大型光伏电站无人机巡检中的路径规划探究

高俊山 杨小林 宋哲

北京京能清洁能源电力股份有限公司华南分公司 广东 湛江 524000

引言

由于无人机具备资金损耗低、轻巧便携、可以装载多种装置等特点，因此在我国大型光伏电站的巡检阶段，该设备得到了广泛应用。即便如此，在实际的操作过程中，通过对数据的分析可知，只围绕目标区域规划检测路线，不仅存在遗漏问题，还可能降低巡检结果的准确性，为此，应借助先进的科学技术，利用计算机完成路线建模，规划出合理有效的巡检路径。

1 应用无人机巡检的价值

使用智能化的无人机技术，完成对光伏电站的巡检处理，不但可以及时有效地找出生产过程中可能存在的风险问题，其中包含外部磨损、热斑生成等，更能获取到各类实时数据，实现对设备状态的及时推理，进而最大限度找出引发风险的成因，并采取必要的手段予以处理[1]。近年来，随着我国全面进入互联网时代，衍生出各类先进的技术手段和机械设备，其中利用无人机巡检技术，工作人员可以在最短的时间内，快速比对各类数据，打破时空桎梏。同时，使用该设备，相关人员只需借助专业的遥控装置，便可云端操作无人机，完成对处于各类复杂环境中的大型光伏电站的巡检，最大限度推动电站朝着智能化的方向变革。

2 无人机在光伏电站的现状及前景

2.1 现状

由于我国的经济增长速度不断加快，科技领域也迎来了全新的发展机遇。受时代变革等因素的影响，无人机受到了社会各界的关注。其中，部分轻巧简便的商品化无人机在市面上屡见不鲜，但是在这一过程中，大多数国民普遍认为此类设备通常只能用作娱乐消遣，对其在工业领域的实用性报以漠视态度。相反，伴随着科技的进步，无人机在各个行业都得到了全面运用，特别是在电力产业。但因为信息的不对等，大多数工作人员要求该装置具备精密的检测技术，同时，设备并未应用至对应区域，致使市面上各类无人机设备出现供求不对等的风险问题。与此同时，还有部分人士质疑设备的实用性。殊不知，无人机的出现本就是为社会运转提供便利。

在以往的发展过程中，光伏电站的维修与巡检，通常需要由人工完成。尽管其能够利用监测装置，了解发电状况及外界因素变动情况，但是会受到各类隐患问题限制。此外，因为在光伏电站内包含各类大型的装置，存在较多不确定因素，一旦出现故障，还可能威胁巡视人员的生命安全。在光伏电站的生产阶段，需要落实日常的巡检处理，往往需要消耗大量的时间与资金成本。正因如此，现阶段在光伏电站的巡检过程中，无人机主要负责设备的运行管理。因为该设备能够在高空完成检测作业，适用于占地面积相对较大的光伏电站中，不仅降低了资源消耗量，还增强了运维管理的时效性和稳定性。同时，关于无人机装置的应用，还面临一系列风险问题，其中包含指向性较弱、操作计划不合理、信息归纳水平相对较低。仅仅完成隐患的获取，并未全面找出光伏电站的风险对比。

2.2 前景

围绕光伏电站的发展前景及技术分析可知，应用无人机落实巡检工作时，可以结合设备的主体特征，将其深度运用到光伏发电产业，研究其发电流程，以此提升光伏电站的生产效率，推动该行业的稳定运转[2]。数据显示，近年来，我国的大型光伏电站的发电质量相对较高，增幅高达七成作用，稳居世界前列。综合该行业的发展前景可知，此类电站的运转稳中向好，能够满足国家的用电需求。结合光伏电站的运营状态，无人机的作用还可以体现在以下几方面。正常状态下，该设备的使用年限通常为30年左右，例如在一个年均发电量为40mw的光伏电站内，无人机能够满足电站的运维需求。

3 大型光伏电站无人机路径规划

在人类日常的生产与生活中，受各类因素影响，近年来，伴随着温室气体的排放，气候面临不断变暖的风险。为避免隐患加剧，在机关政府的推动下，以太阳能、风能等可循环再生能源为动力源头的发电站得到了全面应用。但是在大型光伏电站的生产阶段，为确保设备始终处于稳定状态，工作人员应在特定的时间段内对其进行修复与检测。以往，关于光伏电站的日常运维都是依靠人工完成，但是此类方法只适用于规模较小的发电站。对于各类大型的光伏电站，选用人力检测，不但时效性较差，还容易对工作人员的人身安全造成威胁。为妥善解决相关问题，无人机检测技术得到了研发与应用[3]。无人机的操作方便，能够在较长的时间内完成电站的全面巡检，获取数据的时效性可以得到保障。截至目前，无人机技术被广泛应用在温室气体、自然环境等方面的检测过程中。另外，结合获取到的各类数据可知，在光伏电站的检测阶段使用无人机的价值更加明显。对比于传统的人工检测，使用无人机时，巡检的精密度和灵敏程度都相对较高，但也存在较多不确定因素，实践中仍需要持续探索适合的改进策略。

3.1 单一式无人机巡检路径

关于大型光伏电站无人机巡检路径的规划，工作人员应优先完成对待检区域的分化处理后，在所在分区内落实飞行线路的合理规划。通过观察可知，切割出的分区数量相对较多。假如利用合理的手段，将其串联成一个有机整体，可以组成一个密闭的四边形矩阵。结局全区域覆盖技术，实现对整个电站的全面检测，时效性和准确性都相对较高。

应用叠加手段规划巡检路线时，应重点围绕以下几方面综合考量，其中包含起始位置、终点区域、区域间隔和路径类型。正常状态下，工作人员通常需要在较为封闭的环境中，划分出相对完善的线路。此外，起始和初始点位的所在位置决定了线路的方向和设备的运转轨迹。其中，较为常见的两类路径分别为“s”形和“回”字形。

在大型光伏电站的巡检阶段，使用无人机时，关于覆盖技术的应用。工作人员不仅要为设备拟定起始点位、线路密度、行驶轨迹，还需要在沿途增设对应的观测区，具体的操作步骤如下所示。先重叠放置多种相纸，假如覆盖率较低，图像的生成往往会受到一定影响。为此，工作人员应适度增加相纸的数量。当重复度满足要求后，将倍率与摄影装置的清晰度融合至一处，测算出相邻拍摄点位中无人机的行驶状态和时长，通常以s型为主确定巡检路径。在这一过程中，工作人员通常将检测区的左下方视作巡检的起始位置。一般情况下，关于起始点位的确定常常围绕四边形的长边决定。但是在存在一定差异的检测技术内，关于起点的选择方法也不同。完成上述操作后，根据无人机的行驶时长和拍摄时间落实路径模拟。在实际的巡检过程中，应尽可能保持无人机的长期飞行和高频摄像，便于规划出较为完备的形式路线图像。需要注意的是，在特定的状态下，部分拍摄点位往往处于边缘位置。当拍摄装置处于视野较为开阔的地带，可以对某些边界区域报以漠视态度。即便如此，为实现二者的有效区分，工作人员需要将下列内容视作切入点。第一，在摄影设备允许的范围内，为无人机设置一个定值，随后根据对应的数据调整设备的起始点位，进而获取最佳的巡检线路。第二，此类方法操作的难易程度相对较低，仅凭借少数点位和数据便可完成相应的巡检处理。但是还存在一定的隐患，例如获取的图像并未得到有效运用。

想要最大限度缩减对巡检结果的干扰，工作人员应利用科学的技术，合理规划检测路径。在不应用重叠技术的先决条件下，各个点位可以落实同步拍照。应用此类技术，不仅可以确保获取的图像完整有效，还能有效避免出现图幅残缺的风险，降低有关人员的工作负担，增强巡检工作的完整性和整体质量。

3.2 三机系统路径规划

在覆盖面积相对较小的巡检范围中，无人机可以单次实现全区的有效检测。相反，在空间较大的区域内，由于设备的电量相对有限，往往需要多次飞行方可完成全域巡检。过去相当长的一段时间内，工作人员应在特定的点位中为无人机换新电源。尽管操作相对简便，但是多数情况下无人机会在同一区域往复行进，不仅消耗大量的时间成本，还会干扰巡检的准确性。假如在不同的点位换新电池，为缩减不必要的影响，工作人员则需要适当增强检测频率。对比传统的路径规划方法，在大型光伏电站内部，由于检测区域的占地面积相对较大，境内不存在车辆通过的情况，装卸车往往围绕电站的四周形式。

3.2.1 分散点位处理。对于相对四散的检测点位，工作人员可以将拍摄点视作参照点，将平行分布的各个点划分为一条直线。在车辆的行驶线路中，应用直线测算技术规划出的线路比预检路线的覆盖范围小，但是巡检的精准度较高。关于巡检路径建模，通常能够将各类物体视作直线中的一处细小点位。在实际的应用过程中，工作人员应借助该方法完成单个点位的巡检[4]。

3.2.2 机车协同操作。在大型光伏电站中，工作人员应用无人机巡检时，关于检测路径的规划，通常有两种形式。当无人机起飞后，落实两处区域的操作后，降落至初始区域，此时车辆始终处于静止状态。待无人机返回后，使用对应的转运设备将其移动至下一区域。完成上述操作后，相关装置再次起飞，并在下一处区域降落。需要注意的是，在无人机工作的过程中，其会同时朝下一处降落点飞行。但是由于车辆的行进频率相对较快，往往比无人机率先到达指定区域。关于巡检质量，无人机右翼的成像效果略高于左侧。为保证无人机始终处于稳定状态，可以将左侧的图像视作参考依据。现阶段，市场上大多数无人机设备早已拥有自主往返的功能，当其处于特殊的状态时，无人机会在第一时间返回到指定位置。此时借助外力辅助，能够最大限度避免风险问题出现的概率。

除此之外，因为相邻两组光伏装置的形态较为类似，间距较小。应用无人机巡检时，应尽量高频测的完成待检区域的图像采集，便于快速搜寻隐患的具体位置。

4 结束语

综上所述，伴随着科技和经济的高速发展，无人机被越来越多光伏电站所使用。借助相关设备，工作人员能够在第一时间完成故障查验。对比于传统的检测技术，此类方法的时效性和稳定度更高。关于无人机巡检路径的规划，应利用网络程序，完成数据与路线的建模后，利用远程操作手段，搜寻风险隐患的同时，推动光伏电站的稳定运营。