[发明专利]面向规模化集中式光伏电站自动巡检的无人机及巡检方法

权利要求书

1.面向规模化集中式光伏电站自动巡检的无人机，其特征在于：所述的无人机包括无人机机体(a)和PC地面站(b)，所述无人机机体(a)包括飞行控制模块(a1)、图像采集模块(a2)、数据处理模块(a3)、通讯模块(a4)和避障及测距模块(a5)；无人机机体(a)通过通讯模块(a4)与PC地面站(b)连接，且飞行控制模块(a1)分别与数据处理模块(a3)和避障及测距模块(a5)连接，图像采集模块(a2)通过串口分别与数据处理模块(a3)和通讯模块(a4)连接。

2.根据权利要求1所述的面向规模化集中式光伏电站自动巡检的无人机，其特征在于：所述飞行控制模块(a1)用于控制无人机飞行，其输入量既可以是目标点坐标、也可以是速度矢量；

所述图像采集模块(a2)用于采集可见光图像和红外图像，包括具有三轴自稳功能的可见光相机及红外相机，可见光图像与红外图像可通过串口实时传输到数据处理模块(a3)、通讯模块(a4)；

所述数据处理模块(a3)用于对输入图像进行目标识别、参数计算，可向飞行控制模块(a1)发送点坐标或速度矢量形式的控制指令；

所述通信模块(a4)用于无人机机体(a)和PC地面站(b)的通信，以不低于2Hz的频率向PC地面站实时发送无人机状态信息，在接收到图像采集模块(a2)传输的可见光图像、红外图像后实时发送到PC地面站(b)，接收PC地面站(b)的状态控制与参数调整指令并将这些指令实时传输到飞行控制模块(a1)；

所述避障及测距模块(a5)感知无人机机体前、后、左、右、上、下六个方向的障碍物距离以及对地高度信息，当无人机靠近障碍物飞行且未接收到其他控制指令时自动暂停飞行任务。

3.根据权利要求1所述的面向规模化集中式光伏电站自动巡检的无人机，其特征在于：所述的PC地面站(b)作为人机交互平台，实现飞行信息管理、飞行任务规划、飞行参数显示、飞行状态控制与飞行参数调整、飞行任务还原、光伏组件故障分析、可见光及红外图像存储与检索等功能，全面管理和支撑飞行任务。

4.根据权利要求3所述的PC地面站，其特征在于：所述PC地面站(b)的飞行信息管理包括执行飞行任务的人员验证、记录与管理；

所述PC地面站(b)的飞行任务规划模块可导入在线地图，并根据光伏组件分布信息为无人机事先规划可执行路径；

所述PC地面站(b)的飞行参数显示功能可在PC地面站(b)实时呈现无人机飞行参数；

所述PC地面站(b)的飞行状态控制与飞行参数调整功能可使管理者通过简易的操作执行起飞、暂停、继续、返航等状态控制功能和改变飞行高度、飞行速度、飞行路径等参数调整功能；

所述PC地面站(b)的飞行任务还原功能可记录飞行任务与状态信息并进行回放；

所述PC地面站(b)的光伏组件故障分析模块对可见光图像和红外图像进行处理，判断光伏组件是否出现隐裂、遮挡、破裂、灰尘等异物和故障；

所述PC地面站(b)的图像存储与检索功能可对接收到的可见光图像和红外图像以位置信息和时间信息进行存储，长周期的数据积累可对光伏组件故障分析模块进行迭代优化。

5.一种根据权利要求1所述的面向规模化集中式光伏电站自动巡检的无人机的巡检方法，该方法包括以下步骤：

步骤一、如需在低空采集可见光及红外图像，可根据光伏电站设计图纸、高清卫星图像或高空无人机可见光图像获取光伏组件位置信息，通过PC地面站(b)的飞行任务规划模块生成飞行路径，飞行路径以均匀分布的坐标点形式或者控制转向点的形式表示；如需在高空采集可见光图像，既可以采用低空路径生成方法也可以在飞行任务规划模块的在线地图中指定飞行边界点，生成可执行路径点；

步骤二、执行飞行任务的人员通过PC地面站(b)的飞行信息管理模块登记信息，激活无人机；

步骤三、将路径点通过无人机机体(a)的通讯模块(a4)传输到无人机机体(a)的飞行控制模块(a1)，执行飞行任务的人员通过PC地面站(b)的飞行状态控制与飞行参数调整模块启动无人机；

步骤四、无人机根据步骤三中接收到的路径点文件依次采集可见光及红外图像信息；当无人机偏离理想的位置与光伏组件不完全对准时，数据处理模块获取可见光图像计算偏移量，并将结果反馈给飞行控制模块(a1)，飞行控制模块(a1)据此控制无人机进行位置姿态调整；

步骤五、如无人机能量不足需要返航时，飞行控制模块(a1)记录位置信息并自动返航，待补充能量后继续执行飞行任务直至完成对所有路径点的遍历；

步骤六、无人机能量不足或完成飞行任务需要返航时，采用GPS和视觉伺服相结合的返航及自主着陆模式，即无人机首先通过GPS信息飞回出发点附近，再通过视觉伺服的方式实现精准着陆；

步骤七、在步骤一至步骤六过程中，PC地面站(b)显示状态信息并存储接收到的所有数据。