本發明提出一種基于計算機視覺的沙漠光伏電池組位姿調整方法，能夠利用可旋轉相機獲得光伏電站周圍的圖像，檢測是否有沙塵暴。若有沙塵暴，則檢測連續多幀沙塵暴定向圖像，根據沙塵暴包圍框面積的變化得出沙塵暴水平移動方向角α，根據α和水平風向角度β計算平均沙塵暴威脅指數S′，判斷沙塵暴是否存在威脅。當沙塵暴存在威脅時則收起光伏板；當沙塵暴不存在威脅或不存在沙塵暴時，檢測原始圖像光照強度并根據光照等級最高時的偏航角、俯仰角、水平風速和水平風向角度計算光伏板的最佳偏航角和俯仰角，使光伏板發電效率達到最高。

技術領域

本申請涉及計算機視覺領域，具體涉及一種基于計算機視覺的沙漠光伏電池組位姿調整方法。

背景技術

沙漠是地球上比較常見的地形之一，全世界有20％左右的陸地為沙漠，隨著光伏發電技術的發展，沙漠難得的廣大面積和豐富的太陽能資源，成為了光伏發電站的最佳選址地。但沙漠中的沙塵暴會破壞光伏板，如果不能及時發現沙塵暴并將光伏板保護起來，會造成極大的損失。沙漠中風速較大時，如果光伏板的姿態不合適，大風也可能會對光伏板造成破壞。

現有的沙塵暴檢測技術，如2020年5月8日公開的“CN 111127515 A沙塵移動路徑的預測方法、系統及電子設備”公開了一種預測沙塵路徑的方法，獲取沙塵影像中相鄰兩幀圖像的沙塵數據，并計算出相鄰兩幀沙塵圖像的差分結果；根據差分結果得到沙塵影像中沙塵的運動矢量場，利用沙塵影像中沙塵的運動矢量場計算得到沙塵影像中沙塵區域的運動速度；根據沙塵區域的運動速度，得到沙塵的移動路徑。其方法實現了沙塵路徑的預測，但是以小時為單位的預測，更新過慢，不一定能及時保護光伏板。

發明內容

針對以上問題，本發明提出一種基于計算機視覺的沙漠光伏電池組位姿調整方法，能夠利用可旋轉相機獲得光伏電站周圍的圖像，檢測是否有沙塵暴。若有沙塵暴，則檢測連續多幀沙塵暴定向圖像，根據沙塵暴包圍框面積的變化得出沙塵暴水平移動方向角α，根據α和水平風向角度β計算平均沙塵暴威脅指數S′，判斷沙塵暴是否存在威脅。當沙塵暴存在威脅時則收起光伏板；當沙塵暴不存在威脅或不存在沙塵暴時，檢測原始圖像光照等級并根據光照等級最高時的偏航角、俯仰角、水平風速和水平風向角度計算光伏板的最佳偏航角和俯仰角，使光伏板發電效率達到最高。

一種基于計算機視覺的沙漠光伏電池組位姿調整方法，其特征在于，該方法包括：

步驟S1：在光伏發電站設置可旋轉的相機，旋轉相機對各個方向進行拍攝，獲取原始圖像；將原始圖像輸入沙塵暴檢測網絡，檢測原始圖像中是否存在沙塵暴，若不存在沙塵暴，執行步驟S4；若存在沙塵暴，執行步驟S2。

步驟S2：將包含沙塵暴的原始圖像輸入沙塵暴定向網絡，檢測沙塵暴并輸出沙塵暴包圍框，調整相機的偏航角y和俯仰角p使沙塵暴包圍框的中心點與相機拍攝原始圖像的中心點重合，獲取沙塵暴定向圖像。

根據相鄰幀沙塵暴定向圖像對應的沙塵暴包圍框的面積和中心點位置變化檢測沙塵暴水平移動方向角α，檢測水平風向角度β、水平風向偏航角θ和水平風速v，計算一幀沙塵暴圖像的沙塵暴威脅指數S，將連續多幀沙塵暴圖像對應的S相加并除以相加的幀數，得出平均威脅指數S′，判斷沙塵暴是否對光伏發電站存在威脅，若沙塵暴對光伏發電站存在威脅，執行步驟S3；若沙塵暴對光伏發電站不存在威脅，執行步驟S4。

步驟S3：先調整使光伏板偏航角y′與水平風向偏航角θ相差180°，再調整使光伏板俯仰角p′逐漸增加到90°。

步驟S4：將多幀原始圖像輸入光照分級網絡檢測光照等級，篩選并輸出光照等級最高的原始圖像對應的偏航角y₁和俯仰角p₁，結合拍攝光照等級最高原始圖像時刻的水平風速v₁、水平風向角度β₁計算光伏板的最佳偏航角y′₁和最佳俯仰角p′₁。