红外热像仪应用于太阳能热斑检测 - 菲力尔FLIR红外热像仪在光伏行业的应用案例

应用案例Panoptes Srl位于意大利巴勒莫。

该公司为四个自然人与两家公司所有（即Antonio D’Argenio、Andrea Borruso、Claudia Spinnato、Mario Tulone、Easy Integrazione di Sistemi Srl和Idea Srl）。

他们携手合作，掌握了用于轻型无人机中的科学技术仪器的所有开发技能。

P a n o p t e s 首席执行官A n t o n i o D’Argenio表示：“Panoptes项目的发起是因为我们在地理信息、无人机和自动化领域拥有着共同利益。

2009年底，我们开始合作开发小型无人机，旨在收集空中地理数据。

无人机是无线电遥控飞机，与传统的载人航空平台不同，无人机会大有用武之地。

”民用相机不遂人愿Antonio继续说道：“我们曾开始使用民用相机，但一段时间后，我们认为有必 要起用专为小型无人机量身定做的热像仪和热探测仪。

因此，我们设计了Panoptes，它是一组多传感器模块，结合了适用于小型无人机中的特殊软件组件。

”mT-Panoptes：用于太阳能发电厂检测工作的特定多传感器平台新设计的第一款多传感器平台，即所谓的mini-Thermo(mT)，是一个小型的紧凑型多传感器平台。

该平台安装了一架红外热像仪与一个闭路电视(CCTV)摄像机。

mT-Panoptes专门安装在无人机机身下面，用来检测太阳能发电厂内FLIR Tau机芯有助于识别太阳能发电厂中发生的异常状况Tau是一个紧凑且轻质的热成像机芯。

Tau机芯是装在无人机(UAV)——也称隐形机——机身下的理想组件。

它只有一个应用，即检测太阳能发电厂内的光伏电池。

据来自Panoptes srl公司的Antonio D’Argenio表示，“市面上的确没有哪种组件堪比Tau机芯。

”就性能、大小、种类与能耗而言，Tau机芯是安装于无人机机身下的理想工具。

mT-Panoptes搭载有一个FLIR TAU 640热机芯和一台720 p摄像机。

Solartechnik Stiens利用FLIR红外热像仪确保太阳能电池板正常运行“经过几家热像仪供应商的比较后，FLIR脱颖而出”化石燃料储备日渐减少，煤气价格不断攀升，很多人开始将太阳能作为可再生发电源。

Solartechnik Stiens公司为确保其制造的太阳能电池板正常良好运行，便使用FLIR红外热像仪来寻找电池板中存在的瑕疵。

Solartechnik Stiens公司的服务技术人员Benjamin Kimpel解释道：“太阳能电池将日照转化为电能的同时也会产生热量。

工作效率低下电池产生的热量比正常电池产生的热量要高的多，所以在热图像上自然会呈现为热点。

这就是我们所需要的功能。

”Solartechnik Stien公司在考丰根的主要办公建筑的第二层楼，每过十分钟就会轻微移动，无法察觉，从而保证太阳能电池板时刻都面对阳光。

Solartechnik Stien公司的服务技术人员Benjamin Kimpel。

Solartechnik Stiens 是一家相对较新的公司，于2004年成立，已从最初的2名职工发展到如今的55名职工。

2008年，公司在考丰根建立了分公司，这是公司的主要办公建筑，屋顶安装了峰值总功率为46 kWp 的太阳能系统。

该建 筑的上半部分楼层不断循着太阳运动轨迹，每过十分钟就会轻微移动，很难察觉，从日出到日落移动180°，保证太阳能电池板时刻都面对太阳，从而最大限度地利用太阳能。

FLIR T335红外热像仪：可用性是关键为防止存在问题的太阳能电池板交付到客户手中，Solartechnik Stiens 采购了一台FLIR T335红外热像仪，在电池板交付前可对其进行检查。

像所有FLIR T 系列红外热像仪一样，FLIR T335红外热像仪非常实用。

FLIR T 系列便携式热像仪将人体工程学设计、重量及使用简便性推向新高度。

其中可用性是关键：FLIR Systems 公司工程师已经将用户舒适度和清晰度方面的反馈转化为一系列全面而富有创新意义的热像仪特征。

红外热像仪助力太阳能光伏发电站1、项目背景北京西北75公里，延庆县八达岭长城脚下。

站在长城上向南远眺，一个白色柱状的“大家伙”耸立在蓝天之下；一侧，上百片硕大的玻璃面板，把太阳光反射到它上面。

这个不久前建成的大家伙就是我国、也是亚洲首个太阳能热发电站的吸热塔。

熔岩塔式发电站塔式太阳能热发电系统是光热发电系统四种形式其中之一，它采用多个平面反射镜来汇聚太阳光，通过定日镜将太阳光反射至集热塔顶的吸热器上，加热吸热器内保持流动的传热流体到500～1000℃，高温传热流体通过蒸汽发生系统产生高温高压的蒸汽推动汽轮发电机组发电。

2、项目应用吸热器是把太阳光能转换成热能的装置，作为塔式光热发电系统的主要设备，对其运行状态的监测至关重要。

加热器运行的稳定与否，对整个塔式太阳能发电系统的运行都带来诸多方面的影响，吸热器温度异常及产生污垢后易造成设备损伤，影响寿命及生产效率，而采用红外热像仪监测系统对吸热器进行实时监测，及时了解吸热器的运行状况，具有极其重要的意义。

吸热器定日镜如上图所示的吸热器由众多的管道组成，管道中是流动的熔盐，通过定日镜的照射将千倍的太阳光聚集在吸热器上对熔盐进行加热，然后通过热能驱动汽轮机发电，实现清洁、可再生的发电目的。

3、项目难点吸热器在熔盐发电塔的塔身上部且占用位置并不是很大，塔外远距离测温需要选用长焦的镜头，这样会导致镜头的视场角比较小，在设备安装位置的选取以及精准的聚集成像上不好把握。

另外，由于发电场恶劣的环境，长期的高温高热的工作环境对热像仪的工作适应条件要求比价严苛。

4、实现方案4.1、设备选型为了保证200m开外的测温精度，红外热像仪选用200mm的电动镜头，同时使用可见光摄像头辅助观测，解决长焦镜头视场角小，难以寻找测温目标的问题。

设备参数如下：最低照度0.01Lux吸热器的热成像图。

51FLIR i7是一款轻巧、经济的手持式红外热像仪，能提供高质量的热图像。

使用FLIR i7红外热像仪检测二极管盒。

Carlill 能源公司借助FLIR i7红外热像仪检测 位于印度旁遮普地区的太阳能发电厂问题当太阳能板频临故障时，通常会产生热量。

幸运这对Carlill 能源公司并不构成问题，因为他们已成功在早期阶段就通过使用红外热像仪来检测和确定光伏(PV )电池、接线盒和电网问题。

52印度旁遮普地区拥有得天独厚的丰富太阳能资源，年日照时间达300多天。

Carlill 私营能源有限公司是印度旁遮普地区太阳能发电厂开发领域的领跑者。

在整个旁遮普地区，这家公司共建立了1.5兆瓦太阳能发电厂。

最新的一家发电厂已按照旁遮普能源开发署(Punjab Energy Development Agency ，简称PEDA )的指令，于2012年2月在东旁遮普的穆克则正式投产。

在旁遮普地区众多不同的太阳能发电厂中，该厂具有很高的公共关系值。

二极管盒的早期检查及检测在不久前出现二极管故障后，Carlill 开始寻求能进行早期预警的解决方案。

该公司希望通过早期预警来采取防范措施，防止二极管盒故障再次发生。

在对市场进行全面的调研后，根据业界专业人士的反馈意见，该公司决定采用FLIR 红外热像仪。

FLIR 在印度昌迪加尔的分销商M/s 工业代理公司为Carlill 提供了FLIR 红外热像仪。

M/s 工业代理公司也负责培训Carlill 的维护人员。

在培训中，他们观察到接线盒中3个主要的热点。

按照维护人员的说法，这类连接故障可能阻碍电厂的发电，并影响公司的公共关系形象。

Carlill 维护经理Satnam Singh ：“FLIR i7红外热像仪能帮助我们确定发生问题的位置，确保向电网不间断供电。

”(从左到右依次为M/s 工业代理公司的NavneetSingh 先生以及Carlill 能源公司的Kaka Singh 先生和Satnam Singh 先生)除了用于二极管盒问题检测外，Carlill 还用FLIR i7红外热像仪检测光伏(PV )电池和供电网络连接/终止的问题。

应用二:太阳能电池片或组件检测
FLIR红外热像仪拥有超高的热灵敏度(NETD)，能够灵敏、准确的感应出被测物表面发生微小温度变化，并通过非接触检测方式实现对太阳能电池片或组件缺陷的检测。

将产品缺陷位置直观准确地显示在红外热图中，为使用者提供方便快速的检测方案。

也使得红外热像仪在光伏领域得到了广泛的应用。

电池组件缺陷
在太阳能系统运行过程中，发现率最高的即是电池组件的缺陷，其在红外热图上表面的即为“热点效应”，这些缺陷的组件由于无法将吸收的热能转换为电能，而只能直接以“高热”的形式表现出来，由于温度比其它电池高出很多，通过红外检测，热点清晰可见。

单晶/多晶硅太阳能电池片隐裂无损检测测试图片。

测试条件:1 将电池片直接放置在阳光下照射;
2 电极未短接;
3 未加载反向电流
;
单晶硅太阳能电池片隐裂无损检测(使用长波非制冷红外热像仪在
未加载反向电流时拍摄的红外热图)多晶硅太阳能电池片隐裂无损检测
(使用长波非制冷红外热像仪在
未加载反向电流时拍摄的红外热图)
7。

FLIR T640红外热像仪堪称太阳能电池板检测的完美工具。

过热的电池使整个光伏系统的性能下降。

此热图像显示了太阳能电池板中部分电池出现故障。

热成像检测屋顶安装式太阳能电池板将FILR T640红外热像仪安装在伸缩式桅杆上，有助于检测到难以到达的区域。

近年来，随着太阳能电池板的价格渐趋实惠，也因此销量大增，许多家庭都安装上了太阳能电池板。

在屋顶安装太阳能电池板，有利于采光，但也存在不足，例如，在高层安装的话，就很难进行热成像的维修与检查。

某公司提出一种创造性的解决方案：在伸缩式的桅杆上安装热像仪。

Visiotherm是一家位于艾斯纳的比利时公司。

该公司在进行了一次切实可行的研究后提出，在伸缩式桅杆的两端安装热像仪是一个良好的解决方案。

公司的主管兼创始人Patrick Robe，对此次在伸缩式桅杆两端安装热像仪的结果，表示非常满意。

极有助于对太阳能电池板的检查Patrick Robe表示：“目前，我们一直采用红外热像仪来检测太阳能装置中的问题。

在大部分情况下，采用FLIR红外红外热像仪即可。

在极个别情况下，使用FLIR T640红外红外热像仪更有助于检测。

太阳能电池板的不足之处是会产生热量，因此尽早使用红外热像仪可检测到这一不足。

”选择您需要的角度太阳能电池板的反光顶层是一大难题。

Patrick Robe表示：“如果选择的视角不当，你看到的红外辐射并不是电池板本身释放的，而是头顶上方的玻璃反射而来的。

如果仔细斟酌好合适的角度或是能够到达电池板的后部，你就不用检测电池板前部，只用检测后部，从而完全避开这个难题。

”检测屋顶安装式太阳能电池板极具挑战性，Patrick Robe解释道：“通常情况下，我们难以从电池板后部进行检测，因此检测人员需仔细选择合适的视角。

有时，选取一个良好的视角几乎不可能，原因在于有利位置实属可遇而不可求。

如果你运气足够好的话，附近的建筑物能为你提供一个良好的位置进行检测，但出现这种情况的几率微乎其微。

有缺陷的太阳能电池会产生高热，使用热成像技术很容易识别此类电池。

Ikaros Solar 使用FLIR 红外热像仪监控已装太阳能电池板越来越多的太阳能电池组件专业人士开始使用热像仪作为太阳能电池板的检查工具。

总部位于比利时斯霍滕的Ikaros Solar 便是支持热像仪此用途的其中一家公司。

Ikaros Solar 技术工程师Danny Kerremans 解释道：“热像仪是检查太阳能电池板是否出现故障，以及查找和识别问题的绝佳工具。

我们对几家热像仪供应商进行了比较，最终敲定FLIR 。

”FLIR T335的设计符合人体工学，能够拍摄细致入微的高对比度热图像，是太阳能电池板检查的完美工具。

FLIR T335红外热像仪还可用于检查太阳能装置的其他组件，例如这个出现故障的连接器。

Ikaros Solar 在太阳能电池板的选择、安装和后续的维护与监控方面为客户提供完整的解决方案。

Kerremans 解释道：“虽然我们也为个人服务，但我们主要致力于大规模的工业生产设备。

”工作原理太阳能电池将阳光转化为电力，但同时也会产生热量。

失效的电池会产生更多热量，因此失效电池在热图像上清晰显示为热点。

太阳能电池板性能较差存在很多其他原因，从施工不良导致半导体材料中出现的杂质，到电池破损、玻璃破损、漏水、钎焊点破损、子电池串磨损、旁路二极管缺陷、半导体材料脱落或连接器出现缺陷，这些都是可能的原因。

无论是何原因，热像仪都能够帮助操作员查出问题所在位置，因此热像仪在查找太阳能电池板故障原因方面能够发挥重要作用。

供应商比较将热像仪用于太阳能电池板检查，对于Ikaros Solar 来说还是新鲜事。

“不久前我在一本杂志上读到一篇关于热成像的文章，太阳能电池板检查是其中的潜在应用之一。

我对这个问题做了一番调查，邀请了5家最大的热像仪供应商进行示范。

结果FLIR 脱颖而出。

”选定的热像仪是FLIR T335红外热像仪，它搭载有一个能够生成分辨率为320 x 240清晰热图像的非制冷微量热型探测器。

FLIR红外热像仪原理及应用FLIR（Forward-Looking InfraRed）红外热像仪是一种检测和显示目标热量分布的仪器。

其原理基于物体发射红外辐射的特性，通过捕捉和处理红外辐射图像，可以获取目标物体的温度信息，从而达到提供可见的热像的目的。

接下来，我会详细介绍FLIR红外热像仪的工作原理以及常见的应用。

红外热像仪通过感应红外辐射和转换为电信号的方式来获取目标物体的温度信息。

其工作原理如下：1.捕捉红外辐射：红外辐射是由物体的热量引起的电磁波辐射，其波长长于可见光，人眼无法感知。

FLIR红外热像仪使用感光元件（如能够感应红外波段的光敏材料）来接收并捕捉红外辐射。

2.转换成电信号：红外辐射被感光元件捕获后，会产生电信号。

这些电信号会被转换成能够被数字处理系统分析和显示的形式。

3. 创建热像：FLIR红外热像仪内部的数字处理系统将电信号转换成热像。

通常，热像以假彩色（false-color）或黑白图像的形式显示。

图像中的不同颜色或灰度对应不同的温度值，从而可观察目标物体的温度分布情况。

1.建筑结构检测：FLIR红外热像仪可以用于检测建筑物中的热桥、漏水、能量损失等问题。

通过观察建筑物表面的温度分布图像，可以发现隐蔽在墙壁、地板和屋顶等结构中的问题，提供及时的修复措施。

2.电力设备维护：电力设备过热是电力系统故障和事故的重要先兆。

FLIR红外热像仪可以用于定期监测电力设备的温度，及时发现潜在的故障迹象，避免设备过热引发的事故，并优化设备的维护计划。

3.消防救援：FLIR红外热像仪是消防员工具中的重要装备之一、在火灾现场，通过红外热像仪可以快速探测到火焰及其热辐射的分布，提供给消防员有关火势的即时信息，有助于救援行动的决策。

4.安防监控：FLIR红外热像仪可以用于建立安全监控系统，通过监测目标物体的热量变化来识别潜在的威胁。

例如，在夜间或恶劣天气条件下，红外热像仪可以侦测到人体发出的热辐射，为安防系统提供额外的监控手段。

应用案例使用无人机之前，大型光伏系统只能从一个较高的位置或建筑物，通过高空作业者或是升高的摄影三脚架进行整体红外热成像检测，这需要花费很大的力气，并且非常不灵活。

来自瑞士emitec MesstechnikAG公司的Beni Riedi对此很不满意，因此萌生出使用红外热像仪无人机检测光伏系统和大型建筑的想法。

emitec的测量与测试解决方案emitec设有三个部门，emitec数据通讯部（负责测量，记录，分析，优化，测试，管理网络和应用），emitec工业部（负责EMC测量技术，HF，红外热成像，输出，信号分析，数据记录和实验室），mesomatic光纤技术部（负责光纤测量与接合技术，光纤组件和有线电视(CATV)），为客户提供来自单一供应商的全面的商业测试解决方案。

该公司同50多家国际知名制造商合作，其中就有全球红外热像仪领导者FLIR Systems提供的解决方案。

从构思到雏形考虑到使用红外热成像，B e n iR i e d i接触了各种高端红外热像仪。

“由于距离较远，我们意识到应使用热分辨率高的高端红外热像热成像无人机使用FLIR T640bx红外热像仪获取空中记录在过去的几十年里，红外热成像成为工业和建筑领域的重要话题。

这方面的最新发展之一是从空中进行红外热成像检测。

红外热像仪与无人机相结合对检测光伏系统尤其有用。

红外热像仪无人机也可用于对难以接近的建筑或电力线路进行红外热成像检测，以及用于消防和执法工作。

这项技术还可用于其他工业应用、研发、尖端航空考古学、观察大自然和动物等。

如该仓库的鸟瞰图所示，红外热成像无人机通过从空中检测温度异常发现可能的问题能，是用于无人机的理想选择搭载FLIR T640bx红外热像仪的无人机是emitec和Helipro公司密切合作的成果。

应用案例仪。

”Beni Riedi解释道， “飞行解决方案也要同样可靠。

”因此他需要一个有能力的无人机合作伙伴，它便是快速简单空中记录领域的专家Helipro股份有限公司。

自动模式(左图)和手动模式(右图)下带电平和跨度值的热图像。

红外热像仪：快速可靠的太阳能电池板检查工具质量保证流程对于太阳能电池板极具重要。

电池板的正常运行是高效发电、长期使用寿命和高投资回报率的必要条件。

为了确保正常运行，在生产过程中和电池板安装后，都需要一种快速、简易又可靠的太阳能电池板性能检查方法。

使用热像仪进行太阳能电池板检查有着若干优势。

异常现象能够清楚地显示在清晰的热图像上，并且与其他大部分方法不同的是，热像仪能够用于对已经安装好的太阳能电池板在运行期间进行检查。

最后，热像仪还可在短时间内检查大片区域。

在研发领域，热像仪已经是用于太阳能电池和电池板检查的成熟工具。

对于这些复杂的测量，配备制冷式探测器的高性能热像仪通常用于受控实验室条件下。

但热像仪的太阳能电池板检查用途并不仅限于研究领域。

非制冷式热像仪目前正越来越多地应用于太阳能电池板安装前的质量管理，以及安装后的常规预测性维护检查。

这些价格实惠的热像仪采用便携式设计，且重量轻盈，因此可实现野外灵活应用。

使用热像仪可以探测到潜在问题区域，并在问题或故障真正出现前予以修复。

但并非每一种热像仪都适合太阳能电池检查，需要遵循一些规则和指导方针，以便实施有效检查，确保得出正确的结论。

本文案例是以晶体硅太阳能电池的光伏模块为基础；但这些规则和指导方针以及热成像的基本概念也适用于薄膜模块的热成像检查。

未经DDE处理的热图像(左图)和经过DDE处理的热图像(右图)。

热像仪检查太阳能电池板规程在研制和生产阶段，太阳能电池是靠通电或使用闪光灯来激活。

这确保了充分的热对比度，用于精确热成像测量。

但这种方法不能用于实地检查太阳能电池板，因此操作员必须确保有足够的太阳能。

为了在实地检查太阳能电池时获得充分的热对比度，需要500 W/m2以上的太阳辐照度。

要获得最大值结果，建议准备好700 W/m2太阳辐照度。

太阳辐照度以kW/m2为单位，描述了一个表面的瞬间入射能量，该能量可用日射强度计(用于测量全球太阳辐照度)或太阳热量计(用于测量直接太阳辐照度)进行测量。