搭载红外热成像无人机在新能源发电设备中的应用

2022-03-22项东敏

黑龙江科学 2022年4期

项东敏

(浙江大唐乌沙山发电有限责任公司，浙江象山 315700)

新建光伏电站可分为大中型电站、分散电站和屋顶电站三种。大中型电站一般面积较大，设备较多，而分散式和屋顶太阳能光伏组件高、不安全，不便于检查[1]。无人机(UAV)技术可以轻松完成新能源光伏电站的巡检工作，完成危险的高空巡检作业和日常巡检[2]。在热成像系统中，大多数设备使用手持式红外热像仪进行平台检测。介绍了搭载红外热像仪与无人机的操作过程，在对高压设备温度进行测定检查时，要注意高压架空线的电流走向与电流电压大小[3]。

1 红外热像仪搭载无人机系统的描述

无人机主要是以无电线遥控进行控制，其设备自身利用控制软件来定位无人机飞行轨迹；红外热成像仪进行光学透镜，获得红外成像分布图，将其得到的信息反射到热成像仪中，在光敏元件的作用下，获取对应物体表面热分布场的红外热成像。由于工业废水的温度高于河水，环保部门使用配备红外热像仪的无人机，在白天和夜间对废水排放进行视觉检测，可监测工厂环保设备运行情况，排放废水和污染气体，查找污染源(图1)，这是控制污染物排放取证的有效手段，广泛应用于环保法执法机构。

图1 绿色环保太阳能发电板

2 红外热像仪搭载无人机的拍摄方式

2.1 无人机手动拍摄

无人机在进行手动控制时，在手动模式下定位于太阳组件上的热点，无人机组件检测可以根据其温度变化进行多次检测，随着太阳辐射强度变化，检测信息也不同，热点效应会越来越大，模块上的温度也会更加明显。

2.2 无人机自动拍摄

以手动检测的方式对无人机的准确位置进行定位，确定检测范围，确保搭配红外热像仪的无人机能够稳定运行，通过固定路径轨迹拍摄多边形光伏面板，解决高空光伏组件热点效应问题。

2.3 拍摄流程

无人机拍摄流程如下：划分无人机飞行路径→利用无人机对检测点进行拍摄→将所拍到的图片进行采集→将采集到的图片进行数据分析→生成数据报告→对出现的故障进行处理。

无人机拍摄过程：要手动控制无人机，根据无人机探测到的区域内电厂的具体情况，确定飞行范围；在确定无人机的飞行范围后，对所要测试的点进行GPS精准定位。

飞行路径划分规则：所获得的数据要传输到无人机导航系统软件中。

红外成像图片拍摄：高精度红外成像技术的广泛应用，可以将所拍摄的图片进行系统性分析，利用无人机的自动光伏组件进行自动检测，这样会对光伏太阳能中产生的温差隐患进行实时监测。验证过程中，照片会自动在固定点拍摄，如图2。

图2 光伏面板的温差检测面板

图像分析与所标记的异常区域：利用计算机软件来对所拍摄的图片进行异常标记，确定出精准位置。

形成数据报告：通过形成数据报告，判断故障情况，找出故障元件准确位置，对元件的异常位置进行处理。

2.4 无人机拍摄数据的传输与存储

无人机的数据采集方法主要是利用无人机的搭载形式，将红外摄像头进行位置调整，这样拍摄的点会更加精准。

低配系统：受到传输范围的限制，无人机拍摄的图片及数据有一部分无法实时进行传输，只能暂时进行智能卡的数据保护。储存卡的空间达到饱和时，要及时对储存卡进行更换，防止数据与图片丢失，执行分析以确定位置。

高配系统：传输范围不受限制，可以实现实时数据传输，有效缩减数据传输时间和步骤，提高检测效率。

2.5 拍摄注意事项

为避免阳光或强辅助光源的反射，拍摄时应在正常日光或附加光源下操作本机，或在上述光源下将本机短路，否则不会出现热点。

在进行对红外设备的热敏感进行选择时，设备镜头面要保持垂直状态，令目标更加确定。

设置温度传感器时，先使用自动模式下测得的温度量程，再手动设置电平和量程，设置最小温度量程，开启之前测量的温度量程。

由于配备了高分辨率可见光摄像头和红外热像仪，在实际使用情况下电池寿命很短，因此需注意功耗，以免损坏设备。

3 热斑图片的分析处理

人工分析：在电脑上手动选择拍摄的图像，查看热点图像，选择热点图像，分析图像并生成报告。

自动分析：将接收到的图片用专业的分析软件进行分析，通过软件找出有问题的照片，生成相关报告。

软件初选人工分析：对所得到的图片进行分析时，所能了解到的只有图片中的表面问题，并不能了解根本原因，因此，在进行软件测试后，对软件中出现的具体问题应进行人工分析。

4 高压设备温度检测

大型的光伏发电站设备之间的距离较大，因此，导致光伏发电站的高压设备相对较为分散，人工检查结果存在问题。在对高压设备进行检测时，可以利用无人机的红外热成像仪器来完成工作，这极大提高了工作效率。与传统方法相比，红外成像仪器可以对高压设备中的电流异常温度进行判断。例如：油温过高、端子发烫、熔断器熔断等，如有问题可及时报告，以便及时处理，减少损失。