光伏系統(tǒng)設(shè)計中陰影測量的方法及其陰影測量儀器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種光伏系統(tǒng)設(shè)計中陰影測量的方法及其陰影測量儀器，方法的步驟如下：提供一陰影測量儀器，該陰影測量儀器具有一光源體；根據(jù)目標(biāo)物所在地理位置的緯度、赤緯角和時間段，得到此時太陽的太陽高度角和太陽方位角；保持陰影測量儀器呈水平狀態(tài)，并對陰影測量儀器相對于目標(biāo)物進(jìn)行位置調(diào)節(jié)，將光源體對目標(biāo)物的照射模擬成太陽對目標(biāo)物的照射；選取目標(biāo)物邊緣的多個關(guān)鍵點；打開光源體，并對光源體的照射方向進(jìn)行調(diào)節(jié)，使其照射每個目標(biāo)物上的每個關(guān)鍵點，從而得到關(guān)鍵點對應(yīng)的投影點；通過參考各種形狀遮擋物的投影軌跡并結(jié)合該目標(biāo)物的投影點，繪畫出目標(biāo)物的陰影遮擋面積。通過本發(fā)明方法能夠驗證光伏發(fā)電系統(tǒng)中各種屋頂?shù)娜コ幱罢趽趺娣e和支架安裝間距的合理性。
【專利說明】光伏系統(tǒng)設(shè)計中陰影測量的方法及其陰影測量儀器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種光伏系統(tǒng)設(shè)計中陰影測量的方法及其陰影測量儀器，屬于光伏系統(tǒng)設(shè)計【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，隨著國內(nèi)分布式發(fā)電的發(fā)展，由于單個項目小、項目預(yù)算少，所以就要求在項目的設(shè)計和施工進(jìn)行創(chuàng)新以減少整體的運營成本、提高項目的回收能力，積極推動光伏分布式發(fā)電市場爆發(fā)。在現(xiàn)階段，光伏系統(tǒng)的設(shè)計只有具有一定的學(xué)歷和經(jīng)驗的設(shè)計人員才能進(jìn)行設(shè)計，以保證設(shè)計的合理性。在設(shè)計中，由于屋頂多樣化，同時需要模擬太陽的運行軌跡進(jìn)行計算陰影，設(shè)計人員經(jīng)常對計算陰影深感痛苦，由于其計算過程涉及多個三角函數(shù)，建立3D模型才能計算出陰影遮擋的軌跡和面積，這是光伏設(shè)計中耗時最長、計算最困難的模塊。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種光伏系統(tǒng)設(shè)計中陰影測量的方法，通過該方法能夠驗證光伏發(fā)電系統(tǒng)中各種屋頂?shù)娜コ幱罢趽趺娣e和支架安裝間距的合理性。
[0004]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種光伏系統(tǒng)設(shè)計中陰影測量的方法，該方法的步驟如下:
[0005](I)提供一陰影測量儀器，該陰影測量儀器具有一照射方向可調(diào)的光源體；
[0006](2)根據(jù)目標(biāo)物所在地理位置的緯度、赤緯角和時間段，得到此時太陽的太陽高度角和太陽方位角；
[0007](3)保持陰影測量儀器呈水平狀態(tài)，并對陰影測量儀器相對于目標(biāo)物進(jìn)行位置調(diào)節(jié)，使陰影測量儀器的光源體相對于目標(biāo)物的方位角等于太陽方位角，其高度角等于太陽高度角，從而將光源體對目標(biāo)物的照射模擬成太陽對目標(biāo)物的照射；
[0008](4)選取目標(biāo)物邊緣的多個關(guān)鍵點；
[0009](5)打開光源體，并對光源體的照射方向進(jìn)行調(diào)節(jié)，使其照射每個目標(biāo)物上的每個關(guān)鍵點，從而得到關(guān)鍵點對應(yīng)的投影點；
[0010](6)通過參考各種形狀遮擋物的投影軌跡并結(jié)合該目標(biāo)物的投影點，從而繪畫出目標(biāo)物的陰影遮擋面積。
[0011]進(jìn)一步提供了一種陰影測量儀器的具體結(jié)構(gòu)以便更好地測量陰影面積，所述的陰影測量儀器還具有角度盤、指南針和水平儀，水平儀和指南針均安裝在角度盤上，角度盤的邊緣部刻制有用于指示方位角的角度刻度線組，指南針的正南方向?qū)?zhǔn)角度盤上的某一角度刻度線，并且該角度刻度線作為零方位角的參考角度刻度線；在所述的步驟(3)中，通過水平儀來確定陰影測量儀器呈水平狀態(tài)，所述的光源體相對于目標(biāo)物的方位角的調(diào)節(jié)方法為:將目標(biāo)物對準(zhǔn)角度盤上的另一角度刻度線，確保該角度刻度線與參考角度刻度線的夾角等于太陽方位角。
[0012]進(jìn)一步提供了一種光源體的具體結(jié)構(gòu)以便其能夠照射目標(biāo)物上選取的各個關(guān)鍵點，所述的光源體為旋轉(zhuǎn)紅外發(fā)射器，它包括紅外發(fā)射源、云臺球體、旋轉(zhuǎn)體、底盤、旋轉(zhuǎn)體驅(qū)動機構(gòu)和云臺球體驅(qū)動機構(gòu)，底盤安裝在角度盤的中心處，旋轉(zhuǎn)體可旋轉(zhuǎn)地支承在底盤上，云臺球體可活動地安裝在旋轉(zhuǎn)體的頂部，所述的紅外發(fā)射源安裝在云臺球體上，旋轉(zhuǎn)體驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)體相對于底盤旋轉(zhuǎn)，云臺球體驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動云臺球體相對于旋轉(zhuǎn)體活動。
[0013]本發(fā)明還提供了一種該光伏系統(tǒng)設(shè)計中陰影測量的方法中使用的陰影測量儀器，它包括角度盤、指南針、水平儀和照射方向可調(diào)的光源體，角度盤的邊緣部刻制有用于指示方位角的角度刻度線組，光源體安裝在角度盤的中心處，水平儀和指南針均安裝在角度盤上，并且指南針的正南方向?qū)?zhǔn)作為零方位角參考的一角度刻度線。
[0014]進(jìn)一步，所述的光源體為旋轉(zhuǎn)紅外發(fā)射器，它包括紅外發(fā)射源、云臺球體、旋轉(zhuǎn)體、底盤、旋轉(zhuǎn)體驅(qū)動機構(gòu)和云臺球體驅(qū)動機構(gòu)，底盤安裝在角度盤的中心處，旋轉(zhuǎn)體可旋轉(zhuǎn)地支承在底盤上，云臺球體可活動地安裝在旋轉(zhuǎn)體的頂部，所述的紅外發(fā)射源安裝在云臺球體上，旋轉(zhuǎn)體驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)體相對于底盤旋轉(zhuǎn)，云臺球體驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動云臺球體相對于旋轉(zhuǎn)體活動。
[0015]采用了上述技術(shù)方案后，本發(fā)明的方法根據(jù)得到的太陽的太陽高度角和太陽方位角，使光源體設(shè)置在太陽的相對位置處，將太陽發(fā)光模擬為光源體的發(fā)光，從而照射目標(biāo)物，再參考各種形態(tài)遮擋物的投影軌跡，并結(jié)合其投影點，從而繪制出目標(biāo)物的陰影遮擋面積，驗證光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計中各種屋頂?shù)娜コ幱罢趽趺娣e和支架安裝間距的合理性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明的陰影測量儀器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2為本發(fā)明的光源體的立體圖。

【具體實施方式】
[0018]為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被清楚地理解，下面根據(jù)具體實施例并結(jié)合附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0019]一種光伏系統(tǒng)設(shè)計中陰影測量的方法，該方法的步驟如下:
[0020](I)提供一陰影測量儀器，該陰影測量儀器具有一照射方向可調(diào)的光源體；
[0021](2)根據(jù)目標(biāo)物所在地理位置的緯度、赤緯角和時間段，得到此時太陽的太陽高度角和太陽方位角；
[0022](3)保持陰影測量儀器呈水平狀態(tài)，并對陰影測量儀器相對于目標(biāo)物進(jìn)行位置調(diào)節(jié)，使陰影測量儀器的光源體相對于目標(biāo)物的方位角等于太陽方位角，其高度角等于太陽高度角，從而將光源體對目標(biāo)物的照射模擬成太陽對目標(biāo)物的照射；
[0023](4)選取目標(biāo)物邊緣的多個關(guān)鍵點；
[0024](5)打開光源體，并對光源體的照射方向進(jìn)行調(diào)節(jié)，使其照射每個目標(biāo)物上的每個關(guān)鍵點，從而得到關(guān)鍵點對應(yīng)的投影點；
[0025](6)通過參考各種形狀遮擋物的投影軌跡并結(jié)合該目標(biāo)物的投影點，從而繪畫出目標(biāo)物的陰影遮擋面積。
[0026]如圖1、2所示，陰影測量儀器還具有角度盤1、指南針2和水平儀3，水平儀3和指南針2均安裝在角度盤I上,角度盤I的邊緣部刻制有用于指示方位角的角度刻度線組1-1，指南針2的正南方向?qū)?zhǔn)角度盤I上的某一角度刻度線，并且該角度刻度線作為零方位角的參考角度刻度線；在步驟(3)中，通過水平儀3來確定陰影測量儀器呈水平狀態(tài)，所述的光源體相對于目標(biāo)物的方位角的調(diào)節(jié)方法為:將目標(biāo)物對準(zhǔn)角度盤I上的另一角度刻度線，確保該角度刻度線與參考角度刻度線的夾角等于太陽方位角。
[0027]如圖2所示，光源體為旋轉(zhuǎn)紅外發(fā)射器，它包括紅外發(fā)射源4、云臺球體5、旋轉(zhuǎn)體
6、底盤7、旋轉(zhuǎn)體驅(qū)動機構(gòu)和云臺球體驅(qū)動機構(gòu)，底盤7安裝在角度盤I的中心處，旋轉(zhuǎn)體6可旋轉(zhuǎn)地支承在底盤7上，云臺球體5可活動地安裝在旋轉(zhuǎn)體6的頂部，紅外發(fā)射源4安裝在云臺球體5上,旋轉(zhuǎn)體驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)體6相對于底盤7旋轉(zhuǎn),云臺球體驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動云臺球體5相對于旋轉(zhuǎn)體6活動。通過旋轉(zhuǎn)圖2所示的球體粗調(diào)按鈕8,也就是通過云臺球體驅(qū)動機構(gòu)調(diào)節(jié)云臺球體5相對于旋轉(zhuǎn)體6的位置,通過旋轉(zhuǎn)圖2所示的旋轉(zhuǎn)體控制旋鈕9，也就是通過旋轉(zhuǎn)體驅(qū)動機構(gòu)調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)體6相對于底盤7的位置。
[0028]本發(fā)明的工作原理如下:
[0029]本發(fā)明的方法根據(jù)得到的太陽的太陽高度角和太陽方位角，使光源體設(shè)置在太陽的相對位置處，將太陽發(fā)光模擬為光源體的發(fā)光，從而照射目標(biāo)物，再參考各種形態(tài)遮擋物的投影軌跡，并結(jié)合其投影點，從而繪制出目標(biāo)物的陰影遮擋面積，驗證光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計中各種屋頂?shù)娜コ幱罢趽趺娣e和支架安裝間距的合理性。
[0030]以上所述的具體實施例，對本發(fā)明解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種光伏系統(tǒng)設(shè)計中陰影測量的方法，其特征在于該方法的步驟如下: (1)提供一陰影測量儀器，該陰影測量儀器具有一照射方向可調(diào)的光源體； (2)根據(jù)目標(biāo)物所在地理位置的緯度、赤緯角和時間段，得到此時太陽的太陽高度角和太陽方位角； (3)保持陰影測量儀器呈水平狀態(tài)，并對陰影測量儀器相對于目標(biāo)物進(jìn)行位置調(diào)節(jié)，使陰影測量儀器的光源體相對于目標(biāo)物的方位角等于太陽方位角，其高度角等于太陽高度角，從而將光源體對目標(biāo)物的照射模擬成太陽對目標(biāo)物的照射； (4)選取目標(biāo)物邊緣的多個關(guān)鍵點； (5)打開光源體，并對光源體的照射方向進(jìn)行調(diào)節(jié)，使其照射每個目標(biāo)物上的每個關(guān)鍵點，從而得到關(guān)鍵點對應(yīng)的投影點； (6)通過參考各種形狀遮擋物的投影軌跡并結(jié)合該目標(biāo)物的投影點，從而繪畫出目標(biāo)物的陰影遮擋面積。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏系統(tǒng)設(shè)計中陰影測量的方法，其特征在于:所述的陰影測量儀器還具有角度盤(I)、指南針(2)和水平儀(3)，水平儀(3)和指南針(2)均安裝在角度盤(I)上，角度盤(I)的邊緣部刻制有用于指示方位角的角度刻度線組(1-1)，指南針(2)的正南方向?qū)?zhǔn)角度盤(I)上的某一角度刻度線，并且該角度刻度線作為零方位角的參考角度刻度線；在所述的步驟(3)中，通過水平儀(3)來確定陰影測量儀器呈水平狀態(tài)，所述的光源體相對于目標(biāo)物的方位角的調(diào)節(jié)方法為:將目標(biāo)物對準(zhǔn)角度盤(I)上的另一角度刻度線，確保該角度刻度線與參考角度刻度線的夾角等于太陽方位角。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光伏系統(tǒng)設(shè)計中陰影測量的方法，其特征在于:所述的光源體為旋轉(zhuǎn)紅外發(fā)射器，它包括紅外發(fā)射源(4)、云臺球體(5)、旋轉(zhuǎn)體￠)、底盤(7)、旋轉(zhuǎn)體驅(qū)動機構(gòu)和云臺球體驅(qū)動機構(gòu)，底盤(7)安裝在角度盤(I)的中心處，旋轉(zhuǎn)體(6)可旋轉(zhuǎn)地支承在底盤(7)上，云臺球體(5)可活動地安裝在旋轉(zhuǎn)體(6)的頂部，所述的紅外發(fā)射源(4)安裝在云臺球體(5)上,旋轉(zhuǎn)體驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)體(6)相對于底盤(7)旋轉(zhuǎn)，云臺球體驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動云臺球體(5)相對于旋轉(zhuǎn)體(6)活動。
4.一種如權(quán)利要求1所述的光伏系統(tǒng)設(shè)計中陰影測量的方法中使用的陰影測量儀器，其特征在于:它包括角度盤(I)、指南針(2)、水平儀(3)和照射方向可調(diào)的光源體，角度盤(I)的邊緣部刻制有用于指示方位角的角度刻度線組(1-1)，光源體安裝在角度盤(I)的中心處，水平儀⑶和指南針⑵均安裝在角度盤⑴上，并且指南針⑵的正南方向?qū)?zhǔn)作為零方位角參考的一角度刻度線。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的陰影測量儀器，其特征在于:所述的光源體為旋轉(zhuǎn)紅外發(fā)射器，它包括紅外發(fā)射源(4)、云臺球體(5)、旋轉(zhuǎn)體￠)、底盤(7)、旋轉(zhuǎn)體驅(qū)動機構(gòu)和云臺球體驅(qū)動機構(gòu)，底盤(7)安裝在角度盤(I)的中心處，旋轉(zhuǎn)體(6)可旋轉(zhuǎn)地支承在底盤(7)上，云臺球體(5)可活動地安裝在旋轉(zhuǎn)體￠)的頂部，所述的紅外發(fā)射源(4)安裝在云臺球體(5)上，旋轉(zhuǎn)體驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)體(6)相對于底盤(7)旋轉(zhuǎn)，云臺球體驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動云臺球體(5)相對于旋轉(zhuǎn)體(6)活動。
【文檔編號】G01B11/28GK104165605SQ201410447418
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年9月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月3日
【發(fā)明者】呂永杰 申請人:常州天合光能有限公司