項目概述項目背景隨著新能源光伏發電行業新技術發展，光伏電站智慧化應用迫在眉睫，提升光伏電站生產的設備可靠性，夯實安全基礎，實施精細化的生產管理，降低運營成本是光伏電站的必然之路。針對光伏集約化程度不夠、運維效率低下、電力市場交易智能化不足等方面的問題，通過研究智能傳感、人工智能、5G+等技術，開發智能監控系統、智能巡檢系統、智能I-V診斷系統、電量交易系統、智能數據分析系統，搭建光伏電站一體化三維可視化平臺，代替人工現場安保、巡視、遠程操作，提升設備運行的可靠和安全性，降低運維成本，實現光伏電站的高效運維和無人值守。隨著全球能源需求的不斷增長和環境保護的呼吁，環境問題的認識激起了人們對替代能源的濃厚興趣，目前，太陽能是這些替代品中受歡迎的一種，太陽能產生的能源是取之不盡的。2022年全國新增光伏并網裝機容量87.41GW。累計光伏并網裝機容量達到392.6GW，新增和累計裝機容量均為全球第一。全年光伏發電量為4276億千瓦時，同比增長30.8%，約占全國全年總發電量的4.9%。預計2023年光伏新增裝機量超過95GW，累計裝機有望超過487.6GW。光伏建設對于地區的選擇不太苛刻，跟水電和風電相比較，主要分為集中式和分布式：集中式光伏是將太陽能電池板集中放置在沙漠、戈壁地勢開闊的區域，通過變壓器將發出的電能輸送給用戶，發電量多，可以為更多的用戶提供電力；分布式光伏是在建筑物屋頂、墻面或地面上，光伏面積小，分散布置太陽能電池板，將直流電轉換為交流電，發電量一般較低，但每個設備都可以為單個建筑物提供電力。光伏發電作為一種清潔、可再生、分布式的能源形式，具有廣闊的應用前景。未來，隨著科技的不斷進步和應用的不斷推廣，光伏發電技術將在能源生產、建筑一體化、農村電氣化等領域發揮越來越重要的作用，需要定期對其進行維護和檢查，保障光伏發電設施高效運行。光伏電站內光伏組件、匯流箱、逆變器等設備眾多，設備出現缺陷故障和低效問題將極大影響電站的發電效率，造成資源浪費，而依靠人工巡檢成本高、效率低。采用鐵越光伏電站空地一體化智能巡檢建設方案，空天一體化智能協同作業，借助大數據、AIoT、無人機技術，實現光伏電站數據的集中管控、分析診斷，統一歸集各類光伏電站運行數據，并進行綜合管理及分析，快速診斷出設備缺陷、分析設備低效原因、定位故障源，提升光伏電站的整體運維管控效率。光伏電站并網后帶來了大量的運維壓力，如常規的設備檢測、光伏板巡檢等。傳統的巡檢方式主要依賴于感官，人工巡檢主觀性較強，巡檢質量參差不齊、巡檢效率較低、重復性大，同時人工對巡檢數據的整理工作量較大、易出錯且歷史數據不易追溯、巡檢數據難以形成系統化。光伏電站并網后帶來了大量的運維壓力，如常規的設備檢測、光伏板巡檢等。傳統的巡檢方式主要依賴于感官，人工巡檢主觀性較強，巡檢質量參差不齊、巡檢效率較低、重復性大，同時人工對巡檢數據的整理工作量較大、易出錯且歷史數據不易追溯、巡檢數據難以形成系統化。在偏遠地區惡劣的自然環境下，幅員遼闊的光伏電站巡檢工作，十分困難和危險。對于農光互補、漁光互補、屋頂電站等光伏區，傳統的人工巡檢不能滿足巡檢需求，無法實現安全巡檢的目的。受限場站設備高度，巡檢人員只能以平視或仰視角度巡檢，無法直接觀察到設備高處或頂部情況，存在較多盲區。隨著光伏行業的不斷發展，越來越多的大型光伏電站建立，電站的光伏面板及其它設備的數量需求非常龐大，傳統的人工巡檢方式已無法滿足，需要投入更多的人力、物力進行巡檢。同時由于電站地形地勢的原因，人工巡檢無法到達一些隱蔽區域，從而形成巡檢盲區。且因人工巡檢周期較長，巡檢的頻率很低，導致很多電站故障無法及時發現。技術標準系統規劃設計必須按照國際、國家和行業的有關標準和規范進行。本設計將依據和參照以下的設計規范和要求進行，但不僅僅限于以下所列范圍。《視頻安防監控系統工程設計規范》（GB50395-2007）《視頻安防監控系統技術要求》（GA/T367-2001）《視頻安防監控數字錄像設備》（GB20815-2006）《安全防范工程技術規范》（GB50348-2004）《安全防范工程程序與要求》（GA/T75-94）《安全防范報警設備安全要求和試驗方法》（GB16796-1997）《安全防范視頻監控聯網系統信息傳輸、交換、控制技術要求》（GB/T28181-2011）《民用閉路監控電視系統工程技術規范》（GB50198-2011）《計算機信息系統安全保護等級劃分準則》（GB17859-1999）《計算機信息系統安全等級保護管理要求》（GA/T388-2002B）《IP網絡技術要求--網絡性能參數與指標》（YD/T1171-2001）《信息技術設備的安全》（GB4943-2001）《信息技術設備用不間斷電源通用技術條件》（GB/T14715-2017）《信息技術開放系統互連網絡層安全協議》（GB/T17963）《信息系統安全等級保護基本要求》（GB/T22239-2008）《信息技術軟件生存周期過程》（GB/T8566-2007）《電子信息系統機房施工及驗收規范》（GB50462-2008）《電子計算機場地通用規范》（GB/T2887-2011）《建筑物防雷設計規范》（GB50057-2010）《建筑物電子信息系統防雷技術規范》（GB50343-2004）《音頻、視頻及類似電子設備安全要求》（GB8898-2001）《消防安全重點單位信息系統數據結構》（GA/T605-2006）《中華人民共和國消防法》現狀分析火災隱患光伏電站出現火災事故的原因較多，比如電纜老化或者故障，造成短路；熔斷器、斷路器選型和安裝不當，造成直流拉弧；光伏組件面板上鳥糞較多，引發熱斑效應，導致電池局部燒毀；匯流箱內部灰塵較多，內部電子元器件散熱不良、短路，導致導線的絕緣層熱熔燃燒，并引燃導線上積落的粉塵、纖維等，從而造成火災事故等。其中引起光伏電站火災事故問題的原因主要有以下三點：其一，光伏組件連接器，俗稱直流連接器。組件功率增大，電流也會隨之增大，組件連接器發熱的情況增多，從而易發生火災。因此，組件連接器是組件直流側環節中最容易發生火災的點之一。其二，直流匯流箱。在直流匯流箱中排布著密密麻麻的線路與電器及封閉式金屬箱體，在密封結構環境下，電器與連接點在箱體內熱量積聚，且不易散熱，在長期運行的情況下，容易出現電器發熱、跳閘等問題，成為火災的隱患。其三，中高壓電纜接頭。在電站當中35kV的中壓電氣系統和110kV/220kV的高壓升壓系統是普遍存在的，中高壓產品的電壓等級比較高，電纜附件產品容易發生局放、擊穿問題，因此，這也是光伏電站事故的隱患之一。熱斑效應熱斑效應被稱為光伏組件四大火災隱患之一。一般熱斑主要由外部和內部兩方面原因造成。外部原因主要來自于組件表面受到鳥糞、污物、落葉、草木等遮擋，導致組件無法正常工作，消耗其它電池的功率，并釋放熱能形成熱斑。內部原因和太陽能電池組件的生產工藝、產品品質等因素都有關系。熱斑以外部因素居多，所以在日常運維中，需及時對光伏組件進行監控和清理，防患于未然，保持光伏組件處于最佳發電狀態。臺風、雷擊、冰雪，沙塵等自然災害損壞面板支架型鋼及電氣設備錨固件腐蝕嚴重，光伏面板支架固定拉筋未緊固，支架錨固螺栓未擰緊，防風作用有限，型鋼鍍鋅質量不滿足要求，組件整體剛度和穩定性不能有效保證，強風條件下存在支架變形、組件損壞的危險。總體設計設計原則結合當前技術發展狀況及趨勢，在系統的設計過程中我們嚴格遵循標準化、穩定性、安全性、可擴展性、易用性、先進性、經濟性、兼容性等原則：1) 標準化原則產品均應嚴格遵循國際通用編解碼算法和網絡傳輸標準協議，可實現在網絡系統上的圖像傳輸和共享。2) 穩定性原則方案采用的核心設備均應采用嵌入式操作系統，具有任務單一、響應實時的特點，要求能24小時不間斷穩定運行。3) 安全性原則視頻數據通過互聯網或專網接入監控中心，采取技術手段，保障數據傳輸的安全性，避免了超越權限范圍的監看、控制、設置，有效避免非法操作。4) 可擴展性原則考慮以后的擴展性，提供更靈活的系統組合，用戶可根據需求靈活配置硬件數量。當系統需要變更監控點位、網絡客戶端數量時，只需增加相應獨立的設備即可融入現有系統。5) 易用性原則主要硬件均應采用嵌入式設備，可以即插即用。任意開關機、意外掉電都不會影響系統正常運行。軟件應采用人機界面良好的圖形化界面，用戶安裝相應軟件后就可實現智能控制，管理、操作、配置、檢索都相當簡便。6) 先進性原則系統采用的相關技術與產品應均為目前主流應用技術，并保有升級空間，保護用戶投資的長期有效。7) 經濟性原則系統應充分利用現有的網絡資源，滿足用戶需求，無須重新布線等投入。可充分利用前期安裝的設備（矩陣、攝像機、DVR等），保護客戶的投資。8) 兼容性系統應兼容多種矩陣協議、云臺控制協議、網絡協議、傳輸方式等。設計思路在光伏電站部署測溫型熱成像攝像機或觀測型熱成像攝像機，實現全時段視頻采集和溫度、火情監測的目的。設備本身具備多樣的測溫應用功能、智能化功能、告警上報等功能，支撐電站基礎設備、火點、煙霧及溫度的智能化監測。系統框架方案采用前端視頻采集設備，搭載智能管理平臺，以可視化、物聯網技術為基礎，通過熱成像攝像機分析技術，基于智能算法實現火點探測、溫度檢測等功能，提升光伏組件、逆變器、匯流箱等設施巡檢的智能化水平以及人員安全保障能力，充分保障光伏供電設施的正常活動和運行秩序。系統總體架構如下圖所示：前端系統根據不同監控場景的特性，分別采用機芯模組、卡片機、手持測溫儀、6寸球、云臺等前端設備。利用熱成像測溫預警、火點探測等功能，實現光伏組件、逆變器、匯流箱火災、設備故障及其他異常事件的實時監控。利用手持測溫儀實現對匯流箱、逆變器等電氣設備的早期故障缺陷及絕緣性做出可靠的預測。網絡傳輸前端攝像機通過網絡接入現場的交換機，再通過專網接入中心主站，由中心主站的管理服務器進行接入管理，根據制定的巡視任務，自動執行巡視任務，對現場進行畫面采集，由智能分析服務器進行自動分析，并輸出結果。管理平臺光伏智能診斷平臺基于大數據分析與圖像處理算法的融合運用，實現由線（組串級）及點（組件級）的光伏診斷。支持一鍵智能巡檢、故障診斷、報表管理、移動終端運維等功能，可生成故障診斷報告，包含缺陷類型統計與對應處理建議，標注對發電影響較大的故障點優先處理，運維人員可通過導航直達具體故障組件位置，幫助電站實現組件級健康管理，助力精準、快速、高效運維。

系統功能前端系統功能視頻監控熱成像是通過非接觸探測紅外能量（熱量），并將其轉換為電信號，進而在顯示器上生成熱圖像和溫度值，并可以對溫度值進行計算的一種檢測設備。熱成像監控相對于可見光監控擁有獨特的優勢，對于夜間弱光無光環境以及雨雪等惡劣環境下都具備強適應性。利用云臺機和無人機機場不光能夠實現7*24小時的連續監控，而且能夠實現特定環境下比可見光效果更好、質量更高的視頻采集。圖光伏組件監測溫度檢測任何物質都由分子構成，這些分子一直在進行無規則運動，運動過程中產生熱量，不斷向外發出紅外輻射熱能，在物體表面形成不同溫度。通過紅外熱成像技術可以觀察肉眼無法看到的熱像，勘測靈敏度較強，因此設備中如果存在微量熱度，通過熱成像技術對設備進行檢測，將不同耐熱等級的設備溫升及允許溫度進行閾值告警設定，同時根據溫場分布及溫度變化情況，判斷是否存在故障、需要檢修的設備，為現場作業人員的設備檢修維護提供參考。圖設備溫度檢測火點探測自然界中，凡是絕對溫度大于零度(-273℃)的物體都能輻射與自身性質、溫度相關的電磁波能量。利用紅外熱成像設備實時探測目標環境溫度，當熱成像攝像機在目標區域內探測到火源時，熱成像畫面上會進行火點顯示并聯動云臺進行火點定位掃描，進行二次判斷。確認為著火點后立即發出報警信號，同時對報警事件錄像、發送郵件等。圖設備溫度探測絆線入侵系統預先設置好規定的警戒線和報警方向，當有目標按設定好的方向運動穿越警戒線時，會觸發報警規則，熱成像攝像機會發出報警。圖絆線入侵3.1.4區域入侵在監控區域內，設定響應的警戒區域，當目標穿過警戒區域邊界進入、離開或者出現在區域內時觸發報警，如圖所示。圖區域入侵前后對比3.1.5目標區分使用獨創的熱成像圖像深度學習算法，實現高精度的智能分析功能，可有效區分人、機動車，并用不同的框來表示不同類型的目標，也可以只標記區域內的車輛或者人，如圖所示。圖人車區分3.1.6目標跟蹤當設定的目標出現在目標區域后，熱成像攝像機會自動進行識別報警，目標在不斷移動時，熱成像攝像機會跟隨移動，持續對目標進行跟蹤，如圖所示。圖人員目標跟蹤后端平臺功能平臺概述安全管控一體化智能輔助平臺作為面向電力行業的專用視頻類業務軟件平臺，功能齊全且強大，支持智能巡檢、在線測溫、作業管控、一鍵順控視頻確認、AR全景等功能，解決電力安全生產痛點，并支持與機器人巡檢系統融合，提升應用價值。平臺特點：依據電力行業標準設計；支持軟硬一體、純軟部署、云部署；支持GB28181協議級聯；支持國家電網B協議、A協議；支持南方電網PG、SIP協議功能；可擴展104\61850；支持內部協議級聯；在線測溫平臺集成熱成像設備管理模塊，當熱成像相機接入平臺，或者熱成像相機經過NVR/IVSS/EVS接入平臺，平臺可實時獲取相機測量的溫度，分析熱圖，并管理熱成像設備告警。使用熱成像功能，需要在“設備管理”界面添加熱成像相機。熱成像相機的設備類型是“編碼器>熱成像”，開啟的通道能力集為“紅外測溫”。圖添加熱成像設備1、實時測溫軟件平臺可實現對被監控場景任意點的實時溫度監測，并支持熱圖分析功能。實時測溫功能操作簡單，將設備樹中的視頻通道拖動至預覽區域，系統頁面即可顯示通道的實時視頻，單擊視頻任一點，顯示實時溫度。具體可實現以下功能：視頻預覽（下圖2），即熱成像通道視頻實時預覽；熱圖展示（下圖3），即抓取熱成像上面每個像素點的溫度值，通過分析在客戶端上展示；云臺控制（下圖4），控制云臺或球機，轉動設備，實現設備變倍、變焦和光圈調整。圖熱成像圖開視頻通道2、熱圖分析客戶端中包含的熱圖分析工具，生成熱圖中的溫度信息及各溫度的占比。也可以在熱圖中可以選取一個或多個監測區域，計算出區域中的溫度的最大值、最小值、平均值和溫差。主要功能包括：查詢熱圖（下圖1），手動獲取熱圖；區域繪制（下圖2），在熱圖中繪制測溫區域。測溫區域樣式可以為點、矩形、圓形、線段或多邊形；分析導入圖（下圖4），將熱圖（后綴為.dtp的文件）導入到客戶端中分析，也可以生成熱圖分析報告等文件；溫度顯示（下圖5），根據熱圖中所選的渲染方案，生成不同溫度對應的顏色變化的條形圖，兩端的數據為該熱圖中的溫度范圍；渲染方案（下圖6），為熱成像畫面加上顏色（偽彩），有14種顏色方案供選擇，默認為“白熱”；溫度過濾（下圖7），用于篩選熱圖中的溫度。設置溫度的區間范圍，在該溫度范圍內的熱圖將以其他的顏色顯示；等溫區域選擇（下圖8），等溫線功能主要用于高亮畫面中需要重點突出的對象，以中位溫度為基準，上限溫度和下限溫度為浮動范圍，超過下限溫度的都以亮色表示，低于下限的區域才顯示為黑白；復位（下圖9），刪除繪制的等溫區域；區域測溫數據（下圖10），在熱圖中選擇某一區域（點除外），表格中將顯示該區域范圍內溫度的最大值、最小值及平均值；溫度占比（下圖11），直觀的看出熱圖中各溫度所占的比例；溫差計算（下圖12），計算同個區域或不同區域間的最高溫、最低溫及平均溫之間的差值。3、區域測溫在熱圖中繪制檢測區域，客戶端上可以查看區域中溫度的最大值、最小值及平均值。如果熱圖中添加多個區域，可以比較區域間的溫度差異。圖繪制區域圖區域溫度占比查詢4、溫差計算最多支持100條溫差計算規則。5、溫度篩選（1）溫度過濾在熱圖中篩選符合該溫度限制的范圍，并突出顯示。支持溫度過濾條件選擇和顏色設置（2）等溫區域選擇等溫區域主要用于高亮畫面中需要重點突出的對象，以繪制的等溫區域為基準，超過該等溫區域溫度的位置都以亮色表示，低于該等溫區域溫度的位置都以暗色表示。6、分析導入圖平臺支持分析本地熱圖文件。智能巡檢平臺結合熱成像測溫設備，實現對匯流箱、直流柜、逆變器、箱變等的資產設備測溫巡檢，綜合研判設備是否存在故障。1、巡檢配置支持對巡檢任務的新增、刪除、修改、查詢；支持遠程同步任務功能，巡視任務內容包括巡視點位信息以及月、周、日、小時等不同時間維度的巡視周期，巡視類型包括例行巡視、熄燈巡視、特殊巡視、專項巡視、全面巡視等5類；任務執行方式支持立即執行、指定時間執行和周期執行三種方式；具備月歷與日歷相結合的任務展示功能，月歷應展示每日計劃執行的主要任務名稱及個數；日歷展示當日任務的信息列表，包括任務名稱、執行時間、任務狀態等；不同任務狀態應以不同顏色加以區分。具備按時間段、任務名稱、任務狀態等組合條件，查詢任務列表功能設計符合國網特高壓規范標準；圖巡檢任務2、巡檢概覽支持以大圖的形式全方位展示智能巡檢信息，包括當日報警點位統計、當日巡檢任務統計、報警處理率、累計3次及以上報警點位統計、報警趨勢統計、歷史報警組織統計、巡檢結果實時推送模塊。圖巡檢概覽3、點位視圖支持以監控對象為條件，觀看對應的實時視頻，并查詢最近巡檢的規則結果信息及歷史處理信息，支持下載預案文檔、一鍵群呼、TTS群發以及單個規則結果處理和快速處理。圖點位視圖4、視頻巡檢支持對巡檢任務巡檢狀態的實時監控，并手動開始、暫停、終止，巡檢結束后，可查看關聯的規則最新巡檢結果，并進行處理。圖巡檢任務列表5、報警管理以監控對象為維度，查詢巡檢后未確認告警的數據及全部歷史巡檢數據，點擊詳情查看，可以查看監控對象綁定的規則巡檢信息，并下載該監控對象關聯的預案文檔、一鍵群呼、TTS群發以及單個規則結果處理和快速處理，歷史報警還可進行導出。圖報警列表可以查看此監控對象報警的詳情；展示出監控對象每個點位的巡檢結果，并可以快速處理；圖報警詳情6、歷史分析支持對規則點位的歷史巡檢結果查詢、對比、導出，點擊某次結果詳情可進行詳情查看、處理報警、熱圖分析。圖歷史巡檢結果分析7、巡檢報表支持對根據巡檢任務查詢巡檢詳情，點擊明細可以查看關聯的規則的巡檢結果，并進行批量審核和導出。圖巡檢結果列表圖巡檢結果詳情應用場景太陽能發電站是一種采用太陽能光電轉化為電能的發電設施。太陽能電池板通過吸收太陽能的熱量并轉化為電能發電。然而，在太陽能發電站運營期間，電池板表面和內部可能會出現一些問題，如損壞、老化等，這些問題會導致太陽能發電效率下降。因此，及時發現和解決問題至關重要。紅外線熱成像技術利用電磁波譜中的紅外輻射，可以快速、非接觸地測量目標的表面溫度，并將這些信息轉化為可視化的圖像。紅外線熱成像，可以及時檢測到電池板的故障和異常，幫助運營人員采取及時的措施來維護和修復設備。光伏面板熱斑及火情監測場景概述：熱斑在太陽照射下，正常運行的各電池組件溫度分布較為均勻，而熱斑效應是指部分電池組件出現溫升遠遠大于周圍電池組件，這種熱斑會嚴重損壞整個系統。一般熱斑主要由外部和內部兩方面原因造成。外部原因主要來自于組件表面受到鳥糞、污物、落葉、草木等遮擋，引起電池板內的電流、電壓不均衡，導致組件無法正常工作，造成局部溫度上升，并釋放熱能形成熱斑。內部原因和太陽能電池組件的生產工藝、產品品質等因素都有關系。熱斑以外部因素居多，所以在日常運維中，需及時去除遮擋，防患于未然。火情監測造成光伏電站中出現火災事故的原因有很多，設備和電纜老化或者故障，造成短路；熔斷器、斷路器選型和安裝不當，造成直流拉弧；光伏組件面板上鳥糞較多，引發熱斑效應，導致電池局部燒毀，甚至造成火災；匯流箱內部灰塵較多，內部電子元器件散熱不良、短路，導致導線的絕緣層熱熔燃燒，并引燃導線上積落的粉塵、纖維等，從而造成火災事故等。圖光伏組件火災方案：可根據實際場景的監測需求和安裝條件，選用熱成像機芯加載無人機、六寸球、微型云臺對光伏組件進行定期巡檢，進行實時溫度監測和火點檢測，并觸發超溫報警、火情報警上傳到平臺聯動管理人員進行處置。現場也可以聯動熱成像設備的聲光警戒功能