一种光伏组件排布方法、装置、设备及存储介质

技术领域

本发明涉及光伏设计技术领域，尤其涉及一种光伏组件排布方法、装置、设备及存储介质。

背景技术

随着科技的发展，光伏电站的应用越来越广泛。目前光伏电站中的组件排布方式通常是由人工勘探并由无人机航拍摄像，之后手动建模，然后人工设计光伏组件的排布方式。上述方式进行光伏组件排布时，人工踏勘花费时间长，手动建模慢而且精度不高，并且人为设计的方式，设计时间长，而且出现误差的概率较大，排布方式设计的不够合理。

发明内容

本发明提供了一种光伏组件排布方法、装置、设备及存储介质，以解决光伏组件排布时间长、排布不合理的问题。

根据本发明的一方面，提供了一种光伏组件排布方法，包括：

获取待识别图像，并根据所述待识别图像确定障碍物的边缘轮廓信息；

对于每个障碍物，根据所述边缘轮廓信息结合预确定的模板集合确定所述障碍物对应的障碍物标签；

获取空间图像，根据所述空间图像确定障碍物的尺寸信息和屋顶属性信息；

根据所述障碍物标签、尺寸信息以及屋顶属性信息进行光伏组件排布。

根据本发明的另一方面，提供了一种光伏组件排布装置，包括：

障碍物轮廓确定模块，用于获取待识别图像，并根据所述待识别图像确定障碍物的边缘轮廓信息；

障碍物标签确定模块，用于对于每个障碍物，根据所述边缘轮廓信息结合预确定的模板集合确定所述障碍物对应的障碍物标签；

信息确定模块，用于获取空间图像，根据所述空间图像确定障碍物的尺寸信息和屋顶属性信息；

组件排布模块，用于根据所述障碍物标签、尺寸信息以及屋顶属性信息进行光伏组件排布。

根据本发明的另一方面，提供了一种电子设备，所述电子设备包括：

至少一个处理器；以及

与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行本发明任一实施例所述的光伏组件排布方法。

根据本发明的另一方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行时实现本发明任一实施例所述的光伏组件排布方法。

本发明实施例的技术方案，通过获取待识别图像，并根据所述待识别图像确定障碍物的边缘轮廓信息；对于每个障碍物，根据所述边缘轮廓信息结合预确定的模板集合确定所述障碍物对应的障碍物标签；获取空间图像，根据所述空间图像确定障碍物的尺寸信息和屋顶属性信息；根据所述障碍物标签、尺寸信息以及屋顶属性信息进行光伏组件排布，解决了光伏组件排布时间长、排布不合理的问题，确定待识别图像中障碍物的边缘轮廓信息，根据边缘轮廓信息结合模板集合确定障碍物标签，同时确定障碍物的尺寸信息以及屋顶属性信息，根据障碍物标签、尺寸信息和屋顶属性信息对光伏组件进行排布，无需人工建模，排布过程自动化实现，可快速对光伏组件进行合理排布，节省时间。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，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是根据本发明实施例一提供的一种光伏组件排布方法的流程图；

图2是根据本发明实施例二提供的一种光伏组件排布方法的流程图；

图3是根据本发明实施例二提供的一种图像采集装置与屋顶的位置关系展示图；

图4是根据本发明实施例二提供的一种图像采集装置与屋顶的位置关系展示图；

图5a是根据本发明实施例二提供的一种角度计算公式的原理图；

图5b是根据本发明实施例二提供的另一种角度计算公式的原理图；

图6是根据本发明实施例三提供的一种光伏组件排布装置的结构示意图；

图7是实现本发明实施例的光伏组件排布方法的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，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、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

实施例一

图1为本发明实施例一提供了一种光伏组件排布方法的流程图，本实施例可适用于对光伏组件进行快速、合理排布的情况，该方法可以由光伏组件排布装置来执行，该光伏组件排布装置可以采用硬件和/或软件的形式实现，该光伏组件排布装置可配置于电子设备中。如图1所示，该方法包括：

S101、获取待识别图像，并根据待识别图像确定障碍物的边缘轮廓信息。

在本实施例中，待识别图像具体可以理解为具有屋顶、障碍物等识别需求的图像，待识别图像为包含屋顶、障碍物等物体的图像，障碍物可以在屋顶，也可以不在屋顶上，障碍物可以是树、女儿墙、烟筒等。待识别图像优选采用高分辨的图像。边缘轮廓信息具体可以理解为描述障碍物边缘的信息。

具体的，待识别图像由图像采集装置采集，图像采集装置可以是照相机、摄像机、扫描仪、红外热成像仪等。本申请实施例中的待识别图像为屋顶的图像，因此，图像采集装置需在屋顶上进行采集，可以通过在无人机上设置图像采集装置进行采集。待识别图像中可以包括一个或者多个屋顶，在屋顶上铺设光伏组件。在采集待识别图像后，对待识别图像进行处理，确定待识别图像中的屋顶，进一步通过图像处理算法对屋顶上的障碍物进行识别，识别出所有障碍物，并确定每个障碍物的边缘轮廓信息。

需要知道的是，待识别图像可以是一个，也可以是多个，在进行光伏组件排布时，如果一个待识别图像无法拍摄到所需排布的所有区域范围，则可以将区域进行划分，通过采集多个待识别图像完成对区域内屋顶的采集，对于每个待识别图像均可以通过本申请的方式进行处理，进而实现光伏组件排布。此时进行光伏组件排布时，可以将所有待识别图像中的所有障碍物一起进行分析，确定光伏组件排布方式，也可以分别对每个待识别图像进行光伏组件排布，然后将所有的光伏组件的排布方式综合处理，得到最终的排布方式。

S102、对于每个障碍物，根据边缘轮廓信息结合预确定的模板集合确定障碍物对应的障碍物标签。

在本实施例中，模板集合具体可以理解为包括一个或者多个模板的数据集，模板可以根据不同的障碍物的形态生成。障碍物标签具体可以理解为标识障碍物类型的标签信息，例如，女儿墙、气楼、炮楼、太阳能、烟囱等。根据不同类型的障碍物的特征确定障碍物对应的模板，并将模板与标签对应存储到模板集合中。

具体的，对于每个障碍物均确定其对应的障碍物标签。障碍物标签的确定方式可以是：对边缘轮廓信息进行分析，确定障碍物的轮廓特征，轮廓特征可以是障碍物的形状、轮廓比例等。将轮廓特征与模板集合中的模板进行匹配，确定对应的障碍物标签。

需要知道的是，对于每个障碍物均可以采用S103-S104的步骤进行处理，确定其对应的目标尺寸信息。

S103、获取空间图像，根据空间图像确定障碍物的尺寸信息和屋顶属性信息。

在本实施例中，空间图像具体可以理解为从特定方向或角度对房屋所拍摄的图像，空间图像可以是屋顶的俯视图、侧视图、特定角度的图像等。尺寸信息可以是长、宽、高；屋顶属性信息可以是屋顶的位置信息、长、宽、高、倾角、朝向等。

具体的，空间图像可以通过图像采集装置采集，其采集方式与待识别图像的采集方式可以相同。可以预先设置空间图像的采集位置，例如，采集高度、采集角度等，也可以在采集时动态调整。获取图像采集装置所采集的一张或者多张空间图像，对空间图像进行处理，确定空间图像中的障碍物，并将空间图像中的障碍物与待识别图像中的每个障碍物进行关联，可以是采集图像并对图像进行处理后将各障碍物进行比对分析，确定关联关系；也可以是对于每个障碍物，针对性采集障碍物对应的空间图像。通过识别空间图像中障碍物的尺寸，对尺寸信息按照一定的比例进行转化和处理，确定其对应的实际尺寸，即障碍物的尺寸信息。其中，对尺寸进行处理时的比例与图像采集装置的位置相关。通过识别空间图像中屋顶的尺寸信息，根据屋顶的尺寸信息进行计算，得到屋顶属性信息，例如，得到屋顶的长、宽、高、倾角；还可以通过屋顶对应的地图信息确定屋顶的位置信息，根据位置信息得到屋顶的朝向。

需要知道的是，在计算障碍物的尺寸信息和屋顶属性信息时，所使用的空间图像可以是一张，也可以是多张，不同位置所采集的空间图像可以确定的信息类型可能不同，例如，通过俯视图确定长和宽，通过侧视图确定高度，等等。

S104、根据障碍物标签、尺寸信息以及屋顶属性信息进行光伏组件排布。

具体的，确定每个屋顶上的障碍物，根据各障碍物的尺寸信息、障碍物标签以及屋顶属性信息进行阴影分析，确定屋顶上可进行排布的区域。进行阴影分析可以是根据障碍物标签将障碍物投影到屋顶，根据屋顶属性信息确定屋顶的阴影以及阴影面积；或者，根据障碍物标签和尺寸信息对障碍物进行简化处理，并将简化后的障碍物投影到屋顶，根据屋顶属性信息确定屋顶的阴影以及阴影面积。根据可排布区域进行光伏组件排布，并在光伏组件排布后进行线缆寻优，确定最优线缆排布方式。

本发明实施例提供了一种光伏组件排布方法，通过获取待识别图像，并根据所述待识别图像确定障碍物的边缘轮廓信息；对于每个障碍物，根据所述边缘轮廓信息结合预确定的模板集合确定所述障碍物对应的障碍物标签；获取空间图像，根据所述空间图像确定障碍物的尺寸信息和屋顶属性信息；根据所述障碍物标签、尺寸信息以及屋顶属性信息进行光伏组件排布，解决了光伏组件排布时间长、排布不合理的问题，确定待识别图像中障碍物的边缘轮廓信息，根据边缘轮廓信息结合模板集合确定障碍物标签，同时确定障碍物的尺寸信息以及屋顶属性信息，根据障碍物标签、尺寸信息和屋顶属性信息对光伏组件进行排布，无需人工建模，排布过程自动化实现，可快速对光伏组件进行合理排布，节省时间。

实施例二

图2为本发明实施例二提供的一种光伏组件排布方法的流程图，本实施例在上述实施例的基础上进行细化。如图2所示，该方法包括：

S201、获取待识别图像。

S202、对待识别图像进行处理，确定屋顶以及屋顶对应的屋顶信息。

在本实施例中，屋顶信息具体可以理解为描述屋顶的形状、大小等信息。可以采用预先训练好的模型、算法等对待识别图像进行处理，识别待识别图像中的屋顶，并确定屋顶信息，例如，屋顶轮廓的坐标、屋顶的大小、面积等信息。

示例性的，本申请实施例提供一种处理待识别图像的方法。利用深度学习框架中的实例分割模型Mask R-CNN模型，对高分辨率影像中的所有屋顶进行实例分割，获取屋顶的个数和屋顶面积。其中Mask R-CNN模型用于图像分割的深度卷积网络模型，在进行目标检测的同时实现高质量的分割。具体包括如下步骤：

a)采用区域网络RPN提取候选目标的边界框ROI，对边界框里面的内容进行ROIAlign处理(即区别于ROI pooling，ROIAligin没有使用量化操作，而是使用了双线性插值方式)；

b)对预测类和边界框进行并行回归任务，即实现对每个ROI进行分割预测；

c)采用多任务损失约束L,其表达式如下：

L＝L

其中L

通过上述方式训练好模型后，可以对待识别图像进行实例分割，并通过预测类型确定待识别图像中的屋顶，同时确定屋顶信息。

本申请在确定屋顶后，还可以结合低分辨率地图信息，获取屋顶的位置信息，将屋顶面积和屋顶位置信息一一对应，屋顶位置信息可以是经纬度等信息。

S203、针对每个屋顶，根据屋顶信息确定障碍物轮廓信息。

在本实施例中，障碍物轮廓信息具体可以理解为初始确定的用于描述障碍物轮廓的信息。在确定屋顶后，根据屋顶信息对屋顶进行聚类分割，得到障碍物轮廓信息。

示例性的，对屋顶进行聚类分割可以采用SLIC算法进行分割，实现细粒度级别的聚类分割。聚类分割具体步骤如下：

1)初始化种子点(聚类中心)：假设M个像素点，预分割为K个相同尺寸的超像素，每个超像素的大小为M/K，则相邻种子点的距离(步长)近似为S＝sqrt(M/K)。

2)在种子点的n*n邻域内重新选择种子点(一般n＝3).计算该邻域内所有像素点的梯度值，将种子点移到该邻域内梯度最小的地方。

3)每个种子点周围的邻域内为每个像素点分配类标其中和标准的k-means在整张图中搜索不同，SLIC的搜索范围限制为2S*2S，可以加速算法收敛

4)距离度量。包括颜色距离和空间距离。对于每个搜索到的像素点，分别计算它和该种子点的距离。距离计算方法如下

其中d

5)迭代优化：一般迭代次数至少为20次，直至收敛。

通过上述步骤的聚类方法，可以得到每个屋顶中的障碍物轮廓信息。

S204、对障碍物轮廓信息进行形态学增强处理，得到边缘轮廓信息。

对障碍物轮廓信息进行形态学增强处理的方式可以是先对障碍物轮廓边缘进行腐蚀，再进行膨胀处理，得到边缘轮廓信息，达到增强边缘轮廓的目的。

本申请还可以对屋顶的边缘轮廓进行形态学增强处理。对于每个屋顶，在确定屋顶上的障碍物的边缘轮廓信息时，可以随机对每个屋顶进行相应处理，也可以对屋顶进行排序，通过排序进行处理，排序方式可以是按照面积排序、按照位置进行排序等等。

S205、对于每个障碍物，根据边缘轮廓信息确定轮廓特征。

对于每个障碍物，分别确定其轮廓特征。根据边缘轮廓信息确定障碍物的长、宽比例、形态特征等特征数据，形态特征可以是直线、弧形等可以表示形态的特征数据。根据特征数据确定轮廓特征，例如，根据特征数据计算长宽比例，将长宽比例、是否具有弧形，弧度大小等信息作为轮廓特征。

S206、根据轮廓特征结合预确定的模板集合，确定轮廓特征对应的目标模板。

在本实施例中，目标模板具体可以理解为障碍物所对应的模板。模板集合中所存储的模板可以直接以特征的形式表示。示例性，模板1：长方形且长宽比大于K1，对应的标签为女儿墙；模板2：圆柱体，对应的标签为烟囱；模板3：长方形且长宽比例为K2，对应的标签为炮楼；模板4：长方形、长宽比例在K1到K2之间，且带有弧形特征，对应的标签为太阳能。通过轮廓特征可直接查询模板集合，确定轮廓特征所对应的目标模板。

S207、将目标模板对应的标签确定为障碍物的障碍物标签。

模板集合中对应存储了模板和标签，确定目标模板后，根据映射关系可以确定其对应的标签，将此标签确定为障碍物的障碍物标签。

S208、获取空间图像，根据空间图像确定障碍物的尺寸信息和屋顶属性信息。

本实施例中的空间图像包括至少两个不同位置和角度所采集的图像，通过综合分析两个图像，确定障碍物的尺寸信息和屋顶属性信息。

可选的，空间图像至少包括俯视图和侧视图，尺寸信息至少包括：障碍物长度、障碍物宽度和障碍物高度，作为本实施例的一个可选实施例，本可选实施例进一步将根据空间图像确定障碍物的尺寸信息，优化为：

A1、根据俯视图确定障碍物在图像中的第一长度和第一宽度。

在本实施例中，第一长度和第一宽度指障碍物在俯视图中的长度和宽度，与实际尺寸不同。通过对俯视图进行图像处理和识别，确定障碍物在俯视图中的第一长度和第一宽度。

A2、根据侧视图确定障碍物在图像中的第一高度。

在本实施例中，第一高度是指障碍物在侧视图中的高度，与实际尺寸不同。本申请实施例中在采集侧视图时，图像采集装置高于屋顶。示例性的，图3提供了一种图像采集装置与屋顶的位置关系展示图，图像采集装置31设置在无人机32上，无人机32在飞到一定位置后采集侧视图。无人机离地高度为L。通过对侧视图进行图像处理和识别，确定障碍物在侧视图中的第一高度。

A3、将第一长度与预确定的比例的乘积确定为障碍物长度。

在本实施例中，比例根据图像采集装置的位置确定，图像采集装置在不同位置采集图像时，进行尺寸换算时所采用的比例不同。预先根据图像采集装置在采集俯视图和侧视图时的位置确定比例。将第一长度乘以比例，得到的乘积即为障碍物长度。

A4、将第一宽度与比例的乘积确定为障碍物宽度。

A5、确定第一高度与比例的乘积，将乘积与目标高度的差值确定为障碍物高度。

其中，目标高度为图像采集装置在采集侧视图时距离地面的高度，图像采集装置用于采集侧视图。

图像采集装置在采集侧视图时，记录图像采集装置距离地面的高度，即目标高度，图3所示的L即为目标高度。障碍物高度＝第一高度*比例-目标高度。

需要知道的是，本申请实施例以侧视图和俯视图对应的比例相同为例，在实际应用中，侧视图和俯视图对应的比例可以不同，此次确定长度(或宽度)和确定高度所采用的比例不同。

可选的，空间图像包括俯视图和角度图，屋顶属性信息至少包括屋顶倾角；作为本实施例的一个可选实施例，本可选实施例进一步将根据空间图像确定屋顶属性信息优化为：

B1、根据俯视图确定障碍物在图像中的第一宽度。

B2、根据角度图确定障碍物在图像中的第二宽度。

在本实施例中，角度图具体可以理解为图像采集装置在与地面成一定角度时所采集的图像。第二宽度指障碍物在角度图中的宽度，与实际尺寸不同。示例性的，图4提供了另一种图像采集装置与屋顶的位置关系展示图，图像采集装置41设置在无人机42上，无人机42在飞到一定位置后，与地面成一定角度采集角度图。通过对角度图进行图像处理和识别，确定障碍物在角度图中的第二宽度。

B3、根据第一宽度、第二宽度以及角度图的拍摄角度结合预确定的角度计算公式确定屋顶倾角。

在本实施例中，拍摄角度即图像采集装置(或无人机)与地面所成的角度。角度计算公式具体可以理解为用于计算屋顶倾角的公式。将第一宽度、第二宽度以及拍摄角度带入到角度计算公式中，计算得到屋顶倾角。

示例性的，本申请提供一种角度计算公式，用于计算屋顶倾角

S209、根据障碍物标签以及尺寸信息对障碍物进行简化处理，得到目标尺寸信息。

在本实施例中，目标尺寸信息具体可以理解为障碍物简化为一定形状的物体后，物体的尺寸信息。根据障碍物标签确定对障碍物处理的方式，将障碍物统一处理为规则形状的物体，简化阴影分析过程。根据障碍物的尺寸信息确定简化处理后的物体对应的目标尺寸信息。

作为本实施例的一个可选实施例，本可选实施例进一步将根据障碍物标签以及尺寸信息对障碍物进行简化处理，得到目标尺寸信息优化为：根据障碍物标签对障碍物进行简化，确定障碍物对应的简化形态；根据障碍物的尺寸信息确定简化形态所对应的目标尺寸信息。

具体的，根据障碍物标签对障碍物进行简化，对障碍物进行简化处理时，优选处理为长方体，方便计算阴影。示例性，障碍物标签为女儿墙时，可将障碍物简化为多个长方体处理；障碍物为烟囱时，烟囱作为圆柱体，将其简化为长方体；障碍物为炮楼时，如果炮楼是规则的，直接作为长方体，如果炮楼是非规则的，连接最大矩形，结合高信息形成长方体。

根据障碍物的尺寸信息确定简化后的长方体的目标尺寸信息，例如，障碍物为烟囱时，烟囱作为圆柱体，量取圆形半径，计算直径，并绘制最大连接长方体，得到目标尺寸信息。

S210、根据各目标尺寸信息和屋顶属性信息进行光伏组件排布。

具体的，确定每个屋顶上的障碍物，根据各障碍物的尺寸信息以及屋顶属性信息进行阴影分析，确定屋顶上可进行排布的区域，根据可排布区域进行光伏组件排布，并在光伏组件排布后进行线缆寻优，确定最优线缆排布方式。

作为本实施例的一个可选实施例，本可选实施例进一步将根据各目标尺寸信息和屋顶属性信息进行光伏组件排布，优化为：

C1、针对每个屋顶，根据目标尺寸信息和屋顶属性信息确定屋顶的可排布区域。

在本实施例中，可排布区域具体可以理解为屋顶上可排布光伏组件的区域。根据障碍物简化处理后的目标尺寸信息和屋顶属性信息进行阴影分析，计算屋顶上的阴影面积，将屋顶上的阴影面积区域去除，剩余的区域即可作为可排布区域。在确定每个屋顶的可排布区域时，可以对屋顶按照一定顺序进行处理。

可选的，屋顶属性信息至少包括：屋顶倾角和屋顶尺寸信息，作为本实施例的一个可选实施例，本可选实施例进一步将根据目标尺寸信息和屋顶属性信息确定可排布区域优化为：

C11、根据屋顶尺寸信息确定屋顶面积区域。

在本实施例中，屋顶面积区域具体可以理解为屋顶所覆盖的区域。根据屋顶尺寸信息中的长度、宽度计算屋顶面积区域。

C12、根据目标尺寸信息以及屋顶倾角确定障碍物在屋顶上投影的阴影区域。

预先确定阴影计算公式，根据目标尺寸信息和屋顶倾角结合阴影计算公式计算障碍物在屋顶上的投影面积，得到阴影区域。

C13、在屋顶面积区域中去除阴影区域，得到可排布区域。

计算屋顶上所有障碍物的阴影区域，在屋顶面积区域中去除所有的阴影区域，剩余的区域即为可排布区域。

C2、根据初始化组件排布参数进行排布寻优，确定目标排布参数。

在本实施例中，初始化组件排布参数具体可以理解为组件排布时的初始参数，例如，离屋顶的高度为h

示例性的，根据初始化组件排布参数对光伏组件进行寻优排布，根据初始化组件排布参数，可得到组件排布参数的不同取值，例如，离屋顶高度计算范围为[h1-ish1,h1-sh1,h1,h1+sh1,h1+i′sh1]，倾角计算范围为[w

C3、根据目标排布参数在可排布区域进行光伏组件排布，并确定屋顶的组件排布容量。

在本实施例中，组件排布容量具体可以理解为屋顶上所设置的所有光伏组件的发电容量。根据目标排布参数设置光伏组件阵列安装时距离屋顶的高度、倾角，同时根据组串值对光伏组件进行排布，将光伏组件阵列排布在可排布区域，并确定屋顶的组件排布容量。

C4、根据组件排布容量和预确定的逆变器容量分配逆变器，得到逆变器的位置排布。

预先确定光伏组件部署时所需要的逆变器的数量，同时确定每个逆变器的逆变器容量。比较组件排布容量和逆变器容量，可以是比较容量大小、容量比等，确定逆变器的位置，保证逆变器部署后布线最少、线路最优。

作为本实施例的一个可选实施例，本可选实施例进一步将根据组件排布容量和预确定的逆变器容量分配逆变器，得到逆变器的位置排布，优化为：

C41、获取预设数量的逆变器，以及每个逆变器的逆变器容量。

在本实施例中，预设数量可以根据需求设置，每个逆变器的逆变器容量也预先确定。获取预设数量的逆变器之后，相应确定每个逆变器的逆变器容量。

C42、根据各逆变器容量和各组件排布容量确定容配比，并根据各容配比确定容配比级别。

在本实施例中，容配比级别具体可以理解为将容配比按照数值大小划分得到级别，例如，级别1、级别2等。

计算各组件排布容量和各逆变器容量的比值，得到容配比。预先确定容配比级别对应的容配比范围，例如，容配比在0.6-1时对应的容配比级别为级别1，容配比在1-1.3时对应的容配比级别为级别2，等。根据预先确定的容配比级别对应的容配比范围，确定容配比所在的容配比范围，进一步确定其对应的容配比级别。

C43、根据容配比级别结合排布规则确定各组件排布容量对应的逆变器，将组件排布容量所对应的屋顶与逆变器进行关联。

在本实施例中，排布规则具体可以理解为进行组件排布时所遵循的规则，例如，高优先级优先分配逆变器，优先单个屋顶与单个逆变器关联，等等，保证布线较少、线缆路径最优，节省资源。预先确定排布规则，根据容配比级别结合排布规则确定每个组件排布容量对应的逆变器，并在确定每个组件排布容量对应的逆变器之后，将组件排布容量所对应的屋顶与逆变器进行关联。一个屋顶可以对应一个或者多个逆变器，一个逆变器也可以对应多个屋顶。

C44、根据各逆变器所关联的屋顶得到逆变器的位置排布。

确定每个逆变器关联的屋顶，根据逆变器关联的屋顶确定逆变器的位置，根据各逆变器的位置得到逆变器的位置排布。

在确定逆变器的位置排布后，可以通过线缆连接寻优，通过无向图方式，寻找线缆路径最小成本计算最优线缆排布。

示例性的，本申请提供一种逆变器的位置排布的详细实施方式，包括如下步骤：

1、获取预设数量的逆变器，以及每个逆变器的逆变器容量。

2、将各逆变器按照逆变器容量降序排序，将各组件排布容量按照其对应屋顶的屋顶面积降序排序。

比较各逆变器的逆变器容量大小，按照逆变器容量从大到小排列，根据屋顶的长度和宽度计算屋顶面积，比较屋顶面积大小，按照屋顶面积大小，将屋顶对应的组件排布容量从大到小排列。本步骤在计算屋顶面积时可以使用实际尺寸，也可以是使用在图像中的尺寸，不影响排序结果。

3、根据组件排布容量的排序，选择首个组件排布容量作为目标组件排布容量，将各逆变器容量分别作为目标逆变器容量，根据逆变器的排序依次计算目标组件排布容量与各目标逆变器容量的容配比。

在本实施例中，目标组件排布容量具体可以理解为当前用于与逆变器进行关联排布的组件排布容量；目标逆变器容量具体可以理解为当前用于判断是否与目标组件排布容量关联的逆变器容量。

具体的，按照组件排布容量的排布顺序，确定首个组件排布容量，将首个组件排布容量作为目标组件排布容量，将所有逆变器依次作为目标逆变器容量。按照排列顺序，依次计算目标组件排布容量与每个目标逆变器容量的比值，将比值作为容配比。

4、根据容配比确定容配比级别，如果容配比级别满足优先条件，确定满足优先条件的容配比级别所对应的目标逆变器，并将目标逆变器与目标组件排布容量所对应的屋顶进行关联。

在本实施例中，优先条件具体可以理解为优先分配逆变器的条件，例如，容配比级别大于一定级别(或级别较高)。

具体的，预先确定容配比级别对应的容配比范围，例如，容配比在0.6-1时对应的容配比级别为级别1，容配比在1-1.3时对应的容配比级别为级别2，等。根据预先确定的容配比级别对应的容配比范围，确定容配比所在的容配比范围，进一步确定其对应的容配比级别。判断容配比级别是否满足优先条件，若满足，则确定满足优先条件的容配比级别的目标逆变器容量所对应的目标逆变器，如果此时计算了目标组件排布容量与所有的目标逆变器容量的容配比，此时满足优先条件的目标逆变器的数量可能是多个，可以选择容配比最大的目标逆变器与目标组件排布容量所对应的屋顶进行关联，优先对此目标组件排布容量分配目标逆变器；或者在满足优先条件的目标逆变器中选择任意一个。或者，也可以每计算一个目标组件排布容量与目标逆变器容量的容配比后，判断是否满足优先条件，若满足，则进行相应关联，不再计算后面的容配比。

5、将首个组件排布容量的下一个组件排布容量作为新的目标组件排布容量，去除各逆变器中与屋顶关联的目标逆变器，将剩余的各逆变器对应的逆变器容量分别作为新的目标逆变器容量，返回执行D3中的根据逆变器的排序依次计算目标组件排布容量与各逆变器容量的容配比的步骤，直到所有组件排布容量均被选中。

将将首个组件排布容量的下一个组件排布容量作为新的目标组件排布容量，同时确定在上一步骤中所确定的与屋顶关联的目标逆变器，去除各逆变器中与屋顶关联的目标逆变器，将剩余的逆变器对应的逆变器容量分别作为信息的目标逆变器容量，重新执行D3步骤确定容配比，为新的目标组件排布容量分配逆变器，直到所有组件排布容量均被选中。

6、确定容配比级别不满足优先条件的候选组件排布容量，根据预先确定的排布规则确定所对应的逆变器，将候选组件排布容量所对应的屋顶与逆变器进行关联。

在本实施例中，候选组件排布容量具体可以理解为容配比不满足优先条件未被分配逆变器的屋顶的组件排布容量。排布规则同样可以是高优先级优先分配逆变器、优先单个屋顶与单个逆变器关联等等，也可以根据需求设置为其他的规则。

具体的，对于任意一个目标组件排布容量，若不存在任意一个目标逆变器容量与其的容配比满足优先条件，则将此目标组件排布容量确定为候选组件排布容量。候选组件排布容量可以是一个也可以是多个，将候选组件排布容量和逆变器容量进行比对，根据排布规则为屋顶分配逆变器，将剩余的候选组件排布容量所对应的屋顶与逆变器进行关联，一个屋顶可以对应一个或者多个逆变器，一个逆变器也可以对应多个屋顶。本申请在分配逆变器时保证逆变器工作状态最优，且线路部署最优。

7、根据各逆变器所关联的屋顶得到逆变器的位置排布。

确定每个逆变器关联的屋顶，根据逆变器关联的屋顶确定逆变器的位置，根据各逆变器的位置得到逆变器的位置排布。

S211、生成光伏组件的排布信息。

在对光伏组件排布后，根据排布的位置、角度、高度等信息生成排布信息，通过排布信息描述光伏组件如何进行排布。

S212、接收组件排布导出操作，根据排布信息生成排布图纸并导出。

在本实施例中，组件排布导出操作具体可以理解为用于对组件排布的信息进行导出的操作。组件排布导出操作可以由用户触发，例如，用户通过单击、双击等操作触发按钮，也可以自动触发，例如，按照一定时间周期自动触发，或者在生成排布信息后自动触发。在接收到组件排布导出操作后，根据排布信息确定光伏组件排布的相应位置、角度等，相应绘制光伏组件，形成排布图纸，并导出排布图纸。

本发明实施例提供了一种光伏组件排布方法，解决了光伏组件排布时间长、排布不合理的问题，通过预设设置模板集合快速确定障碍物标签，同时确定障碍物的尺寸信息以及屋顶属性信息，根据障碍物标签和尺寸信息对障碍物进行处理，得到目标尺寸信息，根据目标尺寸信息和屋顶属性信息对光伏组件进行排布，无需人工建模，排布过程自动化实现，可快速对光伏组件进行合理排布，节省时间。本申请进行光伏组件排布时，从数据采集到排布一体化实现，中间没有任何中断或者中间件插入；覆盖了分布式光伏屋顶整个设计过程，数据处理的精度以及识别率较高。

实施例三

图6为本发明实施例三提供的一种光伏组件排布装置的结构示意图。如图6所示，该装置包括：障碍物轮廓确定模块51、障碍物标签确定模块52、信息确定模块53和组件排布模块54。

其中，障碍物轮廓确定模块51，用于获取待识别图像，并根据所述待识别图像确定障碍物的边缘轮廓信息；

障碍物标签确定模块52，用于对于每个障碍物，根据所述边缘轮廓信息结合预确定的模板集合确定所述障碍物对应的障碍物标签；

信息确定模块53，用于获取空间图像，根据所述空间图像确定障碍物的尺寸信息和屋顶属性信息；

组件排布模块54，用于根据所述障碍物标签、尺寸信息以及屋顶属性信息进行光伏组件排布。

本发明实施例提供了一种光伏组件排布装置，解决了光伏组件排布时间长、排布不合理的问题，确定待识别图像中障碍物的边缘轮廓信息，根据边缘轮廓信息结合模板集合确定障碍物标签，同时确定障碍物的尺寸信息以及屋顶属性信息，根据障碍物标签、尺寸信息和屋顶属性信息对光伏组件进行排布，无需人工建模，排布过程自动化实现，可快速对光伏组件进行合理排布，节省时间。

可选的，障碍物轮廓确定模块51包括：

屋顶信息确定单元，用于对所述待识别图像进行处理，确定屋顶以及所述屋顶对应的屋顶信息；

轮廓信息确定单元，用于针对每个屋顶，根据所述屋顶信息确定障碍物轮廓信息；

边缘轮廓确定单元，用于对所述障碍物轮廓信息进行形态学增强处理，得到边缘轮廓信息。

可选的，障碍物标签确定模块52包括：

轮廓特征确定单元，用于根据所述边缘轮廓信息确定轮廓特征；

目标模板确定单元，用于根据所述轮廓特征结合预确定的模板集合，确定所述轮廓特征对应的目标模板；

障碍物标签确定单元，用于将所述目标模板对应的标签确定为所述障碍物的障碍物标签。

可选的，所述空间图像至少包括俯视图和侧视图，所述尺寸信息至少包括：障碍物长度、障碍物宽度和障碍物高度；

相应的，信息确定模块53，包括：

第一长度和宽度确定单元，用于根据所述俯视图确定障碍物在图像中的第一长度和第一宽度；

第一高度确定单元，用于根据所述侧视图确定障碍物在图像中的第一高度；

障碍物长度确定单元，用于将所述第一长度与预确定的比例的乘积确定为障碍物长度；

障碍物宽度确定单元，用于将所述第一宽度与所述比例的乘积确定为障碍物宽度；

障碍物高度确定单元，用于确定所述第一高度与所述比例的乘积，将所述乘积与目标高度的差值确定为障碍物高度；

其中，所述目标高度为图像采集装置在采集侧视图时距离地面的高度，所述图像采集装置用于采集所述侧视图。

可选的，所述空间图像包括俯视图和角度图，所述屋顶属性信息至少包括屋顶倾角；

相应的，信息确定模块53，包括：

第一宽度确定单元，用于根据所述俯视图确定障碍物在图像中的第一宽度；

第二宽度确定单元，用于根据所述角度图确定障碍物在图像中的第二宽度；

屋顶倾角确定单元，用于根据所述第一宽度、第二宽度以及所述角度图的拍摄角度结合预确定的角度计算公式确定屋顶倾角。

可选的，组件排布模块54，包括：

简化单元，用于根据所述障碍物标签以及尺寸信息对所述障碍物进行简化处理，得到目标尺寸信息；

组件排布单元，用于根据各所述目标尺寸信息和屋顶属性信息进行光伏组件排布。

可选的，简化单元，具体用于：根据障碍物标签对所述障碍物进行简化，确定所述障碍物对应的简化形态；根据所述障碍物的尺寸信息确定所述简化形态所对应的目标尺寸信息。

可选的，组件排布单元，包括：

可排布区域确定子单元，用于针对每个屋顶，根据所述目标尺寸信息和屋顶属性信息确定屋顶的可排布区域；

排布寻优子单元，用于根据初始化组件排布参数进行排布寻优，确定目标排布参数；

组件排布子单元，用于根据所述目标排布参数在所述可排布区域进行光伏组件排布，并确定屋顶的组件排布容量；

逆变器排布子单元，用于根据所述组件排布容量和预确定的逆变器容量分配逆变器，得到逆变器的位置排布。

可选的，所述屋顶属性信息至少包括：屋顶倾角和屋顶尺寸信息；

相应的，可排布区域确定子单元，具体用于：根据所述屋顶尺寸信息确定屋顶面积区域；根据所述目标尺寸信息以及屋顶倾角确定障碍物在所述屋顶上投影的阴影区域；在所述屋顶面积区域中去除所述阴影区域，得到可排布区域。

可选的，逆变器排布单元，具体用于：获取预设数量的逆变器，以及每个逆变器的逆变器容量；根据各所述逆变器容量和各所述组件排布容量确定容配比，并根据各所述容配比确定容配比级别；根据所述容配比级别结合排布规则确定各所述组件排布容量对应的逆变器，将所述组件排布容量所对应的屋顶与逆变器进行关联；根据各所述逆变器所关联的屋顶得到逆变器的位置排布。

本发明实施例所提供的光伏组件排布装置可执行本发明任意实施例所提供的光伏组件排布方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。

实施例四

图7示出了可以用来实施本发明的实施例的电子设备60的结构示意图。电子设备旨在表示各种形式的数字计算机，诸如，膝上型计算机、台式计算机、工作台、个人数字助理、服务器、刀片式服务器、大型计算机、和其它适合的计算机。电子设备还可以表示各种形式的移动装置，诸如，个人数字处理、蜂窝电话、智能电话、可穿戴设备(如头盔、眼镜、手表等)和其它类似的计算装置。本文所示的部件、它们的连接和关系、以及它们的功能仅仅作为示例，并且不意在限制本文中描述的和/或者要求的本发明的实现。

如图7所示，电子设备60包括至少一个处理器61，以及与至少一个处理器61通信连接的存储器，如只读存储器(ROM)62、随机访问存储器(RAM)63等，其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的计算机程序，处理器61可以根据存储在只读存储器(ROM)62中的计算机程序或者从存储单元68加载到随机访问存储器(RAM)63中的计算机程序，来执行各种适当的动作和处理。在RAM 63中，还可存储电子设备60操作所需的各种程序和数据。处理器61、ROM 62以及RAM 63通过总线64彼此相连。输入/输出(I/O)接口65也连接至总线64。

电子设备60中的多个部件连接至I/O接口65，包括：输入单元66，例如键盘、鼠标等；输出单元67，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元68，例如磁盘、光盘等；以及通信单元69，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元69允许电子设备60通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。

处理器61可以是各种具有处理和计算能力的通用和/或专用处理组件。处理器61的一些示例包括但不限于中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、各种专用的人工智能(AI)计算芯片、各种运行机器学习模型算法的处理器、数字信号处理器(DSP)、以及任何适当的处理器、控制器、微控制器等。处理器61执行上文所描述的各个方法和处理，例如光伏组件排布方法。

在一些实施例中，光伏组件排布方法可被实现为计算机程序，其被有形地包含于计算机可读存储介质，例如存储单元68。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由ROM 62和/或通信单元69而被载入和/或安装到电子设备60上。当计算机程序加载到RAM 63并由处理器61执行时，可以执行上文描述的光伏组件排布方法的一个或多个步骤。备选地，在其他实施例中，处理器61可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行光伏组件排布方法。

本文中以上描述的系统和技术的各种实施方式可以在数字电子电路系统、集成电路系统、场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)、芯片上系统的系统(SOC)、负载可编程逻辑设备(CPLD)、计算机硬件、固件、软件、和/或它们的组合中实现。这些各种实施方式可以包括：实施在一个或者多个计算机程序中，该一个或者多个计算机程序可在包括至少一个可编程处理器的可编程系统上执行和/或解释，该可编程处理器可以是专用或者通用可编程处理器，可以从存储系统、至少一个输入装置、和至少一个输出装置接收数据和指令，并且将数据和指令传输至该存储系统、该至少一个输入装置、和该至少一个输出装置。

用于实施本发明的方法的计算机程序可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些计算机程序可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器，使得计算机程序当由处理器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。计算机程序可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。

在本发明的上下文中，计算机可读存储介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的计算机程序。计算机可读存储介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。备选地，计算机可读存储介质可以是机器可读信号介质。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。

为了提供与用户的交互，可以在电子设备上实施此处描述的系统和技术，该电子设备具有：用于向用户显示信息的显示装置(例如，CRT(阴极射线管)或者LCD(液晶显示器)监视器)；以及键盘和指向装置(例如，鼠标或者轨迹球)，用户可以通过该键盘和该指向装置来将输入提供给电子设备。其它种类的装置还可以用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的传感反馈(例如，视觉反馈、听觉反馈、或者触觉反馈)；并且可以用任何形式(包括声输入、语音输入或者、触觉输入)来接收来自用户的输入。

可以将此处描述的系统和技术实施在包括后台部件的计算系统(例如，作为数据服务器)、或者包括中间件部件的计算系统(例如，应用服务器)、或者包括前端部件的计算系统(例如，具有图形用户界面或者网络浏览器的用户计算机，用户可以通过该图形用户界面或者该网络浏览器来与此处描述的系统和技术的实施方式交互)、或者包括这种后台部件、中间件部件、或者前端部件的任何组合的计算系统中。可以通过任何形式或者介质的数字数据通信(例如，通信网络)来将系统的部件相互连接。通信网络的示例包括：局域网(LAN)、广域网(WAN)、区块链网络和互联网。

计算系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器一般远离彼此并且通常通过通信网络进行交互。通过在相应的计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序来产生客户端和服务器的关系。服务器可以是云服务器，又称为云计算服务器或云主机，是云计算服务体系中的一项主机产品，以解决了传统物理主机与VPS服务中，存在的管理难度大，业务扩展性弱的缺陷。

应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。

上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。