تركيب وصيانة أجهزة الاستشعار البيئية للألواح الشمسية العائمة

تعمل محطات الطاقة الشمسية الكهروضوئية العائمة في بيئة مختلفة تمامًا عن مزارع الطاقة الشمسية التقليدية المثبتة على الأرض.

قد تتعرض وحدات الطاقة الشمسية الكهروضوئية لرطوبة عالية، وتغيرات في مستوى المياه، وحركة بفعل الرياح، والتآكل، والتكثيف، وحركة الأمواج، وصعوبة الوصول للصيانة. لا تؤثر هذه الظروف على الهياكل العائمة فحسب، بل تؤثر أيضًا على كيفية اختيار أجهزة الاستشعار البيئية، وتحديد مواقعها، وتركيبها، وتزويدها بالطاقة، وصيانتها.

ولهذا السبب، فإن الموثوقية نظام مراقبة بيئية عائم للخلايا الكهروضوئية لا ينبغي ببساطة نسخ تكوين محطة الأرصاد الجوية المستخدمة في مزرعة الطاقة الشمسية الأرضية.

بدلاً من ذلك، ينبغي تصميم نظام المراقبة بما يتناسب مع البيئة الفعلية للخزان أو البحيرة أو البركة أو المسطح المائي.

في هذا الدليل، نشرح الاعتبارات الرئيسية لتثبيت وصيانة أجهزة استشعار بيئية عائمة تعمل بالطاقة الشمسية, ، بما في ذلك أجهزة استشعار الطقس، وأجهزة قياس مستوى المياه، وأجهزة استشعار درجة حرارة الوحدات، وأجهزة استشعار الإشعاع الشمسي، ومسجلات البيانات، ومعدات الاتصالات، ووحدات التحكم الخارجية.

ما هي أجهزة الاستشعار البيئية الكهروضوئية العائمة؟

أجهزة الاستشعار البيئية للخلايا الكهروضوئية العائمة هي أدوات يتم تركيبها حول محطة الطاقة الشمسية العائمة لقياس الظروف المناخية والشمسية والحرارية والمائية بشكل مستمر والتي قد تؤثر على تشغيل الخلايا الكهروضوئية.

قد يقيس نظام مراقبة الطاقة الشمسية العائم النموذجي ما يلي:

الإشعاع الشمسي
درجة حرارة وحدة الخلايا الكهروضوئية
درجة حرارة الهواء المحيط
الرطوبة النسبية
سرعة الرياح
اتجاه الرياح
هطول الأمطار
الضغط الجوي
مستوى الماء
درجة حرارة الماء
معايير اختيارية لجودة المياه أو معايير بيئية خاصة بالموقع

عادةً ما يتم توصيل أجهزة الاستشعار بمسجل بيانات، أو وحدة طرفية عن بعد، أو بوابة إنترنت الأشياء، أو محطة مراقبة. ويمكن بعد ذلك نقل البيانات إلى نظام SCADA محلي أو منصة سحابية عبر RS485، أو إيثرنت، أو 4G، أو LoRaWAN، أو تقنيات اتصال أخرى.

للاطلاع على بنية المشروع الكاملة، انظر JW-IoT حلول محطات مراقبة الطاقة الشمسية العائمة.

1. لماذا تحتاج محطات الطاقة الشمسية العائمة إلى أجهزة استشعار بيئية؟

للمراقبة البيئية دورين مهمين في مشروع الطاقة الشمسية الكهروضوئية العائمة:

فهم أداء الخلايا الكهروضوئية و فهم بيئة التشغيل المائية.

مراقبة أداء الطاقة الشمسية

يتأثر إنتاج الخلايا الكهروضوئية بشدة بالإشعاع الشمسي المتاح ودرجة حرارة الوحدة.

من خلال مراقبة الإشعاع الشمسي جنبًا إلى جنب مع درجة حرارة الوحدة والإنتاج الكهربائي، يمكن للمشغلين التمييز بشكل أفضل بين التغيرات الناتجة عن الظروف الجوية وتلك المرتبطة بنظام الخلايا الكهروضوئية نفسه.

تشمل القياسات النموذجية ما يلي:

الإشعاع الشمسي الأفقي العالمي
الإشعاع على مستوى المصفوفة
درجة حرارة الغطاء الخلفي للوحدة
درجة الحرارة المحيطة
الرطوبة النسبية

توفر هذه المتغيرات سياقًا بيئيًا مفيدًا لتحليل إنتاج الطاقة، ومقارنة الأداء، والتشغيل والصيانة على المدى الطويل.

للحصول على معلومات أوسع نطاقًا حول رصد الأرصاد الجوية باستخدام الخلايا الكهروضوئية، يُرجى الرجوع إلى JW-IoT حلول محطات الأرصاد الجوية لمحطات الطاقة الشمسية الكهروضوئية.

رصد الرياح

تُعد الرياح ذات أهمية خاصة للألواح الكهروضوئية العائمة لأن الألواح العائمة يتم تركيبها على سطح مائي متحرك.

قد تؤثر الرياح القوية على ما يلي:

حركة المنصة العائمة
أحمال نظام الإرساء
توليد الموجات
اهتزاز المعدات
سلامة الصيانة
تبريد الوحدة

وبالتالي، توفر أجهزة استشعار سرعة واتجاه الرياح معلومات الأرصاد الجوية وسياق التشغيل لمواقع الطاقة الشمسية العائمة.

مراقبة مستوى المياه

قد تتغير مستويات المياه في الخزانات والبحيرات بسبب هطول الأمطار، والتنظيم الهيدرولوجي، والتغيرات الموسمية، والطلب على الري، أو تشغيل الطاقة الكهرومائية.

يمكن أن تؤثر تغيرات مستويات المياه على ما يلي:

هندسة الإرساء
طرق الوصول
إدارة الكابلات
وضع المنصة العائمة
المسافة بين معدات الرصد وسطح الماء

بالنسبة للمشاريع التي تشهد تباينًا كبيرًا في مستوى المياه، يتم دمج نظام مخصص مستشعر مستوى الماء يمكن أن يوفر إدخال البيانات في نظام المراقبة مجموعة بيانات إضافية لإدارة الأصول.

توفر شركة JW-IoT أجهزة رادار لا تلامسية مثل مقياس مستوى المياه الراداري المتكامل لمحطة الهيدرولوجيا لتطبيقات مراقبة مستوى المياه في الخزانات والبحيرات والأنهار وما شابهها.

2. التحديات الرئيسية في تركيب مشاريع الطاقة الشمسية العائمة

يُطرح تركيب أجهزة الاستشعار على محطة الطاقة الشمسية الكهروضوئية العائمة العديد من التحديات التي تكون أقل أهمية في المواقع التقليدية المثبتة على الأرض.

رطوبة عالية وتكثيف

قد تتعرض المعدات الموجودة فوق الماء لمستويات رطوبة عالية مستمرة.

حتى عندما يكون غلاف المستشعر مقاومًا للعوامل الجوية، فإن التغيرات المتكررة في درجة الحرارة يمكن أن تشجع على تكثف الرطوبة حوله:

غدد الكابلات
صناديق التوصيل
محطات الاتصال
الموصلات
حاويات مسجلات البيانات

وهذا يعني أنه ينبغي النظر بعناية في اختيار الغلاف وتصميم مدخل الكابلات بنفس قدر دقة المستشعر.

تآكل

يمكن أن تتعرض المكونات المعدنية في البيئات الشمسية العائمة للرطوبة بشكل مستمر.

قد يؤثر التآكل على ما يلي تبعاً لتركيب الماء الكيميائي والظروف البيئية المحلية:

أقواس التثبيت
البراغي
أغلفة المستشعرات
الصواري
صناديق التوصيل
دعامات الكابل

عند الاقتضاء، ينبغي اختيار المواد المقاومة للتآكل والمعالجات الوقائية المناسبة للاستخدام طويل الأمد.

تحركات المنصة

المنصة العائمة ليست أساسًا صلبًا تمامًا.

قد تتسبب الرياح والأمواج في:

الميل
تناوب
اهتزاز
الحركة النسبية بين الأجزاء العائمة

هذا الأمر مهم لأن بعض أجهزة الأرصاد الجوية تتطلب توجيهًا أو تسوية ثابتة.

على سبيل المثال، يجب تركيب أجهزة استشعار الإشعاع الشمسي وفقًا لمستوى القياس المطلوب للمشروع.

لأغراض المراقبة الاحترافية لإشعاع الطاقة الشمسية الكهروضوئية، تُستخدم أجهزة مثل مستشعر الإشعاع الشمسي من الفئة أ يمكن دمجها في بنية المراقبة.

إمكانية وصول محدودة للصيانة

قد يكون الوصول إلى جهاز استشعار مثبت في منتصف مجموعة عائمة أكثر صعوبة بكثير من الوصول إلى جهاز مثبت بجانب صف من الألواح الكهروضوئية المثبتة على الأرض.

قد تتطلب الصيانة ما يلي:

القوارب
ممرات عائمة
إجراءات السلامة الخاصة
إيقاف تشغيل النظام مؤقتًا
موظفون إضافيون

لذلك، ينبغي مراعاة سهولة الوصول قبل تحديد مكان تركيب كل مستشعر بدقة.

قد لا يكون موقع القياس المثالي نظرياً هو أفضل موقع تشغيلي دائماً إذا أصبح الفحص الروتيني غير عملي.

3. أين ينبغي تركيب أجهزة الاستشعار البيئية للخلايا الكهروضوئية العائمة؟

لا يوجد تصميم موحد لأجهزة الاستشعار لكل مزرعة شمسية عائمة.

ينبغي تحديد المواقع وفقًا لحجم المصنع، وتصميم العوامات، والرياح السائدة، والتضاريس المحيطة، وتغير مستوى المياه، وأهداف المراقبة، ومتطلبات المشروع المعمول بها.

ومع ذلك، يمكن أن تساعد عدة مبادئ عامة.

أجهزة استشعار الإشعاع الشمسي

ينبغي أن تمثل قياسات الإشعاع الشمسي الظروف الشمسية التي تتعرض لها مصفوفة الخلايا الكهروضوئية.

بحسب هدف المراقبة، قد تستخدم المشاريع ما يلي:

الإشعاع الشمسي الأفقي العالمي (GHI)
يقيس الإشعاع الشمسي على مستوى أفقي.

الإشعاع في مستوى المصفوفة (POA)
يقيس الإشعاع على مستوى محاذٍ لوحدات الخلايا الكهروضوئية.

لتقييم أداء الخلايا الكهروضوئية، يمكن أن يكون الإشعاع الضوئي عند نقطة الوصول مفيدًا بشكل خاص لأنه يمثل بشكل أفضل الإشعاع الذي يصل إلى مستوى الوحدة.

يجب أن يبقى المستشعر خالياً من التظليل غير الضروري الناتج عن:

الصواري
الهوائيات
إطارات الخلايا الكهروضوئية
المباني المجاورة
صناديق الاتصال

عندما تغطي عدة مصفوفات عائمة مساحة كبيرة، يمكن النظر في أكثر من نقطة قياس واحدة عندما تختلف الظروف البيئية بشكل كبير في جميع أنحاء الموقع.

مجسات درجة حرارة وحدة الخلايا الكهروضوئية

عادةً ما يتم تثبيت مستشعرات درجة حرارة الوحدة على السطح الخلفي لوحدات الخلايا الكهروضوئية النموذجية.

يجب أن يضمن التثبيت ما يلي:

اتصال حراري جيد
تثبيت آمن
حماية مسار الكابل
تأثير ضئيل من مواد التركيب
اختيار وحدة نموذجية تمثيلية

بالنسبة لمحطات الطاقة الشمسية الكهروضوئية العائمة الكبيرة، يمكن أن توفر نقاط قياس درجة الحرارة المتعددة معلومات أفضل من الاعتماد على وحدة واحدة.

يُعد هذا الأمر مفيدًا بشكل خاص عندما يكون لدى المناطق المختلفة خصائص مختلفة:

اتجاهات المصفوفة
ظروف التهوية
تقنيات الوحدات
التعرض للإشعاع

مستشعرات سرعة واتجاه الرياح

تحتاج آلات النفخ إلى بيئة قياس مفتوحة.

تجنب تركيبها مباشرة خلف:

وحدات الطاقة الشمسية الكهروضوئية
خزائن الاتصالات
الإطارات الهيكلية
عوائق كبيرة أخرى

وإلا، فقد يؤدي الاضطراب المحلي أو الحماية إلى تشويه القياس.

تتطلب أجهزة استشعار اتجاه الرياح أيضًا محاذاة اتجاهية صحيحة أثناء التركيب.

إذا كان بإمكان المنصة العائمة الدوران أو تغيير اتجاهها بشكل كبير، فيجب أن يأخذ تصميم التركيب هذا الأمر في الاعتبار قبل الاعتماد على القياسات الاتجاهية التقليدية.

مستشعرات درجة الحرارة والرطوبة المحيطة

ينبغي أن تقيس أجهزة استشعار درجة الحرارة والرطوبة الهواء المحيط بدلاً من الحرارة الناتجة عن المعدات القريبة.

لذا ينبغي وضعها بعيدًا عن:

التدفئة المباشرة للوحدات
خزائن كهربائية
محولات التيار
مصادر العادم
الأسطح ذات الحرارة المنعكسة القوية

ينبغي استخدام درع إشعاعي مناسب عند الحاجة لتقليل تأثيرات التسخين الشمسي على قياس درجة الحرارة.

أجهزة استشعار مستوى الماء

عادة ما يكون قياس مستوى الماء أكثر عملية من خلال هيكل مرجعي ثابت بدلاً من قياسه مباشرة من منصة عائمة متحركة.

تشمل نقاط التركيب المحتملة ما يلي:

ضفاف الخزانات
أرصفة ثابتة
الجسور
هياكل المدخل
أبراج مراقبة ثابتة

يمكن أن يكون قياس الرادار بدون تلامس جذابًا لأن جهاز الاستشعار لا يحتاج إلى البقاء مغمورًا.

ينبغي أن يوفر موقع التركيب مسار قياس واضحًا إلى سطح الماء وأن يتجنب العوائق غير الضرورية.

4. محطة ساحلية ثابتة أم نقطة مراقبة عائمة؟

أحد أهم قرارات التصميم هو ما إذا كان ينبغي تثبيت نظام المراقبة على الأرض، أو على هيكل ثابت، أو على منصة الطاقة الشمسية الكهروضوئية العائمة، أو كمزيج من هذه الخيارات.

في العديد من المشاريع، أ بنية هجينة عملي.

معلمات المراقبة	الموقع النموذجي
الإشعاع الشمسي	بالقرب من أو داخل مصفوفة الخلايا الكهروضوئية التمثيلية
درجة حرارة الوحدة	مباشرة على وحدة الخلايا الكهروضوئية
سرعة الرياح/اتجاهها	برج مراقبة مفتوح
درجة الحرارة/الرطوبة المحيطة	مكان جيد التهوية ومحمي
مستوى الماء	شاطئ مستقر أو هيكل ثابت
مسجل البيانات/وحدة التحكم عن بعد	حاوية محمية
بوابة	تم اختيار هذا الموقع لضمان تغطية شبكة موثوقة.

يسمح التصميم الهجين لأجهزة الاستشعار التي يجب أن تمثل مصفوفة الخلايا الكهروضوئية بالبقاء قريبة من الوحدات، بينما يمكن للأجهزة التي تتطلب مرجعًا ثابتًا - مثل بعض قياسات مستوى المياه - أن تبقى على الشاطئ.

وهذا يقلل أيضاً من عدد الأجهزة الإلكترونية المعرضة مباشرة للبيئة العائمة.

5. خيارات إمداد الطاقة لمراقبة أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية العائمة

ينبغي مراعاة بنية الطاقة في وقت مبكر أثناء تصميم النظام.

قد تستخدم محطات الرصد البيئي عدة مناهج.

الطاقة المستمرة من موقع الطاقة الشمسية الكهروضوئية

في حال توفر مصدر طاقة مساعد موثوق، يمكن تشغيل معدات المراقبة من النظام الكهربائي للمصنع من خلال معدات تكييف الطاقة المناسبة.

وهذا من شأنه أن يبسط التشغيل المستمر.

ومع ذلك، ينبغي مراعاة الطاقة الاحتياطية وفقًا لمتطلبات المشروع.

الطاقة الشمسية المستقلة

قد تستخدم نقاط المراقبة عن بعد ما يلي:

لوحة شمسية
منظم الشحن
بطارية
صندوق طاقة خارجي

يمكن أن تكون الطاقة الشمسية المستقلة مفيدة بشكل خاص لما يلي:

نقاط مراقبة مستوى المياه
محطات ساحلية نائية
بوابات الاتصال
أجهزة استشعار بيئية بعيدة عن البنية التحتية الكهربائية الرئيسية

ينبغي أن يستند تحديد حجم النظام إلى إجمالي استهلاك الطاقة لنظام المراقبة, ، وليس فقط تصنيف طاقة المستشعر.

ينبغي أن تتضمن الحسابات ما يلي:

أجهزة الاستشعار
وحدة طرفية عن بعد/مسجل بيانات
مودم الاتصال
بوابة
معدات التدفئة أو المعدات المساعدة إن وجدت
فترة الإرسال
متطلبات استقلالية البطارية

6. خيارات الاتصال: RS485 أو 4G أو LoRaWAN؟

غالباً ما تجمع أنظمة مراقبة الخلايا الكهروضوئية العائمة بين الاتصالات السلكية واللاسلكية.

يعتمد التصميم المعماري الصحيح على حجم المصنع والبنية التحتية القائمة.

RS485 / Modbus

يستخدم RS485 على نطاق واسع لتوصيل أجهزة الاستشعار البيئية بمسجل بيانات قريب أو وحدة طرفية عن بعد (RTU).

تشمل المزايا ما يلي:

تكامل بسيط للمستشعر
بنية ناقل متعدد الأجهزة
دعم البروتوكولات الصناعية الشائعة
مناسب لجمع البيانات المحلية

ومع ذلك، فإن مسارات الكابلات الطويلة التي تمر عبر الهياكل العائمة المتحركة تتطلب توجيهًا دقيقًا للكابلات وحماية ميكانيكية.

4G LTE

تُعد تقنية الجيل الرابع مفيدة عندما تحتاج محطة المراقبة إلى إرسال البيانات مباشرة إلى خادم بعيد أو منصة سحابية.

قد يكون مناسبًا لما يلي:

خزانات المياه البعيدة
محطات مراقبة مستقلة
البوابات الساحلية
المواقع التي لا تحتوي على بنية تحتية لشبكة إيثرنت موجودة

يعتمد الأداء الفعلي على التغطية الخلوية المحلية.

لوراوان

يمكن النظر في استخدام تقنية LoRaWAN عندما يتم توزيع نقاط مراقبة متعددة عبر مشروع طاقة شمسية عائم كبير.

قد يبدو التصميم المعماري النموذجي كما يلي:

أجهزة استشعار بيئية ← عقد LoRaWAN ← بوابة LoRaWAN ← 4G/إيثرنت ← منصة سحابية

وهذا من شأنه أن يساعد في تقليل الحاجة إلى كابلات الاتصال المكثفة بين نقاط المراقبة المتباعدة جغرافياً.

ومع ذلك، ينبغي تقييم موقع البوابة وارتفاع الهوائي والعوائق والبيئة اللاسلكية واللوائح المحلية أثناء تصميم المشروع.

7. حماية الأجهزة الإلكترونية الخارجية في البيئات الرطبة

لا يمثل المستشعر نفسه سوى جزء واحد من نظام المراقبة.

تحدث العديد من الأعطال الميدانية في المناطق التالية:

الموصلات
مداخل الكابلات
صناديق التوصيل
أطراف توصيل الطاقة
أجهزة الاتصال

بالنسبة لتطبيقات الخلايا الكهروضوئية العائمة، ينبغي اختيار الحاويات الخارجية وفقًا للتعرض البيئي الفعلي.

تشمل الاعتبارات التصميمية المهمة ما يلي:

حماية مناسبة للسياج

اختر خزائن وأغلفة أجهزة استشعار مصممة للاستخدام الخارجي تتناسب مع ظروف التركيب.

غدد الكابلات

يجب أن تكون فتحات الكابلات ذات حجم مناسب وأن تُحكم ربطها. يجب إغلاق فتحات الكابلات غير المستخدمة.

حلقات التنقيط

عند الاقتضاء، ينبغي توجيه الكابلات لتقليل فرصة تدفق المياه مباشرة نحو غدد الكابلات.

مكونات مقاومة للتآكل

ينبغي اختيار أدوات التثبيت والأقواس وهياكل التركيب وفقًا للظروف البيئية.

تخفيف إجهاد الكابل

يجب ألا تنقل حركة الكابلات القوة الميكانيكية باستمرار إلى الموصلات أو أطراف المستشعرات.

يُعد هذا الأمر بالغ الأهمية، خاصةً عندما تتحرك الهياكل العائمة بالنسبة للبنية التحتية الثابتة.

8. اعتبارات الصيانة لأجهزة الاستشعار البيئية للخلايا الكهروضوئية العائمة

ينبغي إدراج معدات مراقبة الخلايا الكهروضوئية العائمة في برنامج الصيانة الوقائية للمحطة.

غالباً ما يؤدي الانتظار حتى تختفي بيانات المستشعر تماماً إلى زيادة تكاليف الصيانة.

يمكن أن يتضمن برنامج التفتيش العملي ما يلي.

افحص أجهزة استشعار الإشعاع الشمسي

تحقق من:

تراب
فضلات الطيور
رواسب المياه
التلوث البيولوجي
عائق مادي
ضبط مستوى غير صحيح

يمكن أن تؤثر الأسطح البصرية المتسخة على قياسات الإشعاع.

ينبغي أن تتبع إجراءات التنظيف توصيات الشركة المصنعة للمستشعر.

افحص أجهزة استشعار الرياح

تأكد من التالي:

تدور الأجزاء المتحركة بشكل طبيعي عند الاقتضاء.
لا يوجد عائق أمام المستشعر
يظل التثبيت آمنا
يظل المحاذاة الاتجاهية صحيحة
تبقى الكابلات سليمة

بعد الأحوال الجوية القاسية، تستحق أجهزة قياس الرياح فحصاً إضافياً.

فحص وحدة توصيل مستشعر درجة الحرارة

يمكن أن تؤثر دورات درجة الحرارة والرطوبة المتكررة على التصاق المستشعر أو تركيبه.

تأكد من أن مسبار درجة الحرارة لا يزال مثبتًا بإحكام في موضع القياس المقصود.

فحص مسارات الكابلات

بحث:

التوتر المفرط
كابلات مفكوكة
كشط
أضرار الأشعة فوق البنفسجية
حركة الموصل
تسرب المياه

قد تتعرض الأنظمة العائمة لحركات صغيرة مستمرة، لذا فإن إدارة الكابلات مهمة بشكل خاص.

فحص الحظائر الخارجية

يفحص:

أختام الأبواب
غدد الكابلات
التكثيف الداخلي
تآكل
أطراف توصيل الطاقة
أجهزة الحماية من زيادة التيار
معدات الاتصالات

قد تعاني الخزانة التي تبدو سليمة من الخارج من مشاكل الرطوبة من الداخل.

التحقق من صحة بيانات المستشعر

لا ينبغي أن تعتمد الصيانة على الفحص البصري فقط.

يمكن أن تساعد البيانات التاريخية في تحديد مشاكل أجهزة الاستشعار.

تشمل العلامات التحذيرية المحتملة ما يلي:

قيم ثابتة مفاجئة
قياسات مستحيلة
قراءات صفرية مستمرة
تغييرات مفاجئة غير متوقعة
تزايد الاختلافات بين أجهزة الاستشعار القريبة
فجوات تواصل طويلة

وبالتالي، يمكن لمنصة المراقبة أن تعمل كأداة صيانة إضافية من خلال مساعدة المشغلين على اكتشاف البيانات غير الطبيعية قبل حدوث عطل كامل في المستشعر.

9. حزمة مستشعرات بيئية عائمة موصى بها للخلايا الكهروضوئية

ينبغي تكوين حزمة المراقبة وفقًا لأهداف المشروع بدلاً من اختيار الحد الأقصى لعدد أجهزة الاستشعار المتاحة.

بالنسبة لتركيب نموذجي للألواح الكهروضوئية العائمة، قد يتضمن التكوين العملي ما يلي:

مراقبة الطاقة الشمسية

مقياس الإشعاع الشمسي أو مستشعر الإشعاع الشمسي
قياس الإشعاع في مستوى المصفوفة
مستشعر درجة حرارة وحدة الطاقة الشمسية

الرصد الجوي

مستشعر درجة الحرارة المحيطة
مستشعر الرطوبة النسبية
مستشعر سرعة الرياح
مستشعر اتجاه الرياح
مستشعر هطول الأمطار اختياري
مستشعر ضغط جوي اختياري

مراقبة البيئة المائية

مستشعر مستوى الماء بالرادار
مستشعر اختياري لدرجة حرارة الماء
أجهزة استشعار إضافية لجودة المياه عند الحاجة إليها في المشروع

جمع البيانات

مسجل بيانات RS485/Modbus أو وحدة طرفية عن بعد
تخزين البيانات محليًا
محطة اتصالات طرفية

تواصل

4G LTE للاتصال عن بعد
LoRaWAN لنقاط المراقبة الموزعة
إيثرنت حيثما تتوفر بنية تحتية ثابتة للشبكة

قوة

الطاقة الكهربائية المساعدة للمحطة (DC) حيثما توفرت
لوحة شمسية وبطارية مستقلتان لنقاط المراقبة عن بعد

منصة

عرض البيانات في الوقت الفعلي
الاتجاهات التاريخية
إعدادات الإنذار
إدارة مواقع متعددة
تكامل واجهة برمجة التطبيقات أو البروتوكول مع أنظمة الطرف الثالث

يجب دائمًا تعديل حزمة المستشعرات النهائية وفقًا لما يلي:

حجم المصنع + أهداف المراقبة + بيئة الموقع + الاتصالات + توافر الطاقة + معايير المشروع المحلية.

10. مثال على بنية مراقبة الطاقة الشمسية العائمة

يمكن تقسيم بنية مراقبة البيئة النموذجية للخلايا الكهروضوئية العائمة إلى أربع طبقات.

طبقة الحقل

تقوم الأجهزة البيئية بجمع البيانات التالية:

الإشعاع
درجة حرارة الوحدة
درجة حرارة الهواء
رطوبة
رياح
هطول الأمطار
مستوى الماء

طبقة جمع البيانات

يقوم مسجل البيانات أو وحدة التحكم عن بعد (RTU) بجمع إشارات المستشعر من خلال واجهات مثل RS485/Modbus.

طبقة الاتصال

يتم نقل بيانات المراقبة من خلال:

لوراوان
4G
إيثرنت
شبكات اتصال أخرى خاصة بالمشروع

طبقة المنصة

يمكن لمنصة المراقبة أن توفر ما يلي:

القياسات في الوقت الفعلي
تصور الاتجاهات
إدارة الإنذارات
البيانات التاريخية
مقارنة بين عدة محطات
تكامل واجهة برمجة التطبيقات (API)

للاطلاع على بنية مراقبة أوسع نطاقًا للخلايا الكهروضوئية، انظر JW-IoT نظام مراقبة الطاقة الشمسية الكهروضوئية مع أتمتة إنترنت الأشياء.

11. أخطاء شائعة في تركيب مستشعرات الطاقة الشمسية العائمة

يمكن أن تؤدي عدة أخطاء يمكن تجنبها إلى تقليل قيمة بيانات الرصد البيئي.

الخطأ الأول: تركيب مستشعر الرياح خلف ألواح الطاقة الشمسية الكهروضوئية

يمكن أن تتسبب مصفوفات الخلايا الكهروضوئية في حدوث اضطراب وحجب، مما يؤدي إلى قياسات قد لا تمثل بيئة الرياح المحيطة.

الخطأ الثاني: السماح للهياكل بتظليل مستشعر الإشعاع الشمسي

حتى التظليل المؤقت يمكن أن يؤثر على بيانات الإشعاع الشمسي.

الخطأ الثالث: تركيب جميع الأجهزة على منصة متحركة

بعض المعايير يُفضل قياسها من نقطة مرجعية ثابتة. مستوى الماء مثال جيد على ذلك.

الخطأ الرابع: تجاهل حركة الكابل

تحتاج الكابلات التي تعبر الهياكل المتحركة إلى حماية ميكانيكية وارتخاء مناسب.

الخطأ الخامس: اختيار تكنولوجيا الاتصالات دون إجراء مسح للموقع

ينبغي أن يستند حل الراديو أو الاتصالات الخلوية إلى ظروف التغطية الفعلية بدلاً من الافتراضات.

الخطأ السادس: التصميم من أجل التركيب وليس الصيانة

ينبغي أن تظل أجهزة الاستشعار متاحة للتنظيف والفحص والمعايرة والاستبدال.

الخطأ السابع: اعتبار حماية الحاوية أمراً ثانوياً

في البيئات المائية الرطبة، يمكن أن تكون مداخل الكابلات الموثوقة وصناديق التوصيل بنفس أهمية أجهزة الاستشعار نفسها.

12. ما هو معدل تكرار صيانة أجهزة استشعار الخلايا الكهروضوئية العائمة؟

لا توجد فترة صيانة واحدة مناسبة لكل محطة طاقة شمسية عائمة.

يعتمد تواتر الفحص على:

الرطوبة المحلية
هطول الأمطار
تراب
نشاط الطيور
كيمياء الماء
ظروف الرياح
نوع المستشعر
إمكانية الوصول
توصيات الشركة المصنعة

النهج الأفضل هو الجمع فحص دوري مع مراقبة الحالة القائمة على البيانات.

على سبيل المثال، يمكن للمشغلين إجراء عمليات فحص فيزيائية منتظمة مع استخدام بيانات المراقبة التاريخية لتحديد الانحراف غير الطبيعي أو البيانات المفقودة أو الاختلافات بين أجهزة الاستشعار القريبة.

بعد حدوث رياح شديدة أو عواصف أو فيضانات أو تغيرات غير عادية في مستوى المياه، قد يكون من المناسب إجراء فحص إضافي.

التعليمات

1. ما هي أجهزة الاستشعار البيئية التي تُستخدم عادةً في محطات الطاقة الشمسية الكهروضوئية العائمة؟

قد تستخدم محطات الطاقة الشمسية الكهروضوئية العائمة أجهزة استشعار الإشعاع الشمسي، وأجهزة استشعار درجة حرارة الوحدات، وأجهزة استشعار درجة الحرارة والرطوبة المحيطة، وأجهزة استشعار سرعة واتجاه الرياح، وأجهزة استشعار هطول الأمطار، وأجهزة استشعار الضغط الجوي، وأجهزة استشعار مستوى المياه. ويعتمد التكوين الدقيق على أهداف المراقبة وظروف الموقع.

2. لماذا تعتبر مراقبة مستوى الماء مهمة للألواح الكهروضوئية العائمة؟

يمكن أن يؤثر تغير مستوى المياه على موقع المنصة العائمة، وهندسة التثبيت، وظروف الوصول، ومسارات الكابلات، والبنية التحتية للساحل. يوفر رصد مستوى المياه معلومات بيئية مفيدة لمشاريع الطاقة الشمسية الكهروضوئية العائمة القائمة على الخزانات والبحيرات.

3. أين ينبغي تركيب جهاز استشعار مستوى الماء في محطة الطاقة الشمسية العائمة؟

ينبغي، قدر الإمكان، استخدام موقع مرجعي ثابت لأجهزة قياس مستوى الماء، مثل ضفة خزان أو رصيف أو جسر أو منشأة سحب مياه أو منصة مراقبة ثابتة. ويمكن لأجهزة استشعار الرادار غير التلامسية قياس سطح الماء دون الحاجة إلى غمرها بشكل مستمر.

4. هل يمكن استخدام تقنية LoRaWAN لمراقبة الطاقة الشمسية العائمة؟

نعم. يمكن استخدام تقنية LoRaWAN لنقاط مراقبة البيئة الموزعة حيث لا يُفضّل استخدام كابلات اتصال طويلة. يجب أن يراعي التصميم موقع البوابة، وتغطية الراديو، وتركيب الهوائي، ولوائح الترددات المحلية، وتخطيط الموقع.

5. هل يمكن لأجهزة استشعار الخلايا الكهروضوئية العائمة نقل البيانات عبر شبكة الجيل الرابع (4G)؟

نعم. في حال توفر تغطية شبكة الهاتف المحمول، يمكن لجهاز 4G RTU أو البوابة إرسال بيانات المراقبة من الموقع إلى خادم بعيد أو منصة سحابية.

6. كيف يمكن حماية أجهزة الاستشعار الشمسية العائمة من الرطوبة؟

ينبغي أن تشمل الحماية أغلفة وخزائن أجهزة الاستشعار المصنفة للاستخدام الخارجي، وغدد الكابلات محكمة الإغلاق بشكل صحيح، والموصلات المناسبة، ومواد التركيب المقاومة للتآكل، وتخفيف إجهاد الكابلات، والفحص الدوري للتكثيف أو دخول الماء.

7. هل ينبغي أن تستخدم محطات الطاقة الشمسية الكهروضوئية العائمة نفس محطة الأرصاد الجوية المستخدمة في مزارع الطاقة الشمسية الأرضية؟

ليس بالضرورة. تتشابه العديد من معايير القياس، لكن المشاريع العائمة تتطلب اعتبارات تركيب إضافية مثل الرطوبة، والتآكل، وحركة المنصة، وتغير مستوى الماء، وحركة الكابلات، وصعوبة الوصول للصيانة. لذا، ينبغي تكييف النظام مع الموقع المحدد.

8. كيف يقوم نظام JW-IoT بتهيئة أنظمة مراقبة البيئة الكهروضوئية العائمة؟

يمكن لـ JW-IoT الجمع بين الإشعاع الشمسي، ودرجة حرارة الوحدة، والطقس، ومستوى المياه، واكتساب البيانات، واتصال LoRaWAN/4G، ومكونات المراقبة عن بعد وفقًا لمعايير القياس الخاصة بالمشروع، وعدد نقاط المراقبة، وظروف الطاقة، وبيئة الاتصال، ومتطلبات التكامل.

قم ببناء حزمة مراقبة حول موقع الطاقة الشمسية الكهروضوئية العائم الخاص بك

ينبغي تصميم نظام مراقبة الطاقة الشمسية العائم كهيكل ميداني متكامل بدلاً من كونه مجموعة من أجهزة الاستشعار المستقلة.

يعتمد التكوين الأنسب على:

ما هي المعايير التي يجب قياسها؟
أماكن تركيب أجهزة الاستشعار
مقدار تغير مستوى الماء
سواء كانت نقاط المراقبة ثابتة أو متحركة
مصادر الطاقة المتاحة
تغطية الاتصالات
عدد مواقع المراقبة
التكامل المطلوب بين المنصة أو واجهة برمجة التطبيقات
الظروف البيئية المحلية

توفر JW-IoT حلولاً قابلة للتكوين للاستشعار البيئي، وجمع البيانات، والاتصالات اللاسلكية، ومراقبة إنترنت الأشياء لمشاريع الطاقة الشمسية العائمة وغيرها من مشاريع الطاقة المتجددة.

طلب حزمة مستشعرات الخلايا الكهروضوئية العائمة

أرسل لنا معلومات مشروعك، بما في ذلك حجم المحطة، ونوع المسطح المائي، ومعايير الرصد المطلوبة، وعدد نقاط الرصد، وطريقة الاتصال، ومتطلبات المنصة, ويمكن لفريقنا المساعدة في إعداد تكوين أولي لأجهزة الاستشعار والنظام.

→ استكشف حل محطة مراقبة الطاقة الشمسية العائمة JW-IoT

→ استكشف حل محطة الأرصاد الجوية لمحطة الطاقة الشمسية الكهروضوئية JW-IoT

→ استكشف مستشعرات المياه JW-IoT

→ تواصل مع شركة JW-IoT لمشروعك