CN103728979A - 一种全境场定日镜清洗控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全境场定日镜清洗控制方法，包括步骤（1）：确定镜面清洗车在镜场中的位置，并计算所述镜面清洗车的清洗路线、清洗方向，起始清洗区域的大小和预备清洗区域的大小，并将所述清洗路线和所述清洗方向下发给所述镜面清洗车，且所述镜面清洗车进入所述起始清洗区域；步骤（2）：当起始清洗区域的定日镜转到清洗位置，所述镜面清洗车对所述定日镜进行清洗，在所述镜面清洗车行进过程中，所述预备清洗区域的定日镜开始转到清洗位置；步骤（3）：清洗后的定日镜转到追日状态，所述镜面清洗车继续清洗预备清洗区域的定日镜。通过该全境场定日镜清洗控制方法，实现了该镜场在保证定日镜追日利用率的同时有效提高了对定日镜的清洗效率。

Description

一种全境场定日镜清洗控制方法

技术领域

本发明涉及塔式太阳能发电领域，尤其涉及一种全境场定日镜清洗控制方法。

背景技术

太阳能热发电，也叫聚焦型太阳能热发电(Concentrating Solar Power，简称CSP)，通过大量反射镜以聚焦的方式将太阳能直射光聚集起来，加热工质，产生高温高压的蒸汽，蒸汽驱动汽轮机发电。

太阳能镜场主要由大量的定日镜组成，为提高单位土地面积的光热利用率，相邻定日镜镜行之间排列紧凑。由于太阳能热发电镜场一般都部署在太阳能资源比较充分，地域开阔，雨水少、海拔高的地方，定日镜很容易因为沙尘的缘故镜面变脏，反射率降低。为了提高镜场热效率，必须定时及时清洗干净，镜面清洗车机器人用于太阳能光热发电镜场的镜面清洁，所以为了缩短清洗周期，要求镜面清洗车在运营期也要可以清洗镜场。镜面清洗车需要在相邻镜行之间的间隙穿行，并利用安装在车上的清洗机构清洁平面反光镜。

因为太阳能镜场的定日镜镜行之间的间隙较小，基本仅容一辆镜面清洗车恰好通过，镜面清洗车机器人清洗进入镜行间隙前，需要将与镜行间隙相依的两排镜子对向翻转到竖直的清洗角度。此时，处于清洗状态的镜子不能被用来作运营，这时这部分定日镜的能量就损失掉了。

太阳能镜场每行镜子被分为多个组，每个组下定日镜不一定可同时转动，加上镜子转到清洗的位置需要转动的角度比较大，所以整行的镜子转角耗时比较大。而镜面清洗车的速度相对来说又比较快，所以要人工精确控制镜子的翻转时机比较难，一般的清洗方法就是将整排的镜子全都转到清洗角度。等镜子准备好了再让镜面清洗车进入镜行清洗，等整排洗好了再全部恢复回来。这样的方法简单方便，在镜场非运营期间比较合适，但如果在镜场运营期，就会导致大批镜子的能量损失掉。

因此，为了提高清洗速度并降低对镜场运营的影响，必须提出一种全境场定日镜清洗控制方法。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明旨在提供一种边翻转、边清洗、边恢复的高效清洗方法，在提高镜面清洗车了的同时也将镜场清洗对镜场运营的影响降到最低，且适用于定日镜运营期和非运营期的全天均可清洗的全景场定日镜清洗控制方法。

为了实现上述目的，本发明提供了一种全境场定日镜清洗控制方法，包括以下步骤：

步骤（1）：确定一镜面清洗车在镜场中的位置，并计算所述镜面清洗车的清洗路线、清洗方向，起始清洗区域的大小和预备清洗区域的大小，并将所述清洗路线和所述清洗方向下发给所述镜面清洗车，且所述镜面清洗车进入所述起始清洗区域；

步骤（2）：当起始清洗区域的定日镜转到清洗位置，所述镜面清洗车对所述定日镜进行清洗，在所述镜面清洗车行进过程中，所述预备清洗区域的定日镜开始转到清洗位置；

步骤（3）：清洗后的定日镜转到追日状态，所述镜面清洗车继续清洗预备清洗区域的定日镜；

步骤（4）：重复所述步骤（3），直至整个镜场的定日镜清洗完毕。通过该全境场定日镜清洗控制方法，有效提高镜面清洗车清洗定日镜的效率。

较佳地，所述步骤（1）进一步包括：通过转换所述镜面清洗车的坐标系与所述镜场的坐标系，确定所述镜面清洗车在所述镜场中的位置。

较佳地，所述镜面清洗车的坐标系中任意一点的坐标（Xr,Yr）在所述镜场的坐标系下的坐标为（Xm,Ym），且所述Xm=Xr×cos(θ)-Yr×sin(θ)+a，所述Ym=Yr×cos(θ)+Xr×sin(θ)+b；其中，所述镜面清洗车的坐标系原点在所述镜场的坐标系中的位置为（a,b），所述镜面清洗车的坐标系Y轴和所述镜场的坐标系Y轴的夹角为θ。

较佳地，所述步骤（1）进一步包括：通过计算所述镜面清洗车的方向标识线路ATag确定所述镜场清洗车的清洗方向，且所述镜面清洗车的方向标识线路为ATag=(x2-x1)÷|x2-x1|；其中，所述x1与所述x2分别为同一镜行上两面定日镜的坐标（x1,y1）与（x2,y2）的横坐标；且设定所述ATag=1为正方向，所述ATag=-1为负方向。

较佳地，所述步骤（1）进一步包括：通过所述起始清洗区域中镜组完成转角的时间和所述镜面清洗车的移动速度确定所述起始清洗区域的大小，且所述起始清洗区域的大小为D=V×T+A；其中，所述T为起始清洗区域中镜组完成转角的时间，所述V为镜面清洗车的移动速度，所述A为误差距离余量。

较佳地，所述步骤（1）进一步包括：通过单个定日镜的最大转角时间和所述镜面清洗车的移动速度确定所述预备清洗区域的大小，且所述预备清洗区域的大小为D=Tm×V+A；其中，所述Tm为所述单个定日镜的最大转角时间，所述V为所述镜面清洗车的移动速度，所述A为误差距离余量。

较佳地，所述单个定日镜的最大转角时间为同一镜组下定日镜转动时间与同一镜组下同时转动的定日镜的比值，且所述单个定日镜的最大转角时间为

其中，所述T_i为单个定日镜的转角时间，所述n为同一镜组下定日镜的数量，所述k为同一镜组下同时转动的定日镜的数量。

较佳地，所述步骤（2）进一步包括所述预备清洗区域的定日镜转动到清洗角度的确定方法：当0≤（Xm-Xr）×ATag≤D时，待清洗镜行预备清洗区域的待清洗定日镜提前转到清洗角度，当(|Xme-Xr|+|Xm-Xme|)+V×Tc≤D时，相邻待清洗镜行预备清洗区域的待清洗定日镜提前转到清洗角度；其中，所述Xm为待清洗定日镜的X轴坐标，所述Xme为同一镜行中最后一面待清洗定日镜的X轴坐标，所述Xr为所述镜面清洗车的X轴坐标，所述Tc为待清洗镜行与相邻待清洗镜行之间的切换行驶时间，所述ATag为所述镜面清洗车的方向标识，且所述ATag为+1或-1。

较佳地，所述预备清洗区域的定日镜开始转到清洗位置以及清洗后的定日镜转到追日状态时，所述定日镜的安全距离为Ds=V×(Td+Te)+A；其中，所述Td为暂停命令响应时间，所述Te为安全检测间隔周期，所述V为所述镜面清洗车的移动速度，所述A为误差距离余量。

较佳地，所述全境场定日镜清洗控制方法还包括所述镜面清洗车的行进安全检测的检测方法，包括：

（1）当0≤（Xm-Xr）×ATag≤Ds，所述预备清洗区域的定日镜没有转到清洗角度时，所述镜面清洗车自动暂停；

（2）当-Ds≤（Xm-Xr）×ATag<0时，清洗后的定日镜恢复原来的运营状态并解锁；

其中，所述Xm为待清洗定日镜的X轴坐标，所述Xr为所述镜面清洗车的X轴坐标，所述ATag为所述镜面清洗车的方向标识，所述Ds为所述定日镜的安全距离。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1、本发明的全境场定日镜清洗控制方法，通过对镜面清洗车的清洗路线、清洗方向，起始清洗区域的大小和预备清洗区域的大小等的精确计算，从而有效该镜面清洗车的清洗效率。

2、本发明的全境场定日镜清洗控制方法，不仅有效提高该镜面清洗车的清洗效率，同时还兼顾定日镜追日的利用率，将处于清洗状态的定日镜的数量控制在最小范围，从而实现全天候清洗定日镜的目标。并且在清洗车进行清理的过程中，其他的定日镜仍然实现追日，并不减少镜场内定日镜的运营效果。

3、本发明的全境场定日镜清洗控制方法，通过对镜面清洗车和镜场内依次进行清洗的定日镜进行精确的时间计算和转动角度时间计算，从而使该全境场定日镜清洗控制方法应用于大型定日镜场时，能够保证镜面清洗车清洗定日镜的清洗效率。

附图说明

图1为本发明实施例的镜场清洗流程图；

图2为本发明实施例的单个镜行清洗流程图；

图3为本发明实施例的镜面清洗车坐标系转换关系示意图；

图4为本发明实施例的镜场清洗车示意图；

图5为本发明实施例的镜行清洗顺序及清洗方向示意图；

图6为本发明实施例的镜行清洗示意图。

符号列表：

10-镜场清洗控制系统，11-用户交互模块，12-清洗逻辑控制模块，13-定日镜控制模块，14-镜面清洗车控制模块，20-定日镜控制器，30-定日镜，40-镜面清洗车。

具体实施方式：

参见示出本发明实施例的附图，下文将更详细的描述本发明。然而，本发明可以以不同形式、规格等实现，并且不应解释为受在此提出之实施例的限制。相反，提出这些实施例是为了达成充分及完整公开，并且使更多的有关本技术领域的人员完全了解本发明的范围。这些附图中，为清楚可见，可能放大或缩小了相对尺寸。

现参考图1至图6详细描述根据本发明实施的全境场定日镜清洗控制方法，如图1和图2所示，本发明提供的全境场定日镜清洗控制方法，其具体包括：步骤（1）：确定镜面清洗车在镜场中的位置，并计算镜面清洗车的清洗路线、清洗方向，起始清洗区域的大小和预备清洗区域的大小，并将清洗路线和清洗方向下发给镜面清洗车，且镜面清洗车进入起始清洗区域；步骤（2）：当起始清洗区域的定日镜转到清洗位置，该镜面清洗车对定日镜进行清洗，在镜面清洗车行进过程中，预备清洗区域的定日镜开始转到清洗位置；步骤（3）：清洗后的定日镜转到追日状态，该镜面清洗车继续清洗预备清洗区域的定日镜；步骤（4）：重复该步骤（3），直至整个镜场的定日镜清洗完毕。通过该全境场定日镜清洗控制方法，有效提高镜面清洗车清洗定日镜的效率，并且能够保证镜场内定日镜的追日利用率。

如图3所示，将该镜面清洗车的坐标系与镜场的坐标系进行转换，从而确定该镜面清洗车在该镜场中的位置；具体的，假设该镜面清洗车坐标系的原点在镜场的坐标系中的位置为（a,b），该镜面清洗车的坐标系Y轴和镜场坐标系Y轴或镜面清洗车的坐标系X轴和镜场坐标系X轴的夹角为θ，则该镜面清洗车的坐标系中任一点坐标（Xr,Yr）在镜场的坐标系下的坐标为（Xm,Ym），其中，Xm=Xr×cos(θ)-Yr×sin(θ)+a；Ym=Yr×cos(θ)+Xr×sin(θ)+b。

如图4，并参考图5至图6，该镜场清洗车的清洗方向通过计算镜面清洗车的方向标识线路ATag确定，假设该镜场中同一镜行上两面定日镜的坐标分别为（x1,y1）与（x2,y2），则该镜面清洗车的方向标识线路为ATag=(x2-x1)÷|x2-x1|，且设定该ATag=1为正方向，该ATag=-1为负方向；从而通过该ATag的正负判断该镜面清洗车的清洗方向。

而且，该起始清洗区域的大小通过起始清洗区域中镜组完成转角的时间和该镜面清洗车的移动速度确定，且该预备清洗区域的大小为D=V×T+A，其中，T为该起始清洗区域中镜组完成转角的时间，A为误差距离余量，为一常量。且该预备清洗区域大小的计算方法为其中，单个定日镜的最大转角时间为

该T_i为单个定日镜的转角时间，n为同一镜组下定日镜的数量，k为同一镜组下同时转动的定日镜的数量。从而根据该同一镜行中所有定日镜转角时间的总和与同时转动的定日镜的比值得到该打个定日镜的最大转角时间，从而计算得出预备清洗区域的大小。

而且，在具体实施过程中，如图6所示，该镜面清洗车分别通过三个通道对六个镜行的镜面进行清洗，其中，在附图6中的前两行中含有待清洗镜行预备清洗区域的待清洗定日镜和已清洗定日镜，中间两行为相邻待清洗镜行预备清洗区域；在实施过程中，如图所示，该预备清洗区域的定日镜转动到清洗角度的确定方法为：当0≤（Xm-Xr）×ATag≤D时，该待清洗镜行预备清洗区域的待清洗定日镜提前转到清洗角度，且清洗完的定日镜进行回复追日状态；当(|Xme-Xr|+|Xm-Xme|)+V×Tc≤D时，该相邻待清洗镜行预备清洗区域的待清洗定日镜提前转到清洗角度，依次类推从而对该镜面清洗车要依次经过的待清洗镜行的定日镜进行转角和回复追日操作，从而有效提高该全境场定日镜清洗控制方法的清洗效率和追日利用率。其中，Xm为待清洗定日镜的X轴坐标，Xme为同一镜行中最后一面待清洗定日镜的X轴坐标，Xr为镜面清洗车的X轴坐标，Tc为待清洗镜行与相邻待清洗镜行之间的切换行驶时间。

另外，在具体实施过程中，由于在镜面清洗车进行清洗处理过程中，如果该镜场出现故障，如该临近待清理的镜面未完成转角动作，则该镜面清洗车将不能完成定日镜的清洗或对定日镜造成损伤。因此，在实施过程中，有必要确定该定日镜与镜面清洗车之间的安全距离；即该预备清洗区域的定日镜开始转到清洗位置以及清洗后的定日镜转到追日状态时，需要确定该定日镜的安全距离，且该安全距离为Ds=V×(Td+Te)+A；其中，该Td为该镜面清洗车的暂停命令响应时间，Te为安全检测间隔周期，V为镜面清洗车的移动速度，A为误差距离余量，且A为一常量。

并且，该全境场定日镜清洗控制方法还包括镜面清洗车的行进安全检测的检测方法，即保证该镜面清洗车在行进过程中避免撞到未完成转角或刚完成清洗恢复追日状态时的情形，具体为：当0≤（Xm-Xr）×ATag≤Ds，即该预备清洗区域的定日镜没有转到清洗角度时，该镜面清洗车自动暂停；当-Ds≤（Xm-Xr）×ATag<0时，即该安全距离内的定日镜完成清理的定日镜，使其清洗后的定日镜恢复原来的运营状态并解锁即重新恢复清洗；其中，Xm为待清洗定日镜的X轴坐标，Xr为镜面清洗车的X轴坐标，ATag为镜面清洗车的方向标识，Ds为所述定日镜的安全距离。

在具体实施过程中，如图4所示为该全境场定日镜清洗控制方法所应用的一个定日镜场，其中，包括若干定日镜30、定日镜控制器20、镜面清洗车40和镜场清洗控制系统10，且该镜场清洗控制系统10包括用户交互模块11、清洗逻辑控制模块12、定日镜控制模块13和镜面清洗车控制模块，该镜场清洗控制系统10通过该用户交互模块11实现人机交互，使用户能够通过该用户交互模块11人工控制该镜场内的定日镜30或镜面清洗车40，该清洗逻辑控制模块12设置有一逻辑编程元件，通过该清洗逻辑控制模块12实现该全境场定日镜30的清洗，并且，在具体实施过程中，分别通过定日镜控制模块13和镜面清洗车控制模块14分别控制定日镜30的转动和镜面清洗车40的移动，从而实现该镜面清洗车40对全境场中定日镜30的清洗，并且通过配合该全境场定日镜清洗控制方法，有效提高该镜场中定日镜的清洗效率，并且不影响该定日镜的追日效率。

本发明提供的全境场定日镜清洗控制方法主要通过对镜场内镜面清洗车的清洗方向、清洗路线即起始清洗区域和预备清洗区域的大小进行精确计算，从而根据该镜面清洗车的运行速度和定日镜的转角时间确定该镜面清洗车与定日镜的安全距离，从而使该镜面清洗车在进行清洗的过程中，该定日镜的翻转在一定范围内转到清洗位置，清洗后的定日镜恢复追日状态，从而保证了镜场内定日镜的追日利用率，并且通过该全境场定日镜清洗控制方法有效提高了定日镜的清洗效率。

在具体实施过程中，该全境场定日镜清洗控制方法中该定日镜安全距离以及起始清洗区域和预备清洗区域的大小可根据实际应用过程中镜面清洗车的速度进行确定，且在具体实施过程中该误差距离余量等并不以本实施例为限，其可根据实际应用的镜场大小和定日镜转角的大小进行确定，从而提高定日镜的清洗效率。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变形而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变形属于本发明权利要求及其等同技术的范围内，则本发明也意图包含这些改动在内。

Claims (10)

1.一种全境场定日镜清洗控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤（1）：确定一镜面清洗车在镜场中的位置，并计算所述镜面清洗车的清洗路线、清洗方向，起始清洗区域的大小和预备清洗区域的大小，并将所述清洗路线和所述清洗方向下发给所述镜面清洗车，且所述镜面清洗车进入所述起始清洗区域；

步骤（2）：当起始清洗区域的定日镜转到清洗位置，所述镜面清洗车对所述定日镜进行清洗，在所述镜面清洗车行进过程中，所述预备清洗区域的定日镜开始转到清洗位置；

步骤（3）：清洗后的定日镜转到追日状态，所述镜面清洗车继续清洗预备清洗区域的定日镜；

步骤（4）：重复所述步骤（3），直至整个镜场的定日镜清洗完毕。

2.根据权利要求1所述的全境场定日镜清洗控制方法，其特征在于，所述步骤（1）进一步包括：通过转换所述镜面清洗车的坐标系与所述镜场的坐标系，确定所述镜面清洗车在所述镜场中的位置。

3.根据权利要求2所述的全境场定日镜清洗控制方法，其特征在于，所述镜面清洗车的坐标系中任意一点的坐标（Xr,Yr）在所述镜场的坐标系下的坐标为（Xm,Ym），且所述Xm=Xr×cos(θ)-Yr×sin(θ)+a，所述Ym=Yr×cos(θ)+Xr×sin(θ)+b；其中，所述镜面清洗车的坐标系原点在所述镜场的坐标系中的位置为（a,b），所述镜面清洗车的坐标系Y轴和所述镜场的坐标系Y轴的夹角为θ。

4.根据权利要求1所述的全境场定日镜清洗控制方法，其特征在于，所述步骤（1）进一步包括：通过计算所述镜面清洗车的方向标识线路ATag确定所述镜场清洗车的清洗方向，且所述镜面清洗车的方向标识线路为ATag=(x2-x1)÷|x2-x1|；其中，所述x1与所述x2分别为同一镜行上两面定日镜的坐标（x1,y1）与（x2,y2）的横坐标；且设定所述ATag=1为正方向，所述ATag=-1为负方向。

5.根据权利要求1所述的全境场定日镜清洗控制方法，其特征在于，所述步骤（1）进一步包括：通过所述起始清洗区域中镜组完成转角的时间和所述镜面清洗车的移动速度确定所述起始清洗区域的大小，且所述起始清洗区域的大小为D=V×T+A；其中，所述T为起始清洗区域中镜组完成转角的时间，所述V为镜面清洗车的移动速度，所述A为误差距离余量。

6.根据权利要求1所述的全境场定日镜清洗控制方法，其特征在于，所述步骤（1）进一步包括：通过单个定日镜的最大转角时间和所述镜面清洗车的移动速度确定所述预备清洗区域的大小，且所述预备清洗区域的大小为D=Tm×V+A；其中，所述Tm为所述单个定日镜的最大转角时间，所述V为所述镜面清洗车的移动速度，所述A为误差距离余量。

7.根据权利要求6所述的全境场定日镜清洗控制方法，其特征在于，所述单个定日镜的最大转角时间为同一镜组下定日镜转动时间与同一镜组下同时转动的定日镜的比值，且所述单个定日镜的最大转角时间为

其中，所述T_i为单个定日镜的转角时间，所述n为同一镜组下定日镜的数量，所述k为同一镜组下同时转动的定日镜的数量。

8.根据权利要求1所述的全境场定日镜清洗控制方法，其特征在于，所述步骤（2）进一步包括所述预备清洗区域的定日镜转动到清洗角度的确定方法：当0≤（Xm-Xr）×ATag≤D时，待清洗镜行预备清洗区域的待清洗定日镜提前转到清洗角度，当(|Xme-Xr|+|Xm-Xme|)+V×Tc≤D时，相邻待清洗镜行预备清洗区域的待清洗定日镜提前转到清洗角度；其中，所述Xm为待清洗定日镜的X轴坐标，所述Xme为同一镜行中最后一面待清洗定日镜的X轴坐标，所述Xr为所述镜面清洗车的X轴坐标，所述Tc为待清洗镜行与相邻待清洗镜行之间的切换行驶时间，所述ATag为所述镜面清洗车的方向标识，且所述ATag为+1或-1。

9.根据权利要求1所述的全境场定日镜清洗控制方法，其特征在于，所述预备清洗区域的定日镜开始转到清洗位置以及清洗后的定日镜转到追日状态时，所述定日镜的安全距离为Ds=V×(Td+Te)+A；其中，所述Td为暂停命令响应时间，所述Te为安全检测间隔周期，所述V为所述镜面清洗车的移动速度，所述A为误差距离余量。

10.根据权利要求9所述的全境场定日镜清洗控制方法，其特征在于，所述全境场定日镜清洗控制方法还包括所述镜面清洗车的行进安全检测的检测方法，包括：

（1）当0≤（Xm-Xr）×ATag≤Ds，所述预备清洗区域的定日镜没有转到清洗角度时，所述镜面清洗车自动暂停；

（2）当-Ds≤（Xm-Xr）×ATag<0时，清洗后的定日镜恢复原来的运营状态并解锁；

其中，所述Xm为待清洗定日镜的X轴坐标，所述Xr为所述镜面清洗车的X轴坐标，所述ATag为所述镜面清洗车的方向标识，所述Ds为所述定日镜的安全距离。

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