CN209512915U - 一种用于气象和热斑温度检测及热斑定位的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于气象和热斑温度检测及热斑定位的装置。气象站安装于与光伏阵列组件同一海拔高度，且位于无遮挡物的环境中；气象站中温度传感器、湿度传感器、气压传感器和风速风向传感器经数据采集卡和采集控制器连接，采集控制器连接有存储芯片和时钟芯片，采集控制器和PC机连接；无人机上搭载云台，云台上安装有摄像机和进行热斑图像温度采集的红外热像仪；摄像机和红外热像仪和PC机连接，光伏阵列组件的每块太阳能光伏板下底边附近的地面上设有二维码。本实用新型实时同时采集获得气象的环境数据和热斑温度数据，能实时派无人机巡检，能及时检测出热斑所在的位置，防止光伏板造成损坏。

Description

一种用于气象和热斑温度检测及热斑定位的装置

技术领域

本实用新型涉及了光伏领域的一种光伏和气象采集装置，尤其是涉及一种用于气象和热斑温度检测及热斑定位的装置。

背景技术

伴随着能源危机意识的提升，太阳能作为一种可再生、无污染的新能源得到了突飞猛进的发展，然而，热斑现象成为光伏组件使用过程中难以避免的现象，在光照不均匀、光伏组件被遮挡(如鸟屎、建筑物遮挡、树荫等)、或者光伏组件自身质量不合格等情况下，形成局部过热的现象，这种现象称为热斑效应。热斑效应严重时被遮蔽的光伏组件会由于温度过高而烧毁，严重影响光伏组件的使用寿命及安全，因此热斑温度预测与分析意义重大。

目前热斑温度受气象因素影响，热斑温度和气象因素数据连带具有共同关联关系。不同的气候因素对热斑的温度影响程度不同，且一些气候因素间相互联系存在着耦合关系，辐照度、温度、太阳入射角度、天气、风速等都会对热斑温度产生影响。当热斑温度过高时，会造成组件发生损坏，需要采集气象因素数据和热斑温度数据进行检测。

实用新型内容

本实用新型所提供了一种用于气象和热斑温度检测及热斑定位的装置，通过无人机巡检太阳能光伏板的热斑巡检无需实时进行，但又能及时发现危险性高的热斑，使工作效率大大提高，且运行成本较低。

为了实现上述目标，本实用新型采用如下的技术方案：

装置包括实时监测记录气候特征的气象站、无人机、光伏阵列组件、PC机和二维码；所述的气象站安装于与光伏阵列组件同一海拔高度，且位于无遮挡物的环境中；所述的气象站包含有温度传感器、湿度传感器、气压传感器和风速风向传感器，温度传感器、湿度传感器、气压传感器和风速风向传感器经数据采集卡和采集控制器连接，采集控制器连接有存储芯片和时钟芯片，采集控制器经第一无线通讯模块和PC机连接；所述的无人机上搭载云台，云台上安装有摄像机和进行热斑图像温度采集的红外热像仪；摄像机和红外热像仪经第二无线通讯模块和PC机连接，光伏阵列组件的每块太阳能光伏板下底边附近的地面上设有二维码。

所述的光伏阵列组件有A排，每排由B块太阳能光伏板串联构成。

在使用红外热像仪检测获得各块太阳能光伏板的热斑温度时，红外热像仪探测方向与太阳能光伏板所在平面之间的夹角呈40°。

本实用新型相对于现有技术有如下的有益效果：

本发明实时同时采集获得气象的环境数据和热斑温度数据，可用于将气象的环境数据和热斑温度数据结合判断热斑的危害程度，能实时派无人机巡检，能及时检测出热斑所在的位置，防止光伏板造成损坏。

本实用新型对有热斑的光伏板采用无人机拍摄二维码，识别二维码获得太阳能电池板的位置，其成本较低，可靠性高。

附图说明

图1为本实用新型系统的结构图。

图2为本实用新型无人机结构示意图。

图3为本实用新型太阳能光伏板和二维码布置示意图。

图4为本实用新型系统电路框图；

图中：光伏阵列组件1、气象站2、无人机3、二维码4、PC机5。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

如图1所示，具体实施采用以下装置：依赖于以下能够实时监测采集气象参数的气象站2、进行热斑采集的无人机3、光伏阵列组件1、PC端5、支持无人机识别位置的二维码4构成硬件系统。

气象站2安装于与光伏阵列组件1同一海拔高度，且位于无遮挡物的环境中；如图4所示，气象站2包含有温度传感器、湿度传感器、气压传感器和风速风向传感器，温度传感器、湿度传感器、气压传感器和风速风向传感器经数据采集卡和采集控制器连接，采集控制器连接有存储芯片和时钟芯片，采集控制器经第一无线通讯模块和PC机5连接；无人机3上搭载云台，如图2所示，云台上安装有摄像机和进行热斑图像温度采集的T450红外热像仪3-1；摄像机和红外热像仪3-1经第二无线通讯模块和PC机5连接，光伏阵列组件1的每块太阳能光伏板下底边附近的地面上设有二维码4，如图3所示，二维码4为带有太阳能光伏板编号信息的二维码图案。

如图4所示，温度传感器、湿度传感器、气压传感器和风速风向传感器的传感检测数据被数据采集卡采集后发送到采集控制器，并在存储芯片存储，在存储时通过时钟芯片做采集时间的记录，采集控制器将传感检测数据通过第一无线通讯模块发送给PC机5，无人机3上的摄像机和红外热像仪3-1将自身采集到的可见光图像和红外热图像通过第二无线通讯模块发送到PC机5。PC机5搜集可见光图像和红外热图像以及传感检测数据作相关性处理获得热斑温度预测的结果。无人机3飞行经过每块太阳能光伏板时，牌照识别光伏板拍照采集热斑以及二维码4。

在使用红外热像仪检测获得各块太阳能光伏板的热斑温度时，红外热像仪探测方向与太阳能光伏板所在平面之间的夹角呈40°，即入射角为50°，此时测量热斑温度效果为最佳。

光伏阵列组件1有A排，每排由B块太阳能光伏板串联构成；对待测试的各块太阳能光伏板进行编号，每排为1、2、3......A，每排依此编号为1、2、3......B，每块太阳能光伏板的序号为排号和排中的编号。运用Google的ZXing函数库对不同位置的太阳能光伏板生成对应不同位置信息的二维码4，将生成的二维码4封装固定并按照顺序依次固定于各自对应的太阳能光伏板下底边附近的地面上，如图3所示，二维码之间距离适中，确保无人机飞过时能够采集到，又不能对光伏组件正常工作造成影响。

控制无人机3飞经光伏阵列组件1中的各个太阳能光伏板上方，摄像机对太阳能光伏板地面上的二维码4进行拍照和识别，获得太阳能光伏板的编号；红外热像仪3-1对太阳能光伏板表面进行温度检测采集；气象站2采集获得光伏阵列组件1附近的环境温度、辐照度、风速和湿度的气象数据；气象站2和无人机3均连接到PC机5，PC机5接收气象站2采集到的气象数据以及无人机3采集到的太阳能光伏板的编号和红外热像仪3-1所采集到的太阳能光伏板的实际温度，进而可进一步后续建立热斑温度和气象数据之间的关系，可进一步后续对数据进行处理获得热斑的预测，获得热斑的危害程度。

在使用红外热像仪检测获得各块太阳能光伏板的热斑温度时，红外热像仪与太阳能光伏板之间的夹角呈40°，即入射角为50°，此时测量热斑温度效果为最佳。

具体实施中的进行光伏组件热斑温度采样，在光伏阵列组件正常工作的前提下，设置不同的遮荫面积作为热斑，然后控制无人机飞经光伏阵列组件中的各个太阳能光伏板上方，通过无人机上搭载的红外热像仪3-1检测获得各块太阳能光伏板的热斑温度作为样本。

本实用新型能够在任意有网络覆盖的地方实现对所控制的光伏组件热斑温度的检测，无需制定在特定的位置，即可判断当时的气候热斑的温度是否达到阈值。

以上所述仅为本实用新型的实施例，对于实用新型而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在实用新型权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变、修改等，但都将落入本实用新型的保护范围内。

Claims (5)

1.一种用于气象和热斑温度检测及热斑定位的装置，其特征在于，包括实时监测记录气候特征的气象站(2)、无人机(3)、光伏阵列组件(1)、PC机(5)和二维码(4)；所述的气象站(2)安装于与光伏阵列组件(1)同一海拔高度，且位于无遮挡物的环境中；所述的气象站(2)包含有温度传感器、湿度传感器、气压传感器和风速风向传感器，温度传感器、湿度传感器、气压传感器和风速风向传感器经数据采集卡和采集控制器连接，采集控制器连接有存储芯片和时钟芯片，采集控制器经第一无线通讯模块和PC机(5)连接；所述的无人机(3)上搭载云台，云台上安装有摄像机和进行热斑图像温度采集的红外热像仪(3-1)；摄像机和红外热像仪(3-1)经第二无线通讯模块和PC机(5)连接，光伏阵列组件(1)的每块太阳能光伏板下底边附近的地面上设有二维码(4)。

2.根据权利要求1所述的一种用于气象和热斑温度检测及热斑定位的装置，其特征在于：所述的光伏阵列组件(1)有A排，每排由B块太阳能光伏板串联构成。

3.根据权利要求1所述的一种用于气象和热斑温度检测及热斑定位的装置，其特征在于：在使用红外热像仪(3-1)检测获得各块太阳能光伏板的热斑温度时，红外热像仪(3-1)探测方向与太阳能光伏板所在平面之间的夹角呈40°。

4.根据权利要求1所述的一种用于气象和热斑温度检测及热斑定位的装置，其特征在于：所述的二维码(4)包含太阳能光伏板的编号。

5.根据权利要求1所述的一种用于气象和热斑温度检测及热斑定位的装置，其特征在于：所述的红外热像仪(3-1)采用T450型号。