CN115412020B - 太阳能光伏板用板面除霜*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了太阳能光伏板用板面除霜***，包括数据采集端、判定模块、数据分析模块和除霜模块，本发明通过设置结霜判定单元和除霜判定单元对太阳能光伏板用板面进行是否结霜和是否除霜的判定,通过图像处理单元测算摄像模块拍摄的太阳能光伏板板面上结霜区域面积占比获取结霜率均值，通过除霜判定单元对当前时刻下的温湿度数据、光照强度数据进行判定获取当前时刻下的再次结霜时间，一方面避免了除霜后的一定时间内再次结霜导致的除霜效率不高情况的发生，另一方面，节约了时间和物力上的资源，避免了资源浪费情况的发生。
Description
技术领域
本发明涉及光伏板用板面除霜领域，具体涉及太阳能光伏板用板面除霜***。
背景技术
太阳能光伏板用板面除霜***，解决的是太阳能光伏板在结霜后，对霜的清除问题，之所以要对太阳能光伏板上的霜进行清除，是因为如果不及时清理会对发电量造成严重影响，进而对发电站造成严重的经济损失。
现有技术中对太阳能光伏板用板面除霜***大多为间接法除霜，该类方法是将除霜时间设定为定值，不能兼顾环境温度高低和湿度的变化，在设定的时间内如果霜的凝结速度过快，就会导致太阳能光伏板的板面再次结霜，这样无疑会使前一次的除霜没有任何的效果，浪费了资源，为了解决上述问题，本发明提出了一种解决方案。
发明内容
本发明的目的在于提供太阳能光伏板用板面除霜***，解决了现有技术中将除霜时间设定为定值，不能兼顾环境温度高低和湿度的变化，在设定的时间内如果霜的凝结速度过快，就会导致太阳能光伏板的板面再次结霜，这样无疑会使前一次的除霜没有任何的效果，浪费了资源等问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
太阳能光伏板用板面除霜***，包括：
数据采集端包括摄像模块、温湿度采样模块、光强度采集模块和数据库；
所述摄像模块对一定区域的太阳能光伏板的板面进行以秒为单位的图像拍摄；所述温湿度采样模块对当前摄像模块进行图像拍摄的环境温湿度进行采集；所述光强度采集模块对当前摄像模块进行图像拍摄的光照强度进行采集；所述数据库用于存储摄像模块、温湿度采样模块和光强度采集模块采集的数据；
判定模块包括结霜判定单元和除霜判定单元，所述结霜判定单元用于对当前时刻下的太阳能光伏板板面进行结霜判定生成结霜数据；
数据分析模块用于对结霜数据进行分析获取结霜率均值δaver以及温度、湿度和光照强度对结霜率的影响系数均值αaver、βaver和θaver；
所述除霜判定单元用于对当前时刻下的太阳能光伏板板面进行除霜判定，具体步骤如下：
S31：所述除霜判定单元获取当前拍摄图像时刻的温度数据W、温度数据H和光照强度数据I；
S32：利用公式T＝(W×αaver+H×βaver+I×θaver)×δaver计算获取当前时刻下的除霜值T,所述除霜值T为除霜模块对太阳能光伏板的板面进行除霜判定的评判值；
S321：若T>预设T1，此时所述除霜判定单元生成除霜判定指令并将其传输到除霜模块，所述除霜模块用于对太阳能光伏板的板面进行除霜，所述除霜模块接收到除霜判定单元传输的除霜指令后对太阳能光伏板上的霜进行清除；
若T≤预设T1，则所述除霜判定单元判定当前时刻不易对霜进行清除。
进一步的，所述结霜判定单元生成结霜数据，步骤如下：
S21：所述图像处理单元用于对监控摄像单元拍摄的图像数据进行滤波、锐化和灰度处理,并获取处理后图像数据的总像素值N；
S22：所述图像处理单元识别经处理后的图像数据各个像素点的实际灰度值Xi，灰度值的集合为
S23：计算获取结霜区域的面积占比S；
S24：若S>0，则判定当前拍摄时刻太阳能光伏板的板面上存在结霜，所述结霜判定单元依据S>0的图像数据生成结霜数据查询指令并将其传输到数据库中；所述数据库接收结霜判定单元传输的结霜数据查询指令后在数据库中查询S>0的图像数据的图像拍摄时间、温湿度数据、光照强度数据和图像数据的结霜区域面积占比S并生成结霜数据传输到数据分析模块。
进一步的，结霜区域的面积占比S，计算获取步骤如下：
S231：创建一个数据类型为整型的变量A＝0；
S232：选定处理后图像数据的一像素点，将该像素点的实际灰度值a和预设结霜灰度阈值X进行大小比较：
若Xa≥X，则判定该像素点为结霜点，此时变量A自加1，即A＝1；
若Xa<X,则判定该像素点为非结霜点，此时变量A不做任何操作；
S233：按照S232的步骤，依次选定处理后图像数据的每一个像素点，并将每个像素点的实际灰度值与预设结霜灰度阈值X进行大小比较，得到最终的整型A＝n,1≤n≤N；
S234：利用公式S＝n/N计算获取图像数据的结霜区域的面积占比S。
进一步的，结霜区域的面积占比S，，获取步骤如下：
S231：创建一个数据类型为整型的变量A＝0；
S232：选定处理后图像数据的一像素点，将该像素点的实际灰度值a和预设结霜灰度阈值X进行大小比较：
若Xa≥X，则判定该像素点为结霜点，此时变量A自加1，即A＝1；
若Xa<X,则判定该像素点为非结霜点，此时变量A不做任何操作；
S233：按照S232的步骤，依次选定处理后图像数据的每一个像素点，并将每个像素点的实际灰度值与预设结霜灰度阈值X进行大小比较，得到最终的整型A＝n,1≤n≤N；
S234：利用公式S＝n/N计算获取图像数据的结霜区域的面积占比S。
本发明的有益效果：
本发明通过设置结霜判定单元和除霜判定单元对太阳能光伏板用板面进行是否结霜和是否除霜的判定,通过图像处理单元测算摄像模块拍摄的太阳能光伏板板面上结霜区域面积占比获取结霜率均值，通过除霜判定单元对当前时刻下的温湿度数据、光照强度数据进行判定获取当前时刻下的再次结霜时间，一方面避免了除霜后的一定时间内再次结霜导致的除霜效率不高情况的发生，另一方面，节约了时间和物力的资源，避免了资源浪费情况的发生。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明的***框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，太阳能光伏板用板面除霜***，包括：数据采集端、判定模块、数据分析模块和除霜模块。
所述数据采集端用于对数据进行采集，所述数据采集端包括摄像模块、温湿度采样模块、光强度采集模块和数据库。
所述摄像模块用于对太阳能光伏板的板面进行图像记录，所述摄像模块包括若干个监控摄像单元，所述监控摄像单元用于对一定区域的太阳能光伏板的板面进行以秒为单位的图像拍摄并生成图像数据，所述摄像模块将图像数据传输到数据库中。
所述温湿度采样模块包括温湿度传感器，所述温湿度传感器对当前摄像模块进行图像拍摄的环境温湿度进行采集并生成温湿度数据，所述温湿度采样模块将温湿度数据传输到数据库中。
所述光强度采集模块包括光照强度传感器，所述光强度传感器用于对当前摄像模块进行图像拍摄的光照强度进行采集并生成光照强度数据，所述光强度采集模块将光照强度数据传输到数据库中。
所述数据库用于存储摄像模块、温湿度采样模块和光强度采集模块传输的数据，具体存储规则如下：
S11：所述数据库以图像拍摄的时间为主键，将图像拍摄时间、图像数据、温湿度数据、光照强度数据作为存储字段；
S12：图像拍摄时间字段中存储拍摄图像的时间；图像数据字段中存储图像拍摄时间所对应的图像数据；温湿度数据字段中存储当前拍摄图像时间下的温湿度数据；光照强度字段中存储当前拍摄图像时间下的光照强度数据。
所述判定模块包括结霜判定单元和除霜判定单元，所述结霜判定单元包括图像处理器，所述结霜判定单元用于对太阳能光伏板的板面是否结霜进行判定，判定步骤如下：
S21：所述图像处理单元用于对监控摄像单元拍摄的图像数据进行滤波、锐化和灰度处理,并获取处理后图像数据的总像素值N；在本发明的一个实施例中，图像的像素为1920px×1080px；
S22：所述图像处理单元识别经处理后的图像数据各个像素点的实际灰度值Xi，灰度值的集合为
S23：计算获取结霜区域的面积占比S，具体步骤如下：
S231：创建一个数据类型为整型的变量A＝0；
S232：选定处理后图像数据的一像素点，将该像素点的实际灰度值Xa和预设结霜灰度阈值X进行大小比较：
若Xa≥X，则判定该像素点为结霜点，此时变量A自加1，即A＝1；
若Xa<X,则判定该像素点为非结霜点，此时变量A不做任何操作；
S233：按照S232的步骤，依次选定处理后图像数据的每一个像素点，并将每个像素点的实际灰度值与预设结霜灰度阈值X进行大小比较，得到最终的整型A＝n,1≤n≤N；
S234：利用公式S＝n/N计算获取图像数据的结霜区域的面积占比S；
S24：若S>0，则判定当前拍摄时刻太阳能光伏板的板面上存在结霜，所述结霜判定单元依据S>0的图像数据生成结霜数据查询指令并将其传输到数据库中，所述数据库接收结霜判定单元传输的结霜数据查询指令后在数据库中查询S>0的图像数据的图像拍摄时间、温湿度数据、光照强度数据和图像数据的结霜区域面积占比S并生成结霜数据传输到数据分析模块；
反之则说明当前拍摄时刻太阳能光伏板的板面上不存在结霜。
所述除霜判定单元用于判定当前时刻下太阳能光伏板的板面是否进行除霜，步骤如下：
S31：所述除霜判定单元获取当前拍摄图像时刻的温度数据W、温度数据H和光照强度数据I；
S32：利用公式T＝(W×αaver+H×βaver+I×θaver)×δaver计算获取当前时刻下的除霜值T,所述除霜值T为除霜模块对太阳能光伏板的板面进行除霜判定的评判值；
S321：若T>预设T1，则说明当前时刻清除霜后短时间不会再结霜，因此判定可以进行除霜，此时所述除霜判定单元生成除霜判定指令并将其传输到除霜模块；
若T≤预设T1，则说明当前时刻清除霜后会很快再次结霜，当前时刻清除霜会导致物力、时间上的资源浪费，因此判定当前时刻不易对霜进行清除。
所述除霜模块用于对太阳能光伏板的板面进行除霜，所述除霜模块接收到除霜判定单元传输的除霜指令后对太阳能光伏板上的霜进行清除。
所述数据分析模块用于对结霜数据进行分析，具体步骤如下：
S41：将一个除霜周期的时间划分为n个等时长的除霜段，将一个除霜周期的n个除霜段标记为L1、L2、...Ln；
以一个除霜周期的一个除霜段为例，获取该除霜周期内该除霜段的图像数据的拍摄时间T1、T2、...Tp和结霜区域面积占比S1、S2、...Sp,0<p≤3600；
在本发明的一个实施例中，其中1个除霜周期是指以当前除霜周期为起点，向过去回溯1个除霜周期；在本发明的实施例中，一个除霜周期为86400秒，一个除霜段为3600秒；
S42：获取该除霜周期下的该除霜段的结霜率δ：
S421：创建结霜面积占比列表SL＝[S1,S2,...,St]；
利用函数max()方法，将列表SL放入函数max()中执行，得到结霜面积占比列表中的最大值Smax＝max(SL)；
依据最大值Smax，筛选出结霜区域面积占比对应的图像数据拍摄时间，并取出拍摄时间最早的时间数据标记为Tmin；
利用函数min()方法，将列表SL放入函数min()中执行，得到结霜面积占比列表中的最小值Smin＝min(SL)；
依据最小值Smin，筛选出结霜区域面积占比对应的图像数据拍摄时间，并取出拍摄时间最晚的时间数据标记为Tmax；
S422：利用公式计算获取该除霜周期下的该除霜段结霜率δ1；
S43：获取该除霜周期下的该除霜段的温度、湿度和光照强度对结霜率的影响系数α1、β1和θ1：
所述数据分析模块从结霜数据中获取Tmin时刻对应的温度数据标记为W1，湿度数据标记为H1和光照强度数据标记为I1，
所述数据分析模块从结霜数据中获取Tmax时刻对应的温度数据标记为W2，湿度数据标记为H2和光照强度数据标记为I2；
利用公式Wc＝|W1-W2|获取该除霜周期下的该除霜段的温度浮动值Wc,此时α1＝Wc×δ1，所述α1为该除霜周期下的该除霜段的温度对结霜率的影响系数；
利用公式Hc＝|H1-H2|获取该除霜周期下的该除霜段的湿度浮动值Hc，此时β1＝Wc×δ1，所述β1为该除霜周期下的该除霜段的湿度对结霜率的影响系数；
利用公式Ic＝|I1-I2|获取该除霜周期下的该除霜段的光照强度浮动值Ic，此时θ1＝Ic×δ1，所述θ为该除霜周期下的该除霜段的光照强度对结霜率的影响系数；
S44:获取t个除霜周期中该除霜段的结霜率均值δ以及温度、湿度和光照强度对结霜率的影响系数均值α、β和θ：
S441：按照S42，依次获取t个除霜周期中其余除霜周期下的该除霜段的结霜率δ2、...δt；
利用公式δ＝(δ1+δ2+、...、+δt)/t,获取t个除霜周期中该除霜段的结霜率的均值δ；
S442：按照S43，依次获取t个除霜周期中该除霜段温度、湿度和光照强度对结霜率的影响系数均值α、β和θ；
S45：按照S44获取t个除霜周期n个除霜段的结霜率均值δaver以及温度、湿度和光照强度对结霜率的影响系数均值αaver、βaver和θaver；
该发明适用于冬季温度变化幅度不大的地区。
在说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (3)
1.太阳能光伏板用板面除霜***，其特征在于，包括：
数据采集端包括摄像模块、温湿度采样模块、光强度采集模块和数据库；
所述摄像模块对一定区域的太阳能光伏板的板面进行以秒为单位的图像拍摄；所述温湿度采样模块对当前摄像模块进行图像拍摄的环境温湿度进行采集；所述光强度采集模块对当前摄像模块进行图像拍摄的光照强度进行采集；所述数据库用于存储摄像模块、温湿度采样模块和光强度采集模块采集的数据；
判定模块包括结霜判定单元和除霜判定单元，所述结霜判定单元用于对当前时刻下的太阳能光伏板板面进行结霜判定生成结霜数据；
数据分析模块用于对结霜数据进行分析获取结霜率均值δaver以及温度、湿度和光照强度对结霜率的影响系数均值αaver、βaver和θaver，具体如下：
S41：将一个除霜周期的时间划分为n个等时长的除霜段，将一个除霜周期的n个除霜段标记为L1、L2、...Ln；
获取一个除霜周期内一个除霜段的图像数据的拍摄时间T1、T2、...Tp和结霜区域面积占比S1、S2、...Sp,0<p≤3600；
其中1个除霜周期是指以当前除霜周期为起点，向过去回溯1个除霜周期；一个除霜周期为86400秒，一个除霜段为3600秒；
S42：获取该除霜周期下的该除霜段的结霜率δ：
S421：创建结霜面积占比列表SL=[S1,S2,...,Sp]；
利用函数max()方法，将列表SL放入函数max()中执行，得到结霜面积占比列表中的最大值Smax=max(SL)；
依据最大值Smax，筛选出结霜区域面积占比对应的图像数据拍摄时间，并取出拍摄时间最早的时间数据标记为Tmin；
利用函数min()方法，将列表SL放入函数min()中执行，得到结霜面积占比列表中的最小值Smin=min(SL)；
依据最小值Smin，筛选出结霜区域面积占比对应的图像数据拍摄时间，并取出拍摄时间最晚的时间数据标记为Tmax；
S422：利用公式δ1=计算获取该除霜周期下的该除霜段结霜率δ1；
S43：获取该除霜周期下的该除霜段的温度、湿度和光照强度对结霜率的影响系数α1、β1和θ1：
所述数据分析模块从结霜数据中获取Tmin时刻对应的温度数据标记为W1，湿度数据标记为H1和光照强度数据标记为I1，
所述数据分析模块从结霜数据中获取Tmax时刻对应的温度数据标记为W2，湿度数据标记为H2和光照强度数据标记为I2；
利用公式Wc=|W1-W2|获取该除霜周期下的该除霜段的温度浮动值Wc,此时α1=Wc×δ1，所述α1为该除霜周期下的该除霜段的温度对结霜率的影响系数；
利用公式Hc=|H1-H2|获取该除霜周期下的该除霜段的湿度浮动值Hc，此时β1=Wc×δ1，所述β1为该除霜周期下的该除霜段的湿度对结霜率的影响系数；
利用公式Ic=|I1-I2|获取该除霜周期下的该除霜段的光照强度浮动值Ic，此时θ1=Ic×δ1，所述θ为该除霜周期下的该除霜段的光照强度对结霜率的影响系数；
S44:获取t个除霜周期中该除霜段的结霜率均值δ以及温度、湿度和光照强度对结霜率的影响系数均值α、β和θ：
S441：按照S42，依次获取t个除霜周期中其余除霜周期下的该除霜段的结霜率δ2、...δt；
利用公式δ=（δ1+δ2+、...、+δt）/t,获取t个除霜周期中该除霜段的结霜率的均值δ；
S442：按照S43，依次获取t个除霜周期中该除霜段温度、湿度和光照强度对结霜率的影响系数均值α、β和θ；
S45：按照S44获取t个除霜周期n个除霜段的结霜率均值δaver以及温度、湿度和光照强度对结霜率的影响系数均值αaver、βaver和θaver；
所述除霜判定单元用于对当前时刻下的太阳能光伏板板面进行除霜判定，具体步骤如下：
S31：所述除霜判定单元获取当前拍摄图像时刻的温度数据W、湿度数据H和光照强度数据I；
S32：利用公式T=(W×αaver+H×βaver+I×θaver)×δaver计算获取当前时刻下的除霜值T,所述除霜值T为除霜模块对太阳能光伏板的板面进行除霜判定的评判值：
S321：若T>预设T1，此时所述除霜判定单元生成除霜判定指令并将其传输到除霜模块，所述除霜模块用于对太阳能光伏板的板面进行除霜，所述除霜模块接收到除霜判定单元传输的除霜指令后对太阳能光伏板上的霜进行清除；
若T≤预设T1，则所述除霜判定单元判定当前时刻不易对霜进行清除。
2.根据权利要求1所述的太阳能光伏板用板面除霜***，其特征在于，所述结霜判定单元生成结霜数据，步骤如下：
S21：图像处理单元用于对监控摄像单元拍摄的图像数据进行滤波、锐化和灰度处理,并获取处理后图像数据的总像素值N；
S22：所述图像处理单元识别经处理后的图像数据各个像素点的实际灰度值Xi，灰度值的集合为G={0,1,2,...,255},Xi⊆G；
S23：计算获取结霜区域的面积占比S；
S24：若S>0，则判定当前拍摄时刻太阳能光伏板的板面上存在结霜，所述结霜判定单元依据S>0的图像数据生成结霜数据查询指令并将其传输到数据库中；所述数据库接收结霜判定单元传输的结霜数据查询指令后在数据库中查询S>0的图像数据的图像拍摄时间、温湿度数据、光照强度数据和图像数据的结霜区域面积占比S并生成结霜数据传输到数据分析模块。
3.根据权利要求2所述的太阳能光伏板用板面除霜***，其特征在于，结霜区域的面积占比S，计算获取步骤如下：
S231：创建一个数据类型为整型的变量A=0；
S232：选定处理后图像数据的一像素点，将该像素点的实际灰度值Xa和预设结霜灰度阈值X进行大小比较：
若Xa≥X，则判定该像素点为结霜点，此时变量A自加1，即A=1；
若Xa<X,则判定该像素点为非结霜点，此时变量A不做任何操作；
S233：按照S232的步骤，依次选定处理后图像数据的每一个像素点，并将每个像素点的实际灰度值与预设结霜灰度阈值X进行大小比较，得到最终的整型A=n,1≤n≤N；
S234：利用公式S=n/N计算获取图像数据的结霜区域的面积占比S。
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