数字孪生 - 智慧光伏电站三维可视化运维系统解决方案

智慧光伏建设背景

在“双碳”战略提出后，光伏行业因其突出的低碳环保属性迎来了发展的黄金时期。

据统计，2021年，我国分布式光伏年度新增规模约2900万千瓦，突破新增光伏发电装机的50%，约占55%，发展势头强劲。

集中式光伏电站投资大、建设周期长、占地面积大。出于土地成本考虑，电站通常地处偏远地区，给运维管理带来了诸多不便。但随着互联网、云计算、大数据、人工智能等现代信息技术与光伏产业的深度融合，光伏电站将朝着数字化、智能化、信息化的方向高速发展，智慧光伏电站将成为主流。

智慧光伏系统概述

智慧光伏电站三维可视化运维辅助系统采用典型的物联网架构，由感知层、网络层、应用层三部分构成，基于智能通讯技术，依托云计算、大数据、人工智能技术，形成数据“四中心一平台”，提供实时的信息监控、诊断分析和故障报警功能、运维管理、区域调度中心，实现安全、低碳、高效的分布式智慧光伏管理。

智慧光伏系统功能

电站概览系统

光伏电站整体可视化：展示运检中心及光伏场站总体生产经营信息，包括发电计划、发电量、售电量、机组运行容量、负荷率、发电设备平均月利用小时等指标。

各场站全局信息可视化：对光伏场站的环境参数、发电量统计及计划、今日报警/未读报警、接入逆变器数量/逆变器总容量等信息进行监控展示。

智慧运维管理

1）. 智能检修系统

实时监控光伏厂区组件、箱逆变、线路、升压站等设备的运行情况，为生产运营中心运行人员、现场维检人员提供了精准的预警、告警信息。检修人员通过智能穿戴设备与监督人员进行实时交互，对W/H点进行确认。遇到难题实时获取后台专家知识库支撑，提高运维效率。故障原因及措施自动收入安全生产运维资源库，检修过程形成闭环管理。

2）.智能厂区运维

应用智能无人机、视频监控、智能穿戴等技术，实现光伏厂区智慧维检、安全管控，提高运维智能化水平。光伏厂区运维主要分为光伏组件、箱逆变设备维检以及光伏场区安防。

3）. 升压站运维

应用电缆头测温传感器等智能设备，及时反馈温度异常信号并根据预设置方式进行合理动作;应用机器人进行全方位巡检，保障在无人值守情况下，故障无死角。升压站运维主要包括升压站设备巡检、升压站安防、升压站危险源管控。

无人机巡检系统

基于可搭载热红外成像相机和可见光成像相机的无人机，自动探测组件灰尘、污垢、裂痕、遮挡、发热等异常情况，通报异常详情及精确位置信息。

1）. 远程自动巡检

在集控中心选择巡检任务或任务执行顺序，启动任务，无人机自动从智能机库起飞、拍照、降落、换电池、充电，按照预设的线路依次进行巡检。

2）. 巡检任务概览

展示当前任务信息，包括任务线路、任务重要等级、任务进度、任务责任人等。可按不同筛选条件进行任务查询，不同的巡检任务具有不同的航线。

3）. 设备信息维护

将光伏进行编号后根据航点编组，图像处理中发现设备异常后记录异常的对应编组和编号;对光伏运行数据进行分析，自动对异常信息进行筛选和验证。

4）. 航点规划调试

无人机航点与光伏板编组一一对应，一个航点对应一个光伏板编组。航点规划时，调试人员步行至对应光伏板编组处，将无人机调整到最好姿态。

5）. 巡检航线管理

巡检航线列表按照不同的筛选条件对航线进行展示;通过对关键点处的无人机姿态，云台偏转、俯仰、焦距的设定，实现航线的增加;可删除废弃巡检航线。

6）. 在线视觉分析

甄选无人机拍摄的标准照片，建立视觉分析样本库，对智能视觉分析系统进行训练，通过对无人机巡检过程上传的照片进行视觉分析，实现光伏热板等设备异常的识别与诊断。

数据监控系统

运行人员在当班过程中记录生产、设备、管理信息，监测实际运行状况，生成运行报表。实现损耗分析、系统效率分析、电站日负荷曲线、智能光跟踪、阴影遮挡分析等功能。实现电能量转化设备监控、环境参数监控、辅助生产监控。

故障监测系统

应用移动互联、物联网、大数据技术，全面覆盖、在线智能监测光伏电站所有设备，实时定位并准确判别故障，避免“无目的例行巡查”，指导开展人工现场检测核验消缺。

光伏组件分布监控：实时自动绘制光伏组件的时间功率曲线图以及相同时间段不同光伏组件的输出总功率，自动定位异常光伏组件。

逆变器实时监测：开展逆变器实时在线监测，确保各项指标都在正常范围内，若相关参数出现异常，可自动关联故障专家库，对逆变器进行实时在线诊断。

汇流箱监控：实时对汇流箱运行状态进行诊断分析，关联逆变器故障专家库，对汇流箱进行实时在线诊断，输出故障原因。

环境监测仪监控：光伏电站的发电量大小客观上受太阳辐射量影响，环境监测仪监控主要进行环境数据监测与统计分析。

综合除尘分析诊断：通过标准串和对比串的数据对比，分析出遮挡损耗。综合分析天气、电站整体PR衰减等因素，对组件清洗进行提醒。

安防监控系统

从人员情况、车辆情况、围栏情况、违章抓拍报警、火灾监视预警等方面，总体展示电站安全生产状态，构建电站智能安防“一张图”，可通过智能安防监视系统，实时掌控光伏整体电站的安全情况。

智慧光伏开发平台

数维图（SovitJs）应用自主研发的 Sovit3D 产品，无缝融合 2D、3D 技术，搭建了一套轻量化的 3D 可视化智慧光伏电站运维辅助系统解决方案。通过数维图Sovit3D可视化开发平台实现可交互式的 Web 三维场景，基于多维感知、场景物联、物信融合的技术理念，不断丰富与完善光伏电站全面感知，实现设备设施智能巡检，环境风险主动监测预警，助力集控中心生产调度，辅助决策和全局掌控。

智慧光伏建设价值

数维图数字孪生三维可视化智慧光伏电站解决方案通过各类场景物联应用，丰富与完善光伏电站全面感知，支持与生产监控系统联动，辅助光伏电站统一集控和管理决策，拉近管理视觉。通过AI视频，对基建期、运行期的高风险作业行为进行可视化监管。以固定点监控、无人机、单兵等，帮助用户检测设备运行状态，完成巡检任务并输出分析报告，提升巡检效率。通过智能安防监控系统，对站点的内外部环境。人车非法入侵等，实现智能安全防范，保障系统的安全温度运行。

智慧光伏系统交付

数字孪生智慧光伏电站三维可视化运维辅助决策系统基于Sovit3D三维可视化平台+SovitChart图表可视化平台，WebGL标准B/S架构，采用HTML5+JavaScript技术作为前端基础，产品开发的二次代码及项目源文件（模型+程序+操作手册等）全部提供客户，既可部署在云端，也可本地化部署。

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