電力物聯網的新能源與遠程監測技術研究

王 立

（江蘇能楹新能源科技發展有限公司，江蘇 南通 226600）

0 引 言

電力物聯網作為一種新型技術手段，能夠通過互聯網連接各種設備，并進行智能化管理控制，為新能源技術的應用提供更加便捷有效的解決方案。文章旨在研究電力物聯網的新能源與遠程監測技術，提高新能源系統的效率和可靠性，更好地掌握新能源系統的運行狀態和故障情況，從而進一步優化系統性能和穩定性，為相關領域的發展提供參考。

1 電力物聯網的新能源與遠程監測技術概述

1.1 電力物聯網的新能源

目前，電力物聯網的新能源主要包括太陽能光伏發電、風力發電以及水能發電3種類型，可以有效降低傳統化石燃料對環境的影響。太陽能光伏發電是最常見的一種新能源形式。其將太陽光轉化為電能實現能量轉換，具有環保、高效、清潔的特點。風力發電也是一種重要的新能源形式，主要利用自然風力產生動力，并將動能轉化為電能進行發電，得到廣泛應用[1]。水能發電主要利用河流和湖泊等水源產生的動能作為動力來源進行發電。此外，一些新能源形式正在被開發和推廣。例如：生物質能是一種基于植物或動物廢棄物等有機物質的能源形式，不僅能減少溫室氣體排放量，還能提高能源和資源利用率；核能和海洋熱能等新能源形式也在不斷發展。新能源的可靠性較低，容易出現故障或停運現象，提高新能源的穩定性和可靠性成為急需解決的問題。電力物聯網提出一種全新的解決方案，即智能控制系統。利用先進的傳感器技術和數據處理能力，實現對新能源設備的實時監控和管理，從而提高新能源系統的穩定性和可靠性[2]。

1.2 電力物聯網的遠程監測技術

電力物聯網是一種新興技術，核心思想是將傳統的物理設備和網絡連接起來，通過互聯網進行數據傳輸和處理，從而實現對電網中各種參數的實時監控和管理。其中，電力遙測技術作為一種重要手段，廣泛應用于電力系統的遠程監測。電力遙測技術是利用無線電波或其他電磁波信號來測量距離遠大于常規通信距離的對象位置、速度或方向的一種技術。該技術可以有效提高電力系統的運行效率，降低運營成本，并為電力行業的可持續發展提供有力支持。目前，電力遙測技術已經得到廣泛應用和發展。例如：在發電廠內部，可以通過遙測技術實時監測和控制發電機的溫度、轉速、電壓等；在電廠外部，可以利用遙測技術遠程監測和維護輸電線路、變電站、配電工程等。此外，隨著智能化程度的不斷提升和傳感器技術的發展，電力遙測技術不斷朝著更加精準和高效的方向發展。因此，電力遙測技術具有廣闊的應用前景[3]。

1.3 電力物聯網的新能源與遠程監測技術的結合

通過對新能源設備的數據采集和處理，可以更好地了解設備的工作狀態和性能特點，從而優化其運行方式。通過升級和改進遠程監控系統，可以更加準確地掌握整個電網的狀態和故障情況，及時采取相應的解決措施。實際應用過程中，新能源與遠程監測技術的結合非常重要，可以通過數據采集提供實時的能量消耗量和發電能力等關鍵參數。這些數據可以用于控制和調節設備的運行模式和功率輸出，從而達到最佳的節能效果。遠程監測技術能夠實現對電網中各個節點的全面監控和管理，通過無線通信網絡連接各種傳感器和監控裝置，收集并傳輸大量的實時數據，從而快速發現和定位故障點，并采取相應的解決措施[4]。此外，各設備可以協同工作，形成一個完整的智能化電網。例如，通過將遠程監測數據與新能源設備數據相結合，可以更精確地預測未來的負荷需求和供應狀況，為電網調度做出更好的決策[5]。

2 電力物聯網的新能源與遠程監測系統的設計

2.1 系統硬件設計

電力物聯網的新能源與遠程監測系統主要由電源模塊、數據采集模塊、通信模塊、控制模塊、傳感器模塊以及用戶界面模塊組成。其中，電源模塊是整個系統的核心部分。該模塊采用太陽能電池板作為供電源，能夠實現獨立運行。由于太陽能電池板具有可再生特性，可有效解決環境污染和資源浪費問題。通信模塊采用ZigBee無線網絡協議進行通信，傳輸速率高且覆蓋范圍廣，能夠滿足系統的實時監控需求，為系統提供高效的數據傳輸通道。控制模塊通過分析相關數據，實現對電網設備的智能化控制。實際應用中，可以利用機器學習算法建模和預測系統數據，以便更好地掌握電網設備的狀態變化規律。傳感器模塊是采集和傳輸實時數據的重要環節，主要包括溫度傳感器、電壓傳感器以及電流傳感器等多種類型的傳感器設備，準確獲取現場數據并將其傳輸至控制中心。用戶界面模塊能夠為終端用戶提供直觀的用戶交互方式，便于用戶了解系統的運行狀態和參數設置等情況。

通過各個模塊之間的協同工作，電力物聯網的新能源與遠程監測系統實現對發電機、變壓器等關鍵部件的全面監控和管理。系統硬件設計如圖1所示。

圖1 系統硬件設計

2.2 系統軟件設計

在電力物聯網的新能源與遠程監測系統的設計過程中，軟件設計至關重要。為實現對新能源的監控和遠程監測功能，需要構建一個完整的軟件架構，用于支持各種數據的采集、傳輸、存儲以及分析。該系統軟件設計主要包括模塊劃分、接口定義以及關鍵技術等。整個系統的軟件分為控制中心層和節點層2個層次。控制中心層主要包括3個子模塊，分別是數據采集模塊、數據處理模塊以及數據展示模塊。數據采集模塊負責獲取傳感器數據并將其上傳到數據庫。數據處理模塊用于預處理數據和計算操作，從而提取有用的信息。數據展示模塊則可以將處理后的數據呈現給用戶，以便用戶進行查看和分析。節點層主要包括4個子模塊，分別是通信模塊、數據采集模塊、數據處理模塊以及數據發布模塊。通信模塊負責建立和維護節點之間的通信鏈路。數據采集模塊負責接收來自控制中心的指令和數據。數據處理模塊的功能與控制中心層的數據處理模塊相同，用于對傳感器數據進行預處理和計算操作，以提取有用的信息。數據發布模塊可將處理后的數據發送回控制中心，以便后續處理。系統軟件設計如圖2所示。

圖2 系統軟件設計

同時，需要考慮安全性、可靠性以及易用性等問題。為保證系統的穩定性和可靠性，需要采用多種備份機制和故障恢復策略。此外，需要確保系統的界面友好性和使用便利性，以提高用戶的滿意度和使用率。

2.3 系統監測界面設計

在電力物聯網的新能源與遠程監測系統中，監控儀表是至關重要的組成部分，主要作用是實時監測和控制電網設備，以保證電網的穩定運行。電力物聯網的新能源與遠程監測系統采用基于Web前端開發的技術，通過網頁瀏覽器顯示數據。為提高用戶體驗和操作效率，采用響應式布局的設計方式，在頁面上設置不同的區域，而每個區域都對應一個特定的功能模塊。例如：主頁上的左側欄位可以展示當前網絡的狀態；右側欄位用于顯示各個設備的數據情況；底部欄位用于顯示一些常用功能按鈕，包括開關電源和重啟等。此外，系統監測界面加入了一些交互元素，如滑動條和彈出框等，便于用戶快速訪問所需要的信息。除了界面設計的優化，在系統中增加一些實用功能。例如，可以通過點擊某個設備圖標進入該設備的具體狀態頁面，或者通過搜索欄查找需要的設備名稱或身份標識號（Identity Document，ID）。同時，考慮一些安全問題，如權限管理和加密傳輸等。

2.4 電力物聯網的新能源與遠程監測系統測試

電力物聯網的新能源與遠程監測系統旨在實現對發電機的實時監控和故障診斷，提高電網的運行效率和安全性。一方面，需要確定需要的數據采集設備和傳感器類型。為保證數據的準確性和可靠性，采用多種類型的傳感器進行組合使用。采集數據包括電壓、電流、溫度等多種參數。這些傳感器通過無線通信模塊連接控制單元，并向控制單元發送數據。另一方面，需要考慮如何處理和分析這些數據。

利用基于機器學習算法的預測模型來識別發電機的異常情況，計算公式為

式中：P(y|x)為輸出變量的概率分布函數；w為權重矩陣；x為輸入樣本；y為輸出；b為偏置項；||·||為二乘運算。該模型可以通過訓練得到最優的參數值，從而有效預測發電機的狀態變化，如過流和欠壓等。同時，系統提供用戶界面和報警功能，便于管理人員及時發現問題并采取相應的解決措施。系統測試如圖3所示。電力物聯網新能源與遠程監測系統能夠有效實現對發電機的實時監控和故障診斷，具有較高的精度和穩定性。

圖3 系統測試

3 結 論

通過分析電力物聯網的新能源與遠程監測技術的基本理論，得出該技術具有廣闊的應用前景和發展空間。文章通過設計電力物聯網的新能源與遠程監測系統，成功實現了新能源的遠程監測，可為未來電力系統的智能化建設提供重要參考。