无人机光伏电站监测缺陷热板巡检系统操作流程

近几十年来，追求低碳能源供应和技术进步方面的巨大努力推动了各种可再生能源的蓬勃发展，例如太阳能，风能，海洋能，水力发电和生物质能等。目前，太阳能光伏能源在全球向清洁低碳能源供应过渡方面发挥着越来越重要的作用。

运行光伏系统成本的把控因素之一是增加光伏组件的可靠性和使用寿命。随着光伏电站的市场扩张对大，对光伏电站的可靠性提出了迫切的需求，需要更好的对光伏电站进行故障检测以保障光伏电站的正常运转。

目前，大型光伏电站系统通常设在没有明显遮阳区域的平原和丘陵区域，这些地区通常来说较为偏远，给光伏巡检监测带来了挑战。

传统的光伏组件巡检是通过人工巡检进行评估，但这种巡检方式效率低、错误率比较高，在规模较大的光伏系统用人工通过视觉来评估在实践中并不可行。除此之外，PL和EL也可以用来测量，基于PL技术的载体由光产生，并积聚在细胞中的缺陷或杂质中。由于发光区域代表少数载流子的较高浓度，因此暗区域可以解释为太阳能电池中的缺陷集中。EL技术类似于PL技术，因为载流子使用正向偏置中施加的电压注入太阳能电池结构构。然而，EL测试提出了严格的环境要求，即测试只能在黑暗的空间内进行，因为在高压场中通过发光材料的电流发出的光低于背景光。由于EL测试通常是一种室内评估工具，因此将其应用于室外现场性能检查存在挑战。

总的来说，光伏电站巡检目前存在以下几个难点：1.专业技术检测人员较少；2.面积大，偏僻，场区巡视难度大；3.人工巡检热板检测效率比较低；4.巡检的覆盖面积较大。

近年来，随着无人机的快速发展，被应用于许多用途，比如搜索救援、消防灭火、测绘建模等领域。无人机光伏巡检系统能够集成视觉评估和基于红外测温仪的分析，用于大型光伏系统的状态监测和缺陷检测。

无人机光伏热红外巡检方案的工作流程

1. 生成光伏电站的正射影像

外线精细化及热红外巡检

使用无人机配合测绘软件地面站生产光伏电站的正射影像，鸟瞰整个光伏电场。

使用GIS建模软件打开正射影像

2.面板组件巡检方法

光伏组件的“热斑”

在光伏电站的长期使用中，光伏组件难免有鸟禽排泄物、浮土、落叶、杂草等遮挡物，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”。当然面板受到外力的损坏也会导致局部电流与电压之积增大从而产生“热斑效应”。

一般来说面板组件成东西向为排，南北向为列，巡检的飞行模式为首先飞往该分区的左上角最远点，机头朝向正北，根据地形动态调整航高并保持画面中同时存在固定排数的面板组件保持机头朝向正北，航线垂直于机头方向从西向东完成第一条航线，随后向南移动至另固定排数的面板组件再从西向东完成第二条航线，直至一个区域飞行完成。

通过设置等温线和高温报警，配合高亮屏，就算在户外也能轻易发现缺陷点。缺陷点温度相对于正常面板组件较高，在巡检过程中会以红色像素的闪烁进行报警。

利用后台分析软件也可以对原始的只有灰度的红外影像进行伪彩加强。

3.故障定位方法

利用无人机热红外云台相机拍摄的图片一般都带有经纬度信息，将经纬度信息导入到正射影像里面，能看到缺陷图片的拍摄位置。通过图像比对，快速精准地判断哪块光伏面板与租一间出现的故障与缺陷。

4.外线精细化及热红外巡检

外线通过的浅丘区域地形起伏较大，沿途自然环境较为恶劣，再加上光伏发电的特性，金具异常发热和绝缘子破损还有外力破坏隐患是主要可能产生的缺陷。无人机和变焦高清的云台相机在安全距离以外悬停飞机，对整个铁塔进行可见光精细化巡检，通过光学变焦来查看金具的销钉级缺陷；再利用热红外相机对绝缘子串、金具和塔头进行热红外巡检。

无人机配备可见光和热红外的双云台配置，单次飞行过程中即可完成铁塔的可见光和热红外巡检，可见光查找销钉缺失、金具锈蚀、绝缘子缺失、异物等常见缺陷，热红外查找金具异常发热、低值零值绝缘子和塔材异常发热。及时地发现和排查隐患，保障外线正常工作。