光伏電站無人機巡檢系統(tǒng)解決方案

一、行業(yè)背景
 
  太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)主要分集中式和分布式，集中式電站一般占地面積廣，大多建在我國西北部和一些偏遠地區(qū)，自然環(huán)境較為惡劣，如大型西北地面光伏發(fā)電系統(tǒng)；分布式電站一般建在屋頂、大棚和大面積水池上，如工商企業(yè)廠房屋頂光伏發(fā)電系統(tǒng)，民居屋頂光伏發(fā)電系統(tǒng)。
  然而，這些光伏電站并網后帶來了大量的運營維護壓力，如常規(guī)設備檢測、光伏板巡檢等。傳統(tǒng)的運維方式采用人工巡檢，效率低下，并且設備故障判別多依據(jù)運維人員經驗判別，極易產生紕漏和偏差；而且在偏遠地區(qū)惡劣的自然環(huán)境下，幅員遼闊的光伏電站巡檢工作，是十分困難和危險的。對于農光互補、漁光互補、屋頂電站等光伏區(qū)，傳統(tǒng)的人工巡檢不能滿足需求，無法實現(xiàn)安全高效的光伏巡檢目的。

二、方案目標
 
  無人機搭載可見光相機、熱紅外傳感器或EL檢測設備，采集光伏組件的可見光、熱紅外圖像或EL數(shù)據(jù)，實現(xiàn)無人機智能化巡檢，提高光伏巡檢效率和安全性?？梢姽夂蜔峒t外圖像實時存儲，可快速導出至pc端，后續(xù)利用無人機智能診斷軟件對無人機采集的熱紅外圖像和可見光圖像進行智能化處理，實現(xiàn)組件不發(fā)電檢測、灰塵污垢遮擋、組件裂紋破損等故障引起的熱斑自動化診斷和定位。大大提高光伏電站的巡檢效率和故障診斷的精確度。

三、無人機巡檢系統(tǒng)介紹
 
  無人機巡檢系統(tǒng)包括無人機系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、地面智能控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)等四部分。如圖3-1所示

圖3-1無人機巡檢系統(tǒng)

1、無人機系統(tǒng)

無人機系統(tǒng)配備有超長航時，防護等級高達IP56的工業(yè)級多旋翼無人機M6，以及最新的DJI A3 飛行控制器,采用全面優(yōu)化的姿態(tài)解析和多傳感器融合算法,精準可靠；集成高清圖傳，能實時查看相機畫面,傳輸距離遠達5公里,圖傳畫質 720P；內置智能電池管理系統(tǒng)，能夠實時監(jiān)控剩余電池電量，系統(tǒng)會自動分析計算出返航和降落所需的電量和時間，避免因電量不足引發(fā)的危險。同時可實現(xiàn)20分鐘快速充電功能，能在短時間內將電池充滿。系統(tǒng)參數(shù)表如下：

圖3-2無人機系統(tǒng)M6

2、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

   數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括可見光采集遮擋物、灰塵遮蓋狀況、紅外相機采集熱斑情況。分別配置可見光一體化云臺相機X5和熱紅外一體化云臺相機XT。X5結合全新影像傳感器和強大的處理器，能拍攝4K/30p視頻和1600萬像素照片。XT熱成像相機采用一系列FLIR專有技術，能體現(xiàn)細微的溫差，讓目標一目了然。系統(tǒng)參數(shù)表如下：

圖3-3可見光一體化云臺相機X5        圖3-4熱紅外一體化云臺相機XT

   3、地面智能控制系統(tǒng)

地面智能控制系統(tǒng)能夠實現(xiàn)自主航線規(guī)劃飛行，并能夠多任務航線保存，讓復雜的巡檢工作變得更簡易。如圖3-5所示：

圖3-5自主航線規(guī)劃

4、數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)

數(shù)據(jù)分析處理是整套系統(tǒng)的關鍵。無人機采集的數(shù)據(jù)是多元的、零散的，用戶拿到這些大量的零散數(shù)據(jù)并不能直接找到問題所在。軟件可實現(xiàn)將大量零散數(shù)據(jù)分析處理，生成一份完整的數(shù)據(jù)報告，其中包括長度、高度、角度尺寸信息，組件熱斑溫度信息等，便于用戶更加清晰直觀的了解測區(qū)現(xiàn)狀。如圖3-6所示：

                                                圖3-6數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)
四、應用案例 

2017年6月15日，上海伯鐳智能科技有限公司攜帶自主研發(fā)的無人機巡檢系統(tǒng)，為浙江**在**工廠的分布式電站進行熱斑檢測。光伏組件分布于工廠廠房的房頂，整體概況如圖4-1所示，此房頂電站容量400KW，數(shù)據(jù)采集時間30分鐘，大體流程為：

（1）現(xiàn)場勘查:無人機搭載可見光相機，首先對工廠進行基礎勘測。

（2）自動航線巡檢:無人機搭載熱紅外相機，地面站自動規(guī)劃飛行航線，采集紅外數(shù)據(jù)；

（3）軟件分析處理：將無人機采集的紅外數(shù)據(jù)上傳軟件進行處理分析，生成熱紅外溫度信息概況圖，直觀的呈現(xiàn)出測區(qū)熱斑分布情況，同時定位出光伏組件熱斑的具體位置。

圖4-1分布式電站概況圖

通過無人機智能航線飛行，采集可見光、紅外熱成像溫度數(shù)據(jù)，軟件智能分析處理后得到的熱斑位置圖，以及標注出熱斑溫度的位置圖,如圖4-2和4-3所示，其中位置圖呈現(xiàn)的方向和地圖一致（上北下南左西右東）。

圖4-2熱斑效果圖

圖4-3熱斑溫度效果圖

五、方案優(yōu)勢

  無人機巡檢系統(tǒng)在光伏領域的應用優(yōu)勢體現(xiàn)在：

（1）巡檢速度快，效率高，對于大型集中式電站尤為突出；

（2）不受地形環(huán)境限制，對于農光、漁光互補和屋頂電站尤為重要；

（3）操作簡便，安全性高，兩分鐘即可上手，全自主飛行；

（4）成本較低，產生效益可提高產電量；

（5）可載設備多樣化，實現(xiàn)多功能、多用途檢測；

（6）機身輕巧，攜帶方便。