項(xiàng)東敏

(浙江大唐烏沙山發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江 象山 315700)

新建光伏電站可分為大中型電站、分散電站和屋頂電站三種。大中型電站一般面積較大，設(shè)備較多，而分散式和屋頂太陽能光伏組件高、不安全，不便于檢查[1]。無人機(jī)(UAV)技術(shù)可以輕松完成新能源光伏電站的巡檢工作，完成危險(xiǎn)的高空巡檢作業(yè)和日常巡檢[2]。在熱成像系統(tǒng)中，大多數(shù)設(shè)備使用手持式紅外熱像儀進(jìn)行平臺(tái)檢測(cè)。介紹了搭載紅外熱像儀與無人機(jī)的操作過程，在對(duì)高壓設(shè)備溫度進(jìn)行測(cè)定檢查時(shí)，要注意高壓架空線的電流走向與電流電壓大小[3]。

1 紅外熱像儀搭載無人機(jī)系統(tǒng)的描述

無人機(jī)主要是以無電線遙控進(jìn)行控制，其設(shè)備自身利用控制軟件來定位無人機(jī)飛行軌跡；紅外熱成像儀進(jìn)行光學(xué)透鏡，獲得紅外成像分布圖，將其得到的信息反射到熱成像儀中，在光敏元件的作用下，獲取對(duì)應(yīng)物體表面熱分布場(chǎng)的紅外熱成像。由于工業(yè)廢水的溫度高于河水，環(huán)保部門使用配備紅外熱像儀的無人機(jī)，在白天和夜間對(duì)廢水排放進(jìn)行視覺檢測(cè)，可監(jiān)測(cè)工廠環(huán)保設(shè)備運(yùn)行情況，排放廢水和污染氣體，查找污染源(圖1)，這是控制污染物排放取證的有效手段，廣泛應(yīng)用于環(huán)保法執(zhí)法機(jī)構(gòu)。

圖1 綠色環(huán)保太陽能發(fā)電板

2 紅外熱像儀搭載無人機(jī)的拍攝方式

2.1 無人機(jī)手動(dòng)拍攝

無人機(jī)在進(jìn)行手動(dòng)控制時(shí)，在手動(dòng)模式下定位于太陽組件上的熱點(diǎn)，無人機(jī)組件檢測(cè)可以根據(jù)其溫度變化進(jìn)行多次檢測(cè)，隨著太陽輻射強(qiáng)度變化，檢測(cè)信息也不同，熱點(diǎn)效應(yīng)會(huì)越來越大，模塊上的溫度也會(huì)更加明顯。

2.2 無人機(jī)自動(dòng)拍攝

以手動(dòng)檢測(cè)的方式對(duì)無人機(jī)的準(zhǔn)確位置進(jìn)行定位，確定檢測(cè)范圍，確保搭配紅外熱像儀的無人機(jī)能夠穩(wěn)定運(yùn)行，通過固定路徑軌跡拍攝多邊形光伏面板，解決高空光伏組件熱點(diǎn)效應(yīng)問題。

2.3 拍攝流程

無人機(jī)拍攝流程如下：劃分無人機(jī)飛行路徑→利用無人機(jī)對(duì)檢測(cè)點(diǎn)進(jìn)行拍攝→將所拍到的圖片進(jìn)行采集→將采集到的圖片進(jìn)行數(shù)據(jù)分析→生成數(shù)據(jù)報(bào)告→對(duì)出現(xiàn)的故障進(jìn)行處理。

無人機(jī)拍攝過程：要手動(dòng)控制無人機(jī)，根據(jù)無人機(jī)探測(cè)到的區(qū)域內(nèi)電廠的具體情況，確定飛行范圍；在確定無人機(jī)的飛行范圍后，對(duì)所要測(cè)試的點(diǎn)進(jìn)行GPS精準(zhǔn)定位。

飛行路徑劃分規(guī)則：所獲得的數(shù)據(jù)要傳輸?shù)綗o人機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)軟件中。

紅外成像圖片拍攝：高精度紅外成像技術(shù)的廣泛應(yīng)用，可以將所拍攝的圖片進(jìn)行系統(tǒng)性分析，利用無人機(jī)的自動(dòng)光伏組件進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)，這樣會(huì)對(duì)光伏太陽能中產(chǎn)生的溫差隱患進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。驗(yàn)證過程中，照片會(huì)自動(dòng)在固定點(diǎn)拍攝，如圖2。

圖2 光伏面板的溫差檢測(cè)面板

圖像分析與所標(biāo)記的異常區(qū)域：利用計(jì)算機(jī)軟件來對(duì)所拍攝的圖片進(jìn)行異常標(biāo)記，確定出精準(zhǔn)位置。

形成數(shù)據(jù)報(bào)告：通過形成數(shù)據(jù)報(bào)告，判斷故障情況，找出故障元件準(zhǔn)確位置，對(duì)元件的異常位置進(jìn)行處理。

2.4 無人機(jī)拍攝數(shù)據(jù)的傳輸與存儲(chǔ)

無人機(jī)的數(shù)據(jù)采集方法主要是利用無人機(jī)的搭載形式，將紅外攝像頭進(jìn)行位置調(diào)整，這樣拍攝的點(diǎn)會(huì)更加精準(zhǔn)。

低配系統(tǒng)：受到傳輸范圍的限制，無人機(jī)拍攝的圖片及數(shù)據(jù)有一部分無法實(shí)時(shí)進(jìn)行傳輸，只能暫時(shí)進(jìn)行智能卡的數(shù)據(jù)保護(hù)。儲(chǔ)存卡的空間達(dá)到飽和時(shí)，要及時(shí)對(duì)儲(chǔ)存卡進(jìn)行更換，防止數(shù)據(jù)與圖片丟失，執(zhí)行分析以確定位置。

高配系統(tǒng)：傳輸范圍不受限制，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸，有效縮減數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間和步驟，提高檢測(cè)效率。

2.5 拍攝注意事項(xiàng)

為避免陽光或強(qiáng)輔助光源的反射，拍攝時(shí)應(yīng)在正常日光或附加光源下操作本機(jī)，或在上述光源下將本機(jī)短路，否則不會(huì)出現(xiàn)熱點(diǎn)。

在進(jìn)行對(duì)紅外設(shè)備的熱敏感進(jìn)行選擇時(shí)，設(shè)備鏡頭面要保持垂直狀態(tài)，令目標(biāo)更加確定。

設(shè)置溫度傳感器時(shí)，先使用自動(dòng)模式下測(cè)得的溫度量程，再手動(dòng)設(shè)置電平和量程，設(shè)置最小溫度量程，開啟之前測(cè)量的溫度量程。

由于配備了高分辨率可見光攝像頭和紅外熱像儀，在實(shí)際使用情況下電池壽命很短，因此需注意功耗，以免損壞設(shè)備。

3 熱斑圖片的分析處理

人工分析：在電腦上手動(dòng)選擇拍攝的圖像，查看熱點(diǎn)圖像，選擇熱點(diǎn)圖像，分析圖像并生成報(bào)告。

自動(dòng)分析：將接收到的圖片用專業(yè)的分析軟件進(jìn)行分析，通過軟件找出有問題的照片，生成相關(guān)報(bào)告。

軟件初選人工分析：對(duì)所得到的圖片進(jìn)行分析時(shí)，所能了解到的只有圖片中的表面問題，并不能了解根本原因，因此，在進(jìn)行軟件測(cè)試后，對(duì)軟件中出現(xiàn)的具體問題應(yīng)進(jìn)行人工分析。

4 高壓設(shè)備溫度檢測(cè)

大型的光伏發(fā)電站設(shè)備之間的距離較大，因此，導(dǎo)致光伏發(fā)電站的高壓設(shè)備相對(duì)較為分散，人工檢查結(jié)果存在問題。在對(duì)高壓設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，可以利用無人機(jī)的紅外熱成像儀器來完成工作，這極大提高了工作效率。與傳統(tǒng)方法相比，紅外成像儀器可以對(duì)高壓設(shè)備中的電流異常溫度進(jìn)行判斷。例如：油溫過高、端子發(fā)燙、熔斷器熔斷等，如有問題可及時(shí)報(bào)告，以便及時(shí)處理，減少損失。

5 高壓架空線路檢測(cè)

高壓架空線路具有地理位置復(fù)雜、線路高、電壓高等特點(diǎn)，一般多存在于原始森林外圍及海拔高、冰雪覆蓋地區(qū)。當(dāng)搭載了紅外熱像儀的無人機(jī)對(duì)這些復(fù)雜地理位置的高壓架空線路進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，可以直接檢測(cè)出架空線路中存在的異常點(diǎn)并進(jìn)行定位，存儲(chǔ)相應(yīng)的紅外圖像和視頻數(shù)據(jù)，及時(shí)通知維護(hù)人員。

6 結(jié)語

對(duì)無人機(jī)的紅外成像儀進(jìn)行可靠性分析，了解光伏太陽能電熱板的運(yùn)行與維護(hù)方法，可以提高發(fā)電效率，減輕勞動(dòng)量，降低材料成本。為了加強(qiáng)電站的有序運(yùn)行，可應(yīng)用搭載式無人機(jī)紅外成像，提高光伏發(fā)電站的工作效率。