中国大唐集团科技创新有限公司乔彦涵获国家专利权
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龙图腾网获悉中国大唐集团科技创新有限公司申请的专利一种基于机器视觉的光伏板融雪时间预测方法及系统获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119398220B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-07-08发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202411394857.6,技术领域涉及:G06Q10/04;该发明授权一种基于机器视觉的光伏板融雪时间预测方法及系统是由乔彦涵;闫敬书;刘燕;杜文韬;丛聪;王万堃;王翠设计研发完成,并于2024-10-08向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于机器视觉的光伏板融雪时间预测方法及系统在说明书摘要公布了:本发明涉及一种基于机器视觉的光伏板融雪时间预测方法及系统,该方法包括:通过搭载有高清摄像头的无人机,按照预设飞行路径在冬季定期采集光伏板区域的无任何覆盖的光伏板图像,在冬季下雪天气采集光伏板区域的覆盖积雪的光伏板图像;对覆盖积雪的光伏板图像进行数据增强预处理,当作训练的图像数据集,搭建YOLO模型检测光伏板上是否有积雪,若是,计算积雪覆盖率及积雪厚度;根据计算得到的实际积雪厚度,结合积雪分析仪实地测量的积雪密度,得到积雪水当量,再结合积雪覆盖率得到积雪区域面积的实际融雪量,基于实际融雪量及度日因子模型得到融雪时间。本发明能够及时准确地预测融雪时间,保障光伏电站的正常运行和提高发电效率。
本发明授权一种基于机器视觉的光伏板融雪时间预测方法及系统在权利要求书中公布了:1.一种基于机器视觉的光伏板融雪时间预测方法,其特征在于,包括如下步骤: 步骤1,通过搭载有高清摄像头的无人机,按照预设飞行路径在冬季定期采集光伏板区域的无任何覆盖的光伏板图像,在冬季下雪天气采集光伏板区域的覆盖积雪的光伏板图像,并将所述无任何覆盖的光伏板图像与覆盖积雪的光伏板图像一一对应; 步骤2,对覆盖积雪的光伏板图像进行数据增强预处理,当作训练的图像数据集,搭建YOLO模型检测光伏板上是否有积雪,若是,计算积雪覆盖率及实际积雪厚度;所述搭建YOLO模型检测光伏板上是否有积雪包括: 1)数据集制作 收集训练需要的图像,使用旋转、翻转、对比度增强方式进行数据增强当作训练的图像数据集; 使用labelme对训练集中每张图像的光伏板区域以及光伏板积雪区域进行标注,通过边界框确定其位置,分为积雪类与光伏板类,同时对图像进行预处理,调整图像尺寸为统一大小并进行归一化,使用高斯滤波器进行卷积操作和权值分配去除图像中的噪声,对经过卷积后的图像,分别用水平方向和垂直方向的Sobel算子进行卷积操作; 计算卷积结果的梯度幅值,使用非极大值抑制方法对梯度图像每个像素点进行局部极大值检测从而去除冗余; 2)目标检测 基于YOLO模型进行图像预测,如果无人机传输的是图像文件且图像预测结果中同时存在积雪类和光伏板类标签,则将该图像以及对应的无覆盖光伏板图像传输到积雪参数计算模块中进行处理,如果图像预测结果中只存在积雪类或光伏板类标签,则结束运行;如果无人机传输的是视频文件,则根据设置帧率提取视频流中的图像,如果图像预测结果中同时存在积雪类和光伏板类标签,则将该图像以及对应的无覆盖光伏板图像传输到积雪参数计算模块中进行处理,如果图像预测结果中只存在积雪类或光伏板类标签,则继续对下一帧图像进行处理; 步骤3,根据计算得到的实际积雪厚度,结合积雪分析仪实地测量的积雪密度,得到积雪水当量,再结合积雪覆盖率得到积雪区域面积的实际融雪量,基于实际融雪量及度日因子模型得到融雪时间,包括: 通过下式计算实际融雪量: ; 其中,为实际融雪量,为实际积雪厚度,为积雪密度,为积雪覆盖率,为积雪水当量; 同时构建简易线性回归模型,通过最小二乘法对长时间序列气温与对应的融雪量数据进行线性拟合,搭建以温度为主导的度日因子模型,其中以气温为自变量,以融雪量为因变量得出如下融雪模型: ; 其中为融雪量,为外界气温,为融雪临界温度; 根据某时刻光伏阵列的实时温度计算单位时间融雪量,结合积雪区域面积的实际融雪量,得到积雪区域的实际融雪时间,公式如下: ; 所述积雪覆盖率的计算方法包括: 分别计算积雪覆盖光伏板图像中积雪类标签框所占的像素块数和光伏板类标签框所占的像素块数,计算两者比值即为积雪在光伏板上的覆盖率; 所述实际积雪厚度的计算方法包括: 对传输过来的两组图像进行边缘检测操作,通过双阈值处理将边缘像素分为强边缘和弱边缘,将计算得出的图像梯度幅值与阈值比较,通过连接相邻的强边缘像素点,形成完整的边缘; 记录下无积雪光伏板在图像中的边缘长度和边界点的坐标以及积雪覆盖光伏板图像的边界点坐标,利用边缘长度与实地测量得到的光伏板实际长度的比值求出比例系数; 通过比较光伏板积雪前后的边界点坐标,得出光伏板上下边缘每一点的积雪厚度,根据比例系数得出积雪在光伏板上的实际积雪厚度。
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