一种光伏发电安全管理系统

技术领域

本发明属于光伏发电技术领域，具体涉及一种光伏发电安全管理系统。

背景技术

光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。主要由太阳电池板(组件)、控制器和逆变器三大部分组成，主要部件由电子元器件构成。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。光伏发电的主要原理是半导体的光电效应。

目前来看，如果持续大规模、无节制的开发利用传统的煤炭、石油等化石燃料，不仅会对环境污染，而且还会加速化石燃料的枯竭，而光伏发电具有安全、清洁、广泛、资源充足等特点，对提升发电的长久性和安全性具有重要意义。

光伏电站设备多、直流电压较高，安全生产中会存在一定的安全隐患，其中最为严重、危害性最高的当属火灾，光伏电站一旦发生火灾，可能会造成人身和财产的巨大损失。现有技术中，缺少对光伏发电站的智能化的安全生产管理系统，安全检查还要通过人工进行，巡检人员将巡检结果进行记录和汇报，火灾发生时，需要很长的反应时间，不利于对人身财产安全的保护和及时止损。

因此，需要提出一种光伏发电安全管理系统，对光伏发电生产过程进行实时监控和管理，及时发现安全隐患并及时发送预警信息，通过远程信息传输，使管理人员第一时间掌握现场情况，危险发生时，系统第一时间采取应急措施，最大化降低损失，保障工作人员的人身安全。

发明内容

本发明的目的是提供一种光伏发电安全管理系统，能够对光伏发电过程进行试试监控和管理，能够及时发现安全隐患并自动采取应急措施，为光伏发电的安全生产提供保障。

本发明提供了如下的技术方案：

一种光伏发电安全管理系统，其特征在于，包括控制模块、消安检查模块、危险警报模块、危险应急模块、无线通信模块和人工操作终端；

所述控制模块与所述消安检查模块、所述危险警报模块、所述危险应急模块和所述无线通信模块电性连接；

所述消安检查模块用于光伏发电装置的消防及安全检查，并将检查结果实时反馈给所述控制模块；

所述危险警报模块用于接收所述控制模块的报警指令、进行安全预警提示和火灾报警，并将工作状态实时反馈给所述控制模块；

所述危险应急模块用于接收所述控制模块用于安全隐患的消除和火灾应急；

所述无线通信模块用于所述控制模块与所述人工操作终端之间的信息传输；

当所述消安检查模块检测到安全隐患或火灾时，所述控制模块分别发送指令给所述危险警报模块、所述危险应急模块和所述无线通信模块，根据所述控制模块的指令，所述危险警报模块启动相应的报警模式；所述危险应急模块做出相应的应急动作，所述无线通信模块将危险信号发送给人工操作终端，提醒工作人员注意。

优选的，所述控制模块包括中央处理器和数据存储器，所述中央处理器用于对整个系统的信息数据进行处理，以及对指令信息的传递和发送；所述数据存储器用于对预设的数据信息以及所述消安检查模块、所述危险警报模块和所述危险应急模块反馈给所述控制模块的数据信息进行存储。

优选的，所述消安检查模块包括火灾检查模块和安全检查模块，所述火灾检查模块用于对火灾和火灾隐患的检查；所述安全检查模块用于对设备安全和用电安全的检查。

优选的，所述危险警报模块包括现场报警模块和电话报警模块，所述现场报警模块包括蜂鸣器和报警指示灯，用于现场警示，所述电话报警模块用于拨打电话到光伏发电值班室或管理人员。

优选的，所述火灾检查模块包括红外热像仪，用于对太阳能光伏板表面进行红外监控，获取太阳能光伏板的红外辐射图像，当出太阳能光伏板出现热斑效应时，所述控制模块根据所述红外热像仪上热斑效应出现的位置确定太阳能光伏板出现问题的实际坐标位置；所述安全检查模块包括电流电压监测仪，用于测量光伏发电电路的电压和电流，便于所述控制模块对电路自身电压稳定性和安全性进行监控和对是否存在偷电情况的判断；所述消安检查模块还包括监控摄像头，用于对太阳能光伏板表面情况及周围环境进行整体监控，隐患出现时及时抓拍并上传图像信息给控制模块。

优选的，所述危险应急模块包括隐患应急模块和火灾应急模块，所述隐患应急模块包括自动清洁系统，当太阳能光伏板表面出现灰尘或污物遮挡引发安全隐患时，所述控制模块控制所述自动清洁系统对太阳能光伏板表面进行清洁，以消除隐患；所述火灾应急模块包括自动灭火系统，当太阳能光伏板发生火灾时，所述控制模块控制所述自动灭火系统及时对火灾进行消除和控制。

优选的，所述自动灭火系统包括灭火毯，所述灭火毯两边分别固定在两根安全绳上，两根所述安全绳的两端分别设在收纳轴的两端和展开轴的两端，所述收纳轴和所述展开轴分别可活动的设在第一支架和第二支架上，所述第一支架和所述第二支架分别设在太阳能光伏板相对的两侧且高于太阳能光伏板，所述收纳轴和所述展开轴通过驱动电机控制旋转，进而控制灭火毯的展开和收纳；所述自动灭火系统还包括灭火器，所述灭火器安装在转台上，所述转台通过第二驱动电机驱动控制，所述转台上还设有用于控制所述灭火器喷嘴角度的支撑杆，所述支撑杆包括固定杆和转动杆，所述转动杆可活动的设在所述固定杆上，所述灭火器的喷嘴固定在所述转动杆末端，所述转动杆的旋转角度通过旋转电机控制；所述转台上还设有用于控制所述灭火器开关的电动气缸，所述电动气缸的伸缩柱上设有拉绳，所述拉绳的另一端连接在所述灭火器开关扳手上。

优选的，所述人工操作终端包括设在光伏发电值班室中的PC端和手机移动端，用于实时监控所述消安检查模块和所述危险应急模块的数据和图像信息，保证隐患出现或火灾发生时，管理人员能够及时了解现场情况，并做出人工干预。

本发明的有益效果是：

1、通过消安检查模块对光伏发电生产现场情况进行实时监控，能够及时发现安全隐患和火灾危险，并通过数据处理判断安全隐患的类别和火灾的起火点；

2、根据不同情形的安全隐患，及时采取不同的隐患消除措施，有效降低安全事故发生概率，通过不同方式的报警对工作人员进行风险提示，对不善人员进行现场警示；

3、通过自动清洁系统对光伏板表面的污物及时清理，及时消除遮挡引发的热斑效应，以降低火灾发生概率，提高光伏发电生产效率；

4、通过自动灭火系统实现对火灾事故的及时应对，通过灭火毯及时遮挡太阳能光伏板，停止其光伏发电作用，阻挡火势蔓延的同时防止拉弧效应给人身财产安全带来更严重的威胁，通过红外热像仪和摄像头配合锁定起火位置坐标，精准高效进行灭火；

5、通过无线通信模块实现人工操作终端对现场情况的实时监控和处理，根据不同的情况进行合理的人工干预，保证光伏发电的安全生产、提高风险应对反应速度、降低安全事故发生概率、减少灾害带来的损失。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的系统结构示意图；

图2是本发明的控制逻辑结构示意图；

图3是本发明的自动灭火系统结构示意图。

具体实施方式

如图所示，为本发明提供的一种光伏发电安全管理系统，包括控制模块、消安检查模块、危险警报模块、危险应急模块、无线通信模块和人工操作终端；控制模块与消安检查模块、危险警报模块、危险应急模块和无线通信模块电性连接；消安检查模块用于光伏发电装置的消防及安全检查，并将检查结果实时反馈给控制模块；危险警报模块用于接收控制模块的报警指令、进行安全预警提示和火灾报警，并将工作状态实时反馈给控制模块；危险应急模块用于接收控制模块用于安全隐患的消除和火灾应急；无线通信模块用于控制模块与人工操作终端之间的信息传输；当消安检查模块检测到安全隐患或火灾时，控制模块分别发送指令给危险警报模块、危险应急模块和无线通信模块，根据控制模块的指令，危险警报模块启动相应的报警模式；危险应急模块做出相应的应急动作，无线通信模块将危险信号发送给人工操作终端，提醒工作人员注意。

控制模块包括中央处理器和数据存储器，中央处理器用于对整个系统的信息数据进行处理，以及对指令信息的传递和发送；数据存储器用于对预设的数据信息以及消安检查模块、危险警报模块和危险应急模块反馈给控制模块的数据信息进行存储。

消安检查模块包括火灾检查模块和安全检查模块，火灾检查模块用于对火灾和火灾隐患的检查；安全检查模块用于对设备安全和用电安全的检查。其中：火灾检查模块包括红外热像仪，用于对太阳能光伏板表面进行红外监控，获取太阳能光伏板的红外辐射图像，当出太阳能光伏板出现热斑效应时，控制模块根据红外热像仪上热斑效应出现的位置确定太阳能光伏板出现问题的实际坐标位置；安全检查模块包括电流电压监测仪，用于测量光伏发电电路的电压和电流，便于控制模块对电路自身电压稳定性和安全性进行监控和对是否存在偷电情况的判断；消安检查模块还包括监控摄像头，用于对太阳能光伏板表面情况及周围环境进行整体监控，隐患出现时及时抓拍并上传图像信息给控制模块。

危险警报模块包括现场报警模块和电话报警模块，现场报警模块包括蜂鸣器和报警指示灯，用于现场警示，电话报警模块用于拨打电话到光伏发电值班室或管理人员。

危险应急模块包括隐患应急模块和火灾应急模块，隐患应急模块包括自动清洁系统，当太阳能光伏板表面出现灰尘或污物遮挡引发安全隐患时，控制模块控制自动清洁系统对太阳能光伏板表面进行清洁，以消除隐患；火灾应急模块包括自动灭火系统，当太阳能光伏板发生火灾时，控制模块控制自动灭火系统及时对火灾进行消除和控制。

自动灭火系统包括灭火毯1，灭火毯1两边分别固定在两根安全绳2上，两根安全绳2的两端分别设在收纳轴3的两端和展开轴4的两端，收纳轴3和展开轴4分别可活动的设在第一支架5和第二支架6上，第一支架5和第二支架6分别设在太阳能光伏板7相对的两侧且高于太阳能光伏板7，收纳轴3和展开轴4通过驱动电机控制旋转，进而控制灭火毯1的展开和收纳；自动灭火系统还包括灭火器8，灭火器8安装在转台9上，转台9通过第二驱动电机驱动控制，转台9上还设有用于控制灭火器8喷嘴角度的支撑杆10，支撑杆10包括固定杆和转动杆，转动杆可活动的设在固定杆上，灭火器8的喷嘴固定在转动杆末端，转动杆的旋转角度通过旋转电机控制；转台9上还设有用于控制灭火器8开关的电动气缸11，电动气缸11的伸缩柱上设有拉绳12，拉绳12的另一端连接在灭火器8开关扳手上。

人工操作终端包括设在光伏发电值班室中的PC端和手机移动端，用于实时监控消安检查模块和危险应急模块的数据和图像信息，保证隐患出现或火灾发生时，管理人员能够及时了解现场情况，并做出人工干预。

本发明的工作原理：系统投入使用前，根据光伏发电生产规模进行参数设定(电压阈值、电流阈值、发电率阈值、光伏板位置坐标、人工操作终端人员权限等)，系统投入使用后，在光伏发电生产过程中，消安检查模块实时进行安全检查，实际测得的数据信息在预设参数标准内，则正常运行；

当检测到电流电压低于阈值时，摄像头拍摄画面判断是否有人干预设备运行，综合判断是否存在偷电现象，若有则启动报警系统，现场报警指示灯和蜂鸣器同时开启予以警示，同时电话报警模块将电话拨打至值班或管理人员处；若无，或电流电压高于阈值，则判断可能为电路问题，电话报警模块启动，提醒值班或管理人员及时检查电路；

当检测到热斑效应时，根据监控摄像头拍摄画面判断是否有遮挡，若有且非人为遮挡，则启动自动清洁系统，对光伏板表面进行清洁消除隐患；若有但属于人为遮挡，则现场报警和电话报警同时启动，警示人为遮挡人员同时提醒值班或管理人员及时停止遮挡以消除隐患；若无，则可能为光伏板自身老化所致，电话报警启动，提醒值班或管理人员进行人工检查，及时修整；

当检测到火灾时，电话报警并启动自动灭火系统，收纳轴3和展开轴4转动，通过安全绳2带动灭火毯1展开将太阳能光伏板7遮住，阻燃的同时遮住阳光，使其停止光伏发电，避免拉弧现象出现发生危险，与此同时，根据监控摄像头拍摄画面确定起火位置坐标，转台9快速转至对应方向，支撑杆10快速调整灭火器8喷嘴的角度，电动气缸11缩短拉紧拉绳12，将灭火器8的开关把手进行灭火，灭火过程中，转台9和支撑杆10角度不断的进行小范围调整，防止火势蔓延，最快速度控制火灾；同时值班或管理人员根据现场情况判断是否需要拨打火警电话求助，以最大化减少损失。管理人员可以在人工操作终端通过指令对指定时间范围内的数据图像信息进行调取，便于现场情况回顾和分析。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。