本文作者：上海伯镭智能科技有限公司 产品总监 毛舒颖
项目背景
据国家能源局，2019 年我国光伏发电量达 2243 亿千瓦时，同比增长 26.3%。作为国家大力发展的绿色电力开发能源项目，光伏发电产业各环节发展平稳，产能规模保持快速增长势头，前景一片光明。据预测，在下一个 25 年中，68% 的装机容量将来自可再生能源，光伏发电则会占有其中一半以上。
光伏发电的广泛应用也带来了大量的电站使用计算。 传统方法多以原建筑规划设计图纸的尺寸为参考，或通过人工爬屋顶进行度量。过程曲折且存在安全隐患，还受到各种天气和设备的限制，难以保障最终数据的精准度。同时， 传统光伏电站的运维也同样需要投入大量的人力，并具有较高的风险和偏差率。
针对这一行业痛点， 伯镭科技 Boonray 提出了以自动驾驶、物联网等相关技术为核心的智能光伏电站解决方案 。作为全球泛在机器人技术引领者，伯镭希望通过智能技术赋能传统行业，通过解放人力来帮助企业客户提高管理和运营效率。
在该方案中，伯镭光伏无人机集成可见光相机，配合后端的三维建模软件，快速获得精度高达厘米级的屋顶三维模型，进行电站前期的勘探设计；通过对大量无人机的空中调度，快速上传和分析数据并响应下发指令，实现无人机智能巡检。
这就涉及到海量的实时交互数据：每时每刻都有大量不同类型的数据在上传。所以 在该方案系统中，一个能支持高吞吐高并发、具有海量数据实时处理能力的消息中间件对于伯镭来说非常重要。
在选型中伯镭技术团队发现，EMQ X Enterprise 企业级物联网消息中间件具备低延时、高吞吐、高并发等特性，能通过规则引擎将不同数据分类到相应的数据库或消息队列中，与我们方案系统的需求非常匹配。
经过大量严密谨慎的 PoC 功能测试，以及与 EMQ 团队的多次讨论，我们最终决定采用 EMQ X Enterprise + EMQ X Edge 这一最适合自身需求的方案来搭建伯镭智能光伏电站系统平台。
方案架构
伯镭每台无人机都有拍照和一定的图片分析功能：将图片处理成 JSON 格式的数据传输到边缘平台 EMQ X Edge ，EMQ X Edge 对无人机数据进行聚合，再传输到云端的 EMQ X Enterprise ，并通过其规则引擎流入到时序数据库、AI 分析、应用等。
在该方案中，EMQ X 的突出性能在以下方面为伯镭的智能光伏电站系统提供了价值：
- 自动巡逻
无人机拥有实时图像处理能力，通过深度神经网络，实现目标物的实时检测与识别。依靠同步触发的 IMU 与相机输入，实现基于视觉的 SLAM，提高飞行平台自定位精度。配合 4G 模块，与云端 EMQ X 双向通信，控制无人机全自动飞行。 无人机与伯镭平台需要不断交互信息，使无人机保持一定的规则进行自动巡逻，如果发生错误可以及时进行矫正，这时 EMQ X 的毫秒级延时优势就体现在无人机与平台的快速响应中。
- 光伏情况高效收集
无人机每秒会传输大量的数据到云端，无论在无人机侧的 EMQ X Edge ，还是云端 EMQ X Enterprise，都能在伯镭系统中实现 每秒万级数据吞吐 ，此外，EMQ X 还能通过 硬件资源扩展 来增强数据吞吐能力，满足我方业务持续增长的需求。
- 任务实时控制
伯镭 通过云端 EMQ X 进行命令下发 ，对无人机下发启停任务的指令，控制无人机的运行情况。伯镭平台可以保存每一条任务，清晰展示未开始、暂停中、已完成的飞行任务信息，为用户迅速查看任务和进行下一次飞行任务提供便利。
- 稳定性
无论是无人机运行还是伯镭平台都需要提供 高可靠性和高稳定性 ，保持无人机能在大吞吐大并发的情况下进行稳定可靠的传输。EMQ X 支持完整的 MQTT 协议中的 QoS 机制，可以确保消息的到达，而 EMQ X 本身的高稳定性又为无人机和伯镭平台的平稳运行奠定了基础。
项目成果
我们借助 EMQ X 最终实现的伯镭智能光伏电站解决方案已无事故运行近 60000 公里，具有以下突出优势：
- 云端三维高精度矿山地图，可视化管理；
- 智能化无损改装，可重复拆装；
- 鲁棒性高，安全高效；
- 可基于大数据，对作业进行持续优化；
某光伏电站详情展示
结语
EMQ X 在伯镭的几个环境中都运行稳定，提供了强有力的数据能力支撑。同时，其所提供的大量应用接口也极大提高了伯镭业务开发效率。EMQ 团队也在我方整个方案的搭建、测试过程中发挥了关键性作用。我们期待继续同 EMQ 强强联手，进行市场需求的快速响应和功能迭代改善，应对未来更加多样和先进的新能源智能应用场景。
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