Điện mặt trời đang được triển khai ở nhiều quy mô khác nhau, từ hệ thống áp mái trên nhà xưởng đến các trang trại điện mặt trời có diện tích hàng chục hoặc hàng trăm hecta. Khi số lượng tấm pin tăng lên, công việc kiểm tra từng module bằng phương pháp thủ công có thể trở nên tốn nhiều thời gian và nhân lực.
Trong bối cảnh đó, drone kiểm tra điện mặt trời đang trở thành một công cụ hỗ trợ đáng chú ý cho công tác vận hành và bảo trì. UAV có thể bay theo tuyến được lập trước, thu thập hình ảnh từ trên cao và kết hợp camera quang học với camera nhiệt để nhanh chóng sàng lọc những khu vực có dấu hiệu bất thường.
Tuy nhiên, drone không đơn giản là thiết bị bay chụp ảnh. Để dữ liệu có giá trị phục vụ kỹ thuật, quá trình khảo sát cần được thực hiện đúng điều kiện môi trường, đúng góc chụp, phù hợp với độ phân giải cảm biến và có quy trình xử lý dữ liệu rõ ràng. Trong bài viết này, AGTEK sẽ cùng bạn tìm hiểu drone kiểm tra điện mặt trời hoạt động như thế nào, có thể hỗ trợ phát hiện những vấn đề gì và doanh nghiệp cần lưu ý ra sao khi triển khai UAV trong hoạt động kiểm tra hệ thống quang điện.
Drone kiểm tra điện mặt trời là gì?
Drone kiểm tra điện mặt trời là thiết bị bay không người lái được trang bị camera hoặc cảm biến chuyên dụng để thu thập dữ liệu về các tấm pin, chuỗi pin và khu vực liên quan trong hệ thống quang điện.
Thiết bị thường được sử dụng tại:
- Nhà máy điện mặt trời quy mô lớn.
- Hệ thống điện mặt trời áp mái nhà xưởng.
- Khu công nghiệp có nhiều cụm pin mặt trời.
- Trang trại điện mặt trời.
- Hệ thống điện mặt trời thương mại.
- Các dự án cần kiểm tra định kỳ hoặc đánh giá sau sự cố.
Tùy theo yêu cầu kiểm tra, drone có thể tích hợp camera RGB độ phân giải cao, camera nhiệt hồng ngoại, GNSS/RTK và các hệ thống hỗ trợ định vị hoặc lập kế hoạch bay.
Đặc biệt, nhiệt ảnh từ UAV đã trở thành một hướng tiếp cận phổ biến trong kiểm tra hệ thống quang điện. Các nghiên cứu tổng quan cho thấy camera nhiệt kết hợp drone có thể hỗ trợ phát hiện nhiều dạng bất thường trên module PV ở quy mô lớn.
Xem thêm: Drone kiểm tra turbine gió
Vì sao cần kiểm tra hệ thống pin năng lượng mặt trời?
Một hệ thống điện mặt trời có thể gồm từ vài chục đến hàng trăm nghìn module tùy quy mô dự án.
Trong quá trình vận hành, hiệu suất và tình trạng của các tấm pin có thể bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như:
- Bụi bẩn tích tụ.
- Phân chim hoặc vật cản trên bề mặt.
- Bóng che.
- Hư hỏng cơ học.
- Điểm nóng cục bộ.
- Lỗi cell.
- Lỗi diode bypass.
- Module hoặc chuỗi pin hoạt động bất thường.
- Hiện tượng lão hóa vật liệu.
- Một số dạng nứt hoặc hư hại trên tấm pin.
Không phải tất cả các lỗi đều có thể nhận biết dễ dàng bằng mắt thường.
Một module nhìn bình thường từ bên ngoài vẫn có thể xuất hiện vùng nhiệt độ bất thường khi hoạt động. Đây là lý do camera nhiệt thường được sử dụng như một công cụ sàng lọc trong kiểm tra quang điện.
IEC TS 62446-3 cũng đưa ra hướng dẫn về kiểm tra nhiệt hồng ngoại ngoài trời đối với các module và nhà máy PV đang vận hành, bao gồm yêu cầu liên quan đến thiết bị đo, điều kiện môi trường, quy trình kiểm tra, báo cáo và nhân sự thực hiện.
Xem thêm: Drone giám sát điện gió
Drone kiểm tra pin năng lượng mặt trời hoạt động như thế nào?
Một nhiệm vụ kiểm tra điện mặt trời bằng UAV thường được thực hiện theo nhiều bước thay vì chỉ đơn giản bay qua khu vực cần khảo sát.
Lập kế hoạch khu vực kiểm tra
Trước khi bay, cần xác định:
- Diện tích nhà máy.
- Số lượng dãy pin.
- Hướng lắp đặt module.
- Địa hình.
- Vật cản.
- Khu vực cấm hoặc hạn chế bay.
- Độ cao dự kiến.
- Độ phân giải dữ liệu cần thu thập.
Từ đó, người vận hành có thể thiết lập tuyến bay phù hợp để drone bao phủ toàn bộ khu vực cần kiểm tra.
Thu thập hình ảnh RGB
Camera quang học giúp ghi nhận hiện trạng bề mặt tấm pin.
Hình ảnh RGB có thể hỗ trợ nhận biết:
- Bụi bẩn.
- Phân chim.
- Vật thể che phủ.
- Một số hư hỏng bề mặt.
- Tấm pin lệch vị trí.
- Vấn đề kết cấu dễ quan sát.
- Thảm thực vật che bóng.
- Những thay đổi bất thường tại khu vực lắp đặt.
Ảnh quang học cũng rất hữu ích khi cần đối chiếu với ảnh nhiệt nhằm xác định nguyên nhân của một vùng nhiệt bất thường.
Thu thập dữ liệu nhiệt
Camera nhiệt ghi nhận bức xạ hồng ngoại phát ra từ bề mặt module và thể hiện sự khác biệt nhiệt độ giữa các khu vực.
Nếu một cell, một phần module hoặc cả module có nhiệt độ khác biệt đáng kể so với các module xung quanh, đây có thể là tín hiệu cần kiểm tra sâu hơn.
Các nghiên cứu về kiểm tra điện mặt trời bằng nhiệt ảnh UAV cho thấy phương pháp này có khả năng hỗ trợ nhận biết hotspot, module bất thường, các substring ngắt kết nối và nhiều dạng dấu hiệu nhiệt khác.
Tuy nhiên, một điểm nóng trên ảnh nhiệt không đồng nghĩa chắc chắn với lỗi thiết bị. Bụi bẩn, bóng che hoặc điều kiện môi trường cũng có thể tạo ra tín hiệu tương tự. Vì vậy, dữ liệu cần được phân tích cùng các thông tin bổ sung.
Xem thêm: Dich vụ cho thuê Flycam toàn quốc
Drone có thể hỗ trợ phát hiện những bất thường nào?
Hotspot trên tấm pin
Hotspot là vùng có nhiệt độ cao hơn đáng kể so với khu vực lân cận.
Hiện tượng này có thể liên quan đến nhiều nguyên nhân khác nhau, chẳng hạn lỗi cell, che bóng, bụi bẩn hoặc vấn đề điện.
Nếu không được kiểm tra, một số hotspot có thể ảnh hưởng đến hiệu suất hoặc độ bền module.
Drone trang bị camera nhiệt có thể giúp sàng lọc nhanh những module xuất hiện vùng nhiệt bất thường trên diện tích lớn.
Module hoạt động không đồng đều
Trong cùng một dãy pin, các module thường có mẫu phân bố nhiệt tương đối tương đồng khi điều kiện vận hành giống nhau.
Nếu một tấm pin có nhiệt độ tổng thể khác biệt rõ rệt, đây có thể là dấu hiệu để kỹ thuật viên tiếp tục kiểm tra.
Lỗi chuỗi pin hoặc substring
Một số vấn đề điện có thể tạo ra đặc điểm nhiệt khác nhau trên toàn bộ module hoặc một phần module.
Các nghiên cứu về nhiệt ảnh quang điện cho thấy phương pháp này có thể hỗ trợ nhận diện những trường hợp như substring bị bypass hoặc module mất kết nối.
Bụi bẩn và vật cản
Bụi, lá cây, phân chim hoặc các vật thể nằm trên tấm pin có thể tạo bóng che và làm thay đổi nhiệt độ cục bộ.
Trong trường hợp này, việc sử dụng đồng thời ảnh RGB và ảnh nhiệt rất hữu ích.
Ảnh nhiệt cho thấy khu vực có nhiệt độ bất thường, trong khi ảnh quang học giúp người phân tích xác định liệu nguyên nhân có liên quan đến vật cản trên bề mặt hay không.
Một số hư hỏng bề mặt
Camera RGB độ phân giải cao có thể hỗ trợ phát hiện một số dấu hiệu như kính bị vỡ hoặc những thay đổi bề mặt đủ lớn để nhận biết từ độ cao khảo sát.
Tuy nhiên, các vết nứt vi mô rất nhỏ không phải lúc nào cũng có thể xác định chính xác bằng ảnh drone thông thường. Trong trường hợp cần chẩn đoán sâu, có thể phải kết hợp với các phương pháp đo chuyên dụng khác.
Ưu điểm của drone kiểm tra điện mặt trời
Bao phủ diện tích lớn
Một lợi thế nổi bật của drone là khả năng di chuyển nhanh trên toàn bộ khu vực nhà máy.
Thay vì kỹ thuật viên phải đi qua từng dãy pin, UAV có thể thực hiện tuyến bay có hệ thống và thu thập dữ liệu liên tục.
Đối với các solar farm quy mô lớn, khả năng này đặc biệt hữu ích.
Một số nghiên cứu thực nghiệm cho thấy kiểm tra bằng UAV có thể rút ngắn đáng kể thời gian khảo sát so với nhiều phương pháp kiểm tra thủ công trong những điều kiện cụ thể.
Kiểm tra không tiếp xúc
Drone thu thập dữ liệu từ trên không mà không cần tiếp xúc trực tiếp với module.
Điều này giúp giảm nhu cầu đưa nhân sự vào từng vị trí của hệ thống trong giai đoạn sàng lọc ban đầu.
Kết hợp nhiều loại dữ liệu
Một UAV có thể mang đồng thời:
- Camera RGB.
- Camera nhiệt.
- Hệ thống định vị.
- Một số cảm biến bổ sung tùy nhiệm vụ.
Việc kết hợp nhiều nguồn dữ liệu giúp quá trình đánh giá toàn diện hơn so với chỉ dựa vào một loại ảnh.
Dễ xác định vị trí module bất thường
Khi dữ liệu hình ảnh được gắn thông tin vị trí, đội vận hành có thể nhanh chóng xác định khu vực cần kiểm tra trực tiếp.
Đối với nhà máy có hàng nghìn dãy pin, khả năng định vị chính xác giúp giảm đáng kể công sức tìm kiếm sau khảo sát.
Tạo dữ liệu phục vụ theo dõi định kỳ
Nếu quy trình bay và xử lý dữ liệu được chuẩn hóa, doanh nghiệp có thể thực hiện kiểm tra định kỳ và so sánh dữ liệu giữa nhiều thời điểm.
Điều này hỗ trợ theo dõi diễn biến của những bất thường đã được ghi nhận trước đó.
Camera nhiệt đóng vai trò gì trong kiểm tra điện mặt trời?
Camera nhiệt là một trong những cảm biến quan trọng nhất đối với nhiệm vụ kiểm tra PV bằng drone.
Khác với camera RGB chỉ ghi nhận ánh sáng nhìn thấy, camera nhiệt thể hiện phân bố bức xạ hồng ngoại trên bề mặt tấm pin.
Thông qua sự khác biệt nhiệt độ, hệ thống có thể giúp người vận hành phát hiện những khu vực đáng chú ý mà mắt thường khó nhận biết.
Tuy nhiên, chất lượng kết quả phụ thuộc vào nhiều yếu tố.
Nghiên cứu gần đây cho thấy khoảng cách giữa drone và module, độ phân giải cảm biến, góc quan sát và điều kiện môi trường đều có thể ảnh hưởng đến việc giải thích nhiệt ảnh.
Do đó, một hệ thống camera nhiệt tốt cần đi kèm quy trình bay và xử lý dữ liệu phù hợp.
Điều kiện nào ảnh hưởng đến chất lượng kiểm tra?
Bức xạ mặt trời
Nhiệt ảnh PV cần được thực hiện trong điều kiện tấm pin đang nhận đủ bức xạ để những bất thường nhiệt có thể biểu hiện rõ ràng.
Nếu trời nhiều mây hoặc bức xạ thay đổi nhanh, dữ liệu có thể khó so sánh.
Gió
Gió làm mát bề mặt module và có thể ảnh hưởng đến chênh lệch nhiệt độ.
Ngoài ra, gió mạnh cũng tác động đến độ ổn định của UAV.
Góc chụp
Bề mặt kính của tấm pin có khả năng phản xạ nhiệt từ môi trường.
Góc camera không phù hợp có thể gây phản xạ từ bầu trời, mặt trời hoặc các vật thể xung quanh, làm ảnh hưởng đến việc phân tích.
Độ cao bay
Bay quá cao có thể giúp tăng diện tích bao phủ nhưng làm giảm số lượng pixel trên mỗi module.
Ngược lại, bay thấp tăng độ chi tiết nhưng có thể làm giảm tốc độ khảo sát.
Độ cao cần được lựa chọn dựa trên mục tiêu kiểm tra và thông số camera.
Bóng của drone
Trong một số điều kiện, bóng của drone có thể xuất hiện trên tấm pin và tạo ra tín hiệu nhiệt không mong muốn.
Vì vậy, vị trí mặt trời, hướng bay và độ cao cũng cần được tính toán.
Quy trình kiểm tra điện mặt trời bằng drone
Một quy trình triển khai có thể bao gồm các bước sau:
Bước 1: Khảo sát yêu cầu
Xác định diện tích, cấu trúc nhà máy, mục tiêu kiểm tra và loại dữ liệu cần thu thập.
Bước 2: Lập kế hoạch bay
Thiết lập tuyến bay, độ cao, tốc độ, góc camera, khoảng cách giữa các tuyến và khu vực cất hạ cánh.
Bước 3: Kiểm tra điều kiện môi trường
Theo dõi thời tiết, ánh sáng, gió và các yếu tố có thể ảnh hưởng đến nhiệt ảnh.
Bước 4: Thu thập ảnh RGB và nhiệt
Drone thực hiện tuyến bay, ghi dữ liệu và gắn thông tin vị trí cho từng ảnh.
Bước 5: Xử lý dữ liệu
Ảnh có thể được ghép bản đồ hoặc phân tích theo từng module tùy hệ thống phần mềm.
Bước 6: Phát hiện bất thường
Người vận hành hoặc phần mềm nhận diện những vùng nhiệt độ khác biệt và các dấu hiệu bất thường trên hình ảnh.
Bước 7: Định vị khu vực cần kiểm tra
Các module có dấu hiệu bất thường được đánh dấu trên bản đồ để đội kỹ thuật tiếp cận.
Bước 8: Xác minh tại hiện trường
Đây là bước quan trọng.
Drone chủ yếu đóng vai trò sàng lọc và cung cấp dữ liệu. Khi phát hiện dấu hiệu bất thường, kỹ thuật viên có thể cần thực hiện thêm các phép đo như kiểm tra điện, kiểm tra đường đặc tuyến I-V hoặc các phương pháp phù hợp khác trước khi đưa ra kết luận.
AI được ứng dụng như thế nào trong kiểm tra pin mặt trời?
Khi một solar farm có hàng chục nghìn module, lượng hình ảnh thu được từ drone có thể rất lớn.
Phân tích hoàn toàn thủ công sẽ mất nhiều thời gian.
Vì vậy, trí tuệ nhân tạo và các mô hình thị giác máy tính ngày càng được nghiên cứu để:
- Tự động phát hiện tấm pin.
- Phân đoạn module.
- Nhận diện hotspot.
- Phân loại bất thường.
- Xác định vị trí lỗi.
- So sánh dữ liệu giữa nhiều lần kiểm tra.
Các nghiên cứu công bố trong năm 2026 tiếp tục cho thấy những mô hình phát hiện đối tượng nhẹ như các biến thể YOLO đang được phát triển nhằm cải thiện khả năng nhận diện các bất thường nhiệt nhỏ trong ảnh hồng ngoại thu từ UAV.
Tuy nhiên, AI không loại bỏ hoàn toàn vai trò của chuyên gia.
Mô hình có thể hỗ trợ lọc nhanh dữ liệu, nhưng kết luận cuối cùng vẫn cần xem xét điều kiện vận hành, chất lượng ảnh và dữ liệu kỹ thuật của hệ thống.
Drone có thay thế hoàn toàn phương pháp kiểm tra truyền thống không?
Không.
Drone đặc biệt mạnh trong nhiệm vụ khảo sát diện rộng và sàng lọc nhanh.
Tuy nhiên, UAV không thể thay thế tất cả các phương pháp kiểm tra điện chuyên sâu.
Ví dụ, khi phát hiện một module có nhiệt độ bất thường, kỹ thuật viên có thể phải tiếp tục:
- Đo điện áp.
- Đo dòng điện.
- Kiểm tra đường đặc tuyến I-V.
- Kiểm tra đầu nối.
- Kiểm tra inverter.
- Kiểm tra dây dẫn.
- Thực hiện các phép thử chuyên sâu khác nếu cần.
Do đó, drone phù hợp nhất khi được tích hợp vào một quy trình vận hành và bảo trì tổng thể.
Khi nào nên sử dụng drone kiểm tra điện mặt trời?
UAV có thể được triển khai trong nhiều tình huống.
Kiểm tra định kỳ
Drone giúp doanh nghiệp xây dựng dữ liệu hiện trạng theo từng giai đoạn vận hành.
Kiểm tra khi hệ thống suy giảm sản lượng
Nếu hệ thống có dấu hiệu giảm hiệu suất, khảo sát nhiệt bằng UAV có thể giúp nhanh chóng thu hẹp khu vực cần kiểm tra.
Kiểm tra sau thời tiết cực đoan
Sau mưa lớn, bão hoặc các sự kiện bất thường, drone có thể được sử dụng để khảo sát tổng thể trước khi nhân sự tiếp cận từng khu vực.
Kiểm tra nghiệm thu
Nhiệt ảnh có thể được sử dụng như một phần trong quá trình đánh giá tình trạng hệ thống sau khi lắp đặt, tùy yêu cầu kỹ thuật của dự án.
Kiểm tra nhà máy quy mô lớn
Đây là trường hợp drone thể hiện rõ lợi thế nhất bởi khả năng bao phủ nhanh một khu vực rộng.
Những lưu ý khi lựa chọn drone kiểm tra pin năng lượng mặt trời
Không phải mọi drone có camera nhiệt đều phù hợp cho công việc này.
Doanh nghiệp nên xem xét đồng thời:
- Độ phân giải camera nhiệt.
- Khả năng đo nhiệt bức xạ của cảm biến.
- Camera RGB.
- Khả năng định vị.
- RTK nếu nhiệm vụ yêu cầu độ chính xác vị trí cao.
- Thời gian bay.
- Khả năng chống gió.
- Hệ thống tránh vật cản.
- Phần mềm lập kế hoạch bay.
- Phần mềm xử lý dữ liệu.
- Khả năng xuất báo cáo.
- Quy trình lưu trữ dữ liệu.
Quan trọng hơn, thiết bị cần được lựa chọn dựa trên bài toán thực tế thay vì chỉ dựa vào thông số cao nhất.
Một hệ thống khảo sát tốt là sự kết hợp giữa drone, cảm biến, quy trình bay, phần mềm và năng lực phân tích dữ liệu.
Tiêu chuẩn và quy trình kỹ thuật cần được quan tâm
Đối với kiểm tra nhiệt hệ thống PV, IEC TS 62446-3:2017 là một tài liệu tham khảo đáng chú ý.
Tiêu chuẩn kỹ thuật này đề cập đến:
- Yêu cầu đối với thiết bị.
- Điều kiện môi trường.
- Quy trình kiểm tra.
- Đánh giá nhiệt ảnh.
- Báo cáo.
- Năng lực nhân sự.
- Phân loại các bất thường nhiệt.
Đáng chú ý, tài liệu cũng có nội dung dành cho trường hợp sử dụng các phương tiện mang camera tốc độ cao, bao gồm drone.
Việc tham khảo tiêu chuẩn phù hợp giúp doanh nghiệp xây dựng quy trình có tính nhất quán hơn thay vì chỉ thực hiện việc chụp ảnh từ trên cao.
Xu hướng phát triển của drone kiểm tra điện mặt trời
Trong tương lai, hoạt động kiểm tra điện mặt trời bằng UAV có khả năng tiếp tục phát triển theo hướng tự động hóa.
Các xu hướng đáng chú ý gồm:
- Drone bay tự động theo lịch.
- Camera nhiệt độ phân giải cao hơn.
- AI phát hiện lỗi tự động.
- RTK giúp định vị module chính xác hơn.
- Tạo bản đồ nhiệt toàn bộ solar farm.
- So sánh dữ liệu qua nhiều thời điểm.
- Tích hợp dữ liệu drone với hệ thống quản lý tài sản.
- Phân tích ảnh ngay tại hiện trường.
- Drone dock phục vụ kiểm tra định kỳ.
Nhiều nghiên cứu hiện nay cũng đang tập trung vào việc tự động hóa toàn bộ chuỗi từ thu thập ảnh, nhận diện module đến phát hiện và phân loại bất thường. (MDPI)
Điều này cho thấy drone đang dần chuyển từ một thiết bị chụp ảnh thành một phần của hệ thống quản lý dữ liệu và bảo trì thông minh.
AGTEK và giải pháp drone kiểm tra điện mặt trời
Việc triển khai drone kiểm tra điện mặt trời cần bắt đầu từ bài toán thực tế của doanh nghiệp.
Mỗi nhà máy có quy mô, cách bố trí module, địa hình, yêu cầu dữ liệu và quy trình vận hành khác nhau. Vì vậy, lựa chọn UAV chỉ là một phần của giải pháp.
Tùy nhu cầu, hệ thống có thể cần kết hợp drone công nghiệp, camera nhiệt, camera RGB, GNSS/RTK, phần mềm lập kế hoạch bay và nền tảng xử lý dữ liệu.
AGTEK hướng đến việc tư vấn giải pháp UAV phù hợp với từng nhiệm vụ kiểm tra, khảo sát và giám sát trong lĩnh vực năng lượng. Thay vì chỉ tập trung vào thiết bị, doanh nghiệp nên xem xét toàn bộ quy trình từ thu thập dữ liệu đến phân tích và đưa dữ liệu vào hoạt động vận hành thực tế.
Kết luận
Drone kiểm tra điện mặt trời mang đến một phương thức khảo sát nhanh và không tiếp xúc cho các hệ thống quang điện, đặc biệt tại những nhà máy có số lượng module lớn.
Thông qua sự kết hợp giữa camera RGB và camera nhiệt, UAV có thể hỗ trợ nhận diện hotspot, module có dấu hiệu bất thường, bụi bẩn, bóng che và nhiều vấn đề khác để đội kỹ thuật nhanh chóng xác định vị trí cần kiểm tra sâu hơn.
Tuy nhiên, chất lượng của một nhiệm vụ kiểm tra không chỉ phụ thuộc vào chiếc drone. Cảm biến, điều kiện thời tiết, quy trình bay, phần mềm xử lý và năng lực phân tích dữ liệu đều có ảnh hưởng trực tiếp đến kết quả.
Đối với doanh nghiệp đang vận hành nhà máy điện mặt trời hoặc hệ thống solar rooftop quy mô lớn, việc xây dựng một quy trình kiểm tra UAV bài bản có thể trở thành công cụ hữu ích trong chiến lược giám sát và bảo trì dài hạn. AGTEK có thể đồng hành trong việc lựa chọn giải pháp drone, cảm biến và quy trình thu thập dữ liệu phù hợp với nhu cầu thực tế của từng dự án.
