1.概述

隨著規(guī)模性的光伏電站陸續(xù)建設(shè)和投入運(yùn)行，如何實(shí)時(shí)了解電站的運(yùn)行狀況，如何滿足上一級(jí)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(shè)在青藏、新疆、西北等地區(qū)，占地面廣、且分布地形復(fù)雜各異、受暴雨風(fēng)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(yùn)維管理困難等等，這些給電站資產(chǎn)后續(xù)的經(jīng)營(yíng)管理以及發(fā)展帶來(lái)了諸多風(fēng)險(xiǎn)和挑戰(zhàn)。

為使對(duì)分布式能源實(shí)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(dòng)化及日常維護(hù)等進(jìn)行統(tǒng)一管理，東用科技推出微電網(wǎng)光伏發(fā)電遠(yuǎn)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(yáng)能光伏陣列和鉛酸蓄電池模塊（儲(chǔ)能單元）的關(guān)鍵，也是整個(gè)光伏系統(tǒng)的智能核心。它不僅控制整個(gè)系統(tǒng)的工作狀態(tài)，包括太陽(yáng)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(yùn)行提供保障，同時(shí)建立必要的人機(jī)通訊，也為多個(gè)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(diǎn)分散，希望通過(guò)4G蜂窩網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)光伏系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控。
3.需求分析
?現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜，沒(méi)有有線網(wǎng)絡(luò)。
由于野外站點(diǎn)鋪設(shè)光纖或有線成本高，施工不便。但戶外現(xiàn)場(chǎng)一般都會(huì)有手機(jī)信號(hào)覆蓋，所以使用4G無(wú)線通信方式大大解決了項(xiàng)目施工難度。
?無(wú)人值守，保證7*24小時(shí)穩(wěn)定
由于野外站點(diǎn)大部分屬于無(wú)人值守站點(diǎn)，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備安裝點(diǎn)無(wú)人維護(hù)，為保證系統(tǒng)的穩(wěn)定工作，設(shè)備必須具有很強(qiáng)的可靠性。同時(shí)戶外安裝的設(shè)備應(yīng)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(wú)線傳輸數(shù)據(jù)，為保證網(wǎng)絡(luò)的安全運(yùn)行，整個(gè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)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(shí)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(luò)設(shè)計(jì)采用無(wú)線VPN組網(wǎng)方案，其中通信設(shè)備選用工業(yè)級(jí)無(wú)線路由器ORB305，設(shè)備硬件采用高防護(hù)等級(jí)設(shè)計(jì)，抗EMC干擾，高穩(wěn)定性、易維護(hù)，滿足無(wú)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(wù)器。通過(guò)無(wú)線路由器與VPN服務(wù)器建立的VPN虛擬局域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)調(diào)度中心和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的采集和控制。
4.解決方案
4.1方案概述
整個(gè)無(wú)線組網(wǎng)方案由數(shù)據(jù)中心端、網(wǎng)絡(luò)傳輸端和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備三部分組成。現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與無(wú)線路由器相連接，無(wú)線路由通過(guò)4G蜂窩網(wǎng)絡(luò)與調(diào)度中心服務(wù)器（或云服務(wù)器）建立一條VPN加密通道，通過(guò)建立VPN通道實(shí)現(xiàn)終端設(shè)備與數(shù)據(jù)中心服務(wù)器雙向通信，數(shù)據(jù)監(jiān)控中心通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與控制，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。
4.2方案設(shè)計(jì)
根據(jù)用戶實(shí)際網(wǎng)絡(luò)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(guò)上云助手組網(wǎng)）
?方案二（帶有公網(wǎng)IP的專網(wǎng)通過(guò)VPN防火墻組網(wǎng)）
4.2.1方案一：

針對(duì)一些客戶數(shù)據(jù)中心部署在云服務(wù)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(diǎn)是系統(tǒng)部署簡(jiǎn)單、靈活、客戶現(xiàn)場(chǎng)采集設(shè)備可以快速上云，云服務(wù)器自帶固定公網(wǎng)IP，企業(yè)客戶無(wú)需部署運(yùn)營(yíng)商專線。云服務(wù)器只需要安裝上云助手軟件，即可實(shí)現(xiàn)無(wú)線路由器與云服務(wù)器建立VPN隧道，通過(guò)VPN隧道，云服務(wù)可以實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備遠(yuǎn)程在線監(jiān)控。
數(shù)據(jù)中心端設(shè)計(jì)
數(shù)據(jù)中心端主要由上位機(jī)軟件或平臺(tái)和云服務(wù)器組成，通過(guò)云服務(wù)器上安裝的上云助手軟件與無(wú)線路由器設(shè)備建立的VPN隧道，可輕松實(shí)現(xiàn)服務(wù)器上位機(jī)不斷的采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)終端的數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、顯示、計(jì)算分析。實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行情況、相關(guān)運(yùn)行參數(shù)的實(shí)時(shí)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(wù)器虛擬化造成的數(shù)據(jù)回傳困難的問(wèn)題，企業(yè)可以通過(guò)該軟件實(shí)現(xiàn)無(wú)線數(shù)據(jù)終端遠(yuǎn)程加密接入。遠(yuǎn)程訪問(wèn)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(yàn)。
上云助手產(chǎn)品具有部署簡(jiǎn)單、維護(hù)成本低、云端適應(yīng)能力強(qiáng)等特點(diǎn)，為企業(yè)提供云+網(wǎng)+端智能組網(wǎng)方案，打破位置限制，實(shí)現(xiàn)各地區(qū)間設(shè)備到云服務(wù)器的信息互聯(lián)互通。同時(shí)通過(guò)從用戶、終端到鏈路和服務(wù)的多維度防護(hù)，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(hù)航。

上云助手軟件界面
?用戶遠(yuǎn)程維護(hù)
客戶或廠家的維護(hù)工程師無(wú)論身在何處，只要在windows系統(tǒng)的電腦上安裝設(shè)備快線客戶端，即可打通現(xiàn)場(chǎng)與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)通道，將PC與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備組成局域網(wǎng)。使得工程師快速連接到現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備或采集器，通過(guò)相應(yīng)的編程軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的在線調(diào)試等操作，達(dá)到排障的目的。
通過(guò)遠(yuǎn)程維護(hù)方案，工程師無(wú)論身處何地都可以遠(yuǎn)程維護(hù)中心進(jìn)行程序調(diào)試、掌握現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的狀態(tài)及運(yùn)行狀況，無(wú)需跑到設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)，節(jié)省企業(yè)成本。
網(wǎng)絡(luò)傳輸端
網(wǎng)絡(luò)傳輸端是整個(gè)聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的樞紐，為了實(shí)現(xiàn)運(yùn)行數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程集中監(jiān)測(cè)、控制、調(diào)度，必須建立連接所有監(jiān)控點(diǎn)的通訊網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)傳輸端采用ORB305工業(yè)級(jí)無(wú)線路由器作為數(shù)據(jù)通信載體，工業(yè)級(jí)無(wú)線路由器通過(guò)4G網(wǎng)絡(luò)接入互聯(lián)網(wǎng)，通過(guò)和云服務(wù)器的上云助手軟件建立VPN數(shù)據(jù)傳輸隧道，把現(xiàn)場(chǎng)PLC數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳到數(shù)據(jù)中心。現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與數(shù)據(jù)中心進(jìn)行數(shù)據(jù)交互都是在VPN隧道內(nèi)進(jìn)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(wù)器。云服務(wù)器自帶彈性公網(wǎng)IP地址，隨時(shí)可以增減帶寬方便靈活。中心端云服務(wù)器帶寬大小與終端采集設(shè)備接入數(shù)量有直接關(guān)系。（若考慮業(yè)務(wù)擴(kuò)展或接入視頻業(yè)務(wù)，中心端建議采用不低于20M帶寬。可以根據(jù)接入業(yè)務(wù)量隨時(shí)調(diào)整。）
4.2.2方案二：

在傳統(tǒng)硬件防火墻和服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)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(guò)第三方中轉(zhuǎn)。用戶需租用一條公網(wǎng)專線即可實(shí)現(xiàn)與無(wú)線路由器建立VPN加密隧道，監(jiān)控中心通過(guò)VPN與終端設(shè)備雙向通信。從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行情況、相關(guān)運(yùn)行參數(shù)的實(shí)時(shí)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(wù)、WEB服務(wù)器和工作站等設(shè)備構(gòu)成，
監(jiān)控中心設(shè)備通過(guò)VPN防火墻或路由器設(shè)備接入互聯(lián)網(wǎng)，監(jiān)控中心設(shè)備通過(guò)VPN隧道與站內(nèi)現(xiàn)場(chǎng)ORB305-4G工業(yè)路由器建立通訊連接，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心設(shè)備與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備站點(diǎn)相互通訊.通過(guò)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)軟件接收現(xiàn)場(chǎng)各個(gè)站點(diǎn)通信采集終端的數(shù)據(jù)。并對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、顯示、計(jì)算分析。實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行情況、相關(guān)運(yùn)行參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。
網(wǎng)絡(luò)傳輸端
工業(yè)級(jí)無(wú)線路由器負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸工作，工業(yè)級(jí)無(wú)線路由器通過(guò)撥號(hào)接入互聯(lián)網(wǎng)，通過(guò)和監(jiān)控中心VPN防火墻設(shè)備建立VPN數(shù)據(jù)傳輸隧道，把站內(nèi)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳到數(shù)據(jù)中心。現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與數(shù)據(jù)中心進(jìn)行數(shù)據(jù)交互都是在VPN隧道內(nèi)進(jìn)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(diǎn)
?接口協(xié)議設(shè)計(jì)
ORB305工業(yè)路由器自帶1路RS232、1路RS485接口和5個(gè)以太網(wǎng)接口，并且設(shè)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(shè)備通信要求。
?工業(yè)級(jí)設(shè)計(jì)
方案提供的工業(yè)級(jí)無(wú)線路由器采用全工業(yè)化設(shè)計(jì)，從處理芯片、通信模塊、電子器件全采用工業(yè)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)品具備以下可靠性指標(biāo)：采用工業(yè)設(shè)計(jì)性，金屬外殼，防護(hù)等級(jí)為IP30 EMC各項(xiàng)等級(jí)指標(biāo)達(dá)3級(jí)以太網(wǎng)口支持1.5KV隔離變壓保護(hù)寬溫支持：-40~70寬壓支持：DC9-48V。

?IP地址規(guī)劃
整個(gè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通過(guò)云上VPN服務(wù)器和無(wú)線路由器建立VPN連接，由于建立VPN，每個(gè)路由器的網(wǎng)段和VPN服務(wù)器的網(wǎng)段必須不在同一網(wǎng)段。如果有多個(gè)工業(yè)路由器都要連接到同一個(gè)VPN服務(wù)器，那么每個(gè)路由器的LAN地址都必須占用一個(gè)唯一的網(wǎng)段，不能重復(fù)。

站點(diǎn)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(luò)安全設(shè)置
針對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全要求比較高的客戶，通過(guò)設(shè)置IP和MAC地址綁定后，只有主機(jī)MAC地址和設(shè)置的IP地址和設(shè)備綁定的一致才能接入網(wǎng)絡(luò)，其他用戶接入網(wǎng)絡(luò)不能通過(guò)設(shè)備訪問(wèn)任何資源，可以有效阻止非法用戶登錄設(shè)備，實(shí)現(xiàn)安全接入。接口關(guān)閉設(shè)置可以關(guān)閉不使用的接口，有效防止非法接入。