CN113325877A - 一种基于rtk定位的无人机平台的光伏组件定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于RTK定位的无人机平台的光伏组件定位方法。该基于RTK定位的无人机平台的光伏组件定位方法，该方法包括，步骤S1，通过无人机采集待检测的太阳能光伏站的实际面积数据，基于该实际面积数据规划航线数据，基于该航线数据，在该航线上设置n个航点，其中，n为整数且大于等于1，该航线数据以及航点位置信息存储于无人机的定期航行模块内；该基于RTK定位的无人机平台的光伏组件定位方法，能够对故障光伏组件实现准确定位，有利于对故障光伏组件实现高效、快速、精准的处理。

Description

一种基于RTK定位的无人机平台的光伏组件定位方法

技术领域

本发明属于光伏组件定位技术领域，具体涉及一种基于RTK定位的无人机平台的光伏组件定位方法。

背景技术

近年来，分布式光伏技术作为一种新兴的能源技术可以同时满足能源需求、减少温室效应和提高供电可靠性，是未来世界能源技术发展的重要方向。随着光伏产业的蓬勃发展，对光伏电站系统进行监控，不仅能够及时发现故障并且将其解决，还可以降低维护成本。

在早期，太阳能光伏电站的监控方式是效率低的人工巡查。传统的光伏组件故障诊断系统是在光伏阵列前架设红外成像仪，通过红外图像处理提取故障特征来识别故障电池组件，而且需要大量的红外摄像头等硬件设备，并且为使拍摄图片清晰，需要分辨率高的热像仪器，否则难以实现故障的高精度检测。现有的光伏组件故障监测系统很难保障对故障组件高效、快速、精准的处理。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种结构简单，设计合理的基于RTK定位的无人机平台的光伏组件定位方法。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种基于RTK定位的无人机平台的光伏组件定位方法，该方法包括，步骤S1，通过无人机采集待检测的太阳能光伏站的实际面积数据，基于该实际面积数据规划航线数据，基于该航线数据，在该航线上设置n个航点，其中，n为整数且大于等于1，该航线数据以及航点位置信息存储于无人机的定期航行模块内；步骤S2，无人机定期巡检该太阳能光伏站内光伏组件，巡查时，无人机基于该航线数据飞行，并依次于该航线数据中的n个预设航点停留并采集热成像图片；步骤S3，无人机采集热成像图片后，将该热成像图片关联航点位置存储并处理，自身飞向下一航点，重复上述采集图片、存储图片以及处理图片的操作，直至该无人机飞至最后航点；步骤S4，基于热成像图片与图像处理系统，判断该航点拍摄成像的区域内是否存在故障的光伏组件；当存在时，该航点位置信息存储于无人机的临时航行模块内；步骤S5，无人机读取临时航行模块内的航点位置信息，若临时航行模块内存储有m个航点位置信息，则无人机按顺序依次飞往该m个航点位置信息；若临时航行模块内未存储有航点位置信息，则无人机自行返航；步骤S6，无人机飞往临时航行模块内的航点位置时，基于RTK定位模块以及图像处理系统，确定故障的光伏组件的位置，并将该位置数据发送至后台计算机。

作为本发明的进一步优化方案，在步骤S4中，无人机搭载图像处理系统，当无人机在某一航点采集热成像图片后，该图像处理系统将该航点位置信息与热成像图片信息关联，通过像素点对比的方式，识别并判断该热成像图片中是否存在温度较低的区域；若存在，则发送该航点位置信息至无人机的临时航行模块内，并将该航点位置信息以及热成像图片信息发送至后台计算机；若不存在，则删除该热成像图片信息与该航点位置信息。

作为本发明的进一步优化方案，在步骤S4中，当无人机在某一航点采集热成像图片后，将该热成像图片与该航点位置信息关联，并发送至后台计算机，后台计算机内设置有图像处理系统，所述图像处理系统通过像素点对比的方式，识别并判断该热成像图片中是否存在温度较低的区域；若存在，则发送该航点位置信息至无人机的临时航行模块内，并将该航点位置信息以及热成像图片信息在后台计算机内存储；若不存在，则在后台计算机内删除该热成像图片信息与该航点位置信息。

作为本发明的进一步优化方案，在该方法中，无人机在n个航点拍摄的热成像图片组合时，图片内容覆盖整个太阳能光伏站。

作为本发明的进一步优化方案，在步骤S4中，所述无人机在任一航点拍摄的热成像图片方向确定，当任一航点位置信息对应的热成像图片内被检测到带有故障的光伏组件时，所述图像处理系统基于该航点位置信息以及图片内的方向信息，配合无人机的高度信息与无人机图像采集模块的视野面积，计算得到新的航点位置信息，该热成像图片对应的航点位置信息与新的航点位置信息相互关联，无人机在新的航点位置处拍摄的热成像图片中，故障光伏组件最大化占据该无人机图像采集模块的视野面积，新的航点位置信息关联在该位置拍摄的热成像图片，保存于后台计算机内。

作为本发明的进一步优化方案，在步骤S6中，所述无人机在任一航点拍摄的热成像图片方向确定，无人机飞往临时航行模块内的航点位置后，降低该无人机的飞行高度至设定高度，基于故障的光伏组件的位置方向，该无人机移动，直至无人机视野的一条边界与低温区域的一条边界靠近或近似重合，该低温区域即为故障的光伏组件的位置区域，检测无人机的整个视野区域，判断视野中是否包含一块完整的低温区域；如果不是，继续沿刚才方向移动无人机，直至在该移动方向上出现另一边间；继续判断事业中是否包含一块完整的低温区域；如果不是，升高无人机高度，直到出现低温区域的其他边界；如果是，则通过图像采集模块采集该区域的热成像图像，同时基于RTK定位模块，得到新的航点位置信息，将该航点位置信息与热成像图像信息关联，并发送至后台计算机。

作为本发明的进一步优化方案，本方法中的无人机搭载高度位置测量模块以及图像采集模块，该图像采集模块包括高清摄像头模块与热成像摄像模块。

一种基于RTK定位的无人机平台的光伏定位系统，该系统包括：航线数据模块，其被配置为基于太阳能光伏站的实际面积数据，规划出实际航线数据，该航线数据内设置n个航点，其中，n为整数且大于等于1，该航线数据模块输出航线数据以及航点位置信息至定期航行模块；定期航行模块，其被配置为存储航线数据模块输出的航线数据以及航点位置信息；飞控模块，其被配置为基于定期航行模块内的航线数据、航点位置信息以及临时航行模块内的航点位置信息，控制无人机的实际飞行航线与停留位置；图像采集模块，其被配置为当无人机飞行至航点位置时，采集光伏组件的图像，输出与航点位置信息关联的图像信息；图像处理模块，其被配置为接收图像采集模块采集的图像信息与航点位置信息，判断该图像信息内是否存在故障的光伏组件；若存在，则发送航点位置信息发送至临时航行模块；临时航行模块，其被配置为接收图像处理模块发出的航点位置信息。

作为本发明的进一步优化方案，图像采集模块包括高清摄像头模块与热成像摄像模块。

作为本发明的进一步优化方案，该系统还包括高度位置测量模块，其被配置为实时监测无人机的高度。

本发明的有益效果在于：本发明能够对故障光伏组件实现准确定位，有利于对故障光伏组件实现高效、快速、精准的处理。

附图说明

图1是本发明的方法流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。

实施例1

如图1所示，一种基于RTK定位的无人机平台的光伏组件定位方法，该方法包括，步骤S1，通过无人机采集待检测的太阳能光伏站的实际面积数据，基于该实际面积数据规划航线数据，基于该航线数据，在该航线上设置n个航点，其中，n为整数且大于等于1，该航线数据以及航点位置信息存储于无人机的定期航行模块内；

步骤S2，无人机定期（该定期可以为每隔一段时间的例行检查，但该方法同样适用于临时派发无人机检查）巡检该太阳能光伏站内光伏组件，巡查时，无人机基于该航线数据飞行，并依次于该航线数据中的n个预设航点停留并采集热成像图片；

步骤S3，无人机采集热成像图片后，将该热成像图片关联航点位置存储并处理，自身飞向下一航点，重复上述采集图片、存储图片以及处理图片的操作，直至该无人机飞至最后航点；

步骤S4，基于热成像图片与图像处理系统，判断该航点拍摄成像的区域内是否存在故障的光伏组件；当存在时，该航点位置信息存储于无人机的临时航行模块内；

步骤S5，无人机读取临时航行模块内的航点位置信息，若临时航行模块内存储有m个航点位置信息，则无人机按顺序依次飞往该m个航点位置信息；若临时航行模块内未存储有航点位置信息，则无人机自行返航；

步骤S6，无人机飞往临时航行模块内的航点位置时，基于RTK定位模块以及图像处理系统，确定故障的光伏组件的位置，并将该位置数据发送至后台计算机。

在本实施例中，该无人机平台中设置普通的飞控模块，用来进行常用的飞行控制，该无人机飞行可以为软件系统计算完毕后由其自身自动飞行，也可以人为调控飞行，在人为调控飞行时，需要确保航线信息以及航点位置信息可以以可视化的方式显示于人工操作时观看的显示屏内。本实施例中选择的飞控是Pixhawk飞控，无人机平台中的板载运算器是处理器为Cortex A57的英伟达TX1运算器，动力模块是由电池、电机、电子调速器、螺旋桨组成，能够实现悬停、变速等功能，电池用于对整个无人机进行供电，本实施例中采用的是36V的聚合物锂电池，电机能通过调节转速从而实现对无人机飞行姿态和位置的控制，本实施例采用的电机采用的是SE0802KV16000无刷电机，电子调速器可以将飞控系统的PWM信号转化为输出给电机的电压，不同占空比的PWM信号对应于不同的输出电压大小，本实施例采用的DYS XM20A电调，硬件部分的螺旋桨能通过快速旋转而产生的升力把无人机带到空中，本实施中采用的是40mm cw/ccw正反桨，通过一开关按钮来控制电源的开闭，该无人机平台内设置无线模块，该无线模块用来进行遥控器与无人机的通信，并将无人机采集得到的图片信息、航点位置信息等信息发送至后台计算机。

在步骤S4中，图像处理系统可以设置于后台计算机内，也可以搭载于无人机平台内，该后台计算机可以为云平台也可以为远程与无人机系统连接的管控计算机，在本实施例对两种方式均做进一步说明：

在无人机搭载图像处理系统时，当无人机在某一航点采集热成像图片后，该图像处理系统将该航点位置信息与热成像图片信息关联，通过像素点对比的方式，识别并判断该热成像图片中是否存在温度较低的区域；若存在，则发送该航点位置信息至无人机的临时航行模块内，并将该航点位置信息以及热成像图片信息发送至后台计算机；若不存在，则删除该热成像图片信息与该航点位置信息。

在后台计算机设置图像处理系统时，当无人机在某一航点采集热成像图片后，将该热成像图片与该航点位置信息关联，并发送至后台计算机，后台计算机内通过图像处理系统，识别并判断该热成像图片中是否存在温度较低的区域；若存在，则发送该航点位置信息至无人机的临时航行模块内，并将该航点位置信息以及热成像图片信息在后台计算机内存储；若不存在，则在后台计算机内删除该热成像图片信息与该航点位置信息。

该图像处理系统识别判断的方式为：通过对热成像照片信息中的像素点颜色对比，来完成故障的光伏组件是否存在的判定。

在该方法中，无人机在n个航点拍摄的热成像图片组合时，图片内容覆盖整个太阳能光伏站。

在本实施例中，n的数量一般为多组，当n为一组时，即无人机飞至高空的该唯一的航点位置后返航，即为航线。

基于热成像图片与图像处理系统，判断该航点拍摄成像的区域内是否存在故障的光伏组件；当存在时，该航点位置信息存储于无人机的临时航行模块内，其中存储与无人机的临时航行模块内的航点位置信息可以做进一步处理，该处理可以为下述两种方式：

一、所述无人机在任一航点拍摄的热成像图片方向确定，当任一航点位置信息对应的热成像图片内被检测到带有故障的光伏组件时，所述图像处理系统基于该航点位置信息以及图片内的方向信息，配合无人机的高度信息与无人机图像采集模块的视野面积，计算得到新的航点位置信息，该热成像图片对应的航点位置信息与新的航点位置信息相互关联，无人机在新的航点位置处拍摄的热成像图片中，故障光伏组件最大化占据该无人机图像采集模块的视野面积，新的航点位置信息关联在该位置拍摄的热成像图片，保存于后台计算机内。该方式直接基于航点位置拍摄的热成像图片，来计算出故障光伏组件可以最大化占据无人机图像采集模块的视野的航点位置，无人机可直接飞往该位置；

二、所述无人机在任一航点拍摄的热成像图片方向确定，无人机飞往临时航行模块内的航点位置后，降低该无人机的飞行高度至设定高度，基于故障的光伏组件的位置方向，该无人机移动，直至无人机视野的一条边界与低温区域的一条边界靠近或近似重合，该低温区域即为故障的光伏组件的位置区域，检测无人机的整个视野区域，判断视野中是否包含一块完整的低温区域；如果不是，继续沿刚才方向移动无人机，直至在该移动方向上出现另一边间；继续判断事业中是否包含一块完整的低温区域；如果不是，升高无人机高度，直到出现低温区域的其他边界；如果是，则通过图像采集模块采集该区域的热成像图像，同时基于RTK定位模块，得到新的航点位置信息，将该航点位置信息（该航点位置为实际故障的光伏组件的位置）与热成像图像信息关联，并发送至后台计算机。该方式通过动态调整的方式，使无人机先飞至采集图像的航点位置，降低其高度至设定高度，该设定高度一般为无人机的图像采集模块的视野内包含一组光伏组件（也可以为2、4组光伏组件）的高度，再沿该航点位置向故障光伏组件的位置移动，最后通过动态调整的方式获得最佳视野的热成像图像，发送至后台计算机。上述两方式配合RTK定位模块使用，均可以较为准确的确定故障的光伏组件的位置。

在本实施例中，信息相互关联的形式即为同时存储以及同时发送。

本方法中的无人机搭载高度位置测量模块以及图像采集模块，该图像采集模块包括高清摄像头模块与热成像摄像模块，在实际的使用中，图像处理系统一般处理热成像图像，但一般会拍摄正常的图像发送至后台计算机，一方面便于留档保存，另一方面，在确定故障的光伏组件后，通过高清图片，也可以先行诊断该光伏组件的问题，还可以从其他方面帮助确定该故障的光伏组件的位置。

一种基于RTK定位的无人机平台的光伏定位系统，该系统包括：航线数据模块，其被配置为基于太阳能光伏站的实际面积数据，规划出实际航线数据，该航线数据内设置n个航点，其中，n为整数且大于等于1，该航线数据模块输出航线数据以及航点位置信息至定期航行模块；定期航行模块，其被配置为存储航线数据模块输出的航线数据以及航点位置信息；飞控模块，其被配置为基于定期航行模块内的航线数据、航点位置信息以及临时航行模块内的航点位置信息，控制无人机的实际飞行航线与停留位置；图像采集模块，其被配置为当无人机飞行至航点位置时，采集光伏组件的图像，输出与航点位置信息关联的图像信息；图像处理模块，其被配置为接收图像采集模块采集的图像信息与航点位置信息，判断该图像信息内是否存在故障的光伏组件；若存在，则发送航点位置信息发送至临时航行模块；临时航行模块，其被配置为接收图像处理模块发出的航点位置信息。图像采集模块包括高清摄像头模块与热成像摄像模块。该系统还包括高度位置测量模块，其被配置为实时监测无人机的高度。

需要说明的是，该基于RTK定位的无人机平台的光伏组件定位方法，在使用时，能够对故障光伏组件实现准确定位，有利于对故障光伏组件实现高效、快速、精准的处理。

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应理解为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。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于RTK定位的无人机平台的光伏组件定位方法，其特征在于，该方法包括，

步骤S1，通过无人机采集待检测的太阳能光伏站的实际面积数据，基于该实际面积数据规划航线数据，基于该航线数据，在该航线上设置n个航点，其中，n为整数且大于等于1，该航线数据以及航点位置信息存储于无人机的定期航行模块内；

步骤S2，无人机定期巡检该太阳能光伏站内光伏组件，巡查时，无人机基于该航线数据飞行，并依次于该航线数据中的n个预设航点停留并采集热成像图片；

步骤S3，无人机采集热成像图片后，将该热成像图片关联航点位置存储并处理，自身飞向下一航点，重复上述采集图片、存储图片以及处理图片的操作，直至该无人机飞至最后航点；

步骤S4，基于热成像图片与图像处理系统，判断该航点拍摄成像的区域内是否存在故障的光伏组件；当存在时，该航点位置信息存储于无人机的临时航行模块内；

步骤S5，无人机读取临时航行模块内的航点位置信息，若临时航行模块内存储有m个航点位置信息，则无人机按顺序依次飞往该m个航点位置信息；若临时航行模块内未存储有航点位置信息，则无人机自行返航；

步骤S6，无人机飞往临时航行模块内的航点位置时，基于RTK定位模块以及图像处理系统，确定故障的光伏组件的位置，并将该位置数据发送至后台计算机。

2.根据权利要求1所述的一种基于RTK定位的无人机平台的光伏组件定位方法，其特征在于：在步骤S4中，无人机搭载图像处理系统，当无人机在某一航点采集热成像图片后，该图像处理系统将该航点位置信息与热成像图片信息关联，通过像素点对比的方式，识别并判断该热成像图片中是否存在温度较低的区域；若存在，则发送该航点位置信息至无人机的临时航行模块内，并将该航点位置信息以及热成像图片信息发送至后台计算机；若不存在，则删除该热成像图片信息与该航点位置信息。

3.根据权利要求1所述的一种基于RTK定位的无人机平台的光伏组件定位方法，其特征在于：在步骤S4中，当无人机在某一航点采集热成像图片后，将该热成像图片与该航点位置信息关联，并发送至后台计算机，后台计算机内设置有图像处理系统，所述图像处理系统通过像素点对比的方式，识别并判断该热成像图片中是否存在温度较低的区域；若存在，则发送该航点位置信息至无人机的临时航行模块内，并将该航点位置信息以及热成像图片信息在后台计算机内存储；若不存在，则在后台计算机内删除该热成像图片信息与该航点位置信息。

4.根据权利要求1所述的一种基于RTK定位的无人机平台的光伏组件定位方法，其特征在于：在该方法中，无人机在n个航点拍摄的热成像图片组合时，图片内容覆盖整个太阳能光伏站。

5.根据权利要求1所述的一种基于RTK定位的无人机平台的光伏组件定位方法，其特征在于：在步骤S4中，所述无人机在任一航点拍摄的热成像图片方向确定，当任一航点位置信息对应的热成像图片内被检测到带有故障的光伏组件时，所述图像处理系统基于该航点位置信息以及图片内的方向信息，配合无人机的高度信息与无人机图像采集模块的视野面积，计算得到新的航点位置信息，该热成像图片对应的航点位置信息与新的航点位置信息相互关联，无人机在新的航点位置处拍摄的热成像图片中，故障光伏组件最大化占据该无人机图像采集模块的视野面积，新的航点位置信息关联在该位置拍摄的热成像图片，保存于后台计算机内。

6.根据权利要求1所述的一种基于RTK定位的无人机平台的光伏组件定位方法，其特征在于：在步骤S6中，所述无人机在任一航点拍摄的热成像图片方向确定，无人机飞往临时航行模块内的航点位置后，降低该无人机的飞行高度至设定高度，基于故障的光伏组件的位置方向，该无人机移动，直至无人机视野的一条边界与低温区域的一条边界靠近或近似重合，该低温区域即为故障的光伏组件的位置区域，检测无人机的整个视野区域，判断视野中是否包含一块完整的低温区域；如果不是，继续沿刚才方向移动无人机，直至在该移动方向上出现另一边间；继续判断事业中是否包含一块完整的低温区域；如果不是，升高无人机高度，直到出现低温区域的其他边界；如果是，则通过图像采集模块采集该区域的热成像图像，同时基于RTK定位模块，得到新的航点位置信息，将该航点位置信息与热成像图像信息关联，并发送至后台计算机。

7.根据权利要求1-6任一所述的一种基于RTK定位的无人机平台的光伏组件定位方法，其特征在于：本方法中的无人机搭载高度位置测量模块以及图像采集模块，该图像采集模块包括高清摄像头模块与热成像摄像模块。

8.一种基于RTK定位的无人机平台的光伏定位系统，其特征在于，该系统包括：

航线数据模块，其被配置为基于太阳能光伏站的实际面积数据，规划出实际航线数据，该航线数据内设置n个航点，其中，n为整数且大于等于1，该航线数据模块输出航线数据以及航点位置信息至定期航行模块；

定期航行模块，其被配置为存储航线数据模块输出的航线数据以及航点位置信息；

飞控模块，其被配置为基于定期航行模块内的航线数据、航点位置信息以及临时航行模块内的航点位置信息，控制无人机的实际飞行航线与停留位置；

图像采集模块，其被配置为当无人机飞行至航点位置时，采集光伏组件的图像，输出与航点位置信息关联的图像信息；

图像处理模块，其被配置为接收图像采集模块采集的图像信息与航点位置信息，判断该图像信息内是否存在故障的光伏组件；若存在，则发送航点位置信息发送至临时航行模块；

临时航行模块，其被配置为接收图像处理模块发出的航点位置信息。

9.根据权利要求8所述的一种基于RTK定位的无人机平台的光伏组件定位系统，其特征在于：图像采集模块包括高清摄像头模块与热成像摄像模块。

10.根据权利要求8所述的一种基于RTK定位的无人机平台的光伏组件定位系统，其特征在于：该系统还包括高度位置测量模块，其被配置为实时监测无人机的高度。

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