光伏电站无人机巡检系统解决方案

时间：2017-08-29

一、行业背景
  太阳能光伏发电系统主要分集中式和分布式，集中式电站一般占地面积广，大多建在我国西北部和一些偏远地区，自然环境较为恶劣，如大型西北地面光伏发电系统；分布式电站一般建在屋顶、大棚和大面积水池上，如工商企业厂房屋顶光伏发电系统，民居屋顶光伏发电系统。
  然而，这些光伏电站并网后带来了大量的运营维护压力，如常规设备检测、光伏板巡检等。传统的运维方式采用人工巡检，效率低下，并且设备故障判别多依据运维人员经验判别，较易产生纰漏和偏差；而且在偏远地区恶劣的自然环境下，幅员辽阔的光伏电站巡检工作，是十分困难和危险的。对于农光互补、渔光互补、屋顶电站等光伏区，传统的人工巡检不能满足需求，无法实现安全高效的光伏巡检目的。

二、方案目标
  无人机搭载可见光相机、热红外传感器或EL检测设备，采集光伏组件的可见光、热红外图像或EL数据，实现无人机智能化巡检，提高光伏巡检效率和安全性。可见光和热红外图像实时存储，可快速导出至pc端，后续利用无人机智能诊断软件对无人机采集的热红外图像和可见光图像进行智能化处理，实现组件不发电检测、灰尘污垢遮挡、组件裂纹破损等故障引起的热斑自动化诊断和定位。大大提高光伏电站的巡检效率和故障诊断的精确度。

三、无人机巡检系统介绍
  无人机巡检系统包括无人机系统、数据采集系统、地面智能控制系统、数据分析处理系统等四部分。
1、无人机系统
  无人机系统配备有**长航时，防护等级高达IP56的工业级多旋翼无人机M6，以及较新的DJI A3 飞行控制器,采用全面优化的姿态解析和多传感器融合算法,精准可靠；集成高清图传，能实时查看相机画面,传输距离远达5公里,图传画质 720P；内置智能电池管理系统，能够实时监控剩余电池电量，系统会自动分析计算出返航和降落所需的电量和时间，避免因电量不足引发的危险。同时可实现20分钟快速充电功能，能在短时间内将电池充满。系统参数表如下：
  项目	          参数
飞行平台	   M6
轴距	           805 mm
较大负载重量	   4.5kg
GPS悬停精度	   垂直：±0.5 m；水平：±2.5 m
较大上升速度	   5 m/s
较大下降速度       3 m/s
较大航行速度	   18m/s
较大可承受风速	   10 m/s（六级）
较大飞行时间	   50min

2、数据采集系统
  数据采集系统包括可见光采集遮挡物、灰尘遮盖状况、红外相机采集热斑情况。分别配置可见光一体化云台相机X5和热红外一体化云台相机XT。X5结合全新影像传感器和强大的处理器，能拍摄4K/30p视频和1600万像素照片。XT热成像相机采用一系列FLIR专有技术，能体现细微的温差，让目标一目了然。系统参数表如下： 
项目	               参数
可见光云台相机	        X5
像素	                1600 万像素
照片较大分辨率	        4096x2160
ISO 范围	        100~25600
视频分辨率	        4K
视频格式	        MP4/MOV
热红外云台相机          XT
分辨率	                640 × 512
镜头	                19 mm
较小焦距	        15.3 cm
场景范围（高增益）	-25°C至 135°C
场景范围（低增益）	-40°C 至 550°C
点测温	                中心 4×4 温度测量
存储	                Micro SD 卡
照片格式	        JPEG, TIFF
视频格式	        MP4
   
3、地面智能控制系统
  地面智能控制系统能够实现自主航线规划飞行，并能够多任务航线保存，让复杂的巡检工作变得更简易。

4、数据分析处理系统
  数据分析处理是整套系统的关键。无人机采集的数据是多元的、零散的，用户拿到这些大量的零散数据并不能直接找到问题所在。软件可实现将大量零散数据分析处理，生成一份完整的数据报告，其中包括长度、高度、角度尺寸信息，组件热斑温度信息等，便于用户更加清晰直观的了解测区现状。

四、应用案例
  2017年6月15日，上海伯镭智能科技有限公司携带*的无人机巡检系统，为浙江**在**工厂的分布式电站进行热斑检测。光伏组件分布于工厂厂房的房顶，整体概况如图4-1所示，此房顶电站容量400KW，数据采集时间30分钟，大体流程为：
  （1）现场勘查:无人机搭载可见光相机，首先对工厂进行基础勘测。
  （2）自动航线巡检:无人机搭载热红外相机，地面站自动规划飞行航线，采集红外数据；
  （3）软件分析处理：将无人机采集的红外数据上传软件进行处理分析，生成热红外温度信息概况图，直观的呈现出测区热斑分布情况，同时定位出光伏组件热斑的具体位置。
  通过无人机智能航线飞行，采集可见光、红外热成像温度数据，软件智能分析处理后得到的热斑位置图，以及标注出热斑温度的位置图。

五、方案优势
  无人机巡检系统在光伏领域的应用优势体现在：
  （1）巡检速度快，效率高，对于大型集中式电站尤为**；
  （2）不受地形环境限制，对于农光、渔光互补和屋顶电站尤为重要；
  （3）操作简便，安全性高，两分钟即可上手，全自主飞行；
  （4）成本较低，产生效益可提高产电量；
  （5）可载设备多样化，实现多功能、多用途检测；
  （6）机身轻巧，携带方便。

词条
词条说明
浅谈光伏无人机巡检的应用
这几年来，随着大型光伏电站的建成，光伏电站的运维问题也日益凸显。如何在高达数万片的光伏中快速查找问题，同时准确及时的告知问点所在成为光伏行业运维的一个重要难点。而随着光伏无人机的出现，无人机光伏巡检就解决了这一问题。 1、效率高无人机巡检相较于传统的巡检方式，其较主要的优点是代替人工，用数据驱动光伏电站的运维。其从高空进行巡检，每次巡检的范围远远大与人眼所示范围，同时利用红外热成像等技术快速
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