一种光伏支架排布方法和系统

技术领域

本发明涉及太阳能光伏支架技术领域，尤指一种光伏支架排布方法和系统。

背景技术

光伏支架在大型地面电站项目中，由于项目地可能有各种方向的坡度，如果全部平行于水平面安装，会需要大量的土方工程来平整场地，对当地原始环境带来较大的破坏。

目前行业内通常是纯手工的方式在Auto CAD中进行排布，然后通过人工比较每个跟踪器所跨等高线的数量和高程差值，来进行判断，该方式速度较慢，且容易出错，存在风险。

针对上述技术问题，本发明提供一种光伏支架排布方法和系统。

发明内容

本发明的目的是提供一种光伏支架排布方法和系统，通过计算机辅助设计软件分析计算，得到每个光伏支架所在地形的坡度，并调整光伏支架的排布方式。

具体的，本发明提供的技术方案如下：

本发明提供一种光伏支架排布方法，包括：

获取光伏支架待安装区域的地形数据，所述地形数据包括高程信息；

根据所述光伏支架待安装区域内的原始排布图，确定所述光伏支架两端的两个节点的坐标位置；

根据所述光伏支架两端的所述两个节点的坐标位置，从所述地形数据中获取所述光伏支架两端的所述两个节点的高程；

根据所述光伏支架两端的两个节点的间距和高程差计算对应的所述光伏支架所在区域的坡度；

比较所述坡度和预设坡度限制值，并根据比较结果对所述光伏支架的排布进行水平安装或随坡安装调整。

在一些实施方式中，所述的获取光伏支架待安装区域的地形数据，包括：

根据所述光伏支架待安装区域的等高线图或点云数据获取所述光伏支架待安装区域的地形数据，将所述地形数据整理成数据高程模型数据。

在一些实施方式中，所述的将所述地形数据整理成数字高程模型数据，包括：

综合使用坐标索引法和逆距离权重法分析所述地形数据，将所述地形数据整理成数字高程模型数据。

在一些实施方式中，所述的综合使用坐标索引法和逆距离权重法分析所述地形数据，将所述地形数据整理成数字高程模型数据，包括：

根据所述数字高程模型数据的栅格精度，预设一个覆盖所有组成所述地形数据离散点的矩阵；

使用坐标索引法在所述矩阵中查找与栅格点的距离小于预设范围的离散点，并将所有所述离散点加入所述栅格点的参数列表中；

根据所述参数列表中所有离散点的高程和所有离散点到所述栅格点的距离，使用逆距离权重法计算所述栅格点的高程；

遍历所述矩阵中所有栅格点的参数列表，计算所有栅格点的高程得到所述地形数据的数字高程模型数据。

在一些实施方式中，所述光伏支架两端的两个节点为所述光伏支架两端的两根立柱，所述光伏支架两端的两根立柱的坐标位置的计算方式为：

获取所述光伏支架的四个角点坐标；

根据所述光伏支架的四个角点坐标和悬挑值计算所述光伏支架两端的两根立柱的坐标。

在一些实施方式中，所述的比较所述地形的坡度和预设坡度限制值，并根据比较结果对所述光伏支架的排布进行水平安装或随坡安装调整，包括：

当所述地形的坡度小于所述预设坡度限制值时，调整所述光伏支架水平安装；

当所述地形的坡度大于所述预设坡度限制值时，调整所述光伏支架随坡安装。

在一些实施方式中，所述的根据比较结果对所述光伏支架的排布进行水平安装或随坡安装调整，包括：

计算各个所述光伏支架调整排布后的四个角点的三维坐标；

根据所述光伏支架调整排布后的四个角点的三维坐标，通过计算机辅助设计软件绘制各个所述光伏支架的三维多段线；

当所述光伏支架为水平安装时，用第一预设颜色绘制所述光伏支架；

当所述光伏支架为随坡安装时，用第二预设颜色绘制所述光伏支架，并标记所述光伏支架所在地形的坡度。

在一些实施方式中，本发明还提供一种光伏支架排布系统，包括：

获取调整模块，用于获取光伏支架待安装区域的地形数据，所述地形数据包括高程信息；

获取计算模块，用于根据所述光伏支架待安装区域内的原始排布图，确定所述光伏支架两端的两个节点的坐标位置；

获取模块，用于根据所述光伏支架两端的两个节点的坐标位置，从所述地形数据中获取所述光伏支架两端的两个节点的高程；

第一计算模块，用于根据所述光伏支架两端的所述两个节点的间距和高程差计算对应的所述光伏支架所在区域的坡度；

调整模块，用于比较所述坡度和预设坡度限制值，并根据比较结果对所述光伏支架的排布进行水平安装或随坡安装调整。

在一些实施方式中，所述获取调整模块，包括：

获取单元，用于根据所述光伏支架待安装区域的等高线图或点云数据获取所述光伏支架待安装区域的地形数据，将所述地形数据整理成数据高程模型数据；

预设单元，用于根据所述数字高程模型数据的栅格精度，预设一个覆盖所有组成所述地形数据离散点的矩阵；

查找单元，用于使用坐标索引法在所述矩阵中查找与栅格点的距离小于预设范围的离散点，并将所有所述离散点加入所述栅格点的参数列表中；

第一计算单元，用于根据所述参数列表中所有离散点的高程和所有离散点到所述栅格点的距离，使用逆距离权重法计算所述栅格点的高程；

第二计算单元，用于遍历所述矩阵中所有栅格点的参数列表，计算所有栅格点的高程得到所述地形数据的数字高程模型数据。

在一些实施方式中，还包括：

第二计算模块，用于计算所述光伏支架调整排布后的四个角点的三维坐标；

绘制模块，用于根据所述光伏支架调整排布后的四个角点的三维坐标，通过计算机辅助设计软件绘制所述光伏支架的三维多段线；

设置模块，用于当所述光伏支架为水平安装时，用第一预设颜色绘制所述光伏支架；

所述设置模块，用于当所述光伏支架为随坡安装时，用第二预设颜色绘制所述光伏支架，并标记所述光伏支架所在地形的坡度。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

1、本发明所提供的一种光伏支架排布方法和系统，基于点云或等高线获取现场地形数据，并综合使用坐标索引法和逆距离权重法将地形数据整理成数字高程模型栅格数据，实现快速准确分析现场地形数据；

2、本发明所提供的一种光伏支架排布方法和系统，通过计算机辅助设计软件计算坡度，并将坡度超过预设坡度限制值的光伏支架调整为随坡安装，大大减少场平工作对原始环境的破坏；特别在地形较为复杂的大型地面电站项目的排布中，将位于坡度超过某一角度的光伏支架从水平安装改为随坡安装，可以大大减少场平工作，保护环境的同时降低电站的建设成本；

3、本发明所提供的一种光伏支架排布方法和系统，最终得到的三维排布图中将水平安装和随坡安装的光伏支架用不同颜色加以区分，便于观察各个光伏支架的排布方式，并标记随坡安装的光伏支架的坡度，可用于项目中不同光伏支架两端立柱长度的计算，大大减少人工统计的工作量。

附图说明

下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对一种光伏支架排布方法和装置的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。

图1是本发明一种光伏支架排布方法的一个实施例的流程图；

图2是本发明一种光伏支架排布方法的另一个实施例的流程图；

图3是本发明一种光伏支架排布方法的又一个实施例的流程图；

图4是本发明一种光伏支架排布系统的一个实施例的结构示意图。

附图标号说明：获取调整模块10，获取计算模块20，获取模块30，第一计算模块40，调整模块50，第二计算模块60，绘制模块70，设置模块80，获取单元11，预设单元12，查找单元13，第一计算单元14，第二计算单元15。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其他实施例中也可以实现本申请。在其他情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或集合的存在或添加。

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。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，并获得其他的实施方式。

为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。

在一个实施例中，如图1所示，本申请提供一种光伏支架排布方法，包括：

S101获取光伏支架待安装区域的地形数据，地形数据包括高程信息；

具体的，地形数据的获取方式有多种，如通过场地的等高线图、对场地扫描测绘得到的点云数据获得。把地面上海拔高度相同的点连成的闭合曲线，并垂直投影到一个水平面上，并按比例缩绘在图纸上，就得到等高线。而点云数据是指在一个三维坐标系统中的一组向量的集合，扫描地形以点的形式记录，每一个点包含有三维坐标，有些可能含有颜色信息或反射强度信息。因此通过等高线图或点云数据即可得到地形数据中每个离散点的经度、纬度和高度信息。

S102根据光伏支架待安装区域内的原始排布图，确定光伏支架两端的两个节点的坐标位置；

具体的，节点可以是主梁两端的立柱、也可以是主梁的两个端点，或主梁两端最边缘的的两个光伏组件。在获取到光伏支架待安装区域内的原始排布图之后，便能够直接从原始排布图读取所需的光伏支架两端的两个节点的坐标位置，所述原始排布图是根据公开号为CN114826123A的专利(发明名称：不规则地域光伏支架的分区方法、系统及光伏支架阵列)中记载的方法获得的光伏支架排布图。

S103根据光伏支架两端的两个节点的坐标位置，从地形数据中获取光伏支架两端的两个节点的高程；

具体的，根据光伏支架两端的两个节点的坐标位置，通过坐标索引即可从高程信息中获取到光伏支架两端的两个节点的高程。

S104根据光伏支架两端的两个节点的间距和高程差计算对应的光伏支架所在区域的坡度；

S105比较坡度和预设坡度限制值，并根据比较结果对光伏支架的排布进行水平安装或随坡安装调整。

具体的，当地形坡度小于预设坡度限制值时，调整光伏支架水平安装，当地形坡度大于预设坡度限制值时，调整光伏支架随坡安装。

本实施例中，通过分析光伏支架待安装区域内的点云数据或等高线图，综合使用坐标索引法和逆距离权重法，将地形数据整理成数字高程模型栅格数据，实现快速准确分析现场地形数据；再根据光伏支架两端的两根节点的间距和高程差计算对应的地形坡度，并在地形坡度大于预设坡度限制值时，调整光伏支架随坡安装，减少场平工作对原始环境的破坏；特别在地形较为复杂的大型地面电站项目的排布中，将位于坡度超过某一角度的光伏支架从水平安装改为随坡安装，可以大大减少场平工作，保护环境的同时降低电站的建设成本。

在一个实施例中，如图2所示，本申请提供一种光伏支架排布方法，包括：

S201根据光伏支架待安装区域的等高线图或点云数据获取光伏支架待安装区域的地形数据，将地形数据整理成数据高程模型数据；

具体的，综合使用坐标索引法和逆距离权重法分析地形数据，将地形数据整理成数字高程模型数据。

通过等高线图或点云数据即可得到地形数据中每个离散点的经度、纬度和高度信息。

S202根据数字高程模型数据的栅格精度，预设一个覆盖所有组成地形数据离散点的矩阵；

具体的，数字高程模型数据的栅格精度越高，计算越慢，假设取栅格精度cellSize＝1米，即矩阵中每两个相邻点之间的距离为1米，基于此间距定义出一个可以覆盖整个项目的矩阵，同时定义一个浮点型二维数组数字高程模型Values用于存放矩阵中每个栅格点的高程，其大小为[rows,cols]，记矩阵的左下角点坐标为(x

S203使用坐标索引法在矩阵中查找与栅格点的距离小于预设范围的离散点，并将所有离散点加入栅格点的参数列表中；

具体的，查找与栅格点的距离小于预设范围的离散点，假设与栅格点x轴坐标相差两个单位、y轴坐标相差两个单位内的离散点均认为是该栅格点的离散参数点，定义一个与浮点型二维数组数字高程模型Values大小相同的数组listPoints用于存储每个栅格点对应的离散参数列表中的所有离散点。

例如，取一个离散点坐标p1(x

S204根据参数列表中所有离散点的高程和所有离散点到栅格点的距离，使用逆距离权重法计算栅格点的高程；

具体的，遍历与该栅格点对应的离散参数点列表listPoints中的所有离散点，并根据离散点的高程及离散点与对应栅格点的距离计算当前栅格点的高程，具体计算公式为：

其中，Z

S205遍历矩阵中所有栅格点的参数列表，计算所有栅格点的高程得到地形数据的数字高程模型数据；

具体的，遍历矩阵中所有栅格点的离散参数点列表，得到所有栅格点的高程，若矩阵中某栅格点的离散参数点列表是空的，则使用相邻栅格点的高程作为该栅格点的高程，至此得到矩阵中所有栅格点的高程并形成完整的数字高程模型数据。

光伏支架两端的两个节点为光伏支架两端的两根立柱，光伏支架两端的两根立柱的坐标位置的计算方式为：

S206获取光伏支架的四个角点坐标，根据光伏支架的四个角点坐标和悬挑值计算光伏支架两端的两根立柱的坐标；

具体的，光伏支架的4个角点是原始排布图中光伏支架的主梁轮廓的4个顶点，取光伏支架一端的距离主梁中心距离最远的立柱(x

S207根据光伏支架两端的两根立柱的坐标，从数字高程模型数据中获取光伏支架两端的两根立柱的高程；

具体的，根据光伏支架两端的两根立柱的坐标，使用坐标索引法从数字高程模型栅格数据中取得相应的高程，例如求取上述光伏支架两端的一立柱(x

S208根据光伏支架两端的两根立柱的间距和高程差计算对应的光伏支架所在区域的坡度；

具体的，假设任一光伏支架两端的两根立柱的空间坐标分别为(x

S209比较计算的坡度和预设坡度限制值，并在地形的坡度大于预设坡度限制值时，调整光伏支架随坡安装。

具体的，当地形坡度小于预设坡度限制值时，保持光伏支架水平安装，当地形坡度大于预设坡度限制值时，调整光伏支架随坡安装。

本实施例中，利用数字高程模型中的栅格点取代组成地形数据的诸多离散点来计算光伏支架中立柱的高程，实现立柱高程的快速简易计算；再通过计算机辅助设计软件根据立柱的坐标和高程计算光伏支架所在地形的坡度，并将坡度超过预设坡度限制值的光伏支架调整为随坡安装，大大减少场平工作对原始环境的破坏，同时避免了通过人工对每个光伏支架所跨等高线的数量和高程值比较来排布光伏支架的方法，速度更快并且不易出错。

在一个实施例中，如图3所示，本申请提供一种光伏支架排布方法，包括：

S301获取光伏支架待安装区域的地形数据，地形数据包括高程信息；

S302获取光伏支架的四个角点坐标，根据光伏支架的四个角点坐标和悬挑值计算光伏支架两端的两根立柱的坐标；

具体的，获取每个光伏支架的四个角点的二维坐标，并根据角点的坐标信息确定光伏支架的位置进行排布，再根据每个光伏支架的四个角点坐标和悬挑值计算每个光伏支架两端的两根立柱坐标，其中悬挑值为光伏支架最边缘立柱与同侧主梁边缘之间的水平距离。

S303根据光伏支架两端的两根立柱的坐标，从数字高程模型数据中获取各个光伏支架两端的两根立柱的高程；

具体的，根据每个光伏支架两端的两根立柱坐标，通过坐标索引即可从数字高程模型数据中获取到每个光伏支架两端的两根立柱的高程，从而得到每个光伏支架两端的两根立柱的空间坐标。

S304根据光伏支架两端的两根立柱的间距和高程差计算对应的光伏支架所在区域的坡度；

S305比较计算的坡度和预设坡度限制值，并根据比较结果对光伏支架的排布进行水平安装或随坡安装调整；

具体的，当地形坡度小于预设坡度限制值时，调整光伏支架水平安装，当地形坡度大于预设坡度限制值时，调整光伏支架随坡安装。

S306计算各个光伏支架调整排布后的四个角点的三维坐标；

具体的，取任一光伏支架两端的一立柱(x

S307根据光伏支架调整排布后的四个角点的三维坐标，通过计算机辅助设计软件绘制各个光伏支架的三维多段线；

具体的，将计算得到的光伏支架的四个角点坐标在空间中依次首尾相连，即可得到其在空间中的真实排布情况，并使用三维多段线重新绘制到三维空间中。

S308当光伏支架为水平安装时，用第一预设颜色绘制光伏支架；

S309当光伏支架为随坡安装时，用第二预设颜色绘制光伏支架，并标记光伏支架所在地形的坡度。

本实施例中，通过计算机辅助设计软件重新绘制调整排布后的光伏支架，将水平安装和随坡安装的光伏支架用不同颜色、不同图层加以区分，并将随坡安装的光伏支架的坡度用文字标记出来，则在最终得到的三维排布图中可以直观地看到哪些光伏支架是随坡安装的，并且所标记的坡度值还可用于光伏支架立柱长度的计算，极大程度减少了人工统计的工作量。

在一个实施例中，如图4所示，本申请还提供一种光伏支架排布系统，包括获取调整模块10，获取计算模块20，获取模块30，第一计算模块40，调整模块50，其中：

获取调整模块10，用于获取光伏支架待安装区域的地形数据，地形数据包括高程信息；

具体的，地形数据的获取方式有多种，如通过场地的等高线图、对场地扫描测绘得到的点云数据获得，通过等高线图或点云数据即可得到地形数据中每个离散点的经度、纬度和高度信息。

获取计算模块20，用于根据光伏支架待安装区域内的原始排布图，确定光伏支架两端的两个节点的坐标位置；

具体的，节点可以是立柱、也可以是主梁的两个端点，或主梁上相对主梁中心点对称的两个光伏组件。在获取到光伏支架待安装区域内的原始排布图之后，便能够直接从原始排布图读取所需的光伏支架两端的两个节点的坐标位置。

获取模块30，用于根据光伏支架两端的两个节点的坐标位置，从地形数据中获取光伏支架两端的两个节点的高程；

具体的，根据光伏支架两端的两个节点的坐标位置，通过坐标索引即可从高程信息中获取到光伏支架两端的两个节点的高程。

第一计算模块40，用于根据光伏支架两端的两个节点的间距和高程差计算对应的光伏支架所在区域的坡度；

调整模块50，用于比较坡度和预设坡度限制值，并根据比较结果对光伏支架的排布进行水平安装或随坡安装调整。

具体的，当地形坡度小于预设坡度限制值时，调整光伏支架水平安装，当地形坡度大于预设坡度限制值时，调整光伏支架随坡安装。

本实施例中，通过获取调整模块10分析光伏支架待安装区域的点云数据或等高线图，综合使用坐标索引法和逆距离权重法，将地形数据整理成数字高程模型栅格数据，再根据光伏支架两端的两根节点的间距和高程差计算对应的地形坡度，并在地形坡度大于预设坡度限制值时，调整光伏支架随坡安装，减少场平工作对原始环境的破坏；特别在地形较为复杂的大型地面电站项目的排布中，将位于坡度超过某一角度的光伏支架从水平安装改为随坡安装，可以大大减少场平工作，保护环境的同时降低电站的建设成本。

在一个实施例中，如图4所示，在前述实施例的基础上，获取调整模块10，包括：

获取单元11，用于根据光伏支架待安装区域的等高线图或点云数据获取光伏支架待安装区域的地形数据，将地形数据整理成数据高程模型数据；

预设单元12，用于根据数字高程模型数据的栅格精度，预设一个覆盖所有组成地形数据离散点的矩阵；

查找单元13，用于使用坐标索引法在矩阵中查找与栅格点的距离小于预设范围的离散点，并将所有离散点加入栅格点的参数列表中；

第一计算单元14，用于根据参数列表中所有离散点的高程和所有离散点到栅格点的距离，使用逆距离权重法计算栅格点的高程；

第二计算单元15，用于遍历矩阵中所有栅格点的参数列表，计算所有栅格点的高程得到地形数据的数字高程模型数据。

本实施例中，通过获取单元11从等高线图或点云数据中获取地形数据，通过预设单元12在数字高程模型中预设一个覆盖所有组成地形数据离散点的矩阵，再通过查找单元13在矩阵中找到与每个栅格点距离较近的离散点并加入到此栅格点的参数列表中，最后通过第一、第二计算单元14、15计算矩阵中每个栅格点的高程得到地形数据的数字高程模型数据，极大减小了后续对光伏支架中立柱高程计算的计算量。

在一个实施例中，如图4所示，在前述实施例的基础上，还包括：

第二计算模块60，用于计算各个光伏支架调整排布后的四个角点的三维坐标；

绘制模块70，用于根据光伏支架调整排布后的四个角点的三维坐标，通过计算机辅助设计软件绘制各个光伏支架的三维多段线；

设置模块80，用于当光伏支架为水平安装时，用第一预设颜色绘制光伏支架，并标记所述光伏支架所在地形的坡度；还用于当光伏支架为随坡安装时，用第二预设颜色绘制光伏支架，并标记光伏支架所在地形的坡度。

本实施例中，通过第二计算模块60计算调整排布后的各个光伏支架的四个角点的三维坐标，并通过绘制模块70在计算机辅助设计软件绘制各个光伏支架的三维多段线，同时通过设置模块80将水平安装和随坡安装的光伏支架用不同颜色加以区分，便于观察各个光伏支架的排布方式，并标记随坡安装的光伏支架的坡度，便于计算项目中不同光伏支架两端立柱长度，大大减少人工统计的工作量。

需要说明的是，本申请提供光伏支架排布系统实施例与前述提供的光伏支架排布方法实施例均基于同一发明构思，能够取得相同的技术效果。因而，光伏支架排布系统实施例的其它具体内容可以参照前述光伏支架排布方法实施例内容的记载。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述或记载的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

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。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可能集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。