模拟太阳能光源实现光伏板检测的装置和方法与流程

本发明涉及一种为了实现无人机检测光伏板工作状态，在实验室内模拟太阳能光源实现光伏板各种工作状态的方法和装置。主要涉及在实验室内铺设光伏板，在缺少外界光源的条件下，通过搭建白炽灯外围机械装置和电路，模拟太阳的发热状态，便于无人机光伏电站检测系统的移植。

背景技术：

近年来，新能源的使用推动了光伏电站太阳能光伏板的应用和逐渐推广，但是随着光伏板工作时间的延长，光伏板的老化、发热故障、缺陷等问题都给光伏电站的运维带来了严峻的挑战。传统太阳能光伏板检测采用人工巡检，效率低、工作量大、成本高、安全隐患大，长期采用此种方式不具有可行性。

用无人机搭载可见光、红外热成像和温度传感器，对光伏电站太阳能板进行检测，可以无需人工干预即可实现全自动巡查作业，省去人工登顶的复杂过程，获得更全面的视角和检测照片。与传统工作人员巡检相比，不仅可大幅削减人工费用，并且大幅度降低了由于人员疲劳所致的检测遗漏，提高检测效率。

由于太阳能光伏板安装位置高，不便调试；户外不能保持恒定的太阳光照射，外部环境如风、树阴遮挡等对无人机检测的影响；电源电池的原因难长时间连续实现检测调试。因此，直接采用无人机户外调试检测太阳能板的方法不具备可行性。

在实验室调试太阳能光伏板，可以在较短的时间内完成无人机软件的调试，实现快速的硬件和软件移植。但是由于实验室缺乏直射太阳光光源，太阳能光伏板无法实现正常工作，更无法实现无人机对太阳能光伏板各种工作状态的检测和识别，

技术实现要素：

本发明的目的：一种为了实现无人机检测光伏板工作状态，在实验室内模拟太阳能光源实现光伏板各种工作状态的方法和装置。主要涉及在实验室内铺设光伏板，在缺少外界光源的条件下，通过搭建白炽灯外围机械装置和电路，模拟太阳的发热状态，便于无人机光伏电站检测系统的移植。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

模拟太阳能光源实现光伏板检测的装置，包括机械支架，所述机械支架上设置有纵向的丝杠和用于驱动丝杠转动的伺服电机，机械支架下方设置有太阳能光伏板，太阳能光伏板的上方设置有随丝杠转动而上下运动的支撑板，支撑板上设置有可倾斜的灯泡连接架，灯泡连接架上设置有光源朝向太阳能光伏板的若干盏灯泡。

进一步，所述灯泡连接架的一侧与支撑板的一端铰接，另一侧与支撑板的另一端通过电动推杆连接。

进一步，所述机械支架下方设置有滚轮。

进一步，所述灯泡呈矩阵式排列。

模拟太阳能光源实现光伏板检测的装置的检测方法，包括如下步骤：

步骤1：太阳能光伏板实验室检测系统的搭建；

将太阳能光伏板置于实验室内，模拟光源安装于光伏板的上方，控制无人机位于模拟光源的侧下方；

步骤2：白炽灯模拟太阳发热；

步骤2.1搭建如权利要求1-4中任意一项所述的模拟太阳能光源实现光伏板检测的装置；

所述装置带有外围控制电路及计算机，伺服电机和电动推杆分别连接至控制器，控制器连接至计算机主机和显示器；

步骤2.2白炽灯光源的强弱控制；

步骤2.3白炽灯光源的角度控制；

步骤2.4白炽灯光源的疏密控制；

步骤2.5多种组合控制白炽灯光源状态；

同时进行步骤2.2和步骤2.3，实现强弱和角度的控制；同时进行步骤2.2和步骤2.4，实现强弱和疏密的同控制；同时进行步骤2.3和步骤2.4，实现角度和疏密的控制；同时进行步骤2.2、步骤2.3和步骤2.4，实现强弱、角度和疏密的控制；

步骤3：模拟光源的密闭性；

步骤4：多光伏面板检测。

模拟太阳能光源实现光伏板检测的装置的检测方法，其特征在于：进一步，所述步骤2.2包括以下步骤：

步骤2.2.1利用光源离光伏板的位置实现白炽灯光源的强弱控制；

接通所有灯泡发亮，控制伺服电机转动，电机带动丝杠转动，灯泡支架在丝杠带动上下升降；当灯泡支架下降时，较多的白炽灯光源照射于光伏板，用以模拟太阳光的强光源；当灯泡支架上升时，较少的白炽灯光源照射于光伏板，用以模拟太阳光的弱光源；

步骤2.2.2调节白炽灯的亮暗实现白炽灯光源的强弱控制；

控制连接所有白炽灯的电压，当电压值较大，所有白炽灯较亮，用以模拟太阳光的强光源；当电压值较暗，所有白炽灯较暗，用以模拟太阳光的弱光源。

进一步，所述步骤2.3，控制电动推杆上升，使得灯泡连接架一侧抬升，同时使得灯泡连接架另一侧的蝶形铰链张开，白炽灯跟随灯泡连接架偏转，最终导致白炽灯照射光源倾斜照射于光伏板；通过控制电动推杆的高度，实现不同灯泡连接架和光伏板的位置关系，实现光源角度的控制。

进一步，所述步骤2.4，通过控制器控制灯泡全部发亮，模拟太阳光的最密光源；通过控制器控制灯泡间隔发亮，模拟太阳光的稍依次疏的光源；通过控制器控制灯泡中中间一个发亮，模拟太阳光的最疏光源。

进一步，所述步骤3，在模拟白炽灯光源机械支架周围增加黑布，模拟密封的光源照射光伏板并防止外界杂散光源对光伏板的影响；顶部和底部不加黑布，防止热源在密封空间过热损害白炽灯。

进一步，所述步骤4，通过加装在白炽灯机械支架下方的滚轮，光源可以在不同的太阳能光伏板之间来回切换；当有多组白炽灯机械支架与每块光伏板一一对应时，可实现任意光伏板之间、单块光伏板模拟光源的各种组合状态的实现。

本发明的优点：采用此方法可以不需要考虑实际太阳光的来源，通过实验室内搭建光源，模拟太阳光强弱、疏密、角度等状态，通过组合各种状态实现各种模拟光源的功能。最终可以缩短软件开发周期，克服实地开发过程中的客观困难，提高开发过程的效率。

附图说明

图1是拖动式白炽灯模拟光源对某块光伏板的照射示意图。

图2是带有外围控制电路及计算机的白炽灯模拟太阳光光源系统图。

图3是不同电压值下白炽灯不同亮度时的示意图。

图4是灯泡连接架偏转一定角度时的示意图。

图5是白炽灯光源的疏密控制示意图。

图6是模拟光源的密闭性示意图。

图中：1、机械支架；2、伺服电机；3、丝杠；4、滚轮；5、白炽灯灯泡组；6、灯泡连接架；7、太阳能光伏板；8、蝶形铰链；9、电动推杆；10、数据线；11、连接电动推杆和灯泡组的数据线；12、控制器；13、计算机主机；14、显示器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

步骤1：太阳能光伏板实验室检测系统的搭建

将太阳能光伏板置于实验室内，模拟光源安装于光伏板的上方，控制无人机位于模拟光源的侧下方。

步骤2：白炽灯模拟太阳发热

步骤2.1搭建拖动式白炽灯模拟太阳光光源。

图1为拖动式白炽灯模拟光源对某块光伏板的照射示意图。其中机械支架1框下方为四个滚轮4。2组伺服电机2和丝杠3固定于机械支架框上。固定于丝杠上的灯泡连接架6下方为四排处于水平方向的白炽灯灯泡组5。白炽灯灯泡下方为太阳能光伏板7。灯泡连接架处有2个蝶形铰链8和2个电动推杆9。

图2为带有外围控制电路及计算机的白炽灯模拟太阳光光源系统图。伺服电机由数据线10连接至控制器12，连接至电动推杆和灯泡组的数据线11连接至控制器，控制器连接至计算机主机13和显示器14。

步骤2.2白炽灯光源的强弱控制

步骤2.2.1利用光源离光伏板的位置实现白炽灯光源的强弱控制

接通所有灯泡发亮，通过软件控制2个伺服电机同时转动，电机带动丝杠转动，固定于丝杠上的灯泡支架在丝杠带动上下升降。当灯泡支架下降时，较多的白炽灯光源照射于光伏板，可以模拟太阳光的强光源；当灯泡支架上升时，较少的白炽灯光源照射于光伏板，可以模拟太阳光的弱光源。

步骤2.2.2调节白炽灯的亮暗实现白炽灯光源的强弱控制

通过软件控制连接所有白炽灯的数据线内的电压，当电压值较大，所有白炽灯较亮，可以模拟太阳光的强光源；当电压值较暗，所有白炽灯较暗，可以模拟太阳光的弱光源。图3为调整不同电压值，白炽灯不同亮度时的示意图。

步骤2.3白炽灯光源的角度控制

图4为灯泡连接架偏转一定角度时的示意图。软件经由数据线控制2个电动推杆上升，使得灯泡连接架一侧抬升，同时使得灯泡连接架另一侧的2个蝶形铰链张开，四排白炽灯跟随灯泡连接架偏转一定角度。最终导致白炽灯照射光源与光伏板呈一定角度。

通过控制电动推杆的高度，实现不同灯泡连接架和光伏板的位置关系，实现光源角度的控制。

步骤2.4白炽灯光源的疏密控制

图5中白色代表灯泡发亮，黑色代表不发亮。

灯泡连接架连接4x5＝20个灯泡，图5(a)中软件通过控制器控制20个灯泡全部发亮，模拟太阳光的最密光源；图5(b)(c)中软件通过控制器控制20个灯泡间隔发亮，模拟太阳光的稍依次疏的光源；图5(d)中件通过控制器控制20个灯泡中中间一个发亮，模拟太阳光的最疏光源。

步骤2.5多种组合控制白炽灯光源状态

同时实现步骤2.2和步骤2.3，可以实现强弱和角度的控制；同时实现步骤2.2和步骤2.4，可以实现强弱和疏密的同控制；同时实现步骤2.3和步骤2.4，可以实现角度和疏密的控制；同时实现步骤2.2、步骤2.3和步骤2.4，可以实现强弱、角度和疏密的控制。

步骤3：模拟光源的密闭性

图6中，在模拟白炽灯光源机械支架周围增加黑布15，可以模拟密封的光源照射光伏板并防止外界杂散光源对光伏板的影响；顶部和底部不加黑布，可以防止热源在密封空间过热损害白炽灯。

步骤4：白炽灯机械支架的拖动

通过加装在白炽灯机械支架下方的4个滚轮，该模拟光源可以在不同的太阳能光伏板之间来回切换。同时如果有多组白炽灯机械支架与每块光伏板一一对应，则可以实现任意光伏板之间、单块光伏板模拟光源的各种组合状态的实现。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。