一种光伏发电故障检测方法及系统与流程

本发明涉及光伏，尤其涉及一种光伏发电故障检测方法及系统。

背景技术：

1、随着光伏发电技术持续发展，光伏电站建设规模不断扩大，日常巡检成为维持电站系统正常运行的重要环节。无人机巡检技术广泛应用于光伏电站故障排查工作，通过无人机搭载热成像设备在光伏组件上方飞行，采集组件表面的红外图像。技术人员分析红外图像呈现的温度分布状态，根据温度差异数据判断光伏组件是否存在故障，应用无人机巡检提升了整体工作效率，并降低了人工维护成本。

2、无人机巡检主要利用温度差异识别光伏组件的异常状态。在自然运行环境中，云层遮挡或者树叶覆盖会在光伏组件表面形成局部阴影，导致受遮挡区域的温度显著下降。隐裂以及虚焊属于微小故障类型，通常仅表现为轻微的温度升高现象，当局部阴影覆盖于微小故障区域上方时，阴影产生的降温效应会中和微小故障引发的升温效应，致使红外摄像设备无法捕捉到异常高温热斑。局部阴影完全掩盖光伏组件异常数据，导致巡检系统无法提取微小异常特征，现有技术存在由于局部阴影掩盖光伏组件异常数据造成微小故障漏检率高的技术痛点。

技术实现思路

1、针对现有技术不足，本发明提供一种光伏发电故障检测方法及系统，本发明解决由于局部阴影掩盖光伏组件异常数据，造成微小故障漏检率高的技术问题。

2、为解决上述技术问题，本发明的具体内容如下：

3、第一方面，本发明提供的一种光伏发电故障检测方法，包括：

4、获取无人机同步采集的光伏组件表面的可见光图像与红外热成像图像；提取所述可见光图像内部的像素色差数据，根据所述像素色差数据提取所述光伏组件表面的局部阴影几何轮廓；

5、获取所述可见光图像与所述红外热成像图像之间的空间映射比例，将所述局部阴影几何轮廓按照所述空间映射比例投射至所述红外热成像图像中，确定所述红外热成像图像内部对应的阴影映射区域；

6、提取所述阴影映射区域内部的热辐射强度数据，根据所述热辐射强度数据生成所述阴影映射区域内部的二维热分布图谱；提取所述二维热分布图谱内部的等温线，根据所述等温线的分布走向，提取所述二维热分布图谱内部的离散热斑区域；

7、提取所述离散热斑区域的外围几何形态，对比所述外围几何形态与所述局部阴影几何轮廓的空间重合度，生成比对结果；

8、根据所述比对结果表现为空间非重合状态，确定所述阴影映射区域内部的异常微小升温节点及其物理坐标位置，并输出包括所述异常微小升温节点的所述物理坐标位置的微小故障预警信息。

9、进一步地，本发明所述的一种光伏发电故障检测方法，所述获取无人机同步采集的光伏组件表面的可见光图像与红外热成像图像包括：

10、接收所述无人机发送的同步触发电平信号；

11、根据所述同步触发电平信号，同步启动所述无人机搭载的可见光图像采集通道与红外热成像采集通道；

12、获取所述可见光图像采集通道捕获的所述光伏组件表面的所述可见光图像；

13、提取所述红外热成像采集通道同步记录的所述光伏组件表面的热辐射分布状态，并根据所述热辐射分布状态生成所述红外热成像图像；

14、将所述可见光图像与所述红外热成像图像关联至相同的时间标识以及空间物理坐标基准。

15、进一步地，本发明所述的一种光伏发电故障检测方法，所述提取所述可见光图像内部的像素色差数据，根据所述像素色差数据提取所述光伏组件表面的局部阴影几何轮廓包括：

16、提取所述可见光图像内部像素点的灰度梯度变化边界，将所述灰度梯度变化边界作为所述像素色差数据；

17、根据所述灰度梯度变化边界，提取所述光伏组件表面的所述局部阴影几何轮廓；

18、提取所述局部阴影几何轮廓的外侧边界坐标点集。

19、进一步地，本发明所述的一种光伏发电故障检测方法，所述获取所述可见光图像与所述红外热成像图像之间的空间映射比例，将所述局部阴影几何轮廓按照所述空间映射比例投射至所述红外热成像图像中，确定所述红外热成像图像内部对应的阴影映射区域包括：

20、将所述局部阴影几何轮廓对应的所述外侧边界坐标点集按照所述空间映射比例，投射至所述红外热成像图像中；

21、根据投射后的所述外侧边界坐标点集，在所述红外热成像图像内部确定对应的所述阴影映射区域。

22、进一步地，本发明所述的一种光伏发电故障检测方法，所述提取所述阴影映射区域内部的热辐射强度数据，根据所述热辐射强度数据生成所述阴影映射区域内部的二维热分布图谱包括：

23、获取所述阴影映射区域内部各个物理位置的热辐射强度数据，作为所述热辐射强度数据；

24、根据所述阴影映射区域内部各个物理位置的所述热辐射强度数据，生成对应的所述二维热分布图谱。

25、进一步地，本发明所述的一种光伏发电故障检测方法，所述提取所述二维热分布图谱内部的等温线，根据所述等温线的分布走向，提取所述二维热分布图谱内部的离散热斑区域包括：

26、提取所述二维热分布图谱内部的局部升温节点；

27、追踪所述局部升温节点周围的所述等温线的分布走向；

28、按照所述等温线的分布走向，提取包括所述局部升温节点的所述离散热斑区域。

29、进一步地，本发明所述的一种光伏发电故障检测方法，所述提取所述离散热斑区域的外围几何形态，对比所述外围几何形态与所述局部阴影几何轮廓的空间重合度，生成比对结果，包括：

30、提取所述离散热斑区域的外侧边界作为所述外围几何形态；

31、构建二维空间坐标系，将所述外围几何形态与所述局部阴影几何轮廓输入所述二维空间坐标系内部；

32、在所述二维空间坐标系内部进行空间相交比对，对比所述外围几何形态是否与所述局部阴影几何轮廓产生空间重合，生成所述比对结果，所述比对结果包括空间重合状态或空间非重合状态。

33、进一步地，本发明所述的一种光伏发电故障检测方法，所述根据所述比对结果表现为空间非重合状态，确定所述阴影映射区域内部的异常微小升温节点及其物理坐标位置包括：

34、当所述比对结果为所述空间非重合状态时，判定所述离散热斑区域完全包括于所述阴影映射区域内部；

35、根据所述离散热斑区域完全包括于所述阴影映射区域内部的判定结果，确认所述阴影映射区域内部存在所述异常微小升温节点，并提取所述异常微小升温节点的所述物理坐标位置。

36、进一步地，本发明所述的一种光伏发电故障检测方法，所述输出包括所述异常微小升温节点的所述物理坐标位置的微小故障预警信息包括：

37、根据所述异常微小升温节点的所述物理坐标位置，生成所述微小故障预警信息，输出所述微小故障预警信息。

38、第二方面，本发明提供的一种光伏发电故障检测系统，应用于如所述的光伏发电故障检测方法，包括：

39、图像获取模块，用于获取无人机同步采集的光伏组件表面的可见光图像与红外热成像图像；

40、轮廓提取模块，用于提取所述可见光图像内部的像素色差数据，根据所述像素色差数据提取所述光伏组件表面的局部阴影几何轮廓；

41、区域确定模块，用于获取所述可见光图像与所述红外热成像图像之间的空间映射比例，将所述局部阴影几何轮廓按照所述空间映射比例投射至所述红外热成像图像中，确定所述红外热成像图像内部对应的阴影映射区域；

42、图谱生成模块，用于提取所述阴影映射区域内部的热辐射强度数据，根据所述热辐射强度数据生成所述阴影映射区域内部的二维热分布图谱；

43、热斑提取模块，用于提取所述二维热分布图谱内部的等温线，根据所述等温线的分布走向，提取所述二维热分布图谱内部的离散热斑区域；

44、几何对比模块，用于提取所述离散热斑区域的外围几何形态，对比所述外围几何形态与所述局部阴影几何轮廓的空间重合度，生成比对结果；

45、故障预警模块，用于根据所述比对结果表现为空间非重合状态，确定所述阴影映射区域内部的异常微小升温节点及其物理坐标位置，并输出包括所述异常微小升温节点的所述物理坐标位置的微小故障预警信息。

46、本发明有益效果：

47、本发明通过同步获取可见光图像与红外热成像图像，在可见光图像与红外热成像图像之间建立准确的空间映射关系。处理逻辑利用可见光图像提取局部阴影几何轮廓，并将局部阴影几何轮廓投射至红外热成像图像中，以此限定红外热成像图像内部对应的阴影映射区域。系统在阴影映射区域内部生成二维热分布图谱，进而提取离散热斑区域的外围几何形态。通过对比外围几何形态与局部阴影几何轮廓的空间重合度，当比对结果表现为空间非重合状态时，系统能够精准确定处于阴影掩盖状态下的异常微小升温节点。本发明有效剥离了云层或植被遮挡产生的整体降温干扰现象，解决了由于局部阴影掩盖光伏组件异常数据造成微小故障漏检率高的技术问题，提升了光伏组件隐裂以及虚焊等微小故障的识别与预警精度。