中國擁有世界上最大的光伏裝機(jī)容量,并且該容量仍在逐年遞增,光伏電站的運(yùn)維巡檢問題日益凸顯。近年來,四旋翼無人機(jī)迅速發(fā)展,在高空搜索和監(jiān)測方面展現(xiàn)了巨大潛力。利用旋翼無人機(jī)對光伏電站進(jìn)行巡檢,可以極大提高光伏電站的巡檢效率和自動化水平。本文以面向光伏電站的旋翼無人機(jī)自主導(dǎo)航和巡檢為背景,對無人機(jī)自主導(dǎo)航和巡檢過程中的路徑規(guī)劃、紅外視覺導(dǎo)航、無人機(jī)與地面站的通信等方面進(jìn)行了相關(guān)研究和探索。根據(jù)光伏電站的分布特點(diǎn),結(jié)合無人機(jī)巡檢的目的和要求,將路徑規(guī)劃問題轉(zhuǎn)化為區(qū)域間的路徑規(guī)劃問題和區(qū)域內(nèi)的路徑規(guī)劃問題。前者轉(zhuǎn)換成多旅行商問題,使用遺傳算法進(jìn)行求解,以獲得各個子區(qū)域間的任務(wù)分配方案和巡檢順序;后者轉(zhuǎn)換成覆蓋式路徑規(guī)劃問題,通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、外接矩形構(gòu)建、路徑點(diǎn)生成和PNPoly算法進(jìn)行求解,得到子區(qū)域內(nèi)的路徑點(diǎn)。實驗結(jié)果驗證了算法的有效性。為了彌補(bǔ)基于路徑點(diǎn)的導(dǎo)航巡檢方式的不足,提出了基于紅外視覺的自主導(dǎo)航和巡檢策略。為了獲得光伏組串的位置信息,設(shè)計了一種結(jié)合顏色特征、梯度特征和形狀特征的光伏組串識別和定位算法;為了避免多行巡檢時發(fā)生組串漏檢或重檢,設(shè)計了光伏組串重建算法;為了實現(xiàn)光伏組串中心線... 

【文章來源】： 孔祥春 浙江大學(xué)

【文章頁數(shù)】：92 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

永高股份有限公司廠區(qū)光伏電站由于永高股份有限公司廠區(qū)光伏電站的光伏板安裝在規(guī)則的屋頂上，且安裝

浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文路徑規(guī)劃132.2.1小節(jié)的數(shù)據(jù)，對永高股份有限公司廠區(qū)光伏電站進(jìn)行了建模和區(qū)域間路徑規(guī)劃求解。光伏廠區(qū)質(zhì)點(diǎn)化為13個任務(wù)點(diǎn)，1個起始點(diǎn)，使用3架無人機(jī)從同一起始點(diǎn)出發(fā)進(jìn)行巡檢，巡檢完畢后回到初始點(diǎn)。采用0.1sk=，0.9tw=，0.1sw=，根據(jù)2.2.2小節(jié)的算法求得的區(qū)域間路徑規(guī)劃方案為：表2-1區(qū)域間路徑規(guī)劃方案無人編號巡檢路徑總里程10→4→2→1→3→7→01838.4220→8→11→12→9→01805.5530→6→10→13→5→01752.21由上表可以得出：時間為1838.42，總里程為5396.18，任務(wù)分配較為均勻。在MATLAB中繪制出圖形如圖2-5所示，其中藍(lán)色的線段代表1號無人機(jī)的飛行路徑，黃色線段代表2號無人機(jī)的飛行路徑，綠色線段代表3號無人機(jī)的規(guī)劃路徑。圖2-5永高股份光伏電站區(qū)域間路徑規(guī)劃結(jié)果

浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文紅外視覺輔助導(dǎo)航29()(())()(())()(())601206012060GB/VminR,G,BifVRHBR/VminR,G,BifVGRG/VminR,G,BifVB==+=+=(3-3)在一些簡單的場景中，光伏組串和背景的HSV直方圖如圖3-4所示：左側(cè)是光伏組串的HSV直方圖，右側(cè)是背景的HSV直方圖。目標(biāo)和背景之間的色差明顯。使用H和V值，可以輕松地分割PV串。圖3-4簡單場景的HSV直方圖這些簡單場景的分割結(jié)果如圖3-5所示。左邊是縮小的原始圖像，右邊是顏色分割結(jié)果。從圖中不難看出，光伏組串被閾值處理成了白色，背景則是黑色，兩者很好地分割開來了，效果不錯。(a)(b)圖3-5簡單場景的顏色分割結(jié)果然而，在一些復(fù)雜的場景中，由于存在各種各樣的干擾，光伏組串和背景的PV:H100.5100.05BG:H200.5100.05PV:S100.5100.20.4BG:S20.60.70.80.9100.5PV:V10.70.80.9100.050.1BG:V100.5100.020.04

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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本文編號：2939438