一种基于无人机场的光伏电站远程巡检系统的制作方法

本发明涉及光伏发电，尤其涉及一种基于无人机场的光伏电站远程巡检系统。

背景技术：

1、光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术，主要由太阳电池板、控制器和逆变器三大部分组成，主要部件由电子元器件构成，太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置，而光伏电站存在大量的太阳电池板，太阳电池板易受到自然环境因素的影响受到不同程度的损坏，从而降低系统工作寿命，因此需对光伏电站内的太阳电池板进行巡检，以保障发电系统的发电效率，随着无人机技术的发展，光伏电站也借助无人机进行巡检任务，提高太阳电池板的巡检效率。

2、中国专利公开号：cn111766895a，公开了一种光伏电站无人机巡检系统及方法，其技术点是通过布置有多组现场充电站，使得无人机能够就近选择充电站进行充电或储存，减少了回巢飞行距离，同时对现场进行气象监测降低无人机出现意外的概率，由此可见，在现在有的无人机巡检系统中，仅能够通过对无人机预先输入巡检路径，控制无人机进行巡检，并通常采用指定无人机对应指定巡检区域的方式，造成了无人机资源的浪费，并且在无人机巡检过程中，无人机耗电量受到巡检距离与环境因素等多方面影响，难以实现多组无人机的智能协同巡检，而在巡检过程中调整无人机巡检路径，不但会导致无人机难以精准回巢，而且还会产生采集数据重复需进行大量筛选的问题。

技术实现思路

1、为此，本发明提供一种基于无人机场的光伏电站远程巡检系统，用以克服现有技术中光伏电站远程巡检系统实现多组无人机的智能协同巡检的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供一种基于无人机场的光伏电站远程巡检系统，包括，

3、操作单元，其用以选择或输入光伏电站的需巡检区域，并能够显示需巡检区域的巡检结果；

4、无人机场，其内部包括若干无人机，各所述无人机内均设置有监测模块与接收模块，所述监测模块用以获取无人机的位置信息、实时已消耗电量、实时剩余电量以及实时巡检飞行距离，所述接收模块用以接收控制指令与路径信息；

5、调度单元，其与所述操作单元和各所述无人机内的所述监测模块分别相连，所述调度单元能够根据需巡检区域生成光伏巡检路径，并计算光伏巡检路径的总巡检距离，根据总巡检距离选择无人机数量，并将光伏巡检路径拆分为多个巡检分段路径输出，调度单元内设置有标准耗电率范围，调度单元能够根据无人机的实时已消耗电量与实时巡检飞行距离计算实时耗电率，并将实时耗电率低于标准耗电率范围的无人机标记为可协同无人机，将实时耗电率高于标准耗电率范围且剩余飞行距离不低于巡检路径剩余距离的无人机标记为需协同无人机，调度单元并根据需协同无人机的需协同路径距离与可协同无人机的可协同路径距离判定，选择对应的可协同无人机或无人机场内的空闲无人机进行协同巡检；

6、控制单元，其与所述调度单元和各所述无人机分别相连，所述控制单元能够将调度单元输出各巡检分段路径发送至各无人机内的接收模块中，并向无人机发送控制指令，无人机启动进行巡检。

7、进一步地，所述调度单元内设置有无人机的标准巡检距离lb，在所述操作单元选择或输入了光伏电站的需巡检区域时，所述调度单元根据需巡检区域生成光伏巡检路径j，并计算光伏巡检路径j的总巡检距离lz，调度单元根据无人机的标准巡检距离lb与总巡检距离lz计算需使用的无人机数量c，c=1+a，其中，a为距离比值，a=lz/lb，a取整数部分，调度单元再计算巡检分段路径距离lf，lf=lz/c，调度单元将光伏巡检路径j拆分为c个巡检路径连续，且巡检距离为lf的巡检分段路径jf，并输出至所述控制单元。

8、进一步地，所述调度单元内设置有标准耗电率rb与标准耗电率差δrb，在所述控制单元将各巡检分段路径jf发送至各无人机，并控制对应的无人机启动进行巡检时，任意一无人机内的所述监测模块将无人机的实时巡检飞行距离ls与电量信息发送至所述调度单元，其中，电量信息包括实时已消耗电量wx与实时剩余电量wy，调度单元将计算该无人机的实时耗电率rs，rs=wx/ls，并根据实时耗电率rs与标准耗电率rb计算实时耗电率差δrs，δrs=|rb-rs|，调度单元将实时耗电率差δrs与标准耗电率差δrb进行对比，

9、当δrs≤δrb时，所述调度单元判定无人机的实时耗电率差未超出标准耗电率差，调度单元不对该无人机的巡检状态进行控制；

10、当δrs＞δrb时，所述调度单元判定无人机的实时耗电率差已超出标准耗电率差，调度单元将该无人机的实时耗电率与标准耗电率进行对比，以确定无人机的巡检状态。

11、进一步地，当所述调度单元判定无人机的实时耗电率差已超出标准耗电率差时，所述调度单元将实时耗电率rs与标准耗电率rb进行对比，

12、当rs＜rb时，所述调度单元判定无人机的实时耗电率低于标准耗电率，调度单元将该无人机标记为可协同无人机；

13、当rs＞rb时，所述调度单元判定无人机的实时耗电率高于标准耗电率，调度单元将计算该无人机的剩余飞行距离，以确定是否将该无人机标记为需协同无人机。

14、进一步地，所述调度单元在判定无人机的实时耗电率高于标准耗电率时，将计算该无人机的剩余飞行距离lq，lq=wy/rs，调度单元根据实时巡检飞行距离ls与巡检分段路径距离lf计算巡检路径剩余距离lp，lp=lf-ls，调度单元将剩余飞行距离lq与巡检路径剩余距离lp进行对比，

15、当lq≥lp时，所述调度单元判定无人机的剩余飞行距离不低于巡检路径剩余距离，调度单元不对该无人机进行标记；

16、当lq＜lp时，所述调度单元判定无人机的剩余飞行距离已低于巡检路径剩余距离，调度单元将该无人机标记为需协同无人机，并确定该需协同无人机对应的需协同路径。

17、进一步地，所述调度单元在判定需协同无人机的剩余飞行距离已低于巡检路径剩余距离时，将获取该需协同无人机内部对应的巡检分段路径jf，并计算该需协同无人机的需协同路径距离lx与需协同路径百分比b，其中，lx=lp-lq，b=（lx/lf）×100%，调度单元将对应的巡检分段路径jf的路径终点作为起点，截取巡检分段路径jf前百分比为b的部分，生成需协同路径jx，需协同路径jx对应的需协同路径距离lx。

18、进一步地，所述调度单元在判定对光伏巡检路径j巡检的c组无人机中存在标记需协同无人机时，将标记的可协同无人机进行判定，

19、若所述调度单元判定c组无人机中不存在标记可协同无人机时，调度单元将获取c组无人机中带有标记的需协同无人机，并将对应确定的需协同路径jx输出至所述控制单元，控制单元将需协同路径jx发送至所述无人机场内的空闲无人机中，并启动空闲无人机进行以需协同路径jx进行协同巡检；

20、若所述调度单元判定c组无人机中存在标记可协同无人机时，调度单元将计算可协同无人机的可协同路径距离，以确定是否通过可协同无人机以需协同路径jx进行协同巡检。

21、进一步地，在所述调度单元判定c组无人机中存在标记可协同无人机时，调度单元将计算c组无人机中带有标记的可协同无人机对应的可协同路径距离，对于任意一可协同无人机的可协同路径距离lk，lk=lf-ls-（wy/rs），其中，ls为可协同无人机的实时巡检飞行距离，wy为可协同无人机的实时剩余电量，rs为可协同无人机的实时耗电率，所述调度单元将计算出的各可协同路径距离与需协同路径距离lx进行对比，

22、若计算出的各可协同路径距离均小于需协同路径距离lx，在所述调度单元将需协同路径jx输出至所述控制单元，控制单元将需协同路径jx发送至所述无人机场内的空闲无人机中，并启动空闲无人机进行以需协同路径jx进行协同巡检；

23、若计算出的各可协同路径距离中存在大于等于需协同路径距离lx，所述调度单元将对带有标记的各可协同无人机的数量进行判定，以选择可协同无人机对进行协同巡检。

24、进一步地，当计算出的各可协同路径距离中存在大于等于需协同路径距离lx时，所述调度单元将获取可协同路径距离大于等于需协同路径距离lx的可协同无人机的数量t，

25、当t=1时，所述调度单元将直接选取可协同路径距离大于等于需协同路径距离lx的可协同无人机进行协同巡检；

26、当t＞1时，所述调度单元将各可协同路径距离进行对比，并选择最小的可协同路径距离对应的可协同无人机进行协同巡检。

27、进一步地，所述调度单元在选择了任意一可协同无人机进行协同巡检时，调度单元将获取该可协同无人机内部的巡检分段路径jf，并将巡检分段路径jf中未巡检路径与需协同路径jx进行合并，生成巡检修改路径jg，并将巡检修改路径jg输出至所述控制单元，控制单元巡检修改路径jg发送至该可协同无人机内的接收模块中，替换接收模块中的巡检分段路径jf，该可协同无人机将以巡检修改路径jg进行巡检，调度单元并将该可协同无人机的标记删除。

28、与现有技术相比，本发明的有益效果在于，通过在无人机场内的无人机设置监测模块与接收模块，使各无人机能够将监测模块监测到的巡检实时信息及时地反馈至调度单元，使各无人机能够根据接收模块接收的路径调整的信息对无人机的巡检做出实时调整，保障无人机在飞行过程中能够根据路径改变而调整巡检路线，通过设置的调度单元对操作单元输入的需巡检区域进行路径生成，并根据所使用的无人机条件对生成的路径进行分段，采用多组无人机进行同时的协同巡检，提高了光伏电站的巡检效率，同时，通过调度单元对巡检中的任意一无人机的实时耗电率进行计算并监测，根据无人机的实时耗电率、剩余飞行距离以及巡检路径剩余距离，对无人机进行需协同标记，并根据已标记的可协同无人机的状态，选择可协同无人机或无人机场内的空闲无人机进行协同巡检，实现同一无人机场内的多组无人机对同一巡检区域内进行协同巡检，不但提高了光伏电站无人机巡检的效率，而且有效地避免无人机巡检路径重复，造成的采集数据需进行大量筛选处理的问题，实现智能协同巡检。

29、尤其，通过调度单元根据需巡检区域生成一个整体的光伏巡检路径，再对生成的光伏巡检路径进行拆分，虽然相比于先对需巡检区域进行划分根据划分的巡检区域生成路径的方式增加了巡检的路径距离，但是能够减小拆分出的各巡检分段路径相互之间的重复率，避免了相同节点位置的多次采集，提高了巡检采集数据的精准性。

30、进一步地，通过在调度单元内设置标准耗电率与标准耗电率差，构成标准耗电率范围，通过监测模块获取的实时巡检飞行距离与实时已消耗电量计算实时耗电率，能够有效地消除无人机在飞行过程中环节因素对耗电量的影响，精准地确定无人机巡检的实时状态，保障了无人机的安全稳定巡检。

31、进一步地，在调度单元判定无人机的实时耗电率差已超出标准耗电率差时，根据实时耗电率与标准耗电率的对比确定正在判定的无人机的状态，当实时耗电率低于标准耗电率时，表示无人机的实时耗电率低于标准耗电率范围，该无人机能够执行距离更远的巡检任务，因此将其标记为可协同无人机，当实时耗电率高于标准耗电率，表示无人机的实时耗电率高于标准耗电率范围，表示该无人机受到外界影响，已可能无法完成巡检任务，因此将根据无人机的剩余飞行距离进行判定，确定是否需进行协同巡检调整。

32、尤其，在无人机的实时耗电率高于标准耗电率时，根据该无人机的实时剩余电量与实时耗电率计算其剩余飞行距离，无人机在阈值设置上都存在有预留部分，因此通过计算剩余飞行距离，以准确地确定该无人机是否能够完成巡检分段路径，并在调度单元判定无人机的剩余飞行距离已低于巡检路径剩余距离时，将其标记为需协同无人机，并确定需协同路径进行协同巡检。

33、进一步地，通过找到对应的巡检分段路径并计算需协同路径百分比，以原巡检分段路径的路径终点作为起点，以需协同路径百分比为全部路径长度进行截取，生成新的需协同路径，避免在两组无人机进行协同巡检时，采集的数据信息重复获取。

34、进一步地，在正在执行巡检任务的c组无人机优先判定是否具备协同能力，当调度单元判定c组无人机中不存在标记可协同无人机时，表示执行巡检任务的c组无人机均不具备协同巡检能力，因此直接通过控制单元选择空闲无人机执行需协同路径，进行协同巡检，保障光伏电站巡检的完整性。

35、尤其，通过对可协同无人机内部的巡检分段路径进行替换，采用巡检分段路径剩余部分与需协同路径的合并，能够直接输入至无人机内部，无人机可在原位置进行路径更改，并通过调度单元并将该可协同无人机的标记删除，还能够便于对该可协同无人机的实时耗电率的判定，进一步保障了智能协同巡检的精准性，保障光伏电站的稳定巡检。