摘要：随着国家制定的碳中和目标和相关政策的推进，微电网项目数量将继续增加。传统微电网的主要发电部件是光伏发电平台，因此对光伏发电平台运行和维护的需求也会增加。
机智云开发者设计了一种收集本地监控数据并通过云平台传输到总控室的方法PC或维修人员在总控室随身移动设备的装置PC实时数据可以在移动设备上查看，警告和提醒一些可能的故障及其类型，从而提高设备维护的实时性和效率。
引言
小型微电网的位置分布零散，一般没有现场实时值守的运行和维护人员，而光伏发电平台容易出现光伏板遮挡、光伏组件隐裂、接线故障等问题，一旦出现故障，从工作人员发现故障、到达现场进行监测，维修，直到最后解决故障问题的时间周期会很长，会影响原本微电网的供电设备的稳定运行状态[1]。
通过在现场安装数据测量装置和通信装置，测量现场设备运行参数，通过云平台将数据发送到总控制室进行监控分析，使维修人员能够立即知道现场故障，快速响应。此外，主控制室的主控制器分析了微电网的运行参数，可以对系统的运行状态进行预评估，评估可能的故障类型和可能性，可以关注现场，维修人员可以预测故障类型，减少现场监控环节，减少维修时间[2]。
整个系统分为控制器和光伏组件测量模块WiFi模块、
物联网云平台，总控室PC和手机app如图1。除了一些偏远地区建立的离网微电网，如通信基站等，建设起来并不方便WiFi传输环境之外，对于一些家用的微电网、大型工厂、工业园区和科技园等区域一般都有WiFi覆盖，所以选择WiFi无线通信可以大大降低项目成本。控制器的功能是收集测量模块的数据并发送到WiFi控制现场的一些信号灯和开关。
物联网云平台的功能是WiFi将模块上传的数据发送给手机app主控室的主控机。用户通过手机app可以查看实时数据，控制现场的一些信号灯和开关。用户还可以通过总控室PC在总控室收集测量数据PC进行数据分析和故障诊断，以减少故障停机时间。
图1系统总体方案结构图
在本方案里的物联网云平台选择了机智云开发平台，这个平台有面向个人用户和企业用户的机智云平台，通过自助的工具、软件开发工具包和应用编程接口服务等，将物联网硬件开发人员的技术壁垒尽可能地减少，开发人员的研发时间降低，提高了开发商的生产速度，还帮助开发者进行智能升级，更好连接、服务终端消费者[5-6]。
使用智能云物联网云平台，用户只需编制连接和传输协议
GAgent植入到WiFi并将在模块中WiFi通过将模块与路由器连接到互联网，控制器可以通过WiFi该模块将数据传输到云平台的服务器。用户在移动终端平台上提供APP绑定到应用程序中，您可以通过手机查看相关数据或收发相应的控制信号。
GAgent它是一个可以在许多不同类型的通信模块上运行的应用程序，也被称为固件。它不仅提供移动应用程序、其他控制终端、云平台和产品设备之间的三向数据通信，还提供设备配置、网络接入、发现绑定等多样化功能。主要用于数据的接收和转发，包括硬件数据和智能云
移动应用程序端的物联网平台和数据交互桥梁。可在各种通信模块上写入GAgent固件，实现WIFI模块、GPRS网络配网功能，如模块、蓝牙模块、计算机端等。
系统的电路分为MCU主控电路，测量电路，WiFi四个部分：通信电路、供电电路和控制继电器电路。MCU主控电路由
STM32F103C8T6.作为控制芯片，还包括芯片运行所需的最小系统，如电电路、晶振电路、复位电路等。
测量电路是由的HLW如图3所示，8012测量模块和其图3所示。HLW8012是一种用于测量各种电路中各种参数的芯片，可用于测量电路中的电压、电流值和有功功率值。同时，通过内部计算，输出高频脉冲，通过高频脉冲获得相应的参数值[7-8]。广泛应用于各种智能家居和智能电表中。
图2MCU主控电路图
图3测量电路
图4WiFi通信电路
系统的软件设计主要包括MCU主控程序、WiFi模块程序。MCU主控程序主要包含外部设备的控制以及和WiFi模块的通信程序。WiFi模块的程序通过互联网和云平台进行连接和通信。设备接上电源得电之后，进行自动搜索且根据记忆优先搜索之前连接成功的路由器，如果连接成功后，将与云服务器进行TCP数据的通信，从而进行对硬件设备的控制及数据的传输通信。如果WiFi连接失败，可能是WiFi路由器的内部信息遭到更改导致无法连接上。
当网络连接失败时，此时系统将会进入另外一个工作模式，即AP模式，此时的系统会等待用户来手动配置入网信息，并且将手机连接同一局域网下的WiFi网络进行与系统的对接，此时的路由器会使用UDP的形式将设备的一些信息进行发送，收到设备信息的芯片系统将与路由器建立TCP连接，然后把路由器发送的信息记录下来。系统工作于STA模式时是属于一个正常的工作模式，在这样的工作状态下会通过路由器连接网络后把智能设备的信息全部发送至云服务器去，当系统芯片收到相关信息时，会对消息进行相关的函数处理，对数据进行转换，且对收到的信息进行分析后，执行相应命令对硬件端进行控制[9]。
机智云开发平台对软件程序提供APP、IOS等开源框架源码，可以使用开发者工具自动生成APP与IOS程序。除此之外，开发者还可以根据项目中的实际需求，选择合适的方式对APP进行开发。机智云平台为研发者提供了APP的开源框架代码，并且能根据研发人员所创建的数据点自动生成相应的设备功能需求的控制APP，对产品的测试以及开发带来了极大的便利，降低了开发的门槛，从而深受电子开发爱好者的喜欢。
自动生成的APP代码模块化集成了智能硬件所需的功能，主要包括：（1）用户注册、登录，或者第三方登录等功能。（2）配置设备入网分为三种Airlink+SoftAP+Airkiss模式。（3）设备进行搜索，然后在APP中进行列表。（4）对硬件设备进行操作控制。
我们只需将源码的压缩包下载完之后进行解压，然后需要在控制功能部分对机智云的控制设备部分进行同步对应，编写控制流程，也可以根据自身需求对UI界面进行更改以APP控制界面的修改设计，整个过程基本无需做太大的改变，只需将源码下载修改后进行打包安装即可完成客户端APP，从而实现对智能设备进行远程操控，使生活更加贴近智能及方便[10]。
系统调试分为以下几个步骤，首先是使用测量模块对已知的数据进行测量，通过MCU收集和显示，对测量数据进行统计和对比分析测量模块的准确性和稳定性。之后连接上WiFi模块，通过在手机端和主控机端查看到的数据进行收集和对比。通过上述测试方法，本文设计的光伏模块数据测量和采集装置的稳定性和准确性都很高。
本文设计的基于云平台的微电网光伏模块数据采集装置具有适用范围广的优点，由于不需要布线，安装方便，可以对大多数现存的光伏发电系统进行升级，通过控制总站的数据收集和分析，可以实现一总站监控多光伏发电系统的功能。维护人员还可以在总站之外通过网页系统或者移动端管理系统实现随时随地对监控范围内的光伏发电系统进行管理。