基于红外图像处理的光伏阵列热斑快速检测系统及方法技术方案

一种基于红外图像处理的光伏阵列热斑快速检测系统，其特征在于它包括红外视频采集模块、红外图像处理系统和光伏热斑输出模块；其检测方法包括：视频信号采集、处理、图像数字化、存储并编址、热斑识别及输出；其优越性在于：①硬件装置设计简单，算法易于编程实现；②能够快速有效的分割出光伏红外图像上的热斑；③增加了红外图像对比度，滤除了噪声；④提高了该控制系统的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
(一)
：本专利技术属于电工理论与新
，涉及到光伏阵列热斑检测及红外图像
，特别是一种基于红外图像处理的光伏阵列热斑快速检测系统及方法。(二)
技术介绍
：随着全世界范围内能源危机和环境问题的日益突出，可再生能源的开发利用引起广泛的关注。太阳能以其取之不尽、用之不竭及清洁安全等特点成为最具前景的新能源之一。光伏发电是充分利用太阳能的一种有效方式，对解决世界能源危机和环境问题具有重要意义。与此同时，随着光伏阵列的长时间使用，以及恶劣工作环境的影响，致使光伏组件中的部分电池出现各种故障，表现为光伏板上热斑现象，导致系统的输出功率下降。常规光伏阵列检测方法有电气测量法、CTCT法、数学建模法、智能检测法等。但是电气测量法不能确定热斑位置，CTCT法系统安装过于复杂，数学建模法存在模型建立困难的问题，智能检测法比较依赖于先验知识且难于硬件实现。因此,研究一种快速有效检测光伏阵列热斑的系统是电工理论与新技术的一个重要研究内容。(三)
技术实现思路
：本专利技术的目的在于提供一种基于红外图像处理的光伏阵列热斑快速检测系统，它针对目前光伏阵列热斑检测效率低、不准确两个问题，利用实时采集的光伏阵列红外图像来检测热斑，通过数字信号处理器进行红外图像处理，在分析比较多种图像分割算法的基础上，提出了一种适合光伏阵列热斑分割的算法，该系统能快速有效提取光伏阵列热斑，为故障诊断与定位提供依据，对提高光伏板检测的智能化水平有着重要意义。本专利技术的技术方案：一种基于红外图像处理的光伏阵列热斑快速检测系统，其特征在于它包括红外视频采集模块、红外图像处理系统和光伏热斑输出模块；其中所述红外视频采集模块、红外图像处理系统和光伏热斑输出模块依次呈单向连接；所述红外视频采集模块将采集到的光伏红外图像输入到红外图像处理系统；所述红外图像处理系统对光伏红外图像综合预处理且由自适应最大散度阈值差法提取热斑，将热斑输入到光伏热斑输出模块。所述红外视频采集模块是能够持续采集红外模拟视频的红外热像仪，采用配有高性能的320×240焦平面阵列传感器，能够在640×240的显示屏上显示热图像和可见光图像的福禄克公司的FlukeTi32ThermalImager热像仪。所述红外图像处理系统由集成视频处理器、FPGA(现场可编程门阵列，FieldProgrammableGateArray)协处理器、DSP(数字信号处理器，digitalsignalprocessor)主处理器、DSP主控制器、SDRAM(同步动态随机存取內存，SynchronousDynamicRandomAccessMemory)存储器；其中，所述集成视频处理器的输入端采集光伏阵列红外模拟视频信号，其输出端分别与FPGA协处理器、SDRAM存储器以及DSP主控制器均呈顺序单向连接；所述DSP主控制器与DSP主处理器之间呈双向连接；所述DSP主控制器的输出端分别与集成视频处理器、FPGA协处理器、SDRAM存储器的输入端连接；所述DSP主处理器的输出端输出光伏阵列红外模拟视频信号发送给光伏热斑输出模块。所述DSP主处理器与DSP主控制器通过MCBSP(多通道缓冲串行口，multichannelbufferedserialport)双向连接。所述集成视频处理器采用飞利浦公司的SAA711。所述FPGA协处理器采用Xilinx公司的XC2V3000芯片。所述DSP主控制器拟采用TI公司TMS320C6000系列的TMS320C6203B芯片。所述DSP主处理器拟采用TI公司C6000系列的DM642芯片。所述SDRAM存储器拟采用SAMSUNG公司生产的SDRAM,型号为K4S643232H-TC/L60。所述光伏热斑输出模块由视频解码器和监视器构成；所述视频解码器的输入端采集红外图像处理系统的光伏阵列红外图像信号；其输出端与监视器的输入端连接；所述监视器的输出端输出光伏阵列红外模拟视频信号给监视器的显示屏。所述视频解码器采用Ti公司的TH8134。所述监视器采用普通的电脑显示器。一种基于红外图像处理的光伏阵列热斑快速检测方法，其特征在于它包括以下步骤：(1)红外视频采集模块将视频信号输入到红外图像处理系统，视频信号经过集成视频处理器之后，输出八位的数字信号和相关的视频时序信号；(2)DSP主控制器调度FPGA协处理器，使之逐帧采集数字化后的红外图像，并实现光伏红外图像综合预处理算法；(3)经过FPGA协处理器后的红外图像逐帧放入SDRAM存储器中，并由DSP主控制器编址；(4)DSP主处理器逐帧采集综合预处理后的红外图像，并实现自适应最大散度阈值差法，并实现热斑的识别；(5)经过DSP主处理器后的红外图像，由DSP主控制器决定如何输出到光伏热斑输出模块上。所述步骤(2)中的光伏红外图像综合预处理算法是分段线性化、非均匀拉伸和伪中值滤波。所述步骤(4)中的自适应最大散度阈值差法为： T n e w = σ B n e w - C * σ w ]]>上式中，Tnew为自适应最大散度阈值差，为类间方差，σW为类内方差，C为自适应最大散度阈值差法的调节系数， C = - 9 ( T - 71 ) 44 + 29 T < 127 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于红外图像处理的光伏阵列热斑快速检测系统，其特征在于它包括红外视频采集模块、红外图像处理系统和光伏热斑输出模块；其中所述红外视频采集模块、红外图像处理系统和光伏热斑输出模块依次呈单向连接；所述红外视频采集模块将采集到的光伏红外图像输入到红外图像处理系统；所述红外图像处理系统对光伏红外图像综合预处理且由自适应最大散度阈值差法提取热斑，将热斑输入到光伏热斑输出模块。

【技术特征摘要】
1.一种基于红外图像处理的光伏阵列热斑快速检测系统，其特征在于它
包括红外视频采集模块、红外图像处理系统和光伏热斑输出模块；其中所述
红外视频采集模块、红外图像处理系统和光伏热斑输出模块依次呈单向连接；
所述红外视频采集模块将采集到的光伏红外图像输入到红外图像处理系统；
所述红外图像处理系统对光伏红外图像综合预处理且由自适应最大散度阈值
差法提取热斑，将热斑输入到光伏热斑输出模块。
2.根据权利要求1所述一种基于红外图像处理的光伏阵列热斑快速检测
系统，其特征在于所述红外视频采集模块是能够持续采集红外模拟视频的红
外热像仪，采用配有高性能的320×240焦平面阵列传感器，能够在640×240
的显示屏上显示热图像和可见光图像的福禄克公司的FlukeTi32Thermal
Imager热像仪。
3.根据权利要求1所述一种基于红外图像处理的光伏阵列热斑快速检测
系统，其特征在于所述红外图像处理系统由集成视频处理器、FPGA协处理器、
DSP主处理器、DSP主控制器、SDRAM存储器；其中，所述集成视频处理
器的输入端采集光伏阵列红外模拟视频信号，其输出端分别与FPGA协处理
器、SDRAM存储器以及DSP主控制器均呈顺序单向连接；所述DSP主控制
器与DSP主处理器之间呈双向连接；所述DSP主控制器的输出端分别与集成
视频处理器、FPGA协处理器、SDRAM存储器的输入端连接；所述DSP主
处理器的输出端输出光伏阵列红外模拟视频信号发送给光伏热斑输出模块。
4.根据权利要求3所述一种基于红外图像处理的光伏阵列热斑快速检测

\t系统，其特征在于所述DSP主处理器与DSP主控制器通过MCBSP双向连接。
5.根据权利要求3所述一种基于红外图像处理的光伏阵列热斑快速检测
系统，其特征在于所述集成视频处理器采用飞利浦公司的SAA711；所述FPGA
协处理器采用Xilinx公司的XC2V3000芯片；所述DSP主控制器拟采用TI
公司TMS320C6000系列的TMS320C6203B芯片；所述DSP主处理器拟采
用TI公司C6000系列的DM642芯片；所述SDRAM存储器拟采用
SAMSUNG公司生产的SDRAM,型号为K4S643232H-TC/L60。
6.根据权利要求1所述一种基于红外图像处理的光伏阵列热斑快速检测
系统，其特征在于所述光伏热斑输出模块由视频解码器和监视器构成；所述
视频解码器的输入端采集红外图像处理系统的光伏阵列红外图像信号；其输
出端与监视器的输入端连接；所述监视器的输出端输出光伏阵列红外模拟视
频信号给监视器的显示屏。
7.根据权利要求6所述一种基于红外图像处理的光伏阵列热斑快速检测
系统，其特征在于所述视频解码器采用Ti公司的TH8134；所述监视器采用
普通的电脑显示器。
8.一种基于红外图像处理的光伏阵列热斑快速检测方法，其特征在于它
包括以下步骤：
(1)红外视频采集模块将视频信号输入到红外图像处理系统，视频信号
经过集成视频处理器之后，输出八位的数字信号和相关的视频时序信号；
(2)DSP主控制器调度FPGA协处理器，使之逐帧采集数字化后的红外
图像，并实现光伏红外图像综合预处理算法；
(3)经过FPGA协处理器后的红外图像逐帧放入SDRAM存储器中，并

\t由DSP主控制器编址；
(4)DSP主处理器逐帧采集综合预处理后的红外图像，并实现自适应最
大散度阈值差法，并实现热斑的识别；
(5)经过DSP主处理器后的红外图像，由DSP主控制器决定如何输出
到光伏热斑输出模块上。
9.根据权利要求8所述一种基于红外图像处理的光伏阵列热斑快速检测
方法，其特征在于所述步骤(2)中的光伏红外图像综合预处理算法是分段线
性化、非均匀拉伸和伪中值滤波；
所述步骤(4)中的自适应最大散度阈值差法为：
T n e w = σ B n e w ...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵磊，郭宝柱，董克建，陈小奇，刘宏利，李季，
申请(专利权)人：天津理工大学，
类型：发明
国别省市：天津;12