申请/专利权人：中民新能宁夏盐池光电能源有限公司;领鞅科技(杭州)有限公司

申请日：2022-06-02

公开（公告）日：2024-05-24

公开（公告）号：CN114972997B

主分类号：G06V20/10

分类号：G06V20/10;G06V10/46;G06V10/75;G06V10/82;G06N3/0464;H02S50/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.05.24#授权;2022.09.16#实质审查的生效;2022.08.30#公开

摘要：本发明公开了一种基于全天空图像3D云层重建的跟踪式光伏发电优化方法，包括：1搭建智能气象站；2对鱼眼摄像头进行实验室校准；3智能气象站阵列涉及与部署；4鱼眼摄像头方位实地校准；5全天空图像采集；6云层区域识别和划分；7云高逐层识别；8云高识别结果验证；9云层逐层3D重建；10根据云层3D重建的结果，优化跟踪式光伏发电板的角度。本发明基于阵列式全天空摄像装置的部署和数据处理，可以同时满足高精度、高实时性和高经济性的条件。

主权项：1.一种基于全天空图像3D云层重建的跟踪式光伏发电优化方法，其特征在于，包括以下步骤：1搭建智能气象站，所述的智能气象站包含风速仪、风向仪、全天空摄像头和辐照仪；2全天空摄像头采用鱼眼摄像头，对鱼眼摄像头进行实验室校准；3根据跟踪式光伏发电设备的布置情况，将n个智能气象站在地面组成阵列式排布，使每一排光伏板处于智能气象站的无线通讯信号范围；4对所有鱼眼摄像头的水平位置、中心点朝向和摄像头角度进行实地校准；5利用鱼眼摄像头进行全天空图像采集，采集的图像存储在智能气象站中的时序数据库以供后续处理；6利用卷积深度神经网络模型对图像中的云层范围进行识别，通过图像分割算法剔除大面积的蓝天区域；7根据n个智能气象站的布置，组成Cn2个全天空摄像头对，将摄像头对的间距从小到大排列，根据对应的全天空图像对由低到高对云层高度进行逐层识别；8对于云高识别的结果进行验证，若某一特定高度云高的误差高于阈值，则返回步骤4，在地面对应间距的位置，增加全天空摄像头配对；若误差均低于阈值，则执行步骤9；9利用步骤7获得的全天空摄像头对拍摄的图像，以及摄像头之间的精确距离，对云层进行逐层3D重建；对云层进行逐层3D重建的过程为：输入成对的全天空摄像头拍摄的图像，以及摄像头之间的精确距离，通过算法比对图像间的同一特征像素点来完成3D视差建模；通过三角函数关系，利用公式直接求出图像中每一个像素点在真实的世界坐标位置，该坐标反映云层所在的位置和高度信息；公式如下： 式中，xw，yw，zw分别代表图像中像素点以整体地理位置信息为基准的真实世界坐标；xl，yl，zl分别代表以第一个全天空摄像头所在位置为基准的真实世界坐标；R和T为全天空摄像头的内置参数，通过之前的室内校正得到；Rl和Tl为全天空摄像头在实地部署时的朝向和转角数据；每一个图像对在每一个云高范围重建出一组3D结果，在获得所有图像对的3D重建结果后，采用等权重法计算每个坐标点位的平均值作为最终结果；10将云层3D重建的结果输入跟踪式光伏发电系统，模拟太阳与云层的遮挡及光线散射关系；根据仿真结果中太阳直射辐照度与环境散射、漫反射辐照度的比例，来优化跟踪式光伏发电板的角度。

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