一种基于机器视觉的光伏支架组跟踪控制装置及控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于机器视觉的光伏支架组跟踪控制装置及控制方法，包括斜单轴光伏支架组，每个斜单轴光伏支架组由若干个呈矩阵排列的斜单轴光伏支架组成，斜单轴光伏支架包括太阳能板、支架、跟踪轴、驱动电机、支架跟踪控制器，驱动电机与支架跟踪控制器、跟踪轴连接，斜单轴光伏支架组的上方且位于斜单轴光伏支架组的一侧面设置有CCD摄像机，每个太阳能板远离CCD摄像机的一侧边设置有若干测量点，相邻的四个呈矩阵排列的斜单轴光伏支架的中心设置有若干参照点，支架跟踪控制器连接有工控机系统，工控机系统连接有CCD摄像机。本发明专利技术降低了官府支架跟踪控制系统成本，便于现场施工、降低安装难度。降低安装难度。降低安装难度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于机器视觉的光伏支架组跟踪控制装置及控制方法


[0001]本专利技术属于太阳能光伏发电
，涉及一种基于机器视觉的光伏支架组跟踪控制装置，还涉及一种基于机器视觉的光伏支架组跟踪控制方法。

技术介绍

[0002]太阳能是一种资源丰富、无污染的能源替代品，近年来太阳能的开发利用受到很大重视，为提高太阳能的收集效率，出现一种太阳能收集设备的辅助设备，即通过跟踪支架让光伏组件的摆放角度随着太阳位置的变化而变化，太阳能量的采集显著增加，提高光伏组件发电效率。目前，在斜单轴光伏发电跟踪支架的控制系统通常以PLC、单片机为控制核心，采用倾角传感器采集各跟踪支架的倾角，各个跟踪支架控制系统若干功能组成部件重叠、操作繁琐。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种基于机器视觉的光伏支架组跟踪控制装置，降低了光伏支架跟踪控制系统成本，便于现场施工、降低安装难度。
[0004]本专利技术的另一目的是一种基于机器视觉的光伏支架组跟踪控制方法。
[0005]本专利技术所采用的技术方案是，一种基于机器视觉的光伏支架组跟踪控制装置，包括斜单轴光伏支架组，每个斜单轴光伏支架组由若干个呈矩阵排列的斜单轴光伏支架组成，斜单轴光伏支架包括太阳能板、支架、跟踪轴、驱动电机、支架跟踪控制器，驱动电机与支架跟踪控制器、跟踪轴连接，斜单轴光伏支架组的上方且位于斜单轴光伏支架组的一侧面设置有CCD摄像机，每个太阳能板远离CCD摄像机的一侧边设置有若干测量点，相邻的四个呈矩阵排列的斜单轴光伏支架的中心设置有若干参照点，支架跟踪控制器连接有工控机系统，工控机系统连接有CCD摄像机。
[0006]本专利技术的特征还在于，
[0007]支架跟踪控制器包括单片机，单片机分别连接有支架跟踪控制器通讯模块、工作控制模块、电源模块B、显示模块、限位开关、电机驱动模块，电机驱动模块与驱动电机连接。
[0008]工作控制模块包括贴片开关、按键，所述贴片开关、按键均与单片机连接。
[0009]单片机的型号为C8051F。
[0010]工控机系统包括工控机，工控机分别连接有工控机通讯模块、显示器、时钟模块、电源模块A、风速传感器、图像采集卡，图像采集卡与CCD摄像机连接，工控机通讯模块与支架跟踪控制器通讯模块、上位机连接，风速传感器设置于斜单轴光伏支架组的中间。
[0011]风速传感器与地面之间的距离不低于10米。
[0012]测量点为3个且等距离设置；参照点为5个，其中4个参照点组成正方形，剩余1个参照点位于正方形的中心处。
[0013]本专利技术所采用的另一技术方案是，一种基于机器视觉的光伏支架组跟踪控制方法，采用一种基于机器视觉的光伏支架组跟踪控制装置，具体按照以下步骤实施：
[0014]步骤1，上电后，工控机对当地经纬度、斜单轴光伏支架布局、斜单轴光伏支架外观尺寸、测量点之间的间距、参照点之间的间距、测量点和参照点的半径、风速值、时间、误差值进行初始化设置；
[0015]步骤2，通过贴片开关确定各斜单轴光伏支架是否为自动跟踪控制方式，若是，工控机从时钟模块读取实时时间，工控机从风速传感器获取实时风速值；
[0016]步骤3，工控机判断获取的实时时间、实时风速值是否在设定的工作许可范围内，若否，工控机基于modbus通讯协议通过工控机通讯模块向支架跟踪控制器通讯模块发送“斜单轴光伏支架放平”的指令，进入步骤5，若是，工控机计算出各斜单轴光伏支架的理论倾角值，进入步骤4；
[0017]步骤4，CCD摄像机采集包含参照点和测量点的图像，并通过图像采集卡传输至工控机，工控机对图像信息进行处理并确定各斜单轴光伏支架的实际倾角值A，并计算各斜单轴光伏支架转动角度值A，转动角度值A为理论倾角值与实际倾角值A的差值，工控机通过工控机通讯模块向支架跟踪控制器通讯模块发送转动角度值A；
[0018]步骤5，支架跟踪控制器通讯模块将接收到的信息传输至单片机，单片机向电机驱动模块发动指令，电机驱动模块驱动驱动电机进行转动；
[0019]步骤6，转动结束后，CCD摄像机再次采集参照点和测量点的图像，并通过图像采集卡传输至工控机，工控机根据图像信息确定各斜单轴光伏支架的实际倾角值B，并计算倾角误差，倾角误差为实际倾角值B与理论倾角值的差值，若倾角误差≤设定误差值，工控机向上位机传输理论倾角值、实际倾角值B，若倾角误差>设定误差值，工控机计算转动角度值B，转动角度值B为理论倾角值与实际倾角值B的差值，工控机基于modbus通讯协议通过工控机通讯模块向支架跟踪控制器通讯模块发送转动角度值B，重复步骤5和步骤6，直至倾角误差≤设定误差值。
[0020]本专利技术的特征还在于，
[0021]步骤3中，光伏组件的理论倾角值的表达式为：
[0022][0023]式(1)中，ρ为光伏组件的理论倾角值，h
s
为太阳高度角，r
s
为太阳方位角，r
r
为跟踪轴方位角，β
r
为跟踪轴和地平面之间的倾角；
[0024][0025]式(2)中，δ为太阳赤纬角，为当地纬度，ω为时角；
[0026]ω＝(12
‑
T)
×
15
°ꢀꢀ
(3)
[0027]式(3)中，T为当地的时间；
[0028][0029]式(4)中，n为一年中的第几天。
[0030]本专利技术的有益效果是，由工控机负责实现各斜单轴光伏支架理论倾角计算、各斜
单轴光伏支架实际倾角的定时测量以及输出控制指令等；支架跟踪控制器负责驱动驱动电机，便于实现不同地点、不同布局类型的斜单轴光伏支架自动跟踪控制，提高整个控制系统的应用简便性和性价比，简化了控制系统外接线路，便于后期维护升级，有利于减少安装工序，提高安装进度。
附图说明
[0031]图1是本专利技术一种基于机器视觉的光伏支架组跟踪控制装置的结构示意图；
[0032]图2是本专利技术一种基于机器视觉的光伏支架组跟踪控制装置中工控机系统的结构示意图；
[0033]图3是本专利技术一种基于机器视觉的光伏支架组跟踪控制装置中支架跟踪控制器的结构示意图；
[0034]图4是本专利技术一种基于机器视觉的光伏支架组跟踪控制装置的原理控制图；
[0035]图5是本专利技术一种基于机器视觉的光伏支架组跟踪控制方法的流程图。
[0036]图中，1.CCD摄像机，2.图像采集卡，3.风速传感器，4.显示器，5.工控机，6.时钟模块，7.电源模块A，8.工控机通讯模块，9.支架跟踪控制器通讯模块，10.工作控制模块，11.单片机，12.电源模块B，13.显示模块，14.限位开关，15.电机驱动模块，16.驱动电机，17.参照点，18.测量点，19.斜单轴光伏支架。
具体实施方式
[0037]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。
[0038]本专利技术一种基于机器视觉的光本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于机器视觉的光伏支架组跟踪控制装置，包括斜单轴光伏支架组，每个斜单轴光伏支架组由若干个呈矩阵排列的斜单轴光伏支架组成，斜单轴光伏支架包括太阳能板、支架、跟踪轴、驱动电机(16)、支架跟踪控制器，驱动电机(16)与支架跟踪控制器、跟踪轴连接，其特征在于，所述斜单轴光伏支架组的上方且位于斜单轴光伏支架组的一侧面设置有CCD摄像机(1)，每个所述太阳能板远离CCD摄像机(1)的一侧边设置有若干测量点(18)，相邻的四个呈矩阵排列的斜单轴光伏支架的中心设置有若干参照点(17)，所述支架跟踪控制器连接有工控机系统，所述工控机系统连接有CCD摄像机(1)。2.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的光伏支架组跟踪控制装置，其特征在于，所述支架跟踪控制器包括单片机(11)，所述单片机(11)分别连接有支架跟踪控制器通讯模块(9)、工作控制模块(10)、电源模块B(12)、显示模块(13)、限位开关(14)、电机驱动模块(15)，所述电机驱动模块(15)与驱动电机(16)连接。3.根据权利要求2所述的一种基于机器视觉的光伏支架组跟踪控制装置，其特征在于，所述工作控制模块(10)包括贴片开关、按键，所述贴片开关、按键均与单片机(11)连接。4.根据权利要求2所述的一种基于机器视觉的光伏支架组跟踪控制装置，其特征在于，所述单片机(11)的型号为C8051F。5.根据权利要求2所述的一种基于机器视觉的光伏支架组跟踪控制装置，其特征在于，所述工控机系统包括工控机(5)，所述工控机(5)分别连接有工控机通讯模块(8)、显示器(4)、时钟模块(6)、电源模块A(7)、风速传感器(3)、图像采集卡(2)，所述图像采集卡(2)与CCD摄像机(1)连接，所述工控机通讯模块(8)与支架跟踪控制器通讯模块(9)、上位机连接，所述风速传感器(3)设置于斜单轴光伏支架组的中间。6.根据权利要求5所述的一种基于机器视觉的光伏支架组跟踪控制装置，其特征在于，所述工控机(5)的型号为研华IPC
‑
660。7.根据权利要求5所述的一种基于机器视觉的光伏支架组跟踪控制装置，其特征在于，所述风速传感器(3)与地面之间的距离不低于10米。8.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的光伏支架组跟踪控制装置，其特征在于，所述测量点(18)为3个且等距离设置；所述参照点(17)为5个，其中4个参照点(17)组成正方形，剩余1个参照点(17)位于正方形的中心处。9.一种基于机器视觉的光伏支架组跟踪控制方法，其特征在于，采用权利要求1
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6任一项所述的一种基于机器视觉的光伏支架组跟踪控制装置，具体按照以下步骤实施：步骤1，上电后，工控机(5)对当地经纬度、斜单轴光伏支架布局、斜单轴光伏支架外...

【专利技术属性】
技术研发人员：石坤，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：