[发明专利]一种基于图像识别测霜技术的空气源热泵控霜方法

说明书

本发明公开了一种基于图像识别测霜技术的空气源热泵控霜方法，机组控制器发出指令控制空气源热泵机组切换至制热模式运行，同时图像处理控制器控制摄像探头开启；摄像探头按时间间隔对室外换热器翅片表面进行拍摄，并将图像信号传输到图像处理控制器中；对图像信号进行像素点灰度识别；对图像结霜像素点进行程度识别；对输出结果进行乘积处理；图像处理控制器向机组控制器传达除霜信号，机组控制器控制机组进行除霜操作；将图像信号传输到图像处理控制器中，图像处理控制器对接收的图像进行滤波、锐化以及灰度处理；对图像信号进行像素点灰度识别；本发明避免结霜不均的干扰，能够准确有效的反映霜量，可有效控制空气源热泵机组的除霜操作。

技术领域

本发明涉及一种新型除霜控制方法，具体地说，涉及一种基于图像识别测霜技术的空气源热泵除霜控制方法，属于除霜技术领域。

背景技术

结霜是影响空气源热泵机组运行效率的关键问题，随着换热器表面霜层的存在与生长，空气流过翅片管的阻力加大，流量减少，传热热阻增加，造成机组的制热性能衰减，严重时出现机组停机，因此周期性的除霜操作必不可少。现有除霜控制技术按照除霜判断依据的不同，大致可分为三大类：

1)基于“软测量”思想间接判断霜层程度的控霜方法：温度-时间除霜控制法、定时除霜控制法、空气压差除霜控制法、自修正除霜控制法等；

2)基于“直接测量”思想直接测量霜层厚度的控霜方法：激光技术测量霜层厚度、显微成像技术观测霜层厚度、千分尺技术测量霜层厚度等；

3)基于“人工智能”思想智能判断霜层程度的控霜方法：模糊智能除霜控制技术、综合结霜指数(FI)进行判断的除霜控制技术、模糊自修正除霜控制技术等。

然而，理想除霜的前提是对霜层的准确感知并有效监测霜层的生长，目前，通过测量结霜条件或结霜副产物中的一个或多个变量作为依据的“软测量”控霜方法尚不能对结霜过程进行全面认知与监测；考虑多因素的智能控霜方法由于对结霜过程的理论研究尚不充分，工作量大且准确的样本不易获得等问题，使得控制精度不高；而基于“直接测量”思想的控霜方法，是解决“误除霜”事故最有效的方法，但目前受到操作空间、环境条件、造价等因素制约，尚未广泛投入使用。因此，空气源热泵机组在实际运行过程中，经常出现“无霜除霜”和“有霜不除”的“误除霜”事故。“误除霜”导致的后果不仅表现在能源浪费、供热不足以及室内热舒适性降低等方面，严重时还会出现高压侧压力超过系统高压保护值，压缩机功率急剧上升，造成压缩机烧毁的恶性事故。

中国专利CN200910033545.1(南京理工大学)公开了一种基于图像识别技术的空气源热泵除霜系统及其控制方法，该专利的主要技术特色在于首次提出了利用图像识别方法反映结霜情况的思路，但是该方案存在一些技术不足，由于只设定了一个结霜阈值p，导致图像识别结果仅表征霜层面积占比，未能识别霜层密度。在结霜不均匀的情况下，不能真实反映结霜量。因此该方案存在较大的技术局限性。

同理，专利CN201710704639.1(天津大学)公开了一种基于图像处理及热气旁通的空气源热泵除霜系统及方法，该专利技术特色在于对图像识别方案做了进一步优化，采用多阈值分割将霜层按照程度进行划分，在原理上能够有效的提高测霜准确性。但实际结霜中，机组换热面霜层密度分布极不规律，仅以三个表征值反映霜层分布不均仍存在较大误差，也未能达到量化霜量的效果。同时在技术层面上，针对结霜特性不同的机组，表征值的确定需要大量的实验数据与修正，因此需要提出一种新的方法对其进行克服。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于图像识别测霜技术的空气源热泵除霜控制方法，能够对结霜过程进行准确监测，可有效控制机组除霜操作，解决现有空气源热泵控霜方法中“误除霜”问题，保证供暖机组的高效运行。