CN114580211B - 一种光伏发电设备的视觉影响评估方法及装置 - Google Patents

一种光伏发电设备的视觉影响评估方法及装置 Download PDF

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CN114580211B CN202210454581.0A CN202210454581A CN114580211B CN 114580211 B CN114580211 B CN 114580211B CN 202210454581 A CN202210454581 A CN 202210454581A CN 114580211 B CN114580211 B CN 114580211B
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Abstract

本发明提供了一种光伏发电设备的视觉影响评估方法及装置，属于机场运行安全评估技术领域，解决了当前评估光伏发电设备产生的眩光对机场运行影响的研究方法工作效率较低的问题。包括计算辐照度步骤、计算对向角步骤、计算距离步骤、距离比较步骤，将观察点径向距离分别与烧伤径向距离和后像径向距离进行比较，绘制评估结果图。本发明可以结合任意时刻的法向直接辐照度，实现任意时刻光伏眩光对管制员及飞行员的视觉影响评估。

Description

一种光伏发电设备的视觉影响评估方法及装置
技术领域
本发明涉及机场运行安全评估技术领域，尤其是涉及一种光伏发电设备的视觉影响评估方法及装置。
背景技术
随着光伏发电项目在机场的广泛应用，机场在发掘光伏带来的能源优势的同时，其对运行安全可能带来的影响同样不可忽视。虽然太阳能光伏技术的设计是吸收阳光，但由于其具有玻璃表面，仍可发生镜面反射，产生眩光。刺眼的眩光会分散空中交通管制员和飞行员的注意力，严重时甚至会导致短暂的视力损害。
在现有的研究中，基于观察的方法分析眩光影响是片面的，现场测试只在一年中特定的时间进行，但太阳在天空中的位置全年都在变化，因此无法评估全年眩光的发生情况，且仅适用于分析现有的太阳能光伏装置的眩光影响。使用计算机软件仿真的方法分析眩光造成的视觉影响，计算量巨大，且不能充分考虑反射材料的特性、太阳光强、入射角等主要因素的具体影响，并且无法量化眩光对视觉造成的影响。基于图像识别分析眩光影响的方法分析时需要观察者视图的高动态范围（HDR）图像，必须使用复杂工具将捕获的HDR眩光图像转换为特定格式，由于该方法需要具有高空间和时间保真度的照片，因此存在照片收集处理工作量大、计算过程缓慢等缺点。综上所述，当前评估光伏发电设备产生的眩光对机场运行影响的研究方法，存在工作效率较低的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光伏发电设备的视觉影响评估方法及装置，解决了当前评估光伏发电设备产生的眩光对机场运行影响的研究方法工作效率较低的问题。
第一方面，本发明提供的光伏发电设备的视觉影响评估方法，包括如下步骤：
计算辐照度步骤，判断反射类型，通过光伏板视网膜辐照度模型，计算光伏发电设备的光伏板视网膜辐照度
Figure DEST_PATH_IMAGE001
；
计算对向角步骤，通过人眼视觉影响评估模型，计算当视网膜烧伤阈值辐照度
Figure 157441DEST_PATH_IMAGE002
和光伏板视网膜辐照度
Figure 520289DEST_PATH_IMAGE001
相等时的烧伤对向角；通过人眼视觉影响评估模型，计算当视网膜可能出现后像阈值辐照度
Figure DEST_PATH_IMAGE003
和光伏板视网膜辐照度
Figure 962903DEST_PATH_IMAGE001
相等时的后像对向角；
计算距离步骤，通过光源对向角模型和光束辐照度模型，计算烧伤径向距离
Figure 385794DEST_PATH_IMAGE004
和后像径向距离
Figure DEST_PATH_IMAGE005
；计算观察点和光伏发电设备之间的观察点径向距离
Figure 648279DEST_PATH_IMAGE006
；
距离比较步骤，将观察点径向距离
Figure 814818DEST_PATH_IMAGE006
分别与烧伤径向距离
Figure DEST_PATH_IMAGE007
和后像径向距离
Figure 234360DEST_PATH_IMAGE008
进行比较，绘制评估结果图。
进一步的，所述观察点，为机场航班的飞行轨迹中的若干个轨迹点或管制员在塔台观察时的位置点。
进一步的，所述光伏板视网膜辐照度
Figure DEST_PATH_IMAGE009
，根据反射类型，分为镜面反射条件下的光伏板视网膜辐照度
Figure 437939DEST_PATH_IMAGE010
或漫反射条件下的光伏板视网膜辐照度
Figure DEST_PATH_IMAGE011
；
镜面反射条件下的光伏板视网膜辐照度模型为
Figure 312354DEST_PATH_IMAGE012
，其中
Figure 892371DEST_PATH_IMAGE013
为光伏板面反射率、
Figure 434211DEST_PATH_IMAGE014
为特定时刻的太阳直接法向辐照度、
Figure DEST_PATH_IMAGE015
为瞳孔直径、
Figure 543112DEST_PATH_IMAGE016
为眼睛的透射系数、
Figure DEST_PATH_IMAGE017
为眼睛的焦距、
Figure 170403DEST_PATH_IMAGE018
为光束发散角；
漫反射条件下的光伏板视网膜辐照度模型为
Figure DEST_PATH_IMAGE019
，其中
Figure 583804DEST_PATH_IMAGE020
为瞳孔直径、
Figure DEST_PATH_IMAGE021
为眼睛的透射系数、
Figure 589938DEST_PATH_IMAGE022
为眼睛的焦距、
Figure DEST_PATH_IMAGE023
为特定时刻的太阳直接法向辐照度、
Figure 932057DEST_PATH_IMAGE024
为光伏板面反射率、C为定日镜场与漫射源面积的光线集中度。
进一步的，所述计算观察点和光伏发电设备之间的观察点径向距离的步骤，具体包括：
设（
Figure DEST_PATH_IMAGE025
）为观察点经纬度坐标，（
Figure 46644DEST_PATH_IMAGE026
）为光伏发电设备的中心点经纬度点坐标，通过观察点径向距离模型
Figure DEST_PATH_IMAGE027
计算观察点和光伏发电设备之间的观察点径向距离
Figure 702884DEST_PATH_IMAGE028
；其中
Figure DEST_PATH_IMAGE029
为地球半径；
将评估范围内机场航班的飞行轨迹划分为若干个轨迹点，其中轨迹点i的点坐标为（
Figure 127306DEST_PATH_IMAGE030
）；
则根据纬度计算一个经度所覆盖的距离
Figure DEST_PATH_IMAGE031
；
根据纬度或经度的方向和距离计算每个轨迹点之间的经度差和纬度差
Figure 702644DEST_PATH_IMAGE032
Figure DEST_PATH_IMAGE033
，其中θ为航迹角；
通过
Figure 976630DEST_PATH_IMAGE034
、
Figure DEST_PATH_IMAGE035
和前一个轨迹点的点坐标来计算每个轨迹点位置，得到飞行员驾驶航班运行时的所有轨迹点的点坐标，将所有轨迹点的点坐标带入观察点径向距离模型，获得所有的轨迹点对应的观察点径向距离。
进一步的，所述距离比较步骤，具体包括：
将观察点径向距离
Figure 436561DEST_PATH_IMAGE006
与烧伤径向距离
Figure 807500DEST_PATH_IMAGE036
、后像径向距离
Figure DEST_PATH_IMAGE037
进行比较；
若
Figure 429105DEST_PATH_IMAGE038
，则当观察人员位于当前观察点时，眩光会造成观察人员永久视觉伤害，严重危及航空安全；若
Figure DEST_PATH_IMAGE039
，则当观察人员位于当前观察点时，眩光不会使观察人员造成永久视觉伤害，但眩光使观察人员产生后像的可能性高于警戒值，可能对航空安全造成影响；若
Figure 688923DEST_PATH_IMAGE040
，则当观察人员位于当前经纬度点坐标时，眩光使观察人员产生后像的可能性低于警戒值，眩光不会对航空安全造成影响；
重复上述步骤，直到所有观察点和光伏发电设备之间的观察点径向距离都与
Figure 14862DEST_PATH_IMAGE004
和
Figure DEST_PATH_IMAGE041
进行过比较，结束评估，绘制评估结果图。
进一步的，所述人眼视觉影响评估模型为：当对向角的角度
Figure 912411DEST_PATH_IMAGE042
时，
Figure 360710DEST_PATH_IMAGE043
；当对向角的角度
Figure 874868DEST_PATH_IMAGE044
时
Figure DEST_PATH_IMAGE045
，
Figure 473339DEST_PATH_IMAGE046
，其中E r 为光伏板视网膜辐照度；
Figure 694236DEST_PATH_IMAGE002
为视网膜烧伤阈值辐照度；
Figure 47857DEST_PATH_IMAGE003
为视网膜可能出现后像阈值辐照度。
进一步的，所述光源对向角模型按照反射类型，分为镜面反射光源对向角模型和漫反射光源对向角模型；
所述镜面反射光源对向角模型为
Figure DEST_PATH_IMAGE047
，其中E beam为光束辐照度、E DNI为直接法向辐照度，
Figure 957301DEST_PATH_IMAGE048
为光束发散角；
所述漫反射光源对向角模型为
Figure DEST_PATH_IMAGE049
，其中A s 为观察者可见的光源面积、
Figure 687359DEST_PATH_IMAGE050
为光源表面法线与光源和观察者之间的视线之间的角度、
Figure DEST_PATH_IMAGE051
为观察点径向距离。
进一步的，所述光束辐照度模型为
Figure 559500DEST_PATH_IMAGE052
，其中E beam,burn 为视网膜烧伤阈值辐照度对应的光束辐照度、E beam,flash 为视网膜可能出现后像阈值辐照度对应的光束辐照度，E DNI 为太阳直接法向辐照度、
Figure DEST_PATH_IMAGE053
为光束发散角、
Figure 693810DEST_PATH_IMAGE054
为反射镜的有效直径、
Figure DEST_PATH_IMAGE055
为光伏板面反射率、b为镜面的焦距、
Figure 651401DEST_PATH_IMAGE056
为烧伤径向距离、
Figure DEST_PATH_IMAGE057
为后像径向距离。
进一步的，当反射类型为漫反射时，所述计算辐照度步骤之后，还包括：
计算观察点径向距离；
计算观察点径向距离对应的光源对向角；
计算视网膜烧伤阈值辐照度和视网膜可能出现后像阈值辐照度；
判断光伏板视网膜辐照度是否小于或等于视网膜可能出现后像阈值辐照度，若所有的观察点的光伏板视网膜辐照度均小于或等于视网膜可能出现后像阈值辐照度，则结束评估，输出光伏发电设备眩光对航空安全无影响的评估结果；若有一个或多个观察点的光伏板视网膜辐照度大于视网膜可能出现后像阈值辐照度，同时所有观察点的光伏板视网膜辐照度均小于视网膜烧伤阈值辐照度，则结束评估，输出眩光使观察人员产生后像的可能性高于警戒值，可能对航空安全有影响的评估结果；若有一个或多个观察点的光伏板视网膜辐照度大于或等于视网膜烧伤阈值辐照度，则结束评估，输出光伏发电设备眩光会造成观察人员永久视觉伤害，严重危及航空安全的评估结果。
第二方面，本发明还提供一种光伏发电设备的视觉影响评估装置，包括：
计算辐照度模块，用于判断反射类型，通过光伏板视网膜辐照度模型，计算光伏发电设备的光伏板视网膜辐照度
Figure 653992DEST_PATH_IMAGE001
；
计算对向角模块，用于通过人眼视觉影响评估模型，计算当视网膜烧伤阈值辐照度
Figure 348017DEST_PATH_IMAGE058
和光伏板视网膜辐照度
Figure 309019DEST_PATH_IMAGE001
相等时的烧伤对向角；通过人眼视觉影响评估模型，计算当视网膜可能出现后像阈值辐照度
Figure 285066DEST_PATH_IMAGE003
和光伏板视网膜辐照度
Figure 232293DEST_PATH_IMAGE001
相等时的后像对向角；
计算距离模块，用于通过光源对向角模型和光束辐照度模型，计算烧伤径向距离
Figure 406923DEST_PATH_IMAGE004
和后像径向距离
Figure 148614DEST_PATH_IMAGE005
；计算观察点和光伏发电设备之间的观察点径向距离
Figure 611956DEST_PATH_IMAGE006
；
距离比较模块，用于将观察点径向距离
Figure 487508DEST_PATH_IMAGE006
分别与烧伤径向距离
Figure 392010DEST_PATH_IMAGE007
和后像径向距离
Figure 429236DEST_PATH_IMAGE008
进行比较，绘制评估结果图。
本发明提供的一种光伏发电设备的视觉影响评估方法，相较于传统方法增加了视觉影响评估，根据人眼成像特性，将光线对视觉的影响划分为造成眼睛损伤、出现后像可能性高于警戒值以及出现后像可能性低于警戒值三种情况，然后结合光线的镜面反射和漫反射原理，计算光伏反射的辐射度。依据该方法可以结合任意时刻的法向直接辐照度，实现任意时刻光伏眩光对管制员及飞行员的视觉影响评估。
相应地，本发明实施例提供的一种光伏发电设备的视觉影响评估装置，也同样具有上述技术效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明实施例一提供的光伏发电设备的视觉影响评估方法的工作流程图；
图2为本发明实施例二提供的方法的光伏设备与航班运行相对位置图；
图3为本发明实施例二提供的方法的眩光对机场航班运行安全评估结果图；
图4为本发明实施例三提供的方法的塔台与漫反射光伏板相对位置图；
图5为本发明实施例四提供的光伏发电设备的视觉影响评估装置的结构示意图；
1、计算辐照度模块；2、计算对向角模块；3、计算距离模块；4、距离比较模块。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例中所提到的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括其他没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
实施例一：
如图1所示，本发明实施例提供的一种光伏发电设备的视觉影响评估方法，包括如下步骤：
S101：判断反射类型，通过光伏板视网膜辐照度模型，计算光伏发电设备的光伏板视网膜辐照度
Figure 287864DEST_PATH_IMAGE001
；
S102：通过人眼视觉影响评估模型，计算当视网膜烧伤阈值辐照度
Figure 967107DEST_PATH_IMAGE002
和光伏板视网膜辐照度
Figure 54012DEST_PATH_IMAGE001
相等时的烧伤对向角；通过人眼视觉影响评估模型，计算当视网膜可能出现后像阈值辐照度
Figure DEST_PATH_IMAGE059
和光伏板视网膜辐照度
Figure 199823DEST_PATH_IMAGE001
相等时的后像对向角；
S103：计算距离步骤，通过光源对向角模型和光束辐照度模型，计算烧伤径向距离
Figure 44282DEST_PATH_IMAGE004
和后像径向距离
Figure 199320DEST_PATH_IMAGE005
；计算观察点和光伏发电设备之间的观察点径向距离
Figure 468627DEST_PATH_IMAGE006
；
S104：距离比较步骤，将观察点径向距离
Figure 988601DEST_PATH_IMAGE006
分别与烧伤径向距离
Figure 444990DEST_PATH_IMAGE007
和后像径向距离
Figure 403719DEST_PATH_IMAGE008
进行比较，绘制评估结果图。
将光伏板面特性与人眼视觉成像原理相结合，提出一种便捷、高效的光伏板面眩光对航班运行视觉影响的评估方法，从而提高机场建设光伏项目的安全性。
在一种可能的实施方式中，观察点，为机场航班的飞行轨迹中的若干个轨迹点或管制员在塔台观察时的位置点。
在一种可能的实施方式中，所述光伏板视网膜辐照度
Figure 635855DEST_PATH_IMAGE009
，根据反射类型，分为镜面反射条件下的光伏板视网膜辐照度
Figure 451364DEST_PATH_IMAGE060
或漫反射条件下的光伏板视网膜辐照度
Figure 598312DEST_PATH_IMAGE011
；
镜面反射条件下的光伏板视网膜辐照度模型为
Figure 32835DEST_PATH_IMAGE012
，其中
Figure 11156DEST_PATH_IMAGE013
为光伏板面反射率、
Figure 607353DEST_PATH_IMAGE014
为特定时刻的太阳直接法向辐照度、
Figure 241597DEST_PATH_IMAGE015
为瞳孔直径、
Figure 604445DEST_PATH_IMAGE016
为眼睛的透射系数、
Figure 312638DEST_PATH_IMAGE017
为眼睛的焦距、
Figure 407633DEST_PATH_IMAGE018
为光束发散角；
漫反射条件下的光伏板视网膜辐照度模型为
Figure 325910DEST_PATH_IMAGE019
，其中
Figure 591983DEST_PATH_IMAGE020
为瞳孔直径、
Figure 279316DEST_PATH_IMAGE021
为眼睛的透射系数、
Figure 810791DEST_PATH_IMAGE022
为眼睛的焦距、
Figure 826152DEST_PATH_IMAGE023
为特定时刻的太阳直接法向辐照度、
Figure 796382DEST_PATH_IMAGE024
为光伏板面反射率、C为定日镜场与漫射源面积的光线集中度。
在一种可能的实施方式中，所述计算观察点和光伏发电设备之间的观察点径向距离的步骤，具体包括：
设（
Figure 213588DEST_PATH_IMAGE025
）为观察点经纬度坐标，（
Figure 915965DEST_PATH_IMAGE026
）为光伏发电设备的中心点经纬度点坐标，（
Figure DEST_PATH_IMAGE061
）为管制员在塔台观察时的经纬度点坐标，通过观察点径向距离模型
Figure 215359DEST_PATH_IMAGE062
计算观察点和光伏发电设备之间的观察点径向距离
Figure 458122DEST_PATH_IMAGE028
；其中
Figure DEST_PATH_IMAGE063
为地球半径；
将评估范围内机场航班的飞行轨迹划分为若干个轨迹点，其中轨迹点i的点坐标为（
Figure 962790DEST_PATH_IMAGE030
）；
则根据纬度计算一个经度所覆盖的距离
Figure 898385DEST_PATH_IMAGE031
；
根据纬度或经度的方向和距离计算每个轨迹点之间的经度差和纬度差
Figure 216234DEST_PATH_IMAGE032
Figure 872474DEST_PATH_IMAGE033
，其中θ为航迹角，是指以经线为基准为顺时针量取与航迹去向的夹角；
通过
Figure 388906DEST_PATH_IMAGE034
、
Figure 370769DEST_PATH_IMAGE064
和前一个轨迹点的点坐标来计算每个轨迹点位置，得到飞行员驾驶航班运行时的所有轨迹点的点坐标，将所有轨迹点的点坐标带入观察点径向距离模型，获得所有的轨迹点对应的观察点径向距离。
在一种可能的实施方式中，距离比较步骤，具体包括：
所述距离比较步骤，具体包括：
将观察点径向距离
Figure 972651DEST_PATH_IMAGE006
与烧伤径向距离
Figure 760479DEST_PATH_IMAGE036
、后像径向距离
Figure 6783DEST_PATH_IMAGE037
进行比较；
若
Figure 284181DEST_PATH_IMAGE038
，则当观察人员位于当前观察点时，眩光会造成观察人员永久视觉伤害，严重危及航空安全；若
Figure 311043DEST_PATH_IMAGE039
，则当观察人员位于当前观察点时，眩光不会使观察人员造成永久视觉伤害，但眩光使观察人员产生后像的可能性高于警戒值，可能对航空安全造成影响；若
Figure 76130DEST_PATH_IMAGE040
，则当观察人员位于当前经纬度点坐标时，眩光使观察人员产生后像的可能性低于警戒值，眩光不会对航空安全造成影响；
重复上述步骤，直到所有观察点和光伏发电设备之间的观察点径向距离都与
Figure 567154DEST_PATH_IMAGE004
和
Figure 625240DEST_PATH_IMAGE041
进行过比较，结束评估，绘制评估结果图。
在光伏建设时应保证塔台和飞行轨迹与光伏发电设备的最小距离大于
Figure 201715DEST_PATH_IMAGE004
，确保飞行员或管制员不会因眩光造成永久视觉伤害；尽可能保证运行范围与光伏发电设备的最小距离大于
Figure 3449DEST_PATH_IMAGE041
，降低眩光刺激飞行员或管制员视觉从而产生后像，影响航班运行安全的可能性。
在一种可能的实施方式中，人眼视觉影响评估模型为：当对向角的角度
Figure DEST_PATH_IMAGE065
时，
Figure 83400DEST_PATH_IMAGE043
；当对向角的角度
Figure 577967DEST_PATH_IMAGE044
时
Figure 376158DEST_PATH_IMAGE066
，
Figure 309479DEST_PATH_IMAGE067
，其中Er为光伏板视网膜辐照度；
Figure 883418DEST_PATH_IMAGE002
为视网膜烧伤阈值辐照度；
Figure 673519DEST_PATH_IMAGE003
为视网膜可能出现后像阈值辐照度。
Figure 162269DEST_PATH_IMAGE068
视觉影响与视网膜辐照度和光源对向角的大小有关，包括三个情况：永久性眼睛损伤（视网膜烧伤）、出现后像、出现后像可能性低。如果视网膜辐照度对于给定的对向光源角度足够大，则会发生视网膜烧伤造成的永久性眼睛损伤。随着对向光源角度的增加，安全视网膜辐照度阈值降低。对于给定的视网膜辐照度，较大的对向光源角度产生较大的视网膜图像区域，并向视网膜提供较大的功率，该功率不能像较小的图像区域那样容易地从视网膜图像的周边消散。
在一种可能的实施方式中，所述光源对向角模型按照反射类型，分为镜面反射光源对向角模型和漫反射光源对向角模型；
所述镜面反射光源对向角模型为
Figure 305806DEST_PATH_IMAGE047
，其中Ebeam为光束辐照度、EDNI为直接法向辐照度，
Figure 625929DEST_PATH_IMAGE048
为光束发散角；
所述漫反射光源对向角模型为
Figure 462298DEST_PATH_IMAGE049
，其中As为观察者可见的光源面积、
Figure 172765DEST_PATH_IMAGE050
为光源表面法线与光源和观察者之间的视线之间的角度、
Figure 244626DEST_PATH_IMAGE051
为观察点径向距离。
在一种可能的实施方式中，所述光束辐照度模型为
Figure DEST_PATH_IMAGE069
，其中E beam,burn 为视网膜烧伤阈值辐照度对应的光束辐照度、E beam,flash 为视网膜可能出现后像阈值辐照度对应的光束辐照度，E DNI 为太阳直接法向辐照度、
Figure 294622DEST_PATH_IMAGE053
为光束发散角、
Figure 160946DEST_PATH_IMAGE054
为反射镜的有效直径、
Figure 63437DEST_PATH_IMAGE055
为光伏板面反射率、b为镜面的焦距、
Figure 673410DEST_PATH_IMAGE056
为烧伤径向距离、
Figure 905808DEST_PATH_IMAGE057
为后像径向距离。
在一种可能的实施方式中，当反射类型为漫反射时，所述计算辐照度步骤之后，还包括：
计算观察点径向距离；
计算观察点径向距离对应的光源对向角；
计算视网膜烧伤阈值辐照度和视网膜可能出现后像阈值辐照度；
判断光伏板视网膜辐照度是否小于或等于视网膜可能出现后像阈值辐照度，若所有的观察点的光伏板视网膜辐照度均小于或等于视网膜可能出现后像阈值辐照度，则结束评估，输出光伏发电设备眩光对航空安全无影响的评估结果；若有一个或多个观察点的光伏板视网膜辐照度大于视网膜可能出现后像阈值辐照度，同时所有观察点的光伏板视网膜辐照度均小于视网膜烧伤阈值辐照度，则结束评估，输出眩光使观察人员产生后像的可能性高于警戒值，可能对航空安全有影响的评估结果；若有一个或多个观察点的光伏板视网膜辐照度大于或等于视网膜烧伤阈值辐照度，则结束评估，输出光伏发电设备眩光会造成观察人员永久视觉伤害，严重危及航空安全的评估结果。
实施例二：
收集评估视觉影响所需参数：光伏板面的光反射类型为镜面反射；光伏板面反射率：
Figure 818400DEST_PATH_IMAGE070
；该时刻的太阳直接法向辐照度：
Figure DEST_PATH_IMAGE071
；瞳孔直径：
Figure 237880DEST_PATH_IMAGE072
；眼睛的透射系数：
Figure DEST_PATH_IMAGE073
；眼睛的焦距：
Figure 385965DEST_PATH_IMAGE074
；太阳光束的发散角：
Figure 410553DEST_PATH_IMAGE075
；光伏板面积：
Figure DEST_PATH_IMAGE076
，其中
Figure 618680DEST_PATH_IMAGE077
=5.05m，由于光伏板为平面，焦距b近似为∞。
第一步，由于反射类型是镜面反射，所以使用镜面反射条件下的光伏板视网膜辐照度模型
Figure DEST_PATH_IMAGE078
计算镜面反射条件下的光伏板视网膜辐照度，得到
Figure 758412DEST_PATH_IMAGE079
为7.21W/cm2。
第二步，计算当光伏板视网膜辐照度和视网膜烧伤阈值辐照度相等时的烧伤对向角
Figure DEST_PATH_IMAGE080
Figure 319975DEST_PATH_IMAGE081
；计算当光伏板视网膜辐照度和视网膜可能出现后像阈值辐照度相等时的后像对向角
Figure DEST_PATH_IMAGE082
Figure 995807DEST_PATH_IMAGE083
；
将烧伤对向角和后像对向角分别带入镜面反射光源对向角模型
Figure DEST_PATH_IMAGE084
，即可反推出两种情况下的Ebeam，即视网膜烧伤阈值辐照度对应的光束辐照度Ebeam,burn和视网膜可能出现后像阈值辐照度对应的光束辐照度Ebeam,flash，再通过光束辐照度模型
Figure 109256DEST_PATH_IMAGE085
，反推出
Figure DEST_PATH_IMAGE086
和
Figure 441011DEST_PATH_IMAGE087
，经计算
Figure DEST_PATH_IMAGE088
，而
Figure 104467DEST_PATH_IMAGE086
的数据为负，即观察人员在任何位置上，光伏发电设备产生的眩光都不会对观察人员造成视网膜永久伤害，但观察人员在某一位置上可能受光伏发电设备产生的眩光影响产生后像，还需进一步计算受影响位置与光伏板面的相对径向距离，并将相对径向距离和
Figure 228281DEST_PATH_IMAGE087
的数据进行对比，绘制评估结果图。
第三步，光伏发电设备对机场航班运行的视觉影响主要是板面反光影响管制员和飞行员的视线。
假设某机场塔台坐标为（111.101，23.40），光伏坐标为（111.102，23.408），飞行轨迹坐标为（111.114，23.419），航迹角221°。
将飞行轨迹划分为轨迹点，依次计算每个轨迹点距离光伏发电设备的相对径向距离：
Figure 247053DEST_PATH_IMAGE089
计算结果如图3所示，该状态下航班运行时，在深色轨迹点处，眩光不会使飞行员造成永久视觉伤害，但眩光使飞行员产生后像的可能性高于警戒值，可能对航班运行造成影响，航班在浅色轨迹点处运行时，眩光使飞行员产生后像的可能性低于警戒值，眩光不会对航班运行造成影响，同样塔台处的管制员受眩光影响产生后像的可能性低于警戒值，眩光不会对航班运行造成影响。
实施例三：
收集评估视觉影响所需参数：光伏板面的光反射类型为漫反射；光伏板面反射率：
Figure DEST_PATH_IMAGE090
；该时刻的太阳直接法向辐照度：
Figure 862842DEST_PATH_IMAGE091
；瞳孔直径：
Figure DEST_PATH_IMAGE092
；眼睛的透射系数：
Figure 297365DEST_PATH_IMAGE093
；眼睛的焦距：
Figure DEST_PATH_IMAGE094
；光伏板面积：
Figure 682210DEST_PATH_IMAGE095
；定日镜场与漫射源面积的光线集中度：C=1006。
计算光伏板视网膜辐照度与光源对向角
如图4所示，假设：塔台处距离光伏板面径向距离为300m，垂直距离为100m，水平距离为283m。
Figure DEST_PATH_IMAGE096
是光源表面法线与视线之间的角度，即图4斜边与垂线之间的夹角
Figure 776943DEST_PATH_IMAGE096
。As*cos(
Figure 473504DEST_PATH_IMAGE096
)即为光源垂直于视线的面积。
计算漫反射条件下的光源对向角
Figure 446139DEST_PATH_IMAGE097
为0.073rad。根据光源对象角计算出视网膜烧伤阈值辐照度
Figure DEST_PATH_IMAGE098
根据光源对象角计算出视网膜可能出现后像阈值辐照度
Figure 747807DEST_PATH_IMAGE099
计算漫反射条件下的光伏板视网膜辐照度
Figure DEST_PATH_IMAGE100
比较
Figure 780485DEST_PATH_IMAGE011
和
Figure 698763DEST_PATH_IMAGE101
、
Figure DEST_PATH_IMAGE102
的大小关系
由于
Figure 209510DEST_PATH_IMAGE103
，因此在该条件下光伏设备眩光不会造成观察人员永久视觉伤害，但是可能会产生后像，对航班运行造成影响。
实施例四：
如图5所示，本发明实施例还提供一种光伏发电设备的视觉影响评估装置，包括：
计算辐照度模块1，用于判断反射类型，通过光伏板视网膜辐照度模型，计算光伏发电设备的光伏板视网膜辐照度
Figure 896843DEST_PATH_IMAGE001
；
计算对向角模块2，用于通过人眼视觉影响评估模型，计算当视网膜烧伤阈值辐照度
Figure 613606DEST_PATH_IMAGE058
和光伏板视网膜辐照度
Figure 19179DEST_PATH_IMAGE001
相等时的烧伤对向角；通过人眼视觉影响评估模型，计算当视网膜可能出现后像阈值辐照度
Figure 927093DEST_PATH_IMAGE003
和光伏板视网膜辐照度
Figure 344299DEST_PATH_IMAGE001
相等时的后像对向角；
计算距离模块3，用于通过光源对向角模型和光束辐照度模型，计算烧伤径向距离
Figure DEST_PATH_IMAGE104
和后像径向距离
Figure 515517DEST_PATH_IMAGE005
；计算观察点和光伏发电设备之间的观察点径向距离
Figure 346070DEST_PATH_IMAGE006
；
距离比较模块4，用于将观察点径向距离
Figure 588832DEST_PATH_IMAGE006
分别与烧伤径向距离
Figure 126124DEST_PATH_IMAGE105
和后像径向距离
Figure 999402DEST_PATH_IMAGE008
进行比较，绘制评估结果图。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明实施例所提供的装置可以为设备上的特定硬件或者安装于设备上的软件或固件等。本发明实施例所提供的装置，其实现原理及产生的技术效果和前述方法实施例相同，为简要描述，装置实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，前述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，均可以参考上述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本发明所提供的几个实施例中，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发明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。
又例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，再例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
所述功能如果以软件功能单元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，本发明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）执行本发明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（Read-Only Memory，简称ROM）、随机存取存储器（Random Access Memory，简称RAM）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种光伏发电设备的视觉影响评估方法，其特征在于，包括如下步骤：
计算辐照度步骤，判断反射类型，通过光伏板视网膜辐照度模型，计算光伏发电设备的光伏板视网膜辐照度Er；
计算对向角步骤，通过人眼视觉影响评估模型，计算当视网膜烧伤阈值辐照度Er，burn和光伏板视网膜辐照度Er相等时的烧伤对向角；通过人眼视觉影响评估模型，计算当视网膜可能出现后像阈值辐照度Er，flash和光伏板视网膜辐照度Er相等时的后像对向角；
计算距离步骤，通过光源对向角模型和光束辐照度模型，计算烧伤径向距离xburn和后像径向距离xflash；计算观察点和光伏发电设备之间的观察点径向距离x；
距离比较步骤，将观察点径向距离x分别与烧伤径向距离xburn和后像径向距离xflash进行比较，绘制评估结果图。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述观察点，为机场航班的飞行轨迹中的若干个轨迹点或管制员在塔台观察时的位置点。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述光伏板视网膜辐照度Er，根据反射类型，分为镜面反射条件下的光伏板视网膜辐照度Er，m和漫反射条件下的光伏板视网膜辐照度Er，d；
镜面反射条件下的光伏板视网膜辐照度模型为
Figure FDA0003693595840000021
其中ρ为光伏板面反射率、EDNI为特定时刻的太阳直接法向辐照度、dp为瞳孔直径、τ为眼睛的透射系数、f为眼睛的焦距、β为光束发散角；
漫反射条件下的光伏板视网膜辐照度模型为
Figure FDA0003693595840000022
其中dp为瞳孔直径、τ为眼睛的透射系数、f为眼睛的焦距、EDNI为特定时刻的太阳直接法向辐照度、ρ为光伏板面反射率、C为定日镜场与漫射源面积的光线集中度。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述计算观察点和光伏发电设备之间的观察点径向距离x的步骤，具体包括：
设(lon，lat)为观察点经纬度坐标，(lon0，lat0)为光伏发电设备的中心点经纬度点坐标，通过观察点径向距离模型x＝radiusearth×arcos[cos(lat)×cos(alt0)×cos(lon-lon0)+sin(lat)×sin(lat0)]计算观察点和光伏发电设备之间的观察点径向距离x；其中radiusearth为地球半径；
将评估范围内机场航班的飞行轨迹划分为若干个轨迹点，其中轨迹点i的点坐标为(loni，lati)；
则根据纬度计算一个经度所覆盖的距离d＝radiusearth×cos(lati)；
根据纬度或经度的方向和距离计算每个轨迹点之间的经度差和纬度差
Figure FDA0003693595840000023
其中θ为航迹角；
通过Δlat、Δlon和前一个轨迹点的点坐标来计算每个轨迹点位置，得到飞行员驾驶航班运行时的所有轨迹点的点坐标，将所有轨迹点的点坐标带入观察点径向距离模型，获得所有的轨迹点对应的观察点径向距离。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述距离比较步骤，具体包括：
将观察点径向距离x与烧伤径向距离xburn、后像径向距离xflash进行比较；
若x≤xburn，则当观察人员位于当前观察点时，眩光会造成观察人员永久视觉伤害，严重危及航空安全；若xburn＜x＜xflash，则当观察人员位于当前观察点时，眩光不会使观察人员造成永久视觉伤害，但眩光使观察人员产生后像的可能性高于警戒值，可能对航空安全造成影响；若xflash≤x，则当观察人员位于当前观察点时，眩光使观察人员产生后像的可能性低于警戒值，眩光不会对航空安全造成影响；
重复上述步骤，直到所有观察点和光伏发电设备之间的观察点径向距离都与xburn和xflash进行过比较，结束评估，绘制评估结果图。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述人眼视觉影响评估模型为：当对向角的角度ω＜0.118rad时，
Figure FDA0003693595840000031
当对向角的角度ω≥0.118rad时Er，burn＝1，
Figure FDA0003693595840000032
其中Er，burn为视网膜烧伤阈值辐照度；Er，flash为视网膜可能出现后像阈值辐照度。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述光源对向角模型按照反射类型，分为镜面反射光源对向角模型和漫反射光源对向角模型；
所述镜面反射光源对向角模型为
Figure FDA0003693595840000041
其中Ebeam为光束辐照度、EDNI为直接法向辐照度，β为光束发散角；
所述漫反射光源对向角模型为
Figure FDA0003693595840000042
其中As为观察者可见的光源面积、φ为光源表面法线与光源和观察者之间的视线之间的角度、x为观察点径向距离。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述光束辐照度模型为
Figure FDA0003693595840000043
其中Ebeam，burn为视网膜烧伤阈值辐照度对应的光束辐照度、Ebeam，flash为视网膜可能出现后像阈值辐照度对应的光束辐照度，EDNI为太阳直接法向辐照度、β为光束发散角、Dh为反射镜的有效直径、ρ为光伏板面反射率、b为镜面的焦距、xburn为烧伤径向距离、xflash为后像径向距离。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当反射类型为漫反射时，所述计算辐照度步骤之后，还包括：
计算观察点径向距离；
计算观察点径向距离对应的光源对向角；
计算视网膜烧伤阈值辐照度和视网膜可能出现后像阈值辐照度；
判断光伏板视网膜辐照度是否小于或等于视网膜可能出现后像阈值辐照度，若所有的观察点的光伏板视网膜辐照度均小于或等于视网膜可能出现后像阈值辐照度，则结束评估，输出光伏发电设备眩光对航空安全无影响的评估结果；若有一个或多个观察点的光伏板视网膜辐照度大于视网膜可能出现后像阈值辐照度，同时所有观察点的光伏板视网膜辐照度均小于视网膜烧伤阈值辐照度，则结束评估，输出眩光使观察人员产生后像的可能性高于警戒值，可能对航空安全有影响的评估结果；若有一个或多个观察点的光伏板视网膜辐照度大于或等于视网膜烧伤阈值辐照度，则结束评估，输出光伏发电设备眩光会造成观察人员永久视觉伤害，严重危及航空安全的评估结果。
10.一种光伏发电设备的视觉影响评估装置，其特征在于，包括：
计算辐照度模块，用于判断反射类型，通过光伏板视网膜辐照度模型，计算光伏发电设备的光伏板视网膜辐照度Er；
计算对向角模块，用于通过人眼视觉影响评估模型，计算当视网膜烧伤阈值辐照度Er，burn和光伏板视网膜辐照度Er相等时的烧伤对向角；通过人眼视觉影响评估模型，计算当视网膜可能出现后像阈值辐照度Er，flash和光伏板视网膜辐照度Er相等时的后像对向角；
计算距离模块，用于通过光源对向角模型和光束辐照度模型，计算烧伤径向距离xburn和后像径向距离xflash；计算观察点和光伏发电设备之间的观察点径向距离x；
距离比较模块，用于将观察点径向距离x分别与烧伤径向距离xburn和后像径向距离xflash进行比较，绘制评估结果图。
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