详情

原文传递一种基于物联网技术的光伏组件隐裂检测系统

专利名称：	一种基于物联网技术的光伏组件隐裂检测系统
摘要：	本发明公开了一种基于物联网技术的光伏组件隐裂检测系统，该系统分为三个部分，分为硬件模块、软件部分、硬件模块与软件的数据交互部分。此系统解决了现有的数据采集系统规模大，架构复杂，通信繁琐，无法检测组件隐裂的问题。用户通过web页面发送查询指令，查询当前组件电气信息。后台读取组件信息后，通过电能损耗算法可以判断当前组件是否处于健康状态。若当前组件不处于健康状态，则用户可以发送控制指令，添加反向电压并拍摄隐裂图像并分析，得出当前组件是否存在隐裂，结构简单，系统检测可靠性好，操作简单，自动化程度高。
专利类型：	发明专利
申请人：	东南大学
发明人：	张侃健;邓程皓;魏海坤;方仕雄;葛健
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T20:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T17:00:00+0805
申请号：	CN201911330256.8
公开号：	CN111024711A
代理机构：	南京众联专利代理有限公司
代理人：	周蔚然
分类号：	G01N21/88;G;G01;G01N;G01N21;G01N21/88
申请人地址：	210096 江苏省南京市玄武区四牌楼2号
主权项：	1.一种基于物联网技术的光伏组件隐裂检测系统，其特征在于：该系统分为三个部分，分为硬件模块、软件部分、硬件模块与软件的数据交互部分。 2.根据权利要求1所述的一种基于物联网技术的光伏组件隐裂检测系统，其特征在于：所述硬件模块包括单片机系统与环境监测数据融合线；单片机系统设计：将光伏组件的PV正负线接在电流传感器和电压传感器两端，并将输出接入单片机的AD采样口，通过单片机的AD采样芯片以239.5个机器周期为周期读取光伏组件的直流侧电压电流；同时，拟定好数据协议，采用标准的modbus协议，针对于广播指令和点对点指令可以返回相应的电路电压采样值，同样使用modbus协议返回；单片机系统除了电压电流AD检测采样，还在两个GPIO口处加入了两个继电器的控制开关，此控制开关同样可以通过接收上位机所发送的控制指令控制对应继电器的通断，从而能够实现外接电源对光伏组件进行反向加电，方便进行隐裂的EL检测；除此之外，单片机还配有1个8位的拨码开关，此开关对应的二进制数值则为此单片机以及对应光伏组件的物理地址；所述环境检测数据与电气数据融合线：各类环境检测传感器与所有的光伏组件数据采集板的数据连接到一根485总线上，通过分时复用传递至软件。 3.根据权利要求1所述的一种基于物联网技术的光伏组件隐裂检测系统，其特征在于：所述软件部分包括业务流程处理、数据存储管理中心、电能损耗算法和隐裂检测算法；业务流程逻辑：负责接收并保持底层硬件设备的连接，接收并处理底层硬件设备采集到的多种信息数据，经过解析和数据处理后，存储至数据管理中心中；另一方面，同时要接收用户在web页面进行的某些操作，比如读取单个光伏组件数据并调用电能损耗算法判断当前组件是否健康，决定是否操作继电器通上反向电压并拍摄EL图，将这一系列操作发给相应的设备并使之生效；若拍摄完EL图，软件调用隐裂检测算法检测是否有隐裂存在并告知用户；数据存储管理中心：在本地创建的SQL数据库，存放了每一个时间戳所对应的电气数据和环境数据值；通过这个数据存储管理中心查询系统的历史数据；电能损耗算法：根据环境数据与光伏组件的出厂额定数据可以推算出该组件在当前环境下的应发功率，记为P1 ；同时，根据数据检测板可以得到当前的电流I与电压U，进而得到当前的实际输出功率P2=UI ，通过P1/P2 得到电能的损耗情况；隐裂检测算法：使用了两级深探测方案；首先将原始的EL图像按照其网格线进行分割，并将其切割成固定大小的正方形；然后利用ROI建议方法提取候选框作为第二阶段的输入；在第二阶段，基于候选框的改进卷积神经网络由二进制标签进行监督。 4.根据权利要求3所述的一种基于物联网技术的光伏组件隐裂检测系统，其特征在于：所述软件部分提供界面展示和用户操作功能，用户可以看到当前各个光伏组件的电气信息、各类环境数据信息；同时用户可以操作界面上的各个操作按钮切换模式。 5.根据权利要求1所述的一种基于物联网技术的光伏组件隐裂检测系统，其特征在于：所述硬件模块与后台的数据交互部分通过Java的TXRX串口包进行读取和发送指令；发送和接受的指令和返回数据帧都采用modbus协议。 6.根据权利要求4所述的一种基于物联网技术的光伏组件隐裂检测系统，其特征在于：用户通过界面操作有以下三种模式：自动模式，手动模式，反向通电模式；自动模式：在此模式下，软件以5s为单位读取所有光伏组件数据采集板和环境传感器所采集到的值，并存储到数据存储管理中心，同时发送至页面并显示；手动模式：在此模式下，软件依旧以5s为单位读取所有光伏组件数据采集板和环境传感器所采集到的值，并存储到数据存储管理中心，但不显示到页面；此时用户可以查看指定编号的光伏组件的电气数据与电能损耗情况；反向通电模式：在此模式下，后台依旧以5s为单位读取所有光伏组件数据采集板和环境传感器所采集到的值，并存储到数据存储管理中心，但不显示到页面；此时用户已经发现组件处于不健康状态，可以控制反向电压加到指定光伏组件上拍摄EL图片，并对图片进行隐裂检测告知用户隐裂情况。 7.根据权利要求5所述的一种基于物联网技术的光伏组件隐裂检测系统，其特征在于：modbus协议采用crc16校验，具体格式为帧头+功能+地址+延时+校验码；功能码对应查询电流，电压，电流电压综合查询三种；地址为点对点地址和广播地址；延时为接收到指令执行完后经过多少延时返回，实际返回延时为延时*地址，这样就做到了分时复用。 8.根据权利要求1所述的一种基于物联网技术的光伏组件隐裂检测系统的检测方法：其特征在于：用户在web页面发送指令查询指定光伏组件的电气数据信息并通过电能衰减算法得到此组件的健康状态；在用户发现此组件并不健康的时候，可以发送指令设置反向电压并通反向电压并拍摄EL图片，系统之后会调用隐裂检测算法分析隐裂情况并告知用户。
所属类别：	发明专利