CN110750107A

CN110750107A - 一种基于光学标识的光伏电站无人机巡检方法

Info

Publication number: CN110750107A
Application number: CN201911061333.4A
Authority: CN
Inventors: 范相林; 宋荣武; 彭海新; 关玉文; 尚衍超; 敬守琚; 汤义; 李钧; 孙旭; 杨树维; 何雨熹
Original assignee: Guotou Chuxiong Wind Power Co Ltd; Sdic Dali Photovoltaic Power Generation Co Ltd; Sdic Yunnan Wind Power Co Ltd; Yunnan Metallurgical New Energy Co Ltd
Current assignee: Guotou Chuxiong Wind Power Co Ltd; Sdic Dali Photovoltaic Power Generation Co Ltd; Sdic Yunnan Wind Power Co Ltd; Yunnan Metallurgical New Energy Co Ltd
Priority date: 2019-11-01
Filing date: 2019-11-01
Publication date: 2020-02-04

Abstract

本发明实施例提供了一种基于光学标识的光伏电站无人机巡检方法，包括：确定至少一个目标光伏场区域；所述目标光伏场区域设置有唯一的光学标识体；获取与所述目标光伏场区域对应的目标地标信息；所述目标地标信息与所述光学标识体匹配；根据所述目标地标信息生成巡检任务；控制预置的无人机执行所述巡检任务；所述无人机用于采集与所述巡检任务对应的图像数据；基于所述目标地标信息，对所述图像数据进行识别处理。本发明实施例可以实现自动根据光伏场区域的地标信息生成巡检任务，控制无人机执行该巡检任务，并能够基于地标信息对无人机采集的数据进行识别处理，提高巡检光伏场的效率，降低巡检光伏场成本。

Description

一种基于光学标识的光伏电站无人机巡检方法

技术领域

本发明涉及检测技术领域，特别是涉及一种基于光学标识的光伏电站无人机巡检方法。

背景技术

随着太阳能发电技术的发展进步，光伏电站的数量也越来越多。

光伏电站的光伏组件通常安装在地域开阔和阳光充足的地带。在光伏电站的长期使用中，光伏组件表面难免有遮挡物，这些遮挡物在光伏组件上形成了阴影。由于局部阴影的存在，光伏组件中某些电池单片的电流以及电压发生了变化。从而导致光伏组件局部电流与电压之积增大，使光伏组件的局部温度上升，这种现象叫“热斑效应”。

现有技术中，可以对光伏组件采用无人机巡检的方式进行热斑检测，通过空地一体化，人机协同的方式来识别和处理故障组件及设备。无人机巡检时航迹规划需要先进行试飞确定光伏电站的周界，通过飞行获取图像，拼接形成底图，然后在底图的基础上人工规划航线，巡检任务结束后采集的任务数据需要利用机器或人工识读，判断和定位故障组件(热斑等)。

但是现有技术中，采用无人机巡检时，巡检航线规划设置较高重合度，致使无人机需要长时间飞行，同时也增加了冗余的检测数据。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明实施例以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种基于光学标识的光伏电站无人机巡检方法。

为了解决上述问题，本发明实施例公开了一种基于光学标识的光伏电站无人机巡检方法，包括：

确定至少一个目标光伏场区域；所述目标光伏场区域设置有唯一的光学标识体；

获取与所述目标光伏场区域对应的目标地标信息；所述目标地标信息与所述光学标识体匹配；

根据所述目标地标信息生成巡检任务；

控制预置的无人机执行所述巡检任务；所述无人机用于采集与所述巡检任务对应的图像数据；

基于所述目标地标信息，对所述图像数据进行识别处理。

优选地，所述目标地标信息包括目标经纬度信息；所述巡检任务包括巡检航线；所述根据所述地标信息生成巡检任务的步骤包括：

确定起点位置和终点位置；

生成包含有所述起点位置、所述终点位置和所述目标经纬度信息的多个待选航线；

计算所述待选航线中最短路径为所述巡检航线。

优选地，所述基于所述目标地标信息，对所述图像数据进行识别处理的步骤，包括：

接收所述图像数据；所述图像数据包括多个图像序列，所述图像序列包括目标区域图像和标识体图像；

识别与所述标识体图像匹配的目标地标信息；

采用所述与所述标识体图像匹配的目标地标信息，确定所述目标区域图像对应的地理位置。

优选地，所述光学标识体包括图形模组和/或字符模组。

优选地，在所述确定至少一个目标光伏场区域的步骤之前，所述方法还包括：

确定预置的光伏场的地理特征信息；

采用所述地理特征信息，将所述光伏场划分成多个光伏场区域；

生成与所述光伏场区域匹配的地标信息。

本发明实施例还公开了一种基于光学标识的光伏电站无人机巡检装置，包括：

确定模块，用于确定至少一个目标光伏场区域；所述目标光伏场区域设置有唯一的光学标识体；

获取模块，用于获取与所述目标光伏场区域对应的目标地标信息；所述目标地标信息与所述光学标识体匹配；

生成模块，用于根据所述目标地标信息生成巡检任务；

控制模块，用于控制预置的无人机执行所述巡检任务；所述无人机用于采集与所述巡检任务对应的图像数据；

处理模块，用于基于所述目标地标信息，对所述图像数据进行识别处理。

优选地，所述目标地标信息包括目标经纬度信息；所述巡检任务包括巡检航线；所述生成模块包括：

位置单元，用于确定起点位置和终点位置；

待选航线单元，用于生成包含有所述起点位置、所述终点位置和所述目标经纬度信息的多个待选航线；

航线计算单元，用于计算所述待选航线中最短路径为所述巡检航线。

优选地，所述处理模块包括：

接收单元，用于接收所述图像数据；所述图像数据包括多个图像序列，所述图像序列包括目标区域图像和标识体图像；

识别单元，用于识别与所述标识体图像匹配的目标地标信息；

确定单元，用于采用所述与所述标识体图像匹配的目标地标信息，确定所述目标区域图像对应的地理位置。

优选地，所述光学标识体包括图形模组和/或字符模组。

优选地，所述装置还包括：

特征模块，用于确定预置的光伏场的地理特征信息；

划分模块，用于采用所述地理特征信息，将所述光伏场划分成多个光伏场区域；

地标模块，用于生成与所述光伏场区域匹配的地标信息。

本发明实施例还公开了一种电子设备，包括：

一个或多个处理器；和

其上存储有指令的一个或多个机器可读介质，当由所述一个或多个处理器执行时，使得所述装置执行如上所述的一个或多个的方法。

本发明实施例还公开了一个或多个机器可读介质，其上存储有指令，当由一个或多个处理器执行时，使得所述处理器执行如上所述的一个或多个的方法。

本发明实施例包括以下优点：通过在确定至少一个目标光伏场区域后，获取与目标光伏场区域对应的目标地标信息。由于目标光伏场区域设置有唯一的光学标识体，且目标地标信息与光学标识体匹配，使得在根据目标地标信息生成巡检任务并控制预置的无人机执行巡检任务后，无人机能够采集到与目标光伏场区域对应的图像数据，从而实现自动根据光伏场区域的地标信息生成巡检任务，通过无人机采集与目标地标信息对应的图像数据，并能够基于地标信息对无人机采集的数据进行识别处理，实现对目标光伏场区域的巡检，提高对光伏场巡检的效率。

附图说明

图1是本发明的一种基于光学标识的光伏电站无人机巡检方法实施例一的步骤流程图；

图2是本发明的一种基于光学标识的光伏电站无人机巡检方法实施例二的步骤流程图；

图3是本发明的一种基于光学标识的光伏电站无人机巡检装置实施例的结构框图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参照图1，示出了本发明的一种基于光学标识的光伏电站无人机巡检方法实施例一的步骤流程图，具体可以包括如下步骤：

光伏电站是指一种利用太阳光能、采用光伏材料(诸如晶硅板)、逆变器等电子元件组成的发电体系，与电网相连并向电网输送电力的光伏发电***。

本发明实施例可以应用于管理平台，该管理平台用于对光伏场中的光伏电站进行管理，例如：监测光伏电站中的光伏组件是否出现故障等。管理平台可以匹配位于不同位置的多个光伏场，以实现光伏场的跨区域、长距离管理。

步骤101，确定至少一个目标光伏场区域；所述目标光伏场区域设置有唯一的光学标识体；

通过确定光伏场中的全部或部分区域为目标光伏场区域，管理平台可以针对目标光伏场区域进行巡检，以检测目标光伏场区域内的光伏电站是否处于故障状态，或者检测光发电站出现何种故障。

在确定目标光伏区域之前，可以针对每一个光伏场区域设置唯一的光学标识体。光学标识体可以被感光器件所识别，例如：CCD(Charge-coupled Device，电荷耦合元件)、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体)等。具体实现中，光学标识体可以采用目前成熟的编码方式，也可借鉴现有的条码或其它OCR技术方法，兼具人工识别和机器识别的优点，并具有一定的冗余性。

为了提高管理效率，光学标识体可以统一设置在对应光伏场区域指定方位，例如：光学标识体设置在光伏场区域的东北方向上的边界处。

步骤102，获取与所述目标光伏场区域对应的目标地标信息；所述目标地标信息与所述光学标识体匹配；

地表信息是指可以用于表示光伏场区域地理标识的信息，即通过目标地标信息可以确定目标光伏场区域的地理位置。具体的，地标信息与光学标识体匹配，使得“光伏场区域-光学标识体-地标信息”三者相互对应，通过三者中的任一个可以确定三者中的另外两个。

而在管理平台中可以存储地标信息。管理平台通过地标信息可以确定对应的光伏场区域和光学标识体。管理平台可以对光伏场区域和光学标识体进行编码，并将该编码与地标信息建立对应关系，已实现通过地标信息快速确定光伏场区域和光学标识体。进一步地，可以实现快速维护光学标识体。

步骤103，根据所述目标地标信息生成巡检任务；

在确定目标地标信息后，可以自动地生成与目标地标信息对应的巡检任务，以控制指定设备对目标光伏场区域进行巡检。

步骤104，控制预置的无人机执行所述巡检任务；所述无人机用于采集与所述巡检任务对应的图像数据；管理平台可以与多个预置的无人机建立无线连接，通过将巡检任务发送至无人机，无人机能够响应并执行巡检任务。具体的，无人机可以设置有感光器件，通过感光器件采集与巡检任务对应的图像数据。而巡检任务与目标地标信息对应，使得无人机能够采集与目标地标信息对应的图像数据

步骤105，基于所述目标地标信息，对所述图像数据进行识别处理

管理平台能够基于目标地标信息，对无人机采集到的图像数据进行处理，分析采集到的图像数据，确定光伏场区域的光伏组件的工作状态，实现对目标光伏区域的巡检。

在本发明实施例中，通过在确定至少一个目标光伏场区域后，获取与目标光伏场区域对应的目标地标信息。由于目标光伏场区域设置有唯一的光学标识体，且目标地标信息与光学标识体匹配，使得在根据目标地标信息生成巡检任务并控制预置的无人机执行巡检任务后，无人机能够采集到与目标光伏场区域对应的图像数据，从而实现自动根据光伏场区域的地标信息生成巡检任务，并通过无人机采集与目标地标信息对应的图像数据，并基于所述目标地标信息，对所述图像数据进行识别处理，实现对目标光伏场区域的巡检，提高对光伏场巡检的效率，进一步地，缩短了无人机航行路径以及降低了采集图像重合度，从而实现降低巡检成本。

在本发明的一种可选实施例中，所述光学标识体包括图形模组和/或字符模组。

图形模组、字符模组可以设置在光学标识体的顶面，以使无人机在执行巡检任务时，能够简便快速地识别出图形模组和/或字符模组。

图像模组可以是位于光学标识体顶部的印刷或者印刻有图形信息的部件，图形信息可以包括但不限于条形码、二维码。字符模组可以是位于光学标识体顶部的印刷或者印刻有字符信息的部件，字符信息可以是由中文、数字、英文、符号中的一种或多种排列组成的信息。

图像模组和字符模组具有光学特征，无人机中感光器件(或者视觉***)可以对图像信息和字符信息进行识别，从而采集光学特征对应的地标信息。

在本发明的一种可选实施例中，所述目标地标信息包括目标经纬度信息；所述巡检任务包括巡检航线；步骤103可以包括：

子步骤S11，确定起点位置和终点位置；

起点位置是指无人机执行巡检任务时起飞的位置，终点位置是指无人机执行完巡检任务后降落的位置。起点位置和重点位置可以是一个具体的经纬度坐标。

子步骤S12，生成包含有所述起点位置、所述终点位置和所述目标经纬度信息的多个待选航线；

目标经纬度信息可以指对应的光伏场区域的中心点经纬度坐标。以起点位置为待选航线起点、以终点位置为待选航线终点，生成包括全部目标经纬度信息的多种可能的待选航线。

子步骤S13，计算所述待选航线中最短路径为所述巡检航线。

对每个待选航线的航行路径进行计算，将待选航线中路径最短的一个为巡检航线，从而使得在无人机执行巡检任务时，能够采用最短的路径掠过目标光伏场区域，提高对光伏电站的巡检效率。

在本发明的一种可选实施例中，步骤105包括：

子步骤S21，接收所述图像数据；所述图像数据包括多个图像序列，所述图像序列包括目标区域图像和标识体图像；

子步骤S22，识别与所述标识体图像匹配的目标地标信息；

子步骤S23，采用所述与所述标识体图像匹配的目标地标信息，确定所述目标区域图像对应的地理位置。

管理平台可以接收无人机采集到的图像数据，使得能够对图像数据做进一步处理。图像数据可以包括多个图像序列，图像序列可以指一帧图像，多个图像序列可以组成视频，即图像数据可以是包含多个静态图像的数据，也可以是一个动态图像的数据也即视频数据。

管理平台可以对图像数据中的标识体图像进行识别，确定出与标识体图像匹配的目标地标信息，进一步地，通过地标信息确定出该图像序列中目标区域图像对应的实际光伏场区域，从而确定该目标区域图像的实际位置。

在本发明的一种可选实施例中，步骤105可以还包括：子步骤S24，采用所述与所述标识体图像匹配的目标地标信息，拼接多个所述目标区域图像。

管理平台可以在对多个目标区域图像的位置进行确定后，根据目标区域图像对应的实际位置确定目标区域图像之间的相对位置关系，并根据该相对位置关系对多个目标区域图像进行拼接，生成单一的图像。管理人员可以根据生成的单一的图像，快捷的获取巡检任务所采集到的图像数据，提高管理人员对光伏场的管理效率。

进一步地，可以将目标地标信息与对应的目标区域图像进行组合，并提供第三方接口(如：APP、SDK等)，通过第三个接口获取与目标地标信息对应的第二图像数据(例如：热力图、气象图等)，并将目标区域图像与第二图像数据进行组合，以实现更进一步地对光伏场的巡检以及监测。

在本发明的一种可选实施例中，在所述确定至少一个目标光伏场区域的步骤之前，所述方法还包括：确定预置的光伏场的地理特征信息；采用所述地理特征信息，将所述光伏场划分成多个光伏场区域；生成与所述光伏场区域匹配的地标信息。

在步骤101之前，可以先确定预置的光伏场的地理特征信息，地理特征信息用以确定光伏场的空间地理特征，地理特征信息可以包括面积、经纬度信息、边界、海拔高度中的一种或多种。可以采用地理特征信息对光伏场划分成多个光伏场区域，例如：将光伏场划分成多个经度跨度和维度跨度相等的光伏场区域。地标信息用以区分不同的光伏场区域。管理人员可以根据地标信息制作相应的光学标识体，或者是先制作光学标识体再根据光学标识体生成对应的地标信息。管理平台能够实现对地标信息的增减、快速检索、维护以及与光伏场区域对应关系的管理。

以下，以一个具体应用实施例对本发明实施例进一步说明：

参照图2，示出了本发明的一种基于光学标识的光伏电站无人机巡检方法实施例二的步骤流程图，具体可以包括如下步骤：

步骤201，设计制作光学标识物(光学标识体)。

管理人员可以先按照无人机可准确识别、可快速识别的标准，制作多个光学标识物。

步骤202，安装支架布设地标(光学标识物)。

将制作的光学标识物(即地标)分别安装在光伏场划分的各个光伏场区域内。例如：安装在光伏场区域的左上角。

步骤203，采集地标特征信息。

对光学标识物的光学特征识别，确定地标特征信息，并将地标特征信息存储至管理平台对应的数据库中。

步骤204，基于地标信息的无人机巡检航线规划。

在需要对光伏场区域进行巡检时，确定目标光伏场区域对应的地标信息，并根据该地标信息生成巡检任务，巡检任务中包括有无人机的巡检航线。

步骤205，基于地标信息的无人机巡检任务数据处理。

无人机在执行巡检任务时，能够采集与地标信息对应的图像数据，管理平台能够对无人机采集到的图像数据进行识别、拼接等处理，以快速处理图像数据，提高巡效率。

步骤206，地标维护方法。

管理人员可以通过管理平台对地标信息进行管理，以及对光学标识物的物体维护，以保证巡检光伏场的可执行性和准确性。

需要说明的是，对于方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明实施例并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明实施例，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作并不一定是本发明实施例所必须的。

参照图3，示出了本发明的一种基于光学标识的光伏电站无人机巡检装置实施例的结构框图，具体可以包括如下模块：

确定模块301，用于确定至少一个目标光伏场区域；所述目标光伏场区域设置有唯一的光学标识体；

获取模块302，用于获取与所述目标光伏场区域对应的目标地标信息；所述目标地标信息与所述光学标识体匹配；

生成模块303，用于根据所述目标地标信息生成巡检任务；

控制模块304，用于控制预置的无人机执行所述巡检任务；所述无人机用于采集与所述巡检任务对应的图像数据；

处理模块305，用于基于所述目标地标信息，对所述图像数据进行识别处理。

在本发明的一种可选实施例中，所述目标地标信息包括目标经纬度信息；所述巡检任务包括巡检航线；所述生成模块303包括：

位置单元，用于确定起点位置和终点位置；

在本发明的一种可选实施例中，所述处理模块305包括：

在本发明的一种可选实施例中，所述处理模块305还包括：

拼接单元，用于采用所述与所述标识体图像匹配的目标地标信息，拼接多个所述目标区域图像。

在本发明的一种可选实施例中，所述装置还包括：

特征模块，用于确定预置的光伏场的地理特征信息；

地标模块，用于生成与所述光伏场区域匹配的地标信息。

对于装置实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

本发明实施例还公开了一种电子设备，包括：

一个或多个处理器；和

其上存储有指令的一个或多个机器可读介质，当由所述一个或多个处理器执行时，使得所述装置执行如上所述基于光学标识的光伏电站无人机巡检方法实施例的步骤。

本发明实施例还公开了一个或多个机器可读介质，其上存储有指令，当由一个或多个处理器执行时，使得所述处理器执行如上所述基于光学标识的光伏电站无人机巡检方法实施例的步骤。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

本领域内的技术人员应明白，本发明实施例的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本发明实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明实施例是参照根据本发明实施例的方法、终端设备(***)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理终端设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理终端设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理终端设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理终端设备上，使得在计算机或其他可编程终端设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程终端设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的一种基于光学标识的光伏电站无人机巡检方法，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims

1.一种基于光学标识的光伏电站无人机巡检方法，其特征在于，包括：

根据所述目标地标信息生成巡检任务；

基于所述目标地标信息，对所述图像数据进行识别处理。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标地标信息包括目标经纬度信息；所述巡检任务包括巡检航线；所述根据所述地标信息生成巡检任务的步骤包括：

确定起点位置和终点位置；

计算所述待选航线中最短路径为所述巡检航线。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述目标地标信息，对所述图像数据进行识别处理的步骤，包括：

识别与所述标识体图像匹配的目标地标信息；

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述光学标识体包括图形模组和/或字符模组。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述确定至少一个目标光伏场区域的步骤之前，所述方法还包括：

确定预置的光伏场的地理特征信息；

生成与所述光伏场区域匹配的地标信息。

6.一种基于光学标识的光伏电站无人机巡检装置，其特征在于，包括：

生成模块，用于根据所述目标地标信息生成巡检任务；

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述目标地标信息包括目标经纬度信息；所述巡检任务包括巡检航线；所述生成模块包括：

位置单元，用于确定起点位置和终点位置；

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述处理模块包括：

9.一种电子设备，其特征在于，包括：

一个或多个处理器；和

其上存储有指令的一个或多个机器可读介质，当由所述一个或多个处理器执行时，使得所述装置执行如权利要求1-5所述的一个或多个的方法。

10.一个或多个机器可读介质，其上存储有指令，当由一个或多个处理器执行时，使得所述处理器执行如权利要求1-5所述的一个或多个的方法。