专利名称：基于太阳位置仿真的快速年可照时数定量测量方法
技术领域：
本发明涉及一种基于太阳位置仿真的快速年可照时数定量测量方法。
背景技术：
阳光直接照射到物体表面的现象，称为日照。阳光直接照射到建筑地段、建筑物外围结构表面和房间内部的现象称为建筑日照。建筑日照主要是研究太阳直射辐射对建筑物的作用和建筑物对日照的要求。
由于阳光照射，引起动植物的各种光生物学反应，因而促进生物机体的新陈代谢。阳光中所含紫外线能预防和治疗一些疾病，如感冒、支气管炎、扁桃腺炎和佝偻病等。因此，建筑物具有适宜的日照有着重要的卫生意义；其次，阳光中含有大量红外线和可见光，若冬季能直射入室内，所产生的热效应能提高室内温度，有良好的取暖和干燥作用，在长江流域以北更为有利。
因此建筑日照是城乡规划和建筑设计中必须考虑的重要因素，且随着城市化进程和建筑事业的发展、人们对环境质量要求的提高，其意义将更为广泛和深远。那么，评价建筑日照时间的长短用可照时数。太阳中心从出现在一地的东方地平线到进入西方地平线，其直射光线在无地物、云、雾等任何遮蔽的条件下，照射到地面所经历的时间，称为“可照时数”。太阳在一个地方实际照射地面的时数，称为“日照时数”。日照时数以小时为单位，可用日照计测定。日照时数与可照时数之比为日照百分率，它可以衡量一个地区的光照条件。
测定日照时数的仪器主要有三种，它们是暗筒式日照计、聚焦式日照计、光电日照计，这些日照测量仪器均不适合可照时数测量，更不适合实际可照时数测量，据检索，测量可照时数的仪器目前尚无，研究开发用于测量建筑实际可照时数定量测量的方法和装置显得尤其迫切和必要。
发明内容
本发明的目的提供一种基于太阳位置仿真的快速年可照时数定量测量方法，解决如何测量建筑日照时间的长短问题，为建筑日照设计，建筑阴影引起的纠纷和房屋日照质量评估提出一个定量的依据。
本发明是这样来实现的，其测量装置由6部分组成，测绘支架、安装在测绘支架上的极坐标伺服定位云台、安装在极坐标伺服定位云台旋臂上的激光测距仪、控制器、便携式计算机、便携式打印机，测量方法是先对某日期从太阳升起到太阳落下的时间段按照一定的时间间隔(例如5分钟)进行时刻采样，利用便携式计算机采样时刻。对某日期从太阳升起到太阳落下的时间段按照一定的时间间隔(例如5分钟)进行时刻采样，利用便携式计算机计算采样时刻太阳的高度角和方位角，并且把该高度角和方位角转换成步进电机的驱动信号送控制器，从而由控制器驱动极坐标伺服定位云台，使安装在自动定位云台旋臂上的激光测距仪能够及时指向该采样时刻太阳的位置，若此时由控制器启动激光测距仪进行测距，如果能够测量到障碍物(即不溢出，通过通信软件可以查询)，说明阳光被遮挡，激光测距仪所处位置该日期该时刻不能享有阳光；如果测距超量程，则说明阳光没被遮挡，激光测距仪所处位置该日期该时刻能够享有阳光。
本发明的优点是利用这种方法可以快速定量测量现有住房或建筑的年实际可照时数，而且可以全天候进行测量，因为该测量方法中太阳的高度角和方位角是按照自然规律计算出来的，避免了以往日照测量需要见到阳光的实际测量条件，因此该测量方法可以在任何时刻、任何天气条件下进行，即使阴天、夜间也可测实际可照时数。
图1为本发明的工作原理图；在图中，1、激光测距仪 2、极坐标伺服定位云台 3、控制器4、测绘支架 5、便携式计算机 6、便携式打印机具体实施方式
如图1所示，极坐标伺服定位云台安装在测绘支架4上，激光测距仪1、控制器3、便携式计算机5、便携式打印机6连接极坐标伺服定位云台2。首先对某日期从太阳升起到太阳落下的时间段按照5分钟间隔进行时刻采样，利用便携式计算机5采样时刻。对某日期从太阳升起到太阳落下的时间段按照5分钟间隔进行时刻采样，利用便携式计算机5计算采样时刻太阳的高度角和方位角，并且把该高度角和方位角转换成步进电机的驱动信号送控制器3，从而由控制器驱动极坐标伺服定位云台2，使安装在自动定位云台旋臂上的激光测距仪能够及时指向该采样时刻太阳的位置，若此时由控制器启动激光测距仪1进行测距，如果能够测量到障碍物，说明阳光被遮挡，激光测距仪所处位置该日期该时刻不能享有阳光；如果测距超量程，则说明阳光没被遮挡，激光测距仪所处位置该日期该时刻能够享有阳光。至于激光测距仪量程，可以根据现场环境选择相关产品，主要考虑量程、数据刷新率、数据传输方式等，例如德国喜利得(HILTI)手持激光测距仪PD30型量程0.05-200米，测量速度4次/秒，数据传输RS232；美国TruPulse200激光测距仪的标准环境下测距范围0-1000m，高反射条件时可以达到2000m。然后编号一年365日的循环测量程序，则可以定量测量该位置一年的实际可照时数。
例如，假设某地平均可照时数10小时，若每10分钟测量1点，则平均一天测量60点，若每点云台控制过程调节时间为0.2秒，启动激光测距仪到测距数据稳定所需的时间为0.25秒(以德国喜利得手持激光测距仪PD30型为例，其测量速度快，达到4次/秒)，则平均一天测量需要0.5分钟(考虑每次计算、通信、存储等软件时间0.05秒)，若按照一年365天且每天均做测量的方法计算，测量年实际可照时数需要182.5分钟，约3小时，加上固定云台的测绘支架水平和正北调节等操作，半个工作日测量一处完全没问题。若按照一年365天且隔天做测量的方法计算，测量年实际可照时数需要91.25分钟，约一个半小时，加上固定云台的测绘支架水平和正北调节等操作，半个工作日可以测量二处。如果只测某些关键日的可照时数，测量工作会更加迅速。
权利要求
1.一种基于太阳位置仿真的快速年可照时数定量测量方法，其测量装置由6部分组成，测绘支架，安装在测绘支架上的极坐标伺服定位云台，安装在极坐标伺服定位云台旋臂上的激光测距仪、控制器、便携式计算机、便携式打印机，其特征在于测量方法是先对某日期从太阳升起到太阳落下的时间段按照一定的时间间隔进行时刻采样，利用便携式计算机采样时刻，对某日期从太阳升起到太阳落下的时间段按照一定的时间间隔进行时刻采样，利用便携式计算机计算采样时刻太阳的高度角和方位角，并且把该高度角和方位角转换成步进电机的驱动信号送控制器，从而由控制器驱动极坐标伺服定位云台，使安装在极坐标伺服定位云台旋臂上的激光测距仪能够及时指向该采样时刻太阳的位置。
全文摘要
一种基于太阳位置仿真的快速年可照时数定量测量方法，它是对某日期从太阳升起到太阳落下的时间段按照一定的时间间隔进行时刻采样，利用便携式计算机计算采样时刻太阳的高度角和方位角，激光测距仪及时指向该采样时刻太阳的位置，通过测量障碍物距离判断太阳光有无遮挡，从而准确测量建筑物日照时数，本发明的优点是利用这种方法可以快速定量测量现有住房或建筑的年实际可照时数，而且可以全天候进行测量。
文档编号G01W1/00GK101055317SQ20071010573
公开日2007年10月17日 申请日期2007年5月29日 优先权日2007年5月29日
发明者赵文龙, 赵德, 周波 申请人:南昌航空大学