[發明專利]一種基于無人機的光伏陣列的巡檢方法

在審

• 申請號: 201710121657.7
• 申請日: 2017-03-02
• 公開（公告）號: CN107015560A
• 公開（公告）日: 2017-08-04
• 發明（設計）人: 顏文俊;王涵;楊強;李曉霞
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02;G01S19/48;G01J5/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司33200
• 代理人: 邱啟旺

技術領域

本發明涉及到光伏陣列故障檢測領域，尤其涉及一種基于無人機的光伏陣列巡檢的方法。

背景技術

我國太陽能資源非常豐富，開發利用的潛力非常廣闊。今年來，我國對能源的需求量日益增加，環保壓力增大，在國內太陽能光伏發電的問題得到了廣泛的關注，同時也有越來越多的光伏電站建成并投入使用。光伏電站由于其發電特點，光伏板面積巨大，數量很多，目前的故障巡檢方式主要采用人工巡檢作業方式，勞動強度大且效率低。另外，當前許多光伏電站建設地點相對環境復雜，許多集中式發電站建立在廢舊礦坑等位置，地理環境復雜，可能還會產生一定的危險性，而分布式發電站大多建立在個人居住樓房的樓頂，人工檢測成本極大。

現有的光伏電站的光伏板陣列常見的故障類型主要有：光伏電池板的碎裂、光伏陣列組件老化損壞以及光伏陣列的熱斑現象。目前主要的檢測方式為電氣測量方式或者更進一步的基于智能算法的故障診斷方式。但是光伏設備通常運行在無人看守的環境下，因此故障多樣化，具有極大不確定性，許多情況下得到的診斷結果準確性并不高。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種基于無人機的光伏陣列故障巡檢的方法。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：一種基于無人機的光伏陣列的巡檢方法，所述的無人機搭載有陀螺儀、加速度計、磁感計、GPS測量模塊、處理器、無線通信模塊、可見光攝像頭和紅外攝像頭；包括以下步驟：

(1)根據巡檢任務需求，確認待巡檢的目標地點，規劃無人機的巡檢路徑。

(2)無人機在巡檢過程中，實時獲取當前無人機的角速度w，加速度a和地磁分量psi以及經緯度數據，并根據獲取的數據，通過SINS算法計算出無人機估計位置S1；通過對GPS數據處理得到無人機的觀測位置S2，最終將S1與S2的位置進行融合處理，計算出無人機的實際位置S，此位置用于對無人機飛行路徑準確性的控制；

(3)當到達目標地點正上方時，通過紅外攝像頭獲取光伏陣列的紅外圖像，處理器對紅外圖像中像素RGB數值進行分析比對，檢測其圖片是否有熱斑現象；若出現熱斑現象，執行 步驟4；否則飛向下一個巡檢區域；

(4)通過對圖像中像素點的計數，對熱斑的中心點位置進行標定；

(5)通過無人機飛行高度得到的比例尺，根據步驟2獲得的實際位置S以及熱斑的中心點位置，獲得無人機相對于熱斑中心點位置的偏移距離及方向；

(6)根據步驟5獲得的偏移距離及方向，控制無人機飛行，使之位于熱斑中心點位置中上方。

(7)重復步驟4-6對無人機位置進行再調整；

(8)無人機在調整后的位置下降至可見光攝像頭的拍攝高度，在下降過程中，實時檢測熱圖象中熱斑的存在，若熱斑消失，則上升0.5-1m后，再次執行步驟4-6對無人機位置進行修正，直至下降至降至可見光攝像頭的拍攝高度；

(9)下降到拍攝高度后，按照步驟4-6使得無人機位于熱斑中心點位置正上方，使用可見光攝像頭對故障區域進行數據采集并存儲。

(10)通過無線通信模塊將拍攝到的圖片回傳至地面站；

(11)所述的無人機完成上述任務之后，先上升至巡檢高度，并按照步驟2進行定位。處理器根據飛行器定位及巡檢路徑，規劃回航路徑，使得無人機返回巡檢路徑，并按照步驟2-10對下一目標地點進行監測。

進一步地，所述步驟2中的融合處理具體為：采用卡爾曼濾波的方式，對估計位置S1和觀測位置S2進行融合處理，估計位置S1作為卡爾曼濾波的估計值，觀測位置S2作為卡爾曼濾波的觀測值，以此二者為核心建立卡爾曼濾波方程并計算出最為接近真實的位置S。

本發明的有益效果在于：在光伏陣列的故障巡檢任務中，無人機由于在空中作業，可以無視地面環境帶來的制約，同時無人機攜帶的測量拍攝設備可以通過無人機作為平臺對地面上的光伏板拍攝出精確的圖片，通過后續的圖像處理可以有效的對故障進行識別診斷。因此無人機在光伏陣列巡檢中的應用，可以大大降低成本同時規避了人工巡檢面臨的多種風險。

附圖說明

圖1為基于無人機的光伏陣列巡檢系統結構圖；

圖2為基于無人機的光伏陣列巡檢的任務示意圖；

圖3為基于無人機的光伏陣列巡檢的任務路徑規劃效果圖；

圖4為互補濾波算法流程圖；

圖5為基于GPS/SINS的無人機定位算法的流程圖；

圖6為紅外圖像熱斑中心定位示意圖；

圖7為熱斑中心相對無人機位置的比例尺求取示意圖；