1.一种用于太阳能光伏电站地面巡视及故障定位的无人机系统;其特征在于:包括有:
巡视无人机,用于搭载图像采集设备,利用图像采集设备对太阳能光伏电站进行巡检,其中,搭载的图像采集设备包括有红外图像采集设备和可见光图像采集设备;
巡检无人机搭载平台,用于对巡视无人机进行搭载,为巡视无人机提供充能和转运服务,其中,巡检无人机搭载平台包括有:巡检无人机升降平台,用于为巡视无人机提供起飞和降落的平台,且巡检无人机升降平台上设置有用于识别和定位的标识;
通讯模块,用于构建通信网络,实现巡检无人机与巡检无人机搭载平台之间的通信交流;
无人机跟踪模块,包括有跟踪摄像头,用于对巡视无人机在工作时的图像进行图像跟踪采集,并对巡检无人机进行操控;
数据处理端,用于对图像采集设备所采集到的图像数据进行处理和识别,实现太阳能光伏电站的故障识别和故障定位,其中,数据处理端包括有:后台服务器端,用于对图像采集设备所采集到的数据进行处理和存档,并对巡检无人机搭载平台和巡视无人机进行控制;
中间处理端,用于对无人机跟踪模块所采集到的数据进行处理和识别,并对无人机跟踪模块进行控制,其中,中间处理端设置于巡检无人机搭载平台上。
2.根据权利要求1所述的一种用于太阳能光伏电站地面巡视及故障定位的无人机系统,其特征在于:巡检无人机搭载平台上还设置有环境传感模块,环境传感模块用于检测巡检无人机搭载平台所在环境是否适合巡检无人机起飞,环境传感模块包括有风速传感器、光照强度传感器、雨量传感器和能见度监测仪,风速传感器用于检测巡检无人机搭载平台所在环境的风速参数,光照强度传感器用于检测巡检无人机搭载平台所在环境的光照强度参数,雨量传感器用于检测巡检无人机搭载平台所在环境的光照强度参数,能见度监测仪用于检测巡检无人机搭载平台所在环境的能见度参数。
3.根据权利要求2所述的一种用于太阳能光伏电站地面巡视及故障定位的无人机系统,其特征在于:后台服务器端在对图像采集设备所采集到的数据进行处理时,包括有以下步骤:S11:对可见光图像采集设备所采集到的若干组图像进行提取和预处理,其中,采用的预处理方法包括有基于空间域的图像增强处理和基于拉普拉斯滤波法的图像滤波处理;
S12:对可见光图像采集设备所采集到的若干组图像进行拼接,将可见光图像采集设备所采集到的若干组图像拼接成设备总图像,其中,设备总图像为一组或多组具有所有太阳能光伏电站内设备图像的图像;
S13:通过步骤S11和S12的处理结果,对红外图像采集设备所采集到的若干组红外图像进行拼接,得到光伏电站设备红外总图像;
S14:对设备可见光总图像和设备红外总图像进行处理和识别,识别太阳能光伏电站内的设备故障和缺陷。
4.根据权利要求3所述的一种用于太阳能光伏电站地面巡视及故障定位的无人机系统,其特征在于:后台服务器端在对可见光图像采集设备所采集到的若干组图像进行拼接时,包括有以下步骤:S1201:对可见光图像采集设备所采集到的若干组图像进行畸变矫正,去除由于摄像头透镜结构引起的图像畸变;
S1202:提取若干组可见光图像中的sift特征点,并对相邻的两幅可见光图像的sift特征点进行匹配,并在匹配完成后利用RANSAC算法进行特征点对的筛选,排除特征点对中的错误特征点对;
S1203:使用DLT算法,将剩下的特征点对进行透视变化矩阵的估计,再利用Seam Finding算法进行最佳拼接缝寻找,寻找相邻的两组高清摄像头所采集到的图像的最佳拼接缝;最后采用拉普拉斯金字塔,通过对相邻两层的高斯金字塔进行差分,将原图分解成不同尺度的子图,对每一个之图进行加权平均,得到每一层的融合结果,最后进行金字塔的反向重建,得到最终融合效果图像,同时保留被覆盖的重合部分;
S1204:对最终融合效果图像进行图像检测,采用基于HSV颜色空间模型的图像检测算法对最终融合效果图像中的光照干扰进行识别;
S1205:对最终融合效果图像中的光照干扰进行剔除,并对剔除部分的重合图像进行检测,若重合图像中无光照干扰,则将重合图像填充至剔除部分内,得到设备可见光总图像。
5.根据权利要求4所述的一种用于太阳能光伏电站地面巡视及故障定位的无人机系统,其特征在于:后台服务器端在对巡检无人机搭载平台和巡视无人机进行控制时,包括有以下步骤:S21:根据太阳能光伏电站的巡检区域,对巡检无人机搭载平台进行路径规划,确定巡检无人机搭载平台的行驶路径;
S22:根据环境传感模块所采集到的多种环境参数,设置巡检无人机的飞行参数,其中,巡检无人机的飞行参数包括有飞行速度、飞行高度和续航距离;
S23:根据设置的巡检无人机的飞行参数,进行巡检无人机的巡检路径规划;
S24:根据巡检无人机的巡检路径规划,对巡检无人机搭载平台的路径规划进行修改。
6.根据权利要求5所述的一种用于太阳能光伏电站地面巡视及故障定位的无人机系统,其特征在于:后台服务器端在根据环境传感模块所采集到的多种环境参数,设置巡检无人机的飞行参数时,包括有以下步骤:S2201:对环境监测模块中多种传感器所采集到的数据进行数据清洗;
S2202:对经过清洗后的数据进行归一化处理,其中,采用最大最小归一化将数据缩放到区间[0,1]内,其中,原理公式为:其中, 表示归一化后的数据, 表示传感器的原始数据样本, 表示人工设置
的数据集 的最小值, 表示人工设置的数据集 的最大值;
S2203:对经过数据清洗和数据预处理后的数据进行分析,得到太阳能光伏电站内的环境干扰系数,其中,对经过数据清洗和数据预处理后的数据进行分析的原理公式为:;
其中, 为分析得到的环境干扰系数, 为第n类传感器经过最大最小归一化处理后的数值, 为对 的非线性调整函数, 为常数系数,其中,非线性调整函数通过历史数据总结得到的非线性调整函数;
S2204:根据环境干扰系数,对巡检无人机的飞行参数进行设置。
7.根据权利要求6所述的一种用于太阳能光伏电站地面巡视及故障定位的无人机系统,其特征在于:无人机跟踪模块在对巡视无人机在工作时的图像进行图像跟踪采集,并对巡检无人机进行操控时,包括有以下步骤:S31:在巡检无人机起飞后,启动跟踪摄像头,对巡检无人机的图像进行采集,并采用基于视频的图像跟踪算法对巡检无人机的图像进行识别和跟踪;
S32:根据跟踪摄像头的角度、跟踪摄像头的定位以及跟踪摄像头所采集到的图像,获取巡检无人机的定位;
S33:根据巡检无人机的定位,对巡检无人机进行控制,使得巡检无人机按照设定的路径进行巡检。
8.根据权利要求7所述的一种用于太阳能光伏电站地面巡视及故障定位的无人机系统,其特征在于:巡检无人机搭载平台上还设置有模块化清洁设备,模块化清洁设备用于对太阳能光伏发电板上的污染物进行清洁,且巡检无人机的底部设置有与模块化清洁设备对应的挂载结构,挂载结构包括有连接绳(801)和挂钩(802),连接绳(801)的一端与巡检无人机的底端固定连接,连接绳(801)的另一端与挂钩(802)固定连接。
9.根据权利要求8所述的一种用于太阳能光伏电站地面巡视及故障定位的无人机系统,其特征在于:模块化清洁设备包括有安装支架(1)、驱动电机(2)、连接组件(3)、刷洗组件(4)和冲洗组件(5),安装支架(1)设置为圆筒形结构,且安装支架(1)的底面上设置有防滑层,驱动电机(2)设置于安装支架(1)的顶面上,连接组件(3)设置于安装支架(1)的内部,刷洗组件(4)设置于连接组件(3)的内部,冲洗组件(5)设置于连接组件(3)的内部,巡检无人机搭载平台上还设置有搭载组件(6),搭载组件(6)用于对模块化清洁设备进行固定和维护,连接组件(3)包括有输出轴(301)、连接套筒(302)、连接轴(303)、缓冲弹簧(304)和安装壳体(305),输出轴(301)设置于安装支架(1)的内部,输出轴(301)的一端与驱动电机(2)的输出端固定连接,输出轴(301)的另一端与连接套筒(302)固定连接,缓冲弹簧(304)设置于连接套筒(302)的内部,缓冲弹簧(304)的一端与连接套筒(302)的内部顶面固定连接,缓冲弹簧(304)的另一端与连接轴(303)固定连接,连接轴(303)与连接套筒(302)滑动连接,安装壳体(305)设置于连接轴(303)的底端,刷洗组件(4)包括有安装板(401)和固定弹簧(402),安装板(401)设置于安装壳体(305)的下方,固定弹簧(402)设置为多组,固定弹簧(402)的一端与安装板(401)的底面固定连接,固定弹簧(402)的另一端与安装壳体(305)的内部顶面固定连接,安装板(401)的底面上设置有刷毛,冲洗组件(5)包括有储存囊(501)、连接管道(502)、单向阀(503)和喷头(504),储存囊(501)设置于安装壳体(305)的内部,连接管道(502)设置于安装板(401)的中心处,连接管道(502)的一端与储存囊(501)贯通连接,单向阀(503)设置于连接管道(502)的内部,喷头(504)设置为多组,喷头(504)设置于安装板(401)上,喷头(504)与储存囊(501)贯通连接,搭载组件(6)包括有安装台(601)、储存箱(602)、输送管道(603)和加压泵(604),安装台(601)设置于巡检无人机搭载平台上,安装台(601)的顶面上开设有圆台形凹槽,储存箱(602)设置于安装台(601)的下方,输送管道(603)设置于圆台形凹槽的内部底面上,输送管道(603)与储存箱(602)贯通连接,加压泵(604)设置于输送管道(603)上。
10.根据权利要求9所述的一种用于太阳能光伏电站地面巡视及故障定位的无人机系统,其特征在于:模块化清洁设备还包括有辅助组件(7),辅助组件(7)包括有安装盘(701)、辅助电机(702)、驱动齿轮(703)、安装轴(704)、传动齿轮(705)和转动臂(706),安装盘(701)设置于安装支架(1)的上方,安装盘(701)与安装支架(1)固定连接,辅助电机(702)设置于安装盘(701)的底面上,驱动齿轮(703)设置于辅助电机(702)的输出端上,安装轴(704)设置为两组,安装轴(704)与安装盘(701)转动连接,传动齿轮(705)设置为两组,传动齿轮(705)设置于安装轴(704)上,传动齿轮(705)与驱动齿轮(703)啮合,转动臂(706)设置为两组,转动臂(706)设置为半圆形结构,转动臂(706)与安装轴(704)固定连接。