CN113311861A - 光伏组件隐裂特性的自动化检测方法及其系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光伏组件隐裂特性的自动化检测方法及其系统。该自动化检测方法包括：启动无人机对通电后的待测试光伏组串进行初步巡检，识别得到待测试光伏组串的边界区域；根据边界区域确定巡检路线，无人机按照巡检路线进行巡检并拍摄待测试光伏组串的图像；每当无人机在拍摄到待测试光伏组串中每个组串单元的测试图像后，实时分析得到组串单元的图像质量，并根据图像质量调整无人机的飞行参数和/或拍摄参数；利用调整飞行参数和/或拍摄参数后无人机的重新拍摄组串单元的测试图像。无人机通过反馈的结果自动调节高度、速度、焦距等参数，保证测试图片满足智能化软件的要求，利用无人机巡检确定通电的待测光伏组串的位置，提高测试效率。

Description

光伏组件隐裂特性的自动化检测方法及其系统

技术领域

本发明属于光伏组件缺陷检测技术领域，具体地讲，涉及一种光伏组件隐裂特性的自动化检测方法及其系统、计算机可读存储介质、计算机设备。

背景技术

随着全球能源的短缺和气候变暖，太阳能发电等可再生能源逐渐取代传统的火力发电，成为当今能源领域研究的热点和发展的趋势。在太阳能发电系统中太阳能电池组件作为最小的发电单元，其发电效率决定着整个光伏电站的效率。目前，由于灰尘遮挡导致光伏电站发电效率低与光伏电站的太阳能电池组件故障导致整个光伏电站的发电效率低，是困扰光伏电站效率低的重要因素。为了解决组件的故障缺陷，针对组件的性能测试是现在需要采取必不可少的手段。其中，组件隐裂故障是引起组件发电量降低、安全性能降低的重要原因之一，针对组件的隐裂特性测试是必须采取的测试方法之一。现在针对组件隐裂特性测试，基本采用的晚上人工测试，通过给组件通电，人工移动测试支架使相机对焦，进行测试。

传统的隐裂特性测试方法主要是通过移动电源对单块组件通电，在三脚架上面安装测试相机，以及在无人机或机器人安装EL测试相机。第一种方法主要是通过人为干预对焦，拍摄照片完成单块组件的EL测试。这种测试方法需要频繁的插拔MC4插头，对待测组件供电；且需要人为移动三脚架控制相机与组件的距离对焦、拍摄，测试一块组件大概需要8个步骤，测试过程繁琐，测试效率低下。第二种测试方法测试过程依靠人通过远程控制系统控制无人机最终实现快速测试，或者是设定好固定的航线、高度、速度等参数自动拍摄。此种测试方法的缺点是：测试过程中通过远程控制系统控制无人机时或者自动巡航测试时受制于地形组件安装存在高度差，拍摄的视频图片清晰度较差、人为干扰因素较多导致拍摄过程的效率较低。

发明内容

(一)本发明所要解决的技术问题

本发明解决的技术问题是：如何提高光伏组件隐裂特性测试过程的自动化程度，以提高检测效率和拍摄质量。

(二)本发明所采用的技术方案

一种光伏组件隐裂特性的自动化检测方法，所述自动化检测方法包括：

利用无人机对通电后的待测试光伏组串进行初步巡检，识别得到所述待测试光伏组串的边界区域；

根据所述边界区域确定巡检路线，无人机按照所述巡检路线进行巡检并拍摄待测试光伏组串的图像；

每当无人机在拍摄到所述待测试光伏组串中每个组串单元的测试图像后，实时分析得到所述组串单元的图像质量，并根据所述图像质量调整无人机的飞行参数和/或拍摄参数；

利用调整飞行参数和/或拍摄参数后的无人机重新拍摄所述组串单元的测试图像。

优选地，所述利用无人机对通电后的待测试光伏组串进行初步巡检，识别得到所述待测试光伏组串的边界区域的具体方法包括：

在向待测试光伏组串进行通电后，以所述待测试光伏组串的电源为巡检中心，无人机在所述巡检中心的邻近区域内进行飞行并拍摄得到区域图像，所述区域图像包括通电后的待测试光伏组串的通电图像以及待测试光伏组串所在区域之外的非通电图像；

根据所述通电图像和所述非通电图像得到所述待测试光伏组串的边界区域。

优选地，所述图像质量包括图像清晰度和图像亮度，所述飞行参数包括飞行高度和飞行速度，所述拍摄参数包括相机的焦距、光圈和曝光时间。

优选地，所述实时分析得到所述组串单元的图像质量的方法包括：

通过智能AI判定软件针对测试传输的图片，开展清晰度和亮度的识别。

本申请还公开了一种光伏组件隐裂特性的自动化检测系统，所述自动化检测系统包括：

电源，所述电源用于向待测试光伏组串进行通电；

控制装置，用于向无人机发送控制信号，以使无人机对通电后的待测试光伏组串进行初步巡检并获得所述待测试光伏组串的边界区域

无人机，包括飞行控制器、处理器和拍摄装置，所述处理器用于根据所述边界区域确定巡检路线，所述飞行控制器用于控制所述无人机按照所述巡检路线进行巡检，所述拍摄装置并摄待测试光伏组串的图像，所述处理器还用于在拍摄到所述待测试光伏组串中每个组串单元的测试图像后实时分析得到所述组串单元的图像质量，所述飞行控制器还用于根据所述图像质量调整飞行参数，所述拍摄装置还用于调整拍摄参数并重新拍摄所述组串单元的测试图像。

优选地，所述控制装置包括发射器和接收器，所述发射器设置于所述电源处，所述接收器安装于所述无人机中，所述发射器用于向所述接收器发送控制信号。

优选地，所述飞行控制器还用于以所述发射器为巡检中心，控制无人机在所述巡检中心的邻近区域内进行飞行；所述拍摄装置还用于拍摄邻近区域以得到区域图像，所述区域图像包括通电后的待测试光伏组串的通电图像以及待测试光伏组串所在区域之外的非通电图像；所述处理器还用于根据所述通电图像和所述非通电图像得到所述待测试光伏组串的边界区域。

本申请还公开了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有光伏组件隐裂特性的自动化检测程序，所述光伏组件隐裂特性的自动化检测程序被处理器执行时实现上述的光伏组件隐裂特性的自动化检测方法。

本申请还公开了一种计算机设备，所述计算机设备包括计算机可读存储介质、处理器和存储在所述计算机可读存储介质中的光伏组件隐裂特性的自动化检测程序，所述光伏组件隐裂特性的自动化检测程序被处理器执行时实现上述的光伏组件隐裂特性的自动化检测方法。

(三)有益效果

本发明公开的一种光伏组件隐裂特性的自动化检测方法及其系统，相对于传统的检测方法，具有如下技术效果：

无人机通过反馈的结果自动调节高度、速度、焦距等参数，保证测试图片的要求满足智能化软件的要求，解决了自动巡航速度、高度、焦距等无法控制的问题；通过无人机巡检的方式确定通电的待测光伏组串的位置，无须通过人工方式进行检测，提高了测试效率。

附图说明

图1为本发明的实施例的光伏组件隐裂特性的自动化检测方法的流程图；

图2为本发明的实施例的光伏组件隐裂特性的自动化检测系统的原理框图；

图3为本发明的实施例的计算机设备示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在详细描述本申请的各个实施例之前，首先简单描述本申请的发明构思：现有的隐裂特性测试方法需要进行人工调焦、拍摄等繁琐步骤，或者利用无人机拍摄时航线、高度和速度都是固定，拍摄得到的图像清晰度较差，本申请公开的光伏组件隐裂特性的自动化检测方法，首先利用无人机确定待测试光伏组串的边界区域，接着在边界区域内进行巡检，每当无人机在拍摄到每个组串单元的测试图像后，实时分析组串单元的图像质量，根据图像质量自动调整无人机的飞行高度、拍摄焦距等参数，从而保证无人机拍摄到清晰图像，整个过程自动化程度高，无须过多的人为操作，提高了检测效率。

具体来说，如图1所示，本实施例一的光伏组件隐裂特性的自动化检测方法包括：

步骤S10：利用无人机对通电后的待测试光伏组串进行初步巡检，识别得到所述待测试光伏组串的边界区域；

步骤S20：根据所述边界区域确定巡检路线，无人机按照所述巡检路线进行巡检并拍摄待测试光伏组串的图像；

步骤S30：每当无人机在拍摄到所述待测试光伏组串中每个组串单元的测试图像后，实时分析得到所述组串单元的图像质量，并根据所述图像质量调整无人机的飞行参数和/或拍摄参数；

步骤S40：利用调整飞行参数和/或拍摄参数后无人机的重新拍摄所述组串单元的测试图像。

具体来说，在步骤S10中，可采用偏置电源对待测试光伏组串施加反向电压，以向待测试光伏组串进行通电，偏置电源可满足一组支架组件、一台汇流箱或多个待测试光伏组串的供电需求，偏置电源可以是独立的直流恒流源，也可以是光伏电站某一个电气设备。进一步地，利用一套发射设备和接收设备来控制无人机的飞行，在实际使用时，将发射设备放置于偏置电源上，将接收设备安装集成于无人机中，同时打开发射设备和无人机，即可控制无人机的飞行。

示例性地，步骤S10中利用无人机对通电后的待测试光伏组串进行初步巡检，识别得到所述待测试光伏组串的边界区域的具体方法包括：

步骤S11：在向待测试光伏组串进行通电后，以所述待测试光伏组串的电源为巡检中心，无人机在所述巡检中心的邻近区域内进行飞行并拍摄得到区域图像，所述区域图像包括通电后的待测试光伏组串的通电图像以及待测试光伏组串所在区域之外的非通电图像。示例性地，由于将发射设备放置在偏置电源上，发射设备即为巡检中心，无人机以巡检中心为圆心，在一定的半径范围内进行巡检，巡检过程中进行拍照。

步骤S12：根据通电图像和非通电图像得到所述待测试光伏组串的边界区域。具体来说，通过实时对拍摄到的视频图像进行识别，通过图像亮度的识别判定，对明亮程度明显分界的地方进行标注，标注明亮区域即通电区域，从而获得边界区域。

进一步地，在步骤S20中，确定了边界区域之后，根据边界区域的形状和待测试光伏组串中各个组串单元的排列情况，按照从东到西、从南到北的顺序，确定无人机的巡检路线。确定之后，无人机按照巡检路线进行巡检并拍摄光伏组串的图像，

进一步地，由于环境地形、海拔等因素，造成各个组串单元的安装高度不相同，传统的无人机巡检是按照固定的飞行高度、飞行速度进行的，且相机的焦距、光圈等数据也是固定的，这样对海拔高度不同的组串单元拍照时，得到清晰度和亮度不同的照片，不利于进行识别。在步骤S30和步骤S40中，每当无人机在拍摄到所述待测试光伏组串中每个组串单元的测试图像后，实时分析得到所述组串单元的图像质量，并根据所述图像质量调整无人机的飞行参数和/或拍摄参数，接着利用调整飞行参数和/或拍摄参数后的无人机重新拍摄所述组串单元的测试图像。

示例性地，图像质量包括图像清晰度和图像亮度，所述飞行参数包括飞行高度和飞行速度，所述拍摄参数包括相机的焦距、光圈和曝光时间。其中，通过智能AI判定软件针对测试传输的图片，开展图像清晰度和图像亮度等的识别。示例性地，当拍摄海拔较低的组串单元时，需要降低无人机的飞行高度或者调整相机的焦距等参数，以拍摄清晰度高的组串单元图像。

本实施例提供的光伏组件隐裂特性的自动化检测方法具有如下优点：

(1)不需要人为控制：传统的测试方式是遥控控制无人机或提前设置好航线，按照航线飞行，但是过程中给组件供电需要提前按照飞行的航线提前采用人为的方法去一一核对，保证无人机飞行地点组件可反供电，经常导致无人机飞行地点组件未通电，无人机需悬停，然后需要工程师核对组件供电链路，确定未组件通电之后，无人机在继续飞行测试，此种方法测试效率、故障频发。本方案通过在通电电源上和无人机上加装发射器和接收器，在通过控制软件集成，实现自动定位，自动搜寻，避免了传统测试的繁琐、工序较多等问题，提高了测试效率、速度。

(2)解决了自动巡航速度、高度、焦距等无法控制的问题；传统无人机+EL测试仪在测试的过程中，测试的图像通过无人机远程传输功能上传至手持控制终端，操作工程师肉眼判定图像的清晰度，然后在调节高度、速度、焦距等参数；此方法通过智能AI判定软件针对测试传输的图片，开展清晰度、亮度等的识别，无人机通过反馈的结果自动调节高度、速度、焦距等参数，保证测试图片的要求满足智能化软件的要求。

(3)解决了供电后，人为通过钳流表确认供电组串或者方针的问题，提高了效率。传统的测试方法，在逆变器或汇流箱侧供电后，无法确定供电的组串的具体位置，需要针对逆变器或汇流箱带载组串通过钳流表测试电流确认，过程繁琐，费时。本方案通过无人机巡检的方式确定通电的待测光伏组串的位置，无须通过人工方式进行检测。

(4)提高了测试效率、减少了测试流程、降低了投入成本、最终保障了测试图像或者视频的清晰度、亮度。

如图2所示，本申请的实施例二公开的光伏组件隐裂特性的自动化检测系统包括电源100、控制装置200和无人机300。电源100用于向待测试光伏组串进行通电。控制装置200用于向无人机300发送控制信号，以使无人机300对通电后的待测试光伏组串进行初步巡检并获得所述待测试光伏组串的边界区域。无人机300包括飞行控制器301、处理器302和拍摄装置303，所述处理器302用于根据所述边界区域确定巡检路线，所述飞行控制器301用于控制所述无人机按照所述巡检路线进行巡检，所述拍摄装置303用于拍摄待测试光伏组串的图像，所述处理器302还用于在拍摄到所述待测试光伏组串中每个组串单元的测试图像后实时分析得到所述组串单元的图像质量，所述飞行控制器301还用于根据所述图像质量调整飞行参数，所述拍摄装置303还用于根据所述图像质量调整拍摄参数并重新拍摄所述组串单元的测试图像。

进一步地，控制装置200包括发射器201和接收器202，所述发射器201设置于所述电源100处，所述接收器202安装于所述无人机300中，所述发射器201用于向所述接收器202发送控制信号。

进一步地，所述飞行控制器301还用于以所述发射器201为巡检中心，控制无人机300在所述巡检中心的邻近区域内进行飞行；所述拍摄装置303还用于拍摄邻近区域以得到区域图像，所述区域图像包括通电后的待测试光伏组串的通电图像以及待测试光伏组串所在区域之外的非通电图像；所述处理器302还用于根据所述通电图像和所述非通电图像得到所述待测试光伏组串的边界区域。

其中，电源100、控制装置200和无人机300三者的具体工作过程可参照实施例一的具体描述，在此不进行赘述。

本申请的实施例三还公开了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有光伏组件隐裂特性的自动化检测程序，所述光伏组件隐裂特性的自动化检测程序被处理器执行时实现上述的光伏组件隐裂特性的自动化检测方法。

本实施例四还公开了一种计算机设备，在硬件层面，如图3所示，该终端包括处理器12、内部总线13、网络接口14、计算机可读存储介质11。处理器12从计算机可读存储介质中读取对应的计算机程序然后运行，在逻辑层面上形成请求处理装置。当然，除了软件实现方式之外，本说明书一个或多个实施例并不排除其他实现方式，比如逻辑器件抑或软硬件结合的方式等等，也就是说以下处理流程的执行主体并不限定于各个逻辑单元，也可以是硬件或逻辑器件。所述计算机可读存储介质11上存储有光伏组件隐裂特性的自动化检测程序，所述光伏组件隐裂特性的自动化检测程序被处理器执行时实现上述的光伏组件隐裂特性的自动化检测方法。

计算机可读存储介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机可读存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带、磁盘存储、量子存储器、基于石墨烯的存储介质或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。

上面对本发明的具体实施方式进行了详细描述，虽然已表示和描述了一些实施例，但本领域技术人员应该理解，在不脱离由权利要求及其等同物限定其范围的本发明的原理和精神的情况下，可以对这些实施例进行修改和完善，这些修改和完善也应在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种光伏组件隐裂特性的自动化检测方法，其特征在于，所述自动化检测方法包括：

利用无人机对通电后的待测试光伏组串进行初步巡检，识别得到所述待测试光伏组串的边界区域；

根据所述边界区域确定巡检路线，无人机按照所述巡检路线进行巡检并拍摄待测试光伏组串的图像；

每当无人机在拍摄到所述待测试光伏组串中每个组串单元的测试图像后，实时分析得到所述组串单元的图像质量，并根据所述图像质量调整无人机的飞行参数和/或拍摄参数；

利用调整飞行参数和/或拍摄参数后的无人机重新拍摄所述组串单元的测试图像。

2.根据权利要求1所述的光伏组件隐裂特性的自动化检测方法，其特征在于，所述利用无人机对通电后的待测试光伏组串进行初步巡检，识别得到所述待测试光伏组串的边界区域的具体方法包括：

在向待测试光伏组串进行通电后，以所述待测试光伏组串的电源为巡检中心，无人机在所述巡检中心的邻近区域内进行飞行并拍摄得到区域图像，所述区域图像包括通电后的待测试光伏组串的通电图像以及待测试光伏组串所在区域之外的非通电图像；

根据所述通电图像和所述非通电图像得到所述待测试光伏组串的边界区域。

3.根据权利要求1所述的光伏组件隐裂特性的自动化检测方法，其特征在于，所述图像质量包括图像清晰度和图像亮度，所述飞行参数包括飞行高度和飞行速度，所述拍摄参数包括相机的焦距、光圈和曝光时间。

4.根据权利要求1所述的光伏组件隐裂特性的自动化检测方法，所述实时分析得到所述组串单元的图像质量的方法包括：

通过智能AI判定软件针对测试传输的图片开展清晰度和亮度的识别。

5.一种光伏组件隐裂特性的自动化检测系统，其特征在于，所述自动化检测系统包括：

电源，用于向待测试光伏组串进行通电；

控制装置，用于向无人机发送控制信号，以使无人机对通电后的待测试光伏组串进行初步巡检并获得所述待测试光伏组串的边界区域；

无人机，包括飞行控制器、处理器和拍摄装置，所述处理器用于根据所述边界区域确定巡检路线，所述飞行控制器用于控制所述无人机按照所述巡检路线进行巡检，所述拍摄装置用于拍摄待测试光伏组串的图像，所述处理器还用于在拍摄到所述待测试光伏组串中每个组串单元的测试图像后实时分析得到所述组串单元的图像质量，所述飞行控制器还用于根据所述图像质量调整飞行参数，所述拍摄装置还用于根据所述图像质量调整拍摄参数并重新拍摄所述组串单元的测试图像。

6.根据权利要求5所述的光伏组件隐裂特性的自动化检测系统，其特征在于，所述控制装置包括发射器和接收器，所述发射器设置于所述电源处，所述接收器安装于所述无人机中，所述发射器用于向所述接收器发送控制信号。

7.根据权利要求6所述的光伏组件隐裂特性的自动化检测系统，其特征在于，所述飞行控制器还用于以所述发射器为巡检中心，控制无人机在所述巡检中心的邻近区域内进行飞行；所述拍摄装置还用于拍摄邻近区域以得到区域图像，所述区域图像包括通电后的待测试光伏组串的通电图像以及待测试光伏组串所在区域之外的非通电图像；所述处理器还用于根据所述通电图像和所述非通电图像得到所述待测试光伏组串的边界区域。

8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有光伏组件隐裂特性的自动化检测程序，所述光伏组件隐裂特性的自动化检测程序被处理器执行时实现权利要求1至4任一项所述的光伏组件隐裂特性的自动化检测方法。

9.一种计算机设备，其特征在于，所述计算机设备包括计算机可读存储介质、处理器和存储在所述计算机可读存储介质中的光伏组件隐裂特性的自动化检测程序，所述光伏组件隐裂特性的自动化检测程序被处理器执行时实现权利要求1至4任一项所述的光伏组件隐裂特性的自动化检测方法。

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