CN116046356B - 基于无人机的光伏组件检测方法、无人机及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于无人机的光伏组件检测方法、无人机及存储介质，其中，所述方法包括以下步骤：检测无人机到达激光测振点时，控制所述无人机的激光器向所述激光测振点关联的目标光伏组件发射偏振光；接收所述目标光伏组件返回的反射偏振光，并基于所述反射偏振光确定所述目标光伏组件的动力学参数；根据所述动力学参数确定所述目标光伏组件是否出现结构松动。通过使用无人机对光伏组件进行激光测振，得到当前进行检测的光伏组件的动力学参数，并对该动力学参数进行分析得到目标光伏组件的结构是否异常的检测结果。检测过程全程由无人机自动实现，在需要检测大量的光伏组件时，提高了光伏组件的检测效率。

Description

基于无人机的光伏组件检测方法、无人机及存储介质

技术领域

本发明涉及光伏发电技术领域，尤其涉及基于无人机的光伏组件检测方法、无人机及存储介质。

背景技术

太阳能光伏发电系统是利用太阳电池半导体材料的光伏效应，将太阳光辐射能直接转换为电能的一种新型发电系统。当前的光伏组件因施工过程操作不当或者在风载激励的作用下，容易出现光伏组件螺栓松动等状况。

当前对光伏组件的检测方式是基于检测人员的工作经验进行的人工目视检测。然而这种传统的检测方法需要检测人员对光伏组件进行逐个检查，当需要检测的光伏组件较多时，例如在大型分布式光伏电站中，光伏组件覆盖面积巨大，在至少需要同时检测大量的光伏组件时，此类检测方法存在检测效率低的问题。

上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种基于无人机的光伏组件检测方法、无人机及存储介质，解决现有技术中需要同时检测大量的光伏组件时，检测效率较低的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种基于无人机的光伏组件检测方法，所述方法包括以下步骤：

检测无人机到达激光测振点时，控制所述无人机的激光器向所述激光测振点关联的目标光伏组件发射偏振光；

接收所述目标光伏组件返回的反射偏振光，并基于所述反射偏振光确定所述目标光伏组件的动力学参数；

根据所述动力学参数确定所述目标光伏组件是否出现结构松动。

可选地，所述根据所述动力学参数确定所述目标光伏组件是否出现结构松动的步骤之后，还包括：

在检查到所述目标光伏组件出现结构松动时，获取所述无人机采集的所述目标光伏组件的可见光图像；

确定所述目标光伏组件在所述可见光图像中的像素坐标，并获取所述无人机的当前位置；

根据所述当前位置以及所述像素坐标，确定所述目标光伏组件的位置信息。

可选地，所述根据所述当前位置以及所述像素坐标，确定所述目标光伏组件的位置信息的步骤之前，还包括：

获取所述无人机的相机焦距；

所述根据所述当前位置以及所述像素坐标，确定所述目标光伏组件的位置信息的步骤包括：

根据所述当前位置确定所述无人机与所述目标光伏组件所在平面的垂直距离；

根据所述相机焦距、所述像素坐标以及所述垂直距离计算所述目标光伏组件的空间坐标；

根据所述空间坐标以及所述当前位置确定所述目标光伏组件的位置信息。

可选地，所述根据所述空间坐标以及所述当前位置确定所述目标光伏组件的位置信息的步骤之前，还包括：

获取所述无人机的航向角和相机与无人机的位姿关系；

基于所述航向角确定北东地坐标系的坐标方向，并根据所述相机与无人机的位姿关系确定空间坐标系与所述北东地坐标系的转换矩阵；

所述根据所述空间坐标以及所述当前位置确定所述目标光伏组件的位置信息的步骤包括：

确定所述当前位置在北东地坐标系下的第一坐标；

基于所述转换矩阵对所述空间坐标进行坐标转换得到所述目标光伏组件在北东地坐标系下的第二坐标；

根据所述第一坐标以及所述第二坐标确定所述光伏组件的位置信息。

可选地，所述控制所述无人机的激光器向所述激光测振点关联的目标光伏组件发射偏振光的步骤包括：

控制所述无人机的激光器向所述目标光伏组件的至少两个点位发射所述偏振光。

可选地，所述接收所述目标光伏组件返回的反射偏振光，并基于所述反射偏振光确定所述目标光伏组件的动力学参数的步骤包括：

接收所述目标光伏组件返回的至少两道所述反射偏振光，并对所述反射偏振光进行解调；

对解调后的所述反射偏振光进行快速傅里叶变换，得到所述目标光伏组件的振动频域曲线，并根据所述频域曲线确定所述目标光伏组件的振动频率；

根据至少两道所述反射偏振光确定所述目标光伏组件的振型参数，并将所述振动频率以及所述振型参数组成所述动力学参数。

可选地，所述根据所述动力学参数确定所述目标光伏组件是否出现结构松动的步骤之前，还包括：

根据所述振动频率确定所述目标光伏组件的频谱曲线；

所述根据所述动力学参数确定所述目标光伏组件是否出现结构松动的步骤包括：

将所述频谱曲线、所述振动频率以及所述振型参数输入到预设的安全评估模型，并基于所述安全评估模型获取安全参数；

根据所述安全参数确定所述目标光伏组件是否出现结构松动。

可选地，所述目标光伏组件设有传感设备，所述传感设备用于发送定位信号，所述检测无人机到达激光测振点时，控制所述无人机的激光器向所述激光测振点关联的目标光伏组件发射偏振光的步骤之前，还包括：

接收检测指令，基于所述检测指令控制所述无人机往检测区域行进；

在到达检测区域后，控制所述无人机基于预设的检测路线飞行；

在检测到所述传感设备发送的所述定位信号后，判断所述无人机到达所述激光测振点。

此外，为实现上述目的，本发明还提供一种无人机，所述无人机包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的光伏组件的检测程序，所述光伏组件的检测程序被所述处理器执行时实现如上所述的基于无人机的光伏组件检测方法的步骤。

此外，为实现上述目的，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有光伏组件的检测程序，所述光伏组件的检测程序被处理器执行时实现如上所述的基于无人机的光伏组件检测方法的步骤。

本发明实施例提供了基于无人机的光伏组件检测方法、无人机及存储介质，在检测无人机到达激光测振点时，控制所述无人机的激光器向所述激光测振点关联的目标光伏组件发射偏振光，接收所述目标光伏组件返回的反射偏振光，并基于所述反射偏振光确定所述目标光伏组件的动力学参数，随后根据所述动力学参数确定所述目标光伏组件是否出现结构松动。可以看出，相比于人工检测的方式，无人机采用激光测振的方式对光伏组件进行检查的方案，能够基于激光测振的数据，准确迅速地完成光伏组件结构松动的检测工作，提高了在复杂的光伏发电场景中光伏组件的检测效率。

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。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中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明基于无人机的光伏组件检测方法的第一实施例的流程示意图；

图2为激光多普勒测振仪的工作原理示意图；

图3为本发明基于无人机的光伏组件检测方法的第二实施例的流程示意图；

图4为异常光伏组件定位的第一示意图；

图5为异常光伏组件定位的第二示意图；

图6为本发明基于无人机的光伏组件检测方法第三实施例的流程示意图；

图7是本发明基于无人机的光伏组件检测方法的各个实施例的终端硬件结构示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

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。

由于光伏组件螺栓松动或未按规定安装，导致光伏面板在极端台风天气下可能存在不稳定甚至倒塌、侧翻、掉落等情况，对用户的生命安全以及周围环境产生不利影响。同时，为保证分布式光伏系统安全、高效地运行，对长期发电过程中光伏组件各类异常及时检测处理和针对突发性安全事故的及时响应是保障光伏系统安全运维的重中之重。

而当前对光伏组件的检测方式是基于检测人员的工作经验进行的人工目视检测。然而这种传统的检测方法需要检测人员对光伏组件进行逐个检查，在大型分布式光伏电站的场景中，由于环境复杂，光伏组件覆盖面积巨大，呈分散性，当前的人工检测的方式效率较低。

与此同时，对于高楼屋顶分布式光伏系统的检测，工作人员需要登顶，通常检测效率较低，且常因人为因素无法登上屋顶检查；同时，此类人工检测的方式，检测人员很多情况下主要依赖自身经验对设备故障进行判断，受主观意识影响，检测结果极易存在偏差。

为解决上述缺陷，本发明实施例提出一种基于无人机的光伏组件检测方法，其主要解决方案包括以下步骤：

检测无人机到达激光测振点时，控制所述无人机的激光器向所述激光测振点关联的目标光伏组件发射偏振光；

接收所述目标光伏组件返回的反射偏振光，并基于所述反射偏振光确定所述目标光伏组件的动力学参数；

根据所述动力学参数确定所述目标光伏组件是否出现结构松动。

本发明相比于人工检测的方式，无人机采用激光测振的方式对光伏组件进行检查的方案，能够准确迅速地完成光伏组件的检测工作，提高了在复杂的光伏发电场景中光伏组件的检测效率。

为了更好地理解上述技术方案，下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。

请参照图1，图1为本发明基于无人机的光伏组件检测方法的第一实施例的流程示意图。

本实施例的方案应用于无人机，其中，所述无人机设有激光多普勒测振仪，该测振仪的工作原理可以如图2所示。在测振仪内的激光器发出偏振光后，由分光镜Ⅰ分成两路，分到反光镜，并基于反光镜传输到分光镜Ⅲ，最后被探测器接收的其中一道偏振光为参考光。由分光镜Ⅰ传输到分光镜Ⅱ，并通过分光镜Ⅱ传送到被测物体，被测物体反射回来的偏振光则为测量光，该测量光经由分光镜Ⅱ传送到分光镜Ⅲ，最后被探测器接收。

在本实施例中，基于无人机的光伏组件检测方法包括以下步骤：

步骤S10，检测无人机到达激光测振点时，控制所述无人机的激光器向所述激光测振点关联的目标光伏组件发射偏振光；

在该实施例中，针对当前大型的分布式光伏发电场景中，人工检测的方法对于光伏组件的检测效率较低的问题，考虑到无人机的便利性以及可靠性，通过无人机采用激光测振的方式对大型分布式光伏发电场景中的光伏组件进行检测，进而快速检测出螺栓松动或未按规定安装的异常的光伏组件。

激光测振点为无人机对光伏组件进行检测时，所停靠的点位，每个激光测振点都关联有唯一的目标光伏组件；其中，目标光伏组件可设有传感设备，通过传感设备发送定位信息。无人机接收到检测指令后，基于所述检测指令控制所述无人机往检测区域行进，在到达检测区域后，无人机能够按照预设的检测路线飞行，并在接收到传感设备发送的所述定位信号后，判断所述无人到达了所述激光测振点。

示例性的，传感设备可以是红外测距仪，可以设置测距距离为4米，当无人机到达目标光伏组件上方，且距离小于4米时，若接收到红外测距仪发射的测距信号，则判断无人机当前到达激光测振点，随后基于图像拍摄到的信息，确定目标光伏组件的方位，并对该目标光伏组件发射偏振光。其中，无人机可在激光测振点进行测振，或者行进到目标光伏组件的正上方对其进行激光测振。可选地，无人机在激光测振点完成测振后，可以向红外测距仪发送测试完成指令，以使所述红外测距仪关闭，避免对后续的激光测振造成信号干扰。

可选地，传感设备还可以是安装在无人机上的深度相机，所述无人机在到达检测区域后，获取图像信息采集到的最近的目标光伏组件的位置，并在飞行过程中持续拍摄目标光伏组件的位置和深度信息，在距离信息为4米时，判断所述无人机到达所述激光测振点。

需要说明的是，上述具体数据仅用于解释说明，并非是对本发明的限定。

可选地，为避免巡检错漏，无人机在执行完光伏组件的检测任务后，可以执行二次巡逻，以检测是否存在未进行激光测振的光伏组件。

在该实施例中，激光器可以是能够发射出偏振光的装置例如氦氖激光器，具体的激光发射装置在此不作限定；光伏组件也称光伏面板，能够将太阳能转化为电能。需要说明的是，在无人机投入到某一大型光伏发电站使用时，开发人员会为无人机设定预设的行进路线、该行进路线上的激光测振点位以及每个激光测振点位唯一关联的目标光伏组件，其中，每个激光测振点位与目标光伏组件的距离都相等，例如无人机在A测量点中与光伏组件a的直线距离为4米，B测量点中与光伏组件b的直线距离也为4米。在无人机接收到光伏组件的检测指令时，能够自行启动，并按照预设的行进路线到每一激光测振点对光伏组件进行振动检测。需要说明的是，上述具体的参数仅用于解释说明，并非是对方案的具体限定。

为提高无人机对光伏组件进行激光测振检测的准确性，在检测无人机到达激光测振点时，控制所述无人机的激光器向所述目标光伏组件的至少两个点位发射所述偏振光，以使所述无人机的探测器能够接收到至少两道不同的反射偏振光，并基于至少两道不同的反射偏振光得到更为准确的动力学参数。

在一具体实现场景中，无人机需要在中型光伏发电站（至少100架光伏面板）中完成光伏组件的检测任务。此时，无人机接收到任务指令后，按照预设的飞行路线行进，并在接收到1号光伏组件的红外测距信号时，判断所述无人机到达1号激光测振点，随后无人机可以悬停在该测振点，并通过氦氖激光器向1号光伏组件的5个不同的位置发射线偏振光，以使无人机的测振仪内的探测器能够接收1号光伏组件返回5道不同的反射偏振光，并基于5道不同的反射偏振光得到误差较小的动力学参数，使得无人机在迅速完成光伏组件的检测同时，提高光伏组件的检测准确率。

步骤S20，接收所述目标光伏组件返回的反射偏振光，并基于所述反射偏振光确定所述目标光伏组件的动力学参数；

在该实施例中，所述无人机对所述目标光伏组件的至少两个点位发射所述偏振光，并接收至少两道不同的所述反射偏振光动力学参数包括目标光伏组件的振动频率以及振型参数。而光伏组件的振动频率、振型参数等模态特征参数可反映光伏组件的安装稳定性及安全状态。因此本发明采用无人机的远程、非接触式的测量方法对光伏组件进行稳定性检测，进而获取光伏组件的模态参数（即动力学参数），根据模态参数判断光伏组件的结构是否松动。

其中，振动频率以及振型参数均可由反射偏振光确定。具体的，步骤S20包括S21-S23：

步骤S21，接收所述目标光伏组件返回的至少两道所述反射偏振光，并对所述反射偏振光进行解调；

步骤S22，对解调后的所述反射偏振光进行快速傅里叶变换，得到所述目标光伏组件的振动频域曲线，并根据所述频域曲线确定所述目标光伏组件的振动频率；

步骤S23，根据至少两道所述反射偏振光确定所述目标光伏组件的振型参数，并将所述振动频率以及所述振型参数组成所述动力学参数。

具体的，在该实施例中，在接收到至少两道不同的反射偏振光后，通过解调该基于激光多普勒效应的频移信号，可以得出所述目标光伏组件的振动速度量，将信号经快速傅里叶变换后可以得到目标光伏组件的振动频域曲线，随后无人机计算系统根据对振动频域曲线进行分析，得到所述目标光伏组件当前的振动频率。无人机在接收到至少两道不同的反射偏振光后，对反射偏振光进行数据分析处理，得到所述目标光伏组件的振型参数，而目标光伏组件的振动频率以及振型参数即为所述动力学参数。

可选地，可以对接收到的不同的反射偏振光中的其中一道反射偏振光进行处理以得到所述目标光伏组件当前的振动频率；或者将接收到至少两道不同的反射偏振光分别处理后得到不同的振动频率，取振动频率的平均值，从而将平均振动频率作为所述目标光伏组件当前的振动频率。

步骤S30，根据所述动力学参数确定所述目标光伏组件是否出现结构松动。

无人机通过远程、非接触式的激光测振方法对光伏组件进行稳定性检测，并获取目标光伏组件的振动频率以及振型参数（动力学参数）后，可以根据动力学参数确定目标光伏组件是否出现结构的松动。

在步骤S30之前，还需要根据动力学参数中的振动频率确定目标光伏组件的频谱曲线。

具体的，在确定目标光伏组件的频谱曲线后，可以将所述频谱曲线、所述振动频率以及所述振型参数输入到预设的安全评估模型，并基于所述安全评估模型获取安全参数，随后根据所述安全参数确定所述目标光伏组件是否出现结构松动。

在该实施例中，频谱是频率谱密度的简称，是频率的分布曲线。安全评估模型为数学计算模型，可以对无人机输入的动力学参数进行分析，进而得到所述目标光伏组件的安全参数，而无人机存有安全参数与光伏组件稳定性的关联表。例如安全参数包括1-5，安全参数为1或2时，则证明所述目标光伏组件的结构并未发生松动，若安全参数为3-5，则证明所述光伏组件的结构发生松动，且安全参数数值越大，松动的程度越高。

示例性的，无人机在获取到目标光伏组件的振动频率后，可以基于所述振动频率确定所述目标光伏组件的频谱曲线。并在得到频谱曲线后，将所述频谱曲线、所述振动频率以及所述振型参数作为预设的安全评估模型的输入参数，由安全评估模型对目标光伏组件的动力学参数进行分析计算，进而得到目标光伏组件的安全参数为2，随即判断所述目标光伏组件的结构并未出现松动。

其中，为避免单一数据输入到安全评估模型，导致结果误差较大，需要将获取目标光伏组件的振动频率、振型参数以及频域曲线均作为输入参数输入到安全评估模型中，以使无人机能够对目标光伏组件进行高效检测的同时，提高检测的准确率。

在本实施例公开的技术方案中，考虑到在大型光伏发电场景中，采用人工检测的方式对光伏组件进行检测时，检测效率较低的问题。通过无人机采用激光测振的方式对光伏组件进行检测，在无人机接收并执行检测任务后，在检测区域检测到目标光伏组件发送的位置信号也即当检测无人机到达激光测振点时，控制所述无人机的激光器向所述激光测振点关联的目标光伏组件的至少两个不同位置发射偏振光，并接收至少两个不同的反射偏振光，基于不同的反射偏振光确定目标光伏组件的振动频率、振型参数以及频谱曲线，并将振动频率、振型参数以及频谱曲线输入到预设的动力参数评价模型中，基于该模型得到目标光伏组件的检测结果。可以看出，相比于人工检测的方式，无人机采用激光测振的方式对光伏组件进行检查的方案，能够准确迅速地完成光伏组件的检测工作，提高了在复杂的光伏发电场景中光伏组件的检测效率。

参照图3，在第二实施例中，基于第一实施例，步骤S30之后，还包括：

步骤S40，在检查到所述目标光伏组件出现结构松动时，获取所述无人机采集的所述目标光伏组件的可见光图像；

在该实施例中，为了更好地对存在异常、缺陷的光伏面板进行维护和保养，在检测到目标光伏组件出现结构松动时，也即认为目标光伏组件出现异常，需要确定该异常的目标光伏面板所处的位置，以便维护人员进行维护。因此，在检查到目标光伏组件的结构出现松动时，获取所述无人机采集到的所述目标光伏组件的可见光图像，以使所述无人机能够基于可见光图像对结构异常的光伏组件的位置进行分析计算。

可选地，在无人机通过可见光图像分析计算完结构异常的目标光伏组件所处的位置后，将计算得到的位置上传至云服务器，以使云服务器将数据转发给相应的维护人员；或者无人机直接将异常的目标光伏组件的位置信息以消息弹窗提醒的方式，通过绑定的APP（Application，应用程序）向维护人员推送当前异常的目标光伏组件的位置。

步骤S50，确定所述目标光伏组件在所述可见光图像中的像素坐标，并获取所述无人机的当前位置；

在该实施例中，像素坐标指的是可见光图像中，目标光伏组件的缺陷区域的中心与图像中心点的像素差，图像中心点通常为坐标原点。无人机的当前位置可以是所述激光测振点，也可以是其他用于对目标光伏组件进行激光测振点的位置。

步骤S60，根据所述当前位置以及所述像素坐标，确定所述目标光伏组件的位置信息。

在确定所述目标光伏组件在所述可见光图像中的像素坐标之前，还需要获取无人机的相机焦距。基于获取到的相机焦距，步骤S60具体包括：

步骤S61，根据所述当前位置确定所述无人机与所述目标光伏组件所在平面的垂直距离；

步骤S62，根据所述相机焦距、所述像素坐标以及所述垂直距离计算所述目标光伏组件的空间坐标；

步骤S62，根据所述空间坐标以及所述当前位置确定所述目标光伏组件的位置信息。

示例性的，在该实施例中，设所述目标光伏组件的像素坐标为（u，v），相机焦距为f，无人机当前位置与目标光伏组件所在平面的垂直距离为height，此时需要计算目标光伏组件在以无人机为原点的空间坐标系的具体坐标，请参照图4，也即需要计算目标光伏组件在平面坐标的坐标映射距离dx和dy。此时可基于单目成像原理确定目标光伏组件在平面坐标中的映射距离，公式如下：

在计算得到坐标映射距离dx和dy后，目标光伏组件的空间坐标可以是（dx，dy，-height）。

在一可选实施方式中，为了保障定位信息的精确性，需要通过NED（North EastDown，北东地坐标系）坐标系对空间坐标进行转换，进而得到目标光伏组件的精确的位置。

因此，步骤S62之前，还包括：获取所述无人机的航向角以及相机与无人机的位姿关系，基于所述航向角确定北东地坐标系的坐标方向，并根据所述相机与无人机的位姿关系确定空间坐标系与所述北东地坐标系的转换矩阵。其中，所述航向角为所述无人机的机体坐标系的纵轴与地球北极之间的夹角。所述航向角即为NED坐标系的X轴方向。

在确定NED坐标系的坐标方向以及转换矩阵后，确定所述无人机的当前位置在北东地坐标系下的第一坐标，并基于所述转换矩阵对所述目标光伏组件的空间坐标进行坐标转换得到所述目标光伏组件在北东地坐标系下的第二坐标，最后根据所述第一坐标以及所述第二坐标确定所述光伏组件的位置信息。

示例性的，若无人机的航向角为

，预设相机坐标系与无人机的机体坐标系重合，所述转换矩阵可以如下公式所示：

。

也即，在得到目标光伏组件的空间坐标（dx，dy，-height）后，可以通过矩阵转换方式，确定所述空间坐标在NED坐标系下的坐标。坐标可以如下所示：

。

在确定NED坐标系下的第二坐标后，由于无人机当前位置在NED坐标系下的第一坐标为已知坐标，因此，可根据NED坐标系下的第一坐标以及第二坐标计算出目标光伏组件的位置信息，使得维护人员能够准确的对异常的目标光伏组件进行维护。

需要说明的是，本发明仅列举了在根据NED坐标系的两个坐标确定目标光伏组件的绝对位置，其他用于确定目标光伏组件的位置信息的方案均可适用于本发明的方案当中。

在本实施例公开的技术方案中，在检查到目标光伏组出现结构松动时，可以获取无人机采集到的目标光伏组件的可见光图像，并确定所述目标光伏组件在所述可见光图像中的像素坐标，以及获取所述无人机的当前位置，无人机还可确定当前的航向角，并根据航向角确定NED坐标系的转换矩阵，并根据目标光伏组件的像素坐标、无人机的当前位置以及转换矩阵确定目标光伏组件在NED坐标系下的坐标，使得无人机能够基于自身位姿所处的NED坐标以及目标光伏组件的NED坐标，计算出目标光伏组件的绝对位置，进而使得无人机能将所述异常的光伏组件的位置准确汇报给维护人员，提高了目标光伏组件的维修效率。

参照图6，在第三实施例中，基于第一实施例或第二实施例，步骤S10之前，还包括：

步骤S70，获取振动试验数据以及有限元模拟分析数据，其中，所述振动试验数据为光伏组件不同工况的振动的固有频率、预设振型以及阻尼比；

在该实施例中，在无人机获取到目标光伏组件的动力学参数后，可以将所述动力学参数输入到安全评估模型中，并基于该模型得到目标光伏组件的安全参数。因此，在无人机接收到检测指令并对目标光伏组件进行振动检测之前，还需要生成安全评估模型，以使无人机能够根据安全评估模型得到的安全参数计算出目标光伏组件的结构是否松动。

振动实验数据为所述目标光伏组件在不同工况下的固有的振动频率、振型以及阻尼比，而有限元模拟分析数据则是分析更多工况下的光伏组件的固有频率、频谱曲线以及振型，工况包括振动试验中涉及的工况，并基于振动试验数据对有限元分析数据进行修正。

步骤S80，根据所述振动试验数据以及所述有限元模拟分析数据构建安全评估模型评估基准。

在该实施例中，安全评估模型可以是数学模型，通过振动试验数据以及有限元模拟分析的数据，建立各项数据的阈值区间或者函数区间，在区间内可认为当前数据正常，也即目标光伏组件正常。

示例性的，将接收到的振动频率与数学模型中的固有频率阈值进行比较，若处于阈值区间，则认为振动频率正常，可得到光伏组件的安全参数为1或2。或者，将振动频率、振型参数以及频域曲线与数学模型中的对应的阈值区间或函数区间进行比较，得到3-5的安全参数。

在该模型建立完成后，所述无人机即可投入到光伏组件的检测任务中。

在一具体实现场景中，维护人员对无人机设置了指定区域的测振路线，该路线用于对正常运行的光伏组件进行检测时无人机的行进路线。无人机通过对正常的光伏组件进行检测，获取到至少两个正常的，同款的光伏组件的动力学参数，随后基于该参数分析得到光伏组件正常时的固有频率、振型以及阻尼比。随后作进一步分析得到光伏组件的频谱曲线。将频谱曲线、固有频率、振型等参数作为安全评估模型的参考数据，基于该参考数据设置阈值区间，若待检测的光伏组件的动力学参数均不处于相应的阈值区间内，则可认为当前检测的动力学参数对应的目标光伏组件发生异常的概率较高（例如大于70%），随后动力参数评价模型得到的安全参数为4，也即结构异常。

可选地，还可设置异常等级，例如1-5级，通过检测的动力学参数在预设的动力参数评价模型中的参考数据的偏离程度，得出相应的异常等级。例如，将3-5级设置为异常等级，异常等级越高（例如等级5），说明目标光伏组件当前的状况较为严重，无人机可以发送紧急维护指令至维护人员的APP中，以使维护人员迅速对该目标光伏组件进行维护。而检测等级在1-2之间，则认为所述目标光伏组件当前暂无问题。

可选地，还可将无人机执行正常检测任务时，获取采集到的各个参数作相应的权重比，基于各项数据（振动频率、频谱曲线以及振型参数）在实际检测中的权重占比，得到更为准确的检测结果。例如，在输入的参数中，振动频率的占比较大（例如60%），若在振动频率这一项数据上判断目标光伏组件的异常概率为100%时，则无论频率曲线或振型参数所占的权重如何，所述安全评估模型得到的安全参数在3以上。

在本实施例公开的技术方案中，在进行无人机的检测之前，通过获取光伏组件在多个工况下（包括正常工况）的动力学参数也即试验数据，与此同时，通过有限元模拟分析，并根据试验数据进行修正，在此基础上进一步扩展更多的分析工况覆盖实际可能出现的工况进行有限元模拟分析。通过试验数据以及有限元分析数据得到预设的安全评估模型，以使无人机能够通过激光测振技术，在得到目标光伏组件的动力学参数后，能够快速的获取目标光伏组件的结构是否松动的检测结果，进而提高目标光伏组件的检测效率。与此同时，建立远程激光测振技术的光伏组件稳定性安全评估模型，除了能够提高检测效率外，还能避免需要人工进行高处区域的检测，降低了作业风险以及检测成本。

基于第一实施例或第二实施例，提出本发明基于无人机的光伏组件检测方法的第四实施例。

在上述第一或第二实施例中，本发明的方案可以应用在大型光伏组件的检测场景中，也即待检测的光伏组件为多个。而由于检测方式是基于激光测振技术进行的，而在某些场景例如晴空万里，检测区域并无大风吹动，以至于待检测的目标光伏组件不发生震动或震动幅度不足以提供准确的激光测振结果。因此，为了保障无人机能够获取到准确的振动数据，进而得到准确的检测结果，在上述第一或第二实施例的方案中，所述待检测的光伏组件设有至少一个振动装置，所述振动装置用于引起光伏组件的振动，需要说明的是，该振动装置可以根据实际需求设置工作频率。

示例性的，由于待检测的目标光伏组件设置有振动装置，因此所述无人机在执行测振指令时，会向所述振动装置发送振动指令，以使所述无人机对振动着的所述目标光伏组件进行激光测振，进一步得到动力学参数，并将该动力学参数输入到安全评估模型中得到安全参数，并基于安全参数得到目标光伏组件的结构是否松动的检测结果，随后基于所述无人机的位姿以及异常的光伏组件的位置参数确定异常的光伏组件的位置。

可选地，在无人机完成光伏组件的巡检后，还能生成详细的巡检报告，在巡检报告中记载异常的光伏组件的数量以及位置。还能与先前执行过巡检任务后，生成的巡检报告作比较，以供维护人员能够更快获悉当前的光伏组件的使用状况。

在本实施例公开的技术方案中，在具体应用场景中，通过为待检测的光伏组件设置振动装置，使得无人机在执行测振任务时，各个待检测的光伏组件能够基于振动装置的振动频率发生振动，进而确保无人机使用激光测振技术接收到的数据能够用于对光伏组件进行异常评估。相比于人工检测，本发明的通过无人机对光伏组件进行检查的方案，在应对日常运维和突发应急响应时，有着巨大的优势。且能够准确迅速地智能检测并定位故障点，并在巡检完成后，产生详细的巡检报告。本发明的无人机检测方案能够安全、高效地保障光伏系统的日常运维，同时提高光伏组件的检测效率。

参照图7，图7为本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的终端结构示意图。

如图7所示，该终端可以包括：处理器1001，例如CPU，网络接口1004，用户接口1003，存储器1005，通信总线1002。其中，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信。用户接口1003可以包括显示屏(Display)、输入单元比如键盘(Keyboard)，可选用户接口1003还可以包括标准的有线接口、无线接口。网络接口1004可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如WI-FI接口)。存储器1005可以是高速RAM存储器，也可以是稳定的存储器(non-volatile memory)，例如磁盘存储器。存储器1005可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储装置。

本领域技术人员可以理解，图7中示出的终端结构并不构成对终端的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

如图7所示，作为一种计算机存储介质的存储器1005中可以包括操作系统、网络通信模块、用户接口模块以及光伏组件的检测程序。

在图7所示的终端中，网络接口1003主要用于连接后台服务器，与后台服务器进行数据通信；处理器1001可以调用存储器1005中存储的光伏组件的检测程序，并执行以下操作：

检测无人机到达激光测振点时，控制所述无人机的激光器向所述激光测振点关联的目标光伏组件发射偏振光；

接收所述目标光伏组件返回的反射偏振光，并基于所述反射偏振光确定所述目标光伏组件的动力学参数；

根据所述动力学参数确定所述目标光伏组件是否出现结构松动。

进一步地，处理器1001可以调用存储器1005中存储的光伏组件的检测程序，还执行以下操作：

在检查到所述目标光伏组件出现结构松动时，获取所述无人机采集的所述目标光伏组件的可见光图像；

确定所述目标光伏组件在所述可见光图像中的像素坐标，并获取所述无人机的当前位置；

根据所述当前位置以及所述像素坐标，确定所述目标光伏组件的位置信息。

进一步地，处理器1001可以调用存储器1005中存储的光伏组件的检测程序，还执行以下操作：

获取所述无人机的相机焦距；

所述根据所述当前位置以及所述像素坐标，确定所述目标光伏组件的位置信息的步骤包括：

根据所述当前位置确定所述无人机与所述目标光伏组件所在平面的垂直距离；

根据所述相机焦距、所述像素坐标以及所述垂直距离计算所述目标光伏组件的空间坐标；

根据所述空间坐标以及所述当前位置确定所述目标光伏组件的位置信息。

进一步地，处理器1001可以调用存储器1005中存储的光伏组件的检测程序，还执行以下操作：

获取所述无人机的航向角以及相机与无人机的位姿关系；

基于所述航向角确定北东地坐标系的坐标方向，并根据所述相机与无人机位姿关系确定空间坐标系与所述北东地坐标系的转换矩阵；

所述根据所述空间坐标以及所述当前位置确定所述目标光伏组件的位置信息的步骤包括：

确定所述当前位置在北东地坐标系下的第一坐标；

基于所述转换矩阵对所述空间坐标进行坐标转换得到所述目标光伏组件在北东地坐标系下的第二坐标；

根据所述第一坐标以及所述第二坐标确定所述光伏组件的位置信息。

进一步地，处理器1001可以调用存储器1005中存储的光伏组件的检测程序，还执行以下操作：

控制所述无人机的激光器向所述目标光伏组件的至少两个点位发射所述偏振光。

进一步地，处理器1001可以调用存储器1005中存储的光伏组件的检测程序，还执行以下操作：

接收所述目标光伏组件返回的至少两道所述反射偏振光，并对所述反射偏振光进行解调；

对解调后的所述反射偏振光进行快速傅里叶变换，得到所述目标光伏组件的振动频域曲线，并根据所述频域曲线确定所述目标光伏组件的振动频率；

根据至少两道所述反射偏振光确定所述目标光伏组件的振型参数，并将所述振动频率以及所述振型参数组成所述动力学参数。

进一步地，处理器1001可以调用存储器1005中存储的光伏组件的检测程序，还执行以下操作：

根据所述振动频率确定所述目标光伏组件的频谱曲线；

所述根据所述动力学参数确定所述目标光伏组件是否出现结构松动的步骤包括：

将所述频谱曲线、所述振动频率以及所述振型参数输入到预设的安全评估模型，并基于所述安全评估模型获取安全参数；

根据所述安全参数确定所述目标光伏组件是否出现结构松动。

此外，本领域普通技术人员可以理解的是实现上述实施例的方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成。该计算机程序包括程序指令，计算机程序可以存储于一存储介质中，该存储介质为计算机可读存储介质。该程序指令被控制终端中的至少一个处理器执行，以实现上述方法的实施例的流程步骤。

因此，本发明还提供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巡检光伏组件的检测程序，所述光伏组件的检测程序被处理器执行时实现如上实施例所述的基于无人机的光伏组件检测方法的各个步骤。

需要说明的是，由于本申请实施例提供的存储介质，为实施本申请实施例的方法所采用的存储介质，故而基于本申请实施例所介绍的方法，本领域所属人员能够了解该存储介质的具体结构及变形，故而在此不再赘述。凡是本申请实施例的方法所采用的存储介质都属于本申请所欲保护的范围。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

应当注意的是，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的部件或步骤。位于部件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的部件。本发明可以借助于包括有若干不同部件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种基于无人机的光伏组件检测方法，其特征在于，所述方法包括：

检测无人机到达激光测振点时，控制所述无人机的激光器向目标光伏组件的至少两个点位发射偏振光；

接收所述目标光伏组件返回的至少两道反射偏振光，并对所述反射偏振光进行解调；

对解调后的所述反射偏振光进行快速傅里叶变换，得到所述目标光伏组件的振动频域曲线，并根据所述频域曲线确定所述目标光伏组件的振动频率；

根据至少两道所述反射偏振光确定所述目标光伏组件的振型参数；

将频谱曲线、所述振动频率以及所述振型参数输入到预设的安全评估模型，并基于所述安全评估模型获取安全参数；

根据所述安全参数确定所述目标光伏组件是否出现结构松动。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述安全参数确定所述目标光伏组件是否出现结构松动的步骤之后，还包括：

在检查到所述目标光伏组件出现结构松动时，获取所述无人机采集的所述目标光伏组件的可见光图像；

确定所述目标光伏组件在所述可见光图像中的像素坐标，并获取所述无人机的当前位置；

根据所述当前位置以及所述像素坐标，确定所述目标光伏组件的位置信息。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述当前位置以及所述像素坐标，确定所述目标光伏组件的位置信息的步骤之前，还包括：

获取所述无人机的相机焦距；

所述根据所述当前位置以及所述像素坐标，确定所述目标光伏组件的位置信息的步骤包括：

根据所述当前位置确定所述无人机与所述目标光伏组件所在平面的垂直距离；

根据所述相机焦距、所述像素坐标以及所述垂直距离计算所述目标光伏组件的空间坐标；

根据所述空间坐标以及所述当前位置确定所述目标光伏组件的位置信息。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述空间坐标以及所述当前位置确定所述目标光伏组件的位置信息的步骤之前，还包括：

获取所述无人机的航向角和相机与无人机的位姿关系；

基于所述航向角确定北东地坐标系的坐标方向，并根据所述相机与无人机的位姿关系确定空间坐标系与所述北东地坐标系的转换矩阵；

所述根据所述空间坐标以及所述当前位置确定所述目标光伏组件的位置信息的步骤包括：

确定所述当前位置在北东地坐标系下的第一坐标；

基于所述转换矩阵对所述空间坐标进行坐标转换得到所述目标光伏组件在北东地坐标系下的第二坐标；

根据所述第一坐标以及所述第二坐标确定所述光伏组件的位置信息。

5.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述目标光伏组件设有传感设备，所述传感设备用于发送定位信号，所述检测无人机到达激光测振点时，控制所述无人机的激光器向目标光伏组件的至少两个点位发射偏振光光的步骤之前，还包括：

接收检测指令，基于所述检测指令控制所述无人机往检测区域行进；

在到达检测区域后，控制所述无人机基于预设的检测路线飞行；

在检测到所述传感设备发送的所述定位信号后，判断所述无人机到达所述激光测振点。

6.一种无人机，其特征在于，所述无人机包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的光伏组件的检测程序，所述光伏组件的检测程序被所述处理器执行时实现如权利要求1至5中任一项所述的基于无人机的光伏组件检测方法的步骤。

7.一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上存储有无人机的控制程序，所述无人机的控制程序被处理器执行时实现如权利要求1至5中任一项所述的基于无人机的光伏组件检测方法的步骤。

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