一种农光互补大棚联调方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种农光互补大棚联调方法及系统。联调方法包括：步骤A，获取控制参数，依据控制参数计算驱动光伏板转动的光伏电机的转动控制量，控制光伏电机按照转动控制量转动，控制参数包括光伏电机的运动偏差、惯性扭矩和转动角度，光伏板的光照强度，以及光伏发电总量；步骤B，采集大棚内的作物图像，依据作物图像判断作物是否缺少光照：若作物缺少光照，持续控制光伏电机驱动光伏板竖立设定时长后返回执行步骤B；若作物不缺少光照，执行步骤A。本发明专利技术最大程度上满足作物生长光照需求的同时更高效地实现了光伏发电最大效率点跟踪。同时更高效地实现了光伏发电最大效率点跟踪。同时更高效地实现了光伏发电最大效率点跟踪。

【技术实现步骤摘要】
一种农光互补大棚联调方法及系统


[0001]本专利技术涉及农业大棚
，尤其涉及一种农光互补大棚联调方法及系统。

技术介绍

[0002]农光互补大棚是在普通大棚的顶部安装太阳能光伏板(简称光伏板)，利用太阳能，将太阳辐射分为植物需要的光能和太阳能发电的光能。现在农光互补大棚基本上都是把光伏板组件固定式安装在大棚顶部，然后棚下种植蔬菜瓜果类作物，棚顶开一条缝供太阳光直射进来。存在着光伏板底下的作物得不到充足的光照从而导致生长状态受到影响的问题。因此，现有的农光互补大棚是以农业生产为主，光伏发电为辅，只适合种植喜阴的作物，难以满足喜阳作物的生长环境，并且光伏板一旦安装完成就是永远固定，不利于匹配各种作物的生长环境。
[0003]为此，现有技术中出现了角度可调的光伏板，如公开号为CN107980427A的中国专利公开了一种可以依据光照调整角度的光伏农业大棚，实现了光伏板角度可调，更好地获取高效农业、绿色发电经济效益。逐渐地，角度可调的光伏板系统发展成为了追踪式光伏系统，光伏板的转动角度追踪实际光照方向，但是现有的光伏农业大棚大多更为重视作物生长，光伏板的转动多是为了给作物挡风、防雨、日照等，而光伏发电量较少，无法兼顾光伏发电和作物生长两者同时优化。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在解决现有的光伏农业大棚大多更为重视作物生长，光伏板的转动多是为了给作物挡风、防雨、日照等，而光伏发电量较少，无法兼顾光伏发电和作物生长两者同时优化的技术问题，提供一种农光互补大棚联调方法及系统。
[0005]为了实现本专利技术的上述目的，根据本专利技术的第一个方面，本专利技术提供了一种农光互补大棚联调方法，包括：步骤A，获取控制参数，依据控制参数计算驱动光伏板转动的光伏电机的转动控制量，控制光伏电机按照所述转动控制量转动，所述控制参数包括光伏电机的运动偏差、惯性扭矩和转动角度，光伏板的光照强度，以及光伏发电总量；步骤B，采集大棚内的作物图像，依据所述作物图像判断作物是否缺少光照：若作物缺少光照，持续控制光伏电机驱动光伏板竖立设定时长后返回执行步骤B；若作物不缺少光照，执行步骤A。
[0006]为了实现本专利技术的上述目的，根据本专利技术的第二个方面，本专利技术提供了一种农光互补大棚联调系统，包括：光照传感器，位于光伏板上，用于检测光伏板的光照强度；自动追光系统，包括光伏电机和传动机构，所述传动机构将光伏电机电机轴的转动转化为光伏板的转动；摄像头，用于拍摄大棚内的作物图像；光伏电量计算系统，用于计算大棚上光伏板的光伏发电总量；电机运动采集装置，用于采集光伏电机的运动信息；联调系统，用于执行本专利技术第一方面提供的农光互补大棚联调方法中步骤。
[0007]为了实现本专利技术的上述目的，根据本专利技术的第三个方面，本专利技术提供了一种农光互补大棚，包括大棚、设于所述大棚顶部的多个光伏板、以及本专利技术第二方面提供的农光互
补大棚联调系统。
[0008]本专利技术的有益技术效果：实现了当棚下作物不缺少光照时，通过光伏电机驱动光伏板转动，使光伏板永远面向光照最强的方向，尽可能多地进行光伏发电，当棚下作物缺少光照时，将光伏板竖立使光线尽可能多地直射到作物上，高效补充光照，持续竖立设定时长后，根据光照补充情况选择进入步骤A还是步骤B，能在作物光照补充充足后及时切换到光伏发电；且光伏电机的转动控制量联合光伏电机的运动偏差、惯性扭矩和转动角度，光伏板的光照强度，以及光伏发电总量多个参数进行联合计算，使获得的转动控制量更为精准，最大程度上满足作物生长光照需求的同时更高效地实现了光伏发电最大效率点跟踪。本系统可以匹配各种作物的生长环境。
附图说明
[0009]图1是本专利技术一实施例中农光互补大棚联调的流程示意图。
具体实施方式
[0010]下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。
[0011]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0012]在本专利技术的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
[0013]本专利技术公开了一种农光互补大棚联调方法，在一实施例中，该联调方法的流程示意图如图1所示，包括：
[0014]步骤A，获取控制参数，依据控制参数计算驱动光伏板转动的光伏电机的转动控制量，控制光伏电机按照该转动控制量转动，控制参数包括光伏电机的运动偏差、惯性扭矩和转动角度，光伏板的光照强度，以及光伏发电总量。
[0015]在本实施例中，转动控制量的计算结合了光伏电机的运动偏差、惯性扭矩和转动角度，光伏板的光照强度，以及光伏发电总量，使其更为精准，能够一直追踪太阳光进行光伏发电。光伏电机的运动偏差优选但不限于为某个时刻的实际转速与该时刻的目标转速的差值，或者，某个时刻的实际转动角度与该时刻的目标转动角度的差值。可通过转速传感器检测光伏电机的电机轴的实际转速或实际转动角度，再获取其与预设的目标转速和目标转动角度的差值。获得每个光伏板的光伏电机的转动控制量后，分别按照转动控制量控制光伏电机转动，光伏电机优选但不限于为步进电机，转动控制量优选但不限于为光伏电机的脉冲数。
[0016]在本实施例中，为简化计算，优选地，光伏板的光照强度优选但不限于通过在光伏板上设置光照传感器获得，其获得值为间接测量。为获得更为精准的测量结果，优选地，光伏板n时刻的光照强度按照如下公式计算：
[0017][0018]其中，L
n
为光伏板n时刻的光照强度，C
diff
为慢反射的颜色系数，C
spec
为高光颜色系数，m
′
表示控制高光的扩散范围，通常m
′
越大，光斑越集中，通常m
′
＝10；cosθ
l
为光伏板表面法线和光线方向的点乘；cosθ
h
表示光伏板表面法线和半角向量(即光伏板表面与光线方向之间的角度)的点乘；整体算法公式逻辑为：光照强度＝慢反射+高光反射。一般的，将当前时刻作为n时刻。
[0019]在本实施例中，优选地，为准确获取光伏发电总量，提高光伏板的转动控制量精准性，光伏发电总量为大棚上所有光伏板发电量的总和，且按照如下公式计算：
[0020][0021]其中，Φ为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种农光互补大棚联调方法，其特征在于，包括：步骤A，获取控制参数，依据控制参数计算驱动光伏板转动的光伏电机的转动控制量，控制光伏电机按照所述转动控制量转动，所述控制参数包括光伏电机的运动偏差、惯性扭矩和转动角度，光伏板的光照强度，以及光伏发电总量；步骤B，采集大棚内的作物图像，依据所述作物图像判断作物是否缺少光照：若作物缺少光照，持续控制光伏电机驱动光伏板竖立设定时长后返回执行步骤B；若作物不缺少光照，执行步骤A。2.如权利要求1所述的农光互补大棚联调方法，其特征在于，光伏发电总量P
′
j
为大棚上所有光伏板发电量的总和，且按照如下公式计算：其中，Φ为光伏板电能转化能力系数，L
n
表示n时刻光伏板的光照强度，A2为光伏板的发电面积，η
′
为光伏板的转换效率，T为光伏板受光时间长度，P
′
mtd
为第m台逆变器中时间段T的功耗值；s表示光伏板索引，S代表光伏板的数量，s∈[1，S]；k表示逆变器索引，K表示逆变器的数量，k∈[1，K]；M
k
是逆变器样品数量，m∈[1，M
k
]；N
′
k
表示逆变器开机数量；P
jkm
为第m台逆变器的发电功率，t
i
表示i时刻的时间。3.如权利要求1所述的农光互补大棚联调方法，其特征在于，光伏电机的惯性扭矩J
ε
计算公式为：其中，θ表示光伏电机的转动角度；β表示光伏电机阻尼值；K1表示光伏电机运动至目标角度的启动力值；T
z
表示与θ无关的阻力矩之和；T
d
表示光伏电机产生的电磁转矩。4.如权利要求1
‑
3之一所述的农光互补大棚联调方法，其特征在于，所述光伏电机的转动控制量计算公式为：其中，T
K
表示光伏电机的转动控制量；K
P
表示比例系数；T
avg
(T)表示光伏电机平均转动扭矩，T为光伏板受光时间长度，v...

【专利技术属性】
技术研发人员：马江，邹奕华，张虎，李学胜，黄亨盛，张博，赵敏，高远航，
申请(专利权)人：广东海旻科技有限公司，
类型：发明
国别省市：