CN213461671U - 一种光伏电站空地一体化智能运维系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型一种光伏电站空地一体化智能运维系统，包括无人机平台、地面驱鸟系统、以及多个无线通信模块等；该系统在光伏电站利用无人机平台搭载可见光及红外热像仪双光摄像头进行光伏组件热斑检测，在光伏组件设置灰尘检测模块，配合地面驱鸟系统和光伏组件清扫机器人，由地面监控站根据所检测鸟类和灰尘信息协调控制无人机平台、地面驱鸟系统和光伏组件清扫机器人，通过离线识别方式判断光伏组件热斑情况，实现光伏电站电子化、信息化、智能化、空地一体化巡检及运维；能够进行光伏组件热斑、灰尘自动检测辨识，代替人工远程清洗光伏组件，驱除光伏电站滞留的鸟类，满足光伏电站日常运维需求，可应用于所有光伏电站，具有广阔的应用和推广前景。

Description

一种光伏电站空地一体化智能运维系统

技术领域

本实用新型属于光伏电站运维技术领域，具体涉及一种光伏电站空地一体化智能运维系统。

背景技术

由于太阳能具有取之不尽、用之不竭、安全可靠、不会污染环境和破坏生态平衡等优点，被世界各国视为发展前景最好的可再生能源之一，因此光伏发电技术越来越受到我国政府的高度重视。随着我国光伏电站的持续增加，光伏电站的运维工作越来越受到重视。在实际运行中，灰尘的遮蔽会降低组件对太阳辐射的吸收，影响组件表面散热，降低光电转换效率，而高于组件的杂草、飞溅的泥浆、鸟粪等都会对组件产生不均匀的局部遮挡，久而久之就会形成热斑，从而不同程度地降低组件的输出功率，严重的可导致电池组件局部烧毁，由于热斑效应引起光伏电站起火的事件时有发生，以上种种都给光伏电站的安全运行带来了很大的隐患。随着光伏电站无人、少人值守的发展趋势，热斑检测、积灰检测成为了光伏电站运维中重要的检测指标。传统的光伏组件热斑、灰尘检测方式，是运维工作人员通过升降车，或者采用扫描仪对热斑实施排查，用人工肉眼的观察方式检测灰尘。传统监测方式耗费的时间和人工成本相对较大，对于大型光伏电站来说既耗时又耗力，尚无可靠的在线检测方案，同时众多大型光伏电站由于在安装前期考虑到需要有充足的阳光，多数建在野外或者荒漠等恶劣环境中，运维人员通常难以到达作业区域，给热斑检测和光伏组件清洗带来诸多不便。同时目前市面上尚无基于无人机平台光伏组件热斑自动检测、灰尘监测、光伏电站驱鸟、光伏组件清扫的空地一体化智能运维产品。

实用新型内容

针对现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种光伏电站空地一体化智能运维系统，能够进行光伏组件热斑、灰尘自动检测辨识，代替人工远程清洗光伏组件，驱除光伏电站滞留的鸟类，满足光伏电站日常运维需求，可应用于所有光伏电站，具有广阔的应用和推广前景，有效减轻光伏电站运维压力，提升光伏电站运维效率经济效益。

本实用新型是通过以下技术方案来实现的：

一种光伏电站空地一体化智能运维系统，包括无人机平台、地面监控站、光伏组件清扫机器人、灰尘检测模块、地面驱鸟系统、第一无线通信模块、第二无线通信模块、第三无线通信模块、第四无线通信模块和第五无线通信模块；

所述无人机平台通过第一无线通信模块和第二无线通信模块与地面监控站通信，所述无人机平台用于检测光伏电站光伏组件热斑和拍摄可见光视频，并将光伏电站区域可见光视频信息回传至地面监控站，所述光伏组件清扫机器人通过第三无线通信模块和第二无线通信模块与地面监控站通信，所述光伏组件清扫机器人用于清扫光伏组件灰尘，所述灰尘检测模块通过第四无线通信模块和第二无线通信模块与地面监控站通信，所述灰尘检测模块用于检测光伏组件的灰尘，并将灰尘信息回传至地面监控站，所述地面驱鸟系统通过第五无线通信模块和第二无线通信模块与地面监控站通信，地面驱鸟系统用于对光伏电站区域的鸟类进行驱除，所述地面监控站用于离线分析无人机平台拍摄的光伏组件热斑数据，在线分析灰尘检测模块传输的灰尘信息，并根据灰尘信息控制光伏组件清扫机器人控制光伏组件清扫机器人的工作状态，接收无人机平台检测的鸟类信息并控制地面驱鸟系统的工作状态。

本实用新型进一步的改进在于，所述无人机平台包括四旋翼无人机和红外光、可见光双光摄像头，红外光、可见光双光摄像头搭载在四旋翼无人机云平台，所述无人机平台的通信端口与第一无线通信模块通信端口相连，四旋翼无人机按照设定巡检路线在光伏电站飞行，将可见光摄像头拍摄的图片实时传输至地面监控站，同时将红外光、可见光双光摄像头录制光伏组件热成像和可见光视频保存至存储卡，所述无人机平台能够由地面监控站手动控制飞行。

本实用新型进一步的改进在于，所述光伏组件清扫机器人为挂壁式无水清洗机器人，安装在光伏组件表面，由太阳和电池蓄能提供工作电源，经RS485通信接口与第三无线通信模块相连，接收来自地面监控站发动的启动清洗指令、清洗时间和清洗频次、周期，进一步将光伏组件清扫机器人状态回传至地面监控站。

本实用新型进一步的改进在于，所述灰尘检测模块和光伏组件以同样的倾角安装在光伏板框架上，通过灰尘检测模块中玻璃采样片的光照强度检测灰尘，灰尘检测模块通过RS485通信接口和第三无线通信模块相连，测量采样间隔为1min，由第三无线通信模块将灰尘信息发送至地面监控站。

本实用新型进一步的改进在于，所述地面驱鸟系统利用声波、灯光方式驱除光伏电站区域的鸟类，采用光伏和储能自供电方式工作，接收地面监控站的驱鸟控制指令，在鸟类栖息、迁徙季节手动、自动播放驱鸟声音，打开驱鸟闪烁灯光。

本实用新型进一步的改进在于，所述第一无线通信模块、第二无线通信模块、第三无线通信模块、第四无线通信模块、第五无线通信模块采用4G、5G、LoRa通信模块中的一种，所述第一无线通信模块搭载在无人机平台，所述第二无线通信模块与地面监控站的USB接口相连，所述第三无线通信模块安装在光伏组件清扫机器人上，所述第四无线通信模块安装在灰尘检测模块底部背板上，所述第五无线通信模块设置在地面驱鸟系统杆塔顶部。

本实用新型进一步的改进在于，所述地面监控站根据无人机平台传输的可见光摄像头拍摄的图片分辨光伏电站区域存在的鸟类，并联动地面驱鸟系统工作，将保存在存储卡的红外光、可见光双光摄像头录制光伏组件热成像和可见光视频导入至所述地面监控站，进一步融合红外成像与可见光影像，还原出光伏组件温度分布图，辨识光伏组件存在的热斑；所述地面监控站根据灰尘检测模块检测的灰尘信息，控制光伏组件清扫机器人开展清扫作业；所述无人机平台、光伏组件清扫机器人、地面驱鸟系统工作状态均能够由地面监控站手动控制。

与现有技术相比，本实用新型至少具有以下有益的技术效果：

本实用新型在光伏电站利用无人机平台搭载可见光及红外热像仪双光摄像头进行光伏组件热斑检测，在光伏组件设置灰尘检测模块，配合地面驱鸟系统和光伏组件清扫机器人，由地面监控站根据所检测鸟类和灰尘信息协调控制无人机平台、地面驱鸟系统和光伏组件清扫机器人，通过离线识别方式判断光伏组件热斑情况，实现光伏电站电子化、信息化、智能化、空地一体化巡检及运维。

进一步的，本实用新型将可见光及红外热像仪双光在地面监控站进行融合，代替人工热斑检测方式，实现热斑数据准确辨识，为光伏组件安全运行提供运维数据支撑。

进一步的，本实用新型利用无人机平台开展巡检工作，提升运维效率，可以对光伏电站全区域进行巡检，克服环境因素给运维人员带来的巡检压力。

进一步的，本实用新型将可见光摄像头拍摄的数据实时传输至地面监控站，由地面监控站进行鸟类辨识，并自动或手动控制地面驱鸟系统进行驱鸟，防止鸟粪落入光伏组件并形成热斑。

进一步的，本实用新型实时监测光伏组件灰尘数据，自动、手动控制光伏组件清扫机器人，代替传统人工清洗工作。

进一步的，本实用新型在地面监控站利用双光融合大数据、深度学习与人工智能协助判断组件是否存在热斑。

进一步的，本实用新型可在光伏电站推广应用，提升光伏电站的整体运维安全水平，直接增加光伏电站的可用率，增加发电收益，减少人员工作强度和安全风险，避免灾害性事故。

附图说明

图1为本实用新型的系统原理框图。

附图标记说明：

1、无人机平台；2、地面监控站；3、光伏组件清扫机器人；4、灰尘检测模块；5、地面驱鸟系统；6、第一无线通信模块；7、第二无线通信模块；8、第三无线通信模块；9、第四无线通信模块；10、第五无线通信模块。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本实用新型做进一步的详细说明，所述是对本实用新型的解释而不是限定。

本实用新型能够解决光伏电站热斑检测、灰尘检测、光伏组件清洗、光伏电站驱鸟问题，为光伏电站提供空地一体化智能运维系统。

如图1所示，本实用新型提供的一种光伏电站空地一体化智能运维系统，包括无人机平台1、地面监控站2、光伏组件清扫机器人3、灰尘检测模块4、地面驱鸟系统5、第一无线通信模块6、第二无线通信模块7、第三无线通信模块8、第四无线通信模块9和第五无线通信模块10；所述无人机平台1通过第一无线通信模块6和第二无线通信模块7与地面监控站2通信，所述无人机平台1用于检测光伏电站光伏组件热斑和拍摄可见光视频，并将光伏电站区域可见光视频信息回传至地面监控站2，所述光伏组件清扫机器人3通过第三无线通信模块8和第二无线通信模块7与地面监控站2通信，所述光伏组件清扫机器人3用于清扫光伏组件灰尘，所述灰尘检测模块4通过第四无线通信模块9和第二无线通信模块7与地面监控站2通信，所述灰尘检测模块4用于检测光伏组件的灰尘，并将灰尘信息回传至地面监控站2，所述地面驱鸟系统5通过第五无线通信模块10和第二无线通信模块7与地面监控站2通信，地面驱鸟系统5用于对光伏电站区域的鸟类进行驱除，所述地面监控站2用于离线分析无人机平台1拍摄的光伏组件热斑数据，在线分析灰尘检测模块4传输的灰尘信息，并根据灰尘信息控制光伏组件清扫机器人3控制光伏组件清扫机器人3的工作状态，接收无人机平台1检测的鸟类信息并控制地面驱鸟系统5的工作状态。

本实施例中，所述无人机平台1包括四旋翼无人机和红外光、可见光双光摄像头，红外光、可见光双光摄像头搭载在四旋翼无人机云平台，所述无人机平台1的通信端口与第一无线通信模块6通信端口相连，四旋翼无人机按照设定巡检路线在光伏电站飞行，将可见光摄像头拍摄的图片实时传输至地面监控站2，同时将红外光、可见光双光摄像头录制光伏组件热成像和可见光视频保存至存储卡，所述无人机平台1还可由地面监控站2手动控制飞行；所述四旋翼无人机型号为大疆Matrioe 200飞行器，所述红外光、可见光双光摄像头为FLIR长波红外非制冷成相机。

本实施例中，所述光伏组件清扫机器人3为挂壁式无水清洗机器人，安装在光伏组件表面，由太阳和电池蓄能提供工作电源，经RS485通信接口与第三无线通信模块8相连，接收来自地面监控站2发动的启动清洗指令、清洗时间和清洗频次、周期，进一步将光伏组件清扫机器人3状态回传至地面监控站2；所述光伏组件清扫机器人3选用WT智能光伏清洁机器人。

本实施例中，所述灰尘检测模块4和光伏组件以同样的倾角安装在光伏板框架上，通过灰尘检测模块4中玻璃采样片的光照强度检测灰尘，灰尘检测模块4通过RS485通信接口和第三无线通信模块8相连，测量采样间隔为1min，由第三无线通信模块8将灰尘信息发送至地面监控站2；所述灰尘检测模块4选用YGF-1光伏电站灰尘监测系统。

本实施例中，所述地面驱鸟系统5利用声波、灯光方式驱除光伏电站区域的鸟类，采用光伏和储能自供电方式工作，接收地面监控站2的驱鸟控制指令，在鸟类栖息、迁徙季节手动、自动播放驱鸟声音，打开驱鸟闪烁灯光；所述地面驱鸟系统5选用GY-1型智能驱鸟器。

本实施例中，所述第一无线通信模块6、第二无线通信模块7、第三无线通信模块8、第四无线通信模块9、第五无线通信模块10采用4G、5G、LoRa通信模块中的一种，所述第一无线通信模块6搭载在无人机平台1，所述第二无线通信模块7与地面监控站2的USB接口相连，所述第三无线通信模块8安装在光伏组件清扫机器人3上，所述第四无线通信模块9安装在灰尘检测模块4底部背板上，所述第五无线通信模块10设置在地面驱鸟系统5杆塔顶部；所述第一无线通信模块6、第二无线通信模块7、第三无线通信模块8、第四无线通信模块9、第五无线通信模块10均采用USR-G780通信模块。

本实施例中，所述地面监控站2根据无人机平台1传输的可见光摄像头拍摄的图片分辨光伏电站区域存在的鸟类，并联动地面驱鸟系统5工作，将保存在存储卡的红外光、可见光双光摄像头录制光伏组件热成像和可见光视频导入至所述地面监控站2，进一步融合红外成像与可见光影像，还原出光伏组件温度分布图，辨识光伏组件存在的热斑；所述地面监控站2根据灰尘检测模块4检测的灰尘信息，控制光伏组件清扫机器人3开展清扫作业；所述无人机平台1、光伏组件清扫机器人3、地面驱鸟系统5工作状态均可由地面监控站2手动控制；所述地面监控站2采用可视化软件平台，具有热斑数据采集分析显示、灰尘检测模块4、地面驱鸟系统5、无人机平台1、历史数据记录界面；所述地面监控站2集成双光视频融合、基于深度神经网络的目标分割算法和基于形态学和聚类的图像语义分割算法。

以上所述，仅是本实用新型专利的较佳实施例，并非对本实用新型专利作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。

Claims (7)

1.一种光伏电站空地一体化智能运维系统，其特征在于，包括无人机平台(1)、地面监控站(2)、光伏组件清扫机器人(3)、灰尘检测模块(4)、地面驱鸟系统(5)、第一无线通信模块(6)、第二无线通信模块(7)、第三无线通信模块(8)、第四无线通信模块(9)和第五无线通信模块(10)；

所述无人机平台(1)通过第一无线通信模块(6)和第二无线通信模块(7)与地面监控站(2)通信，所述无人机平台(1)用于检测光伏电站光伏组件热斑和拍摄可见光视频，并将光伏电站区域可见光视频信息回传至地面监控站(2)，所述光伏组件清扫机器人(3)通过第三无线通信模块(8)和第二无线通信模块(7)与地面监控站(2)通信，所述光伏组件清扫机器人(3)用于清扫光伏组件灰尘，所述灰尘检测模块(4)通过第四无线通信模块(9)和第二无线通信模块(7)与地面监控站(2)通信，所述灰尘检测模块(4)用于检测光伏组件的灰尘，并将灰尘信息回传至地面监控站(2)，所述地面驱鸟系统(5)通过第五无线通信模块(10)和第二无线通信模块(7)与地面监控站(2)通信，地面驱鸟系统(5)用于对光伏电站区域的鸟类进行驱除，所述地面监控站(2)用于离线分析无人机平台(1)拍摄的光伏组件热斑数据，在线分析灰尘检测模块(4)传输的灰尘信息，并根据灰尘信息控制光伏组件清扫机器人(3)控制光伏组件清扫机器人(3)的工作状态，接收无人机平台(1)检测的鸟类信息并控制地面驱鸟系统(5)的工作状态。

2.根据权利要求1所述的一种光伏电站空地一体化智能运维系统，其特征在于，所述无人机平台(1)包括四旋翼无人机和红外光、可见光双光摄像头，红外光、可见光双光摄像头搭载在四旋翼无人机云平台，所述无人机平台(1)的通信端口与第一无线通信模块(6)通信端口相连，四旋翼无人机按照设定巡检路线在光伏电站飞行，将可见光摄像头拍摄的图片实时传输至地面监控站(2)，同时将红外光、可见光双光摄像头录制光伏组件热成像和可见光视频保存至存储卡，所述无人机平台(1)能够由地面监控站(2)手动控制飞行。

3.根据权利要求1所述的一种光伏电站空地一体化智能运维系统，其特征在于，所述光伏组件清扫机器人(3)为挂壁式无水清洗机器人，安装在光伏组件表面，由太阳和电池蓄能提供工作电源，经RS485通信接口与第三无线通信模块(8)相连，接收来自地面监控站(2)发动的启动清洗指令、清洗时间和清洗频次、周期，进一步将光伏组件清扫机器人(3)状态回传至地面监控站(2)。

4.根据权利要求1所述的一种光伏电站空地一体化智能运维系统，其特征在于，所述灰尘检测模块(4)和光伏组件以同样的倾角安装在光伏板框架上，通过灰尘检测模块(4)中玻璃采样片的光照强度检测灰尘，灰尘检测模块(4)通过RS485通信接口和第三无线通信模块(8)相连，测量采样间隔为1min，由第三无线通信模块(8)将灰尘信息发送至地面监控站(2)。

5.根据权利要求1所述的一种光伏电站空地一体化智能运维系统，其特征在于，所述地面驱鸟系统(5)利用声波、灯光方式驱除光伏电站区域的鸟类，采用光伏和储能自供电方式工作，接收地面监控站(2)的驱鸟控制指令，在鸟类栖息、迁徙季节手动、自动播放驱鸟声音，打开驱鸟闪烁灯光。

6.根据权利要求1所述的一种光伏电站空地一体化智能运维系统，其特征在于，所述第一无线通信模块(6)、第二无线通信模块(7)、第三无线通信模块(8)、第四无线通信模块(9)、第五无线通信模块(10)采用4G、5G、LoRa通信模块中的一种，所述第一无线通信模块(6)搭载在无人机平台(1)，所述第二无线通信模块(7)与地面监控站(2)的USB接口相连，所述第三无线通信模块(8)安装在光伏组件清扫机器人(3)上，所述第四无线通信模块(9)安装在灰尘检测模块(4)底部背板上，所述第五无线通信模块(10)设置在地面驱鸟系统(5)杆塔顶部。

7.根据权利要求1所述的一种光伏电站空地一体化智能运维系统，其特征在于，所述地面监控站(2)根据无人机平台(1)传输的可见光摄像头拍摄的图片分辨光伏电站区域存在的鸟类，并联动地面驱鸟系统(5)工作，将保存在存储卡的红外光、可见光双光摄像头录制光伏组件热成像和可见光视频导入至所述地面监控站(2)，进一步融合红外成像与可见光影像，还原出光伏组件温度分布图，辨识光伏组件存在的热斑；所述地面监控站(2)根据灰尘检测模块(4)检测的灰尘信息，控制光伏组件清扫机器人(3)开展清扫作业；所述无人机平台(1)、光伏组件清扫机器人(3)、地面驱鸟系统(5)工作状态均能够由地面监控站(2)手动控制。

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