[發(fā)明專利]一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的光伏組件隱裂檢測系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911330256.8
• 申請日: 2019-12-20
• 公開（公告）號: CN111024711B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張侃健;鄧程皓;魏海坤;方仕雄;葛健
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號: G01N21/88
• 分類號: G01N21/88
• 代理公司: 南京眾聯(lián)專利代理有限公司 32206
• 代理人: 周蔚然

1.一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的光伏組件隱裂檢測系統(tǒng)，其特征在于：該系統(tǒng)分為三個部分，分為硬件模塊、軟件部分、硬件模塊與軟件的數(shù)據(jù)交互部分；

所述硬件模塊包括單片機系統(tǒng)與環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)融合線；

單片機系統(tǒng)設(shè)計：將光伏組件的PV正負線接在電流傳感器和電壓傳感器兩端，并將輸出接入單片機的AD采樣口，通過單片機的AD采樣芯片以239.5個機器周期為周期讀取光伏組件的直流側(cè)電壓電流；同時，擬定好數(shù)據(jù)協(xié)議，采用標準的modbus協(xié)議，針對于廣播指令和點對點指令可以返回相應(yīng)的電路電壓采樣值，同樣使用modbus協(xié)議返回；單片機系統(tǒng)除了電壓電流AD檢測采樣，還在兩個GPIO口處加入了兩個繼電器的控制開關(guān)，此控制開關(guān)同樣可以通過接收上位機所發(fā)送的控制指令控制對應(yīng)繼電器的通斷，從而能夠?qū)崿F(xiàn)外接電源對光伏組件進行反向加電，方便進行隱裂的EL檢測；除此之外，單片機還配有1個8位的撥碼開關(guān)，此開關(guān)對應(yīng)的二進制數(shù)值則為此單片機以及對應(yīng)光伏組件的物理地址；所述環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)融合線：各類環(huán)境檢測傳感器與所有的光伏組件數(shù)據(jù)采集板的數(shù)據(jù)連接到一根485總線上，通過分時復(fù)用傳遞至軟件；

所述軟件部分包括業(yè)務(wù)流程處理、數(shù)據(jù)存儲管理中心、電能損耗算法和隱裂檢測算法；

業(yè)務(wù)流程邏輯：負責(zé)接收并保持底層硬件設(shè)備的連接，接收并處理底層硬件設(shè)備采集到的多種信息數(shù)據(jù)，經(jīng)過解析和數(shù)據(jù)處理后，存儲至數(shù)據(jù)管理中心中；另一方面，同時要接收用戶在web頁面讀取單個光伏組件數(shù)據(jù)并調(diào)用電能損耗算法判斷當(dāng)前組件是否健康，決定是否操作繼電器通上反向電壓并拍攝EL圖，將這一系列操作發(fā)給相應(yīng)的設(shè)備并使之生效；若拍攝完EL圖，軟件調(diào)用隱裂檢測算法檢測是否有隱裂存在并告知用戶；

數(shù)據(jù)存儲管理中心：在本地創(chuàng)建的SQL數(shù)據(jù)庫，存放了每一個時間戳所對應(yīng)的電氣數(shù)據(jù)和環(huán)境數(shù)據(jù)值；通過這個數(shù)據(jù)存儲管理中心查詢系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)；

電能損耗算法：根據(jù)環(huán)境數(shù)據(jù)與光伏組件的出廠額定數(shù)據(jù)可以推算出該組件在當(dāng)前環(huán)境下的應(yīng)發(fā)功率，記為P1 ；同時，根據(jù)數(shù)據(jù)檢測板可以得到當(dāng)前的電流I與電壓U，進而得到當(dāng)前的實際輸出功率P2=UI ，通過P1/P2 得到電能的損耗情況；

隱裂檢測算法：使用了兩級深探測方案；首先將原始的EL圖像按照其網(wǎng)格線進行分割，并將其切割成固定大小的正方形；然后利用ROI建議方法提取候選框作為第二階段的輸入；在第二階段，基于候選框的改進卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)由二進制標簽進行監(jiān)督。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的光伏組件隱裂檢測系統(tǒng)，其特征在于：所述軟件部分提供界面展示和用戶操作功能，用戶可以看到當(dāng)前各個光伏組件的電氣信息、各類環(huán)境數(shù)據(jù)信息；同時用戶可以操作界面上的各個操作按鈕切換模式。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的光伏組件隱裂檢測系統(tǒng)，其特征在于：所述硬件模塊與后臺的數(shù)據(jù)交互部分通過Java的TXRX串口包進行讀取和發(fā)送指令；發(fā)送和接受的指令和返回數(shù)據(jù)幀都采用modbus協(xié)議。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的光伏組件隱裂檢測系統(tǒng)，其特征在于：用戶通過界面操作有以下三種模式：自動模式，手動模式，反向通電模式；

自動模式：在此模式下，軟件以5s為單位讀取所有光伏組件數(shù)據(jù)采集板和環(huán)境傳感器所采集到的值，并存儲到數(shù)據(jù)存儲管理中心，同時發(fā)送至頁面并顯示；

手動模式：在此模式下，軟件依舊以5s為單位讀取所有光伏組件數(shù)據(jù)采集板和環(huán)境傳感器所采集到的值，并存儲到數(shù)據(jù)存儲管理中心，但不顯示到頁面；此時用戶可以查看指定編號的光伏組件的電氣數(shù)據(jù)與電能損耗情況；

反向通電模式：在此模式下，后臺依舊以5s為單位讀取所有光伏組件數(shù)據(jù)采集板和環(huán)境傳感器所采集到的值，并存儲到數(shù)據(jù)存儲管理中心，但不顯示到頁面；此時用戶已經(jīng)發(fā)現(xiàn)組件處于不健康狀態(tài)，可以控制反向電壓加到指定光伏組件上拍攝EL圖片，并對圖片進行隱裂檢測告知用戶隱裂情況。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的光伏組件隱裂檢測系統(tǒng)，其特征在于：modbus協(xié)議采用crc16校驗，具體格式為幀頭+功能+地址+延時+校驗碼；功能碼對應(yīng)查詢電流，電壓，電流電壓綜合查詢?nèi)N；地址為點對點地址和廣播地址；延時為接收到指令執(zhí)行完后經(jīng)過多少延時返回，實際返回延時為延時*地址，這樣就做到了分時復(fù)用。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的光伏組件隱裂檢測系統(tǒng)的檢測方法：其特征在于：用戶在web頁面發(fā)送指令查詢指定光伏組件的電氣數(shù)據(jù)信息并通過電能衰減算法得到此組件的健康狀態(tài)；在用戶發(fā)現(xiàn)此組件并不健康的時候，可以發(fā)送指令設(shè)置反向電壓并通反向電壓并拍攝EL圖片，系統(tǒng)之后會調(diào)用隱裂檢測算法分析隱裂情況并告知用戶。