CN113031634B - 基于无人机的光伏巡检方法 - Google Patents
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Abstract
本发明一种基于无人机的光伏巡检方法，其特征在于，该方法利用无人机搭载红外相机进行巡检，具体步骤如下：步骤S1，在光伏电站发电时，确定所述红外相机初始点的高度、水平距离以及角度；步骤S2，启动无人机巡检；步骤S3，沿“弓”字形扫描，拍摄并储存红外视频；步骤S4，利用计算机处理储存介质中的所述图视资料和飞行数据，并生成所述损坏的光伏板位置数据；与相关技术相比，此方法更加高效化、智能化。
Description
技术领域
本发明涉及无人机技术领域，尤其涉及一种基于无人机的光伏巡检方法。
背景技术
众所周知，光伏发电行业发展极快；光伏发电站往往在偏远的地区，分布范围区域广阔，地形复杂，一旦光伏板发生故障，将会造成发电量下降甚至其他不可估量的损失，直接影响经济效益与生产安全。
一般对光伏发电站进行巡检通常依靠人力进行巡检；因光伏发电项目规模较大，导致电站的巡检工作较为复杂；且用人工进行确认光伏板组件故障及位置，数据量太大，传统的人工巡检无法满足；另外，因光伏板为了在单位时间内尽可能的获得更多的光照，一般光伏板安装时不是垂直指向天空，而是具有一定角度，这也给巡检带来一定困难。
所以，人工巡检存在效率低下，无法满足经济化、高效化以及智能化巡检的缺陷。
因此，有必要提供一种新的光伏巡检方法解决上述问题。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种经济化、高效化和智能化的光伏巡检方法。
为解决上述技术问题，本发明提供一种基于无人机的光伏巡检方法，运用于无人机，所述无人机包括无人机机体、安装于所述无人机机体的动力系统、与所述动力系统连接用以控制所述动力系统调整所述无人机机体的飞行数据的飞行控制系统、安装于所述无人机机体的三轴增稳云台、安装于所述三轴增稳云台的红外相机、与所述红外相机通讯连接的图数一体链路传输系统以及用于存储飞行数据和红外视频的存储介质，所述飞行数据包括飞行路线和飞行姿态，该方法包括步骤如下：
步骤S1，无人机巡检前，确定需要检查的光伏板中心位置，根据光伏板的安装角度(δ)，调节所述红外相机角度，使所述红外相机镜头轴线与竖直方向的夹角γ等于所述光伏板的安装角度(δ)，且所述红外相机镜头轴线与光伏板中心位置的夹角(θ)控制在95°-100°之间；根据所述红外相机的焦距，确定所述红外相机镜头与所述光伏板中心位置(P3)的平均距离L，使得所述平均距离L≤所述红外相机的焦距；根据所述夹角γ以及所述平均距离L，计算所述无人机初始飞行高度H以及所述无人机与所述光伏板中心位置的水平距离T，满足：H＝L×cosγ，T＝L×sinγ；
步骤S2，启动所述无人机飞行，使所述无人机到达初始飞行高度H及水平距离T的初始点；
步骤S3，利用所述飞行控制系统控制所述无人机的动力系统调整所述无人机的飞行姿态和飞行路线；使所述无人机按第一方向沿“弓字形”的巡检航线进行扫描式航拍，所述红外相机视场角(β)内的拍摄地面水平宽度(W)＝视场角(β)内拍摄光伏板的行数(n)×所述光伏板的行距(D)；飞行过程中，通过调节所述飞行控制系统，控制所述无人机的飞行高度，使所述行数(n)控制在2-4之间；用所述红外相机拍摄红外视频，并通过所述图数一体链路传输系统传至所述存储介质，存储所述红外视频；
步骤S4，利用计算机处理储存介质中的所述红外视频和飞行数据，依据智能分析软件自动分析并识别光伏板热斑及其损坏程度，并生成所述损坏的光伏板位置数据。
优选的，该方法还包括步骤S5，依据步骤S4得出的光伏板位置数据，定位损坏的光伏板，进行维修。
优选的，进行步骤S3时，拍摄光伏板通过所述红外相机使行数(n)＝3，进行拍摄记录。
相较于现有技术，本方法根据所述光伏板的安装角度δ、所述红外相机的焦距及所述红外相机镜头与竖直方向的夹角γ计算得到所述无人机初始飞行高度H以及所述无人机与所述光伏板中心位置的水平距离T，并控制视场角β内拍摄光伏板的行数n在2-4之间，尽可能在单位时间内以红外视频的方式记录到最多的光伏板组件的工作状态时的数据，大大提高获取有效数据的能力，提高有效性；并通过智能分析软件系统自动分析光伏板组件的红外视频数据，自动识别出光伏板组件有无热斑现象，无需人工识别；自动生成确认光伏板组件故障及位置的巡检报告，从而提高巡检效率，达到经济化、高效化、智能化巡检的要求。
附图说明
为了使本发明的内容更加清晰，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明提供的方法的流程图；
图2为光伏板安装示意图；
图3为光伏板组串的俯视图；
图4为红外相机拍摄角度、飞机高度、飞机位置计算示意图；
图5为无人机光伏巡检示意图。
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，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明中提及的光伏板如图2-图3所示，为了单位时间内尽可能的获得更多的光照，因此所述的光伏板200需要正对太阳，所述光伏板200需要沿着东西走向倾斜一定角度，即所述光伏板200的安装角度δ，光伏板组串2000相邻两行直接需要空出一定的间距D；安装的地方纬度越高，安装角度δ越大，间距D越大。
本发明提供的基于无人机的光伏巡检方法，用于对上述的光伏板组串2000进行巡检。所述无人机包括无人机机体、安装于所述无人机机体的动力系统、与所述动力系统连接用以控制所述动力系统调整所述无人机机体的飞行数据的飞行控制系统、安装于所述无人机机体的三轴增稳云台、安装于所述三轴增稳云台的红外相机100、与所述红外相机100通讯连接的图数一体链路传输系统以及用于存储飞行数据和红外视频的存储介质，所述飞行数据包括飞行路线和飞行姿态，该方法包括步骤如下：
步骤S1，参见图4所示，无人机巡检前，确定需要检查的光伏板200中心位置P3，根据光伏板200的安装角度δ，调节所述红外相机100的角度，使所述红外相机100镜头轴线与竖直方向的夹角γ等于所述光伏板200的安装角度δ，且所述红外相机镜头轴线与光伏板200中心位置P3的夹角θ控制在95°-100°之间；此时在保证镜头不被强光灼伤的情况下，还能保证所示红外相机拍摄效果更好。
根据所述红外相机100的焦距，确定所述红外相机100镜头与所述光伏板200的中心位置P3的平均距离L，使得所述平均距离L≤所述红外相机100的焦距；
根据所述夹角γ以及所述平均距离L，计算所述无人机初始飞行高度H以及所述无人机与所述光伏板200的中心位置P3的水平距离T，满足：H＝L×cosγ，T＝L×sinγ。
步骤S2，参见图5所示，启动所述无人机飞行，使所述无人机到达初始飞行高度H及水平距离T的初始点A；
步骤S3，利用所述飞行控制系统控制所述无人机的动力系统调整所述无人机的飞行姿态和飞行路线；使所述无人机按第一方向沿“弓字形”的巡检航线进行扫描式航拍，所述红外相机100视场角β内的拍摄地面水平宽度W＝视场角β内拍摄光伏板200的行数n×所述光伏板200的间距D；如图5中，从初始点A开始航拍，沿扫描航线1飞行，拍摄虚线区域10中的光伏板组串2000；然后沿折返线2开始飞行至与扫描航线3的的交点，开始沿扫描航线3进行飞行，拍摄虚线区域20中的光伏板组串2000；然后沿折返线4开始飞行至与扫描航线5的交点，开始沿扫描航线5进行飞行，拍摄虚线区域30中的光伏板组串2000。飞行航线简单，拍摄过程中，仅需所述红外相机100，结构简单。
飞行过程中，通过调节所述飞行控制系统，控制所述无人机的飞行高度，使所述行数n控制在2-4之间，本实施例中n＝3；用所述红外相机100拍摄红外视频，并通过所述图数一体链路传输系统传至所述存储介质，存储所述红外视频；只需要扫描式拍摄红外视频，处理方式更加简单，效率提高。
步骤S4，结束航拍，所述无人机沿返回航线6回至所述初始点A然后降落，取出储存介质，当然也可以通过无线传输方式，将所述红外视频和飞行数据传至电脑；利用计算机处理储存介质中的所述红外视频和飞行数据，依据智能分析软件自动分析并识别光伏板200热斑及其损坏程度，并生成所述损坏的光伏板200位置数据；
步骤S5，依据步骤S4得出的光伏板200位置数据，定位损坏的光伏板200，进行维修。
相较于现有技术，本方法根据所述光伏板的安装角度δ、所述红外相机的焦距及所述红外相机镜头与竖直方向的夹角γ计算得到所述无人机初始飞行高度H以及所述无人机与所述光伏板中心位置的水平距离T，并控制视场角β内拍摄光伏板的行数n在2-4之间，尽可能在单位时间内以红外视频的方式记录到最多的光伏板组件的工作状态时的数据，大大提高获取有效数据的能力，提高有效性；并通过智能分析软件系统自动分析光伏板组件的红外视频数据，自动识别出光伏板组件有无热斑现象，无需人工识别；自动生成确认光伏板组件故障及位置的巡检报告，从而提高巡检效率，达到经济化、高效化、智能化巡检的要求。
以上实施例仅为清楚说明本发明所作的举例，并非对实施方式的限定；本发明的范围包括并不限于上述实施例，凡是按照本发明的形状、结构所作的等效变化均包含在本发明的保护范围内。
Claims (3)
1.一种基于无人机的光伏巡检方法，运用无人机，所述无人机包括无人机机体、安装于所述无人机机体的动力系统、与所述动力系统连接用以控制所述动力系统调整所述无人机机体的飞行数据的飞行控制系统、安装于所述无人机机体的三轴增稳云台、安装于所述三轴增稳云台的红外相机、与所述红外相机通讯连接的图数一体链路传输系统以及用于存储飞行数据和红外视频的存储介质，所述飞行数据包括飞行路线和飞行姿态，其特征在于，该方法包括步骤如下：
步骤S1，无人机巡检前，确定需要检查的光伏板中心位置，根据光伏板的安装角度δ，调节所述红外相机角度，使所述红外相机镜头轴线与竖直方向的夹角γ等于所述光伏板的安装角度δ，且所述红外相机镜头轴线与光伏板中心位置的夹角θ控制在95°-100°之间；根据所述红外相机的焦距，确定所述红外相机镜头与所述光伏板中心位置(P3)的平均距离L，使得所述平均距离L≤所述红外相机的焦距；根据所述夹角γ以及所述平均距离L，计算所述无人机初始飞行高度H以及所述无人机与所述光伏板中心位置的水平距离T，满足：H＝L×cosγ，T＝L×sinγ；
步骤S2，启动所述无人机飞行，使所述无人机到达初始飞行高度H及水平距离T的初始点；
步骤S3，利用所述飞行控制系统控制所述无人机的动力系统调整所述无人机的飞行姿态和飞行路线；使所述无人机按第一方向沿“弓字形”的巡检航线进行扫描式航拍，所述红外相机视场角β内的拍摄地面水平宽度W＝视场角β内拍摄光伏板的行数n×所述光伏板的行距D；飞行过程中，通过调节所述飞行控制系统，控制所述无人机的飞行高度，使所述行数n控制在2-4之间；用所述红外相机拍摄红外视频，并通过所述图数一体链路传输系统传至所述存储介质，存储所述红外视频；
步骤S4，利用计算机处理储存介质中的所述红外视频和飞行数据，依据智能分析软件自动分析并识别光伏板热斑及其损坏程度，并生成所述损坏的光伏板位置数据。
2.根据权利要求1所述的基于无人机的光伏巡检方法，该方法还包括步骤S5，
步骤S5，依据步骤S4得出的光伏板位置数据，定位损坏的光伏板，进行维修。
3.根据权利要求1所述的基于无人机的光伏巡检方法，其特征在于，进行步骤S3时，拍摄光伏板通过所述红外相机使行数n＝3，进行拍摄记录。
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