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原文传递一种用于光伏电站故障检测的无人机及其检测方法

专利名称：	一种用于光伏电站故障检测的无人机及其检测方法
摘要：	本发明公开了一种用于光伏电站故障检测的无人机，属于无人机检测领域。包括六旋翼无人机、自动检测组件和地面控制终端三部分。自动检测组件包括设置在所述机架底部的无人机云上的热红外成像检测器、复眼摄像头和北斗定位系统；地面控制终端包括用于数据分析、线路规划、人机信息交流的电脑终端。本发明通过无人机以预定行进路线进行飞行巡逻；无人机云台实时调整复眼摄像头、北斗定位系统和热红外成像检测器拍摄角度；热红外成像检测器配合复眼摄像头配合北斗定位系统，识别出光伏电板的故障区域，并对其进行定位，得到光伏电板故障区域分布图。解决了现有技术中光伏电板中热斑故障排查效率低下的问题。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江苏;32
申请人：	南京绿新能源研究院有限公司
发明人：	刘海洋;贾艳刚
专利状态：	有效
申请日期：	2019-05-17T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-27T00:00:00+0800
申请号：	CN201910410949.1
公开号：	CN110171565A
代理机构：	南京泰普专利代理事务所(普通合伙)
代理人：	窦贤宇
分类号：	B64C27/08(2006.01);B;B64;B64C;B64C27
申请人地址：	211100 江苏省南京市宁区麒麟科技创新园天骄路100号华清园7栋2楼
主权项：	1.一种用于光伏电站故障检测的无人机，其特征在于，包括：六旋翼无人机，包括呈圆环形结构的机架，设置在所述机架内部的控制模块和电源模块，与所述控制模块相连接、并固定安装在所述机架顶部的4G通讯模块，固定安装在所述机架底部由若干型材组成的支架，沿着所述机架中轴线分别对称设置的六个支撑臂，安装在每个支撑臂上端面上的伺服电机，以及与所述伺服电机的输出轴通过固定螺母固定连接的旋翼；其中，所述控制模块和电源模块与所述伺服电机之间通过电线相连接；自动检测组件，包括设置在所述机架底部中心位置的无人机云台，设置在所述无人机云台上的热红外成像检测器、复眼摄像头和北斗定位系统，其中，所述热红外成像检测器、复眼摄像头和北斗定位系统均与控制模块相连接；地面控制终端，包括用于信息接收的4G通讯模块，和用于数据分析、线路规划、人机信息交流的电脑终端。 2.根据权利要求1所述的用于光伏电站故障检测的无人机，其特征在于，所述无人机云台包括：与所述机架固定连接的定圆台，固定安装在所述定圆台上的电机安装座，设置在所述电机安装座上的小型电机，通过减速齿轮组与所述小型电机输出轴相连接、截面形状为“︿”的转轴，与所述转轴相连接的连接杆，固定安装在所述电机安装座两侧、截面形状为“ㄇ”的第一固定框，通过销轴与所述第一固定框的底部相连接、截面形状为“口”字形的第二固定框，固定安装在所述第二固定框、且贯穿所述连接杆的限位杆，以及与所述连接杆固定连接的动圆台。 3.根据权利要求1所述的用于光伏电站故障检测的无人机，其特征在于，所述复眼摄像头包括：一侧为圆弧形的摄像头曲面支架，阵列在所述曲面支架上的多个微透镜单元，沿着所述微透镜单元的光轴方向上设置的像面变换模块，以及沿着所述微透镜单元的光轴方向、设置在所述像面变换模块输出端的CCD图像传感器。 4.根据权利要求3所述的用于光伏电站故障检测的无人机，其特征在于，所述像面变换模块为折转透镜或光纤传像，折转透镜为一个圆弧状的树脂透镜凹透镜，其两侧曲面的曲率为0.01～0.09、折光率为1.56～1.71；所述光纤传像是在与所述微透镜单元下耦合连接一个光纤，将图像传输至CCD图像传感器上。 5.根据权利要求1所述的用于光伏电站故障检测的无人机，其特征在于，所述热红外成像检测器包括：设置在所述无人机云台上的感光阵列，设置在控制模块内、且与所述感光阵列相连接的信号转化器和校准模块，以及设置在所述电脑终端上的计算模块和成像模块。 6.根据权利要求5所述的用于光伏电站故障检测的无人机，其特征在于，所述感光阵列包括多排多列检测感光元件阵列，在每排或每列的检测感光元件阵列上均存在至少一个样本感光元件。 7.一种用于光伏电站故障检测的无人机的检测方法，其特征在于，其具体步骤包括： S1、检测无人机的电力和旋翼的工作情况，然后在电脑终端上导入待检测电站的工程制图和无人机的相关性能数据，计算出无人机最佳行进路线； S2、无人机以预定的速度、离地表面预定高度和预定的行进路线进行飞行巡逻； S3、根据待测电站的地址和实时检测的时间，调整无人机云台，保证始终与动圆台与太阳光相垂直； S4、复眼摄像头配合北斗定位系统，选取并记录光伏电站中不同经度、纬度和海拔高度上并拍摄其全息照片，并通过控制模块传输至电脑终端； S5、热红外成像检测器实时检测光伏电板的温度，并将热红外图谱传输至电脑终端；当某区域的温度位于两个阈值之间时，即认定为可疑区域时，重复步骤S4； S6、电脑终端分析全息照片和无人位置，控制无人机降低飞行高度，进一步对可疑点进行拍摄和温度采集； S7、电脑终端确定所有故障区域和可疑区域的经纬度，输出故障区域和可疑区域分布图。 8.根据权利要求7所述的用于光伏电站故障检测的无人机的检测方法，其特征在于，所述复眼摄像头的拍摄方法包括： S401、微透镜单元采集待检测光伏电板的光场内的全光函数，具体为：；其中，为场景内的任意一点的三维坐标，这里可以具体为经度、纬度，以及海拔高度；为目标场景任意点与微透镜单元之间连线，分别在经线、纬线两个方向上的夹角；为光线的波长，t为光线从目标场景任意点到微透镜单元的时间，可进一步计算出目标场景任意点与微透镜单元之间的距离； S402、CCD图像传感器记录同一时刻，不同微透镜单元的图像数据，生成相对应的图像元，并将信息传输至电脑终端； S403、电脑终端将每个图像元等距离分割多个像素点，得到像素点阵列，计算每个微透镜单元位置和其对应的图像元的光线的全光函数计算出该微透镜单元的对检测光伏电板的光场中不同位置的权重，得到该微透镜单元的对该光场的权重阵列，然后通过权重阵列和像素点阵列得到新像素点阵列，由不同图像元的新的像素点阵列累加组合组成的新的图像元，最后将新的图像元即为全息照片； S404、同时，对比同一物体在相邻的多个微透镜单元的图像元的图像信息，更加精准的确定故障区域的边缘、实际尺寸和实际坐标。 9.根据权利要求7所述的用于光伏电站故障检测的无人机的检测方法，其特征在于，所述热红外成像检测器的检测方法包括： S501、检测感光元件阵列和样本感光元件采集实施检测光伏电板的热红外温度数据，然后通过预定算法扣除网格条纹等干扰项，得到热红外图像； S502、采用图像拼接技术，将分块的红外图像与全息照片结合，还原光伏电站内各光伏电板的温度分布图； S503、将不同区域的温度值与设定的第一温度阈值对比，大于所述第一温度阈值即为故障点；将不同区域的温度值与设定的第二温度阈值对比，大于所述第二温度阈值但小于所述第一温度阈值即为可疑点，并在温度分布图中标出； S504、通过故障区域的面积大小和温度值与第一温度阈值之间的差值确定光伏电板的故障等级。
所属类别：	发明专利