基于智能手機(jī)app的便攜式輻照測(cè)試裝置及測(cè)試方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種基于智能手機(jī)APP的便攜式輻照測(cè)試裝置及測(cè)試方法，其中測(cè)試裝置結(jié)構(gòu)大大簡(jiǎn)化，成本低，使用簡(jiǎn)便，通過(guò)藍(lán)牙4.0或以上版本進(jìn)行傳輸保證其傳輸可靠性和傳輸范圍，通過(guò)智能手機(jī)APP準(zhǔn)確計(jì)算出水平面直接輻射強(qiáng)度、水平面散射輻射強(qiáng)度、斜面面直接輻射強(qiáng)度、斜面散射輻射強(qiáng)度以及總輻射強(qiáng)度，優(yōu)化對(duì)數(shù)據(jù)的后續(xù)處理能力，人機(jī)友好界面得到應(yīng)用，該裝置可廣泛應(yīng)用于光伏電站發(fā)電預(yù)測(cè)與評(píng)估。
【專利說(shuō)明】
基于智能手機(jī)APP的便攜式輻照測(cè)試裝置及測(cè)試方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種輻照測(cè)試裝置及測(cè)試方法，具體地，涉及一種基于智能手機(jī)APP的 便攜式輻照測(cè)試裝置及測(cè)試方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在太陽(yáng)能行業(yè)內(nèi)，隨著光伏系統(tǒng)安裝容量的快速增長(zhǎng)，光伏系統(tǒng)的運(yùn)行評(píng)估體系 逐漸建立起來(lái)，其中最重要的一點(diǎn)是光伏系統(tǒng)效率評(píng)估。在進(jìn)行光伏發(fā)電效率評(píng)估時(shí)，尤其 針對(duì)聚光、太陽(yáng)跟蹤光伏系統(tǒng)，除需要總輻射量外，散射輻射、直接輻射數(shù)據(jù)也非常關(guān)鍵，通 常便攜輻射測(cè)試儀無(wú)法同時(shí)測(cè)量散射輻射、直接輻照，給使用帶來(lái)諸多不便并且通常情況 下，不能及時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行保存和分析，往往需要通過(guò)PC端來(lái)進(jìn)行后續(xù)處理。近年來(lái)，隨著移 動(dòng)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，智能智能手機(jī)逐漸成為重要的信息載體，基于信息采集能力和互 聯(lián)網(wǎng)連接能力，智能手機(jī)APP已經(jīng)普遍應(yīng)用于各行各業(yè)，極大提高生活質(zhì)量、工作效率。APP 可整合新技術(shù);APP依附于智能手機(jī)，因此智能手機(jī)的隨時(shí)隨身性、互動(dòng)性特點(diǎn)，也是APP具 有相應(yīng)的特點(diǎn);APP的開(kāi)發(fā)成本，相比傳統(tǒng)手段成本更低;通過(guò)新技術(shù)以及數(shù)據(jù)分析，APP可 實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位目標(biāo)用戶，實(shí)現(xiàn)低成本快速增長(zhǎng)成為可能。將智能手機(jī)APP運(yùn)用到輻照測(cè)量 中，將會(huì)帶來(lái)更大的便攜性和經(jīng)濟(jì)效益。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003] 本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述缺陷和不足，提供了一種基于智能手機(jī) APP的便攜式輻照測(cè)試裝置及測(cè)試方法。
[0004] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種基于智能手機(jī)APP的便攜式輻照測(cè)試裝置， 包括輻照數(shù)據(jù)采集模塊、藍(lán)牙模塊和智能手機(jī)APP;
[0005] 所述輻照采集模塊包括水平太陽(yáng)電池單元和斜面太陽(yáng)電池單元，所述水平太陽(yáng)電 池單元和斜面太陽(yáng)電池單元均包括太陽(yáng)電池和太陽(yáng)電池外側(cè)的保護(hù)層，水平太陽(yáng)電池單元 和斜面太陽(yáng)電池單元分別通過(guò)導(dǎo)線與第一采樣電路和第二采樣電路相連，所述第一采樣電 路和所述第二采樣電路分別與所述第一 AD轉(zhuǎn)換器和第二AD轉(zhuǎn)換器相連，所述第一 AD轉(zhuǎn)換器 和第二AD轉(zhuǎn)換器均與單片機(jī)相連，所述單片機(jī)通過(guò)藍(lán)牙模塊與所述智能手機(jī)APP相連；
[0006] 所述藍(lán)牙模塊采用藍(lán)牙4.0或以上版本；
[0007]所述智能手機(jī)APP用于接收藍(lán)牙模塊傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算分析，計(jì)算出水平面直 接輻射強(qiáng)度、水平面散射輻射強(qiáng)度、斜面面直接輻射強(qiáng)度、斜面散射輻射強(qiáng)度和總輻射數(shù) 值，具體包括數(shù)據(jù)接收模塊、GPS定位模塊、時(shí)間模塊以及數(shù)據(jù)計(jì)算分析模塊。
[0008] 進(jìn)一步，所述智能手機(jī)APP還包括自動(dòng)保存模塊。
[0009] 進(jìn)一步，所述GPS定位模塊為智能手機(jī)自帶的GPS定位器。
[0010] 進(jìn)一步，所述時(shí)間模塊為智能手機(jī)自帶的實(shí)時(shí)時(shí)鐘。
[0011] 進(jìn)一步，所述保護(hù)層是聚四氟乙烯層或聚碳酸酯層。
[0012] 基于智能手機(jī)APP的便攜式輻照測(cè)試裝置的測(cè)試方法，包括以下步驟：
[0013] 步驟一，測(cè)試前調(diào)試；
[0014] 使用前對(duì)水平面太陽(yáng)電池單元和斜面太陽(yáng)電池單元的太陽(yáng)電池均進(jìn)行大于 20KWh/m2的光衰減；
[0015]步驟二，數(shù)據(jù)采集；
[0016]第一采集電路和第二采集電路采集到輻照數(shù)據(jù)后經(jīng)第一 AD轉(zhuǎn)換器和第二AD轉(zhuǎn)換 器轉(zhuǎn)換后傳輸給單片機(jī)，單片機(jī)通過(guò)藍(lán)牙模塊發(fā)送給智能手機(jī)APP;
[0017]步驟三，確定時(shí)間和空間參數(shù)；
[0018] 智能手機(jī)APP利用智能手機(jī)自帶的GPS定位器確定測(cè)試地點(diǎn)的經(jīng)度和煒度、利用智 能手機(jī)自帶的實(shí)時(shí)時(shí)鐘確定測(cè)試時(shí)間。
[0019] 步驟四，數(shù)據(jù)計(jì)算；
[0020] 智能手機(jī)APP將接收到的輻照數(shù)據(jù)后采用HAY模型計(jì)算斜面的散射輻射度值HdtdK 平面的直接輻射強(qiáng)度值Hb、水平面的散射輻射強(qiáng)度值Hd、斜面的直接輻射強(qiáng)度Hbt、斜面的散 射輻射強(qiáng)度值Hdt，具體計(jì)算公式式為：
[0021]
[0022] H=Hb+Hd
[0023] Hx=Hbt+Hdt
[0024] Hbt = HbXRb
[0025] 其中，Ho為大氣層外水平面上太陽(yáng)輻射量，β為傾角，H為測(cè)試水平面總輻射強(qiáng)度，Ητ 斜面總輻射強(qiáng)度，總輻射強(qiáng)度等于散射輻射強(qiáng)度與直接輻射強(qiáng)度之和;Rb為斜面與水平面 上直接輻射量之比，具體計(jì)算公式如下：
[0026]
[0027]其中，s為光伏陣列傾角，δ為太陽(yáng)赤煒，hs為水平面上日落時(shí)角，hs'為傾斜面上日 落時(shí)角，Φ是光伏供電系統(tǒng)的當(dāng)?shù)責(zé)樁龋桓鶕?jù)按照Cooper方程，計(jì)算出太陽(yáng)赤煒δ:
?中，η為一年中之天數(shù)，如：在春分，η = 81，貝0 = 0,日出日落 時(shí)角表達(dá)式:cosh = _tgC>tg5式中，h為日出或日落時(shí)角，正為日落時(shí)角，即hs，負(fù)為日出時(shí) 角，對(duì)于北半球，當(dāng)-1<-七8(1^85<+1，有]18 = 31'(3〇8(48 4^區(qū)5);
[0028]步驟五，計(jì)算結(jié)果分析；
[0029] 智能手機(jī)APP對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行圖樣分析，形成折線圖，并保存在智能手機(jī)上。
[0030] 進(jìn)一步，所述智能手機(jī)APP包括自動(dòng)保存模塊，通過(guò)自動(dòng)保存模塊自動(dòng)記錄保存某 個(gè)時(shí)間段內(nèi)的數(shù)據(jù)，并把數(shù)據(jù)保存在智能手機(jī)上。
[0031] 本發(fā)明所達(dá)到的有益技術(shù)效果:結(jié)構(gòu)大大簡(jiǎn)化，成本低，使用簡(jiǎn)便，通過(guò)藍(lán)牙4.0或 以上版本進(jìn)行傳輸保證其傳輸可靠性和傳輸范圍，通過(guò)智能手機(jī)APP準(zhǔn)確計(jì)算出水平面直 接輻射強(qiáng)度、水平面散射輻射強(qiáng)度、斜面面直接輻射強(qiáng)度、斜面散射輻射強(qiáng)度以及總輻射強(qiáng) 度，優(yōu)化對(duì)數(shù)據(jù)的后續(xù)處理能力，人機(jī)友好界面得到應(yīng)用。該裝置可廣泛應(yīng)用于光伏電站發(fā) 電預(yù)測(cè)與評(píng)估。
【附圖說(shuō)明】
[0032]圖1本發(fā)明之基于智能手機(jī)APP的便攜式輻照測(cè)試裝置的部件連接框圖；
[0033]圖2本發(fā)明之太陽(yáng)電池電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說(shuō)明本發(fā)明 的技術(shù)方案，而不能以此來(lái)限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0035]如圖1-2所示，本發(fā)明提供一種基于智能手機(jī)APP的便攜式輻照測(cè)試裝置，包括輻 照數(shù)據(jù)采集模塊、藍(lán)牙模塊和智能手機(jī)APP;
[0036] 所述輻照采集模塊包括水平太陽(yáng)電池單元和斜面太陽(yáng)電池單元，所述水平太陽(yáng)電 池單元和斜面太陽(yáng)電池單元均包括太陽(yáng)電池和太陽(yáng)電池外側(cè)的保護(hù)層，所述保護(hù)層是聚四 氟乙烯層或聚碳酸酯層，水平太陽(yáng)電池單元和斜面太陽(yáng)電池單元分別通過(guò)導(dǎo)線與第一采樣 電路和第二采樣電路相連，所述第一采樣電路和所述第二采樣電路分別與所述第一 AD轉(zhuǎn)換 器和第二AD轉(zhuǎn)換器相連，所述第一 AD轉(zhuǎn)換器和第二AD轉(zhuǎn)換器均與單片機(jī)相連，所述單片機(jī) 通過(guò)藍(lán)牙模塊與所述智能手機(jī)APP相連；
[0037] 所述藍(lán)牙模塊采用藍(lán)牙4.0或以上版本；
[0038] 所述智能手機(jī)APP用于接收藍(lán)牙模塊傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算分析，計(jì)算出水平面直 接輻射強(qiáng)度、水平面散射輻射強(qiáng)度、斜面面直接輻射強(qiáng)度、斜面散射輻射強(qiáng)度和總輻射數(shù) 值，具體包括數(shù)據(jù)接收模塊、GPS定位模塊、時(shí)間模塊以及數(shù)據(jù)計(jì)算分析模塊。
[0039] 由于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接具有一定程度的不可靠性，數(shù)據(jù)傳輸隨時(shí)都可以中斷，并且不 能實(shí)時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行回傳與處理，為了解決這個(gè)問(wèn)題，所述智能手機(jī)APP還包括自動(dòng)保存模 塊，，通過(guò)自動(dòng)保存模塊自動(dòng)記錄保存某個(gè)時(shí)間段內(nèi)的數(shù)據(jù)，并發(fā)數(shù)據(jù)保存在智能手機(jī)上， 智能手機(jī)APP對(duì)保存的數(shù)據(jù)進(jìn)行圖樣分析，形成折線圖，供用戶參考。
[0040] 所述GPS定位模塊為智能手機(jī)自帶的GPS定位器。所述時(shí)間模塊為智能手機(jī)自帶的 實(shí)時(shí)時(shí)鐘。通過(guò)智能手機(jī)自帶的實(shí)時(shí)時(shí)鐘和GPS定位器，將智能設(shè)備轉(zhuǎn)換為一個(gè)無(wú)線福照數(shù) 據(jù)獲取平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)輻照強(qiáng)度的實(shí)時(shí)測(cè)量，完成對(duì)數(shù)據(jù)的圖形分析和保存。
[0041] 基于智能手機(jī)APP的便攜式輻照測(cè)試裝置的測(cè)試方法，包括以下步驟：
[0042]步驟一，測(cè)試前調(diào)試；
[0043] 使用前對(duì)水平面太陽(yáng)電池單元和斜面太陽(yáng)電池單元的太陽(yáng)電池均進(jìn)行大于 20KWh/m2的光衰減；
[0044] 步驟二，數(shù)據(jù)采集；
[0045]第一采集電路和第二采集電路采集到輻照數(shù)據(jù)后經(jīng)第一 AD轉(zhuǎn)換器和第二AD轉(zhuǎn)換 器轉(zhuǎn)換后傳輸給單片機(jī)，單片機(jī)通過(guò)藍(lán)牙模塊發(fā)送給智能手機(jī)APP;
[0046]步驟三，確定時(shí)間和空間參數(shù)；
[0047]智能手機(jī)APP利用智能手機(jī)自帶的GPS定位器確定測(cè)試地點(diǎn)的經(jīng)度和煒度、利用智 能手機(jī)自帶的實(shí)時(shí)時(shí)鐘確定測(cè)試時(shí)間。
[0048]步驟四，數(shù)據(jù)計(jì)算；
[0049]智能手機(jī)APP將接收到的輻照數(shù)據(jù)后采用HAY模型計(jì)算斜面的散射輻射度值HdtdK 平面的直接輻射強(qiáng)度值Hb、水平面的散射輻射強(qiáng)度值Hd、斜面的直接輻射強(qiáng)度Hbt、斜面的散 射輻射強(qiáng)度值Hdt，具體計(jì)算公式式為：
[0050]
[0051] H=Hb+Hd
[0052] HT=Hbt+Hdt
[0053] Hbt = HbXRb
[0054] 其中，Ho為大氣層外水平面上太陽(yáng)輻射量，β為傾角，H為測(cè)試水平面總輻射強(qiáng)度，Ht 斜面總輻射強(qiáng)度，總輻射強(qiáng)度等于散射輻射強(qiáng)度與直接輻射強(qiáng)度之和;Rb為斜面與水平面 上直接輻射量之比，具體計(jì)算公式如下：
[0055]
[0056] 其中，s為光伏陣列傾角，δ為太陽(yáng)赤煒，hs為水平面上日落時(shí)角，hs'為傾斜面上日 落時(shí)角，Φ是光伏供電系統(tǒng)的當(dāng)?shù)責(zé)樁?；根?jù)按照Cooper方程，計(jì)算出太陽(yáng)赤煒δ:
實(shí)中，η為一年中之天數(shù)，如：在春分，η = 81，貝0 = 0,日出日落 時(shí)角表達(dá)式：cosh = _tgC>tg5式中，h為日出或日落時(shí)角，正為日落時(shí)角，即hs，負(fù)為日出時(shí) 角，對(duì)于北半球，當(dāng)-1<-七8(1^85<+1，有]18 = 31'(3〇8(48 4^區(qū)5);
[0057]步驟五，計(jì)算結(jié)果分析；
[0058]智能手機(jī)APP對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行圖樣分析，形成折線圖，并保存在智能手機(jī)上。
[0059]所述智能手機(jī)APP包括自動(dòng)保存模塊，通過(guò)自動(dòng)保存模塊自動(dòng)記錄保存某個(gè)時(shí)間 段內(nèi)的數(shù)據(jù)，并把數(shù)據(jù)保存在智能手機(jī)上。
[0060]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變形，這些改進(jìn)和變形 也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 基于智能手機(jī)APP的便攜式輻照測(cè)試裝置，其特征在于:包括輻照數(shù)據(jù)采集模塊、藍(lán) 牙模塊和智能手機(jī)APP; 所述輻照采集模塊包括水平太陽(yáng)電池單元和斜面太陽(yáng)電池單元，所述水平太陽(yáng)電池單 元和斜面太陽(yáng)電池單元均包括太陽(yáng)電池和太陽(yáng)電池外側(cè)的保護(hù)層，水平太陽(yáng)電池單元和斜 面太陽(yáng)電池單元分別通過(guò)導(dǎo)線與第一采樣電路和第二采樣電路相連，所述第一采樣電路和 所述第二采樣電路分別與所述第一 AD轉(zhuǎn)換器和第二AD轉(zhuǎn)換器相連，所述第一 AD轉(zhuǎn)換器和第 二AD轉(zhuǎn)換器均與單片機(jī)相連，所述單片機(jī)通過(guò)藍(lán)牙模塊與所述智能手機(jī)APP相連； 所述藍(lán)牙模塊采用藍(lán)牙4.0或以上版本； 所述智能手機(jī)APP用于接收藍(lán)牙模塊傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算分析，計(jì)算出水平面直接輻 射強(qiáng)度、水平面散射輻射強(qiáng)度、斜面面直接輻射強(qiáng)度、斜面散射輻射強(qiáng)度和總輻射數(shù)值，具 體包括數(shù)據(jù)接收模塊、GPS定位模塊、時(shí)間模塊以及數(shù)據(jù)計(jì)算分析模塊。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于智能手機(jī)APP的便攜式輻照測(cè)試裝置，其特征在于:所述 智能手機(jī)APP還包括自動(dòng)保存模塊。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于智能手機(jī)APP的便攜式輻照測(cè)試裝置，其特征在于:所述 GPS定位模塊為智能手機(jī)自帶的GPS定位器。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于智能手機(jī)APP的便攜式輻照測(cè)試裝置，其特征在于:所述 時(shí)間模塊為智能手機(jī)自帶的實(shí)時(shí)時(shí)鐘。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于智能手機(jī)APP的便攜式輻照測(cè)試裝置，其特征在于:所述 保護(hù)層是聚四氟乙烯層或聚碳酸酯層。6. 基于智能手機(jī)APP的便攜式輻照測(cè)試裝置的測(cè)試方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟一，測(cè)試前調(diào)試； 使用前對(duì)水平面太陽(yáng)電池單元和斜面太陽(yáng)電池單元的太陽(yáng)電池均進(jìn)行大于20KWh/m2 的光衰減； 步驟二，數(shù)據(jù)采集； 第一采集電路和第二采集電路采集到輻照數(shù)據(jù)后經(jīng)第一 AD轉(zhuǎn)換器和第二AD轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn) 換后傳輸給單片機(jī)，單片機(jī)通過(guò)藍(lán)牙模塊發(fā)送給智能手機(jī)APP; 步驟三，確定時(shí)間和空間參數(shù)； 智能手機(jī)APP利用智能手機(jī)自帶的GPS定位器確定測(cè)試地點(diǎn)的經(jīng)度和煒度、利用智能手 機(jī)自帶的實(shí)時(shí)時(shí)鐘確定測(cè)試時(shí)間。 步驟四，數(shù)據(jù)計(jì)算； 智能手機(jī)APP將接收到的輻照數(shù)據(jù)后采用HAY模型計(jì)算斜面的散射輻射度值Hdt、水平面 的直接輻射強(qiáng)度值Hb、水平面的散射輻射強(qiáng)度值Hd、斜面的直接輻射強(qiáng)度Hbt、斜面的散射輻 射強(qiáng)度值Hdt，具體計(jì)算公式式為： H=Hb+HdHT = Hbt+Hdt Hbt = HbXRb 其中，Ho為大氣層外水平面上太陽(yáng)輻射量，β為傾角，H為測(cè)試水平面總輻射強(qiáng)度，Ht斜面 總輻射強(qiáng)度，總輻射強(qiáng)度等于散射輻射強(qiáng)度與直接輻射強(qiáng)度之和;Rb為斜面與水平面上直 接輻射量之比，具體計(jì)算公式如下： 其中，s為光伏陣列傾角，δ為太陽(yáng)赤煒，hs為水平面上日落時(shí)角，hs'為傾斜面上日落時(shí) 角，Φ是光伏供電系統(tǒng)的當(dāng)?shù)責(zé)樁龋桓鶕?jù)按照Cooper方程，計(jì)算出太陽(yáng)赤煒δ: " 284+ η" rf = 23.45sin 其中，η為一年中之天數(shù)，如:在春分，n = 8l，則δ = 〇,日出日落時(shí) _ 365 _ 角表達(dá)式:cosh = _tgC>tg5式中，h為日出或日落時(shí)角，正為日落時(shí)角，即hs，負(fù)為日出時(shí)角， 對(duì)于北半球，當(dāng)，有hs = arcos(-tgC>tg5); 步驟五，計(jì)算結(jié)果分析； 智能手機(jī)APP對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行圖樣分析，形成折線圖，并保存在智能手機(jī)上。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于智能手機(jī)APP的便攜式輻照測(cè)試裝置的測(cè)試方法，其特征 在于:所述智能手機(jī)APP包括自動(dòng)保存模塊，通過(guò)自動(dòng)保存模塊自動(dòng)記錄保存某個(gè)時(shí)間段內(nèi) 的數(shù)據(jù)，并把數(shù)據(jù)保存在智能手機(jī)上。
【文檔編號(hào)】G01J1/42GK105890748SQ201610213700
【公開(kāi)日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年4月7日
【發(fā)明人】祝曾偉, 張臻
【申請(qǐng)人】河海大學(xué)常州校區(qū)