CN114978039A - 太阳能电站的电池板缺陷自检模块与缺陷检测光学系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及太阳能电站的电池板缺陷自检模块与缺陷检测光学系统。所述的自检模块是在太阳能电池板的旁路二极管上并联一个Led灯；所述的缺陷定位光学系统是采用搭载双通道相机的无人机，配置大功率照射光源，采用的光源跟Led的发光光谱区分开。相机A用于环境识别，相机B用于Led的识别，其中相机B需要加入滤光片，将照射光源的发光光谱区过滤掉。本发明设想在旁路二极管上并联一个Led灯，可以在旁路二极管导通时点亮，为缺陷的定位提供了重要的外部信号，与之对应的缺陷检测光学系统能够快速的识别到这一信号，此系统检测方法快速有效，能够解决大规模太阳能电站电池板的缺陷检测难题，属于一种非接触式的新型检测设备。

Description

太阳能电站的电池板缺陷自检模块与缺陷检测光学系统
技术领域
本发明涉及太阳能电站的电池板缺陷自检模块与缺陷检测光学系统。
背景技术
目前，现场太阳能组件的检测主要是通过便携式EL测试装置（电至发光）和热成像原理进行检测。EL测试采取接触式的检测方法，效率不高，安全性差，而且还影响发电效率。红外热成像原理检测方法需要复杂的深度学习能力，还要解决因为太阳光反射引起的干扰，代价不菲。另外，还有人通过太阳能系统中的逆变器电压电流的监测来检测光伏组件是否正常工作。这种方式由于无法精确定位到发生故障的太阳能组件，因而得不到推广。因此发明一种定位精确、快速有效的大规模太阳能电站的电池板检测设备就显得尤为重要。
发明内容
本发明的目的在于提供一套太阳能电站的电池板缺陷自检模块与缺陷检测光学系统。该系统的检测方法不但定位准确，而且检测效率很高，通过增加对太阳能电池板旁路二极管并联Led灯的方式，可以精确的将有缺陷的太阳能电池串以灯光的方式显示到外部环境。我们通过无人机航拍的方式，快速的将有缺陷的电池板定位并记录下来。传统的检测设备，最典型的就是EL和PL设备，EL设备检测方法虽然高效，但是需要对现场太阳能电池板接入反向电流，存在电网的安全隐患；PL设备采用光致发光，虽然是一种无损的测试方法，但是检测效率低下，不适合光伏发电站大规模的电池板检测。本发明集合了传统检测设备的二大优势，即做到了无损检测，又做到了高效检测。
为了实现上述的目的，本发明实现了以下的发明内容。
太阳能电站的电池板缺陷自检模块与缺陷检测光学系统，发明了一款具有自检能力的太阳能电池板组件，以及对应的大规模电池板缺陷检测光学系统。
所述的电池板缺陷的自检模块由以下方式实现，在制作太阳能电池板的时候，由于本身是很多电池片单元串联后并联的，在制作时，在这里的旁路二极管（2）处并联一个Led灯（3），必要的时候串联一个限流电阻，当发生虚焊、隐裂等缺陷而损害电池片（1）时，会导致电流通过旁路Led灯（3）避开存在缺陷的支路传导下去，电流经过Led灯（3）时会点亮，借助对Led灯（3）的探测可以观察到缺陷的存在。
所述的电池板缺陷检测光学系统由以下内容实现，测量手段可依赖于可见光相机捕捉Led灯光，检测的时间选择在晚间不发电的时候，用高亮的光源照亮太阳能电池板，所采用的光源跟Led的发光光谱可以区分开，无人机巡航设置有双通道可见光相机（6），分别是环境相机，以下简称相机A和用于捕捉Led灯光的相机以下简称相机B，相机A用来探测电池板整体形态和周边环境，相机B需要在镜头上加入滤色片用来消除照射光源的影响。
进一步的，所述的太阳能电池板自检模块，将所有并联的Led灯引线安装在电池板正中央，由于Led灯尺寸很小，不影响电池片的安装。所有Led灯按一定的编码规则进行排序安装，以便维护时精准定位。
所述的太阳能电池板自检模块，在每个电池板正中央贴有定位标记，如QR二维码、RFID等，用于标记电池板的位置。这些定位标记在施工阶段按顺序登记在册，中途维护更换电池板时，更新登记册。登记册最好是做成电子版本，可以形成地图样式。
更进一步的，所述的缺陷检测光学系统，定制无人机，布置了云台，用于搭载双通道相机、高亮光源和测高传感器，通过测高传感器反馈给无人机使得测试过程中无人机距离被测电池板的高度保持固定；另外利用相机A获取的图像用于控制飞行路线和QR二维码的识别，相机B获取的图像用来捕捉被点亮的Led灯（3）。
缺陷检测光学系统，通过定制控制软件和算法，控制测试系统以定高和正对被测电池板的方式飞行，遍历整个被测区域。通过对相机B获取图片的处理判断当前视场是否存在缺陷，如果捕捉到灯光，再通过相机A视场内拍的定位标记，对定位标记的QR二维码进行解码获得有问题的电池板坐标，并记录到系统，用于后期进行确认和更换存在缺陷的电池板。由于Led灯（3）和QR二维码安装在一起，对缺陷电池板的记录和定位就显得特别简单。
对于有缺陷的电池板，拆卸下来通过EL等测试手段进一步判断是哪种缺陷。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
图1是根据本发明示例性实施例示出的用于大规模太阳能电站的电池板缺陷检测光学系统的工作结构示意图。
图2是根据本发明示例性实施例示出的用于大规模太阳能电站的电池板缺陷的自检模块。
图3例示出的是现有常规光伏电池板中电池片和旁路二极管的组网结构示意图。
图中的附图标记有：1、电池片；2、旁路二极管；3、Led灯；4、接线盒；5、无人机；6、双通道相机；7、高亮光源； 8、因特网；9、控制软件和算法。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明：
如图1所示的一种太阳能电站的电池板缺陷自检模块与缺陷检测光学系统，发明了一款具有自检能力的太阳能电池板组件，以及对应的大规模电池板缺陷检测光学系统。
所述的电池板缺陷的自检模块由以下方式实现，在制作太阳能电池板的时候，由于本身是很多电池片单元串联后并联的，在制作时，在这里的旁路二极管（2）处并联一个Led灯（3），必要的时候串联一个限流电阻，当发生虚焊、隐裂等缺陷而损害电池片（1）时，会导致电流通过旁路Led灯（3）避开存在缺陷的支路传导下去，电流经过Led灯（3）时会点亮，借助对Led灯（3）的探测可以观察到缺陷的存在。
所述的电池板缺陷检测光学系统采用搭载双通道相机的无人机，配置大功率照射光源，采用的光源跟Led灯的发光光谱区分开。相机A用于探测电池板整体形态和周边环境，相机B用于Led灯的识别，相机B需要在镜头上加入滤色片用来消除照射光源的影响。缺陷检测需要在晚间不发电的时候进行航拍探测，将现场数据通过Internet不断的传回后端控制软件进行算法分析。
进一步的，所述的太阳能电池板自检模块，将所有并联的Led灯引线安装在电池板正中央，由于Led灯尺寸很小，不影响电池片的安装。
所述的太阳能电池板自检模块，在每个电池板正中央贴有定位标记，如QR二维码、RFID等，用于标记电池板的位置。
更进一步的，所述的缺陷检测光学系统，采用定制无人机，布置了可调节角度的云台，用于搭载双通道相机、高亮光源和测高传感器，通过测高传感器反馈给无人机使得测试过程中无人机距离被测电池板的高度保持固定；另外利用相机A获取的图像用于控制飞行路线和QR二维码的识别，相机B获取的图像用来捕捉被点亮的Led灯（3）。
所述的缺陷检测光学系统，定制控制软件和算法，用于控制测试系统以定高和正对被测电池板的方式飞行，遍历整个被测区域。通过对相机B获取图片的处理判断当前视场是否存在缺陷，如果捕捉到灯光，再通过相机A视场内拍摄到的定位标记，对定位标记的QR二维码进行解码获得有问题的电池板坐标，并记录到系统，用于后期进行确认和更换存在缺陷的电池板。由于Led灯（3）和QR二维码安装在一起，对缺陷电池板的记录和定位就显得特别简单。
所述的缺陷检测光学系统，将有缺陷的电池组件，取下来通过EL等测试手段进一步判断是哪种缺陷。
在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
应当理解，尽管在本申请可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本申请范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的内容后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由权利要求指出。
应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (7)

1.太阳能电站的电池板缺陷自检模块，其特征在于，包括具有自检能力的太阳能电池板组件，以及对应的太阳能电站的电池板缺陷检测光学系统；
所述的电池板缺陷自检模块由以下方式实现，在制作太阳能电池板的时候，由于本身是很多电池片单元串联后并联的，在制作时，在旁路二极管（2）处并联一个Led灯（3），必要的时候串一个限流电阻，当发生虚焊、隐裂等缺陷而损害电池片（1）时，会导致电流通过旁路Led灯（3）来避开存在缺陷的支路传导下去，电流经过Led灯（3）时会点亮，借助对Led灯（3）的探测可以观察到缺陷的存在，为了防止干扰信号，Led灯采用固定频率的闪烁灯，可通过后台算法精准识别；
所述的电池板缺陷检测光学系统由以下方式实现，采用搭载双通道相机的无人机，配置大功率照射光源，采用的光源跟Led的发光光谱区分开；相机A用于探测电池板整体形态和周边环境，相机B用于Led的识别，相机B需要在镜头上加入滤色片用来消除照射光源的影响，缺陷检测需要在晚间不发电的时候进行航拍探测，将现场数据通过Internet不断的传回后端控制软件进行算法分析。
2.根据权利要求1所述太阳能电站的电池板缺陷自检模块，其特征在于，将所有并联的Led灯引线安装在电池板正中央，由于Led灯尺寸很小，不影响电池片的安装。
3.根据权利要求1所述的太阳能电站的电池板缺陷自检模块，其特征在于，在每个电池板正中央贴有定位标记，如QR二维码、RFID等，用于标记电池板的位置。
4.太阳能电站的电池板缺陷检测光学系统，其特征在于，定制无人机，布置了云台，用于搭载双通道相机、高亮光源和测高传感器，通过测高传感器反馈给无人机使得测试过程中无人机距离被测电池板的高度保持固定；另外利用相机A获取的图像用于控制飞行路线和QR二维码的识别，相机B获取的图像用来捕捉被点亮的Led灯（3）。
5.根据权利要求4所述的太阳能电站的电池板缺陷检测光学系统，其特征在于，控制软件和算法，用于控制测试系统以定高和正对被测电池板的方式飞行，遍历整个被测区域；通过对相机B获取图片的处理判断当前视场是否存在缺陷，如果捕捉到闪烁灯光，再通过相机A视场内拍摄到的定位标记，对定位标记的QR二维码进行解码获得有问题的电池板坐标，并记录到系统，用于后期进行确认和更换存在缺陷的电池板；由于Led灯（3）和QR二维码安装在一起，对缺陷电池板的记录和定位就显得特别简单。
6.根据权利要求4所述的太阳能电站的电池板缺陷检测光学系统，其特征在于，对于有缺陷的电池组件，取下来通过EL等测试手段进一步判断是哪种缺陷。
7.根据权利要求1所述的太阳能电站的电池板缺陷自检模块，其特征在于，Led灯可以设计成带灯Led声光报警器，不仅可以作为视觉上的定位目标，而且还可以作为听觉上的一个定位目标，效果等同于视觉。
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