CN116594419A - 巡检航线规划方法、装置、电子设备及存储介质 - Google Patents

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CN116594419A CN202310675151.6A CN202310675151A CN116594419A CN 116594419 A CN116594419 A CN 116594419A CN 202310675151 A CN202310675151 A CN 202310675151A CN 116594419 A CN116594419 A CN 116594419A
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Abstract

本申请提供一种巡检航线规划方法、装置、电子设备及存储介质，该方法通过获取目标光伏电站区域的数字正射影像图和数字高程模型；根据所述数字正射影像图和数字高程模型，生成所述目标光伏电站区域的三维地形图；确定所述三维地形图中所述光伏组串的组串中心位置和组串朝向；根据航拍机的相机参数以及所述光伏组串的组串中心位置和组串朝向，规划所述航拍机对所述光伏组串的巡检航线。基于三维地形图可以更加准确地确定组串中心位置和组串朝向，进而根据航拍机的相机参数以及光伏组串的组串中心位置和组串朝向，获得更加准确的巡检航线规划结果，提高了巡检航线规划的准确性。

Description

巡检航线规划方法、装置、电子设备及存储介质
技术领域
本申请涉及光伏无人机巡检技术领域，具体而言，涉及一种巡检航线规划方法、装置、电子设备及存储介质。
背景技术
光伏发电厂覆盖范围广，地形多样。采用人工巡检的方式耗时久，还容易出现漏检。而无人机航测具有机动灵活、高效快速、精细准确、作业成本低、适用范围广、生产周期短等特点，通常采用无人机航测的方式，对光伏发电厂进行巡检。
在利用无人机执行航空测量任务之前，需要先对测绘目标区域进行分析，根据测绘要求对无人机的航线进行规划。现有的巡检航线规划方法主要针对地势起伏不大、光伏组串排列整齐的光伏发电厂，无法满足多样化的光伏发电厂巡检地形，且准确度较低。
发明内容
有鉴于此，本申请实施例的目的在于提供一种巡检航线规划方法、装置、电子设备及存储介质，用以解决如何提高巡检航线规划准确性的技术问题。
第一方面，本申请实施例提供了一种巡检航线规划方法，该巡检航线规划方法包括：
获取目标光伏电站区域的数字正射影像图和数字高程模型；其中，所述目标光伏电站区域包括多个光伏组串；
根据所述数字正射影像图和数字高程模型，生成所述目标光伏电站区域的三维地形图；
确定所述三维地形图中所述光伏组串的组串中心位置和组串朝向；
根据航拍机的相机参数以及所述光伏组串的组串中心位置和组串朝向，规划所述航拍机对所述光伏组串的巡检航线。
在上述的实现过程中，根据数字正射影像图(Digital Orthophoto Map，DOM)和数字高程模型(Digital Elevation Model，DEM)，生成目标光伏电站区域的三维地形图，基于三维地形图可以更加准确地确定组串中心位置和组串朝向，进而根据航拍机的相机参数以及光伏组串的组串中心位置和组串朝向，获得更加准确的巡检航线规划结果。
可选地，在本申请实施例中，所述根据航拍机的相机参数以及所述光伏组串的组串中心位置和组串朝向，规划所述航拍机对所述光伏组串的巡检航线，包括：根据航拍机的相机参数以及所述光伏组串的组串中心位置和组串朝向，计算与所述组串中心位置所对应的拍照航点；根据所述拍照航点规划所述航拍机对所述光伏组串的巡检航线。
在上述的实现过程中，基于三维地形图所确定组串中心位置和组串朝向以及航拍机的相机参数，可以更加准确的计算与组串中心位置所对应的拍照航点，并基于拍照航点规划巡检航线，提高了巡检航线规划的准确性。
可选地，在本申请实施例中，所述拍照航点包括拍照位置、所述航拍机在所述拍照位置的航拍机偏航角和航拍机俯仰角；所述相机参数包括相机焦距、感光元件尺寸和图像分辨率。所述根据航拍机的相机参数以及所述光伏组串的组串中心位置和组串朝向，计算与所述光伏组串所对应的拍照航点，包括：根据所述组串朝向，确定所述光伏组串所对应拍照航点的航拍机偏航角和航拍机俯仰角；根据所述航拍机偏航角、航拍机俯仰角、相机焦距、感光元件尺寸、图像分辨率以及组串中心位置，计算所述光伏组串所对应拍照航点的拍照位置。
在上述的实现过程中，基于三维地形图确定的组串朝向，可以准确地确定光伏组串所对应拍照航点的航拍机偏航角和航拍机俯仰角；进而基于航拍机偏航角、航拍机俯仰角、相机焦距、感光元件尺寸、图像分辨率以及组串中心位置，准确地计算出光伏组串所对应拍照航点的拍照位置；根据拍照位置以及航拍机在该拍照位置的航拍机偏航角和航拍机俯仰角，准确地得出与组串中心位置所对应的拍照航点。
可选地，在本申请实施例中，所述根据所述航拍机偏航角、航拍机俯仰角、相机焦距、感光元件尺寸、图像分辨率以及组串中心位置，计算所述光伏组串所对应拍照航点的拍照位置，包括：根据计算所述拍照位置和所述组串中心位置之间的拍照距离D；根据H＝H0+D*cosβ，计算所述光伏组串所对应拍照位置的拍照高度H；根据/>计算所述光伏组串所对应拍照位置的拍照平面位置P；其中，/>基于所述拍照高度和所述拍照平面位置，确定所述拍照位置。其中，f表示所述相机焦距，SX表示感光元件的宽，R0表示单位距离对应的像素个数，RX表示所述图像分辨率的宽，β数值等于所述拍照俯仰角，H0表示所述组串中心位置的高度，P0表示所述组串中心位置的平面位置，表示拍照平面位置方向的单位向量，/>表示平面中正南方向的单位向量，α表示/>和/>之间的平面夹角，平面夹角α以逆时针为正，且数值等于所述拍照偏航角。
在上述的实现过程中，通过计算出光伏组串所对应拍照位置的拍照高度，以及光伏组串所对应拍照位置的拍照平面位置，就可以根据在“拍照高度所对应平面”中的拍照平面位置，得出光伏组串所对应的准确拍照位置点。
可选地，在本申请实施例中，在所述根据航拍机的相机参数以及所述光伏组串的组串中心位置和组串朝向，计算与所述光伏组串所对应的拍照航点之前，所述方法还包括：根据所述图像分辨率确定映射感光元件尺寸；其中，所述映射感光元件尺寸的宽高比和所述图像分辨率的宽高比一致；所述根据所述航拍机偏航角、航拍机俯仰角、相机焦距、感光元件尺寸、图像分辨率以及组串中心位置，计算所述光伏组串所对应拍照航点的拍照位置，具体包括：根据所述航拍机偏航角、航拍机俯仰角、相机焦距、映射感光元件尺寸、图像分辨率以及组串中心位置，计算所述光伏组串所对应拍照航点的拍照位置。
在上述的实现过程中，由于在“计算光伏组串所对应拍照航点的拍照位置”这一步骤中，需要“根据组串中心位置在航拍图像中的像素位置”等比例映射出“组串中心位置在感光元件中的成像位置”；通过图像分辨率确定出与图像分辨率等比例的映射感光元件尺寸，基于映射感光元件尺寸可以更加准确地计算出拍照位置。
可选地，在本申请实施例中，在所述根据航拍机的相机参数以及所述光伏组串的组串中心位置和组串朝向，规划所述航拍机对所述光伏组串的巡检航线之后，所述方法还包括：根据所述巡检航线对所述目标光伏电站区域内的光伏组串进行巡检，获得所述光伏组串的巡检图像；对所述巡检图像进行故障识别，确定所述巡检图像中的故障巡检图像以及所述故障巡检图像中的故障位置；其中，所述故障巡检图像包括存在组串故障的巡检图像。
在上述的实现过程中，基于三维地形图可以更加准确地确定组串中心位置和组串朝向，进而根据航拍机的相机参数以及光伏组串的组串中心位置和组串朝向，获得更加准确的巡检航线。基于该巡检航线对目标光伏电站区域内的光伏组串进行巡检，可以得到精度更高的巡检图像，进而提高对巡检图像的故障识别结果的准确性，获得了更加准确的故障位置。基于故障巡检图像中的故障位置，进行故障上报，可以辅助运维人员进行故障维修，提高故障维修效率。
可选地，在本申请实施例中，在所述确定所述巡检图像中的故障巡检图像以及所述故障巡检图像中的故障位置之后，所述方法还包括：根据所述故障位置、获取所述故障巡检图像的拍照航点以及所述航拍机的感光元件尺寸和图像分辨率，计算故障位置在所述三维地形图中的三维故障坐标；根据所述三维故障坐标在所述三维地形图中进行故障标记。
在上述的实现过程中，通过故障巡检图像的拍照航点以及航拍机的感光元件尺寸和图像分辨率，计算出故障位置在三维地形图中的三维故障坐标，运维人员根据三维故障坐标可以更加直观地确定出实际地故障位置，以更好地辅助运维人员进行故障维修，提高了故障维修效率。
可选地，在本申请实施例中，在所述计算故障位置在所述三维地形图中的三维故障坐标之后，所述方法还包括：根据所述三维故障坐标计算故障位置对应的实际故障地理坐标；根据故障标记后的三维地形图以及所述实际故障地理坐标，对所述故障进行上报。
在上述的实现过程中，根据三维故障坐标计算出故障位置对应的实际故障地理坐标，运维人员可以直接根据该实际故障地理坐标对相应的故障进行维修，进一步提高了故障维修的效率。
第二方面，本申请实施例还提供了一种巡检航线规划装置，该巡检航线规划装置，包括：
数据获取模块，用于获取目标光伏电站区域的数字正射影像图和数字高程模型；其中，所述目标光伏电站区域包括多个光伏组串；
三维地形图生成模块，用于根据所述数字正射影像图和数字高程模型，生成所述目标光伏电站区域的三维地形图；
组串确定模块，用于确定所述三维地形图中所述光伏组串的组串中心位置和组串朝向；
航线规划模块，用于根据航拍机的相机参数以及所述光伏组串的组串中心位置和组串朝向，规划所述航拍机对所述光伏组串的巡检航线。
第三方面，本申请实施例还提供了一种电子设备，包括：存储器和处理器，存储器存储有处理器可执行的计算机程序，计算机程序被处理器执行时，执行如上面第一方面所描述的巡检航线规划方法。
第四方面，本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序指令，该计算机程序指令被一处理器运行时，执行如上面第一方面所描述的巡检航线规划方法。
采用本申请提供的一种巡检航线规划方法、装置、电子设备及存储介质，通过获取目标光伏电站区域的数字正射影像图和数字高程模型；并基于数字正射影像图和数字高程模型，生成目标光伏电站区域的三维地形图；进而确定目标光伏电站区域内的光伏组串的组串中心位置和组串朝向；根据航拍机的相机参数以及上述光伏组串的组串中心位置和组串朝向，规划出航拍机对上述光伏组串的巡检航线。基于三维地形图可以更加准确地确定组串中心位置和组串朝向，进而根据航拍机的相机参数以及光伏组串的组串中心位置和组串朝向，获得更加准确的巡检航线规划结果，提高了巡检航线规划的准确性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为本申请实施例提供的一种巡检航线规划方法的流程示意图；
图2为本申请实施例提供的一种光伏组串巡检航线规划的流程示意图；
图3为本申请实施例提供的一种航拍机拍照时的竖直方向位置示意图；
图4为本申请实施例提供的一种航拍机拍照时的水平方向位置示意图；
图5为本申请实施例提供的另一种巡检航线规划方法的流程示意图；
图6为本申请实施例提供的一种三维地形图中的故障定位示意图；
图7为本申请实施例提供的一种巡检航线规划装置的结构示意图；
图8为本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本申请技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本申请的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本申请的保护范围。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。
在本申请实施例的描述中，技术术语“第一”、“第二”等仅用于区别不同对象，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量、特定顺序或主次关系。在本申请实施例的描述中，“多个”的含义是两个及以上，除非另有明确具体的限定。
请参见图1示出的本申请实施例提供的一种巡检航线规划方法的流程示意图。该巡检航线规划方法可以包括以下步骤：
步骤101、获取目标光伏电站区域的数字正射影像图和数字高程模型；其中，所述目标光伏电站区域包括多个光伏组串；
步骤102、根据所述数字正射影像图和数字高程模型，生成所述目标光伏电站区域的三维地形图；
步骤103、确定所述三维地形图中所述光伏组串的组串中心位置和组串朝向；
步骤104、根据航拍机的相机参数以及所述光伏组串的组串中心位置和组串朝向，规划所述航拍机对所述光伏组串的巡检航线。
其中，在步骤101中，数字正射影像图DOM是对航空航天像片进行数字微分纠正和镶嵌，按一定图幅范围裁剪生成的数字正射影像集，是同时具有地图几何精度和影像特征的图像。可以直接获取已经制作好的目标光伏电站区域的数字正射影像图，也可以采用全数字摄影测量方法、单片数字微分纠正或正射影像图扫描的方法制作上述目标光伏电站区域的数字正射影像图DOM。
其中，数字高程模型DEM是通过有限的地形高程数据实现对地面地形的数字化模拟(即地形表面形态的数字化表达)，它是一组有序数值阵列形式表示地面高程的一种实体地面模型。可以直接获取已经搭建好的目标光伏电站区域的数字高程模型，也可以通过摄影测量、地面测量、已有地形图数字化或在已有的DEM库中提取等方法获取搭建上述目标光伏电站区域的DEM模型的数据源，再基于所获取的数据源搭建出目标光伏电站区域的DEM模型。
其中，在步骤102中，可以采用Unity3D或虚幻引擎(例如虚幻4引擎)等开发工具，实现“基于上述数字正射影像图和数字高程模型，生成目标光伏电站区域的三维地形图”这一步骤。具体地，可以将“上述数字正射影像图中所包含颜色数据”对应的地理坐标，以及“上述数字高程模型中所包含地面高程数据”对应的地理坐标，均转化为“Unity3D或虚幻引擎等开发工具”中的三维空间坐标；根据“上述数字正射影像图中所包含的每一颜色数据”对应的三维空间坐标，以及“上述数字高程模型中所包含的每一地面高程数据”对应的三维空间坐标，在“Unity3D或虚幻引擎等开发工具”中生成目标光伏电站区域的三维地形图。或者，确定数字高程模型中的多个第一参考点，并获取第一参考点的地理坐标，将第一参考点的地理坐标转化为“Unity3D或虚幻引擎等开发工具”中的第一三维空间坐标；确定数字正射影像图中的多个第二参考点，并获取第二参考点的地理坐标，将第二参考点的地理坐标转化为“Unity3D或虚幻引擎等开发工具”中的第二三维空间坐标；基于第一三维空间坐标将数字高程模型中所包含的数字高程数据转化到“Unity3D或虚幻引擎等开发工具”中，基于第二三维空间坐标将数字正射影像图中所包含的颜色数据转化到“Unity3D或虚幻引擎等开发工具”中，以在“Unity3D或虚幻引擎等开发工具”中完成上述数字高程模型和数字正射影像图之间的融合，生成目标光伏电站区域的三维地形图。
其中，在步骤103中，可以通过对三维地形图进行识别，进而确定每一光伏组串的中心点三维坐标和边缘点三维坐标；根据中心点三维坐标确定光伏组串的组串中心位置，根据边缘点三维坐标确定光伏组串的组串朝向。还可以采用人工标注的方式，对现有的三维地形模型训练图进行标注，根据人工标注的组串中心位置和组串朝向对待训练光伏组串识别模型进行训练；并基于待训练光伏组串识别模型对三维地形模型训练图的识别结果，对待训练光伏组串识别模型的模型参数进行调整，以获得符合预设识别准确度的“训练好的光伏组串识别模型”；根据“训练好的光伏组串识别模型”对“目标光伏电站区域的三维地形图”进行识别，得到上述三维地形图中光伏组串的组串中心位置和组串朝向。
其中，在步骤104中，航拍机指的是用于根据规划好的巡检航线对目标光伏电站区域的光伏组串进行巡检的机器，例如，航拍无人机。基于航拍机的相机参数和光伏组串的组串中心位置，可以得出组串中心位置位于拍摄画面中心的拍摄点，根据组串朝向可以得出拍摄画面平行于光伏组串的面板表面的拍摄点，进而得到更加准确清晰的拍摄画面，提高了巡检航线规划的准确性。
由此可见，在本申请实施例提供的巡检航线规划方法，通过数字正射影像图和数字高程模型，生成目标光伏电站区域的三维地形图；基于三维地形图可以更加准确地确定组串中心位置和组串朝向，进而根据航拍机的相机参数以及光伏组串的组串中心位置和组串朝向，获得更加准确的巡检航线规划结果，提高了巡检航线规划的准确性。
请参照图2，图2为本申请实施例提供的一种光伏组串巡检航线规划的流程示意图。
在一些可选的实施例中，步骤104、根据航拍机的相机参数以及所述光伏组串的组串中心位置和组串朝向，规划所述航拍机对所述光伏组串的巡检航线，可以包括：步骤1041、根据航拍机的相机参数以及所述光伏组串的组串中心位置和组串朝向，计算与所述组串中心位置所对应的拍照航点；步骤1042、根据所述拍照航点规划所述航拍机对所述光伏组串的巡检航线。
其中，基于航拍机的相机参数和光伏组串的组串中心位置，可以得出组串中心位置位于拍摄画面中心的拍照航点，根据组串朝向可以得出拍摄画面平行于光伏组串的面板表面的拍照航点。规划好的光伏组串的巡检航线可以包括计算出的部分拍照航点，也可以包括计算出的全部拍照航点。具体地，若每一拍照航点只拍摄一个光伏组串，则规划好的光伏组串的巡检航线需要包括计算出的全部拍照航点；若每一拍照航点对应拍摄多个光伏组串，则规划好的光伏组串的巡检航线可以只包括计算出的部分拍照航点，也可以包括全部拍照航点。
其中，根据拍照航点和预设的航线规划规则生成规划航线。预设的航线规划规则包括每一拍照航点对应的光伏组串个数、光伏组串的横排间距、竖排间距等。运维人员还可以根据实际需求，调整拍照航点的选取规则；例如，在需要单独巡检第一横排或第一竖排的光伏组串时，可以单独基于该第一横排的光伏组串对应的拍照航点进行巡检航线规划，也可以单独基于该第一竖排的光伏组串对应的拍照航点进行巡检航线规划；或者，针对目标巡检范围，在目标巡检范围的外围至少选择三个点形成一个凸多边形，根据预设的航线规划规则生成目标巡检范围的规划航线。
在一些可选的实施例中，上述拍照航点包括拍照位置、所述航拍机在所述拍照位置的航拍机偏航角和航拍机俯仰角；上述相机参数包括相机焦距、感光元件尺寸和图像分辨率；上述步骤1042、根据航拍机的相机参数以及所述光伏组串的组串中心位置和组串朝向，计算与所述光伏组串所对应的拍照航点，可以包括：步骤10421、根据所述组串朝向，确定所述光伏组串所对应拍照航点的航拍机偏航角和航拍机俯仰角；步骤10422、根据所述航拍机偏航角、航拍机俯仰角、相机焦距、感光元件尺寸、图像分辨率以及组串中心位置，计算所述光伏组串所对应拍照航点的拍照位置。
其中，根据组串朝向确定出拍摄画面平行于光伏组串的面板表面的航拍机偏航角和航拍机俯仰角，即航拍机的视锥体轴线垂直于光伏组串的面板表面。航拍机的相机参数指的是航拍机中相机的参数，航拍机的视锥体轴线指的是航拍机中相机的视锥体轴线。
在一些可选的实施例中，在步骤1042、根据航拍机的相机参数以及所述光伏组串的组串中心位置和组串朝向，计算与所述光伏组串所对应的拍照航点之前，该巡检航线规划方法还可以包括：根据所述图像分辨率确定映射感光元件尺寸；其中，所述映射感光元件尺寸的宽高比和所述图像分辨率的宽高比一致；步骤10422、根据所述航拍机偏航角、航拍机俯仰角、相机焦距、感光元件尺寸、图像分辨率以及组串中心位置，计算所述光伏组串所对应拍照航点的拍照位置，具体可以包括：根据所述航拍机偏航角、航拍机俯仰角、相机焦距、映射感光元件尺寸、图像分辨率以及组串中心位置，计算所述光伏组串所对应拍照航点的拍照位置。
其中，若感光元件尺寸中宽高比小于图像分辨率的宽高比，可以基于计算感光元件尺寸的高。RX表示所述图像分辨率的宽，Ry表示所述图像分辨率的高，SX表示感光元件的宽，Sy表示感光元件尺寸的高。若感光元件尺寸中宽高比大于图像分辨率的宽高比，可以基于/>计算感光元件尺寸的宽。
请参照图3，图3为本申请实施例提供的一种航拍机拍照时的竖直方向位置示意图。请参照图4，图4为本申请实施例提供的一种航拍机拍照时的水平方向位置示意图。
在一些可选的实施例中，上述步骤10422、根据所述航拍机偏航角、航拍机俯仰角、相机焦距、感光元件尺寸、图像分辨率以及组串中心位置，计算所述光伏组串所对应拍照航点的拍照位置，可以包括：根据计算所述拍照位置和所述组串中心位置之间的拍照距离D；根据H＝H0+D*cosβ，计算所述光伏组串所对应拍照位置的拍照高度H；根据计算所述光伏组串所对应拍照位置的拍照平面位置P；其中，基于所述拍照高度和所述拍照平面位置，确定所述拍照位置。其中，f表示所述相机焦距，SX表示感光元件的宽，R0表示单位距离对应的像素个数，RX表示所述图像分辨率的宽，β数值等于所述拍照俯仰角，H0表示所述组串中心位置的高度，P0表示所述组串中心位置的平面位置，/>表示拍照平面位置方向的单位向量，/>表示平面中正南方向的单位向量，α表示/>和/>之间的平面夹角，平面夹角α以逆时针为正，且数值等于所述拍照偏航角。
请参照图5，图5为本申请实施例提供的另一种巡检航线规划方法的流程示意图。
在一些可选的实施例中，在步骤104、根据航拍机的相机参数以及所述光伏组串的组串中心位置和组串朝向，规划所述航拍机对所述光伏组串的巡检航线之后，该巡检航线规划方法还可以包括：
步骤105、根据所述巡检航线对所述目标光伏电站区域内的光伏组串进行巡检，获得所述光伏组串的巡检图像；
步骤106、对所述巡检图像进行故障识别，确定所述巡检图像中的故障巡检图像以及所述故障巡检图像中的故障位置；其中，所述故障巡检图像包括存在组串故障的巡检图像。
其中，巡检图像可以包括光伏组串的热红外图像和可见光图像。可以根据光伏电站日常需要巡检和维护的内容，对巡检图像进行故障识别。具体地，可以对巡检图像中光伏组串面板表面是否存在破损的情况、光伏组串面板表面是否存在遮盖物、光伏组串面板表面的清洁度以及光伏组串面板温度是否正常等故障情况进行识别。
在一些可选的实施例中，在上述确定所述巡检图像中的故障巡检图像以及所述故障巡检图像中的故障位置之后，该巡检航线规划方法还可以包括：步骤107、根据所述故障位置、获取所述故障巡检图像的拍照航点以及所述航拍机的感光元件尺寸和图像分辨率，计算故障位置在所述三维地形图中的三维故障坐标；步骤108、根据所述三维故障坐标在所述三维地形图中进行故障标记。
请参照图6，图6为本申请实施例提供的一种三维地形图中的故障定位示意图。
其中，若以感光元件的左下角顶点为坐标原点，可以根据计算出故障位置在感光元件中的感光故障位置Y(x0，y0)；其中，S(x，y)为感光元件尺寸，R(x，y)为图像分辨率，R(x0，y0)为故障巡检图像中的故障位置坐标。若以感光元件的中心点为坐标原点，则可以根据/> 计算出故障位置在感光元件中的感光故障位置S(x0，y0)。
故障巡检图像的拍照航点包括故障巡检图像的航拍机偏航角和航拍机俯仰角，根据故障巡检图像的航拍机偏航角和航拍机俯仰角确定拍摄该故障巡检图像时的视锥体轴线方向。根据计算“故障位置和其拍照航点的连接，相对于视锥体轴线方向”之间的夹角θ。其中，/>为以感光元件的中心点为坐标原点所计算出的感光故障位置。根据夹角θ以及故障位置在感光元件中的感光故障位置/>确定故障位置在三维地形图中的三维故障坐标。
在一些可选的实施例中，在上述计算故障位置在所述三维地形图中的三维故障坐标之后，该巡检航线规划方法还可以包括：根据所述三维故障坐标计算故障位置对应的实际故障地理坐标；根据故障标记后的三维地形图以及所述实际故障地理坐标，对所述故障进行上报。
其中，可以根据三维地形图中的三维坐标和实际地理坐标之间的对应关系，确定实际故障地理坐标。实际故障地理坐标包括故障位置的经纬度坐标。
请参照图7，图7提供了一种巡检航线规划装置的结构示意图。该巡检航线规划装置，包括：
数据获取模块201，用于获取目标光伏电站区域的数字正射影像图和数字高程模型；其中，所述目标光伏电站区域包括多个光伏组串；
三维地形图生成模块202，用于根据所述数字正射影像图和数字高程模型，生成所述目标光伏电站区域的三维地形图；
组串确定模块203，用于确定所述三维地形图中所述光伏组串的组串中心位置和组串朝向；
航线规划模块204，用于根据航拍机的相机参数以及所述光伏组串的组串中心位置和组串朝向，规划所述航拍机对所述光伏组串的巡检航线。
在一些可选的实施例中，航线规划模块204可以包括：拍照航点计算模块，用于根据航拍机的相机参数以及所述光伏组串的组串中心位置和组串朝向，计算与所述组串中心位置所对应的拍照航点；航点规划航线模块，用于根据所述拍照航点规划所述航拍机对所述光伏组串的巡检航线。
在一些可选的实施例中，上述拍照航点可以包括拍照位置、所述航拍机在所述拍照位置的航拍机偏航角和航拍机俯仰角；上述相机参数可以包括相机焦距、感光元件尺寸和图像分辨率。上述拍照航点计算模块可以包括：角度确定模块，用于根据所述组串朝向，确定所述光伏组串所对应拍照航点的航拍机偏航角和航拍机俯仰角；位置确定模块，用于根据所述航拍机偏航角、航拍机俯仰角、相机焦距、感光元件尺寸、图像分辨率以及组串中心位置，计算所述光伏组串所对应拍照航点的拍照位置。
在一些可选的实施例中，该巡检航线规划装置还可以包括：映射尺寸确定模块，用于根据所述图像分辨率确定映射感光元件尺寸；其中，所述映射感光元件尺寸的宽高比和所述图像分辨率的宽高比一致；上述位置确定模块，具体可以用于：根据所述航拍机偏航角、航拍机俯仰角、相机焦距、映射感光元件尺寸、图像分辨率以及组串中心位置，计算所述光伏组串所对应拍照航点的拍照位置。
在一些可选的实施例中，上述位置确定模块，具体可以用于：根据计算所述拍照位置和所述组串中心位置之间的拍照距离D；根据H＝H0+D*cosβ，计算所述光伏组串所对应拍照位置的拍照高度H；根据/>计算所述光伏组串所对应拍照位置的拍照平面位置P；其中，/>基于所述拍照高度和所述拍照平面位置，确定所述拍照位置。其中，f表示所述相机焦距，SX表示感光元件的宽，R0表示单位距离对应的像素个数，RX表示所述图像分辨率的宽，β数值等于所述拍照俯仰角，H0表示所述组串中心位置的高度，P0表示所述组串中心位置的平面位置，/>表示拍照平面位置方向的单位向量，/>表示平面中正南方向的单位向量，α表示/>和/>之间的平面夹角，平面夹角α以逆时针为正，且数值等于所述拍照偏航角。
在一些可选的实施例中，该巡检航线规划装置还可以包括：巡检图像获取模块，用于根据所述巡检航线对所述目标光伏电站区域内的光伏组串进行巡检，获得所述光伏组串的巡检图像；故障识别模块，用于对所述巡检图像进行故障识别，确定所述巡检图像中的故障巡检图像以及所述故障巡检图像中的故障位置；其中，所述故障巡检图像包括存在组串故障的巡检图像。
在一些可选的实施例中，该巡检航线规划装置还可以包括：三维故障坐标计算模块，用于根据所述故障位置、获取所述故障巡检图像的拍照航点以及所述航拍机的感光元件尺寸和图像分辨率，计算故障位置在所述三维地形图中的三维故障坐标；故障标记模块，用于根据所述三维故障坐标在所述三维地形图中进行故障标记。
在一些可选的实施例中，该巡检航线规划装置还可以包括：地理坐标计算模块，用于根据所述三维故障坐标计算故障位置对应的实际故障地理坐标；故障上报模块，用于根据故障标记后的三维地形图以及所述实际故障地理坐标，对所述故障进行上报。
应理解的是，该装置与上述的巡检航线规划方法实施例对应，能够执行上述方法实施例涉及的各个步骤，该装置具体的功能可以参见上文中的描述，为避免重复，此处适当省略详细描述。该装置包括至少一个能以软件或固件(firmware)的形式存储于存储器中或固化在装置的操作系统(Operating System，OS)中的软件功能模块。
请参照图8，图8为本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。本申请实施例提供的一种电子设备300，包括：处理器301和存储器302，这些组件通过通信总线303和/或其他形式的连接机构(未示出)互连并相互通讯。存储器302存储有处理器301可执行的计算机程序，所述计算机程序被处理器301执行时，执行如上的巡检航线规划方法。
本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序指令，该计算机程序指令被处理器301运行时执行如上的巡检航线规划方法。
其中，存储介质可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory,简称SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory,简称EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(Erasable Programmable Read Only Memory,简称EPROM)，可编程只读存储器(Programmable Red-Only Memory,简称PROM)，只读存储器(Read-OnlyMemory,简称ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。
本申请实施例所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其他的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本申请实施例的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
另外，在本申请实施例各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
以上的描述，仅为本申请实施例的可选实施方式，但本申请实施例的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请实施例揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请实施例的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种巡检航线规划方法，其特征在于，所述方法包括：
获取目标光伏电站区域的数字正射影像图和数字高程模型；其中，所述目标光伏电站区域包括多个光伏组串；
根据所述数字正射影像图和数字高程模型，生成所述目标光伏电站区域的三维地形图；
确定所述三维地形图中所述光伏组串的组串中心位置和组串朝向；
根据航拍机的相机参数以及所述光伏组串的组串中心位置和组串朝向，规划所述航拍机对所述光伏组串的巡检航线。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据航拍机的相机参数以及所述光伏组串的组串中心位置和组串朝向，规划所述航拍机对所述光伏组串的巡检航线，包括：
根据航拍机的相机参数以及所述光伏组串的组串中心位置和组串朝向，计算与所述组串中心位置所对应的拍照航点；
根据所述拍照航点规划所述航拍机对所述光伏组串的巡检航线。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，其中，所述拍照航点包括拍照位置、所述航拍机在所述拍照位置的航拍机偏航角和航拍机俯仰角；所述相机参数包括相机焦距、感光元件尺寸和图像分辨率；
所述根据航拍机的相机参数以及所述光伏组串的组串中心位置和组串朝向，计算与所述光伏组串所对应的拍照航点，包括：
根据所述组串朝向，确定所述光伏组串所对应拍照航点的航拍机偏航角和航拍机俯仰角；
根据所述航拍机偏航角、航拍机俯仰角、相机焦距、感光元件尺寸、图像分辨率以及组串中心位置，计算所述光伏组串所对应拍照航点的拍照位置。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述航拍机偏航角、航拍机俯仰角、相机焦距、感光元件尺寸、图像分辨率以及组串中心位置，计算所述光伏组串所对应拍照航点的拍照位置，包括：
根据计算所述拍照位置和所述组串中心位置之间的拍照距离D；
根据H＝H0+D*cosβ，计算所述光伏组串所对应拍照位置的拍照高度H；
根据计算所述光伏组串所对应拍照位置的拍照平面位置P；其中，/>
基于所述拍照高度和所述拍照平面位置，确定所述拍照位置；
其中，f表示所述相机焦距，SX表示感光元件的宽，R0表示单位距离对应的像素个数，RX表示所述图像分辨率的宽，β数值等于所述拍照俯仰角，H0表示所述组串中心位置的高度，P0表示所述组串中心位置的平面位置，表示拍照平面位置方向的单位向量，/>表示平面中正南方向的单位向量，α表示/>和/>之间的平面夹角，平面夹角α以逆时针为正，且数值等于所述拍照偏航角。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述根据航拍机的相机参数以及所述光伏组串的组串中心位置和组串朝向，规划所述航拍机对所述光伏组串的巡检航线之后，所述方法还包括：
根据所述巡检航线对所述目标光伏电站区域内的光伏组串进行巡检，获得所述光伏组串的巡检图像；
对所述巡检图像进行故障识别，确定所述巡检图像中的故障巡检图像以及所述故障巡检图像中的故障位置；其中，所述故障巡检图像包括存在组串故障的巡检图像。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述确定所述巡检图像中的故障巡检图像以及所述故障巡检图像中的故障位置之后，所述方法还包括：
根据所述故障位置、获取所述故障巡检图像的拍照航点以及所述航拍机的感光元件尺寸和图像分辨率，计算故障位置在所述三维地形图中的三维故障坐标；
根据所述三维故障坐标在所述三维地形图中进行故障标记。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述计算故障位置在所述三维地形图中的三维故障坐标之后，所述方法还包括：
根据所述三维故障坐标计算故障位置对应的实际故障地理坐标；
根据故障标记后的三维地形图以及所述实际故障地理坐标，对所述故障进行上报。
8.一种巡检航线规划装置，其特征在于，所述装置包括：
数据获取模块，用于获取目标光伏电站区域的数字正射影像图和数字高程模型；其中，所述目标光伏电站区域包括多个光伏组串；
三维地形图生成模块，用于根据所述数字正射影像图和数字高程模型，生成所述目标光伏电站区域的三维地形图；
组串确定模块，用于确定所述三维地形图中所述光伏组串的组串中心位置和组串朝向；
航线规划模块，用于根据航拍机的相机参数以及所述光伏组串的组串中心位置和组串朝向，规划所述航拍机对所述光伏组串的巡检航线。
9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：
存储器；
处理器；
所述存储器上存储有所述处理器可执行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，执行权利要求1-7任一项所述的方法。
10.一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中存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被一处理器运行时，执行权利要求1-7任一项所述的方法。
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