一种太阳能系统的制作方法

本发明涉及一种太阳能系统，尤其是涉及一种检测泄漏的太阳能系统。
背景技术：
：本发明是在本申请人在先申请基础上的应用范围的改进。将其拓展到太阳能领域。集热管是利用太阳能产生热能的装置。
背景技术：
中，当利用太阳能加热集热管，太阳能或者直接加热集热管，或者通过二次换热产生蒸汽，尤其是直接加热集热管，利用集热管内部的对流换热来进行集热管上部和下部的流体对流换热，但是此种情况下需要下部热流体自然对流到上部，换热效率低。而且太阳能管路泄漏会直接导致管内高温介质大量流失，热污染环境。目前对太阳能泄漏检测的项目研究不多，本项目采用供热泄漏检测的相关技术，将其应用到太阳能系统，提出了一种新的太阳能系统。，充分利用热源，降低能耗。技术实现要素：本发明针对现有技术中的不足，提供一种新的太阳能系统。为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种太阳能系统，包括集热器、热水水箱以及连接集热器和热水水箱的管路，所述管路设置多个连接点，所述连接点外部设置保温层，其特征在于，在至少一个连接点处设置热像仪；热像仪检测在连接点保温层处，检测保温层位置的数据；计算相邻日同时刻温度偏移累积和的变化，超过阈值时，触发节点泄漏报警；报警方式为相邻日同时刻温度偏移累积和报警,即计算相邻日同时刻温度偏移累积和，当累积和的值超过设定阈值时，触发温度偏移累积和报警。作为优选，热像仪设置在立柱上。作为优选，数据采集与监测步骤：利用热像仪监测并采集连接点处的红外视频监测数据以及可见光视频监测数据；数据传输步骤：与数据采集与监测子系统通讯，将监测点的红外视频数据以及可见光视频数据通过光纤传输到服务器；保温层完整性检测步骤：根据传输到服务器的可见光视频数据，判断保温层的完整性；泄漏确认步骤：对于满足保温层完整性检测的图像帧，提取其对应的红外温度场数据，对于满足保温层完整性检测的图像帧，计算相邻日同时刻温度偏移累积和，当累积和的值超过设定阈值时，触发温度偏移累积和报警。作为优选，泄漏确认步骤中，报警方式采用相邻日同时刻温度偏移累积和报警,即将每天连接点保温层温度监测数据从零点开始，设定每隔2h选取一个计算时刻，共计12个时刻，然后将相邻日相同时刻的数据组成12组稳定时间数据序列，并计算相邻日同时刻数据序列的温度偏移累积和ci，当ci的值超过设定阈值h时，触发温度偏移累积和报警，具体步骤如下：1)根据相邻日同时刻的保温层温度监测数据序列xi，其中，i＝1,2,…n，计算其均值与方差将数据序列标准化为yi＝(xi-μ0)/σ0；2)根据经验选取cusum累积和参数k＝1.376,然后计算上偏移累积和其中，3)判断是否大于设定的报警阈值h，若某个则认为在该时刻温度偏移累积和超过阈值，报警；4)报警经人工干预后，温度数据偏移累积和清零，重新开始下一轮计算检测。作为优选，保温层完整性检测包括如下步骤：定义每个监测点各种工况条件下可见光视频数据中保温层的标准图像帧，称之为参考帧r；1)分别按照以下公式计算每幅参考帧的灰度均值μr以及灰度标准差δr；其中m,n为图像分辨率,iij表示对应坐标处的灰度值2)取可见光监控视频中的一帧，计算当前图像帧t的灰度均值μt以及灰度标准差δt；3)计算当前图像帧t与对应的参考图像帧r之间的灰度均值差δμ、灰度标准差的差δδ；4)当δμ，δδ的值大于设定阈值时，将当前帧作为疑似帧，继续步骤6)的处理；当δμ，δδ的值小于设定阈值时，当前帧为正常保温层帧，继续步骤4)的处理；5)对于疑似帧，继续计算当前图像帧t与对应的参考图像帧r的每一级灰度像素数差的绝对值之和si，如果si的值大于设定阈值时，则认为当前帧没有通过保温层完整性检测，丢弃该帧，返回步骤3)继续下一帧的处理；6)如果在指定的连续时间内的图像帧都没有通过保温层完整性检测，触发完整性异常报警，通知管理人员人工处理。作为优选，对于满足保温层完整性检测的图像帧，计算其相邻日同时刻温度偏移累积和的变化，超过阈值时，触发节点泄漏报警。作为优选，根据阈值h值的大小，设定一级报警、二级报警以及三级报警。本发明具有如下优点：1)提供了一种新的智能检测泄漏的太阳能系统，本发明通过红外热像仪实时监测太阳能系统节点保温层的红外温度场变化，通过首先监测保温层的异常，然后根据温度场温度的跳变以及温度偏移累积和的变化，报警方式采用相邻日同时刻温度偏移累积和报警，确定节点泄漏事故，并报警通知管理人员。与前面申请的泄漏检测方法相比，本申请改变了报警方式，采用相邻日同时刻温度偏移累积和报警，使得结果更加准确，误差更小，更适合于小泄漏的检测。2)本发明提出了一种检测保温层处的温度变化来监控泄露的发生的新思路，结构简单，成本低。3)本发明为了保证提供方法的可靠性和准确性，利用节点处监测到的可见光数据对监测节点保温层的异常情况(残损或遮挡)进行处理，避免产生误报警。附图说明：图1示出了本发明的太阳能系统；图2示出了本发明的集热器优选的实施例示意图；图3示出了基于红外热成像技术的连接点泄露实时检测系统的原理框图；图4示出了基于红外热成像技术的连接点泄露实时检测系统的工程实施示意图；图5示出了本发明的基于红外热成像技术的连接点泄露实时检测方法的实施流程图；图6示出了本发明的基于红外热成像技术的连接点泄露实时检测方法中的保温层完整性检查算法流程图；图7示出了本发明的基于红外热成像技术的连接点泄露实时检测方法中的当前温差报警和24小时温度偏移累积报警算法流程图；图8示出了本发明的基于红外热成像技术的连接点泄露实时检测方法中的当前温差报警和24小时温度偏移累积报警总的算法流程图；图9示出了本发明的基于红外热成像技术的太阳能系统节点泄漏实时检测方法中的相邻日同时刻温度偏移累积和报警算法流程图；图10示出了本发明的基于红外热成像技术的太阳能系统节点泄漏实时检测方法中的相邻日同时刻温度偏移累积和报警总的算法流程图；图11示出了本发明的基于红外热成像技术的太阳能系统节点泄漏实时检测方法中的多种报警方式配合使用的报警算法流程图；图12示出了本发明的基于红外热成像技术的太阳能系统节点泄漏实时检测方法的多种报警方式配合使用的总的算法流程图。具体实施方式现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成，图1公开了一种太阳能系统，所述太阳能系统包括太阳能集热器5和热利用装置4，集热器和热水水箱之间连接有管路，所述太阳能集热器吸收太阳能，加热流经的流体，然后流体进入热利用装置进行利用。作为优选，所述集热器中设置电加热装置，其特征在于，所述电加热装置根据周围环境进行调整电加热功率。作为优选，所述周围环境包括环境温度、光照、季节等因素。例如光照变弱则加热功率增加，温度降低加热功率增加，冬季则加热功率增加。如图2公开了一种利用热管的槽式太阳能集热器5，所述集热器包括反射镜1和集热管2，所述集热管2位于反射镜1的焦点位置，所述反射镜1将太阳能反射给集热管2用于加热集热管2中的水。作为优选，所述集热器还包括设置在集热管2内的热管，如图2所示，所述热管设置在集热管2内部，所述热管包括集箱6和散热端3，所述集箱6设置在集热管2的底部，所述散热端3与集箱6连通，所述散热端3从集箱6上部壁面开始向上延伸，所述散热端3为多根，所述集箱6的底部连接在集热管2的内壁上。连接管路(包括集热器热水进口管和热水回水管)具有多个连接点，所述连接点外部设置保温层，在至少一个连接点处设置热像仪。作为优选，如图2所示，热像仪设置在保温层处，检测保温层位置的数据。热像仪设置在立柱上。本发明提供了一种新的智能检测泄露的太阳能管路系统，本发明通过红外热像仪实时监测太阳能管路节点处的红外温度场变化，通过温度场温度的跳变或者温差变化的累积变化，确定节点泄露事故，并报警通知管理人员。下面将检测的方法进行详细说明。图3示出了基于红外热成像技术的连接点泄露实时检测系统的原理框图。如图3所示，本发明的基于红外热成像技术的太阳能管路节点泄露实时检测系统，包括：数据采集与监测子系统，用于采集并实时传输连接点处(优选为保温层)的红外视频监测数据以及可见光视频监测数据；数据传输子系统，用于与数据采集与监测子系统通讯，将监测点的红外视频数据以及可见光视频数据传输到服务器；保温层完整性检测子系统，利用监测到的可见光数据判断监测点处(优选为保温层)是否有残损以及是否有遮挡，对于通过完整性检测的数据帧送入数据处理及报警子系统，对于没有通过完整性检测的数据帧直接丢弃，如果在指定的连续时间内的图像帧都没有通过保温层完整性检测，触发保温层完整性异常报警，并通知管理人员人工处理。红外数据处理及报警子系统，利用监测到的红外成像的温度场数据，通过帧间比较，获取其温度变化跳变或者温度变化的累积趋势，超过阈值时，触发节点泄露报警。图4示出了基于红外热成像技术的太阳能系统连节点泄露实时检测系统的工程实施示意图。工程实践数据表明：在太阳能系统泄露发生的案例中，绝大多数泄露发生在连接点处。如图4所示，在连接点(保温层)附近放置红外热像监测仪，将监测点处的红外温度场的变化信息通过光纤实时传输到服务器，通过温度场的变化，服务器自动实时监测泄露的发生，并通知管理人员。作为优选，本发明还提供了基于红外热成像技术的连接点泄露实时检测方法。图5示出了本发明的基于红外热成像技术的连接点泄露实时检测方法的实施流程图，如图5所示，具体包含如下步骤：1)从监测点传输到服务器上的数据中，提取一帧可见光图像，根据该帧图像，进行保温层完整性检测。红外温度场成像极易受到周围物体或环境的影响，保温层完整性检查可以排除保温层缺失、遮挡等异常情况，确保从监测点传回服务器的红外温度场数据的准确性。保温层完整性检查的具体方法将会在后面详细阐述。2)对于没有通过检测的数据帧，直接丢弃，取下一帧可见光数据；3)对于通过检测的数据帧，提取该帧对应的红外温度场数据，通过阈值判断，确定是否有泄漏情况发生。如果有，则引发泄露报警，通知相关的管理人员处理，否则直接回到步骤1)继续处理监控视频中的下一帧数据。红外温度场数据阈值检测报警的具体方法将会在后面内容中详细阐述。下面将保温层完整性检测方法在本实施例中将详细阐述。红外成像数据极易受到外界环境影响，保温层完整性检测可以排除保温层的残损，遮挡等异常情况，保证后续能够精确获取监测点处(优选为保温层)的红外温度场分布。保温层完整性检测利用从监测点传输到服务器的可见光数据，分为疑似帧查找和疑似帧确认两步。其中疑似帧查找的步骤如下：1)定义每个监测点各种工况条件下可见光视频数据中保温层的标准图像帧，我们称之为参考帧r；2)分别按照以下公式计算每幅参考帧的灰度均值μr以及灰度标准差δr；其中m,n为图像分辨率,iij表示对应坐标处的灰度值3)取可见光监控视频中的一帧，计算当前图像帧t的灰度均值μt以及灰度标准差δt；4)计算当前图像帧t与对应的参考图像帧r之间的灰度均值差δμ、灰度标准差的差δδ；5)当δμ，δδ的值大于设定阈值时，将当前帧作为疑似帧，继续后续疑似帧的确认；当δμ，δδ的值小于设定阈值时，当前帧为正常保温层帧，继续步骤3的处理。疑似帧确认的步骤如下：1)对于疑似帧，继续计算当前图像帧t与对应的参考图像帧r的每一级灰度像素数差的绝对值之和si，如果si的值大于设定阈值时，则认为当前帧没有通过保温层完整性检测，丢弃该帧对应的红外数据帧，返回疑似帧查找步骤3)；2)如果连续时间内的图像帧都没有通过保温层完整性检测，触发完整性异常报警，通知管理人员人工处理保温层处的异常。作为优选，红外数据处理及报警方法步骤如下：。对于满足保温层完整性检测的图像帧，提取其对应的红外温度场数据，通过帧间比较，获取其温度差或者温差变化的累计，超过阈值时，触发节点泄露报警。具体包含以下三种报警模式：具体包含以下三种报警模式：1)当前温差报警按设定时间间隔(优选5min),计算当前温度场矩阵ti与前一帧温度场矩阵ti-1的差:δt＝ti-ti-1,当δt的值超过设定阈值时，触发温差报警。根据δt值的大小，设定一级报警，二级报警以及三级报警，以实现对太阳能爆管的迅速检测。2)24小时温度偏移累积和报警对于满足保温层完整性检测的图像帧，计算其24小时连续监测温度偏移累积和的变化，超过阈值时，触发节点泄漏报警。具体包含以下步骤：①根据24小时设定时间间隔的保温层温度监测数据序列xi，其中，i＝1,2,…n，计算其均值与方差将数据序列标准化为yi＝(xi-μ0)/σ0。②根据经验选取cusum累积和参数k＝1.35,h的值根据三级报警分别设定不同数值。然后计算上偏移累积和其中，③判断是否大于设定的三级报警阈值h，若某个则认为在该时刻温度偏移累积和超过阈值，报警。警报发生后，除非人工干预，否则一级报警时间15min、二级报警时间30min，三级报警一直保持报警状态。④三级报警经人工干预后，温度数据偏移累积和清零，重新开始计算检测。⑤每天从0时开始，到24小时结束，完成当天检测任务，累积和自动清零，并同时重新进入第二天检测计算。当的值超过设定阈值h时，触发温度偏移累积和报警。作为优选，根据阈值h1的大小，设定一级报警，二级报警以及三级报警。3)相邻日同时刻温差累计和报警对于满足保温层完整性检测的图像帧，计算其相邻日同时刻温度偏移累积和的变化，超过阈值时，触发节点泄漏报警。作为优选，具体包含以下步骤：①根据相邻日同时刻(2h一组，共12组)的保温层温度监测数据序列xi，其中，i＝1,2,…n，计算其均值与方差将数据序列标准化为yi＝(xi-μ0)/σ0。②根据经验选取cusum累积和参数k＝1.376,h的值根据三级报警分别设定不同数值。然后计算上偏移累积和其中，③判断是否大于设定的三级报警阈值h，若某个则认为在该时刻温度偏移累积和超过阈值，报警。警报发生后，除非人工干预，否则一级报警时间15min、二级报警时间30min，三级报警一直保持报警状态。④三级报警经人工干预后，温度数据偏移累积和清零，重新开始下一轮计算检测。当的值超过设定阈值h时，触发温度偏移累积和报警。作为优选，根据阈值h2的大小，设定一级报警，二级报警以及三级报警。作为优选，上述三种报警方式可以配合使用，也可以单独使用。本发明采用新的报警方式，相对于
背景技术：
中的当前温差报警，采用24小时温度偏移累积和报警和相邻日同时刻温度偏移累积和报警方式能够进一步提高报警的准确定，减少误差。虽然本发明已以较佳实施例披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。应用案例将热像仪置于高3.5米的立柱上，通过民用交流电源供电，通过光纤与服务器相连。热像仪距离太阳能保温层的垂直距离为3米，水平距离为1.5米，监测角度为斜下方约30°。监测视频分辨率为384*288，帧速为12帧/秒。热像仪的其他参数设置如下表所示：参数项值域温度范围-20℃---150℃发射率0.81反射温度5℃大气温度10℃相对湿度0.33透射率0.80井盖完整性检查用到的阈值如下表所示：参数项阈值灰度均值差δμ30灰度标准差的差δδ15每一级灰度像素数差的绝对值之和si5500温差报警阈值如下表所示：报警级别阈值一级报警5二级报警8三级报警1224小时温度偏移累积和报警阈值如下表所示：报警级别阈值h一级报警5二级报警10三级报警15相邻日同时刻温度偏移累积和报警阈值如下表所示：报警级别阈值h一级报警4二级报警8三级报警12虽然本发明已以较佳实施例披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。当前第1页12