شماره ركورد
33956
پديد آورنده
اميرحسين تنكابني
عنوان
استفاده از هوش مصنوعي براي بهبود كارايي پنل هاي خورشيدي
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي صنايع- مديريت مهندسي
سال تحصيل
1402
تاريخ دفاع
1404/7/2
استاد راهنما
نيكبخش جواديان
استاد مشاور
-
دانشكده
صنايع
چكيده
رشد سريع در پذيرش انرژيهاي تجديدپذير، به ويژه پنلهاي خورشيدي، نياز مبرم به نگهداري كارآمد و پيشبيني خطا را براي كاهش هزينههاي عملياتي و افزايش خروجي انرژي برجسته كرده است. سيستمهاي فتوولتائيك خورشيدي (PV) اغلب با مشكلات عملكردي ناشي از عوامل محيطي مانند گرد و غبار، برف، فضولات پرندگان و آسيبهاي فيزيكي يا الكتريكي مواجه هستند. هدف اين تحقيق، توسعه يك مدل مبتني بر شبكه عصبي كانولوشن (CNN) براي تشخيص و طبقهبندي اين خطاها از تصاوير پنل خورشيدي است كه به نگهداري سريعتر و دقيقتر كمك ميكند. مجموعهاي جامع از تصاوير پنل خورشيدي از منابع مختلف جمعآوري شد كه شش دسته خطا را پوشش ميدهد: گرد و غبار، برف، فضولات پرندگان، آسيب فيزيكي، آسيب الكتريكي و پنلهاي تميز. تصاوير از طريق تكنيكهاي تغيير اندازه، نرمالسازي و تقويت، پيشپردازش شدند تا قابليت تعميم مدل در شرايط مختلف افزايش يابد. شبكه عصبي كانولوشن كه در پايتون پيادهسازي شده است، لايههاي كانولوشن و متراكم را براي استخراج ويژگي و طبقهبندي تركيب ميكند. مجموعه دادهها به مجموعههاي آموزشي، اعتبارسنجي و آزمايشي تقسيم شد و مدل با استفاده از رويكردهاي يادگيري نظارتشده آموزش داده شد. در اين پژوهش با بهرهگيري از مدل كانولوشني (CNN) بهينهشده با لايههاي چندگانه وEfficientNetB0 ،استفاده از روشهايي نظير افزايش داده، سعي شده تا دقت تشخيص خرابي پنلهاي خورشيدي در 6 دستهبندي مختلف افزايش يابد. مدل پيشنهادي به دقت اعتبارسنجي 78 درصدي دست يافت كه نشاندهنده اثربخشي آن در تجزيه و تحليل شرايط مختلف خطا است. ماتريس سردرگمي، عملكرد قوي در تشخيص خطاهاي رايج، مانند اسيب هاي الكتريكي، فيزيكي و برف را برجسته كرد، در حالي كه فرصتهايي را براي بهبود در انواع خطاهاي پيچيدهتر، مانند گرد وغبار ، شناسايي كرد. اين چارچوب مبتني بر هوش مصنوعي، پتانسيل بهينهسازي قابل توجه تعمير و نگهداري سيستمهاي فتوولتائيك خورشيدي را با امكان تشخيص سريع خطا، كاهش هزينههاي عملياتي و افزايش قابليت اطمينان و كارايي سيستمهاي انرژي تجديدپذير دارد و در نهايت به پذيرش گستردهتر فناوريهاي انرژي پايدار كمك ميكند.
تاريخ ورود اطلاعات
1404/08/18
عنوان به انگليسي
AI-Driven optimization of solar panel efficiency through predictive maintenance
تاريخ بهره برداري
9/24/2026 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
اميرحسين تنكابني
چكيده به لاتين
The rapid growth in the adoption of renewable energy, especially solar panels, has highlighted the urgent need for efficient maintenance and fault prediction to reduce operating costs and increase energy output. Solar photovoltaic (PV) systems often face performance problems caused by environmental factors such as dust, snow, bird droppings, and physical or electrical damage. The aim of this research is to develop a convolutional neural network (CNN)-based model to detect and classify these faults from solar panel images, which will help in faster and more accurate maintenance. A comprehensive set of solar panel images was collected from various sources, covering six fault categories: dust, snow, bird droppings, physical damage, electrical damage, and clean panels. The images were preprocessed through resizing, normalization, and enhancement techniques to enhance the generalizability of the model across different conditions. The convolutional neural network implemented in Python combines convolutional and dense layers for feature extraction and classification. The dataset was divided into training, validation, and test sets, and the model was trained using supervised learning approaches. In this study, by utilizing a convolutional network (CNN) model optimized with multiple layers and EfficientNetB0, using methods such as data augmentation, we attempted to increase the accuracy of solar panel failure detection in 6 different categories. The proposed model achieved a validation accuracy of 78%, indicating its effectiveness in analyzing various fault conditions. The confusion matrix highlighted strong performance in detecting common faults, such as electrical, physical, and snow damage, while identifying opportunities for improvement in more complex fault types, such as dust. This AI-based framework has the potential to significantly optimize the maintenance of solar photovoltaic systems by enabling rapid fault detection, reducing operational costs, and increasing the reliability and efficiency of renewable energy systems, ultimately contributing to the wider adoption of sustainable energy technologies.
كليدواژه هاي فارسي
سيستمهاي فتوولتائيك خورشيدي , تشخيص خطا , تعمير و نگهداري پيشبينانه
كليدواژه هاي لاتين
Solar Photovoltaic systems , fault detection , Predictive maintenance
Author
Amirhosein Tonekabi
SuperVisor
Dr Nikbakhsh Javadian