太阳能面板故障检测方法及系统以及机器人与流程

本发明涉及太阳能面板等领域，具体为一种太阳能面板故障检测方法及系统以及机器人。

背景技术：

太阳能面板是指利用半导体材料在光照条件下发生的光生伏特效应（photovoltaic）将太阳能直接转换为电能的面板，是诸多太阳能利用方式中最直接的一种，目前大多数太阳能面板的材料为单晶硅。由于有太阳光的地方就能发电，因此太阳能光伏发电适用于从大型发电站到小型便携式充电器等多种场合。

在太阳能面板使用过程中，有可能发生太阳能面板局部电路损毁的问题，特别是太阳能面板的电路节点发生损坏时，由于太阳能面板表层附有其他材料，因此，在太阳能面板内部的电路节点发生少部分损毁时，其面板外观很可能是正常的，难以用肉眼识别。如果不能及时对该故障节点进行检修，损毁电路会导致面板局部温度过高的现象，故障区域则会扩大，影响太阳能面板的整体工作效果。因此，在面积较大的太阳能面板上，如何能及时发现太阳能面板的故障、如何能尽快找到具体的面板故障区域，是目前需要解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于，提供一种太阳能面板故障检测方法及系统，以解决现有技术中太阳能面板发生电路故障难以及时发现、故障区域位置难以精准判断的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种太阳能面板故障检测方法，包括以下步骤：步骤s1）获取太阳能面板上任一采样区域的热成像图片；步骤s2）将所述热成像图片转换为温度值图片；步骤s3）根据所述温度值图片检测所述区域内是否存在故障区。

在本发明一较佳实施例中，所述步骤s2）包括如下步骤：步骤s201）计算所述热成像图片上每一像素点的灰度值，将所述热成像图片转换为灰度图片；以及步骤s202）根据所述灰度图片上每一像素点灰度值计算每一像素点的温度值，将所述灰度图片转换为温度值图片；所述温度值图片上设有等温线。

在本发明一较佳实施例中，所述步骤s3）包括如下步骤：步骤s301）依次计算所述温度值图片所有像素点的温度值与一预设温度阈值的差值；以及步骤s302）依次将所有差值与0作对比；若所有差值皆小于0，判断所述区域内无故障；若任一差值大于或等于0，判断所述区域内存在故障区。

在本发明一较佳实施例中，在步骤s3）之后，还包括如下步骤：步骤s4）计算所述故障区的位置，和/或，发出报警信号；步骤s5）将所述故障区的位置和/或所述报警信号传送至服务器。

在本发明一较佳实施例中，步骤s4）中，计算所述故障区的位置，包括如下步骤：步骤s601）获取太阳能面板上表面所述采样区域的实时图片；步骤s602）将所述温度值图片中的等温线投射至所述实时图片上，获取带有等温线的实时图片；以及步骤s603）根据带有等温线的实时图片计算故障区的位置。

在本发明一较佳实施例中，步骤s601）中，所述采样区域的实时图片中包括可识别的经纬线，从所述经纬线中可识别出所述采样区域内所有经纬线的经度值及纬度值；步骤s602）中，所述等温线中包括代表预设温度阈值的阈值等温线，所述采样区域中被所述阈值等温线包围的部分即为故障区；所述步骤s603）包括如下步骤：步骤s6031）获取所述实时图片中的经纬线与阈值等温线的交叉点；步骤s6032）计算所述交叉点的坐标，组合成交叉点坐标集；步骤s6033）将所有交叉点的横坐标、纵坐标按数值大小排序，计算所述交叉点的横坐标、纵坐标的最小阈值及最大阈值；以及步骤s6034）获取故障区的位置，即为交叉点的横坐标、纵坐标的阈值范围。

为解决上述技术问题，本发明还提供一种太阳能面板故障检测系统，包括热成像图片采集单元，用于获取太阳能面板上任一采样区域的热成像图片；图片转换单元，用于将所述热成像图片转换为温度值图片；以及故障检测单元，用于根据所述温度值图片检测所述区域内是否存在故障区。

在本发明的一较佳的实施例中，所述图片转换单元包括：灰度计算单元，用于计算所述热成像图片上每一像素点的灰度值，将所述热成像图片转换为灰度图片；以及温度计算单元，用于根据所述灰度图片上每一像素点灰度值计算每一像素点的温度值，将所述灰度图片转换为温度值图片；所述温度值图片上设有等温线。

在本发明的一较佳的实施例中，所述故障检测单元包括：温度差计算单元，用于依次计算所述温度值图片所有像素点的温度值与一预设温度阈值的差值；以及故障区判断单元，用于依次将所有差值与0作对比；若所有差值皆小于0，判断所述区域内无故障；若任一差值大于或等于0，判断所述区域内存在故障区。

在本发明的一较佳的实施例中，所述的太阳能面板故障检测系统还包括故障区识别单元，用于识别所述故障区的位置；和/或，报警单元，用于发出报警信号；以及通信单元，用于将所述故障区的位置和/或所述报警信号传送至服务器。

在本发明一较佳的实施例中，所述故障区识别单元包括：实时图片采集单元，用于获取太阳能面板上表面所述采样区域的实时图片；图片集成单元，用于将所述温度值图片中的等温线投射至所述实时图片上，获取带有等温线的实时图片；以及故障区计算单元，用于根据带有等温线的实时图片计算故障区的位置。

在本发明一较佳的实施例中，所述采样区域的实时图片中包括可识别的经纬线，从所述经纬线中可识别出所述采样区域内所有经纬线的经度值及纬度值；

在本发明一较佳的实施例中，所述等温线中包括代表预设温度阈值的阈值等温线，所述采样区域中被所述阈值等温线包围的部分即为故障区；所述故障区计算单元包括；交叉点获取单元，用于获取所述实时图片中的经纬线与阈值等温线的交叉点；坐标计算单元，用于计算所述交叉点的坐标，组合成交叉点坐标集；坐标阈值计算单元，用于将所有交叉点的横坐标、纵坐标按数值大小排序，计算所述交叉点的横坐标、纵坐标的最小阈值及最大阈值；故障区获取单元，用于获取故障区的位置，即为交叉点的横坐标、纵坐标的阈值范围。

为解决上述技术问题，本发明还提供一种机器人，在太阳能面板上行进或停止，包括前文所述的太阳能面板故障检测系统。

本发明的优点在于，提供一种太阳能面板故障检测系统及一种太阳能面板故障检测方法，在太阳能面板上运行的清扫机器人上设置热成像摄像头，利用热成像技术，在清扫机器人行进中检测太阳能面板在各个区域内的温度情况，将温度过高区域判定为故障区域，及时向后台服务器报警并通知检修，以确保在太阳能面板作业安全，并有效防止太阳能面板故障区域进一步扩大。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步解释。

图1是本发明实施例1所述机器人在太阳能面板上工作状态示意图；

图2是本发明实施例1所述太阳能面板故障检测系统的结构示意图；

图3是本发明实施例1所述太阳能面板故障检测方法的流程图；

图4是本发明实施例1中步骤s2的流程图；

图5是本发明实施例1中步骤s3的流程图；

图6是本发明实施例2所述太阳能面板故障检测系统的结构示意图；

图7是本发明实施例2所述太阳能面板故障检测方法的流程图；

图8是本发明实施例2中步骤s6的流程图；

图9是本发明实施例2中步骤s603的流程图。

图中各部件标识如下：

1机器人；2太阳能面板；3故障检测系统；4服务器；

31热成像图片采集单元；32图片转换单元；33故障检测单元；

34故障区识别单元；35报警单元；36通信单元；

41数据处理单元，42服务器通信单元，43报警器；

321灰度计算单元；322温度计算单元；

331温度差计算单元；332故障区判断单元；

341实时图片采集单元；342图片集成单元；343故障区计算单元；

3431交叉点获取单元；3432坐标计算单元；3433坐标阈值计算单元。

具体实施方式

以下实施例的说明是参考附加的图式，用以例示本发明可用以实施的特定实施例。本发明所提到的方向用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「顶」、「底」等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用以说明及理解本发明，而非用以限制本发明。

实施例1

如图1所示，实施例1提供一种太阳能面板2上行进或停止的机器人1，其包括太阳能面板故障检测系统3。该机器人1包括控制系统以及动力系统，太阳能面板故障检测系统3、所述动力系统连接于所述控制系统，所述控制系统用于控制所述动力系统带动机器人1在太阳能面板2上行驶，以及用于控制太阳能面板故障检测系统3。

如图2所示，本实施例中，太阳能面板故障检测系统3包括设于一处理器中的热成像图片采集单元31、图片转换单元32、故障检测单元33。

热成像图片采集单元31包括热成像摄像头，其镜头的中轴线相对于太阳能面板具有一定夹角，每隔一定时间间隔获取太阳能面板的某一区域的热成像图片，该区域位于所述热成像摄像头的视野内。热成像图片采集单元31用于实时获取太阳能面板2上任一采样区域的热成像图片，在机器人1的行进过程中，所述热成像摄像头多次采集太阳能面板的热成像图片，由于机器人1的行进路径覆盖整块太阳能面板，因此所述热成像摄像头采集的热成像图片中包括整块太阳能面板上的所有区域。

图片转换单元32用于将所述热成像图片转换为温度值图片。图片转换单元32包括灰度计算单元321及温度计算单元322。

灰度计算单元321用于计算所述热成像图片上每一像素点的灰度值，将所述热成像图片转换为灰度图片。在热成像图片采集单元31所采集的热成像图片的基础上，提取热成像图片中的每一像素点并计算该像素点的灰度值，根据灰度值将热成像图片转换为灰度图片。一般情况下，灰度使用黑色调表示所采集对象中所对应的像素区或像素点,即用黑色为基准色，用不同的饱和度的黑色来显示图像。每个灰度对象都具有从白色到黑色的亮度值，该亮度值从白色到黑色的区间值为0％-100％。在计算所述热成像图片上每一像素点的灰度值时，可以采用浮点算法、整数方法、移位方法、平均值法、仅取绿色法中的某一种算法来计算灰度值，上述计算灰度值的算法也是现有技术，对此不再赘述。

温度计算单元322用于根据所述灰度图片上每一像素点灰度值计算每一像素点的温度值，将所述灰度图片转换为温度值图片。本实施例中，所述温度计算单元322根据灰度值与温度值的对应关系，计算出每一像素点的温度值，对于温度值相同的或者温度范围在同一区间内的像素点，在所述温度值图片上用等温线来表示。每一温度值所对应的像素点通过某一显示特征来显示，如通过颜色以及颜色深度或颜色透明度等作为显示特征，温度值由高到低分别设置为红色、颜色透明度为100％，红色、颜色透明度为50％，黄色、颜色透明度为100％，黄色、颜色透明度为50％，灰色、颜色透明度为100％，灰色、颜色透明度为50％，并根据温度值所对应的显示特征的不同生成相应的温度值图片。

故障检测单元33用于根据所述温度值图片检测所述区域内是否存在故障区。故障检测单元33包括温度差计算单元331、故障区判断单元332。

温度差计算单元331用于依次计算所述温度值图片所有像素点的温度值与一预设温度阈值的差值。本实施例中，所述预设温度阈值是在预先设置并关联至温度差计算单元331的，该预设温度阈值为温度警戒值，即太阳能面板某一区域将要发生故障时的最高温度值，其具体的数值根据实际情况设置，如不同的工作环境，其温度不同，预设温度阈值也可以不同。例如，在气温较高的盛夏，太阳能面板正常工作状态下的温度比较高，预设温度阈值也会比较高；在气温较低的冬季，太阳能面板正常工作状态下的温度比较低，预设温度阈值也会比较低。

故障区判断单元332用于依次将所有差值与0作对比；若所有差值皆小于0，判断所述温度值图片显示的区域内无故障；若任一差值大于或等于0，判断该区域内存在故障区。

太阳能面板故障检测系统3还包括报警单元35及通信单元36，服务器4包括数据处理单元41、服务器通信单元42以及报警器43。通信单元36、服务器通信单元42皆为无线通信模块，且彼此无线连接，以交换数据。

当故障检测单元33识别出太阳能面板2上的故障区域时，报警单元35发出报警信号，或者太阳能面板故障检测系统自身发生故障时，报警单元35发出报警信号。

太阳能面板故障检测系统3通过通信单元36、服务器通信单元42将所述报警信号传送至服务器4。位于多个太阳能面板上的多个清扫机器人可以无线连接至同一服务器，服务器4的数据处理单元41将所述报警信号发送至报警器43，显示在显示器上或外置的报警设备上（如维护人员随身携带的移动通信终端），告知维护人员某一太阳能面板发生故障，通知维护人员及时检修该太阳能面板。

实施例1还提供一种太阳能面板故障检测方法，即上述太阳能面板故障检测系统的实现方法。

如图3所示，所述太阳能面板故障检测方法包括如下步骤s1）～s5）。

步骤s1）获取太阳能面板上任一采样区域的热成像图片。

步骤s2）将所述热成像图片转换为温度值图片。如图4所示，所述步骤s2）包括如下步骤：步骤s201）计算所述热成像图片上每一像素点的灰度值，将所述热成像图片转换为灰度图片。步骤s202）根据所述灰度图片上每一像素点灰度值计算每一像素点的温度值，将所述灰度图片转换为温度值图片；所述温度值图片上设有等温线。

步骤s3）根据所述温度值图片检测所述区域内是否存在故障区。如图5所示，所述步骤s3）包括如下步骤：步骤s301）依次计算所述温度值图片所有像素点的温度值与一预设温度阈值的差值。步骤s302）依次将所有差值与0作对比；若所有差值皆小于0，判断所述区域内无故障；若任一差值大于或等于0，判断所述区域内存在故障区。

步骤s4）发出报警信号。

步骤s5）将所述报警信号传送至服务器。服务器4将所述报警信号显示在显示器上或外置的报警设备上，告知维护人员某一太阳能面板发生故障，通知维护人员及时检修该太阳能面板。

本实施例的太阳能面板故障区的检测方法，能够有效检测出太阳能面板是否存在故障，并且能够通过服务器对该面板进行实时的监控，通过服务器控制该区域太阳能面板停止工作，如发送控制指令，控制与所述太阳能面板连接的电路开关；发送检修信息至维护人员所携带的移动客户终端，安排检修人员检修。检修人员根据服务器发送的信息，能够了解哪一太阳能面板发生故障，对该面板进行检查和维修，有效提高检修效率且有效防止太阳能面板的故障区的范围扩大。

实施例2

如图6所示，实施例2所述的太阳能面板故障检测系统，包括实施例1所述的太阳能面板故障检测系统的全部技术方案，二者的区别在于，实施例2中，太阳能面板故障检测系统3还包括故障区识别单元34。

故障区识别单元34用于识别所述故障区的位置，故障区识别单元34包括实时图片采集单元341、图片集成单元342、故障区计算单元343。

实时图片采集单元341为一个普通光学摄像头，用于获取太阳能面板2上表面采样区域的实时图片，在清扫机器人的行进过程中，每隔一定时间间隔拍摄一张，从而获得整个太阳能面板上各个区域内的实时图片。太阳能面板上设有可识别的经纬线，因此，所述采样区域的实时图片中包括可识别的经纬线，从所述经纬线中可识别出所述采样区域内所有经纬线的经度值及纬度值。本实施例中，一般情况下，太阳能面板2为长方形或者正方形，因此，所述可识别的经纬线可以设置为平行于太阳能面板2的边缘处，或者平行于太阳能面板2表面的横向拼接缝隙和纵向拼接缝隙。

温度计算单元322将所述灰度图片转换为温度值图片，图片集成单元342将所述温度值图片中的等温线投射至所述太阳能面板一采样区域的实时图片上，获取带有等温线的实时图片。本实施例中，所述图片集成单元342主要目的是将温度值图片中的等温线参数对应的设置在实时图片上，以获取带有等温线的实时图片，具体集成时，可以通过温度值图片和实时图片所对应的像素点来提取相关数据，如等温线上各像素以及各像素所对应的温度值等，再将所提取的相关数据关联至所述实时图片上，生成相应的图片。所述等温线中包括代表预设温度阈值的阈值等温线，如显示特征为红色、颜色透明度为100％的像素所组成的等温线，所述采样区域中被所述阈值等温线包围的部分即为故障区。

故障区计算单元343用于根据带有等温线的实时图片计算故障区的位置。故障区计算单元343包括交叉点获取单元3421、坐标计算单元3432、故障区获取单元3433。故障区计算单元343主要用于区分非故障区和故障区并通过经纬线来显示阈值等温线所对应的位置的坐标范围。

交叉点获取单元3421获取所述实时图片中的经纬线与阈值等温线的交叉点，坐标计算单元3432计算所述交叉点的坐标组合成的交叉点坐标集；故障区获取单元3433将所有交叉点的横坐标、纵坐标按数值大小排序，计算所述交叉点的横坐标、纵坐标的最小阈值及最大阈值，从而获取故障区的位置，也即交叉点的横坐标、纵坐标的阈值范围。

当所述故障区识别单元34识别出太阳能面板2上的故障区域时，所述报警单元35发出报警信号，或者太阳能面板故障检测系统自身发生故障时，所述报警单元35发出报警信号。

太阳能面板故障检测系统3通过通信单元36、服务器通信单元42将所述报警信号及所述故障区的位置传送至服务器4。位于多个太阳能面板上的多个清扫机器人可以无线连接至同一服务器，服务器4的数据处理单元41将所述报警信号发送至报警器43，显示在显示器上或外置的报警设备上（如维护人员随身携带的移动通信终端），告知维护人员某一太阳能面板的某一区域发生故障，通知维护人员及时检修该太阳能面板。

实施例2还提供一种太阳能面板故障检测方法，即上述太阳能面板故障检测系统的实现方法。

如图7所示，所述太阳能面板故障检测方法包括如下步骤s1）～s5），部分步骤与实施例1相同。

步骤s1）获取太阳能面板上任一采样区域的热成像图片。

步骤s2）将所述热成像图片转换为温度值图片。如图4所示，所述步骤s2）包括如下步骤：步骤s201）计算所述热成像图片上每一像素点的灰度值，将所述热成像图片转换为灰度图片。步骤s202）根据所述灰度图片上每一像素点灰度值计算每一像素点的温度值，将所述灰度图片转换为温度值图片；所述温度值图片上设有等温线。

步骤s3）根据所述温度值图片检测所述区域内是否存在故障区。如图5所示，所述步骤s3）包括如下步骤：步骤s301）依次计算所述温度值图片所有像素点的温度值与一预设温度阈值的差值。步骤s302）依次将所有差值与0作对比；若所有差值皆小于0，判断所述区域内无故障；若任一差值大于或等于0，判断所述区域内存在故障区。

步骤s4）发出报警信号。

步骤s5）将所述报警信号传送至服务器。服务器4将所述报警信号显示在显示器上或外置的报警设备上，告知维护人员某一太阳能面板发生故障，通知维护人员及时检修该太阳能面板。

在步骤s3）之后，还可以包括如下步骤s6）～s7）。

步骤s6）计算所述故障区的位置。如图8所示，步骤s6）具体包括如下步骤：步骤s601）获取太阳能面板上表面所述采样区域的实时图片；步骤s601）中，所述采样区域的实时图片中包括可识别的经纬线，从所述经纬线中可识别出所述采样区域内所有经纬线的经度值及纬度值。步骤s602）将所述温度值图片中的等温线投射至所述实时图片上，获取带有等温线的实时图片；步骤s602）中，所述等温线中包括代表预设温度阈值的阈值等温线，所述采样区域中被所述阈值等温线包围的部分即为故障区。步骤s603）根据带有等温线的实时图片计算故障区的位置。如图9所示，所述步骤s603）包括如下步骤：步骤s6031）获取所述实时图片中的经纬线与阈值等温线的交叉点；步骤s6032）计算所述交叉点的坐标，组合成交叉点坐标集；步骤s6033）将所有交叉点的横坐标、纵坐标按数值大小排序，计算所述交叉点的横坐标、纵坐标的最小阈值及最大阈值，从而获取故障区的位置，即为交叉点的横坐标、纵坐标的阈值范围。

步骤s7）将所述故障区的位置传送至服务器，服务器将所述故障区的位置显示在显示器上或外置的报警设备上，通知后台维护人员检修该太阳能面板。

本实施例的太阳能面板故障区的检测方法，能够有效的精确检测出故障区以及故障区所在位置，并且能够通过服务器将该故障区进行实时的监控，通过服务器可以控制该区域太阳能面板停止工作，如通过发送控制指令，控制与所述太阳能面板连接的电路开关，以及发送检修信息至检修人员所携带的客户端，安排检修人员检修，检修人员根据服务器发送的信息，能够精确的找到故障区域的位置，对该区域的太阳能面板进行维修，如更换该区域的太阳能面板等，有效的提高了检修效率和进一步防止了太阳能面板的故障区的范围扩大。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。