一种无人机光伏电站电气设备巡检系统及实现方法技术方案

本发明专利技术公开了一种无人机光伏电站电气设备巡检系统及实现方法，该巡检系统包括机载端、地面端、无线通讯模块，其中机载端搭载于无人飞行器上，用于控制拍照或监测设备采集光伏电站电气设备的图像数据，同时接收所述地面端发送至所述机载端的控制指令；地面端设置于地面平台上，用于将机载端采集传送回来的数据进行处理，实现在地面控制无人飞行器的飞行和拍摄操作；无线通讯模块，完成机载端与地面端之间传输飞行控制指令、飞行状态数据、视频回传数据功能。该巡检系统提供红外图像与可见光图像实时高清观看，便于故障的及时解决，通过模式识别方式在地面端分析图像，在发现故障后会进行声光报警，同时记录故障点位置，便于维修人员快速维修。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光伏电站巡检监测
，特别涉及一种无人机光伏电站电气设备巡检系统及实现方法。
技术介绍
随着人类社会的发展，人类社会对能源的需求越来越大，化石能源等常规能源都是十分有限的，可再生能源将是未来人类社会的主要能源。在新的可再生能源中，太阳能光伏发电和风力发电发展最快。光伏电池组件的产量以及光伏组件装机容量增长率持续增高，太阳能光伏发电的研究越来越受到重视。传统的光伏电站巡检方式以纸质为主的人工巡检模式为主，大型太阳能发电厂每年因为巡视和替换发电板，需要投入非常庞大的人力和资金。常出现人员不到位和巡检不及时的状况，从而导致设备故障处理不及时而引发电力事故。为了解决这些问题，近年来许多无人机产品逐渐用于光伏电站的巡检领域。例如，Skycatch公司开发了一款无人机，挂载一套红外摄影机通过在发电板上空巡航，拍摄每块发电板的温度状况。北京臻迪智能科技有限公司的无人机，可进行光伏板航拍检查、输电塔航拍检查、升压站设备航拍检查等各类巡检任务，并提供清晰可靠的视频和照片数据，用于用户后续数据处理和故障分析。但是上述产品存在一些问题
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种无人机光伏电站电气设备巡检系统及实现方法。根据公开的实施例，本专利技术的第一方面提出了一种无人机光伏电站电气设备巡检系统，其特征在于，所述巡检系统包括机载端、地面端、无线通讯模块，其中所述机载端搭载于无人飞行器上，用于控制拍照或监测设备采集光伏电站电气设备的图像数据，同时接收所述地面端发送至所述机载端的控制指令，控制拍照或监测设备的采集参数以及进行抓拍控制，或者控制调焦变倍，以获得清晰的视频图像；所述地面端设置于地面平台上，用于将所述机载端采集传送回来的数据进行处理，实现在地面控制无人飞行器的飞行和拍摄操作；所述无线通讯模块，由两个工作在不同频率的通道组成，低频通道用于完成所述机载端与所述地面端之间传输飞行控制指令、飞行状态数据、云台角度及摄像机焦距、倍率控制信号传输；高频通道用于图像数据传输。进一步地，所述机载端包括飞行控制模块和机载平台模块，其中，所述飞行控制模块基于GPS信号进行飞行定位，提供遥控飞行和自主飞行两种模式，负责所述无人飞行器的飞行控制指令的发布，控制所述无人飞行器的自主飞行，所述飞行控制模块包括飞行路径控制单元、飞行避障控制单元和飞行姿态控制单元，其中所述飞行路径控制单元用于控制所述无人飞行器的飞行路径，所述飞行避障控制单元用于控制所述无人飞行器的飞行避障和所述飞行姿态控制单元用于控制所述无人飞行器的飞行姿态；其中，所述机载平台模块用于控制拍照或监测设备采集光伏电站电气设备的图像数据，包括PCDUINO主控制器、三轴航拍云台、红外热像仪、可见光摄像机。进一步地，所述三轴航拍云台包括X、Y、Z三轴及旋转电机、云台控制单元，该三轴航拍云台支持进行侧滚、俯仰、水平方向360度连续转动，实现对光伏电站电气设备的多角度拍摄。进一步地，所述三轴航拍云台还包括陀螺仪，该三轴航拍平台通过所述陀螺仪保持稳定，以此防止航拍光伏电站电气设备图像抖动。进一步地，所述可见光摄像机支持录像或手动拍照功能，支持自动或者手动控制变焦变倍，清晰度在720P以上；所述红外热像仪支持手动拍照功能，支持自动或者手动控制变焦变倍，像素最小为320x240、热灵敏度在0.06℃以内、对象温度范围-20℃至+250℃；进一步地，所述红外热像仪和可见光摄像机平行、同方向放置安装于所述三轴航拍云台负载侧，所述所述三轴航拍云台安装在无人飞行器下方；所述红外热像仪和可见光摄像机的数据及控制端口接入所述PCDUINO主控制器。进一步地，所述地面端包括地面控制模块和地面处理模块，所述地面控制模块用于对所述机载端进行控制，控制方式包括便携式电脑控制和遥控控制，所述遥控控制用于控制无人飞行器的飞行路线，调整无人飞行器飞行姿态，所述电脑控制用于控制无人飞行器上搭载的拍照或监测设备的拍照、变焦、变倍；所述地面处理模块用于将所述机载端采集到的光伏电站电气设备的图像进行实时处理分析，当太阳能电池板出现局部温度异常时，所述地面处理模块会发出报警信号。根据公开的实施例，本专利技术的第二方面提出了一种无人机光伏电站电气设备巡检系统的实现方法，所述实现方法包括下列步骤：地面控制模块通过便携式电脑控制和遥控控制对搭载在无人飞行器的机载端进行控制。由遥控控制用于控制，启动飞行器飞行，并在起飞后调整无人飞行器的飞行路线、调整无人飞行器飞行姿态；电脑控制通过无线通信装置发送云台动作控制指令至机载主控制单元，机载主控制单元接收到云台动作控制指令后，通过云台活动控制机构控制三轴航拍云台进行三轴方向的动作和控制机载端的拍照或监测设备的拍照、变焦、变倍；无线通信模块的低频通道将地面控制模块发出的无人飞行器飞行控制指令以及拍照指令发送到机载端，完成无人飞行器的自主飞行与拍照功能；同时机载端又将云台X、Y、Z三轴的角度参数，可见光摄像机和红外热像仪的焦距倍率参数传输回地面端；机载平台模块中的三轴航拍云台的X、Y、Z三轴通过对应轴的电机控制指令，然后确定该轴电机需要位移的角度，根据角度计算占空比，调制PWM脉冲控制信号，最后由PCDUINO主控制器发送一定占空比的PWM脉冲信号至云台控制单元的RC输入信号接口，通过云台控制单元的驱动电路驱动旋转电机控制三轴航拍云台的俯仰、横滚、水平旋转角度；无人飞行器搭载的可见光摄像机和红外热像仪在接收到主控制器的控制信号后进行焦距和倍率的调整，并对光伏电站电气设备进行手动拍照和/或录像；无线通信模块的高频通道将机载端采集的图像数据传输到地面端；地面处理模块对机载端采集到的光伏电站电气设备的图像进行实时处理分析，当太阳能电池板出现局部温度异常时发出报警信号。进一步地，在无人机光伏电站电气设备巡检系统对光伏电站电气设备巡检前，对光伏电池进行编号。进一步地，所述无线通讯模块基于wifi无线通信方式建立机载端和地面端的信息通道。本专利技术相对于现有技术具有如下的优点及效果：(1)本专利技术由于无人飞行器是在空中飞行的巡检方式，采用非接触式检测，可在不影响设备正常工作的情况下完成对光伏电站电池板和其他设备的巡检。(2)利用飞行器作为搭载平台可以实现不同角度的对电气设备进行测温、巡检，提高了巡检效率和精度。...

【技术保护点】
一种无人机光伏电站电气设备巡检系统，其特征在于，所述巡检系统包括机载端、地面端、无线通讯模块，其中所述机载端搭载于无人飞行器上，用于控制拍照或监测设备采集光伏电站电气设备的图像数据，同时接收所述地面端发送至所述机载端的控制指令，控制拍照或监测设备的采集参数以及进行抓拍控制，或者控制调焦变倍，以获得清晰的视频图像；所述地面端设置于地面平台上，用于将所述机载端采集传送回来的数据进行处理，实现在地面控制无人飞行器的飞行和拍摄操作；所述无线通讯模块，由两个工作在不同频率的通道组成，低频通道用于完成所述机载端与所述地面端之间传输飞行控制指令、飞行状态数据、云台角度及摄像机焦距、倍率控制信号传输；高频通道用于图像数据传输。

【技术特征摘要】
1.一种无人机光伏电站电气设备巡检系统，其特征在于，所述巡检系统
包括机载端、地面端、无线通讯模块，
其中所述机载端搭载于无人飞行器上，用于控制拍照或监测设备采集光伏
电站电气设备的图像数据，同时接收所述地面端发送至所述机载端的控制指
令，控制拍照或监测设备的采集参数以及进行抓拍控制，或者控制调焦变倍，
以获得清晰的视频图像；
所述地面端设置于地面平台上，用于将所述机载端采集传送回来的数据进
行处理，实现在地面控制无人飞行器的飞行和拍摄操作；
所述无线通讯模块，由两个工作在不同频率的通道组成，低频通道用于完
成所述机载端与所述地面端之间传输飞行控制指令、飞行状态数据、云台角度
及摄像机焦距、倍率控制信号传输；高频通道用于图像数据传输。
2.根据权利要求1所述的一种无人机光伏电站电气设备巡检系统，其特
征在于，所述机载端包括飞行控制模块和机载平台模块，
其中，所述飞行控制模块基于GPS信号进行飞行定位，提供遥控飞行和自
主飞行两种模式，负责所述无人飞行器的飞行控制指令的发布，控制所述无人
飞行器的自主飞行，所述飞行控制模块包括飞行路径控制单元、飞行避障控制
单元和飞行姿态控制单元，其中所述飞行路径控制单元用于控制所述无人飞行
器的飞行路径，所述飞行避障控制单元用于控制所述无人飞行器的飞行避障和
所述飞行姿态控制单元用于控制所述无人飞行器的飞行姿态；
其中，所述机载平台模块用于控制拍照或监测设备采集光伏电站电气设备
的图像数据，包括PCDUINO主控制器、三轴航拍云台、红外热像仪、可见光摄
像机。
3.根据权利要求2所述的一种无人机光伏电站电气设备巡检系统，其特
征在于，所述三轴航拍云台包括X、Y、Z三轴及旋转电机、云台控制单元，该
三轴航拍云台支持进行侧滚、俯仰、水平方向360度连续转动，实现对光伏电
站电气设备的多角度拍摄。
4.根据权利要求3所述的一种无人机光伏电站电气设备巡检系统，其特
征在于，所述三轴航拍云台还包括陀螺仪，该三轴航拍平台通过所述陀螺仪保
持稳定，以此防止航拍光伏电站电气设备图像抖动。
5.根据权利要求2所述的一种无人机光伏电站电气设备巡检系统，其特

\t征在于，所述可见光摄像机支持录像或手动拍照功能，支持自动或者手动控制
变焦变倍，清晰度在720P以上；
所述红外热像仪支持手动拍照功能，支持自动或者手动控制变焦变倍，像
素最小为320x240、热灵敏度在0.06℃以内、对象温度范围-20℃至+250℃。
6.根据权利要求2所述的一种无人机光伏电站电气设备巡检系统，其特
征在于，所述红外热像仪和可见光摄像机平行、同方向放置安装于所述三轴航
拍云台负载侧，所述所述三轴航拍云台安装在无人飞行器下方；
所述红外热像仪和可见光...

【专利技术属性】
技术研发人员：李伟华，白雪松，陈佳濠，陈旭琳，郑恒裕，汤炜聪，李翔，胡锐，曹琉，
申请(专利权)人：暨南大学，
类型：发明
国别省市：广东;44