一种垂直轴小型风力发电机转速预测方法及系统与流程

本发明属于风力发电机，尤其涉及一种垂直轴小型风力发电机转速预测方法及系统。

背景技术：

1、小型风力发电机组具有占用面积小、布置灵活的优点，十分适合应用于综合智慧能源项目和多能互补的微型电网、虚拟电厂等场景，可作为大型风力发电机组的有效补充，提高风资源的利用率。

2、目前小型风力发电机转速的测量多依托机组内安装的各类转速传感器，通过传感器采集到的声光、电压、电流等信号进行分析处理得到机组转速，在中央控制系统对转速进行显示，并根据转速对机组运行状态进行控制。

3、与采用大型风力发电机组的集中式风力发电场不同的是，小型风力发电机组由于布置形式灵活，可根据需求布置在工厂、医院、学校、公园和景区等，以上场景中往往缺乏风电机组的专业运维人员，无法通过查看控制系统了解风力机转速，并且在控制系统出现故障时也缺乏专业设备和人员及时对风力机转速进行检测；同时，由于小型风力发电机制造和安装时兼顾了结构紧凑、造型美观等需求，通过加装传感器对转速进行测量和校准也存在一定的困难。

技术实现思路

1、本发明为了解决上述问题，提出了一种垂直轴小型风力发电机转速预测方法及系统，本发明可以在利用智能手机、平板电脑和微型摄像头等移动设备拍摄的小型风力发电机旋转视频的基础上，基于特征颜色识别对风力机转速进行预测，以丰富小型风力发电机转速测量的方法，为不具备专业运维知识的小型风力发电机组用户提供方便快捷的风力机转速测算方式，并为小型风力发电机组的远程技术服务和支持提供依据。

2、为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

3、第一方面，本发明提供了一种垂直轴小型风力发电机转速预测方法，包括：

4、获取小型风力发电机的运转视频；

5、对运转视频进行预处理，并逐帧分解为静态图片；

6、对静态图片按时间顺序编号；

7、对静态图片进行特征颜色提取，将静态图转换为只有黑色和白色的二值化图；

8、根据二值化图计算每张静态图片中特征颜色面积；

9、以静态图片中特征颜色面积为纵坐标，时间顺序编号为横坐标，绘制帧数-特征颜色面积的对应曲线；

10、根据对应曲线中相邻波峰之间的间隔帧数，得到小型风力发电机的转速预测值。

11、进一步的，获取小型风力发电机的运转视频后，确定运转视频的关键参数；所述关键参数包括编码格式、帧数率和分辨率。

12、进一步的，把小型风力发电机旋转部分作为前景，与运转视频中的环境背景分离。

13、进一步的，按照运转视频的帧数率，将视频文件逐帧分解为静态图，并按照时间顺序对静态图依次编号。

14、进一步的，确定特征颜色后，将特征颜色使用hsv模型进行表示，并设定范围阈值；计算静态图中每一个像素点的hsv颜色值；判断每一个像素点是否位于特征颜色的设定范围内，保留位于设定范围内的像素点；去除位于设定范围外的像素点。

15、进一步的，以静态图中特征颜色的面积为纵坐标，以按照时间编号后视频帧数序号为横坐标，得到对应曲线。

16、进一步的，小型风力发电机的转速通过特征曲线中相邻两峰值对应的时间间隔换算得到。

17、第二方面，本发明还提供了一种垂直轴小型风力发电机转速预测系统，包括：

18、数据采集模块，被配置为：获取小型风力发电机的运转视频；

19、关键参数提取模块，被配置为：确定运转视频的关键参数；

20、预处理模块，被配置为：对运转视频进行裁剪预处理和降低分辨率预处理；

21、编号模块，被配置为：对预处理后的运转视频进行分解和编号，得到带有编号的静态图；

22、转换模块，被配置为：对静态图进行特征颜色提取，将静态图转换为只有黑色和白色的二值化图；

23、面积计算模块，被配置为：计算每张静态图片的特征颜色面积，按照静态图的编号绘制特征颜色面积的对应曲线；

24、预测模块，被配置为：根据曲线中相邻波峰之间的间隔帧数，得到小型风力发电机的转速预测值。

25、第三方面，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现了第一方面所述的垂直轴小型风力发电机转速预测方法的步骤。

26、第四方面，本发明还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现了第一方面所述的垂直轴小型风力发电机转速预测方法的步骤。

27、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

28、本发明通过拍摄小型风力发电机运转视频，计算每张静态图片的特征颜色面积，以及按照静态图的编号绘制特征颜色面积的对应曲线，根据曲线中相邻波峰之间的间隔帧数，得到小型风力发电机的转速预测值，实现了对小型风力发电机转速进行预测的目的，解决了需要通过专业设备和人员进行转速检测的问题，替代了通过加装传感器对转速进行测量和校准的传统方法。

技术特征：

1.一种垂直轴小型风力发电机转速预测方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的一种垂直轴小型风力发电机转速预测方法，其特征在于，获取小型风力发电机的运转视频后，确定运转视频的关键参数；所述关键参数包括编码格式、帧数率和分辨率。

3.如权利要求1所述的一种垂直轴小型风力发电机转速预测方法，其特征在于，把小型风力发电机旋转部分作为前景，与运转视频中的环境背景分离。

4.如权利要求1所述的一种垂直轴小型风力发电机转速预测方法，其特征在于，按照运转视频的帧数率，将视频文件逐帧分解为静态图，并按照时间顺序对静态图依次编号。

5.如权利要求1所述的一种垂直轴小型风力发电机转速预测方法，其特征在于，确定特征颜色后，将特征颜色使用hsv模型进行表示，并设定范围阈值；计算静态图中每一个像素点的hsv颜色值；判断每一个像素点是否位于特征颜色的设定范围内，保留位于设定范围内的像素点；去除位于设定范围外的像素点。

6.如权利要求1所述的一种垂直轴小型风力发电机转速预测方法，其特征在于，以静态图中特征颜色的面积为纵坐标，以按照时间编号后视频帧数序号为横坐标，得到对应曲线。

7.如权利要求1所述的一种垂直轴小型风力发电机转速预测方法，其特征在于，小型风力发电机的转速通过特征曲线中相邻两峰值对应的时间间隔换算得到。

8.一种垂直轴小型风力发电机转速预测系统，其特征在于，包括：

9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现了如权利要求1-7任一项所述的垂直轴小型风力发电机转速预测方法的步骤。

10.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现了如权利要求1-7任一项所述的垂直轴小型风力发电机转速预测方法的步骤。

技术总结
本发明属于风力发电机技术领域，提供了一种垂直轴小型风力发电机转速预测方法及系统，包括：获取小型风力发电机的运转视频；对运转视频进行裁剪预处理和降低分辨率预处理；对预处理后的运转视频进行分解和编号，得到带有编号的静态图；对静态图进行特征颜色提取；计算每张静态图片的特征颜色面积，按照静态图的编号绘制特征颜色面积的对应曲线；根据曲线中相邻波峰之间的间隔帧数，得到小型风力发电机的转速预测值；基于特征颜色识别，实现了对小型风力发电机转速进行预测的目的，解决了需要通过专业设备和人员进行转速检测的问题，替代了通过加装传感器对转速进行测量和校准的传统方法。

技术研发人员：杨晓初,陈玮,王健,邓屹,崔雅文,阳荣昌,马致远,王震华,林琳,曹梦楠,刘明达,邹辰颖,朱豫礼,刘妍
受保护的技术使用者：上海能源科技发展有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12