一种基于建筑信息模型的光伏设备自动铺设方法技术

本发明专利技术涉及一种基于建筑信息模型的光伏设备自动铺设方法，包括以下步骤：建立建筑信息模型，获取其属性；选择光伏设备，获取其属性；选择待铺设区域，建立UVW坐标系，获取待铺设区域边界坐标；计算光伏设备的排间距；在待铺设区域内选择铺设起点；确定待铺设点的UVW坐标，如可以确定，进行下一步骤，否则结束铺设；将UVW坐标转换为项目坐标系下的坐标并进行光伏设备的自动铺设，然后继续确定待铺设点。本发明专利技术实现了光伏设备的自动铺设，工作量小，计算简单。提高光伏系统设计效率和准确度，设计结果更加直观准确。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光伏
，具体涉及一种基于建筑信息模型的光伏设备自动铺设 方法。
技术介绍
为降低建筑的能耗，促进光伏新能源的就地使用，研发人员提出了光伏建筑一体 化的思路。通过将建筑与光伏相结合，使建筑从过去单纯的用电体变成发用电综合体。光 伏与建筑的集成不仅减少了土地资源的浪费，还能就地发电，就地用电，大大提高了光伏发 电的利用效率。 BIM是BuildingInformationModeling的缩写，中文一般译为建筑信息模型，以 建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础，建立建筑信息模型，通过数字信息仿 真模拟建筑物所具有的真实信息。自2002年以来，国际建筑行业兴起了围绕WM为核心的 建筑信息化应用，B頂已经成为了建筑行业的标准。B頂技术在太阳能光伏建筑设计上的运 用，可以有效地解决太阳能光伏建筑一体化协同设计的问题与矛盾。建筑信息模型可以融 合光伏设备数据、几何属性、太阳模型等信息。通过对太阳轨迹建模，使得准确的阴影分析 和辐射分析成为可能；通过设备几何属性，位置信息可以进行光伏设备的阴影和辐射量分 析，进行发电量估算等。数字化的建模使得使建筑师与光伏设计专业技术人员可以进行高 效地协同设计。 然而，建筑的表面形式复杂，有平面、垂面、斜面等不同的光伏铺设面，以及光伏设 备之间的间距计算严重依赖光伏铺设表面的特征，造成光伏在建筑上的铺设复杂。 特别是，在现有的B頂模型中，系统通常对于所有的元件用统一的XYZ三维笛卡尔 坐标系来进行描述。然而，在光伏设备的铺设过程中如仅仅根据项目坐标系XYZ很难直接 判断该光伏设备当前位置是否位于待铺设区域边界内，也很难计算面上光伏设备间相对的 间距。这使得目前的光伏设备在模型中的铺设基本上采用手动完成，工作量大，计算复 杂，也很难充分考虑光伏设备之间的阴影遮挡等因素。 上述专利技术，虽然基于建筑信息模型进行预测，但是需要将光伏构建逐件进行配准， 无法实现光伏设备的自动铺设，工作量大，计算复杂。 该专利技术主要适用于基于地平面的光伏电站设计，无法适用于包括水平面、垂直平 面、曲面等表面情况复杂的光伏建筑设计。 该专利技术虽然是一种山地光伏电站的布置方法，但是在光伏设备的如何在山地表面 自动部署方面，并没有提出相应的解决方案。 因此，仍需要开发更加简单便捷的铺设方法。
技术实现思路
本专利技术提供。该方法使得对待铺 设区域的边界判定极大简化；实现了光伏设备的自动铺设计算简单、工作量小；使光伏设 备在太阳能转换效率最大化的同时，节省空间。同时可以提高光伏系统设计效率和准确度， 设计结果更加直观准确。 本专利技术的技术方案如下： -种基于建筑信息模型的光伏设备自动铺设方法， 依次包括以下步骤： (1)建立建筑信息模型，获取所述建筑信息模型的属性； (2)选择光伏设备，获取所述光伏设备的属性； (3)选择所述建筑信息模型的待铺设区域，建立UVW坐标系，获取待铺设区域在 UVW坐标系下的边界坐标； (4)计算所述光伏设备的排间距Ls; (5)在待铺设区域内选择铺设起点； (6)根据步骤（2)确定的所述光伏设备的属性、步骤（4)所述排间距Ls、步骤（5) 确定的铺设起点和已铺设光伏设备的参数，确定待铺设点的UVW坐标，如可以确定，转到步 骤（7)，否则结束铺设； (7)将步骤（6)确定的UVW坐标转换为项目坐标系下的坐标； (8)根据步骤（7)所确定的项目坐标系下的坐标，进行所述光伏设备的自动铺设， 铺设完成后，转到步骤（6)。 步骤（1)中，所述建筑信息模型的属性为建筑信息模型各表面大小等属性。 步骤（2)中，所述光伏设备的属性为光伏设备的尺寸信息以及设备类型等属性。 所述排间距Ls为光伏设备铺设时相邻两排的间距。 所述已铺设光伏设备的参数为已铺设排的尺寸信息等属性。 所述待铺设点的UVW坐标是指在待处理排铺设光伏设备时所依据的坐标。 所述项目坐标系是指建筑信息模型所使用的坐标系。 本专利技术所述的基于建筑信息模型的光伏设备自动铺设方法，可以实现自动铺设， 计算简单，工作量小；通过构建基于待铺设区域的UVW坐标系，边界判定极大的简化；可以 合理设置光伏设备的排间距，使光伏设备在太阳能转换效率最大化的同时，节省空间；同时 通过结合建筑信息模型，对建筑物表面上所需的光伏设备进行自动铺设，提高光伏系统设 计效率和准确度，设计结果更加直观准确。 优选地，步骤（1)中所述建筑信息模型基于B頂软件建立。 基于B頂软件建立建筑信息模型，使步骤（1)更加简单快捷；可以提高光伏设备铺 设的效率和准确度；同时直接在模型中进行铺设，设计结果更加直观准确。 优选地，步骤（1)中，所述建筑信息模型的属性包括待铺设区域周围的其他遮挡 物的属性。 根据其他遮挡物的属性，可以全面考虑光伏设备周围的环境，合理铺设光伏设备， 使其转换效率更高。 进一步优选地，步骤（4)中，根据待铺设区域周围的其他遮挡物的属性和已铺设 光伏设备的参数计算所述排间距Ls。 上述计算方法可以更科学地铺设光伏设备，使光伏设备的转换效率最大化，并节 省空间。 优选地，步骤⑷中，计算所述排间距Ls的步骤如下： (4. 1)根据如下公式计算赤炜角Sw: (4. 2)根据如下公式计算太阳高度角a(nt):9 (4. 3)根据如下公式计算太阳方位角ii(nt): (4. 4)根据如下公式计算所述排间距Ls: Ls=H*tan1 (a(nt))*cos(y(nt))， 各式中： n为年积日； 炉为建筑信息模型所在的地理炜度； t为当日的时间片的编号； Tw为太阳时角； H为垂直待铺设区域前排光伏设备或其他遮挡物最高点与后排组件最低位置的高 度差，如果光伏设备平放在待铺设区域，前排光伏设备高度为零，则所述排间距Ls为零。 该计算方法能够对各光伏设备进行全天候不同时段的阴影进行计算分析，可以充 分考虑光伏设备之间及其他遮挡物与光伏设备之间的阴影遮挡等因素，既保证太阳能光伏 组件的科学化布置，又能使光伏设备的转换效率最大化。 优选地，步骤（6)中，所述待铺设点的UVW坐标的确定方法如下： (6. 1)根据步骤（2)确定的所述光伏设备的属性、步骤（4)所述排间距Ls、步骤 (5)确定的铺设起点和已铺设光伏设备进行计算，如果待处理排区域的面积大于或等于所 述光伏设备的面积且所述光伏设备的几何形状完全在待处理排区域内，计算确定该排待铺 设点坐标，转到步骤（7);如待处理排区域的面积小于所述光伏设备的面积或所述光伏设 备的几何形状不能完全在待处理排区域内，则转到步骤（6.2); (6. 2)判断是否存在未处理排，如果不存在，结束铺设，否则转到步骤（6. 1)。 使用上述方法确定待铺设点，计算简单，工作量小。 优选地，步骤（7)中的项目坐标系为XYZ坐标系。 使用XYZ坐标系作为项目坐标系，使本专利技术通用性更高，与UVW坐标转换更为简 单。 进一步优选地，步骤（7)中，利用如下公式将UVW坐标转换为XYZ坐标： X =X〇+U+ eZ*V+eY*ff ；Y =Y0+V+ eZ*U+eX*W; Z =ff〇+ff+ eY*U+eX*V ； 式中： X。为UVW坐标系原点在XYZ坐标系中X坐标； Y。为UVW坐标系原点在XYZ坐标系中Y坐标； Z。为UV本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于建筑信息模型的光伏设备自动铺设方法，其特征在于：依次包括以下步骤：(1)建立建筑信息模型，获取所述建筑信息模型的属性；(2)选择光伏设备，获取所述光伏设备的属性；(3)选择所述建筑信息模型的待铺设区域，建立UVW坐标系，获取待铺设区域在UVW坐标系下的边界坐标；(4)计算所述光伏设备的排间距Ls；(5)在待铺设区域内选择铺设起点；(6)根据步骤(2)确定的所述光伏设备的属性、步骤(4)所述排间距Ls、步骤(5)确定的铺设起点和已铺设光伏设备的参数，确定待铺设点的UVW坐标，如可以确定，转到步骤(7)，否则结束铺设；(7)将步骤(6)确定的UVW坐标转换为项目坐标系下的坐标；(8)根据步骤(7)所确定的项目坐标系下的坐标，进行所述光伏设备的自动铺设，铺设完成后，转到步骤(6)。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：桂宁，董彦松，潘博，
申请(专利权)人：北京国电通网络技术有限公司，浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11