CN110531445A

CN110531445A - 一种日照时长测量装置及设备

Info

Publication number: CN110531445A
Application number: CN201910838508.1A
Authority: CN
Inventors: 于洋; 李丹; 郭立红; 李姜; 李岩; 王建军; 于国权; 崔爽; 方艳超; 孙文涛
Original assignee: Changchun Institute of Optics Fine Mechanics and Physics of CAS
Current assignee: Changchun Institute of Optics Fine Mechanics and Physics of CAS
Priority date: 2019-09-05
Filing date: 2019-09-05
Publication date: 2019-12-03

Abstract

本申请公开了一种日照时长测量装置及设备，该装置包括：理论角度确定模块，用于获取当前时刻以及当前位置的经纬度信息，根据经纬度信息确定当前位置在当前时刻下对应的理论日照角度；遮挡物信息确定模块，用于确定对当前位置的光照产生遮挡的遮挡物，并确定遮挡物的方向位置及尺寸大小；实际角度确定模块，用于基于理论日照角度、遮挡物的方向位置及尺寸大小确定当前位置在当前时刻下对应的实际日照角度；日照时长统计模块，用于获取当前位置在预设数量的时刻下分别对应的实际日照角度，统计得到当前位置在预设时间段内的日照时长。本申请实现了对于日照时长的测量，能够为后续基于日照时长进行选址的过程提供数据基础。

Description

一种日照时长测量装置及设备

技术领域

本申请涉及计算机技术领域，更具体地说，涉及一种日照时长测量装置及设备。

背景技术

日照是太阳辐射最直观的表现，日照时长是指太阳在某地实际照射的时数，其定义为太阳直接辐射强度达到或超过120W/m3的时间的总和，以小时为单位。日照时长的分布规律，对于合理布局农业生产种植、规划城市建设、开发旅游资源、太阳能电站选址、住宅选址等具有重要的现实意义。

因此，如何实现对于某个位置日照时长的测量是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本申请的目的在于提供一种日照时长测量装置及设备，实现了对于日照时长的测量，能够为后续基于日照时长进行选址的过程提供数据基础。

为实现上述目的，本申请提供了一种日照时长测量装置，包括：

理论角度确定模块，用于获取当前时刻以及当前位置的经纬度信息，根据所述经纬度信息确定所述当前位置在所述当前时刻下对应的理论日照角度；

遮挡物信息确定模块，用于确定对所述当前位置的光照产生遮挡的遮挡物，并确定所述遮挡物的方向位置及尺寸大小；

实际角度确定模块，用于基于所述理论日照角度、所述遮挡物的方向位置及尺寸大小确定所述当前位置在所述当前时刻下对应的实际日照角度；

日照时长统计模块，用于获取所述当前位置在预设数量的时刻下分别对应的所述实际日照角度，统计得到所述当前位置在预设时间段内的日照时长。

可选的，所述遮挡物信息确定模块，包括：

水平角度确定子模块，用于利用方向传感器确定所述遮挡物的水平方向范围；

垂直角度确定子模块，用于利用姿态传感器确定所述遮挡物的垂直方向范围；

遮挡物拍摄子模块，用于利用图像采集装置对所述遮挡物进行拍摄，得到遮挡物图像；

方向尺寸确定子模块，用于基于所述遮挡物图像、所述水平方向范围和所述垂直方向范围确定所述遮挡物的方向位置及尺寸大小。

可选的，所述方向尺寸确定子模块，包括：

边缘提取单元，用于利用图形分割算法提取所述遮挡物图像的边缘位置；

第一确定单元，用于根据所述边缘位置和所述水平方向范围确定单位像素点对应的单位角度；

第二确定单元，用于根据所述单位角度位置、所述水平方向范围确定所述遮挡物的水平方向位置；

第三确定单元，用于根据所述单位角度位置、所述垂直方向范围确定所述遮挡物的垂直方向位置。

可选的，所述第一确定单元，用于利用第一公式根据所述边缘位置和所述水平方向范围确定单位像素点对应的单位角度；所述第一公式为：

其中，angle为所述单位像素点对应的单位角度；Rs为所述遮挡物图像右边缘位置；Ls为所述遮挡物图像左边缘位置；Ra为所述遮挡物图像右边缘角度；La为所述遮挡物图像左边缘角度。

可选的，所述第二确定单元，用于利用第二公式根据所述单位角度位置、所述水平方向范围确定所述遮挡物的水平方向位置；所述第二公式为：H＝La+(Ps-Ls)*angle；

其中，H为所述水平方向位置；Ps为当前像素点位置。

可选的，所述第三确定单元，用于利用第三公式根据所述单位角度位置、所述垂直方向范围确定所述遮挡物的垂直方向位置；所述第三公式为：V＝Ua+(Ps-Us)*angle；

其中，V为所述垂直方向位置；Ua为所述遮挡物图像上边缘角度；Us为所述遮挡物图像上边缘位置。

可选的，所述日照时长统计模块，包括：

数量确定子模块，用于获取预设时间间隔和预设时间段，并利用所述预设时间间隔和所述预设时间段确定所述预设数量；

时长统计子模块，用于确定所述预设数量的每一时刻下所述当前位置对应的所述实际日照角度，统计得到所述日照时长。

可选的，所述理论角度确定模块，包括：

世纪数确定子模块，用于根据所述当前时刻确定对应的儒略世纪数；

中心方程确定子模块，用于利用所述儒略世纪数确定对应的太阳几何平黄经、太阳平近点角和地球轨道离心率，得到太阳中心方程；

太阳角度确定子模块，用于基于所述太阳中心方程计算太阳真黄经以及太阳真近点角，确定对应的太阳赤经及赤纬，以得到太阳视角对应的太阳角度位置；

日照角度确定子模块，用于结合所述经纬度信息和所述太阳角度位置计算所述当前位置在所述当前时刻下对应的理论日照角度。

可选的，还包括：

云数据获取模块，用于通过获取云端数据并解析，得到所述当前位置的气候信息；

全年日照预估模块，用于根据所述气候信息以及所述当前位置在所述预设时间段内的日照时长预估所述当前位置的全年日照时长。

为实现上述目的，本申请提供了一种日照时长测量设备，包括前述公开的任一种日照时长测量装置。

通过以上方案可知，本申请提供的一种日照时长测量装置，包括：理论角度确定模块，用于获取当前时刻以及当前位置的经纬度信息，根据所述经纬度信息确定所述当前位置在所述当前时刻下对应的理论日照角度；遮挡物信息确定模块，用于确定对所述当前位置的光照产生遮挡的遮挡物，并确定所述遮挡物的方向位置及尺寸大小；实际角度确定模块，用于基于所述理论日照角度、所述遮挡物的方向位置及尺寸大小确定所述当前位置在所述当前时刻下对应的实际日照角度；日照时长统计模块，用于获取所述当前位置在预设数量的时刻下分别对应的所述实际日照角度，统计得到所述当前位置在预设时间段内的日照时长。由上可知，本申请首先确定当前位置在当前时刻下对应的理论日照角度，并确定出对当前位置的光照产生遮挡的遮挡物，得到遮挡物的测量结果，进而基于上述理论日照角度和遮挡物测量结果确定当前位置在当前时刻下对应的实际日照角度，并基于上述角度确定流程获取当前位置在预设数量的时刻下分别对应的实际日照角度，统计得到当前位置在预设时间段内的日照时长，实现了对于日照时长的测量，能够为后续基于日照时长进行选址的过程提供数据基础。

本申请还公开了一种日照时长测量设备，同样能实现上述技术效果。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本申请。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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的附图。

图1为本申请实施例公开的一种日照时长测量装置的结构图；

图2为本申请实施例公开的一种针对遮挡物水平方向范围的测量示意图；

图3为本申请实施例公开的一种针对遮挡物垂直方向范围的测量示意图；

图4为本申请实施例公开的另一种日照时长测量装置的结构图；

图5为本申请实施例公开的一种针对全年日照时长预估的示意图；

图6为本申请实施例公开的一种日照时长测量方法的流程图；

图7为本申请实施例公开的一种日照时长测量设备的结构图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请实施例公开了一种日照时长测量装置，实现了对于日照时长的测量，能够为后续基于日照时长进行选址的过程提供数据基础。

参见图1所示，本申请实施例公开的一种日照时长测量装置包括：

理论角度确定模块101，用于获取当前时刻以及当前位置的经纬度信息，根据所述经纬度信息确定所述当前位置在所述当前时刻下对应的理论日照角度；

遮挡物信息确定模块102，用于确定对所述当前位置的光照产生遮挡的遮挡物，并确定所述遮挡物的方向位置及尺寸大小；

实际角度确定模块103，用于基于所述理论日照角度、所述遮挡物的方向位置及尺寸大小确定所述当前位置在所述当前时刻下对应的实际日照角度；

日照时长统计模块104，用于获取所述当前位置在预设数量的时刻下分别对应的所述实际日照角度，统计得到所述当前位置在预设时间段内的日照时长。

本申请实施例中，理论日照角度与测量区域的经纬度及区域朝向有关，因此需要计算指定时刻的太阳位置。上述理论角度确定模块101用于利用智能手机中的GPS模块获取当前时刻以及当前位置，并确定当前位置的经纬度信息，并根据经纬度信息确定当前位置在当前时刻下对应的理论日照角度。

在具体实施中，上述理论角度确定模块101可以具体包括：

世纪数确定子模块，用于根据当前时刻确定对应的儒略世纪数；

中心方程确定子模块，用于利用儒略世纪数确定对应的太阳几何平黄经、太阳平近点角和地球轨道离心率，得到太阳中心方程；

太阳角度确定子模块，用于基于太阳中心方程计算太阳真黄经以及太阳真近点角，确定对应的太阳赤经及赤纬，以得到太阳视角对应的太阳角度位置；

日照角度确定子模块，用于结合经纬度信息和太阳角度位置计算所述当前位置在当前时刻下对应的理论日照角度。

需要说明的是，本申请实施例中的上述遮挡物信息确定模块102在具体实施中可以包括：

水平角度确定子模块，用于利用方向传感器确定遮挡物的水平方向范围；

垂直角度确定子模块，用于利用姿态传感器确定遮挡物的垂直方向范围；

遮挡物拍摄子模块，用于利用图像采集装置对遮挡物进行拍摄，得到遮挡物图像；

方向尺寸确定子模块，用于基于遮挡物图像、水平方向范围和垂直方向范围确定遮挡物的方向位置及尺寸大小。

具体地，本申请实施例可利用智能手机中的方向传感器对遮挡物的水平方向范围进行测量。例如，如图2所示，本实施例可调用智能手机中预设的测量软件，通过平端手机，将测量线对准遮挡物最左侧，通过点击屏幕的方式记录遮挡物的左边缘位置和角度；再将测量线对准遮挡物最右侧，通过点击屏幕的方式记录遮挡物的右边缘位置和角度，得到遮挡物的水平方向范围。

本申请实施例可利用智能手机中的姿态传感器对遮挡物的垂直方向范围进行测量。例如，如图2所示，本实施例可调用智能手机中预设的测量软件，通过平端手机，将测量线对准遮挡物最上侧，通过点击屏幕的方式记录遮挡物的上边缘位置和角度；将测量线对准遮挡物最下侧，通过点击屏幕的方式记录遮挡物的下边缘角度和角度，得到遮挡物的垂直方向范围。

进一步地，本申请实施例可以利用智能手机中的图像采集装置对遮挡物进行拍摄，得到遮挡物图像。

在一种可行的实施方式中，上述方向尺寸确定子模块，可以包括：

边缘提取单元，用于利用图形分割算法提取遮挡物图像的边缘位置；

第一确定单元，用于根据边缘位置和水平方向范围确定单位像素点对应的单位角度；

第二确定单元，用于根据单位角度位置、方向范围确定遮挡物的水平方向位置；

第三确定单元，用于根据单位角度位置、垂直方向范围确定遮挡物的垂直方向位置。

具体地，第一确定单元可以利用第一公式根据边缘位置和水平方向范围确定单位像素点对应的单位角度。第一公式可以具体为：其中，angle为单位像素点对应的单位角度；Rs为遮挡物图像右边缘位置；Ls为遮挡物图像左边缘位置；Ra为遮挡物图像右边缘角度；La为遮挡物图像左边缘角度。

另外，上述第二确定单元可以具体利用第二公式根据单位角度位置、水平方向范围确定遮挡物的水平方向位置。第二公式为：H＝La+(Ps-Ls)*angle；其中，H为水平方向位置；Ps为当前像素点位置。

上述第三确定单元可以具体用于利用第三公式根据单位角度位置、垂直方向范围确定遮挡物的垂直方向位置；第三公式为：V＝Ua+(Ps-Us)*angle；其中，V为垂直方向位置；Ua为遮挡物图像上边缘角度；Us为遮挡物图像上边缘位置。

可以理解的是，本申请实施例中的日照时长统计模块，可以具体包括：

数量确定子模块，用于获取预设时间间隔和预设时间段，并利用预设时间间隔和预设时间段确定预设数量；

时长统计子模块，用于确定预设数量的每一时刻下当前位置对应的实际日照角度，统计得到日照时长。

在具体实施中，本申请实施例可以基于上述模块101至103的工作流程确定每一时刻下当前位置对应的实际日照角度。在需要统计预设时间段的日照时长时，本实施例根据预设时间段以及预设时间间隔确定得到预设数量，该预设数量即为需要测量的不同时刻下当前位置对应的实际日照角度的数量。例如，可将预设时间间隔设定为2小时，预设时间段设定为14小时，最终测量得到七个时刻下当前位置对应的实际日照角度。上述预设时间段和预设时间间隔均可在具体实施中根据用户的需求进行设定，本实施例在此不做具体限定。

本申请实施例公开了另一种日照时长测量装置，相对于上一实施例，本实施例对技术方案作了进一步的说明和优化。参见图4所示，具体的：

理论角度确定模块201，用于获取当前时刻以及当前位置的经纬度信息，根据所述经纬度信息确定所述当前位置在所述当前时刻下对应的理论日照角度；

遮挡物信息确定模块202，用于确定对所述当前位置的光照产生遮挡的遮挡物，并确定所述遮挡物的方向位置及尺寸大小；

实际角度确定模块203，用于基于所述理论日照角度、所述遮挡物的方向位置及尺寸大小确定所述当前位置在所述当前时刻下对应的实际日照角度；

日照时长统计模块204，用于获取所述当前位置在预设数量的时刻下分别对应的所述实际日照角度，统计得到所述当前位置在预设时间段内的日照时长；

云数据获取模块205，用于通过获取云端数据并解析，得到所述当前位置的气候信息；

全年日照预估模块206，用于根据所述气候信息以及所述当前位置在所述预设时间段内的日照时长预估所述当前位置的全年日照时长。

可以理解的是，参见图5所示，本申请实施例还可获取云端中关于当前位置气候信息的数据，分析气候数据对当前位置日照产生的影响，从而结合当前位置在预设时间段内的日照时长预估得到当前位置的全年日照时长。

下面对本申请实施例提供的一种日照时长测量方法进行介绍，下文描述的一种日照时长测量方法与上文描述的一种日照时长测量装置可以相互参照。

参见图6所示，本申请实施例提供的一种日照时长测量方法可以包括：

S301：获取当前时刻以及当前位置的经纬度信息，根据所述经纬度信息确定所述当前位置在所述当前时刻下对应的理论日照角度；

S302：确定对所述当前位置的光照产生遮挡的遮挡物，并确定所述遮挡物的方向位置及尺寸大小；

S303：基于所述理论日照角度、所述遮挡物的方向位置及尺寸大小确定所述当前位置在所述当前时刻下对应的实际日照角度；

S304：获取所述当前位置在预设数量的时刻下分别对应的所述实际日照角度，统计得到所述当前位置在预设时间段内的日照时长；

S305：通过获取云端数据并解析，得到所述当前位置的气候信息；

S306：根据所述气候信息以及所述当前位置在所述预设时间段内的日照时长预估所述当前位置的全年日照时长。

在一种实施方式中，上述步骤S302可以具体包括：利用方向传感器确定所述遮挡物的水平方向范围；利用姿态传感器确定所述遮挡物的垂直方向范围；利用图像采集装置对所述遮挡物进行拍摄，得到遮挡物图像；基于所述遮挡物图像、所述水平方向范围和所述垂直方向范围确定所述遮挡物的方向位置及尺寸大小。

其中，上述基于所述遮挡物图像、所述水平方向范围和所述垂直方向范围确定所述遮挡物的方向位置及尺寸大小的过程可以具体为：利用图形分割算法提取所述遮挡物图像的边缘位置；根据所述边缘位置和所述水平方向范围确定单位像素点对应的单位角度；根据所述单位角度位置、所述水平方向范围确定所述遮挡物的水平方向位置；根据所述单位角度位置、所述垂直方向范围确定所述遮挡物的垂直方向位置。

在一种实施方式中，上述步骤S304可以具体包括：获取预设时间间隔和预设时间段，并利用所述预设时间间隔和所述预设时间段确定所述预设数量；确定所述预设数量的每一时刻下所述当前位置对应的所述实际日照角度，统计得到所述日照时长。

在一种实施方式中，上述步骤S301可以具体包括：根据所述当前时刻确定对应的儒略世纪数；利用所述儒略世纪数确定对应的太阳几何平黄经、太阳平近点角和地球轨道离心率，得到太阳中心方程；基于所述太阳中心方程计算太阳真黄经以及太阳真近点角，确定对应的太阳赤经及赤纬，以得到太阳视角对应的太阳角度位置；结合所述经纬度信息和所述太阳角度位置计算所述当前位置在所述当前时刻下对应的理论日照角度。

本申请实施例可以利用通过智能手机中的GPS模块、姿态测量传感器、图像采集装置，结合云端大数据通过软件算法推算出某一地区某一时段的平均日照时间，实现了对指定区域日照时间的统计计算，解决了对日照时间有要求的产业选址问题，为农业种植、太阳能电站选址、住宅选择等对日照有要求领域提供技术分析依据。

本申请还提供了一种日照时长测量设备，参见图7所示，本申请实施例提供的一种日照时长测量设备可以包括：

前述任一实施例公开的日照时长测量装置100；

输入接口200，与日照时长测量装置100相连，用于获取外部导入的计算机程序、参数和指令。该输入接口200可以与输入装置相连，接收用户手动输入的参数或指令。该输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是终端外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，也可以是键盘、触控板或鼠标等。

显示单元300，与日照时长测量装置100相连，用于显示日照时长测量装置100的数据结果以及用于显示可视化的用户界面。该显示单元300可以为LED显示器、液晶显示器、触控式液晶显示器以及OLED(Organic Light-Emitting Diode，有机发光二极管)触摸器等。

网络端口400，与日照时长测量装置100相连，用于与外部各终端设备进行通信连接。该通信连接所采用的通信技术可以为有线通信技术或无线通信技术，如移动高清链接技术(MHL)、通用串行总线(USB)、高清多媒体接口(HDMI)、无线保真技术(WiFi)、蓝牙通信技术、低功耗蓝牙通信技术、基于IEEE802.11s的通信技术等。

图7仅示出了具有组件100-400的日照时长测量设备，本领域技术人员可以理解的是，图7示出的结构并不构成对日照时长测量设备的限定，可以包括比图示更少或者更多的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

本申请还提供了一种计算机可读存储介质，该存储介质可以包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。该存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现前述实施例提供的日照时长测量方法的步骤。

本申请首先确定当前位置在当前时刻下对应的理论日照角度，并确定出对当前位置的光照产生遮挡的遮挡物，得到遮挡物的测量结果，进而基于上述理论日照角度和遮挡物测量结果确定当前位置在当前时刻下对应的实际日照角度，并基于上述角度确定流程获取当前位置在预设数量的时刻下分别对应的实际日照角度，统计得到当前位置在预设时间段内的日照时长，实现了对于日照时长的测量，能够为后续基于日照时长进行选址的过程提供数据基础。

说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，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，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims

1.一种日照时长测量装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的日照时长测量装置，其特征在于，所述遮挡物信息确定模块，包括：

3.根据权利要求2所述的日照时长测量装置，其特征在于，所述方向尺寸确定子模块，包括：

4.根据权利要求3所述的日照时长测量装置，其特征在于，所述第一确定单元，用于利用第一公式根据所述边缘位置和所述水平方向范围确定单位像素点对应的单位角度；所述第一公式为：

5.根据权利要求4所述的日照时长测量装置，其特征在于，所述第二确定单元，用于利用第二公式根据所述单位角度位置、所述水平方向范围确定所述遮挡物的水平方向位置；所述第二公式为：H＝La+(Ps-Ls)*angle；

其中，H为所述水平方向位置；Ps为当前像素点位置。

6.根据权利要求5所述的日照时长测量装置，其特征在于，所述第三确定单元，用于利用第三公式根据所述单位角度位置、所述垂直方向范围确定所述遮挡物的垂直方向位置；所述第三公式为：V＝Ua+(Ps-Us)*angle；

7.根据权利要求1所述的日照时长测量装置，其特征在于，所述日照时长统计模块，包括：

8.根据权利要求1所述的所述日照时长测量装置，其特征在于，所述理论角度确定模块，包括：

9.根据权利要求1至8任一项所述的日照时长测量装置，其特征在于，还包括：

10.一种日照时长测量设备，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的日照时长测量装置。