CN109410312A - 基于光伏电站的光伏组件阵列建立三维模型的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及到一种基于光伏电站的光伏组件阵列建立三维模型的方法，在光伏组件阵列中为每一个光伏组件均定义唯一的编码，于空间三维坐标系中为每一个光伏组件均建立相对应的三维坐标，合成每一个光伏组件位于空间三维坐标系中的相应三维坐标处的三维模型，叠加每一个光伏组件所指定的目标工作参数至其三维模型上作为显示对象。在布局了光伏组件阵列的光伏电站中使用三维建模的方案来监控数量庞大的光伏组件，目的在于能够在可视化的三维体系中模拟组件的工作行为，精确地撷取到每一个单体组件是处于运行良好的状态或是发生异常故障的状态。

Description

基于光伏电站的光伏组件阵列建立三维模型的方法

技术领域

本发明主要涉及到光伏发电的技术领域，确切地说，具体涉及到在布局了光伏组件阵列的光伏电站中使用三维建模的方案来监控阵列内数量庞大的光伏组件，目的在于能够在可视化的三维体系中模拟组件的工作行为，精确地撷取到每一个单体组件是处于运行良好的状态或是发生异常故障的状态，具有虚拟现实的特性。

背景技术

光伏发电已经成为世界各国普遍关注和重点发展的新型产业，在解决能源短缺和偏远地区的用电问题上发挥着不可或缺的作用。光伏发电技术的核心是光伏电池板，分布式或大型集中式的电站由于采用的电池板阵列的数量极其庞大，其他便携式或非便携式的电力设备需要频繁的与电池板进行能量交互。考虑到电池板庞大的数量，必须建立一套合理的监控机制，通过这种监控机制能够从电池板撷取电池板的参数数据，减轻采集数据的压力和避免数据采集的通信过程对电池板发电造成负面的影响。传统的监控手段有人工记录和具备数据采集功能的电子设备记录，数据汇聚后很多当前的办公自动化软件能够对所列举的参数数据进行比对展示，并依据记录和展示的数据来供工作人员参考。传统手段最大的劣势是无法处理庞大的组件阵列对应的海量数据，即便某些组件短时失效或产生故障却因为数据的参考模式不够直接和直观，导致产生问题到解决问题之间的严重滞后。

太阳能发电分为光热发电和光伏发电，业界讨论的太阳能发电大部分是指太阳能光伏发电，光伏发电是利用三族和五族掺杂的半导体界面的PN结发生光生伏特效应而将光能直接转变为电能的新型技术。这种技术的关键部分是太阳能电池，又称为光伏组件。太阳能电池经过串联后进行组装或封装保护后可形成大面积的太阳电池组件，再配合上功率控制器等电力设备就形成了基本的光伏发电装置。所谓的光伏电站则将发电设备和发电并网以及发电过程监测集成为完整的发电系统，电站监视着发电单元和发电量。光伏发电不仅在欧美等经济体中占有一席之地，中国目前已经建成近百座兆瓦级的光伏电站，根据新的发展计划又在向分布式光伏电站和屋顶光伏电站和建筑一体化光伏电站发展。

光伏发电的基本类型包括直流光伏发电系统，主要是：太阳能电池阵列、直流负载和蓄电池组、控制器，控制器分别控制太阳能电池方阵、直流负载和蓄电池组。光伏发电的基本类型还包括直流电到交流电的发电系统，主要是：太阳能电池阵列、控制器、直流负载以及直流/交流逆变器、交流负载和蓄电池组。光伏发电还可以与风能、热能等其他形式的能源接口进行优势互补，来集成混合能源发电系统。无论哪种发电类型，最基本的架构无法脱离太阳能电池阵列而单独存在，光伏电池板（PV组件）阵列简称光伏组件阵列是发电系统的核心部件，光伏电池板的产品品质和日常的运行维护决定了发电系统的整体发电效率，也是优化电站投资回报率的基本因素。光伏组件阵列将太阳的光照辐射转换为直流电压源，再通过逆变器将直流电转换成可以并网到公共电网的交流电或转换成分离于公共电网而单独使用的分离交流电。根据电站容量规模，光伏组件阵列可以采用几十片构成的电池串组，大型光伏电站的光伏组件阵列会超过十万片组件。

分布式或集中式的光伏电站，涉及到的建造方、运营方和业主都需要准确知道光伏电站的性能参数、发电量是否满足合同要求。按照常规的监测手段，光伏电站的交流发电量可以通过功率表测量，交流电网作为光伏发电系统的负载。实际上，光伏电站最主要的被监控的核心部分是光伏组件阵列，电池产生的是直流高压电压源，从电池管理角度或是监控数据准确性的要求，不允许直接用逆变器产生的交流并网的电功率数据替代直流侧的光伏组件阵列的直流发电数据，必须测量电池的实时和历史数据。光伏组件阵列需要被监测的直流参数类型较多，核心参数为开路电压、短路电流和最大输出功率。开路电压和短路电流可以按照传统方法使用直流电压表和电流表测量，但是最大输出功率测量需要配备模拟直流负载。在实践中超大功率直流负载由于体积大重量中的原因，既不能运到类似于荒漠或盐碱地等光伏电站应用现场，也不能运到分布式光伏电站的屋顶，因此光伏组件阵列的直流发电特性需要采用特定的变通方法测量。

光伏组件的输出特性受到环境温度、环境辐射强度的影响而发生很大的变化，在当前的光伏发电系统中，为了使整个发电系统更安全可靠的运行，必须要能够及时发现各种潜在的威胁，譬如阴影遮挡造成的热斑效应就是典型的负面威胁，其可能会让某些电池从电源转换成负载而引起电池板发热至起火烧毁，也即监控光伏电池的电压、电流、功率及温度等工作参数是光伏发电系统中很重要的一个环节。光伏电池的工作参数监控在实际的应用场合更多的是采用了电力线载波作为通讯手段，依靠电力载波很容易就能将光伏电池的参数作为通信数据传递到光伏电池提供光伏电压的电力线上，再从电力线上进行载波信号的解码即可撷取光伏电池的实时参数。电力线不同于普通的数据通信线路，其初衷是为了进行电能而并非是数据的传输，对于数据通信而言，其信道并不理想，是一个可能不稳定的传输信道，这具体表现为噪声显著且信号衰减严重。为克服不稳定的问题，电力线宽带载波技术采用了扩频、正交频分复用等调制技术，而事实证明，多载波正交频分复用是目前为止解决在电力线上传输干扰问题的一种有效方法，电力线宽带通信采用正交频分复用技术能有效的抵抗多径干扰，使受干扰的信号仍能可靠接收。采样类似这样的手段来提高信号的可靠性仅仅是一方面，但在光伏电池和载波同时应用的场合，由于光伏电池自身的电压水准受到周遭环境温度、光辐射强度的影响会发生大幅度的变化，所以在电力线上的载波信号自身传播的畸变再加上电池这种输出特性容易波动的特征混合在一起，导致接收端期望撷取的真实载波信号并不精准、误码率高，而且光伏电池串组叠加的电压也受到载波干扰导致整个串组上的实际电压可能并不在预期的范围内。数据传输系统是各种智能化控制系统的重要组成部分，有线的数据传送方式：并行、串行、CAN总线和其他各种协议等已经较为流行，有线数据传输的传输载体是双绞线、同轴电缆或光纤。在采用单片机或类似的微处理器的监测系统中，很多需求数据传输场合的数据采集装置是安装在周边环境恶劣的环境下，尤其是集中式的光伏电站很多直接建立在荒山郊野或宽广的无人水域或荒漠地带。数据采集装置与电力电子装置之间的地理位置较为遥远，还必须考虑光伏电站电池板阵列的数量惊人，数据传输需解决通信问题，采用无线数据传输来取代有线数据传输是可选的方式即通过空气或真空实现数据传送，相比于传统的有线数据传输，无线数据传输方式可以不用考虑传输线缆的安装问题，从而节省大量电线电缆和人工付出，显著降低施工难度和成本。光伏电池的工作参数是电站进行三维建模的依据之一。

发明内容

在某一个非限制性的可选实施例中，本申请主要披露了一种基于光伏组件阵列的三维建模方法，其中包括了以下步骤：

在光伏组件阵列中为任意一个光伏组件均定义一个与之唯一相对应的编码；

于一个空间三维坐标系中为每一个所述光伏组件均建立相对应的三维坐标；

合成每一个光伏组件位于空间三维坐标系中的相应三维坐标处的三维模型；

叠加每一个光伏组件所指定的目标工作参数至其三维模型上作为显示对象。

在某一个非限制性的可选实施例中，本申请主要披露了一种基于光伏组件阵列的三维建模方法，其中包括了以下步骤：

在光伏组件阵列中为任意一个光伏组件均定义一个与之唯一相对应的编号；

于空间三维坐标系中建立每一个光伏组件映射出自身相应编号的三维坐标；

合成每一个光伏组件位于空间三维坐标系中的相应三维坐标处的三维模型；

叠加每一个光伏组件所指定的目标工作参数至其三维模型上作为显示对象。

上述的方法，其中：

撷取光伏组件阵列中各个光伏组件彼此之间在地理分布上的相对位置信息；

根据所述相位位置信息为光伏组件阵列中的每一个光伏组件均定义一个唯一的编号；

依据任意一个光伏组件在三维坐标系中的三维模型所对应的编号执行其在实际地理分布上的位置寻址。

上述的方法，其中：

任意一个光伏组件工作于异常状态下的三维模型的颜色与它工作于正常工作状态下的三维模型的颜色不一致。

上述的方法，其中：

任意一个光伏组件的异常状态至少包括其反映出的所述目标工作参数中的一项或多项不在预定的范围内；

任意一个光伏组件的正常状态至少包括其反映出的所述目标工作参数中的一项或多项没有超出预定的范围。

上述的方法，其中：

每一个光伏组件均配置有检测所述目标工作参数的一个或者多个传感器；

提供与每一个光伏组件配置的传感器进行单向或双向通信的数据采集器；

搭建用于保存该数据采集器所提取的所有光伏组件的所述目标工作参数的服务器；

利用装载有展示并操作所述三维模型的三维设计工具的计算机设备或移动终端访问所述服务器从而撷取所有光伏组件的所述目标工作参数；

藉此将每一个光伏组件的所述目标工作参数导入到其对应的三维模型上。

上述的方法，其中：

由三维立体照相机拍摄每一个光伏组件的多个图像组；

由每一个光伏组件被拍摄到的多个图像组合成被摄光伏组件的三维模型；

利用展示并操作所述三维模型的三维设计工具导入所有光伏组件的三维模型。

上述的方法，其中：

由CAD设计软件构建所述的每一个光伏组件的三维模型；

利用展示并操作所述三维模型的三维设计工具渲染和导入所有光伏组件的三维模型。

上述的方法，其中：

光伏组件阵列中包括提供串级电压的一个或多个电池串组；

以及每一个电池串组均包括相互串联连接的多个光伏组件；

以不同的三维模型的颜色或编码规则标识不同的电池组串。

在某一个非限制性的可选实施例中，本申请主要披露了一种基于光伏组件阵列的三维建模方法，其中包括了以下步骤：

撷取光伏组件阵列中各个光伏组件彼此之间在地理分布上的相对位置信息；

于空间三维坐标系中建立每一个光伏组件映射出自身相对位置的三维坐标；

合成每一个光伏组件位于空间三维坐标系中的相应三维坐标处的三维模型；

为每一个光伏组件配置用于检测其指定目标工作参数的一个或多个传感器；

提供与每一个光伏组件配置的传感器执行单向或者双向通信的数据采集器；

搭建用于保存该数据采集器提取的所有光伏组件的目标工作参数的服务器；

由展示并操作所述三维模型的三维设计平台从服务器导入该目标工作参数；

叠加每一个光伏组件所指定的目标工作参数至其三维模型上作为显示对象。

上述的方法，其中：

在光伏组件阵列中为任意一个光伏组件均定义一个与之唯一相对应的编码；

光伏组件处于正常状态下的三维模型的颜色与处于异常状态下的颜色不同；

在三维设计平台中依据三维模型的颜色来表征对应的光伏组件的工作状态；

在三维设计平台中依据三维模型的编码来查询对应的光伏组件的地理位置。

在某一个非限制性的可选实施例中，本申请主要披露了一种基于光伏组件阵列的三维建模方法，其中包括了以下步骤：

撷取光伏组件阵列中各个光伏组件彼此之间在地理分布上的相对位置信息；

于空间三维坐标系中建立每一个光伏组件映射出自身相对位置的三维坐标；

合成每一个光伏组件位于空间三维坐标系中的相应三维坐标处的三维模型；

叠加每一个光伏组件所指定的目标工作参数至其三维模型上作为显示对象。

上述的方法，其中：

任意一个光伏组件工作于第一状态下的三维模型的颜色与它工作于第二工作状态下的三维模型的颜色不一致。

上述的方法，其中：

任意一个光伏组件的第一状态至少包括其反映出的所述目标工作参数中的一项或多项不在预定的范围内；

任意一个光伏组件的第二状态至少包括其反映出的所述目标工作参数中的一项或多项没有超出预定的范围。

在某一个非限制性的可选实施例中，本申请主要披露了一种基于光伏组件阵列的三维建模方法，其中包括了以下步骤：

在三维坐标系中定义一个初始区域用来布置光伏组件阵列中所有光伏组件所对应的原始三维模型，多个原始的三维模型在该初始区域中具有第一布置密度，然后再在空间三维坐标系中的该初始区域内缩小原始三维模型的距离，在初始区域内至少空出来一个没有布置任何原始三维模型的空置区域，并在三维坐标系中的空置区域继续布置额外的虚设三维模型，直至初始区域布置的原始三维模型加上虚设三维模型在该初始区域中具有第二布置密度；限定在第二布置密度条件下原始三维模型和虚设的三维模型的总功率不低于第一布置密度条件下原始三维模型的初始功率，还限定第二布置密度条件下原始三维模型和虚设三维模型中任意一个三维模型均处于第二状态；布置所述光伏组件阵列的地域分布了三维空间中初始区域内多个原始三维模型所对应的原始光伏组件，并且在该地域增加光伏组件的数量直至该地域的光伏组件的密度提升到第二布置密度。

附图说明

为使上述目的和特征及优点能够更加明显易懂，下面结合附图对具体实施方式做详细的阐释，阅读以下详细说明并参照以下附图之后，本申请的特征和优势将显而易见。

图1是对庞大电池组件阵列所构成的光伏电站进行三维建模的方法流程的示意图。

图2是电池组件阵列在模拟端以三维视觉展示电池方位及目标参数的范例示意图。

图3是对庞大电池组件阵列所构成的光伏电站进行三维建模客户端展示的示意图。

图4是在三维建模的客户端以波形的形式来展示组件的实时或历史数据的示意图。

图5是集中式大型光伏电站采用的光伏组件阵列在地理位置上布局的范例示意图。

图6是分布式小型光伏电站采用的光伏组件阵列在建筑物体上布局的范例示意图。

图7是电池组件配备的传感器检测电池组件的目标工作数据传到服务器的示意图。

具体实施方式

下面将结合各实施例，对本发明的方案进行清楚完整的阐述，所描述的实施例仅是本发明用作叙述说明所用的实施例而非全部的实施例，基于该等实施例，本领域的技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的方案都属于本发明的保护范围。

在光伏发电领域，光伏组件或光伏电池是发电的核心部件，太阳能电池板在主流技术的方向分为单晶硅太阳电池、多晶硅太阳电池、非晶硅太阳能电池等，大型的集中式光伏电站采用的电池组件的数量庞大，小型的分布式户用型小型电站采用的电池组件的数量相对较少。硅电池在该领域要求的使用年限高达二十多年的寿命，所以对电池的实时性和持久性监测是必不可少的。很多内部和外部因素都会导致光伏组件的发电效率低下，光伏组件自身之间的制造差异或安装差异或阴影遮挡或最大功率追踪适配度等因素都会引起转换效率降低。以典型的阴影遮挡为例，如果部分光伏组件被云朵或建筑物或树影或污垢等类似情况遮挡后，这部分组件就会由电源变成负载而不再产生电能，光伏组件在发生热斑效应严重的位置局部温度可能较高，有的甚至超过150℃，导致组件局部区域烧毁或形成暗斑、焊点融化、封装材料老化、玻璃炸裂、腐蚀等永久性破坏，给光伏组件的长期安全性和可靠性造成极大地的隐患。光伏电站/系统亟待解决的问题就是：能够实时地或周期性的观察每一块被安装的光伏电池板的工作状态，能对电池的过温、过压、过流和端子短接及电弧故障等异常情况进行预警，这对发生异常的电池采取类似于主动安全关断或其他的应急措施显得尤为重要。无论是集中式还是分布式光伏电站，基于采集光伏组件的工作参数数据对于判断和识别那些存在潜在问题的组件是十分必要的。本领域的技术人员还知道利用组件在单位时间内抽取的各种类型的数据建立大数据模型，是深入了解电池特性的极其重要的真实信息，由于电池的硅材料属于容易发生衰减的材质，衰减程度是判断不同供应商的电池品质和质量的依据，而提供数据挖掘分析、实时监控、远程诊断、使优质电站业主和投资商能及时迅速全面掌握电站运行情况，都是基于组件的参数监控。

在一个可选但非限制性的实施例中，关于光伏组件阵列三维建模的方式，可以从光伏电站中光伏组件阵列的安装位置等紧密相关的因素来考虑：根据被建模组件周边所布局的用于进行摄像的多台立体照相机来拍摄被建模组件的被摄体，基于拍摄得到的多方位立体图像创建被摄体的三维模型（3-Dimensional Model）。

在一个可选但非限制性的实施例中，关于光伏组件阵列三维建模的方式，可以从光伏电站中光伏组件阵列的布置密度等紧密相关的因素来考虑：根据改变针对所述的被建模组件的摄像位置而拍摄到的多个立体图像来创建多个三维模型，藉此通过合成前述所创建的多个三维模型来创建被建模组件的高精度三维模型。

在一个可选但非限制性的实施例中，关于光伏组件阵列三维建模的方式，可以从光伏电站中光伏组件阵列是否是可移动的等相关的因素来考虑：使拍摄用的照相设备按照被建模组件在移动前和移动后的方式进行移动式拍摄，并且利用在移动前和移动后由照相设备拍摄到的一系列图像，来生成拍摄到的对象物也即被建模组件的三维图像。

三维立体照相机的前侧设置有至少一组镜头甚至是设置有数量更多的镜头，大部分三维立体照相机的一般带有快门按钮。三维立体照相机的一系列镜头在立体照相机水平放置的情况下，按照镜头各自的中心位置在水平方向基本处于同一水平线上，但一系列镜头必须按照规定而在水平线上隔开一定的间隔距离。快门按钮是用于接受来自用户的快门动作指示的按钮。三维立体照相机的应该具有显示屏部分而作为用户操作立体照相机所需的各种画面或摄影时的实时取景图像、摄像图像等的电子取景器或观察媒介。

以复眼三维立体照相机为例，其复眼的第一摄像部和第二摄像部均由光学装置及图像传感器部分等构成。光学装置例如包括透镜、光圈机构、快门机构等，进行摄像所涉及到的必要光学动作也即摄影摄像动作。根据光学装置的动作进行入射光的聚光，并且进行焦点距离、光圈、快门速度等与视角、焦点、曝光等相关的光学要素的调整。光学装置中包含的快门机构是行业所称的机械式快门。当然也可在仅由图像传感器的动作进行快门动作的情况下，此时在光学装置中不必在包括快门机构。图像传感器部分生成与由光学装置聚光的入射光相应的电信号。图像传感器部分例如可以由CCD或CMOS等业界常规的图像传感器构成，通过进行光电变换来生成与接收到的光的强度相应的电信号，并将生成的电信号输出至数据处理部。第一摄像部和第二摄像部为相同构成。其实也意味着透镜的焦点距离f或F值、光圈机构的光圈范围、图像传感器的尺寸或像素数、排列、像素面积等各规格完全相同。在使用第一摄像部和第二摄像部同时动作的情况下，虽然对同一被摄体拍摄的两个图像也即配对图像，但是它们的光轴位置在横向方向是不同的。数据处理部处理通过第一摄像部和第二摄像部的摄像动作而生成的电信号，生成表示摄像图像的数字数据并且对摄像图像进行图像处理等。

参见图1，三维立体照相机具备用于实现常规的立体照相机的功能的构成，在本申请中可由三维立体照相机拍摄每一个光伏组件的多个图像组，由三维立体照相机将所有光伏组件被拍摄到的多个图像组合成三维模型。利用三维立体照相机拍摄光伏组件的极佳优势是在布局有光伏组件阵列的地点进行高空拍摄，能够得到各个组件的地理位置关系，如果不需要详细了解各个光伏组件的实际地理位置信息，仅仅是相对比较粗略地绘制组件的三维模型，则当前已知的软件例如CAD软件也可以构件光伏组件的三维实体。实际上当前的三维设计软件层出不穷，典型的Intergraph、Bentley、Autodesk等三维设计软件能够满足设计光伏组件三维实体的需求。某些三维实体还可以利用辅助的建模软件来渲染如先利用CAD软件构建三维实体再用Maya/3DS Max等建模软件进行渲染。WEB-3D技术是基于互联网的3D仿真展示技术，实现对庞大数据的精密压缩，形成立体化的3D页面从而使浏览者通过普通 PC 和网络环境就能顺畅的浏览网上三维虚拟场景。虚拟现实技术的基础是三维建模，三维建模软件：美国Autodesk公司的3DMax是Autodesk 公司开发的基于PC系统的三维动画渲染和制作软件，集造型、渲染和制作模型于一身，它符合本申请光伏组件效果图和三维模型制作中使用的需求，该软件能够满足组件产品的基本展示并且还能够部分实现三维模型与光伏组件的目标工作参数数据、现场真实信息等的交互功能。绘图引擎的类型很多：实质上3DMax可以用作展示并操作三维模型的三维设计工具，这里的展示就是在视觉上对三维模型予以显示并获得光伏组件的现场体验，这里的操作是指能够在三维设计工具中按照三维设计工具的预定规范来操纵三维模型，放大或缩小三维模型或拖曳模型、定义属性等都属于操作的范畴，计算机设备或移动终端可通过三维设计工具/平台来访问服务器上保存的目标工作参数数据，从而在三维设计工具/平台上撷取所有光伏组件的目标工作参数。注意这里访问服务器既可以是通过直接安装于设备上的软件带有的数据传输功能来访问，还可以利用网页等工具访问服务器。在其他的可选的绘图引擎的类型中：所谓的Sun3D是另一种在网页上运行三维应用程序的基础软件技术并且相关内容详见中国发明专利ZL200710118906.3，该产品解决了三维数据的大比例压缩和网络传输问题，让三维技术可以在网页和移动终端上普遍应用，基于Web-3D三维网页的应用包含三维建模、数据压缩、网络传输、实时渲染、代码逻辑等环节，而上文提及的该Sun3D实现了后面四个环节，为第一个环节提供了通用的数据接口，它作为展示并操作三维模型的三维设计工具或平台，只要导入三维建模的模型即可，也解决了三维模型的数据传输问题。因此，本申请的目的之一是三维建模，在预制完成光伏电站涉及到的光伏阵列中的各个光伏组件的三维实体之后，再利用带有可以展示并操作三维模型的三维设计工具或平台的计算机设备或移动终端设备来显示三维模型。

参见图1，在空间三维坐标系中，展示了部分光伏组件的三维模型PD₁₁-PD₁₃和展示了部分光伏组件的三维模型PD₂₁-PD₂₃，三维设计工具或平台可以是基于PC端或移动端的三维应用软件也可以是基于网页的三维应用程序，PC端较多的是指计算机设备或具备计算和数据处理功能的等同设备，移动终端较多的指代手机或平板电脑甚至车载电脑等轻巧化的智能设备。在空间三维坐标系中模拟了光伏组件在实际现场的形态，空间三维坐标系中可以基于笛卡尔坐标系的X轴和Y轴和Z轴来划分空间，各个光伏组件之间的实际地理位置可以在空间三维坐标系中予以模拟出来。获取光伏组件阵列中各个光伏组件彼此之间在地理分布上的相对位置信息：例如，光伏组件PV₁₁-PV₁₃依次排列而排成一排那么它们各自的三维模型PD₁₁-PD₁₃在空间三维坐标系中也依次排列而排成一排。再如光伏组件PV₂₁位于光伏组件PV₁₁的旁侧，光伏组件PV₂₂位于光伏组件PV₁₂的旁侧以及光伏组件PV₂₃位于光伏组件PV₁₃的旁侧，光伏组件PV₂₁-PV₂₃依次排列而排成一排并且光伏组件PV₂₁-PV₂₃所在的一排邻近光伏组件PV₁₁-PV₁₃所在的一排。则在空间三维坐标系中光伏组件PV₂₁的三维模型PD₂₁位于光伏组件PV₁₁的三维模型PD₁₁的旁侧，此外还有光伏组件PV₂₂的三维模型PD₂₂位于光伏组件PV₁₂的三维模型PD₁₂的旁侧，以及还有光伏组件PV₂₃的三维模型PD₂₃位于光伏组件PV₁₃的三维模型PD₁₃的旁侧，最后还有三维模型PD₁₁-PD₁₃所在的一排邻近三维模型PD₂₁-PD₂₃所在的一排。因此在一个可选但非限制性的实施例中：任意一个光伏组件的三维模型在三维坐标系中的三维坐标与该任意一个光伏组件在地理位置上的实际坐标是一致的，则可以在空间三维坐标系中建立每一个光伏组件映射出自身相对位置的三维坐标。假定某任意一个光伏组件PV-T在地理位置上的实际坐标满足以下条件：其前侧有光伏组件PV-A和后侧有光伏组件PV-C以及左侧有光伏组件PV-B和右侧有光伏组件PV-D；则光伏组件PV-T的三维模型PD-T在空间三维坐标系中会满足：其前侧有三维模型PD-A和后侧有三维模型PD-C以及左侧有三维模型PD-B和右侧有三维模型PD-D，这里PD-A至PD-D分别是PV-A至PV-D等光伏组件各自所一一对应的三维模型。在另一个但非限制性的实施例中：光伏组件的三维模型在三维坐标系中的三维坐标与该光伏组件在地理位置上的实际坐标不需要一致，此时只要先行在光伏组件阵列中为每一个光伏组件均定义一个唯一的编码，然后在空间三维坐标系中建立每一个光伏组件映射出自身相应编码的三维坐标，例如：光伏组件PV₁₁的编码被编排成11而且编码11的三维模型PD₁₁位于三维坐标系中的坐标X1Y1处，那么就能够在空间三维坐标系中为每一个光伏组件建立映射出其相应编码的三维坐标，这可以较为简洁和迅速查询光伏组件PV₁₁的实际地理位置，譬如发现三维模型PD₁₁在三维坐标系中存在某种因素导致的故障警示就必须去核查光伏组件PV₁₁，三维坐标X1Y1能够非常直接地等同于光伏组件PV₁₁的实际地理坐标。当然在空间三维坐标系中建立每一个光伏组件映射出自身相应编码的三维坐标也不是必须的，例如：在光伏组件阵列中为任意一个光伏组件均定义一个与之唯一相对应的编码，由于光伏组件PV₂₂的编码被编成22，发现三维模型PD₂₂在三维空间中存在某种因素导致的故障警示，依据编码22直接去光伏电站现场寻址或查询光伏组件PV₂₂即可，因为任何组件具有唯一的编码。

参见图1，需要合成每一个光伏组件PV位于空间三维坐标系中的相应三维坐标处的三维模型，上文已经介绍，由三维立体照相机将光伏组件被拍摄到的多个图像组用来合成三维模型，或者，由已知的软件例如CAD软件编辑和构件光伏组件的三维实体来视为等效的三维模型。虚拟现实技术是利用三维图形生成技术、多传感交互技术以及高分辨率显示技术，生成三维逼真的虚拟环境，用户需要通过特交互设备进入虚拟环境中。虚拟现实技术应用在可视化项目中，可通过建立三维模型进行三维虚拟现实的展示。作为集空间数据收集、处理、存储、分析、表达的系统，GIS（Geographic Information System）系统也即地理信息系统具有强大的三维表现能力和空间分析能力，能够实现空间属性数据的互查询、空间相关的分析能力，精确而细致地模型表达，因此也属于展示三维模型的三维设计平台或工具。除此之外MicroStation也属于非常适用的三维设计平台。

参见图2，在空间三维坐标系中，展示了部分光伏组件的三维模型PD₁₁-PD₁₃和展示了部分光伏组件的三维模型PD₂₁-PD₂₃。其中三维模型PD₁₁和PD₁₃及PD₂₃的颜色相对于它们之前的颜色发生了改变，例如第一种彩色变成第二种彩色。在一个可选但非限制性的实施例中，三维模型的颜色改变意味着对应的光伏组件PV₁₁和PV₁₃及PV₂₃可能发生了故障或警示用户需要去检修。很容易理解，面对空间三维坐标系中成千上万的密密麻麻的三维模型，三维模型改变颜色的方式能够轻易的警示用户，当然三维设计平台也还可以设置成用声音或其他的警示手段来提醒用户。在一个可选但非限制性的实施例中，任意一个光伏组件工作于第一状态下的三维模型的颜色与工作于第二工作状态下的三维模型的颜色不一致，例如第一状态可以是正常工作状态而第二状态可以是异常工作状态。在一个可选但非限制性的实施例中，譬如某一个光伏组件PV的第一状态至少包括组件PV反映出的目标工作参数中的一项或多项不在预定的范围内，而某一个光伏组件PV的第二状态至少包括光伏组件PV反映出的目标工作参数中的一项或多项没有超出预定的范围。在一个范例性的实施方式中以某个光伏组件的电压为例，电压这一项目标参数如果没有超过电压的预定范围VRANGE1-VRANGE2则认为组件是工作于第二状态，否则电压这项目标参数不在电压的预定范围VRANGE1-VRANGE2内认为组件是工作于第一状态。在一个范例性的实施方式中再以某个光伏组件的电流为例，电流这项目标参数如果没有超过电流的预定范围IRANGE1-IRANGE2则认为组件是工作于第二状态，否则电流这项目标参数不在电流的预定范围IRANGE1-IRANGE2内就认为组件是工作于第一状态。这里作为目标参数范例的电流或电压还可以替换成其他的任意目标工作参数。

参见图3，光伏组件PV₁₂的三维模型PD₁₂以直接安装于手机110上的三维设计工具或平台的软件来进行视觉展示，单个模型来展示于手机屏幕仅仅是范例，实际数量不限制于单个以及手机还以替换成PC电脑。三维设计工具或平台不是必须安装于手机，其替代方案是利用浏览器或网页形式体现的三维设计工具或平台来展示，在网页上运行三维设计工具的应用程序的基础软件技术解决了三维数据的压缩和网络传输问题，让三维技术可以在网页和移动终端上普遍应用。三维模型PD₁₂反映出光伏组件PV₁₂的目标工作参数可以是一项也可以是多项ITE1、IT2…至ITK，这里K是自然数，如电压、电流、功率和温度以及发电量等都属于光伏组件PV₁₂的目标参数ITE。叠加光伏组件PV₁₂所指定的目标工作参数至其三维模型PD₁₂上作为显示对象，图3中在三维模型PD₁₂上以显示的多项数据ITE1-ITK作为目标工作参数，项目ITE1-ITK作为三维模型PD₁₂的三维组成部分可以直观的可视化地反映出光伏组件PV₁₂的工作状态。

参见图4，光伏组件PV_M3的三维模型PD_M3以安装于手机110上的三维设计工具或平台的软件来进行视觉展示，光伏组件PV_2N的三维模型PD_2N以安装于手机110上的三维设计工具或平台的软件来进行视觉展示，也可以利用网页形式体现的三维设计工具或平台来展示三维模型，在网页上运行三维设计工具的应用程序，网页通常是可兼容的运行在计算机端或移动终端上。图3中主要是在三维模型PD₁₂上显示了多项ITE1-ITK的目标工作参数，也即每一项参数以一个栏目展示与三维模型。而在图4中，以子坐标和曲线的形式来展示某一项或某几项参数，例如：三维模型PD_M3反映出光伏组件PV_M3的发电量这个目标工作参数的实时或历史变化曲线181，作为对比，三维模型PD_2N则反映出光伏组件PV_2N的发电量这个目标工作参数的实时或历史变化曲线182，通过对比这两个曲线我们能够更直观的从三维模型上一目了然的比对出光伏组件PV_2N和PV_M3的发电量的差异性，这里的M和N是自然数。比对图4和图3的实施例，阐明了叠加每一个光伏组件所指定的目标工作参数至其三维模型上作为显示对象的方式多样性。本申请的三维设计工具或平台也可以替换成术语三维仿真工具或平台或模块，譬如Sun3D三维仿真平台或所谓的GIS三维仿真平台、MicroStation三维仿真平台等等，具备基本的3D绘图引擎功能并且能够将建模的三维实体/三维模型导入至三维仿真平台，三维仿真平台显示叠加监测到或读取到的目标参数数据到三维模型上的方式包括：通过每一个参数类别对应的一个子栏目的界面显示、通过参数的实时或历史曲线的界面显示、通过三维仿真平台自带的只读电子表格显示、及通过该只读电子表格导出的可读文件显示。

参见图5，以集中式大型光伏电站中的光伏组件阵列ARR1为例，具有M行N列的光伏组件。譬如第一行具有PV₁₁至PV_1N，第二行具有PV₂₁至PV_2N…依此类推直至最后的第M行具有PV_M1至PV_MN。光伏组件在这里的下标可视为该光伏组件布局在实际地理位置上的坐标，如光伏组件PV_MN在地理位置上就是第M行和第N列，还譬如另一个光伏组件PV₅₄在地理位置上就是第5行和第4列，等等。获取光伏组件阵列ARR1中各个光伏组件彼此之间在地理分布上的相对位置信息，实际上光伏组件PV在这里的下标就可以等效为该光伏组件PV在地理分布上的相对位置信息的一种可选实施例。在三维空间坐标系统中比较容易理解X轴和Y轴定义了三维模型基本的坐标，而Z轴实质上则定义了三维模型在三维空间中的沿着Z轴的高度，因此Z轴实际上是不影响光伏组件在三维空间系统中的三维坐标，所以光伏组件在三维空间中的三维坐标XY可以和它在实际地理位置上的坐标一致，例如：光伏组件PV_MN在实际地理位置上是第M行和第N列并且该光伏组件PV_MN的三维模型PD_MN在三维空间中的三维坐标依然是第M行和第N列。相当于在空间三维坐标系中建立每一个光伏组件映射出自身相对位置的三维坐标，例如：为光伏组件PV_MN在三维坐标系中建立映射出光伏组件PV_MN的相对位置的三维坐标，其三维模型PD_MN的相对位置的三维坐标为第M行和第N列。按照这种方式，集中式电站的光伏组件阵列ARR1中的每一个光伏组件均能够在三维体系中建立一个三维坐标，然后合成每一个光伏组件位于空间三维坐标系中的相应三维坐标处的三维模型。例如通过立体照相机拍摄或者通过CAD软件构建的光伏组件PV_MN的三维模型PD_MN被合成并导入到位于空间三维坐标系中的相应三维坐标处——第M行和第N列处。

参见图6，以分布式小型光伏电站中的光伏组件阵列ARR2为例，建筑物200的屋顶斜面或墙面均可用作布局光伏组件，因此此实施例不像集中式电站那样具有规则分布的光伏组件，组件是随机分布的。譬如第一屋顶斜面具有PV₁₁至PV_1J个光伏组件，第二屋顶斜面具有PV₂₁至PV_2L个光伏组件…等等，这里J和L是自然数。然后在空间三维坐标系中建立每一个光伏组件映射出自身相应编码的三维坐标，例如：光伏组件PV_1J的编码被编排成1J而且编码1J的三维模型PD_1J位于三维坐标系中的坐标X1YJ处，那么就能够在空间三维坐标系中为每一个光伏组件建立映射出其相应编码的三维坐标，这可以较为简洁和迅速查询光伏组件PV_1J的实际地理位置，譬如发现三维模型PD_1J在三维坐标系中存在某种因素导致的故障警示就必须去核查光伏组件PV_1J，三维坐标X1YJ能够非常直接地等同于光伏组件PV_1J的实际地理坐标。当然在空间三维坐标系中建立每一个光伏组件映射出自身相应编码的三维坐标也不是必须的，例如：在光伏组件阵列中为任意一个光伏组件均定义一个与之唯一相对应的编码，由于光伏组件PV_2L的编码被编成2L，光伏组件PV_2L的三维模型PD_2L位于空间三维坐标系中的坐标点随机但必须建立相对应的三维坐标点，发现三维模型PD_2L在三维空间中存在某种因素导致的故障警示，依据该三维模型唯一的编码2L直接去带有屋顶的建筑物200现场查询光伏组件PV_2L即可，因为光伏组件阵列即使不规则但是任何光伏组件仍然具有唯一的编码。由于集中式大型光伏电站的光伏组件阵列分布相对而言较为均匀，而小规模的户用的屋顶光伏电站的光伏阵列分布则相对而言不是十分均匀，但是它们都适用于本申请的三维建模方案。另外针对集中式大型光伏电站或者屋顶小型光伏电站的光伏阵列：在空间三维坐标系中为每一个光伏组件建立唯一对应的三维坐标时，任何一个光伏组件在地理位置上的高低只是影响光伏组件的三维模型在三维坐标系中的笛卡尔Y轴坐标，但实质上不影响光伏组件的三维模型在笛卡尔坐标系中的X轴和Y轴定义的相对位置，例如：光伏组件PV_MN在实际地理位置上是排第M行和第N列并且该光伏组件PV_MN的三维模型PD_MN在三维空间中的三维坐标依然是第M行和第N列，及光伏组件PV_JL在实际地理位置上是第J行和第L列并且该光伏组件PV_JL的三维模型PD_JL在三维空间中的三维坐标依然是第J行和第L列，如果光伏组件PV_MN在地面上的高度值比光伏组件PV_JL在地面上的高度值大，则相对应的毫无疑虑三维模型PD_MN在三维空间中的三维坐标的Y轴坐标值也比三维模型PD_JL在三维空间中的Y轴坐标值大，这是三维模型的建模特性之一。在可选的实施例中可以忽略光伏组件在地面上的高度值对其三维模型在Y轴上的影响，例如即便光伏组件PV_MN在地面上的高度值比光伏组件PV_JL在地面上的高度值大，而三维模型PD_MN在三维空间中的三维坐标的Y轴坐标值可直接与三维模型PD_JL在三维空间中的Y轴坐标值相同，相当于由所谓的笛卡尔坐标系中的X轴和Y轴定义三维模型的相对位置。

参见图7，光伏组件阵列ARR中任意一个光伏组件的部分数据（目标参数）需要被监控和记录，常见如电压、电流、功率及温度、故障信息、发电量等工作参数。因为光伏电池板一般都在户外甚至在十分偏僻的地点，有些大型电站还可能建立在荒漠或盐碱地或宽阔水域等光照辐射好的地方，光伏电池在接收端的近场可以采用无线通信的方式来传输数据，如果接收数据的设备距离光伏电池遥远就很难采用无线的方式，为了实现数据的监控所以数据的收发通信功能是必不可少的。参见图7，以光伏组件PV₁₁至PV_1N为例其中任意光伏组件PV还配置有第一数据处理器/或微处理器105，如某个光伏组件PV_1N配置有微处理器105-N，部分类型的处理器105本身自己就直接集成于一些传感器之中作为数据检测手段，譬如处理器自身带有电压、电流检测模块/感应模块及温度检测模块/感应模块等，这时候微处理器自身充当传感器的检测模块所以就不需要再单独配置外设检测模块或感应模块，但是如果微处理器105不带这些检测模块或感应模块的话，就需要利用现有技术中的电压、电流、功率或温度等检测模块（或具有相同功能的感应模块）来检测光伏组件的目标工作参数并通过采集目标工作参数的检测模块（或感应模块）将目标数据传输给处理器105，因此传感器应当至少具备能够检测出光伏组件的一项或多项目标工作参数的各类检测模块。总而言之：可以认为为每一个光伏组件配备有检测其指定目标工作参数的传感器，传感器配置有单片机或等同功能的微处理器105等。

参见图7，前文介绍了光伏组件均额外再配置有检测所述目标工作参数的一个或者多个独立的传感器，传感器将目标数据传输给其处理器105，然后处理器105试着将这些目标数据和参数传输通过类似于载波或无线/有线等通信传输方式发送出去。图7中任何光伏组件PV的目标工作参数由与其对应的传感器来实时的采集，传感器采集光伏组件的目标工作参数具体的实现手段是：利用传感器配备的处理器自身带有的目标参数检测模块或外部额外配对的目标参数（电流、电压、温度、功率、发电量、故障信息等）检测模块来直接检测和收集光伏组件的目标工作参数，目标参数检测模块收集的目标数据直接传输给处理器105，然后再由与光伏组件相对应的处理器105通过驱动载波发送模块或无线或有线通信模块等通信功能模块，将处理器105接收的目标数据以载波的方式发送到电力线上从而利用载波通信的方式传输、或通过无线/有线通信模块进行数据传输。

参见图7，以上主要是基于站在发送目标数据的角度来考虑，如果站在接收目标数据的角度来考虑，在图7中所示的可以利用当前任意的属于已知技术的载波解码模块就能够实现对那些电力线上的载波信号的解码/译码。当处理器105将数据（如组件的指定目标工作参数）通过载波信号发到电力线上后，其他的电子设备利用电力载波解码器就可以在电力线上对载波解码。作为解码载波信号的一方，解码器通常带有捕捉载波信号的载波传感器模块和带通滤波器模块及带有类似MCU等的处理单元等，电力线直接穿过载波传感器模块（如空心线圈传感器等）并由载波传感器来侦测电力线上的载波信号，为了更精确的捕获真实的载波信号和屏蔽噪声该带通滤波器模块再对载波传感器感测到的初始载波信号进行进一步滤波，滤除不在指定频率范围内的杂波，只有落入在指定频率范围内的载波才可以表示预期的真实载波信号，处理单元在接收到真实的载波信号后再解码其载波数据。图7中数据采集器320可以配置有载波解码器，从而数据采集器320可以与任何光伏组件PV配置的传感器执行基于载波通信的单向或者双向通信。也就是说，整串的电池串组上所有个体光伏组件PV₁₁至PV_1N各自的数据都可以被PV₁₁至PV_1N各自所配置传感器以载波的方式发送到同一个串接它们的串接电力线上，数据采集器320通过载波通信提取光伏组件PV₁₁至PV_1N各自的目标工作参数数据。数据采集器320除了与所有个体光伏组件PV₁₁至PV_1N各自的传感器进行载波通信之外，在可替代的方案中，数据采集器320还可以通过有线或无线的方式与光伏组件PV₁₁至PV_1N各自的传感器进行有线或无线方式的通信，例如数据采集器320与光伏组件PV₁₁至PV_1N各自的传感器均配备有实现无线WIRELESS使用的EnOcean、Zigbee、Z-Wave和Blue-tooth等，它们之间就可以使用无线形式传输目标数据，有线通信也可以在它们之间传输目标数据。

参见图7，在可选实施例中，可以用数据采集器320配置的第二数据处理器或微处理模块去轮询组件整列光伏组件PV₁₁至PV_1N，具体模式例如：第二数据处理器先访问读取组件第一列中的光伏组件PV₁₁至PV_1N中的各个光伏组件的数据，当数据采集器320轮询到整列当中的任意一个光伏组件时，数据采集器320的第二数据处理器先发送请求给被询问的光伏组件配置的处理器105，然后被询问的光伏组件的处理器105应答或响应该请求而将目标工作参数数据反馈给数据采集器320的第二数据处理器。参见图7在可选但非必须的实施例中，光伏组件PV配置传感器的第一数据处理器105以单向通信的方式主动向数据采集器320的第二数据处理器传送所述的目标工作数据，此阶段第一数据处理器105在时间上间歇性地主动向第二数据处理器发送目标工作数据，间歇性地发送数据也即意味着数据是分时发送的，并且光伏组件PV的任意一项目标工作数据被分割成多个数据包，数据包的数据发送间隔时间是任意的随机时间值以及每个数据包被至少发送一次或重复发送多次，设定每个数据包的发送间隔时间可以是一定的随机数值是为了防止光伏组件PV₁₁至PV_1N各自配备的不同处理器105-1至105-N发生冲突。

参见图7，在可选实施例中，服务器330与数据采集器320可以通过RS485或网线等有线形式互连或通过2G、3G等无线形式互连，也即光伏组件阵列ARR中每一个光伏组件的任何一项或多项目标参数数据都由数据采集器320发送到服务器330，注意光伏组件均定义有唯一的编号，因此服务器330的数据库中每一个光伏组件的任何一项或多项目标参数数据都可以通过该光伏组件的唯一编号/编码来标识。三维仿真工具/平台上通过访问服务器330来撷取所有光伏组件的目标工作参数。注意这里访问服务器既可以是通过直接安装于PC或移动终端设备上的三维仿真/设计软件带有的数据传输功能（也即数据接口功能）来访问，还可以利用在网页上运行的视为三维仿真/设计软件的三维应用程序来访问服务器。三维仿真/设计平台提供了通用的数据接口，三维仿真/设计平台需要导入三维建模的模型PD，和导入三维模型对应的光伏组件的目标工作参数，将每一个光伏组件所指定的目标工作参数叠加至其三维模型上作为显示对象，从而能够直接在三维坐标系中实现对该光伏组件阵列的实时远程运维和诊断。光伏组件PV₁₁至PV_1N各自的各项目标工作参数最终被分别导入到它们各自所对应的三维模型PD₁₁至PD_1N上。

参见图1，在可选实施例中，在三维坐标系中定义了一个初始区域REG0用来布置光伏组件阵列ARR中每一个光伏组件所对应的原始三维模型，多个原始的三维模型在该初始区域REG0中具有第一布置密度，例如图1原始三维模型PD₁₁-PD₁₃所在的一排和原始的三维模型PD₂₁-PD₂₃所在的一排在初始区域REG0中具有第一布置密度，这里的布置密度也即每单位面积布置的三维模型数量。然后再在空间三维坐标系中定义的该初始区域REG0内聚拢原始三维模型，相当于多个原始三维模型彼此之间的距离被压缩而变得更紧凑，例如原始三维模型PD₁₁-PD₁₃和PD₂₁-PD₂₃相互靠拢使得它们之间的距离被压缩。由于该聚拢动作导致初始区域REG0内的多个原始三维模型被布置得密度更高所以会在初始区域REG0空出来一部分没有任何三维模型的空置区域，并且还在三维坐标系中的空置区域继续布置额外的虚设三维模型，直至初始区域REG0布置的原始三维模型加上额外的虚设三维模型在该初始区域REG0中具有第二布置密度。譬如所谓原始三维模型PD₁₁-PD₁₃和PD₂₁-PD₂₃在初始区域REG0内相互靠近留下初始区域REG0中没有任何三维模型的空置区域，空置区域需要布置若干数量的虚设三维模型PDD。所以初始区域REG0就会设置有原始三维模型PDO和虚设三维模型PDD。限定在第二布置密度条件下原始三维模型PDO和虚设的三维模型PDD的总功率不低于第一布置密度条件下原始三维模型PDO的初始功率，还限定第二布置密度条件下原始三维模型PDO和虚设三维模型PDD中任意一个三维模型处于上文所述的第二状态，也即三维模型反映出的目标工作参数中的一项或多项没有超出预定的范围。注意从第一布置密度调整三维模型到第二布置密度不一定意味着原始三维模型PDO和虚设的三维模型PDD的总功率就一定是比原始三维模型PDO的初始功率大，因为布置密度更大相当于光伏组件之间彼此屏蔽阳光辐射的程度越明显，也即所谓的阴影遮挡效应，密度改变了随之而来也会导致光伏组件的部分目标参数发生显著变异，例如遮挡效应会导致被遮挡的组件从电压源变成负载而引起它所在的整个电池组串的电流和电压急剧变化。调整组件密度的目的在于：之后按照第二布置密度去增加光伏组件阵列ARR的密度。假定某电站的地域AREA本来布置了三维空间中初始区域REG0内多个原始三维模型PDO所对应的原始光伏组件PV，譬如该地域布置了原始三维模型PD₁₁-PD₁₃和PD₂₁-PD₂₃所对应的原始光伏组件PV₁₁-PV₁₃和原始光伏组件PD₂₁-PD₂₃，则地域AREA可以增加光伏组件的数量直至光伏组件的密度提升到第二布置密度。任意一个虚设三维模型PDD的某项（或某几项）目标工作参数可随机读取于服务器330中记录的初始区域REG0布置的任意某个原始三维模型PDO对应的某个原始光伏组件PV的同类型的一项目标工作参数，譬如虚设三维模型PDD的电压这项目标工作参数可以读取自三维模型PD₁₃的电压目标工作参数，三维模型PDD的电压这项目标工作参数可读取自三维模型PD₂₃的电流目标工作参数，等等。

综上所述，本发明在布局了光伏组件阵列的光伏电站中使用三维建模的方案来监控阵列内数量庞大的光伏组件，三维体系中利用三维模型来可视化的模拟光伏组件的实际现场工作行为，起到远程监控和诊断的目的，能够精确地撷取到每一个单体组件是处于运行良好的状态或是发生异常故障的状态，是虚拟现实的一种实现方案：图1和图2展示了三维空间中的虚拟三维模型，图3和图4展示了在手机内置的三维仿真平台软件或在网页上运行三维仿真平台的应用程序来展示三维模型，图5和图6分别展示了实际地理位置处的集中式电站和分布式电站的现场场景，图7描述了三维仿真平台从服务器访问光伏组件的运行目标数据并导入叠加到三维模型上。通过对目标电站进行三维建模，在布置有电站组件的位置标记数据点并统一编号，对数据采集系统的采集的装置编号与位置数据作映射，在手机/电脑软件中使用3D绘图技术，绘制出电站的模型并将数据点附着到模型对应的位置，借助3D引擎的放大缩小、旋转等能力，同时使用系统的着色能力对不同运行状态的组件进行颜色区分，譬如故障态可用红色来标示。通过三维建模和绘图技术让采集到的数据可以和虚拟的模型建立直接的对应关系，在故障发生或者需要做特定位置的组件的工作状态时，可以由虚拟图形直接找到和现实中对应的组件，大大提升运维的效率和使用的便利性。地面光伏电站三维系统，是根据实际电站进行等比例模型建立之后的显示效果，在建立模型后可以将数据附着到电池板上，在每个电池板上显示各自的状态数据以及整个模型可以进行缩放、旋转等操作，可以辅助显示传统的数据图表。例如构建小型家用光伏电站的监控系统，需要以下步骤：根据现场实际场景，使用Maya/3DS Max等建模软件构建实物模型；安装设备，并在模型上作位置标记；将实际设备的ID编码与标记对应存入数据库中；将模型与位置数据导入到手机或者电脑APP的绘图引擎中；将实际的监测数据输入到绘图引擎中，将数据展示在模型上。光伏组件的目标工作参数是由与之配对的传感器所检测，某项指定的目标工作参数由用于检测此项指定目标工作参数的专用传感器进行侦测，例如电压工作参数由专用的电压传感器进行电压检测，例如电流工作参数由专用的电流传感器进行电压检测，等等，除了光伏组件自身的指定参数可由用于检测指定参数的专用传感器感测之外，光伏组件的传感器还可以包括环境监测仪等，相当于光伏组件的目标工作参数还可以囊括组件周边环境的温度、湿度、风速、光照强度和气压等环境因数的数据，环境因数作为目标工作参数也可以附着到三维模型上。

以上通过说明和附图的内容，给出了具体实施方式的特定结构的典型实施例，上述发明提出了现有的较佳实施例，但这些内容并不作为局限。对于本领域的技术人员而言在阅读上述说明后，各种变化和修正无疑将显而易见。因此，所附的权利要求书应看作是涵盖本发明的真实意图和范围的全部变化和修正。在权利要求书范围内任何和所有等价的范围与内容，都应认为仍属本发明的意图和范围内。

Claims (10)

1.一种基于光伏组件阵列的三维建模方法，其特征在于，包括以下步骤：

在光伏组件阵列中为任意一个光伏组件均定义一个与之唯一相对应的编码；

于一个空间三维坐标系中为每一个所述光伏组件均建立相对应的三维坐标；

合成每一个光伏组件位于空间三维坐标系中的相应三维坐标处的三维模型；

叠加每一个光伏组件所指定的目标工作参数至其三维模型上作为显示对象。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

撷取光伏组件阵列中各个光伏组件彼此之间在地理分布上的相对位置信息；

根据所述相位位置信息为光伏组件阵列中的每一个光伏组件均定义一个唯一的编码；

依据任意一个光伏组件在三维坐标系中的三维模型所对应的编码执行其在实际地理分布上的位置查询。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

任意一个光伏组件工作于第一状态下的三维模型的颜色与它工作于第二工作状态下的三维模型的颜色不一致。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：

任意一个光伏组件的第一状态至少包括其反映出的所述目标工作参数中的一项或多项不在预定的范围内；

任意一个光伏组件的第二状态至少包括其反映出的所述目标工作参数中的一项或多项没有超出预定的范围。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

每一个光伏组件均配置有检测所述目标工作参数的一个或者多个传感器；

提供与每一个光伏组件配置的传感器进行单向或双向通信的数据采集器；

搭建用于保存该数据采集器所提取的所有光伏组件的所述目标工作参数的服务器；

利用带有展示所述三维模型的三维设计平台的计算机设备或移动终端访问所述服务器从而撷取所有光伏组件的所述目标工作参数；

藉此将每一个光伏组件的所述目标工作参数导入到其对应的三维模型上。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

由三维立体照相机拍摄每一个光伏组件的多个图像组；

由每一个光伏组件被拍摄到的多个图像组合成被摄光伏组件的三维模型；

利用展示所述三维模型的三维设计平台导入所有光伏组件的三维模型。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

由CAD设计软件构建所述的每一个光伏组件的三维模型；

利用展示所述三维模型的三维设计平台渲染和导入所有光伏组件的三维模型。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

光伏组件阵列中包括提供串级电压的一个或多个电池串组；

以及每一个电池串组均包括相互串联连接的多个光伏组件；

以不同的三维模型的颜色或编码规则标识不同的电池组串。

9.一种基于光伏组件阵列的三维建模方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取光伏组件阵列中各个光伏组件彼此之间在地理分布上的相对位置信息；

于空间三维坐标系中建立每一个光伏组件映射出自身相对位置的三维坐标；

合成每一个光伏组件位于空间三维坐标系中的相应三维坐标处的三维模型；

为每一个光伏组件配备用于检测其指定目标工作参数的一个或多个传感器；

提供与每一个光伏组件配置的传感器执行单向或者双向通信的数据采集器；

搭建用于保存该数据采集器提取的所有光伏组件的目标工作参数的服务器；

由展示所述三维模型的三维设计平台从所述的服务器导入该目标工作参数；

叠加每一个光伏组件所指定的目标工作参数至其三维模型上作为显示对象。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：

在光伏组件阵列中为任意一个光伏组件均定义一个与之唯一相对应的编码；

光伏组件处于正常状态下的三维模型的颜色与处于异常状态下的颜色不同；

在三维设计平台中依据三维模型的颜色来甄别对应的光伏组件的工作状态；

在三维设计平台中依据三维模型的编码来查询对应的光伏组件的地理位置。