具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1：

本实施例提供了一种智能除雪的高速公路光伏顶棚系统，如图1所示，包括：

雪量统计模块，用于基于预置摄像头采集高速公路光伏顶棚的光伏组件上的积雪图像，并分析得到所述光伏组件上的当前积雪深度；

雪量比较模块，用于将所述光伏组件上的当前积雪深度与预设积雪深度进行比较，并基于比较结果，匹配目标除雪模式；

智能除雪模块，用于基于所述目标除雪模式对高速公路光伏顶棚的光伏组件上的积雪进行除雪操作。

该实施例中，预置摄像头是提前在光伏组件上设置好的，用于采集光伏组件上积雪的图像信息。

该实施例中，预设积雪深度为提前设定好的，是是可以人为调整的，用于决定采取除雪模式的标准。

该实施例中，目标除雪模式可以是光伏组件的正面光照及背面反光发电所产生的热量使得组件表面的积雪及时融化滑落；或当暴雪天气时，阳光无法穿过光伏组件上覆盖的积雪，背面反射光发电的热量不足以使得附着的积雪从光伏组件上剥离，通过DC/DC变换器系统对天沟内预装置的直流电加热装置供电，使天沟内的积雪融化导出天沟，同时，通过光伏控制器对光伏组件反供电产生热量，使得积雪从倾斜的光伏组件上滑落至天沟，在天沟内的直流电加热装置的作用下融化成水导入高速公路的两侧中的其中一种。

上述技术方案的有益效果是：通过不同除雪模式对光伏顶棚上的积雪进行除雪操作，提高了除雪效率，降低了除雪成本，节省了大量的人力资源。

实施例2：

在上述实施例1的基础上，本实施例提供了一种智能除雪的高速公路光伏顶棚系统，如图2所示，雪量统计模块，包括：

角度调节单元，用于基于控制终端发送的图像采集指令，控制所述预置摄像头对所述高速公路光伏顶棚的光伏组件上的积雪进行第一图像采集，得到第一采集图像；

所述角度调节单元，还用于判断所述第一采集图像中的积雪区域是否位于所述第一采集图像的预设区域内；

所述角度调节单元，还用于当所述积雪区域不在所述预设区域内时，确定所述积雪区域在所述第一采集图像中的当前位置信息以及预设区域的位置信息，并基于积雪区域以及预设区域的位置信息对所述预置摄像头的角度进行调整；

图像采集单元，用于根据调整后的角度，控制所述预置摄像头对所述高速公路光伏顶棚的光伏组件上的积雪进行第二图像采集，得到第二采集图像，其中，所述第二采集图像是通过多个角度对高速公路光伏顶棚的光伏组件上的积雪进行图像采集。

该实施例中，第一采集图像指的是预置摄像头在未调整角度前对光伏组件上的积雪进行采集得到的图像，为调整预置摄像头角度提供了参考。

该实施例中，预设区域是提前设定好的，例如可以是采集图像的中心区域。

该实施例中，当前位置信息指的是积雪区域在第一采集图像中的当前位置，在确定位置时是将第一采集图像放置于直角坐标系中进行确定的。

该实施例中，预设区域的位置信息指的是设定的区域在第一采集图像中的位置坐标。

该实施例中，第二采集图像指的是对预置摄像头的角度调整后拍照得到的图像，且积雪区域位于第二采集图像的预设区域。

上述技术方案的有益效果是：通过预置摄像头采集光伏组件上积雪的图像，并将积雪区域调整至预设区域中，便于对积雪的深度进行准确的分析，从而选择出对应的除雪模式，便于提高除雪效率。

实施例3：

在上述实施例1的基础上，本实施例提供了一种智能除雪的高速公路光伏顶棚系统，如图3所示，雪量统计模块，还包括：

图像获取单元，用于获取采集到的高速公路光伏顶棚的光伏组件上的积雪图像，并提取所述积雪图像中的有效区域图像，其中，所述有效区域图像为包括积雪特征信息的区域，且所述有效区域图像中包含预置的标定杆；

图像处理单元，用于基于预设的不同滤波系数的低通率滤波器对所述有效区域图像进行滤波，得到不同滤波系数对应的滤波图像；

所述图像处理单元，还用于基于所述不同滤波系数对应的滤波图像以及所述有效区域图像，确定所述有效区域图像对应的中频图像，其中，所述中频图像为包含所述有效图像的中频信息的图像；

所述图像处理单元，还用于基于预设除噪方法，去除所述中频图像的背景噪声，并确定所述中频图像中每个像素的目标梯度，同时，基于每个像素的目标梯度与每个像素对应的预设权重确定所述中频图像的清晰度评价值；

数据比较单元，用于将所述清晰度评价值与预设清晰度值进行比较；

清晰度调整单元，用于若所述清晰度评价值小于所述预设清晰度值，判定采集到的积雪图像不合格，并确定所述中频图像的幅面尺寸以及分辨率参数；

所述清晰度调整单元，还用于基于所述中频图像的幅面尺寸以及分辨率参数对所述中频图像的每一个像素点进行清晰度强调处理，得到标准中频图像；

积雪深度确定单元，用于获取预设积雪前的标定杆图像，并确定标定杆在所述标定杆图像中的长度与实际长度的比例关系，其中，所述标定杆上具有第一位置标定记号；

所述积雪深度确定单元，还用于确定所述中频图像中的当前标定杆被积雪淹没的高度值，得到第二位置标定记号；

所述积雪深度确定单元，还用于基于所述第一位置标定记号以及第二位置标定记号，得到所述中频图像中所述标定杆测量到的积雪深度，并基于标定杆在所述标定杆图像中的长度与实际长度的比例关系对所述中频图像中所述标定杆测量到的积雪深度进行比例换算，得到高速公路光伏顶棚的光伏组件上积雪的实际深度。

该实施例中，有效区域图像指的是采集得到的图像中能够为判断积雪深度的图像区域，例如采集的图像中包含积雪区域、天空等，其中，积雪区域则为有效区域图像。

该实施例中，积雪特征信息的区域指的是能够明显表示积雪存在的厚度或者是覆盖面积等。

该实施例中，预置的标定杆是提前在光伏组件上设定好的，采集到的图像中需包含预置的标定杆，该标定杆用于测量光伏组件上积雪的深度。

该实施例中，预设的不同滤波系数是提前设定好的，针对不同的低通滤波器，是用来对采集到的图像进行滤波处理的，且不同的滤波系数是可以人为改变的。

该实施例中，滤波图像指的是将采集到的图像进行不同程度的滤波后，得到的最终符合要求的图像。

该实施例中，预设除噪方法是提前设定好的，用于除去中频图像中的噪声，是通过现有技术进行除噪的。

该实施例中，目标梯度指的是图像中每个像素点的灰度变化程度值。

该实施例中，预设权重是提前设定好的，用于衡量每个像素在采集到的图像中的重要程度值。

该实施例中，清晰度评价值是用来评价图像清晰度的参数。

该实施例中，预设清晰度值是提前设定好的，用于衡量处理后的清晰度是否达到预期要求。

该实施例中，第一位置标定记号指的是未积雪使对应的初始位置。

该实施例中，第二位置标定记号指的是在测量积雪厚度时，当前积雪表面达到的标定杆的位置。

上述技术方案的有益效果是：通过对采集到的图像进行处理，确保采集到的图像足够清晰，提高了对积雪深度确定的准确率，同时通过标定杆测量的处置位置几号与最终标记信号之间的距离差，并通过换算关系准确得到积雪深度的实际厚度，提高了积雪深度确定的准确性，同时便于根据积雪深度确定对应的除雪模式，提高了除雪效率。

实施例4：

在上述实施例3的基础上，本实施例提供了一种智能除雪的高速公路光伏顶棚系统，积雪深度确定单元，包括：

积雪深度获取单元，用于获取高速公路光伏顶棚的光伏组件上积雪的实际深度；

交通管制单元，用于基于控制终端根据所述积雪的实际深度，判定是否需要对高速公路进行交通限制；

若需要对所述高速公路进行交通限制，所述控制终端基于预设分析方法确定消除当前积雪深度对应的积雪所需的时间长度，并基于预设无线通信方式向驾驶员智能终端发送交通限制提醒信号以及解除交通限制的时间；

数据记录单元，用于将交通限制对应的日期信息以及解除交通限制的时间进行记录保存；

否则，所述控制终端基于当前积雪的实际深度匹配对应的目标除雪模式进行除雪操作

该实施例中，预设分析方法是提前设定好的，用于判断当前积深度对高速公路上的车辆行驶是否存在影响，以及影响的严重程度值。

该实施例中，预设无线通信方式是提前设定好的，例如可以是通过卫星向车载广播进行广播通知，也可以是将信息发送至驾驶员的手机终端。

上述技术方案的有益效果是：通过判断当前积雪的实际深度信息是否会对高速公路上车辆的行驶造成影响，且在造成影响时，对高速公路进行交通管制，便于对光伏组件上的积雪进行安全有效的除雪操作，同时也提高了广大驾驶员在高速公路上的行车安全。

实施例5：

在上述实施例1的基础上，本实施例提供了一种智能除雪的高速公路光伏顶棚系统，雪量比较模块，包括：

积雪深度比较单元，用于获取所述光伏组件上的当前积雪深度，并与预设积雪深度进行比较；

若所述光伏组件上的当前积雪深度小于所述预设积雪深度，判定采用第一目标除雪模式进行除雪操作；

若所述光伏组件上的当前积雪深度大于或等于所述预设积雪深度，判定采用第二目标除雪模式进行除雪操作。

该实施例中，预设积雪深度是提前设定好的，也是可以根据实际情况进行适当调整的。

该实施例中，第一目标除雪模式指的是光伏组件的正面光照及背面反光发电所产生的热量使得组件表面的积雪及时融化滑落。

该实施例中，第二目标除雪模式指的是当暴雪天气时，阳光无法穿过光伏组件上覆盖的积雪，背面反射光发电的热量不足以使得附着的积雪从光伏组件上剥离，通过DC/DC变换器系统对天沟内预装置的直流电加热装置供电，使天沟内的积雪融化导出天沟，同时，通过光伏控制器对光伏组件反供电产生热量，使得积雪从倾斜的光伏组件上滑落至天沟，在天沟内的直流电加热装置的作用下融化成水导入高速公路的两侧。

上述技术方案的有益效果是：通过积雪深度确定对应的除雪模式，有利于除雪的针对性，同时也提高了除雪的效率，降低了除雪成本，节省了大量人力物力。

实施例6：

在上述实施例1的基础上，本实施例提供了一种智能除雪的高速公路光伏顶棚系统，智能除雪模块，包括：

除雪模式获取单元，用于获取高速公路光伏顶棚的光伏组件上积雪对应的目标除雪模式，其中，所述目标除雪模式为第一目标除雪模式或第二目标除雪模式中的一种；

第一智能除雪单元，用于当所述目标除雪模式为第一目标除雪模式时，基于预设角度传感器获取当前太阳光射线与所述光伏顶棚的光伏组件之间形成的夹角值；

角度修正单元，用于将所述夹角值与预设夹角值进行比较，若所述夹角值与所述预设夹角值不相等，调整所述光伏顶棚的光伏组件倾斜角度，使所述光伏顶棚的光伏组件与当前太阳光射线之间形成的夹角值等于所述预设夹角值；

热量提供单元，用于在调整好光伏顶棚的光伏组件的倾斜角度后，获取所述光伏组件发电产生的第一热量，并基于所述第一热量以及太阳光射线的正面照射对所述公路光伏顶棚的光伏组件上积雪进行第一除雪操作；

第二智能除雪单元，用于当所述目标除雪模式为第二目标除雪模式时，基于预设变换器对光伏组件中天沟内预置的直流电加热装置进行第一供电，并获取供电产生的第二热量，并基于所述第二热量对所述天沟内的积雪进行除雪操作；

所述第二智能除雪单元，还用于获取天沟内积雪的除雪结果，且在所述天沟内积雪完全融化导出后，基于预设光伏控制器控制预设储能装置对所述光伏组件进行反供电，并获取反供电产生的第三热量，其中，基于预设储能装置对所述光伏组件进行反供电；

所述第二智能除雪单元，还用于基于所述第三热量对所述光伏组件上的积雪进行除雪操作，使所述光伏组件上的积雪滑落至所述天沟内部；

所述第二智能除雪单元，还用于基于预设变换器控制预设储能装置对光伏组件中天沟内预置的直流电加热装置进行第二供电，并获取供电产生的第四热量，并基于所述第四热量对滑落至所述天沟内的积雪进行除雪操作。

该实施例中，预设角度传感器是提前设定好的，用于确定光伏组件与太阳光射线之间的夹角值。

该实施例中，预设夹角值是提前设定好的，太阳光射线与光伏组件之间的夹角应达到90度。

该实施例中，预设变换器是提前设定好的，用于将切换供电方式，其中，供电方式为通过光发电为预设的储能装置进行供电以及通过预设的储能装置对光伏组件进行供电。

该实施例中，预置的直流电加热装置是提前设定好的，设置在导水沟内部，用于融化导水沟内部的积雪，为融化光伏组件上的积雪提供便利。

该实施例中，预设光伏控制器控制预设储能装置对所述光伏组件进行反供电指的是在太阳射线提供的温度以及光发电产生的热量不足以融化积雪时，通过预设光伏控制器切换供电方式，即通过预设储能装置对光伏组件进行反供电，通过反供电产生的热能以及太阳光射线提供的热量进行除雪操作。

上述技术方案的有益效果是：通过采用不同的除雪模式对不同的积雪深度进行相应的除雪操作，便于提高除雪效率，同时降低了除雪成本以及人力物力的消耗。

实施例7：

在上述实施例6的基础上，本实施例提供了一种智能除雪的高速公路光伏顶棚系统，角度修正单元，包括：

姿态初始化单元，用于初始化光伏组件姿态为输出电压最大的姿态，并基于所述光伏组件上预置的摄像头拍摄包含太阳的图像；

太阳位置确定单元，用于将所述包含太阳的图像进行二值化处理，得到二值化图像，其中，所述二值化图像中包含多个亮的像素点；

所述太阳位置确定单元，还用于将所述多个亮的像素点进行聚类，得到由多个亮的像素点连通的多个亮度区域，并确定所述多个亮度区域中面积最大的亮度区域；

所述太阳位置确定单元，还用于确定所述面积最大的亮度区域的中心位置，其中，所述中心位置为太阳位置；

角度偏差值确定单元，用于基于预设数据采集装置，获取所述光伏组件的实时角度数据，并基于所述光伏组件的实时角度数据与太阳位置，确定所述光伏组件当前姿态与正对太阳姿态之间的实时角度偏差值；

角度调整单元，用于基于所述实时角度偏差值，控制预设驱动装置对所述光伏组件的当前姿态进行调整，得到所述光伏组件对应的目标姿态；

输出功率检测单元，用于基于所述目标姿态实时采集所述光伏组件的输出电压，并将所述输出电压与预设阈值进行比较；

若所述输出电压小于所述预设阈值，判定对光伏组件姿态调整不合格，并对所述光伏组件对应的目标姿态进行微调，直至输出电压大于或等于所述预设阈值；

否则，判定对光伏组件姿态调整合格。

该实施例中，二值化处理指的是将包含太阳的图像处理为只有黑白两种颜色的图像。

该实施例中，多个亮的像素点连通的多个亮度区域指的是将包含太阳的图像进行二值化处理后，图像中只包括黑白两种颜色，且亮的像素点则为太阳光线影响下，且在二值化处理后亮度较高的像素点。

该实施例中，预设数据采集装置是提前设定好的，用于采集光伏组件的实时角度数据。

该实施例中，实时角度偏差值指的是当前光伏组件与太阳光线的夹角值与光伏组件与太阳光线垂直时夹角的差值。

该实施例中，预设驱动装置是提前设定好的，可以是电机等，用于带动光伏组件进行倾斜度的调整。

该实施例中，目标姿态指的是将光伏组件的当前倾斜角度进行调整后，使光伏组件与太阳光线垂直时对应的姿态信息。

该实施例中，预设阈值是提前设定好的，用于衡量调整后的光伏组件在靠光发电时的输出电压是否达到最大值。

上述技术方案的有益效果是：通过获取包含太阳的图像，并进行处理，确定太阳与光伏组件形成的角度值与预设角度值的实时偏差值，完成对光伏组件的调整，使光伏组件与太阳光线呈垂直，同时通过检测发电输出的电压值是否最大，完成对光伏组件倾斜度的最终调整，确保光辅组件在发电时能够尽可能的接收太阳光的直射，提高发电功率，从而产生更多的热量用于除雪操作，提高了除雪的效率。

实施例8：

在上述实施例6的基础上，本实施例提供了一种智能除雪的高速公路光伏顶棚系统，第二智能除雪单元，包括：

功率确定单元，用于获取基于预设光伏控制器控制预设储能装置对所述光伏组件进行反供电时的供电功率，同时确定在反供电过程中的内阻值；

热量计算单元，用于获取反供电时长，并基于所述供电功率以及反供电过程中的内阻值，确定反供电产生的第三热量值；

热量比较单元，用于将所述第三热量值与预设热量阈值进行比较；

若所述第三热量值大于或等于所述预设热量阈值，判定反供电产生的第三热量合格，并判定能够与太阳光结合实现对积雪的除雪操作；

否则，判定反供电产生的第三热量不合格。

该实施例中，内阻值指的是光伏组件以及预设储能装置中各个电子器件中存在的内阻值之和，且该内阻值是可以根据电子仪器内阻表直接获取的。

该实施例中，预设热量阈值是提前设定好的，用于衡量反供电产生的热量是否能够成功将积雪进行融化，是经过多次训练得到的。

上述技术方案的有益效果是：通过获取反供电的供电功率以及内阻值，便于准确计算反供电过程中产生的热量值，从而便于准确判定是否能够将积雪进行成功融化，提高了积雪融化的效率。

实施例9:

在上述实施例6的基础上，本实施例提供了一种智能除雪的高速公路光伏顶棚系统，第二智能除雪单元，还包括：

信息采集单元，用于获取光伏组件上积雪的融化速度，并将所述融化速度与预设融化速度进行比较；

除雪措施调整单元，用于当所述融化速度小于所述预设融化速度时，向监测终端发送第一报警提醒，并发送对所述光伏组件进行反供电的供电功率调整指令；

监测终端，用于基于所述供电功率调整指令调整所述预设储能装置的输出电压，直至所述融化速度大于或等于所述预设融化速度；

所述监测终端，还用于当所述融化速度大于或等于所述预设融化速度时，实时监测所述光伏组件上积雪的融化情况，并将所述融化情况进行记录保存。

该实施例中，预设融化速度是提前设定好的，用于衡量当前积雪的融化速度是否达到预期要求，其中，预设融化速度不是固定的，是可以人为修改的。

该实施例中，预设储能装置是提前设置在光伏组件的背面，用于对光伏组件进行反供电操作。

上述技术方案的有益效果是：通过监测积雪的融化速度，便于实时掌握积雪的融化情况，提高积雪融化的速率。

实施例10：

在上述实施例9的基础上，本实施例提供了一种智能除雪的高速公路光伏顶棚系统，监测终端，包括：

电压监测单元，用于获取基于所述供电功率调整指令调整所述预设储能装置的输出电压，并将所述输出电压与所述预设储能装置的额定电压进行比较；

若所述输出电压小于或等于预设储能装置的额定电压，判定所述预设储能装置的输出电压在可调控范围内，并基于所述输出电压对所述光伏组件进行反供电操作；

否则，判定所述预设储能装置存在超负荷，并向所述监测终端发送第二报警信息；

所述监测终端，用于基于所述第二报警信息从预设问题解决方案中匹配对应的目标解决方案，并基于所述目标解决方案对所述光伏组件上的积雪进行干预除雪操作。

该实施例中，预设问题解决方案是提前计划好的，用于在太阳光以及反供电产生的热量都不足以融化积雪时，进行备选除雪操作，例如可以是通过撒盐等措施加快积雪融化速度。

上述技术方案的有益效果是：通过实时检测预设储能装的输出电压，在预设储能装置的输出电压达到额定电压后融化速度依旧较慢时，匹配对应的解决方案进行干预除雪操作，提高了除雪的效率，便于较快完成除雪操作。

实施例11：

在上述实施例1的基础上，本实施例提供了一种智能除雪的高速公路光伏顶棚系统，雪量统计模块，包括：

雪量统计单元，用于获取分析得到的所述光伏组件上的积雪深度，并根据所述积雪深度确定所述光伏组件上的实际积雪量，同时根据所述积雪量计算采用预设储能装置进行反供电时，对反供电产生的热量的利用率，具体步骤包括：

第一计算单元，用于根据如下公式计算所述光伏组件上的实际积雪量：

Q＝(1-δ)*α*β*h；

其中，Q表示所述光伏组件上的实际积雪量；δ表示误差因子，且取值范围为(0.05，0.15)；h表示光伏组件上的积雪深度；β表示所述光伏组件的长度值；α表示所述光伏组件的宽度值；

第二计算单元，用于根据如下公式计算采用预设储能装置进行反供电时，对反供电产生的热量的利用率：

其中，η表示对反供电产生的热量的利用率，且取值范围为(0，1)；c表示积雪的比热容；ρ表示积雪的密度值；Q表示所述光伏组件上的实际积雪量；t表示所述光伏组件上的积雪开始融化时所对应的温度值；t₀表述所述光伏组件上的积雪未融化时对应的温度值；I表示采用预设储能装置进行反供电时的供电电流值；R表示采用预设储能装置进行反供电时预设储能装置的内阻值；t表示反供电的时间长度值；

热量利用率比较单元，用于将计算得到的热量的利用率与预设利用率进行比较；

若所述计算得到的热量的利用率大于或等于所述预设利用率，判定采用预设储能装置进行反供电时，对反供电产生的热量的利用率合格；

否则，判定采用预设储能装置进行反供电时，对反供电产生的热量的利用率不合格，并从预设除雪方案库中匹配备选干预方案，并基于所述备选干预方案对光伏组件上的积雪进行干预除雪，增加积雪的融化速度。

该实施例中，实际积雪量指的是人为原因或测量误差导致理论计算结果偏差，是受偏差影响后得到的实际积雪量值。

该实施例中，内阻值是可以通过查询内阻表直接获取的。

该实施例中，预设利用率是提前设定好的，用于衡量对光伏组件上的积雪进行融化时，积雪对产生的热量的利用情况。

上述技术方案的有益效果是：通过计算积雪量，并根据积雪量计算对光伏组件上积雪融化时，对反供电产生的热量的利用率，根据利用率的大小可以及时判断光伏组件上的积雪是否能达到预设除雪速率要求，且在不能达到预设要求时便于调整除雪方式，从而提高除雪效果以及除雪效率。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。