本發(fā)明涉及智能巡檢，具體為一種光伏發(fā)電系統(tǒng)的光伏組件智能巡檢系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、光伏組件在其使用過(guò)程中可能會(huì)遇到多種故障，這些故障不僅影響發(fā)電效率和使用壽命，還可能帶來(lái)安全隱患和增加維護(hù)成本。為了預(yù)防和減少這些故障的發(fā)生，制造商應(yīng)加強(qiáng)原材料采購(gòu)和生產(chǎn)過(guò)程的質(zhì)量控制，同時(shí)用戶也應(yīng)定期對(duì)光伏組件進(jìn)行檢查和維護(hù)。

2、隨著可再生能源，尤其是太陽(yáng)能發(fā)電的持續(xù)增長(zhǎng)，光伏發(fā)電系統(tǒng)的有效管理和維護(hù)變得愈加重要。傳統(tǒng)的人工巡檢方法成本高昂，且對(duì)于廣闊的光伏電站來(lái)說(shuō)覆蓋范圍有限，難以及時(shí)準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)所有故障并進(jìn)行定位，導(dǎo)致電站效率降低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種光伏發(fā)電系統(tǒng)的光伏組件智能巡檢系統(tǒng)及方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的覆蓋范圍有限以及難以及時(shí)準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)定位故障的問(wèn)題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種光伏發(fā)電系統(tǒng)的光伏組件智能巡檢系統(tǒng)，包括無(wú)人機(jī)，所述無(wú)人機(jī)搭載攝像頭和紅外成像儀，所述無(wú)人機(jī)在光伏組件分布范圍內(nèi)自主巡檢，所述攝像頭和所述紅外成像儀收集所述光伏組件圖像數(shù)據(jù)，所述攝像頭和所述紅外成像儀與圖像預(yù)處理模塊信號(hào)連接，所述圖像預(yù)處理模塊和缺陷識(shí)別模塊、數(shù)據(jù)庫(kù)信號(hào)連接，所述數(shù)據(jù)庫(kù)與故障預(yù)測(cè)模塊信號(hào)連接，所述故障預(yù)測(cè)模塊與所述缺陷識(shí)別模塊與所述工作平臺(tái)信號(hào)連接。

3、一種光伏發(fā)電系統(tǒng)的光伏組件智能巡檢方法，包括以下步驟：

4、s1：無(wú)人機(jī)在光伏組件分布范圍內(nèi)對(duì)光伏電站的光伏板進(jìn)行自動(dòng)化巡查，其搭載的高清攝像頭和紅外成像儀獲取待檢測(cè)的光伏組件的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)，拍攝外觀圖像和溫度分布圖像，將拍攝得來(lái)的圖像信號(hào)傳輸給圖像預(yù)處理模塊；

5、s2：通過(guò)預(yù)處理模塊對(duì)采集到的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，首先進(jìn)行數(shù)據(jù)清理，使用濾波器去除圖像中的隨機(jī)噪聲，平滑圖像，提高后續(xù)處理的準(zhǔn)確性；之后進(jìn)行灰度化處理，將彩色圖像轉(zhuǎn)換為只包含亮度信息的灰度圖像，減少計(jì)算復(fù)雜度，提高處理速度；接著增強(qiáng)對(duì)比度，通過(guò)調(diào)整圖像的對(duì)比度，使圖像中的重要特征更加明顯；最后校正光照并進(jìn)行幾何變換，消除圖像中由于不均勻光照造成的陰影和亮點(diǎn)并校正圖像的幾何畸變，確保圖像中的對(duì)象形態(tài)準(zhǔn)確；

6、s3：通過(guò)預(yù)處理模塊將預(yù)處理完成后的圖像進(jìn)行分割，預(yù)處理模塊內(nèi)置unet分割算法，采用unet分割算法對(duì)采集到的紅外圖像進(jìn)行分割，從圖像背景中自動(dòng)區(qū)分和提取出光伏組件的組串和單個(gè)組件，其中unet算法能夠自動(dòng)學(xué)習(xí)目標(biāo)分割特征，提升分割精度，并且能提高計(jì)算性能；分割后的圖像進(jìn)行二值化處理，并應(yīng)用連通域檢測(cè)算法來(lái)識(shí)別和計(jì)算各個(gè)組串及組件所在的區(qū)域；

7、s4：通過(guò)缺陷識(shí)別模塊識(shí)別圖像數(shù)據(jù)從而對(duì)組件信息進(jìn)行計(jì)算，通過(guò)與預(yù)設(shè)閾值的比對(duì)識(shí)別光伏組件是否產(chǎn)生故障，如計(jì)算每個(gè)組串和組件區(qū)域的平均溫度，并將得到的平均溫度與預(yù)設(shè)的閾值進(jìn)行對(duì)比，根據(jù)比較結(jié)果識(shí)別出疑似存在熱度缺陷的光伏組件，其中若某組件的平均溫度高于設(shè)定閾值，則判定為可能存在熱點(diǎn)缺陷；

8、s5：缺陷識(shí)別模塊將檢測(cè)結(jié)果中的疑似有缺陷的光伏組件像素位置坐標(biāo)、溫度值相關(guān)信息進(jìn)行輸出，同時(shí)輸出故障類型及建議維修措施，并生成相應(yīng)的巡檢報(bào)告。

9、優(yōu)選的，所述缺陷識(shí)別模塊，疑似存在熱點(diǎn)缺陷的光伏組件的判定依據(jù)為組件的平均溫度超過(guò)預(yù)設(shè)閾值，其中閾值根據(jù)光伏組件正常工作時(shí)的溫度范圍和歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)定；所述報(bào)告中包含由ai故障識(shí)別算法分析得到的故障診斷結(jié)果，能夠快速定位故障源，縮短響應(yīng)時(shí)間和修復(fù)時(shí)間。

10、優(yōu)選的，unet分割算法通過(guò)加深網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)或優(yōu)化訓(xùn)練策略來(lái)提高原有unet算法在紅外圖像分割場(chǎng)景下的性能和準(zhǔn)確度。

11、優(yōu)選的，連通域檢測(cè)算法采用two-pass算法，第一次掃描時(shí)，從左到右、從上到下遍歷圖像，給每個(gè)有效像素分配一個(gè)初始標(biāo)簽。如果一個(gè)像素的左側(cè)或上側(cè)鄰居有標(biāo)簽，那么該像素會(huì)繼承這個(gè)標(biāo)簽；如果沒(méi)有，則賦予一個(gè)新標(biāo)簽。第二次掃描時(shí)，解決標(biāo)簽沖突的問(wèn)題，確保所有連通的像素都具有相同的標(biāo)簽。連通域算法的主要作用是識(shí)別和分割具有相同像素值且位置相鄰的像素點(diǎn)組成的區(qū)域，為圖像識(shí)別提供基礎(chǔ)。

12、優(yōu)選的，所述方法還包括一個(gè)反饋機(jī)制，反饋調(diào)整模塊用于根據(jù)輸出的疑似缺陷組件的檢測(cè)和后續(xù)的實(shí)際檢驗(yàn)結(jié)果，對(duì)預(yù)設(shè)閾值進(jìn)行調(diào)整，以優(yōu)化缺陷檢測(cè)的準(zhǔn)確性。

13、一種光伏發(fā)電系統(tǒng)的光伏組件智能巡檢系統(tǒng)，包括光伏組件、無(wú)人機(jī)和服務(wù)器，其特征在于，所述無(wú)人機(jī)上搭載了高清攝像頭和紅外熱像儀兩種傳感器，所述無(wú)人機(jī)內(nèi)置導(dǎo)航定位模塊、航線規(guī)劃模塊、圖像采集模塊和飛行控制模塊并與所述無(wú)人機(jī)可拆卸連接，所述飛行控制模塊可接收來(lái)自導(dǎo)航定位模塊和航線規(guī)劃模塊的信號(hào)，所述高清攝像頭和紅外成像儀由圖像采集模塊控制，所述服務(wù)器內(nèi)有圖像預(yù)處理模塊、缺陷識(shí)別模塊、結(jié)果輸出模塊、故障預(yù)測(cè)模塊、數(shù)據(jù)庫(kù)模塊，所述高清攝像頭和紅外熱像儀信號(hào)連接至服務(wù)器；

14、所述航線規(guī)劃模塊負(fù)責(zé)根據(jù)任務(wù)需求、飛行環(huán)境和其他相關(guān)因素，為無(wú)人機(jī)制定出一條或多條最優(yōu)的飛行路徑；

15、所述定位模塊使用gps、glonass、北斗全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)，為無(wú)人機(jī)提供精確的位置信息；

16、所述飛行控制模塊負(fù)責(zé)控制無(wú)人機(jī)的飛行姿態(tài)、速度、方向。它接收來(lái)自航線規(guī)劃模塊和導(dǎo)航定位模塊的指令，并根據(jù)這些指令控制無(wú)人機(jī)的電機(jī)、舵機(jī)部件，使無(wú)人機(jī)按照預(yù)定的路徑和速度飛行；

17、所述圖像采集模塊用于控制無(wú)人機(jī)上搭載的紅外相機(jī)對(duì)光伏組件進(jìn)行高清晰度圖像采集；

18、所述圖像預(yù)處理模塊用于執(zhí)行圖像的預(yù)處理、分割以及連通域檢測(cè)；

19、所述缺陷識(shí)別模塊用于計(jì)算各組件平均溫度并與閾值比較，以識(shí)別疑似存在熱度缺陷的組件；

20、所述結(jié)果輸出模塊用于整理和輸出疑似缺陷組件的相關(guān)信息，以便操作人員進(jìn)行進(jìn)一步分析和處理；

21、所述故障預(yù)測(cè)模塊用于根據(jù)歷史數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)設(shè)備未來(lái)可能出現(xiàn)的故障；

22、所述數(shù)據(jù)庫(kù)模塊用于存儲(chǔ)和管理無(wú)人機(jī)巡檢過(guò)程中產(chǎn)生的各類數(shù)據(jù)，提供數(shù)據(jù)支持，幫助管理和利用數(shù)據(jù)，提高巡檢效率，降低運(yùn)營(yíng)成本。

23、一種光伏發(fā)電系統(tǒng)的光伏組件智能巡檢系統(tǒng)，還包括一個(gè)反饋調(diào)整模塊，用于接收操作人員的輸入，根據(jù)實(shí)際檢驗(yàn)結(jié)果對(duì)缺陷檢測(cè)的閾值進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。

24、優(yōu)選的，所述結(jié)果輸出模塊根據(jù)性能評(píng)分和ai故障識(shí)別結(jié)果，生成詳細(xì)的巡檢報(bào)告，報(bào)告包含了光伏組件的編號(hào)、位置、性能評(píng)分、故障類型及建議維修措施信息。

25、優(yōu)選的，所述航線規(guī)劃模塊包含傳感器數(shù)據(jù)，以提供地理和環(huán)境信息，通過(guò)處理器和算法，該模塊能夠快速處理實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，確保航線規(guī)劃的及時(shí)性和準(zhǔn)確性，用戶通過(guò)輸入特定的任務(wù)參數(shù)來(lái)生成最優(yōu)航線，同時(shí)該模塊還提供自動(dòng)調(diào)整功能，以避開(kāi)氣象限制區(qū)域和其他飛行障礙，該模塊根據(jù)實(shí)時(shí)的飛行條件和任務(wù)需求，動(dòng)態(tài)調(diào)整飛行計(jì)劃，以響應(yīng)突發(fā)情況。

26、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

27、1.該發(fā)明能快速覆蓋大面積光伏板，降低成本，而且安全訪問(wèn)難以接近的區(qū)域，減少人員的安全風(fēng)險(xiǎn)。

28、2.該發(fā)明還包括結(jié)果輸出模塊和故障預(yù)測(cè)模塊，通過(guò)分析無(wú)人機(jī)收集的數(shù)據(jù)，能夠快速定位故障源，使用云存儲(chǔ)和ai分析工具對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理和預(yù)測(cè)潛在的維護(hù)需求。

29、3.該發(fā)明的圖像預(yù)處理模塊內(nèi)置unet分割算法，能夠全自動(dòng)化且高效地分割和定位紅外圖像中可能存在的缺陷，明確其所歸屬的組件。