[發明專利]一種垂直軸小型風力發電機轉速預測方法及系統

在審

• 申請號: 202211425320.2
• 申請日: 2022-11-15
• 公開（公告）號: CN116091957A
• 公開（公告）日: 2023-05-09
• 發明（設計）人: 楊曉初;陳瑋;王健;鄧屹;崔雅文;陽榮昌;馬致遠;王震華;林琳;曹夢楠;劉明達;鄒辰穎;朱豫禮;劉妍
• 申請（專利權）人: 上海能源科技發展有限公司
• 主分類號: G06V20/40
• 分類號: G06V20/40;F03D17/00;G01P3/38;G06V10/28;G06V10/56
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 董雪

本發明屬于風力發電機技術領域，提供了一種垂直軸小型風力發電機轉速預測方法及系統，包括：獲取小型風力發電機的運轉視頻；對運轉視頻進行裁剪預處理和降低分辨率預處理；對預處理后的運轉視頻進行分解和編號，得到帶有編號的靜態圖；對靜態圖進行特征顏色提取；計算每張靜態圖片的特征顏色面積，按照靜態圖的編號繪制特征顏色面積的對應曲線；根據曲線中相鄰波峰之間的間隔幀數，得到小型風力發電機的轉速預測值；基于特征顏色識別，實現了對小型風力發電機轉速進行預測的目的，解決了需要通過專業設備和人員進行轉速檢測的問題，替代了通過加裝傳感器對轉速進行測量和校準的傳統方法。

技術領域

本發明屬于風力發電機技術領域，尤其涉及一種垂直軸小型風力發電機轉速預測方法及系統。

背景技術

小型風力發電機組具有占用面積小、布置靈活的優點，十分適合應用于綜合智慧能源項目和多能互補的微型電網、虛擬電廠等場景，可作為大型風力發電機組的有效補充，提高風資源的利用率。

目前小型風力發電機轉速的測量多依托機組內安裝的各類轉速傳感器，通過傳感器采集到的聲光、電壓、電流等信號進行分析處理得到機組轉速，在中央控制系統對轉速進行顯示，并根據轉速對機組運行狀態進行控制。

與采用大型風力發電機組的集中式風力發電場不同的是，小型風力發電機組由于布置形式靈活，可根據需求布置在工廠、醫院、學校、公園和景區等，以上場景中往往缺乏風電機組的專業運維人員，無法通過查看控制系統了解風力機轉速，并且在控制系統出現故障時也缺乏專業設備和人員及時對風力機轉速進行檢測；同時，由于小型風力發電機制造和安裝時兼顧了結構緊湊、造型美觀等需求，通過加裝傳感器對轉速進行測量和校準也存在一定的困難。

發明內容

本發明為了解決上述問題，提出了一種垂直軸小型風力發電機轉速預測方法及系統，本發明可以在利用智能手機、平板電腦和微型攝像頭等移動設備拍攝的小型風力發電機旋轉視頻的基礎上，基于特征顏色識別對風力機轉速進行預測，以豐富小型風力發電機轉速測量的方法，為不具備專業運維知識的小型風力發電機組用戶提供方便快捷的風力機轉速測算方式，并為小型風力發電機組的遠程技術服務和支持提供依據。

為了實現上述目的，本發明是通過如下的技術方案來實現：

第一方面，本發明提供了一種垂直軸小型風力發電機轉速預測方法，包括：

獲取小型風力發電機的運轉視頻；

對運轉視頻進行預處理，并逐幀分解為靜態圖片；

對靜態圖片按時間順序編號；

對靜態圖片進行特征顏色提取，將靜態圖轉換為只有黑色和白色的二值化圖；

根據二值化圖計算每張靜態圖片中特征顏色面積；

以靜態圖片中特征顏色面積為縱坐標，時間順序編號為橫坐標，繪制幀數-特征顏色面積的對應曲線；

根據對應曲線中相鄰波峰之間的間隔幀數，得到小型風力發電機的轉速預測值。

進一步的，獲取小型風力發電機的運轉視頻后，確定運轉視頻的關鍵參數；所述關鍵參數包括編碼格式、幀數率和分辨率。

進一步的，把小型風力發電機旋轉部分作為前景，與運轉視頻中的環境背景分離。

進一步的，按照運轉視頻的幀數率，將視頻文件逐幀分解為靜態圖，并按照時間順序對靜態圖依次編號。

進一步的，確定特征顏色后，將特征顏色使用HSV模型進行表示，并設定范圍閾值；計算靜態圖中每一個像素點的HSV顏色值；判斷每一個像素點是否位于特征顏色的設定范圍內，保留位于設定范圍內的像素點；去除位于設定范圍外的像素點。

進一步的，以靜態圖中特征顏色的面積為縱坐標，以按照時間編號后視頻幀數序號為橫坐標，得到對應曲線。