Oficjalny partner SPH Engineering
Polski dystrybutor oprogramowania UgCS

Inspekcje Farm Paneli Słonecznych

Farmy paneli słonecznych, podobnie jak wszystkie inne obiekty infrastruktury sztucznej, wymagają okresowych kontroli. Zazwyczaj, fotowoltaiczna inspekcja farmy paneli słonecznych wymaga użycia dwóch czujników – kamery podczerwieni (IR) i kamery światła dziennego. Stosuje się je w celu wykrywania uszkodzonych paneli, które nagrzewają się z powodu problemów z połączeniem, uszkodzeń fizycznych lub naniesionych z wiatrem osadów. 

Dron wyposażony w kamerę termowizyjną to najlepszy wybór do kontroli pola paneli słonecznych. W większości przypadków, w porównaniu z załogowym lotnictwem wykorzystującym ręczną kamerę IR, oszczędza czas i koszty badania. 

Do misji tego typu, można również używać półzawodowych dronów z wymiennymi kamerami, takimi jak np.  DJI Inspire . Będzie to jednak wymagało podwojenia czasu misji – najpierw wykonany będzie lot pomiarowy z kamerą światła dziennego, a następnie lot po zmianie kamery  na IR. Aby zminimalizować czas potrzebny na inspekcję, zwykle oba czujniki (kamery) są używane jednocześnie, wymagając drona z wystarczającą zdolnością podnoszenia.

Obraz 1.

Wykrywane wady

Dwie główne wady widoczne w kamerze IR to problemy z połączeniem i fizyczne uszkodzenia.

Problemy z połączeniem – na przykład gdy panel lub ciąg paneli nie są podłączone do systemu – moc wytwarzana z panelu (-ów) nie może przepływać przez system i siatkę połączeń. Efektem tego, cały panel zaczyna się nieodpowiednio nagrzewać. 

Na przykład (patrz obraz 1) panel oznaczony Bx7 przedstawia nieco wyższą średnią temperaturę w porównaniu do innych paneli. Powinien być zatem sprawdzony pod kątem obu wad – uszkodzeń mechanicznych i problemów z połączeniem.

Obraz 2.

W przypadku fizycznego uszkodzenia leżącego pod spodem panelu – powoduje to niewielkie obszary intensywnego ogrzewania – energia przepływa wokół i cofa się za uszkodzonym obszarem. Takie wady mogą być widoczne na próbce – jasny punkt w prostokącie oznaczony jako Bx3 z maksymalną temperaturą 168,4 ° F (76,3 ° C). Również fizyczne uszkodzenia są widoczne w innych strefach. Oba rodzaje defektów są zwykle wyraźnie widoczne na obrazach w widmie IR. Sprawia to, że ​​lokalizacja usterek jest względnie łatwa nawet w przypadku ortofotomapy składanej. 

Obraz 3.

W widmie widzialnym (przy użyciu kamery dziennej) na panelach można wykryć zazwyczaj tylko zanieczyszczenia. Obraz taki pomaga ustalić, czy przepalone miejsce (hotspot)  jest faktycznym powodem nagrzewania się paneli, czy jest to pył (brud, ptasie odchody itp.) który powoduje ich przegrzewanie się. 

Pęknięcia na szkle zwykle nie są wykrywalne, ponieważ zazwyczaj są one niewielkich rozmiarów – chyba, że dron będzie latał bardzo nisko i odnotuje takie miejsce. Zwykle, tylko w przypadku poważnych uszkodzeń na zdjęciu będą widoczne ubytki w szkle.

Obraz 4.

Planowanie misji UgCS dla inspekcji farmy paneli słonecznych

Generalnie, misje inspekcji farmy paneli słonecznych są planowane w taki sam sposób jak standardowe misje fotogrametrii UAV. Obejmują one etapy takie jak: ​​ustawienie obszaru pomiaru, optymalizacja trasy i ustawień kamery w celu uzyskania najlepszego wyniku przetwarzania danych. Uzyskany w ten sposób materiał analityczny gotowy jest do dalszych obróbek. 

Obraz 5.
Obraz 6.

Pomiar odległości gruntowej (GDS) 

W przypadku misji fotogrametrycznej, pomiar odległości gruntowej (GSD) jest definiowany przez klienta i jest główną cechą danych wyjściowych badania. W przypadku kontroli paneli słonecznych klient musi określić, które defekty muszą zostać wykryte.

Aby wykryć panele z problemami z połączeniem, należy ustawić GSD dla obrazów IR na 25 cm. Aby wykryć fizyczne obrażenia lub punkty aktywne mniejsze niż cały panel, należy ustawić GSD w zakresie 5-16 cm.

W przypadku misji pomiarowych, gdy dron przenosi jednocześnie kamery IR i światła dziennego, GSD dla kamery światła dziennego nie ma znaczenia, ponieważ z powodu niskiej rozdzielczości kamer termowizyjnych, będzie produkował obrazy o znacznie lepszej wartości GSD niż czujnik podczerwieni.

Na przykład kamera optyczna z obiektywem 16 mm, która pasuje do obiektywu FLIR 7,5 mm, będzie generować obrazy z rozdzielczością 1,3GSD, podczas gdy obrazy FLIR mają 15,7GSD. W przypadku misji z panelem słonecznym, gdy używany będzie dron z wymiennymi kamerami, należy ustawić GSD> 2 cm – pozwoli to wykryć nawet niewielkie zanieczyszczenia na panelach, ale nie spowoduje wygenerowania tysięcy zdjęć z lotu.

Ustawienia kamery

Przeważnie, kamera zostaje ustawiona na pozycję nadir. W sytuacji, gdy system śledzenia nie może być ustawiony pod określonym kątem lub w przypadku niektórych stałych miejsc paneli słonecznych – w zależności od pory dnia i położenia słońca można zastosować konfigurację ukośną. Optymalny kąt paneli słonecznych dla obrazów termicznych wynosi od 5 do 30 stopni, aby uniknąć odbicia i niedokładnych temperatur. Jeśli nie można uzyskać takich zdjęć z pozycją aparatu nadir, kąt kamery należy wyregulować, aby zapewnić obraz paneli w zakresie od 5 do 30 stopni.

Przetwarzanie danych

Do składania zdjęć wykonanych za pomocą kamer światła dziennego i IR, można użyć standardowych technik przetwarzania danych obrazu.

Ortofotomapy stosunkowo małych pól paneli słonecznych mogą być analizowane ręcznie z różnym poziomem powiększenia.

Bez wątpienia wykorzystanie UAV do pomiarów geodezyjnych lub inspekcji infrastruktury to oszczędność czasu i kosztów. Funkcje planowania misji dronowych i narzędzia UgCS umożliwiają profesjonalistom z UAV dostosowywanie każdej misji zgodnie z wymaganiami aplikacji.

Artykuł został napisany we współpracy z Industrial Aerobotics, firmą z siedzibą w Arizonie, świadczącą usługi kontroli powietrznej, geodezji i mapowania przy użyciu UAV.