CN105786017A - 一种基于无人机的光伏电站勘察、运维*** - Google Patents

一种基于无人机的光伏电站勘察、运维*** Download PDF

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王跃峰
赵清
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    • G05D1/10Simultaneous control of position or course in three dimensions
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Abstract

本发明公开了一种基于无人机的光伏电站勘察、运维***,包括由机翼和机架组成的无人机,以及地面***,其特征在于:在所述机架内设置有定位模块、激光测距模块、无线/有线通讯模块、飞行控制模块、存储模块、可见光相机以及电源***,无人机通过无线通讯模块与地面***通讯连接,飞行控制模块接收地面***飞行控制指令并控制无人机的飞行动作,电源***为无人机提供电源;激光测距模块实时探测无人机的飞行高度及与位于其下方的障碍物距离;地面***包括飞行控制程序、遥控发射装置、数据库软件、分析计算软件、图像处理软件及无线充电发射装置。

Description

一种基于无人机的光伏电站勘察、运维***
技术领域
本发明涉及一种光伏电站勘察和运维***,尤其涉及一种基于无人机的光伏电站勘察、运维***,属于光伏电站维护技术领域。
背景技术
光伏电站一般设立在地域开阔、阳光充足的等偏远地带,无人值守或值守薄弱,难以做到定期巡视,及时发现异常现象。近两年来,无人机在光伏项目上逐渐得到重视与推广,被大量应用于对光伏电站进行勘测、组件性能监测等,可以完成或者加速完成一些较为困难的任务,降低光伏电站的运维成本。
但是,现有技术中用于光伏电站勘察和维护的无人机,往往功能单一,无法完成电站日常运维的全部操作,在这一定程度上提高的电站的运营成本,阻碍了无人机技术在光伏电站领域的推广和运用。因此,需要对其进行重新设计。
发明内容
本发明针对现有技术中光伏电站勘察、运维***功能单一、成本高的技术问题,提供一种基于无人机的光伏电站勘察、运维***,功能齐全、效果好、成本低。
为此,本发明采用如下技术方案:
一种基于无人机的光伏电站勘察、运维***,包括由机翼(11)和机架(12)组成的无人机(1),以及地面***(2),其特征在于:在所述机架(12)内设置有:定位模块、激光测距模块、无线/有线通讯模块、飞行控制模块、存储模块、可见光相机以及电源***,无人机通过无线通讯模块与地面***通讯连接,飞行控制模块接收地面***飞行控制指令并控制无人机的飞行动作,电源***为无人机提供电源;激光测距模块实时探测无人机的飞行高度及与位于其下方的障碍物距离;
地面***(2)包括:飞行控制程序、遥控发射装置、数据库软件、分析计算软件、图像处理软件及无线充电发射装置,地面***(2)通过飞行控制程序以及遥控发射装置对无人机发出飞行控制指令,并控制无人机的飞行动作,通过图像处理软件、数据库软件、分析计算软件以及无线充电发射装置接收、存储和分析无人机收集的信息。
进一步地,还包括通过挂载结构(3)活动连接于机架(12)上的挂载件(4),挂载件(4)通过通讯数据线与无人机(1)的有线通讯模块及存储模块的交互通信。
进一步地,所述挂载件(4)包括除尘装置(41)、扫码仪、EL相机或热成像相机。
进一步地,所述扫码仪扫描光伏组件的身份识别信息和性能参数,并传输给地面***(2)。
进一步地,所述除尘装置(41)包括挂载箱体(41a),挂载箱体内设置有驱动电机(41b)、可在驱动电机驱动下旋转的旋转杆(41c),在旋转杆的末端设置有清洁头(41d),挂载箱体内还设置有为驱动电机供电的蓄电池(41e)。
进一步地,还包括中继机,中继机与无人机及地面***之间通讯连接。
进一步地,所述电源***包括蓄电池、光伏电池、整流和配电设备以及配电线路。
进一步地,所述光伏电池包括硅电池、薄膜电池、化合物电池或其组合。
进一步地,所述无人机为固定翼无人机、旋翼无人机或无人直升机。
本发明的基于无人机的光伏电站勘察、运维***,具有定位、勘察、安防、除尘、组件身份识别以及EL检测等功能,其中,组件识别功能,提高了组件身份识别工作的效率,提高信息化程度,减少了人工工作量,降低人工执行带来的劳动风险;EL扫描功能,大大降低项目现场进行EL检测的劳动强度,大大提高检测效率;除尘功能,提高了运维自动化水平,降低人工需求量,通过缩短巡视周期来最小化积灰和遮挡对光伏***发电量的影响。
因此,本发明可有效地提高光伏***运维效率,降低运维成本;同时在一定程度上提高光伏***的发电效率。
附图说明
图1为本发明的结构示意图;
图2为本发明的除尘装置的结构示意图;
图中,1为无人机,11为机翼、12为机架,2为地面***,3为挂载结构,4为挂载件,41为除尘装置,41a为挂载箱体,41b为驱动电机、41c为旋转杆,41d为清洁头,41e为蓄电池。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好的理解本发明方案,下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述,本发明中与现有技术相同的部分将参考现有技术。
如图1、图2所示,本发明的基于无人机的光伏电站勘察、运维***,包括由机翼11和机架12组成的无人机1,以及地面***2,其特征在于:在所述机架12内设置有:定位模块、激光测距模块、无线/有线通讯模块、飞行控制模块、存储模块、可见光相机以及电源***。在本发明中,无人机可以为固定翼无人机、旋翼无人机或无人直升机等,原则上只要可以实现在无线遥控和自备的程序控制下飞行的微型无人机均可用于本发明,在此不做限定。
无人机通过无线通讯模块与地面***通讯连接,飞行控制模块接收地面***飞行控制指令并控制无人机的飞行动作;激光测距模块实时探测无人机的飞行高度及与位于其下方的障碍物距离,使无人机的各项功能能够正常发挥,包括清洁工作、成像的距离等,同时保证安全飞行距离。定位模块包括GPS或北斗定位***,当然,还可以采用现有技术中的其他定位***。电源***包括蓄电池、光伏电池、整流设备、配电设备以及配电线路等,为无人机提供稳定的电源;光伏电池包括但不限于采用晶硅电池、薄膜电池、化合物电池或其组合。
地面***2包括:飞行控制程序、遥控发射装置、数据库软件、分析计算软件、图像处理软件及无线充电发射装置,地面***2通过飞行控制程序以及遥控发射装置对无人机发出飞行控制指,并控制无人机的飞行动,通过图像处理软件、数据库软件、分析计算软件以及无线充电发射装置接收、存储和分析无人机收集的信息。
为了进一步拓展本发明的功能,本发明还可包括通过挂载结构3活动连接于机架12上的挂载件4,挂载件4通过通讯数据线与无人机1的有线通讯模块及存储模块的交互通信。挂载件4可以是除尘装置、扫码仪或EL相机等,可根据使用需要进行选择。挂载结构3可以是螺栓、锁扣等结构,实现挂载件4与无人机机架的活动连接。
在运维过程中,如探测到一定程度的积灰、落叶遮挡等影响光伏组件发电的情况,则挂载相应的除尘装置进行清灰、除脏作业。
如图2所示,除尘装置可以为下述结构:包括挂载箱体,挂载箱体内设置有驱动电机、可在驱动电机驱动下旋转的旋转杆,在旋转杆的末端设置有清洁头,挂载箱体内还设置有为驱动电机供电的蓄电池。
当飞行范围较大,或者项目地的地势复杂,使通讯效果无法保证的情况下,在地面***和无人机中间使用中继机,来保证通讯稳定,增加数据传输的可靠性。
本发明具有以下各项功能:
1、航拍及热成像:挂载可见光相机及红外成像仪,按预设或遥控路径探测设备温度,并成像存档;
2、地理定位:集成定位模块,可用于航线设定,及电站位置报告;
3、本地存储:可将拍摄的照片、动画等存储于本地,待降落后执行数据传输操作;
4、无线通讯:将各种传感器获得的数据通过无线的方式实时传送至地面***;
5、激光测距:配置激光测距仪,探测飞行高度及与障碍物的距离;
6、飞行控制:接受地面***发出的飞行指令,使无人机执行相应动作;
7、设计勘察:便于对人员不易到达的位置进行勘察,并获得位置、距离及图像信息,供设计参考;
8、安防:项目建设及运维过程中的安防及报警;
9、地面***:接收无人机获得的相关数据,进行数据库查询、图像处理、分析运算等操作。并发送控制指令,支持遥控、预定义航线,降低飞行风险,并使之满足不同使用地的飞行器相关管理规定。
10、光伏电源***:使用光伏电池为无人机提供部分能源,延长无人机续航时间。
本发明各项功能的实现过程如下:
1、航拍:提前在地面***的飞行控制程序中设定飞行路径,或者切换为现场手动遥控模式,在没有挂载件4的情况下,执行飞行及拍照任务。
2、热成像:提前在地面***的飞行控制程序中设定飞行路径,或者切换为现场手动遥控模式,在挂载热成像相机(集成在挂载件4中)的情况下,执行热成像扫描任务。
3、EL成像:提前在地面***的飞行控制程序中设定飞行路径,或者切换为现场手动遥控模式,在挂载EL相机(集成在挂载件4中)的情况下,执行EL扫描任务。
4、组件扫码:手动遥控执行扫码作业,将扫描到的信息即时传输到地面***2进行分析处理,地面***2将显示组件的性能参数及历史信息,供诊断分析使用。
5、设计勘察:手动遥控执行飞行任务,对项目地的安装高度、障碍物位置等情况进行探测,无需工作人员进行登高作业,就可以对项目地的情况有一个全局的了解。
6、安防报警:在项目施工或者运行过程中,如发现非法闯入、火灾等意外情况,可立即启动警报***,定向发送警告信息。
7、除尘:在运维过程中,如探测到一定程度的积灰、落叶遮挡等影响光伏组件发电的情况,则挂载相应的挂载件(3)进行清灰、除脏作业。
显然,所描述的实施例仅仅是本发明的部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本发明保护的范围。

Claims (9)

1.一种基于无人机的光伏电站勘察、运维***,包括由机翼(11)和机架(12)组成的无人机(1),以及地面***(2),其特征在于:在所述机架(12)内设置有:定位模块、激光测距模块、无线/有线通讯模块、飞行控制模块、存储模块、可见光相机以及电源***,无人机通过无线通讯模块与地面***通讯连接,飞行控制模块接收地面***飞行控制指令并控制无人机的飞行动作,电源***为无人机提供电源;激光测距模块实时探测无人机的飞行高度及与位于其下方的障碍物距离;
地面***(2)包括:飞行控制程序、遥控发射装置、数据库软件、分析计算软件、图像处理软件及无线充电发射装置,地面***(2)通过飞行控制程序以及遥控发射装置对无人机发出飞行控制指,并控制无人机的飞行动作,通过图像处理软件、数据库软件、分析计算软件以及无线充电发射装置接收、存储和分析无人机收集的信息。
2.根据权利要求1所述的基于无人机的光伏电站勘察、运维***,其特征在于:还包括通过挂载结构(3)活动连接于机架(12)上的挂载件(4),挂载件(4)通过通讯数据线与无人机(1)的有线通讯模块及存储模块的交互通信。
3.根据权利要求2所述的基于无人机的光伏电站勘察、运维***,其特征在于:所述挂载件(4)包括除尘装置(41)、扫码仪、EL相机或热成像相机。
4.根据权利要求3所述的基于无人机的光伏电站勘察、运维***,其特征在于:所述扫码仪扫描光伏组件的身份识别信息和性能参数,并传输给地面***(2)。
5.根据权利要求3所述的基于无人机的光伏电站勘察、运维***,其特征在于:所述除尘装置(41)包括挂载箱体(41a),挂载箱体内设置有驱动电机(41b)、可在驱动电机驱动下旋转的旋转杆(41c),在旋转杆的末端设置有清洁头(41d),挂载箱体内还设置有为驱动电机供电的蓄电池(41e)。
6.根据权利要求1所述的基于无人机的光伏电站勘察、运维***,其特征在于:还包括中继机,中继机与无人机及地面***之间通讯连接。
7.根据权利要求1所述的基于无人机的光伏电站勘察、运维***,其特征在于:所述电源***包括蓄电池、光伏电池、整流和配电设备以及配电线路。
8.根据权利要求7所述的基于无人机的光伏电站勘察、运维***,其特征在于:所述光伏电池包括硅电池、薄膜电池、化合物电池或其组合。
9.根据权利要求1所述的基于无人机的光伏电站勘察、运维***,其特征在于:所述无人机为固定翼无人机、旋翼无人机或无人直升机。
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