一种太阳能追踪和定位控制系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种太阳能追踪和定位控制系统，包括视觉定位装置和太阳能平台控制装置；视觉定位装置包括至少三个不在同一直线上的固定式的参考光源、全景图像采集器以及处理分析器；太阳能平台控制装置包括承载平台和偏转驱动单元；全景图像采集器设置于承载平台上，承载平台上还设置有太阳能面板，全景图像采集器与太阳能面板联动；参考光源设置于承载平台的外部；处理分析器分别和全景图像采集器以及偏转驱动单元通信连接。该太阳能追踪和定位控制系统采用视觉识别技术同时实现三维定位和太阳光线角度追踪，不仅可提高控制定位和跟踪的准确度和抗干扰能力，还可降低建设和维护的成本。

【技术实现步骤摘要】
一种太阳能追踪和定位控制系统
本技术涉及一种太阳能追踪和定位控制系统，属于太阳能发电领域。
技术介绍
现有太阳能跟踪控制系统通常利用测量太阳辐射传感器的光强数据来取得太阳光入射方位角和仰角，或者采用捕捉太阳图像的变化从而分析太阳光入射角和方位角。以上控制系统对于放置在不稳定平面（如水面）或整体在运动的承载平台（如光伏发电系统），则会因为跟踪参照物少（只跟踪太阳），导致跟踪结果频繁抖动甚至结果无法收敛。如公开号为CN103840757A的中国专利公开了用于光伏发电设备的太阳跟踪方法及装置，该用于光伏发电设备的太阳跟踪方法及装置即采用了通过采集太阳图像信息后计算来取得太阳光入射方位角和仰角。对于可整体运动的承载平台（如水面浮动式光伏发电系统），还需要设置一套三维定位系统，以实时测量装置本处所处的位置及方向，现有技术通常采用卫星定位，超声波或激光测距等技术手段实现，但是卫星定位技术存在精度较低和容易漂移抖动的问题，而超声波测距定位技术存在易受环境噪声干扰的问题。定位一般是通过捕捉激光、超声波、无线电的反馈信号的强弱来测量距离，测量精度容易受到雾霾、风速、温度、湿度等外部因素影响，需要引入复杂的补偿机制。综上所述，如果要同时实现太阳光线角度跟踪和承载平台三维定位这两种功能，则需要分别独立建设两套系统。这样的重复建设不仅导致系统建设和维护成本的上升，也会导致因为设备的增加而带来系统整体可靠性的下降。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本技术提供一种太阳能追踪和定位控制系统，该太阳能追踪和定位控制系统采用视觉识别技术同时实现三维定位和太阳光线角度追踪，不仅可提高控制定位和跟踪的准确度和抗干扰能力，还可降低建设和维护的成本。本技术的技术方案如下：一种太阳能追踪和定位控制系统，包括视觉定位装置和太阳能平台控制装置；视觉定位装置包括至少三个不在同一直线上的固定式的参考光源、全景图像采集器以及处理分析器；太阳能平台控制装置包括承载平台和偏转驱动单元；全景图像采集器设置于承载平台上，承载平台上还设置有太阳能面板，全景图像采集器与太阳能面板联动；参考光源设置于承载平台的外部；处理分析器分别和全景图像采集器以及偏转驱动单元通信连接；全景图像采集器采集自身四周的图像信息；处理分析器接收全景图像采集器发送的图像信息并在计算后发送跟踪控制指令信息给偏转驱动单元；偏转驱动单元驱动太阳能面板的双轴转动或太阳能面板的单轴转动及承载平台的自身转动来追踪太阳入射角和太阳方位角。其中，所述处理分析器包括图像处理系统、数字处理分析硬件、标准时间系统以及计算分析软件，数字处理分析硬件用于支撑计算分析算法的软件运行；处理分析器根据标准时间系统和计算分析软件计算分析得出太阳能吸收面板所需偏转角度。其中，所述偏转驱动单元包括设置在太阳能面板下部的双轴追光支架设备。其中，所述偏转驱动单元包括设置在太阳能面板下部的单轴追光支架设备以及设置于承载平台下方的动力装置，单轴追光支架设备和动力装置共同实现太阳能面板对太阳光的双轴追踪。其中，所述全景图像采集器设置于双轴追光支架设备上或设置于单轴追光支架设备上，以实现与太阳能面板的联动。本技术具有如下有益效果：1、本技术采用视觉识别技术同时实现三维定位和太阳光角度追踪，不仅可提高控制定位和跟踪的准确度和抗干扰能力，还可降低建设和维护的成本。2、本技术将定位系统与跟踪系统合二为一,避免分别建设两套系统以实现太阳光线角度跟踪和承载平台三维定位这两种功能，不仅降低系统建设和维护成本，也因设备的减少增加系统整体的可靠性。3、本技术有效提高跟踪控制系统的精度，采用多个参考光源作为参照物，避免只使用太阳光作为单一参照物，通过增加参照物可显著提高跟踪控制系统的精度，能较好地解决跟踪系统频繁抖动甚至结果无法收敛的问题。4、本技术提高跟踪控制系统抗干扰能力，采用人工合成的高稳定光源，而不是根据接收太阳光这种易受如雾霾、阴天等自然环境不可控因素影响的光源来进行定位，能较好提高跟踪控制系统的抗干扰能力，同时也避免了受环境影响需要进行复杂的补偿算法。5、本技术提高定位系统的精度和抗干扰能力，本系统采用地面三点定位，有不要求参照物都在一个平面和不要求特定角度和位置的优势，跟踪效果好，可解决卫星定位技术存在的精度较低和GPS经常漂移抖动的问题。同时也解决超声波测距定位技术易受环境噪声干扰能力的问题。附图说明图1为本技术整体结构示意图；图2为本技术的偏转驱动单元一种实施方式示意图；图3为本技术的偏转驱动单元另一种实施方式示意图；图4为本技术的观察坐标系的示意图；图5为本技术的摄像头的视场角的观测示意图；图6为本技术的全景图像采集器的坐标计算示意图。图中附图标记表示为：1-承载平台、11-太阳能面板、2-参考光源、3-全景图像采集器、4-处理分析器、5-双轴追光支架设备、6-单轴追光支架设备、7-动力装置。具体实施方式下面结合附图和具体实施例来对本技术进行详细的说明。参见图1，一种太阳能追踪和定位控制系统，包括视觉定位装置和太阳能平台控制装置；视觉定位装置包括至少三个不在同一直线上的固定式的参考光源2、全景图像采集器3以及处理分析器4；太阳能平台控制装置包括承载平台1和偏转驱动单元，全景图像采集器3设置于承载平台1上，优选地，全景图像采集器3设置于承载平台1的中央，承载平台1上还设置有太阳能面板11，全景图像采集器3与太阳能面板11联动，即全景图像采集器3与太阳能面板11相互取向关系保持固定；进一步的，全景图像采集器3和太阳能吸收面板均设置于偏转驱动单元的轴架上，取向与太阳能面板11取向时刻保持一致，并且由偏转驱动单元同步控制偏转。参考光源2设置于离开承载平台1的远处，每个参考光源2的位置确定，该位置的地理坐标和海拔高度已知,并且始终可以被全景图像采集器3采集到光源信息；不同位置的参考光源2具有不同图像特征，如不同的光谱特征或形状特征，可以被处理分析器4一一识别，作为参照物；所述参考光源2包含至少三个,每次分析可以任意选取三个参考光源2作为参照,最后求平均值。参考光源2上设置有光源，可长期不间断或根据需要发射可见光或不可见光等光信号，优选的，参考光源2上的光源采用人工合成的高稳定光源,抗干扰能力强，而不是采用太阳光这种易受如雾霾、阴天等自然环境不可控因素影响的光源来作为参照物进行定位；全景图像采集器3与处理分析器4通信连接；处理分析器4和偏转驱动单元通信连接；通过增加多个参考光源2作为参照物，可显著提高系统的跟踪控制精度，能较好地解决系统跟踪频繁抖动甚至结果无法收敛的问题。全景图像采集器3采集自身四周的图像信息；处理分析器4接收全景图像采集器3发送的图像信息并发送跟踪控制指令信息给偏转驱动单元，且计算得出承载平台1实时地理坐标以及承载平台1所处地理位置当前的太阳入射角和方位角；偏转驱动单元驱动太阳能面板11的双轴转动或太阳能面板11的单轴转动及承载平台1的自身转动来追踪太阳入射角和太阳方位角。该太阳能追踪和定位控制系统同时将定位系统与跟踪系统合二为一，简化了现有系统，不仅降低系统建设和维护成本，也因设备的减少增加系统整体的可靠性。参见图2和图3，所述偏转驱动单元包括设置在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太阳能追踪和定位控制系统，其特征在于：包括视觉定位装置和太阳能平台控制装置；视觉定位装置包括至少三个不在同一直线上的固定式的参考光源（2）、全景图像采集器（3）以及处理分析器（4）；太阳能平台控制装置包括承载平台（1）和偏转驱动单元；全景图像采集器（3）设置于承载平台（1）上，承载平台（1）上还设置有太阳能面板（11），全景图像采集器（3）与太阳能面板（11）联动；参考光源（2）设置于承载平台（1）的外部；处理分析器（4）分别和全景图像采集器（3）以及偏转驱动单元通信连接；全景图像采集器（3）采集自身四周的图像信息；处理分析器（4）接收全景图像采集器（3）发送的图像信息并在计算后发送跟踪控制指令信息给偏转驱动单元；偏转驱动单元驱动太阳能面板（11）的双轴转动或太阳能面板（11）的单轴转动及承载平台（1）的自身转动来追踪太阳入射角和太阳方位角。

【技术特征摘要】
1.一种太阳能追踪和定位控制系统，其特征在于：包括视觉定位装置和太阳能平台控制装置；视觉定位装置包括至少三个不在同一直线上的固定式的参考光源（2）、全景图像采集器（3）以及处理分析器（4）；太阳能平台控制装置包括承载平台（1）和偏转驱动单元；全景图像采集器（3）设置于承载平台（1）上，承载平台（1）上还设置有太阳能面板（11），全景图像采集器（3）与太阳能面板（11）联动；参考光源（2）设置于承载平台（1）的外部；处理分析器（4）分别和全景图像采集器（3）以及偏转驱动单元通信连接；全景图像采集器（3）采集自身四周的图像信息；处理分析器（4）接收全景图像采集器（3）发送的图像信息并在计算后发送跟踪控制指令信息给偏转驱动单元；偏转驱动单元驱动太阳能面板（11）的双轴转动或太阳能面板（11）的单轴转动及承载平台（1）的自身转动来追踪太阳入射角和太阳方位角。2.根据权利要求1所述的太阳能追踪和定位控制系统，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：马强，林坚，郭其秀，庄玮，张诚力，刘立腾，洪超俤，陈裕炳，黄嘉诚，肖全杰，
申请(专利权)人：郭其秀，
类型：新型
国别省市：福建,35