CN115061497B - 一种无人机光伏板巡检方法及系统 - Google Patents

一种无人机光伏板巡检方法及系统 Download PDF

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CN115061497B CN202210790165.8A CN202210790165A CN115061497B CN 115061497 B CN115061497 B CN 115061497B CN 202210790165 A CN202210790165 A CN 202210790165A CN 115061497 B CN115061497 B CN 115061497B
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Abstract

本发明提供一种无人机光伏板巡检方法及系统，包括如下步骤：获取当前地区当前时段太阳光线的高度角和方位角；获取光伏面板与水平面夹角光伏面板的坐标以及长宽；计算每一块光伏面板的反射光线范围；规划无人机的巡检路线；对所述巡检路线进行插值；检测是否落入所述每一块光伏面板的反射光线范围；如果没有则按所述巡检路线进行巡检；如果有则重新规划路线。通过上述方案解决了无人机在拍摄光伏面板图像时会产生光晕的问题。

Description

一种无人机光伏板巡检方法及系统
技术领域
本申请属于光伏板巡检领域，尤其涉及一种无人机光伏板巡检方法及系统。
背景技术
光伏场地通常覆盖面积广，光伏面板通常难以人工检查，因此近年出现了使用无人机拍摄光伏地场地进行光伏巡检的技术方案；为了检查不同的缺陷，目前的无人机通常使用红外摄像加光学摄像的技术方案，然而在进行光学摄像时，由于光伏面板的表面通常为玻璃，同时光伏场地通常设置在阳光强烈的地区，光伏板的反射光线强烈，当反射光线照到无人机的拍摄镜头时，光学摄像所得图像容易产生如图1所示的光晕现象，造成所得图像无法正常使用。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出一种无人机光伏板巡检方法及系统。
在本发明的一个方面，提出一种无人机光伏板巡检方法，其特征在于包括如下步骤：S11无人机在起飞前由系统获取当前地区当前时段太阳光线的高度角和方位角；S12获取光伏场地中每一块光伏面板与水平面夹角，每一块光伏面板的坐标以及长宽，其中所述每一块光伏面板均与朝向正南；S13根据所述前地区当前时段太阳光线的高度角和方位以及所述每一块光伏面板与水平面的夹角计算每一块光伏面板的反射光线范围；S14根据所述光伏场的布局规划无人机的巡检路线；S15对所述巡检路线进行插值，获取所述巡检路线中的多个坐标点；S16对所述多个坐标中的每一个坐标点进行检测是否落入所述每一块光伏面板的反射光线范围；S17如果所述多个坐标中的每一个坐标点都未落入所述每一块光伏面板的反射光线范围则按所述巡检路线进行巡检；S18如果所述多个坐标中的至少一个落入所述反射光线范围，则返回步骤S14。
进一步地，所述步骤S13中采用如下方法计算每一块光伏面板的反射光线范围
根据折射原理，在垂直方向有
n2sinθ1＝n1sin(90°-h-αi)
其中θ1为反射角，n1为空气的折射率，n2为光伏面板折射率，h为当前光线的高度角，αi为第i块光伏面板与水平面的夹角；
将光线反射后与水平现的夹角记为
h2＝90°+θ1
在水平方向有
n2sind2＝n1sind
Figure BDA0003729882410000021
其中d为太阳光线的方位角，d2为光线反射后的水平方向角；
以水平面为XOY平面，水平面法向方向为Z方向建立三维坐标系，并且保持整个光伏场地在XOY平面的第一象限，Y坐标系朝向正南，则第i块光伏板的反射光线范围为
Figure BDA0003729882410000022
其中(xi,yi)第i块光伏板东北角的坐标点，ai为第i块光伏板的长度，bi为第i块光伏板的宽度。
进一步地，所述步骤S14中采用如下方法进行路线规划
设共有N个光伏面板，需要遍历每一个光伏面板，对每个面板进行编号，路径规划的目的就是要遍历每一个面板并且不重复，并且要求路径最短则，对路建立模型有
Figure BDA0003729882410000031
Figure BDA0003729882410000032
Figure BDA0003729882410000033
Figure BDA0003729882410000034
其中i为第i块面板，j为第j块面板，S为面板的总集合，N为面板的数量，xij表示从第i个面板到第j个面板，当xij＝0时表示路径中没有从第i个面板到第j个面板，当xij＝1时表示路径中有从第i个面板到第j个面板；dij表示从第i个面板到第j个面板之间的飞行距离；
采用模拟退火算法计算上述模型得到无人机的巡检路线。
进一步地，在所述步骤S18中，如果所述多个坐标中的至少一个落入所述反射光线范围，则修改退火算法的初始温度，并反回步骤S14。
进一步地，在所述步骤S18中，当连续修改预设次数退火算法的初始温度后得到的路径依然会落入反射光线范围时，增加无人机的飞行高度，并反回步骤S14。
本发明另一个方面，提供一种一种无人机光伏板巡检系统，其特征在于包括如下模块：第一获取模块，用于在无人机在起飞前由系统获取当前地区当前时段太阳光线的高度角和方位角；第二获取模块，用于获取光伏场地中每一块光伏面板与水平面夹角，每一块光伏面板的坐标以及长宽，其中所述每一块光伏面板均与朝向正南；第一计算模块，用于根据所述前地区当前时段太阳光线的高度角和方位以及所述每一块光伏面板与水平面的夹角计算每一块光伏面板的反射光线范围；第一规划模块，根据所述光伏场的布局规划无人机的巡检路线；第一插值模块，对所述巡检路线进行插值，获取所述巡检路线中的多个坐标点；第一检测模块，对所述多个坐标中的每一个坐标点进行检测是否落入所述每一块光伏面板的反射光线范围；第二检测模块，如果所述多个坐标中的每一个坐标点都未落入所述每一块光伏面板的反射光线范围则按所述巡检路线进行巡检；第三检测模块，如果所述多个坐标中的至少一个落入所述反射光线范围，则返回第一规划模块。
进一步地，所述第一计算模块中采用如下方法计算每一块光伏面板的反射光线范围
根据折射原理，在垂直方向有
n2sinθ1＝n1sin(90°-h-αi)
其中θ1为反射角，n1为空气的折射率，n2为光伏面板折射率，h为当前光线的高度角，αi为第i块光伏面板与水平面的夹角；
将光线反射后与水平现的夹角记为
h2＝90°+θ1
在水平方向有
n2sind2＝n1sind
Figure BDA0003729882410000041
其中d为太阳光线的方位角，d2为光线反射后的水平方向角；
以水平面为XOY平面，水平面法向方向为Z方向建立三维坐标系，并且保持整个光伏场地在XOY平面的第一象限，Y坐标系朝向正南，则第i块光伏板的反射光线范围为
Figure BDA0003729882410000051
其中(xi,yi)第i块光伏板东北角的坐标点，ai为第i块光伏板的长度，bi为第i块光伏板的宽度。
进一步地，所述第一规划模块中采用如下方法进行路线规划
设共有N个光伏面板，需要遍历每一个光伏面板，对每个面板进行编号，路径规划的目的就是要遍历每一个面板并且不重复，并且要求路径最短则，对路建立模型有
Figure BDA0003729882410000052
Figure BDA0003729882410000053
Figure BDA0003729882410000054
Figure BDA0003729882410000055
其中i为第i块面板，j为第j块面板，S为面板的总集合，N为面板的数量，xij表示从第i个面板到第j个面板，当xij＝0时表示路径中没有从第i个面板到第j个面板，当xij＝1时表示路径中有从第i个面板到第j个面板；dij表示从第i个面板到第j个面板之间的飞行距离；采用模拟退火算法计算上述模型得到无人机的巡检路线。
进一步地，在所述第三检测模块中，如果所述多个坐标中的至少一个落入所述反射光线范围，则修改退火算法的初始温度，并返回第一规划模块。
进一步地，在所述第三检测模块中，当连续修改预设次数退火算法的初始温度后得到的路径依然会落入反射光线范围时，增加无人机的飞行高度，并返回第一规划模块。
本发明通过上述技术方案，规划出不被光伏面板反射光线照射的无机人飞行路径，避免无人机拍出的照片产生光晕现像，提高无人机巡检的精度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中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光晕现象示意图；
图2无人机进入光伏反射光线区域示意图；
图3角度标识示意图。
具体实施方式
下下面，结合附图以及具体实施方式，对发明做出优选的描述。
如图2所示，实线框为一块光伏面板，实线箭头为入射光线，虚线箭头为反射光线，虚线框为反射光线覆盖范围，当无人机位于虚线框内是即被强反射光照射，照片很容易出现光晕，因此为了使得照片不出现光晕，应该避免无人机在拍照时处于光伏板的反射光线区域内，本发明通过如下实施试使得无人机在巡检时不处理光伏板的反射光线区域内。
一方面，本发明提供一种无人机光伏板巡检方法，包括下述步骤
S11无人机在起飞前由系统获取当前地区当前时段太阳光线的高度角和方位角。
由于不同时间点，不同季节太阳光线的入射角度均不同，为了获取太阳光线的照射情况，每次在无人机起飞前都事先通过系统获取当前地区的当前时段太阳光线的高度角和方位角；对于已知的地点和时间获取高度角和方位角属于现有技术，并且手段有多种，如通过公开的网络api进行查询，也可根据公开的数据库进行计算，具体的获取方法本发明不做具体限定，只要能够获取到当前时段太阳光线的高度角和方位角即可。
S12获取光伏场地中每一块光伏面板与水平面夹角，每一块光伏面板的坐标以及长宽，其中所述每一块光伏面板均与朝向正南。
反射光线受到光伏面板的倾斜度、大小、位置、朝向的因素影响，因此为了能够准确地计算反射光线的范围，本申请需要提前获取每一块光伏面板的平面夹角每一块光伏面板的坐标以及长宽，相关数据可以通过光伏场地的设计图纸或实地测量得到，只要能获取相关数据即可，本申请不做具体限定；另外，由于光伏面板朝南时能够获取最多的太阳能，一般的光伏场地中光伏面板均是朝正南放置，为了后续的计算简单，本申请中每一块光伏面板均与朝向正南。
S13根据所述前地区当前时段太阳光线的高度角和方位以及所述每一块光伏面板与水平面的夹角计算每一块光伏面板的反射光线范围；
在所述前地区当前时段太阳光线的高度角和方位以及所述每一块光伏面板与水平面的夹角后即可计算出每一块光伏面板的反射光线范围。
优先地，本发明采用如下方法计算每一块光伏面板的反射光线范围
根据折射原理，在垂直方向有
n2sinθ1＝n1sin(90°-h-αi)
如图3所示，其中θ1为反射角，n1为空气的折射率，n2为光伏面板折射率，h为当前光线的高度角，αi为第i块光伏面板与水平面的夹角，
将光线反射后与水平现的夹角(可以类似地看成反射光线的高度角)记为
h2＝90°+θ1
在水平方向有
n2sind2＝n1sind
Figure BDA0003729882410000081
其中d为太阳光线的方位角，d2为光线反射后的水平方向角为(可以类似地看成反射光线的方位角)；
以水平面为XOY平面，水平面法向方向为Z方向建立三维坐标系，并且保持整个光伏场地在XOY平面的第一象限，Y坐标系朝向正南，则对于空间中的任意一点(x,y,z)当其在某一块光伏板的反射范围内时(即第i块光伏板的反射光线范围)有
Figure BDA0003729882410000082
其中(xi,yi)第i块光伏板东北角的坐标点，ai为第i块光伏板的长度(x轴方向)，bi为第i块光伏板的宽度(Y轴方向)。
S14根据所述光伏场的布局规划无人机的巡检路线；
无人机的巡检路线有多种布局方法，可采用人工事先布局后将路线存留于系统中，也可采用特定的算法进行无人机的巡检路线的规划。
优先地，本申请采用如下方法进行路线规划
设共有N个光伏面板，需要遍历每一个光伏面板，对每个面板进行编号，路径规划的目的就是要遍历每一个面板并且不重复，并且要求路径最短则对路径进行建模则有
Figure BDA0003729882410000091
Figure BDA0003729882410000092
Figure BDA0003729882410000093
Figure BDA0003729882410000094
其中i为第i块面板，j为第j块面板，S为面板的总集合，N为面板的数量，xij表示从第i个面板到第j个面板，当xij＝0时表示路径中没有从第i个面板到第j个面板，当xij＝1时表示路径中有从第i个面板到第j个面板；dij表示从第i个面板到第j个面板之间的飞行距离。
上述模型的搜索空间较大，优先地，本申请采用模拟退火算法计算上述模型得到无人机的巡检路线。
S15对所述巡检路线进行插值，获取所述巡检路线中的多个坐标点；
由于距离之间可能存在较长的距离，因此为了更完整地检查距离，本发明对所述巡检路线进行插值，得到更密集的坐标点；优选地，本发明采用等距插值，在路径中每两个光伏板坐标之间以预设距离插入坐标点；在路径中插入坐点后得到一系列坐标点，包括光伏板的坐标点以及插入的坐标点。
S16对所述多个坐标中的每一个坐标点进行检测是否落入所述每一块光伏面板的反射光线范围；
由于在步骤S13中计算出了每个光伏板的反射区域，因此，只需要将路径中的每一个坐标点代入每一块光伏面板的反射区域公式中即可确定坐标点进否落入反射光线范围。优选地，将每一个点的坐标点代入
Figure BDA0003729882410000101
将条件成立时则表示落反射光线范围。
S17如果所述多个坐标中的每一个坐标点都未落入所述每一块光伏面板的反射光线范围则按所述巡检路线进行巡检；
如果所述多个坐标中的每一个坐标点都未落入所述每一块光伏面板的反射光线范围，则表示使用该路径进行巡检时无人机拍摄的照片不会出现光晕问题，按照此路线进行正常巡检即可。
S18如果所述多个坐标中的至少一个落入所述反射光线范围，则返回步骤S14。
如果所述多个坐标中的至少一个落入所述反射光线范围，则表示使用该路径进行巡检时无人机拍摄的照片可能会出现光晕问题，应当重新规划路径。
优选地，由于路径解并不唯一，为了得到其它的路径角，本发明返回步骤S14后，修改退火算法的初始温度，以得到不同的路径解。
优先地，由于光线的直射原理，在更高的空间光线的密集度会更小，因此，当连续修改预设次数退火算法的初始温度后得到的路径依然会落入反射光线范围时，增加无人机的飞行高度，并反回步骤S14。
通过本实施例的上述步骤，可以规划出无光伏面板反射光线的路径，因此可以避免无人机拍出的照片出现光晕。
另一方面，本发明提供一种无人机光伏板巡检系统，包括下述模块
第一获取模块，用于在无人机在起飞前由系统获取当前地区当前时段太阳光线的高度角和方位角。
由于不同时间点，不同季节太阳光线的入射角度均不同，为了获取太阳光线的照射情况，每次在无人机起飞前都事先通过系统获取当前地区的当前时段太阳光线的高度角和方位角；对于已知的地点和时间获取高度角和方位角属于现有技术，并且手段有多种，如通过公开的网络api进行查询，也可根据公开的数据库进行计算，具体的获取方法本发明不做具体限定，只要能够获取到当前时段太阳光线的高度角和方位角即可。
第二获取模块，用于获取光伏场地中每一块光伏面板与水平面夹角，每一块光伏面板的坐标以及长宽，其中所述每一块光伏面板均与朝向正南。
反射光线受到光伏面板的倾斜度、大小、位置、朝向的因素影响，因此为了能够准确地计算反射光线的范围，本申请需要提前获取每一块光伏面板的平面夹角每一块光伏面板的坐标以及长宽，相关数据可以通过光伏场地的设计图纸或实地测量得到，只要能获取相关数据即可，本申请不做具体限定；另外，由于光伏面板朝南时能够获取最多的太阳能，一般的光伏场地中光伏面板均是朝正南放置，为了后续的计算简单，本申请中每一块光伏面板均与朝向正南。
第一计算模块，用于根据所述前地区当前时段太阳光线的高度角和方位以及所述每一块光伏面板与水平面的夹角计算每一块光伏面板的反射光线范围；
在所述前地区当前时段太阳光线的高度角和方位以及所述每一块光伏面板与水平面的夹角后即可计算出每一块光伏面板的反射光线范围。
优先地，本发明采用如下方法计算每一块光伏面板的反射光线范围根据折射原理，在垂直方向有
n2sinθ1＝n1sin(90°-h-αi)
如图3所示，其中θ1为反射角，n1为空气的折射率，n2为光伏面板折射率，h为当前光线的高度角，αi为第i块光伏面板与水平面的夹角，
将光线反射后与水平现的夹角(可以类似地看成反射光线的高度角)记为
h2＝90°+θ1
在水平方向有
n2sind2＝n1sind
Figure BDA0003729882410000121
其中d为太阳光线的方位角，d2为光线反射后的水平方向角为(可以类似地看成反射光线的方位角)；
以水平面为XOY平面，水平面法向方向为Z方向建立三维坐标系，并且保持整个光伏场地在XOY平面的第一象限，Y坐标系朝向正南，则对于空间中的任意一点(x,y,z)当其在某一块光伏板的反射范围内时(即第i块光伏板的反射光线范围)有
Figure BDA0003729882410000122
其中(xi,yi)第i块光伏板东北角的坐标点，ai为第i块光伏板的长度(x轴方向)，bi为第i块光伏板的宽度(Y轴方向)。
第一规划模块，根据所述光伏场的布局规划无人机的巡检路线；
无人机的巡检路线有多种布局方法，可采用人工事先布局后将路线存留于系统中，也可采用特定的算法进行无人机的巡检路线的规划。
优先地，本申请采用如下方法进行路线规划
设共有N个光伏面板，需要遍历每一个光伏面板，对每个面板进行编号，路径规划的目的就是要遍历每一个面板并且不重复，并且要求路径最短则对路径进行建模则有
Figure BDA0003729882410000131
Figure BDA0003729882410000132
Figure BDA0003729882410000133
Figure BDA0003729882410000134
其中i为第i块面板，j为第j块面板，S为面板的总集合，N为面板的数量，xij表示从第i个面板到第j个面板，当xij＝0时表示路径中没有从第i个面板到第j个面板，当xij＝1时表示路径中有从第i个面板到第j个面板；dij表示从第i个面板到第j个面板之间的飞行距离。
上述模型的搜索空间较大，优先地，本申请采用模拟退火算法计算上述模型得到无人机的巡检路线。
第一插值模块，对所述巡检路线进行插值，获取所述巡检路线中的多个坐标点；
由于距离之间可能存在较长的距离，因此为了更完整地检查距离，本发明对所述巡检路线进行插值，得到更密集的坐标点；优选地，本发明采用等距插值，在路径中每两个光伏板坐标之间以预设距离插入坐标点；在路径中插入坐点后得到一系列坐标点，包括光伏板的坐标点以及插入的坐标点。
第一检测模块，对所述多个坐标中的每一个坐标点进行检测是否落入所述每一块光伏面板的反射光线范围；
由于在第一计算模块中计算出了每个光伏板的反射区域，因此，只需要将路径中的每一个坐标点代入每一块光伏面板的反射区域公式中即可确定坐标点进否落入反射光线范围。优选地，将每一个点的坐标点代入
Figure BDA0003729882410000141
将条件成立时则表示落反射光线范围。
第二检测模块，如果所述多个坐标中的每一个坐标点都未落入所述每一块光伏面板的反射光线范围则按所述巡检路线进行巡检；
如果所述多个坐标中的每一个坐标点都未落入所述每一块光伏面板的反射光线范围，则表示使用该路径进行巡检时无人机拍摄的照片不会出现光晕问题，按照此路线进行正常巡检即可。
第三检测模块，如果所述多个坐标中的至少一个落入所述反射光线范围，则返回第一规划模块。
如果所述多个坐标中的至少一个落入所述反射光线范围，则表示使用该路径进行巡检时无人机拍摄的照片可能会出现光晕问题，应当重新规划路径。
优选地，由于路径解并不唯一，为了得到其它的路径角，本发明返回第一规划模块后，修改退火算法的初始温度，以得到不同的路径解。
优先地，由于光线的直射原理，在更高的空间光线的密集度会更小，因此，当连续修改预设次数退火算法的初始温度后得到的路径依然会落入反射光线范围时，增加无人机的飞行高度，并反回第一规划模块。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。
本发明未特别明确的部分模块结构，以现有技术记载的内容为准。本发明在前述背景技术部分以及具体实施例部分提及的现有技术可作为本发明的一部分，用于理解部分技术特征或者参数的含义。本发明的保护范围以权利要求实际记载的内容为准。

Claims (8)

1.一种无人机光伏板巡检方法，其特征在于包括如下步骤：
S11无人机在起飞前由系统获取当前地区当前时段太阳光线的高度角和方位角；
S12获取光伏场地中每一块光伏面板与水平面夹角，每一块光伏面板的坐标以及长宽，其中所述每一块光伏面板均朝向正南；
S13根据所述当前地区当前时段太阳光线的高度角和方位以及所述每一块光伏面板与水平面的夹角计算每一块光伏面板的反射光线范围；
S14根据所述光伏场的布局规划无人机的巡检路线；
S15对所述巡检路线进行插值，获取所述巡检路线中的多个坐标点；
S16对所述多个坐标中的每一个坐标点进行检测是否落入所述每一块光伏面板的反射光线范围；
S17如果所述多个坐标中的每一个坐标点都未落入所述每一块光伏面板的反射光线范围则按所述巡检路线进行巡检；
S18如果所述多个坐标中的至少一个落入所述反射光线范围，则返回步骤S14；
所述步骤S13中采用如下方法计算每一块光伏面板的反射光线范围
根据折射原理，在垂直方向有：
n2sinθ1＝n1sin(90°-h-αi)；
其中θ1为反射角，n1为空气的折射率，n2为光伏面板折射率，h为当前光线的高度角，αi为第i块光伏面板与水平面的夹角；
将光线反射后与水平线的夹角记为：
h2＝90°+θ1；
在水平方向有：
n2sind2＝n1sind：
Figure FDA0004036409080000021
其中d为太阳光线的方位角，d2为光线反射后的水平方向角；
以水平面为XOY平面，水平面法向方向为Z方向建立三维坐标系，并且保持整个光伏场地在XOY平面的第一象限，Y坐标系朝向正南，则第i块光伏板的反射光线范围为：
Figure FDA0004036409080000022
其中(xi,yi)第i块光伏板东北角的坐标点，ai为第i块光伏板的长度，bi为第i块光伏板的宽度。
2.如权利要求1所述的一种无人机光伏板巡检方法，其特征在于：
所述步骤S14中采用如下方法进行路线规划：
设共有N个光伏面板，需要遍历每一个光伏面板，对每个面板进行编号，路径规划的目的就是要遍历每一个面板并且不重复，并且要求路径最短则，对路建立模型有：
Figure FDA0004036409080000031
Figure FDA0004036409080000032
Figure FDA0004036409080000033
Figure FDA0004036409080000034
其中i为第i块面板，j为第j块面板，S为面板的总集合，N为面板的数量，xij表示从第i个面板到第j个面板，当xij＝0时表示路径中没有从第i个面板到第j个面板，当xij＝1时表示路径中有从第i个面板到第j个面板；dij表示从第i个面板到第j个面板之间的飞行距离；
采用模拟退火算法计算上述模型得到无人机的巡检路线。
3.如权利要求2所述的一种无人机光伏板巡检方法，其特征在于：在所述步骤S18中，如果所述多个坐标中的至少一个落入所述反射光线范围，则修改退火算法的初始温度，并反回步骤S14。
4.如权利要求3所述的一种无人机光伏板巡检方法，其特征在于：在所述步骤S18中，当连续修改预设次数退火算法的初始温度后得到的路径依然会落入反射光线范围时，增加无人机的飞行高度，并反回步骤S14。
5.一种无人机光伏板巡检系统，其特征在于包括如下模块：
第一获取模块，用于在无人机在起飞前由系统获取当前地区当前时段太阳光线的高度角和方位角；
第二获取模块，用于获取光伏场地中每一块光伏面板与水平面夹角，每一块光伏面板的坐标以及长宽，其中所述每一块光伏面板均朝向正南；
第一计算模块，用于根据所述当前地区当前时段太阳光线的高度角和方位以及所述每一块光伏面板与水平面的夹角计算每一块光伏面板的反射光线范围；
第一规划模块，根据所述光伏场的布局规划无人机的巡检路线；
第一插值模块，对所述巡检路线进行插值，获取所述巡检路线中的多个坐标点；
第一检测模块，对所述多个坐标中的每一个坐标点进行检测是否落入所述每一块光伏面板的反射光线范围；
第二检测模块，如果所述多个坐标中的每一个坐标点都未落入所述每一块光伏面板的反射光线范围则按所述巡检路线进行巡检；
第三检测模块，如果所述多个坐标中的至少一个落入所述反射光线范围，则返回第一规划模块；
所述第一计算模块中采用如下方法计算每一块光伏面板的反射光线范围
根据折射原理，在垂直方向有：
n2sinθ1＝n1sin(90°-h-αi)；
其中θ1为反射角，n1为空气的折射率，n2为光伏面板折射率，h为当前光线的高度角，αi为第i块光伏面板与水平面的夹角；
将光线反射后与水平线的夹角记为：
h2＝90°+θ1；
在水平方向有：
n2sind2＝n1sind；
Figure FDA0004036409080000051
其中d为太阳光线的方位角，d2为光线反射后的水平方向角；
以水平面为XOY平面，水平面法向方向为Z方向建立三维坐标系，并且保持整个光伏场地在XOY平面的第一象限，Y坐标系朝向正南，则第i块光伏板的反射光线范围为：
Figure FDA0004036409080000052
其中(xi,yi)第i块光伏板东北角的坐标点，ai为第i块光伏板的长度，bi为第i块光伏板的宽度。
6.如权利要求5所述的一种无人机光伏板巡检系统，其特征在于：
所述第一规划模块中采用如下方法进行路线规划：
设共有N个光伏面板，需要遍历每一个光伏面板，对每个面板进行编号，路径规划的目的就是要遍历每一个面板并且不重复，并且要求路径最短则，对路建立模型有：
Figure FDA0004036409080000053
Figure FDA0004036409080000054
Figure FDA0004036409080000061
Figure FDA0004036409080000062
其中i为第i块面板，j为第j块面板，S为面板的总集合，N为面板的数量，xij表示从第i个面板到第j个面板，当xij＝0时表示路径中没有从第i个面板到第j个面板，当xij＝1时表示路径中有从第i个面板到第j个面板；dij表示从第i个面板到第j个面板之间的飞行距离；采用模拟退火算法计算上述模型得到无人机的巡检路线。
7.如权利要求6所述的一种无人机光伏板巡检系统，其特征在于：在所述第三检测模块中，如果所述多个坐标中的至少一个落入所述反射光线范围，则修改退火算法的初始温度，并返回第一规划模块。
8.如权利要求7所述的一种无人机光伏板巡检系统，其特征在于：在所述第三检测模块中，当连续修改预设次数退火算法的初始温度后得到的路径依然会落入反射光线范围时，增加无人机的飞行高度，并返回第一规划模块。
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107015560A (zh) * 2017-03-02 2017-08-04 浙江大学 一种基于无人机的光伏阵列的巡检方法
CN113031634B (zh) * 2019-12-24 2022-03-15 深圳市易飞方达科技有限公司 基于无人机的光伏巡检方法
CN111624207A (zh) * 2020-05-26 2020-09-04 国网天津市电力公司电力科学研究院 利用双无人机测定光伏发电站光伏板覆灰程度的系统及方法
CN111966129B (zh) * 2020-08-31 2022-08-02 金陵科技学院 一种光伏巡检无人机及其仿地飞行方法
US20220077820A1 (en) * 2020-09-04 2022-03-10 Mgit Method and system for soar photovoltaic power station monitoring
CN112857356B (zh) * 2021-01-04 2022-08-02 上海建科环境技术有限公司 无人机水体环境调查和航线生成方法
CN114440836B (zh) * 2022-01-19 2023-06-30 南京市测绘勘察研究院股份有限公司 一种附有玻璃幕墙建筑的无人机摄影测量建模方法

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