无人值守很难吗？光伏发电站远程监测无线解决方案

1.概述

随着规模性的光伏电站陆续建设和投入运行，如何实时了解电站的运行状况，如何满足上一级系统或电网调度系统的监控需求成为了急需解决的事情。

由于光伏电站多建设在青藏、新疆、西北等地区，占地面广、且分布地形复杂各异、受暴雨风雪恶劣天气影响，加之故障率高、电能损耗大、电站效率低以及运维管理困难等等，这些给电站资产后续的经营管理以及发展带来了诸多风险和挑战。

为使对分布式能源实现高效监控、满足电力接入电网要求、合理调配、集中监控、电网分析、配网自动化及日常维护等进行统一管理，东用科技推出微电网光伏发电远程监控系统解决方案。光伏监控系统是统筹光伏系统的太阳能光伏阵列和铅酸蓄电池模块（储能单元）的关键，也是整个光伏系统的智能核心。它不仅控制整个系统的工作状态，包括太阳能光伏阵列工作状态和蓄电池充放电的工作状态，还为系统的可靠运行提供保障，同时建立必要的人机通讯，也为多个光伏系统之间的通讯和管理提供接口。
2.用户需求
野外站点分散，希望通过4G蜂窝网络，实现光伏系统的远程监控。
3.需求分析
现场环境复杂，没有有线网络。
由于野外站点铺设光纤或有线成本高，施工不便。但户外现场一般都会有手机信号覆盖，所以使用4G无线通信方式大大解决了项目施工难度。
无人值守，保证7*24小时稳定
由于野外站点大部分属于无人值守站点，现场设备安装点无人维护，为保证系统的稳定工作，设备必须具有很强的可靠性。同时户外安装的设备应该具有耐高低温和防雷特性。
数据加密传输，保证数据安全
采用无线传输数据，为保证网络的安全运行，整个系统网络设计建议使用VPN加密隧道传输，既能保证数据的安全传输，又能实现数据的双向传输。
基于以上多方面的分析，本方案网络设计采用无线VPN组网方案，其中通信设备选用工业级无线路由器ORB305，设备硬件采用高防护等级设计，抗EMC干扰，高稳定性、易维护，满足无人值守环境使用。路由器软件支持多种VPN协议，保证数据传输安全。数据调度中心部署VPN服务器。通过无线路由器与VPN服务器建立的VPN虚拟局域网实现调度中心和现场设备的采集和控制。
4.解决方案
4.1方案概述
整个无线组网方案由数据中心端、网络传输端和现场设备三部分组成。现场设备与无线路由器相连接，无线路由通过4G蜂窝网络与调度中心服务器（或云服务器）建立一条VPN加密通道，通过建立VPN通道实现终端设备与数据中心服务器双向通信，数据监控中心通过对现场设备进行数据采集与控制，从而实现远程监控。
4.2方案设计
根据用户实际网络环境情况，我们为客户提供两种不同组网方案。
方案一（公有云通过上云助手组网）
方案二（带有公网IP的专网通过VPN防火墙组网）
4.2.1方案一：

针对一些客户数据中心部署在云服务器上，我们推出云+网+端的VPN组网方案，此方案最大的特点是系统部署简单、灵活、客户现场采集设备可以快速上云，云服务器自带固定公网IP，企业客户无需部署运营商专线。云服务器只需要安装上云助手软件，即可实现无线路由器与云服务器建立VPN隧道，通过VPN隧道，云服务可以实时远程采集现场数据，从而实现对现场设备远程在线监控。
数据中心端设计
数据中心端主要由上位机软件或平台和云服务器组成，通过云服务器上安装的上云助手软件与无线路由器设备建立的VPN隧道，可轻松实现服务器上位机不断的采集现场数据终端的数据，并对数据存储、显示、计算分析。实现现场设备运行情况、相关运行参数的实时监控。
上云助手软件功能
Device Control Center控制器软件是东用科技推出的企业上云VPN助手软件。解决因云服务器虚拟化造成的数据回传困难的问题，企业可以通过该软件实现无线数据终端远程加密接入。远程访问企业内网资源，并提供安全、智能更加可靠的联网体验。
上云助手产品具有部署简单、维护成本低、云端适应能力强等特点，为企业提供云+网+端智能组网方案，打破位置限制，实现各地区间设备到云服务器的信息互联互通。同时通过从用户、终端到链路和服务的多维度防护，保障单位信息安全，避免敏感数据泄露。为企业数据安全保驾护航。

上云助手软件界面
用户远程维护
客户或厂家的维护工程师无论身在何处，只要在windows系统的电脑上安装设备快线客户端，即可打通现场与现场设备的网络通道，将PC与现场设备组成局域网。使得工程师快速连接到现场的设备或采集器，通过相应的编程软件实现对设备的在线调试等操作，达到排障的目的。
通过远程维护方案，工程师无论身处何地都可以远程维护中心进行程序调试、掌握现场设备的状态及运行状况，无需跑到设备现场，节省企业成本。
网络传输端
网络传输端是整个联网系统的枢纽，为了实现运行数据的远程集中监测、控制、调度，必须建立连接所有监控点的通讯网络。网络传输端采用ORB305工业级无线路由器作为数据通信载体，工业级无线路由器通过4G网络接入互联网，通过和云服务器的上云助手软件建立VPN数据传输隧道，把现场PLC数据实时上传到数据中心。现场设备与数据中心进行数据交互都是在VPN隧道内进行数据传输，能够有效保证数据传输的安全性。
公网带宽：
系统使用的是云服务器。云服务器自带弹性公网IP地址，随时可以增减带宽方便灵活。中心端云服务器带宽大小与终端采集设备接入数量有直接关系。（若考虑业务扩展或接入视频业务，中心端建议采用不低于20M带宽。可以根据接入业务量随时调整。）
4.2.2方案二：

在传统硬件防火墙和服务器网络中，所有软硬件资源统一到调度控中心，所有数据传输不需要经过第三方中转。用户需租用一条公网专线即可实现与无线路由器建立VPN加密隧道，监控中心通过VPN与终端设备双向通信。从而实现数据中心对现场设备运行情况、相关运行参数的实时监控。
数据监控中心端
数据监控中心主要由VPN防火墙、管理服务、WEB服务器和工作站等设备构成，
监控中心设备通过VPN防火墙或路由器设备接入互联网，监控中心设备通过VPN隧道与站内现场ORB305-4G工业路由器建立通讯连接，从而实现数据中心设备与现场设备站点相互通讯.通过远程监控系统软件接收现场各个站点通信采集终端的数据。并对数据存储、显示、计算分析。实现对现场设备运行情况、相关运行参数的实时监控。
网络传输端
工业级无线路由器负责网络数据传输工作，工业级无线路由器通过拨号接入互联网，通过和监控中心VPN防火墙设备建立VPN数据传输隧道，把站内数据实时上传到数据中心。现场设备与数据中心进行数据交互都是在VPN隧道内进行数据传输，能够有效保证数据传输的安全性。
工业路由器特点
接口协议设计
ORB305工业路由器自带1路RS232、1路RS485接口和5个以太网接口，并且设备支持：Modbus RTU，Modbus TCP、Modbus网桥以及TCP/UDP等多种通信协议。满足工业大部分工业设备通信要求。
工业级设计
方案提供的工业级无线路由器采用全工业化设计，从处理芯片、通信模块、电子器件全采用工业级标准，产品具备以下可靠性指标：采用工业设计性，金属外壳，防护等级为IP30 EMC各项等级指标达3级以太网口支持1.5KV隔离变压保护宽温支持：-40~70宽压支持：DC9-48V。

IP地址规划
整个自动化控制系统网络通过云上VPN服务器和无线路由器建立VPN连接，由于建立VPN，每个路由器的网段和VPN服务器的网段必须不在同一网段。如果有多个工业路由器都要连接到同一个VPN服务器，那么每个路由器的LAN地址都必须占用一个唯一的网段，不能重复。

站点名称网段掩码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
备注：X代表2-254任意数字。
网络安全设置
针对网络安全要求比较高的客户，通过设置IP和MAC地址绑定后，只有主机MAC地址和设置的IP地址和设备绑定的一致才能接入网络，其他用户接入网络不能通过设备访问任何资源，可以有效阻止非法用户登录设备，实现安全接入。接口关闭设置可以关闭不使用的接口，有效防止非法接入。