齿轮齿条传动式自动换行的光伏板监测装置与方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种齿轮齿条传动式自动换行的光伏板监测装置与方法。通过齿轮齿条的传动实现监测机器人自动换行，实现对整个光伏发电场的全面监测；监测机器人自带红外热像仪与可见光相机，在监测光伏板时能够对数据进行实时采集，体现出对光伏板更加完善的监测方式；通过PC端对所采集的图片进行处理，实现对光伏板缺陷的提取。本发明专利技术方法通过自动换行的方式，达到对光伏发电场的监测，大大地减少了人工干预的同时，提升了对光伏板监测的效率与精确度。

【技术实现步骤摘要】
齿轮齿条传动式自动换行的光伏板监测装置与方法
本专利技术属于太阳能光伏发电
，具体涉及一种齿轮齿条传动式自动换行的光伏板监测装置与方法。
技术介绍
虽然化石能源是促进世界经济发展的最重要能源，但是能源的结构正在发生变化。可再生能源的加速提升，全球能源体系向着低碳化进行转型，可再生能源的使用将成为能源发展中的中流砥柱，加快可再生能源的发展亦成为全球能源转换的主要趋势，随之而来的便是太阳能将拥有宽广的市场。与能源转换相呼应的便是国家所出台的一系列政策规划，均遵循着“创新驱动、产业升级、降低成本、扩大市场、完善体系”的整体思路，极大力度地推动着光伏发电的多元化应用。我国虽然在全球光伏市场中占据着非常大的篇幅，但是关于光伏板的技术仍不够完善，需要以更加先进和优质的科学技术去支撑这个巨大的光伏发电市场。光伏板在发电工作的同时，运维亦是不容小觑的一部分，也许小小的光伏板缺陷便会导致整块光伏板的瘫痪，甚至乎影响到整个光伏发电场的工作，大大减少了发电的效率。在避免一些不必要的小问题之时，亦能让发电效率得到稳定的保持，故而对光伏板的检测是光伏发电场工作之时尤为重要的一部分。
技术实现思路
为了解决
技术介绍
中的问题，本专利技术提出了一种齿轮齿条传动式自动换行的光伏板监测装置与方法，通过齿轮齿条传动的方式实现监测机器人自动换行，从而实现监测多个光伏组件的缺陷情况。本专利技术采用的技术方案如下：一、一种齿轮齿条传动式自动换行的光伏板监测装置包括光伏组件、监测机器人、传送支架、传送轨道、对接平台和PC端；光伏组件通过支撑架倾斜安装于水平地面上；传送轨道通过传送支架固定于光伏组件侧方，对接平台滑动安装于传送轨道上。对接平台包括对接平台支架和对接台面，对接台面通过对接平台支架布置于光伏组件一侧，且光伏组件与对接台面位于同一倾斜平面，光伏组件和对接台面顶端相平齐，且光伏组件顶端设有凹槽轨道。监测机器人位于对接台面或光伏组件表面，监测机器人包括监测机器人框架、运动模块、清洁模块和监测模块；运动模块主要由运动供电模块、主动轮、从动轮、侧轮、步进电机以及运动控制模块组成；监测机器人上部两侧装有沿凹槽轨道滑动的主动轮和从动轮，监测机器人框架中间两侧还装有沿对接台面的倾斜平面滑动的侧轮，侧轮与步进电机的输出轴相连。监测机器人框架内部两侧设有监测框架轨道，移动部件两侧设有沿监测框架轨道滑动的对接导轨，移动部件由相连的清洁模块框架和监测模块框架组成；清洁模块框架底部放置有清洁模块，用于清洁光伏组件；监测模块框架上放置有监测模块。监测机器人框架上部设有安装板用于固定步进电机、运动控制模块和运动供电模块；监测机器人框架顶端通过电机支架安装有运动电机，运动电机的输出轴与线圈的转动轴相连，线圈上绕制的引导线穿过出线孔与移动部件相连。监测模块包括监测供电模块、监测控制模块、红外热像仪和可见光摄像头，监测供电模块为监测模块供电，监测模块由监测控制模块控制红外热像仪和可见光摄像头采集光伏组件表面的图像，并将采集的图像传输至PC端。传送轨道主要由第一传动轨、第二传动轨组成，第一传动轨和第二传动轨通过传送支架固定于光伏组件侧方，第一传动轨和第二传动轨平行布置，第二传动轨靠近第一传动轨的一侧设有齿条，齿条沿第二传动轨延伸方向布置，对接平台通过滑台滑动安装于第一传动轨和第二传动轨上方。所述对接平台支架主要由上下铰接相连的上框架和下框架组成，下框架底部两侧设有沿传送轨道移动的滑台，上框架顶端固定有对接台面，对接台面侧面设有防止监测机器人掉落的侧板；对接平台上安装有与传动控制模块相连的传动电机，传动电机的输出轴与传动齿轮相连，传动齿轮与第二传动轨上的齿条相啮合，传动控制模块控制传动电机带动传动齿轮沿齿条转动的同时，带动对接平台沿传送轨道滑动。运动供电模块用于运动模块的供电，运动控制模块通过步进电机控制侧轮转动，从而带动监测机器人沿对接台面滑动或沿光伏组件滑动；监测机器人位于对接台面上时，主动轮和从动轮与对接台面顶端接触；监测机器人位于光伏组件表面时，主动轮和从动轮沿凹槽轨道滑动。多个光伏组件等间隔排布成一列，若干列光伏组件排布成光伏组件陈列，传送轨道位于每列光伏组件侧方；每个光伏组件由多列平行布置的光伏板组成。光伏组件底部的支撑架安装有接近开关，接近开关靠近传送轨道且靠近光伏组件上端。监测机器人框架采用透明材质制备；传动控制模块、监测控制模块、运动控制模块均与PC端相连。二、一种齿轮齿条传动式自动换行的光伏板监测装置的工作方法包括以下步骤：步骤1)对接平台沿传送轨道移动至第一个光伏组件，当对接平台支架的上框架第二次经过光伏组件上的接近开关时，接近开关将信号传输至PC端，PC端通过传动控制模块切断供电使对接平台停止运动，此时对接台面和光伏组件顶端相平齐；步骤2)运动控制模块控制监测机器人从对接台面驶入光伏组件上的第一块光伏板；然后启动运动电机，释放线圈中的引导线，移动部件在重力作用下从光伏组件顶部逐渐滑落至光伏组件底部，再回收线圈中的引导线，移动部件在引导线拉力作用下从光伏组件底部逐渐移动至光伏组件顶部后复位；移动部件沿光伏组件表面滑动过程中，清洁模块清洁光伏组件表面，红外热像仪和可见光摄像头采集光伏组件表面的图像并将采集的图像传输至PC端；步骤3)移动部件复位后运动控制模块控制监测机器人移动至下一块光伏板，重复步骤2)操作，直至监测机器人移动至光伏组件上最后一块光伏板；运动控制模块控制监测机器人从光伏组件回到对接台面；步骤4)重复步骤1)～步骤3)，直至对接平台遍历整列光伏组件；步骤5)监测机器人将采集到图像输入PC端，PC端对图像数据集进行处理，并采用FasterRCNN模型对图像中的缺陷目标进行提取，完成光伏组件表面缺陷的监测。所述步骤5)具体为：5.1)剔除图像数据集中不清晰、模糊的图片对图像进行了傅里叶变换操作得到图像的频谱图，根据高频分量和低频分量的分布情况，将高频分量所占比例小于设定值的图像视为不清晰、模糊的图片，进行剔除；5.2)对图像数据集进行镜像翻转、角度旋转以扩充数据集；5.3)将图像数据集中的图片转换为灰度图，将灰度图做直方图计算后进行直方图均衡化处理，以提升图像的对比度，使光伏组件的缺陷与图像背景对比更突出；5.4)将步骤5.3)处理后的图像先做闭运算处理再做开运算的处理，最后进行高斯滤波处理；5.5)采用FasterRCNN模型对图像中的缺陷目标进行提取，通过对图像中缺陷目标进行框定的方式输出检测结果，从而实现光伏组件缺陷的检测提取。本专利技术的有益效果是：1)本专利技术通过传感器实现自动换行技术的同时，能够实现对光伏板更加完善的监测，极大地提升了对光伏板缺陷检测的精确度，且能够通过自动换行的监测机器人可以减少不必要的人工，便能实现对光伏发电场的监测。2)本专利技术通过装置简单易实现的优点，且适用于一般的光伏发电场，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种齿轮齿条传动式自动换行的光伏板监测装置，其特征在于，包括光伏组件(1)、监测机器人(2)、传送支架(3)、传送轨道(4)、对接平台(5)和PC端(6)；光伏组件(1)通过支撑架倾斜安装于水平地面上；传送轨道(4)通过传送支架(3)固定于光伏组件(1)侧方，对接平台(5)滑动安装于传送轨道(4)上；/n对接平台(5)包括对接平台支架(503)和对接台面(501)，对接台面(501)通过对接平台支架(503)布置于光伏组件(1)一侧，且光伏组件(1)与对接台面(501)位于同一倾斜平面，光伏组件(1)和对接台面(501)顶端相平齐，且光伏组件(1)顶端设有凹槽轨道；/n监测机器人(2)位于对接台面(501)或光伏组件(1)表面，监测机器人(2)包括监测机器人框架(215)、运动模块、清洁模块和监测模块；运动模块主要由运动供电模块(201)、主动轮(210)、从动轮(202)、侧轮(203)、步进电机(211)以及运动控制模块(212)组成；监测机器人(2)上部两侧装有沿凹槽轨道滑动的主动轮(210)和从动轮(202)，监测机器人框架(215)中间两侧还装有沿对接台面(501)的倾斜平面滑动的侧轮(203)，侧轮(203)与步进电机(211)的输出轴相连；/n监测机器人框架(215)内部两侧设有监测框架轨道(220)，移动部件两侧设有沿监测框架轨道(220)滑动的对接导轨，移动部件由相连的清洁模块框架(217)和监测模块框架(205)组成；清洁模块框架(217)底部放置有清洁模块(216)，用于清洁光伏组件；监测模块框架(205)上放置有监测模块；/n监测机器人框架(215)上部设有安装板用于固定步进电机(211)、运动控制模块(212)和运动供电模块(201)；监测机器人框架(215)顶端通过电机支架(215)安装有运动电机(214)，运动电机(214)的输出轴与线圈(218)的转动轴相连，线圈(218)上绕制的引导线穿过出线孔(219)与移动部件相连。/n...

【技术特征摘要】
1.一种齿轮齿条传动式自动换行的光伏板监测装置，其特征在于，包括光伏组件(1)、监测机器人(2)、传送支架(3)、传送轨道(4)、对接平台(5)和PC端(6)；光伏组件(1)通过支撑架倾斜安装于水平地面上；传送轨道(4)通过传送支架(3)固定于光伏组件(1)侧方，对接平台(5)滑动安装于传送轨道(4)上；
对接平台(5)包括对接平台支架(503)和对接台面(501)，对接台面(501)通过对接平台支架(503)布置于光伏组件(1)一侧，且光伏组件(1)与对接台面(501)位于同一倾斜平面，光伏组件(1)和对接台面(501)顶端相平齐，且光伏组件(1)顶端设有凹槽轨道；
监测机器人(2)位于对接台面(501)或光伏组件(1)表面，监测机器人(2)包括监测机器人框架(215)、运动模块、清洁模块和监测模块；运动模块主要由运动供电模块(201)、主动轮(210)、从动轮(202)、侧轮(203)、步进电机(211)以及运动控制模块(212)组成；监测机器人(2)上部两侧装有沿凹槽轨道滑动的主动轮(210)和从动轮(202)，监测机器人框架(215)中间两侧还装有沿对接台面(501)的倾斜平面滑动的侧轮(203)，侧轮(203)与步进电机(211)的输出轴相连；
监测机器人框架(215)内部两侧设有监测框架轨道(220)，移动部件两侧设有沿监测框架轨道(220)滑动的对接导轨，移动部件由相连的清洁模块框架(217)和监测模块框架(205)组成；清洁模块框架(217)底部放置有清洁模块(216)，用于清洁光伏组件；监测模块框架(205)上放置有监测模块；
监测机器人框架(215)上部设有安装板用于固定步进电机(211)、运动控制模块(212)和运动供电模块(201)；监测机器人框架(215)顶端通过电机支架(215)安装有运动电机(214)，运动电机(214)的输出轴与线圈(218)的转动轴相连，线圈(218)上绕制的引导线穿过出线孔(219)与移动部件相连。


2.根据权利要求1所述的一种齿轮齿条传动式自动换行的光伏板监测装置，其特征在于，监测模块包括监测供电模块(207)、监测控制模块(204)、红外热像仪(206)和可见光摄像头(208)，监测供电模块(207)为监测模块供电，监测模块由监测控制模块(204)控制红外热像仪(206)和可见光摄像头(208)采集光伏组件(1)表面的图像，并将采集的图像传输至PC端(6)。


3.根据权利要求1所述的一种齿轮齿条传动式自动换行的光伏板监测装置，其特征在于，传送轨道(4)主要由第一传动轨(401)、第二传动轨(402)组成，第一传动轨(401)和第二传动轨(402)通过传送支架(3)固定于光伏组件(1)侧方，第一传动轨(401)和第二传动轨(402)平行布置，第二传动轨(402)靠近第一传动轨(401)的一侧设有齿条，齿条沿第二传动轨(402)延伸方向布置，对接平台(5)通过滑台(406)滑动安装于第一传动轨(401)和第二传动轨(402)上方。


4.根据权利要求3所述的一种齿轮齿条传动式自动换行的光伏板监测装置，其特征在于，所述对接平台支架(503)主要由上下铰接相连的上框架和下框架组成，下框架底部两侧设有沿传送轨道(4)移动的滑台(406)，上框架顶端固定有对接台面(501)，对接台面(501)侧面设有防止监测机器人(2)掉落的侧板(502)；
对接平台(5)上安装有与传动控制模块(404)相连的传动电机(405)，传动电机(405)的输出轴与传动齿轮(403)相连，传动齿轮(403)与第二传动轨(402)上的齿条相啮合，传动控制模块(404)控制传动电机(405)带动传动齿轮(403)沿齿条转动的同时，带动对接平台(5)沿传送轨道(4)滑动。


5.根据权利要求1所述的一种齿轮齿条传动式自动换行的光伏板监...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵怡，徐红伟，范依迪，
申请(专利权)人：中国计量大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33