一种用于光伏电站的无人机巡检与缺陷定位系统及方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114265418A(43)申请公布日2022.04.01(21)申请号202111033352.3(22)申请日2021.09.03(71)申请人国家电投集团江苏新能源有限公司地址210000江苏省南京市鼓楼区中山北路2号3105室申请人南京航空航天大学(72)发明人林权汪俊何正东叶海瑞张沅柏嵩曾航彬李艺达(74)专利代理机构南京钟山专利代理有限公司32252代理人戴朝荣(51)Int.Cl.G05D1/08(2006.01)G05D1/10(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图5页(54)发明名称一种用于光伏电站的无人机巡检与缺陷定位系统及方法(57)摘要本发明公开了一种用于光伏电站的无人机巡检缺陷定位系统及方法，包括：无人机系统和地面站，所述无人机系统包括无人机、云台相机、GPS定位系统、飞行轨迹控制系统和通信系统；所述地面站包括飞行轨迹规划模块、通讯模块、数据处理分析模块和缺陷定位模块。对图像进行初步的筛选，手动标注红外图像中的缺陷，之后将标注后的图像及相关数据导入目标检测算法中进行训练，建立高精度的光伏面板缺陷检测模型，实现对照片的缺陷的自动识别。将检测模型检测出缺陷在图像上的位置、通过相机标定得到的相机参数、激光测距仪所测数据和建立的无人机巡检时的视锥模型，进行坐标系转换和矩阵运算，得到缺陷的实际位置。本发明定位过程高效快速，节约了人工成本。CN114265418ACN114265418A权利要求书1/2页1.一种用于光伏电站的无人机巡检与缺陷定位系统及方法，其特征在于，包括无人机系统和地面站，所述无人机系统包括无人机、云台相机、GPS定位系统、飞行轨迹控制系统和通信系统；所述云台相机包括红外相机和激光测距仪；所述飞行轨迹控制系统用于控制无人机按预定的飞行轨迹和设定的飞行速度进行巡检；所述地面站包括飞行轨迹规划模块、通讯模块、数据处理分析模块和缺陷定位模块；所述数据处理分析模块负责对无人机采集到的图像及相关数据进行分析、筛选、手工标注缺陷和使用目标检测算法建立光伏面板缺陷检测模型；所述缺陷定位模块负责将图像上缺陷所在的位置、通过相机标定得到的相机参数和建立的无人机巡检时的视锥模型，进行坐标系转换和矩阵运算，从而得到缺陷的实际位置，实现缺陷的定位。2.根据权利要求1所述的无人机巡检缺陷定位系统，其特征在于，所述无人机在地面站的控制下进行飞行巡检工作；所述的红外相机用于采集光伏面板表面的红外图像数据，所述激光测距仪用于测量无人机相距光伏面板之间的距离并记录；所述GPS定位系统用于对无人机巡检过程中的实时位置进行定位及记录；所述通信系统用于将无人机采集到的图像及相关数据传输到地面站；所述的通讯模块保持无人机与地面站的实时联系，并接收由无人机传输的图像及相关数据。3.根据权利要求1所述的无人机巡检缺陷定位系统，其特征在于，所述GPS定位系统和飞行轨迹控制系统分别与飞行轨迹规划模块进行位置信息传输，所述通信系统与通讯模块进行通讯，云台相机负责与通讯模块进行图像及相关数据的传输。4.根据权利要求1所述的无人机巡检缺陷定位系统，其特征在于，所述飞行轨迹规划模块根据划定的飞行区域和光伏面板阵列之间的间隔，自动生成飞行轨迹，并根据无人机飞行轨迹的路程设定无人机的飞行速度。5.一种用于光伏电站的无人机巡检缺陷定位方法，其特征在于，该方法用于实现权利要求1至4任一项所述的用于光伏电站的无人机巡检缺陷定位系统，其包括以下步骤：根据光伏电站中光伏面板阵列的面积确定无人机飞行巡检范围；根据无人机飞行巡检的范围和光伏面板阵列之间的距离自动生成飞行轨迹，并根据无人机飞行轨迹的路程设定无人机的飞行速度；启动无人机，按所述的无人机飞行轨迹和设定的飞行速度进行巡检，同时启动相机云台进行拍摄，并同步记录无人机的实时定位位置；完成无人机巡检工作，将无人机中云台相机采集到的图像及相关数据传输至地面站，地面站利用缺陷检测模型和缺陷定位模块对照片进行识别和定位；根据识别和定位结果生成巡检结果。6.根据权利要求5所述的无人机巡检缺陷定位方法，其特征在于，所述图像及相关数据包括红外相机所拍摄的图像数据，激光测距仪所测数据、无人机的飞行状态、时间、飞行高度、定位偏差和相机型号。7.根据权利要求5所述的无人机巡检缺陷定位方法，其特征在于，所述云台相机包括红2CN114265418A权利要求书2/2页外相机和激光测距仪，所述的红外相机用于采集光伏面板表面的红外图像数据，所述激光测距仪用于测量无人机相距光伏面板之间的距离并记录。8.根据权利要求5所述的无人机巡检缺陷定位方法，其特征在于，所述利用缺陷检测模型和缺陷定位模块对照片进行识别和定位的步骤包括：将红外相机采集到的图像数据进行初步筛选