太阳能是一种清洁可再生能源,光伏发电已成为新能源应用的领跑者。由于光伏阵列通常工作在复杂的户外环境中,为了保障光伏阵列长期安全并高效地运行以满足电站运维管理的需要,本文在对光伏电站监测技术和光伏阵列实时故障诊断方法研究的基础上,结合开源软硬件技术,设计了一套开发效率高、维护成本低与开发周期短的光伏阵列在线监测系统。系统主要由数据采集终端、数据网关和数据监测中心等三个部分组成。数据采集终端分为气象数据采集终端和光伏阵列数据采集终端两个部分,分布于光伏阵列各个子阵列的监测节点。气象数据采集终端采用MSP430系列低功耗单片机作为主控芯片,主要获取子阵列的辐照度、光伏组件温度和环境温湿度等参数,通过蓝牙汇总到光伏阵列数据采集终端;光伏阵列数据采集终端采用STM32系列单片机作为控制单元进行模块化设计,将获取到的阵列电压和阵列电流参数融合气象数据通过WiFi上传到数据网关。数据网关以开源硬件Raspberry Pi3为平台,主要实现光伏数据信息汇总、设备信息获取、数据显示、GPS定位、数据库管理、视频监控以及光伏阵列故障在线诊断等功能。数据网关基于Qt框架开发用户操作界面,并通过4G模块接入互联网,将汇总的数据上传到数据监测中心网站。此外,本文还将数据网关的所有数据上传到物联网开放平台Ubidots,实现进一步的测试和应用。数据监测中心网站基于开源PHP框架Laravel开发,主要对来自数据网关的信息进行解析、存储,并实现用户管理、数据可视化、故障预警、视频监控显示等功能。此外,本文将数据监测中心网站部署在腾讯云服务器,并接入微信公众平台。为获得高准确率的光伏阵列故障诊断模型,本文提出了一种萤火虫算法(Firefly Algorithm,FA)与支持向量机(Support Vector Machine,SVM)相结合的故障诊断方法,通过优化SVM参数建立模型,该模型被移植至数据网关实现故障实时检测与分类。实验表明,该方法能够获得较高的故障识别率。本文采用开源软硬件技术开发了一套完整的光伏阵列在线监测系统,并对其功能进行测试。测试结果表明:数据采集终端能够实时采集光伏阵列的工作状态信息及环境参数等;用户可以在数据网关、数据监测中心网站以及微信客户端查看光伏阵列运行信息;当故障发生时,数据网关和监控中心均能够及时作出预警;所设计的监测系统能够稳定运行,达到了预期设计目标。