CN206862937U - 光伏电站无人机巡检器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种光伏电站无人机巡检器，包括无人机机架、飞控模块、主控模块、图像采集器、无线通信模块以及电源管理模块，飞控模块、图像采集器、电源管理模块分别与主控模块通信连接，图像采集器包含可见光摄像机、红外摄像机及高速缓存模块，图像采集器按主控模块指令进行图像、视频的采集及传输，图像采集器的输出端连接图像数据远传模块，图像数据远传模块、主控模块分别连接有无线通信模块，电源管理模块用于实时监控无人机电池情况，并对无人机电池的充放电进行管理；本实用新型实现了光伏值班人员只要定期查看回传图像数据即可对现场进行把控，能够快速发现光伏板系统中存在缺陷和隐患的发展趋势，方便快速，且节省了人力物力。
Description
[技术领域]
本实用新型涉及光伏电站设备技术领域，具体地说是一种光伏电站无人机巡检器。
[背景技术]
电厂光伏电站建设地点总占地面积约1200亩，该工程装机容量为40MWp，采用分块发电、集中并网方案，电池板组件共分38个子系统，数量共计153216块。本工程为渔光互补项目，即上面光伏发电，下面放水养鱼，光伏板支架下面为鱼塘。目前，在光伏板及附件的日常检查工作中，巡检人员只能通过划小船到达各台光伏板处对设备进行详细检查，然而，由于光伏板量较大，加之交通不便，全面巡检一次需要2-3天。由于时间跨度较大，不能在光伏板功率最大时进行板体发热检查，从而往往不能及时发现光伏板发热的隐性缺陷，造成设备损坏。
[实用新型内容]
本实用新型的目的就是要解决上述的不足而提供一种光伏电站无人机巡检器，使得光伏值班人员只要定期查看回传图像数据即可对现场进行把控，能够快速发现光伏板系统中存在缺陷和隐患的发展趋势，方便快速，且节省了人力物力。
为实现上述目的设计一种光伏电站无人机巡检器，包括无人机机架1、飞控模块2、主控模块3、图像采集器5、无线通信模块以及电源管理模块6，所述飞控模块2、图像采集器5、电源管理模块6分别与主控模块3通信连接，所述主控模块3用于完成无人机姿态的分析和判断、无人机三维位置分析、无人机状态自检、视频或图像信号启动与停止、与地面基站通信，所述图像采集器5包含可见光摄像机7、红外摄像机8及高速缓存模块9，所述图像采集器5按主控模块3指令进行图像、视频的采集及传输，所述图像采集器5的输出端连接图像数据远传模块10，所述图像数据远传模块10、主控模块3分别连接有无线通信模块，所述电源管理模块6用于实时监控无人机电池11情况，并对无人机电池11的充放电进行管理。
进一步地，所述无人机机架1为六轴旋翼式无人机机架，所述无人机机架1的六轴旋翼分别由六台电机驱动。
进一步地，所述飞控模块2包含电调模块12、三维姿态传感器模块13、北斗/GPS定位模块14，所述电调模块12用于接收飞控模块2的控制命令，所述三维姿态传感器模块13包含高精度数字三轴陀螺仪、三轴加速度传感器、三轴磁罗盘和高精度气压传感器，所述电调模块12、三维姿态传感器模块13的输出端分别连接主控模块3，所述主控模块3通信连接北斗/GPS定位模块14。
进一步地，还包括超声波测距模块4，所述超声波测距模块4通信连接主控模块3，所述超声波测距模块4用于测量无人机对地高度。
本实用新型同现有技术相比，通过设置有无人机机架、飞控模块、主控模块、图像采集器、无线通信模块以及电源管理模块等，使得光伏电站无人机巡检器设定好定点巡检模式的定位点和按规定线路巡检模式的规定路线后，只要天气允许，光伏板区域都可以通过本巡检器巡检，实现了光伏值班人员只要定期查看回传图像数据即可对现场进行把控，方便快速；而且，通过图像和视频的横向、纵向对比，可以快速发现光伏板系统中存在缺陷和隐患的发展趋势，不仅节省了人力物力，更为光伏电站的安全运行打下了坚实的基础，值得推广应用。
[附图说明]
图1是本实用新型的原理框图；
图中：1、无人机机架 2、飞控模块 3、主控模块 4、超声波测距模块 5、图像采集器6、电源管理模块 7、可见光摄像机 8、红外摄像机 9、高速缓存模块 10、图像数据远传模块11、电池 12、电调模块 13、三维姿态传感器模块 14、北斗/GPS定位模块。
[具体实施方式]
下面结合附图对本实用新型作以下进一步说明：
如附图1所示，本实用新型包括：无人机机架1、飞控模块2、主控模块3、图像采集器5、无线通信模块以及电源管理模块6，飞控模块2、图像采集器5、电源管理模块6分别与主控模块3通信连接，主控模块3用于完成无人机姿态的分析和判断、无人机三维位置分析、无人机状态自检、视频或图像信号启动与停止、与地面基站通信，图像采集器5包含可见光摄像机7、红外摄像机8及高速缓存模块9，图像采集器5按主控模块3指令进行图像、视频的采集及传输，图像采集器5的输出端连接图像数据远传模块10，图像数据远传模块10、主控模块3分别连接有无线通信模块，电源管理模块6用于实时监控无人机电池11情况，并对无人机电池11的充放电进行管理，为方便电池充电，提高无人机巡检器利用率，本无人机巡检器驱动电池采用可更换式。
其中，无人机机架1为六轴旋翼式无人机机架，无人机机架1的六轴旋翼分别由六台电机驱动；飞控模块2包含电调模块12、三维姿态传感器模块13、北斗/GPS定位模块14，电调模块12用于接收飞控模块2的控制命令，三维姿态传感器模块13包含高精度数字三轴陀螺仪、三轴加速度传感器、三轴磁罗盘和高精度气压传感器，电调模块12、三维姿态传感器模块13的输出端分别连接主控模块3，主控模块3通信连接北斗/GPS定位模块14；本实用新型还包括超声波测距模块4，超声波测距模块4通信连接主控模块3，超声波测距模块4用于测量无人机对地高度。
本实用新型根据光伏发电现场的实际情况，结合现代计算机技术、无人机技术、定位技术、视频采集及传输技术、无线电通信技术、数值图像处理技术等，提供了一种能够替代人力，定时定点执行巡检的无人机专用巡检器，该无人机巡检器上安装有可见光、红外线两种图像采集器，从而不仅可以采集可见光图像，还可以通过红外采集光伏板工作时的热点图像。回传系统后，不仅可对光伏板的工作状态实时分析，及时发现光伏板工作时发热的缺陷，还可以建立用于对比的台帐，分析光伏板发热趋势，供日后分析参考。
该光伏电站无人机巡检器主要由一台六轴旋翼式无人机机架、飞控模块(电调、三维姿态传感器、北斗/GPS定位模块)、主控模块、超声波测距模块、电源管理模块、两套图像采集器(可见光、红外图像处理及缓存模块)、无线通信模块等组成。现对主要部分功能说明如下：
(1)无人机机架：通过六台电机的推动，带动整个无人机本体及附件起飞。
(2)飞控模块：包含电调、三维姿态传感器、北斗/GPS定位模块。电调模块负责接收飞控模块的控制命令，实现六台电动机的转速控制，完成无人机起飞、飞行、悬停、降落等动作。三位姿态传感器包含高精度数字三轴陀螺仪、三轴加速度传感器、三轴磁罗盘和高精度气压传感器，结合北斗/GPS定位模块，实时为飞控系统提供北斗/GPS位置及机头指向、飞行航向、机身水平度等数据。
(3)主控模块：通过与机上各模块之间的信号通信，完成无人机姿态的分析和判断、无人机三维位置分析、对飞控模块控制、无人机状态自检、视频或图像信号启动与停止、与地面基站通信等任务。
(4)超声波测距模块：此模块作为北斗/GPS定位模块的补充，在无人机返回过程中，由于采用定点返回模式，即无人机到达预定降落点上空后逐渐减小电调输出功率使无人机高度下降，但调试过程中发现由于北斗/GPS定位时高度误差较大，经常发生因高度信号偏差而引起的“摔机”现象。为解决此问题在系统中增加超声波测距模块，专门用来测量对地高度。在无人机准备降落前由主控模块启动超声波测距模块，根据超声波测距结果来辅助无人机降落。由于该模块测量范围小于10米，故仅在起飞和降落时启用辅助测量高度，正常飞行时该模块关闭。
(5)两套图像采集器(可见光、红外图像处理及缓存模块)，为两套图像、视频采集系统，可按主控制器指令进行图像、视频的采集及传输，通过专用的传输信道将信号传回地面。
(6)无线通信模块：两套无线通信模块分别与主控模块和图像处理模块配合完成无人机与地面的通信，实现无人机控制数据、指令的双向传输和图像/视频的单相传输。
(7)电源监控模块：实时监控无人机电池情况，对电池充电、放电进行管理，当电量低于20％时，发出低电压信号，作为无人机起飞允许和飞行中强制返航的命令。
本实用新型所述的光伏电站无人机巡检器可设定为两种工作模式：定点巡检模式和按规定线路巡检模式。其中，定点巡检模式即预先设定好几个高空定点拍摄点，各个拍摄点所拍摄图像通过组合能够将全部光伏板全部覆盖，无人机起飞后依次飞抵各点进行可见光和红外拍摄图片，远传回监控机进行实时分析、存档。按规定线路巡检模式即预先设定好无人机飞行的路线，无人机起飞后按照地面发送的路线指令沿着预先设定好的路线飞行，同时将图像信号实时远传至监控机，监控机记录远传的视频，供分析、存档。
该光伏电站无人机巡检器在电厂40MWp光伏电站采用，天气情况允许的情况下，每天白天可以进行两个周期的飞行，能够出色地完成光伏区域的日常巡回检查工作，可获得光伏运行维护人员的一致好评。
本实用新型并不受上述实施方式的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种光伏电站无人机巡检器，其特征在于：包括无人机机架(1)、飞控模块(2)、主控模块(3)、图像采集器(5)、无线通信模块以及电源管理模块(6)，所述飞控模块(2)、图像采集器(5)、电源管理模块(6)分别与主控模块(3)通信连接，所述主控模块(3)用于完成无人机姿态的分析和判断、无人机三维位置分析、无人机状态自检、视频或图像信号启动与停止、与地面基站通信，所述图像采集器(5)包含可见光摄像机(7)、红外摄像机(8)及高速缓存模块(9)，所述图像采集器(5)按主控模块(3)指令进行图像、视频的采集及传输，所述图像采集器(5)的输出端连接图像数据远传模块(10)，所述图像数据远传模块(10)、主控模块(3)分别连接有无线通信模块，所述电源管理模块(6)用于实时监控无人机电池(11)情况，并对无人机电池(11)的充放电进行管理。
2.如权利要求1所述的光伏电站无人机巡检器，其特征在于：所述无人机机架(1)为六轴旋翼式无人机机架，所述无人机机架(1)的六轴旋翼分别由六台电机驱动。
3.如权利要求2所述的光伏电站无人机巡检器，其特征在于：所述飞控模块(2)包含电调模块(12)、三维姿态传感器模块(13)、北斗/GPS定位模块(14)，所述电调模块(12)用于接收飞控模块(2)的控制命令，所述三维姿态传感器模块(13)包含高精度数字三轴陀螺仪、三轴加速度传感器、三轴磁罗盘和高精度气压传感器，所述电调模块(12)、三维姿态传感器模块(13)的输出端分别连接主控模块(3)，所述主控模块(3)通信连接北斗/GPS定位模块(14)。
4.如权利要求3所述的光伏电站无人机巡检器，其特征在于：还包括超声波测距模块(4)，所述超声波测距模块(4)通信连接主控模块(3)，所述超声波测距模块(4)用于测量无人机对地高度。
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2017
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