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利用可见光RGB图像监测光伏板上的沙尘积聚水平
Monitoring Sand–Dust Accumulation Levels on Photovoltaic Panels Using Visible Spectrum RGB Images
| 作者 | Bo Ren · Qianggang Wang · Niancheng Zhou · Saad Mekhilef |
| 期刊 | IEEE Transactions on Industrial Informatics |
| 出版日期 | 2025年7月 |
| 技术分类 | 光伏发电技术 |
| 技术标签 | 储能系统 |
| 相关度评分 | ★★★★★ 5.0 / 5.0 |
| 关键词 | 光伏系统 沙尘积累监测 可见光谱RGB图像 混合卷积变压器 - 编码器网络 分级评估 |
语言:
中文摘要
准确监测和评估沙尘堆积程度对于优化沙尘地区光伏系统的清洁计划至关重要。本文提出一种利用光伏面板可见光谱 RGB 图像的智能监测方法。首先,建立基于光伏效率损失模型的收益函数,进而提出沙尘堆积程度的分级标准。其次,设计了一个沙尘堆积监测框架,该框架包括图像预处理操作和混合卷积变压器 - 编码器网络。预处理步骤包括校正和背景过滤,旨在消除潜在的干扰因素。此外,将具有扩展感受野的空洞茎模块和新颖的关系感知全局注意力模块集成到混合卷积变压器 - 编码器网络中,以识别不同沙尘堆积程度的面板图像之间的全局和局部差异。在两种类型的光伏面板上进行的实验证实了该方法的可行性和有效性。结果表明,该方法能够准确对光伏面板的沙尘堆积程度进行分类,并且具有较强的泛化性能。
English Abstract
Accurate monitoring and assessment of sand–dust accumulation levels are essential for optimizing cleaning schedules of photovoltaic systems in dusty regions. This article proposes an intelligent monitoring method using visible spectrum RGB images of photovoltaic panels. First, a revenue function based on the photovoltaic efficiency loss model is developed, and then a grading scale for sand–dust accumulation levels is proposed. Second, a sand–dust accumulation monitoring framework is designed, comprising image preprocessing operations and a hybrid convolution transformer-encoder network. The preprocessing steps, involving correction and background filtering, aim to eliminate potential interference factors. In addition, an atrous stem module with an extended receptive field and novel relation-aware global attention modules are integrated into the hybrid convolution transformer-encoder network to identify global and local differences between panel images with varying levels of sand–dust accumulation. Experiments conducted on two types of photovoltaic panels confirm the feasibility and effectiveness of the proposed method. The results show that this method can accurately classify sand–dust accumulation levels on photovoltaic panels and exhibits robust generalization performance.
S
SunView 深度解读
从阳光电源全球化业务布局来看,中东、北非、中亚等沙尘高发地区是公司光伏系统的重要市场。该论文提出的基于RGB可见光图像的沙尘积累智能监测方法,为我们在这些区域的运维服务升级提供了重要技术参考。
该技术的核心价值在于将沙尘监测与发电效率损失模型相结合,建立了基于收益函数的积尘分级标准。这与阳光电源智慧运维平台的理念高度契合——通过精准监测优化清洁周期,在清洁成本与发电损失间找到最优平衡点。混合卷积-Transformer架构能够捕捉面板图像的全局与局部差异特征,相比传统传感器方案具有非接触、低成本、易部署的优势,特别适合大规模光伏电站的批量监测需求。
从技术成熟度看,该方法已在两种光伏组件上验证了有效性和泛化能力,具备工程化应用基础。对阳光电源而言,可将此技术整合到iSolarCloud智慧能源管理平台中,与现有的逆变器监控数据、气象数据形成多维度诊断体系。通过无人机或固定摄像头采集面板图像,结合AI算法实时评估积尘等级,自动生成清洁建议,可显著提升电站资产管理效率。
技术挑战主要在于不同地区沙尘成分差异、光照条件变化对图像识别精度的影响,以及算法在双面组件、跟踪支架等复杂场景下的适应性。建议公司与研究机构合作,在典型沙尘地区建立测试基地,积累多场景数据集,开发适配阳光电源全系列组件的定制化识别模型,将其作为智慧运维解决方案的差异化竞争优势。