应用于光伏电站的无人机智能巡检平台的制作方法

1.本实用新型涉及电缆设备围护技术领域，尤其涉及应用于光伏电站的无人机智能巡检平台。


背景技术：

2.随着光伏发电并网技术的不断成熟及政府光伏扶贫项目的逐步推进，多种形式的光伏发电项目应用而生。就应用形式而言，光伏发电项目主要有集中式光伏电站和分布式光伏电站两大类，集中式式光伏电站主要应用形式有相对集中的地面电站(平地)、工厂屋顶光伏电站等，这些类型的光伏电站均为“全额上网”，实行标杆上网电价;而分布式光伏电站主要为与建筑结合的光伏发电系统、分散的水渠光伏电站、分散的水上光伏电站等，实行“自发自用、余电上网、就近消纳、电网调节”的运营模式。
3.光伏电站常见的故障问题主要包括光伏组件的脱落及表面的耀斑，电缆及汇流箱发热，逆变器过热、主板故障及通讯中断，输电线路的发热、断股及绝缘子的裂纹等。通常情况下，光伏组件安装于较为偏僻的山区、水面、水渠、屋顶等地方，依靠人力的传统巡检方式很难发现光伏电站内运行的光伏组件、动力电缆、逆变器以及架空输电线路的故障。传统的巡检方式很难实现光伏电站“全方位、无死角、高精度”的智能巡视。同时，由于光伏电站通常分布于较为偏远、较高的屋顶等区域，传统的巡检方式不仅不能从根本上减轻巡检人员巡检任务且增加巡检人员的主观判断性，而且偏远地区的登高作业也给巡检人员的人身安全带来威胁。
4.随着遥感和传感器技术的不断进步，通过无人机做为移动平台携带多传感器开展变电站智能巡检已成为可能。
5.因此，亟需开发一种应用于光伏电站无人机智能巡检系统，对于提升光伏电站的精益化运维、智能化决策和智能化监控具有重要意义。


技术实现要素：

6.为克服上述缺陷，本实用新型的目的在于提供应用于光伏电站的无人机智能巡检平台，不受地形限制，作业范围广，巡检速度快，效率和精度高。
7.为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
8.应用于光伏电站的无人机智能巡检平台，包括无人机远程智能管控平台、无人机现场控制平台和无人机；所述无人机现场控制平台设置在车载后备箱上；所述无人机现场控制平台包括方舱；所述方舱设置在皮卡车的后车斗内；所述方舱的顶部设置有遥控器天线、车载高精度定位天线以及天窗；所述方舱的前端设置有用于无人机舱降温的空调；所述方舱的内部包括三个部分，分别为左侧区域、中间区域和右侧区域；所述左侧区域包括逆变器、plc设备区、储物空间以及第一检修舱门；所述右侧区域包括软件设备及操作区、无人机机库横移空间、储能系统附件安装区和第二检修舱门；所述中间区域包括自动化设备升降平台、自动化设备无人机机库和储能电池包；所述储能电池包位于所述自动化设备无人机
机库的下方；所述自动化设备升降平台的位置与所述天窗对应。
9.可选的，所述方舱的底部左右两侧各设置两个万向轮。
10.可选的，所述方舱的形状为长方体；长宽高分别为1600*1428*1250mm；所述天窗与方舱底面距离为1345mm。
11.可选的，所述自动化设备升降平台采用伺服电机配合剪式升降结构；所述自动化设备升降平台的顶部周围设置有对中机械臂，用于对中无人机。
12.可选的，所述自动化设备无人机机库采用单列三行的形式，分别设置有三个存储空间，三个所述存储空间为上、中、下排布；单层所述存储空间高度为250mm；所述无人机机库横移空间位于所述自动化设备无人机机库的右侧，与所述存储空间对应。
13.可选的，所述存储空间内设置有无人机锁止件，与存储空间内的无人机连接；所述无人机锁止件由所述plc设备区控制。
14.可选的，所述软件设备及操作区包括设备存放区和遥控器存放区；服务器、路由器、交换机和直流电源分层摆放在所述设备存放区，所述设备存放区配备2处220v交流插座以及1个总电开关；无人机的遥控器放置在所述遥控器存放区，所述遥控器共3台。
15.可选的，所述储能电池包包括4个100ah模组，总电量为10.24kwh，形状为矩形，侧部设置有多个充电接口。
16.可选的，所述空调制冷量为800w，所述空调的内侧连接冷却通道，所述冷却通道设置有三个出风口；所述出风口的位置对应所述自动化设备无人机机库的后方；所述出风口处安装有轴流风扇。
17.可选的，所述无人机包括可见光摄像头、红外成像摄像头、激光测距成像和无人机定位单元。
18.本实用新型的积极有益效果：
19.与传统的人工巡检相比，开展无人机智能巡检巨大优势表现在:不受地形限制，作业范围广，可应用于不同规模厂站智能巡视;智能控制，解放人力资源，意外情况不会造成人员伤亡，安全可靠性高;巡检速度快，效率和精度高；智能决策，无人机巡检数据实时传输至管控平台系统，管控平台系统通过数字孪生技术和专家诊断技术给出巡检决策意见，排除由于巡检人员的主观判断性对厂站安全运维带来的风险。可以减少工作人员的劳动强度及提高巡检结果的精度。
附图说明
20.图1是本实用新型实施例1提供的方舱结构示意图；
21.图2是本实用新型实施例1提供的方舱另一视角的结构示意图；
22.图3是本实用新型实施例1提供的方舱与皮卡车配合的结构示意图；
23.图4是本实用新型实施例1提供的方舱顶部的结构示意图；
24.图5是本实用新型实施例1提供的方舱俯视结构示意图；
25.图6是本实用新型实施例1提供的方舱左侧区域的结构示意图；
26.图7是本实用新型实施例1提供的方舱右侧区域的结构示意图；
27.图8是本实用新型实施例1提供的方舱中间区域的结构示意图；
28.图9是本实用新型实施例1提供的俯视方向各功能区分布结构示意图；
29.图10是本实用新型实施例1提供的自动化设备升降平台通过剪式升降结构上升的结构示意图；
30.图11是本实用新型实施例1提供的自动化设备升降平台和对中机械运动的结构示意图；
31.图12是本实用新型实施例1提供的自动化设备无人机机库和无人机锁止件的结构示意图；
32.图13是本实用新型实施例1提供的软件设备及操作区的结构示意图；
33.图14是本实用新型实施例1提供的plc设备区布置的示意图；
34.图15是本实用新型实施例1提供的储能电池包安装位置结构示意图；
35.图16是本实用新型实施例1提供的储能电池包外形结构示意图；
36.图17是本实用新型实施例1提供的空调和冷却通道的结构示意图。
37.1、无人机；2、皮卡车；3、方舱；4、遥控器天线；5、车载高精度定位天线；6、天窗；7、空调；8、逆变器；9、plc设备区；10、储物空间；11、第一检修舱门；12、软件设备及操作区；13、无人机机库横移空间；14、储能系统附件安装区；15、第二检修舱门；16、自动化设备升降平台；17、自动化设备无人机机库；18、储能电池包；19、万向轮；20、剪式升降结构；21、对中机械臂；22、存储空间；23、无人机锁止件；25、冷却通道；26、出风口；27、遥控器存放区；28、设备存放区。
具体实施方式
38.下面结合一些具体实施方式，对本实用新型做进一步说明。
39.实施例1
40.如图1至图17所示，应用于光伏电站的无人机1智能巡检平台，包括无人机远程智能管控平台、无人机现场控制平台和无人机1；所述无人机现场控制平台设置在车载后备箱上；所述无人机现场控制平台包括方舱3；所述方舱3设置在皮卡车2的后车斗内；所述方舱3的顶部设置有遥控器天线4、车载高精度定位天线5以及天窗6；所述方舱3的前端设置有用于无人机1舱降温的空调7；所述方舱3的内部包括三个部分，分别为左侧区域、中间区域和右侧区域；所述左侧区域包括逆变器8、plc设备区9、储物空间10以及第一检修舱门11；所述右侧区域包括软件设备及操作区12、无人机机库横移空间13、储能系统附件安装区14和第二检修舱门15；所述中间区域包括自动化设备升降平台16、自动化设备无人机机库17和储能电池包18；所述储能电池包18位于所述自动化设备无人机机库17的下方；所述自动化设备升降平台16的位置与所述天窗6对应。
41.光伏发电站数量较多，且大部分位于偏僻的山区、水面、水渠和屋顶等地方，依靠人力的传统巡检方式很难发现光伏电站内运行的光伏组件、动力电缆、逆变器8以及架空输电线路的故障，如果采用一对一的监测方式成本又太高。本实新无人机现场控制平台与皮卡车2之间可以拆卸或活动，无人机现场控制平台跟随着皮卡车2分别前往各处的光伏发电站附近，无人机远程智能管控平台控制无人机现场控制平台和无人机1，令无人机1完成对应的光伏发电站巡检任务，然后再跟随车前往下一个巡检地点。无人机现场控制平台主要包括方舱3，方舱3为一个矩形的装置，内部的自动化设备无人机机库17存储有多架无人机1，可以左右横移，在机库横移空间内横移至与自动化设备升降平台16对应，由自动化设备
升降平台16将无人机1上升至天窗6处，天窗6可以开启或关闭，无人机1主要由遥控器及遥控器天线4控制，无人机1从方舱3顶部的天窗6进出，在完成巡检后再降落在自动化设备升降平台16，再移动和存储到自动化设备无人机机库17内，内部空调7可以对无人机1进行降温，第一检修门和第二检修门便于对方舱3内部进行检修，储能电池包18作为备用，解决无人机1在巡检过程中的电池电量不足时的电池更换问题。
42.具体的，所述方舱3的底部左右两侧各设置两个万向轮19。方便移动方舱3上下车，在一些皮卡车2进不去的狭小的地区，可以考虑将方舱3推下车，推到近处的合适区域进行无人机1检测。方舱3的主要形状为长方体；长宽高分别为1600*1428*1250mm；所述天窗6与方舱3底面距离为1345mm。方舱3的最高点（遥控器天线4罩）距离地面的高度为1593mm。方舱3的长度最大尺寸为（含空调7）：1725.5mm。第一检修舱门11和第二检修舱门15均设置有两个，采用上掀方式；第一检修舱门11的舱门尺寸分别为553*558（mm）、833*558（mm）；第二检修舱门15的尺寸分别为798*558(mm）、578*558（mm）。
43.参考图11，所述自动化设备升降平台16采用伺服电机配合剪式升降结构20，实现平台的升降运动，同时解除升降平台对于方舱3箱体的依赖，运动行程可达950mm，满足将无人机1完全送出至方舱3外；所述自动化设备升降平台16的顶部周围设置有对中机械臂21，用于对中无人机1。当无人机1降落在升降平台上，其位置并不固定，对中机械臂21将无人机1快速放置在平台中间，使无人机1下降时不会撞击到其它自动化装备，保障设备安全。如图中箭头为对中机械臂21相对运行的方向示意，对中机械臂21通过依次前后左右的运动与无人机1接触，分别移动无人机1的前后左右等位置，将无人机1推动至升降平台的中间位置，保证无人机1的边缘不会露在外面，通过对中机械臂21机构的先后顺序动作，确保无人机1快速在升降平台实现对中功能。
44.升降平台结构紧凑，能够在狭小空间内实现多无人机1的自动化更换，控制多台无人机1自主完成出入库及起降动作，实现无人机1自动化、规范化的存取管理，实现多组无人机1的智能化存储。
45.所述自动化设备无人机机库17采用单列三行的形式，分别设置有三个存储空间22，三个所述存储空间22为上、中、下排布；可满足3架无人机1的同时存放，单层所述存储空间22高度为250mm，可同时兼容p4r的存放；所述无人机机库横移空间13位于所述自动化设备无人机机库17的右侧（车辆副驾侧），与所述存储空间22对应。当无人机1单次作业完成并入库后，操作人员可手动操作将自动化设备无人机机库17整体平移至车辆右侧，以便于操作人员进行无人机1电池的更换。在巡检作业过程中，无人机1电池一致处于充电状态，且单机配备4块无人机1电池，可确保作业过程过程中的无人机1不间断作业。
46.参考图12，所述存储空间22内设置有无人机锁止件23，与存储空间22内的无人机1连接；所述无人机锁止件23由所述plc设备区9控制。无人机1机库内部采用plc控制无人机锁止件23通过翻转运动实现无人机1的锁定与解锁动作，无人机锁止件23为长条状，外端部有倒勾，通过齿轮、传动带等驱动。在设计过程中反复核实无人机1所需的锁止力矩，避免因锁止机构而损坏无人机1。
47.参考图13，所述软件设备及操作区12包括设备存放区28和遥控器存放区27；服务器、路由器、交换机和直流电源分层摆放在所述设备存放区28，所述设备存放区28配备2处220v交流插座以及1个总电开关；无人机1的遥控器放置在所述遥控器存放区27，所述遥控
器共3台。
48.参考图16，所述储能电池包18包括4个100ah模组，总电量为10.24kwh，形状为矩形，侧部设置有多个充电接口。整体采用金属框架进行支撑，辅以复合材料板材（或金属板材）进行封闭。以达到整个储能电池存放区域的防爆功能。在整车方舱3的前端设计有储能电池的检修仓门。仓门采用固定式连接，避免非专业人士打开进行操作。
49.参考图17，所述空调7制冷量为800w，所述空调7的内侧连接冷却通道25，所述冷却通道25设置有三个出风口26；所述出风口26的位置对应所述自动化设备无人机机库17的后方；所述出风口26处安装有轴流风扇。方舱3长期处于野外环境中进行作业。考虑到作业过程中的阳光直射情况，在方舱3装备中设备空调7，用以对方舱3内进行温度控制，尤其针对无人机1电池充电部分。整个无人机1存放区的冷却系统采用户外型机柜空调7，通过定制特殊的冷却风道将空调7的冷风引导至无人机1的正后方，确保将空调7的冷控制可以直接输送至无人机1处。同时考虑到风道对于风量的衰减影响，在风道的出风口26设计安装轴流风扇，可将风道内的冷空气抽出，同时也保证冷空气的输送距离，大大提高降温效率。
50.所述无人机1包括可见光摄像头、红外成像摄像头、激光测距成像和无人机1定位单元。所述可见光摄像头用于完成光伏电站巡检设备的可见光拍照，并将可见光拍照结果通过4g/5g网络传输至无人机现场控制平台；所述红外成像摄像头用于完成光伏电站巡检设备的红外成像拍照，并将红外成像拍照结果通过4g/5g网络传输至无人机现场控制平台；所述激光测距成像用于无人机1飞行过程中的高度测量以及飞行航线上的障碍物识别与测量，保证无人机1巡检过程中的飞行安全；所述无人机1定位模块用于无人机1飞行过程中的具体坐标定位，无人机1实时定位结果会通过4g/5g网络传输至无人机远程智能管控平台和无人机现场控制平台。
51.无人机1定位模块采用gps定位和北斗定位。红外成像摄像头采用点测温和区域测温的方式进行红外测温，测温范围为-40℃至150℃（高增益模式下），测温范围为-40℃至550℃（低增益模式下）。
52.无人机远程智能管控平台包括无人机1飞行航线管理模块、无人机1巡检任务制定及管理模块、无人机1巡检数据实时在线分析与存储模块、巡检现场缺陷识别与智能诊断模块、无人机1巡检运行状态实时在线监控模块，所述无人机1飞行航线管理模块根据光伏电站所在坐标制定无人机1巡检作业路线，实现对巡检区域、巡检航线的编辑与更新管理，并对航线数据进行可视化展示和定时跟进航线采集进度；所述无人机1巡检任务制定及管理模块用于无人机1巡检任务管理，可视化展示无人机1巡检任务并可以根据光伏电站的实际情况新建巡检任务和巡检计划，方便工作人员查看无人机1巡检任务详情、指派并编辑未下发的巡检任务；所述无人机1巡检数据实时在线分析与存储模块对从现场实时传回的无人机1巡检数据进行在线分析，并对回传的光伏电站巡检数据进行储存；所述巡检现场缺陷识别与智能诊断模块对无人机1巡检数据实时在线分析数据进行缺陷识别与智能诊断，在线分析、匹配并给出巡检区域的光伏电力设备存在的缺陷，并将诊断缺陷在后台进行报警提示；所述无人机1巡检运行状态实时在线监控模块对光伏电站正在进行智能巡检的无人机1实时运行状态进行可视化监测，方便后台人员定期了解无人机1的飞行状态信息等。
53.工作原理为，无人机现场控制平台将从远程智能管控平台接收到的巡检任务现场发送至无人机1，无人机1可以按照提前制定好的巡检路线完成下发的巡检任务，若无人机1
在巡检过程中出现电量不足情况需要更换电池时，无人机1现场控制模块可以更新无人机1的最新位置，无人机1完成电池更换后在断点位置继续完成巡检任务；无人机1现场实时通信模块用于为偏远的光伏电站提供网络支持，保证无人机1实时巡检数据的回传和无人机远程智能管控平台对无人机1飞行状态等信息的实时获取。
54.采用无人机智能巡检系统开展智能巡检不受地形限制，作业范围广，可应用于不同规模厂站智能巡视；
55.无人机智能巡检系统开展智能巡检过程中巡检速度快，效率和精度高；同时，无人机1巡检数据实时传输至管控平台系统，管控平台系统通过数字孪生技术和专家诊断技术给出巡检决策意见，排除由于巡检人员的主观判断性对厂站安全运维带来的风险；
56.无人机智能巡检系统巡检任务的下达及巡检结果的分析都是智能化进行的，可以减少工作人员的劳动强度及提高巡检结果的精度。
57.最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

技术特征：
1.一种应用于光伏电站的无人机智能巡检平台，其特征在于，包括无人机远程智能管控平台、无人机现场控制平台和无人机；所述无人机现场控制平台设置在车载后备箱上；所述无人机现场控制平台包括方舱；所述方舱设置在皮卡车的后车斗内；所述方舱的顶部设置有遥控器天线、车载高精度定位天线以及天窗；所述方舱的前端设置有用于无人机舱降温的空调；所述方舱的内部包括三个部分，分别为左侧区域、中间区域和右侧区域；所述左侧区域包括逆变器、plc设备区、储物空间以及第一检修舱门；所述右侧区域包括软件设备及操作区、无人机机库横移空间、储能系统附件安装区和第二检修舱门；所述中间区域包括自动化设备升降平台、自动化设备无人机机库和储能电池包；所述储能电池包位于所述自动化设备无人机机库的下方；所述自动化设备升降平台的位置与所述天窗对应。2.如权利要求1所述的一种应用于光伏电站的无人机智能巡检平台，其特征在于，所述方舱的底部左右两侧各设置两个万向轮。3.如权利要求1所述的一种应用于光伏电站的无人机智能巡检平台，其特征在于，所述方舱的形状为长方体；长宽高分别为1600*1428*1250mm；所述天窗与方舱底面距离为1345mm。4.如权利要求1所述的一种应用于光伏电站的无人机智能巡检平台，其特征在于，所述自动化设备升降平台采用伺服电机配合剪式升降结构；所述自动化设备升降平台的顶部周围设置有对中机械臂，用于对中无人机。5.如权利要求4所述的一种应用于光伏电站的无人机智能巡检平台，其特征在于，所述自动化设备无人机机库采用单列三行的形式，分别设置有三个存储空间，三个所述存储空间为上、中、下排布；单层所述存储空间高度为250mm；所述无人机机库横移空间位于所述自动化设备无人机机库的右侧，与所述存储空间对应。6.如权利要求5所述的一种应用于光伏电站的无人机智能巡检平台，其特征在于，所述存储空间内设置有无人机锁止件，与存储空间内的无人机连接；所述无人机锁止件由所述plc设备区控制。7.如权利要求5所述的一种应用于光伏电站的无人机智能巡检平台，其特征在于，所述软件设备及操作区包括设备存放区和遥控器存放区；服务器、路由器、交换机和直流电源分层摆放在所述设备存放区，所述设备存放区配备2处220v交流插座以及1个总电开关；无人机的遥控器放置在所述遥控器存放区，所述遥控器共3台。8.如权利要求1所述的一种应用于光伏电站的无人机智能巡检平台，其特征在于，所述储能电池包包括4个100ah模组，总电量为10.24kwh，形状为矩形，侧部设置有多个充电接口。9.如权利要求1所述的一种应用于光伏电站的无人机智能巡检平台，其特征在于，所述空调制冷量为800w，所述空调的内侧连接冷却通道，所述冷却通道设置有三个出风口；所述出风口的位置对应所述自动化设备无人机机库的后方；所述出风口处安装有轴流风扇。10.如权利要求5所述的一种应用于光伏电站的无人机智能巡检平台，其特征在于，所述无人机包括可见光摄像头、红外成像摄像头、激光测距成像和无人机定位单元。

技术总结
本实用新型公开了应用于光伏电站的无人机智能巡检平台。方舱设置在皮卡车的后车斗内；方舱的顶部设置有遥控器天线、车载高精度定位天线以及天窗；方舱的前端设置有空调；方舱内部包括三个部分，分别为左侧区域、中间区域和右侧区域；左侧区域包括逆变器、PLC设备区、储物空间以及第一检修舱门；右侧区域包括软件设备及操作区、无人机机库横移空间、储能系统附件安装区和第二检修舱门；中间区域包括自动化设备升降平台、自动化设备无人机机库和储能电池包；储能电池包位于自动化设备无人机机库的下方；自动化设备升降平台的位置与天窗对应。巡检不受地形限制，作业范围广，可应用于不同规模厂站智能巡视，减少工作人员的劳动强度。度。度。


技术研发人员：李山 姜国庆 常东旭 靳海路 张城伟 王闪雷 薛文彬 刘宝瑞 蒋英爽 张晨曦
受保护的技术使用者：国网河南省电力公司直流中心
技术研发日：2022.11.30
技术公布日：2023/5/13