光伏巡检无人机及光伏巡检系统的制作方法

【技术领域】

本实用新型涉及无人机技术领域，尤其涉及一种自动检测光伏板故障的光伏巡检无人机及光伏巡检系统。

背景技术：

随着国内太阳能光伏发电行业发展迅速，光伏发电板及相关组件产能迅速提升。其中，热斑现象就是一种常见的光伏板及组件问题，而导致热斑形成主要由两个因素为内阻和电池片自身的暗流，从而表现为光伏板局部高温，该高温状态严重时影响光伏板发电效率。

目前，市面上各个厂家生产的光伏发电板质量参差不齐，用于发电的光伏电站需要经常维护其下的众多光伏板，为了保证光伏发电正常稳定，则需要对电站内的光伏设备进行定期巡检。现有的光伏板巡检办法主要有人工实地排查、固定摄像头实时监控和无人机巡检实时记录光伏板故障位置。

然而，光伏电站具有占地面积大、光伏板数量多、光伏板分布密集等特点，这实际造成光伏板巡检的效率低且成本较高。其中，人工排查极其依靠人力，且光伏发电站面积巨大，人工排查成本高且效率低；安装固定摄像头由于长期处于户外日晒雨淋，增加摄像头设备的维护成本，而且需要人力辨认，造成成本高和效率也较低；无人机巡检在巡检过程中需要人工观察及实时记录光伏板故障位置，并且需要无人机在空中悬停完成记录，未能提高巡检效率。

因此，实有必要提供一种新的无人机及系统解决上述技术问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是克服上述技术问题，提供一种光伏板热斑巡检效率高且维护成本低的光伏巡检无人机及光伏巡检系统。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种光伏巡检无人机，所述光伏巡检无人机包括：

无人机机体；

动力系统，所述动力系统安装于所述无人机机体；

飞行控制系统，所述飞行控制系统与所述动力系统连接用以控制所述动力系统调整所述无人机机体的飞行数据的飞行控制系统，所述飞行数据包括飞行路线和飞行姿态；

信息采集系统，用于实时采集图视数据，所述信息采集系统包括安装于所述无人机机体的三轴增稳云台和安装于所述三轴增稳云台的红外相机，所述三轴增稳云台与所述飞行控制系统连接，所述红外相机通过所述三轴增稳云台调整拍摄角度采集所述图视数据；

图数一体链路传输系统，用于将所述信息采集系统采集的所述图视数据进行传输，所述图数一体链路传输系统与所述信息采集系统通讯连接；以及，

独立存储介质，用于将所述图数一体链路传输系统传输的所述图视数据进行存储，所述独立存储介质与所述图数一体链路传输系统连接。

更优的，所述无人机机体包括具有收容空间的机身和由所述机身前端的相对两侧以及所述机身后端的相对两侧分别向远离所述机身方向延伸的四个机臂，所述机臂垂直于所述机身设置且可相对于所述机身水平折叠；所述动力系统包括四个且分别安装于四个所述机臂；所述飞行控制系统安装于所述收容空间内；所述三轴增稳云台安装于所述机身前端的底部，所述独立存储介质和所述图数一体链路传输系统均安装于所述收容空间内。

更优的，所述图数一体链路传输系统包括设备端和用于所述设备端散热的散热端，所述设备端安装于所述收容空间内，所述散热端安装于所述机身的一侧并外露于机身。

更优的，所述动力系统包括固定于所述机臂的电机座、安装于所述电机座内的两个电子调速器、安装于所述电机座上下两侧的两个电机、分别安装于两个所述电机的输出轴的两个螺旋桨，每一电子调速器与其中一个所述电机电连接，两个所述电子调速器均电连接所述飞行控制系统并由所述飞行控制系统分别控制；两个所述螺旋桨呈共轴反向桨结构。

更优的，所述飞行控制系统内置断桨保护程序。

更优的，所述飞行控制系统包括：

多余度冗度控制芯片，其内预设多余度冗度控制程序；

传感器单元，用于测量飞行环境数据，所述传感器包括高度传感器和气压传感器；

差分定位模块，与所述传感器单元连接，用于将飞行环境数据进行差分计算后传输至所述多余度冗度控制芯片，供其实现飞行定位；

双天线定向模块，与所述传感器单元连接，用于将飞行环境数据进行定向计算后传输至所述多余度冗度控制芯片，供其实现飞行定向。

更优的，所述无人机机体为碳纤维复合材料、玻璃纤维复合材料及航空铝合金中的任意一种制成。

本实用新型还提供一种光伏巡检系统，所述光伏巡检系统包括：

如上中任意一项所述的光伏巡检无人机；和

计算机，用于连接所述光伏巡检无人机，读取所述图视数据和所述飞行数据，根据读取的所述图视数据和飞行数据按照软件算法辨认出光伏板的热斑、判断热斑的损坏程度并生成该热斑对应的光伏板的位置信息报告。

与相关技术相比，本实用新型的光伏巡检无人机及光伏巡检系统通过在无人机机体上设置三轴增稳云台和安装于该云台的红外相机，该结构设置使得可以通过红外相机将光伏电站的光伏板中出现的热斑检测出来，红外相机生成的图视数据存储于独立存储介质中，并将独立存储介质中接收和存储的图视数据和飞行数据导出并将该两个数据按照软件算法可以将有热斑的光伏板的位置信息定位出来，从而使巡检效率高。另外，通过光伏巡检无人机进行巡检，可以避免相关技术的人力维护、摄像头维护和图视数据人力观察和记录的成本，从而达到人力成本低，维护的成本也低的效果。

【附图说明】

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：

图1为本实用新型光伏巡检无人机的结构框图；

图2为本实用新型光伏巡检无人机的立体结构分解图；

图3为本实用新型光伏巡检无人机的动力系统的立体结构示意图；

图4为本实用新型光伏巡检系统的结构框图。

【具体实施方式】

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请同时参阅图1～3所示，本实用新型提供一种光伏巡检无人机100，所述光伏巡检无人机100包括无人机机体1、动力系统2、飞行控制系统3、信息采集系统4、图数一体链路传输系统5以及独立存储介质6。

所述无人机机体1包括具有收容空间(图未示)的机身11和由所述机身11前端的相对两侧以及所述机身11后端的相对两侧分别向远离所述机身11方向延伸的四个机臂12。

所述无人机机体1为碳纤维复合材料、玻璃纤维复合材料及航空铝合金中的任意一种制成。采用上述材料制成的所述无人机机体1较为轻便，有利于携带运输和提高所述光伏巡检无人机100飞行的航程。

在本实施方式中，所述机臂12垂直于所述机身11设置且可相对于所述机身11水平折叠。也就是说，所述机臂12为具有向所述机身11方向折叠的结构。该结构有利于提高所述光伏巡检无人机100的便携性。

所述动力系统2安装于所述无人机机体1。具体的，所述动力系统2安装于所述机臂12。所述动力系统2用于提供飞行动力并使所述光伏巡检无人机100升空飞行。

具体的，所述动力系统2包括固定于所述机臂12的电机座21、安装于所述电机座21内的两个电子调速器22、安装于所述电机座21上下两侧的两个电机23、分别安装于两个所述电机23的输出轴的两个螺旋桨24。每一电子调速器22与其中一个所述电机23电连接。两个所述电子调速器22均电连接所述飞行控制系统3并由所述飞行控制系统3分别控制。更优的，两个所述螺旋桨24呈共轴反向桨结构。该结构抵消所述电机23自身带来的反扭力，从而使所述动力系统2提高更稳定的动力。两个所述电机23的外端安装有两个螺旋桨24给所述光伏巡检无人机100提供充足的动力，抗风能力强，抗风等级可达七级。所述动力系统2一体成型，防水、防尘等级可达到ip67标准。其中，每一电子调速器22电连接对应的一个所述电机23，两个所述电子调速器22均电连接所述飞行控制系统3并由所述飞行控制系统3分别控制。所述动力系统2中用到的模块器件都是本技术领域中常用的器件，设计者根据实际需要选用合适参数的器件，在此不做详细描述。

在本实施方式中，所述光伏巡检无人机100为四轴八桨结构的无人机。所述动力系统2包括四个且分别安装于四个所述机臂12。具体的，所述机臂12包括四个，四个所述机臂12按照对称的两个一组分别设置于所述机身11沿其长轴方向的两端。所述动力系统2包括四个，每一所述动力系统2安装于对应的一个所述机臂12。四轴八桨结构所述光伏巡检无人机100飞行稳定，有利于保证飞行航线的稳定，从而所述光伏巡检无人机100用于巡检光伏板热斑时，可以精准的提供定位。

所述飞行控制系统3安装于所述无人机机体1。具体的，所述飞行控制系统3安装于所述收容空间10内。所述飞行控制系统3安装于所述收容空间内。所述飞行控制系统3与所述动力系统2连接用以控制所述动力系统2调整所述无人机机体1的飞行数据。其中，所述飞行数据包括飞行路线和飞行姿态。所述飞行控制系统3控制所述动力系统2以实现调整所述无人机机体1的飞行路线和飞行姿态。所述飞行控制系统3使得所述光伏巡检无人机100定位准确、姿态控制精准、可靠性高。在后续处理结果时，提供更可靠的位置数据，有利于所述信息采集系统4在拍摄的图视数据中的小像素单元和密集的光伏板中快速检出故障光伏板的位置。具体的，所述飞行控制系统3包括多余度冗度控制芯片31、传感器单元32、差分定位模块33及双天线定向模块34。

所述多余度冗度控制芯片31内预设多余度冗度控制程序。所述多余度冗度控制程序用于控制所述动力系统2以提高所述光伏巡检无人机100的飞行精度和可靠性。需要指出的是，所述多余度冗度控制程序为现在技术中的常规控制程序，在此不做详细描述。所述多余度冗度控制芯片31用于接收控制信号和飞行数据，并根据该控制信号进行控制所述动力系统2以及调整所述飞行路线和所述飞行姿态。具体的，所述多余度冗度控制芯片31接收来自所述图数一体链路传输系统5发送的控制信号和分别由所述传感器单元32、所述差分定位模块33及所述双天线定向模块34传输至的数据作为所述飞行数据，并根据该控制信号分别控制所述动力系统2的各个所述电子调速器22，以达到控制各个所述电机23，从而实现调整所述无人机机体1的飞行路线和飞行姿态。

所述传感器单元32用于测量飞行环境数据，并将该数据作为所述飞行数据并传输至多余度冗度控制芯片31，所述传感器包括高度传感器和气压传感器。

所述差分定位模块33与所述传感器单元32连接。所述差分定位模块33用于将飞行环境数据进行差分计算后传输至所述多余度冗度控制芯片31，供其实现飞行定位。

所述双天线定向模块34与所述传感器单元32连接，所述双天线定向模块34用于将飞行环境数据进行定向计算后传输至所述多余度冗度控制芯片31，供其实现飞行定向。所述光伏巡检无人机100通过分别设置所述差分定位模块33和所述双天线定向模块34提供位置信息，该设置有利于所述光伏巡检无人机100具备定位精度高和高可靠性。

其中，所述多余度冗度控制芯片31是本技术领域中常用的芯片；所述传感器单元32是本技术领域中常用的传感器；所述差分定位模块33和所述双天线定向模块34均是本技术领域中常用的器件或模块电路，设计者根据实际需要选用合适参数的芯片、传感器、器件或模块电路，在此不做详细描述。

在本实施方式中，所述飞行控制系统3内置断桨保护程序。所述飞行控制系统3控制方法，即断桨保护程序控制实现。具体的，所述动力系统2中的一个所述电机23停机或者一个所述螺旋桨24损坏时，所述飞行控制系统3控制四个所述动力系统2中与该动力系统2呈对角线设置的另一个所述动力系统2中对应位置的一个所述电机23停机，并控制所述光伏巡检无人机100降落于预设的位置。该功能满足光伏电站的高安全性要求，从而使所述光伏巡检无人机100具备极高的安全性，避免所述光伏巡检无人机100坠落直击光伏板将有可能导致重大安全事故，光伏板网络大面积燃烧风险，从而使所述光伏巡检无人机100可靠性和安全性较高。需要指出的是，该断桨保护程序为现在技术中的常规控制程序，在此不做详细描述。

所述信息采集系统4用于实时采集图视数据。其中，所述图视数据包括图像数据和视频数据。在本实施方式中，所述信息采集系统4用于采用视频的方式记录图视数据并存储所述图视数据，接收所述飞行控制系统3发送至的飞行数据并存储所述飞行数据。

所述信息采集系统4包括安装于所述无人机机体1的三轴增稳云台41和安装于所述三轴增稳云台41的红外相机42。

所述三轴增稳云台41与所述飞行控制系统3连接。通过所述飞行控制系统3控制所述三轴增稳云台41的角度。所述三轴增稳云台41安装于所述机身11前端的底部。所述三轴增稳云台41安装于所述机身11沿其长轴方向的一端。也就是说，所述三轴增稳云台41安装在所述无人机机体1的最前端以保证最佳视野。所述三轴增稳云台41用于调整拍摄角度以采集光伏板光斑现象。所述红外相机42安装于所述三轴增稳云台41。所述红外相机42通过所述三轴增稳云台41调整拍摄角度采集所述图视数据。所述红外相机42将拍摄红外视频作为所述图视数据存储于所述独立存储介质6。所述红外相机42通过红外线拍摄的光伏板的热斑，可以有效且快速辨认出热斑以及热斑的程度。

所述图数一体链路传输系统5安装于所述收容空间10内。所述图数一体链路传输系统5与所述信息采集系统4通讯连接，用于将所述信息采集系统4采集的所述图视数据进行传输。所述图数一体链路传输系统5用于将所述信息采集系统4发送的所述图视数据实时以无线方式进行远距离传输，将所述飞行控制系统3发送至的所述飞行数据进行无线数据传输，并将接收的控制信号发送至所述飞行控制系统3。

所述图数一体链路传输系统5包括设备端51和用于所述设备端51散热的散热端52。所述设备端51安装于所述收容空间10内，所述散热端52安装于所述机身11的一侧并外露于机身11。更优的，所述散热端52为散热风扇或散热片。所述散热端52提高所述图数一体链路传输系统5的散热效率，保证所述图数一体链路传输系统5在最佳温度下工作。

所述独立存储介质6与所述图数一体链路传输系统5连接。所述独立存储介质6用于将所述图数一体链路传输系统5传输的所述图视数据进行存储。所述独立存储介质6安装于所述收容空间10内。在本实施方式中，所述独立存储介质6为存储卡，比如sd卡或者tf卡等，存储卡有利于插拔，在巡检结束后，将存储卡从所述光伏巡检无人机100中拔下来，将存储卡中的所述图视数据和所述飞行数据导入计算机，并通过计算机的软件进行软件处理数据得出光伏板故障位置。当然，不限于此，其他存储器件和设备也是可以的，比如硬盘。

所述独立存储介质6接收所述红外相机42发送至的图视数据并存储所述图视数据。所述独立存储介质6接收所述飞行控制系统3发送至的所述飞行数据并存储所述飞行数据。

请参阅图4所示，本实用新型提供一种光伏巡检系统200。所述光伏巡检系统200包括所述光伏巡检无人机100和计算机20。

所述计算机20用于连接所述光伏巡检无人机100，读取所述图视数据和所述飞行数据，根据读取的所述图视数据和飞行数据按照软件算法辨认出光伏板的热斑、判断热斑的损坏程度并生成该热斑对应的光伏板的位置信息报告。具体的，所述计算机20通过电连接所述独立存储介质6读取所述图视数据和所述飞行数据。也就是说，所述计算机20通过软件处理数据得出光伏板故障位置。所述计算机20通过软件处理来定位故障位置可以避免相关技术的人力维护、摄像头维护和图视数据人力观察和记录的成本，从而达到人力成本低，维护的成本也低的效果。所述光伏巡检系统200通过所述光伏巡检无人机100自动巡检收集所述图视数据和所述飞行数据，再通过所述计算机20进行软件自动识别光伏板有误热斑现象以及热斑现象是否影响光伏板发电，提高光伏电站定期巡检时的效率，降低人力成本，减少维护成本。

以下在所述光伏巡检无人机100的一种巡检的过程为例进行说明：

步骤一、在光伏电站的多数光伏板发电最佳时，将所述光伏巡检无人机100启动自动巡航。

步骤二、所述光伏巡检无人机100是在光伏板后方上空30米～50米之间飞行。并通过所述红外相机42以三个光伏子阵为一行，逐行拍摄记录。其中，飞行航线为“弓”字型航线，对光伏电站中所有的光伏板拍摄记录。并通过所述独立存储介质6存储整个飞行过程的所述图视数据和所述飞行数据。

步骤三、所述光伏巡检无人机100降落后，将所述独立存储介质6从所述无人机机体1中取出，并将所述独立存储介质6存储的该次巡检的所述图视数据和所述飞行数据导入所述计算机20。

步骤四、所述计算机20读取所述图视数据和所述飞行数据，根据读取的所述图视数据和飞行数据按照软件算法辨认出光伏板的热斑、判断热斑的损坏程度并生成该热斑对应的光伏板的位置信息报告。

步骤五、维护人员根据该位置信息报告对已经损坏的光伏板进行维修或更换。

上述过程可知，采用所述光伏巡检无人机100和所述光伏巡检系统200进行巡检，其结果有利于使光伏板热斑巡检效率高且维护成本低。

与相关技术相比，本实用新型的光伏巡检无人机及光伏巡检系统通过在无人机机体上设置三轴增稳云台和安装于该云台的红外相机，该结构设置使得可以通过红外相机将光伏电站的光伏板中出现的热斑检测出来，红外相机生成的图视数据存储于独立存储介质中，并将独立存储介质中接收和存储的图视数据和飞行数据导出并将该两个数据按照软件算法可以将有热斑的光伏板的位置信息定位出来，从而使巡检效率高。另外，通过光伏巡检无人机进行巡检，可以避免相关技术的人力维护、摄像头维护和图视数据人力观察和记录的成本，从而达到人力成本低，维护的成本也低的效果。

以上所述的仅是本实用新型的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本实用新型的保护范围。