CN207300399U - 用于确定屏蔽物的污染的装置和系统、以及太阳能板 - Google Patents

Abstract

一种用于确定屏蔽物的污染的装置包括：壳体；用于接收太阳辐射并且提供检测器信号的检测器，所述检测器信号提供所述检测器所接收的太阳辐射量的指示；以及对待检测的所述太阳辐射的至少一部分透明的屏蔽物，所述屏蔽物和所述壳体提供用于容纳所述检测器的至少一部分的检测器空间。所述装置进一步包括：用于向所述屏蔽物发射光的第一光源；以及第一光传感器，被布置成用于接收来自所述第一光源的光、被布置成用于提供第一信号，所述第一信号提供由所述第一光传感器接收的光量的指示。颗粒将光反射回检测器空间，反射光由光传感器接收，因此，传感器所生成的信号是屏蔽物的污染指示。还提供了一种用于确定屏蔽物的污染的系统、以及太阳能板。

Description

用于确定屏蔽物的污染的装置和系统、以及太阳能板

技术领域

各个方面及其实施例涉及检测辐射计的屏蔽物的污染。

背景技术

辐射计诸如日射强度计和日温计用于确定来自太阳的进入辐射。为了适当地操作并且为了确定某个位置处的来自太阳的实际辐射，重要的是将检测器与外界分离开的防护窗的透明度随着时间是基本上连续的。然而，空气中的由空气传播的由降水携带的或者以任何其他方式存在的污染物沉积在防护窗上。这以不容易预测的方式随着时间影响防护窗的透明度。这进而影响测量准确性。清洁是最好的解决方案，但是由于污染进展非常难以预测，通常清洁做的过于频繁。这是有成本的。

发明内容

局部地确定防护窗上的污染量是优选的。

第一方面提供了一种用于检测太阳辐射的装置。所述装置包括：壳体；用于接收太阳辐射并且提供检测器信号的检测器，所述检测器信号提供所述检测器所接收的太阳辐射量的指示；以及对待检测的所述太阳辐射的至少一部分透明的屏蔽物，用于将所述装置连接到所述屏蔽物和所述壳体的屏蔽物连接本体提供用于容纳所述检测器的至少一部分的检测器空间。所述装置进一步包括：用于向所述屏蔽物发射光的第一光源；以及第一光传感器，被布置成用于接收来自所述第一光源的光、被布置成用于提供第一信号，所述第一信号提供由所述第一光传感器接收的光量的指示。所述装置被布置成用于耦合到处理单元，所述处理单元被布置成用于对所述第一信号的值与参考传感器值进行比较，并且被布置成用于如果所述传感器信号的感测值与所述参考传感器值之间的差值高于第一预定阈值则生成第一报警信号。可替代地或除此之外，所述处理单元被布置成用于基于所述第一信号确定与所述屏蔽物针对一定范围电磁波的透射因数有关的透射值并且输出所述透射值。

通常，如果所述屏蔽物是干净的，所述屏蔽物以及尤其其内壁将仅反射由所述光源发射的光的非常少的一部分。所述光源发射的大部分光将穿过所述屏蔽物到达所述装置的外部。然而，颗粒(固态或液态或两者)将对光进行散射并且将光反射回所述检测器空间。反射光可以由所述光传感器接收。因此，所述光传感器响应于接收光所生成的信号的大小指示所述屏蔽物的外壁的污染。因此，如果从所述传感器接收的信号与参考信号值之间的差值太高，则生成信号，以对污染进行报警。对于提供报警信号可替代地或除此之外，还可以提供基于所述第一信号的另一种类型的信息信号。例如，可以报告指示由于污染而导致的透射损失或者报告指示所述屏蔽物的实际透射率的值。基于所述第一信号确定所提供的值并且该值被提供给电磁波频率范围、具体地太阳光谱或其一部分，包括可见光的至少一部分以及可选地近红外和/或近紫外。可替代地或除此之外，基于由于所述屏蔽物的污染所导致的计算透射率损失，可以报告光伏板的效率损失。

在一个实施例中，所述第一光源被布置成用于发射第一光束，所述第一光束在相对于所述屏蔽物的第一角度并且在所述屏蔽物上的第一入射区域上与所述屏蔽物重合，所述第一光传感器被布置成用于感测来自所述第一入射区域的光；并且所述第一光传感器被设置在所述第一光束的路径以及所述第一反射光束的路径之外。

在测量散射光并降低或者甚至阻止直接光入射的同时，可以更好地确定所述屏蔽物的污染。

第一方面的另一实施例包括被布置成用于感测来自所述第一光束或所述第一反射光束的光的第二光传感器。来自所述第二传感器的值可以用于过滤出所述第一传感器、所述第二传感器和所述光源的任何降级。

在另一实施例中，所述处理单元被布置成用于获得与所述装置的周围环境的颗粒的颜色特征有关的颜色校正数据；并且所述处理单元被布置成用于基于所获得的颜色信息调整所述第一信号的值或调整所述参考值。不同颜色的颗粒按照不同的方式对光进行散射并且可以吸收特定量的光。白色颗粒的污染和黑色颗粒的污染提供不同强度的散射光，即使它们减少了透射通过所述屏蔽物的光基本上相同的量。这是因为黑色颗粒通常比白色颗粒吸收更多的光。

第二方面提供了一种用于确定用于覆盖用于检测太阳辐射的检测器的屏蔽物的污染的系统，包括根据本实用新型的装置以及处理单元。

第三方面提供了一种在装置中确定覆盖用于检测太阳辐射的检测器的屏蔽物的污染的方法。所述装置包括：壳体；用于接收太阳辐射并且提供检测器信号的检测器，所述检测器信号提供所述检测器所接收的太阳辐射量的指示；以及屏蔽物，所述屏蔽物和所述壳体提供用于容纳所述检测器的至少一部分的检测器空间。所述装置进一步包括：用于向所述屏蔽物发射光的第一光源；以及用于提供第一信号的第一光传感器，所述第一信号提供由所述第一光传感器接收的光量的指示。所述方法包括：接收所述第一信号；对所述第一信号的值与参考传感器值进行比较；并且如果所述传感器信号的感测值与所述参考传感器值之间的差值高于第一预定阈值则生成第一报警信号。对于比较可替代地或除此之外，所述方法包括基于所述第一信号确定与所述屏蔽物针对一定范围电磁波的透射因数有关的透射值并且输出所述透射值。

第四方面提供了一种计算机程序。

附图说明

现在将结合附图更详细地讨论各个方面及其实施例。在附图中，

图1：示出一日射强度计的分解图；

图2：示出一日射强度计的示意图；

图3：示出流程图；

图4A：示出另一日射强度计的示意图；

图4B：示出又一日射强度计的示意图；

图4C：示出又一日射强度计的示意图；

图4D：示出用于检测屏蔽物的污染的装置的示意图；

图5：示出用于检测屏蔽物的污染的装置的更详细视图；

图6：示出用于检测屏蔽物的污染的另一装置；

图7：示出用于检测屏蔽物的污染的装置，带有具有不同光谱的两个光源；

图8：示出用于检测屏蔽物的污染的装置，带有响应于不同光谱的两个光传感器；

图9：示出用于检测屏蔽物的污染的装置，带有颜色传感器。

具体实施方式

图1示出日射强度计100作为辐射计。日射强度计100包括装置壳体110，该装置壳体110设置有托杯112，用于接纳形成装置壳体110的一部分的检测器容纳模块 120。托杯120可以是位于壳体110内的通孔。装置壳体110进一步包括用于接纳圆顶130的边缘的可选圆形凹陷114。在圆形凹陷114的底部，可以设置用于提供基本水密封闭的O型环。圆顶130被设置为保护由检测器壳体模块120所容纳的电气电子元件。圆顶130充当对任何污染的屏蔽物，但是其为透明的或对日射强度计100将要检测的太阳辐射的光谱至少很大程度上透明。

检测器壳体模块120包括用于接收待检测的太阳辐射的检测器122。检测器122 被布置成用于当接收到太阳辐射时生成信号。优选地，检测器122包括热电偶，但是还可以预见其他类型的检测器。检测器122被设置在检测器壳体模块120的中心和圆顶130的中心处。

检测器壳体模块120进一步容纳由圆形表示的作为光源的多个LED 124。对于 LED可替代地，还可以使用其他光源，包括但不限于激光和尤其是激光二极管、白炽或荧光光源、其他或其组合。LED 124优选地是蓝光LED，光谱峰值在400nm和500 nm之间。这种发光二极管的优点是其操作仅在很小程度上受温度影响。

检测器壳体模块120还包括光传感器126，被布置成用于检测光以及生成信号，该信号的信号值与所接收的光量有关。光传感器126至少对LED 124所发射的光谱敏感。

LED 124和光传感器126优选地被布置为使得由任何LED 124所发射的并且由圆顶130的内壁直接反射的光无法到达光传感器126。然而，存在于圆顶130的内壁或外壁上的、固态或液态形式的任何颗粒所散射的光可以由任何光传感器126接收。因此，从日射强度计100的顶部看，LED 124和光传感器126优选地不与检测器壳体模块120的中心或检测器122在一条线上对准。

图2提供了用于确定日射强度计100的污染的系统200的示意图。系统200包括具有上述组件的日射强度计100。除此之外，图2示出日射强度计100包括可选的日射强度计信号处理器128。日射强度计信号处理器128接收来自检测器122和光传感器126的信号、对信号进行处理并且将经处理的信号发送到处理模块210。处理可以包括降噪、数字化、压缩、放大、滤波、其他或其组合。日射强度计信号处理器128 还可以被布置成用于控制LED 124的操作。

处理模块210包括用于接收来自日射强度计100的、经处理的或未经处理的信号的通信单元216。接收信号被提供给通用处理单元212进行信号评估。处理模块210 可以进一步包括用于存储数据的存储模块214，包括用于对通用处理单元212进行编程以便执行上述和下述操作的计算机程序产品，比如固件。处理模块210可以是分离的实体或者可以包括在日射强度计100中。

现在将结合图2和图3提供的流程图300进一步详细地讨论系统200的操作。下表简要地总结了流程图的各个部分：

302开始流程

304日光操作？

306点亮第一LED

308点亮第二LED

310接收来自第一光传感器的第一信号

312接收来自第二光传感器的第二信号

314比较第一信号和第一阈值

316第一信号低于阈值？

318比较第二信号和第一阈值

320第二信号低于阈值？

322比较第一信号和第二信号

324差值低于阈值？

326确定所需要的补偿

328补偿检测器信号

330结束

342切换到AC模式

344设置第一报警信号

346设置第二报警信号

348设置第三报警信号

流程在起止符302中开始并且在步骤304中继续检查日光条件。如果确定了日光条件，流程分支到步骤342切换到AC-交流模式-并且进行到步骤306。如果没有确定日光条件，流程不分支到步骤342并且在DC模式中进行到步骤306。

在步骤306中，点亮第一LED，并且在步骤308中，点亮第二LED。可替代地，点亮更多或更少的LED 124，但是在本实施例中，点亮两个LED 124。在DC模式中， LED 124优选地连续地点亮预定的时间量。在AC模式中，LED 124优选地间歇地点亮预定的时间量。因为背景光比如日光以及还有夜间的其他常规光诸如月光和街道照明，具有基本上连续的性质，间歇发出的LED光可以与背景光区分开。

在步骤310中，从第一光传感器接收第一信号，并且在步骤312中，从第二光传感器126接收第二信号。可以在DC以及AC模式中重叠地或互补地在相同的时间段或不同的时间段激活第一LED 124和第二LED 124。这样，第二光传感器126可以接收来自第一LED 124和第二LED 124的光。这同样适用于第一光传感器126。

从光传感器126接收的信号是由光传感器126响应于接收到光而生成的。这个光可以来自于LED 124还可以来自于背景光，诸如太阳、月亮、街道照明、其他或其组合。AC模式被设计为补偿不是来自LED 124的光。

在AC模式中，接收信号包括确定接收信号中的交变分量、优选地按照与LED 124间歇地发光的频率相同的频率交变的分量。更具体地，交变分量的振幅被确定为信号值以及具体地用于由光传感器126所接收的每个信号的信号幅度。

在步骤314中，对第一信号以及尤其第一信号的幅度与预定阈值进行比较。在日射强度计100的正常操作期间，由LED 124发射的仅少量光将由圆顶130的内壁反射并且大部分光将穿过圆顶130。如果圆顶130的外壁被污染，穿过圆顶130的光将被朝向圆顶130内部的空间散射和反射。散射光由光传感器126接收。因此，光传感器 126所接收的增加的光量和增加的信号幅度提供圆顶130的外壁污染指示。

因此，如果第一信号的幅度低于第一预定阈值，圆顶130的外壁污染被确定为低于预定阈值。这是在步骤316中实现的：如果第一信号低于第一预定阈值，过程进行到步骤318，在该步骤中，对第二信号的幅度与第二预定阈值进行比较。如果第一信号高于第一预定阈值，过程分支到步骤344，在该步骤中，设置第一报警信号，表明圆顶130的外壁被污染高于特定程度水平，并且可能需要采取行动。

可替代地或除了提供第一报警信号，第一信号的第一值可以例如在显示器上被提供给用户。可替代地，第一信号被处理以向用户提供其他有用信息。这种信息可以是屏蔽物的透明度损失、屏蔽物的污染程度指示、日射强度计附近的光伏板的产量损失程度、其他或其组合。

在步骤318之后，过程继续到步骤320。在该步骤中，如果第二信号的幅度或第二信号的另一个值高于第二预定阈值，过程分支到步骤346，在该步骤中，设置第二报警信号。如果第二信号的幅度或另一个值低于第二预定阈值，过程继续到步骤322。同样在步骤346之后，过程继续到步骤322。第二预定阈值可以与第一预定阈值相同或不同。

在步骤322中，对第一信号和第二信号的值进行比较。优选地，对这些信号的幅度进行比较。如上所述，光传感器126和LED 124沿着检测器并且优选地按照规则距离分布。需要注意，优选地，光传感器126、检测器122和LED 124未被设置在一条线上。这样，每个光传感器接收由位于圆顶130的外壁处的另一个颗粒所散射的或者由位于圆顶130的外壁的特定区域处的多个颗粒所散射的光。

这意味着，如果所比较的信号值基本上相等或者相差不大于第三预定阈值，则圆顶130的外壁的污染基本上是均匀的。如果所比较的信号值相差大于第三预定阈值，则圆顶130的外壁的污染被认为是均匀的。

如果圆顶130的外壁的污染被认为是均匀的，第一信号和第一预定阈值之间的差值和/或第二信号与第二预定阈值之间的差值可以提供补偿由检测器122在接收到辐射时生成的检测器信号的指示。均匀污染通常影响日射强度计100的总体灵敏度，这允许确定补偿。以下将更详细地讨论这一点。

在不均匀污染的情况下，补偿也是有可能的，但是这将更困难，因为难以确定污染的分布。尤其，如果污染程度在圆顶130的外壁上随机地分布，将污染考虑在内确定补偿检测器信号的方式是一项乏味的工作。如果可能的话，本实施例将仅补偿污染，如果确定基本上均匀污染的话。

除此之外或可替代地，提供补偿可以包括提供精度估计器。精度估计器可以被设置为由检测器122提供的测量值或信号的值的百分比。可替代地，其可以被提供为绝对值，以便与检测值相加或相减。

辐射计诸如日射强度计100具有大约1％的制造精度。然而，日射强度计100的圆顶130的污染可能严重地影响日射强度计100的精度，因为不是入射到日射强度计 100的所有光都到达检测器122。如果已经确定均匀污染，将更是这种情况。随机污染可能导致降低的精度：甚至当检测到均匀时，污染将具有随机特征。这个随机特征意味着圆顶130对待检测的辐射的透明度也将被随机地影响。

可以基于实验数据确定由于污染而校正精度的值。实验可以提供一方面污染程度、污染的均匀程度、检测器122所生成的信号的信号水平、另一个因素或其组合与另一方面特定情况下的检测器122的精度之间的联系。经校正的精度值可以用于校正信号水平。可替代地或除此之外，经校正的精度水平可以被这样提供给系统200的观察者，如图2所示。

在步骤324中，过程分支到步骤348，如果第一信号与第二信号之间的差值高于第三预定阈值。在步骤348中，发布第三报警信号并且过程分支到起止符330并且过程结束。

如果第一信号与第二信号之间的差值低于第三预定阈值并且确定了基本上均匀的污染，过程从步骤324分支到步骤326。在步骤326中，确定具体量以及在需要并且可用的情况下具体的补偿方法。可以确定检测器值将仅乘以固定量。可替代地或除此之外，可以根据一天中的时间进行补偿。

这样做的原因是圆顶130的外壁的污染导致太阳光散射。这意味着如果太阳非常低，例如在与地球表面小于五度，由于颗粒的散射，检测器122将仍接收到更多的光。并且如果太阳在较高位置，中午左右，检测器122将接收更少的辐射，因为某些辐射将被反射离开检测器122，这取决于颗粒的分布或任何其他类型的污染。

可以通过提供包括补偿因数为一天中的时间的函数的补偿曲线使得补偿更准确。可以通过提供每个特定位置的校准曲线获得进一步的精度。提供位置相关曲线的原因是污染颗粒和尘土颗粒的性质尤其在每个地理位置不同。补偿值可以用于校正检测器 122所生成的信号或者通过在处理由检测器122提供的信号的另一个步骤处校正表示太阳辐射强度的另一个值。

在步骤328中，在步骤326中确定的补偿被应用到检测器信号。接下来，过程在起止符330中结束。

通用处理单元212处理来自光传感器126和检测器122的信号。在上述实施例中，通用处理单元212包括在处理模块210中。可替代地，通用处理单元212包括在日射强度计120的壳体110中。

图1和图2示出日射强度计100和圆顶130、LED 124以及具体地光传感器126 的具体配置。在图1和图2示出的实施例中，LED 124和光传感器126被设置在单个平面中，LED124和光传感器126被设置在围绕检测器122的同心圆中。此外，LED 124 和光传感器126被设置在由壳体110限定的一个空间中，并且具体地检测器壳体模块 120在一侧，圆顶130在另一侧。

图4A示出另一个实施例，其中，LED 124被布置成用于将光耦合到圆顶130的材料中。在圆顶130的边缘处的另一位置处，光传感器126被设置成接收由LED 124 发射的更多或更少的光。圆顶130的外壁的污染在具有特定折射率的圆顶处提供颗粒。这可能导致LED124所发出的光被耦合出圆顶130。并且，进而，这导致光传感器126 接收到更少的光，导致光传感器126所提供的信号强度改变。

图4B示出日射强度计100的另一实施例。日射强度计通常设置有两个圆顶。图 4B示出日射强度计具有两个圆顶，外圆顶130和内圆顶132。检测器122设置在内圆顶132内。LED 124以及光传感器26被设置在由壳体110、内圆顶132的外侧和外圆顶130的内壁限定的空间中。图4B示出的日射强度计具有与图1示出的日射强度计的工作原理等效的工作原理。

图4C示出又一实施例，辐射计100具有平窗130作为屏蔽检测器122的屏蔽物。辐射计100未被设计成常见日射强度计，但是其可以用于有关太阳强度和/或辐射的其他测量。例如，图4C示出的辐射计100可以被实施为日温计。同样，图4C示出的辐射计100包括壳体110以及在壳体110与屏蔽物130之间限定的用于容纳检测器122、一个或多个LED 124以及一个或多个光传感器126的空间。

在又一替代方案中，LED 124和光传感器被设置在圆顶130或屏蔽物130的相对侧。图4D示出检测器装置400作为又另一实施例。图4D示出的检测器装置400可以具有与图4C示出的辐射计100相同的构造，但是不具有检测器122。检测器装置400 主要用于检测屏蔽物130的污染。屏蔽物130可以直接包括在检测器装置中。可替代地或除此之外，待检测其污染的屏蔽物是建筑物(诸如温室)的窗户或光伏层压板的盖板。因此，检测器装置400可以不设置有其自身的屏蔽物；建筑物的透明部分(诸如窗户)实现屏蔽物的功能。在这种实施例中，检测器装置400包括用于将检测器装置400连接到待确定其污染的面板的屏蔽物连接构件。屏蔽物连接构件可以被实施为图4D示出的脊，位于检测器装置400的外圆周处。可替代地或除此之外，可以设置粘附元件，诸如胶水、吸杯、其他或其组合。然而，为检测器装置400设置某个屏蔽物对于保护组件而言是优选的。装置自身的这种屏蔽物不在检测建筑物的窗户或其他透明面板的污染中扮演角色。

污染检测不限于包括在检测器装置中的屏蔽物，其还可以用于检测另一个屏蔽物(诸如窗户)的污染。在这种情况下，检测器装置400的屏蔽物130靠近甚至与窗户接触。可以在窗户和屏蔽物130之间设置一种物质来适配折射率以便阻止在屏蔽物、窗户和空气界面处的不希望的反射。

尽管LED 124和光传感器126被设置在同一个壳体110内是优选的，可以预见光传感器126和LED 124被放置在待检测其污染的透明表面的任一侧上的实施例。

因此，预见了所描述的以下数个实施例：

1.用于检测屏蔽物的污染的装置，所述装置包括：壳体；屏蔽物；用于向所述屏蔽物发射光的第一光源；以及第一光传感器，被布置成用于接收来自所述第一光源的光、被布置成用于提供第一信号，所述第一信号提供由所述第一光传感器接收的光量的指示。在本实施例中，所述屏蔽物和所述壳体提供用于容纳至少一个所述第一光源和所述第一光传感器的传感器空间；并且所述装置被布置成用于耦合到处理单元，所述处理单元被布置成用于对所述第一信号的值与参考传感器值进行比较，并且被布置成用于如果所述传感器信号的感测值与所述参考传感器值之间的差值高于第一预定阈值则生成第一报警信号。

2.根据实施例1所述的装置，进一步包括：用于向所述屏蔽物发射光的第二光源以及被布置成用于接收来自所述第二光源的光的第二光传感器，被布置成用于提供第二传感器信号，所述第二传感器信号提供所述第二光传感器所接收的光量的指示；其中，所述处理单元被进一步布置成用于对所述第一传感器信号和所述第二传感器信号进行比较并且如果所述第一传感器信号与所述第二传感器信号之间的传感器信号差值高于第二预定阈值侧生成第二报警信号。

3.根据实施例2所述的装置，其中，所述处理单元被进一步布置成用于如果所述第一传感器信号与所述第二传感器信号之间的传感器信号差值低于第二预定阈值并且如果一侧上所述第一传感器信号或所述第二传感器信号与另一侧上的参考传感器值之间的差值高于所述第一预定阈值则生成第三报警信号。

4.根据前述实施例中任一项所述的装置，其中，所述光源被布置成用于将光耦合到屏蔽物材料中。

5.根据前述实施例中任一项所述的装置，其中，所述第一光源包括具有位于400nm与500nm之间的发射峰值的发光二极管。

6.根据前述实施例中任一项所述的装置，其中，所述处理单元被进一步布置成用于：

控制所述第一光源间歇地发光；

确定来自所述第一传感器信号的交变信号分量的幅度；

对所确定的幅度与参考传感器值进行比较；以及

如果所确定的幅度与所述参考传感器值之间的差值高于第四预定阈值，则生成所述第一报警信号。

7.根据前述实施例中任一项所述的装置，进一步包括用于接收太阳辐射以及提供检测器信号的检测器，所述检测器信号提供所述检测器所接收的太阳辐射量的指示；

其中，所述屏蔽物对待检测的太阳辐射的至少一部分透明，所述屏蔽物和所述壳体提供用于容纳所述检测器的至少一部分的检测器空间；

8.根据实施例7所述的装置，其中，所述处理单元被进一步布置成用于：

基于所述传感器信号的感测值与所述参考传感器值之间的差值确定补偿因数；以及

基于所述补偿因数补偿所述检测器信号。

9.根据实施例7或8所述的装置，其中，所述第一光源和所述第一光传感器被设置在围绕所述检测器的基本上同心圆上。

10.根据实施例7至9中任一项所述的装置，其中，所述第一光源、所述第一光传感器和所述检测器未被设置在一条线上。

11.根据前述实施例中任一项所述的装置，其中，所述第一光源和所述第一光传感器被设置在所述传感器空间中。

12.根据前述实施例中任一项所述的装置，其中，所述屏蔽物具有圆顶形状。

13.根据实施例12所述的装置，进一步包括围绕所述圆顶设置的另一个圆顶，在所述圆顶和所述另一个圆顶之间限定出圆顶空间。

14.根据实施例13所述的装置，其中，所述第一光源和所述第一光传感器被设置在所述圆顶空间中。

15.根据实施例9至14中任一项所述的装置，其中，所述传感器、所述检测器和所述光源被设置在一个平面中。

16.用于检测屏蔽物的污染的系统，包括根据前述实施例中任一项所述的装置以及所述处理单元。

17.在装置中确定覆盖用于检测太阳辐射的检测器的屏蔽物的污染方法，所述装置包括：

壳体；

用于接收太阳辐射以及提供检测器信号的检测器，所述检测器信号提供所述检测器所接收的太阳辐射量的指示；

所述屏蔽物，所述屏蔽物和所述壳体提供用于容纳所述检测器的至少一部分的检测器空间；

用于向所述屏蔽物发射光的第一光源；以及

用于提供第一信号的第一光传感器，所述第一信号提供由所述第一光传感器接收的光量的指示；

所述方法包括：

接收所述第一信号；

对所述第一信号的值与参考传感器值进行比较；以及

如果所述传感器信号的感测值与所述参考传感器值之间的差值高于第一预定阈值，则生成第一报警信号。

18.计算机程序产品，包括计算机可执行指令，用于将处理单元编程为使能所述处理单元执行根据实施例17所述的方法。

检测器装置400可以按照各种方式实施，以下提供了其示例。图5示出设置在光伏板500中的检测器装置400。光伏板500包括透明前层530、光伏活跃层520以及支撑层510。透明前层530可以被设置为玻璃、有机聚合物、其他或其组合，并且对活跃层520敏感的电磁辐射光谱的至少一部分是透明的。透明前层530可以设置有抗反射涂层。

光伏活跃层520优选地包括半导体材料，诸如硅、锗、砷化镓、其他或其组合。活跃层520包括具有相反导电类型的区域之间的一个或多个结。支撑层510包括适合向光伏板500提供刚性的材料。

在本实施例中，检测器装置400集成在光伏板500中。为了集成在光伏板500中，活跃层520和支撑层510被局部地省略或移除以容纳检测器装置400。尽管这构成了优选实施例，在各个示例中展现的检测器装置400还可以被设置为图4D所示的独立式装置。除此之外，检测器装置可以被设置在温室或另一个建筑物的玻璃面板的内侧。

在本实施例中，检测器装置包括第一发光二极管-LED-124作为光源。第一LED 124具有聚焦光束。可以通过为第一LED 124设置透镜、准直仪、另一个光束成形元件或其组合来实现聚焦。第一LED 124的光束被引向光伏板500的前层530，该前层 530充当检测器装置400的屏蔽物。更具体地，第一LED 124的光束在第一角度被引到前层530并且将光束投射到第一入射区域532。在本实施例中，在前层530的外侧限定入射区域。

检测器装置进一步包括可以被实施为为光电二极管或任何其他合适的装置的第一光传感器126。第一光传感器126被布置在检测器装置400中来检测小区域内的光，因此在由图5中的虚线所指示的相对窄的第一传感器光束内被检测到。第一传感器光束在第一检测区域534处与前层530的外侧重合。

在本实施例中，第一检测区域534被设置在第一入射区域532中。在另一实施例中，这两个区域可以具有相同的大小，一个可以大于另一个或者小于另一个；最重要的是这两个区域至少部分地重叠。在又一个实施例中，第一光传感器被布置成用于在广角感测光，导致较大检测区域。

前层530的外侧上的颗粒(灰尘、沙土、花粉、煤烟、其他或其组合)按照散射的方式对第一LED 124所发出的光进行反射。散射光量提供前层530的外侧上的污染量的指示。

为了正确地确定散射光量，有利的是第一光传感器126不接收由第一LED所发射的任何直射光或反射的第一光束内的光。反射的第一光束可以是由前层530的内侧、前层的外侧反射的光束或由这两个反射提供的光束。反射的第一光束按照与第一光束入射到前层的角度相同的角度从前层延伸。

为了阻止或者至少减少第一光束或第一反射光束的直射光的入射，第一光传感器126可以被设置使得其位于第一光束或第一反射光束的光路之外。可替代地或除此之外，第一光传感器126设置有用于减小第一光传感器的检测角的透镜、准直仪或另一个光学元件。

如图5所示，第一传感器光束被置于与第一光束入射到前层530上的角度不同的角度下。第一传感器光束被置于的角度、第一光传感器126在检测器装置400内的位置或者这两个参数可以被微调以具体地确保由位于前层510的顶部上的潜在颗粒所散射的光到达第一光传感器126。按照相同的方式，第一光束或反射的第一光束的最少量或者至多非常少量的光到达第一光传感器126。这允许准确地确定散射光。并且，如果选择适当的位置，第一光传感器126被置于的角度可以与第一LED 124被置于的角度相同。

第一光传感器126所检测的散射光由信号处理器128处理，该信号处理器被布置成用于对信号进行放大、滤波、编码、解码、压缩或数字化或者提供这些的组合和/ 或其他处理。经处理的或未经处理的信号被提供给处理模块210。处理模块210包括用于与检测器装置400通信的通信单元216。

通信单元216可以被布置成用于根据由信号处理器128所执行的处理对信号进行处理；接收信号可以例如被解压缩。通信单元216所处理的信号被提供给处理单元212。处理单元212可以提供信号的进一步处理，例如，确定平均值、信号值对时间的导数、其他或其组合。

处理单元212被进一步配置成用于对经处理的信号值、瞬时信号值或其组合与存储在包括在处理模块210中的存储模块214中的一个或多个预定值进行比较。基于此比较，如果所感测的散射光量过高，可以展现报警信号，因为这可以指示前层530的污染。并且，如果前层530被污染，较少的光将到达活跃层520并且可以产生较少的能量。

针对提供第一报警信号可替代地或除此之外，第一信号的第一值可以例如在显示器上被提供给用户。可替代地，第一信号被处理以向用户提供其他有用信息。这种信息可以是屏蔽物的透明度损失、屏蔽物的污染程度指示、检测器装置400附近的或在其中设置检测器装置400的光伏板的产量损失程度、其他或其组合。

已知LED的性能随着时间降低。一些LED在第一个活跃小时内就具有性能降低，典型的LED在10.000至20.000小时之后损失较少百分比的性能并且甚至在大约 100.000小时之后损失一半的性能。第一LED 124的性能降低导致处理模块210不那么准确地确定污染量。如果第一LED 124产生较少的光，较少的光将由前层530外侧上的相同量的颗粒反射，并且第一光传感器126所生成的信号值将更小，具有相同的污染量。对于降低不校正，处理模块210将报告比现实中存在的污染更少的污染。

图6提供与图5示出的相同的具有检测器装置400的光伏板500。除了图5示出的检测器装置之外，图6示出检测器装置400包括第二光传感器626。不像第一光传感器126，第二光传感器626被布置成用于接收直接来自第一光束或反射的第一光束的光。接收直接来自第一光束的光相比于测量反射的第一反射光束是优选的，因为反射光束的强度可能由位于屏蔽物外侧的颗粒的散射所影响。第二光传感器626响应于接收到直射光而生成的信号被处理并且后续由处理模块210针对信号值进行评估。

通过基于一方面第一光传感器126所提供的第一信号的第一值与第二光传感器626所提供的第二信号的第二值的商评估前层530的污染，第一LED 124的降级因数被过滤出作为可能影响所确定的污染量的因数。需要注意，如果光传感器的降级存在问题，这种降级也被过滤出。可选地，由第一光传感器126提供的第一信号的第一值除以第一值加上第二值。如果直接反射信号由第二光传感器626测量而不是由第一 LED 124提供直接光束，这是特别优选的。

由污染颗粒所散射的光量取决于颗粒的特性。颗粒的颜色在这一方面是相关因数，除了其他方面之外，诸如颗粒的状态(液态或固态)、颗粒的材料、颗粒的光滑度(圆形与尖锐边缘)、其他或其组合。颗粒的颜色在散射光量中是重要因素。通过相同量的污染颗粒或者通过覆盖有污染颗粒的相同量的前层530，白色污染和高反射污染将提供比黑色污染或垫子污染(mat pollution)更多的散射光。对从第一传感器接收的信号值进行校正以便调整这个效果是优选的。

可以通过将包括校正因数的校正信息与存储一次或周期性地更新在存储模块214中来提供调整信息。可替代地或除此之外，可以自动地确定污染的颜色。图7示出的配置被布置成用于提供校正因数以便至少在某种程度上补偿污染颜色差异。

在图7示出的配置中，检测器装置包括第二LED 724作为第二光源。第二LED 724在第二光谱中发射光，该第二光谱不同于第一LED 124发射光的第一光谱。更具体地，第一光谱具有不与第二光谱重叠的一部分并且第二光谱具有不与第一光谱重叠的一部部分。例如，第一光谱覆盖红色到黄色并且第二光谱覆盖黄色到蓝色。并且，第一光传感器126被布置成对于第一光谱和第二光谱的总和敏感或者至少对组合光谱的最大部分敏感，包括未重叠部分。

第一LED 124和第二LED 724一个接一个地操作。取决于第一LED 124接通时的第一信号值与第二LED 724接通时的第二信号值，可以确定由第一光传感器收集的散射光的颜色。如果与第二LED 724接通时的第二信号值相比第一LED 124接通时的第一信号值更高，颗粒的颜色可能是红色的，这可以指示颗粒包括沙土。如果相反，颗粒可能是绿色的，指示存在藻类。处理模块210并且具体地处理单元212可以执行接收信号的处理以及用于控制LED的方法。

图8示出另一实施例，其中，检测器装置400包括第一LED 124、第一光传感器 126以及第三光传感器826。类似于第一光传感器126，第三光传感器826被布置成用于捕捉由位于前层530外侧的颗粒所散射的光而不是由第一LED 124所提供的光束。

尽管结合图7讨论的实施例使用一个宽带传感器和两个窄带光源，图8示出的实施例使用一个宽带光源和两个窄带光源。更具体地，在本实施例中，第一LED 124被布置成用于在大部分可见光谱上发射光。为此，第一LED 124可以是LED模块，包括在不同窄光谱发射光的LED。可替代地或除此之外，第一LED 124是白色LED，即，覆盖将蓝光分解成具有多个更长波长或更低频率的光的层的蓝光LED。

类似地，第一光传感器126被布置成覆盖由第一LED 124发射的光谱的较低部分并且第三光传感器826被布置成对第一LED 124发射的光谱的较高部分敏感。为了获得有关位于前层530的外侧上的颗粒的至少一些颜色信息，第一LED 124接通并且对由这些光传感器所提供的信号的信号值进行比较。如果第一光传感器126所提供的第一信号值高于由第三光传感器826所提供的第三信号值，这些颗粒可能具有红色，并且如果第一信号值低于第三信号值，这些颗粒可能具有绿色。

结合图7和图8讨论的实施例可以用更多的LED、光传感器或两者扩展以便更准确地检测污染前层530的颗粒的颜色。在此刻可能未直接解决的问题是颗粒的吸收量；纯黑色颗粒将在传感器上提供与纯白色颗粒相同的频率响应。然而，纯白色颗粒将提供更高的信号值，因为它们比黑色颗粒反射更多的光。黑色颗粒将吸收更多的光。

为了解决这个问题，可以测量由光源直接发射的光的强度并且可以测量由前层530所反射的光束中的光的强度并且对这两个值进行比较。这些值可选地与指示接收散射光的值一起，可以提供颗粒所吸收的光量的指示。并且，吸收量可以提供颗粒特性的进一步指示，这进而可以有助于提供校正因数。

图9示出用于确定前层530上或光伏板500的周围环境中的颗粒的颜色的另一实施例。图9示出的配置基于结合图5讨论的配置。除了结合图5讨论的配置之外，第一颜色传感器912和第二颜色传感器922中的至少一个可以被添加到系统。第一颜色传感器912被设置在检测器装置400中，优选地靠近或接触前层530。这允许第一颜色传感器912收集有关存在于前层530的外侧上的颗粒的颜色信息。这个信息可以用于存储在存储模块214上的校正因数数据库218中查找校正因数。

第二颜色传感器922被设置为远离光伏板500。这允许第二颜色传感器922收集有关光伏板的周围环境内的颜色信息。这个信息可以用于存储在存储模块214上的校正因数数据库218中查找校正因数。

当解释说明书及其相关权利要求书时，表述诸如“包括(comprise)”、“包括(include)”、“并入(incorporate)”、“包含(contain)”、“是(is)”以及“具有(have)”应当按照非排他方式进行解释，即，被解释为允许存在未明确定义的其他项目或成分。对单数的引用也应当被解释为对复数的引用并且反之亦然。

在上述说明书中，将理解的是，当将一个元件(诸如层、区域或衬底)称为在另一个元件“上”或“之上”时，这个元件或者直接位于该另一个元件上或者还可以存在介入元件。

此外。还可以使用具有比在此描述的实施例中提供的组件更少的组件，其中，一个组件实现多个功能。同样还可以使用比附图中描绘的元件更多的元件来体现本发明，其中，由所提供的实施例中的一个组件执行的功能分布在多个组件上。

本领域技术人员将容易地认识到可以修改在说明书中公开的各个参数以及可以组合所公开的和/或所要求保护的各个实施例而不背离本发明的范围。

Claims (13)

1.用于确定屏蔽物的污染的装置，所述装置包括：

壳体；

用于将所述装置连接到所述屏蔽物的屏蔽物连接本体；

用于向所述屏蔽物发射光的第一光源；以及

第一光传感器，被布置成用于接收来自所述第一光源的光、被布置成用于提供第一传感器信号，所述第一传感器信号提供由所述第一光传感器接收的光量的指示；

其中：

所述屏蔽物和所述壳体提供用于容纳至少一个所述第一光源和所述第一光传感器的传感器空间；以及

所述装置被布置成用于耦合到处理单元，所述处理单元被布置成用于执行以下至少一项：

对所述第一传感器信号的值与参考传感器值进行比较，并且被布置成用于如果所述传感器信号的感测值与所述参考传感器值之间的差值高于第一预定阈值则生成第一报警信号；以及

基于所述第一传感器信号，确定与所述屏蔽物针对一定范围电磁波的透射因数有关的透射值并且输出所述透射值。

2.根据权利要求1所述的装置，其中：

所述第一光源被布置成用于发射第一光束，所述第一光束在相对于所述屏蔽物的第一角度并且在所述屏蔽物上的第一入射区域与所述屏蔽物重合，导致第一反射光束；

所述第一光传感器被布置成用于感测来自所述第一入射区域的光；以及

所述第一光传感器被设置在所述第一光束的路径以及所述第一反射光束的路径之外。

3.根据权利要求2所述的装置，进一步包括被布置成用于感测来自所述第一光束或所述第一反射光束的光的第二光传感器并生成第二传感器信号。

4.根据权利要求3所述的装置，其中，所述处理单元被布置成用于：

确定所述第一传感器信号的第一值与表示所述第二传感器信号的第二值之间的比值；以及

如果所述比值高于第二预定阈值，则生成第二报警信号。

5.根据权利要求1所述的装置，其中：

所述处理单元被布置成用于获得与所述装置的周围环境的颗粒的颜色特征有关的颜色校正数据；以及

所述处理单元被布置成用于基于所获得的颜色信息调整所述第一传感器信号的值或调整所述参考传感器值。

6.根据权利要求5所述的装置，其中，所述处理单元被布置成用于：

获得所述装置的周围环境的颗粒的颜色特征的信息；以及

基于所获得的颜色特征获取所述颜色校正数据。

7.根据权利要求5所述的装置，进一步包括被布置成用于在第二光谱中发射光的第二光源；其中：

所述第一光源被布置成用于在第一光谱中发射光；

所述第一光谱包括不与所述第二光谱重叠的一部分并且所述第二光谱包括不与所述第一光谱重叠的一部分；以及

所述第一光传感器被布置成用于感测所述第一光谱和所述第二光谱中的光。

8.根据权利要求7所述的装置，其中：

所述第二光源发射第二光束，所述第二光束在相对于所述屏蔽物的第二角度并且在所述屏蔽物上的第二入射区域与所述屏蔽物重合，导致第二反射光束；

所述第二光传感器被布置成用于感测来自所述第二入射区域的光；以及

所述第二光传感器被设置在所述第二光束的路径以及所述第二反射光束的路径之外。

9.根据权利要求5所述的装置，进一步包括对第二光谱敏感的第三光传感器；其中：

所述第一光源被布置成用于发射第一光束，所述第一光束在相对于所述屏蔽物的第一角度并且在所述屏蔽物上的第一入射区域与所述屏蔽物重合，导致第一反射光束；

所述第一光传感器被布置成用于感测来自所述第一入射区域的光；以及

所述第一光传感器被设置在所述第一光束的路径以及所述第一反射光束的路径之外；

所述第一光源对第一光谱敏感；

所述第一光谱包括不与所述第二光谱重叠的一部分并且所述第二光谱包括不与所述第一光谱重叠的一部分；

所述第三光传感器被布置成用于感测来自所述第一入射区域的光；以及

所述第三光传感器被设置在所述第一光束的路径以及所述第一反射光束的路径之外。

10.根据权利要求9所述的装置，其中，所述第一光源被布置成用于发射第一光谱，所述第一光谱包括所述第一光谱的不与所述第二光谱重叠的一部分以及所述第二光谱的不与所述第一光谱重叠的一部分。

11.根据权利要求5所述的装置，进一步被布置成用于连接到用于获得所述装置的周围环境的颗粒的颜色特征的颜色传感器。

12.用于确定屏蔽物的污染的系统，包括根据前述权利要求中任一项所述的装置以及所述处理单元。

13.太阳能板，包括：

层压板，包括透明屏蔽层和被布置成用于接收通过所述屏蔽层透射的太阳辐射的光伏层；以及

根据权利要求1至11中任一项所述的装置；

其中，所述装置被设置为接收通过所述屏蔽层透射的太阳辐射。