CN105890748A - 基于智能手机app的便携式辐照测试装置及测试方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基于智能手机APP的便携式辐照测试装置及测试方法，其中测试装置结构大大简化，成本低，使用简便，通过蓝牙4.0或以上版本进行传输保证其传输可靠性和传输范围，通过智能手机APP准确计算出水平面直接辐射强度、水平面散射辐射强度、斜面面直接辐射强度、斜面散射辐射强度以及总辐射强度，优化对数据的后续处理能力，人机友好界面得到应用，该装置可广泛应用于光伏电站发电预测与评估。

Description

基于智能手机APP的便携式辐照测试装置及测试方法
技术领域
本发明涉及一种辐照测试装置及测试方法，具体地，涉及一种基于智能手机APP的便携式辐照测试装置及测试方法。
背景技术
在太阳能行业内，随着光伏系统安装容量的快速增长，光伏系统的运行评估体系逐渐建立起来，其中最重要的一点是光伏系统效率评估。在进行光伏发电效率评估时，尤其针对聚光、太阳跟踪光伏系统，除需要总辐射量外，散射辐射、直接辐射数据也非常关键，通常便携辐射测试仪无法同时测量散射辐射、直接辐照，给使用带来诸多不便并且通常情况下，不能及时对数据进行保存和分析，往往需要通过PC端来进行后续处理。近年来，随着移动网络基础设施的建设，智能智能手机逐渐成为重要的信息载体，基于信息采集能力和互联网连接能力，智能手机APP已经普遍应用于各行各业，极大提高生活质量、工作效率。APP可整合新技术；APP依附于智能手机，因此智能手机的随时随身性、互动性特点，也是APP具有相应的特点；APP的开发成本，相比传统手段成本更低；通过新技术以及数据分析，APP可实现精准定位目标用户，实现低成本快速增长成为可能。将智能手机APP运用到辐照测量中，将会带来更大的便携性和经济效益。
发明内容
本发明为了解决现有技术中存在的上述缺陷和不足，提供了一种基于智能手机APP的便携式辐照测试装置及测试方法。
为解决上述技术问题，本发明提供一种基于智能手机APP的便携式辐照测试装置，包括辐照数据采集模块、蓝牙模块和智能手机APP；
所述辐照采集模块包括水平太阳电池单元和斜面太阳电池单元，所述水平太阳电池单元和斜面太阳电池单元均包括太阳电池和太阳电池外侧的保护层，水平太阳电池单元和斜面太阳电池单元分别通过导线与第一采样电路和第二采样电路相连，所述第一采样电路和所述第二采样电路分别与所述第一AD转换器和第二AD转换器相连，所述第一AD转换器和第二AD转换器均与单片机相连，所述单片机通过蓝牙模块与所述智能手机APP相连；
所述蓝牙模块采用蓝牙4.0或以上版本；
所述智能手机APP用于接收蓝牙模块传输的数据进行运算分析，计算出水平面直接辐射强度、水平面散射辐射强度、斜面面直接辐射强度、斜面散射辐射强度和总辐射数值，具体包括数据接收模块、GPS定位模块、时间模块以及数据计算分析模块。
进一步，所述智能手机APP还包括自动保存模块。
进一步，所述GPS定位模块为智能手机自带的GPS定位器。
进一步，所述时间模块为智能手机自带的实时时钟。
进一步，所述保护层是聚四氟乙烯层或聚碳酸酯层。
基于智能手机APP的便携式辐照测试装置的测试方法，包括以下步骤：
步骤一，测试前调试；
使用前对水平面太阳电池单元和斜面太阳电池单元的太阳电池均进行大于20KWh/m2的光衰减；
步骤二，数据采集；
第一采集电路和第二采集电路采集到辐照数据后经第一AD转换器和第二AD转换器转换后传输给单片机，单片机通过蓝牙模块发送给智能手机APP；
步骤三，确定时间和空间参数；
智能手机APP利用智能手机自带的GPS定位器确定测试地点的经度和纬度、利用智能手机自带的实时时钟确定测试时间。
步骤四，数据计算；
智能手机APP将接收到的辐照数据后采用HAY模型计算斜面的散射辐射度值Hdt、水平面的直接辐射强度值Hb、水平面的散射辐射强度值Hd、斜面的直接辐射强度Hbt、斜面的散射辐射强度值Hdt，具体计算公式式为：
H d t = H d [ H b H o R b + 1 2 ( 1 - H b H o ) ( 1 + c o s β ) ]
H＝Hb+Hd
HT＝Hbt+Hdt
Hbt＝Hb×Rb
其中，H0为大气层外水平面上太阳辐射量，β为倾角，H为测试水平面总辐射强度，HT斜面总辐射强度，总辐射强度等于散射辐射强度与直接辐射强度之和；Rb为斜面与水平面上直接辐射量之比，具体计算公式如下：
R b = c o s ( Φ - s ) cosδsinh s ′ + ( π 180 ) h s ′ sin ( Φ - s ) sin δ cosΦcosδsinh s + ( π 180 ) h s sin Φ sin δ
其中，s为光伏阵列倾角，δ为太阳赤纬，hs为水平面上日落时角，hs’为倾斜面上日落时角，Φ是光伏供电系统的当地纬度；根据按照Cooper方程，计算出太阳赤纬δ：其中，n为一年中之天数，如：在春分，n＝81，则δ＝0，日出日落时角表达式：cosh＝-tgΦtgδ式中，h为日出或日落时角，正为日落时角，即hs，负为日出时角，对于北半球，当-1≤-tgΦtgδ≤+1，有hs＝arcos(-tgΦtgδ)；
步骤五，计算结果分析；
智能手机APP对计算结果进行图样分析，形成折线图，并保存在智能手机上。
进一步，所述智能手机APP包括自动保存模块，通过自动保存模块自动记录保存某个时间段内的数据，并把数据保存在智能手机上。
本发明所达到的有益技术效果：结构大大简化，成本低，使用简便，通过蓝牙4.0或以上版本进行传输保证其传输可靠性和传输范围，通过智能手机APP准确计算出水平面直接辐射强度、水平面散射辐射强度、斜面面直接辐射强度、斜面散射辐射强度以及总辐射强度，优化对数据的后续处理能力，人机友好界面得到应用。该装置可广泛应用于光伏电站发电预测与评估。
附图说明
图1本发明之基于智能手机APP的便携式辐照测试装置的部件连接框图；
图2本发明之太阳电池电路图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1-2所示，本发明提供一种基于智能手机APP的便携式辐照测试装置，包括辐照数据采集模块、蓝牙模块和智能手机APP；
所述辐照采集模块包括水平太阳电池单元和斜面太阳电池单元，所述水平太阳电池单元和斜面太阳电池单元均包括太阳电池和太阳电池外侧的保护层，所述保护层是聚四氟乙烯层或聚碳酸酯层，水平太阳电池单元和斜面太阳电池单元分别通过导线与第一采样电路和第二采样电路相连，所述第一采样电路和所述第二采样电路分别与所述第一AD转换器和第二AD转换器相连，所述第一AD转换器和第二AD转换器均与单片机相连，所述单片机通过蓝牙模块与所述智能手机APP相连；
所述蓝牙模块采用蓝牙4.0或以上版本；
所述智能手机APP用于接收蓝牙模块传输的数据进行运算分析，计算出水平面直接辐射强度、水平面散射辐射强度、斜面面直接辐射强度、斜面散射辐射强度和总辐射数值，具体包括数据接收模块、GPS定位模块、时间模块以及数据计算分析模块。
由于无线网络连接具有一定程度的不可靠性，数据传输随时都可以中断，并且不能实时对数据进行回传与处理，为了解决这个问题，所述智能手机APP还包括自动保存模块，，通过自动保存模块自动记录保存某个时间段内的数据，并发数据保存在智能手机上，智能手机APP对保存的数据进行图样分析，形成折线图，供用户参考。
所述GPS定位模块为智能手机自带的GPS定位器。所述时间模块为智能手机自带的实时时钟。通过智能手机自带的实时时钟和GPS定位器，将智能设备转换为一个无线辐照数据获取平台，实现对辐照强度的实时测量，完成对数据的图形分析和保存。
基于智能手机APP的便携式辐照测试装置的测试方法，包括以下步骤：
步骤一，测试前调试；
使用前对水平面太阳电池单元和斜面太阳电池单元的太阳电池均进行大于20KWh/m2的光衰减；
步骤二，数据采集；
第一采集电路和第二采集电路采集到辐照数据后经第一AD转换器和第二AD转换器转换后传输给单片机，单片机通过蓝牙模块发送给智能手机APP；
步骤三，确定时间和空间参数；
智能手机APP利用智能手机自带的GPS定位器确定测试地点的经度和纬度、利用智能手机自带的实时时钟确定测试时间。
步骤四，数据计算；
智能手机APP将接收到的辐照数据后采用HAY模型计算斜面的散射辐射度值Hdt、水平面的直接辐射强度值Hb、水平面的散射辐射强度值Hd、斜面的直接辐射强度Hbt、斜面的散射辐射强度值Hdt，具体计算公式式为：
H d t = H d [ H b H o R b + 1 2 ( 1 - H b H o ) ( 1 + c o s β ) ]
H＝Hb+Hd
HT＝Hbt+Hdt
Hbt＝Hb×Rb
其中，H0为大气层外水平面上太阳辐射量，β为倾角，H为测试水平面总辐射强度，HT斜面总辐射强度，总辐射强度等于散射辐射强度与直接辐射强度之和；Rb为斜面与水平面上直接辐射量之比，具体计算公式如下：
R b = c o s ( Φ - s ) cosδsinh s ′ + ( π 180 ) h s ′ sin ( Φ - s ) sin δ cosΦcosδsinh s + ( π 180 ) h s sin Φ sin δ
其中，s为光伏阵列倾角，δ为太阳赤纬，hs为水平面上日落时角，hs’为倾斜面上日落时角，Φ是光伏供电系统的当地纬度；根据按照Cooper方程，计算出太阳赤纬δ：其中，n为一年中之天数，如：在春分，n＝81，则δ＝0，日出日落时角表达式：cosh＝-tgΦtgδ式中，h为日出或日落时角，正为日落时角，即hs，负为日出时角，对于北半球，当-1≤-tgΦtgδ≤+1，有hs＝arcos(-tgΦtgδ)；
步骤五，计算结果分析；
智能手机APP对计算结果进行图样分析，形成折线图，并保存在智能手机上。
所述智能手机APP包括自动保存模块，通过自动保存模块自动记录保存某个时间段内的数据，并把数据保存在智能手机上。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.基于智能手机APP的便携式辐照测试装置，其特征在于：包括辐照数据采集模块、蓝牙模块和智能手机APP；
所述辐照采集模块包括水平太阳电池单元和斜面太阳电池单元，所述水平太阳电池单元和斜面太阳电池单元均包括太阳电池和太阳电池外侧的保护层，水平太阳电池单元和斜面太阳电池单元分别通过导线与第一采样电路和第二采样电路相连，所述第一采样电路和所述第二采样电路分别与所述第一AD转换器和第二AD转换器相连，所述第一AD转换器和第二AD转换器均与单片机相连，所述单片机通过蓝牙模块与所述智能手机APP相连；
所述蓝牙模块采用蓝牙4.0或以上版本；
所述智能手机APP用于接收蓝牙模块传输的数据进行运算分析，计算出水平面直接辐射强度、水平面散射辐射强度、斜面面直接辐射强度、斜面散射辐射强度和总辐射数值，具体包括数据接收模块、GPS定位模块、时间模块以及数据计算分析模块。
2.根据权利要求1所述的基于智能手机APP的便携式辐照测试装置，其特征在于：所述智能手机APP还包括自动保存模块。
3.根据权利要求1所述的基于智能手机APP的便携式辐照测试装置，其特征在于：所述GPS定位模块为智能手机自带的GPS定位器。
4.根据权利要求1所述的基于智能手机APP的便携式辐照测试装置，其特征在于：所述时间模块为智能手机自带的实时时钟。
5.根据权利要求1所述的基于智能手机APP的便携式辐照测试装置，其特征在于：所述保护层是聚四氟乙烯层或聚碳酸酯层。
6.基于智能手机APP的便携式辐照测试装置的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，测试前调试；
使用前对水平面太阳电池单元和斜面太阳电池单元的太阳电池均进行大于20KWh/m2的光衰减；
步骤二，数据采集；
第一采集电路和第二采集电路采集到辐照数据后经第一AD转换器和第二AD转换器转换后传输给单片机，单片机通过蓝牙模块发送给智能手机APP；
步骤三，确定时间和空间参数；
智能手机APP利用智能手机自带的GPS定位器确定测试地点的经度和纬度、利用智能手机自带的实时时钟确定测试时间。
步骤四，数据计算；
智能手机APP将接收到的辐照数据后采用HAY模型计算斜面的散射辐射度值Hdt、水平面的直接辐射强度值Hb、水平面的散射辐射强度值Hd、斜面的直接辐射强度Hbt、斜面的散射辐射强度值Hdt，具体计算公式式为：
H d t = H d [ H b H o R b + 1 2 ( 1 - H b H o ) ( 1 + c o s β ) ]
H＝Hb+Hd
HT＝Hbt+Hdt
Hbt＝Hb×Rb
其中，H0为大气层外水平面上太阳辐射量，β为倾角，H为测试水平面总辐射强度，HT斜面总辐射强度，总辐射强度等于散射辐射强度与直接辐射强度之和；Rb为斜面与水平面上直接辐射量之比，具体计算公式如下：
R b = c o s ( Φ - s ) c o s δ sin h s ′ + ( π 180 ) h s ′ sin ( Φ - s ) sin δ c o s Φ c o s δ sin h s + ( π 180 ) h s sin Φ sin δ
其中，s为光伏阵列倾角，δ为太阳赤纬，hs为水平面上日落时角，hs’为倾斜面上日落时角，Φ是光伏供电系统的当地纬度；根据按照Cooper方程，计算出太阳赤纬δ：其中，n为一年中之天数，如：在春分，n＝81，则δ＝0，日出日落时角表达式：cosh＝-tgΦtgδ式中，h为日出或日落时角，正为日落时角，即hs，负为日出时角，对于北半球，当-1≤-tgΦtgδ≤+1，有hs＝arcos(-tgΦtgδ)；
步骤五，计算结果分析；
智能手机APP对计算结果进行图样分析，形成折线图，并保存在智能手机上。
7.根据权利要求6所述的基于智能手机APP的便携式辐照测试装置的测试方法，其特征在于：所述智能手机APP包括自动保存模块，通过自动保存模块自动记录保存某个时间段内的数据，并把数据保存在智能手机上。
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