EP4413536A1 - Procédé de détermination d'un arrangement de panneaux photovoltaïques sur des zones d'un territoire - Google Patents

Procédé de détermination d'un arrangement de panneaux photovoltaïques sur des zones d'un territoire

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Publication number
EP4413536A1
EP4413536A1 EP22798331.9A EP22798331A EP4413536A1 EP 4413536 A1 EP4413536 A1 EP 4413536A1 EP 22798331 A EP22798331 A EP 22798331A EP 4413536 A1 EP4413536 A1 EP 4413536A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
image
target
mask
target zone
zone
Prior art date
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Pending
Application number
EP22798331.9A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Gilles Poulain
Emmanuel LE BORGNE
Duc Nguyen DUONG
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TotalEnergies Onetech SAS
Original Assignee
TotalEnergies Onetech SAS
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Filing date
Publication date
Application filed by TotalEnergies Onetech SAS filed Critical TotalEnergies Onetech SAS
Publication of EP4413536A1 publication Critical patent/EP4413536A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S20/00—Supporting structures for PV modules
    • H02S20/30—Supporting structures being movable or adjustable, e.g. for angle adjustment
    • H02S20/32—Supporting structures being movable or adjustable, e.g. for angle adjustment specially adapted for solar tracking
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q10/00—Administration; Management
    • G06Q10/04—Forecasting or optimisation specially adapted for administrative or management purposes, e.g. linear programming or "cutting stock problem"
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    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • G06T17/05—Geographic models
    • G—PHYSICS
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    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/70—Determining position or orientation of objects or cameras
    • G06T7/73—Determining position or orientation of objects or cameras using feature-based methods
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    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
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    • G06T2207/10032—Satellite or aerial image; Remote sensing
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    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
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    • G06T2207/30181—Earth observation
    • G06T2207/30184—Infrastructure
    • G—PHYSICS
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    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2210/00—Indexing scheme for image generation or computer graphics
    • G06T2210/04—Architectural design, interior design

Definitions

  • TITLE Process for determining an arrangement of photovoltaic panels on areas of a territory
  • the present invention relates to a method for determining an arrangement of photovoltaic panels on areas of a territory.
  • the present invention also relates to an associated computer program product.
  • the estimates made are generally based on a rough distribution of the photovoltaic panels on the surfaces of interest. However, some surfaces are actually incompatible with the installation of photovoltaic panels, which distorts the estimates.
  • the present description relates to a method for determining an arrangement of photovoltaic panels on areas of a territory, called target areas, the method being implemented by computer and comprising the following steps: a. reception of an image seen from the sky of a territory comprising at least one target zone, b. the detection of each target zone on the image by a segmentation of the image so as to obtain a mask of the target zones of the image, called zone mask, c. the application of the area mask to the image to obtain an image, called the target image, on which only the target area(s) of the image are represented, d. the detection of contours on the target image to obtain a mask of contours, the detected contours materializing obstacles on the target zone(s), e.
  • the highlighting of obstacles on each target zone of the image by combining the zone mask and the contour mask to obtain a mask of the obstacles present on the target zone or zones of the image, called the obstacle mask, and F. determining an arrangement of photovoltaic panels on each target area of the image as a function of the mask of obstacles so as to satisfy at least one positioning constraint, the at least one positioning constraint stipulating that each photovoltaic panel covers a portion of a target area free of obstacles.
  • the method comprises one or more of the following characteristics, taken in isolation or in all technically possible combinations:
  • the method comprises, at the end of the determination step, obtaining a resulting image corresponding to the image of the territory with, superimposed on the target zone(s) of the image of the determined arrangement of photovoltaic panels;
  • the determination step comprises the positioning of representative shapes of photovoltaic panels on the surface of each target zone of the mask of obstacles, followed by the elimination of the shapes at least partially superimposed on an obstacle, the determined arrangement of photovoltaic panels matching the remaining shapes;
  • the positioning of shapes is carried out on portions of images extracted from the mask of obstacles, the portions of extracted images corresponding to the target zones, the portions of extracted images having preferably undergone a rotation before the positioning of shapes ;
  • the edge detection step is performed by applying a Canny filter to the target image
  • the method comprises a step of determining characteristics relating to the solar production of the determined arrangement of photovoltaic panels;
  • the arrangement of photovoltaic panels is determined so as to satisfy at least one other positioning constraint chosen from the group consisting of: a. a constraint stipulating that each photovoltaic panel is positioned on a portion of a target zone corresponding to an irradiance greater than a predetermined irradiance over a given time period. b. a constraint stipulating that each photovoltaic panel is positioned on a portion of a target zone shaded by any obstacles on at most a predetermined percentage of its surface over a given period of time. vs. a constraint stipulating that each photovoltaic panel is positioned on a target zone so as to be at a distance greater than a predetermined minimum distance from any obstacles and/or the contours of the target zone;
  • the target area(s) of the image are surfaces of human constructions, such as roofs;
  • the image is a two-dimensional image, for example, an aerial or satellite image.
  • the present description also relates to a computer program product comprising program instructions recorded on a computer-readable medium, for the execution of a method as described above when the computer program is executed on a computer.
  • This description also relates to a readable information medium on which a computer program product as previously described is stored.
  • FIG 1 Figure 1
  • Figure 1 a schematic view of an example of a computer allowing the implementation of a method for determining an arrangement of photovoltaic panels on areas of a territory
  • FIG 2 Figure 2 a flowchart of an example of implementation of a method for determining an arrangement of photovoltaic panels on areas of a territory
  • FIG 3 Figure 3 a schematic representation illustrating examples of images obtained at the different stages of the process in Figure 2.
  • FIG. 1 A computer 10 and a computer program product 12 are illustrated in Figure 1.
  • Computer 10 is preferably a computer.
  • the computer 10 is an electronic computer capable of manipulating and/or transforming data represented as electronic or physical quantities in computer registers 10 and/or memories into other similar data corresponding to physical data in memories, registers or other types of display, transmission or storage devices.
  • the computer 10 interacts with the computer program product 12.
  • the computer 10 comprises a processor 14 comprising a data processing unit 16, memories 18 and a reader 20 for information support.
  • the computer 10 comprises a keyboard 22 and a display unit 24.
  • the computer program product 12 has an information carrier 26.
  • the information medium 26 is a medium readable by the computer 10, usually by the data processing unit 16.
  • the readable information medium 26 is a medium suitable for storing electronic instructions and capable of being coupled to a computer system bus.
  • the information medium 26 is a floppy disk or floppy disk (from the English name "floppy say"), an optical disk, a CD-ROM, a magneto-optical disk, a ROM memory, a memory RAM, EPROM memory, EEPROM memory, magnetic card or optical card.
  • the computer program 12 comprising program instructions.
  • the computer program 12 can be loaded onto the data processing unit 16 and is adapted to cause the implementation of a method for determining an arrangement A of photovoltaic panels over areas of a territory, when the computer program 12 is implemented on the processing unit 16 of the computer 10.
  • FIG. 2 schematically illustrates an example of implementation of a method for determining an arrangement A of photovoltaic panels over areas of a territory, and to the FIG. 3 illustrating certain steps of the method.
  • the determination process aims to determine an arrangement A of photovoltaic panels on areas of a territory, called target areas.
  • arrangement is understood to mean a number of photovoltaic panels, and an arrangement of said photovoltaic panels on target zones, namely a position and an orientation for each panel.
  • Each target zone Z c typically has dimensions and a shape allowing the installation of one or more photovoltaic panels on the zone.
  • Each target zone Zc is an area of an open-air territory, that is to say receiving direct solar radiation.
  • a target zone Zc is a surface of a human construction.
  • a target zone is therefore a zone created artificially by man, also called an entropy zone.
  • a target zone Z c is a roof, a terrace or even a parking lot.
  • the target areas are likely to include obstacles O on their surface (surface receiving direct solar radiation).
  • the term “obstacle” is understood to mean an element present on the surface of the target zone Z c and incompatible with the arrangement of a photovoltaic panel on this element. Obstacles O are, for example, chimneys, windows (velux), air conditioning systems or even vegetation (trees, plants).
  • the determination method comprises a step 100 of receiving an image IM seen from the sky of a territory comprising at least one target zone Zc.
  • Step 100 is implemented by the computer 10 in interaction with the computer program product 12, that is to say is implemented by computer.
  • the IM image was, for example, acquired by a satellite system.
  • the IM image was acquired by an acquisition system (camera) mounted on an aircraft.
  • the IM image is typically a georeferenced image, i.e. each pixel of the IM image is associated with a latitude and a longitude.
  • the image IM is a two-dimensional image.
  • the image IM is a color image.
  • FIG. 3 illustrates an example of an image IM of a territory comprising three target zones Z c .
  • Each target zone Z c includes obstacles O which will be highlighted later in the method.
  • the determination method comprises a step 110 of detecting each target zone Zc on the IM image by segmenting the IM image so as to obtain a mask of the target zones Zc of the IM image, called zone mask M_Zc .
  • Step 110 is implemented by the computer 10 in interaction with the computer program product 12, that is to say is implemented by computer.
  • the segmentation is, for example, carried out via an edge detection algorithm.
  • the target zones Z c detected are, for example, of the same nature (example: only roofs).
  • the target zones Z c can be of different natures (example: roofs and terraces).
  • Figure 3 illustrates an example of an M_Zc zone mask obtained from an IM image.
  • the determination method comprises a step 120 of applying the zone mask M_Zc to the image IM to obtain an image, called the target image IM_C, on which only the target zone(s) Zc of the image IM are represented .
  • Step 120 is put into implemented by the computer 10 in interaction with the computer program product 12, that is to say is implemented by computer.
  • the target image IM_C thus corresponds, for example, to the image IM with application of a continuous background (black for example) to the portions of the image IM different from the target zones Zc.
  • the information and details of the target zones Zc are therefore kept on the target image IM_C.
  • Figure 3 illustrates an example of a target image IM_C obtained from an image IM and a mask of zones M_Zc.
  • the determination method comprises a step 130 of edge detection on the target image IM_C to obtain an edge mask M_C.
  • Step 130 is implemented by the computer 10 in interaction with the computer program product 12, that is to say is implemented by computer.
  • the obstacles O are indeed discontinuities on the surface of a target zone Zc.
  • the edge detection step is, for example, performed by applying a Canny filter to the target image IM_C.
  • the filter applied is another edge detection filter, such as for example a Prewitt or Sobel filter.
  • Figure 3 illustrates an example of an M_C contour mask obtained from a target image IM_C.
  • the determination method comprises a step 140 of highlighting obstacles O in each target zone Zc of the image IM by combining the zone mask M_Z C and the outline mask MC to obtain a mask of the obstacles O present on the or the target zones Zc of the image IM, called obstacle mask M_O.
  • Step 140 is implemented by the computer 10 in interaction with the computer program product 12, that is to say is implemented by computer.
  • the obstacle mask M_O thus corresponds to the zone mask M_Zc with superimposed, on the target zones Z c , detected contours materializing obstacles O (that is to say of the contour mask MC).
  • Figure 3 illustrates an example of an obstacle mask M_O obtained from an area mask M_Zc and an outline mask M C.
  • the determination method comprises a step 150 of determining an arrangement A of photovoltaic panels on each target zone Z c of the image IM as a function of the mask of obstacles MO so as to satisfy at least one positioning constraint.
  • Step 150 is implemented by the computer 10 in interaction with the computer program product 12, that is to say is implemented by computer.
  • At least one positioning constraint stipulates that each photovoltaic panel covers a portion of a target zone Zc devoid of obstacles O.
  • the determination step 150 preferably comprises the extraction of image portions from the obstacle mask M O.
  • the extracted image portions correspond to the target zones Zc.
  • Each image portion has, for example, a predefined geometric shape, such as a rectangle shape.
  • the dimensions of each image portion are for example chosen so that the image portion frames a target zone Zc.
  • the contour mask MC is, for example, used to obtain the contours of the target zone Z c considered.
  • the determination step includes the positioning of representative shapes of photovoltaic panels on the portions of images extracted from the obstacle mask M O.
  • the representative shapes are, for example, rectangles.
  • the positioning is, for example, carried out so that the shapes have the same orientation and are at a predetermined distance from the other shapes.
  • at least one representative shape has a different orientation from the other shapes.
  • the positioning is performed on portions of extracted images having the same orientation.
  • the portions of images may have undergone a rotation before the positioning of shapes.
  • the image portions are rectangles framing target zones Z c , the image portions are for example rotated so that the rectangles are vertical. This facilitates the arrangement of rectangles representative of photovoltaic panels on the portions of images.
  • Figure 3 illustrates an example of a rotated portion of P1 images on which rectangles representative of photovoltaic panels have been superimposed.
  • the shapes at least partially superimposed on an obstacle O are eliminated.
  • the portion of images obtained following the elimination is called P2.
  • the determined arrangement A of photovoltaic panels corresponds to the remaining shapes.
  • the position and orientation of each shape corresponds to the position and orientation of a photovoltaic panel.
  • a resulting image IM_R is obtained corresponding to the IM image of the territory superimposed on the target zone(s) Zc of the IM image of the arrangement A determined photovoltaic panels.
  • the resulting IM_R image is shown in Figure 3.
  • the resulting image IM_R is, for example, obtained from the portions of images on which the representative shapes of photovoltaic panels appear, and after a possible reverse rotation of these (when a rotation has been applied to these portions of images).
  • the representative shapes are directly superimposed on the obstacle mask M O, without extracting portions of images.
  • the arrangement A of photovoltaic panels is determined so as to satisfy at least one other positioning constraint chosen from the group consisting of:
  • each photovoltaic panel is positioned on a portion of a target zone Zc corresponding to an irradiance greater than a predetermined irradiance over a given time period.
  • a predetermined irradiance for example, an irradiance map corresponding to the territory studied is provided.
  • the irradiance expressed in Watt per square meter (W/m 2 ) is the incident radiant flux (power) received by a surface per unit surface.
  • the irradiance is, for example, determined by means of an irradiance map of the territory considered.
  • each photovoltaic panel is positioned on a portion of a target zone Zc shaded by any obstacles O on at most a predetermined percentage of its surface over a given time period.
  • information is provided relating to the parts of the target zone Z shaded over time.
  • each photovoltaic panel is positioned on a target zone Z c so as to be at a distance greater than a predetermined minimum distance from any obstacles and/or from the contours of the target zone Z c .
  • This constraint makes it possible, for example, to comply with health and safety rules (HSE rules).
  • HSE rules health and safety rules
  • a minimum distance of each photovoltaic panel is given from the edge of the roof, or from obstacles on the roof, such as chimneys or windows.
  • the determination method comprises a step 160 of determining characteristics relating to the solar production of the determined arrangement A of photovoltaic panels.
  • characteristics are, for example, the irradiance of arrangement A, the solar potential or the efficiency of arrangement A.
  • Solar potential is the solar power received over an area in kilowatts per hour per year (kW/ h/year).
  • Efficiency is the ratio between the energy produced (kWh) and the theoretical power (KWp) of an installation.
  • the method comprises a step of designing an arrangement A of photovoltaic panels corresponding to the panels of the arrangement A determined, possibly followed by the effective positioning of the photovoltaic panels on the target zones Z c of the territory studied.
  • the present method allows a more precise determination of the possibilities of installing photovoltaic panels on areas of a territory.
  • such a method makes it possible to take into account obstacles that are incompatible with the effective installation of photovoltaic panels on the zones considered. The resulting panel arrangement is therefore more realistic.

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Abstract

La présente invention concerne un procédé de détermination d'un arrangement (A) de panneaux photovoltaïques sur des zones d'un territoire, dites zones cibles (ZC), le procédé comprenant : a. la réception d'une image vue du ciel du territoire, b. la détection de chaque zone cible (ZC) sur l'image de sorte à obtenir un masque de zones, c. l'application du masque de zones sur l'image pour obtenir une image cible, d. la détection de contours sur l'image cible pour obtenir un masque de contours, e. la combinaison du masque de zones et du masque de contours pour obtenir un masque d'obstacles, et f. la détermination d'un arrangement (A) de panneaux photovoltaïques sur chaque zone cible (ZC) de l'image en fonction du masque d'obstacles de sorte que chaque panneau photovoltaïque recouvre une portion d'une zone cible (ZC) dépourvue d'obstacles (O).

Description

DESCRIPTION
TITRE : Procédé de détermination d’un arrangement de panneaux photovoltaïques sur des zones d’un territoire
La présente invention concerne un procédé de détermination d’un arrangement de panneaux photovoltaïques sur des zones d’un territoire. La présente invention concerne aussi un produit programme d’ordinateur associé.
La production d’électricité à partir d’énergies renouvelables est un enjeu pour nos sociétés. A cet effet, des installations dédiées ont été développées, et notamment des panneaux photovoltaïques qui permettent de produire de l’électricité à partir d’énergie solaire. Les panneaux photovoltaïques sont classiquement installés sur les toits des bâtiments pour maximiser l’énergie récupérée sur le site de consommation.
Pour optimiser le déploiement des panneaux photovoltaïques, des outils ont été développés permettant d’estimer la production solaire d’une installation future, et évaluer ainsi sa rentabilité.
Néanmoins, les estimations effectuées sont généralement basées sur une répartition grossière des panneaux photovoltaïques sur les surfaces d’intérêt. Or, certaines surfaces s’avèrent en réalité incompatibles avec l’installation de panneaux photovoltaïques, ce qui fausse les estimations.
Il existe donc un besoin pour un outil permettant une détermination plus précise des possibilités d’installation de panneaux photovoltaïques sur des zones d’un territoire.
A cet effet, la présente description a pour objet un procédé de détermination d’un arrangement de panneaux photovoltaïques sur des zones d’un territoire, dites zones cibles, le procédé étant mis en œuvre par ordinateur et comprenant les étapes suivantes : a. la réception d’une image vue du ciel d’un territoire comprenant au moins une zone cible, b. la détection de chaque zone cible sur l’image par une segmentation de l’image de sorte à obtenir un masque des zones cibles de l’image, dit masque de zones, c. l’application du masque de zones sur l’image pour obtenir une image, dite image cible, sur laquelle seule(s) la ou les zones cibles de l’image sont représentées, d. la détection de contours sur l’image cible pour obtenir un masque de contours, les contours détectés matérialisant des obstacles sur la ou les zones cibles, e. la mise en évidence d’obstacles sur chaque zone cible de l’image par combinaison du masque de zones et du masque de contours pour obtenir un masque des obstacles présents sur la ou les zones cibles de l’image, dit masque d’obstacles, et f. la détermination d’un arrangement de panneaux photovoltaïques sur chaque zone cible de l’image en fonction du masque d’obstacles de sorte à satisfaire au moins une contrainte de positionnement, la au moins une contrainte de positionnement stipulant que chaque panneau photovoltaïque recouvre une portion d’une zone cible dépourvue d’obstacles.
Suivant des modes de réalisation particuliers, le procédé comprend une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles :
- le procédé comprend, à l’issue de l’étape de détermination, l’obtention d’une image résultante correspondant à l’image du territoire avec en superposition sur la ou les zones cibles de l’image de l’arrangement déterminé de panneaux photovoltaïques ;
- l’étape de détermination comprend le positionnement de formes représentatives de panneaux photovoltaïques sur la surface de chaque zone cible du masque d’obstacles, suivi de l’élimination des formes au moins partiellement superposées à un obstacle, l’arrangement déterminé de panneaux photovoltaïques correspondant aux formes restantes ;
- le positionnement de formes est réalisé sur des portions d’images extraites à partir du masque d’obstacles, les portions d’images extraites correspondant aux zones cibles, les portions d’images extraites ayant de préférence subies une rotation avant le positionnement de formes ;
- l’étape de détection de contours est réalisée par application d’un filtre de Canny sur l’image cible ;
- le procédé comprend une étape de détermination de caractéristiques relatives à la production solaire de l’arrangement déterminé de panneaux photovoltaïques ;
- l’arrangement de panneaux photovoltaïques est déterminé de sorte à satisfaire au moins une autre contrainte de positionnement choisie dans le groupe constitué de : a. une contrainte stipulant que chaque panneau photovoltaïque est positionné sur une portion d’une zone cible correspondant à une irradiance supérieure à une irradiance prédéterminée sur une période temporelle donnée. b. une contrainte stipulant que chaque panneau photovoltaïque est positionné sur une portion d’une zone cible ombragée par des éventuels obstacles sur au plus un pourcentage prédéterminé de sa surface sur une période temporelle donnée. c. une contrainte stipulant que chaque panneau photovoltaïque est positionné sur une zone cible de sorte à être à une distance supérieure à une distance minimale prédéterminée des éventuels obstacles et/ou des contours de la zone cible ;
- la ou les zones cibles de l’image sont des surfaces de constructions humaines, telles que des toits ;
- l’image est une image en deux dimensions, par exemple, une image aérienne ou satellite.
La présente description se rapporte également à un produit programme d’ordinateur comprenant des instructions de programme enregistrées sur un support lisible par ordinateur, pour l’exécution d’un procédé tel que décrit précédemment lorsque le programme d’ordinateur est exécuté sur un ordinateur.
La présente description concerne aussi un support lisible d’informations sur lequel est mémorisé un produit programme d’ordinateur tel que précédemment décrit.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit de modes de réalisation de l’invention, donnés à titre d’exemple uniquement et en référence aux dessins qui sont :
[Fig 1], Figure 1 , une vue schématique d’un exemple d’ordinateur permettant la mise en œuvre d’un procédé de détermination d’un arrangement de panneaux photovoltaïques sur des zones d’un territoire,
[Fig 2], Figure 2, un organigramme d’un exemple de mise en œuvre d’un procédé de détermination d’un arrangement de panneaux photovoltaïques sur des zones d’un territoire, et
[Fig 3], Figure 3, une représentation schématique illustrant des exemples d’images obtenues aux différentes étapes du procédé de la figure 2.
Un calculateur 10 et un produit programme d’ordinateur 12 sont illustrés par la figure 1.
Le calculateur 10, est de préférence, un ordinateur.
Plus généralement, le calculateur 10 est un calculateur électronique propre à manipuler et/ou transformer des données représentées comme des quantités électroniques ou physiques dans des registres de calculateur 10 et/ou des mémoires en d’autres données similaires correspondant à des données physiques dans des mémoires, des registres ou d’autres types de dispositifs d’affichage, de transmission ou de mémorisation.
Le calculateur 10 est en interaction avec le produit programme d’ordinateur 12. Comme illustré par la figure 1 , le calculateur 10 comporte un processeur 14 comprenant une unité de traitement de données 16, des mémoires 18 et un lecteur 20 de support d’informations. Dans l’exemple illustré par la figure 1 , le calculateur 10 comprend un clavier 22 et une unité d’affichage 24.
Le produit programme d’ordinateur 12 comporte un support d’informations 26.
Le support d’information 26 est un support lisible par le calculateur 10, usuellement par l’unité de traitement de données 16. Le support lisible d’informations 26 est un médium adapté à mémoriser des instructions électroniques et capable d’être couplé à un bus d’un système informatique.
A titre d’exemple, le support d’informations 26 est une disquette ou disque souple (de la dénomination anglaise « Floppy dise »), un disque optique, un CD-ROM, un disque magnéto-optique, une mémoire ROM, une mémoire RAM, une mémoire EPROM, une mémoire EEPROM, une carte magnétique ou une carte optique.
Sur le support d’informations 26 est mémorisé le programme d’ordinateur 12 comprenant des instructions de programme.
Le programme d’ordinateur 12 est chargeable sur l’unité de traitement de données 16 et est adapté pour entraîner la mise en œuvre d’un procédé de détermination d’un arrangement A de panneaux photovoltaïques sur des zones d’un territoire, lorsque le programme d’ordinateur 12 est mis en œuvre sur l’unité de traitement 16 du calculateur 10.
Le fonctionnement du calculateur 10 va maintenant être décrit en référence à la figure 2, qui illustre schématiquement un exemple de mise en œuvre d’un procédé de détermination d’un arrangement A de panneaux photovoltaïques sur des zones d’un territoire, et à la figure 3 illustrant certaines étapes du procédé.
Le procédé de détermination vise à déterminer un arrangement A de panneaux photovoltaïques sur des zones d’un territoire, dites zones cibles. Par le terme « arrangement », il est entendu un nombre de panneaux photovoltaïques, et une disposition desdits panneaux photovoltaïques sur des zones cibles, à savoir une position et une orientation pour chaque panneau.
Chaque zone cible Zc présente typiquement des dimensions et une forme permettant l’installation d’un ou plusieurs panneaux photovoltaïques sur la zone.
Chaque zone cible Zc est une zone d’un territoire à ciel ouvert, c’est-à-dire recevant un rayonnement solaire direct.
A titre d’exemple, une zone cible Zc est une surface d’une construction humaine. Une zone cible est donc une zone créée artificiellement par l’homme, aussi appelée zone entropisée. Par exemple, une zone cible Zc est un toit, une terrasse ou encore un parking. Les zones cibles sont susceptibles de comprendre des obstacles O sur leur surface (surface recevant le rayonnement solaire direct). Par le terme « obstacle », il est entendu un élément présent sur la surface de la zone cible Zc et incompatible avec la disposition d’un panneau photovoltaïque sur cet élément. Les obstacles O sont, par exemple, des cheminées, des fenêtres (velux), des systèmes de climatisation ou encore de la végétation (arbres, plantes).
Le procédé de détermination comprend une étape 100 de réception d’une image IM vue du ciel d’un territoire comprenant au moins une zone cible Zc. L’étape 100 est mise en œuvre par le calculateur 10 en interaction avec le produit programme d’ordinateur 12, c’est- à-dire est mise en œuvre par ordinateur.
Par le terme « vue du ciel », il est entendu que l’image IM a été prise d’un point de vue élevé permettant, par exemple, d’imager les toits de bâtiments.
L’image IM a, par exemple, été acquise par un système satellite. En variante, l’image IM a été acquise par un système d’acquisition (caméra) monté sur un aéronef.
L’image IM est typiquement une image géoréférencée, c’est-à-dire que chaque pixel de l’image IM est associée à une latitude et une longitude.
De préférence, l’image IM est une image en deux dimensions. Avantageusement, l’image IM est une image en couleur.
La figure 3 illustre un exemple d’une image IM d’un territoire comprenant trois zones cibles Zc. Chaque zone cible Zc comprend des obstacles O qui seront mis en évidence dans la suite du procédé.
Le procédé de détermination comprend une étape 1 10 de détection de chaque zone cible Zc sur l’image IM par une segmentation de l’image IM de sorte à obtenir un masque des zones cibles Zc de l’image IM, dit masque de zones M_Zc. L’étape 110 est mise en œuvre par le calculateur 10 en interaction avec le produit programme d’ordinateur 12, c’est- à-dire est mise en œuvre par ordinateur.
La segmentation est, par exemple, réalisée via un algorithme de détection de bords (en anglais « edge detection »).
Les zones cibles Zc détectées sont, par exemple, de même nature (exemple : seulement des toits). En variante, les zones cibles Zc peuvent être de natures différentes (exemple : toits et terrasses).
La figure 3 illustre un exemple d’un masque de zones M_Zc obtenu à partir d’une image IM.
Le procédé de détermination comprend une étape 120 d’application du masque de zones M_Zc sur l’image IM pour obtenir une image, dite image cible IM_C, sur laquelle seule(s) la ou les zones cibles Zc de l’image IM sont représentées. L’étape 120 est mise en œuvre par le calculateur 10 en interaction avec le produit programme d’ordinateur 12, c’est- à-dire est mise en œuvre par ordinateur.
L’image cible IM_C correspond ainsi, par exemple, à l’image IM avec application d’un fond continu (noir par exemple) sur les portions de l’image IM différentes des zones cibles Zc. Les informations et détails des zones cibles Zc sont donc conservées sur l’image cible IM_C.
La figure 3 illustre un exemple d’une image cible IM_C obtenue à partir d’une image IM et d’un masque de zones M_Zc.
Le procédé de détermination comprend une étape 130 de détection de contours sur l’image cible IM_C pour obtenir un masque de contours M_C. L’étape 130 est mise en œuvre par le calculateur 10 en interaction avec le produit programme d’ordinateur 12, c’est- à-dire est mise en œuvre par ordinateur.
Les contours détectés matérialisent des obstacles O sur la ou les zones cibles Zc. Les obstacles O sont en effet des discontinuités sur la surface d’une zone cible Zc.
L’étape de détection de contours est, par exemple, réalisée par application d’un filtre de Canny sur l’image cible IM_C.
En variante, le filtre appliqué est un autre filtre de détection de contours, tel que par exemple, un filtre de Prewitt ou de Sobel.
La figure 3 illustre un exemple d’un masque de contours M_C obtenu à partir d’une image cible IM_C.
Le procédé de détermination comprend une étape 140 de mise en évidence d’obstacles O sur chaque zone cible Zc de l’image IM par combinaison du masque de zones M_ZC et du masque de contours M C pour obtenir un masque des obstacles O présents sur la ou les zones cibles Zc de l’image IM, dit masque d’obstacles M_O. L’étape 140 est mise en œuvre par le calculateur 10 en interaction avec le produit programme d’ordinateur 12, c’est-à-dire est mise en œuvre par ordinateur.
Le masque d’obstacles M_O correspond ainsi au masque de zones M_Zc avec en superposition, sur les zones cibles Zc, des contours détectés matérialisant des obstacles O (c’est-à-dire du masque de contours M C).
La figure 3 illustre un exemple d’un masque d’obstacles M_O obtenu à partir d’un masque de zones M_Zc et d’un masque de contours M C.
Le procédé de détermination comprend une étape 150 de détermination d’un arrangement A de panneaux photovoltaïques sur chaque zone cible Zc de l’image IM en fonction du masque d’obstacles M O de sorte à satisfaire au moins une contrainte de positionnement. L’étape 150 est mise en œuvre par le calculateur 10 en interaction avec le produit programme d’ordinateur 12, c’est-à-dire est mise en œuvre par ordinateur. Au moins une contrainte de positionnement stipule que chaque panneau photovoltaïque recouvre une portion d’une zone cible Zc dépourvue d’obstacles O.
Dans un exemple de mise en œuvre, l’étape de détermination 150 comprend, de préférence, l’extraction de portions d’images à partir du masque d’obstacles M O. Les portions d’images extraites correspondent aux zones cibles Zc. Chaque portion d’images a, par exemple, une forme géométrique prédéfinie, telle qu’une forme rectangle. Les dimensions de chaque portion d’images sont par exemple choisies de sorte que la portion d’images encadre une zone cible Zc. Pour cela, le masque de contours M C est, par exemple, utilisé pour obtenir les contours de la zone cible Zc considérée.
L’étape de détermination comprend le positionnement de formes représentatives de panneaux photovoltaïques sur les portions d’images extraites à partir du masque d’obstacles M O. Les formes représentatives sont, par exemple, des rectangles.
Le positionnement est, par exemple, réalisé de sorte que les formes aient la même orientation et soient à une distance prédéterminée des autres formes. En variante, au moins une forme représentative présente une orientation différente des autres formes.
De préférence, le positionnement est réalisé sur des portions d’images extraites ayant la même orientation. Pour cela, les portions d’images ont éventuellement subi une rotation avant le positionnement de formes. Lorsque les portions d’images sont des rectangles encadrant des zones cibles Zc, les portions d’images sont par exemple tournées pour que les rectangles soient à la verticale. Cela facilite la disposition de rectangles représentatifs de panneaux photovoltaïques sur les portion d’images.
La figure 3 illustre un exemple d’une portion d’images P1 tournée et sur laquelle ont été superposés des rectangles représentatifs de panneaux photovoltaïques.
Dans cet exemple de mise en œuvre, les formes au moins partiellement superposées à un obstacle O sont éliminées. Sur l’exemple de la figure 3, la portion d’images obtenue suite à l’élimination est dénommée P2.
L’arrangement A déterminé de panneaux photovoltaïques correspond aux formes restantes. En particulier, la position et l’orientation de chaque forme correspond à la position et à l’orientation d’un panneau photovoltaïque.
De préférence, à l’issue de l’étape de détermination, il est obtenu une image résultante IM_R correspondant à l’image IM du territoire avec en superposition sur la ou les zones cibles Zc de l’image IM de l’arrangement A déterminé de panneaux photovoltaïques. L’image résultante IM_R est illustré sur la figure 3.
L’image résultante IM_R est, par exemple, obtenue à partir des portions d’images sur lesquelles figurent les formes représentatives de panneaux photovoltaïques, et après une éventuelle rotation inverse de celles-ci (lorsqu’une rotation a été appliquée à ces portions d’images).
Dans un autre exemple de mise en œuvre, les formes représentatives sont directement superposées sur le masque d’obstacles M O, sans extraire de portions d’images.
En complément facultatif, l’arrangement A de panneaux photovoltaïques est déterminé de sorte à satisfaire au moins une autre contrainte de positionnement choisie dans le groupe constitué de :
- une contrainte stipulant que chaque panneau photo voltaïque est positionné sur une portion d’une zone cible Zc correspondant à une irradiance supérieure à une irradiance prédéterminée sur une période temporelle donnée. Dans ce cas, il est par exemple fourni une carte d’irradiance correspondant au territoire étudié. L’irradiance, exprimée en Watt par mètre carré (W/m2) est le flux rayonnant incident (puissance) reçu par une surface par unité de surface. L’irradiance est, par exemple, déterminée au moyen d’une cartographie d’irradiances du territoire considéré.
- une contrainte stipulant que chaque panneau photovoltaïque est positionné sur une portion d’une zone cible Zc ombragée par des éventuels obstacles O sur au plus un pourcentage prédéterminé de sa surface sur une période temporelle donnée. Dans ce cas, il est par exemple fourni des informations relatives aux parties de la zone cible Zc ombragées au cours du temps.
- une contrainte stipulant que chaque panneau photovoltaïque est positionné sur une zone cible Zc de sorte à être à une distance supérieure à une distance minimale prédéterminée des éventuels obstacles et/ou des contours de la zone cible Zc. Cette contrainte permet, par exemple, de respecter des règles d’hygiène et de sécurité (règles HSE). Par exemple, dans le cas des toits, il est donné une distance minimale de chaque panneau photovoltaïque par rapport au bord du toit, ou par rapport à des obstacles sur le toit, tels que des cheminées ou des fenêtres.
Optionnellement, le procédé de détermination comprend une étape 160 de détermination de caractéristiques relatives à la production solaire de l’arrangement A déterminé de panneaux photovoltaïques. De telles caractéristiques sont, par exemple, l’irradiance de l’arrangement A, le potentiel solaire ou le rendement de l’arrangement A. Le potentiel solaire est la puissance solaire reçue sur une zone en kilowatt par heure et par an (kW/h/an). Le rendement est le rapport entre l'énergie produite (kWh) et la puissance théorique (KWp) d’une installation.
Optionnellement, le procédé comprend une étape de conception d’un arrangement A de panneaux photovoltaïques correspondant aux panneaux de l’arrangement A déterminé, suivi éventuellement du positionnement effectif des panneaux photovoltaïques sur les zones cibles Zc du territoire étudié.
Ainsi, le présent procédé permet une détermination plus précise des possibilités d’installation de panneaux photovoltaïques sur des zones d’un territoire. En particulier, un tel procédé permet la prise en compte d’obstacles incompatibles avec l’installation effective de panneaux photovoltaïques sur des zones considérées. L’arrangement de panneaux obtenu est donc plus réaliste.
Cela permet par ailleurs d’améliorer la précision dans les estimations de la production solaire d’une installation future. En outre, le présent procédé est simple à mettre en œuvre.
L’homme du métier comprendra que les modes de réalisation et variantes précédemment décrits peuvent être combinés pour former de nouveaux modes de réalisation pourvu qu’ils soient compatibles techniquement.

Claims

REVENDICATIONS . Procédé de détermination d’un arrangement (A) de panneaux photovoltaïques sur des zones d’un territoire, dites zones cibles (Zc), le procédé étant mis en œuvre par ordinateur et comprenant les étapes suivantes : a. la réception d’une image (IM) vue du ciel d’un territoire comprenant au moins une zone cible (Zc), b. la détection de chaque zone cible (Zc) sur l’image (IM) par une segmentation de l’image (IM) de sorte à obtenir un masque des zones cibles (Zc) de l’image (IM), dit masque de zones (M_Zc), c. l’application du masque de zones (M_Zc) sur l’image (IM) pour obtenir une image, dite image cible (IM_C), sur laquelle seule(s) la ou les zones cibles (Zc) de l’image (IM) sont représentées, d. la détection de contours sur l’image cible (IM_C) pour obtenir un masque de contours (M C), les contours détectés matérialisant des obstacles (O) sur la ou les zones cibles (Zc), e. la mise en évidence d’obstacles (O) sur chaque zone cible (Zc) de l’image (IM) par combinaison du masque de zones (M_ZC) et du masque de contours (M C) pour obtenir un masque des obstacles présents sur la ou les zones cibles (Zc) de l’image (IM), dit masque d’obstacles (M_O), et f. la détermination d’un arrangement (A) de panneaux photovoltaïques sur chaque zone cible (Zc) de l’image (IM) en fonction du masque d’obstacles (M O) de sorte à satisfaire au moins une contrainte de positionnement, la au moins une contrainte de positionnement stipulant que chaque panneau photovoltaïque recouvre une portion d’une zone cible (Zc) dépourvue d’obstacles (O). . Procédé selon la revendication 1 , dans lequel le procédé comprend, à l’issue de l’étape de détermination, l’obtention d’une image résultante (IM_R) correspondant à l’image (IM) du territoire avec en superposition sur la ou les zones cibles (Zc) de l’image (IM) de l’arrangement (A) déterminé de panneaux photovoltaïques. . Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel l’étape de détermination comprend le positionnement de formes représentatives de panneaux photovoltaïques sur la surface de chaque zone cible (Zc) du masque d’obstacles (M_O), suivi de l’élimination des formes au moins partiellement superposées à un obstacle (O), l’arrangement (A) déterminé de panneaux photovoltaïques correspondant aux formes restantes.
4. Procédé selon la revendication 3, dans lequel le positionnement de formes est réalisé sur des portions d’images extraites à partir du masque d’obstacles (M O), les portions d’images extraites correspondant aux zones cibles (Zc), les portions d’images extraites ayant de préférence subies une rotation avant le positionnement de formes.
5. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel l’étape de détection de contours est réalisée par application d’un filtre de Canny sur l’image cible (IM_C).
6. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel le procédé comprend une étape de détermination de caractéristiques relatives à la production solaire de l’arrangement (A) déterminé de panneaux photovoltaïques.
7. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel l’arrangement (A) de panneaux photovoltaïques est déterminé de sorte à satisfaire au moins une autre contrainte de positionnement choisie dans le groupe constitué de : a. une contrainte stipulant que chaque panneau photovoltaïque est positionné sur une portion d’une zone cible (Zc) correspondant à une irradiance supérieure à une irradiance prédéterminée sur une période temporelle donnée, b. une contrainte stipulant que chaque panneau photovoltaïque est positionné sur une portion d’une zone cible (Zc) ombragée par des éventuels obstacles (O) sur au plus un pourcentage prédéterminé de sa surface sur une période temporelle donnée, et c. une contrainte stipulant que chaque panneau photovoltaïque est positionné sur une zone cible de sorte à être à une distance supérieure à une distance minimale prédéterminée des éventuels obstacles et/ou des contours de la zone cible.
8. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel la ou les zones cibles (Zc) de l’image (IM) sont des surfaces de constructions humaines, telles que des toits. 9. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel l’image (IM) est une image en deux dimensions, par exemple, une image aérienne ou satellite.
10. Produit programme d’ordinateur comprenant des instructions de programme enregistrées sur un support lisible par ordinateur, pour l’exécution d’un procédé de détermination selon l’une quelconque des revendications 1 à 9 lorsque le programme d’ordinateur est exécuté sur un ordinateur.
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