一种风机位置选址方法与流程

本发明属于测量技术领域，具体地说，涉及一种风机位置选址方法。

背景技术：

风能是目前最具有经济价值的可再生能源，根据中国国家发改委能源研究所发布《中国风电发展路线图2050》显示，中国风电未来40年的发展目标是：到2020年、2030年和2050年，风电装机容量将分别达到2亿、4亿和10亿千瓦，到2050年，风电将满足17％的国内电力需求。可见风电的发展在今后的几十年将迎来高速的发展。

影响风能电厂的经济效益的因素很多。比如：风电场年发电量、并网电价、寿命周期、建设费用和运营维护成本直接决定着风能利用的经济效益，而风机选址是直接影响风电经济效益的关键环节之一。

风机的位置选择受地理条件影响明显。为了能够找到合适的风机安装位置，风机选址勘查人员不仅需要充分了解当地的气候条件，还需要在野外经过艰苦的实地勘查。在勘查过程中勘查人员需要一种能够满足对于不便到达的位置进行测距和远程定位要求的设备，并且可以利用通过带有精确位置信息的照片对风机安装位置的地形分布，植被状况等因素进行综合考量的需求。

有鉴于此特提出本发明。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种风机位置选址方法，采用图像采集和测距单元以及定位单元结合的方式，实现了在风机位置选址过程中对于不便到达的位置进行测距和远程定位的需求，同时利用带有位置信息的照片所进行的风机位置比选也使风机位置选址的过程更加科学，提高了选址勘查人员的勘查效率。

为了实现该目的，本发明采用如下技术方案：

一种风机位置选址方法，采用包含有图像采集单元、测距单元、显示屏、定位单元、计算控制单元和存储单元的选址装置，和包含有GPS模块的校准装置，包括如下步骤：

1)使用所述选址装置和校准装置进行预测量；

2)针对步骤1反馈的结果对选址装置的测距单元和定位单元进行调试，并重复步骤1直至选址装置测量出的校准装置的位置信息和所述校准装置自身所获得的其所在位置GPS信息相同；

3)将所述选址装置的图像采集单元的焦点对准被测位置点，拍摄被测位置点的照片；

4)计算控制单元对测距单元得到的距离信息和定位单元得到的定位信息进行计算得到被测位置点的位置信息；

5)通过显示屏显示被测位置点的图像和被测位置点的位置信息；

6)使用所述选址装置在不同地理位置对同一被测位置点进行测量，计算得出准确的被测位置点的位置信息；

7)打印所拍摄照片，所述照片包含被测位置点标识，步骤6)得到的被测位置点的位置信息；

8)根据所拍摄照片显示的被测位置点的位置信息和地理特征选择风机安装的参考位置；

9)通过存储单元将被测位置点图像和被测位置点的位置信息进行存储。

进一步地，依据校准方法和过程不同，还有另外一种风机位置选址方法，即虽然同样采用包含有图像采集单元、测距单元、显示屏、定位单元、计算控制单元和存储单元的选址装置，和包含有GPS模块的校准装置，但是包括如下步骤：

1)使用所述选址装置和校准装置进行预测量；

2)针对步骤1反馈的选址装置测量得到的校准装置的位置信息和校准装置的GPS位置信息进行比较和分析，得到位置计算补偿参数；

3)将所述选址装置的图像采集单元的焦点对准被测位置点，拍摄被测位置点的照片；4)计算控制单元将测距单元得到的距离信息和定位单元得到的定位信息以及步骤2所得到的补偿参数，计算得到被测点的位置信息；

5)通过显示屏显示被测位置点图像和被测位置点的位置信息；

6)使用所述选址装置在不同地理位置对同一被测位置点进行测量，计算得出准确的被测位置点位置信息；

7)打印所拍摄照片，所述照片包含被测位置点标识，步骤6)得到的被测位置点的位置信息；

8)根据所拍摄照片显示的被测位置点的位置信息和地理特征选择风机安装的参考位置；

9)通过存储单元将被测位置点图像和被测位置点的位置信息进行存储。

进一步地，以上两种方法中的步骤1)的预测量过程包括使用选址装置对所述校准装置的位置信息进行测量，并将所得到的地理坐标和海拔高度与校准装置自身的GPS模块所得到的地理坐标和海拔高度进行比对。

进一步地，在方法一中的所述步骤2)对所述定位单元的调试包括对选址装置的数字罗盘和倾角传感器按照补偿关系进行调试。

进一步地，以上两种方法中所述步骤3)所述显示屏具有十字形的标识线条，所述线条交叉点为测距单元的测距焦点，所述测距焦点同时也是所述图像采集装置的焦点，在进行测试和拍摄时需将被测位置点位于所述交叉点上。

进一步地，以上两种方法中所述步骤4)所述定位信息至少包括所述选址装置准确的经纬度坐标以及海拔高度值，被测位置点和所述选址装置的水平夹角值，以及被测位置点相对于所述选址装置所在水平面在竖直方向上的夹角值。

进一步地，以上两种方法中所述步骤6)使用所述选址装置在不同地理位置对同一被测位置点进行测量至少进行3次，对多次的测量结果通过计算平均值得到最终的被测位置点的位置信息。

进一步地，以上两种方法中所述步骤7)打印出的所述选址装置拍摄的被测位置点图像的照片具有被测位置点焦点标识，和被测位置点焦点处的准确空间位置信息，所述准确空间位置信息至少包括所述被测位置点焦点处的地理坐标和海拔高度。

进一步地，以上两种方法中所述存储单元存储的信息按照时间顺序进行排序。

进一步地，以上两种方法中对于其他符合风机安装要求的位置同样采用步骤1)至步骤9)的过程，对所得到的全部被测位置点的图像信息和地理信息进行比对，确定最佳的被测位置点作为风机安装位置。

采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有以下有益效果。

本风机位置选址方法最重要的意义就是为选址人员提供了一种可以用通过带有被测位置点图像、具有被测位置点焦点标识和被测位置点焦点处的准确空间位置信息的照片，对全部被测位置点的图像信息和地理信息进行比对，确定最佳的被测位置点作为风机安装位置的方法。

在使用选址装置对被测位置点进行测试之前，都先使用校准装置对选址装置的定位精度和计算精度进行校准，通过不同的方式将由装置的误差带给待测位置点的位置误差影响降到最低。本方法通过图像采集单元实现了对远距离被测位置点的拍摄和定位；通过测距单元测量被测位置点到本装置的精确直线距离，同时将该距离结合定位单元的定位数据进行相应计算，最终得到被测物体的准确位置信息。满足了勘察人员对于不便到达的位置进行拍摄，测距和远程定位的要求。为了达到更好的拍摄，测距和远程定位的效果，本方法通过带有十字形标识线条的显示屏来对辅助图像采集镜头的对焦和测距单元发射器的瞄准。同时为了提高被测位置点的位置的精确度，本发明采用对同一被测位置点多次测量，并对测量结果进行平均值计算的方法来进一步降低测量的偏差。

进一步，为了将采集到的宝贵勘查资料安全存储，本发明通过存储单元将带有位置信息的图像按照时间的顺序进行保存，方便了后续选址人员进一步的选址工作，提高了选址工作的准确性和效率。

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。

附图说明

附图作为本发明的一部分，用来提供对本发明的进一步的理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，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附图。在附图中：

图1是本发明风机位置选址方法一流程图；

图2是本发明风机位置选址方法二流程图；

图3是本发明使用的风机位置选址装置的外观示意图；

图4是本发明使用的风机位置选址装置的校准装置外观示意图；

图中：1、显示屏；2、固定杆；3、固定孔；4、光学镜头；5、测距单元；6、卡槽口；7、USB接口；8、外壳；9、转轴；10、控制键；11、三脚架螺孔；12、三脚架；13、校准装置；14、校准装置显示屏；15、校准装置GPS定位模块。

需要说明的是，这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本发明的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1至图4所示，本发明揭示了一种风机位置选址方法，采用包含有图像采集单元、测距单元、显示屏、定位单元、计算控制单元和存储单元的选址装置，和包含有GPS模块的校准装置，经过包含对选址装置的校准，定位，拍照，测距，计算，显示和比对等过程的选址方法达到确定最佳风机安装位置的目的。本发明采用图像采集和测距单元以及定位单元结合的方式，实现了在风机位置选址过程中对于不便到达的位置进行测距和远程定位的需求，同时利用带有位置信息的照片所进行的风机位置比选也使风机位置选址的过程更加科学，提高了选址勘查人员的勘查效率。

实施例一

如图1，图3，图4所示，本实施例的一种风机位置选址方法，采用包含有图像采集单元、测距单元5、显示屏1、定位单元、计算控制单元和存储单元的选址装置，和包含有GPS定位模块15的校准装置13。其中选址装置的定位单元包含GPS模块，数字罗盘和倾角传感器等和位置相关的定位设备。具体侧测试过程包括步骤101至109:

102)使用所述选址装置和校准装置进行预测量；

102)针对步骤1反馈的结果对选址装置的测距单元和定位单元进行调试，并重复步骤101直至选址装置测量出的校准装置的位置信息和所述校准装置自身所获得的其所在位置GPS信息相同；

103)将所述选址装置的图像采集单元的焦点对准被测位置点，拍摄被测位置点的照片；

104)计算控制单元对测距单元得到的距离信息和定位单元得到的定位信息进行计算得到被测位置点的位置信息；

105)通过显示屏显示被测位置点的图像和被测位置点的位置信息；

106)使用所述选址装置在不同地理位置对同一被测位置点进行测量，计算得出准确的被测位置点的位置信息；

107)打印所拍摄照片，所述照片包含被测位置点标识，步骤106得到的被测位置点的位置信息；

108)根据所拍摄照片显示的被测位置点的位置信息和地理特征选择风机安装的参考位置；

109)通过存储单元将被测位置点图像和被测位置点的位置信息进行存储。

在每次进行被测点勘查的时候，都需要进行步骤101，即使用所述选址装置和校准装置进行预测量。预测量的目的是为了测试选址装置的定位误差。在进行预测量时先将校准装置13放置到选址装置可视的位置，通过校准装置显示屏14显示校准装置GPS定位模块15得到的校准装置13所处位置的准确GPS信息。进一步将选址装置的测距单元5对准校准装置13，然后将选址装置计算得到的校准装置13的位置信息和校准装置显示屏14的数值相比较，这样也就得到了选址装置的测量误差。这些位置信息包括校准装置13的地理坐标和海拔高度等信息。

如步骤102所示，针对步骤101反馈的结果对选址装置的测距单元5和定位单元进行调试。在定位单元的调试过程中，可以通过补偿关系不断手动调整选址装置中的数字罗盘和倾角传感器，比如选址装置所得到的校准装置13的位置和校准装置13通过校准装置GPS定位模块15得到的位置有水平偏差，则应该相应调整数字罗盘的参数，如果是在高度上存在偏差则相应地调整倾角传感器的参数，直至选址装置测量出的校准装置13的位置信息和所述校准装置13自身所获得的其所在位置GPS信息相同。

进一步，如步骤103，将所述选址装置的图像采集单元的焦点对准被测位置点，拍摄被测位置点的照片。在选址装置的显示屏1的中央位置有一个十字标识线条，所述线条交叉点为测距单元5的测距焦点，同时也是所述图像采集装置的焦点，在本实施例中也就是光学镜头4的焦点，在进行测试和拍摄时需将被测位置点位于所述交叉点上。

在本实施例中，测距单元5使用的是激光测距装备，激光测距设备具有精确灵敏的特性，十分适合在野外的勘查环境中应用。当如步骤103所述将焦点对准后，将通过激光测距仪测量出所述选址装置到被测位置点的准确直线距离，并且通过选址装置内置的定位装置也就是数字罗盘，倾角传感器还可以进一步得到被测位置点与选址装置的水平偏差角度和竖直方向的夹角。通过内部的数据联系，将这些位置信息快速地传递给选址装置内部的计算控制单元。

进一步，如步骤104所述，计算控制单元同时也得到了选址装置自身定位装置得到的位置信息，包括准确的经纬度，海拔高度等信息然后利用上述步骤103得到的被测位置点相对于选址装置的位置信息通过余弦定理就可以很方便地进行计算，并最终得到被测位置点的位置信息，这些信息包括被测位置点的经纬度坐标和海拔高度。

进一步，如步骤105，通过显示屏1可以看到被测被测位置点的图像和被测位置点的位置信息，该位置信息至少包括被测位置点的经纬度，海拔高度等信息。此时拍摄下该位置点的照片，存储在选址装置的存储单元内。

本实施例中，如步骤106，为了能够进一步提高整个测量过程的准确，减少测试误差。所述选址装置对于同一个被测位置点需要在不同角度测试三次，并通过计算控制模块将三次计算的被测点位置信息进行平均，计算出最终的被测点位置信息，同时选取这三次拍摄的照片其中的一张作为最终的照片存档，并同时删除另外两张图片以节省存储空间。在选址装置的存储单元中将得到的带有相应位置信息的不同被测点的图像信息，按照时间排序并存储下来。同时对于该被测位置点继续进行测距和拍摄，得到更多的关于该被测位置点的信息，以方便进一步筛选和比对，找出该被测点最准确的信息

作为风机选址勘查人员的存档资料，除了在所述的选址装置中存储有相关的数据存档外，还通过步骤107将存档的图像通过照片打印机打印出来，并统一归档成册。这些拍摄出的照片上面同时印有被测位置点标识和步骤106得到的被测位置点的位置信息。

步骤108是将步骤106得到的同一个被测点的多张照片通过步骤107打印出来之后，根据将所拍摄照片显示的被测位置点的位置信息和地理特征选择该被测位置点的风机安装的参考位置。最后在步骤109中，通过存储单元将被测位置点图像和被测位置点的位置信息进行存储。

在风机选址勘查的过程中，对多个预选的位置进行勘查测量，在不同的位置点重复采取上述的测量和图像采集步骤之后，将会得到各个参考安装点的详细图像和位置信息，这样决策人员就可以通过在决策的过程中拥有更多的信息，为准确决策、科学决策提供了坚实的数据基础，进一步提高了决策的科学性，减少了决策过程的主观性。最终得到最合适的风机安装位置。

实施例二

如图2，图3，图4所示，本实施例的方法包括步骤201至209。

201)使用所述选址装置和校准装置进行预测量；

202)针对步骤201反馈的选址装置测量得到的校准装置的位置信息和校准装置的GPS位置信息进行比较和分析，得到位置计算补偿参数；

203)将所述选址装置的图像采集单元的焦点对准被测位置点，拍摄被测位置点的照片；

204)计算控制单元将测距单元得到的距离信息和定位单元得到的定位信息以及步骤202所得到的补偿参数，计算得到被测点的位置信息；

205)通过显示屏显示被测位置点图像和被测位置点的位置信息；

206)使用所述选址装置在不同地理位置对同一被测位置点进行测量，计算得出准确的被测位置点位置信息；

207)打印所拍摄照片，所述照片包含被测位置点标识，步骤206得到的被测位置点的位置信息；

208)根据所拍摄照片显示的被测位置点的位置信息和地理特征选择风机安装的参考位置；

209)通过存储单元将被测位置点图像和被测位置点的位置信息进行存储。

本实施例的一种风机位置选址方法与实施例一的区别在于:实施例二中，步骤202中在对于步骤201的预测量结果进行处理的时候，采用的是将步骤201反馈的选址装置测量得到的校准装置13的位置信息和校准装置的GPS位置信息进行比较和分析，得到位置计算补偿参数；该补偿参数在步骤204的被测位置点的位置信息计算的时候被使用到运算的过程中，通过计算控制单元自动的实现误差补偿。

比如，在进行预测量步骤201之后，在步骤202中分析得到选址装置的测量结果比校准装置GPS定位模块15的定位信息向右侧偏差0.5度，并且测试步骤203得到的被测位置点相对于选址装置向右旋转了25度，那么在步骤204的计算时，水平方向的夹角，就应该计算为向右旋转24.5度，同理倾角传感器的运算补偿也是同样的原理。除此之外其他的选址步骤与实施例一的步骤相同。

实施例三

如图3，图4所示，本发明使用的风机选址方法中使用了风机选址装置。本实施例所述的一种风机位置选址装置，包括外壳8，图像采集单元，测距单元，显示屏1，定位单元，计算控制单元和存储单元。校准装置13放置到选址装置可视的位置，通过校准装置显示屏14显示校准装置GPS定位模块15得到的校准装置13所处位置的准确GPS信息。外壳8的前端具有用于安装所述图像采集单元的光学镜头4的圆形开口，所述光学镜头4下端设置有测距单元5的发射器和接收器，所述外壳8顶端设置有与外壳8连接的显示屏1，所述外壳8侧面具有外接数据线接口，(本实施例采用的是USB接口7)，所述外壳8侧面还开有卡槽口6，用于放置存储卡，所述定位单元和处理存储单元分别安装固定于外壳8内部。

为了实现较好的拍摄和测距定位效果，本实施例的图像采集模块采用了10倍的光学变焦镜头—光学镜头4。图像采集单元通过光学镜头4和内部的图像处理单元，将被测点的图像信息采集下来。本实施中的测距单元5使用的是激光测距仪，激光测距仪具有精度高测距距离远等特点，可以较好的满足风机位置选址勘查的要求。该测距单元5的发射端和接收端位于光学镜头4的下面，用于测量选址装置和被测位置点之间的直线距离。同时本实施例的选址装置内部还装有定位单元。定位单元包括GPS模块，数字罗盘和倾角传感器。GPS模块的目的是获取选址装置所在位置的精确的地理坐标(至少包括经纬度坐标和海拔高度等信息)，数字罗盘的目的是获取被测位置点相对于选址装置的水平方向夹角，倾角传感器的目的是获取被测位置点相对于选址装置的竖直方向的夹角。通过上述的测量和定位过程，在得到了选址装置的准确地理坐标、被测位置点与选址装置直线距离、被测位置点相对于选址装置水平夹角、被测位置点相对于选址装置竖直方向夹角这四个数值之后，选址装置的计算单元通过余弦定理就可以得到相应的被测位置点的地理坐标了。这样也就实现了对于勘查人员对于可视被测位置点的远程坐标定位的功能。

同时为了达到更好的拍摄，测距和远程定位的效果，本发明通过带有十字形标识线条的显示屏1来对辅助光学镜头4的对焦和测距单元5发射器的瞄准，所述线条交叉点为测距单元5的测距焦点，同时也是光学镜头4的焦点。

在实际的勘查过程中，需要提供显示屏能够旋转的功能来方便勘查人员在不方便观察的角度和位置作业。因此本装置的外壳8的顶部与显示屏1主体之间设有转轴9，转轴9的一端与外壳顶部连接，另一端与显示屏1主体连接并可绕圆周方向旋转，当需要让显示屏1旋转角度的时候，只需要把显示屏向顶部方向拉起，让固定杆2从固定孔3中拔出后，就可以实现显示屏1绕转轴9进行旋转。同时除了让显示屏1可以旋转，还必须要同时提供锁定机构，使得在不使用本设备时，显示屏和主体设备的位置固定。本实施例中的锁定机构包括设置在显示屏主体上的关于转轴对称的固定杆2和设置在外壳顶部的与固定杆相适配的固定孔3。当固定杆2插入到固定孔3时也就实现了显示屏的锁止。于此同时通过9转轴中间的数据连接通道实现显示屏和选址装置主体的数据连接。

为了将采集到的宝贵勘查资料安全存储，本发明采用了多种数据备份的方式，既可以通过本装置内部的存储介质存储被测物体的图像和位置信息，并按照时间对所记录信息进行排序存储；还可以通过插接到卡槽口6的外部存储设备存储被测物体的图像和位置信息，进一步地，还可以通过外接的数据线进行数据传输从而实现外部备份。

同时为了满足野外勘查的要求，本发明也进行了很多针对性的设计：首先以上的这些操作过程都可以通过显示屏1旁边的控制键10方便完成，另外本机还配备了大容量的电池，同时还将充电接口设置为标准的USB接口7，可以在本机原配的充电数据线损坏时让勘查人员可以通过常用的手机或其他数码设备的USB接口7连线对本机进行紧急充电。同时通过USB接口7也可以实现上述的数据传输的需求。

选址装置底部安装三脚架12。作为一种长距离的拍摄，测距和定位设备，本发明底部还设置了用于与标准相机三脚架12连接的三脚架螺孔11。通过和三脚架的12的连接固定，可以让本装置更加稳定，从而不但可以更好地对远距离物体进行拍摄，同时还克服了长距离的测距手持设备常常出现的，由于不可避免的抖动而造成的测距单元无法快速准确测距的弊端。

以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明方案的范围内。