光伏電站無人機巡檢系統解決方案

一、行業背景
 
  太陽能光伏發電系統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，自然環境較為惡劣，如大型西北地面光伏發電系統；分布式電站一般建在屋頂、大棚和大面積水池上，如工商企業廠房屋頂光伏發電系統，民居屋頂光伏發電系統。
  然而，這些光伏電站并網后帶來了大量的運營維護壓力，如常規設備檢測、光伏板巡檢等。傳統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運維人員經驗判別，極易產生紕漏和偏差；而且在偏遠地區惡劣的自然環境下，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，傳統的人工巡檢不能滿足需求，無法實現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數據，實現無人機智能化巡檢，提高光伏巡檢效率和安全性。可見光和熱紅外圖像實時存儲，可快速導出至pc端，后續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，實現組件不發電檢測、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、無人機巡檢系統介紹
 
  無人機巡檢系統包括無人機系統、數據采集系統、地面智能控制系統、數據分析處理系統等四部分。如圖3-1所示

圖3-1無人機巡檢系統

1、無人機系統

無人機系統配備有超長航時，防護等級高達IP56的工業級多旋翼無人機M6，以及最新的DJI A3 飛行控制器,采用全面優化的姿態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，能夠實時監控剩余電池電量，系統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的危險。同時可實現20分鐘快速充電功能，能在短時間內將電池充滿。系統參數表如下：

圖3-2無人機系統M6

2、數據采集系統

   數據采集系統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，能體現細微的溫差，讓目標一目了然。系統參數表如下：

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

地面智能控制系統能夠實現自主航線規劃飛行，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自主航線規劃

4、數據分析處理系統

數據分析處理是整套系統的關鍵。無人機采集的數據是多元的、零散的，用戶拿到這些大量的零散數據并不能直接找到問題所在。軟件可實現將大量零散數據分析處理，生成一份完整的數據報告，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現狀。如圖3-6所示：

                                                圖3-6數據分析處理系統
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的無人機巡檢系統，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，數據采集時間30分鐘，大體流程為：

（1）現場勘查: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，地面站自動規劃飛行航線，采集紅外數據；

（3）軟件分析處理：將無人機采集的紅外數據上傳軟件進行處理分析，生成熱紅外溫度信息概況圖，直觀的呈現出測區熱斑分布情況，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、紅外熱成像溫度數據，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、方案優勢

  無人機巡檢系統在光伏領域的應用優勢體現在：

（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，實現多功能、多用途檢測；

（6）機身輕巧，攜帶方便。