CN101918767A - 用于提供能源系统的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供用于给一个地点配置能源系统如太阳能系统的装置和方法。根据本发明一个实施例的装置包括用户接口模块，该用户接口模块提供用于从用户如前者买家处接收信息的图形用户界面。所述信息包括用于要被配置的所述地点的位置信息。图像检索模块连接至所述图形用户界面和地理信息源。所述图像检索模块检索到与由用户提供的位置相对应的所述地点的至少一张图像。尺寸测量模块用于使用户能够对所述图像所描绘的安装表面进行测量。基于这种测量来选择能源系统构件。

Description

用于提供能源系统的方法和装置
对有关专利申请的交叉引用
本申请要求以下专利申请的优先权：标题为“用于提供太阳能系统的装置和方法”、申请日为2007年10月4日、中请号为60/977,592的美国临时申请；标题为“测量屋顶尺寸以便安装太阳能电池板的装置和方法”、申请日为2008年2月8日、申请号为61/025,431的美国临时申请；以及标题为“客户关系管理模块、营销模块、快速测量尺寸”、申请日为2008年4月22日、申请号为61/047,086的美国临时申请。
技术领域
本发明一般地涉及用于提供能源系统的方法和装置，特别地，涉及用于提供太阳能系统的方法和装置。
背景技术
在如今的节能社会中，人们对与传统能源系统有关的环境和成本的关注与日俱增。对石油和天然气价格的关注，以及由于最近的飓风和其它自然灾害而变得突出的环境方面的关注已使人们的注意力集中于替代能源和系统。
所谓的“清洁能源”为减轻目前的能源关注提供了很多的希望。例如，目前的太阳能技术为房主提供了重大的经济和环境效益。太阳能技术的发展在当地、区域及联邦能源退税计划提供的财政激励下受到广泛鼓励。
但尽管有这些好处和激励措施，许多房主仍然不愿从传统的燃料基系统转向先进的太阳能和其它替代能源技术。人们不愿意转变的原因部分在于，从传统能源系统转变到替代能源系统如太阳能系统需要时间、专门技术和额外花费。当今的市场没有给消费者提供足够的与能源系统的花费和好处有关的信息、以使潜在买家在考虑替代能源系统时做出知情选择。
例如，测量房主的特定屋顶空间的尺寸包括测量该特定屋顶空间的所有有关特征需要由技术人员进行现场测量。还有，目前不能远程评估可能影响特定系统的性能的遮蔽问题和其它当地因素。潜在买家也难以想象出安装在买家的真实屋顶上的系统将呈现出怎样的形象。结果是，买家在考虑购买时可获得的关于系统的工程要求、美学效果、花费和环境影响的信息十分有限。
所需要的是为消费者、承包商、第三方供应商和其他人提供便捷、广泛和现场的特定信息的系统和方法，所述特定信息用于为某一地点配置太阳能系统。另外还需要为潜在买家提供与能源系统成本、效益和替代能源系统的美学效果有关的现场特定信息的系统和方法。
发明内容
本发明为消费者、民营企业、政府机关、承包商和第三方供应商提供用于收集与能源系统的购买和安装有关的现场特定信息的工具和资源。
附图说明
本发明的这些和其它目的、特征和优点将在下面参考附图对本发明的详细描述中变得清晰，其中：
图1为展示根据本发明的用于提供能源系统的装置的高水平框图；
图2展示了用于为用户展示能源系统的图形用户界面(Graphical User Interface，GUI)；
图3展示了让用户能够提供用于安装现场的地址信息的GUI；
图4展示了一个显示屏，该显示屏上显示了节能的图形标志和根据本发明一个实施例的安装在用户指定安装表面上的太阳能系统的图像；
图5根据本发明一个实施例的尺寸测量子系统的框图；
图6为选择用于能源系统的安装的屋顶的一个例子的透视图；
图7是屋顶安装表面的俯视图，该图展示了根据本发明一个实施例的屋顶图像测量标记的布置；
图8为从另一个方向看过去的图7所示安装表面的俯视图，图中包括根据本发明一个实施例的测量标记；
图9是包括安装表面的结构的侧视图，所述安装表面包括根据本发明一个实施例的屋顶；
图10展示了根据本发明一个实施例的安装表面的图像；
图11展示了安装表面的俯视图，图中还包括根据本发明一个实施例的测量工具；
图12为图11所示测量工具的俯视图；
图13为图11所示屋顶的透视图；
图14为图11所示屋顶的俯视图；
图15为图11所示测量工具的透视图；
图16-19展示了对于屋顶图像的不同方位、图11所示测量工具相对于图11所示屋顶的定位；
图20为尺寸测量单元的框图，所述尺寸测量单元提供用于根据本发明一个实施例的安装表面的遮蔽信息；
图21为根据本发明一个实施例的能源规范子系统的框图；
图22为包括根据本发明一个实施例的系统构件的示例性太阳能系统的框图；
图23展示了一个显示屏，该显示屏显示了包括安装好的能源系统的用户指定安装表面的图像，还显示了与所述安装好的能源系统有关的信息；
图24为根据本发明一个实施例的报价子系统的框图；
图25为展示用于提供根据本发明一个实施例的能源系统说明书的方法的各步骤的流程图；
图26为展示用于配置根据本发明一个实施例的构件包的方法的各步骤的流程图；
图27为展示用于产生根据本发明一个实施方式的能源系统说明书的方法的各步骤的流程图；
图28为展示根据本发明一个实施例的用于确定斜度的方法的各步骤的流程图；
图29为展示用于确定根据本发明一个实施例的安装表面的遮蔽的方法的各步骤的流程图；
图30为展示用于为根据本发明一个实施例的能源系统提供报价的方法的各步骤的流程图。
具体实施方式——配置装置和方法
定义
术语“PV电池”是指光伏电池，也指太阳能电池。
术语“PV模块”和“太阳能电池板”及“太阳能瓦片”是指光伏电池互相连接装配的各种不同安排；
术语“PV阵列”是指多个互相连接的太阳能电池板或太阳能瓦片；
术语“配置(provisioning)”是指提供、供给、配备、安装或者准备提供、供给、配备、安装用于将能量送至现场的能源系统和能源系统构件。
图1配置装置
图1展示了根据本发明一个实施例的配置装置100。本发明的装置100和方法可应用于能源系统的配置过程中，例如，应用于太阳能系统和其它替代能源系统。太阳能系统包括离网系统和并网系统。离网系统包括设计用于家庭、休闲车、机舱、和备份及便携式电源的独立系统。本发明的装置和方法还适合用于供应并网系统。本发明其它的实施例适合用于供应混合离网系统，包括带有其它能源系统的系统集成汽油、丙烷或柴油发动机电源。
装置100使用户，例如用户107，在不需要访问要被配置的现场的前提下，能够有效、节省和精确地进行能源系统配置过程的多个阶段。例如，装置100提供用于测量用户指定屋顶或其它用户指定的其它安装表面的工具。本发明的一个实施例提供一种尺寸测量装置，该尺寸测量装置用于确定用户指定安装地点的太阳能光伏发电潜力。装置100与用户指定屋顶空间和市售系统构建需要的能量相匹配，而不需要技术人员或工程师亲自访问所述用户指定安装地点。
装置100包括：图形用户界面模块200和至少一个能源规范子系统3000，包括斜度计算器594的尺寸测量子系统500，遮蔽子系统2000，图像检索子系统110和组装结构子系统3100。装置100的不同实施例被配置为还可与多个能源系统相关数据库中的至少一个进行通信，所述多个能源系统相关数据库例如承包商数据库113、客户数据库103、能源构件数据库105、元数据源130、住宅能耗信息数据库117、能源退税计划信息数据库115和住宅建筑规范数据库111。
在此公开的装置100的实施例可以采用市售的部件。例如根据本发明的教导采用市售处理器或计算机系统，使得装置100包括至少一个子装置100、2000、3000、3100、500和/或200。例如，本领域的普通技术人员将在阅读本说明书的基础上认识到，市售的处理器、存储模块、输入/输出端口和其它市售的硬件构件适合用来建构装置100的实施例。可以根据本说明书的教导组装这些构件，以获得各种不同的实施例。
另外，本说明书中包含的教导可应用于硬件与软件构件的各种组合中。合适时，在此提供的流程图和详细描述将使本领域普通技术人员能够实施本发明实施例的特征和功能。此外，本发明的一些实施例被配置用于装置100与数据库111-130之间通过有线或无线互联网或其它网络通信链路进行的通信。本发明的其它实施例被配置用于装置100的子系统之间的无线或有线互联网通信。
图形用户界面(GUI)200
装置100采用图形用户界面(GUI)，该GUI使用户107能够与装置100及其子系统进行互动。根据本发明的一些实施例，GUI200通过一个服务器实现，该服务器提供站点并作为互动网页，用于收集信息并将计算结果、图像及其它能源系统信息提供给用户107。图3展示了GUI的一个例子，该GUI显示在用户系统106的显示设备108上。显示设备108将显示屏380展示给用户107。显示屏380的至少一部分381被设定为从用户107处接收用户信息，例如，地点位置信息。
装置100接收用户提供的与要配备太阳能发电设备的地点的位置有关的信息。GUI 200将用户提供的信息提供给装置100。装置100用这些信息从地球物理数据库109中检索到所述地点的图像153。装置100将所述图像，例如房屋391的屋顶的图像，显示在用户系统106的显示设备108的显示屏380上。
装置100的实施例使用户107能够与装置100互动，以至少部分自动地确定与地点的安装区域的尺寸有关的信息。图3展示了显示在用户系统106的显示设备108的显示屏380上的GUI 381。GUI 381使用户107能够提供位置信息，例如用户指定地点的地址393。装置100在所述位置信息的基础上提供所述用户指定地点的图像353。GUI 381与装置100的尺寸测量子系统500合作以执行尺寸测量工具，该工具使用户能够基于图像353确定表面尺寸和表面的斜度。因此不需要对安装地点作物理访问来进行测量和尺寸计算。
图像检索子系统110
现在回到图1，图像检索子系统110与图像源109通信。在这里，术语“图像”是指摄影图像，也指表征摄影图像信息的数据和电子信号。术语“图像”还指包括其它类型的图像的数据，所述其它类型的图像如静止视频图像、视频帧和动态视频图像的视场。装置100中可适用很多种图像类型和格式。适合的图像格式包括含有卫星或空中摄影的标准文件格式(例如JPG、GIF、PNG等)以及通过多级服务器提供的图像，借助该多级服务器，单个图像被打散成许多片，这些片再被结合起来形成完整的图像。另外，除了卫星或空中摄影之外，这些图像还可从其它数据源处产生，例如矢量图、3D(CAD)文件和其它数据源。
在本发明的一个实施例中，图像源109包括提供例如图像153和154的地理图像数据库。在本发明的一个实施例中，图像153和154包括与图像相对应的数字资料，所述图像包括卫星照片。在本发明的一些实施例中，图像153和154包括由第三方上载到源109的图像和由装置100的用户用其它方式提供给源109的图像，所述第三方如房主、网站管理员。在本发明的其它实施例中，图像源109包括本地存储的图像。
在本发明的一个实施例中，例如通过卫星或空中摄影获得地理区域的图像，所述地理区域包括要配备能源系统的潜在地点。用图形地理编码软件对所述图像进行编码并储存在存储器如地理数据库109中。地理编码是指从其它地理数据如街道地址或邮政编码中找到相关的地理坐标(通常用纬度和经度表示)的过程。有了地理坐标，就可将特征绘成地图并输入到地理信息系统中，或者将所述坐标通过地理标注方式嵌入媒介如数码照片中。
反向地理编码是指在地理坐标的基础上找到相关的文字位置如街道地址。地理编码器是实现这一过程的软件或(网络)服务。本发明的一些实施例依靠反向地理编码器在地理坐标的基础上获得地点的地址。例如通过检查地理编码的图像来确定地理坐标，所述图像包括将要配备能源系统的地点。本发明的实施例采用包括图像源109的地理信息服务(Geographic Information Service，GIS)如Google EarthTM。
在本发明的一个实施例中，图像源109包括考虑配备能源系统的地点的图像，其中，所述地点包括至少一个建筑结构如一栋房子。所述地点的至少一个图像表现为平面图，例如建筑物屋顶的俯视图或仰视图。在本发明的一些实施例中，图像源109包括用于太阳能能源系统的安装的屋顶的至少一个透视图。在一个实施例中，图像检索子系统110被设定为接收第一图像153和第二图像154，所述第一图像153包括屋顶的平面图，所述第二图像154包括屋顶的透视图。
尺寸测量子系统500-斜度计算器594
装置100包括具有斜度计算器594的尺寸测量子系统500。尺寸测量子系统500被连接用于与图像检索子系统110和GUI 200进行通信。图像检索子系统110被连接用于，例如通过互联网179，与至少一个图像源109进行通信。图像检索子系统110被配置来提供要被装备(能源系统)的地点的至少一个图像153。
GUI 200与尺寸测量子系统500配合，以执行尺寸测量工具，该尺寸测量工具使得用户107能够确定表面尺寸和表面斜度，而无需对安装地点进行物理访问来进行测量和尺寸计算。响应接收到的用户信息数据，从地球物理数据源109处下载地球物理数据，该地球物理数据包含至少一个图像。在用户提供的信息的基础上选择下载到的地球物理信息。例如，当用户107为考虑购买能源系统的消费者时，所述用户提供的信息包括，例如，要安装能源系统的住宅的地址。在这种情形下，用户住宅的图像，包括用户的屋顶的图片，就被从图像源109中下载下来。在本发明的一个实施例中，装置100将至少一部分下载下来的图像显示在用户系统106的显示设备108上、展示给用户107。
用户107通过GUI 200与装置100和尺寸测量子系统500互动，以测定显示出来的图像中包含的部分安装面积。测量结果被提供给斜度计算器294。斜度计算器294在由用户107所作的图像测量的基础上确定表面的斜度，例如屋顶斜度。本发明的替代性实施例则在由尺寸测量子系统500自动进行的测量的基础上，确定其它安装表面的斜度，所述其它安装表面例如不与建筑物和地面相关联的安装平台。
遮蔽子系统2000
在本发明的一个实施例中，图像检索子系统110将至少一张下载的图像153、154提供给遮蔽子系统2000。在本发明的一个实施例中，遮蔽子系统2000通过GUI 200与用户系统106通信，以使用户107能够与下载的图像互动，从而识别影响到安装表面上的阳光入射的遮蔽对象。在本发明的其它实施例中，用户互动不依赖于对遮蔽对象的识别。相反地，装置100用图像分析技术来识别图像中的阴影，并在图像中的阴影信息的基础上产生遮蔽数据。
能源规范子系统
能源规范子系统3000被连接用于与尺寸测量子系统200进行通信。在本发明的一些实施例中，能源规范子系统3000还被连接用于与遮蔽子系统500进行通信。能源规范子系统3000接收来自尺寸测量子系统500的尺寸测量信息。在本发明的一些实施例中，能源规范子系统3000接收来自遮蔽子系统2000的遮蔽信息。能源规范子系统在所述尺寸测量信息和遮蔽信息的基础上，提供用于所下载的图像所代表的地点的能源系统规范。
在本发明的一些实施例中，能源规范子系统300被连接用于与组装结构模块400通信。组装结构模块400被连接用于与能源系统构件信息源(如能源构件数据库105)通信。
组装结构模块3100
组装结构模块3100被配置来与构件数据库105和退税计划数据库115中的至少一个进行通信。组装结构模块包括计算器模块(未图示)。组装结构模块产生至少一个构件组合，该构件组合包括适于安装在消费者的地点的太阳能构件。为此，组装结构模块对以下信息中的至少一些进行评估：由尺寸测量模块500提供的、与将由太阳能系统提供的能量有关的信息；屋顶斜度、屋顶面积、遮蔽和其它计算的结果。
组装结构模块3100与构件数据库105通信，以确定包括提供给消费者的构件组合的合适的构件选择。组装结构模块从数据库105处获得与构件价格有关的信息。在此信息的基础上，组装结构模块3100产生至少一个构件组合，该构件组合包括用于用户地点的太阳能系统的合适构件。与所述构件组合有关的信息，包括价格信息，由组装结构模块3100通过用户界面模块200提供给用户系统106。该信息被显示在用户显示器106上，以让用户选择要购买的构件组合。组装结构模块接收用户的构件组合选择。
外部数据库
装置100包括系统接口，该系统接口用于与外部数据库和与能源系统有关的信息源进行通信。例如，本发明的实施例被配置来与以下数据库通信并接收来自这些数据库的数据：地球物理数据库109、住宅能耗信息数据库117、能源退税计划信息数据库115和住宅建筑规范数据库111。
本发明的一些实施例包括承包商数据库113。在这种情况下，承包商数据库113储存信息，该信息包括例如：承包商的位置、资格、可用性等等与承包商和安装支援人员有关的信息。这样，装置100的一些实施例使得用户107能够与GUI 200互动，以选择承包商来安装用装置100获得的能源系统。根据本发明的一个实施例，太阳能系统的安装者，例如电工或电气承包商，具有在线销售服务、客户服务和系统维护。本发明的一些实施例包括在客户要求面对面讨论的时候、自动派遣安装人员和销售人员去客户的住宅的能力。
安装完成之后，本发明的装置和方法的一些实施例将客户信息存储在用户数据库103中。根据本发明的一些实施例，与客户的能源逆变器(例如装备有计量器)的无线输出相连的互联网将集合、分析并显示已安装的能源系统输出及节省情况(经济上和环境上的)。根据本发明的一些实施例，安装之后，自动安排经常性和按需进行的实地考察，以维护、清洁和服务客户的系统。
与利用替代性能源平台的退税有关的信息由能源退税计划数据库115提供。在那种情形下，装置100与数据库115通信，以将财政激励因素计入针对特定用户指定地点的成本计算中。
因此，本发明的实施例提供能源系统的直接出售、远程自动尺寸测量和运送。本发明还提供降低成本和提高客户获得能源系统信息的容易程度的方法。
图27为展示用于安装根据本发明一个实施例的能源系统的方法的各步骤的流程图。在步骤2703，接收与要安装能源系统的地点有关的信息。在本发明的一个实施例中，用户，例如能源系统的潜在买家，利用例如个人电脑访问一个网站来实施本发明的装置和方法。所述网站的网页提示所述用户提供信息，该信息为要用于将太阳能系统装配给用户的信息。
在本发明的一个实施例中，从用户处接收与地点有关的信息，所述用户例如可能正在考虑在自家屋顶上安装太阳能系统的房主。在本发明的其它实施例中，与要安装能源系统的地点有关的信息由供应商提供给代理商、商业策划者或者其他想要获得与地点的能源系统有关的信息的第三方。在步骤2703接收到的关于用户/房主的信息的例子包括这类数据：邮政编码、房屋年龄、房屋的平方英尺面积、居住者数量以及在连续12个月内消耗能源的总花费。本发明的装置和方法的各个实施例利用这些信息，至少部分地确定一栋房屋的能源需求。
接收用户信息数据之后，作为回应，在步骤2725，地球物理数据被从地球物理数据源中下载下来。基于客户提供的信息来对下载下来的地球物理信息进行确定。所述地球物理信息包括，例如，客户住所的图像，包括客户屋顶的视图。在本发明的一个实施例中，客户被显示为他们自己的房屋的图像。在本发明的一个实施例中，所述图像是用卫星影像地理编码软件获得的。本发明的一个实施例采用GIS服务(例如Google地图)来获得图像进行定位和查看特征。在本发明的一些实施例中，只从图像源中检索到一张图像。在本发明的其它实施例中，例如依赖于三维模型的实施例中，从图像源中检索到一张以上的图像。在本发明的其它实施例中，不需要从图像源中下载图像来获取地点图像。例如，图像被显示在用户的计算机系统的显示设备上。
步骤2750中，确定地点的规格(也可以说“尺寸”)。地点规格的例子包括表面几何特性，例如，屋顶的形状和面积。在一些实施例中，地点规格包括表面的斜度，例如屋顶的斜度。通过分析在步骤2725中获得的图像来确定所述地点规格。在本发明的一个实施例中，通过分析在步骤2725中获得的图像来自动确定所述地点规格。在本发明的其它实施例中，地点规格由用户确定或提供。在步骤2775中，所述地点规格用于产生针对所述安装地点的能源系统规范。
图5尺寸测量子系统500
实施例1
一旦安装表面的图像被下载到装置100之后，尺寸测量子系统500就开始测量所述安装表面。通常，安装表面的规格，例如屋顶面积，由代表所述表面的不同视图的叠加图像来确定。例如，将至少两张代表所述表面的不同视图的图像通过图形用户界面提供和显示给用户。该用户利用鼠标、键盘、指针、轨迹球或其它工具手段所述图像。操作所述图像，使得一张图像叠加在另一张图像之上。接着通过图像位移的矢量评价来确定所述规格。
图5展示了根据本发明一个实施例的远程尺寸测量子系统500。子系统500包括图形用户界面560，该图形用户界面560用于与可由用户507操作的计算机系统506通信。GUI560还用于与图像检索子系统例如图1中的子系统110通信。GUI 560提供用于显示在用户系统506的显示设备508上的图像。通过与被显示的图像的互动，用户507产生测量结果504，该测量结果504被提供给建模单元591。
术语“尺寸测量(sizing)”在此是指获得或产生通常为矩形平面状的安装表面如屋顶侧面的长度和宽度测量结果。安装表面为屋顶的表面区域，例如，预备要安装能源系统构件的屋顶侧面。根据本发明的一些实施例，安装表面的尺寸测量借助用户与系统500的GUI560之间的互动、自动或至少部分自动地通过尺寸测量子系统500来实现。
根据本发明的一个实施例，通过在包括可安装区域的二维视图的第一视图上标绘所述可安装区域的周界来确定安装表面的形状。标绘点与安装表面所在平面的交集确定了安装表面的三维周界。
图6和9分别展示了屋顶600的透视图和侧视图。屋顶600由屋顶侧表面640和641(641在图6中不可见)界定。如图6所示，屋顶表面640由平行侧缘631和731以及平行侧缘630和730界定。屋顶侧表面640和641会合、形成屋脊641。屋脊641相对于侧表面底缘630而言处于升高的位置。屋脊641相对于底缘630的升高由尺寸标注H表示。屋顶600的跨距用B表示。在图6中，屋顶600的方位由轴670标示。在图9中，屋顶600的方位表示为轴970处。
图10展示了根据本发明一个实施例的用于测量屋顶图像的GUI。视图1000展示了包括要被测量的结构，例如包含屋顶600的房屋，的图像。在有些情形下，视图1000中展示的图像将包括屋顶600和相邻结构，例如房屋1002和1004。在此情形下，用户507用标记例如十字形标记1010来选定要被测量尺寸的房屋或屋顶形状。
在图10所示的本发明实施例中，用户显示器的局部上显示着教学视频剪辑1003，以帮助用户507与GUI 560互动。如图10所示，代表安装表面的表面区域1010可由用户507选定来进行尺寸测量。视图1000显示了屋顶的平面图像，但屋顶实际上是具有三维形状的。为了获得屋顶的规格和斜度，用户通过GUI在显示的图像上选定一些点来界定安装表面。将经选定的点提供给图5所示的建模单元591。建模单元591在由用户提供的二维描述的基础上形成屋顶形状的三维描述。在本发明的一些实施例中，建模单元591依赖由元数据源560提供的图像元数据来形成三维规格描述。图像元数据包括显示出来的图像的图像尺度信息。在本发明的一个实施例中，所述尺度信息用于在从图像上测量到的屋顶规格的基础上确定，例如，屋顶的实际尺寸。元数据包括这样一些信息，例如，经纬度、海拔高度、摄像机位置、摄像机焦距，等等。元数据或者也可以存储在图像本身之中，例如，存储在图像文件中，但不能在显示出来的图像上看见。元数据可以由单独的元数据数据源530提供，该数据源530交叉引用至相应的图像，例如通过563处所示的图像ID。
在确定一个表面的图像的长度和宽度的过程中，尺寸测量子系统500与建模子系统590合作。建模子系统591包括三维转换/翻译模块596和定标器592。图像转换模块596产生用户测量表面上的点的转换或地图。在相对于基准轴线的一个方向上界定了表面形状的这些转换地图点被转换为对应点，这些对应点在相对于基准轴线的任何其它方向上界定表面形状。一旦产生了一个转换，那么在例如透视图上界定了表面形状的点就可被转换成对应点，这些对应点包括所述形状的侧立面模型描述。
侧立面描述包括位移信息，例如相对高度信息。相对高度信息非常重要，例如在确定屋脊相对于屋基的相对高度时非常重要。确定了相对高度后，利用该高度信息和在尺寸测量过程中获得的宽度信息来计算屋顶侧面的斜度。
例如，屋顶的斜度用升高距(d2)/路距(d1)来表示。通过确定檐沟边缘1607与屋脊1601之间的水平距离来估算所述跨距。接着确定用d2表示的屋脊1601高出檐沟边缘1607的升高距。确定了水平距离(跨距)和升高距离(升高距)之后，用斜度计算器504计算出屋顶的角度，并进而计算出屋顶的斜度。因此，房主不需要亲手对真实的屋顶进行实地测量来确定要安装在所述屋顶上的能源系统所用的合适的构件尺寸。
建模单元591将在显示图像的观察方向上界定所述形状的点转换成在侧视图(如图9所示)上界定所述形状的点。在侧视图上界定形状的点提供，例如屋脊641相对于屋基635的，真实的标度相对高度。
建模单元591被连接至斜度计算器594，以提供位移测量结果d。例如，位移测量结果d包括屋脊相对于屋基的z轴位移测量结果，所述屋基沿x-y轴方向铺展。斜度计算器594基于所述位移信息和基础信息提供斜度信息，例如屋顶的斜度。
因此尺寸测量子系统500能够确定安装表面的高度、宽度和斜度，而不需要特定的视图，例如屋顶表面的平面图和正视图。
如图5所示，GUI 600提供视口555和556。视口555和556使用户507能够观察三维场景的二维图像，例如第一图像553和第二图像554。图7展示了示例视口700，该视口700显示了屋顶600的第一图像。屋顶600显示在显示设备508的局部上供用户507察看(如图5所示)。考虑安装能源系统的屋顶600的表面640显示在视口700内。屋顶600以相对于3D轴770的第一方位显示在视口700内。用户507操作与用户系统506相连的鼠标、轨迹球、键盘或其它输入/输出设备来与视口700内的图像互动。为了测量安装表面640的尺寸，用户507在屋顶600的安装表面640的一个角落处设置第一位置标识符711，例如十字形标记。用户507在安装表面640的另一角落处设置第二标识符707。用户507通过在表面705的另一角落放置第三标识符而设定第三位置709。第一、第二和第三位置界定了代表表面640的规格的矩形的长度和宽度测量结果。这样，第一测量结果561被提供给建模单元591，如图5所示。
在本发明的一个实施例中，建模单元591的图像缩放模块590接收由GUI 560提供的用于图像(例如图像553)的规格。图像缩放模块590还从图像元数据源530处接收与图像553相对应的图像尺度信息。
在本发明的一些实施例中，图像元数据被提供在从图像源例如图像源509处接收的图像信息之中。在此情形下，图像检索模块110从接收到的图像信息中取出图像元数据。在本发明的其它实施例中，图像元数据由图像源509之外的其它源提供。在此情形下，各个图像的元数据被提供给图像缩放模块590。在本发明的一些实施例中，识别与元数据相对应的图像(或相反)的信息(如图5中563处所示)包括在图像信息和元数据信息之中。在那种情形下，所述识别信息被系统500用来确定与每个已显示图像相对应的元数据。
图8展示了视口800，该视口800显示了图6所示屋顶600的第二图像。该第二图像以相对于第一图像的3D轴方向770的第二方向870显示。用户507与第二图像850互动，以在第二图像中设定第一、第二和第三位置。用户507将一个标识符例如十字形标志放置在表面640的相应角落811、807和809处，如第二图像中所示。显示在视口800中的表面640的每个角落均与显示在视口700中的表面640的各个角落相对应。例如，显示在视口700中的角落711对应于显示在视口800中的角落811。
如用户507所作的标示所示，第一、第二和第三位置界定了通常为矩形的表面640的长度和宽度测量结果。每个测量结果均相对于表面640的不同轴向方位获得。这样，第一和第二长度和宽度测量结果562被提供给建模单元591，如图5所示。
在以上所述的本发明的一个实施例中，转换/翻译单元596包括市售的3D建模软件包，如AutoCadTM。在第一和第二方位给出界定形状的点，转换/翻译单元596能够在任何方位上描述所述形状，所述任何方位例如图9所示的侧视图方位。那样，转换/翻译单元596提供测量结果d2(如图9中919所示)，所述测量结果d2代表屋脊与屋基之间的位移。
实施例2
图11-19展示了尺寸测量子系统500的一个替代性实施例。图11展示了GUI的一个例子，该GUI显示了通过视口1100展示出来的屋顶图像600的俯视图。包括屋顶侧表面640的安装区域将被测量。视口1100中显示了交互式测量工具1107。测量工具1107的用户操作将使工具1107相对于第一和第二图像被放置，所述第一和第二图像从不同方向描绘了同一屋顶600。所述测量工具可被用户507旋转和调节尺度，以使其与待测目标如屋顶对齐。
在本发明的一个实施例中，在视口1100中显示工具1107之前，先对交互式测量工具1107的规格进行校准。例如，基于图像600的元数据将图像600的像素尺度确定至英尺。
通过用户与工具1107的互动，可以调节交互式测量工具1107在视口1100内的位置，所述用户与工具1107的互动通过鼠标、键盘、轨迹球或其它输入/输出设备进行。另外，侧面1157和1167的长度也是可由用户调节的。为了测量安装表面区域640，用户507将测量工具1107放置在屋顶600上，使其与一个屋顶600的一个侧面例如S1对齐。用户507调节测量工具1107的一个侧面(例如侧面1157)的长度，使其与屋顶600的侧面S1的长度在长度上相对应。测量工具1107的另一侧面1167与屋顶600的侧面S2对齐，其长度也被调节为与屋顶600的侧面S2的长度相对应。
用户507在测量工具1107的周界内沿屋脊641拖曳线工具，以对屋脊641进行标记。画出屋脊线之后，用户507开始读取测量工具1107的尺寸。此外，确定测量工具相对于轴1105的方位。
图12展示了一个3D(三维)形状例如图11所示屋顶600的表面或面1200的平面图。视口1200向用户507展示了第一图像1215。表面形状1215由长度l(1205处所示)、基线b(1207处所示)和显示图像的屋脊线1209所界定。显示的表面形状在基准面内被定向，例如定向在基准轴线1211的x-y平面上。用户507操作于用户系统506相连的鼠标、轨迹球、键盘或其它输入/输出设备来与图像1215互动。
为了测量表面1215的尺寸，用户507将尺寸测量工具1107(如图11所示)叠加在图像1215上。用户507用键盘、鼠标、轨迹球或其它输入/输出设备调节所述工具的尺寸。调节工具1107的尺寸，使尺寸测量工具1107的一侧长度与图像表面1215的长度l(1205处)相匹配。同样地，用户507调节矩形尺寸测量工具1107的一侧宽度，使之与表面图像1215的长度b相匹配。这样，用户507提供包括长度和基线测量结果的形状1215的描述，以及形状1215的相对于基准轴线1211的方位。所述描述被提供给建模单元591。
包括测量工具1107的尺寸和方位的第一图像测量结果561被提供给建模单元591，如图5所示。建模单元591确定转换地图点，该转换地图点将测量工具1107在图11中的俯视方位上的形状界定为测量工具1107的形状，因为该形状将在与给定轴向方位有关的三维空间内以工具1107的任何其它方位呈现。
用户507将测量工具1107操作至第二视口1300，如图13所示。图13展示了视口1300，该视口1300显示了图11所示屋顶600的透视图。屋顶600的透视图相对于三维基准轴线1311定位。用户507相对于基线和屋顶600的透视图的长度来调节工具1107。
建模单元591的转换/翻译单元596使得测量工具1107能够在三维空间内的操作，如图5所示。测量工具1107任一侧的长度的条件导致工具1107剩余侧长度的相应调节。此外，测量工具1107可作三维旋转。图15展示了测量工具1107在三维空间内与图13所示视口1300内的屋顶图像600对齐的方位。
图16展示了测量工具1107在视口1300内相对于屋顶600的放置。一旦放置在合适的方位之后，工具1107的侧长度就被调节到与屋顶600的测长度相一致，如图17所示。在图17中测量工具1107被放置，其放置方式使得测量工具1107的侧面b与屋顶600的基线b对齐。当测量工具1107如图17所示放置时，测量工具1107获得第二测量结果。此外，与测量工具1107相对于基准轴线1611的方位有关的信息被提供给建模工具1107。转换/翻译单元596用提供的这些信息以及缩放单元592提供的信息来确定对屋顶600的实际测量结果。
图18和19展示了用于测量屋脊650到屋基635的位移的测量工具1107。建模单元591(图5)利用该位移信息来确定屋顶600的斜度。如图18所示，用户507在z轴方向上移动测量工具1107，将该工具从图17所示的位置移动到图18所示的位置，即：移动基线635至屋脊641的距离d。图19展示了测量工具1107在图17中的位置和在图18中的位置之间的距离d。该距离测量结果d被提供给建模单元591。转换/翻译单元596确定屋脊641相对于真实世界中的屋顶600的屋基635的高度h。一旦知道了真实世界中的高度，屋顶的斜度就确定了。
以上描述涉及测量工具1107的一个实施例。测量工具1107的替代性实施例展示在图11中的1117处。在图11的1117处展示的实施例中，测量工具只有两侧(一侧代表宽度，一侧代表长度)被显示给用户507。
现在回到图5，三维转换/翻译模块596利用所述位移信息来生成屋顶600的三维模型。该模型提供与同一屋顶600的侧视图相对应的描述，包括高度尺寸d。图9展示了一个示例性侧视图描述。
在本发明的一个实施例中，缩放单元592将视口尺寸转换为实际尺寸。在本发明的一个实施例中，所述实际尺寸从元数据中获得。接着，所述系统追踪测量工具1107相对于真实尺寸在几何形状上的改变。
在本发明的一些实施例中，视口中显示的图像被调节至与常规一致。例如，在本发明的一个实施例中，调整图像的大小，以确保：显示图像中的像素值x＝真实世界中图像所代表的目标的英尺值x。在另一例子中，调整图像的方位，以使得真实世界中图像所代表的目标中的竖直方向(上下方向)与选定的基准轴线相对应，所述基准轴线例如：用于显示在视口内的图像的z轴。
安装表面测量工具1107的一个简单实施方式包括叠加在目标的图像之上的二维矩形，该矩形具有预定的高度和宽度(相当于高度为0的三维盒子)，所述目标具有已知的放大率/比例/分辨率(分辨率)和旋转(例如：1像素＝1英尺上-下图像)。第一模型的尺寸(高度&宽度)可被调节至与所述目标的尺寸相匹配。由于图像的分辨率已知，因此目标的实际尺寸可以被计算出来(图像上10像素的长度可代表地面上的10英尺)。
图2800展示了用于确定安装表面的斜度的方法的各个步骤，步骤2803中，代表安装表面的图像的平面图被显示。步骤2805中，在安装表面图像的周界周围放置第一标记。步骤2807中，显示安装表面的透视图。接着在所述安装表面的图像的周界周围放置第二标记。步骤2813中，在透视图上竖向移动尺寸测量窗口，移动距离为安装表面的基线与表面的屋脊之间的距离。以上位移量被转换为高度测量结果，例如，与侧视图相对应的、代表屋脊的实际高度的高度。步骤2817中，在所述高度的基础上计算斜度。
图20遮蔽子系统
光伏电池的电输出对遮蔽非常敏感。即使只有电池、模块或阵列的一小部分被遮住，而其它部分仍然处于太阳的照射之下，电输出也会急剧降低。因此，本发明的实施例提供考虑遮蔽因素的系统和方法，所述遮蔽因素例如树木、建筑特点、旗杆，或者其它在装备太阳能系统过程中遇到的障碍物。
图20展示了被配置用于确定对于安装表面的遮蔽的尺寸测量子系统500的一个实施例。为了确定遮蔽情况，用户507在遮蔽对象的图像和安装表面一起出现在视口时，对所述遮蔽对象的图像进行测量。用户507测量遮蔽对象的大小的方式与上述测量屋顶尺寸大小的方式相同。
本发明的不同实施例采用单个结构的多张相应图像(与可获取的元数据相关联)来确定遮蔽系数。本发明一个实施例的技术是，在三维空间内绘制真实的点以获得结构的图像。将包括二维和/或三维形状的参考形状叠加在一张或多张这种图像上，叠加方式与上面描述的图12-19中的测量工具的叠加方式类似。
建模单元591用叠加获得的测量结果来计算潜在遮蔽对象相对于安装表面的角度、距离和相对位置。在本发明的一个实施例中，用户能够创建和/或操作基本形状，例如测量工具1107，来将所述基本形状叠加在通过绘制真实点而获得的结构的图像上。在本发明的一个实施例中，真实世界中的真实点参照例如从地理或地质数据库中获得的图像，这些图像包括结构(如住宅结构)的二维和/或三维卫星图像。
根据本发明的一些实施例，遮蔽对象的三维模型是这样建构的：用户507在遮蔽对象的第一图像上指示出第一组周界点，并在同一目标的第二图像上指示出对应的第二组周界点。在本发明的其它实施例中，不需要指示出周界点就可以识别遮蔽对象的最上面的点。在本发明的一些实施例中，用三维图元或网格为某一场景创建遮蔽对象。在一些实施例中，用计算机辅助绘图(CAD)软件来创建遮蔽对象。
在其它实施例中，通过将来自一个或多个视口的多个周界点转化为三维对象/网格，从而自动地创建遮蔽对象。包括定标器592和三维位置转换器596的建模单元591在第一和第二图像内操作被指示出的点，操作方式与前述用于安装表面的标识符的方式相同。建模单元591提供场景模型，该场景模型包括安装表面的三维描述和安装表面附近的用户指定遮蔽对象。阴影投射计算器从建模单元591处接收场景模型。
此外，阴影投射计算器从太阳路径模型2005处接收太阳光线模型。在本发明的一个实施例中，太阳路径模型2005包括依纬度和经度、以及依年、月、日、时而定的太阳光线投射数据库。在本发明的一个实施例中，通过将遮蔽对象的轮廓投影到安装表面上来确定遮蔽对象在安装表面上投射形成的阴影的边界，投影线平行于太阳光线。太阳光线相对于安装表面的方向通过比较太阳光线模型和场景模型而确定。
太阳路径模型2005建立在已由不同组织制成的图表或太阳计算器的基础上。一种被广泛应用的太阳图表的例子是日照角度计算器，该日照角度计算器来自美国Libby-Owens-Ford Glass Company公司。这是一个计算尺类型的设备，可以直接指出24-52的纬度范围内可被4整除的所有纬度处在一年内任一天的任何时间的H.S.A.值和V.S.A.值。所述计算器还可用于估计任何受到阳光照射的表面在任一季节的一个晴天所能够接收到的太阳辐射。其它适合的图表组是由法国Centre Scientifique et Technique du Batiment制备的太阳能图。这些图表及其使用手册(法文版)可通过加拿大国家研究委员会的建筑研究分会获得，或者直接从巴黎的C.S.T.B.获得。这些适于为时间、日期、纬度和墙壁方位的任何结合建构H.S.A.和V.S.A.。
通过参考场景模型2009来确定阴影在安装表面上的位置。所述场景模型被定位在参考方位上，并在三维空间内旋转，以模拟地球的日常旋转。这样，场景模型2009和太阳光线模型2007被配置为模拟常规的日影仪。日影仪是一种当真实场景相对于太阳移动时，使物理场景模型相对于参考光源移动的特别转盘。所述模型可根据纬度和日期调节。当开始模型旋转时，要考虑安装表面的方位。
表1给出了用于实施阴影投射计算器2000的实施例的阴影计算的一个例子。
表1在北纬44°处的建筑物上投射1英尺高的阴影所需要的突起物长度的英尺数
Figure GPA00001138972700181
此外，从市场上可以购得多种用于肉眼观察预备安装能源系统的建筑物的阳光遮蔽情况的制图程序，这些制图程序适合用来建构本发明的各个不同实施例。例如，“视觉太阳图表(Visual Sun Chart)”是可用来确定安装表面是否可获得太阳能的一种制图程序。
根据本发明的方法的一个实施例，分析图像，以确定在地平线以上大于给定角度处是否存在任何遮蔽要安装的系统的对象。例如，在本发明的一个实施例中，对图像进行分析，以确定方位角上的规定点之间、角度为5-50°之间处，是否存在任何遮蔽要安装的系统的对象。在本发明的其它实施例中，分析图像，以确定在方位角上的规定点之间、大约约26°角处，是否存在任何遮蔽要安装的系统的对象。
在本发明的一个实施例中，获得的遮蔽信息用于确定在那一地点安装所述系统可获得的退税额水平。与本发明的装置相反，常规的系统在进行该步骤时均需要进行花费昂贵的手动现场实地考察。技术员使用工具来测定遮蔽效果，所述工具测量位于工具的取景窗内的对象的几何角度，所述工具的取景窗背对所述系统。本发明一些实施例的技术排除了这种现场考察的必要性。
太阳路径模型2005
下表是包括太阳路径模型2005的数据的一个例子
Figure GPA00001138972700191
太阳路径模型2005是当阳光在给定日期穿过天空时，太阳的角度位置的一小块。在这样一个模型中，横轴显示方位角，竖轴显示仰角。
太阳时间是基于太阳的物理角运动的时间。太阳正午(Solar noon)是当太阳仰角达到其峰值时的时间。太阳时间可通过下式计算：
ts＝tl-4(Lgs-Lgl)+Eqt
其中，ts＝太阳时间，tl＝当地标准时间，Lgs＝当地标准经度，Lgl＝实际经度，Eqt＝天文时差(分钟)。
图19展示了用于确定对安装表面的遮蔽效果的方法的各步骤。步骤2903，接收安装表面的图像。步骤2905，通过在所述表面出现在图像中时对该表面进行测量而确定表面的尺寸。步骤2907，测量出现在所述图像中的遮蔽对象。步骤2909，在对所述表面和所述遮蔽对象的测量结果的基础上生成场景模型。步骤2911，获得太阳路径数据。步骤2913，用该太阳路径数据来确定场景模型上的太阳光线投影。步骤2915，在所述太阳光线投影的基础上确定对于所述表面的遮蔽情况。
面板定位
本发明的一个实施例在确定安装表面的太阳入射的过程中进行面板定位。在本发明的一个实施例中，太阳能面板阵列与地平线成固定角度安装。在本发明的其它实施例中，太阳能面板阵列安装在太阳追踪机构上。根据本发明的一个实施例，本发明的装置的尺寸测量子系统500被配置为与太阳数据源(如太阳路径模型2005)通信。在本发明的一个实施例中，所述太阳数据源包括定位在美国主要城市的纬度的相同角度处的面板的平均高、低点。尺寸测量模块至少部分基于从所述太阳数据源2005获得的信息来确定太阳能面板的推荐方位。
在本发明的一个实施例中，太阳能面板阵列以与地平线成固定角度的方式安装在安装表面上。在本发明的其它实施例中，太阳能面板阵列安装在太阳追踪机构上。
图23能量产生系统规范
本发明的一个示例性实施例产生为用户指定安装地点定制的能源系统规范。能源系统规范涉及指定地点的能量产生能力。例如对于太阳能系统的安装，评估屋顶表面以确定与能量有关的参数，例如可安装面积、安装表面相对于太阳的方位，以及安装表面上的遮蔽对象的作用。在这些参数和可获得的太阳能构件的能量产生特性的基础上，确定屋顶的总的最大能量产生能力。
图23是根据本发明一个实施例的能源系统规范(energy system specification，ESS)产生器2300的框图。ESS产生器2300接收与输入端381处的地点有关的表面尺寸信息。在本发明的一个实施例中，给输入端381提供例如来自尺寸测量子系统200的尺寸测量信息。尺寸测量信息可包括例如可用于安装的表面面积、可安装区域的形状、可安装区域的斜度，以及与安装地点有关的其它信息。
ESS产生器300在针对一个地点的表面尺寸信息的基础上提供针对所述地点的能源系统规范。能源系统规范包括用于确定合适的能源系统构件的信息，所述构件用于安装到要装配能源系统的地点。对于一个而包括屋顶的示例性地点，ESS产生器确定每平方英尺屋顶面积的能量。
在本发明的一个实施例中，ESS产生器确定安装地点的每个可安装表面区域的产能潜力(潜在能够产生的能量)。在一个示例性实施例中，产能潜力可从下式计算得出：
表面面积×太阳隔热值×由于斜度&方位角引起的能量减少值＝太阳能产生潜力
其中，表面面积是以平方米(或等价物)表示的表面面积值，太阳隔热值是指接收到的太阳能辐射值，通常用“千瓦时/年/额定千瓦峰值”来量度。
在本发明的一个实施例中，太阳隔热值是基于太阳隔热数据库(未图示)内的数据计算得出的。在该实施例中，利用用户提供的位置信息来检索所述隔热数据库，以求找到与被选定用于安装的地点相关联的太阳隔热数据。在本发明的一个实施例中，用能源系统规范子系统2300产生的能源系统规范来实现隔热计算，以使之与尺寸测量子系统200提供的安装表面尺寸相对应。在本发明的其它实施例中，能源系统规范子系统2300在参考数据库如数据库117(如图1所示)确定的当地电力成本的基础上计算隔热值。
在本发明的一个实施例中，ESS产生器2300在地点的纬度和经度的基础上提供针对所述地点的规范。在本发明的一个实施例中，从尺寸测量子系统200处接收斜度&方位角信息用于计算。在此，术语“方位角(azimuth)”是指相对于正北方的角度。在能源系统的一些实际应用中，由于斜度及方位角方面的考虑，已安装的能源系统的能量输出减少。
在本发明的一个实施例中，斜坡与“平面”相比的斜度和斜坡的方位角的结合由系统2400基于尺寸测量子系统200提供的信息确定。这种确定减少了表面接收的能量。这种减少量在本发明的一个实施例中经由自动计算得出。
在本发明的另一实施例中，通过参考包含标准参考表的合适数据库来计算所述减少量。在本发明的一个实施例中，ESS产生器2300识别模型地点，该模型地点具有类似于通过ESS产生器2300评估的地点的特征。调节所述模型地点的数据集，使之尽可能地与处于ESS产生器2300评估之下的地点的特征相匹配。例如，如果处于ESS产生器2300评估之下的地点是模型地点的2倍大，且二者具有相同的斜度和方位角，则ESS产生器2300将能源系统规范参数“能量输出量”乘以2，以用于评估中的所述地点。在本发明的一个实施例中，向ESS产生器2300提供来自遮蔽子系统500的遮蔽信息。针对要产生规范的所述表面提供遮蔽信息。在本发明的一个实施例中，遮蔽效果表示为每平方英尺表面面积的能量。
在本发明的一些实施例中，ESS子系统2300接收与家庭能耗有关信息，所述家庭能耗与来自住宅能耗源(例如图1中的数据库117)的客户住宅有关。ESS产生器2300基于所述家庭能耗信息来调节能源系统规范。例如，如果家庭能耗低于产能潜力，则可以调节系统规范，以定义一个系统，该系统具有低于最大可能值的能量输出。
本发明的一个实施例在ESS产生器2300提供的能源系统规范的基础上，为能源系统的自动选择提供构件。例如，用于能源系统构件的规范被存储在构件数据库2305中。ESS产生器2300被配置来与构件数据库2305通信。ESS产生器300比较存储在数据卡中的能源系统规范和用于某一地点的能源系统构件的规范。
图25是展示根据本发明一个实施例的、用于产生能源系统规范的方法的各步骤的流程图。步骤2501：接收包括一表面的图像，能源系统将安装在所述表面上。步骤2503：通过在表面出现在图像中时测量所述表面来确定安装表面的斜度。步骤2505：通过在表面出现在图像中时测量所述表面来确定安装表面的尺寸。步骤2507：确定安装表面的罗盘方位。在本发明的一个实施例中，通过分析所述表面的图像来确定罗盘方位。在本发明的其它实施例中，用与所述图像相关联的元数据来确定罗盘方位。
在可选步骤2509中，基于所述表面的图像来计算安装表面的遮蔽信息，所述表面包括影响所述安装表面的遮蔽对象。通过在确定表面隔热的过程中计算斜度、表面尺寸、表面方位和遮蔽来确定所述安装表面的最大产能潜力。在本发明的一些实施例中，通过考虑选定能源系统构件的产能潜力来计算产能潜力。在本发明的一个实施例中，产能潜力用每平方英尺的千瓦数表示。
构件
图24展示了包括典型构件的太阳能系统2400的一个例子。关于能源系统2400的构件的信息被存储在子系统2300的构件数据库2305中。系统2400包括太阳能面板2401-2409的阵列2450。面板2401-2409通过直流断线2411连接至逆变器2413。逆变器2413通过仪表2414连接至交流断开构件2415。交流断开构件2415连接至交流引入线2417。交流引入线2417通过需给电表2419连接至常规的能源网。
表1提供了用于构件的示例性规范信息，所述构件例如市售的太阳能面板。
Figure GPA00001138972700221
表1
(注：CEC——美国加州能源委员会的电气产品效率规范)
图24报价系统
图24展示了根据本发明一个实施例的报价子系统2400。报价子系统2400包括用于与用户2407的计算机系统2406通信的用户接口模块2460。在本发明的一些实施例中，用户2407是能源系统的潜在买家。例如，用户2407为对购买用于安装在屋顶上的太阳能系统感兴趣的房主。在本发明的其它实施例中，用户2407是太阳能系统的第三方供应商。此时，用户2407与报价系统2400互动，以提供报价给例如商业企业、政府机关和其它对购买安装在某一地点的太阳能系统感兴趣的人和机构。用户接口模块2460连接至组合分析模块2487、组合管理单元2488和组合察看单元2486。
在本发明的一个实施例中，客户屋顶的可见图像与平均尺寸的预定系统一起显示。接着使客户能够“拖上和拉下”太阳能面板，在一些实施例中，客户还能够“拖上和拉下”其它构件，将所述太阳能面板和其它构件拖上或拉离显示的图像。本发明的一些实施例使客户能够用鼠标、键盘或其它输入设备来使所述系统的尺寸缩小或放大。这种实施例使客户能够增大或减小所述系统的尺寸，以与客户的美学和经济选择相配。本发明的一些实施例根据每次“拖上和拉下”调节，实时自动调节屏幕上显示的组合信息，包括成本、经济和环境输出。
那样，本发明的实施例就使客户能够远程设计定制太阳能系统。能源规范系统300连接至组合分析模块2487和图像分析器系统2490。图像分析器系统2490连接至图像2453、2454的源2409。模型存储单元2491连接至组合分析器2487。模型存储单元2491存储着参考组合，包括例如：含有多个预定组合配置的组合，所述组合配置包括通常使用的构件组合的尺寸。
组合分析器2487连接至能源构件数据库2405。能源构件数据库2405存储着规范，包括能源系统构件的成本。能源系统构件规范的一个例子展示在2493处。从能源构件数据库2405中将包括与构件有关的信息的组合信息提供给组合管理单元2488，所述构件被选择以包括一个组合。组合管理单元2488将组合信息存储在组合信息存储单元2497中。根据本发明的一个实施例，组合信息存储单元2497存储与组合构件有关的图像和组合信息。组合察看单元2487提供已组装的组合的图像，将其作为进货选择权显示在系统2406的显示设备2408让用户2407察看。
如图22所示，本发明的装置和方法将客户设计的太阳能光伏发电系统2450的显示图像2503提供为出现在客户屋顶600上的系统。在本发明的一个实施例中，用户可选择的组合2501与客户屋顶的图像一起显示。组合选项的选择将导致客户屋顶的显示图像改变太阳能光伏发电系统图像、使之改变至与已选定的组合相对应。
在本发明的一个实施例中，对显示出来的系统的报价与所述系统的图像相关联。根据本发明的一些实施例，所述系统还显示与所选组合选项有关的经济和环境信息。经济和环境信息包括这些因素：产生的能量、系统成本和退税、电费的减少、回收期、避免产生的C02吨数，等等。在本发明的一个实施例中，经济和环境信息与可选择的组合配置一起显示在屏幕上，如图23中2501处所示。本发明的实施例被配置来与数据库通信，所述数据库例如第三方数据提供者的数据库，包括电数据、太阳能输出数据、地理相片数据和补助金数据。因此，本发明为想要研究太阳能光伏发电系统的好处的客户提供全面的在线解决方案。
在本发明的一个实施例中，图24所示系统2400的用户接口模块2460通过通信线路如互联网与用户系统2406通信，以接收用户提供的信息。该用户提供的信息包括要安装能源系统的地点的位置。该位置信息被提供给组合分析器2487。用于用户2407提供的位置处的所述地点的能源系统规范也被提供给组合分析器2487。
在本发明的一些实施例中，尺寸测量子系统200(如图5中500处所示)从能源消耗数据源117处接收与用户指定位置有关的能源消耗数据。根据本发明的一些实施例，尺寸测量模块200从用户系统106接收用户提供的系统标准信息，例如，用户2407想要用太阳能系统提供的总能量百分数。基于从数据库117接收到的与能源消耗有关的信息和用户2407指定的太阳能系统的希望产能信息，以及基于由能源规范子系统300提供的能源规范，组合分析器2487确定至少一个组合，该组合包括尽可能地与所述标准相匹配的构件。
图26展示了根据本发明一个实施例的对能源系统进行报价的方法的各个步骤。在步骤2601，从例如尺寸测量子系统(如图1所示的子系统500)处接收地点尺寸。在步骤2611，基于所述地点尺寸产生能源规范。该能源规范例如由能源系统规范产生器(如图24所示的产生器2300)产生。在步骤2613，基于所述地点尺寸和能源系统规范，从构件数据库中自动选择构件。当有多个可选构件配置均能满足能源系统规范时，确定多个组合选项，该多个组合选项包括合适的能源系统构件的多种排列。在步骤2621，所述组合选项被显示在潜在的系统买家的显示设备上。
在步骤2623，从潜在的系统买家出接收组合选择，所述买家指定了多个显示出来的组合中的一个。一旦接收到组合选择，本发明的装置和方法就将与所选组合有关的信息显示出来，包括例如成本和节能信息。在本发明的一个实施例中，获得地点尺寸的步骤2601通过在步骤2603中接受与地点位置有关的信息来实现。在步骤2605，从例如地理图像源中选择一张图像。在步骤2607中对所选图像进行分析，以确定地点尺寸。
根据本发明的一个实施例，选择构件以包括组合的步骤2613通过在步骤2615中基于系统规范计算构件尺寸来实现。在步骤2617，基于计算出来的构件尺寸来配置组合。在步骤2619，所述组合被显示给客户。
组合管理单元2488从组合分析单元2487处接收组合信息，并将该信息存储在组合信息存储器2497中。组合管理单元2488通过GUI 2460从用户2407处接收组合选择和其它信息。在本发明的一个实施例中，组合管理单元488将组合的视图提供给用户2407，同时使用户2407能够与组合管理器2497互动、以按照用户参数定制系统。
在本发明的一个实施例中，经济和环境信息被提供给用户系统2406的显示屏2408。该信息显示在显示屏2408的第一部分中，而与合适的组合有关的信息被显示在显示屏2408的第二部分中。
本发明的实施例被配置为与数据库通信，所述数据库例如第三方数据提供者的数据库，数据库中的数据包括电数据、太阳能输出数据、地理相片数据和补助金数据。因此，本发明为研究能源系统的好处的用户提供全面的在线解决方案。
本发明的一个实施例远程确定安装太阳能系统的可行性，将其作为配置一个组合的预备步骤。本发明的一个实施例自动评估地点通路和其它可行性评估中的工程问题。本发明的一个实施例远程确定位于给定入射角上方的遮蔽对象的存在，并在评估可行性和选择组合构件时将这些对象计入考虑。本发明的一个实施例自动选择最佳的屋顶和屋顶局部，在其上设置光伏发电面板，以达到最佳的光伏发电性能。本发明的一个实施例确定可被配置来安装在最佳屋顶区域上的最大系统尺寸。
图30展示了根据本发明一个实施例的、用于给能源系统的潜在买家提供报价的方法的各个步骤。在步骤3101，候选结构被选择用于太阳能系统组合的安装。在步骤3103，对于每个候选结构确定能量使用数据。在步骤3101，对于每个候选结构，获得该结构的图像。在步骤3105，对于每个候选结构，获得退税信息。
在步骤3109，分析所述图像，以确定结构规格，如表面面积和斜度。所述规格用于计算构件的尺寸，以包括用于所述结构的能源系统。在步骤3119，将系统提供给客户，用于候选结构。在本发明的一个实施例中，提供的系统显示在显示设备上，供客户察看。在步骤3117，提供可选择的图标，以使客户能够选择用于购买的、已显示出来的所述提供的系统。在本发明的一个实施例中，接触所述客户，以便按照自动确定的价格将候选结构的系统提供给客户。
在本发明的一个实施例中，显示出来的所述提供的系统包括与提供的系统组合或多个组合有关的信息。信息选自多种信息类型，例如，信息可包括指示组合成本的信息和指示期望通过提供的特定系统来实现的节能信息。
因此，本发明提供了新的、改进的配置太阳能系统的方法和系统。虽然已经参考具体的实施例对本发明进行了详细说明，但本发明不应受这些说明的限制。本说明书的读者将可做出无数的修改、改变和改进。所有这些均在本发明的精神和范围之内。

Claims (58)

1.用于在一个地点配置能源系统的装置，包括：
用户接口模块，该用户接口模块连接至数据收集模块，以从用户处接收与要被配置能源系统的所述地点有关的信息；
所述数据收集模块连接至地理信息源，以在接收到的信息的基础上自动检索要被配置能源系统的地点的图像；
尺寸测量模块，该尺寸测量模块被配置来在接收到的图像的基础上提供与所述地点有关的尺寸信息，基于地点的尺寸信息来设定要被配置到所述地点的所述能源系统。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，接收到的信息选自：所述地点的地理位置，所述地点的纬度和经度，与所述地点相关的街道地址，与所述地点有关的电网能耗信息，与所述地点有关的太阳能消耗信息。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括能源系统规范模块，该能源系统规范模块连接至所述尺寸测量模块，以接收地点尺寸，并至少部分基于该地点尺寸来产生能源系统规范。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述能源系统规范至少部分基于从用户处接收到的信息。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于：还包括组装结构模块，该组装结构模块连接至能源系统构件信息源，并被配置来在所述能源系统规范和能源系统构件信息的基础上组装至少一个太阳能系统构件组合。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述尺寸测量模块包括：
尺寸测量操作者系统，该尺寸测量操作者系统连接至所述数据收集模块，以显示要被配置的结构的图像；
尺寸测量操作者系统界面，该尺寸测量操作者系统界面使尺寸测量操作者能够操作要被配置能源系统的所述地点的图像，以确定所述地点的尺寸。
7.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：还包括系统报价模块，该系统报价模块连接至所述组装结构模块，以接收与至少一个系统构件组合有关的价格信息；
所述系统报价模块连接至所述用户接口模块，以将用于显示的价格信息提供给用户。
8.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，还包括：
承包商模块，该承包商模块连接至所述组装结构模块，以接收与至少一个构件组合有关的信息；
承包商接口模块，该承包商接口模块连接至所述承包商模块，以将构件信息提供给承包商系统。
9.给一地点配置太阳能系统的方法，包括以下步骤：
接收与要被配置的所述地点有关的用户信息；
基于所述用户信息自动检索要被配置的所述地点的图像；
基于接收到的图像确定用于所述地点的尺寸信息。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：还包括至少部分基于所述地点的尺寸来产生能源系统规范的步骤。
11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：还包括还包括至少部分基于所述地点的尺寸和至少部分基于所述用户信息来产生能源系统构件规范的步骤。
12.用于确定表面的斜度的装置，包括：
所述表面的第一透视图像；
所述表面的第二透视图像；
图像操作工具，该图像操作工具被配置来使用户能够基于所述表面的所述第一透视图像和第二透视图像创建所述表面的三维模型；
模型分析器，该模型分析器被配置来基于所述三维模型确定所述表面的斜度。
13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述图像操作工具还包括：
第一模型产生器，该第一模型产生器被配置来基于所述第一透视图像提供与所述表面有关的第一模型；
第二模型产生器，该第二模型产生器被配置来基于所述第一模型和所述第二透视图像提供与所述表面有关的第二模型。
14.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，还包括模型调节模块，该模型调节模块被配置来基于所述第二透视图像调节所述第二模型，其中，所述模型分析器被配置来基于调节过的第二模型确定所述表面的斜度。
15.根据权利要求13所述的装置，其特征在于：所述模型分析器被配置来基于由调节过的第二模型提供的所述表面的高度和跨距确定所述表面的斜度。
16.根据权利要求14所述的装置，其特征在于：所述第二模型包括三维模型。
17.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述图像操作工具还包括：
用于将至少两个参考点定位在至少两张图像的每一张上的机构，其中，位于所述至少两张图像中的第一张上的每个参考点在所述至少两张图像中的第二张上具有对应参考点；
模型信息产生器，该模型信息产生器被配置来基于被定位的所述参考点自动产生用于所述表面的斜度信息。
18.根据权利要求16所述的装置，其特征在于：所述模型信息产生器还被配置来基于所述第一和第二组参考点提供所述表面的三维模型。
19.用于确定表面的斜度的方法，包括：
获得所述表面的第一透视图像；
获得所述表面的第二透视图像；
在对所述表面的所述第一透视图像和第二透视图像进行分析的基础上，建模所述表面；
基于以上建模步骤中产生的模型数据，确定所述表面的斜度。
20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，建模步骤通过以下各步实现：
基于所述第一透视图像产生所述表面的第一模型；
基于所述第一模型和所述第二透视图像产生所述表面的第二模型。
21.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：
基于所述第二透视图像调节所述第二模型；以及
基于被调节过的第二模型来确定所述表面的斜度。
22.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：
基于被调节过的第二模型来确定对于所述表面的高度和跨距信息；
基于所述高度和跨距信息来确定所述表面的斜度。
23.根据权利要求19所述的方法，其特征在于：所述第二模型为三维模型。
24.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：
接收分别与所述表面上的第一和第二位置相对应的至少第一和第二组参考点，每一组的第一参考点与所述第一透视图像相关联，每一组的第二参考点与所述第二透视图像相关联；
基于所述第一和第二组参考点，自动产生对于所述表面的斜度信息。
25.用于确定屋顶的斜度的方法，包括以下步骤：
获得所述表面的第一透视图像；
获得所述表面的第二透视图像；
相对于所述第二透视图像置换所述第一透视图像，以界定二者之间的置换路径；
沿所述路径产生置换数据；
基于所述置换数据，确定所述表面的斜度。
26.用于确定表面的斜度的装置，包括：
所述表面的第一透视图像源；
所述表面的第二透视图像源；
用于下载所述表面的所述第一和第二透视图像的图像检索模块。
用于使用户能够基于所述表面的所述第一和第二图像创建所述表面的三维模型的图像操作工具；
用于在所述三维模型的基础上确定所述表面的斜度的模型分析器。
27.根据权利要求26所述的装置，其特征在于，所述图像操作工具还包括：
用于在所述第一透视图像的基础上提供与所述表面有关的第一模型的第一模型产生器；
用于在所述第一模型和所述第二透视图像的基础上提供与所述表面有关的第二模型的第二模型产生器。
28.根据权利要求26所述的装置，其特征在于还包括模型调节模块，该模型调节模块用于基于所述第二图像调节所述第二模型，其中，所述模型分析器用于基于被调节过的第二模型来确定所述表面的斜度。
29.根据权利要求28所述的装置，其特征在于：所述模型分析器被配置来基于由所述被调节过的第二模型提供的所述表面的高度和跨距尺寸，确定所述表面的斜度。
30.根据权利要求27所述的装置，其特征在于：所述第二模型包括三维模型。
31.根据权利要求27所述的装置，其特征在于所述图像操作工具还包括：
用于将至少两个参考点定位在至少两张图像的每一张上的机构，其中，位于所述至少两张图像中的第一张上的每个参考点在所述至少两张图像中的第二张上具有对应参考点；
模型信息产生器，该模型信息产生器被配置来基于被定位的所述参考点自动产生用于所述表面的斜度信息。
32.根据权利要求26所述的装置，其特征在于：所述模型信息产生器还被配置来基于所述第一和第二组参考点提供所述表面的三维模型。
33.用于确定表面的斜度的方法，包括：
获得所述表面的第一透视图像；
获得所述表面的第二透视图像；
在对所述表面的所述第一和第二透视图像中的至少一个进行分析的基础上，建模所述表面；
基于以上建模步骤中产生的模型数据，确定所述表面的斜度。
34.根据权利要求33所述的方法，其特征在于，建模步骤通过以下各步实现：
基于所述第一透视图像产生所述表面的第一模型；
基于所述第一模型和所述第二透视图像产生所述表面的第二模型。
35.根据权利要求34所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：
基于所述第二透视图像调节所述第二模型；以及
基于被调节过的第二模型来确定所述表面的斜度。
36.根据权利要求35所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：
基于被调节过的第二模型来确定对于所述表面的高度和跨距信息；
基于所述高度和跨距信息来确定所述表面的斜度。
37.根据权利要求36所述的方法，其特征在于：所述第二模型为三维模型。
38.根据权利要求36所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：
接收分别与所述表面上的第一和第二位置相对应的至少第一和第二组参考点，每一组的第一参考点与所述第一透视图像相关联，每一组的第二参考点与所述第二透视图像相关联；
基于所述第一和第二组参考点，自动产生对于所述表面的斜度信息。
39.用于确定屋顶的斜度的方法，包括以下步骤：
获得所述表面的第一透视图像；
获得所述表面的第二透视图像；
相对于所述第二透视图像置换所述第一透视图像，以界定二者之间的置换路径；
沿所述路径产生置换数据；
基于所述置换数据，确定所述表面的斜度。
40.用于指定能源系统的方法，包括以下步骤：
基于表面的至少一张图像，确定要配置所述能源系统的地点的特征；
基于所述地点的特征，自动产生用于所述能源系统的构件的规范。
41.根据权利要求40所述的方法，其特征在于：还包括基于所述规范，自动选择用于所述系统的构件的步骤。
42.用于指定能源系统的装置，包括：
要被配置能源系统的地点的至少一张图像的源；
能源规范产生器，该能源规范产生器连接至所述源，并用于在所述至少一张图像的基础上产生能源系统规范。
43.根据权利要求42所述的装置，其特征在于：还包括构件选择模块，该构件选择模块连接至所述能源规范产生器，以接收所述能源系统规范，所述构件选择模块被配置来提供输出信号，该输出信号确定构件包括基本符合所述能源系统规范的能源系统。
44.根据权利要求43所述的装置，其特征在于：图形用户界面用于使用户能够基于所述规范从存储器中检索到构件信息，并基于该构件信息选择构件，使这些构件包括用于配置所述地点的能源系统构件组合。
45.根据权利要求44所述的装置，其特征在于：所述图形用户界面还用于接收与所述地点有关的、由用户提供的信息。
46.根据权利要求43所述的装置，其特征在于所述图像用户界面还包括：
第一显示部分，该第一显示部分包括用户可操作的图形标识符，该图形标识符代表由能源网提供的能源部分和由选定构件组合提供的能源部分；
第二显示部分，该第二显示部分包括能源规范信息；
其中，所述图形标识符代表与能源规范相对应的全部能源的一部分。
47.根据权利要求43所述的装置，其特征在于所述图像用户界面还包括：
第一显示部分，该第一显示部分包括用户可操作的图形标识符，该图形标识符代表由能源网提供的能源部分和由用户指定能源系统构件提供的能源部分；
第二屏幕部分，该第二屏幕部分包括与所述用户指定能源系统构件有关的信息；
其中，所述图形标识符代表根据能源系统规范提供的能源部分。
48.根据权利要求43所述的装置，其特征在于还包括邮寄模块，该邮寄模块包括：
选址单元，该选址单元提供与地点相对应的邮寄地址；
地点选择单元；
所述地点选择单元被配置来在由能源系统规范单元产生的能源系统规范的基础上，选择邮寄地址。
49.用于评估某一地点的太阳照射情况的方法，包括以下步骤：
获得要被评估其太阳照射情况的地点的至少一张图像；
分析所述图像，以确定所述地点的地理方位；
确定所述地点的纬度和经度；
基于所述纬度和经度，确定与所述地点有关的太阳路径；
基于所述路径和所述地理方位，评估所述地点处的太阳照射情况。
50.根据权利要求49所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：
分析所述至少一张图像，以识别用于所述地点的至少一个遮蔽对象；和
识别所述地点的相应部分，该相应部分处的太阳照射被所述至少一个遮蔽对象所遮蔽；和
至少部分基于所述相应部分来评估所述地点处的太阳照射情况。
51.根据权利要求49所述的方法，其特征在于，评估太阳照射情况的步骤通过以下各步实现：
对所述地点、所述遮蔽对象和太阳进行建模，以产生模型数据；
用所述模型数据来确定所述地点的局部，从而评估太阳照射情况，其中，在所述地点的所述局部处，太阳光线被所述遮蔽对象遮挡、至少一部分太阳路径被挡住。
52.根据权利要求49所述的方法，其特征在于：所述建模步骤在用户可选择的时间段内实现，所述用户可选择的时间段与越过至少一部分所述太阳路径的太阳的行程相对应。
53.根据权利要求49所述的方法，其特征在于：还包括把所述地点处的太阳照射情况描绘成所述地点的总太阳曝光量与总太阳遮蔽量的关系的步骤，所述总太阳曝光量为越过所述太阳路径的至少一部分的曝光量，所述总太阳遮蔽量为越过所述太阳路径的相应部分的遮蔽量。
54.用于评估某一地点的太阳照射情况的装置，包括：
用于获得要被评估其太阳照射情况的地点的至少一张图像的机构；
用于分析所述图像，以确定所述地点的地理方位的机构；
用于确定所述地点的纬度和经度的机构；
用于基于所述纬度和经度，确定与所述地点有关的太阳路径的机构；
用于基于所述路径和所述地理方位，评估所述地点处的太阳照射情况机构。
55.根据权利要求54所述的装置，其特征在于，还包括：
用于分析所述至少一张图像、以识别用于所述地点的至少一个遮蔽对象的机构；和
用于识别所述地点的相应部分的机构，所述相应部分处的太阳照射被所述至少一个遮蔽对象所遮蔽；和
用于至少部分基于所述相应部分来评估所述地点处的太阳照射情况的机构。
56.根据权利要求55所述的装置，其特征在于，所述用于识别所述地点的相应部分的机构包括：
用于对所述地点、所述遮蔽对象和太阳进行建模，以产生模型数据的机构；
用于用所述模型数据来确定所述地点的局部的机构，其中，在所述地点的所述局部处，太阳光线被所述遮蔽对象遮挡、至少一部分太阳路径被挡住。
57.根据权利要求56所述的装置，其特征在于：所述建模机构包括使用户能够选择时间段的机构，所述时间段与越过至少一部分所述太阳路径的太阳的行程相对应。
58.根据权利要求56所述的装置，其特征在于：还包括把所述地点处的太阳照射情况描绘成所述地点的总太阳曝光量与总太阳遮蔽量的关系的机构，所述总太阳曝光量为越过所述太阳路径的至少一部分的曝光量，所述总太阳遮蔽量为越过所述太阳路径的相应部分的遮蔽量。
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