1.概述

隨著規模性的光伏電站陸續建設和投入運行，如何實時了解電站的運行狀況，如何滿足上一級系統或電網調度系統的監控需求成為了急需解決的事情。

由于光伏電站多建設在青藏、新疆、西北等地區，占地面廣、且分布地形復雜各異、受暴雨風雪惡劣天氣影響，加之故障率高、電能損耗大、電站效率低以及運維管理困難等等，這些給電站資產后續的經營管理以及發展帶來了諸多風險和挑戰。

為使對分布式能源實現高效監控、滿足電力接入電網要求、合理調配、集中監控、電網分析、配網自動化及日常維護等進行統一管理，東用科技推出微電網光伏發電遠程監控系統解決方案。光伏監控系統是統籌光伏系統的太陽能光伏陣列和鉛酸蓄電池模塊（儲能單元）的關鍵，也是整個光伏系統的智能核心。它不僅控制整個系統的工作狀態，包括太陽能光伏陣列工作狀態和蓄電池充放電的工作狀態，還為系統的可靠運行提供保障，同時建立必要的人機通訊，也為多個光伏系統之間的通訊和管理提供接口。
2.用戶需求
野外站點分散，希望通過4G蜂窩網絡，實現光伏系統的遠程監控。
3.需求分析
?現場環境復雜，沒有有線網絡。
由于野外站點鋪設光纖或有線成本高，施工不便。但戶外現場一般都會有手機信號覆蓋，所以使用4G無線通信方式大大解決了項目施工難度。
?無人值守，保證7*24小時穩定
由于野外站點大部分屬于無人值守站點，現場設備安裝點無人維護，為保證系統的穩定工作，設備必須具有很強的可靠性。同時戶外安裝的設備應該具有耐高低溫和防雷特性。
?數據加密傳輸，保證數據安全
采用無線傳輸數據，為保證網絡的安全運行，整個系統網絡設計建議使用VPN加密隧道傳輸，既能保證數據的安全傳輸，又能實現數據的雙向傳輸。
基于以上多方面的分析，本方案網絡設計采用無線VPN組網方案，其中通信設備選用工業級無線路由器ORB305，設備硬件采用高防護等級設計，抗EMC干擾，高穩定性、易維護，滿足無人值守環境使用。路由器軟件支持多種VPN協議，保證數據傳輸安全。數據調度中心部署VPN服務器。通過無線路由器與VPN服務器建立的VPN虛擬局域網實現調度中心和現場設備的采集和控制。
4.解決方案
4.1方案概述
整個無線組網方案由數據中心端、網絡傳輸端和現場設備三部分組成。現場設備與無線路由器相連接，無線路由通過4G蜂窩網絡與調度中心服務器（或云服務器）建立一條VPN加密通道，通過建立VPN通道實現終端設備與數據中心服務器雙向通信，數據監控中心通過對現場設備進行數據采集與控制，從而實現遠程監控。
4.2方案設計
根據用戶實際網絡環境情況，我們為客戶提供兩種不同組網方案。
?方案一（公有云通過上云助手組網）
?方案二（帶有公網IP的專網通過VPN防火墻組網）
4.2.1方案一：

針對一些客戶數據中心部署在云服務器上，我們推出云+網+端的VPN組網方案，此方案最大的特點是系統部署簡單、靈活、客戶現場采集設備可以快速上云，云服務器自帶固定公網IP，企業客戶無需部署運營商專線。云服務器只需要安裝上云助手軟件，即可實現無線路由器與云服務器建立VPN隧道，通過VPN隧道，云服務可以實時遠程采集現場數據，從而實現對現場設備遠程在線監控。
數據中心端設計
數據中心端主要由上位機軟件或平臺和云服務器組成，通過云服務器上安裝的上云助手軟件與無線路由器設備建立的VPN隧道，可輕松實現服務器上位機不斷的采集現場數據終端的數據，并對數據存儲、顯示、計算分析。實現現場設備運行情況、相關運行參數的實時監控。
?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上云VPN助手軟件。解決因云服務器虛擬化造成的數據回傳困難的問題，企業可以通過該軟件實現無線數據終端遠程加密接入。遠程訪問企業內網資源，并提供安全、智能更加可靠的聯網體驗。
上云助手產品具有部署簡單、維護成本低、云端適應能力強等特點，為企業提供云+網+端智能組網方案，打破位置限制，實現各地區間設備到云服務器的信息互聯互通。同時通過從用戶、終端到鏈路和服務的多維度防護，保障單位信息安全，避免敏感數據泄露。為企業數據安全保駕護航。

上云助手軟件界面
?用戶遠程維護
客戶或廠家的維護工程師無論身在何處，只要在windows系統的電腦上安裝設備快線客戶端，即可打通現場與現場設備的網絡通道，將PC與現場設備組成局域網。使得工程師快速連接到現場的設備或采集器，通過相應的編程軟件實現對設備的在線調試等操作，達到排障的目的。
通過遠程維護方案，工程師無論身處何地都可以遠程維護中心進行程序調試、掌握現場設備的狀態及運行狀況，無需跑到設備現場，節省企業成本。
網絡傳輸端
網絡傳輸端是整個聯網系統的樞紐，為了實現運行數據的遠程集中監測、控制、調度，必須建立連接所有監控點的通訊網絡。網絡傳輸端采用ORB305工業級無線路由器作為數據通信載體，工業級無線路由器通過4G網絡接入互聯網，通過和云服務器的上云助手軟件建立VPN數據傳輸隧道，把現場PLC數據實時上傳到數據中心。現場設備與數據中心進行數據交互都是在VPN隧道內進行數據傳輸，能夠有效保證數據傳輸的安全性。
?公網帶寬：
系統使用的是云服務器。云服務器自帶彈性公網IP地址，隨時可以增減帶寬方便靈活。中心端云服務器帶寬大小與終端采集設備接入數量有直接關系。（若考慮業務擴展或接入視頻業務，中心端建議采用不低于20M帶寬。可以根據接入業務量隨時調整。）
4.2.2方案二：

在傳統硬件防火墻和服務器網絡中，所有軟硬件資源統一到調度控中心，所有數據傳輸不需要經過第三方中轉。用戶需租用一條公網專線即可實現與無線路由器建立VPN加密隧道，監控中心通過VPN與終端設備雙向通信。從而實現數據中心對現場設備運行情況、相關運行參數的實時監控。
數據監控中心端
數據監控中心主要由VPN防火墻、管理服務、WEB服務器和工作站等設備構成，
監控中心設備通過VPN防火墻或路由器設備接入互聯網，監控中心設備通過VPN隧道與站內現場ORB305-4G工業路由器建立通訊連接，從而實現數據中心設備與現場設備站點相互通訊.通過遠程監控系統軟件接收現場各個站點通信采集終端的數據。并對數據存儲、顯示、計算分析。實現對現場設備運行情況、相關運行參數的實時監控。
網絡傳輸端
工業級無線路由器負責網絡數據傳輸工作，工業級無線路由器通過撥號接入互聯網，通過和監控中心VPN防火墻設備建立VPN數據傳輸隧道，把站內數據實時上傳到數據中心。現場設備與數據中心進行數據交互都是在VPN隧道內進行數據傳輸，能夠有效保證數據傳輸的安全性。
工業路由器特點
?接口協議設計
ORB305工業路由器自帶1路RS232、1路RS485接口和5個以太網接口，并且設備支持：Modbus RTU，Modbus TCP、Modbus網橋以及TCP/UDP等多種通信協議。滿足工業大部分工業設備通信要求。
?工業級設計
方案提供的工業級無線路由器采用全工業化設計，從處理芯片、通信模塊、電子器件全采用工業級標準，產品具備以下可靠性指標：采用工業設計性，金屬外殼，防護等級為IP30 EMC各項等級指標達3級以太網口支持1.5KV隔離變壓保護寬溫支持：-40~70寬壓支持：DC9-48V。

?IP地址規劃
整個自動化控制系統網絡通過云上VPN服務器和無線路由器建立VPN連接，由于建立VPN，每個路由器的網段和VPN服務器的網段必須不在同一網段。如果有多個工業路由器都要連接到同一個VPN服務器，那么每個路由器的LAN地址都必須占用一個唯一的網段，不能重復。

站點名稱網段掩碼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任意數字。
?網絡安全設置
針對網絡安全要求比較高的客戶，通過設置IP和MAC地址綁定后，只有主機MAC地址和設置的IP地址和設備綁定的一致才能接入網絡，其他用戶接入網絡不能通過設備訪問任何資源，可以有效阻止非法用戶登錄設備，實現安全接入。接口關閉設置可以關閉不使用的接口，有效防止非法接入。