CN111398304A - 光伏板热斑检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光伏板热斑检测方法，包括以下步骤：构建实验平台，其中，实验平台包括不同天气条件；对应实验平台设置实验光伏板；采用实验粉尘来模拟实验光伏板表面的不同灰尘浓度；根据实验平台、实验光伏板和实验粉尘得到实验光伏板在不同天气条件和不同灰尘浓度条件下的实验数据和实验图像；采集实测光伏板在不同天气条件下的实测数据和实测图像；根据实验数据、实验图像、实测数据和实测图像检测实测光伏板是否存在热斑。本发明能够较为简单快捷地得到实验图像，从而能够较为简单快速地检测出光伏板电站中需要清洗的光伏板，并且其检测精确度和检测效率较高，同时检测成本较低。

Description

光伏板热斑检测方法

技术领域

本发明涉及光伏板热斑故障检测技术领域，尤其涉及一种光伏板热斑检测方法。

背景技术

随着全球光伏产业的快速发展，太阳能光伏电站建设的质量、安全问题逐渐出现，例如设计缺陷、设备质量缺陷、施工不规范等问题都给光伏电站的运维带来了严峻的挑战，此外，光伏电站的太阳能板的故障，例如发热、龟裂、蜗牛纹、损坏、焊带故障、污点、植被遮挡等故障也增大了光伏电站的运维难度。目前，常用的预防性维护手段是采用定期检查的方式来防范重大问题和事故，但是，对于大型电站来说，高频次综合性的检查在成本上不可行。

为了解决上述问题，维护人员又采用无人机搭载CCD相机和热成像传感器，并预设路径来检测光伏板，该方式能够获得较全面的视角、检测照片及其数据，并且通过无人机传回的数据可与数据库中图像逐一检查相比，从而方便快捷的找到所需要清理的太阳能板，不仅可大幅削减人工费用，并且大幅度降低了由于人员疲劳所致的检测遗漏，提高检测效率。但是，如果仅依靠热成像传感器图像，只能判断已经产生热斑的光伏板表面，对于表面积累一定浓度灰尘即将产生的热斑故障无法检测，这时就需要采用CCD相机所拍摄图像进行热斑的预判断。

然而，采用CCD相机所拍摄图像进行热斑的预判断需要数据库图像，但是数据库图像难以获取，因为数据库图像通常需要考虑不同时段太阳光照、不同密度的灰尘浓度、灰尘颗粒的体积和灰尘所覆盖光伏板的类型的各种图像，此外还要考虑对应各种情况下的光伏板表面温度、输出的电流电压和功率。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术中的技术问题之一。为此，本发明的目的在于提出一种光伏板热斑检测方法，能够较为简单快捷地得到实验图像，从而能够较为简单快速地检测出光伏板电站中需要清洗的光伏板，并且其检测精确度和检测效率较高，同时检测成本较低。

为达到上述目的，本发明实施例提出了一种光伏板热斑检测方法，包括以下步骤：构建实验平台，其中，所述实验平台包括不同天气条件；对应所述实验平台设置实验光伏板；采用实验粉尘来模拟所述实验光伏板表面的不同灰尘浓度；根据所述实验平台、所述实验光伏板和所述实验粉尘得到所述实验光伏板在不同天气条件和不同灰尘浓度条件下的实验数据和实验图像；采集实测光伏板在不同天气条件下的实测数据和实测图像；根据所述实验数据、所述实验图像、所述实测数据和所述实测图像检测所述实测光伏板是否存在热斑。

根据本发明实施例提出的光伏板热斑检测方法，通过构建实验平台，并对应实验平台设置实验光伏板，同时采用实验粉尘来模拟实验光伏板表面的不同灰尘浓度，以得到实验光伏板在不同天气条件和不同灰尘浓度条件下的实验数据和实验图像，然后结合采集的实测光伏板在不同天气条件下的实测数据和实测图像来检测实测光伏板是否存在热斑，由此，能够较为简单快捷地得到实验图像，从而能够较为简单快速地检测出光伏板电站中需要清洗的光伏板，并且其检测精确度和检测效率较高，同时检测成本较低。

另外，根据本发明上述实例提出的光伏板热斑检测方法还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述不同天气条件包括不同太阳光照、多云和阴天天气条件。

进一步地，所述实验光伏板的四周对应设置挡板。

进一步地，通过改变所述实验粉尘的数量来控制所述实验光伏板表面的灰尘浓度。

根据本发明的一个实施例，根据所述实验平台、所述实验光伏板和所述实验粉尘得到所述实验光伏板在不同天气条件和不同灰尘浓度条件下的实验数据和实验图像，包括：设置所述实验平台中所述实验光伏板表面的实验粉尘数量；拍摄此时所述实验光伏板表面的实验图像；测量此时所述实验光伏板表面的实验数据；根据所述实验图像和所述实验数据构成实验数据库。

进一步地，所述实验数据包括所述实验光伏板的温度、电流、电压和功率。

进一步地，所述实测数据包括所述实测光伏板的温度、电流、电压和功率。

根据本发明的一个实施例，根据所述实验数据、所述实验图像、所述实测数据和所述实测图像检测所述实测光伏板是否存在热斑，包括：根据所述实验数据和所述实验图像得到不同天气条件下所述实验光伏板产生光伏板热斑阈值时对应的阈值图像；根据所述天气条件选择相应的所述实测图像和所述实验图像进行对比分析；若所述实测图像对应的所述实验图像符合所述阈值图像，则判断所述实测图像对应的所述实测光伏板有产生热斑的可能，并需要进行清洗；若所述实测图像对应的所述实验图像不符合所述阈值图像，则判断所述实测图像对应的所述实测光伏板暂时不需要进行清洗。

根据本发明的一个实施例，根据所述实验数据和所述实验图像得到不同天气条件下所述实验光伏板产生光伏板热斑时对应的阈值图像包括：对应所述实验光伏板设置不同浓度的所述实验粉尘，以得到所述实验光伏板中数值减少的实验数据；根据所述实验光伏板的发电需求设定理论数据；比较数值减少的所述实验数据和所述理论数据，以得到其比例值；若所述比例值达到比例阈值，则判定此时的所述实验光伏板产生热斑，并将此时的所述实验光伏板对应的实验图像定义为热斑阈值图像。

进一步地，采用欧式距离等算法对比分析所述实测图像和所述实验图像。

附图说明

图1为本发明实施例的光伏板热斑检测方法的流程图；

图2为本发明一个实施例的实验光伏板的结构示意图；

图3为本发明一个实施例的光伏板热斑检测方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例的光伏板热斑检测方法的流程图。

如图1所示，本发明实施例的光伏板热斑检测方法，包括以下步骤：

S1，构建实验平台，其中，实验平台包括不同天气条件。

具体地，可构建包括不同太阳光照、多云和阴天天气条件的实验平台。

S2，对应实验平台设置实验光伏板。

S3，采用实验粉尘来模拟实验光伏板表面的不同灰尘浓度。

在本发明的一个实施例中，可采用白色粉笔灰、面粉灰或水泥灰来模拟实验光伏板表面的不同灰尘浓度，并可通过改变实验光伏板表面的实验粉尘，例如白色粉笔灰、面粉灰或水泥灰的数量来模拟实验光伏板表面的灰尘浓度。通过采用白色粉笔灰、面粉灰或水泥灰来模拟实验光伏板表面的不同灰尘浓度，能够模拟落在光伏板上的不同体积的粉尘，从而能够保证实验模拟结果的适用性。

在本发明的一个实施例中，可在实验平台的实验区域设置不同类型的实验光伏板，例如，可设置单晶硅、多晶硅、非晶硅光伏板。通过设置不同类型的光伏板，能够保证实验模拟结果的适用性。

具体地，如图2所示，实验光伏板的四周可对应设置挡板，即第一挡板、第二挡板、第三挡板和第四挡板，并且四周各个挡板，即第一挡板、第二挡板、第三挡板和第四挡板的高度相同，同时可将实验光伏板的上方设为实验粉尘的进入面。通过设置挡板，能够避免实验粉尘洒落到实验光伏板区域外，从而能够保证落在实验光伏板表面的实验粉尘数量与放入的实验粉尘数量一致，以保证实验模拟结果的准确性。

S4，根据实验平台、实验光伏板和实验粉尘得到实验光伏板在不同天气条件和不同灰尘浓度条件下的实验数据和实验图像。

具体地，步骤S4包括：设置实验平台中实验光伏板表面的实验粉尘数量；拍摄此时实验光伏板表面的实验图像；测量此时实验光伏板表面的实验数据；根据实验图像和实验数据构成实验数据库。

更具体地，如图2所示，可通过实验粉尘的进入面向实验光伏板表面的固定区域，例如区域a中放置设定数量的实验粉尘来模拟该区域的灰尘浓度，并可通过相机拍摄此时实验光伏板表面的实验图像，同时可测量此时实验光伏板表面的实验数据，即此时实验光伏板的温度和电气参数，例如电压、电流和功率参数，此外，还可通过实验粉尘的进入面向实验光伏板表面的固定区域，例如区域a中放置其他数量的实验粉尘来模拟该区域的对应粉尘浓度，以测量相应条件下实验光伏板表面的实验数据，即此时实验光伏板的温度和电气参数，例如电压、电流和功率参数，从而可根据测量的不同灰尘浓度条件下实验光伏板表面的实验数据，即实验光伏板的温度和电气参数，例如电压、电流和功率参数构成实验数据库。

S5，采集实测光伏板在不同天气条件下的实测数据和实测图像。

具体地，可通过CCD相机拍摄实测光伏板，以采集实测光伏板在不同天气条件下，即不同太阳光照、多云和阴天天气条件下的实测图像，并可通过光敏传感器实时采集实测光伏板在不同天气条件下，即不同太阳光照、多云和阴天天气条件下的实测数据中的温度。

此外，还可通过电压传感器和电流传感器实时测量太阳能光伏电站中实测光伏板在不同天气条件下，即不同太阳光照、多云和阴天天气条件下的实测数据中的电气参数，即输出电流、电压和功率。

S6，根据实验数据、实验图像、实测数据和实测图像检测实测光伏板是否存在热斑。

具体地，步骤S6包括：根据实验数据和实验图像得到不同天气条件下实验光伏板产生光伏板热斑时对应的阈值图像；根据天气条件选择相应的实测图像和实验图像进行对比分析；根据对比分析结果判断该实测光伏板是否存在光斑，其中，若实测图像对应的实验图像符合阈值图像，则判断实测图像对应的实测光伏板有产生热斑的可能，并需要进行清洗；若实测图像对应的实验图像不符合阈值图像，则判断实测图像对应的实测光伏板暂时不需要进行清洗。其中，可采用采用欧式距离等算法对比分析相应的实测图像和实验图像。

其中，根据实验数据和实验图像得到不同天气条件下实验光伏板产生光伏板热斑时对应的阈值图像包括：对应实验光伏板设置不同浓度的实验粉尘，以得到实验光伏板中数值减少的实验数据；根据实验光伏板的发电需求设定理论数据；比较数值减少的实验数据和理论数据，以得到其比例值；若比例值达到比例阈值，则判定此时的实验光伏板产生热斑，并将此时的实验光伏板对应的实验图像定义为热斑阈值图像。

具体地，可先向实验光伏板设置不同浓度的实验粉尘，并得到数值减少的实验数据，即实验数据中的电气参数，具体为减少的电压、电流和功率，进一步可根据实测光伏板的发电需求，设定理论数据，即理论的电压、电流和功率，进一步地，可将减少的电气参数，即减少的电压、电流和功率与理论数据，即理论电压、电流和功率进行比较，以得到其比例值，若此时实验光伏板的的减少的实验数据，即减少的电气参数与理论数据的比例值达到比例阈值，则可认为此时的实验光伏板可产生热斑，并可将其对应的实验图像作为热斑图像。

下面将以检测太阳能光伏板电站中光伏板热斑为例，进一步说明本发明实施例提出的光伏板热斑检测方法的流程。

在本发明的一个具体实施例中，如图3所示，检测太阳能光伏板电站中光伏板热斑包括：

S100，搭建实验平台；

S200，对应实验平台的实验区域设置实验光伏板；

S300，向实验光伏板的固定区域放置不同浓度的实验粉尘；

S4011，拍照存储相应的实验图像；

S4012，对采集的实验图像进行数字图像处理；

S402，测量此时实验光伏板的温度；

S403，测量此时实验光伏板的电气参数，即电压U、电流I和功率P；

S404，由处理后的实验图像和测量得到的实验数据，即温度和电气参数构成数据库，然后执行步骤S601；

S500，采集实测光伏板的相关数据；

S501，通过无人机中对实测光伏板进行采集；

S5011，对无人机采集点实测图像进行数字图像处理；

S5012，测量实测光伏板的温度；

S601，根据处理后的实验图像和测量得到的实验数据得到光伏板热斑对应的阈值；

S6021，将处理后的实测图像与阈值图像进行对比，若处理后的实测图像符合阈值图像，则执行步骤S603，反之，则执行步骤S500；

S6022，将实验数据中的光伏板温度与实测数据中的光伏板温度进行对比，若实测数据中的光伏板温度符合实验数据中的光伏板温度，则执行步骤S603，反之，则执行步骤S500；

S603，清洗实测光伏板表面。

根据本发明实施例提出的光伏板热斑检测方法，通过构建实验平台，并对应实验平台设置实验光伏板，同时采用实验粉尘来模拟实验光伏板表面的不同灰尘浓度，以得到实验光伏板在不同天气条件和不同灰尘浓度条件下的实验数据和实验图像，然后结合采集的实测光伏板在不同天气条件下的实测数据和实测图像来检测实测光伏板是否存在热斑，由此，能够较为简单快捷地得到实验图像，从而能够较为简单快速地检测出光伏板电站中需要清洗的光伏板，并且其检测精确度和检测效率较高，同时检测成本较低。

在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种光伏板热斑检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

构建实验平台，其中，所述实验平台包括不同天气条件；

对应所述实验平台设置实验光伏板；

采用实验粉尘来模拟所述实验光伏板表面的不同灰尘浓度；

根据所述实验平台、所述实验光伏板和所述实验粉尘得到所述实验光伏板在不同天气条件和不同灰尘浓度条件下的实验数据和实验图像；

采集实测光伏板在不同天气条件下的实测数据和实测图像；

根据所述实验数据、所述实验图像、所述实测数据和所述实测图像检测所述实测光伏板是否存在热斑。

2.根据权利要求1所述的光伏板热斑检测方法，其特征在于，所述不同天气条件包括不同太阳光照、多云和阴天天气条件。

3.根据权利要求2所述的光伏板热斑检测方法，其特征在于，其中，所述实验光伏板的四周对应设置挡板。

4.根据权利要求3所述的光伏板热斑检测方法，其特征在于，其中，通过改变所述实验粉尘的数量来控制所述实验光伏板表面的灰尘浓度。

5.根据权利要求4所述的光伏板热斑检测方法，其特征在于，根据所述实验平台、所述实验光伏板和所述实验粉尘得到所述实验光伏板在不同天气条件和不同灰尘浓度条件下的实验数据和实验图像，包括：

设置所述实验平台中所述实验光伏板表面的实验粉尘数量；

拍摄此时所述实验光伏板表面的实验图像；

测量此时所述实验光伏板表面的实验数据；

根据所述实验图像和所述实验数据构成实验数据库。

6.根据权利要求5所述的光伏板热斑检测方法，其特征在于，其中，所述实验数据包括所述实验光伏板的温度、电流、电压和功率。

7.根据权利要求6所述的光伏板热斑检测方法，其特征在于，其中，所述实测数据包括所述实测光伏板的温度、电流、电压和功率。

8.根据权利要求7所述的光伏板热斑检测方法，其特征在于，根据所述实验数据、所述实验图像、所述实测数据和所述实测图像检测所述实测光伏板是否存在热斑，包括：

根据所述实验数据和所述实验图像得到不同天气条件下所述实验光伏板产生光伏板热斑时对应的阈值图像；

根据所述天气条件选择相应的所述实测图像和所述实验图像进行对比分析；

若所述实测图像对应的所述实验图像符合所述阈值图像，则判断所述实测图像对应的所述实测光伏板有产生热斑的可能，并需要进行清洗；

若所述实测图像对应的所述实验图像不符合所述阈值图像，则判断所述实测图像对应的所述实测光伏板暂时不需要进行清洗。

9.根据权利要求8所述的光伏板热斑检测方法，其特征在于，根据所述实验数据和所述实验图像得到不同天气条件下所述实验光伏板产生光伏板热斑时对应的阈值图像包括：

对应所述实验光伏板设置不同浓度的所述实验粉尘，以得到所述实验光伏板中数值减少的实验数据；

根据所述实验光伏板的发电需求设定理论数据；

比较数值减少的所述实验数据和所述理论数据，以得到其比例值；

若所述比例值达到比例阈值，则判定此时的所述实验光伏板产生热斑，并将此时的所述实验光伏板对应的实验图像定义为热斑阈值图像。

10.根据权利要求8所述的光伏板热斑检测方法，其特征在于，其中，采用欧式距离等算法对比分析所述实测图像和所述实验图像。

Images