为秋季，秋季风多，降水少，气温也相对较低，所以林木在秋季落叶的占大部分；第四个阶段为冬季，也是一年中气温最低的时候，降雨少，温度低就会导致林木落叶；林木会落叶的种类也多种多样，再加上这些外界因素，落叶就很容易落到光伏电站的电池组件上，产生阴影遮挡，从而出现热斑效应。
[0026]
设置概率阈值p，当p1》p时，发出警报至管理端口，提醒管理人员进行维护。
[0027]
根据概率可以预测落叶到落到光伏电站的电池组件上的概率为多少，当概率到达一定阈值的时候，就要发出警报，提醒工作人员维护，不然可能会造成整个太阳能组件的报废或重大火灾。
[0028]
一种基于光伏电站发电的环境监测系统，该系统包括信息采集模块、计算模块、监测模块、预警模块；
[0029]
所述信息采集模块用于对监测区域内光伏电站电池组件的数量与位置、监测区域林木的数量与位置进行采集并进行记录；所述计算模块用于计算不同的时间周期下林木的落叶落到光伏电站电池组件造成阴影遮挡的概率，上传至监测模块；所述监测模块用于将不同的时间周期下林木的落叶落到光伏电站电池组件造成阴影遮挡的概率进行存储，并对其进行监测；所述预警模块用于设置概率阈值，若预测得到的林木的落叶落到光伏电站电池组件造成阴影遮挡的概率超出概率阈值，则发出警报至管理端口，提醒管理人员进行维护。
[0030]
所述信息采集模块的输出端与所述计算模块的输入端相连接；所述计算模块的输出端与所述监测模块的输入端相连接；所述监测模块的输出端与所述预警模块的输入端相连接；所述预警模块的输出端与所述管理端口的输入端相连接。
[0031]
所述信息采集模块包括采集单元、记录单元；
[0032]
所述采集单元用于对监测区域内光伏电站电池组件的数量与位置、监测区域林木的数量与位置进行采集；所述记录单元用于对监测区域内光伏电站电池组件的数量与位置、监测区域林木的数量与位置进行记录；
[0033]
所述采集单元的输出端与所述记录单元的输入端相连接；所述记录单元的输出端与所述计算模块的输入端相连接。
[0034]
所述计算模块包括、计算单元、上传单元；
[0035]
所述计算单元用于对不同的时间周期下林木的落叶落到光伏电站电池组件造成阴影遮挡的概率进行计算；所述上传单元用于将计算得到的不同的时间周期下林木的落叶落到光伏电站电池组件造成阴影遮挡的概率上传至监测模块；
[0036]
所述计算单元的输出端与所述上传单元的输入端相连接；所述上传单元的输出端与所述监测模块的输入端相连接。
[0037]
所述监测模块包括存储单元、概率监测单元；
[0038]
所述存储单元用于将不同的时间周期下林木的落叶落到光伏电站电池组件造成阴影遮挡的概率进行存储；所述概率监测单元用于对不同的时间周期下林木的落叶落到光伏电站电池组件造成阴影遮挡的概率进行监测；
[0039]
所述存储单元的输出端与所述概率监测单元的输入端相连接；所述概率监测单元的输出端与所述预警模块的输入端相连接。
[0040]
所述预警模块包括判断单元、提醒单元；
[0041]
所述判断单元用于设置概率阈值，判断预测得到的林木的落叶落到光伏电站电池组件造成阴影遮挡的概率是否超出概率阈值；所述提醒单元用于当预测得到的林木的落叶落到光伏电站电池组件造成阴影遮挡的概率超出概率阈值，则发出警报至管理端口，提醒管理人员进行维护。
[0042]
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：采集光伏电站的位置，以光伏电站的位置为圆心，以r为半径，建立监测区域；获取监测区域内光伏电站电池组件的数量与位置、监测区域林木的数量与位置，得到监测区域内任一电池组件与林木之间的距离关系；根据得到监测区域内任一电池组件与林木之间的距离关系，预测不同的时间周期下林木的落叶落到光伏电站电池组件造成阴影遮挡的概率；设置概率阈值，若预测得到的林木的落叶落到光伏电站电池组件造成阴影遮挡的概率超出概率阈值，则发出警报至管理端口，提醒管理人员进行维护。
[0043]
本发明能够对光伏电站的热斑效应进行监测，提高光伏电站的安全性，保护人民生命财产安全。
附图说明
[0044]
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
[0045]
图1是本发明一种基于光伏电站发电的环境监测系统及方法的结构示意图
[0046]
图2是本发明一种基于光伏电站发电的环境监测方法的流程示意图。
具体实施方式
[0047]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0048]
请参阅图1-2，本发明提供技术方案：
[0049]
s1、采集光伏电站的位置，以光伏电站的位置为圆心，以r为半径，建立监测区域；
[0050]
s2、获取监测区域内光伏电站电池组件的数量与位置、监测区域林木的数量与位置，得到监测区域内任一电池组件与林木之间的距离关系；
[0051]
在步骤s2中，监测区域内光伏电站电池组件的总数量为n；
[0052]
以光伏电站的位置为原点，构建平面位置坐标系；
[0053]
获取监测区域内任一电池组件i的位置，记为(xi,yi)；
[0054]
获取监测区域内所有林木的位置信息，记为集合，集合中任意元素表示为{(x1,y1)，(x2,y2)，
…
，(xj,yj)}；
[0055]
所述监测区域内元素的总数量为m；
[0056]
计算监测区域内任一电池组件i与监测区域内林木群j的之间的距离关系d0为：
[0057][0058]
其中，d0为监测区域内任一电池组件i与监测区域内林木群j的之间的距离。
[0059]
s3、根据得到监测区域内任一电池组件与林木之间的距离关系，预测不同的时间周期下林木的落叶落到光伏电站电池组件造成阴影遮挡的概率；
[0060]
预测不同的时间周期下林木的落叶落到光伏电站电池组件造成阴影遮挡的概率p1为：
[0061]
p1＝k1*s1 k2*s2 k3*s3 k4*d0 α*k5[0062]
其中，s1为温度的高低；k1为温度的高低导致林木的落叶落到光伏电站电池组件造成阴影遮挡的概率影响的权重；s2为降水量的大小；k2为降水量的大小导致林木的落叶落到光伏电站电池组件造成阴影遮挡的概率影响的权重；s3为风级的大小；k3为风级的大小导致林木的落叶落到光伏电站电池组件造成阴影遮挡的概率影响的权重；k4为监测区域内任一电池组件i与监测区域内林木群j的之间的距离造成阴影遮挡的概率影响的权重；α为在不同时间周期下的产生误差；k5为在不同时间周期下产生的误差影响的权重。
[0063]
s4、设置概率阈值，若预测得到的林木的落叶落到光伏电站电池组件造成阴影遮挡的概率超出概率阈值，则发出警报至管理端口，提醒管理人员进行维护。
[0064]
设置概率阈值p，当p1＞p时，发出警报至管理端口，提醒管理人员进行维护。
[0065]
实施例一：
[0066]
设置监测区域内光伏电站电池组件的总数量为10；
[0067]
以光伏电站的位置为原点，构建平面位置坐标系；
[0068]
获取监测区域内任一电池组件i的位置，记为(1，2)；
[0069]
获取监测区域内所有林木的位置信息，记为集合，集合中任意元素表示为{(7,8)，(7，7)，(7，9)，(8，8)，(8，7)，(9，7)，(8，9)，(9，9)}；
[0070]
所述监测区域内群j包含的林木的总数量为8；
[0071]
根据计算得出d0＝9.16m；
[0072]
根据p1＝k1*s1 k2*s2 k3*s3 k4*d0 α*k5，
[0073]
计算第三周期的林木的落叶落到光伏电站电池组件造成阴影遮挡的概率p
13
，设置s1为10℃；k1为0.035；s2为3；k2为0.025；s3为5；k3为0.04；α为0.1；k4为0.015；k5为0.2；计算得出p
13
＝0.78；
[0074]
设置概率阈值p为0.7，此时p1＞p，发出警报至管理端口，提醒管理人员进行维护。
[0075]
一种基于光伏电站发电的环境监测系统，该系统包括信息采集模块、计算模块、监测模块、预警模块；
[0076]
所述信息采集模块用于对监测区域内光伏电站电池组件的数量与位置、监测区域林木的数量与位置进行采集并进行记录；所述计算模块用于计算不同的时间周期下林木的落叶落到光伏电站电池组件造成阴影遮挡的概率，上传至监测模块；所述监测模块用于将不同的时间周期下林木的落叶落到光伏电站电池组件造成阴影遮挡的概率进行存储，并对其进行监测；所述预警模块用于设置概率阈值，若预测得到的林木的落叶落到光伏电站电池组件造成阴影遮挡的概率超出概率阈值，则发出警报至管理端口，提醒管理人员进行维护。
[0077]
所述信息采集模块的输出端与所述计算模块的输入端相连接；所述计算模块的输出端与所述监测模块的输入端相连接；所述监测模块的输出端与所述预警模块的输入端相连接；所述预警模块的输出端与所述管理端口的输入端相连接。
[0078]
所述信息采集模块包括采集单元、记录单元；
[0079]
所述采集单元用于对监测区域内光伏电站电池组件的数量与位置、监测区域林木的数量与位置进行采集；所述记录单元用于对监测区域内光伏电站电池组件的数量与位置、监测区域林木的数量与位置进行记录；
[0080]
所述采集单元的输出端与所述记录单元的输入端相连接；所述记录单元的输出端与所述计算模块的输入端相连接。
[0081]
所述计算模块包括计算单元、上传单元；
[0082]
所述计算单元用于对不同的时间周期下林木的落叶落到光伏电站电池组件造成阴影遮挡的概率进行计算；所述上传单元用于将计算得到的不同的时间周期下林木的落叶落到光伏电站电池组件造成阴影遮挡的概率上传至监测模块；
[0083]
所述计算单元的输出端与所述上传单元的输入端相连接；所述上传单元的输出端与所述监测模块的输入端相连接。
[0084]
所述监测模块包括存储单元、概率监测单元；
[0085]
所述存储单元用于将不同的时间周期下林木的落叶落到光伏电站电池组件造成阴影遮挡的概率进行存储；所述概率监测单元用于对不同的时间周期下林木的落叶落到光
伏电站电池组件造成阴影遮挡的概率进行监测；
[0086]
所述存储单元的输出端与所述概率监测单元的输入端相连接；所述概率监测单元的输出端与所述预警模块的输入端相连接。
[0087]
所述预警模块包括判断单元、提醒单元；
[0088]
所述判断单元用于设置概率阈值，判断预测得到的林木的落叶落到光伏电站电池组件造成阴影遮挡的概率是否超出概率阈值；所述提醒单元用于当预测得到的林木的落叶落到光伏电站电池组件造成阴影遮挡的概率超出概率阈值，则发出警报至管理端口，提醒管理人员进行维护。
[0089]
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
[0090]
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。