基于智能手機app的便攜式輻照測試裝置及測試方法
【專利摘要】本發明提供一種基于智能手機APP的便攜式輻照測試裝置及測試方法，其中測試裝置結構大大簡化，成本低，使用簡便，通過藍牙4.0或以上版本進行傳輸保證其傳輸可靠性和傳輸范圍，通過智能手機APP準確計算出水平面直接輻射強度、水平面散射輻射強度、斜面面直接輻射強度、斜面散射輻射強度以及總輻射強度，優化對數據的后續處理能力，人機友好界面得到應用，該裝置可廣泛應用于光伏電站發電預測與評估。
【專利說明】
基于智能手機APP的便攜式輻照測試裝置及測試方法
技術領域
[0001]本發明涉及一種輻照測試裝置及測試方法，具體地，涉及一種基于智能手機APP的 便攜式輻照測試裝置及測試方法。
【背景技術】
[0002] 在太陽能行業內，隨著光伏系統安裝容量的快速增長，光伏系統的運行評估體系 逐漸建立起來，其中最重要的一點是光伏系統效率評估。在進行光伏發電效率評估時，尤其 針對聚光、太陽跟蹤光伏系統，除需要總輻射量外，散射輻射、直接輻射數據也非常關鍵，通 常便攜輻射測試儀無法同時測量散射輻射、直接輻照，給使用帶來諸多不便并且通常情況 下，不能及時對數據進行保存和分析，往往需要通過PC端來進行后續處理。近年來，隨著移 動網絡基礎設施的建設，智能智能手機逐漸成為重要的信息載體，基于信息采集能力和互 聯網連接能力，智能手機APP已經普遍應用于各行各業，極大提高生活質量、工作效率。APP 可整合新技術;APP依附于智能手機，因此智能手機的隨時隨身性、互動性特點，也是APP具 有相應的特點;APP的開發成本，相比傳統手段成本更低;通過新技術以及數據分析，APP可 實現精準定位目標用戶，實現低成本快速增長成為可能。將智能手機APP運用到輻照測量 中，將會帶來更大的便攜性和經濟效益。

【發明內容】

[0003] 本發明為了解決現有技術中存在的上述缺陷和不足，提供了一種基于智能手機 APP的便攜式輻照測試裝置及測試方法。
[0004] 為解決上述技術問題，本發明提供一種基于智能手機APP的便攜式輻照測試裝置， 包括輻照數據采集模塊、藍牙模塊和智能手機APP;
[0005] 所述輻照采集模塊包括水平太陽電池單元和斜面太陽電池單元，所述水平太陽電 池單元和斜面太陽電池單元均包括太陽電池和太陽電池外側的保護層，水平太陽電池單元 和斜面太陽電池單元分別通過導線與第一采樣電路和第二采樣電路相連，所述第一采樣電 路和所述第二采樣電路分別與所述第一 AD轉換器和第二AD轉換器相連，所述第一 AD轉換器 和第二AD轉換器均與單片機相連，所述單片機通過藍牙模塊與所述智能手機APP相連；
[0006] 所述藍牙模塊采用藍牙4.0或以上版本；
[0007]所述智能手機APP用于接收藍牙模塊傳輸的數據進行運算分析，計算出水平面直 接輻射強度、水平面散射輻射強度、斜面面直接輻射強度、斜面散射輻射強度和總輻射數 值，具體包括數據接收模塊、GPS定位模塊、時間模塊以及數據計算分析模塊。
[0008] 進一步，所述智能手機APP還包括自動保存模塊。
[0009] 進一步，所述GPS定位模塊為智能手機自帶的GPS定位器。
[0010] 進一步，所述時間模塊為智能手機自帶的實時時鐘。
[0011] 進一步，所述保護層是聚四氟乙烯層或聚碳酸酯層。
[0012] 基于智能手機APP的便攜式輻照測試裝置的測試方法，包括以下步驟：
[0013] 步驟一，測試前調試；
[0014] 使用前對水平面太陽電池單元和斜面太陽電池單元的太陽電池均進行大于 20KWh/m2的光衰減；
[0015]步驟二，數據采集；
[0016]第一采集電路和第二采集電路采集到輻照數據后經第一 AD轉換器和第二AD轉換 器轉換后傳輸給單片機，單片機通過藍牙模塊發送給智能手機APP;
[0017]步驟三，確定時間和空間參數；
[0018] 智能手機APP利用智能手機自帶的GPS定位器確定測試地點的經度和煒度、利用智 能手機自帶的實時時鐘確定測試時間。
[0019] 步驟四，數據計算；
[0020] 智能手機APP將接收到的輻照數據后采用HAY模型計算斜面的散射輻射度值HdtdK 平面的直接輻射強度值Hb、水平面的散射輻射強度值Hd、斜面的直接輻射強度Hbt、斜面的散 射輻射強度值Hdt，具體計算公式式為：
[0021]
[0022] H=Hb+Hd
[0023] Hx=Hbt+Hdt
[0024] Hbt = HbXRb
[0025] 其中，Ho為大氣層外水平面上太陽輻射量，β為傾角，H為測試水平面總輻射強度，Ητ 斜面總輻射強度，總輻射強度等于散射輻射強度與直接輻射強度之和;Rb為斜面與水平面 上直接輻射量之比，具體計算公式如下：
[0026]
[0027]其中，s為光伏陣列傾角，δ為太陽赤煒，hs為水平面上日落時角，hs'為傾斜面上日 落時角，Φ是光伏供電系統的當地煒度；根據按照Cooper方程，計算出太陽赤煒δ:
?中，η為一年中之天數，如：在春分，η = 81，貝0 = 0,日出日落 時角表達式:cosh = _tgC>tg5式中，h為日出或日落時角，正為日落時角，即hs，負為日出時 角，對于北半球，當-1<-七8(1^85<+1，有]18 = 31'(3〇8(48 4^區5);
[0028]步驟五，計算結果分析；
[0029] 智能手機APP對計算結果進行圖樣分析，形成折線圖，并保存在智能手機上。
[0030] 進一步，所述智能手機APP包括自動保存模塊，通過自動保存模塊自動記錄保存某 個時間段內的數據，并把數據保存在智能手機上。
[0031] 本發明所達到的有益技術效果:結構大大簡化，成本低，使用簡便，通過藍牙4.0或 以上版本進行傳輸保證其傳輸可靠性和傳輸范圍，通過智能手機APP準確計算出水平面直 接輻射強度、水平面散射輻射強度、斜面面直接輻射強度、斜面散射輻射強度以及總輻射強 度，優化對數據的后續處理能力，人機友好界面得到應用。該裝置可廣泛應用于光伏電站發 電預測與評估。
【附圖說明】
[0032]圖1本發明之基于智能手機APP的便攜式輻照測試裝置的部件連接框圖；
[0033]圖2本發明之太陽電池電路圖。
【具體實施方式】
[0034]下面結合附圖對本發明作進一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本發明 的技術方案，而不能以此來限制本發明的保護范圍。
[0035]如圖1-2所示，本發明提供一種基于智能手機APP的便攜式輻照測試裝置，包括輻 照數據采集模塊、藍牙模塊和智能手機APP;
[0036] 所述輻照采集模塊包括水平太陽電池單元和斜面太陽電池單元，所述水平太陽電 池單元和斜面太陽電池單元均包括太陽電池和太陽電池外側的保護層，所述保護層是聚四 氟乙烯層或聚碳酸酯層，水平太陽電池單元和斜面太陽電池單元分別通過導線與第一采樣 電路和第二采樣電路相連，所述第一采樣電路和所述第二采樣電路分別與所述第一 AD轉換 器和第二AD轉換器相連，所述第一 AD轉換器和第二AD轉換器均與單片機相連，所述單片機 通過藍牙模塊與所述智能手機APP相連；
[0037] 所述藍牙模塊采用藍牙4.0或以上版本；
[0038] 所述智能手機APP用于接收藍牙模塊傳輸的數據進行運算分析，計算出水平面直 接輻射強度、水平面散射輻射強度、斜面面直接輻射強度、斜面散射輻射強度和總輻射數 值，具體包括數據接收模塊、GPS定位模塊、時間模塊以及數據計算分析模塊。
[0039] 由于無線網絡連接具有一定程度的不可靠性，數據傳輸隨時都可以中斷，并且不 能實時對數據進行回傳與處理，為了解決這個問題，所述智能手機APP還包括自動保存模 塊，，通過自動保存模塊自動記錄保存某個時間段內的數據，并發數據保存在智能手機上， 智能手機APP對保存的數據進行圖樣分析，形成折線圖，供用戶參考。
[0040] 所述GPS定位模塊為智能手機自帶的GPS定位器。所述時間模塊為智能手機自帶的 實時時鐘。通過智能手機自帶的實時時鐘和GPS定位器，將智能設備轉換為一個無線福照數 據獲取平臺，實現對輻照強度的實時測量，完成對數據的圖形分析和保存。
[0041] 基于智能手機APP的便攜式輻照測試裝置的測試方法，包括以下步驟：
[0042]步驟一，測試前調試；
[0043] 使用前對水平面太陽電池單元和斜面太陽電池單元的太陽電池均進行大于 20KWh/m2的光衰減；
[0044] 步驟二，數據采集；
[0045]第一采集電路和第二采集電路采集到輻照數據后經第一 AD轉換器和第二AD轉換 器轉換后傳輸給單片機，單片機通過藍牙模塊發送給智能手機APP;
[0046]步驟三，確定時間和空間參數；
[0047]智能手機APP利用智能手機自帶的GPS定位器確定測試地點的經度和煒度、利用智 能手機自帶的實時時鐘確定測試時間。
[0048]步驟四，數據計算；
[0049]智能手機APP將接收到的輻照數據后采用HAY模型計算斜面的散射輻射度值HdtdK 平面的直接輻射強度值Hb、水平面的散射輻射強度值Hd、斜面的直接輻射強度Hbt、斜面的散 射輻射強度值Hdt，具體計算公式式為：
[0050]
[0051] H=Hb+Hd
[0052] HT=Hbt+Hdt
[0053] Hbt = HbXRb
[0054] 其中，Ho為大氣層外水平面上太陽輻射量，β為傾角，H為測試水平面總輻射強度，Ht 斜面總輻射強度，總輻射強度等于散射輻射強度與直接輻射強度之和;Rb為斜面與水平面 上直接輻射量之比，具體計算公式如下：
[0055]
[0056] 其中，s為光伏陣列傾角，δ為太陽赤煒，hs為水平面上日落時角，hs'為傾斜面上日 落時角，Φ是光伏供電系統的當地煒度；根據按照Cooper方程，計算出太陽赤煒δ:
實中，η為一年中之天數，如：在春分，η = 81，貝0 = 0,日出日落 時角表達式：cosh = _tgC>tg5式中，h為日出或日落時角，正為日落時角，即hs，負為日出時 角，對于北半球，當-1<-七8(1^85<+1，有]18 = 31'(3〇8(48 4^區5);
[0057]步驟五，計算結果分析；
[0058]智能手機APP對計算結果進行圖樣分析，形成折線圖，并保存在智能手機上。
[0059]所述智能手機APP包括自動保存模塊，通過自動保存模塊自動記錄保存某個時間 段內的數據，并把數據保存在智能手機上。
[0060]以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人 員來說，在不脫離本發明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和變形，這些改進和變形 也應視為本發明的保護范圍。
【主權項】
1. 基于智能手機APP的便攜式輻照測試裝置，其特征在于:包括輻照數據采集模塊、藍 牙模塊和智能手機APP; 所述輻照采集模塊包括水平太陽電池單元和斜面太陽電池單元，所述水平太陽電池單 元和斜面太陽電池單元均包括太陽電池和太陽電池外側的保護層，水平太陽電池單元和斜 面太陽電池單元分別通過導線與第一采樣電路和第二采樣電路相連，所述第一采樣電路和 所述第二采樣電路分別與所述第一 AD轉換器和第二AD轉換器相連，所述第一 AD轉換器和第 二AD轉換器均與單片機相連，所述單片機通過藍牙模塊與所述智能手機APP相連； 所述藍牙模塊采用藍牙4.0或以上版本； 所述智能手機APP用于接收藍牙模塊傳輸的數據進行運算分析，計算出水平面直接輻 射強度、水平面散射輻射強度、斜面面直接輻射強度、斜面散射輻射強度和總輻射數值，具 體包括數據接收模塊、GPS定位模塊、時間模塊以及數據計算分析模塊。2. 根據權利要求1所述的基于智能手機APP的便攜式輻照測試裝置，其特征在于:所述 智能手機APP還包括自動保存模塊。3. 根據權利要求1所述的基于智能手機APP的便攜式輻照測試裝置，其特征在于:所述 GPS定位模塊為智能手機自帶的GPS定位器。4. 根據權利要求1所述的基于智能手機APP的便攜式輻照測試裝置，其特征在于:所述 時間模塊為智能手機自帶的實時時鐘。5. 根據權利要求1所述的基于智能手機APP的便攜式輻照測試裝置，其特征在于:所述 保護層是聚四氟乙烯層或聚碳酸酯層。6. 基于智能手機APP的便攜式輻照測試裝置的測試方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟一，測試前調試； 使用前對水平面太陽電池單元和斜面太陽電池單元的太陽電池均進行大于20KWh/m2 的光衰減； 步驟二，數據采集； 第一采集電路和第二采集電路采集到輻照數據后經第一 AD轉換器和第二AD轉換器轉 換后傳輸給單片機，單片機通過藍牙模塊發送給智能手機APP; 步驟三，確定時間和空間參數； 智能手機APP利用智能手機自帶的GPS定位器確定測試地點的經度和煒度、利用智能手 機自帶的實時時鐘確定測試時間。 步驟四，數據計算； 智能手機APP將接收到的輻照數據后采用HAY模型計算斜面的散射輻射度值Hdt、水平面 的直接輻射強度值Hb、水平面的散射輻射強度值Hd、斜面的直接輻射強度Hbt、斜面的散射輻 射強度值Hdt，具體計算公式式為： H=Hb+HdHT = Hbt+Hdt Hbt = HbXRb 其中，Ho為大氣層外水平面上太陽輻射量，β為傾角，H為測試水平面總輻射強度，Ht斜面 總輻射強度，總輻射強度等于散射輻射強度與直接輻射強度之和;Rb為斜面與水平面上直 接輻射量之比，具體計算公式如下： 其中，s為光伏陣列傾角，δ為太陽赤煒，hs為水平面上日落時角，hs'為傾斜面上日落時 角，Φ是光伏供電系統的當地煒度；根據按照Cooper方程，計算出太陽赤煒δ: " 284+ η" rf = 23.45sin 其中，η為一年中之天數，如:在春分，n = 8l，則δ = 〇,日出日落時 _ 365 _ 角表達式:cosh = _tgC>tg5式中，h為日出或日落時角，正為日落時角，即hs，負為日出時角， 對于北半球，當，有hs = arcos(-tgC>tg5); 步驟五，計算結果分析； 智能手機APP對計算結果進行圖樣分析，形成折線圖，并保存在智能手機上。7.根據權利要求6所述的基于智能手機APP的便攜式輻照測試裝置的測試方法，其特征 在于:所述智能手機APP包括自動保存模塊，通過自動保存模塊自動記錄保存某個時間段內 的數據，并把數據保存在智能手機上。
【文檔編號】G01J1/42GK105890748SQ201610213700
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年4月7日
【發明人】祝曾偉, 張臻
【申請人】河海大學常州校區