一种光伏电站自动布板方法及系统与流程

1.本发明涉及光伏电站技术领域，具体而言，涉及一种光伏电站自动布板方法及系统。


背景技术：

2.随着科技的进步与社会的发展，能源需求逐渐增大，非可再生能源已满足不了日常需求。建设屋顶光伏系统，不仅可以解决产地本身的生产生活用电问题，而且将剩余的电量输送给电网，会成为增收的重要途径。
3.屋顶光伏系统需要在屋顶进行光伏阵列排布，现有技术都是后台布板，只考虑了电气匹配关系，没考虑安装场地的局限性和分配方式。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种光伏电站自动布板方法及系统，用以改善现有技术中后台布板只考虑了电气匹配关系，没考虑安装场地的局限性和分配方式的问题。
5.第一方面，本技术实施例提供一种光伏电站自动布板方法，包括以下步骤：
6.获取目标屋顶信息和对应的环境信息；
7.根据对应的环境信息中的建筑物信息和障碍物信息分别创建建筑物三维模型和障碍物三维模型；
8.根据对应的环境信息将建筑物三维模型和障碍物三维模型导入到预置的三维场景中，并创建模拟光源，生成三维模型场景；
9.根据目标屋顶信息确定并根据预计光伏面板量创建光伏面板组件模型；
10.将光伏面板组件模型导入到三维模型场景中，并根据障碍物信息对光伏面板组件模型进行调整，得到光伏电站自动布板场景。
11.上述实现过程中，通过获取目标屋顶信息和对应的环境信息；然后根据对应的环境信息中的建筑物信息和障碍物信息分别创建建筑物三维模型和障碍物三维模型；然后根据对应的环境信息将建筑物三维模型和障碍物三维模型导入到预置的三维场景中，并创建模拟光源，生成三维模型场景；然后根据目标屋顶信息确定并根据预计光伏面板量创建光伏面板组件模型；最后将光伏面板组件模型导入到三维模型场景中，并根据障碍物信息对光伏面板组件模型进行调整，得到光伏电站自动布板场景。通过建立三维场景，并在三维场景导入建筑物三维模型和障碍物三维模型，实现对现实安装场地的模拟，然后根据障碍物阴影对光伏面板组件模型进行调整，考虑了安装场地的局限性和分配方式，通过在屋顶进行模型设置和配置阴影模块进行自动布板，使得设计电站更直观，加入阴影让布板更准确，进而使计算电站收益更准确，让客户能在建设前直接看到安装后的物理效果和收益效果。
12.基于第一方面，在本发明的一些实施例中，还包括以下步骤：
13.根据模拟光源在光伏电站自动布板场景中确定初始阴影；
14.根据初始阴影区域设置可接受来自障碍物的投影模型对象；
15.获取并根据当前日期时间和经纬度信息计算得到太阳高度角和方位角；
16.根据可接受来自障碍物的投影模型对象、太阳高度角和方位角对初始阴影进行更新，得到新的阴影。
17.基于第一方面，在本发明的一些实施例中，获取并根据当前日期时间和经纬度信息计算得到太阳高度角和方位角的步骤包括以下步骤：
18.获取并根据当前日期时间和经纬度信息计算太阳时角和赤纬角；
19.根据太阳时角和赤纬角计算得到太阳高度角和方位角。
20.基于第一方面，在本发明的一些实施例中，将光伏面板组件模型导入到三维模型场景中，并根据障碍物信息对光伏面板组件模型进行调整，得到光伏电站自动布板场景的步骤包括以下步骤：
21.获取三维模型场景中目标屋顶的位置信息和相关顶点位置信息；
22.根据目标屋顶的位置信息和相关顶点位置信息导入光伏面板组件模型，并根据障碍物信息对光伏面板组件模型进行调整，得到光伏电站自动布板场景。
23.基于第一方面，在本发明的一些实施例中，根据障碍物信息对光伏面板组件模型进行调整，得到光伏电站自动布板场景的步骤包括以下步骤：
24.根据障碍物信息计算障碍物大小和行列间距相关数据；
25.根据障碍物大小和行列间距相关数据对光伏面板组件模型进行调整，得到光伏电站自动布板场景。
26.基于第一方面，在本发明的一些实施例中，还包括以下步骤：
27.基于多种数学算法对建筑物三维模型进行编辑，得到新的建筑物三维模型。
28.第二方面，本技术实施例提供一种光伏电站自动布板系统，包括：
29.信息获取模块，用于获取目标屋顶信息和对应的环境信息；
30.三维模型创建模块，用于根据对应的环境信息中的建筑物信息和障碍物信息分别创建建筑物三维模型和障碍物三维模型；
31.三维场景创建模块，用于根据对应的环境信息将建筑物三维模型和障碍物三维模型导入到预置的三维场景中，并创建模拟光源，生成三维模型场景；
32.光伏面板模型创建模块，用于根据目标屋顶信息确定并根据预计光伏面板量创建光伏面板组件模型；
33.光伏面板组件模型调整模块，用于将光伏面板组件模型导入到三维模型场景中，并根据障碍物信息对光伏面板组件模型进行调整，得到光伏电站自动布板场景。
34.上述实现过程中，信息获取模块获取目标屋顶信息和对应的环境信息；三维模型创建模块根据对应的环境信息中的建筑物信息和障碍物信息分别创建建筑物三维模型和障碍物三维模型；三维场景创建模块根据对应的环境信息将建筑物三维模型和障碍物三维模型导入到预置的三维场景中，并创建模拟光源，生成三维模型场景；光伏面板模型创建模块根据目标屋顶信息确定并根据预计光伏面板量创建光伏面板组件模型；光伏面板组件模型调整模块将光伏面板组件模型导入到三维模型场景中，并根据障碍物信息对光伏面板组件模型进行调整，得到光伏电站自动布板场景。通过建立三维场景，并在三维场景导入建筑物三维模型和障碍物三维模型，实现对现实安装场地的模拟，然后根据障碍物阴影对光伏面板组件模型进行调整，考虑了安装场地的局限性和分配方式，通过在屋顶进行模型设置
和配置阴影模块进行自动布板，使得设计电站更直观，加入阴影让布板更准确，进而使计算电站收益更准确，让客户能在建设前直接看到安装后的物理效果和收益效果。
35.基于第二方面，在本发明的一些实施例中，还包括：
36.初始阴影确定模块，用于根据模拟光源在光伏电站自动布板场景中确定初始阴影；
37.投影模型对象确定模块，用于根据初始阴影区域设置可接受来自障碍物的投影模型对象；
38.角度计算模块，用于获取并根据当前日期时间和经纬度信息计算得到太阳高度角和方位角；
39.阴影更新模块，用于根据可接受来自障碍物的投影模型对象、太阳高度角和方位角对初始阴影进行更新，得到新的阴影。
40.第三方面，本技术实施例提供一种电子设备，其包括存储器，用于存储一个或多个程序；处理器。当一个或多个程序被处理器执行时，实现如上述第一方面中任一项的方法。
41.第四方面，本技术实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述第一方面中任一项的方法。
42.本发明实施例至少具有如下优点或有益效果：
43.本发明实施例提供一种光伏电站自动布板方法及系统，通过获取目标屋顶信息和对应的环境信息；然后根据对应的环境信息中的建筑物信息和障碍物信息分别创建建筑物三维模型和障碍物三维模型；然后根据对应的环境信息将建筑物三维模型和障碍物三维模型导入到预置的三维场景中，并创建模拟光源，生成三维模型场景；然后根据目标屋顶信息确定并根据预计光伏面板量创建光伏面板组件模型；最后将光伏面板组件模型导入到三维模型场景中，并根据障碍物信息对光伏面板组件模型进行调整，得到光伏电站自动布板场景。通过建立三维场景，并在三维场景导入建筑物三维模型和障碍物三维模型，实现对现实安装场地的模拟，然后根据障碍物阴影对光伏面板组件模型进行调整，考虑了安装场地的局限性和分配方式，通过在屋顶进行模型设置和配置阴影模块进行自动布板，使得设计电站更直观，加入阴影让布板更准确，进而使计算电站收益更准确，让客户能在建设前直接看到安装后的物理效果和收益效果。通过障碍物阴影可以查看某一时刻某一地点的障碍物上的阴影效果，从而直观了解到安装后的物理效果。
附图说明
44.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
45.图1为本发明实施例提供的一种光伏电站自动布板方法流程图；
46.图2为本发明实施例提供的障碍物阴影实现步骤流程图；
47.图3为本发明实施例提供的三维模型场景示意图；
48.图4为本发明实施例提供的一种光伏电站自动布板系统结构框图；
49.图5为本发明实施例提供的一种电子设备的结构框图。
50.图标：110-信息获取模块；120-三维模型创建模块；130-三维场景创建模块；140-光伏面板模型创建模块；150-光伏面板组件模型调整模块；101-存储器；102-处理器；103-通信接口。
具体实施方式
51.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
52.因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
53.需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
54.实施例
55.下面结合附图，对本技术的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的各个实施例及实施例中的各个特征可以相互组合。
56.请参看图1，图1为本发明实施例提供的一种光伏电站自动布板方法流程图。该光伏电站自动布板方法，包括以下步骤：
57.步骤s110：获取目标屋顶信息和对应的环境信息；上述目标屋顶信息是指需要进行布板的屋顶，上述对应的环境信息包括对应的建筑物信息、障碍物信息、相关组件信息等。
58.步骤s120：根据对应的环境信息中的建筑物信息和障碍物信息分别创建建筑物三维模型和障碍物三维模型；其中，复杂模型采用3dmax软件进行开发，并导出three.js框架可识别的模型文件，最终实现复杂模型的定制创建，比如各种不规则顶窗和障碍物模型的创建。简单的几何体模型，可以使用几何体定点法向量技术应用和多层组合模型对象应用，进行点线面搭建建筑模型，并且绑定建筑模型参数表单，利用模型的顶点位置渲染应用技术，多点控制模型关键顶点的修改，实现实时编辑模型参数的可视化操作，以创建模型。
59.步骤s130：根据对应的环境信息将建筑物三维模型和障碍物三维模型导入到预置的三维场景中，并创建模拟光源，生成三维模型场景；上述预置的三维场景可以是利用webgl类库three.js框架，搭建可定制的3d模型场景以得到三维场景。利用摄像机对象和渲染器对象，将建筑物三维模型和障碍物三维模型对象映射在三维场景之中。使用光源对象应用技术，模拟现实中光源环境，结合定点法向量应用技术，创建模拟光源，从而清晰显示模型在场景中的具体形态。可以使用光线投射追踪技术应用，来实现对模型和场景的鼠标各种事件的监听，从而操作模型或者场景；还可以使用模型转换技术应用，结合欧拉角算
法，实现对建筑模型和障碍物模型的形态转变(位移，旋转，缩放)；还可以使用轨道球技术应用，实现对整个场景的控制显示。
60.其中，还可以基于多种数学算法对建筑物三维模型进行编辑，得到新的建筑物三维模型。可以结合三角函数等相关系列数学算法，实现建筑模型的形态实时编辑改变，以及屋顶边界距离的智能设置。
61.步骤s140：根据目标屋顶信息确定并根据预计光伏面板量创建光伏面板组件模型；根据已选的目标屋顶信息和既定设置的组件相关参数，利用纹理贴图，多层组合模型对象等主要应用技术，使用穷举算法，递归运算得到可能光伏面板最大量，作为预计光伏面板量，进而生成光伏面板组件模型。
62.步骤s150：将光伏面板组件模型导入到三维模型场景中，并根据障碍物信息对光伏面板组件模型进行调整，得到光伏电站自动布板场景。上述导入光伏面板组件模型可以是通过以下步骤导入得到：
63.首先，获取三维模型场景中目标屋顶的位置信息和相关顶点位置信息；上述位置信息包括目标屋顶的世界坐标和矩阵位置。
64.然后，根据目标屋顶的位置信息和相关顶点位置信息导入光伏面板组件模型，并根据障碍物信息对光伏面板组件模型进行调整，得到光伏电站自动布板场景。将上述位置信息和相关顶点位置信息赋予光伏面板组件模型对象，同步位置方向，从而成功导入光伏面板组件模型。
65.上述进行调整包括以下步骤：
66.首先，根据障碍物信息计算障碍物大小和行列间距相关数据；
67.然后，根据障碍物大小和行列间距相关数据对光伏面板组件模型进行调整，得到光伏电站自动布板场景。可以使用box3盒子模型对象应用技术，消除超出屋顶范围，或者与障碍物交叉的面板组件，然后更新整个场景世界坐标，矩阵位置同步，以及更新渲染器对象，得到光伏电站自动布板场景，从而实现屋顶的智能布板。可以将整个光伏电站自动布板场景数据序列化保存至服务器进行存储调用。
68.上述实现过程中，通过获取目标屋顶信息和对应的环境信息；然后根据对应的环境信息中的建筑物信息和障碍物信息分别创建建筑物三维模型和障碍物三维模型；然后根据对应的环境信息将建筑物三维模型和障碍物三维模型导入到预置的三维场景中，并创建模拟光源，生成三维模型场景；然后根据目标屋顶信息确定并根据预计光伏面板量创建光伏面板组件模型；最后将光伏面板组件模型导入到三维模型场景中，并根据障碍物信息对光伏面板组件模型进行调整，得到光伏电站自动布板场景。通过建立三维场景，并在三维场景导入建筑物三维模型和障碍物三维模型，实现对现实安装场地的模拟，然后根据障碍物阴影对光伏面板组件模型进行调整，考虑了安装场地的局限性和分配方式，通过在屋顶进行模型设置和配置阴影模块进行自动布板，使得设计电站更直观，加入阴影让布板更准确，进而使计算电站收益更准确，让客户能在建设前直接看到安装后的物理效果和收益效果。
69.其中，还可以查看某一时刻某一地点的障碍物上的阴影效果，具体还包括以下步骤：
70.首先，根据模拟光源在光伏电站自动布板场景中确定初始阴影；根据纹理贴图应用技术，可以生成模拟太阳模型对象以及光晕对象，结合光源对象应用技术，设置要生成阴
影的障碍物模型生成阴影，通过模拟光源，可以得到当前场景中的阴影，作为初始阴影。
71.然后，根据初始阴影区域设置可接受来自障碍物的投影模型对象；使用几何体投影应用技术，设置建筑模型，平地模型可接受来自障碍物的投影模型对象；进而更新渲染器对象。
72.然后，获取并根据当前日期时间和经纬度信息计算得到太阳高度角和方位角；其中，上述计算过程包括以下步骤：
73.第一步，获取并根据当前日期时间和经纬度信息计算太阳时角和赤纬角；当前日期时间和经纬度作为输入，计算出太阳时角和赤纬角参数。
74.第二步，根据太阳时角和赤纬角计算得到太阳高度角和方位角。根据太阳高度角和方位角算法计算太阳高度角和方位角。
75.最后，根据可接受来自障碍物的投影模型对象、太阳高度角和方位角对初始阴影进行更新，得到新的阴影。将高度角和方位角作为输入参数，配置到对应模型的投影模型对象上面，进而更新阴影，形成效果。通过障碍物阴影可以查看某一时刻某一地点的障碍物上的阴影效果，从而直观了解到安装后的物理效果。
76.基于同样的发明构思，本发明还提出一种光伏电站自动布板系统，包括：
77.信息获取模块110，用于获取目标屋顶信息和对应的环境信息；
78.三维模型创建模块120，用于根据对应的环境信息中的建筑物信息和障碍物信息分别创建建筑物三维模型和障碍物三维模型；
79.三维场景创建模块130，用于根据对应的环境信息将建筑物三维模型和障碍物三维模型导入到预置的三维场景中，并创建模拟光源，生成三维模型场景；
80.光伏面板模型创建模块140，用于根据目标屋顶信息确定并根据预计光伏面板量创建光伏面板组件模型；
81.光伏面板组件模型调整模块150，用于将光伏面板组件模型导入到三维模型场景中，并根据障碍物信息对光伏面板组件模型进行调整，得到光伏电站自动布板场景。
82.上述实现过程中，信息获取模块110获取目标屋顶信息和对应的环境信息；三维模型创建模块120根据对应的环境信息中的建筑物信息和障碍物信息分别创建建筑物三维模型和障碍物三维模型；三维场景创建模块130根据对应的环境信息将建筑物三维模型和障碍物三维模型导入到预置的三维场景中，并创建模拟光源，生成三维模型场景；光伏面板模型创建模块140根据目标屋顶信息确定并根据预计光伏面板量创建光伏面板组件模型；光伏面板组件模型调整模块150将光伏面板组件模型导入到三维模型场景中，并根据障碍物信息对光伏面板组件模型进行调整，得到光伏电站自动布板场景。通过建立三维场景，并在三维场景导入建筑物三维模型和障碍物三维模型，实现对现实安装场地的模拟，然后根据障碍物阴影对光伏面板组件模型进行调整，考虑了安装场地的局限性和分配方式，通过在屋顶进行模型设置和配置阴影模块进行自动布板，使得设计电站更直观，加入阴影让布板更准确，进而使计算电站收益更准确，让客户能在建设前直接看到安装后的物理效果和收益效果。
83.其中，还包括：
84.初始阴影确定模块，用于根据模拟光源在光伏电站自动布板场景中确定初始阴影；
85.投影模型对象确定模块，用于根据初始阴影区域设置可接受来自障碍物的投影模型对象；
86.角度计算模块，用于获取并根据当前日期时间和经纬度信息计算得到太阳高度角和方位角；
87.阴影更新模块，用于根据可接受来自障碍物的投影模型对象、太阳高度角和方位角对初始阴影进行更新，得到新的阴影。
88.请参阅图5，图5为本技术实施例提供的电子设备的一种示意性结构框图。电子设备包括存储器101、处理器102和通信接口103，该存储器101、处理器102和通信接口103相互之间直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互。例如，这些元件相互之间可通过一条或多条通讯总线或信号线实现电性连接。存储器101可用于存储软件程序及模块，如本技术实施例所提供的一种光伏电站自动布板系统对应的程序指令/模块，处理器102通过执行存储在存储器101内的软件程序及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理。该通信接口103可用于与其他节点设备进行信令或数据的通信。
89.其中，存储器101可以是但不限于，随机存取存储器(random access memory，ram)，只读存储器(read only memory，rom)，可编程只读存储器(programmable read-only memory，prom)，可擦除只读存储器(erasable programmable read-only memory，eprom)，电可擦除只读存储器(electric erasable programmable read-only memory，eeprom)等。
90.处理器102可以是一种集成电路芯片，具有信号处理能力。该处理器102可以是通用处理器，包括中央处理器(central processing unit，cpu)、网络处理器(network processor，np)等；还可以是数字信号处理器(digital signal processing，dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现场可编程门阵列(field－programmable gate array，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
91.可以理解，图5所示的结构仅为示意，电子设备还可包括比图5中所示更多或者更少的组件，或者具有与图5所示不同的配置。图5中所示的各组件可以采用硬件、软件或其组合实现。
92.在本技术所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本技术的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
93.另外，在本技术各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
94.所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以
存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本技术的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本技术各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
95.以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。
96.对于本领域技术人员而言，显然本技术不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本技术的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本技术。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本技术的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本技术内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。