一种光伏板支撑故障的巡检系统

1.本实用新型属于光伏电站运维技术领域，特别是涉及到一种光伏板支撑故障的巡检系统。


背景技术：

2.我国提出，二氧化碳排放力争2030年前达到峰值，力争2060年前实现碳中和。为实现此目标，新能源将是我国未来的主要供给能源。目前，我国非化石能源装机容量占比总装机容量的45.5％，光伏发电占比总装机容量的11.9％，未来光伏装机容量将会继续快速增长，预计将达到总装机容量的40％。光伏电站会越来越多，单个光伏电站的发电量越大，面积需求和光伏板也越多，带给光伏电站的主要难题就是巡维工作量的剧增。
3.光伏电站一般建设在平地、丘陵、山坡、水塘等各种地形上，光伏板的支架起到支撑作用，支架有独立式和连体式。在自然环境和外界条件的作用下，雷击、滑坡、恶劣气候、老化、氧化、潜在的人为偷盗破坏等因素，都会给支架带来一定的安全隐患，支架地基容易发生滑移、倾斜、开裂等现象，从而引起导致支架变形、倾斜、甚至倒塌等。一旦发生故障倾斜或倒塌，光伏板组件就会短路或破裂，甚至爆炸、火灾等事故，造成无法弥补的经济损失。因此，光伏板支架的日常维护与故障检测显得非常有必要。
4.传统的光伏板有两种常见的配置：60片和72片。对应的尺寸是：60片光伏组件面积约1.635
㎡
；72片光伏组件面积约1.938
㎡
。按72片500w一块光伏板计算，1kw大概需要4
㎡
左右，以单体容量为50mw的光伏电站为例，约需要2
×
105㎡
，加上光伏巡维通道面积按增加50％计算，总共约为3
×
105㎡
，按占地长方形计算约是300m
×
1000m，人工巡维工作量巨大。同时，如果按照4块光伏板组合一个光伏板支架，每块光伏板500w，需要2.5
×
104个光伏板支架，如果按照20块光伏板一个连接式光伏板支架，需要5000个连接式光伏板支架。可以看出光伏板支架的巡维量也是巨大的。传统的光伏电站主要由人工巡维检测为主，巡维人员很难快速检测出支架的倾斜隐患故障，效率低下。
5.因此现有技术当中亟需要一种新型的技术方案来解决这一问题。


技术实现要素：

6.为了克服现有技术存在的不足，本实用新型提供一种光伏板支撑故障的巡检系统，用于解决人工巡维检测效率低下的技术问题。
7.为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种光伏板支撑故障的巡检系统，包括位移传感器、位移采集器、集中采集器、可移动采集器载体和控制基站；所述位移传感器设置在光伏板支架上，所述位移采集器与位移传感器通讯连接；所述集中采集器设置在可移动采集器载体上，集中采集器与位移采集器无线通讯连接，集中采集器与控制基站无线通讯连接。
8.所述位移采集器包括rs-485四通道通讯板、第一wifi接收板和第一wifi双天线；位移采集器内置操作系统。
9.所述集中采集器包括pc-104主板、dc-dc电源板、第二wifi接收板、cpu、ram内存卡、固态硬盘和第二wifi双天线；所述固态硬盘内置操作系统，固态硬盘包括第一判断模块；所述第一判断模块用于判断位移采集器的wifi信号，第一判断模块用于判断采集位移采集器的数据的重复性。
10.所述控制基站包括控制模块、无线通讯模块、存储模块和第二判断模块；所述控制模块用于控制可移动采集器载体的移动路线；所述存储模块用于自动存储和统计接收到的数据；所述第二判断模块用于判断光伏板支架的倾斜角的变化量，倾斜角的变化量超过阈值自动报警。
11.通过上述设计方案，本实用新型可以带来如下有益效果：
12.1、通过位移传感器，对光伏板支撑架的倾斜角度进行实时测量，来判断光伏板支撑架是否发生倾斜隐患，实现了对光伏板支撑架隐患故障的提前预报。
13.2、本发明通过无线传输方式、使得光伏电站快速自动采集数据成为可能，提高了光伏电站巡维的效率、准确率和降低了人员成本。
附图说明
14.图1为本实用新型一种光伏板支撑故障的巡检系统的光伏板支架示意图。
15.图2为本实用新型一种光伏板支撑故障的巡检系统的位移采集器结构框图。
16.图3为本实用新型一种光伏板支撑故障的巡检系统的位移采集器软件流程图。
17.图4为本实用新型一种光伏板支撑故障的巡检系统的集中采集器结构框图。
18.图5为本实用新型一种光伏板支撑故障的巡检系统的集中采集器软件流程图。
19.图6为本实用新型一种光伏板支撑故障的巡检系统的结构框图。
20.图7为本实用新型一种光伏板支撑故障的巡检系统的旋翼无人机悬挂机载集中采集器结构示意图。
21.图中1-位移传感器、2-位移采集器、201-rs-485四通道通讯板、202-第一wifi接收板、203-第一wifi双天线、3-集中采集器、301-pc-104主板、302-dc-dc电源板、303-第二wifi接收板、304-cpu、305-ram内存卡、306-固态硬盘、307-第二wifi双天线、308-第一判断模块、4-可移动采集器载体、5-控制基站、501-控制模块、502-无线通讯模块、503-存储模块、504-第二判断模块、6-光伏板支架、7-rs-485通讯电缆。
具体实施方式
22.以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作详细的说明。
23.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
24.为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例对本发明做进一步的说明。本领域技术人员应当理解。下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，在不脱离权利要求中所阐述的发明机理和范围的情况下，使用者可以对下列参数进行各种改变。为了避免混淆本发明的实质，公知的方法和过程并没有详细的叙述。
25.由附图1-7所示：一种光伏板支撑故障的巡检系统，包括位移传感器1、位移采集器
2、集中采集器3、可移动采集器载体4和控制基站5；所述位移传感器1设置在光伏板支架6上，所述位移采集器2与位移传感器1通讯连接；所述集中采集器3设置在可移动采集器载体4上，集中采集器3与位移采集器2无线通讯连接，集中采集器3与控制基站5无线通讯连接。
26.所述位移采集器2包括rs-485四通道通讯板201、第一wifi接收板202和第一wifi双天线203；位移采集器2内置操作系统。
27.所述集中采集器3包括pc-104主板301、dc-dc电源板302、第二wifi接收板303、cpu304、ram内存卡305、固态硬盘306和第二wifi双天线307；所述固态硬盘306内置操作系统，固态硬盘306包括第一判断模块308；所述第一判断模块308用于判断位移采集器2的wifi信号，第一判断模块308用于判断采集位移采集器2的数据的重复性。
28.所述控制基站5包括控制模块501、无线通讯模块502、存储模块503和第二判断模块504；所述控制模块501用于控制可移动采集器载体4的移动路线；所述存储模块503用于自动存储和统计接收到的数据；所述第二判断模块504用于判断光伏板支架6的倾斜角的变化量，倾斜角的变化量超过阈值自动报警。
29.所述阈值根据光伏板的体积重量以及具体环境结合重力学原理而设定，所述环境包括地形地势，风力等因素。
30.首先，将光伏电站所有光伏板的独立支架按光伏电站要求的编号设置，并将准确的地理位置输入，然后按照可移动采集器载体4一次巡检周期设定巡检路线，如果光伏板数量过多或距离远，则应该设定不同次数的巡检路线；每次检测需要控制基站5控制可移动采集器载体4自动按设定路线巡检，可移动采集器载体4巡检过程中，集中采集器3按顺序无线接收每个位移采集器2的数据，第一判断模块308首先判断无线通讯信号是否来自位移采集器2，第一判断模块308再判断是否已经采集过当前位置的位移采集器2的数据；如果采集过则搜索下一个位移采集器2，如果没有采集过则采集当前位置的位移采集器2的数据。一个巡检周期完成后，将保存在集中采集器3上的数据传送到控制基站5；最后控制基站5可以统计、查询、处理、更新此次的数据，第二判断模块504判断光伏板支架6的倾斜角的变化量是否超过阈值，如果超过阈值则自动报警。
31.这样整个系统对光伏板支撑架的倾斜角度进行实时测量，来判断光伏板支撑架是否发生倾斜隐患，实现了对光伏板支撑架隐患故障的提前预报。并且通过无线传输方式、使得光伏电站快速自动采集数据成为可能，提高了光伏电站巡维的效率、准确率和降低了人员成本。
32.具体实施方式采用旋翼无人机作为可移动采集器载体4，当然也可以选用机器人等，根据光伏电站地势地形特点选用。
33.进一步的所述位移采集器2和集中采集器3的内置操作系统均为linux操作系统。
34.进一步所述位移采集器2与位移传感器1之间通过rs-485通讯电缆7连接。
35.进一步所述位移采集器2和集中采集器3之间的数据通讯采用ftp协议传输。
36.进一步所述位移采集器2同时连接四个位移传感器1。
37.进一步所述位移传感器1和位移采集器2通过光伏板输出电源供电。
38.实际操作中所述位移传感器1直接安装固定在光伏板支架6上，用于准确测量光伏板支架6的倾斜角度，工作温度在-40℃～85℃之间，所述位移传感器采用高分辨力差分数模转换器把静态重力场的变化转换成倾角变化，位移传感器1用于将光伏板支架6的静态倾
斜角度
±
90度x、y轴转换成rs-485数字信号，通过所述rs-485通信电缆7输入到位移采集器2，最多可以将4个位移传感器1通过4条rs-485通信电缆7接入所述位移采集器2。
39.所述rs-485通信电缆7采用rs-485串行总线标准，所述位移采集器2通过rs-485通信电缆7提供位移传感器1的12v电源，rs-485通信电缆7用于满足位移传感器1与位移采集器2的通信和供电。
40.所述位移采集器2直接安装固定在光伏板支架6上，位移采集器2的电源直接取自安装支架上面的光伏板
±
12v或
±
24v的直流输出，位移采集器2通过第一wifi双天线203与旋翼无人机上的机载集中采集器3进行数据传输和应答。旋翼无人机通过机载电池提供给机载集中采集器3的电源
±
12v或
±
24v，所述旋翼无人机可以承载1kg的负载能力和至少60min的飞行时间，控制基站5控制旋翼无人机按设定的位置进行飞行，无线采集多个位移采集器2的数据和应答。机载集中采集器3自动将接收的多个位移采集器2的数据保存到固态硬盘306中。
41.所述位移采集器2包括外壳、pc-104主板、rs-485四通道通讯板201、dc-dc电源板、第一wifi接收板202、无风扇低功耗cpu、ram内存卡、固态硬盘、第一wifi双天线203、dc输入电源端子、四组12v直流电源输出端子、四组rs-485输入输出端子、四组ip67防水航空插座。所述外壳内安装所述的各个元器件；所述的pc-104主板安装所述的无风扇低功耗cpu、ram内存卡和固态硬盘；所述的rs-485四通道通讯板201、dc-dc电源板、第一wifi接收板202安装到所述的pc-104主板叠装总线插座上；所述第一wifi双天线203安装在外壳上，通过电缆与所述第一wifi接收板202相连；dc-dc电源板与四组12v直流电源输出端子用电缆相连；rs-485四通道通讯板201与与所述四组rs-485输入输出端子用电缆相连；四组ip67防水航空插座与四组rs-485输入输出端子和四组12v直流电源输出端子相连。pc-104主板上的固态硬盘存储位移采集器2的嵌入式linux操作系统和采集程序，用于位移采集器2的启动和运行，嵌入式操作系统提供ftp服务，通过所述第一wifi接收板202提供无线接收和发送数据。
42.位移采集器2的采集程序，首先通电后自动启动所述的嵌入式linux操作系统，该操作系统经过裁剪，只提供必要的ftp应用服务和网络服务；所述的ftp应用服务自动运行；采集所述rs-485信号程序读取定时参数，启动定时软件进程；当到达定时参数读取时间，则顺序读取最多四个通道的所述rs-485信号数据，读取的数据按照规定格式和参数保存到ftp服务器目录中；所述的定时参数、保存文件的格式和参数、时间、光伏板支架编号等参数都已在安装时提前设置好。其中采集为定时采集，定时的时间间隔小于巡检周期即可，保证下一次巡检时数据已更新至少一次。
43.所述机载集中采集器3包括外壳、pc-104主板301、dc-dc电源板302、第二wifi接收板303、无风扇低功耗cpu304、ram内存卡305、固态硬盘306、第二wifi双天线307、dc输入电源端子。所述外壳内安装所述的各个元器件；所述的pc-104主板301安装所述的无风扇低功耗cpu304、ram内存卡305和固态硬盘306；所述的dc-dc电源板302和第二wifi接收板303安装到所述的pc-104主板叠装总线插座上；所述第二wifi双天线307安装在外壳上，通过电缆与所述第二wifi接收板303相连；所述dc-dc电源板302与dc输入电源端子用电缆相连；所述的dc输入电源端子与机载电池用电缆相连。
44.所述机载集中采集器3的采集程序，首先通电后自动启动所述的嵌入式linux操作
系统，该操作系统经过裁剪，只提供必要网络功能；搜索wifi信号，建立网络通信；判断是否是所述位移采集器2发出的无线信号，如果是，则判断是否已经采集过该所述位移采集器2的数据；如果已经采集过该所述位移采集器的数据，则不进行再次采集；如果没有采集过该所述位移采集器的数据，则读取该所述位移采集器的ftp的最新数据；读取的数据按照规定格式和参数保存到固态硬盘中；继续搜索新的wifi信号。
45.显然，上述所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。