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近幾年，隨著光伏產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，光伏發(fā)電并網(wǎng)給光伏電站的運營維護帶來了巨大壓力。由于光伏發(fā)電設備屬于分散式發(fā)電設備，具有設備數(shù)量多、占地面積大的特點，且大部分光伏電站地處荒漠、山地、水上及采礦沉降區(qū)等復雜環(huán)境中，因此光伏電站的運營維護較為復雜和困難。

一

無人機巡檢在光伏電站中的應用

Application of UAV patrol

利用無人機對光伏電站進行日常巡視檢查及定期的紅外熱成像檢測成為減輕維護人員工作負擔的有效方式之一。無人機巡檢過程可視可控，可在光伏組件工作狀態(tài)下飛行巡檢、不會對光伏組件的完好性、工作情況造成影響，為光伏電站運行效率與穩(wěn)定性提供必要保障。

具體的巡檢工作步驟如下：

1. 航線規(guī)劃

在航線規(guī)劃環(huán)節(jié)，為避免在后續(xù)無人機自動巡航過程中出現(xiàn)與障礙物相碰撞、航線偏移、成像質量低、拖尾等問題，應綜合考慮各方面影響因素，并滿足以下幾點航線規(guī)劃要求。

（1）適當擴大航線覆蓋區(qū)域。

（2）設定合理飛行參數(shù)。

（3）規(guī)避障礙物。

2. 起飛巡檢

無人機自動巡檢航線制定完畢，且光伏電站巡檢區(qū)域沒有檢修維保工作后，工作人員將預先制定的航線導入無人機中，啟動無人機設備，無人機按既定巡檢航線開展自動巡檢工作，抵達各處懸停點后，無人機在懸停點中止前行，此時調整可視相機與紅外熱像儀對鏡頭對巡檢區(qū)域光伏組件平面進行拍攝，拍攝圖像會保存在攝像頭內部儲存卡內，并實時將飛行拍攝畫面?zhèn)髦吝b控顯示屏，并實時記錄拍攝照片的gps數(shù)據(jù)，完成既定航線規(guī)劃的巡檢任務或遇電量低時，無人機自動返航至起飛點。

3. 數(shù)據(jù)傳輸

在無人機自動巡檢過程中，將持續(xù)向工作人員與遙控顯示平臺上傳成像數(shù)據(jù)以及無人機設備的飛行數(shù)據(jù)。

其中，成像數(shù)據(jù)指，紅外熱像儀與可視相機所拍攝、顯示的地面光伏電站圖像，工作人員對圖像信息進行分析，即可掌握光伏電站實時運行情況，快速發(fā)現(xiàn)各處光伏組件所存在的故障問題。而飛行數(shù)據(jù)指，無人機設備的實時飛行情況及各項運行參數(shù)，如實時飛行風速、偏航角度、飛行高度、飛行速度、飛行距離、實時位置等。

4. 多任務巡檢

當前,無人機巡檢系統(tǒng)已經(jīng)具備多任務巡檢能力，在無人機自動巡檢過程中，將同步運行云臺控制系統(tǒng)、紅外熱像儀以及可見光相機，其中可見光相機具有成像功能配置全、有效像素與識別率高的優(yōu)勢，可承擔光伏防火巡檢、架空線路巡檢、其他日常巡檢、甚至能承擔光伏測繪。云臺系統(tǒng)具有支持多角度拍攝、成像防抖動、通信穩(wěn)定、操作便捷等優(yōu)勢。

二

無人機巡檢故障智能診斷技術的應用

Application of UAV patrol

目前無人機故障智能診斷主要依靠軟件來實現(xiàn)，基于視覺識別算法對無人機完成拍攝后的圖像進行分析識別，及時發(fā)現(xiàn)所分布各處光伏組件存在的缺陷問題、鎖定具體故障位置，隨后自動生成診斷報告、向光伏電站運維工作人員進行提交，同時為后續(xù)檢修工作提供信息支持。而智能診斷技術主要由以下幾項功能所組成。

1. 圖像預處理

目前在大多光伏電站無人機巡檢系統(tǒng)運行過程中，受到紅外熱像儀與可視相機分辨率、飛行參數(shù)設置、飛行環(huán)境等因素影響，所拍攝圖像的成像質量仍存在一定提升空間，且很難做到對拍攝實物全部信息的真實還原。如若直接對所拍攝圖像進行識別，將出現(xiàn)識別誤差，且不易定位故障。

因此，首先應開展圖像預處理作業(yè)，對所拍攝圖像中的各項圖像特征進行提取、抑制變形量、有效改善圖像數(shù)據(jù)?？刹捎没叶茸儞Q、圖像濃度擴張、圖像平滑等多種預處理技術。

2. 圖像識別

以某光伏電站無人機巡檢智能故障診斷系統(tǒng)為例，圖像識別功能的具體工作步驟如下：

（1）圖像拼接。對多張所拍攝紅外圖像信息加以有效拼接，從而實現(xiàn)對光伏組件區(qū)域全貌的整體還原。

（2）光伏組件區(qū)域檢測。系統(tǒng)將自動對所拍攝圖像開展降噪處理，并對圖像邊緣進行保留，隨后使用特定算法，對光伏組件有效區(qū)域進行鎖定、提取。

（3）溫度識別。在已鎖定有效光伏組件區(qū)域基礎上，采取灰度拉伸方法，對圖像對比度進行增加，再將圖像灰度值計算轉換為溫度值，識別各處光伏組件的最高溫度。

（4）溫度值對比。系統(tǒng)自動對所制定組件溫度閥值與實際測量溫度進行對比分析，如若二者溫差值在合理區(qū)間范圍以內，將對該區(qū)域光伏組件標記“0”，以顯示電池片正常。而在溫差過大、測量溫度大于閥值時，將對該區(qū)域光伏組件標記“1”。表明電池片出現(xiàn)故障。

（5）生成故障報表。最后，系統(tǒng)將分別生成標記不同信號的故障報表，以及紅外圖像所對應的整幅圖像報表，向運維人員提供信息支持。

3. 故障定位

無人機巡檢故障智能診斷軟件對拍攝圖像做了預處理及圖像識別后，通過故障點導航、手機端導航、故障組件編碼，運維人員可輕松精確找到故障診斷報告中對應故障組件的位置，為后續(xù)故障排查、光伏組件檢修工作的開展提供有力的信息支持。

綜上所述，無人機全自巡檢及故障智能診斷技術在光伏電站應用過程中發(fā)揮出顯著作用，有效解決了傳統(tǒng)光伏電站巡檢工作中長期存在的各項工作難題，快速、精確發(fā)現(xiàn)各處故障點，幫助運維人員全面掌握各處光伏組件的實時運行狀況，為光伏電站的運行效率、發(fā)電質量與光伏組件檢修水平提供全面保障。

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原標題：淺析無人機巡檢及故障診斷技術在光伏電站的應用