[發明專利]一種利用棒影圖像實現太陽光跟蹤的裝置和方法

有效

• 申請號: 201410148077.3
• 申請日: 2014-04-14
• 公開（公告）號: CN103914085A
• 公開（公告）日: 2014-07-09
• 發明（設計）人: 陳諾夫;劉虎;弭轍;付蕊;白一鳴;何海洋;辛雅焜;牟瀟野;吳強;楊博;高征;劉海
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: G05D3/12
• 分類號: G05D3/12
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 張文寶

1.一種利用棒影圖像實現太陽光跟蹤的裝置，其特征在于：底座（4）上的中軸位置設置方向角電機（5）；角電機（5）的輸出軸與轉動支架（14）固定連接，帶動轉動支架（14）繞底座（4）的中軸轉動；光伏模組支架（6）的一端與轉動支架（14）鉸接，另一端與高度角電動推桿（2）鉸接；高度角電動推桿（2）的另一端與底座（4）鉸接；光伏模組支架（6）的靠近高度角電動推桿（2）的一端設置錐形棒影探測裝置（1）；

所述錐形棒影探測裝置（1）的上表面為半透明接收屏（9），在半透明接收屏（9）的中心位置豎直設置錐形棒（8），并在半透明接收屏（9）的正下方設置攝像頭（10）；

主控板（3）分別與角電機（5）、高度角電動推桿（2）的驅動電機以及攝像頭（10）連接。

2.根據權利要求1所述的一種利用棒影圖像實現太陽光跟蹤的裝置，其特征在于：所述半透明接收屏（9）由橫向中心軸和縱向中心軸分為4塊面積相等的區域。

3.根據權利要求1所述的一種利用棒影圖像實現太陽光跟蹤的裝置，其特征在于：所述錐形棒（8）通過底部螺釘固定于半透明接收屏（9）上，并在半透明接收屏（9）底面中心的螺釘孔處粘貼黑色塑料片（13），黑色塑料片（13）的形狀與錐形棒（8）底面相同且剛好覆蓋錐形棒（8）底面。

4.一種利用權利要求1所述裝置實現太陽光跟蹤的方法，其特征在于，分為以下步驟：

1）將半透明接收屏（9）沿橫向中心軸和縱向中心軸分為4塊面積相等的區域；并設定平均亮度的標準值；

2）主控板（3）讀取攝像頭（10）獲得的錐形棒（8）在半透明接收屏（9）上的陰影圖，經過圖像去噪及灰度處理，計算出四個分區的陰影面積及非陰影區的平均亮度；

3）比較非陰影區的平均亮度與標準值之間的關系，首先對晝或夜進行判斷，然后判定為晝時，判斷當前為陰天、多云或是晴天：如非陰影區的平均亮度小于標準值，則系統判斷當前為陰天或多云，如非陰影區的平均亮度大于標準值，則系統判斷當前為晴天；

4）陰天或多云模式下，系統每10～15分鐘循環一次步驟2）和步驟3）的過程；

5）在晴天模式下，對錐形棒陰影圖（7）在ABCD四個區域內的面積進行排序，根據四個區域陰影面積是否相等判斷出太陽光跟蹤器是否接收到垂直入射的太陽光：如ABCD四個區域內的陰影面積相等，則表示當前系統當前已接收到垂直入射太陽光；如ABCD四個區域內的陰影面積不相等，則繼續判斷哪一個區域的陰影面積最大，根據最大陰影面積所在區域向系統的方位角電機及高度角電動推桿發送信號使跟蹤系統發生相應轉動，使ABCD四個區域內的陰影面積相等；

6）每5～10秒鐘執行步驟5）一次，以使太陽光始終垂直入射跟蹤系統。