基于VC的太阳光斑图像识别跟踪系统设计与实现

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太阳自动跟踪系统的研究与设计

太阳自动跟踪系统的研究与设计

1视日运动轨迹跟踪视日运动轨迹跟踪就是根据相应的公式和参数计算出太阳的位置,然后发出指令给步进电机,去驱动太阳跟踪装置,以达到对太阳实时跟踪的目的。

在天体几何学中,太阳的位置通过下列球面三角公式精确计算图4软件系统流程5测试方法与测试结果电路总增益的测量:通过从前置放大电路输入信号经过DA衰减以后,测从滤波电路输出的总增益。

测试结果如表1所示。

表1电压总增益的测量6结语此次程控滤波器的设计,程控放大部分采用DAC7541,12位的DA能实现1000倍以内的任意放大倍数。

滤波器部分,采用了两片TLC7528,最大截止频率可以设置为25K,且可分别设置为低通、高通、带通。

设置的截止频率与实际测得的截止频率误差很小。

幅频特性测试仪部分采用12864液晶显示,界面友好直观。

参考文献:[1]潘荣凯,王裕如,黄艳玲.基于X9313程控滤波器的设计与实现[J].机械与电子,2010.[2]孙锴英,李松,张帆,曹阳.基于MAX262的程控滤波器设计[J].国外电子元器件,2008.[3]傅丰林.电子线路基础[M].西安:西安电子科技大学出版社,2005.1)太阳光线在地平面的投影与南北方向的夹角为方位角是太阳光线与地球赤道面的夹角,一年中,太阳赤纬每天都在变化,一年中第n天的太阳赤纬:(5)得到日出日落时角:ͼ1太阳光线与光电池法线关系如图1所示,当太阳光线与光电池法线夹角为,为光通量一通过截面S 1的光能量,k 为比例常数.¡£2.2太阳相位检测过程检测相位偏差的光电池安装时与地面的夹角为45°,设太阳光线偏离水平面法线时,当当当太阳光垂直照射到传感器时,两片光电池接受的太阳辐射强度相同,比较后输出电压偏差信号,将偏差信号的正负和大小决定步进电机的转向和转动角度。

太阳高度检测过程与相位检测过程相同。

3控制系统硬件设计以ATmega16郑小年,黄巧燕.太阳能跟踪方法及应用[J ].能源技术,2003,24(4):149-151.张兴磊,杨丽丽,张东凤,高龙,张治坤.太阳自动跟踪系统的设计[J ].科学研究,11-13.夏小燕.大范围太阳光线跟踪传感器及跟踪方法的研究[D ].河海大学硕士学位论文.2007.。

一种太阳位置识别跟踪装置的制作方法 1

一种太阳位置识别跟踪装置的制作方法 1

一种太阳位置识别跟踪装置的制作方法专利名称:一种太阳位置识别跟踪装置的制作方法技术领域:本实用新型涉及一种太阳能使用装置,尤其涉及一种太阳位置跟踪识别装置。

背景技术:目前,对太阳能的利用技术已经比较广泛,但是由于太阳能的集能块位置固定,对太阳能的利用率受时间、地理位置的限制,不能达到对太阳能更为充分的利用。

使太阳能集能块能够跟踪太阳的位置,能够提高太阳能的利用效率,但是如何检测太阳位置,如何跟踪太阳位置却没有一个简单易行的方法。

实用新型内容发明目的为了克服现有技术中存在的不足,本实用新型提供一种太阳位置识别跟踪装置,方便地检测太阳的位置,使太阳能集能块跟随检测到的太阳位置进行转动,达到对太阳能更为充分的利用。

技术方案为解决上述技术问题,本实用新型采用的技术方案为一种太阳位置识别跟踪装置,包括太阳位置检测装置和转动架,所述检测装置包括太阳位置检测装置、光线强度比较装置和转动架,所述检测装置包括两块相互平行并竖直于地面的检测板,检测板相对的两个面上设有光线强度检测面,光线强度比较装置的输入端分别与两个检测板的检测面相连接,所述光线强度比较装置的输出端连接转动架,太阳能集能块设置在转动架上,太阳能集能块的集能面根据地理位置设定在正午时分最能吸收太阳能量的位置。

使用时,两块检测板沿太阳移动方向设置在水平面上,当太阳位置处于两块检测板中间位置时,太阳处于正午时分位置,集能块吸收太阳能效率最高,当随着时间的推移,太阳位置发生移动,由于检测板对光线的阻挡作用,使得其中一个检测板的检测面接收太阳光线的效率更高,根据光线强度比较装置对两个检测面的检测,可以比较出哪一个检测面对太阳光线的接收效率更高,接收效率低的那个检测面相对来说更为接近太阳的正视面,因此通过光线强度比较装置控制转动架,使太阳能集能块的集能面向太阳光线的接收效率较低的一个检测面方向转动,提高集能块的集能效率。

有益效果本实用新型提供的太阳位置识别跟踪装置,结构简单,使用方便,能够提高太阳能集能块的集能效率,提高太阳能装置对太阳能的利用效率。

基于VC光伏发电监控系统的设计

基于VC光伏发电监控系统的设计

基于VC光伏发电监控系统的设计作者:邵长见来源:《消费电子·理论版》2013年第09期摘要:自上世纪的能源危机以来,各个国家都开始进入新能源的开发和研究,光伏产业作为一种全新的清洁能源具备了非常优越的特性。

目前我国的光伏产业经济已经具备了一整套完整的系统,即太阳能光伏发电组件构成的系统。

其中主要有电池板、蓄电池以及VC光伏发电监控系统共同组成的,通过这些主要构件相互配合实现整个光伏发电过程。

关键词:光伏发电;监控系统;监控系统中图分类号:TM764 文献标识码:A 文章编号:1674-7712 (2013) 18-0000-01随着近几年来我国光伏产业的不管发展,光伏能源产业取得了快速的进步,能源覆盖产业规模和覆盖范围也在不断扩大,已初步形成了环渤海和长珠三角中部地区以及西部地区几个比较大的能源建设板块。

长三角是以苏州为产业增长点,主要负责太阳能电池的组装生产等外围组件生产。

环渤海能源圈是以河北为中心主打上游材料加工,主要聚集在保定和廊坊等地;珠三角主要是以深圳为工业核心主要负责下游生产用品的生产。

中部地区则负责利用自身的产能优势进行上游多晶硅和单晶硅的原材料生产,可以提供全国百分之十的原料供应。

本文就VC 光伏发电监控系统的设计展开了讨论,主要从系统中存在的问题和实现方案进行了详细的阐述,并且为整个监控系统功能的实现提出了相关建议。

一、VC光伏发电监控系统控制要点光伏发电系统的蓄电池在进行充电和放电的过程中都要按照严格的技术要求,充电的过程一般分为三个部分,即主充电、均衡充电和浮动充电这三个阶段,在每个充电阶段中对于电压和电流的设定值都有非常严格。

而在放电的过程中要严格按照放电规格进行操作,以免出现其他意外情况损坏电池,或者出现终止电压等问题,而且在进行放电的过程中要对技术要求的相关数值做出合理的温度补偿,放电电压值要随着电流的变化而随时进行调整。

VC光伏发电监控系统在进行监控充电方式有这样几个特点,相对于负载来说电池容量通常都比较大,电池的电流流量小,因此放电率一般较低,在光照强度偏大的过程中容易因为电量产生的温度偏差而产生对电池的损耗;另一方面在进行光伏发电的过程中存在着一定的昼夜和阴晴周期性变化,而且光照的强度和光照的具体时间无法进行具体掌握,这就难以进行完整的三个阶段充电。

基于C的智能图像识别处理系统设计与实现

基于C的智能图像识别处理系统设计与实现

基于C的智能图像识别处理系统设计与实现智能图像识别处理系统是一种利用计算机视觉技术对图像进行分析、识别和处理的系统。

随着人工智能技术的不断发展,智能图像识别处理系统在各个领域得到了广泛的应用,如人脸识别、车牌识别、医学影像分析等。

本文将介绍基于C语言的智能图像识别处理系统的设计与实现。

一、系统架构设计智能图像识别处理系统通常包括图像采集、预处理、特征提取、分类识别和结果展示等模块。

在基于C语言的系统设计中,我们可以采用模块化设计的方式,将各个功能模块分开实现,以提高系统的可维护性和扩展性。

1. 图像采集模块图像采集模块负责从摄像头或者存储设备中获取原始图像数据。

在C语言中,可以利用OpenCV等图像处理库来实现图像采集功能,通过调用相应的API接口来获取图像数据。

2. 图像预处理模块图像预处理模块主要包括图像去噪、灰度化、尺寸调整等操作,以便后续的特征提取和分类识别。

在C语言中,可以编写相应的函数来实现这些预处理操作,如去噪算法、灰度化算法等。

特征提取模块负责从预处理后的图像中提取出有助于分类识别的特征信息。

常用的特征提取方法包括HOG特征、SIFT特征、SURF特征等。

在C语言中,可以编写相应的函数来实现这些特征提取算法。

4. 分类识别模块分类识别模块主要利用机器学习或深度学习算法对提取出的特征进行分类识别。

常用的分类算法包括支持向量机(SVM)、卷积神经网络(CNN)等。

在C语言中,可以调用相应的机器学习库或深度学习框架来实现分类识别功能。

5. 结果展示模块结果展示模块负责将分类识别结果展示给用户,通常包括标注框、类别标签等信息。

在C语言中,可以利用图形界面库如GTK+或Qt来实现结果展示功能。

二、系统实现步骤1. 确定需求和功能首先需要明确系统的需求和功能,包括支持的图像类型、识别精度要求等。

2. 设计系统架构根据需求和功能设计系统架构,确定各个功能模块之间的调用关系和数据流动方式。

分别实现图像采集、预处理、特征提取、分类识别和结果展示等功能模块,并进行单元测试确保各模块功能正常。

太阳能光源追踪系统的设计

太阳能光源追踪系统的设计

太阳能光源追踪系统的设计太阳能光源追踪系统的设计第10 页共11 页自动追光控制电路的设计太阳能光源追踪系统的设计摘要:本文设计了一款太阳能自动跟踪采集系统,该系统由机械系统,太阳能采集系统,硬件控制系统,软件部分组成。

太阳能采集系统由太阳能电池板,蓄电池组成。

硬件控制系统以AT89C52单片机为核心构成自动跟踪太阳控制电路。

通过光电信息采集电路,信号处理电路,步进电机转动控制电路,结合C语言编程的太阳能采集控制程序,实现了对太阳能采集过程的自动追踪,达到太阳能采集的光电转换最大化,提高太阳能的利用率。

关键词:太阳能,采集,单片机,软件,自动跟踪。

1 引言随着经济发展和社会进步,人类对自然资源的开发程度加剧,面临资源枯竭的困境,人类对自然资源的需求越来越高,因此,寻找可循环利用绿色环保的新能源成为当务之急。

太阳能就是符合这一要求的,而且是取之不尽用之不竭的可再生新能源,合理开发并提高太阳能的利用率具有非常重要的意义。

目前,太阳能电池板装置安放位置大多是固定不变的。

而根据光伏电池原理,只有当阳光与电池板接收面照射角度为直角时,光电转化效率最高,因此目前太阳能电池装置转化效率较低。

自动追光控制电路以AT89C51单片机为基础,利用光电二极管检测光信号,步进电机及时控制转盘位置,能够精确追踪太阳,使太阳光在一天当中始终直射到太阳能电池板接收面上,最大限度的提高太阳能转化率。

此控制电路利用广泛,可在太阳能发电站、太阳能电池、太阳能路灯、太阳能热水器等方面使用。

2.太阳能自动追光系统设计方案图1 系统总体原理框图3.太阳能自动追光系统电路原理图如图2所示,该图为整体电路原理图,主要分为三个模块,电路正常工作时,先由光电传感器电路检测到光信号,经过转换电路输出高低电平信号。

单片机接收相应电信号,判断出是否检测到光,然后将控制信号输出到步进电机驱动芯片内,最后步进电机会根据相应控制信号驱动步进电机,从而控制步进电机的转速和转角,实现太阳能电池板实时追踪光心。

基于c语言的阳光跟踪系统的主控软件设计

基于c语言的阳光跟踪系统的主控软件设计

652020.04.DQGY转动到限位;系统没被关闭,判断风速是否超过设定值,若风速超过设定值,调用子程序驱动云台向北转动到限位,避免风对云台的影响;风速在设定值内,判断是否是晚上,是晚上,调用子程序驱动电机向东运行,等待迎接第二天的太阳;不是晚上,判断是否有遥控,若有遥控,调用子程序执行相应的操作;没有遥控, 则进入手动模式与自动模式检测,为手动模式,则进入等待按键过程,为自动模式,则进入键盘扫描,此时如果有键按下,则进入按键处理程序,没有键按下,则再一次的进行AD 转化显示,进入外部调节过程,外部传感器组调节过程结束后,进入内部传感器组的调节过程,最终驱动云台系统对准太阳,进行实时跟踪。

3 阳光检测程序设计阳光信号的采集和转化是阳光自动跟踪系统中十分重要的一个环节。

阳光检测采用的是本论文自行设计的阳光传感器,由阳光传感器及其电路向单片机AD 转换口送入0~5V 的电压,转换之后可以得到0~255的一个十进制数,用来表示阳光的强弱,并将其通过LCD 显示,STC12C5A60S2系列单片机的AD 转换口在P1口,即p1.0~p1.7,有8路高速AD 转换器,速度可达到250kHZ,即25万次/秒,8路电压输入型ADC,可做温度检测,电池电压检测,按键扫描,频谱检测等,上电复位后P1口为弱上拉型I/O 口,用户可以通过软件设置将8路中的任何一路设置为AD 转换,不需作为ADC 使用的口可继续作为I/O 口使用。

在本论文中,8路均作为了ADC 口使用。

如果要允许AD 转换中断则需要将EADC 置1,允许ADC 中断,这是ADC 中断的中断控制位,将EA 置1,打开单片机总中断控制位,此位不打开,也是无法产生ADC 中断的。

软件流程如图3所示。

程序代码:void ADconvert() //采用查询法{uchar i,j;ADC_CONTR=0xe0; //选择最快转换,电源打开_nop_();_nop_(); _nop_();_nop_();for(j=0;j<8;j++) //八个通道{tempAD=0;for(i=0;i<10;i++) //采集十次 {ADC_CONTR=0xe8+j; //启动转换_nop_(); _nop_(); _nop_();_nop_();图2 软件整体流程图图3 信号采集转化流程图单片机采用查询法依次对八个通道检测转换,并将结果保存处理,得到最终反映阳光强度的数字。

基于COMS图像传感器的太阳自动跟踪控制器设计与实现

基于COMS图像传感器的太阳自动跟踪控制器设计与实现

基于COMS图像传感器的太阳自动跟踪控制器设计与实现杜伟巍;邹丽新;尤金正;周同
【期刊名称】《现代电子技术》
【年(卷),期】2010(33)11
【摘要】设计一种基于COMS图像传感器的太阳自动跟踪控制器,上位机通过MCC实现VC++与Matlab联合编程,实时控制图像传感器获取太阳光斑图像.经Matlab计算,得到太阳光斑质心坐标与图像中心坐标的偏差,转化为水平和俯仰的步进电机需调整的步数,进而实时调整平面镜跟踪装置,使太阳光斑始终在图像中心位置.实验结果表明,该装置实现了太阳自动跟踪的目的,具有较高的跟踪精度.
【总页数】4页(P125-128)
【作者】杜伟巍;邹丽新;尤金正;周同
【作者单位】苏州大学,物理科学与技术学院,江苏,苏州,215006;苏州大学,物理科学与技术学院,江苏,苏州,215006;苏州大学,物理科学与技术学院,江苏,苏州,215006;苏州大学,物理科学与技术学院,江苏,苏州,215006
【正文语种】中文
【中图分类】TK513.4
【相关文献】
1.基于一维机械跟踪定位系统的太阳自动跟踪器的设计与实现 [J], 刘冉冉;郑恩兴
2.基于VC的太阳光斑图像识别跟踪系统设计与实现 [J], 孙雷;孙庆苏
3.基于图像传感器的太阳光跟踪照射系统设计 [J], 宁铎;白崇辉
4.基于CAN总线太阳能电池自动跟踪控制器的设计 [J], 赵涛;周兵;薛晖;汤杰
5.基于单片机的太阳能自动跟踪控制器 [J], 于骁;朱明隆;苏旭磊
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基于光强感知的太阳跟踪系统设计

基于光强感知的太阳跟踪系统设计

基于光强感知的太阳跟踪系统设计作者:顾俊林张同杰王梓毅杜祎倩来源:《科技创新导报》2019年第08期摘要:太阳能作为一种新兴无污染的可再生能源,近些年来受到人们的广泛关注。

太阳位置的变化会导致太阳能板表面光照强度的变化,对发电效率的影响较大。

为解决上述问题,本文设计了一种能够自动追踪太阳位置的高效率光伏充电系统。

通过光强感知模块检测太阳的实际位置来控制转台的水平与垂直方向的转动角度,调整光伏电池板使其跟随太阳位置变化而移动,实现太阳光能转化效率的最大化。

关键词:光强感知太阳能自动追踪中图分类号:TP212.9 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2019)03(b)-0118-02光伏发电具有清洁性、安全性、经济性以及免维护性等显著优点[1]。

目前,太阳能电池板一般采取固定安装方式,无法保证太阳光实时垂直照射,导致太阳能资源无法得到充分利用[2-3]。

为进一步提高太阳能的转换效率,本文设计了一种可以自动跟随太阳光照的装置,保证太阳能电池板所在的平面始终与太阳光线垂直,从而提高设备的发电效率。

1 系统总体架构系统总体架构如图1所示,由两个功能部分组成:光照采集部分、转台部分。

光照采集部分由光照传感器和太阳能板组成,本系统通过光照传感器对光的感知从而判断太阳垂直照射的方向,并将信息传给主控板然后通过舵机控制转台进行双轴追踪。

2 太阳光强感知模块设计本文利用光敏电阻的阻值与电压之间的变化关系检测太阳光的强度,设计的太阳光强模块如图2所示。

如图2所示,将光敏电阻与固定阻值的电阻串联并外接电压,使光照变化导致的光敏电阻阻值的变化转变成电压的变化,并将此电信号传递给控制电路用于判断和处理。

本系统由两对共四个光敏电阻构成,供电电压为5V,光照强度相等时每对的中间电位均为2.5V。

当太阳光入射角度发生变化时,光敏电阻的阻值变化将导致其两端的电压产生变化,与中间电位相比出现电压差。

该电压差即可反映太阳的位置。

基于混合滤波算法的太阳光斑图像位置跟踪

基于混合滤波算法的太阳光斑图像位置跟踪

基于混合滤波算法的太阳光斑图像位置跟踪
刘剑;李彤;孙睿;刘鸿儒
【期刊名称】《沈阳工业大学学报》
【年(卷),期】2017(039)004
【摘要】针对传统滤波算法存在不能完全消除太阳光斑中孤立噪声点、太阳光斑图像边缘模糊的缺陷,导致太阳能自动跟踪系统跟踪精度低、稳定性差等问题,提出一种基于改进的维纳滤波与极值检测中值的滤波混合噪声算法对太阳光斑消噪滤波.在不同情况下利用实测某地太阳高度角、方位角等进行仿真实验,结果表明,该算法能够适应复杂天气条件,在阴雨、雾霾天气下仍能对太阳精准跟踪,达到提高太阳能利用率的预期效果.
【总页数】6页(P438-443)
【作者】刘剑;李彤;孙睿;刘鸿儒
【作者单位】沈阳建筑大学信息与控制工程学院,沈阳 110168;沈阳建筑大学信息与控制工程学院,沈阳 110168;沈阳建筑大学信息与控制工程学院,沈阳 110168;沈阳建筑大学信息与控制工程学院,沈阳 110168
【正文语种】中文
【中图分类】TM343
【相关文献】
1.基于VC的太阳光斑图像识别跟踪系统设计与实现 [J], 孙雷;孙庆苏
2.一种基于受电弓图像的混合滤波算法 [J], 陈壮;姚小文;张永;邢宗义
3.基于小波的同态滤波算法处理太阳耀斑图像 [J],
4.基于混合滤波算法的数字图像去噪方法研究 [J], 范灵
5.基于VC的太阳光斑图像识别跟踪系统设计与实现 [J], 孙雷[1];孙庆苏[2]
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基于投影图像识别的太阳光跟踪技术

基于投影图像识别的太阳光跟踪技术

基于投影图像识别的太阳光跟踪技术
高峰;宋荣;肖雄
【期刊名称】《温州职业技术学院学报》
【年(卷),期】2016(16)3
【摘要】为保证太阳光实时垂直照射太阳能接收板,提高太阳能利用率,提出基于投影图像识别的太阳光跟踪技术.通过物体投影图像的轮廓识别,获得投影图形的几何参数,并以此计算太阳光的入射角度,采用当前通用的双轴跟踪方式,以太阳光为数据基础,实现太阳光实时跟踪的目的.追光精度分析表明,该技术具有较高的跟踪精度,可满足实际需要.
【总页数】4页(P61-64)
【作者】高峰;宋荣;肖雄
【作者单位】温州职业技术学院机械工程系,浙江温州 325035;温州职业技术学院机械工程系,浙江温州 325035;九江职业技术学院船舶工程学院,江西九江332007【正文语种】中文
【中图分类】TK513.4
【相关文献】
1.基于BP神经网络的图像识别跟踪技术 [J], 陈向奎;康牧
2.基于投影近似子空间跟踪技术的自聚焦算法 [J], 蒋锐;朱岱寅;沈明威;朱兆达
3.基于图像识别定位跟踪技术的课件录播系统的设计 [J], 王毅;袁劲松;韩晓东
4.基于VC的太阳光斑图像识别跟踪系统设计与实现 [J], 孙雷;孙庆苏
5.基于VC的太阳光斑图像识别跟踪系统设计与实现 [J], 孙雷[1];孙庆苏[2]
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基于VC的太阳光斑图像识别跟踪系统设计与实现作者:孙雷孙庆苏来源:《软件导刊》2018年第02期摘要:塔式太阳能聚光发电系统,在实际运用中由于天气、温度和镜子的执行传动结构等因素产生误差,太阳光不一定能够按照理想的情况反射到聚光位置。

为使定日镜能够准确跟踪太阳和反射太阳热能,提出一种基于VC的太阳光斑图像识别跟踪系统,使用视频捕捉和图像处理技术,获取太阳光斑的误差偏移距离,并将这个修正数据通过串口发送给控制系统。

根据定日镜自动跟踪太阳轨迹、反射光斑并进行图像修正的试验,结果显示能够计算确定图像中光斑的位置,获取实际偏差,并且在监视器上清晰看见每面定日镜的轮廓及其反射的光斑。

系统采用图像匹配算法,具有精度高等特点,能够有效实现太阳光斑的识别与跟踪。

关键词:太阳光斑;识别;跟踪;定日镜场; VCDOIDOI:10.11907/rjdk.172320中图分类号:TP317.4文献标识码:A 文章编号:1672-7800(2018)002-0205-030 引言太阳能是最丰富、持久的能源,但因能量密度低,使其被提取需要聚光,目前主要的太阳能聚光发电系统有塔式、槽式,其中,塔式是太阳能热发电系统中具有吸引力的一种方式[1]。

由于太阳东升西落,定日镜场中的每一面镜子也必须由东向西,同时由下而上、再由上而下运动,才能保证每一面镜子对阳光的反射聚集到塔上的吸热器上。

根据每一面镜子与吸热器的相对位置、时间、地点等,可以计算出每一面镜子在任何时刻的方位角和仰角[2],但是,由于大气折射、机械误差、热胀冷缩、材料老化等原因,将引起反射的偏差,影响发电效率。

图像识别系统可作为控制系统的负反馈,及时调整每一面镜子的方位角和仰角,使每一面镜子对阳光的反射永远对准吸热器,提高发电效率。

具体方法是安装高清晰摄像头,实时采集定日镜反射的图片,进行图像识别,找出图像中的太阳光斑(即太阳的位置)与标准图片进行比对,如果所拍摄光斑X、Y向偏差与标准太阳光斑位置偏离,发出修正信息对镜子设定值进行修正[3],同时记录或报警。

1 系统设计1.1 功能设计在太阳能热发电电站中,定日镜的作用是收集太阳辐射能并将其汇聚到吸热器处,它由按一定方式排列的可绕双轴跟踪的定日镜组成,每个定日镜通过绕轴转动跟踪太阳,并将辐射到其表面的太阳能反射到塔顶吸热器[4]。

太阳光斑图像识别跟踪系统的功能是采用特殊的高清摄像图像识别方法,用于定日镜受外力位移出现的偏差修正,使得定日镜能够准确跟踪太阳和反射太阳热能。

1.2 可行性分析由于太阳不停在转动,为了使光线经过定日镜反射后能够一直照射到这个面上,需要根据太阳在不同时间的位置来调整定日镜的水平和垂直位置。

但是,根据太阳的运行规律计算的太阳轨迹会因为天气、温度和镜子的执行传动结构等产生误差,太阳光不一定能够按照理想的情况反射到聚光位置,而且当其中的一面或几面镜子发生偏离,没有反射到聚光位置的时候也无法知道。

由此设计,利用图像识别系统,将这个偏差值反馈给控制系统,控制系统可以利用偏差值进行修正。

太阳能控制系统主要由计算机、摄像机(CCD)、聚光接收器、定日镜和定日镜控制系统组成,核心是图像分析监测系统,系统组成如图1所示。

利用摄像机拍摄整个定日镜场的画面,由于摄像头和镜场中的各面镜子都相对固定,在抓取的图片中可以区分出每一面镜子位置太阳光线是平行的光线,镜子上太阳光斑的偏移即是接收点的偏移。

因此,在软件中通过对光斑轮廓的判断获取光斑的中心值[5],然后算出与中心点像素的偏差值,并将这个像素的偏差值转化为实际的偏差值,发送给控制系统。

1.3 系统流程太阳能图像分析监测系统采用Visual C++设计,使用视频捕捉和图像处理技术,获取太阳光斑的误差偏移距离,并将这个修正数据通过串口发送给控制系统。

软件设计思想是获取摄像机采集并通过图像卡传输过来的视频,对视频图像进行图片抓取,通过软件算法进行太阳光斑的识别,计算确定图像中光斑的位置,然后通过计算获取实际偏差,将光斑的实际偏移距离通过串口发送到控制系统中,图2为软件的流程图。

2 系统实现2.1 太阳光斑位置识别太阳能图像分析系统的基本思想是采用轮廓与特征提取相结合的方法,首先系统采用VC++定时器的功能,每5s进行一次太阳光斑位置的识别[6],获取相应的数据,读取图片,然后获取图片的大小,根据图片中点的像素值来判断满足要求的点,由满足要求的点来判断光斑的轮廓,根据轮廓来计算中心值。

计算实际偏差值流程是计算每像素值对应的实际距离参数,根据这个参数算出实际距离。

2.2 串口数据发送在获取太阳光斑的位置数据后,采用Modbus通讯协议,用串口将数据发送出去,串口发送数据流程为,首先在初始化软件时建立串口连接,然后监听端口,有数据发送过来后,执行读操作。

获取数据报文格式,根据报文格式组织数据,执行写操作,将数据发送过去。

图3为串口发送数据流程图[7]。

2.3 程序实现图像分析监测系统程序设计的重点是光斑的识别算法,还有主要的类的实现,使用类封装函数功能,使程序有很好的可读性,并减少一些重复的工作[8]。

在封装的类中实现视频流读入、图片保存、位图编程以及串口通讯的实现。

2.3.1 类的设计图像分析监测系统程序主要包含以下几个类:①Class CRecoSunView:一个从基类CView 继承的类;②Class CBmproDlg:图片处理类;③Class CComm:一个串口通讯类;④Class CDib:从CObject类继承的类;⑤Class CSampleGrabberCB:从基类ISampleGrabberCB继承的类。

主要类定义说明为:(1)CRecoSunView类。

此类主要完成了以下功能,实现对参数的初始化,视频图象接口的初始化,视频图象的显示,以及定时函数的实现,图象处理函数的调用,和串口通讯的实现。

(2)CBmproDlg类。

此类的主要功能是实现对图片的读取,图片的分割扫描,扫描后对斑点中心点的判断。

(3)CComm类。

此类的主要功能是实现对串口的操作,包括串口的打开,设置,以及数据发送和接收以及一个数据接收响应线程。

(4)CDib类。

此类的主要功能是实现对位图文件的装载,读文件,写文件以及对位图的各种属性操作。

(5)CSampleGrabberCB类。

此类的主要功能是实现对视频流中的图片抓取,以及文件的保存。

2.3.2 光斑识别算法识别光斑是在类CBmproDlg中进行的,主要功能是实现对位图的读取,识别位图中的光斑位置。

识别光斑的算法为:(1)调用函数dib.load()函数读取位图,调用dib.GetWidth()和dib.GetHeight()获取图片的宽、高。

(2)给数组xydata,line,pt分配空间大小。

(3)按照定义的分割区域,进行像素扫描,对满足条件的像素进行标记,保存在xydata 数组中。

(4)扫描完成后,区域中的满足条件的点组成线,对无法成线的斑点舍弃,得到的结果保存在line数组中。

(5)由线来构成一个斑点的形状,并由组成的斑点的轮廓来计算斑点的中心值,结果保存在pt数组中。

(6)由计算得到的斑点中心值与实际定义的中心相减,即得到偏差值。

2.3.3 算法的程序实现首先调用dib.load(lpszDibFile)函数来装载图片,ScanRect数组的数据即是分割的范围,按照ScanRect数组定义的范围进行循环,获取满足条件的点,获取点后,调用OnOpen()函数。

在OnOpen函数中,算法的实现为,当点的标志位为真时,则调用函数getline获取线的范围。

依次调用,则最后获取的就是线的范围。

然后调用OnGetp()函数,函数的功能是有线获取光斑的轮廓,当line数组的标志位为真时,调用getp()函数来获取后继的线还原轮廓,由轮廓获取中心值[9]。

if (dib.Load(lpszDibFile)){for(int scan=0;scan{for(i=ScanRect[scan].x;im=0;for(j=ScanRect[scan].y;j{if(pan(i,j)) //判断此点像素值是否满足太阳光斑的特征{……huafen(); //如满足,找出y轴方向所有满足光斑条件判断的点 }2.3.4 软件代码说明软件代码如下:float value=(float)254/(752*3);//计算实际一个像素的实际表示 OnPhoto(); //抓取图片CBmproDlg dlg;const char *lpctStr=(LPCTSTR)mCB.str;dlg.OnBrowse(lpctStr);//处理抓取的图片,获取数据for(int i=0;i{float x=(float)value*dlg.pot[i].x;float y=(float)value*dlg.pot[i].y;pot[i].x=(int)x;//(float)(value*dlg.pot[i].x));pot[i].y=(int)y;//(float)value*dlg.pot[i].y);ChangeStatusBar();OnCOM();3 系统数据记录与处理根据多日来定日镜自动跟踪太阳轨迹、反射光斑并进行图像修正的试验,对软件结果检测:镜子的中心像素位置为X:350、Y:312,计算实际距离的参数为10/7。

利用算法得出的像素距离与镜子的中心位置相减,即可得到光斑以镜子中心位置为圆心的几何坐标值,再用计算实际距离的参数来算出实际距离。

在获取的图片中,选出一部分图片,如图4、图5,利用这3个参数设置,软件的运行结果分别如下:光斑中心点:X:354 Y:319实际偏差:ΔX:5 ΔY:-10光斑中心点:X:362 Y:309实际偏差:ΔX:17 ΔY:44 结语定日镜的跟踪控制是塔式太阳能发电系统的关键技术,由于定日镜执行机构不可测的因素使定日镜运动出现偏差,本文设计了太阳光斑图像识别跟踪系统,采用VC++图像分析算法,有效实现了太阳光斑的识别与跟踪。

通过实际测试,在太阳光斑图像识别跟踪系统中,可以在监视器上清晰看见每面定日镜的轮廓及其反射的光斑,通过太阳光斑图像识别跟踪系统与其它系统的结合,可以控制定日镜跟踪太阳运行轨迹,把光斑实时反射到正确位置[10]。

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