CN102968104B

CN102968104B - 一种基于镜间关联特征参数构建的定日镜子群通讯方法

Info

Publication number: CN102968104B
Application number: CN201210477403.6A
Authority: CN
Inventors: 王涛明; 周永福; 马贵鹏; 汪腾飞; 王泽华; 刘晓光; 牛震宇; 陆栋; 姚成生; 冷贯南; 锁兴亚
Original assignee: NINGXIA PHOTOSYNTHETIC ENERGY TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: Shanxi Xike Boer Special Materials Technology Co., Ltd.
Priority date: 2012-11-22
Filing date: 2012-11-22
Publication date: 2015-01-14
Anticipated expiration: 2032-11-22
Also published as: CN102968104A

Abstract

一种基于镜间关联特征参数构建的定日镜子群通讯方法，镜场系统中定日镜划分为N组定日镜子群，每组定日镜子群由n个单台定日镜组成，每组定日镜子群中定日镜之间具有相似线性跟踪投射太阳光斑的运行轨迹；每一组定日镜子群中设定一台定日镜作为本组定日镜子群的基准定日镜；在定日镜子群跟踪投射太阳光斑的过程中，通过计算机控制系统仅发送每一组定日镜子群中基准定日镜所需相关参数值；本组定日镜子群中的定日镜逐一分别接受基准定日镜的相关参数值并利用定日镜子群通讯算法自动运算各自跟踪控制投射太阳光斑的定日镜高度角和方位角以及定日镜高度角和方位角相对位移量。本发明减少镜场系统定日镜子群与其他架构层的通信量，提高通讯质量，增加系统稳定性、可靠性，从而改善了定日镜子群的通讯性能与成本。

Description

一种基于镜间关联特征参数构建的定日镜子群通讯方法

技术领域

本发明属于太阳能应用领域，具体涉及塔式太阳能集热镜场系统中定日镜分群通讯的方法及装置，特别是一种基于镜间关联特征参数构建的定日镜子群通讯方法。

背景技术

塔式太阳能集热系统中试阶段的定日镜群分组通讯技术与方法尚未完善。现有定日镜子群在镜场中分布方式无明显原则与规律，缺少对区域内定日镜子群与通讯设计相关联的理性划分，因此未能对镜场定日镜子群通讯性能的优化与成本的降低有所贡献。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术之不足，提供一种基于镜间关联特征参数构建的定日镜子群通讯方法。

本发明按照下述方案实现：

一种基于镜间关联特征参数构建的定日镜子群通讯方法，镜场系统中定日镜划分为N组定日镜子群，每组定日镜子群由n个单台定日镜组成，每组定日镜子群中定日镜之间具有相似线性跟踪投射太阳光斑的运行轨迹；每一组定日镜子群中设定一台定日镜作为本组定日镜子群的基准定日镜；在定日镜子群跟踪投射太阳光斑的过程中，通过计算机控制系统仅发送每一组定日镜子群中基准定日镜所需相关参数值；本组定日镜子群中的定日镜逐一分别接受基准定日镜的相关参数值并利用定日镜子群通讯算法自动运算各自跟踪控制投射太阳光斑的定日镜高度角和方位角以及定日镜高度角和方位角相对位移量；

所述定日子群通讯方法由下式表示：

(1)H_i=atan(K₁tan(H₀))；

(2)F_i=atan(K₂tan(F₀))；

(3)ΔH_i=atan(K_1ttan(H₀+ΔH))-atan(K₁₀tan(H₀))

(4)ΔF_i=atan(K_2ttan(F₀+ΔF))-atan(K₂₀tan(F₀))

其中

K_{1} = \frac{\frac{(\frac{1}{2} \sqrt{{(x_{0} \cos (iθ))}^{2} + {(x_{0} \sin (iθ))}^{2} + h^{2}} \sin HS + \frac{1}{2} h)}{\sqrt{{(\frac{1}{2} \sqrt{{(x_{0} \cos (iθ))}^{2} + {(x_{0} isn (iθ))}^{2} + h^{2}} \cos HS \sin AS + \frac{1}{2} (x_{0} \cos (iθ)))}^{2} + {(\frac{1}{2} \sqrt{{(x_{0} \cos (iθ))}^{2} + {(x_{0} \sin (iθ))}^{2} + h^{2}} \cos HS \cos AS + \frac{1}{2} (x_{0} \sin (iθ)))}^{2}}}}{\frac{(\frac{1}{2} \sqrt{{x_{0}}^{2} + {y_{0}}^{2} + h^{2}} \sin HS + \frac{1}{2} h)}{\sqrt{{(\frac{1}{2} \sqrt{{x_{0}}^{2} + {y_{0}}^{2} + h^{2}} \cos HS \sin AS + \frac{1}{2} x_{0})}^{2} + {(\frac{1}{2} \sqrt{{x_{0}}^{2} + {y_{0}}^{2} + h^{2}} \cos HS \cos AS + \frac{1}{2} y_{0})}^{2}}}}

K_{2} = \frac{| \frac{1}{2} \sqrt{{(x_{0} \cos (iθ))}^{2} + {(x_{0} \sin (iθ))}^{2} + h^{2}} \cos HS \sin AS + \frac{1}{2} {(x_{0} \cos (iθ))}^{2} |}{| \frac{1}{2} \sqrt{{(x_{0} \cos (iθ))}^{22} + {(x_{0} \sin (iθ))}^{2} + h^{2}} \cos HS \cos AS + \frac{1}{2} (x_{0} isn (iθ)) |} \times \frac{| \frac{1}{2} \sqrt{{x_{0}}^{2} + {y_{0}}^{2} + h^{2}} \cos HS \sin AS + \frac{1}{2} x_{0} |}{| \frac{1}{2} \sqrt{{x_{0}}^{2} + {y_{0}}^{2} + h^{2}} \cos HS \cos AS + \frac{1}{2} y_{0} |}

K₁、K₂表示任意时刻任一定日镜子群中定日镜之间的线性相关系数；

H₀、F₀分别表示任一定日镜子群中基准定日镜的高度角和方位角；

H_i、F_i表示任一定日镜子群中与基准定日镜之间具有线性相关性质的定日镜高度角和方位角；

△H、△F表示任一定日镜子群中基准定日镜高度角和方位角相对位移量；

△H_i、△F_i表示任一定日镜子群中与基准定日镜之间具有线性相关性质的定日镜高度角和方位角相对位移量；

x₀，y₀，h分别表示基准定日镜在三维空间坐标中的位置坐标；

HS，AS分别表示任意时刻太阳高度角和方位角；

将镜场系统中位于奇数圆弧上的定日镜作为一定日镜子群，位于偶数圆弧上的定日镜归类为另一组定日镜子群，每组定日镜子群中定日镜之间具有类似关联特征参数，包括：定日镜高度角和方位角、定日镜高度角和方位角相对位移量、驱动定日镜所需时段值；所述基准定日镜相关参数包括：基准定日镜高度角和方位角、基准定日镜高度角和方位角相对位移量、基准定日镜位置坐标。

本发明具有以下有益效果：

1)本发明提高了塔式太阳能集热系统中镜场定日镜子群的通讯质量，增加了系统稳定性、可靠性；

2)本发明的关键在于定日镜子群通讯数学模型；

3)本发明改善了定日镜子群的通讯性能与成本。

附图说明

图1示本发明定日镜子群通讯示意图；图中：1-镜场级控制器；2-子群控制器；3-定日镜控制器；4-定日镜。

具体实施方式

如附图1所示，一种基于镜间关联特征参数构建的定日镜子群通讯方法，镜场级控制器(1)子群控制器(2)以无线、工业以太网通讯方式连接，子群控制器(2)与定日镜控制器(3)以无线、RS232或RS485总线方式连接。

将镜场系统中全部定日镜(4)划分为N组定日镜子群，以奇数圆弧上的定日镜(4)作为一定日镜子群，再以位于偶数圆弧上的定日镜(4)归类为另一组定日镜子群。每组定日镜(4)子群由n个单台定日镜(4)组成，根据任一定日镜子群中定日镜(4)之间的线性相关系数，可知每组定日镜子群中定日镜(4)间具有相似线性跟踪投射光斑的运行轨迹。

定日镜(4)子群跟踪投射光斑的过程中，首先，通过镜场级控制器(1)发送相关参数值至基准定日镜(4)。参数值包括：与基准定日镜(4)之间具有线性相关性质的定日镜(4)高度角和方位角；与基准定日镜(4)之间具有线性相关性质的定日镜(4)高度角相对位移量和方位角相对位移量；定日镜(4)在三维空间坐标中的地理坐标和任意时刻太阳的高度角和方位角。

其次，本组定日镜子群中的定日镜(4)控制器(3)逐一接收基准定日镜(4)下行的参数，并利用定日镜子群通讯算法自动计算出跟踪投射光斑的定日镜(4)高度角和方位角以及定日镜(4)高度角和方位角相对位移量。

最后，定日镜(4)场中的定日镜(4)根据基准时间，开始跟踪投射太阳光斑。

所述定日子群通讯方法由下式表示：

(3)H_i=atan(K₁tan(H₀))；

(4)F_i=atan(K₂tan(F₀))；

(3)ΔH_i=atan(K_1ttan(H₀+ΔH))-atan(K₁₀tan(H₀))

(4)ΔF_i=atan(K_2ttan(F₀+ΔF))-atan(K₂₀tan(F₀))

其中

K_{1} = \frac{\frac{(\frac{1}{2} \sqrt{{(x_{0} \cos (iθ))}^{2} + {(x_{0} \sin (iθ))}^{2} + h^{2}} \sin HS + \frac{1}{2} h)}{\sqrt{{(\frac{1}{2} \sqrt{{(x_{0} \cos (iθ))}^{2} + {(x_{0} isn (iθ))}^{2} + h^{2}} \cos HS \sin AS + \frac{1}{2} (x_{0} \cos (iθ)))}^{2} + {(\frac{1}{2} \sqrt{{(x_{0} \cos (iθ))}^{2} + {(x_{0} \sin (iθ))}^{2} + h^{2}} \cos HS \cos AS + \frac{1}{2} (x_{0} \sin (iθ)))}^{2}}}}{\frac{(\frac{1}{2} \sqrt{{x_{0}}^{2} + {y_{0}}^{2} + h^{2}} \sin HS + \frac{1}{2} h)}{\sqrt{{(\frac{1}{2} \sqrt{{x_{0}}^{2} + {y_{0}}^{2} + h^{2}} \cos HS \sin AS + \frac{1}{2} x_{0})}^{2} + {(\frac{1}{2} \sqrt{{x_{0}}^{2} + {y_{0}}^{2} + h^{2}} \cos HS \cos AS + \frac{1}{2} y_{0})}^{2}}}}

K_{2} = \frac{| \frac{1}{2} \sqrt{{(x_{0} \cos (iθ))}^{2} + {(x_{0} \sin (iθ))}^{2} + h^{2}} \cos HS \sin AS + \frac{1}{2} {(x_{0} \cos (iθ))}^{2} |}{| \frac{1}{2} \sqrt{{(x_{0} \cos (iθ))}^{22} + {(x_{0} \sin (iθ))}^{2} + h^{2}} \cos HS \cos AS + \frac{1}{2} (x_{0} isn (iθ)) |} \times \frac{| \frac{1}{2} \sqrt{{x_{0}}^{2} + {y_{0}}^{2} + h^{2}} \cos HS \sin AS + \frac{1}{2} x_{0} |}{| \frac{1}{2} \sqrt{{x_{0}}^{2} + {y_{0}}^{2} + h^{2}} \cos HS \cos AS + \frac{1}{2} y_{0} |}

HS，AS分别表示任意时刻太阳高度角和方位角。

Claims

1.一种基于镜间关联特征参数构建的定日镜子群通讯方法，其特征在于：镜场系统中定日镜划分为N组定日镜子群，每组定日镜子群由n个单台定日镜组成，每组定日镜子群中定日镜之间具有相似线性跟踪投射太阳光斑的运行轨迹；每一组定日镜子群中设定一台定日镜作为本组定日镜子群的基准定日镜；在定日镜子群跟踪投射太阳光斑的过程中，通过计算机控制系统仅发送每一组定日镜子群中基准定日镜所需相关参数值；本组定日镜子群中的定日镜逐一分别接受基准定日镜的相关参数值并利用定日镜子群通讯算法自动运算各自跟踪控制投射太阳光斑的定日镜高度角和方位角以及定日镜高度角和方位角相对位移量。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：将镜场系统中位于奇数圆弧上的定日镜作为一定日镜子群，位于偶数圆弧上的定日镜归类为另一组定日镜子群，每组定日镜子群中定日镜之间具有类似关联特征参数，包括：定日镜高度角和方位角、定日镜高度角和方位角相对位移量、驱动定日镜所需时段值。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：基准定日镜相关参数包括：基准定日镜高度角和方位角、基准定日镜高度角和方位角相对位移量、基准定日镜位置坐标。