CN116366002A - 一种光伏电站智能运维系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种光伏电站智能运维系统及方法，通过无人机搭载可见光、红外光检测设备，完成光伏电站巡检任务作业，形成报告；通过边缘计算终端实时采集光伏组件的运行和状态数据并送至智能运维平台，智能运维平台对光伏电站的设备、组件进行状态监测、故障诊断及运维决策；当产生告警时，智能运维平台将通过无人机、红外热敏摄像头与光伏发电预测装置的协同工作，进行数据分析，实现智能研判；根据研判结果决定调动清洗机器人作业，或是派发工单至运维单元，作业人员现场借助MR眼镜辅助实现人工运维；故障消除后，智能运维平台进行事后分析，将分析结果纳入运维知识库。全面掌控光伏电站运行情况，精准定位电站异常情况，快速处理故障因素。

Description

一种光伏电站智能运维系统及方法
技术领域
本发明涉及光伏电站中光伏设备或组件的故障告警、智能研判和巡视抢修运维技术领域，尤其涉及一种光伏电站智能运维系统及方法。
背景技术
目前，光伏产业迎来新的发展机遇，光伏发电装机呈现快速增长，光伏发电的痛点已日益明显，分布式光伏投资商重开发、建设成本和建设速度，轻质量、效率和运维。分布式光伏电站缺乏完整的智能化运维手段，运维效率偏低和故障难发现。而光伏设备或组件的健康状态是光伏电站能否高效发电的关键因素，同时也直接影响着整个光伏系统的稳定运行。对光伏设备及组件及时进行维护是保证光伏系统安全运行和提高光伏系统运行效率的重要手段。因此，对于光伏设备及组件，在出现告警时应及时处理，在告警未发生时，应合理指定运维计划，对光伏设备及组件进行巡视，防患于未然。
光伏运维系统常见模式为信息采集-信息传输-大数据分析技术-故障诊断-通知维护人员，这种系统类似故障检测器，只是简单检测出故障的发生，初步判断故障类型，并通知运维人员。告警产生后，现有光伏运维系统只能够进行初步判断，而绝大多数告警详情都依赖于运维班组实地查看，运维人力成本投入过大。现有光伏运维系统中进行故障诊断，对数据的挖掘不充分，只是将故障位置、故障种类发送给运维人员，不能够同过自我学习，形成运维知识库，供将来发生同样告警时作为借鉴。运维人员实地作业时，无法观测到设备的关键实时信息，对于能力有所欠缺或经验不足的运维人员极不友好。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种能够快速发现运维故障、及时进行故障清除和减少运维人员投入的光伏电站智能运维系统及方法。
技术方案：为了实现上述发明目的，本发明的一种光伏电站智能运维系统，包括无人机、红外热敏摄像头、清洗机器人、光伏发电预测装置、边缘计算终端、智能运维平台和运维单元，
所述无人机搭载可见光和红外光检测设备，完成对光伏电站的巡检任务；
所述红外热敏摄像头，用于光伏电站内视频监控，同时可监测到组件表面局部的热斑；
所述光伏发电预测装置包括全天空成像仪，利用所述全天空成像仪实现对光伏电站上空云图的实时获取，提供指定区域光伏功率预测值；
所述清洗机器人，用于光伏电站内清洗光伏组件上的杂物，维持组件表面清洁度；比如灰尘、树叶、鸟粪等杂物。
所述边缘计算终端，即处于网络边缘的分布式智能采集终端，用于就近提供智能决策和数据采集服务；
所述智能运维平台，与所述边缘计算终端连接，用于对光伏组件进行状态监测、故障诊断及运维决策；
所述运维单元，与所述智能运维平台连接，用于接收所述智能运维平台无法消除的故障种类，以进行人工运维。
更具体地说，无人机对光伏电站进行巡检任务的作业系统一般包括无人机、任务设备、地面控制模块、综合保障模块及图像识别、智能诊断、报告生成、数据存储发布和故障导航管理终端等系统。
进一步地，还包括物联设备，所述物联设备通过边缘计算终端将设备数据采集至智能运维平台。
更具体地说，所述边缘计算终端通过无线或有线方式将采集的数据发送到智能运维平台。
进一步地，所述智能运维平台将操作指令下发到边缘计算终端，再由边缘计算终端将指令下发给所述物联设备实现指令的执行。
进一步地，所述智能运维平台包括：注册登录认证模块、数据收发模块、存储单元、显示模块、故障诊断模块、运维决策模块、故障统计模块、协同调度模块，
所述注册登录认证模块，用于光伏电站客户端、设备厂商客户端的注册、登录和认证；
所述数据收发模块，用于智能运维平台与边缘计算终端、无人机、红外热敏摄像头、清洗机器人、光伏发电预测装置、运维单元之间进行通信；
所述存储单元，用于存储设备的安装时间、监测对象、监测指标、故障预警次数信息，以及所述边缘计算终端发来的各种监测数据；
所述显示模块，用于显示平台的操作界面；
所述故障诊断模块，采用优化的支持向量机算法对故障进行诊断；
所述运维决策模块，包括设备信息模块，运维方案库、运维计划库和工单模块，所述设备信息模块用于收集和检测模块的基本信息、运行状态和检修情况，所述运维方案库包含维修设计的处理方案和安全措施；所述运维计划库包含电站设备日常巡视计划；所述工单模块包含电站巡视工单和抢修工单。
所述故障统计模块，用于统计监测光伏设备的故障次数、故障位置和故障率信息，生成统计报表；
所述协同调度模块，根据运维决策模块的处理结果，调度无人机、清洗机器人和光伏发电预测装置协同工作消除光伏电站产生的故障。
进一步地，所述运维单元包括登录模块、通信模块、报表模块、报警提示模块、存储显示模块和MR眼镜，
所述登录模块，用于登录运维单元；
所述通信模块，用于与智能运维平台进行通信；
所述报表模块，用于生成运维计划、故障分析的报表；
所述报警提示模块，用于当系统平台监测到火灾的发生时，将通过此模块进行报警语音提示；
所述存储显示模块，用于存储光伏设备的安装地点、设备类型和故障分析的结果，显示该光伏电站下关联的设备的分布、型号、设备厂家信息；
所述MR眼镜，采用基于MR智慧运维终端和小型专有无线网络,实现前后台实时通讯和数据交互。MR混合现实技术将巡检任务点以伴随方式、全息真3D呈现于技术人员面前，并提供了技术人员最为需要的信息，包括设备状态、特性曲线、实时数据的展示，以及连线专家远程指导等。
进一步地，所述光伏电站为分布式和集中式。
一种光伏电站智能运维方法，包括以下步骤：
S1：通过无人机搭载可见光、红外光检测设备，完成光伏电站巡检任务作业，并形成报告；
S2：通过边缘计算终端实时采集光伏组件的运行数据和状态数据并上送至智能运维平台，智能运维平台对光伏电站的设备、组件进行状态监测、故障诊断及运维决策；
S3：当告警产生时，智能运维平台将通过无人机、红外热敏摄像头和光伏发电预测装置的协同工作，经过数据分析，实现智能研判；
S4：根据研判结果决定调动清洗机器人作业，或是派发工单至运维单元，作业人员现场借助MR眼镜辅助实现人工运维；
S5：故障消除后，智能运维平台进行事后分析，将分析结果纳入运维知识库。
有益效果：清洗机器人的投入使用不仅能及时对光伏组件表面进行清扫，而且通过智能化方式代替人工现场巡检及清洗作业业务，在保障电站正常运行的基础之上，极大地降低了日常人力运维作业成本。现场应用无人机技术对光伏电站进行巡检任务的作业系统,增加了日常运维巡查频次，可及时发现现场电站异常，预防电站安全隐患。本发明发挥无人机巡视技术、智能清洗机器技术优势，进一步融合智能设备协同联动作业管理，为光伏电站现场无人运维作业管理提供技术支撑，实现对光伏电站运行情况全掌控，精准定位电站异常情况，快速处理故障因素，最大限度提升光伏电站运行效率和安全运行。
MR眼睛混合现实技术将巡检任务点以伴随方式、全息真3D呈现于技术人员面前，并提供了技术人员最为需要的信息，包括设备状态、特性曲线、实时数据的展示，以及连线专家远程指导等；以便其快速直观的完成系统及设备的日常巡查以及故障排除，避免业务员水平参差不齐带来的巡检效果不同的问题。智能运维平台通过学习故障原因及故障类型形成自己的运维知识库，便于遇到类似故障或告警时能更加高效的实现智能研判，精准运维。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下结合优选实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
图1为本发明的光伏电站智能运维的系统和方法的整体结构框图；
图2为本发明的光伏智能运维平台的结构框图；
图3为本发明的光伏电站运维单元的结构框图；
图4为本发明的光伏电站智能运维的方法流程图。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，一种光伏电站智能运维系统，包括无人机1、红外热敏摄像头2、清洗机器人3、光伏发电预测装置4、边缘计算终端5、智能运维平台6和运维单元7，
无人机1，搭载可见光和红外光检测设备，完成对光伏电站的巡检任务；
红外热敏摄像头2，用于光伏电站内视频监控，同时可监测到组件表面局部的热斑；
清洗机器人3，用于光伏电站内清洗光伏组件上的杂物，维持组件表面清洁度；
光伏发电预测装置4，包括全天空成像仪，利用全天空成像仪实现对光伏电站上空云图的实时获取，提供指定区域光伏功率预测值；
边缘计算终端5，即处于网络边缘的分布式智能采集终端，用于就近提供智能决策和数据采集服务；
智能运维平台6，包括运维知识库，与边缘计算终端5连接，用于对光伏组件进行状态监测、故障诊断及运维决策；
运维单元7，与智能运维平台6连接，用于接收智能运维平台6无法消除的故障种类，以进行人工运维。
如图2所示，还包括物联设备8，即与物相连的互联网设备，物联设备8通过边缘计算终端5的无线或有线方式将采集的数据发送到智能运维平台6，智能运维平台6还可以将操作指令下发到边缘计算终端5，再由边缘计算终端5将指令下发给物联设备8实现指令的执行。
智能运维平台6包括：注册登录认证模块60、数据收发模块61、存储单元62、显示模块63、故障诊断模块64、运维决策模块65、故障统计模块66、协同调度模块67，
注册登录认证模块60，用于光伏电站客户端、设备厂商客户端的注册、登录和认证；
数据收发模块61，用于智能运维平台6与边缘计算终端5、无人机1、红外热敏摄像头2、清洗机器人3、光伏发电预测装置4、运维单元7之间进行通信；
存储单元62，用于存储设备的安装时间、监测对象、监测指标、故障预警次数信息，以及边缘计算终端5发来的各种监测数据；
显示模块63，用于显示平台的操作界面；
故障诊断模块64，采用优化的支持向量机算法对故障进行诊断；
运维决策模块65，包括设备信息模块，运维方案库、运维计划库和工单模块，设备信息模块用于收集和检测模块的基本信息、运行状态和检修情况，运维方案库包含维修设计的处理方案和安全措施；运维计划库包含电站设备日常巡视计划；工单模块包含电站巡视工单和抢修工单。
故障统计模块66，用于统计监测光伏设备的故障次数、故障位置和故障率信息，生成统计报表；
协同调度模块67，根据运维决策模块的处理结果，调度无人机1、清洗机器人3和光伏发电预测装置4协同工作消除光伏电站产生的故障。
如图3所示，运维单元7包括登录模块71、通信模块72、报表模块73、报警提示模块74、存储显示模块75和MR眼镜76，
登录模块71，用于登录运维单元7；
通信模块72，用于与智能运维平台6进行通信；
报表模块73，用于生成运维计划、故障分析的报表；
报警提示模块74，用于当系统平台监测到火灾的发生时，将通过此模块进行报警语音提示；
存储显示模块75，用于存储光伏设备的安装地点、设备类型和故障分析的结果，显示该光伏电站下关联的设备的分布、型号、设备厂家信息；
MR眼镜76，采用基于MR智慧运维终端和小型专有无线网络,实现前后台实时通讯和数据交互。
以上智能运维系统均适用于分布式和集中式光伏电站。
实施例2
如图4所示，一种光伏电站智能运维方法，包括以下步骤：
S1：通过无人机1搭载可见光、红外光检测设备，完成光伏电站巡检任务作业，并形成报告；
S2：通过边缘计算终端5实时采集光伏组件的运行数据和状态数据并上送至智能运维平台6，智能运维平台6对光伏电站的设备、组件进行状态监测、故障诊断及运维决策；
S3：当产生告警时，智能运维平台6将通过无人机1、红外热敏摄像头2、光伏发电预测装置4的协同工作，进行数据分析，实现智能研判；
S4：根据研判结果决定调动清洗机器人3作业，或是派发工单至运维单元7，作业人员现场借助MR眼镜76辅助实现人工运维；
S5：故障消除后，智能运维平台6进行事后分析，将分析结果纳入运维知识库。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种光伏电站智能运维系统，其特征在于，包括无人机、红外热敏摄像头、清洗机器人、光伏发电预测装置、边缘计算终端、智能运维平台和运维单元，
所述无人机搭载可见光和红外光检测设备，完成对光伏电站的巡检任务；
所述红外热敏摄像头，用于光伏电站内视频监控，同时可监测到组件表面局部的热斑；
所述光伏发电预测装置包括全天空成像仪，利用所述全天空成像仪实现对光伏电站上空云图的实时获取，提供指定区域光伏功率预测值；
所述清洗机器人，用于光伏电站内清洗光伏组件上的杂物，维持组件表面清洁度；
所述边缘计算终端，即处于网络边缘的分布式智能采集终端，用于就近提供智能决策和数据采集服务；
所述智能运维平台，包括运维知识库，与所述边缘计算终端连接，用于对光伏组件进行状态监测、故障诊断及运维决策；
所述运维单元，与所述智能运维平台连接，用于接收所述智能运维平台无法消除的故障种类，以进行人工运维。
2.根据权利要求1所述的一种光伏电站智能运维系统，其特征在于，还包括物联设备，所述物联设备通过边缘计算终端将设备数据采集至智能运维平台。
3.根据权利要求2所述的一种光伏电站智能运维系统，其特征在于，所述智能运维平台将操作指令下发到边缘计算终端，再由边缘计算终端将指令下发给所述物联设备实现指令的执行。
4.根据权利要求1所述的一种光伏电站智能运维系统，其特征在于，所述智能运维平台包括：注册登录认证模块、数据收发模块、存储单元、显示模块、故障诊断模块、运维决策模块、故障统计模块、协同调度模块，
所述注册登录认证模块，用于光伏电站客户端、设备厂商客户端的注册、登录和认证；
所述数据收发模块，用于智能运维平台与边缘计算终端、无人机、红外热敏摄像头、清洗机器人、光伏发电预测装置、运维单元之间进行通信；
所述存储单元，用于存储设备的安装时间、监测对象、监测指标、故障预警次数信息，以及所述边缘计算终端发来的各种监测数据；
所述显示模块，用于显示平台的操作界面；
所述故障诊断模块，采用优化的支持向量机算法对故障进行诊断；
所述运维决策模块，包括设备信息模块，运维方案库、运维计划库和工单模块，所述设备信息模块用于收集和检测模块的基本信息、运行状态和检修情况，所述运维方案库包含维修设计的处理方案和安全措施；所述运维计划库包含电站设备日常巡视计划；所述工单模块包含电站巡视工单和抢修工单；
所述故障统计模块，用于统计监测光伏设备的故障次数、故障位置和故障率信息，生成统计报表；
所述协同调度模块，根据运维决策模块的处理结果，调度无人机、清洗机器人和光伏发电预测装置协同工作消除光伏电站产生的故障。
5.根据权利要求1所述的一种光伏电站智能运维系统，其特征在于，所述运维单元包括登录模块、通信模块、报表模块、报警提示模块、存储显示模块和MR眼镜，
所述登录模块，用于登录运维单元；
所述通信模块，用于与智能运维平台进行通信；
所述报表模块，用于生成运维计划、故障分析的报表；
所述报警提示模块，用于当系统平台监测到火灾的发生时，将通过此模块进行报警语音提示；
所述存储显示模块，用于存储光伏设备的安装地点、设备类型和故障分析的结果，显示该光伏电站下关联的设备的分布、型号、设备厂家信息；
所述MR眼镜，采用基于MR智慧运维终端和小型专有无线网络,实现前后台实时通讯和数据交互。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的一种光伏电站智能运维系统，其特征在于，所述光伏电站为分布式和集中式。
7.一种光伏电站智能运维方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：通过无人机搭载可见光、红外光检测设备，完成光伏电站巡检任务作业，并形成报告；
S2：通过边缘计算终端实时采集光伏组件的运行数据和状态数据并上送至智能运维平台，智能运维平台对光伏电站的设备、组件进行状态监测、故障诊断及运维决策；
S3：当产生告警时，智能运维平台将通过无人机、红外热敏摄像头和光伏发电预测装置的协同工作，进行数据分析，实现智能研判；
S4：根据研判结果决定调动清洗机器人作业，或是派发工单至运维单元，作业人员现场借助MR眼镜辅助实现人工运维；
S5：故障消除后，智能运维平台进行事后分析，将分析结果纳入运维知识库。
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