建筑日照時數測量儀制造技術

本發明專利技術涉及建筑日照時數測量儀，主要包括激光測障模塊、三軸伺服機構模塊、輔助傳感模塊、人機交互模塊和主控模塊。激光測障模塊由激光發射電路、回波接收電路以及光學系統構成；三軸伺服機構模塊由俯仰角機構、方位角機構以及緯度角調整機構構成。輔助傳感模塊由GPS模塊和方向傳感模塊構成；人機交互模塊由顯示模塊和鍵盤模塊構成。其原理是主控模塊根據輔助傳感模塊的信號控制三軸伺服模塊，同時接收激光測障模塊的信號計算日照時間，最后將日照時數等相關信息顯示在人機交互界面。本發明專利技術提出的建筑日照時數測量系統，利用激光測試障礙物，可以最大程度提高系統的測量精度。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術專利涉及建筑日照時數測量儀，通過激光掃描測障技術測量日照時數。
技術介紹
建筑日照時數是高標準建筑采光中的重要參考條件之一，與理論日照時數有直接聯系。日照時數通常指的是某一地點可受到太陽光照射的總時數。理想狀態下，在沒有任何遮擋物并不考慮大氣因素的情況下，任何一地全年的理論日照時數都是全年時間的一半。隨著城市建設的發展，各種因建筑分布引起的日照時數糾紛日益嚴重。傳統的用來采集建筑日照時數的方法通常為攝像法，此方法的測試過程需要人工操作，極為繁瑣。
技術實現思路
(一)要解決的技術問題為解決上述問題，本專利技術設計了建筑日照時數測量儀。(二)技術方案建筑日照時數測量儀，包括激光測障模塊、三軸伺服機構模塊、輔助傳感模塊、人機交互模塊和主控模塊等五部分；其中激光測障模塊由激光發射電路、回波接收與信號整形電路和光學系統等三部分組成，激光測障模塊根據主控模塊送出的調制信號發出激光脈沖信號，并將接收到的回波信號進行整形處理，并輸出至主控模塊進行遮擋物的判斷；三軸伺服機構由方位角旋轉機構、俯仰角旋轉機構和緯度角調整機構組成，其接收主控模塊的控制命令，帶動激光測障模塊對周邊建筑物進行掃描；主控模塊從輔助傳感模塊獲取測量點的經緯度、方位角、水平角等地理信息及用戶設定的掃描日期或時間段，計算出太陽在空中的運動軌跡，對三軸伺服機構發出控制命令，并對激光測障模塊的回波信號進行分析與計算，最后將結果顯示在人機交互界面。進一步的，所述的激光測障模塊中的激光發射電路的脈沖調制信號輸入端與主控模塊相連，輸出端連接到光學系統。回波接收與整形電路的輸入端與光學系統相連，回波整形信號輸出端與主控模塊相連。進一步的，所述的三軸伺服機構模塊中的方位角旋轉機構和俯仰角旋轉機構構成了一個常見的雙軸系統；該部分加入緯度角調整機構目的是為了簡化后期的掃描算法，激光測障模塊安裝在該機構的頂端。進一步的，所述的主控模塊從輔助傳感模塊獲取測量點的經緯度、方位角、水平角等地理信息后對伺服機構進行初始化；然后根據設定的日期或時間段，計算太陽在空間的軌跡參數，驅動激光測障礙模塊沿該軌跡掃描工作；主控模塊根據激光回波信號分析周圍建筑物分布情況，最終計算出該點的日照時數。(三)有益效果本專利技術的系統采用模塊化設計，方便功能擴展與組裝調試；還采用了激光測障技術，提高了系統的測量精度；而且有多種測量模式供用戶選擇，可以測量某日某時段、某周，某月，某季度或全年日照數，甚至某個時刻的日照情況，測量模式的可選性增加了儀器的靈活性和實用性，再加上測量過程完全自動化，無需人工干預。附圖說明圖1是本專利技術的結構示意圖；圖2是本專利技術的激光測障礙模塊示意圖；圖3是本專利技術的三軸伺服機構示意圖；圖4是本專利技術的空間直角坐標系下的太陽運動描述示意圖；圖5是本專利技術的日照掃描數據示意圖；附圖中的標記及零部件標注：1-激光測障模塊、2-三軸伺服機構、3-輔助傳感模塊、4-人機交互模塊、5-主控模塊、11-激光發射電路、12-回波接收與信號整形電路、13-光學系統、21-方位角旋轉機構、22-俯仰角旋轉機構、23-緯度角調整機構。具體實施方式結合附圖和優選實例對本專利技術作進一步詳細說明。這些附圖均為簡化的示意圖，僅以示意方式說明本專利技術的基本結構，因此，其僅顯示與本專利技術有關的構成。如圖1所示的建筑日照時數測量儀的架構，包括激光測障模塊1、三軸伺服機構模塊2、輔助傳感模塊3、人機交互模塊4和主控模塊5等五部分。其中激光測障模塊1由激光發射電路11、回波接收與信號整形電路12和光學系統13等三部分組成，該模塊根據主控模塊5送出的調制信號發出激光脈沖信號，并將接收到的回波信號進行整形處理，并輸出至主控模塊進行遮擋物的判斷。三軸伺服機構由方位角旋轉機構21、俯仰角旋轉機構22和緯度角調整機構23組成，其接收主控模塊5的控制命令，帶動激光測障模塊1對周邊建筑物進行掃描。主控模塊5從輔助傳感模塊3獲取測量點的經緯度、方位角、水平角等地理信息及用戶設定的日期或時間段，計算出太陽在空中的運動軌跡，對三軸伺服機構2發出控制命令，并對激光測障模塊1的回波信號進行分析與計算，最后將結果顯示在人機交互界面。本專利技術所述的激光測障模塊1的原理圖如圖2所示：激光測障模塊1由激光發射電路11、回波接收與信號整形電路12和光學系統13組成。激光發射電路11的脈沖調制信號輸入端與主控模塊5相連，輸出端連接到光學系統13。回波接收與整形電路12的輸入端與光學系統13相連，回波整形信號輸出端與主控模塊5相連。本實施例中，測障模塊1采用脈沖激光回波障礙判斷法。當對激光發射電路11輸入一個特定頻率的脈沖信號，激光發射電路發出的激光通過光學系統13輸出，回波整形電路12通過光學系統13接收激光回波信號，若激光在發出后沒有遇到周邊建筑物的遮擋，回波接收端與整形電路不會接收到特定頻率的回波信號，則判定為此刻此方位有日照；若激光遇到障礙物，回波接收與整形電路12能接收到特定頻率的激光，則判定為此刻此方位無日照。本專利技術所述的三軸伺服機構2的示意圖如圖3所示：三軸伺服機構2由方位角旋轉機構21、俯仰角旋轉機構22和緯度角調整機構23組成。其中，方位角旋轉機構21和俯仰角旋轉機構22構成了一個常見的雙軸系統。該部分加入緯度角調整機構23目的是為了簡化后期的掃描算法。激光測障模塊1安裝在該機構的頂端。本專利技術所述的建立在空間直角坐標系下的太陽運動描述如圖4所示：O-z軸為假想的地軸，xOy平面為假想的赤道面，原點O為觀測點。切面H完全通過O-y軸，該切面即為觀測點所在的地平面，為該平面與O-z軸的交角，即為觀測點的地理緯度。l為觀測點指向太陽的向量，δ為l與xOy平面的交角，即為太陽赤緯，一年中每天的太陽赤緯可以通過查氣象年表得到。根據天球模型中的太陽視運動的變化規律可知，l實際上在一直繞著O-z軸做360°/24h的轉動，ω為l在xOy平面內的投影與O-x軸的順時針方向角，該角稱為時角，其變化關系為15°/h。根據上述太陽在空間的運動規律，結合三軸伺服機構2的結構易知，三軸伺服機構1中的方位角旋轉機構21的控制角度對應太陽運動描述參量中的時角ω，俯仰角旋轉機構22的控制角度對應陽運動描述參量中的太陽赤緯δ，緯度角調整機構23的控制角度對應陽運本文檔來自技高網...

【技術保護點】
建筑日照時數測量儀，包括激光測障模塊、三軸伺服機構模塊、輔助傳感模塊、人機交互模塊和主控模塊等五部分；其中激光測障模塊由激光發射電路、回波接收與信號整形電路和光學系統等三部分組成，激光測障模塊根據主控模塊送出的調制信號發出激光脈沖信號，并將接收到的回波信號進行整形處理，并輸出至主控模塊進行遮擋物的判斷；三軸伺服機構由方位角旋轉機構、俯仰角旋轉機構和緯度角調整機構組成，其接收主控模塊的控制命令，帶動激光測障模塊對周邊建筑物進行掃描；主控模塊從輔助傳感模塊獲取測量點的經緯度、方位角、水平角等地理信息及用戶設定的日期或時間段，計算出太陽在空中的運動軌跡，對三軸伺服機構發出控制命令，并對激光測障模塊的回波信號進行分析與計算，最后將結果顯示在人機交互界面。

【技術特征摘要】
1.建筑日照時數測量儀，包括激光測障模塊、三軸伺服機構模
塊、輔助傳感模塊、人機交互模塊和主控模塊等五部分；其中激光測
障模塊由激光發射電路、回波接收與信號整形電路和光學系統等三部
分組成，激光測障模塊根據主控模塊送出的調制信號發出激光脈沖信
號，并將接收到的回波信號進行整形處理，并輸出至主控模塊進行遮
擋物的判斷；三軸伺服機構由方位角旋轉機構、俯仰角旋轉機構和緯
度角調整機構組成，其接收主控模塊的控制命令，帶動激光測障模塊
對周邊建筑物進行掃描；主控模塊從輔助傳感模塊獲取測量點的經緯
度、方位角、水平角等地理信息及用戶設定的日期或時間段，計算出
太陽在空中的運動軌跡，對三軸伺服機構發出控制命令，并對激光測
障模塊的回波信號進行分析與計算，最后將結果顯示在人機交互界
面。
2.根據權利要求1所述的建筑日照時數測量儀，其特征在于：所
...

【專利技術屬性】
技術研發人員：房淼森，唐乾鋒，張庭軼，
申請(專利權)人：常州慧源智能科技有限公司，
類型：發明
國別省市：江蘇;32