1.概述

隨著規(guī)模性的光伏電站陸續(xù)建設和投入運行，如何實時了解電站的運行狀況，如何滿足上一級系統(tǒng)或電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)的監(jiān)控需求成為了急需解決的事情。

由于光伏電站多建設在青藏、新疆、西北等地區(qū)，占地面廣、且分布地形復雜各異、受暴雨風雪惡劣天氣影響，加之故障率高、電能損耗大、電站效率低以及運維管理困難等等，這些給電站資產(chǎn)后續(xù)的經(jīng)營管理以及發(fā)展帶來了諸多風險和挑戰(zhàn)。

為使對分布式能源實現(xiàn)高效監(jiān)控、滿足電力接入電網(wǎng)要求、合理調(diào)配、集中監(jiān)控、電網(wǎng)分析、配網(wǎng)自動化及日常維護等進行統(tǒng)一管理，東用科技推出微電網(wǎng)光伏發(fā)電遠程監(jiān)控系統(tǒng)解決方案。光伏監(jiān)控系統(tǒng)是統(tǒng)籌光伏系統(tǒng)的太陽能光伏陣列和鉛酸蓄電池模塊（儲能單元）的關鍵，也是整個光伏系統(tǒng)的智能核心。它不僅控制整個系統(tǒng)的工作狀態(tài)，包括太陽能光伏陣列工作狀態(tài)和蓄電池充放電的工作狀態(tài)，還為系統(tǒng)的可靠運行提供保障，同時建立必要的人機通訊，也為多個光伏系統(tǒng)之間的通訊和管理提供接口。
2.用戶需求
野外站點分散，希望通過4G蜂窩網(wǎng)絡，實現(xiàn)光伏系統(tǒng)的遠程監(jiān)控。
3.需求分析
?現(xiàn)場環(huán)境復雜，沒有有線網(wǎng)絡。
由于野外站點鋪設光纖或有線成本高，施工不便。但戶外現(xiàn)場一般都會有手機信號覆蓋，所以使用4G無線通信方式大大解決了項目施工難度。
?無人值守，保證7*24小時穩(wěn)定
由于野外站點大部分屬于無人值守站點，現(xiàn)場設備安裝點無人維護，為保證系統(tǒng)的穩(wěn)定工作，設備必須具有很強的可靠性。同時戶外安裝的設備應該具有耐高低溫和防雷特性。
?數(shù)據(jù)加密傳輸，保證數(shù)據(jù)安全
采用無線傳輸數(shù)據(jù)，為保證網(wǎng)絡的安全運行，整個系統(tǒng)網(wǎng)絡設計建議使用VPN加密隧道傳輸，既能保證數(shù)據(jù)的安全傳輸，又能實現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸。
基于以上多方面的分析，本方案網(wǎng)絡設計采用無線VPN組網(wǎng)方案，其中通信設備選用工業(yè)級無線路由器ORB305，設備硬件采用高防護等級設計，抗EMC干擾，高穩(wěn)定性、易維護，滿足無人值守環(huán)境使用。路由器軟件支持多種VPN協(xié)議，保證數(shù)據(jù)傳輸安全。數(shù)據(jù)調(diào)度中心部署VPN服務器。通過無線路由器與VPN服務器建立的VPN虛擬局域網(wǎng)實現(xiàn)調(diào)度中心和現(xiàn)場設備的采集和控制。
4.解決方案
4.1方案概述
整個無線組網(wǎng)方案由數(shù)據(jù)中心端、網(wǎng)絡傳輸端和現(xiàn)場設備三部分組成?，F(xiàn)場設備與無線路由器相連接，無線路由通過4G蜂窩網(wǎng)絡與調(diào)度中心服務器（或云服務器）建立一條VPN加密通道，通過建立VPN通道實現(xiàn)終端設備與數(shù)據(jù)中心服務器雙向通信，數(shù)據(jù)監(jiān)控中心通過對現(xiàn)場設備進行數(shù)據(jù)采集與控制，從而實現(xiàn)遠程監(jiān)控。
4.2方案設計
根據(jù)用戶實際網(wǎng)絡環(huán)境情況，我們?yōu)榭蛻籼峁﹥煞N不同組網(wǎng)方案。
?方案一（公有云通過上云助手組網(wǎng)）
?方案二（帶有公網(wǎng)IP的專網(wǎng)通過VPN防火墻組網(wǎng)）
4.2.1方案一：

針對一些客戶數(shù)據(jù)中心部署在云服務器上，我們推出云+網(wǎng)+端的VPN組網(wǎng)方案，此方案最大的特點是系統(tǒng)部署簡單、靈活、客戶現(xiàn)場采集設備可以快速上云，云服務器自帶固定公網(wǎng)IP，企業(yè)客戶無需部署運營商專線。云服務器只需要安裝上云助手軟件，即可實現(xiàn)無線路由器與云服務器建立VPN隧道，通過VPN隧道，云服務可以實時遠程采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)對現(xiàn)場設備遠程在線監(jiān)控。
數(shù)據(jù)中心端設計
數(shù)據(jù)中心端主要由上位機軟件或平臺和云服務器組成，通過云服務器上安裝的上云助手軟件與無線路由器設備建立的VPN隧道，可輕松實現(xiàn)服務器上位機不斷的采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)終端的數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)存儲、顯示、計算分析。實現(xiàn)現(xiàn)場設備運行情況、相關運行參數(shù)的實時監(jiān)控。
?上云助手軟件功能
Device Control Center控制器軟件是東用科技推出的企業(yè)上云VPN助手軟件。解決因云服務器虛擬化造成的數(shù)據(jù)回傳困難的問題，企業(yè)可以通過該軟件實現(xiàn)無線數(shù)據(jù)終端遠程加密接入。遠程訪問企業(yè)內(nèi)網(wǎng)資源，并提供安全、智能更加可靠的聯(lián)網(wǎng)體驗。
上云助手產(chǎn)品具有部署簡單、維護成本低、云端適應能力強等特點，為企業(yè)提供云+網(wǎng)+端智能組網(wǎng)方案，打破位置限制，實現(xiàn)各地區(qū)間設備到云服務器的信息互聯(lián)互通。同時通過從用戶、終端到鏈路和服務的多維度防護，保障單位信息安全，避免敏感數(shù)據(jù)泄露。為企業(yè)數(shù)據(jù)安全保駕護航。

上云助手軟件界面
?用戶遠程維護
客戶或廠家的維護工程師無論身在何處，只要在windows系統(tǒng)的電腦上安裝設備快線客戶端，即可打通現(xiàn)場與現(xiàn)場設備的網(wǎng)絡通道，將PC與現(xiàn)場設備組成局域網(wǎng)。使得工程師快速連接到現(xiàn)場的設備或采集器，通過相應的編程軟件實現(xiàn)對設備的在線調(diào)試等操作，達到排障的目的。
通過遠程維護方案，工程師無論身處何地都可以遠程維護中心進行程序調(diào)試、掌握現(xiàn)場設備的狀態(tài)及運行狀況，無需跑到設備現(xiàn)場，節(jié)省企業(yè)成本。
網(wǎng)絡傳輸端
網(wǎng)絡傳輸端是整個聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的樞紐，為了實現(xiàn)運行數(shù)據(jù)的遠程集中監(jiān)測、控制、調(diào)度，必須建立連接所有監(jiān)控點的通訊網(wǎng)絡。網(wǎng)絡傳輸端采用ORB305工業(yè)級無線路由器作為數(shù)據(jù)通信載體，工業(yè)級無線路由器通過4G網(wǎng)絡接入互聯(lián)網(wǎng)，通過和云服務器的上云助手軟件建立VPN數(shù)據(jù)傳輸隧道，把現(xiàn)場PLC數(shù)據(jù)實時上傳到數(shù)據(jù)中心。現(xiàn)場設備與數(shù)據(jù)中心進行數(shù)據(jù)交互都是在VPN隧道內(nèi)進行數(shù)據(jù)傳輸，能夠有效保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩浴?br />?公網(wǎng)帶寬：
系統(tǒng)使用的是云服務器。云服務器自帶彈性公網(wǎng)IP地址，隨時可以增減帶寬方便靈活。中心端云服務器帶寬大小與終端采集設備接入數(shù)量有直接關系。（若考慮業(yè)務擴展或接入視頻業(yè)務，中心端建議采用不低于20M帶寬?？梢愿鶕?jù)接入業(yè)務量隨時調(diào)整。）
4.2.2方案二：

在傳統(tǒng)硬件防火墻和服務器網(wǎng)絡中，所有軟硬件資源統(tǒng)一到調(diào)度控中心，所有數(shù)據(jù)傳輸不需要經(jīng)過第三方中轉。用戶需租用一條公網(wǎng)專線即可實現(xiàn)與無線路由器建立VPN加密隧道，監(jiān)控中心通過VPN與終端設備雙向通信。從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心對現(xiàn)場設備運行情況、相關運行參數(shù)的實時監(jiān)控。
數(shù)據(jù)監(jiān)控中心端
數(shù)據(jù)監(jiān)控中心主要由VPN防火墻、管理服務、WEB服務器和工作站等設備構成，
監(jiān)控中心設備通過VPN防火墻或路由器設備接入互聯(lián)網(wǎng)，監(jiān)控中心設備通過VPN隧道與站內(nèi)現(xiàn)場ORB305-4G工業(yè)路由器建立通訊連接，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心設備與現(xiàn)場設備站點相互通訊.通過遠程監(jiān)控系統(tǒng)軟件接收現(xiàn)場各個站點通信采集終端的數(shù)據(jù)。并對數(shù)據(jù)存儲、顯示、計算分析。實現(xiàn)對現(xiàn)場設備運行情況、相關運行參數(shù)的實時監(jiān)控。
網(wǎng)絡傳輸端
工業(yè)級無線路由器負責網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸工作，工業(yè)級無線路由器通過撥號接入互聯(lián)網(wǎng)，通過和監(jiān)控中心VPN防火墻設備建立VPN數(shù)據(jù)傳輸隧道，把站內(nèi)數(shù)據(jù)實時上傳到數(shù)據(jù)中心?，F(xiàn)場設備與數(shù)據(jù)中心進行數(shù)據(jù)交互都是在VPN隧道內(nèi)進行數(shù)據(jù)傳輸，能夠有效保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩浴?br />工業(yè)路由器特點
?接口協(xié)議設計
ORB305工業(yè)路由器自帶1路RS232、1路RS485接口和5個以太網(wǎng)接口，并且設備支持：Modbus RTU，Modbus TCP、Modbus網(wǎng)橋以及TCP/UDP等多種通信協(xié)議。滿足工業(yè)大部分工業(yè)設備通信要求。
?工業(yè)級設計
方案提供的工業(yè)級無線路由器采用全工業(yè)化設計，從處理芯片、通信模塊、電子器件全采用工業(yè)級標準，產(chǎn)品具備以下可靠性指標：采用工業(yè)設計性，金屬外殼，防護等級為IP30 EMC各項等級指標達3級以太網(wǎng)口支持1.5KV隔離變壓保護寬溫支持：-40~70寬壓支持：DC9-48V。

?IP地址規(guī)劃
整個自動化控制系統(tǒng)網(wǎng)絡通過云上VPN服務器和無線路由器建立VPN連接，由于建立VPN，每個路由器的網(wǎng)段和VPN服務器的網(wǎng)段必須不在同一網(wǎng)段。如果有多個工業(yè)路由器都要連接到同一個VPN服務器，那么每個路由器的LAN地址都必須占用一個唯一的網(wǎng)段，不能重復。

站點名稱網(wǎng)段掩碼LAN地址PLC地址
1#路由器192.168.1.0 255.255.255.0 192168.1.1 192.168.1.X
2#路由器192.168.2.0 255.255.255.0 192168.2.1 192.168.2.X
3#路由器192.168.3.0 255.255.255.0 192168.3.1 192.168.3.X
備注：X代表2-254任意數(shù)字。
?網(wǎng)絡安全設置
針對網(wǎng)絡安全要求比較高的客戶，通過設置IP和MAC地址綁定后，只有主機MAC地址和設置的IP地址和設備綁定的一致才能接入網(wǎng)絡，其他用戶接入網(wǎng)絡不能通過設備訪問任何資源，可以有效阻止非法用戶登錄設備，實現(xiàn)安全接入。接口關閉設置可以關閉不使用的接口，有效防止非法接入。