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)

tan-hoang-minh
Tin bài khác
Giải mã xe điện Honda UC3: Động lực công nghệ nào để cạnh tranh VinFast

Giải mã xe điện Honda UC3: Động lực công nghệ nào để cạnh tranh VinFast

Việc nội địa hóa dây chuyền sản xuất xe điện UC3 đánh dấu bước ngoặt của Honda trên đường đua phương tiện không phát thải tại Việt Nam. Song, trước áp lực tối ưu nền tảng công nghệ và hạ tầng năng lượng liên tục từ các đối thủ, bước đi chiến lược này liệu có đủ sức tạo nên cuộc lật đổ về mặt thị phần?
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 10/8/2026: Tuổi Tỵ đón cơ hội tài lộc, tuổi Dậu cần tránh chủ quan

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 10/8/2026: Tuổi Tỵ đón cơ hội tài lộc, tuổi Dậu cần tránh chủ quan

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 10/8/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe.
Trường Đại học Bách khoa TP HCM: ngành mới Kỹ thuật bán dẫn lấy điểm chuẩn cao nhất

Trường Đại học Bách khoa TP HCM: ngành mới Kỹ thuật bán dẫn lấy điểm chuẩn cao nhất

Trưa 9/8, trường Đại học Bách khoa, Đại học Quốc gia TP HCM, công bố điểm chuẩn năm 2026. Đây là điểm xét tuyển theo phương thức tổng hợp, bao gồm điểm cộng, ưu tiên nếu có.
Điểm chuẩn Bách khoa Hà Nội 2026: Ngành Tự động hóa tăng 0.5 điểm

Điểm chuẩn Bách khoa Hà Nội 2026: Ngành Tự động hóa tăng 0.5 điểm

Đại học Bách khoa Hà Nội, trường đại học kỹ thuật hàng đầu cả nước đã công bố điểm chuẩn năm 2026.
Học viện Ngân hàng và Học viện Hậu cần công bố điểm chuẩn 2026

Học viện Ngân hàng và Học viện Hậu cần công bố điểm chuẩn 2026

Nhiều trường đại học công bố điểm chuẩn từ 10h-11h ngày 9/8, ngay sau khi kết thúc 6 vòng lọc ảo của Bộ Giáo dục và Đào tạo.
Họp báo công bố và chính thức mở màn Vòng sơ khảo Miss Galaxy Việt Nam 2026: Đỉnh cao nhan sắc trong kỷ nguyên số

Họp báo công bố và chính thức mở màn Vòng sơ khảo Miss Galaxy Việt Nam 2026: Đỉnh cao nhan sắc trong kỷ nguyên số

Buổi họp báo công bố và mở màn Vòng sơ khảo cuộc thi Miss Galaxy Việt Nam 2026 đã diễn ra thành công rực rỡ. Sự kiện đánh dấu sự khởi đầu của một đấu trường nhan sắc quy mô, khác biệt và tiên phong – nơi tôn vinh vẻ đẹp thời đại mới kết hợp giữa Tri thức, Bản lĩnh, Văn hóa và Công nghệ số
Low-Code trong sản xuất: Trao quyền cho kỹ sư hay tạo ra "quả bom nợ kỹ thuật" tiếp theo?

Low-Code trong sản xuất: Trao quyền cho kỹ sư hay tạo ra "quả bom nợ kỹ thuật" tiếp theo?

Các nền tảng phát triển ứng dụng low-code/no-code đang tạo ra làn sóng mới trong ngành sản xuất khi cho phép kỹ sư hiện trường, chuyên gia quy trình hay quản đốc dây chuyền tự xây dựng các ứng dụng phục vụ vận hành mà không cần phụ thuộc hoàn toàn vào bộ phận CNTT. Từ bảng điều khiển OEE, ứng dụng hướng dẫn công việc đến hệ thống theo dõi sản xuất theo thời gian thực, thời gian phát triển đã được rút ngắn từ nhiều tháng xuống chỉ còn vài ngày hoặc thậm chí vài giờ.
ChatGPT sẽ không giới hạn trò chuyện văn bản với người dùng

ChatGPT sẽ không giới hạn trò chuyện văn bản với người dùng

OpenAI cho biết, từ ngày 8/8, người dùng miễn phí và gói Go có thể trò chuyện văn bản thoải mái với ChatGPT, đồng thời nâng cấp các mô hình mặc định. Tuy nhiên, việc tạo hình ảnh, tải lên tệp và sử dụng công cụ giọng nói trong chatbot vẫn sẽ bị hạn chế.
SUN GROUP và mô hình kiến tạo "điểm đến"

SUN GROUP và mô hình kiến tạo "điểm đến"

Một vùng đất có thể mang trong mình núi cao, biển rộng và những lớp trầm tích văn hóa lâu đời, nhưng vẫn chỉ là tiềm năng nếu con đường đến đó khó khăn, trải nghiệm nghèo nàn và chưa tạo được lý do đủ hấp dẫn để người ta đặt vé lên đường. Nếu bạn không chỉ là một du khách mà còn là một nhà quan sát, hành trình của Sun Group những năm qua gợi ra một câu hỏi lớn hơn những công trình - doanh nghiệp có thể tham gia kiến tạo vận mệnh kinh tế của một “điểm đến” tới mức độ nào?
BSR xuất bán lô Diesel sinh học B5 đầu tiên sau thử nghiệm B100

BSR xuất bán lô Diesel sinh học B5 đầu tiên sau thử nghiệm B100

Sau quá trình nghiên cứu, thử nghiệm với nhiên liệu sinh học B100, Tổng công ty Lọc hóa dầu Việt Nam (BSR) đã phối trộn thành công Diesel sinh học B5 và B10, đồng thời xuất bán gần 45 m³ sản phẩm B5 cho hai khách hàng, đánh dấu bước tiến mới trong quá trình phát triển và thương mại hóa nhiên liệu xanh.
song-gia-tri