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(yuǎn)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(wǎng)后帶來了大量的運(yùn)營維護(hù)壓力，如常規(guī)設(shè)備檢測、光伏板巡檢等。傳統(tǒng)的運(yùn)維方式采用人工巡檢，效率低下，并且設(shè)備故障判別多依據(jù)運(yùn)維人員經(jīng)驗(yàn)判別，極易產(chǎn)生紕漏和偏差；而且在偏遠(yuǎn)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(xiǎn)的。對于農(nóng)光互補(bǔ)、漁光互補(bǔ)、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(shí)現(xiàn)安全高效的光伏巡檢目的。
二、方案目標(biāo)

無人機(jī)搭載可見光相機(jī)、熱紅外傳感器或EL檢測設(shè)備，采集光伏組件的可見光、熱紅外圖像或EL數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)無人機(jī)智能化巡檢，提高光伏巡檢效率和安全性。可見光和熱紅外圖像實(shí)時(shí)存儲，可快速導(dǎo)出至pc端，后續(xù)利用無人機(jī)智能診斷軟件對無人機(jī)采集的熱紅外圖像和可見光圖像進(jìn)行智能化處理，實(shí)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(jī)巡檢系統(tǒng)介紹

無人機(jī)巡檢系統(tǒng)包括無人機(jī)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(jī)巡檢系統(tǒng)

1、無人機(jī)系統(tǒng)

無人機(jī)系統(tǒng)配備有超長航時(shí)，防護(hù)等級高達(dá)IP56的工業(yè)級多旋翼無人機(jī)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(zhǔn)可靠；集成高清圖傳，能實(shí)時(shí)查看相機(jī)畫面,傳輸距離遠(yuǎn)達(dá)5公里,圖傳畫質(zhì) 720P；內(nèi)置智能電池管理系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控剩余電池電量，系統(tǒng)會自動分析計(jì)算出返航和降落所需的電量和時(shí)間，避免因電量不足引發(fā)的危險(xiǎn)。同時(shí)可實(shí)現(xiàn)20分鐘快速充電功能，能在短時(shí)間內(nèi)將電池充滿。系統(tǒng)參數(shù)表如下：

項(xiàng)目	參數(shù)
飛行平臺	M6
軸距	805 mm
最大負(fù)載重量	4.5kg
GPS懸停精度	垂直：±0.5 m；水平：±2.5 m
最大上升速度	5 m/s
最大下降速度	3 m/s
最大航行速度	18m/s
最大可承受風(fēng)速	10 m/s（六級）
最大飛行時(shí)間	50min

圖3-2無人機(jī)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(jī)采集熱斑情況。分別配置可見光一體化云臺相機(jī)X5和熱紅外一體化云臺相機(jī)XT。X5結(jié)合全新影像傳感器和強(qiáng)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(jī)采用一系列FLIR專有技術(shù)，能體現(xiàn)細(xì)微的溫差，讓目標(biāo)一目了然。系統(tǒng)參數(shù)表如下： 

項(xiàng)目	參數(shù)
可見光云臺相機(jī)	X5
像素	1600 萬像素
照片最大分辨率	4096x2160
ISO 范圍	100~25600
視頻分辨率	4K
視頻格式	MP4/MOV
熱紅外云臺相機(jī)	XT
分辨率	640 × 512
鏡頭	19 mm
最小焦距	15.3 cm
場景范圍（高增益）	-25°C至 135°C
場景范圍（低增益）	-40°C 至 550°C
點(diǎn)測溫	中心 4×4 溫度測量
存儲	Micro SD 卡
照片格式	JPEG, TIFF
視頻格式	MP4

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

3、地面智能控制系統(tǒng)

地面智能控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)自主航線規(guī)劃飛行，并能夠多任務(wù)航線保存，讓復(fù)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)劃飛行

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(guān)鍵。無人機(jī)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(shí)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(bào)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(yīng)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(jī)巡檢系統(tǒng)，為浙江**在**工廠的分布式電站進(jìn)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(shí)間30分鐘，大體流程為：
（1）現(xiàn)場勘查:無人機(jī)搭載可見光相機(jī)，首先對工廠進(jìn)行基礎(chǔ)勘測。
（2）自動航線巡檢:無人機(jī)搭載熱紅外相機(jī)，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(jī)采集的紅外數(shù)據(jù)上傳軟件進(jìn)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(shí)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(jī)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(biāo)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(jī)巡檢系統(tǒng)在光伏領(lǐng)域的應(yīng)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(nóng)光、漁光互補(bǔ)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(chǎn)生效益可提高產(chǎn)電量；

（5）可載設(shè)備多樣化，實(shí)現(xiàn)多功能、多用途檢測；

（6）機(jī)身輕巧，攜帶方便。