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具有前视红外功能的远程驾驶航空器 提高远程能源设备检验和监测效率及效益

Nimbus远程驾驶航空器系统在米兰理工大学能源系接受试验,该航空器配备通过FILR Ax5系列红外热像仪成像的INPROTEC IRT热感应套件。

Nimbus远程驾驶航空器系统在米兰理工大学能源系接受试验,该航空器配备通过FILR Ax5系列红外热像仪成像的INPROTEC IRT热感应套件。

从风力涡轮机到工业生产设备,只要运行过程有冷却塔或隔热顶板参与,就可以采用无人机或远程驾驶航空器系统进行工业检验和监测,经证实,这两种工具非常可靠、精确,可以提高检测和监测效率和效果。 Nimbus公司是一家以安全为导向的远程驾驶航空器系统制造商,它与FLIR公司经销商INPROTEC IRT以及米兰理工大学太阳能科技研究所强强联手, 以无人机装载的FLIR A35/65红外热像仪为基础,为工业设备和光伏电站打造专业的检验和监测解决方案。再结合高品质的可见光传感器,通过定制开发的机载计算机, FLIR红外热像仪将精确的温度数据发送至无人机操作员,从而在无人机快速飞过设备上空的过程中完成全面检验。

 

从空中检验

在过去的十年中,太阳能应用领域持续增大,涉及发电厂、工业应用、建筑、电信和航天各个行业。由于通过远程驾驶航空器系统监控能源应用领域的技术前所未有以及一些法规的限制,针对该技术的研究尚未深入。但是,在光伏电站监控方面,远程驾驶航空器系统潜力巨大。他们甚至可以远超传统的工业维修程序,因为他们成本小、风险低。

在很多情况下,用远程驾驶航空器系统采集的信息更精确可靠,检验速度比陆地检验快十倍。意大利远程驾驶航空器系统制造商Nimbus马上洞悉该系统在技术和经济层面的附加价值,选用远程驾驶航空器系统而非载人航天器或通过人为操作进行工业检验。在一次实验中, Nimbus将一个轻型远程驾驶航空器与一款FLIR A65红外热像仪结合在一起,对某光伏电厂进行远程检验。

 

光伏电站维护

得益于各项财政激励措施,在整个欧洲,光伏电厂数量日趋增多。但是,通常,这些电站的整体质量却并未达到人们预期。用于发电的光伏电厂数量越来越多,分布也越来越广,大部分电厂分布都不集中。

因此,人们对光伏电站的系统性能也愈加关注:这些系统应该有效、可靠、安全和稳定,以控制并精确预测能量流。因此,在确保能源效率、安全、可靠性和成本效益方面,光伏电站的维护也变得尤为重要。

得益于其检验速度快、覆盖区域广、经济效益高、实时成像以及质量轻等特点,该新型轻型Nimbus远程驾驶航空系统成为监控能源设备的理想工具。近期,Nimbus公司在无人机技术、传感器和控制系统开拓创新,使人们有可能用无人驾驶飞行器对不同能源设备进行检验和监控。

 

远程驾驶航空器系统在能源领域的应用

微型和小型远程驾驶航空器系统一般用于低空和无航空管制空域。而载重低于150 kg的轻型远程驾驶航空器系统通常适用于在实际工业应用中进行监控作业。正常情况下,远程驾驶航空器系统的飞行速度为几十到几百公里每小时不等。如Nimbus PPL 612之类低速远程驾驶航空器系统更适用于检验用途。该远程驾驶航空器系统配备一个INPROTEC IRT热成像套件和一个FLIR Ax5红外热像仪。由于PPL 612架构设计安全可靠,意大利米兰理工大学选用该设备对光伏电站区域进行调查并收集光伏性能分析数据。

太阳能技术研究所的实验研究

米兰理工大学太阳能技术研究所一直致力于太阳能发电和太阳能发热的实验研究。该研究所还开展一系列实验研究,探索一种可靠且具有成本效益的方法,实现通过轻型远程驾驶航空器系统监控光伏电站。为此,该研究所与Nimbus通力合作,在意大利多个正在运营的光伏电站开展实验研究。

该研究所曾用视觉传感器和热传感器来检测光伏组件的缺陷或异常。 Nimbus和太阳能技术研究所通过大量实验证明:红外热像仪可靠、快速兼具具有成本效益,是快速检测热斑、蜗牛纹等缺陷的理想工具。

配备热能镜的远程驾驶航空器系统

Nimbus PPL 612是一款轻型六旋翼远程驾驶航空器系统,其最大起飞重量(MTOW)为5.3 kg。双航电设备和备用电池使其可以可靠且安全地飞过光伏电站上空。该系统具有令人印象深刻的飞行稳定性和专业的飞行模式,因此,远程飞行员可以在飞行过程中非常精确地控制该远程驾驶航空器系统。该系统通过FLIR A65红外热像仪将高品质图片发送给远程操作人员,并使其取得有关每个光伏电池的精确缺陷图。

借助INPROTEC IRT公司开发的热成像套件,操作人员可以在飞行过程中同时记录辐射视频和单辐射图像。每次拍摄的影像与合成的GPS数据一起保存。该套件与FLIR公司Ax5、 A615、 A655sc和类似红外热像仪型号兼容。该远程驾驶航空器系统操作者可在地面观看实时视频并控制开始和停止记录。在飞行前即可对所有具体FLIR红外热像仪和记录参数进行设置。

该Ax5系列红外热像仪性价比很高,其中, FLIR A5性价比最高。他们是自动化、机器视觉或无人机作业环境中实现热成像的理想工具。该产品所有型号均设计非常紧凑。

INPROTEC IRT公司销售部经理Luciano Betti认为: “ 该FLIR Ax5系列热像仪是本应用案例的理想解决方案,在应用过程中,该FLIR热像仪最主要的优势是,我们可以从地面实时发射全辐射视频流且热像仪的每一帧辐射视频都结合了GPS及温度数据。该Ax5系列使我们能够更快地采集高分辨率图像,速度远超其他具备竞争力的热像仪。同时,相比某些便携式热像仪型号,该款FLIR热像仪坚固耐用、重量轻、安装方便且经济实惠。 ”

 

FLIR A65 / A35/ A15 / A5

最适合安装到无人机下方的紧凑型红外热像仪

 对于那些要求具备热图像优势特征的应用,该FLIR Ax5系列红外热像仪是其最佳选择。

该Ax5系列红外热像仪性价比很高,其中, FLIR A5性价比最高。他们是自动化、机器视觉或无人机作业环境中实现热成像的理想工具。该产品所有型号均设计非常紧凑。

FLIR A65可以输出像素为640 x 512的清晰热图像。如果用户的应用无需该等高成像质量,则其可以选择FLIR A35,其可以输出像素为320 x 256的热图像,或者选择FLIR A15,其成像像素为160 x 128 ,还可以选择FLIR A5,其成像像素为80 x 64。该FLIR Ax5系列所探测的温差清晰可见,低至50 mk。

 

快速、准确地监测光伏电池

有关光伏系统性能的可靠信息对于光伏电站的整体规划和未来性能预测非常关键。安装在远程驾驶航空器系统的FLIR红外热像仪就是收集该等信息的重要组件。他们还可以有效检验多个光伏组件的缺陷,如热斑、蜗牛纹、微裂纹和一些不必要的暗影。

在维护过程中,可对受影响的光伏电池及相关面板进行监控并在其性能退化前采取积极主动的措施。工程师们可以就缓解方案或更换部件提供建议。保存性能不佳面板的信息,供未来替换机制参考使用。使用该款红外热像仪的另一个优势是:可在光伏面板运营期间对其进行检验。总而言之,该轻型远程驾驶航空器系统与FLIR红外热像仪强强联合,使快速评估大量光伏组件成为可能。

参考文献

1 M. Aghaei、 Y. Thayoob、 M. Imamzai、 P. Piyous和 N. Amin, “ 为马来西亚大停泊岛设计节约成本的基于太阳能的远程发电系统”,能源工程和优化大会(PEOCO), 2013,《电气与电子工程师协会(IEEE)第七次全球会议》, 2013, 203到208页

2 C. Ferrara和D. Philipp, “ 光伏组件失效原因 ”,《Energy Procedia》期刊第15卷第379到387页, 2012

3 P. Bellezza Quater、 F. Grimaccia、 S. Leva、 M. Mussetta、 M. Aghaei, “ 轻型无人机配合光伏电站检验”,《光伏电气与电子工程师协会期刊》第4卷,第4期, 2014,1107到1113页。

4 F. Grimaccia、 M. Aghaei、 M. Mussetta、 S. Leva和P. B. Quater, “ 无人机监测光伏电站性能”,《能源与环境工程国际期刊》、《施普林格开放期刊》第1 到8页, 2014.

5 M. Aghaei、 P. Bellezza Quater、 F. Grimaccia、 S. Leva, M. Mussetta, “ 无人机在光伏系统监测领域的应用”,《欧洲光伏太阳能会展》第2734 到2739页, 2014

6 太阳能科技研究所网站(2012)(在线)。网址: http://www. Solartech.polimi.it

7 M. Aghaei、 F. Grimaccia、 C. Gonano、 S. Leva, “ 光伏场域检验和远程控制用创新自动控制系统”,《工业电子学IEEE汇刊》第PP卷,第99期,第一页, doi: 10.1109/

TIE.2015.2475235.

 

 

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