CN217467460U - 一种全天空摄像系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种全天空摄像系统，包括底座以及罩设在底座上的半球形防护罩，所述的底座在半球形防护罩的外部位置设有标准色彩参照物；所述的底座在与半球形防护罩形成的空腔内设有全天空摄像头、加热模块和图像采集处理模块；所述的全天空摄像头与图像采集处理模块电连接，所述的加热模块和图像采集处理模块均通过USB接口线缆与外部的控制系统连接。利用本实用新型，可实现对于跟踪式光伏发电现场全天候状况下全天空图像的实时采集与处理。
Description
技术领域
本实用新型属于光伏发电领域，尤其是涉及一种全天空摄像系统。
背景技术
在光伏发电过程中，为保证光伏组件能最大功率发电，需要跟踪控制器控制光伏支架实时跟随太阳位置进行转动，使光伏面板保持与太阳直射光线垂直，增加光伏接收到的辐照度从而可获得更大的发电量。
现有技术的光伏跟踪系统中主要存在以下两个问题：一方面，现有技术光伏跟踪系统大都根据太阳一年具体某一天某一时刻的位置，计算出光伏面板的旋转角度，以获得最大的太阳辐照。但在一天的早上和傍晚太阳入射角较大时，相邻光伏阵列的前排光伏面板的上端会对后排光伏面板造成阴影遮挡，从而造成太阳辐照的损失。另一方面，当乌云密布见不到太阳或者雾天时，太阳辐射全部为漫射辐射，辐射来自各个方向，此时仍按光伏面板垂直于太阳直射光线的跟踪方法，不仅不能提高发电量，还会造成跟踪执行机构动作带来电能损耗。从提高发电量的角度，现有光伏跟踪技术仍有较大的提升空间。
跟踪式光伏发电行业，准确和及时的云层状况、太阳位置与光伏发电板角度关系的模型建立，可以显著提升光伏发电的功率以及优化发电曲线。传统的云层识别方法，比如卫星气象云图法，地基云层测高仪法和地基激光雷达扫描法等，在实际应用中都有着诸多限制，不能同时满足识别精度、处理速度、经济性方面的要求。其中卫星气象云图法在小尺度地理位置上精度不高，地基云层测高仪法成本较高，地基激光雷达扫描法的设备价格高昂且部署复杂，并且由于其逐角度扫描全天空的性质，无法达到实时性识别的要求。
因此，亟需设计一种可以实现全天候状况下全天空图像的实时采集与处理的系统，便于对天空中的云层进行精确识别。
实用新型内容
本实用新型提供了一种全天空摄像系统，可实现对于跟踪式光伏发电现场全天候状况下全天空图像的实时采集与处理。
一种全天空摄像系统，包括底座以及罩设在底座上的半球形防护罩，所述的底座在半球形防护罩的外部位置设有标准色彩参照物；所述的底座在与半球形防护罩形成的空腔内设有全天空摄像头、加热模块和图像采集处理模块；
所述的全天空摄像头与图像采集处理模块电连接，所述的加热模块和图像采集处理模块均通过USB接口线缆与外部的控制系统连接。
进一步地，所述的标准色彩参照物为均匀设置在底座外壁上的三根竖直的金属针，颜色分别为红、绿、蓝。
进一步地，所述的底座采用全金属材质，底座上设有与半球形护罩相匹配的圆形安装槽，半球形护罩密封固定在底座的圆形安装槽中。
进一步地，所述的半球形防护罩采用亚克力材料。
进一步地，所述的加热模块包括电路板以及设置在电路板上的温控芯片、感温探头以及低发热片阵列。
进一步地，所述的全天空摄像头包括镜头部分和镜身部分，所述的加热模块的电路板集成在全天空摄像头的镜身部分外壁。
进一步地，所述的全天空摄像头采用185度超广角摄像头。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
1、本实用新型的半球形防护罩与底座之间密封固定，具有高防水标准，同时配备了加热模块，可以适应各种气候条件，以保证系统的全天候运行。
2、本实用新型配备了结构简单的标准色彩参照物，有助于摄像头最佳色彩参数的校正工作，同时，可以防止鸟类停留在半球形防护罩上遮挡摄像头。
3、本实用新型的采用全景式、超广角的全天空摄像头，可以将整个天空范围准确地采集到图像，最终输出图像的还原度和精度满足后续高精度计算机视觉任务的要求。
附图说明
图1为本实用新型一种全天空摄像系统的整体结构示意图：
图2为本实用新型实施例中现场实拍的全天空图像结果。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步详细描述，需要指出的是，以下所述实施例旨在便于对本实用新型的理解，而对其不起任何限定作用。
如图1所示，一种全天空摄像系统，包括底座1以及罩设在底座1上的半球形防护罩2，底座1在半球形防护罩2的外部位置设有标准色彩参照物3；底座1在与半球形防护罩2形成的空腔内设有全天空摄像头4、加热模块5和图像采集处理模块6。
全天空摄像头4与图像采集处理模块6电连接，加热模块5和图像采集处理模块6均通过USB接口线缆7与外部的控制系统8连接。控制系统8通过无线通信模块9与总服务器连接。
本实施例中，底座1采用全金属材质，底座1上设有与半球形护罩2相匹配的圆形安装槽，半球形护罩2密封固定在底座1的圆形安装槽中。
底座1的尺寸可以完好地配合半球形护罩2的直径，并且通过高强度防水胶进行封装，达到了极高的防水标准。同时，金属底座的材质稳固，可以适应现场多变的天气状况。此外，金属材质与系统支撑杆连接构成了接地导体，可以有效地防止雷击并屏蔽光伏现场较为强烈的电磁辐射。
半球形防护罩2采用亚克力材料，其特点包括高硬度，高透光性、化学稳定性和耐候性等。光学性质方面，半球形的设计可以匹配天空穹顶的形状，将各角度光线均匀入射到全天空摄像头镜片，在最大程度上较少光线传播路径变化导致的图像畸变。防水性能方面，由于半球形防护罩2本身的造型为光滑曲度的半球形设计，可以自然地起到难以积灰、积污和积水的特点。此外，在每一次的现场部署前，会使用亚克力材质专用疏水图层喷雾对于防护罩外表面进行处理，以进一步增加罩子的通透性和防污性。
同时半球形防护罩2与底座1的结合部分也达到了IP66等级的防护标准，设备可以完全防止外物侵入，且可完全防止灰尘进入。即使在承受猛烈的雨水冲击时，防护罩也可以将水汽隔绝在核心元件范围之外，保证系统的正常运作。
本实施例中，标准色彩参照物3为均匀设置在底座外壁上的三根竖直的金属针，颜色分别为红、绿、蓝。。
为了应对光伏发电现场复杂的天气状况，需要在全天空摄像系统部署之后，再通过调整摄像模组的参数如色调等，尽量还原真实的天空色彩，因此，在半球形防护罩外侧的底座上安装标准色彩参照物。通过调整摄像头的色彩参数，使得现场采集图像中三根金属针的颜色接近原始的金属针喷涂颜色，就可以完成最佳色彩参数的校正工作。
同时，由于这三根鲜艳颜色金属针的存在，也可以有效防止野外鸟类的降落和排便，以保证摄像系统的视野清晰。
本实用新型采用的全天空摄像头4，最高采集分辨率可达到2592x1944像素，采集速度可以达到30帧每秒，达到全高清Full HD标准。
摄像头具备145dB的高动态对比度范围，可以准确还原天空细节。由于天空与云层的颜色主要以蓝色和白色为主，所以要在这个光谱范围内继续识别出细节上的差异，必须要选用高动态对比度范围的摄像头。
视角方面，为了达到一次拍摄即可覆盖全部天空范围的目标，镜头的广角达到了185度的超大角度。通过对于天空边缘区域加入可后续还原的光学畸变，可以将整个天空范围准确地采集到图像。
图像采集处理模块6接收全天空摄像头4拍摄的数据通过后续的特别调整环节，可以得到优化的参数组，以应对直拍天空的高太阳照度现场环境条件。
加热模块5采用USB供电方式，成本低、稳定性好。经实测，可以保证防护罩内温度始终为25摄氏度，误差不超过0.5摄氏度，使得精密的核心器件工作在稳定、合适的温度下。加热模块5的加入使得系统即使在霜期也可以免受霜、雪等气象情况的影响，始终保证全天空摄像系统的视野清晰无障碍。
加热模块5采用高级的电路板方式设计，在电路板中加入了温控芯片、感温探头以及低发热片阵列。该设计较之传统的电阻加热线式方案，有着更好的温度控制精度、低热辐射、发热均匀等特点，是更适合于精密摄像系统的加热方案。同时，为了减少强光条件下造成的电路板反射现象，整个电路板采用了黑色喷涂设计，以最大程度上减少反射光线对于成像质量的影响。
本实用新型中，全天空摄像头4包括镜头部分和镜身部分，加热模块5的电路板集成在全天空摄像头4的镜身部分外壁，使得加热模块5对半球形防护罩2内部的加热更均匀。
在具体应用过程中，在现场获取的全天空图像如图2所示。从图中可见，天空穹顶完整可见，视野无遮挡。精确的图像采集结果，为后续的计算机视觉任务提供了坚实的数据资源基础。
以上所述的实施例对本实用新型的技术方案和有益效果进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本实用新型的具体实施例，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的原则范围内所做的任何修改、补充和等同替换，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种全天空摄像系统，其特征在于，包括底座以及罩设在底座上的半球形防护罩，所述的底座在半球形防护罩的外部位置设有标准色彩参照物；所述的底座在与半球形防护罩形成的空腔内设有全天空摄像头、加热模块和图像采集处理模块；
所述的全天空摄像头与图像采集处理模块电连接，所述的加热模块和图像采集处理模块均通过USB接口线缆与外部的控制系统连接。
2.根据权利要求1所述的全天空摄像系统，其特征在于，所述的标准色彩参照物为均匀设置在底座外壁上的三根竖直的金属针，颜色分别为红、绿、蓝。
3.根据权利要求1所述的全天空摄像系统，其特征在于，所述的底座采用全金属材质，底座上设有与半球形护罩相匹配的圆形安装槽，半球形护罩密封固定在底座的圆形安装槽中。
4.根据权利要求1所述的全天空摄像系统，其特征在于，所述的半球形防护罩采用亚克力材料。
5.根据权利要求1所述的全天空摄像系统，其特征在于，所述的加热模块包括电路板以及设置在电路板上的温控芯片、感温探头以及低发热片阵列。
6.根据权利要求5所述的全天空摄像系统，其特征在于，所述的全天空摄像头包括镜头部分和镜身部分，所述的加热模块的电路板集成在全天空摄像头的镜身部分外壁。
7.根据权利要求1所述的全天空摄像系统，其特征在于，所述的全天空摄像头采用185度超大广角摄像头。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202221475165.0U CN217467460U (zh) | 2022-06-13 | 2022-06-13 | 一种全天空摄像系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN202221475165.0U CN217467460U (zh) | 2022-06-13 | 2022-06-13 | 一种全天空摄像系统 |
Publications (1)
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| CN217467460U true CN217467460U (zh) | 2022-09-20 |
Family
ID=83237544
Family Applications (1)
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| CN202221475165.0U Active CN217467460U (zh) | 2022-06-13 | 2022-06-13 | 一种全天空摄像系统 |
Country Status (1)
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|---|---|
| CN (1) | CN217467460U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115876325A (zh) * | 2023-02-08 | 2023-03-31 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种太阳Hα成像光谱仪全链路外场定标装置 |
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2022
- 2022-06-13 CN CN202221475165.0U patent/CN217467460U/zh active Active
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115876325A (zh) * | 2023-02-08 | 2023-03-31 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种太阳Hα成像光谱仪全链路外场定标装置 |
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