本發(fā)明涉及太陽能光伏電站檢測領(lǐng)域，尤其涉及一種太陽能電站巡檢系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
“金太陽示范工程”是國家2009年開始實施的支持國內(nèi)促進(jìn)光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)技術(shù)進(jìn)步和規(guī)?；l(fā)展，培育戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的一項政策。
自我國2009年實施“金太陽示范工程”以來，太陽能發(fā)電產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，截止2015年底我國光伏發(fā)電累計裝機(jī)容量4318萬千瓦，成為全球光伏發(fā)電裝機(jī)容量最大的國家。2016年全國新增光伏電站建設(shè)目標(biāo)為18.1gw。
中小型地面光伏電站每兆瓦裝機(jī)占地面積為3.36萬平方米（大約相當(dāng)于4.7個足球場面積），大型地面光伏電站每兆瓦裝機(jī)占地面積為3.19萬平方米。
據(jù)有關(guān)研究表明，光伏電池板質(zhì)量問題大約占據(jù)光伏電站整個故障的50%。第三方檢測認(rèn)證機(jī)構(gòu)北京鑒衡認(rèn)證中心通過對400多個電站的測試發(fā)現(xiàn)，光伏組件主要存在熱斑，本身工藝隱裂或破損，直流電弧等質(zhì)量問題。
一串聯(lián)支路中被遮蔽的太陽電池組件，將被當(dāng)作負(fù)載消耗其他有光照的太陽電池組件所產(chǎn)生的能量。被遮蔽的太陽電池組件此時會發(fā)熱，這就是熱斑效應(yīng)。這種效應(yīng)能嚴(yán)重的破壞太陽電池。有光照的太陽電池所產(chǎn)生的部分能量，都可能被遮蔽的電池所消耗。在這些電池組件上產(chǎn)生了局部溫升，引起組件自燃。
2015年5月蘋果公司一直引以為傲的位于亞利桑那mesa的工廠屋頂光伏電站突然起火，現(xiàn)場濃煙四起，光伏組件被燒毀。
由于太陽能光伏電站占地面積大，靠傳統(tǒng)的人工巡檢方式發(fā)現(xiàn)光伏組件的熱斑已經(jīng)不能滿足光伏電站發(fā)展需要，近年來依靠無人機(jī)作為監(jiān)控平臺的技術(shù)相繼應(yīng)用于太陽能電站，但其無人機(jī)大多都是依靠gps或北斗導(dǎo)航進(jìn)行自身定位從而進(jìn)行巡檢，因為室外地形問題，并不能進(jìn)行比較精確的自身定位，很有可能會導(dǎo)致無人機(jī)與室外障礙物發(fā)生碰撞導(dǎo)致無人機(jī)毀壞。而且通過gps或北斗導(dǎo)航進(jìn)行自身定位的無人機(jī)在自動巡檢過程中，因為地形問題，不能夠一直保證無人機(jī)與太陽能電池板處于一個合適的距離，從而影響圖像的錄取和觀察。
現(xiàn)有技術(shù)存在缺陷，需要改進(jìn)。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
為了解決現(xiàn)在技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明提供了一種太陽能電站自動巡檢系統(tǒng)，實現(xiàn)在太陽能電站中對組件的溫度情況的監(jiān)控，從而提高巡檢效率，提高光伏發(fā)電的性能指標(biāo)。
本發(fā)明提供的技術(shù)文案，一種太陽能電站自動巡檢系統(tǒng)，包括無人機(jī)飛行器、雷達(dá)監(jiān)測系統(tǒng)、巡檢控制器和后臺上機(jī)系統(tǒng)，所述無人機(jī)飛行器上設(shè)有平臺，所述平臺上設(shè)置紅外熱成像系統(tǒng)，所述巡檢控制器通過無線通訊與無人機(jī)飛行器的通訊模塊連接，所述雷達(dá)監(jiān)測系統(tǒng)和后臺上機(jī)位系統(tǒng)均與巡檢控制器連接，所述雷達(dá)監(jiān)測系統(tǒng)由至少三個fmcw雷達(dá)組成，所述fmcw雷達(dá)分布于太陽能電站內(nèi)，所述巡檢控制器和后臺上機(jī)系統(tǒng)置于電站監(jiān)控室內(nèi)；所述平臺為調(diào)節(jié)式平臺，所述調(diào)節(jié)式平臺與無人機(jī)飛行器的通訊模塊連接；所述紅外熱成像系統(tǒng)用于收集太陽能電池板熱成像圖像；所述巡檢控制器用于分析熱成像圖像確定每塊太陽能電池板的平均溫度和局部溫度進(jìn)而判斷太陽能電池板的工作狀態(tài)；所述雷達(dá)監(jiān)測系統(tǒng)用于獲取無人機(jī)飛行器的三維空間定位；所述后臺上機(jī)系統(tǒng)作為人機(jī)交互界面實現(xiàn)對太陽能電站自動巡檢系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)定和顯示；太陽能電站內(nèi)設(shè)置無人機(jī)停機(jī)位，所述無人機(jī)停機(jī)位上設(shè)置無線充電發(fā)送模塊，所述無人機(jī)飛行器上設(shè)置無線充電接收模塊。
優(yōu)選地，所述巡檢控制器包括dsp處理器、fpga芯片和無線單元，所述dsp處理器、gpga芯片和無線單元順序連接，所述dsp處理器與后臺上機(jī)系統(tǒng)連接，所述fpga芯片與雷達(dá)監(jiān)測系統(tǒng)相連，所述無線單元通過無線通訊與無人機(jī)飛行器的通訊模塊連接。
優(yōu)選地，所述后臺上機(jī)系統(tǒng)包括微控制器、輸入模塊、輸出模塊、網(wǎng)口、usb接口和rs485串口，所述輸入模塊、輸出模塊、網(wǎng)口、usb接口、rs485串口均與微控制器連接，所述微控制器與太陽能電池板連接，由太陽能電池板供電，所述網(wǎng)口與電站控制中心連接，所述usb接口連接儲存設(shè)備，所述rs485串口與所述dsp處理器連接。
優(yōu)選地，所述輸入模塊包括控制面板和輸入端口，所述控制面板通過輸入端口與微控制器連接，所述控制面板上設(shè)置按鍵模塊，所述輸出模塊為顯示屏，所述顯示屏與微控制器連接。
優(yōu)選地，所述調(diào)節(jié)式平臺包括驅(qū)動電機(jī)、轉(zhuǎn)軸和固定架，所述驅(qū)動電機(jī)的輸出軸連接轉(zhuǎn)軸，所述固定架上設(shè)置套筒，所述套筒內(nèi)壁上設(shè)置凹槽，所述轉(zhuǎn)軸上設(shè)置與套筒內(nèi)壁凹槽相匹配的突條，所述套筒上設(shè)置狹縫，所述狹縫的邊緣上設(shè)置固定耳片，所述固定耳片上設(shè)置通孔，所述通孔內(nèi)設(shè)置緊固件，所述緊固件用于將固定架固定于轉(zhuǎn)軸上，所述固定架上固定紅外熱成像系統(tǒng)。
優(yōu)選地，所述驅(qū)動電機(jī)內(nèi)設(shè)置編碼器，所述編碼器與無人機(jī)飛行器的通訊模塊連接；所述無人機(jī)飛行器內(nèi)設(shè)置數(shù)傳模塊，所述數(shù)傳模塊與無人機(jī)飛行器的通訊模塊連接。
優(yōu)選地，所述紅外熱成像系統(tǒng)包括紅外熱像儀和圖像傳輸模塊，所述紅外熱像儀與圖像傳輸模塊連接，所述圖像傳輸模塊與所述無線單元連接。
優(yōu)選地，所述巡檢控制器和后臺上機(jī)系統(tǒng)固定于同一箱體內(nèi)，控制面板和顯示屏嵌于箱體正面，所述顯示屏設(shè)置于控制面板上方，所述網(wǎng)口、usb接口和rs485串口均設(shè)置于箱體背面。
相對于現(xiàn)有技術(shù)的有益效果，本發(fā)明通過無人機(jī)飛行器上裝設(shè)調(diào)節(jié)式平臺，始終保證紅外熱像儀的鏡頭方向在巡檢過程中始終垂直于太陽能電池板；通過雷達(dá)監(jiān)測系統(tǒng)，解決了現(xiàn)有技術(shù)中通過gps或北斗導(dǎo)航定位過程中固定地形不能夠一直保證無人機(jī)與太陽能電池板處于一個合適距離，從而影響圖像的錄取和觀察的問題；通過后臺上機(jī)系統(tǒng)實現(xiàn)了人機(jī)的交互，同時與電站控制中心實現(xiàn)了連接，更好的管理太陽能電站；設(shè)置無人機(jī)停機(jī)位，通過雷達(dá)監(jiān)測系統(tǒng)輔助，實現(xiàn)定點(diǎn)停機(jī)，通過無線充電發(fā)送模塊和無線充電接收模塊，實現(xiàn)對無人機(jī)的無線充電，節(jié)省人工，同時保證無人機(jī)飛行器正常工作；本發(fā)明自動化程序高、穩(wěn)定性好、對太陽能電池板溫度實現(xiàn)有效監(jiān)測、提高了巡檢效率、提高了光伏發(fā)電性能指標(biāo)，具有良好的市場應(yīng)用價值。
附圖說明
圖1為本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明連接結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
需要說明的是，上述各技術(shù)特征繼續(xù)相互組合，形成未在上面列舉的各種實施例，均視為本發(fā)明說明書記載的范圍；并且，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進(jìn)或變換，而所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
為了便于理解本發(fā)明，下面結(jié)合附圖和具體實施例，對本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的說明。附圖中給出了本發(fā)明的較佳的實施例。但是，本發(fā)明可以以許多不同的形式來實現(xiàn)，并不限于本說明書所描述的實施例。相反地，提供這些實施例的目的是使對本發(fā)明的公開內(nèi)容的理解更加透徹全面。
需要說明的是，當(dāng)元件被稱為“固定于”另一個元件，它可以直接在另一個元件上或者也可以存在居中的元件。當(dāng)一個元件被認(rèn)為是“連接”另一個元件，它可以是直接連接到另一個元件或者可能同時存在居中元件。本說明書所使用的術(shù)語“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及類似的表述只是為了說明的目的。
除非另有定義，本說明書所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語與屬于本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本說明書中在本發(fā)明的說明書中所使用的術(shù)語只是為了描述具體的實施例的目的，不是用于限制本發(fā)明。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作詳細(xì)說明。
如圖1和圖2所示，一種太陽能電站自動巡檢系統(tǒng)，包括無人機(jī)飛行器1、雷達(dá)監(jiān)測系統(tǒng)4、巡檢控制器和后臺上機(jī)系統(tǒng)，所述無人機(jī)飛行器1上設(shè)有平臺，所述平臺上設(shè)置紅外熱成像系統(tǒng)3，所述巡檢控制器通過無線通訊與無人機(jī)飛行器1的通訊模塊連接，所述雷達(dá)監(jiān)測系統(tǒng)4和后臺上機(jī)位系統(tǒng)均與巡檢控制器連接，所述雷達(dá)監(jiān)測系統(tǒng)4由至少三個fmcw雷達(dá)組成，所述fmcw雷達(dá)分布于太陽能電站內(nèi)，所述巡檢控制器和后臺上機(jī)系統(tǒng)置于電站監(jiān)控室內(nèi)；所述平臺為調(diào)節(jié)式平臺2，所述調(diào)節(jié)式平臺2與無人機(jī)飛行器1的通訊模塊連接；所述紅外熱成像系統(tǒng)3用于收集太陽能電池板5熱成像圖像；所述巡檢控制器用于分析熱成像圖像確定每塊太陽能電池板5的平均溫度和局部溫度進(jìn)而判斷太陽能電池板5的工作狀態(tài)；所述雷達(dá)監(jiān)測系統(tǒng)4用于獲取無人機(jī)飛行器1的三維空間定位；所述后臺上機(jī)系統(tǒng)作為人機(jī)交互界面實現(xiàn)對太陽能電站自動巡檢系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)定和顯示；太陽能電站內(nèi)設(shè)置無人機(jī)停機(jī)位，所述無人機(jī)停機(jī)位上設(shè)置無線充電發(fā)送模塊，所述無人機(jī)飛行器1上設(shè)置無線充電接收模塊。
進(jìn)一步地，所述無人機(jī)停機(jī)位上的無線充電發(fā)送模塊與太陽能電池板5連接，由太陽能電池板5供電，優(yōu)選地，所述無線充電接收模塊上設(shè)置電源管理單元，所述電源管理單元與無人機(jī)性器的通訊模塊連接，所述電源管理單元用于監(jiān)測無人機(jī)飛行器1的電量，避免無人機(jī)因失電造成無法工作；優(yōu)選地，所述電源管理單元監(jiān)測到無人機(jī)飛行器1的電量剩余10%時，啟動無人機(jī)飛行器1的自動返航功能，返回?zé)o人機(jī)停機(jī)位處進(jìn)行無線充電。
優(yōu)選地，所述巡檢控制器包括dsp處理器、fpga芯片和無線單元，所述dsp處理器、gpga芯片和無線單元順序連接，所述dsp處理器與后臺上機(jī)系統(tǒng)連接，所述fpga芯片與雷達(dá)監(jiān)測系統(tǒng)4相連，所述無線單元通過無線通訊與無人機(jī)飛行器1的通訊模塊連接。
優(yōu)選地，所述后臺上機(jī)系統(tǒng)包括微控制器、輸入模塊、輸出模塊、網(wǎng)口、usb接口和rs485串口，所述輸入模塊、輸出模塊、網(wǎng)口、usb接口、rs485串口均與微控制器連接，所述微控制器與太陽能電池板5連接，由太陽能電池板5供電，所述網(wǎng)口與電站控制中心連接，所述usb接口連接儲存設(shè)備，所述rs485串口與所述dsp處理器連接。
優(yōu)選地，所述輸入模塊包括控制面板和輸入端口，所述控制面板通過輸入端口與微控制器連接，所述控制面板上設(shè)置按鍵模塊，所述輸出模塊為顯示屏，所述顯示屏與微控制器連接。
優(yōu)選地，所述調(diào)節(jié)式平臺2包括驅(qū)動電機(jī)、轉(zhuǎn)軸和固定架，所述驅(qū)動電機(jī)的輸出軸連接轉(zhuǎn)軸，所述固定架上設(shè)置套筒，所述套筒內(nèi)壁上設(shè)置凹槽，所述轉(zhuǎn)軸上設(shè)置與套筒內(nèi)壁凹槽相匹配的突條，所述套筒上設(shè)置狹縫，所述狹縫的邊緣上設(shè)置固定耳片，所述固定耳片上設(shè)置通孔，所述通孔內(nèi)設(shè)置緊固件，所述緊固件用于將固定架固定于轉(zhuǎn)軸上，所述固定架上固定紅外熱成像系統(tǒng)3。
優(yōu)選地，所述驅(qū)動電機(jī)內(nèi)設(shè)置編碼器，所述編碼器與無人機(jī)飛行器1的通訊模塊連接；所述無人機(jī)飛行器1內(nèi)設(shè)置數(shù)傳模塊，所述數(shù)傳模塊與無人機(jī)飛行器1的通訊模塊連接。
進(jìn)一步地，所述數(shù)傳模塊的型號為cuav3dr。
優(yōu)選地，所述紅外熱成像系統(tǒng)3包括紅外熱像儀和圖像傳輸模塊，所述紅外熱像儀與圖像傳輸模塊連接，所述圖像傳輸模塊與所述無線單元連接。
進(jìn)一步地，所述圖傳模塊的型號為ts835。
優(yōu)選地，所述巡檢控制器和后臺上機(jī)系統(tǒng)固定于同一箱體6內(nèi)，控制面板和顯示屏嵌于箱體6正面，所述顯示屏設(shè)置于控制面板上方，所述網(wǎng)口、usb接口和rs485串口均設(shè)置于箱體6背面。
本發(fā)明的工作原理：后臺上機(jī)系統(tǒng)中，操作員輸入模塊設(shè)置自動巡檢系統(tǒng)的參數(shù)并通過輸出模塊進(jìn)行顯示，與微控制器連接的rs485串口將操作員輸入的參數(shù)傳輸?shù)窖矙z控制器的dsp處理器上，dsp處理器處理后將數(shù)據(jù)傳輸至fpga芯片，同時fpga芯片接收雷達(dá)監(jiān)測系統(tǒng)4中三個fmcw雷達(dá)測定的無人機(jī)飛行器1的三維坐標(biāo)，fpga芯片處理后，得出無人機(jī)飛行器1的巡航路線，經(jīng)無線單元與無人機(jī)飛行器1的通訊模塊連接，無人機(jī)飛行器1按巡航路線進(jìn)行飛行；同時參數(shù)中包含調(diào)節(jié)式平臺2的調(diào)節(jié)信號，通訊模塊通過巡檢控制器得到調(diào)節(jié)式平臺2的調(diào)節(jié)信號后，通過與之連接的編碼器控制驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)動相應(yīng)的角度，實現(xiàn)固定架的轉(zhuǎn)動，進(jìn)而實現(xiàn)紅外熱像儀的鏡頭方向垂直于太陽能電池板5；飛行過程中數(shù)傳模塊用于監(jiān)測無人機(jī)飛行速度、加速度及旋翼電機(jī)的轉(zhuǎn)速，數(shù)傳模塊將以上信息傳輸?shù)綗o線單元；調(diào)節(jié)式平臺2上的紅外熱成像系統(tǒng)3，即其中的紅外熱像儀收集太陽能電池板5的圖像，通過與之連接的圖像傳輸模塊將太陽能電池板5的圖像傳輸?shù)綗o線單元；無線單元將信息通過fpga芯片、dsp處理及rs185串口傳輸?shù)轿⒖刂破?，并通過輸出模塊進(jìn)行顯示，同時將信息存儲于儲存設(shè)備內(nèi)和通過網(wǎng)口發(fā)送到電站控制中心。
無人機(jī)飛行器1通過巡檢控制器的控制對調(diào)節(jié)式平臺2進(jìn)行調(diào)控，通過調(diào)節(jié)式平臺2的調(diào)節(jié)調(diào)整紅外熱成像系統(tǒng)3的錄入角度，無人機(jī)飛行器1通過與巡檢控制器的數(shù)據(jù)和信號交互，進(jìn)行圖像錄入，巡檢控制器通過分析熱成像圖像確實每一塊太陽能電池板5的平均溫度和局部溫度以判斷太陽能電池板5的工作狀態(tài)。在無人機(jī)飛行器1運(yùn)行過程中，雷達(dá)監(jiān)測系統(tǒng)4在水平方向上進(jìn)行機(jī)械掃描確實方位角，在垂直方向上進(jìn)行電掃描確定高低角，從面獲得目標(biāo)的距離，方向和高度信息，實現(xiàn)三維空間定位，并將其結(jié)果發(fā)送到巡檢控制器，巡檢控制器將采集到的雷達(dá)測距數(shù)據(jù)進(jìn)行分析確定無人機(jī)飛行器1相對于太陽能電站的相對位置，而后巡檢控制器根據(jù)后臺上機(jī)系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置和控制信號，對無人機(jī)性器進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，從而使無人機(jī)飛行器1按照一定的路線結(jié)太陽能電站進(jìn)行自動巡檢，實現(xiàn)高效率巡檢，節(jié)省人力運(yùn)維成本。
需要說明的是，上述各技術(shù)特征繼續(xù)相互組合，形成未在上面列舉的各種實施例，均視為本發(fā)明說明書記載的范圍；并且，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進(jìn)或變換，而所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。