CN112925343A - 无人机运动航线规划方法及应用所述方法的巡检无人机 - Google Patents

Abstract

一种无人机运动航线规划方法，无人机在光伏电站的飞行路径在光伏阵列间距之间，根据晴天状态且不同时间下的太阳照射角运行不同的方法：当太阳入射角以南北线为基准满足85°<b<90°时，运行方法1；当太阳入射角与南北线的夹角满足0°<a≤85°时，运行方法2。如此计算并调整无人机的飞行高度，使得无人机飞行时的本体阴影投射到本行间隙或相邻的其他行间隙而不投射到光伏电池表面，从而本发明无人机运动航线规划方法避免了晴天状态下无人机的巡检对光伏电站造成的阴影影响。

Description

无人机运动航线规划方法及应用所述方法的巡检无人机

技术领域

本发明涉及光伏电站领域，尤其是一种用于光伏电站的无人机运动航线规划方法及应用所述方法的巡检无人机。

背景技术

无人机由于整体重量较轻，对于起飞巡检的环境条件也有一定的要求。若为狂风暴雨的天气，一般无人机将不会进行巡检工作。若光伏电站的天气状态为阴天或多云等太阳被遮挡的状态，无人机按照最佳的航线进行进出场工作，不必考虑无人机对光伏电站造成的阴影影响；若光伏电站的天气状态为晴天，无人机的巡检就会对光伏电站造成阴影影响。

因此，有必要提供一种新的无人机运动航线规划方法以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无人机运动航线规划方法及应用所述方法的巡检无人机，其能够避免晴天状态下，无人机的巡检对光伏电站造成的阴影影响。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案一：一种无人机运动航线规划方法，无人机在光伏电站的飞行路径在光伏阵列间距之间，光伏电站实时追踪太阳实现最大发电，无人机运动航线规划方法包括步骤1～步骤4：

步骤1：判断光伏电站运行地天气情况是否影响无人机正常运行，如影响，则不运行，如不影响，则执行步骤2；

步骤2：判断光伏电站所处地区的太阳阴影状态是太阳不被遮挡的晴天状态还是太阳被遮挡的阴天状态，如是阴天状态，则无人机按照预先规划航线进行运行，如是晴天状态，则执行步骤3；

步骤3：判断太阳入射角，

当太阳入射角以南北线为基准满足85°<b<90°时，则运行方法1：调整无人机的飞行高度h1满足如下公式即可：h1＝tan(b)*[(d2-d1)/2]，其中，d1为所述光伏阵列间距在所述行间距方向上的宽度，d2为光伏阵列间距成行排列的行间距；

当太阳入射角与南北线的夹角满足0°<a≤85°时，则运行方法2：计算得出无人机本体阴影投射到相邻第N行间隙时所需的飞行高度h2＝[tan(a)*(N*d2)]+h0，其中，d2为光伏阵列间距成行排列的行间距，h0为所述光伏阵列间距的安装高度；

步骤4：无人机运行完从外围返回始发地。

作为本发明进一步改进的技术方案一，所述步骤1中影响无人机正常运行的天气情况为恶劣天气，即雷电、暴风、暴雨、暴雪、冰冻、炎热、冰雹和沙尘天气。

作为本发明进一步改进的技术方案一，所述步骤3中，当太阳入射角以南北线为基准为90°时，无人机的投影在其下方，在保证正常工作的前提下其飞行高度可以灵活设置。

作为本发明进一步改进的技术方案一，还包括步骤2-1：阴天状态下，如无人机没有自然风干扰，则无人机按照预先规划航线进行运行，即预设的飞行高度和飞行路径，如有自然风干扰无人机，则通过无人机上的测风速装置获取不同高度的实时风速从而选择风速较低且不影响无人机工作的高度飞行，同时无人机通过提高转速来抵抗自然风速。

作为本发明进一步改进的技术方案一，还包括步骤2-2：无人机的飞行路径在光伏电站建成就已经确定，以间距宽度S＝d2-d1为依据，选择间距宽度大的作为飞行路径。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案二：一种应用以上所述方法的巡检无人机，包括：

飞行装置，用于携带工作设备在光伏电站飞行；

控制模块与所述飞行装置电性连接，用于控制所述飞行装置的正常运行；

天气识别模块与所述控制模块电性连接，用于识别天气情况是否影响无人机正常运行；

测风速模块与所述控制模块电性连接，用于测试飞行所述飞行装置所处高度的自然风速；

巡检模块与所述控制模块电性连接，用于巡逻监测光伏电站的运行情况；

存储模块与所述控制模块电性连接，用于保存监测的数据；

通信模块与所述控制模块电性连接，用于与控制台通信连接和数据传输。

相较于现有技术，本发明无人机运动航线规划方法及应用所述方法的巡检无人机根据不同时间下的太阳照射角，计算并调整无人机的飞行高度，使得无人机飞行时的本体阴影投射到本行间隙或相邻的其他行间隙而不投射到光伏电池表面，从而避免了无人机的巡检对光伏电站造成的阴影影响。

附图说明

图1为无人机按照本发明无人机运动航线规划方法在正午时巡航的投影示意图；

图2为无人机按照本发明无人机运动航线规划方法在早晨或傍晚时巡航的投影示意图；

图3为无人机按照本发明无人机运动航线规划方法巡航的一种线路图；

图4为无人机按照本发明无人机运动航线规划方法巡航的另外一种线路图；

图5为本发明无人机运动航线规划方法的流程图；

图6为应用本发明所述方法的巡检无人机的功能模块连接示意图。

具体实施方式

请参考图1至图5，一种无人机运动航线规划方法，无人机在光伏电站的飞行路径在光伏阵列间距之间，光伏电站实时追踪太阳实现最大发电，无人机运动航线规划方法包括如下步骤1～步骤4：

步骤1：判断光伏电站运行地天气情况是否影响无人机正常运行，如影响，则不运行，如不影响，则执行步骤2；

步骤2：判断光伏电站所处地区的太阳阴影状态是太阳不被遮挡的晴天状态还是太阳被遮挡的阴天状态，如是阴天状态，则无人机按照预先规划航线进行运行，如是晴天状态，则执行步骤3；

步骤3：根据天文算法计算并判断太阳入射角，

当太阳入射角以南北线为基准满足85°<b<90°时，则运行方法1：调整无人机的飞行高度h1满足如下公式即可：h1＝tan(b)*[(d2-d1)/2]，其中，d1为所述光伏阵列间距在所述行间距方向上的宽度，d2为光伏阵列间距成行排列的行间距；

当太阳入射角与南北线的夹角满足0°<a≤85°时，则运行方法2：计算得出无人机本体阴影投射到相邻第N行间隙时所需的飞行高度h2＝[tan(a)*(N*d2)]+h0，其中，d2为光伏阵列间距成行排列的行间距，h0为所述光伏阵列间距的安装高度；

步骤4：无人机运行完从外围返回始发地。

需要特别说明的是：所述步骤1中影响无人机正常运行的天气情况为恶劣天气，即雷电、暴风、暴雨、暴雪、冰冻、炎热、冰雹和沙尘天气。

在实施例中，所述步骤3中，当太阳入射角以南北线为基准为90°时，无人机的投影在其下方，在保证正常工作的前提下其飞行高度可以灵活设置。

本发明无人机运动航线规划方法的重点在于：若光伏电站的天气状态为太阳被遮挡的状态，如阴天或多云等，无人机按照最佳的航线进行进出场工作，不必考虑无人机对光伏电站造成的阴影影响；但是在太阳不被遮挡的晴天状态下，就需要按照所述的方法1和方法2进行判断并计算出无人机的飞行高度，在确保飞行安全的条件下，避免本体阴影对正常发电造成的影响。

虽然阴天状态下不必考虑无人机对光伏电站造成的阴影影响，但是阴天状态一般伴随多风的情况，则，需要考虑风速对无人机在规划航线上运行时的影响。则，优选实施方式中，本发明无人机运动航线规划方法还包括适用于阴天状态下的步骤2-1：如无人机没有自然风干扰，则无人机按照预先规划航线进行运行，即预设的飞行高度和飞行路径，如有自然风干扰无人机，则通过无人机上的测风速装置获取不同高度的实时风速从而选择风速较低且不影响无人机工作的高度飞行，同时无人机通过提高转速来抵抗自然风速。

另，优选实施方式中，本发明无人机运动航线规划方法还包括步骤2-2：无人机的飞行路径在光伏电站建成就已经确定，以间距宽度S＝d2-d1为依据，选择间距宽度大的作为飞行路径。对应的，图3为无人机按照本发明无人机运动航线规划方法巡航的一种线路图；图4为无人机按照本发明无人机运动航线规划方法巡航的另外一种线路图。在图3和图4中，无人机均按照箭头指示方向围绕光伏阵列间距进行巡航，巡航完毕后返回始发地。

请参考图6，本发明还涉及一种应用以上所述方法的巡检无人机，包括：

飞行装置，用于携带工作设备在光伏电站飞行；

控制模块与所述飞行装置电性连接，用于控制所述飞行装置的正常运行；

天气识别模块与所述控制模块电性连接，用于识别天气情况是否影响无人机正常运行；

测风速模块与所述控制模块电性连接，用于测试飞行所述飞行装置所处高度的自然风速；

巡检模块与所述控制模块电性连接，用于巡逻监测光伏电站的运行情况；

存储模块与所述控制模块电性连接，用于保存监测的数据；

通信模块与所述控制模块电性连接，用于与控制台通信连接和数据传输。

因此，相较于现有技术，本发明无人机运动航线规划方法及应用所述方法的巡检无人机根据晴天状态且不同时间下的太阳照射角，计算并调整无人机的飞行高度，使得无人机飞行时的本体阴影投射到本行间隙或相邻的其他行间隙而不投射到光伏电池表面，从而避免了晴天状态下无人机的巡检对光伏电站造成的阴影影响。

以上实施例仅用于说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案，对本说明书的理解应该以所属技术领域的技术人员为基础，例如对“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”等方向性的描述，尽管本说明书参照上述的实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，所属技术领域的技术人员仍然可以对本发明进行修改或者等同替换，而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，均应涵盖在本发明的权利要求范围内。

Claims (6)

1.一种无人机运动航线规划方法，无人机的飞行路径在光伏电站的光伏阵列间距之间，光伏电站实时追踪太阳实现最大发电，其特征在于：所述无人机运动航线规划方法包括步骤1～步骤4：

步骤1：判断光伏电站运行地天气情况是否影响无人机正常运行，如影响，则不运行，如不影响，则执行步骤2；

步骤2：判断光伏电站所处地区的太阳阴影状态是太阳不被遮挡的晴天状态还是太阳被遮挡的阴天状态，如是阴天状态，则无人机按照预先规划航线进行运行，如是晴天状态，则执行步骤3；

步骤3：判断太阳入射角，

当太阳入射角以南北线为基准满足85°<b<90°时，则运行方法1：调整无人机的飞行高度h1满足如下公式即可：h1＝tan(b)*[(d2-d1)/2]，其中，d1为所述光伏阵列间距在所述行间距方向上的宽度，d2为光伏阵列间距成行排列的行间距；

当太阳入射角与南北线的夹角满足0°<a≤85°时，则运行方法2：计算得出无人机本体阴影投射到相邻第N行间隙时所需的飞行高度h2＝[tan(a)*(N*d2)]+h0，其中，d2为光伏阵列间距成行排列的行间距，h0为所述光伏阵列间距的安装高度，N＞1；

步骤4：无人机运行完从外围降低飞行高度返回始发地。

2.根据权利要求1所述的无人机运动航线规划方法，其特征在于：所述步骤1中影响无人机正常运行的天气情况为恶劣天气，即雷电、暴风、暴雨、暴雪、冰冻、炎热、冰雹和沙尘天气。

3.根据权利要求1所述的无人机运动航线规划方法，其特征在于：所述步骤3中，当太阳入射角以南北线为基准为90°时，无人机的投影在其下方，在保证正常工作的前提下其飞行高度可以灵活设置。

4.根据权利要求1所述的无人机运动航线规划方法，其特征在于：

还包括步骤2-1：阴天状态下，如无人机没有自然风干扰，则无人机按照预先规划航线进行运行，即预设的飞行高度和飞行路径，如有自然风干扰无人机，则通过无人机上的测风速装置获取不同高度的实时风速从而选择风速较低且不影响无人机工作的高度飞行，同时无人机通过提高转速来抵抗自然风速。

5.根据权利要求1所述的无人机运动航线规划方法，其特征在于：无人机的飞行路径在光伏电站建成就已经确定，飞行在光伏阵列间距之间，以间距宽度S＝d2-d1为依据，选择间距宽度大的作为飞行路径。

6.一种应用于权利要求1～5任一项所述的无人机运动航线规划方法的巡检无人机，其特征在于：包括：

飞行装置，用于携带工作设备在光伏电站飞行；

控制模块与所述飞行装置电性连接，用于控制所述飞行装置的正常运行；

天气识别模块与所述控制模块电性连接，用于识别天气情况是否影响无人机正常运行；

测风速模块与所述控制模块电性连接，用于测试飞行所述飞行装置所处高度的自然风速；

巡检模块与所述控制模块电性连接，用于巡逻监测光伏电站的运行情况；

存储模块与所述控制模块电性连接，用于保存监测的数据；

通信模块与所述控制模块电性连接，用于与控制台通信连接和数据传输。

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