光伏维保系统基本分析和故事板

光伏维保系统基本分析和故事板

物联老李
2024.3.19

基本分析
前提约束
本结论仅做为初步分析指导用，提供后续工作思路。
本次分析仅针对已讨论过的针对光伏板电压进行监测和数据远程传输，从目前掌握材料来看，对于串连提供高压逆变源的光伏架构来说，板级电压监测是有对热斑和光伏损坏有着高关联的特征变量，具体关联细节需要进一步做理论和实验评估，本文档仅为初步讨论可行性，不涉及进一步研究。
本文档的基本目的是探讨高效高性价比的光伏维保的方法，所有一切导向均以此目的为评价标准。
本次只讨论最低开发成本和软硬件成本下的系统实现，纯技术类型，不涉及任何商业模式的相关讨论。

结论
1.本系统为解决全网络通信问题，在国内目前已基本实现全互联网IPV6协议基础上，本系统基于ipv6实现网络点对点通信，而不是像之前全网通信需要公网地址和互联网服务器转发这类缺点；
2.本系统太阳能站结构为监测单元模块的监测单元，通过通信总线连接到边缘网关，通过互联网或专有网络，任何一个设备均可直接连接并访问边缘网关并取得数据；
3.监测单元较简单，每个单元太阳能板并联一个电压监测和数据传输模块
4.监测单元模块：具有IP6级别防水结构；具有10年寿命防晒外壳；考虑对外一侧外壳为半透明哑黑材料，初始可考虑为PP材料，此处的用途是灯光透出
5.监测单元模块：具有蓝牙功能，一次安装好以后，施工/调试/维保人员维需要在10米内可以用手机对该模块进行模块设置，参数获取，功能调试等功能；
6.监测单元模块：具备有线通信功能，考虑到室外复杂电磁环境，初步可确定使用成熟的差分共总线通信的485协议；
7.监测单元模块：初始考虑只具备初级，约2kv的防静电冲击能力，不具备防雷功能，如果涉及到雷击情况，应该是已经到了要更换太阳能板的地步了，没必要在单元内提供此类防护；
8.具有上述特点监测单元初步评估初始包含结构/硬件等全套价格不高于30元，生产工艺成熟后通过多次改版批量生产有可能降到10元内。本价格仅指硬件/结构等硬成本，而非出厂价格。利润和商业模式有关，不在本次讨论范围内。
9.边缘网关：通过总线在本地广播时基信号，初步可定为UTC时基信号；根据太阳能站点的对空无遮挡特征，此时基应来自于GPS北斗授时；
10.边缘网关：通过本地通信总线收集具有时间戳的监测模块电压数据并能够做初步筛选和数据压缩；
11.边缘网关：具备全网通4G CAT1 通信能力，内置至少两套SIM/ESIM,可设定也可自主依策略选择不同网络运营商，比如主基站故障情况下自动启动务备用运营商的基站例证通信，保证施工和后续通信最高生存能力；
12.边缘网关：具有WIFI热点功能，可以通过WIFI连接进行调试和数据通信等功能；因为可能为了通信信号，边缘网关的安装位置可能并不适合有线连接；
13.边缘网关：具有有线网络接口，有线的话，能有最好，因为最稳定，但现实施工场景大约是难用到，能配合的业主可能并不多，但一定要有；
14.边缘网关，具有基于IPV6的数据服务功能，可以远程连接获取数据。目前常用的CS架构服务器是在互联网上，一般是站点做为客户端，本架构利用IPV6的全网点对点特性将服务端放在站点上，架设和运营成本会极大降低；
15.具有上述特点的边缘网关应分为几种形态，不同场景使用不同的型号和适配，初步估计硬件成本从几十到几百都可能，最便宜的4G CAT1模块方案大批量下不用超过100就应该可以实现；此价格为纯硬成本，现实需要依据商业模式加上利润，这不在本次讨论范围内；
16.上述仅为此架构的太阳能站点部分。数据存储和数据展示，数据应用部分依据使用环境不同差异巨大，本次不讨论。如果仅需要低成本私有布署的话，除了数据存储需要工业级设备，其他均可用民用级设备，设备采购和维护成本非常低廉而且方便；

故事看板
安装
1.场景一 安装： 仓库发货按照一张580w的太阳能板上下两模块配置两个模块，现场安装时使用公母接口将模块直接并联在每个太阳能模块上，使用结构胶或免钉胶或者自攻螺丝将模块固定在太阳能板背面，接通后，模块自动通电，从半透明窗口可以看到模块内置灯快闪，表明模块安装完成，等待配置；施工人员通过手机施工APP扫描出厂二维码，将相关模块信息记录于手机中；同时手机连接模块获取电压监测信息并自动或辅助判断是否正确；
2.场景二 配置：施工app有预先设置好的施工架构，在安装时扫描模块后施工APP自动下发已规划好的参数信息到模块中完成配置；如果无预规划的参数，全部设备安装完成后再规划好通信参数信息进入配网模式，施工员手持手机全场地走一圈完成参数的自动配置；
3.场景三 边缘路由总线通信配置： 使用施工APP连接边缘路由器热点，查看各监测点的上线情况和上报数据是否正确，无问题几分钟内可完成站内施工；有问题则自动指示出问题模块辅助问题排查；

通信
1.场景一 边缘路由带宽费用： 边缘路由内置了两张ESIM卡，一张移动，一张电信。由于当地电信基站信号更强，默认按信号强度选择了电信基站。由于公司对带宽流量的采购是基于集群的，也就是多张SIM卡共用一个宽带流量，而公司最近加多了移动集群带宽的采购，通过远程指令，公司将部分站点的主流量从电信切换到了移动。
2.场景二 边缘路由主副路由切换： 原主流量使用移动流量，由于移动基站光纤补挖断失去连接，边缘路由识别到以后迅速切换连接为电信解决短暂失联问题；
3.场景三 宽带流量： 由于目前仅针对电压进行监测，数据相对单一，边缘路由内置数据粗处理模式，没必要将所有原始数据上传，仅将数据进行特征处理，本文档中情况仅获取站点数据的特征值，上传此特征值即可。由于数据的边缘处理，带来的好处是带宽采购需求大为下降，同时对存储服务器和日常数据管理的需求也大为下降；
4.场景三 近海和沙漠腹地无基站时的通信： 铺设电缆时即可同步铺设多芯光纤，相对于总成本来说，这个成本对总成本基本无影响，平时通信能过光缆，如果通信异常中断，极端情况下可使用无人机低空飞抵站点上空通过数传通道数分钟内获取站点历史数据，为下一步工作提供数据指导；

健康监控
1.场景一 站点健康监控： 边缘路由还在本地检查出异常数据并根据等级上报预警，告警等问题。本例中特征值包括但不限于本站点电路板单元群特征电压曲线，同比，环比数据，老化分析等。预警也意味着在问题初期即能及时上报，避免热斑一类的可挽救的事件能得到及时处理。

总结
1.本文档仅针对太阳能站点的相关远程监测的一点想法的实现进行初步实现设计，局限较多，体现思路而已；
2.本文涉及的产品/技术方案等从实现难度角度来说并不难；
3.本文涉及的产品/技术方案等从最终产品角度来看也不简单，同上一点来说综合起来就是技术实现不难，但产品的应用场景的要求来说保证尽可能高的平均无故障使用时间来说有挑战，坑也不少，需要有成熟质量保证的研发，研发质量管理，中试，生产，供应链管理的全链流程才能保证质量，光这一个产品能否保证此套体系正常工作存疑问，具体要结合商业和盈利模式的上层架构才好下结论；
4.本产品非市场成熟产品，不建议套用工程类的成熟产品做集成的思路来考虑，技术实现其实很快，但这一步仅做了这件事的一半进度而已，剩下的一半是在各种测试，试点工程中不断锤炼，加上科学的方法和不可缺少的时间才能最终完成。这种投入是以年为单位来计算的，3～6个月连研发阶段都结束不了，从我目前考虑，这事要么是华为一类的研发型企业来实现，要么就是有运维类或面板厂背景的企业的长远投资来实现，或者有资本介入 实现，但这个案子目前看来不大不容易引入资本。这个事最大的坑就是技术上的实现和实际成熟产品之间的差距形成的大坑，太阳能站点的高维护费用一定是要求产品的高成熟度高可远程维护性才能有现实的可用 性。举几个例子，供应链器件质量管理，如果对某批次电容因为之前的无问题默认不进行检测，出现长期日夜高低温冲击后电容产生裂纹失效导致批量产品故障，批量更换的成本可能高得可怕；塑料结构件供应商更换劣质原料导致在近海盐雾环境下结构件加速老化；4G模块由于源头芯片供应商BUG在一定安装时间后导致批量模块失效；软件缺少必要的压力测试BUG导致站点批量失联，必须要维保人员现场解决…以上问题均是现实中有类似案例的，做产品容易，做好产品不容易；
5.本文档仅抛砖引玉，算是聊天思路的再多一步的粗分析，也算是一个结点了，进一步工作还有很长路要走。