一种太阳能光热发电监控系统及监控方法与流程

本公开涉及太阳能发电相关技术领域，具体的说，是涉及一种太阳能光热发电监控系统及监控方法。

背景技术：

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

太阳能作为一种清洁的可再生能源，是未来社会的理想能源之一，在未来的能源战略中占有重要的地位。太阳能光伏发电技术日趋成熟，其设备简单易行，但电能难以储存，电能质量较差，已遭遇发展瓶颈。太阳能光热发电凭借其可储热、可调峰、可连续稳定发电的优点，逐渐成为可再生能源领域研发和投资的热点。

塔式太阳能光热发电是利用一组独立跟踪太阳的定日镜，将阳光反射到固定在塔顶部的接收器上，产生高温并加热工质产生过热蒸汽，推动汽轮发电机组发电，从而将太阳能转化为电能，为了更好的收集太阳能，太阳能光热发电的系统一般布设在比较空旷的地方，例如沙漠，平原等地区，所处的环境较差，可能会有恶劣天气或者出现异物入侵，造成现场的定日镜等发电设备的发电效率低，甚至造成现场设备的损坏。另一方面光热发电的定日镜表面易于积聚灰尘，影响定日镜的反射效率，故需要人工或自动化装置来及时清理灰尘。但是，对于灰尘多少来观的判断往往是通过人工目测，主观性较大；如果灰尘太少就清理会浪费人力物力，如果灰尘太多就会影响发电效率；因此怎样对太阳能板上的灰尘进行检测并及时清除是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

技术实现要素：

本公开为了解决上述问题，提出了一种太阳能光热发电监控系统及监控方法，通过在发电现场周界设置红外探测器或者激光探测器，并设置自动跟踪球机的前端采集装置，能够定量检测异物入侵，还可以设置智能小车，将前端采集装置设置在智能小车上，前端采集装置可移动的采集现场的视频数据，在保证监控效果的同时可大大减少前端采集装置设置的数量；同时在小车上设置抓取装置，对于飘入的垃圾可自动捡拾，避免影响发电效率或对现场的定日镜等设备的造成损坏。并且前端采集装置还可以包括灰尘检测单元，对定日镜上的灰尘进行定量检测，对灰尘的多少有了量化的数据，可以有针对性的对定日镜进行清洁，防止经常清洁带来的人力物力的浪费和因为清洁不及时造成发电效率下降，对于降低发电系统运行成本，提高其发电效率具有重要的作用。

为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：

一个或多个实施例提供了一种太阳能光热发电监控系统，包括设置在发电现场端的前端采集装置、中间传输模块和后端监控中心，中间传输模块用于提供前端采集装置和后端监控中心的数据通信链路；

所述前端采集装置包括红外摄像机、无线传输模块和处理器，所述处理器分别与红外摄像机和无线传输模块连接，所述红外摄像机上设置自动跟踪球机，用于实现后端监控中心控制红外摄像机跟踪指定目标或扫描记录指定范围内的音视频数据。

进一步地，所述前端采集装置还包括智能视觉分析模块，智能视觉分析模块分别与处理器和红外摄像机连接，智能视觉分析模块用于分析音视频数据判断是视频或图像中否有异物侵入，处理器将异常视频数据传输至后端监控中心。

进一步地，所述视觉分析模块包括音视频a/d转换模块、dsp智能视频分析模块和dsp视频编码模块，所述音视频a/d转换模块分别与红外摄像机、dsp智能视频分析模块和dsp视频编码模块连接，dsp智能视频分析模块与dsp视频编码模块连接，dsp视频编码模块与处理器连接。

进一步地，所述前端采集装置还包括灰尘检测单元，所述灰尘检测单元与红外摄像机连接，所述灰尘检测单元包括图像预处理模块、图像二值化模块和灰尘覆盖率计算模块，所述图像预处理模块用于将采集的图像进行预处理消除图像中的噪声，图像二值化模块用于将处理后的图像进行二值化得到灰度图，灰尘覆盖率计算模块用于计算二值化后的灰度图中的高灰度值的点所占的比例。

进一步地，还包括至少一个智能小车，设置在发电现场，智能小车包括抓取装置和行走系统，行走系统实现小车在发电现场的移动，所述智能小车根据定位位置抓取现场异物。

进一步地，所述抓取装置为机械手。

进一步地，所述智能小车上设置前端采集装置，所述智能小车在发电现场按照设定路径实现视频数据的采集。

进一步地，包括设置在太阳能光热发电现场周界的探测模块，所述探测模块与监控中心通过有线或无线连接，用于检测是否有异物入侵。

基于上述的一种太阳能光热发电监控系统的监控方法，包括如下步骤：

设定数据采集的区域，实时采集设定区域的视频监控数据；

对采集的视频进行分析，与标准图样进行比对，将异常视频编码后发送至监控中心；

判断视频中是否有运动的物体移动，如果有设定运动的物体为指定目标，将指定目标的视频数据发送至监控中心。

进一步地，还包括如下步骤：

设置图像采样周期，以设定时间采集定日镜的图像信息；

将采集的图像进行预处理；

采用图像二值化方法将处理后的图像转化为灰度图；

计算灰度图中的高灰度值的点所占的比例，如果所述比例超过设定的阈值，发出清理信号；否则，无响应。

与现有技术相比，本公开的有益效果为：

本公开通过在发电现场周界设置红外探测器或者激光探测器，并设置自动跟踪球机的前端采集装置，能够定量检测异物入侵。

本公开还可以设置智能小车，将前端采集装置设置在智能小车上，前端采集装置可移动的采集现场的视频数据，在保证监控效果的同时可大大减少前端采集装置设置的数量；同时在小车上设置抓取装置，对于飘入的垃圾可自动捡拾，避免影响发电效率或对现场的定日镜等设备的造成损坏。

前端采集装置还可以包括灰尘检测单元，对定日镜上的灰尘进行定量检测，对灰尘的多少有了量化的数据，可以有针对性的对定日镜进行清洁，防止经常清洁带来的人力物力的浪费和因为清洁不及时造成发电效率下降，对于降低发电系统运行成本，提高其发电效率具有重要的作用。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的限定。

图1是根据一个或多个实施方式的系统的框图；

图2是本公开实施例2的方法流程图；

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合附图对实施例进行详细描述。

实施例1

在一个或多个实施方式中公开的技术方案中，如图1所示，一种太阳能光热发电监控系统，包括设置在发电现场端的前端采集装置、中间传输模块和后端监控中心，中间传输模块用于提供前端采集装置和后端监控中心的数据通信链路。

前端采集装置主要进行现场的数据采集，包括现场的音视频数据，中间传输模块用于实现前端采集的视频图像、rs-485控制信号和网络信号的传输，后端控制中心部分用于对传输至控制中心的视频信号显示、存储，检测入侵并发出告警，所述告警包括但不限于提示音、声光警号、喇叭、短信和多媒体信息。

所述前端采集装置包括红外摄像机、智能视觉分析模块、无线传输模块和处理器，所述处理器分别与智能视觉分析模块、红外摄像机和无线传输模块连接，所述红外摄像机与视觉分析模块连接；所述红外摄像机上设置自动跟踪球机，用于控制红外摄像机跟踪指定目标或扫描记录指定范围内音视频数据，智能视觉分析模块用于分析音视频数据判断是视频或图像中否有异物侵入，处理器将异常视频数据传输至后端监控中心。所述红外摄像机用于采集光热发现现场的视频和图像数据，设置为红外摄像机能够实现全天候的音视频数据的采集。

自动跟踪球机与红外摄像机连接用于控制红外摄像机的摄像范围，自动跟踪球机利用高速dsp芯片对图像进行差分计算，可自动识别视觉范围内物体运动方向，并自动控制云台对移动物体进行追踪，摄像头还可以自动变焦镜头，目标物体在进入智能追踪球机视线范围内，物体的所有动作都被清晰的记录，可以设定为在检测到运动的物体时启动自动跟踪球机工作，并同时向监控中心发送提醒信息。并将记录的视频信息传输至处理器，所述处理器将音视频信息压缩后发送至监控中心，监控中心根据接收的视频信息，对可疑物体可以通过手动指定为跟踪目标，对可疑物体进行跟踪记录。自动跟踪球机是对视线范围内的移动物体进行跟踪，当视线内出现了多个移动物体，可能无法判断要跟踪其中的哪个运动物体，通过制定跟踪的设置避免了在多个物体同时进入引起的自动跟踪球机工作不稳定的问题。同时通过自动跟踪球机对现场的数据进行重点监控，针对性强，只将启动自动跟踪球机工作后的记录的视频数据直接发送至监控终端进行显示，传输的数据量小，后端监控中心的人员在查看数据时工作量小，提高了系统的监控效率。

作为进一步的改进，对于采集现场不运动的入侵异物，可通过对采集的视频数据进一步分析，智能视觉分析模块用于分析视频和图像数据判断是否有异物入侵。前端采集装置的视觉分析模块包括音视频a/d转换模块、dsp智能视频分析模块和dsp视频编码模块，所述音视频a/d转换模块分别与红外摄像机、dsp智能视频分析模块和dsp视频编码模块连接，dsp智能视频分析模块与dsp视频编码模块连接，dsp视频编码模块与处理器连接。通过将红外摄像机采集的视频信号分别进行编码和智能视频分析，只将具有告警价值的图像传输网络传送到监控中心，减少指挥中心的网络压力，节省网络资源，提高了视频分析及传输速度。还可以包括存储模块，用于存储检测的所有音视频数据，当需要对所有音视频数据进行查看时可以直接读取。并且在现场设置联动报警装置，对入侵人员进行警告。

作为进一步的改进，对发电现场的定日镜上累积的灰尘量进行检测，当灰尘量超出设定的范围启动灰尘清洗装置进行清洗。所述前端采集装置还包括灰尘检测单元，所述灰尘检测单元分别与处理器和红外摄像机连接，所述灰尘检测单元包括图像预处理模块、图像二值化模块和灰尘覆盖率计算模块，所述图像预处理模块用于将采集的图像进行预处理消除图像中的噪声，图像二值化模块用于将处理后的图像进行二值化得到灰度图，灰尘覆盖率计算模块用于计算二值化后的灰度图中的高灰度值的点所占的比例。通过红外摄像机将检测的定日镜的图像数据发送至灰尘检测单元，在灰尘检测单元进行预处理后，再进行二值化处理，可以将图像上的像素点的灰度值设置为0或255，处理后灰尘可以累积多的点灰度值为255，计算灰度值为255点在图像中所占的比例，通过设定的阈值判断灰尘量，如果超过设定的阈值，将相应的灰尘清理提醒信息发送至处理器，处理器将灰尘清理提醒信息发送至后端监控中心。

前端采集装置根据具体的需要设置多个，前端采集装置中的红外摄像机、智能视觉分析模块、无线传输模块、处理器及灰尘检测单元可以设置在一起，灰尘检测单元和智能视觉分析模块与同一红外摄像机连接，也可以分别设置，将智能视觉分析模块和灰尘检测单元分别设置，前端采集装置可以为固定设置也可以为移动设置，当为固定设置可以设置在发电现场的围墙上，或者设置支撑杆，设置在支撑杆上。

作为进一步的改进，所述移动设置可以将前端采集装置设置在移动装置上，所述移动装置包括智能小车，可以为agv小车，通过小车行走系统和现场铺设传感器设定智能小车的行进路线，智能小车在发电现场按照设定路径实现视频数据的采集，具体的可以在现场的定日镜之间的通道或者周边的地板上设置电磁轨道，通过设定或者后端监控中心控制agv小车的行进，并利用电磁轨道来设置行进路线。行走过程中进行现场视频数据的采集，通过前端采集装置中的处理器将将红外摄像机采集的视频信号分别进行编码和智能视频分析，将具有告警价值的图像传输网络传送到监控中心，或者将灰尘处理提醒信息发送至监控中心。所述智能小车上还可以设置抓取装置，所述抓取装置可以为机械手，用于实现发电现场入侵异物的清理，清理的异物可以为静止异物，如飘入的垃圾。

作为进一步的改进，还包括设置在太阳能光热发电现场周界的探测模块，用于检测是否有异物入侵。所述探测模块可以包括设置在发电现场周界处的激光探测器或者红外探测器，激光探测器和红外探测器的设置方法相同，以红外探测器为例，在周界上连续交替设置红外探测器的发射端和接收端，发射端和接收端对应设置，当有非法入侵，遮挡红外线，接收端接收不到红外向，红外探测器实时报警并发送相应的入侵报警信息至监控中心，所述探测模块与监控中心通过有线或者无线连接。监控中心接受到入侵报警，发送相应的控制指令至相应区域的前端采集设备进行视频数据的采集。

实施例2

本实施例提供一种基于上述实施例1所述的一种太阳能光热发电监控系统的监控方法，如图2所示，包括如下步骤：

步骤1、设定数据采集的区域，实时采集设定区域的视频监控数据；具体的在现场的前端采集装置设定好之后，通过后端监控中心的监控平台设定监控区域，对重点区域重点监控，可同时设置多个红外摄像头对重点区域进行监控。

步骤2、对采集的视频进行分析，与标准图样进行比对，将异常视频编码后发送至监控中心；前端采集装置将采集的数据进行分析并编码，只将相应的异常视频发送至监控中心，其他数据可以存储。判断异常视频的方法可以具体为录制正常情况的标准图样，将标准图样与当前采集的视频进行比对；或者将本次采集的视频与之前某一次采集的视频进行比对，如果有不一致的视频数据，如视频中物体数量是否有变化，如果有变化将当前采集的监控数据发送至监控中心。

判断视频中是否有运动的物体移动，如果有设定运动的物体为指定目标，将指定目标的视频数据发送至监控中心。通过设置的自动跟踪球机是吸纳自动跟踪球机利用高速dsp芯片对图像进行差分计算，可自动识别视觉范围内物体运动方向，并自动控制云台对移动物体进行追踪，摄像头还可以自动变焦镜头，目标物体在进入智能追踪球机视线范围内，物体的所有动作都被清晰的记录，可以设定为在检测到运动的物体时启动自动跟踪球机工作，并同时向监控中心发送提醒信息。监控中心接受到提醒信息后将指定监控目标或者区域，将指定信息发送至前端采集装置。

作为进一步的改进，本实施例的监控方法还包括监控现场的定日镜上的灰尘量，还包括如下步骤：

设置图像采样周期，以设定时间采集定日镜的图像信息；

将采集的图像进行预处理；

采用图像二值化方法将处理后的图像转化为灰度图；

计算灰度图中的高灰度值的点所占的比例，如果所述比例超过设定的阈值，发出清理信号；否则，无响应。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。