资产盘点是企业运营管理中不可或缺的一环,能够有效地掌握企业资产状况,及时发现资产管理问题,提高资产使用效率,降低企业运营成本。在光伏项目运行过程中,组件占用了很大一部分资产份额,对光伏电站的资产进行清点和核对,确保资产数量和价值准确无误是很有必要的。基于无人机和RFID的光伏电站资产及工程量盘点技术,是解决传统企业在转型升级阶段资产管理的重大尝试,同时将资产管理、物资核销、工程量确认集成于一体,对部分工作进行融合不再各自为战。本技术可有效解决资产管理的烦杂性,以及资产核销和施工工程量盘点的技术难题,提高光伏电站的智能化水平、降低运维成本、提高设备管理的效率和精度。
一、实施背景
项目建设过程中遇到多处溶洞、坟地、地形过陡区域,无法按照原设计图纸进行施工,现场根据实际情况进行多次调整,加之征地制约,在多处零星分散区域进行扩容增容光伏阵列,在工程建设高峰期,现场施工强度大,人员流动频繁,造成现场实际安装工程量与项目部统计安装工程量存在较大偏差,总包与分包单位多次派出人员对各区域安装情况进行重新统计,由于光伏组件安装密集,地形高差起伏大,此项工作进展缓慢,且人员统计过程中存在漏数、多数情况,导致双方工程量信息始终无法保持一致,严重影响项目部准确制定施工进度计划,合理安排各项施工资源,如何精确统计安装合格率成为项目部急需解决的问题。
二、实施目标
基于无人机和RFID的光伏电站资产及工程量盘点方法,其实施的目标如下:
1、通过无人机测量摄影技术,将现场影像整理成正射图,确定好经纬度坐标点后,将测量的数据和设计的光伏组件布置图同步导入到地图软件以后,两者图纸在地图软件中重叠交叉,可以直观地看到现场施工与设计图纸的偏差在哪里。提高现场施工管理效率,减少因施工人员流动带来的反复性核对工程量;
2、提高光伏电站资产工程量管理的效率和精度,降低光伏电站资产管理的成本,促进光伏电站资产工程量管理的现代化;
3、将资产管理从设备进场即开始进行标准化管理,对设备的运行实现信息化和自动化管理。
三、建设内容
基于无人机+RFID技术的光伏电站资产工程量管理关键技术,以实现光伏电站资产的高效、准确和实时管理。通过搭载的摄像头和传感器,可以实时获取光伏电站的资产信息,包括设备的位置、状态、数量等。本案例技术是将无人机摄影测量技术和RFID射频技术应用于此项工作中,无人机摄影测量具有机动灵活、高效快速、精细准确、作业成本低,适用范围广、生产周期短等特点,能够快速获取地表信息,通过软件处理获取正射影像图,将现场情况直观的展现出来;无线射频识别技术通过无线电波不接触快速信息交换和存储技术,通过无线通信结合数据访问技术,然后连接数据库系统,加以实现非接触式的双向通信,从而达到了识别的目的,用于数据交换,串联起一个极其复杂的系统。
基于无人机+RFID技术的光伏电站资产工程量管理关键技术,其核心分为主要两大部分,即资产管理盘点和现场施工工程量确认。下面通过分解描述本技术的具体实施方案:
1、资产盘点
本案例针对光伏电站资产盘点,在多个光伏组件上一一对应设置多个RFID芯片,其中光伏电站包括所述多个光伏组件,每个RFID芯片用于存储相应单个多个组件的身份标识;在无人机上搭载RFID读写器,通过无人机飞行,RFID读写器对多个RFID芯片进行扫描,与RFID芯片建立通信,并从能够建立通信的RFID芯片中读取相应光伏组件的身份标识;资产盘点系统记录多个RFID芯片所存储的光伏组件的身份标识和安装位置,根据RFID读写器所能够读取到的光伏组件的身份标识的个数确定所能够读取到的光伏组件的数量,以及根据RFID读写器所能够读取到的光伏组件的身份标识确定所能够读取到的光伏组件的安装位置。
光伏组件处于正常状态时,无人机从光伏组件的上空飞过,RFID读写器将能够与该光伏组件上的RFID芯片通信,并读取到该光伏组件的身份标识。然而,当光伏组件处于异常状态,例如倾斜,破损等,无人机从光伏组件上空飞过时,RFID读写器将难以与该光伏组件上的RFID芯片建立通信,不能获取到该光伏组件的身份标识。资产管理系统记录了全部RFID芯片所存储的光伏组件的身份标识,根据所能够读取的光伏组件的身份标识,能够计算所能够读取的光伏组件的数量,并根据它们的身份标识,确定这些光伏组建的安装位置。
在光伏组件安装时,使用RFID芯片对每组光伏组件进行唯一编码,并将对应的芯片贴在组件正面。这种编码方式可以确保每个组件都有唯一的标识,方便后续的资产管理和状态监测。
通过一个具体的实施流程图,进一步说明本发明提供的基于无人机和RFID的光伏电站资产及工程量盘点方法(见图1)。
图1无人机加RFID资产盘点技术流程图
(1)RFID编码
在光伏组件安装前,使用RFID芯片对每组组件进行唯一编码。具体来说,选择了一款无源RFID芯片,其工作频率为915MHz,存储容量为2KB,读取距离可达到10米。将这些芯片贴在组件的正面,以便在后续的资产管理和状态监测中进行识别。
(2)组件安装
将编码后的组件按照设计要求进行安装。建立了一个组件安装数据库,用于记录每个组件的安装位置和状态。
(3)无人机扫描测量
定期使用无人机对光伏电站进行扫描测量,获取地表的高精度三维模型。具体来说,使用的是一种多旋翼无人机,其飞行高度为100米,拍摄分辨率为5厘米,拍摄时间为30分钟。在无人机上搭载了一款激光雷达传感器,用于获取地表的高精度三维模型。
(4)RFID扫描
在无人机上搭载RFID读写器,通过无人机飞行对组件上的RFID芯片进行扫描,读取每个组件的编码信息。具体来说,使用的是一种超高频RFID读写器,其读取距离可达到50米,读取速度为每秒100个标签。
图2盘点管理系统与PDA端通讯图
(5)资产盘点
利用资产盘点系统和RFID移动读取设备,结合无人机采集的数据,快速完成光伏电站的资产盘点工作。具体来说,使用的是一种基于Android系统的RFID移动读取设备,其读取距离可达到10米,读取速度为每秒100个标签。
(6)数据分析
通过对盘点数据的分析,可以及时了解光伏电站的组件数量、位置和状态。具体来说,使用的是一种基于Python的数据分析平台,可以对大量的组件数据进行快速处理和分析。
2、设计图纸、工程量确认
选用大疆M30T测绘无人机对光伏场区进行扫描测绘,施工现场范围较大、相对分散,加之山地高差起伏大,考虑到飞机电池作业时长以及飞行安全性,采用分区分块作业方式,具体操作如下:
作业区规划:利用奥维数字地图进行作业区域规划,结合现场实际规划为12个作业区域,制作KMZ区域面划文件,导入无人机遥控系统。
航线规划:在无人机遥控系统选取规划好的作业区域进行航线规划,选用防地飞行模式,可根据现场地形自动调整飞机飞行高度保证飞行安全,设定旁向重叠率不小于60%,航向重叠率不小于70%,等距间隔拍照,确保影像成图质量。
外业操作:选取方阵中心区域较为平坦的地方作为飞机起落点,打开飞机链接遥控器,检查飞行器四向避障系统,RTK信号连接是否正常,机翼臂展是否到位,满足要求后,执行航线飞行任务,飞行过程中实时监测飞行器状态,影像拍摄质量,确保飞行安全。
内业数据处理:将所拍摄影像导入PIX4D软件中,选取CGCS2000坐标系,中央子午线精度105°,全面检查照片质量精度符合要求,进行空中三角形加密处理,输出正射影像图、DXF数字高程地形图。
3、工程量和资产盘点核销融合
将正射影像图和设计的光伏场区布板图统一处理成KML文件,可将现场整体呈现,人员利用电脑在奥维地图上可快速准确查找出因征地和其他障碍物造成的未安装光伏组件位置及数量,解决现场施工与设计图纸不符、设备出入库核销、工程量结算确认、资产盘点、后期运维信息收集,通过一个技术实现五位一体。
四、实施效果
实施效果从四个方面得到了验证。
1、实现帐卡物一致对应
采用条码识别技术和RFID技术,全面实现资产清查,为每个资产发行“组件身份证”,保持账、卡、物一致,实现资产全生命周期管理。
2、提高组件盘点工作的速度和准确性
系统主要特点是采用了现代移动计算技术、嵌入式开发技术、手持端设备技术,对固定资产进行管理,利用RFID信息介质,对组件管理进行全程跟踪,全程通过电子化手段,缩短盘点作业时间,减少数据人工重复录入和数据差错,提升组件盘点工作效率。
3、节约组件管理成本
RFID卡具备一次维护,多次重复使用的特点,同时RFID卡还适应户外恶劣的自然条件,可以一次维护,保持较长的存续时间,这比传统的二维标签码的维护成本低很多。
4、项目管理标准化,提升工作水平
根据组件管理制度,资产新增、资产报废、资产移动,资产盘点周期,由系统自动生成盘点计划、盘点任务,盘点人员下载盘点任务后到现场开展资产盘点工作,资产盘点结束后自动将盘点数据上传到后台系统,减少了中间环节人为操作,控制了组件盘点过程中的漏洞。
通过本案例的实施,实现了前期的预想,且对公司资产管理提出新的方案,后续将开发新的管理系统,助力公司高质量发展。