CN206060685U - 一种光伏板热斑效应检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种光伏板热斑效应检测系统，包括操作单元、移动载体、监测单元和现场操作单元，监测单元能够测量被测物体相关参数，将其数据进行收集并反馈至所述操作单元；所述操作单元和监测单元之间，设置有通讯传输装置，能够对所述操作单元和监测单元反馈的信号进行分析处理、显示和传输。本实用新型一能够解决人工测试效率低下、费时费力以及多数场合测试不便的困难；二是无需专业无人机操作经验能够实现即时数据处理并给出测试报告；三是能够实现地面站操作与自动巡航，大幅提高检测效率，大幅提高定位精度，可准确地在电站逻辑图上标识出发生热斑效应的光伏组件，方便及时找出故障点，以便及时维护。

Description

一种光伏板热斑效应检测系统

技术领域

本实用新型涉及光伏板热斑效应检测系统技术领域，尤其涉及一种利用小型无人机和地面站对太阳能电站光伏组件的热斑效应进行自动检测和定位的系统。

背景技术

近年来，随着现代科学技术的飞速发展，能源的开发和利用备受关注，太阳能已成为人类使用能源的重要组成部分，并不断得到发展。太阳能的利用有光热转换和光电转换两种方式，太阳能发电是一种新兴的可再生能源；太阳能电池板是太阳能发电系统中的核心部分，也是太阳能发电系统中价值最高的部分，其作用是将太阳的辐射能力转换为电能，或送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作，太阳能电池板的质量和成本将直接决定整个系统的质量和成本，在一定条件下，一串联支路中被遮蔽的太阳电池组件，将被当作负载消耗其他有光照的太阳电池组件所产生的能量，被遮蔽的太阳电池组件此时会发热，这就是热斑效应，这种效应能严重的破坏太阳电池，有光照的太阳电池所产生的部分能量，都可能被遮蔽的电池所消耗；热斑效应会导致电能量损耗，降低发电系统的效率，且组件焊点融化破坏封装材料，甚至会使整个方阵失败，同时组件功率衰减失效，甚至直接导致烧毁报废；热斑现象是不可避免的，尽管太阳电池组件安装时都要考虑阴影的影响，并加配保护装置以减少热斑的影响，为表明太阳电池能够在规定的条件下长期使用，需通过合理的时间和过程对太阳电池组件进行检测，确定其承受热斑加热效应的能力；因此，需要对热斑效应进行及时的检测和维护；从地理角度来看，光伏电站项目的选址一般都在平原、山坡、工业大型厂房屋顶等无明显阳光遮挡的区域，各类电站在建设的过程中，尽可能的最大化利用使用面积，导致在后期的运维巡检过程中，存在很多不便，常规的人工巡检常常受到地形的影响，无法到达一些区域，从而产生的巡检的盲点，与此同时，人工巡检遇到大型光伏电站的时候，巡检频次很难达到要求，导致很多的电站故障无法及时发现；现有的利用手持热红外成像仪对热斑效应进行人工检测的方法效率低下、覆盖范围小、实时数据记录不方便、难以适应恶劣地形和天气；利用普通无人机+热红外成像仪的方式对热斑效应进行检测的方法需要人工控制无人机航行、人工判断是否有热斑、人工对发热区域进行定位，因此精确度低、效率不高、覆盖范围较小，不适合大型光伏电站，而这些难题一直困扰着技术人员。

实用新型内容

本部分的目的在于概述本实用新型的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和实用新型名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和实用新型名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本实用新型的范围。

鉴于上述或和现有热斑效应检测系统中存在的问题，提出了本实用新型。

因此，本实用新型的其中一个目的是提供一种光伏板热斑效应检测系统，通过无线传输远程监测来对电站进行整体测量和分析，定位故障点，即时分析现场测量数据，并给出测试报告，及时更换故障电池板，克服了人工检测的短处，既可以通知地面站操作，也可以手持遥控装置测量，便于携带和操作，提高了测量的效率。

为解决上述技术问题，根据本实用新型的一个方面，本实用新型提供了如下技术方案：一种光伏板热斑效应检测系统，包括操作单元和移动载体，所述操作单元通过无线传输信号控制所述移动载体的运动，所述操作单元内设置有遥控装置和地面站，所述地面站能够完成信号的接收和反馈，通过所述遥控装置能够控制移动载体的运动，还包括，监测单元，设置于所述移动载体上，能够测量被测物体相关参数，将其数据进行收集并反馈至所述操作单元；所述操作单元和监测单元之间，设置有通讯传输装置，能够对所述操作单元和监测单元反馈的信号进行分析处理、显示和传输，并能够完成指令控制操作，且所述通讯传输装置400通过无线信号连接现场操作单元500，能够通过无线信号进行现场操作。

作为本实用新型所述的光伏板热斑效应检测系统的一种优选方案，其中：所述通讯传输装置独立设置并通过无线信号传输，所述通讯传输装置内部设置有信号输入模块、信号输出模块以及，信号分析模块，所述信号输入模块将输入的信号发送至所述信号分析模块对信号进行分析处理，而后所述信号分析模块将分析处理好的信号通过所述信号输出模块输送至所述操作单元。

作为本实用新型所述的光伏板热斑效应检测系统的一种优选方案，其中：所述地面站设置有系统处理装置，包括图像处理模块、飞行控制模块、报告日志模块及用户界面模块，能过对系统进行控制和分析。

作为本实用新型所述的光伏板热斑效应检测系统的一种优选方案，其中：遥控装置为遥控器，优选手机或电脑，能够实现对移动载体的控制。

作为本实用新型所述的光伏板热斑效应检测系统的一种优选方案，其中：所述移动载体为遥控移动设备，优选无人机或遥控汽车，且所述移动载体上设置有固定所述监测单元的固定架。

作为本实用新型所述的光伏板热斑效应检测系统的一种优选方案，其中：所述监测单元为监控测试设备，优选红外摄像仪或超声波测试仪。

作为本实用新型所述的光伏板热斑效应检测系统的一种优选方案，其中：所述遥控装置能够通过有线传输线缆或无线连接控制单元。

作为本实用新型所述的光伏板热斑效应检测系统的一种优选方案，其中：传输线缆为输送电磁能的设备，优选双线传输线或微带传输线。

本实用新型提供一种热斑自动检测系统，与现有技术相比实用新型的有益效果是：一是通过移动载体和监测单元的结合，能够解决人工测试效率低下、费时费力以及多数场合测试不便的困难；二是通过监测单元、操作单元和通讯传输装置之间的信号的接收、处理和报告，全自动检测系统，实现了飞行+拍摄+分析+报告“一键操作”，无需专业无人机操作经验能够实现即时数据处理并给出测试报告；三是通过操作单元和移动测量之间的信息交流，能够实现地面站操作与自动巡航，大幅提高检测效率，检测1兆瓦的太阳能电站只需10分钟，GPS+图像双重定位，大幅提高定位精度，可准确地在电站逻辑图上标识出发生热斑效应的光伏组件，方便及时找出故障点，以便及时维护。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，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，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：

图1为本实用新型所示实施例一种光伏板热斑效应检测系统的整体结构示意图；

图2为本实用新型所示实施例一种光伏板热斑效应检测系统的运作原理示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，本实用新型结合示意图进行详细描述，在详述本实用新型实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本实用新型保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的实施方式作进一步地详细描述。

如图1示出了本实用新型一种光伏板热斑效应检测系统的整体结构示意图，如图所示，包括移动载体200和操作单元100，移动载体设有固定装置，固定有监测单元300，操作单元100通过无线信号传输的方式控制移动载体200的运动，移动载体200承载监测单元300，能够解决费时费力以及多数场合测试不便的困难，且移动载体200和操作单元100之间设置有通讯传输装置400，通过无线信号的方式连接，通讯传输装置400连接还包括现场操作单元500，用户能够在现场进行由通讯传输装置400传输信号的处理和分析。

参照图2示出了光伏板热斑效应检测系统在一个实施例中的运作原理示意图，图中，该系统各单元通过无线方式连接，形成完整的系统。其中，包括操作单元100和移动载体200，操作单元100通过无线传输信号控制移动载体200的运动，移动载体200和操作单元100之间设置有通讯传输装置400，通过无线信号的方式连接，通讯传输装置400连接还包括现场操作单元500，用户能够在现场进行由通讯传输装置400传输信号的处理和分析。在此所述的“无线传输信号”，可以采用无线电波，无线电波可以在任何一种介质中传播，图中所示操作单元100内设置有遥控装置101和地面站设备102，地面站设备102设置有系统处理装置，包括图像处理模块1021、飞行控制模块1022、报告日志模块1023及用户界面模块1024，图像处理模块1021处理来自监测单元300收集的图像，生成报告日志模块1023，传输到用户界面模块1024，用户模块1024对信息分析做出相应的维护措施。建立电站地理信息数据库，存储电站中各光伏阵列的GPS信息、高度信息并生产光伏阵列分布图，用户通过用户界面模块画定飞行线路，飞行控制模块将飞行线路翻译成巡航任务命令，能够完成信号的接收和反馈，通过所述遥控装置101能够控制移动载体200的运动，遥控装置101为遥控器，通过无线连接的连接方式与地面站设备102连接；操作单元100、移动载体200及监测单元300之间通过无线信号连接。

无线信号连接可以选择无线电波，无线电波可以在任何一种介质中传播，频率从几十Hz(甚至更低)到3000GHz左右(波长从几十Mm到0.1mm左右)频谱范围内的电磁波，称为无线电波。电波旅行不依靠电线，也不象声波那样，必须依靠空气媒介帮它传播，有些电波能够在地球表面传播，有些波能够在空间直线传播，也能够从大气层上空反射传播，有些波甚至能穿透大气层，飞向遥远的宇宙空间，发信天线或自然辐射源所辐射的无线电波，通过自然条件下的媒质到达收信天线的过程，就称为无线电波的传播；无线电波的频谱，根据它们的特点可以划分为数个波段。根据频谱和需要，可以进行通信、广播、电视、导航和探测等，但不同波段电波的传播特性有很大差别。电波主要传播方式：任何一种无线电信号传输系统均由发信部分、收信部分和传输媒质三部分组成。传输无线电信号的媒质主要有地表、对流层和电离层等，这些媒质的电特性对不同波段的无线电波的传播有着不同的影响。根据媒质及不同媒质分界面对电波传播产生的主要影响，可将电波传播方式分成下列几种：地表传播、天波传播、视距传播、散射传播及波导模传播。

移动载体200通过无线信号连接通讯传输装置400，优选是无人机或移动汽车，且移动载体200上设有无线接收装置和固定监测单元300的支架，无线接收装置用于接收由操作单元500发射出的无线电波，之后由移动载体200内的处理器进行无线电波的分析及处理，最后执行相应的操作动作，承载监测单元300，通过无线电波发射和接收的传播方式，可将其送到不同区域进行测量，解决测量困难的问题，如无人机初始化，a.系统上电；b.机载主控模块对系统进行自检；c.无人机和地面站通过通讯传输模块互联；d.地面飞行控制模块将巡航任务上传至机载主控模块；e.准备就绪，起飞，a.地面飞行控制模块和机载主控模块记录起飞地点GPS位置；b.地面飞行控制模块下达起飞指令，机载主控模块通知飞行控制模块将无人机升空到指定高度；自动巡航，机载主控模块按照巡航任务和当前GPS位置，通知飞行控制模块对无人机飞行进行控制，按指定路线和高度飞行，并在指定地点悬停。图像采集，无人机按照事先设定好的计划，由红外(温度)采集模块在指定区域、指定高度，按照指定角度拍摄红外图像，并将温度矩阵文件、红外图片文件和可见光图片文件分别记录在储存卡中。图像采集模块将采集的图片传输给图像处理模块1021，图像处理模块1021通过选择一个阈值对特定颜色区域进行分割，判断像素点是否满足判断条件R(x，y)/[R(x，y)+G(x，y)+B(x，y)]>TR，保留满足条件的像素区域，这些保留区域即认定为该特定颜色区域，也就是发生热班效应的模块，将处理后的图片及信息生成报告日志传输到用户界面模块1024，供用户分析及时做出维护；其中，R(x，y)、G(x，y)、B(x，y)分别为像素点的R、G、B灰度分量值；TR为选定的分割阈值，彩色图像通常可以比灰度图像提供更多的信息，利用颜色特征进行图像分割和提取该实施方式中变得非常重要；颜色分量方法基于折射的光的颜色信息实现图像处理；该方法当然也可以分为分量选择、阈值处理和分量替代三个步骤。同时，由可见光采集模块拍摄可见光图像，并记录在储存卡中；自动返航和降落，无人机按特定飞行方式返回至起飞地点并降落，触发自动返航的情况包括：任务执行完毕；检测到异常情况；地面站命令返航；数据下载，当无人机与地面站的距离接近时即启动无线数据下载，将温度矩阵文件和红外图片文件和可见光图片文件通过通讯传输装置400导入到地面站的便携式电脑中，完成对电站的检测。

工作原理：需要测量时，使用光伏板热斑效应检测系统，将设备通电后，将监测单元300固定在移动载体200上，打开监测单元700，通过控制单元100来控制移动载体200的移动，从而将监测单元300带到需要测量检测的地方，通过其测量收集的数据，通过通讯传输装置400将信号输送给操作单元100，操作单元100对信号进行及时的分析，数据的处理并且给出测试的报告，找出故障点，及时维护。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种热斑效应自动检测系统，包括操作单元（100）和移动载体（200），所述操作单元（100）通过无线传输信号控制所述移动载体（200）的运动，其特征在于，所述操作单元（100）内设置有遥控装置（101）和地面站设备（102），所述地面站设备（102）能够完成信号的接收和反馈，通过所述遥控装置（101）能够控制移动载体（200）的运动，还包括，现场操作单元（500），能够通过无线信号进行现场操作，

监测单元（300），设置于所述移动载体（200）上，能够测量被测物体相关参数，将其数据进行收集并反馈至所述操作单元（100）；所述操作单元（100）和监测单元（300）之间，设置有通讯传输装置（400），能够对所述操作单元（100）和监测单元（300）反馈的信号进行分析处理、显示和传输，并能够完成指令控制操作，且所述通讯传输装置（400）通过无线信号连接现场操作单元（500），能够通过无线信号进行现场操作。

2.根据权利要求1所述的热斑效应自动检测系统，其特征在于，所述通讯传输装置（400）独立设置并通过无线信号传输，所述通讯传输装置（400）内部设置有信号输入模块（401）、信号输出模块（402）以及信号分析模块（403），

所述信号输入模块（401）将输入的信号发送至所述信号分析模块（403）对信号进行分析处理，然后所述信号分析模块（403）将分析处理好的信号通过所述信号输出模块（402）输送至所述操作单元（100）。

3.根据权利要求1所述的热斑效应自动检测系统，其特征在于，所述地面站设备（102）设置有系统处理装置，包括图像处理模块（1021）、飞行控制模块（1022）、报告日志模块（1023）及用户界面模块（1024），能过对系统进行控制和分析。

4.根据权利要求1所述的热斑效应自动检测系统，其特征在于，遥控装置（101）为遥控器，能够实现对移动载体（200）的控制。

5.根据权利要求1所述的热斑效应自动检测系统，其特征在于，所述移动载体（200）为遥控移动设备，且所述移动载体（200）上设置有固定所述监测单元（300）的固定架。

6.根据权利要求1所述的热斑效应自动检测系统，其特征在于，所述监测单元（300）为监控拍摄设备，包括图像采集模块。

7.根据权利要求1或4所述的热斑效应自动检测系统，其特征在于，所述遥控装置（101）能够通过有线传输线缆（103）或无线连接地面站设备（102）。

8.根据权利要求7所述的热斑效应自动检测系统，其特征在于，有线传输线缆（103）为输送电磁能的设备。