[发明专利]一种用于光伏电站的无人机巡检与缺陷定位系统及方法

说明书

本发明公开了一种用于光伏电站的无人机巡检缺陷定位系统及方法，包括：无人机系统和地面站，所述无人机系统包括无人机、云台相机、GPS定位系统、飞行轨迹控制系统和通信系统；所述地面站包括飞行轨迹规划模块、通讯模块、数据处理分析模块和缺陷定位模块。对图像进行初步的筛选，手动标注红外图像中的缺陷，之后将标注后的图像及相关数据导入目标检测算法中进行训练，建立高精度的光伏面板缺陷检测模型，实现对照片的缺陷的自动识别。将检测模型检测出缺陷在图像上的位置、通过相机标定得到的相机参数、激光测距仪所测数据和建立的无人机巡检时的视锥模型，进行坐标系转换和矩阵运算，得到缺陷的实际位置。本发明定位过程高效快速，节约了人工成本。

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，更具体地说，涉及一种用于光伏电站的无人机巡检缺陷定位系统及方法。

背景技术

近年来，社会迅速发展，对煤、天然气等传统能源的需求也越来越大，但其储量却在逐年降低，如何解决能源问题成为制约世界发展的一大问题。太阳能由于储量丰富、无污染等优点，逐步在新能源领域中占据一席之地，成为开发新能源的重要方向之一。同时，光伏面板作为太阳能转化的关键部件，其研究和发展也受到国内外研究者的关注。在转化太阳能的过程中，光伏面板不可避免的长期暴露在露天环境中，存在自然因素，例如中飘落的异物、堆积的灰尘和鸟类停留的痕迹等，导致光伏面板会出现一定程度的分层、腐蚀、气泡、破裂、发黄或热斑等现象，从而引起其他故障，进而影响光伏面板的使用寿命。因此，为了维护光伏面板正常运行，对光伏面板的异常检测是日常维护中必不可少的步骤之一。

传统的光伏面板检测方法是以检测电流的方式来确认存在缺陷的光伏面板，主要步骤为通过检测一组光伏面板运行时的电流，与正常电流进行对比，从而得知该光伏面板是否存在问题，若电流异常，则可能存在问题，还需要派工作人员去现场查看检验一番之后，才能得到确认。这种方式效率低且时效性差，消耗大量人力，无法准确定位到具体哪块光伏面板发生了故障。本发明结合无人机硬件平台进行光伏面板的缺陷检测，能够有效的提高效率和检测的可靠性。

发明内容

本发明针对现有技术中的不足，提供一种用于光伏电站的无人机巡检与缺陷定位系统及方法，通过无人机搭载云台相机快速获取完整清晰的红外图像及相关数据，快速识别和定位光伏面板上存在的缺陷。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种用于光伏电站的无人机巡检缺陷定位系统，包括无人机系统和地面站，所述无人机系统包括无人机、云台相机、GPS定位系统、飞行轨迹控制系统和通信系统；

所述云台相机包括红外相机和激光测距仪；所述飞行轨迹控制系统用于控制无人机按预定的飞行轨迹和设定的飞行速度进行巡检；

所述地面站包括飞行轨迹规划模块、通讯模块、数据处理分析模块和缺陷定位模块；

所述数据处理分析模块负责对无人机采集到的图像及相关数据进行分析、筛选、手工标注缺陷和使用目标检测算法建立光伏面板缺陷检测模型；

所述缺陷定位模块负责将图像上缺陷所在的位置、通过相机标定得到的相机参数和建立的无人机巡检时的视锥模型，进行坐标系转换和矩阵运算，从而得到缺陷的实际位置，实现缺陷的定位。

为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：

进一步地，所述无人机在地面站的控制下进行飞行巡检工作；

所述的红外相机用于采集光伏面板表面的红外图像数据，所述激光测距仪用于测量无人机相距光伏面板之间的距离并记录；

所述GPS定位系统用于对无人机巡检过程中的实时位置进行定位及记录；

所述通信系统用于将无人机采集到的图像及相关数据传输到地面站；

所述的通讯模块保持无人机与地面站的实时联系，并接收由无人机传输的图像及相关数据。