[發明專利]基于無人機和熱成像技術的光伏板故障定位方法

在審

• 申請號: 201810142365.6
• 申請日: 2018-02-11
• 公開（公告）號: CN108390645A
• 公開（公告）日: 2018-08-10
• 發明（設計）人: 沈潤杰;馬明;何斌;汪寧渤;呂清泉;馬彥宏;張健美;路肖肖;王超;張建卜;王騰科;李昆明
• 申請（專利權）人: 同濟大學;甘肅省電力公司風電技術中心;國網甘肅省電力公司;國家電網公司
• 主分類號: H02S50/15
• 分類號: H02S50/15;G05D1/10
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

本發明公開了一種基于基于無人機和熱成像技術的光伏板故障定位方法，通過多旋翼無人機攜帶熱成像相機在空中獲取光伏面板的紅外圖像并用機載處理器對紅外圖像的處理判斷是否存在熱斑故障；計算無人機的最優巡檢路徑，通過對飛行過程中的位置修正保證無人機在規劃好的巡檢路徑上；通過機載定位設備獲取無人機的實時位置，發現故障時以無人機的位置(經緯度信息)和故障在圖像中的位置結合定位故障位置并存儲、上傳相關信息；通過地面標記物實現無人機的精確定點降落和自動充電，進而實現整個過程的自動化。本發明公開的光伏板故障定位方法能夠實現智能、高效地對光伏面板進行故障檢測定位，以達到光伏電站運維目的。

技術領域

本發明屬于光伏發電技術領域，具體涉及光伏電站的發電效率及光伏電站整體的運維技術，尤其涉及一種基于無人機和熱成像技術的光伏板故障定位方法。

背景技術

為緩解能源資源短缺和氣候變化的影響，世界各國逐漸增加可再生能源領域的開發和投資力度，光伏發電由于其資源普遍性、安全可靠和無噪的特點，成為繼風電之后各國競相發展的可再生能源發電方式，在長期的能源戰略中具有重要地位。截至2016年底，我國光伏發電累計裝機容量數據顯示，我國裝機量近70GW，在今后的十幾年中，中國光伏發電的市場將會由獨立發電系統轉向并網發電系統，包括沙漠電站和城市屋頂發電系統。由于國家戰略的支持，中國太陽能光伏發電又將迎來新一輪的快速增長。

太陽能光伏發電系統是由一系列太陽能組件電池串并聯而成的。光伏電站一般安裝在荒郊野外，或者屋頂，自然環境惡劣。在運行過程中，由于風沙、雪災、陰影、碎片、污垢、鳥糞、電池板老化、電池板尺寸不統一、云霧遮蓋或其他因素，太陽能組件效率會有不同程度的下降，而單個組件效率下降或損壞會帶來系統整體的效率大幅下降。在我國西北地區大面積光伏發電群，影響發電量的因素中尤以風沙影響最為嚴重，占60％以上。光伏組件長期暴露在大風沙塵中，光伏面板由于灰塵在表面的積累會影響發電效率并會造成光電池熱斑(局部溫度升高)故障，這意味著我國太陽能發電行業每年因為灰塵造成的損失高達7個億。

傳統的故障檢測方法主要通過檢測光伏組件發電功率來判斷光伏組件是否有故障發生，但是這種方法雖然能夠判斷出是否有灰塵遮擋、熱斑等故障出現，但是難以在數量巨大的光伏面板中準確定位故障。

光伏面板出現熱斑故障后會出現故障位置溫度升高的現象，因此通過紅外攝像機對光伏面板進行熱成像，從紅外圖像中的溫度分布可以判斷出故障位置，傳統方法在出現故障后需要以人工手持檢測設備的方式進行排查，但是光伏組件往往占地面積巨大，以人工的方法對光伏組件進行故障巡檢定位耗時耗力效率低下，不能滿足實際需求。因此需要一種更加智能、高效的方法對光伏面板進行故障檢測定位，以達到光伏電站運維目的。

發明內容

針對現有技術的上述缺陷，本發明的目的在于提供一種基于無人機和熱成像技術的光伏板故障定位方法，實現智能、高效地對光伏面板進行故障檢測定位，以達到光伏電站運維目的。

為實現上述目的，本發明提供了一種基于無人機和熱成像技術的光伏板故障定位方法，所述方法包括如下步驟：

步驟1.通過多旋翼無人機攜帶熱成像相機在空中獲取光伏面板的紅外圖像，通過機載處理器對紅外圖像的處理判斷是否存在熱斑故障；

步驟2.通過路徑規劃算法求得無人機的最優巡檢路徑，通過對飛行過程中的位置修正保證無人機在規劃好的巡檢路徑上；

步驟3、通過機載定位設備獲取無人機的實時位置，發現故障時以無人機的位置(經緯度信息)和故障在圖像中的位置結合定位故障位置并存儲、上傳相關信息；

步驟4.通過地面標記物實現無人機的精確定點降落和自動充電，進而實現整個過程的自動化完成。

進一步地，所述步驟1中所述通過多旋翼無人機攜帶熱成像相機在空中獲取光伏面板的紅外圖像的具體過程如下：