CN113066118B - 基于远程监控和工业物联网的太阳能光伏发电运行安全监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开基于远程监控和工业物联网的太阳能光伏发电运行安全监测系统，本发明通过将太阳能光伏发电站中太阳能板区域进行划分，采集太阳能板区域内各子区域的表面图像，并进行图像处理，对比获取太阳能板区域内各子区域的异物面积，同时检测太阳能板区域内各子区域灰度图像中各条缝隙的面积，计算太阳能板区域内各子区域的缝隙面积占比，并随机检测太阳能板区域内各子区域中各检测位置处灰尘厚度，分析太阳能板区域内各子区域的灰尘重量，同时综合计算太阳能光伏发电站中太阳能板发电运行安全影响系数，并进行显示，从而保障太阳能光伏发电站太阳能板发电运行安全，满足太阳能光伏发电站的供电需求。

Description

基于远程监控和工业物联网的太阳能光伏发电运行安全监测 系统

技术领域

本发明涉及发电运行安全监测技术领域，涉及到基于远程监控和工业物联网的太阳能光伏发电运行安全监测系统。

背景技术

我国近年来一直非常重视对太阳能的应用研究，提出以太阳能光伏发电为基础的光明工程。但是太阳能光伏发电容易受到一些自然因素的影响，因此，研究监测太阳能光伏发电运行安全的技术就显得尤为必要。

目前，现有的太阳能光伏发电运行安全监测主要采用人工定时巡检的方式进行现场监测，这样不仅浪费大量的人力资源，而且无法实时监测太阳能板区域的异常状况，存在太阳能板区域出现异物导致太阳能板破裂或损坏的问题，从而增加太阳能光伏发电站的发电成本，降低太阳能光伏发电站中太阳能板发电运行的可靠性，同时通过人工无法精确监测太阳能板区域内灰尘重量，存在太阳能板区域内灰尘重量过重无法及时进行处理，从而降低太阳能光伏发电站中太阳能板发电安全性能，使得太阳能光伏发电站太阳能板发电运行存在巨大的安全隐患，进而无法满足太阳能光伏发电站的供电需求，为了解决以上问题，现设计基于远程监控和工业物联网的太阳能光伏发电运行安全监测系统。

发明内容

本发明的目的在于提供基于远程监控和工业物联网的太阳能光伏发电运行安全监测系统，本发明通过将太阳能光伏发电站中太阳能板区域进行划分，采集太阳能板区域内各子区域的表面图像，并进行图像处理，对比获取太阳能板区域内各子区域的异物面积，同时检测太阳能板区域内各子区域灰度图像中各条缝隙的面积，计算太阳能板区域内各子区域的缝隙面积占比，并随机检测太阳能板区域内各子区域中各检测位置处灰尘厚度，分析太阳能板区域内各子区域的灰尘重量，同时综合计算太阳能光伏发电站中太阳能板发电运行安全影响系数，并进行显示，解决了背景技术中存在的问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

基于远程监控和工业物联网的太阳能光伏发电运行安全监测系统，包括区域划分模块、图像采集模块、图像处理模块、异物面积获取模块、缝隙面积检测模块、缝隙面积占比分析模块、灰尘厚度检测模块、灰尘重量分析模块、分析服务器、显示终端和存储数据库；

所述区域划分模块分别与图像采集模块和缝隙面积检测模块连接，图像处理模块分别与图像采集模块和异物面积获取模块连接，异物面积获取模块分别与分析服务器和存储数据库连接，缝隙面积占比分析模块分别与缝隙面积检测模块、分析服务器和存储数据库连接，灰尘重量分析模块分别与灰尘厚度检测模块、分析服务器和存储数据库连接，分析服务器分别与存储数据库和显示终端连接；

所述区域划分模块用于对太阳能光伏发电站中太阳能板区域进行划分，按照网格化划分方式划分成面积相同的若干子区域，对太阳能板区域内各子区域按照设定的顺序依次进行编号，太阳能光伏发电站中太阳能板区域内各子区域的编号分别为1,2,...,i,...,n，将太阳能光伏发电站中太阳能板区域内各子区域的编号分别发送至图像采集模块和缝隙面积检测模块；

所述图像采集模块用于接收区域划分模块发送的太阳能光伏发电站中太阳能板区域内各子区域的编号，对太阳能光伏发电站中太阳能板区域内各子区域进行图像采集，统计太阳能光伏发电站中太阳能板区域内各子区域的表面图像，构成太阳能光伏发电站中太阳能板区域内各子区域的表面图像集合P(p₁,p₂,...,p_i,...,p_n)，p_i表示为太阳能光伏发电站中太阳能板区域内第i个子区域的表面图像，将太阳能光伏发电站中太阳能板区域内各子区域的表面图像集合发送至图像处理模块；

所述图像处理模块用于接收图像采集模块发送的太阳能光伏发电站中太阳能板区域内各子区域的表面图像集合，采用图像处理技术对太阳能板区域内各子区域的表面图像进行处理，得到太阳能光伏发电站中太阳能板区域内各子区域的表面处理图像，将太阳能光伏发电站中太阳能板区域内各子区域的表面处理图像发送至异物面积获取模块；

所述异物面积获取模块用于接收图像处理模块发送的太阳能光伏发电站中太阳能板区域内各子区域的表面处理图像，提取存储数据库中存储的太阳能光伏发电站内太阳能板的标准表面图像，将太阳能光伏发电站中太阳能板区域内各子区域的表面处理图像与太阳能板的标准表面图像进行对比，获得太阳能光伏发电站中太阳能板区域内各子区域的异常部分面积，即各子区域的异常部分面积为异物面积，统计太阳能光伏发电站中太阳能板区域内各子区域的异物面积，构成太阳能板区域内各子区域的异物面积集合S(s₁,s₂,...,s_i,...,s_n)，s_i表示为太阳能板区域内第i个子区域的异物面积，将太阳能光伏发电站中太阳能板区域内各子区域的异物面积集合发送至分析服务器；

所述缝隙面积检测模块用于接收区域划分模块发送的太阳能光伏发电站中太阳能板区域内各子区域的编号，对太阳能光伏发电站中太阳能板区域内各子区域进行扫描，获取太阳能光伏发电站中太阳能板区域内各子区域的灰度图像，提取太阳能板区域内各子区域灰度图像中各条缝隙的面积，构成太阳能板区域内各子区域灰度图像中各条缝隙的面积集合S′_iA(s′_ia₁,s′_ia₂,...,s′_ia_j,...,s′_ia_m)，s′_ia_j表示为太阳能板区域内第i个子区域灰度图像中第j条缝隙的面积，将太阳能板区域内各子区域灰度图像中各条缝隙的面积集合发送至缝隙面积占比分析模块；

所述缝隙面积占比分析模块用于接收缝隙面积检测模块发送的太阳能板区域内各子区域灰度图像中各条缝隙的面积集合，提取存储数据库中存储的采集太阳能板区域内子区域灰度图像的标准面积，计算太阳能光伏发电站中太阳能板区域内各子区域的缝隙面积占比，统计太阳能光伏发电站中太阳能板区域内各子区域的缝隙面积占比，将太阳能光伏发电站中太阳能板区域内各子区域的缝隙面积占比发送至分析服务器；

所述灰尘厚度检测模块用于对太阳能光伏发电站中太阳能板区域内各子区域的灰尘厚度进行检测，分别随机检测太阳能板区域内各子区域中各检测位置处灰尘厚度，统计太阳能板区域内各子区域中各检测位置处灰尘厚度，构成太阳能板区域内各子区域中各检测位置处灰尘厚度集合D_iB(d_ib₁,d_ib₂,...,d_ib_r,...,d_ib_f)，d_ib_r表示为太阳能板区域内第i个子区域中第r个检测位置处灰尘厚度，将太阳能板区域内各子区域中各检测位置处灰尘厚度集合发送至灰尘重量分析模块；

所述灰尘重量分析模块用于接收灰尘厚度检测模块发送的太阳能板区域内各子区域中各检测位置处灰尘厚度集合，提取存储数据库中存储的单位体积灰尘的标准重量和太阳能板区域内子区域的划分面积，计算太阳能光伏发电站中太阳能板区域内各子区域的灰尘重量，统计太阳能光伏发电站中太阳能板区域内各子区域的灰尘重量，将太阳能光伏发电站中太阳能板区域内各子区域的灰尘重量发送至分析服务器；

所述分析服务器用于接收异物面积获取模块发送的太阳能光伏发电站中太阳能板区域内各子区域的异物面积集合，同时接收缝隙面积占比分析模块发送的太阳能光伏发电站中太阳能板区域内各子区域的缝隙面积占比，并接收灰尘重量分析模块发送的太阳能光伏发电站中太阳能板区域内各子区域的灰尘重量，提取存储数据库中存储的太阳能板区域内异物面积和缝隙面积的运行安全影响比例系数、灰尘重量对太阳能板发电运行安全的权重影响系数和太阳能光伏发电站中太阳能板区域承受的安全灰尘重量，计算太阳能光伏发电站中太阳能板发电运行安全影响系数，将太阳能光伏发电站中太阳能板发电运行安全影响系数发送至显示终端；

所述显示终端用于接收分析服务器发送的太阳能光伏发电站中太阳能板发电运行安全影响系数，并进行显示；

所述存储数据库用于存储太阳能光伏发电站内太阳能板的标准表面图像，同时存储采集太阳能板区域内子区域灰度图像的标准面积S′_标、单位体积灰尘的标准重量G_单和太阳能板区域内子区域的划分面积S_划，并存储太阳能板区域内异物面积和缝隙面积的运行安全影响比例系数，分别记为α,β，存储灰尘重量对太阳能板发电运行安全的权重影响系数μ和太阳能光伏发电站中太阳能板区域承受的安全灰尘重量g_安。

进一步地，所述图像采集模块包括高清摄像头，其中高清摄像头安装在遥控无人机上，通过控制遥控无人机分别采集太阳能光伏发电站中太阳能板区域内各子区域的表面图像。

进一步地，所述图像处理技术，包括如下步骤：

S1、对太阳能光伏发电站中太阳能板区域内各子区域的表面图像进行图像分割；

S2、选取太阳能板区域内各包裹子区域表面的最小区域图像，去除各包裹子区域表面的最小区域之外的图像；

S3、同时强化太阳能板区域内各包裹子区域表面的最小区域图像的高频分量；

S4、并对太阳能板区域内各包裹子区域表面的最小区域图像进行归一化处理，变换为固定标准形式的太阳能板区域内各子区域的表面处理图像。

进一步地，所述缝隙面积检测模块包括x射线检测仪，其中x射线检测仪安装在遥控无人机上，通过控制遥控无人机依次在太阳能板区域内各子区域上空航行，并分别通过x射线检测仪对太阳能光伏发电站中太阳能板区域内各子区域进行扫描，采集太阳能光伏发电站中太阳能板区域内各子区域的灰度图像。

进一步地，所述太阳能光伏发电站中太阳能板区域内各子区域的缝隙面积占比计算公式为

k_i表示为太阳能光伏发电站中太阳能板区域内第i个子区域的缝隙面积占比，s′_ia_j表示为太阳能板区域内第i个子区域灰度图像中第j条缝隙的面积，S′_标表示为采集太阳能板区域内子区域灰度图像的标准面积。

进一步地，所述灰尘厚度检测模块包括超声波测距传感器，通过超声波测距传感器依次分别向太阳能板区域内各子区域中各检测位置发射一束超声波脉冲，由电子元件接收各检测位置处反射的回波，并转换为电信号，统计各超声波从发射到接收的时间，根据已知的声速分析各子区域中各检测位置处灰尘厚度。

进一步地，所述太阳能光伏发电站中太阳能板区域内各子区域的灰尘重量计算公式为

g_i表示为太阳能光伏发电站中太阳能板区域内第i个子区域的灰尘重量，d_ib_r表示为太阳能板区域内第i个子区域中第r个检测位置处灰尘厚度，f表示为太阳能板区域内第i个子区域中随机检测的位置数目，S_划表示为太阳能板区域内子区域的划分面积，G_单表示为单位体积灰尘的标准重量。

进一步地，所述太阳能光伏发电站中太阳能板发电运行安全影响系数计算公式为

ψ表示为太阳能光伏发电站中太阳能板发电运行安全影响系数，e表示为自然数，等于2.718，α,β分别表示为太阳能板区域内异物面积和缝隙面积的运行安全影响比例系数，s_i表示为太阳能板区域内第i个子区域的异物面积，k_i表示为太阳能光伏发电站中太阳能板区域内第i个子区域的缝隙面积占比，μ表示为灰尘重量对太阳能板发电运行安全的权重影响系数，g_i表示为太阳能光伏发电站中太阳能板区域内第i个子区域的灰尘重量，g_安表示为太阳能光伏发电站中太阳能板区域承受的安全灰尘重量。

有益效果：

(1)本发明提供的基于远程监控和工业物联网的太阳能光伏发电运行安全监测系统，通过将太阳能光伏发电站中太阳能板区域进行划分，采集太阳能板区域内各子区域的表面图像，并进行图像处理，从而减少图像分析所需的时间以及任务量，对比获取太阳能板区域内各子区域的异物面积，从而实现实时监测太阳能板区域异常状况的功能，避免太阳能板区域出现异物无法及时监测的问题，降低太阳能板破裂或损坏的发生率，减少太阳能光伏发电站的发电成本，同时检测太阳能板区域内各子区域灰度图像中各条缝隙的面积，计算太阳能板区域内各子区域的缝隙面积占比，为后期计算太阳能板发电运行安全影响系数提供可靠的参考数据，并随机检测太阳能板区域内各子区域中各检测位置处灰尘厚度，分析太阳能板区域内各子区域的灰尘重量，从而避免太阳能板区域内灰尘重量过重的问题，提高太阳能光伏发电站中太阳能板发电运行的可靠性。

(2)本发明通过综合计算太阳能光伏发电站中太阳能板发电运行安全影响系数，并进行显示，相关人员根据显示的系数进行监测和处理，从而节约大量的人力资源，增加太阳能光伏发电站中太阳能板发电安全性能，保障太阳能光伏发电站太阳能板发电运行安全，进而满足太阳能光伏发电站的供电需求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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他的附图。

图1为本发明的示意图。

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作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。

请参阅图1所示，基于远程监控和工业物联网的太阳能光伏发电运行安全监测系统，包括区域划分模块、图像采集模块、图像处理模块、异物面积获取模块、缝隙面积检测模块、缝隙面积占比分析模块、灰尘厚度检测模块、灰尘重量分析模块、分析服务器、显示终端和存储数据库。

所述区域划分模块分别与图像采集模块和缝隙面积检测模块连接，图像处理模块分别与图像采集模块和异物面积获取模块连接，异物面积获取模块分别与分析服务器和存储数据库连接，缝隙面积占比分析模块分别与缝隙面积检测模块、分析服务器和存储数据库连接，灰尘重量分析模块分别与灰尘厚度检测模块、分析服务器和存储数据库连接，分析服务器分别与存储数据库和显示终端连接。

所述区域划分模块用于对太阳能光伏发电站中太阳能板区域进行划分，按照网格化划分方式划分成面积相同的若干子区域，对太阳能板区域内各子区域按照设定的顺序依次进行编号，太阳能光伏发电站中太阳能板区域内各子区域的编号分别为1,2,...,i,...,n，将太阳能光伏发电站中太阳能板区域内各子区域的编号分别发送至图像采集模块和缝隙面积检测模块。

所述图像采集模块包括高清摄像头，其中高清摄像头安装在遥控无人机上，用于接收区域划分模块发送的太阳能光伏发电站中太阳能板区域内各子区域的编号，通过控制遥控无人机分别采集太阳能光伏发电站中太阳能板区域内各子区域的表面图像，统计太阳能光伏发电站中太阳能板区域内各子区域的表面图像，构成太阳能光伏发电站中太阳能板区域内各子区域的表面图像集合P(p₁,p₂,...,p_i,...,p_n)，p_i表示为太阳能光伏发电站中太阳能板区域内第i个子区域的表面图像，将太阳能光伏发电站中太阳能板区域内各子区域的表面图像集合发送至图像处理模块。

所述图像处理模块用于接收图像采集模块发送的太阳能光伏发电站中太阳能板区域内各子区域的表面图像集合，采用图像处理技术对太阳能板区域内各子区域的表面图像进行处理，从而减少图像分析所需的时间以及任务量，并得到太阳能光伏发电站中太阳能板区域内各子区域的表面处理图像，将太阳能光伏发电站中太阳能板区域内各子区域的表面处理图像发送至异物面积获取模块。

所述图像处理技术，包括如下步骤：

S1、对太阳能光伏发电站中太阳能板区域内各子区域的表面图像进行图像分割；

S2、选取太阳能板区域内各包裹子区域表面的最小区域图像，去除各包裹子区域表面的最小区域之外的图像；

S3、同时强化太阳能板区域内各包裹子区域表面的最小区域图像的高频分量；

S4、并对太阳能板区域内各包裹子区域表面的最小区域图像进行归一化处理，变换为固定标准形式的太阳能板区域内各子区域的表面处理图像。

所述异物面积获取模块用于接收图像处理模块发送的太阳能光伏发电站中太阳能板区域内各子区域的表面处理图像，提取存储数据库中存储的太阳能光伏发电站内太阳能板的标准表面图像，将太阳能光伏发电站中太阳能板区域内各子区域的表面处理图像与太阳能板的标准表面图像进行对比，获得太阳能光伏发电站中太阳能板区域内各子区域的异常部分面积，即各子区域的异常部分面积为异物面积，统计太阳能光伏发电站中太阳能板区域内各子区域的异物面积，构成太阳能板区域内各子区域的异物面积集合S(s₁,s₂,...,s_i,...,s_n)，s_i表示为太阳能板区域内第i个子区域的异物面积，从而实现实时监测太阳能板区域异常状况的功能，避免太阳能板区域出现异物无法及时监测的问题，降低太阳能板破裂或损坏的发生率，减少太阳能光伏发电站的发电成本，并将太阳能光伏发电站中太阳能板区域内各子区域的异物面积集合发送至分析服务器。

所述缝隙面积检测模块包括x射线检测仪，其中x射线检测仪安装在遥控无人机上，用于接收区域划分模块发送的太阳能光伏发电站中太阳能板区域内各子区域的编号，通过控制遥控无人机依次在太阳能板区域内各子区域上空航行，并分别通过x射线检测仪对太阳能光伏发电站中太阳能板区域内各子区域进行扫描，采集太阳能光伏发电站中太阳能板区域内各子区域的灰度图像，统计太阳能光伏发电站中太阳能板区域内各子区域的灰度图像，提取太阳能板区域内各子区域灰度图像中各条缝隙的面积，构成太阳能板区域内各子区域灰度图像中各条缝隙的面积集合S′_iA(s′_ia₁,s′_ia₂,...,s′_ia_j,...,s′_ia_m)，s′_ia_j表示为太阳能板区域内第i个子区域灰度图像中第j条缝隙的面积，将太阳能板区域内各子区域灰度图像中各条缝隙的面积集合发送至缝隙面积占比分析模块。

所述缝隙面积占比分析模块用于接收缝隙面积检测模块发送的太阳能板区域内各子区域灰度图像中各条缝隙的面积集合，提取存储数据库中存储的采集太阳能板区域内子区域灰度图像的标准面积，计算太阳能光伏发电站中太阳能板区域内各子区域的缝隙面积占比

k_i表示为太阳能光伏发电站中太阳能板区域内第i个子区域的缝隙面积占比，s′_ia_j表示为太阳能板区域内第i个子区域灰度图像中第j条缝隙的面积，S′_标表示为采集太阳能板区域内子区域灰度图像的标准面积，统计太阳能光伏发电站中太阳能板区域内各子区域的缝隙面积占比，将太阳能光伏发电站中太阳能板区域内各子区域的缝隙面积占比发送至分析服务器，为后期计算太阳能板发电运行安全影响系数提供可靠的参考数据。

所述灰尘厚度检测模块包括超声波测距传感器，用于对太阳能光伏发电站中太阳能板区域内各子区域的灰尘厚度进行检测，通过超声波测距传感器依次分别向太阳能板区域内各子区域中各检测位置发射一束超声波脉冲，由电子元件接收各检测位置处反射的回波，并转换为电信号，统计各超声波从发射到接收的时间，根据已知的声速分析各子区域中各检测位置处灰尘厚度，统计太阳能板区域内各子区域中各检测位置处灰尘厚度，构成太阳能板区域内各子区域中各检测位置处灰尘厚度集合D_iB(d_ib₁,d_ib₂,...,d_ib_r,...,d_ib_f)，d_ib_r表示为太阳能板区域内第i个子区域中第r个检测位置处灰尘厚度，将太阳能板区域内各子区域中各检测位置处灰尘厚度集合发送至灰尘重量分析模块。

所述灰尘重量分析模块用于接收灰尘厚度检测模块发送的太阳能板区域内各子区域中各检测位置处灰尘厚度集合，提取存储数据库中存储的单位体积灰尘的标准重量和太阳能板区域内子区域的划分面积，计算太阳能光伏发电站中太阳能板区域内各子区域的灰尘重量

g_i表示为太阳能光伏发电站中太阳能板区域内第i个子区域的灰尘重量，d_ib_r表示为太阳能板区域内第i个子区域中第r个检测位置处灰尘厚度，f表示为太阳能板区域内第i个子区域中随机检测的位置数目，S_划表示为太阳能板区域内子区域的划分面积，G_单表示为单位体积灰尘的标准重量，统计太阳能光伏发电站中太阳能板区域内各子区域的灰尘重量，从而避免太阳能板区域内灰尘重量过重的问题，提高太阳能光伏发电站中太阳能板发电运行的可靠性，并将太阳能光伏发电站中太阳能板区域内各子区域的灰尘重量发送至分析服务器。

所述分析服务器用于接收异物面积获取模块发送的太阳能光伏发电站中太阳能板区域内各子区域的异物面积集合，同时接收缝隙面积占比分析模块发送的太阳能光伏发电站中太阳能板区域内各子区域的缝隙面积占比，并接收灰尘重量分析模块发送的太阳能光伏发电站中太阳能板区域内各子区域的灰尘重量，提取存储数据库中存储的太阳能板区域内异物面积和缝隙面积的运行安全影响比例系数、灰尘重量对太阳能板发电运行安全的权重影响系数和太阳能光伏发电站中太阳能板区域承受的安全灰尘重量，计算太阳能光伏发电站中太阳能板发电运行安全影响系数

ψ表示为太阳能光伏发电站中太阳能板发电运行安全影响系数，e表示为自然数，等于2.718，α,β分别表示为太阳能板区域内异物面积和缝隙面积的运行安全影响比例系数，s_i表示为太阳能板区域内第i个子区域的异物面积，k_i表示为太阳能光伏发电站中太阳能板区域内第i个子区域的缝隙面积占比，μ表示为灰尘重量对太阳能板发电运行安全的权重影响系数，g_i表示为太阳能光伏发电站中太阳能板区域内第i个子区域的灰尘重量，g_安表示为太阳能光伏发电站中太阳能板区域承受的安全灰尘重量，将太阳能光伏发电站中太阳能板发电运行安全影响系数发送至显示终端。

所述显示终端用于接收分析服务器发送的太阳能光伏发电站中太阳能板发电运行安全影响系数，并进行显示，相关人员根据显示的系数进行监测和处理，从而节约大量的人力资源，增加太阳能光伏发电站中太阳能板发电安全性能，保障太阳能光伏发电站太阳能板发电运行安全，进而满足太阳能光伏发电站的供电需求。

所述存储数据库用于存储太阳能光伏发电站内太阳能板的标准表面图像，同时存储采集太阳能板区域内子区域灰度图像的标准面积S′_标、单位体积灰尘的标准重量G_单和太阳能板区域内子区域的划分面积S_划，并存储太阳能板区域内异物面积和缝隙面积的运行安全影响比例系数，分别记为α,β，存储灰尘重量对太阳能板发电运行安全的权重影响系数μ和太阳能光伏发电站中太阳能板区域承受的安全灰尘重量g_安。

以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.基于远程监控和工业物联网的太阳能光伏发电运行安全监测系统，其特征在于：包括区域划分模块、图像采集模块、图像处理模块、异物面积获取模块、缝隙面积检测模块、缝隙面积占比分析模块、灰尘厚度检测模块、灰尘重量分析模块、分析服务器、显示终端和存储数据库；

所述区域划分模块分别与图像采集模块和缝隙面积检测模块连接，图像处理模块分别与图像采集模块和异物面积获取模块连接，异物面积获取模块分别与分析服务器和存储数据库连接，缝隙面积占比分析模块分别与缝隙面积检测模块、分析服务器和存储数据库连接，灰尘重量分析模块分别与灰尘厚度检测模块、分析服务器和存储数据库连接，分析服务器分别与存储数据库和显示终端连接；

所述区域划分模块用于对太阳能光伏发电站中太阳能板区域进行划分，按照网格化划分方式划分成面积相同的若干子区域，对太阳能板区域内各子区域按照设定的顺序依次进行编号，太阳能光伏发电站中太阳能板区域内各子区域的编号分别为1,2,...,i,...,n，将太阳能光伏发电站中太阳能板区域内各子区域的编号分别发送至图像采集模块和缝隙面积检测模块；

所述图像采集模块用于接收区域划分模块发送的太阳能光伏发电站中太阳能板区域内各子区域的编号，对太阳能光伏发电站中太阳能板区域内各子区域进行图像采集，统计太阳能光伏发电站中太阳能板区域内各子区域的表面图像，构成太阳能光伏发电站中太阳能板区域内各子区域的表面图像集合P(p₁,p₂,...,p_i,...,p_n)，p_i表示为太阳能光伏发电站中太阳能板区域内第i个子区域的表面图像，将太阳能光伏发电站中太阳能板区域内各子区域的表面图像集合发送至图像处理模块；

所述图像处理模块用于接收图像采集模块发送的太阳能光伏发电站中太阳能板区域内各子区域的表面图像集合，采用图像处理技术对太阳能板区域内各子区域的表面图像进行处理，得到太阳能光伏发电站中太阳能板区域内各子区域的表面处理图像，将太阳能光伏发电站中太阳能板区域内各子区域的表面处理图像发送至异物面积获取模块；

所述异物面积获取模块用于接收图像处理模块发送的太阳能光伏发电站中太阳能板区域内各子区域的表面处理图像，提取存储数据库中存储的太阳能光伏发电站内太阳能板的标准表面图像，将太阳能光伏发电站中太阳能板区域内各子区域的表面处理图像与太阳能板的标准表面图像进行对比，获得太阳能光伏发电站中太阳能板区域内各子区域的异常部分面积，即各子区域的异常部分面积为异物面积，统计太阳能光伏发电站中太阳能板区域内各子区域的异物面积，构成太阳能板区域内各子区域的异物面积集合S(s₁,s₂,...,s_i,...,s_n)，s_i表示为太阳能板区域内第i个子区域的异物面积，将太阳能光伏发电站中太阳能板区域内各子区域的异物面积集合发送至分析服务器；

所述缝隙面积检测模块用于接收区域划分模块发送的太阳能光伏发电站中太阳能板区域内各子区域的编号，对太阳能光伏发电站中太阳能板区域内各子区域进行扫描，获取太阳能光伏发电站中太阳能板区域内各子区域的灰度图像，提取太阳能板区域内各子区域灰度图像中各条缝隙的面积，构成太阳能板区域内各子区域灰度图像中各条缝隙的面积集合S′_iA(s′_ia₁,s′_ia₂,...,s′_ia_j,...,s′_ia_m)，s′_ia_j表示为太阳能板区域内第i个子区域灰度图像中第j条缝隙的面积，将太阳能板区域内各子区域灰度图像中各条缝隙的面积集合发送至缝隙面积占比分析模块；

所述缝隙面积占比分析模块用于接收缝隙面积检测模块发送的太阳能板区域内各子区域灰度图像中各条缝隙的面积集合，提取存储数据库中存储的采集太阳能板区域内子区域灰度图像的标准面积，计算太阳能光伏发电站中太阳能板区域内各子区域的缝隙面积占比，统计太阳能光伏发电站中太阳能板区域内各子区域的缝隙面积占比，将太阳能光伏发电站中太阳能板区域内各子区域的缝隙面积占比发送至分析服务器；

所述灰尘厚度检测模块用于对太阳能光伏发电站中太阳能板区域内各子区域的灰尘厚度进行检测，分别随机检测太阳能板区域内各子区域中各检测位置处灰尘厚度，统计太阳能板区域内各子区域中各检测位置处灰尘厚度，构成太阳能板区域内各子区域中各检测位置处灰尘厚度集合D_iB(d_ib₁,d_ib₂,...,d_ib_r,...,d_ib_f)，d_ib_r表示为太阳能板区域内第i个子区域中第r个检测位置处灰尘厚度，将太阳能板区域内各子区域中各检测位置处灰尘厚度集合发送至灰尘重量分析模块；

所述灰尘重量分析模块用于接收灰尘厚度检测模块发送的太阳能板区域内各子区域中各检测位置处灰尘厚度集合，提取存储数据库中存储的单位体积灰尘的标准重量和太阳能板区域内子区域的划分面积，计算太阳能光伏发电站中太阳能板区域内各子区域的灰尘重量，统计太阳能光伏发电站中太阳能板区域内各子区域的灰尘重量，将太阳能光伏发电站中太阳能板区域内各子区域的灰尘重量发送至分析服务器；

所述分析服务器用于接收异物面积获取模块发送的太阳能光伏发电站中太阳能板区域内各子区域的异物面积集合，同时接收缝隙面积占比分析模块发送的太阳能光伏发电站中太阳能板区域内各子区域的缝隙面积占比，并接收灰尘重量分析模块发送的太阳能光伏发电站中太阳能板区域内各子区域的灰尘重量，提取存储数据库中存储的太阳能板区域内异物面积和缝隙面积的运行安全影响比例系数、灰尘重量对太阳能板发电运行安全的权重影响系数和太阳能光伏发电站中太阳能板区域承受的安全灰尘重量，计算太阳能光伏发电站中太阳能板发电运行安全影响系数，将太阳能光伏发电站中太阳能板发电运行安全影响系数发送至显示终端；

所述显示终端用于接收分析服务器发送的太阳能光伏发电站中太阳能板发电运行安全影响系数，并进行显示；

所述存储数据库用于存储太阳能光伏发电站内太阳能板的标准表面图像，同时存储采集太阳能板区域内子区域灰度图像的标准面积S′_标、单位体积灰尘的标准重量G_单和太阳能板区域内子区域的划分面积S_划，并存储太阳能板区域内异物面积和缝隙面积的运行安全影响比例系数，分别记为α,β，存储灰尘重量对太阳能板发电运行安全的权重影响系数μ和太阳能光伏发电站中太阳能板区域承受的安全灰尘重量g_安；

所述太阳能光伏发电站中太阳能板发电运行安全影响系数计算公式为

ψ表示为太阳能光伏发电站中太阳能板发电运行安全影响系数，e表示为自然数，等于2.718，α,β分别表示为太阳能板区域内异物面积和缝隙面积的运行安全影响比例系数，s_i表示为太阳能板区域内第i个子区域的异物面积，k_i表示为太阳能光伏发电站中太阳能板区域内第i个子区域的缝隙面积占比，μ表示为灰尘重量对太阳能板发电运行安全的权重影响系数，g_i表示为太阳能光伏发电站中太阳能板区域内第i个子区域的灰尘重量，g_安表示为太阳能光伏发电站中太阳能板区域承受的安全灰尘重量。

2.根据权利要求1所述的基于远程监控和工业物联网的太阳能光伏发电运行安全监测系统，其特征在于：所述图像采集模块包括高清摄像头，其中高清摄像头安装在遥控无人机上，通过控制遥控无人机分别采集太阳能光伏发电站中太阳能板区域内各子区域的表面图像。

3.根据权利要求1所述的基于远程监控和工业物联网的太阳能光伏发电运行安全监测系统，其特征在于：所述图像处理技术，包括如下步骤：

S1、对太阳能光伏发电站中太阳能板区域内各子区域的表面图像进行图像分割；

S2、选取太阳能板区域内各包裹子区域表面的最小区域图像，去除各包裹子区域表面的最小区域之外的图像；

S3、同时强化太阳能板区域内各包裹子区域表面的最小区域图像的高频分量；

S4、并对太阳能板区域内各包裹子区域表面的最小区域图像进行归一化处理，变换为固定标准形式的太阳能板区域内各子区域的表面处理图像。

4.根据权利要求1所述的基于远程监控和工业物联网的太阳能光伏发电运行安全监测系统，其特征在于：所述缝隙面积检测模块包括x射线检测仪，其中x射线检测仪安装在遥控无人机上，通过控制遥控无人机依次在太阳能板区域内各子区域上空航行，并分别通过x射线检测仪对太阳能光伏发电站中太阳能板区域内各子区域进行扫描，采集太阳能光伏发电站中太阳能板区域内各子区域的灰度图像。

5.根据权利要求1所述的基于远程监控和工业物联网的太阳能光伏发电运行安全监测系统，其特征在于：所述太阳能光伏发电站中太阳能板区域内各子区域的缝隙面积占比计算公式为

k_i表示为太阳能光伏发电站中太阳能板区域内第i个子区域的缝隙面积占比，s′_ia_j表示为太阳能板区域内第i个子区域灰度图像中第j条缝隙的面积，S′_标表示为采集太阳能板区域内子区域灰度图像的标准面积。

6.根据权利要求1所述的基于远程监控和工业物联网的太阳能光伏发电运行安全监测系统，其特征在于：所述灰尘厚度检测模块包括超声波测距传感器，通过超声波测距传感器依次分别向太阳能板区域内各子区域中各检测位置发射一束超声波脉冲，由电子元件接收各检测位置处反射的回波，并转换为电信号，统计各超声波从发射到接收的时间，根据已知的声速分析各子区域中各检测位置处灰尘厚度。

7.根据权利要求1所述的基于远程监控和工业物联网的太阳能光伏发电运行安全监测系统，其特征在于：所述太阳能光伏发电站中太阳能板区域内各子区域的灰尘重量计算公式为

g_i表示为太阳能光伏发电站中太阳能板区域内第i个子区域的灰尘重量，d_ib_r表示为太阳能板区域内第i个子区域中第r个检测位置处灰尘厚度，f表示为太阳能板区域内第i个子区域中随机检测的位置数目，S_划表示为太阳能板区域内子区域的划分面积，G_单表示为单位体积灰尘的标准重量。

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