技术领域
[0001] 本
发明涉及一种太阳能系统，尤其是涉及一种检测
泄漏的太阳能系统。
背景技术
[0002] 本发明是和山东建筑大学合作的研发的项目，是在山东建筑大学
申请(2019101982039)
基础上的应用范围的改进。将其拓展到太阳能领域。
[0003] 集
热管是利用太阳能产生
热能的装置。背景技术中，当利用太阳能加热集热管，太阳能或者直接加热集热管，或者通过二次换热产生
蒸汽，尤其是直接加热集热管，利用集热管内部的
对流换热来进行集热管上部和下部的
流体对流换热，但是此种情况下需要下部热流体
自然对流到上部，换热效率低。
[0004] 针对上述问题，本发明在前面发明的基础上进行了改进，提供了一种新的结构的太阳能集热管，充分利用热源，降低能耗。
发明内容
[0005] 本发明针对
现有技术中的不足，提供一种新的太阳能系统。
[0006] 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0007] 一种太阳能系统，包括集热器、热
水水箱以及连接集热器和热水水箱的管路，所述集热器中设置电加热装置，其特征在于，所述电加热装置根据周围环境进行调整电加热功率。
[0008] 作为优选，所述周围环境包括
温度、光照、季节等因素。
[0009] 作为优选，包括管路，所述管路设置多个连接点，所述连接点外部设置保温层，其特征在于，在至少一个连接点处设置热像仪。
[0010] 作为优选，热像仪设置在立柱上。
[0011] 作为优选，热像仪设置在保温层处，检测保温层
位置的数据。
[0012] 一种太阳能系统的
节点泄露实时检测方法，包括如下步骤：
[0013]
数据采集与监测步骤：利用热像仪监测并采集太阳能管路保温层处的红外视频监测数据以及可见光视频监测数据；
[0014] 数据传输步骤：与数据采集与监测子系统通讯，将监测点的红外视频数据以及可见光视频数据通过光纤传输到
服务器；
[0015] 保温层完整性检测步骤：根据传输到服务器的可见光视频数据，判断保温层的完整性；
[0016] 泄漏确认步骤：对于满足保温层完整性检测的图像
帧，提取其对应的红外温度场数据，通过帧间比较，获取其温度差或者温差变化的累计，超过
阈值时，触发节点泄露报警。
[0017] 作为优选，保温层完整性检测包括如下步骤：
[0018] 定义每个监测点各种工况条件下可见光视频数据中保温层的标准图像帧，称之为参考帧R；
[0019] 1)分别按照以下公式计算每幅参考帧的灰度均值μr以及灰度标准差δr；
[0020]
[0021] 其中M，N为图像
分辨率，Iij表示对应坐标处的灰度值
[0022] 2)取可见光监控视频中的一帧，计算当前图像帧T的灰度均值μt以及灰度标准差δt；
[0023] 3)计算当前图像帧T与对应的参考图像帧R之间的灰度均值差Δμ、灰度标准差的差Δδ；
[0024] 4)当Δμ，Δδ的值大于设定阈值时，将当前帧作为疑似帧，继续步骤6)的处理；当Δμ，Δδ的值小于设定阈值时，当前帧为正常保温层帧，继续步骤4的处理；
[0025] 5)对于疑似帧，继续计算当前图像帧T与对应的参考图像帧R的每一级灰度
像素数差的绝对值之和Si， 如果Si的值大于设定阈值时，则认为当前帧没有通过保温层完整性检测，丢弃该帧，返回步骤3)继续下一帧的处理；
[0026] 6)如果在
指定的连续时间内的图像帧都没有通过保温层完整性检测，触发完整性异常报警，通知管理人员人工处理。
[0027] 作为优选，对于满足保温层完整性检测的图像帧，提取其对应的红外温度场数据，通过帧间比较，获取其温度差或者温差变化的累计，超过阈值时，触发节点泄露报警。
[0028] 作为优选，具体包含以下两种报警模式：
[0029] 计算当前温度场矩阵P与前一帧温度场矩阵Q的差D＝P-Q，当D的值超过设定阈值时，触发温差报警。
[0030] 2)温差累计报警
[0031] 依次计算当前温度场矩阵Pi与前一帧温度场矩阵Qi-1的差Di＝Pi-Qi-1，并对n帧温度差Di进行算术累计求和 当Y的值超过设定阈值时，触发温差累计报警。
[0032] 作为优选，根据D值的大小，设定一级报警，二级报警以及三级报警。
[0033] 作为优选，根据Y值的大小，设定一级报警，二级报警以及三级报警。
[0034] 本发明具有如下优点：
[0035] 1)提供了一种新的太阳能系统，通过设置电加热器根据周围环境进行调整电加热功率，能够达到很好的节能环保的效果。
[0036] 2)本发明提出了一种检测保温层处的温度变化来监控泄露的发生的新思路，结构简单，成本低。
[0037] 3)本发明为了保证提供方法的可靠性和准确性，利用节点处监测到的可见光数据对监测节点保温层的异常情况(残损或遮挡)进行处理，避免产生误报警。
附图说明：
[0038] 图1示出了本发明的太阳能系统。
[0039] 图2示出了本发明的集热器优选的
实施例示意图。
[0040] 图3示出了基于红外热成像技术的连接点泄露实时检测系统的原理
框图；
[0041] 图4示出了基于红外热成像技术的连接点泄露实时检测系统的工程实施示意图；
[0042] 图5示出了本发明的基于红外热成像技术的连接点泄露实时检测方法的实施
流程图；
[0043] 图6示出了本发明的基于红外热成像技术的连接点泄露实时检测方法中的保温层完整性检查
算法流程图；
[0044] 图7示出了本发明的基于红外热成像技术的连接点泄露实时检测方法中的红外温度报警算法流程图；
[0045] 图8示出了本发明的基于红外热成像技术的连接点泄露实时检测方法的总的算法流程图。
具体实施方式
[0046] 现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成，
[0047] 图1公开了一种太阳能系统，所述太阳能系统包括
太阳能集热器5和热利用装置4，集热器和热水水箱之间连接有管路，所述太阳能集热器吸收太阳能，加热流经的流体，然后流体进入热利用装置进行利用。
[0048] 作为优选，所述集热器中设置电加热装置，其特征在于，所述电加热装置根据周围环境进行调整电加热功率。
[0049] 作为优选，所述周围环境包括
环境温度、光照、季节等因素。例如光照变弱则加热功率增加，温度降低加热功率增加，冬季则加热功率增加.
[0050] 如图2公开了一种利用热管的槽式太阳能集热器5，所述集热器包括反射镜1和集热管2，所述集热管2位于反射镜1的焦点位置，所述反射镜1将太阳能反射给集热管2用于加热集热管2中的水。
[0051] 作为优选，所述集热器还包括设置在集热管2内的热管，如图2所示，所述热管设置在集热管2内部，所述热管包括集箱6和
散热端3，所述集箱6设置在集热管2的底部，所述散热端3与集箱6连通，所述散热端3从集箱6上部壁面开始向上延伸，所述散热端3为多根，所述集箱6的底部连接在集热管2的内壁上。
[0052] 连接管路(包括集热器热水进口管和热水回水管)具有多个连接点，所述连接点外部设置保温层，在至少一个连接点处设置热像仪。
[0053] 作为优选，如图2所示，热像仪设置在保温层处，检测保温层位置的数据。热像仪设置在立柱上。
[0054] 本发明提供了一种新的智能检测泄露的太阳能管路系统，本发明通过红外热像仪实时监测太阳能管路节点处的红外温度场变化，通过温度场温度的跳变或者温差变化的累计变化，确定节点泄露事故，并报警通知管理人员。
[0055] 下面将检测的方法进行详细说明。
[0056] 图3示出了本发明太阳能系统的原理框图。
[0057] 如图3所示，本发明的基于红外热成像技术的太阳能管路节点泄露实时检测系统，包括：
[0058] 括数据采集与监测子系统，用于采集并实时传输连接点处(优选为保温层)的红外视频监测数据以及可见光视频监测数据；
[0059] 数据传输子系统，用于与数据采集与监测子系统通讯，将监测点的红外视频数据以及可见光视频数据传输到服务器；
[0060] 保温层完整性检测子系统，利用监测到的可见光数据判断监测点处(优选为保温层)是否有残损以及是否有遮挡，对于通过完整性检测的数据帧送入
数据处理及报警子系统，对于没有通过完整性检测的数据帧直接丢弃，如果在指定的连续时间内的图像帧都没有通过保温层完整性检测，触发保温层完整性异常报警，并通知管理人员人工处理。
[0061] 红外数据处理及报警子系统，利用监测到的红外成像的温度场数据，通过帧间比较，获取其温度变化跳变或者温度变化的累计趋势，超过阈值时，触发节点泄露报警。
[0062] 图4示出了基于红外热成像技术的太阳能系统连节点泄露实时检测系统的工程实施示意图。
[0063] 工程实践数据表明：在太阳能系统泄露发生的案例中，绝大多数泄露发生在连接点处。如图4所示，在连接点(保温层)附近放置红外热像监测仪，将监测点处的红外温度场的变化信息通过光纤实时传输到服务器，通过温度场的变化，服务器自动实时监测泄露的发生，并通知管理人员。
[0064] 作为优选，本发明还提供了基于红外热成像技术的连接点泄露实时检测方法。图5示出了本发明的基于红外热成像技术的连接点泄露实时检测方法的实施流程图，如图5所示，具体包含如下步骤：
[0065] 1)从监测点传输到服务器上的数据中，提取一帧可见光图像，根据该帧图像，进行保温层完整性检测。红外温度场成像极易受到周围物体或环境的影响，保温层完整性检查可以排除保温层缺失、遮挡等异常情况，确保从监测点传回服务器的红外温度场数据的准确性。保温层完整性检查的具体方法将会在后面详细阐述。
[0066] 2)对于没有通过检测的数据帧，直接丢弃，取下一帧可见光数据；
[0067] 3)对于通过检测的数据帧，提取该帧对应的红外温度场数据，通过阈值判断，确定是否有泄漏情况发生。如果有，则引发泄露报警，通知相关的管理人员处理，否则直接回到步骤1)继续处理监控视频中的下一帧数据。红外温度场数据阈值检测报警的具体方法将会在后面内容中详细阐述。
[0068] 下面将保温层完整性检测方法在本实施例中将详细阐述。
[0069] 红外成像数据极易受到外界环境影响，保温层完整性检测可以排除保温层的残损，遮挡等异常情况，保证后续能够精确获取监测点处(优选为保温层)的红外温度场分布。保温层完整性检测利用从监测点传输到服务器的可见光数据，分为疑似帧查找和疑似帧确认两步。其中疑似帧查找的步骤如下：
[0070] 1)定义每个监测点各种工况条件下可见光视频数据中保温层的标准图像帧，我们称之为参考帧R；
[0071] 2)分别按照以下公式计算每幅参考帧的灰度均值μr以及灰度标准差δr；
[0072]
[0073] 其中M，N为图像分辨率，Iij表示对应坐标处的灰度值
[0074] 3)取可见光监控视频中的一帧，计算当前图像帧T的灰度均值μt以及灰度标准差δt；
[0075] 4)计算当前图像帧T与对应的参考图像帧R之间的灰度均值差Δμ、灰度标准差的差Δδ；
[0076] 5)当Δμ，Δδ的值大于设定阈值时，将当前帧作为疑似帧，继续后续疑似帧的确认；当Δμ，Δδ的值小于设定阈值时，当前帧为正常保温层帧，继续步骤3的处理。
[0077] 疑似帧确认的步骤如下：
[0078] 1)对于疑似帧，继续计算当前图像帧T与对应的参考图像帧R的每一级灰度像素数差的绝对值之和Si， 如果Si的值大于设定阈值时，则认为当前帧没有通过保温层完整性检测，丢弃该帧对应的红外数据帧，返回疑似帧查找步骤3)；
[0079] 2)如果连续时间内的图像帧都没有通过保温层完整性检测，触发完整性异常报警，通知管理人员人工处理保温层处的异常。
[0080] 作为优选，红外数据处理及报警方法步骤如下：。
[0081] 对于满足保温层完整性检测的图像帧，提取其对应的红外温度场数据，通过帧间比较，获取其温度差或者温差变化的累计，超过阈值时，触发节点泄露报警。具体包含以下两种报警模式：
[0082] 温差报警
[0083] 计算当前温度场矩阵P与前一帧温度场矩阵Q的差D＝P-Q，当D的值超过设定阈值时，触发温差报警。根据D值的大小，设定一级报警，二级报警以及三级报警。
[0084] 温差累计报警
[0085] 依次计算当前温度场矩阵Pi与前一帧温度场矩阵Qi-1的差Di＝Pi-Qi-1，并对n帧温度差Di进行算术累计求和 当Y的值超过设定阈值时，触发温差累计报警。根据Y值的大小，设定一级报警，二级报警以及三级报警。
[0086] 虽然本发明已以较佳实施例披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与
修改，因此本发明的保护范围应当以
权利要求所限定的范围为准。
