Ứng dụng AI để nhận dạng tấm quang điện mặt trời bị hư hỏng

Trí tuệ nhân tạo
30/12/2022 09:14
Việc xác định tấm pin mặt trời bị hỏng có vai trò rất quan trọng trong đảm bảo vận hành an toàn, tin cậy và hiệu suất tối đa của các nhà máy điện mặt trời. Trong nghiên cứu này, tác giả đề xuất sử dụng mô hình deep learning để tự động hoá việc phân loại tấm pin mặt trời bị lỗi.
aa

Trong quá trình vận hành và thi công, các nhà máy điện mặt trời (NMĐMT) có thể xảy ra các dạng hư hỏng, sự cố như sự cố ở phía DC, tia lửa điện hư hỏng bộ biến tần, nứt vỡ, hư hỏng bề mặt các tấm pin mặt trời,… Trong các dạng sự cố này thì sự cố hư hỏng bề mặt các tấm pin mặt trời chiếm tỉ trọng lớn.

• Ứng dụng AI để cảnh báo sự cố, nâng cao hiệu suất hệ thống điện mặt trời
• Ứng dụng trí tuệ nhân tạo trong việc dự đoán giá bất động sản


Việc xác định tấm pin mặt trời bị hỏng có vai trò rất quan trọng trong đảm bảo vận hành an toàn, tin cậy và hiệu suất tối đa của các nhà máy điện mặt trời. Trong nghiên cứu này, chúng tôi đề xuất sử dụng mô hình deep learning để tự động hoá việc phân loại tấm pin mặt trời bị lỗi.

1. Mô hình nhận dạng tấm pin bị lỗi dựa trên deep learning

Mô hình nhận dạng tấm pin bị lỗi được thể hiện ở Hình 1. Đây là một mô hình deep learning được sử dụng rất phổ biến trong các bài toán nhận dạng ảnh. Kiến trúc mạng nơ-ron tích chập được thể hiện ở Hình 2. Kiến trúc này bao gồm lớp dữ liệu đầu vào, lớp dữ liệu đầu ra và nhiều lớp ẩn, các lớp ẩn có thể là lớp tích chập (convolution), hoặc lớp gộp (pooling).

ung dung ai de nhan dang tam quang dien mat troi bi hu hong
Hình 1 . Mô hình nhận dạng tấm pin bị lỗi dựa trên deep learning.

ung dung ai de nhan dang tam quang dien mat troi bi hu hong
Hình 2. Kiến trúc mạng nơ-ron tích chập.

Mỗi lớp tích chập sẽ được sử dụng các bộ lọc khác nhau, số lượng thường đến hàng trăm, hàng nghìn bộ lọc, sau đó sẽ kết hợp kết quả của chúng lại với nhau. Lớp tích chập này sẽ được đi qua một hàm kích hoạt để tạo ra các thông tin trừu tượng hơn cho các lớp tiếp theo. Hàm kích hoạt được áp dụng vào giá trị của một nơ-ron để cho ra giá trị của một nơ-ron liên kết với nơ-ron ban đầu. Các hàm này là các hàm phi tuyến, thể hiện cho mối quan hệ phức tạp của dữ liệu

ung dung ai de nhan dang tam quang dien mat troi bi hu hong
Hình 3 . Mô hình phát hiện tấm quang điện hư hỏng.

Hàm sigmoid là hàm kích hoạt được sử dụng rất phổ biến trong các mô hình deep learning. Đây là một hàm phi tuyến với giá trị đầu vào là số thực và giá trị đầu ra là một số nằm trong khoảng (0,1). Chính vì vậy, hàm này thường được xem là xác suất cho một vài bài toán nhận dạng. Tuy nhiên, nhược điểm của hàm sigmoid là đạo hàm gần như bằng không tại các giá trị đầu vào có biên độ lớn, do đó ảnh hưởng đến tốc độ hội tụ của thuật toán. Để khắc phục nhược điểm đạo hàm bị triệt tiêu thì những năm gần đây người ta thường sử dụng hàm kích hoạt ReLU (Rectified Linear Unit). Hàm này có tốc độ tính toán nhanh hơn hàm sigmoid do có biểu thức toán học đơn giản và tránh được vấn đề đạo hàm bị triệt tiêu khi giá trị đầu vào lớn.

ung dung ai de nhan dang tam quang dien mat troi bi hu hong
Hình 4. Hàm kích hoạt phổ biến trong mạng nơ-ron tích chập: (a) hàm sigmoid; (b) hàm ReLU

2. Kết quả

Mô hình được huấn luyện và kiểm thử trên bộ dữ liệu bao gồm tập dữ liệu lớn các bức ảnh điện phát quang các tấm pin mặt trời loại mono và poly có độ phân giải cao được đưa về, được trích xuất từ mô-đun năng lượng mặt trời, cụ thể hình ảnh các loại tấm pin mặt trời được mô tả tại Hình 5.

ung dung ai de nhan dang tam quang dien mat troi bi hu hong
Hình 5. Hình ảnh tấm quang mặt trời loại bị hỏng, tấm quang mặt trời loại bình thường.

3. Kết luận

Nghiên cứu này đề xuất một một cách tiếp cận để phân loại tự động tấm quang mặt trời bị hỏng từ hình ảnh tấm quang điện mặt trời dựa trên mô hình mạng nơ-ron tích chập, kết hợp với thuật toán máy học véctơ hỗ trợ. Mạng nơ-ron tích chập đóng vai trò trích xuất các đặc trưng từ hình ảnh điện phát quang của tấm pin mặt trời, còn thuật toán máy học véctơ hỗ trợ đóng vai trò phân loại tấm pin bị hỏng từ các đặc trưng trích xuất được. Từ kết quả nghiên cứu đã chỉ ra rằng mô hình này cho kết quả nhận dạng tấm pin hỏng với độ chính xác đạt được 95,63%.

Tài liệu tham khảo
  1. Zhou, ; Zhou, T.; Tian, Y.; Zhu, X.; Tu, Y. Perovskite-based solar cells: Materials, methods, and future perspectives. J. Nanomater. 2018, 2018, 8148072. [CrossRef]
  1. Dhanraj, A.; Mostafaeipour, A.; Velmurugan, K.; Techato, K.; Chaurasiya, P.K.; Solomon, J.M.; Gopalan, A.; Phoungthong, K. An effective evaluation on fault detection in solar panels. Energies 2021, 14, 7770. [CrossRef]
  2. Köntges, ; Kurtz, S.; Packard, C.E.; Jahn, U.; Berger, K.; Kato, K.; Friesen, T.; Liu, H.; Van Iseghem, M.; Wohlgemuth, J.; et al.Review of Failures of Photovoltaic Modules; Report EAI-PVPS T13-01:2014; International Energy Agency: Paris, France, 2014.
  1. Lee, H.; Park, J.H. Developing inspection methodology of solar energy plants by thermal infrared sensor on board unmanned aerial vehicles. Energies 2019, 12, 2928. [CrossRef]
  2. Shihavuddin, S.M.; Rashid, M.R.A.; Maruf, M.H.; Hasan, M.A.; ul Haq, M.A.; Ashique, R.H.; Al Mansur, A. Image based surface damage detection of renewable energy installations using a unified deep learning approach. Energy Rep. 2021, 7, 4566–4576. [CrossRef]
  3. Deitsch, S.; Christlein, ; Berger, S.; Buerhop-Lutz, C.; Maier, A.; Gallwitz, F.; Riess, C. Automatic classification of defective photovoltaic module cells in electroluminescence images. Sol. Energy 2019, 185, 455–468. [CrossRef]
  4. Elmeseiry, N.; Alshaer, N.; Ismail, A detailed survey and future directions of unmanned aerial vehicles (uavs) with potential applications. Aerospace 2021, 8, 363. [CrossRef]
  5. An Overview of Semantic Image Segmentation. Available online: https://www.jerme/semantic-segmentation/ (accessed on 27 September 2021).

Ngô Đăng Lưu (Công ty Anh Minh Global)
Nguyễn Hùng (Trường ĐH Công nghệ TPHCM)
Nguyễn Thị Nguyệt Ánh (Trường ĐH Tài nguyên và Môi trường TPHCM)

mtvh
Tin bài khác
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 20/9/2024: Tuổi Dậu tình duyên khởi sắc, tuổi Tý hết sức thận trọng

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 20/9/2024: Tuổi Dậu tình duyên khởi sắc, tuổi Tý hết sức thận trọng

Những bí ẩn của khoa học đời sống là "món ăn" tinh thần không thể thiếu trong cuộc sống của con người. Tử vi vòng quay công nghệ xem tử vi 12 con giáp ngày 20/9/2024 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Tập đoàn Dầu khí quốc gia Việt Nam sẽ  tái thiết khu dân cư thôn Kho Vàng sau bão số 3

Tập đoàn Dầu khí quốc gia Việt Nam sẽ tái thiết khu dân cư thôn Kho Vàng sau bão số 3

Được sự đồng ý của Thủ tướng Chính phủ, sự thống nhất của chủ tịch HĐTV PVN và Bí thư Tỉnh ủy Lào Cai, Tập đoàn Dầu khí quốc gia Việt Nam sẽ đảm nhận việc tái thiết khu dân cư thôn Kho Vàng, xã Cốc Lầu, huyện Bắc Hà, Lào Cai.
Thị trường chứng khoán ngày 19/9: VN Index vượt mốc 1.270 điểm dù dòng tiền chậm lại

Thị trường chứng khoán ngày 19/9: VN Index vượt mốc 1.270 điểm dù dòng tiền chậm lại

Do ảnh hưởng của thị trường phái sinh, phiên ngày 19/9 chứng kiến dòng tiền thận trọng hơn. Tuy nhiên, thị trường vẫn có phiên tăng điểm thứ 3 liên tiếp và VN Index đã vượt ngưỡng cản 1.270 điểm. Khối ngoại cũng đóng góp tích cực khi mua ròng hơn 470 tỷ đồng, tập trung vào nhóm chứng khoán.
Doanh nghiệp dầu khí sử dụng công nghệ tự động hóa để kiểm soát việc đốt khí thải

Doanh nghiệp dầu khí sử dụng công nghệ tự động hóa để kiểm soát việc đốt khí thải

Các công nghệ như Giải pháp Giám sát Đốt khí thải (Flare Monitoring Solution) giúp cung cấp dữ liệu chính xác và phản ứng tự động hiệu quả, từ đó giảm lượng khí nhà kính xuống mức tối thiểu cần thiết để đảm bảo quá trình vận hành thành công.
Ngân hàng OCB thành lập công ty quản lý nợ và khai thác tài sản

Ngân hàng OCB thành lập công ty quản lý nợ và khai thác tài sản

Ngân hàng TMCP Phương Đông (ngân hàng OCB) thành lập Công ty Quản lý Nợ và Khai thác Tài sản trong bối cảnh nợ xấu tiếp tục tăng mạnh qua các năm, hiện tỷ lệ nợ xấu vượt 3%.
Dịch vụ xe tự hành phục vụ bệnh nhân tại Mỹ

Dịch vụ xe tự hành phục vụ bệnh nhân tại Mỹ

Contra Costa Transportation Authority (CCTA) và May Mobility, một công ty chuyên về công nghệ lái xe tự động, đã ra mắt Presto, một dịch vụ xe tự hành chung cho người dân tại Martinez, California và các bệnh nhân của Trung tâm Y tế Khu vực Contra Costa (Bệnh viện Quận).
Nhận định chứng khoán ngày 19/9: Tiếp tục đà tăng, hướng về mốc 1.270 điểm

Nhận định chứng khoán ngày 19/9: Tiếp tục đà tăng, hướng về mốc 1.270 điểm

Sau phiên giao dịch sôi động và tích cực ngày 18/9, thị trường chứng khoán được kỳ vọng sẽ duy trì đà tăng trong phiên ngày 19/9. Dòng tiền chủ động tham gia, thanh khoản cải thiện cùng tín hiệu kỹ thuật khả quan cho thấy VN Index có thể chinh phục mốc 1.270 điểm.
Chạm đến trái tim, qua câu chuyện "Tình người không có hóa đơn"

Chạm đến trái tim, qua câu chuyện "Tình người không có hóa đơn"

Một câu chuyện có thật. Tại một thành phố ở Ấn Độ, vị thương gia mất cả ngày trời thương thảo với đối tác. Mệt mỏi, ông vào một nhà hàng sang trọng, tự thưởng cho mình bữa tối thịnh soạn.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 19/9/2024: Tuổi Dần dễ gặp rạn nứt, tuổi Hợi thuận lợi

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 19/9/2024: Tuổi Dần dễ gặp rạn nứt, tuổi Hợi thuận lợi

Những bí ẩn của khoa học đời sống là "món ăn" tinh thần không thể thiếu trong cuộc sống của con người. Tử vi vòng quay công nghệ xem tử vi 12 con giáp ngày 19/9/2024 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Thị trường chứng khoán ngày 18/9: Thanh khoản tăng vọt, VN Index duy trì đà tăng

Thị trường chứng khoán ngày 18/9: Thanh khoản tăng vọt, VN Index duy trì đà tăng

Sau phiên tăng mạnh trước, thị trường chứng khoán ngày 18/9 đã khởi sắc ngay từ đầu phiên nhờ tâm lý nhà đầu tư được cải thiện. Thanh khoản thị trường cũng tăng vọt khi dòng tiền lớn ồ ạt nhập cuộc. Tuy nhiên, áp lực bán vào cuối phiên đã khiến đà tăng bị thu hẹp đáng kể.