光伏系统太阳位置检测系统技术方案

本实用新型专利技术涉及太阳能技术领域，具体涉及一种光伏系统的太阳位置检测系统，包括图像采集装置、图像处理模块、MCU微控制单元、存储器模块和太阳位置跟踪机械装置模块。本实用新型专利技术的光伏系统太阳位置检测系统结构新颖，能够精确的检测到太阳位置在不同时刻的变化，并对检测到的图像进行处理，从而使跟踪装置的转动方向和角度更加有效和精确，太阳能的利用率更加高。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及太阳能
，具体涉及一种光伏系统的太阳位置检测系统。
技术介绍
目前，人类对太阳能的利用率还处于一个比较低的水平。为提高太阳能的利用率，可以从两个方面来考虑:一是提高接收装置的太阳能转化率；二是在单位时间内增加太阳能的接收率。第一个方面属于能量转换方面，涉及范围比较广，包括化学、材料学、生物学等领域的技术，还需要未来很长一段时间的研宄；第二个方面可以通过日光检测跟踪技术得到有效的实现。日光检测跟踪技术，是指在太阳运动过程中，使日光和跟踪装置的受光面一直保持垂直，一旦检测到有偏差出现，系统会很快调整电机使转台转到相应的位置，使得面积有限的太阳能接收板在单位时间内接收到尽可能多的辐射能。这种技术，理论上可以使太阳能的接收率提高37.7%。由此可见，如果能精确地对日光进行实现跟踪，能在很大程度上提升太阳能的利用率。专利技术专利CN201410116203提供了一种基于视频流处理的用于发电设备的太阳跟踪方法及装置，在其提供的图像采集装置中，小孔设置在滤光片与图像传感器之间，并紧贴滤光片。滤光片用来过滤经过小孔的阳光，这种设计中，滤光片上非常容易沾落浮尘以及其他杂物，从而影响过滤效果。
技术实现思路
本技术的目的是为了解决上述问题，提供一种基于图像处理的日光检测跟踪技术，对提高太阳的跟踪精度，增加太阳能的转换效率，缓解当下的能源危机等问题有重大意义。为了解决上述技术问题，本技术采用如下技术方案:包括图像采集装置、图像处理模块、MCU微控制单元、存储器模块和太阳位置跟踪机械装置模块，所述图像采集装置连接到图像处理模块，所述图像处理模块连接到MCU微控制单元和存储器模块，所述到MCU微控制单元连接到存储器模块和太阳位置跟踪机械装置模块；所述图像采集装置为一不透光的空心圆柱桶，所述空心圆柱桶的上盖的圆心位置开有小孔，在空心圆柱桶内距离上盖H的位置设有遮光片，在空心圆柱桶内的底部中心位置设有传感器模块。其中，传感器模块采集太阳图像并传送到存储器模块和图像处理模块；图像处理模块用于处理太阳图像的位图，并将结果送达存储器模块；MCU微控制单元用于控制图像处理模块、存储器模块和太阳位置跟踪机械装置；对位图数据进行处理，并将结果传送到太阳位置跟踪机械装置；存储器模块用于存储经图像处理模块输出的信息；太阳位置跟踪机械装置用于执行相应的水平和垂直方向动作。图像采集装置是一个不透光的空心圆柱桶，从顶部至底部依次设置圆心设置小孔的上盖，遮光片以及传感器模块，这种设计能够防止在遮光片沾落浮尘以及其他杂物，能够持久保持好的过滤效果。优选地，所述遮光片采用5.0巴特膜。该膜是特别制造的无条纹和无疱点的箔，由于具有极高度的均匀性，巴特膜获得了极高平面平行度的玻璃滤光镜的光学特性，巴特膜两面的高密度镀膜保证了高度一致的滤光能力而无任何针孔效应，因此可得到非常清晰的具有中性密度性质的太阳像，太阳显现其真实的“色彩”，中性白色，而非蓝色或橙色。优选地，MCU微控制单元采用ARM Cortex_M3架构的STM32F103系列芯片。优选地，所述传感器模块使用CXD或CMOS图像传感器。本技术的光伏系统太阳位置检测系统结构新颖，能够精确的检测到太阳位置在不同时刻的变化，并对检测到的图像进行处理，从而使跟踪装置的转动方向和角度更加有效和精确，太阳能的利用率更加尚。【附图说明】图1为本技术的示意图；1-小孔；2_上盖；3_圆柱桶；4_遮光片；5_传感器模块；6_圆柱桶底部；7_图像处理模块；8-MCU微控制单元；9_太阳位置跟踪机械装置模块；10_存储器模块。【具体实施方式】以下将结合附图对本技术各功能模块做进一步的详细描述。如图1所示为本技术的示意图，包括图像采集装置、图像处理模块7、MCU微控制单元8、存储器模块10和太阳位置跟踪机械装置模块9，所述图像采集装置连接到图像处理模块7，所述图像处理模块7连接到MCU微控制单元8和存储器模块10，所述到MCU微控制单元8连接到存储器模块10和太阳位置跟踪机械装置模块9 ;所述图像采集装置为一不透光的空心圆柱桶3，所述空心圆柱桶3的上盖2的圆心位置开有小孔1，在空心圆柱桶3内距离上盖H的位置设有遮光片4，在空心圆柱桶3内的底部6中心位置设有传感器模块5。太阳的光经过圆柱桶、小孔和巴特膜组成的光学系统到达传感器模块5，传感器模块5采集到图像后传送给图像处理模块，将太阳图像转变成位图数据后，在MCU微控制单元8的控制下将位图数据存储器模块10中，再由MCU微控制单元8对位图数据进行处理，计算出太阳像中心的位置偏移量，此偏移量数据再送入太阳位置跟踪机械装置模块9中，由此模块执行相应的水平和垂直方向动作。传感器模块5使用CXD或CMOS图像传感器作为日光检测的工具，图像采集设备收集的图像信号经过处理后，能够获得太阳光斑在相对坐标系中的坐标，以较高的实时性，较快的运算速度，较低的硬件成本实现太阳光斑的高精度检测跟踪。MCU微控制单元8使用ARM-Cortex M3架构的处理器STM32系列单片机作为控制部件，通过对采集到的太阳光斑图像的处理，得到太阳光斑中心位置与摄像头视场中心位置的偏移量，提高太阳跟踪的精度，以提高太阳能转换的效率和利用率。下面对有关内容再作进一步的说明:太阳光照射到图像采集装置的上盖中心位置的小孔，由小孔成像原理，太阳发出的日光由顶端小孔进入成像机构后，会在遮光片上形成一个太阳光斑。调整H的大小可以使太阳光斑在遮光片上的成像全部落在图像采集设备的视场内。传感器模块5作为日光检测的工具，采集太阳光斑图像，该图形经由图像处理模块7处理后保存在存储器模块10中，MCU微控制单元8读取存储器和图像处理模块的数据，并进行运算处理得到太阳光斑中心位置与摄像头视场中心位置的偏移量，然后计算出太阳位置跟踪机械装置模块9的转动方向和角度，并控制太阳位置跟踪机械装置模块9进行转动，提高太阳跟踪的精度，以提高太阳能转换的效率和利用率。【主权项】1.一种光伏系统太阳位置检测系统，包括图像采集装置、图像处理模块(7)、MCU微控制单元(8)、存储器模块(10)和太阳位置跟踪机械装置模块(9)，所述图像采集装置连接到图像处理模块(7)，所述图像处理模块(7)连接到MCU微控制单元⑶和存储器模块(10)，所述到MCU微控制单元⑶连接到存储器模块(10)和太阳位置跟踪机械装置模块(9);其特征在于:所述图像采集装置为一不透光的空心圆柱桶(3)，所述空心圆柱桶(3)的上盖(2)的圆心位置开有小孔(I)，在空心圆柱桶(3)内距离上盖(2)H的位置设有遮光片(4)，在空心圆柱桶(3)内的底部￠)中心位置设有传感器模块(5)。2.根据权利要求1所述的光伏系统太阳位置检测系统，其特征在于:所述遮光片(4)采用5.0巴特膜。3.根据权利要求1所述的光伏系统太阳位置检测系统，其特征在于: 传感器模块(5)采集太阳图像并传送到存储器模块和图像处理模块； 图像处理模块(7)用于处理太阳图像的位图，并将结果送达存储器模块； MCU微控制单元⑶用于控制图像处理模块、存储器模块和太阳位置跟踪机械装置；对 位图数据进行处理，并将结果传送到太阳位置跟踪机械装置； 存储器模块(10)用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光伏系统太阳位置检测系统，包括图像采集装置、图像处理模块(7)、MCU微控制单元(8)、存储器模块(10)和太阳位置跟踪机械装置模块(9)，所述图像采集装置连接到图像处理模块(7)，所述图像处理模块(7)连接到MCU微控制单元(8)和存储器模块(10)，所述到MCU微控制单元(8)连接到存储器模块(10)和太阳位置跟踪机械装置模块(9)；其特征在于：所述图像采集装置为一不透光的空心圆柱桶(3)，所述空心圆柱桶(3)的上盖(2)的圆心位置开有小孔(1)，在空心圆柱桶(3)内距离上盖(2)H的位置设有遮光片(4)，在空心圆柱桶(3)内的底部(6)中心位置设有传感器模块(5)。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郝建军，路嫄，沈广建，李超，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：新型
国别省市：山东;37