[發明專利]多旋翼無人機規模化集中式光伏電站圖像數據采集方法

有效

• 申請號: 201810603936.1
• 申請日: 2018-06-12
• 公開（公告）號: CN109002048B
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 楊強;席志鵬;孫艷;樓卓;李曉霞;顏文俊
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G05D1/08
• 分類號: G05D1/08;G05D1/10
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 邱啟旺

本發明涉及一種多旋翼無人機規模化集中式光伏電站圖像數據采集方法。無人機通過搭載處理器可對可見光視頻流信息進行處理；無人機升空后，結合自身狀態信息，可計算得到視野中光伏組串位置以及排列方向，根據計算結果，無人機可實現對光伏組串的自動循跡；通過計算飛行距離，無人機可自動采集可見光圖像和紅外圖像數據；當無人機到達區域邊界時，自動執行轉向策略；重復上述過程，無人機可以實現對整個集中式光伏電站的圖像數據采集任務，并可進一步用于故障檢測。相比于其它基于無人機的數據采集方法，本方法實施簡單、高效，不依賴于光伏組件的位置信息，僅需獲取光伏電站的區域信息，具有極強的環境適應性。

技術領域

本發明涉及無人機的應用開發與規模化集中式光伏電站的巡檢，尤其是涉及一種多旋翼無人機規模化集中式光伏電站圖像數據采集方法。

背景技術

無人機行業在全世界范圍內迎來了井噴式的發展，近幾年中國市場消費級無人機增長率始終保持在50％以上，以大疆為代表的中國無人機企業占據了世界消費級無人機市場的70％以上。工業和信息化部印發的《關于促進和規范民用無人機制造業發展的指導意見》明確，民用無人機產業將持續快速發展，2020年產值達到600億元，年均增速40％以上；到2025年，民用無人機產值達到1800億元。無人機行業是蓬勃發展的朝陽產業。

由于可以垂直起降、控制簡單，多旋翼無人機得以快速發展和普及，非常適合執行近地偵查、監視、航拍、預警、農業植保等任務；自主避障、自動跟蹤目標、自主航跡規劃等無人機相關技術的發展，使得無人機由飛行的照相機逐漸發展為飛行的機器人。

在光伏領域，2017年我國光伏新增裝機53.06GW，創下歷史新高。由于光伏組件壽命約為25年，大型光伏電站需能夠在較長的時間周期里穩定、高效地發電，巡檢是光伏電站運營的核心內容。

然而，目前對光伏電站的巡檢仍以人工巡檢為主，這種巡檢方式效率極其低下，且由于集中式光伏電站安裝環境較為復雜，大部分場景下人工巡檢難以滿足要求。

發明內容

針對現有的面向大型集中式光伏電站圖像數據采集方法的不足，本發明提出了一種多旋翼無人機規模化集中式光伏電站圖像數據采集方法。

本發明所采用的技術方案如下：

步驟(1)，根據光伏電站設計圖紙、高清衛星圖像或無人機高空圖像獲取規模化集中式光伏電站的區域邊界信息；

步驟(2)，用多邊形對步驟(1)中獲取的規模化集中式光伏電站區域邊界信息進行擬合，生成區域多邊形，若光伏組串分布在多個區域，則生成多個區域多邊形；以順時針方向記錄區域多邊形的頂點坐標；

步驟(3)，對每個區域多邊形，選擇地理上南端或北端的頂點作為區域多邊形的起始點；對每個區域多邊形的起始點，若光伏組件分布在起始點的東方，則起始方向為東，若光伏組件分布在起始點的西方，則起始方向為西；若起始點位于區域多邊形南方，則巡航方向為北，若起始點位于區域多邊形北方，則巡航方向為南；

步驟(4)，如步驟(2)確定的區域多邊形不唯一，則確定區域多邊形的數據采集順序，對每個區域多邊形依次執行步驟(5)～步驟(10)；

步驟(5)，啟動無人機，在NED坐標系中，將無人機的偏航角和可見光相機的偏航角設置為0，設定無人機飛行速率v₀，根據步驟(3)確定的起始方向確定無人機的初始飛行速度，當初始方向為東時，初始飛行速度為當初始方向為西時，初始飛行速度為設定dis＝0；其中，v_x、v_y分別為北、東方向的飛行速度，dis為無人機對每一行光伏組件進行數據采集時的飛行距離，n_turn為無人機在區域邊界處的轉彎次數且其初始值為0；