鏡場(chǎng)天空云層監(jiān)測(cè)的方法研究.pdf

1、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)云層運(yùn)動(dòng)情況并預(yù)測(cè)云層的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)是保證塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)安全運(yùn)行的關(guān)鍵技術(shù)。然而現(xiàn)有的監(jiān)測(cè)云層運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的技術(shù)成本較高、功能單一，因此，本文開(kāi)展了使用工業(yè)相機(jī)和圖像處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)云層監(jiān)測(cè)方法的研究，在降低成本的同時(shí)有效地監(jiān)測(cè)太陽(yáng)能聚光鏡場(chǎng)上空云層的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)并發(fā)出相應(yīng)預(yù)警。
　　本文基于圖像處理和計(jì)算機(jī)立體視覺(jué)處理技術(shù)，提出了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)鏡場(chǎng)天空云層運(yùn)動(dòng)特性（高度、移動(dòng)速度、太陽(yáng)遮擋相對(duì)關(guān)系）和太陽(yáng)能熱發(fā)電影響量分析方法。首先采

2、用小波維納濾波對(duì)天空實(shí)時(shí)圖像的預(yù)處理，實(shí)現(xiàn)了噪聲的去除、保留天空?qǐng)D像特性。然后從天空特征圖像中分析太陽(yáng)光斑的成像特征和太陽(yáng)視軌跡運(yùn)動(dòng)方式，研究相機(jī)跟蹤裝置的角度調(diào)整方式，獲得太陽(yáng)光斑位于圖像中心的有效天空?qǐng)D像。而后采用基于Lab空間的色差梯度邊緣檢測(cè)方法檢測(cè)天空?qǐng)D像的云層，結(jié)合云層特征點(diǎn)匹配計(jì)算出云層移動(dòng)速度。接著研究了鏡場(chǎng)和相機(jī)成像平面的投射關(guān)系并基于雙相機(jī)測(cè)距原理給出了云層高度的測(cè)量方法，雙相機(jī)測(cè)距成本低廉，對(duì)后續(xù)相關(guān)的研究和應(yīng)用提

3、供了一定的參考。最后由云層的運(yùn)動(dòng)特征、云層與太陽(yáng)之間相對(duì)位置關(guān)系以及鏡場(chǎng)方位實(shí)時(shí)進(jìn)行云層遮擋鏡場(chǎng)影響的預(yù)測(cè)判斷（即云層成像平面上的投影位置），包括云層何時(shí)遮擋鏡場(chǎng)、云層何時(shí)離開(kāi)鏡場(chǎng)。
　　通過(guò)實(shí)驗(yàn)表明，本研究提出的鏡場(chǎng)天空云層監(jiān)測(cè)系統(tǒng)切實(shí)可行，能夠完成預(yù)期的目標(biāo)，且計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確性及實(shí)時(shí)性較好。本文利用圖像處理和立體視覺(jué)技術(shù)為鏡場(chǎng)天空云層的監(jiān)測(cè)提供了有效可行的解決途徑，為塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)在我國(guó)實(shí)際現(xiàn)實(shí)環(huán)境中工程應(yīng)用提供云層影響量