大型地面光伏电站面积可达数平方公里，光伏组串数量多达数千甚至上万个，传统有线监控方案需要铺设大量通信电缆，施工成本高，电缆容易被户外环境老化损坏，后期维护麻烦。同时光伏电站内密集的光伏板是金属材质，会对无线信号产生严重遮挡和反射，普通点对点无线通信很难实现全场覆盖。亿佰特LoRa模块凭借自动中继组网功能，可以完美解决光伏板遮挡问题，不需要布线即可实现全场光伏组串数据的无线采集。本文结合光伏电站山地环境场景特点，给出完整的LoRa无线监控方案。
大型地面光伏电站通常占地几平方公里，光伏板整齐排列在整个场区内，金属光伏板和支架会对无线信号产生严重的屏蔽和反射，形成类似“金属森林”的遮挡环境，无线信号在光伏板之间传播时衰减极快，普通点对点无线通信即使使用大功率模块，也很难穿透一排排光伏板实现远距离传输，经常出现信号死角。
有线RS485方案需要沿着光伏支架敷设通信电缆，几平方公里的电站需要铺设数十上百公里电缆，施工成本极高，而且户外高温、紫外线、雨水环境下电缆外皮容易老化，线缆接头容易氧化，运行几年后就会出现通信中断问题，后期维护排查故障点非常困难。
设备角色 | 推荐型号 | 功率等级 | 数量 | 部署位置 |
组串采集节点 | E22-400T30S | 30dBm | 1000个 | 光伏逆变器旁 |
中继节点 | E22-400T30S | 30dBm | 20~30个 | 阵列间制高点 |
中心网关 | 33dBm | 2台 | 中控室楼顶 | |
采集数据 | 电流/电压/温度/功率 | - | 每串5~10秒采样 | 实时监控组串状态 |
通信方式 | 自动中继组网 | 多级级联 | 全网透明传输 | 遮挡区域自动路由 |
LoRa中继组网监控系统感知层数据采集节点部署在每个光伏汇流箱或者组串逆变器位置，采集每个组串的电流、电压、温度、发电量等数据。节点通信选用亿佰特E22-400T30S 1W LoRa模块，模块配置为普通终端节点模式，自动搜索可用中继路由，数据通过多跳中继转发到中心网关。节点采用光伏板直接供电，不需要额外布线供电，安装非常方便。
LoRa中继组网监控系统中继节点利用光伏场区现有的检修通道灯杆、箱变位置部署，每间隔500~800米部署一个中继节点，中继节点同样采用E22-400T30S系列LoRa模块，开启自动中继功能，自动转发周围终端节点的数据。中继节点采用太阳能+蓄电池供电，不需要接市电，也不需要布线，只需要固定在灯杆上即可安装。E22系列LoRa模块的自动中继组网功能支持自动路由发现，某个中继节点故障时，数据会自动通过其他可用中继路由转发，不会因为单个节点故障导致大面积数据中断，网络自愈能力极强。
LoRa中继组网监控系统中心网关部署在电站升压站或者中控室屋顶位置，选用E22-400T33E系列2W大功率工业级LoRa模块，配合10dBi高增益全向天线，安装高度距离地面8米以上，通过中继网络接收全场所有节点的数据，再通过以太网接入电站本地监控系统，实现所有光伏组串数据的实时监控。
节点天线不要安装在光伏板下方，尽量安装在光伏支架顶部，高出光伏板板面0.5米以上，避开光伏板的直接金属遮挡，让天线尽量处于相对开阔的位置，这样可以大幅降低信号衰减，让数据能够顺利传输到附近的中继节点。
中继节点天线尽量安装在灯杆、箱变顶部等相对制高点，确保可以同时覆盖周围多个终端节点和下一级中继节点。中继级数不要超过5级，级数太多会导致数据延迟升高，规划中继位置时尽量让数据以最少跳数到达网关。
中继部署完成后做全场信号测试，对信号弱的位置及时调整中继位置或者补充中继节点，确保所有节点数据都能稳定上传。模块外壳要达到IP65以上防护等级，适应户外高温、低温、雨水、紫外线环境，长期运行不损坏。
在西北某100MW山地光伏电站项目中，场区地形起伏，光伏板沿山地地形排布，金属遮挡严重，传统有线方案布线成本极高，普通无线方案信号遮挡严重无法覆盖。项目采用亿佰特E22系列LoRa模块搭建中继组网网络，全场共部署1200个采集节点、35个中继节点、2个中心网关，实现全场1200个光伏组串数据实时采集。
LoRa光伏电站山地监控方案实际运行后数据上报成功率稳定在99.5%以上，中继网络自动优化路由，个别中继故障时数据自动绕路传输，没有出现大面积数据中断。相比有线RS485通信方案，项目通信部分建设成本降低60%，施工周期缩短一半，后期维护成本降低80%，没有电缆老化损坏的隐患，稳定运行三年没有出现大规模通信故障。
A：单跳数据传输延迟仅几十毫秒，即使经过5级中继总延迟也不到1秒，完全满足光伏监控数据15秒级上报的实时性要求，不会影响监控系统正常使用。
A：中继节点平时处于休眠状态，只在需要转发数据时打开发射，平均功耗极低，采用小型太阳能板+10Ah锂电池供电就可以连续工作一周以上，即使连续阴雨天也不会断电，完全不需要接市电。
A：按照光伏监控15秒上报一次数据计算，单个中继节点可以稳定承载100个以上终端节点，光伏场景下每500米部署一个中继完全满足容量需求，不会出现信道拥塞。
A：户外安装的网关和中继天线要做好防雷接地，安装在避雷针保护范围内，模块本身具备ESD和浪涌保护，做好接地的情况下雷雨天气不会损坏设备。
E22系列LoRa模块自动中继组网功能，完美解决了光伏电站金属遮挡严重、布线成本高、维护困难的核心痛点，通过多级中继自动转发数据，不需要铺设长距离通信电缆，就可以实现整个光伏电站所有组串数据的稳定采集，建设成本低、施工周期短、后期维护简单、可靠性高，已经成为地面光伏电站无线监控的首选方案。
成都亿佰特电子科技有限公司是深耕物联网无线通信领域十余年的国家高新技术企业，主营LoRa、蓝牙、WiFi、ZigBee等无线数传模块及LoRa网关、LoRa数传电台、LoRaWAN、远程IO模块等物联网设备，产品通过CE、FCC、3C等认证。如需方案选型与技术支持，可致电 4000-330-990 或邮件 support@cdebyte.com。
相关阅读：
1、LoRa模块选型指南：八大LoRa芯片方案与Mesh组网快速选型
5、SX1276/SX1278芯片详解：-148dBm LoRa模块E32系列参数对比
