专利名称：光伏电池板遮荫部分的检测方法
技术领域：
本发明涉及ー种光伏发电系统，尤其是ー种光伏电池板遮荫部分的检测方法。
背景技术：
光伏发电系统在推广普及过程中，关键在于如何提高太阳能的利用率。光伏发电系统在工作过程中不可避免的会受到树木、高楼、云朵、鸟类等阴影的遮挡，阴影的出现会使光伏电池板的发电效率大大降低，严重时会引起“热斑”效应甚至造成安全问题。在局部遮荫情况下，最大功率点跟踪方法是ー种提高光伏电池板输出功率的有效方法。目前的最大功率点跟踪方法通过假设阴影区域，使光伏电池阵列始終工作在最大功率点附近，以此实现发电效率的提高，因此传统的最大功率点跟踪方法中假设阴影区域不能真实地反映光伏电池的遮荫部分。此外，在传统的最大功率点跟踪方法中还需要采集光伏电池板中所有光伏电池的遮荫度，这就需要采用大量的光强度传感器采集多路信号，无疑增加了光伏发电系统的使用成本。
发明内容
本发明的目的是提供ー种光伏电池板遮荫部分的检测方法，采用图像处理方法， 精确地获得了光伏电池板遮荫部分，为最大功率点跟踪方法提供依据，进而提高了发电效率。为了实现上述目的，本发明提供了ー种光伏电池板遮荫部分的检测方法，其特征在于包括以下步骤
51、获取在光伏电池板监控区域光伏电池阵列的实际图像A；
52、将该实际图像A进行灰度化处理，并且将经灰度化处理后的实际图像A与原始图像 B进行比较，其中该原始图像B是指不存在阴影部分的灰度图
如果实际图像A与原始图像B相同则表示实际图像中不存在阴影部分，结束操作； 如果实际图像A与原始图像B不相同则表示实际图像A中存在阴影部分，将该实际图像A的阴影部分作为遮荫区域进行图像分割。通过图像处理方法精确地获取了光伏电池板遮荫部分，为最大功率点跟踪方法提供依据，进而提闻了发电效率。在对该实际图像A的遮荫区域进行图像分割后还包括以下步骤将经图像分割后的遮荫区域采用数学形态学开运算和闭运算，去除遮荫区域中的细小空洞和孤立点。由此提高了遮荫区域的图像质量。在对该实际图像A的遮荫区域进行图像分割后还包括以下步骤
53、统计实际图像A的平均灰度值以及各图像单元的平均灰度值，其中在光伏电池板监控区域光伏电池阵列中每一光伏电池均对应于实际图像A中的一个图像単元如果图像単元的平均灰度值小于该实际图像A的平均灰度值则将该图像単元标记为遮荫单元，与该图像单元对应的光伏电池为遮荫光伏电池，否则不作标记；
S4、采用光强度传感器采集遮荫光伏电池的遮荫度，并存储该遮荫光伏电池及其遮荫度，从而为最大功率点跟踪算法提供依据。通过将平均灰度值大于该遮荫区域的平均灰度值的图像单元进行标记，光强度传感器仅需采集与该图像単元对应的遮荫光伏电池的遮荫度，由于采用了少量的光強度传感器，且信号采集的数量明显减少，因此降低了光伏发电系统的使用成本。所述步骤S2中实际图像A与原始图像B的比较步骤为
求取实际图像求取实际图像A与原始图像B中对应像素点P之间像素差值的绝对值K， 并将该像素差值的绝对值K与T1进行比较，其中T1和K均为大于零的实数如果实际图像 A与原始图像B中每ー对应像素点P之间的像素差值的绝对值K均< T1，则表示该实际图像A与原始图像B相同，实际图像A中不存在阴影部分，结束操作；
如果实际图像A与原始图像B中任一对应像素点P之间的像素差值的绝对值K〉T1，则表示该实际图像A与原始图像B不相同，实际图像A中存在阴影部分。在判定实际图像A中存在阴影部分时进一歩判断该阴影部分是由于固体遮挡物还是遮荫导致如果该阴影部分在时间段t内仍然存在，则该阴影部分是由于固体遮挡物导致，否则该阴影部分是由于遮荫导致。对实际图像A中是否存在阴影部分进行判断，并且对阴影部分造成的原因进行分析，在阴影部分由于固体遮挡物导致时可以及时地通知维护人员进行异物清扫，在阴影部分由于遮荫导致时再进ー步处理该实际图像A，从而提高了光伏电池板遮荫部分的检测精度，防止阴影部分误判断导致发电效率降低。判断该阴影部分是由于固体遮挡物还是遮荫导致的步骤为
获取在时间段t内采集的多张实际图像A中对应像素点P的像素值，井分别求取该多张实际图像A与原始图像B中对应像素点P之间的像素差值的绝对值，从而获得多个像素差值的绝对值K’，将该多个像素差值的绝对值K’与T2进行比较，其中T2为大于零的实数，K’ 由多个大于零的实数组成如果该多个像素差值的绝对值K’均〈T2，则表示该阴影部分是由于固体遮挡物导致，否则表示该阴影部分是由于遮荫导致。在判定该实际图像中存在阴影部分且该阴影部分是由于遮荫导致吋，进ー步判断在光伏电池板监控区域光伏电池阵列中光伏电池的数量
如果光伏电池的数量=1，则该实际图像A的阴影部分即为遮荫区域；
如果光伏电池的数量>I，设定在光伏电池板监控区域光伏电池阵列中每一光伏电池均对应于实际图像A中的一个图像単元，根据实际图像A中各图像单元之间的布局去除各图像単元之间的间隔s=L’ * (I- n * 1/L) / (n-1)，从而获得实际图像A的遮荫区域，其中 L’表示实际图像A的长度，n表示实际图像A中图像单元的个数，I表示单个光伏电池的长度且L表示监控区域光伏电池阵列的长度。在光伏电池阵列由多个光伏电池组成时，通过去除实际图像A中各图像单元之间的间隔，降低了误判率，进ー步提高了光伏电池板遮荫部分的检测精度。在所述步骤S2中采用加权模糊C均值聚类方法对实际图像A的遮荫区域进行图像分割
该遮荫区域表示为，其中Ki表示第i个像素点，即第i个样本，并将该遮荫区域分为c类，其中2 S CCL0且c为整数,Ltj为遮荫区域的尺寸，通过最小化隶
属度矩阵U = [UaLl和聚类中心矩阵V (V = {hろ，…,Vj)的目标函数Jm(U5V)实现加权模糊C均值聚类，该目标函数表示为
权利要求
1.ー种光伏电池板遮荫部分的检测方法，其特征在于包括以下步骤51、获取在光伏电池板监控区域光伏电池阵列的实际图像A；52、将该实际图像A进行灰度化处理，并且将经灰度化处理后的实际图像A与原始图像 B进行比较，其中该原始图像B是指不存在阴影部分的灰度图如果实际图像A与原始图像B相同则表示实际图像中不存在阴影部分，结束操作；如果实际图像A与原始图像B不相同则表示实际图像A中存在阴影部分，将该实际图像A的阴影部分作为遮荫区域进行图像分割。
2.根据权利要求I中任何一项所述的光伏电池遮荫部分的检测方法，其特征在于在对该实际图像A的遮荫区域进行图像分割后还包括以下步骤将经图像分割后的遮荫区域采用数学形态学开运算和闭运算，去除遮荫区域中的细小空洞和孤立点。
3.根据权利要求I或2所述的光伏电池板遮荫部分的检测方法，其特征在于在对该实际图像A的遮荫区域进行图像分割后还包括以下步骤53、统计实际图像A的平均灰度值以及各图像单元的平均灰度值，其中在光伏电池板监控区域光伏电池阵列中每一光伏电池均对应于实际图像A中的一个图像単元如果图像単元的平均灰度值小于该实际图像A的平均灰度值则将该图像単元标记为遮荫单元，与该图像单元对应的光伏电池为遮荫光伏电池，否则不作标记；54、采用光强度传感器采集遮荫光伏电池的遮荫度，并存储该遮荫光伏电池及其遮荫度，从而为最大功率点跟踪算法提供依据。
4.根据权利要求I所述的光伏电池板遮荫部分的检测方法，其特征在于在所述步骤S2 中实际图像A与原始图像B的比较步骤为求取实际图像求取实际图像A与原始图像B中对应像素点P之间像素差值的绝对值K， 并将该像素差值的绝对值K与T1进行比较，其中T1和K均为大于零的实数如果实际图像 A与原始图像B中每ー对应像素点P之间的像素差值的绝对值K均< T1，则表示该实际图像A与原始图像B相同，实际图像A中不存在阴影部分，结束操作；如果实际图像A与原始图像B中任一对应像素点P之间的像素差值的绝对值K〉T1,则表示该实际图像A与原始图像B不相同，实际图像A中存在阴影部分。
5.根据权利要求4所述的光伏电池板遮荫部分的检测方法，其特征在于在判定实际图像A中存在阴影部分时进一歩判断该阴影部分是由于固体遮挡物还是遮荫导致如果该阴影部分在时间段t内仍然存在，则该阴影部分是由于固体遮挡物导致，否则该阴影部分是由于遮荫导致。
6.根据权利要求5所述的光伏电池板遮荫部分的检测方法，其特征在于判断该阴影部分是由于固体遮挡物还是遮荫导致的步骤为获取在时间段t内采集的多张实际图像A中对应像素点P的像素值，井分别求取该多张实际图像A与原始图像B中对应像素点P之间的像素差值的绝对值，从而获得多个像素差值的绝对值K’，将该多个像素差值的绝对值K’与T2进行比较，其中T2为大于零的实数，K’ 由多个大于零的实数组成如果该多个像素差值的绝对值K’均〈T2，则表示该阴影部分是由于固体遮挡物导致，否则表示该阴影部分是由于遮荫导致。
7.根据权利要求5所述的光伏电池板遮荫部分的检测方法，其特征在于在判定该实际图像中存在阴影部分且该阴影部分是由于遮荫导致吋，进ー步判断在光伏电池板监控区域光伏电池阵列中光伏电池的数量如果光伏电池的数量=1，则该实际图像A的阴影部分即为遮荫区域；如果光伏电池的数量>I，设定在光伏电池板监控区域光伏电池阵列中每一光伏电池均对应于实际图像A中的一个图像単元，根据实际图像A中各图像单元之间的布局去除各图像単元之间的间隔s=L’ * (I- n * 1/L)/ (n-1)，从而获得实际图像A的遮荫区域，其中 L’表示实际图像A的长度，n表示实际图像A中图像单元的个数，I表示单个光伏电池的长度且L表示监控区域光伏电池阵列的长度。
8.根据权利要求I所述的光伏电池遮荫部分的检测方法，其特征在于在所述步骤S2 中采用加权模糊C均值聚类方法对实际图像A的遮荫区域进行图像分割该遮荫区域表示为
全文摘要
本发明公开了一种光伏电池板遮荫部分的检测方法，属于光伏发电领域。该检测方法包括以下步骤S1、获取在光伏电池板监控区域光伏电池阵列的实际图像A；S2、将该实际图像A进行灰度化处理，并且将经灰度化处理后的实际图像A与原始图像B进行比较，其中该原始图像B是指不存在阴影部分的灰度图如果实际图像A与原始图像B相同则表示实际图像中不存在阴影部分，结束操作；如果实际图像A与原始图像B不相同则表示实际图像A中存在阴影部分，将该实际图像A的阴影部分作为遮荫区域进行图像分割。通过本发明精确地获取了光伏电池板遮荫部分，进而提高了发电效率；并且降低了使用成本。
文档编号G06T7/00GK102609951SQ201210087159
公开日2012年7月25日 申请日期2012年3月29日 优先权日2012年3月29日
发明者唐若笠, 徐宏英, 段其昌, 段盼, 陈耀, 隆霞 申请人:重庆大学