一种基于多维分析的光伏新能源智能监测装置及方法与流程

本发明涉及光伏监测装置，具体为一种基于多维分析的光伏新能源智能监测装置及方法。

背景技术：

1、随着可再生能源的快速发展和广泛应用，光伏新能源作为清洁、可持续的能源形式受到了广泛关注和应用。然而，光伏系统在实际运行中面临着诸多挑战，如温度变化、光强波动、电流不稳定等问题，这些问题可能导致系统效率降低、运行异常甚至损坏设备。但现有技术中对于光伏新能源装置的监测装置不能实现对光伏新能源装置的工作状态参数的多维分析，无法有效理解各参数之间存在的工作状态联系，因此，不能针对性的对光伏设计进行优化和响应处理。

2、因此本技术提出一种基于多维分析的光伏新能源智能监测装置及方法，通过采集光伏系统各项参数数据，并运用多维分析算法，能够深入分析温度、光强、电流等多个维度的数据，发现它们之间的关联性和主要影响因素，通过实时监测、异常检测和智能控制，可以及时发现并解决系统运行中的问题，提高系统的效率和稳定性。这种智能监测装置及方法为光伏新能源的可靠运行和高效利用提供了技术保障，也推动了可再生能源领域的发展与应用。

3、1、专利文件cn109150105b公开了一种光伏组件的监测装置，上述专利实现了用于测量光伏组件的电压，同时可根据需要检测环境温度和湿度，解决了现有技术中cigs薄膜组件的电压测量和监测成本较高的技术问题，但上述专利不能实现数据的多维关联分析功能。

4、2、专利文件cn105939148b公开了一种光伏电池监测装置，上述专利实现了对光伏电池板的当前性能进行及时有效的监控，更重要的是该装置同时还集成有双向通信功能，能与外部设备进行通信实现数据的双向传输，但上述专利不能实现对光伏新能源系统的工作状态参数实时监测功能。

5、3、专利文件cn107425811b公开了一种光伏组件的监测装置和光伏发电系统，上述专利实现了通过交流电源装置检测到其输出端的交流电流的有无，即可确定出每一路的光伏组件是否正常接入，确保能够及时了解每一路光伏组件的接入情况，避免出现因未及时发现光伏组件未正常计入光伏发电系统而导致的光伏发电系统的工作效率降低的问题，但上述专利不能实现根据多维分析效果对光伏新能源系统进行运行状态调节功能。

6、4、专利文件cn107171640b公开了一种光伏直流绝缘监测方法、装置及一种光伏系统，上述专利实现了对光伏组件的电压、电流、温度、湿度实时监测，通过无线通信方式上传远程监控后台，便于及时发现异常，主动提醒，避免发生严重损失。还提供一种光伏发电系统，白天正常发电并择机对蓄电池充电，晚间对光伏组件施加反向偏向电压，以消除光伏组件的pid现象，提高白天光伏组件的发电效率，但上述专利不能实现对监测装置的通风散热功能。

7、综上所述，上述专利不能实现数据的多维关联分析功能、对光伏新能源系统的工作状态参数实时监测功能、根据多维分析效果对光伏新能源系统进行运行状态调节功能和对监测装置的通风散热功能，导致无法对光伏新能源装置进行全面多维分析、无法根据工作状态数据进行及时有效调整响应、无法对设计做出进步优化和监测装置运行稳定性差的问题；

8、为此，本技术提出了一种能实现数据的多维关联分析功能、对光伏新能源系统的工作状态参数实时监测功能、根据多维分析效果对光伏新能源系统进行运行状态调节功能和对监测装置的通风散热功能的基于多维分析的光伏新能源智能监测装置及方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于多维分析的光伏新能源智能监测装置及方法，以解决上述背景技术中提出的不能实现数据的多维关联分析功能、对光伏新能源系统的工作状态参数实时监测功能、根据多维分析效果对光伏新能源系统进行运行状态调节功能和对监测装置的通风散热功能，导致无法对光伏新能源装置进行全面多维分析、无法根据工作状态数据进行及时有效调整响应、无法对设计做出进步优化和监测装置运行稳定性差技术问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于多维分析的光伏新能源智能监测装置，包括监测箱体、用户界面和多维分析处理盒，所述监测箱体内壁底部安装有多维分析处理盒，所述监测箱体外壁正面安装有用户界面，所述多维分析处理盒通过交换数据线与用户界面连接；

3、所述多维分析处理盒用于对监测采集到的光伏参数进行计算处理，并分析出多维数据之间的关联；

4、所述多维分析处理盒内壁底部安装有数据采集单元，所述多维分析处理盒内壁底部安装有数据处理单元，且数据采集单元通过监测云平台局域网络与数据处理单元连接，所述数据处理单元外壁顶部通过数据线连接安装有控制调节处理器，所述控制调节处理器通过wifi通信连接到监测云控制中心和光伏新能源调节系统。

5、优选的，所述多维分析处理盒外壁顶部安装有第一数据插接口，第一数据插接口通过光纤排线连接到控制调节处理器，监测箱体外壁顶部安装有传感器网络模块，传感器网络模块通过第一数据插接口与控制调节处理器连接；

6、传感器网络模块用于采集光伏新能源系统的工作数据，并将工作数据传输到控制调节处理器进行数据处理分析；

7、传感器网络模块包括：第一温度传感器、光强传感器、电流传感器和水平传感器；

8、监测箱体外壁顶部安装有第一温度传感器、监测箱体外壁顶部安装有光强传感器，监测箱体外壁顶部安装有电流传感器，电流传感器外壁背面安装有电流插接口，且电流插接口通过电流插接头与光伏新能源装置连接、监测箱体外壁顶部安装有水平传感器。

9、优选的，所述监测箱体外壁正面安装有用户界面，用户界面通过数据线连接到控制调节处理器和传感器网络模块，用户界面外壁表面安装有参数设定键盘，监测箱体外壁底部安装有固定底座，固定底座外壁顶部安装有固定螺栓。

10、优选的，所述监测箱体内壁侧面安装有通风散热模块，通风散热模块用于对监测装置内部进行通风散热降温；

11、通风散热模块包括：第一电机、散热风扇和循环进风槽；

12、监测箱体两侧内壁侧面安装有第一电机，第一电机外壁侧面安装有第一转轴，第一转轴外壁套装有散热风扇，监测箱体内壁侧面安装有散热风道，监测箱体外壁侧面安装有循环出风槽，监测箱体外壁侧面开设有循环进风槽。

13、优选的，所述监测箱体内壁顶部安装有蜂鸣报警器，监测箱体内壁底部安装有gps定位编号模块，监测箱体内壁底部安装有第二温度传感器，监测箱体内壁底部安装有蓄电池，监测箱体内壁底部安装有远程通信连接模块。

14、优选的，所述蜂鸣报警器、gps定位编号模块、远程通信连接模块与蓄电池通过电源线连接，蓄电池通过电源线与光伏新能源板充放电接口连接，第二温度传感器通过数据信号线连接到第一电机，远程通信连接模块和蜂鸣报警器通过数据信号线与控制调节处理器和用户界面连接，远程通信连接模块通过互联网连接到监测云控制中心。

15、优选的，所述数据处理单元内集成有主成分分析算法和聚类分析算法程序，用于对数据采集单元输入的数据进行多维成分分析；

16、主成分分析算法步骤如下：

17、计算样本的均值向量

18、计算样本的协方差矩阵

19、计算协方差矩阵的特征值和特征向量sv＝λv；

20、选取前k个特征值对应的特征向量构成变换矩阵w＝[v1,v2,...,vk]；

21、将数据集x通过变换矩阵w进行降维y＝xw；

22、其中，xi是样本数据点，n为样本数量，v是特征向量，λ是特征值，vi是排序后的前k个特征向量，y是降维后的数据集。

23、优选的，所述聚类分析算法步骤如下：

24、选择欧式距离度量；

25、选择k均值聚类：

26、初始化：随机选择k个聚类中心c1，c2,...，ck；

27、聚类分配：对每个样本xi，计算它到每个聚类中心的距离，并分配到距离最近的聚类中心所在的类别；

28、更新聚类中心：对每个类别中的样本，重新计算均值作为新的聚类中心；

29、迭代：重复进行聚类分配和更新聚类中心的步骤，指导收敛/达到最大迭代次数。

30、优选的，所述监测方法包括以下步骤：

31、s1、在用户界面上通过参数设定键盘进行标准阈值参数设定，确定监测标准范围；

32、s2、数据采集单元将采集到的数据预处理后输出到数据处理单元，数据处理单元利用主成分分析算法和聚类分析算法程序计算出光伏新能源系统的工作状态和多维参数的关联；

33、s3、数据处理单元将计算出来的工作状态数据输出传输到控制调节处理器内，控制调节处理器根据异常状态参数触发响应措施；

34、s4、控制调节处理器将数据实时传输到监测云控制中心和用户界面上进行存储和显示。

35、优选的，所述监测方法还包括以下步骤：

36、s11、传感器网络将光伏新能源系统的工作状态参数数据采集传输到数据采集单元中进行数据预处理；

37、s31、控制调节处理器将多维参数分析数据整合出图表关联信息，并通过调节通风散热模块、蜂鸣报警器、gps定位编号模块和光伏新能源调节系统对光伏新能源装置进行适应性调节和修正。

38、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

39、1.本发明通过安装有数据处理单元，实现了数据的多维关联分析功能，解决了不同类别的数据流不能关联分析的问题，无法找出光伏系统工作状态之间的联系，提高了数据处理的自动化程度，降低了人为计算错误率；

40、2.本发明通过安装有传感器网络模块，实现了对光伏新能源系统的工作状态参数实时监测功能，解决了光伏系统监测数据的实时采集和传输问题，确保数据的及时性和完整性，提高了监测系统的整体效率和准确性，为后续的数据分析和管理提供了可靠的数据基础；

41、3.本发明通过安装有控制调节处理器，实现了根据多维分析效果对光伏新能源系统进行运行状态调节功能，解决了传统光伏系统监测中无法实现实时控制和调节的问题，提高了系统运行的灵活性和效率，提高了智能化管理水平；

42、4.本发明通过安装有通风散热模块，实现了对监测装置的通风散热功能，解决了监测装置运行发热的问题，提高了装置的使用寿命，确保装置稳定监测运行。