CN102162832A - 一种检测太阳能电池板阵列故障的方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种太阳能电池板的检测方法和系统，属于太阳能应用领域。一种检测太阳能电池板阵列故障的方法，其特征在于包括如下步骤：首先使用红外光谱生成器对太阳能电池板阵列的每一块电池板进行扫描，从而获得阵列中电池板发出的光谱分布曲线；再将获得的光谱分布曲线送入图像处理系统，然后由系统自动识别出峰值波长短的光谱分布曲线，该曲线对应的电池板就是非正常工作的电池板。及应用该检测方法的系统。本发明利用正常和非正常工作的太阳能板之间有温差的现象，采用扫描红外光谱分布曲线并进行图像分析处理的方式，能够快速、准确而且非常方便的检测出整个太阳能板阵列中发生故障的太阳能板，节省了大量人力物力，降低了维护成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种太阳能电池板的检测方法，尤其涉及一种检测太阳能电池板阵列故障的方法和系统。
背景技术
近年来，石油、煤等传统能源正日益枯竭，而人们对能源的需求却越来越大，因而寻找新型能源受到世界各国的重视。而太阳能它不仅是一种清洁能源，而且是可再生能源，因而利用太阳能进行发电具有很大的发展前景。而太阳能电池板，作为太阳能光伏发电系统的重要的基础组成部分，它一旦出现故障会使整个光伏发电系统无法正常工作。因此有必要对太阳能电池板阵列进行故障诊断，以便及时进行维修，保证供电系统正常运行。
目前，检测太阳能电池板阵列的故障的主要方法是：直接测量每块电池板的电压和电流，然后根据所得电压电流值判断整个太阳能电池板阵列是否正常工作。因为一个电池板阵列中有很多块电池板，所以采用这种方法使得系统变得非常复杂和庞大，使系统的安装维护以及整个太阳能电池板阵列的维护都很不方便。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供利用光谱检测太阳能电池板故障的方法和系统，解决现在的检测方法和系统复杂不便，系统庞大而安装维护不便的缺陷。
技术方案
一种检测太阳能电池板阵列故障的方法，其特征在于包括如下步骤：
首先使用红外光谱生成器对太阳能电池板阵列的每一块电池板进行扫描，从而获得阵列中电池板发出的光谱分布曲线；
再将获得的光谱分布曲线送入图像处理系统，然后由系统自动识别出峰值波长短的光谱分布曲线，该曲线对应的电池板就是非正常工作的电池板。
使用的红外光谱生成器的红外光为远红外光，波长范围为8um～14um。
对所述太阳能电池板阵列的每一块电池板进行扫描的同时对其进行行列定位，图像处理系统识别光谱分布曲线后能与该曲线对应的电池板的位置匹配。
一种应用如权利要求1所述的检测方法的检测太阳能电池板阵列故障的系统，其特征在于包括：
红外光谱生成器，用于对电池板进行扫描，获得电池板发出的红外光谱分布曲线，包括一组光学系统，一个红外探头及一个图像生成系统；
图像处理系统，用于对从红外光谱生成器获得的光谱分布曲线进行处理并识别出峰值波长短的分布曲线；
报警装置，与图像处理系统输出端口相连，当识别出峰值波长短的分布曲线时提示该电池板正处于非正常工作状态。
所述红外光谱生成器中的光学系统由透镜、光阑、滤光片组合而成，检测的波长范围为8um～14um。
所述红外探头包括有位置确定器，根据红外探头的初始位置和转动的角度确定当前位置所扫描的电池板在阵列中的行列位置。
所述图像处理系统包括位置配合模块，将红外探头的位置确定器传送的位置信号与该位置对应的光谱分布曲线匹配。
所述图像处理系统包括将红外光谱生成器生成的图像数字信号转换为模拟信号的D/A转换器，去除高频干扰信号的滤波电路，再将模拟信号转换为数字信号的A/D转换器，及进行图像帧处理和配合有图像识别软件的微处理器，还包括将图像输出的光电耦合电路和驱动放大电路。
其中滤波电路采用典型的由运算放大器搭建的滤波电路，微处理器采用TI公司TMS320LF2812DSP芯片。
所述图像处理系统还包括输出信号显示屏。
所述报警装置为声音报警装置或光报警装置。
有益效果
本发明根据维恩位移定律，利用正常和非正常工作的太阳能板之间有温差的现象，采用扫描红外光谱分布曲线并进行图像分析处理的方式，能够快速、准确而且非常方便的检测出整个太阳能板阵列中发生故障的太阳能板，不仅节省了大量人力物力，而且方便、迅速、简洁，结构简单，对于大面积的太阳能板阵列，大大降低了维护成本。
附图说明
图1为是本发明的系统结构框图；
图2是图像处理系统的电路结构框图。
其中：1-太阳能电池板阵列，2-红外光谱生成器，3-光学系统，4-红外探头，5-图像生成系统，6-图像处理系统，7-报警装置，8-显示屏。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
考虑到非正常工作的太阳能电池板和正常工作的太阳能电池板之间存在着一定的温度差，因此他们发出的光谱分布曲线必然是不同的。根据维恩位移定律，随着物体的温度升高，它的峰值波长向短波方向移动。即物体温度越高，其峰值波长越短。因为非正常工作的太阳能电池板比正常工作的太阳能电池板温度高，因此考虑利用检测出电池板发出的光谱的峰值波长来区分正常和非正常工作的太阳能电池板。
一种检测太阳能电池板阵列故障的方法，主要包括如下步骤：
首先使用红外光谱生成器对太阳能电池板阵列的每一块电池板进行扫描，从而获得阵列中电池板发出的光谱分布曲线；
再将获得的光谱分布曲线送入图像处理系统，然后由系统自动识别出峰值波长短的光谱分布曲线，该曲线对应的电池板就是非正常工作的电池板。
使用的红外光谱生成器的红外光为远红外光，波长范围为8um～14um。
对所述太阳能电池板阵列的每一块电池板进行扫描的同时对其进行行列定位，图像处理系统识别光谱分布曲线后能与该曲线对应的电池板的位置匹配。
应用上述方法的检测太阳能电池板阵列故障的系统，主要包括：
红外光谱生成器，用于对电池板进行扫描，获得电池板发出的红外光谱分布曲线，包括一组光学系统，一个红外探头及一个图像生成系统；
图像处理系统，用于对从红外光谱生成器获得的光谱分布曲线进行处理并识别出峰值波长短的分布曲线；
报警装置，与图像处理系统输出端口相连，当识别出峰值波长短的分布曲线时提示该电池板正处于非正常工作状态。
所述红外光谱生成器中的光学系统由透镜、光阑、滤光片组合而成，检测的波长范围为8um～14um，用于对红外光谱进行预处理，去除环境光等干扰光；红外探头用于将红外光谱转变为电信号；图像生成系统用于将红外探头输出的电信号转变为数字形式的红外光谱曲线。
所述红外探头还包括有位置确定器，根据红外探头的初始位置和转动的角度确定当前位置所扫描的电池板在电池板阵列中的行列位置。
所述图像处理系统包括将红外光谱生成器生成的图像数字信号转换为模拟信号的D/A转换器，去除高频干扰信号的滤波电路，再将模拟信号转换为数字信号的A/D转换器，及进行图像帧处理和配合有图像识别软件的微处理器，还包括将图像输出的光电耦合电路和驱动放大电路。其中滤波电路采用典型的由运算放大器搭建的滤波电路，微处理器采用TI公司TMS320LF2812DSP芯片，光电耦合电路由光耦HCPL4504实现，驱动放大电路由驱动器74HC244实现。
所述图像处理系统还包括位置配合模块，将红外探头的位置确定器传送的位置的电信号与该位置对应的光谱分布曲线匹配。
所述报警装置为声音报警装置或光报警装置。当检测到有非正常工作的电池板后，图像处理系统向报警装置发出信号，报警装置发出声音警报或报警光，提示工作人员有电池板正处于非正常工作状态。
所述图像处理系统还包括输出信号显示屏，可以显示出非正常工作的电池板的位置。首先对整个太阳能电池板阵列按照行和列进行划分，这样阵列中的每一块电池板的位置就可以由行号和列号唯一确定，再根据红外探头的位置确定器的位置信号，图像处理系统将识别出的异常的光谱分布曲线和该曲线匹配的非正常工作的电池板的行号和列号输出显示在显示屏上，工作人员就可以定位该电池板对其进行维修。
本发明的整体工作情况是：
太阳能电池板阵列发出的红外光谱经过光谱生成器的光学系统去除干扰光信号后，送入红外探头，红外探头将检测到的光信号转变为电信号，该电信号经过图像生成系统后生成数字形式的红外光谱分布曲线，接着该数字信号经过图像处理系统的D/A转换器转变为模拟信号，再通过滤波电路去除高频干扰信号，然后经过A/D转换器将模拟信号转变为数字信号。微处理器再配合相应的图像处理软件就可识别出所有光谱分布曲线中峰值波长短的曲线，并且结合红外探头的位置信号，将该曲线对应的电池板位置坐标，即电池板的行号和列号显示在显示屏上，同时给报警装置发出信号，使其发出声音警报。
Claims (11)
1.一种检测太阳能电池板阵列故障的方法，其特征在于包括如下步骤：
首先使用红外光谱生成器对太阳能电池板阵列的每一块电池板进行扫描，从而获得阵列中电池板发出的光谱分布曲线；
再将获得的光谱分布曲线送入图像处理系统，然后由系统自动识别出峰值波长短的光谱分布曲线，该曲线对应的电池板就是非正常工作的电池板。
2.如权利要求1所述的检测太阳能电池板阵列故障的方法，其特征在于：使用的红外光谱生成器的红外光为远红外光，波长范围为8um～14um。
3.如权利要求1所述的检测太阳能电池板阵列故障的方法，其特征在于：对所述太阳能电池板阵列的每一块电池板进行扫描的同时对其进行行列定位，图像处理系统识别光谱分布曲线后能与该曲线对应的电池板的位置匹配。
4.一种应用如权利要求1所述的检测方法的检测太阳能电池板阵列故障的系统，其特征在于包括：
红外光谱生成器，用于对电池板进行扫描，获得电池板发出的红外光谱分布曲线，包括一组光学系统，一个红外探头及一个图像生成系统；
图像处理系统用于对从红外光谱生成器获得的光谱分布曲线进行处理并识别出峰值波长短的分布曲线；
报警装置，与图像处理系统输出端口相连，当识别出峰值波长短的分布曲线时提示该电池板正处于非正常工作状态。
5.如权利要求4所述的检测太阳能电池板阵列故障的系统，其特征在于：所述红外光谱生成器中的光学系统由透镜、光阑、滤光片组合而成，检测的波长范围为8um～14um。
6.如权利要求4所述的检测太阳能电池板阵列故障的系统，其特征在于：所述红外探头包括有位置确定器，根据红外探头的初始位置和转动的角度确定当前位置所扫描的电池板在阵列中的行列位置。
7.如权利要求6所述的检测太阳能电池板阵列故障的系统，其特征在于：所述图像处理系统包括位置配合模块，将红外探头的位置确定器传送的位置信号与该位置对应的光谱分布曲线匹配。
8.如权利要求4所述的检测太阳能电池板阵列故障的系统，其特征在于：所述图像处理系统包括将红外光谱生成器生成的图像数字信号转换为模拟信号的D/A转换器，去除高频干扰信号的滤波电路，再将模拟信号转换为数字信号的A/D转换器，及进行图像帧处理和配合有图像识别软件的微处理器，还包括将图像输出的光电耦合电路和驱动放大电路。
9.如权利要求8所示的检测太阳能电池板阵列故障的系统，其特征在于：其中滤波电路采用典型的由运算放大器搭建的滤波电路，微处理器采用TI公司TMS320LF2812DSP芯片。
10.如权利要求4或8所示的检测太阳能电池板阵列故障的系统，其特征在于：所述图像处理系统还包括输出信号显示屏。
11.如权利要求4所示的检测太阳能电池板阵列故障的系统，其特征在于：所述报警装置为声音报警装置或光报警装置。
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