CN110780684A - 定日镜聚光校准方法、系统和存储介质 - Google Patents

定日镜聚光校准方法、系统和存储介质 Download PDF

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CN110780684A CN201911038123.3A CN201911038123A CN110780684A CN 110780684 A CN110780684 A CN 110780684A CN 201911038123 A CN201911038123 A CN 201911038123A CN 110780684 A CN110780684 A CN 110780684A
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Abstract

本发明涉及定日镜聚光校准方法、系统和存储介质，包括：将定日镜场划分为多个区域，每个区域通过对应的图像采集设备采集区域内的聚光定日镜的反射光斑图像；根据所述反射光斑图像、太阳的发散角、预设系数、预设能流密度阈值和预设单面定日镜的能流系数，确定当前所述区域内聚光定日镜的需求数量；根据当前所述区域内聚光定日镜的需求数量和当前所述区域内聚光定日镜的实际数量，确定当前所述区域内聚光定日镜的调整方案；根据当前所述区域内聚光定日镜的调整方案对当前所述区域内的聚光定日镜进行调整。本发明所需的参数少，校准精度高，速度快，误差小、系统成本低。

Description

定日镜聚光校准方法、系统和存储介质
技术领域
本发明涉及太阳能发电领域，尤其涉及定日镜聚光校准方法、系统和存储介质。
背景技术
在能源领域，太阳能作为一种清洁的可再生能源得到越来越多的应用，在太阳能发电领域，太阳能发电方式有光伏发电和热发电两种。随着科学技术的发展，特别是计算机控制技术的兴起，太阳能热发电技术是光伏发电技术之后的新兴太阳能利用技术。太阳能热发电是通过大量反射镜以聚焦的方式将太阳直射光的能量聚集起来，产生高温高压的蒸汽，以蒸汽驱动汽轮机发电。随着太阳的移动，定日镜需要不停地调整角度，使得反射的阳光始终汇聚于吸收塔顶部。围绕吸收塔设置有大量的定日镜，聚光比一般超过1000倍，过高的能流密度会造成接收器出现过热的现象，造成系统瘫痪。这个原因一直制约着太阳能电站的发展。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供定日镜聚光校准方法、系统和存储介质。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
定日镜聚光校准方法，包括：
将定日镜场划分为多个区域，每个区域通过对应的图像采集设备采集区域内的聚光定日镜的反射光斑图像；
根据所述反射光斑图像、太阳的发散角、预设系数、预设能流密度阈值和预设单面定日镜的能流系数，确定当前所述区域内聚光定日镜的需求数量；
根据当前所述区域内聚光定日镜的需求数量和当前所述区域内聚光定日镜的实际数量，确定当前所述区域内聚光定日镜的调整方案；
根据当前所述区域内聚光定日镜的调整方案对当前所述区域内的聚光定日镜进行调整。
本发明的有益效果是：提供定日镜聚光校准方法，将定日镜场划分为多个区域，每个区域通过根据通过图像采集设备采集当前区域内的定日镜的反射光斑图像、太阳的发散角、预设系数、预设能流密度阈值和预设单面定日镜的能流系数，确定并调整当前区域内的聚光定日镜的数量。方法所需的参数少，校准精度高，速度快，误差小。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步地，所述根据所述反射光斑图像、太阳的发散角、预设系数、预设能流密度阈值和预设单面定日镜的能流系数，确定当前所述区域内聚光定日镜的需求数量，具体包括：
根据所述反射光斑图像、所述太阳的发散角及所述预设系数，得到能流密度值；
根据所述能流密度值、所述预设能流密度阈值和所述预设单面定日镜的能流系数，确定所述所述当前区域内的聚光定日镜的需求数量。
基于上述进一步方案的有益效果：将根据反射光斑图像、太阳的发散角及预设系数得到的能流密度值、预设能流密度阈值和预设单面定日镜的能流系数，得到当前区域内的聚光定日镜的需求数量的方法，准确根据能流密度值，确定区域内的聚光定日镜的需求数量。
进一步地，所述根据所述反射光斑图像、所述太阳的发散角及所述预设系数，得到能流密度值，具体包括：
获取所述反射光斑图像中多个点的灰度值；
将每个点的灰度值、所述太阳的发散角δ和所述预设系数α代入公式：
Figure BDA0002252099910000031
得到所述能流密度值E，其中，Pi是第i个点的灰度值，i是大于零的正整数，n是选取的所述反射光斑图像中的点的数量。
基于上述进一步方案的有益效果：根据每个点的灰度值、太阳的发散角、预设系数和定义的公式，计算方法简便，误差小，可快速得到能流密度值。
进一步地，所述根据所述能流密度值、所述预设能流密度阈值和所述预设单面定日镜的能流系数，确定所述当前区域内的聚光定日镜的需求数量，具体包括：
根据所述能流密度值和所述预设能流密度阈值的差值，得到能流密度差值；
根据所述能流密度差值和所述预设单面定日镜的能流系数的比值，得到所述当前区域内的所述聚光定日镜的需求数量。
基于上述进一步方案的有益效果：根据能流密度差值和预设单面定日镜的能流系数，得到当前区域内的聚光定日镜的需求数量，方法简便，计算效率高。
进一步地，当所述需求数量小于所述实际数量时，则根据所述需求数量和所述实际数量确定应关闭聚光定日镜的数量；
当所述需求数量大于所述实际数量时，则根据所述需求数量和所述实际数量确定应开启聚光定日镜的数量。
基于上述进一步方案的有益效果：将镜场划为多个区域，通过图像采集设备采集当前区域内的聚光定日镜的反射光斑图像，精细化的进行定日镜的聚光校准。
本发明解决上述技术问题的另一种技术方案如下：
定日镜聚光校准系统，包括：
采集单元，用于将定日镜场划分为多个区域，每个区域通过对应的图像采集设备采集区域内的聚光定日镜的反射光斑图像；
处理单元，用于根据所述反射光斑图像、太阳的发散角、预设系数、预设能流密度阈值和预设单面定日镜的能流系数，确定当前所述区域内聚光定日镜的需求数量；
根据当前所述区域内聚光定日镜的需求数量和当前所述区域内聚光定日镜的实际数量，确定当前所述区域内聚光定日镜的调整方案；
驱动单元，用于根据当前所述区域内聚光定日镜的调整方案对当前所述区域内的聚光定日镜进行调整。
本发明的有益效果是：提供定日镜聚光校准系统，其中采集单元通过图像采集设备采集当前区域内的定日镜的反射光斑图像，处理单元根据反射光斑图像、太阳的发散角、预设系数、预设能流密度阈值和预设单面定日镜的能流系数，确定当前区域内的聚光定日镜的调整方案，驱动单元调整当前区域内的聚光定日镜的数量，系统的校准精度高，速度快，误差小。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步地，所述处理单元，具体用于根据所述反射光斑图像、所述太阳的发散角及所述预设系数，得到能流密度值；
根据所述能流密度值、所述预设能流密度阈值和所述预设单面定日镜的能流系数，确定所述当前区域内的聚光定日镜的需求数量。
进一步地，所述处理单元，具体用于获取所述反射光斑图像中多个点的灰度值；
将每个点的灰度值、所述太阳的发散角δ和所述预设系数α代入公式：
Figure BDA0002252099910000041
得到所述能流密度值E，其中，Pi是第i个点的灰度值，i是大于零的正整数，n是获取所述反射光斑图像中的点的数量。
基于上述进一步方案的有益效果：处理单元根据每个点的灰度值、太阳的发散角、预设系数和定义的公式，可准确计算得到能流密度值。
进一步地，所述处理单元，具体用于根据所述能流密度值和所述预设能流密度阈值的差值，得到能流密度差值；
根据所述能流密度差值和所述预设单面定日镜的能流系数的比值，得到所述当前区域内的所述聚光定日镜的需求数量。
基于上述进一步方案的有益效果：处理单元将根据反射光斑图像、太阳的发散角及预设系数得到的能流密度值、预设能流密度阈值和预设单面定日镜的能流系数，得到当前区域内的聚光定日镜的能流密度的方法，准确得到能流密度值。
进一步地，所述采集单元，具体用于当所述需求数量小于所述实际数量时，则根据所述需求数量和所述实际数量确定应关闭聚光定日镜的数量；
当所述需求数量大于所述实际数量时，则根据所述需求数量和所述实际数量确定应开启聚光定日镜的数量。
基于上述进一步方案的有益效果：采集单元将镜场划为多个区域，通过图像采集设备采集当前区域内的定日镜的反射光斑图像，精细化的进行定日镜的聚光校准。
此外，本发明还提供一种存储有计算机可读指令的存储介质，所述计算机可读指令被一个或多个处理器执行时，使得一个或多个处理器执行上述任一项所述的定日镜聚光校准方法的步骤。
本发明附加的方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明实践了解到。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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的附图。
图1为本发明实施例提供的定日镜聚光校准方法的流程示意图；
图2为本发明另一实施例提供的定日镜聚光校准方法的流程示意图；
图3为本发明另一实施例提供的定日镜聚光校准方法的流程示意图；
图4为本发明另一实施例提供的定日镜聚光校准方法的流程示意图；
图5为本发明另一实施例提供的定日镜聚光校准系统的结构图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
如图1本发明实施例提供的定日镜聚光校准方法的流程示意图所示，具体包括以下步骤：
110、将定日镜场划分为多个区域，每个区域通过对应的图像采集设备采集区域内的聚光定日镜的反射光斑图像。
具体地，划分定日镜场区域的方法，可根据定日镜的位置分布或实际场地形状进行划分。通过各类图像采集设备采集定日镜的反射光斑图像，本实施例不限制具体的图像采集设备的类型。
120、根据反射光斑图像、太阳的发散角、预设系数、预设能流密度阈值和预设单面定日镜的能流系数，确定当前区域内的聚光定日镜的需求数量。
应理解，太阳的发散角δ可通过太阳半径r和地球与太阳的距离l得到太阳发散角。具体地，可通过公式
Figure BDA0002252099910000061
得到。
预设系数、预设能流密度阈值和预设单面定日镜的能流系数通常根据实际场景中设定。
130、根据当前区域内聚光定日镜的需求数量和当前区域内聚光定日镜的实际数量，确定当前区域内聚光定日镜的调整方案。
140、根据当前区域内聚光定日镜的调整方案对当前区域内的聚光定日镜进行调整。
基于本实施例提供的定日镜聚光校准方法，根据将定日镜场划分为多个区域，每个区域通过根据通过图像采集设备采集当前区域内的定日镜的反射光斑图像、太阳的发散角、预设系数、预设能流密度阈值和预设单面定日镜的能流系数，确定并调整当前区域内的聚光定日镜的数量。方法所需的参数少，校准精度高，速度快，误差小。
进一步地，如图2本发明另一实施例提供的定日镜聚光校准方法的流程示意图所示，步骤120具体包括：
210、根据反射光斑图像、太阳的发散角及预设系数，得到能流密度值。
220、根据能流密度值、预设能流密度阈值和预设单面定日镜的能流系数，确定当前区域内的聚光定日镜的需求数量。
基于上述实施例将根据反射光斑图像、太阳的发散角及预设系数得到的能流密度值、预设能流密度阈值和预设单面定日镜的能流系数，得到当前区域内的聚光定日镜的需求数量的方法，准确根据能流密度值，确定区域内的聚光定日镜的需求数量。
进一步地，如图3本发明另一实施例提供的定日镜聚光校准方法的流程示意图所示，步骤210包括：
211、获取反射光斑图像中多个点的灰度值；
212、将每个点的灰度值、太阳的发散角δ和预设系数α代入公式：得到能流密度值E。
其中，Pi是第i个点的灰度值，i是大于零的正整数，n是选取的反射光斑图像中的点的数量。
具体地，从反射光斑图像中选取多个点，所选的多个点在图像中的位置可根据实际场景确定，同时确定多个点的灰度值的方法目前很多。
基于上述实施例根据每个点的灰度值、太阳的发散角、预设系数和定义的公式，可准确计算得到能流密度值。
进一步地，如图4本发明另一实施例提供的定日镜聚光校准方法的流程示意图所示，步骤220包括：
221、根据能流密度值和预设能流密度阈值的差值，得到能流密度差值。
222、根据将能流密度差值和预设单面定日镜的能流系数的比值，得到当前区域内的聚光定日镜的需求数量。
具体地，若能流密度值大于预设能流密度阈值时，说明目前的能流密度过大，需要减少聚光的定日镜。若能流密度值小于预设能流密度阈值时，说明目前的能流密度过小，需要增加聚光的定日镜。
基于上述实施例根据能流密度差值和预设单面定日镜的能流系数，得到当前区域内的聚光定日镜的需求数量，方法简便，计算效率高。
进一步地，步骤130具体包括：
当需求数量小于实际数量时，则根据需求数量和实际数量确定应关闭聚光定日镜的数量；
当需求数量大于实际数量时，则根据需求数量和实际数量确定应开启聚光定日镜的数量。
应理解，本申请文件中的关闭聚光定日镜指的是通过驱动装置将定日镜转动预设角度，使得定日镜不再反射太阳光，或是通过驱动装置将定日镜旋转至镜面朝下并固定。而本申请文件中的开启聚光定日镜指的是通过驱动装置将定日镜旋转至工作角度。
基于上述实施例通过将镜场划为多个区域，图像采集设备采集当前区域内的定日镜的反射光斑图像，精细化的进行定日镜的聚光校准。
如图5本发明另一实施例提供的定日镜聚光校准系统的结构图所示，定日镜聚光校准系统包括采集单元、处理单元和驱动单元。
采集单元，用于将定日镜场划分为多个区域，每个区域通过对应的图像采集设备采集区域内的聚光定日镜的反射光斑图像；
处理单元，用于根据反射光斑图像、太阳的发散角、预设系数、预设能流密度阈值和预设单面定日镜的能流系数，确定当前区域内聚光定日镜的需求数量；
根据当前区域内聚光定日镜的需求数量和当前区域内聚光定日镜的实际数量，确定当前区域内聚光定日镜的调整方案；
驱动单元，用于根据当前区域内聚光定日镜的调整方案对当前区域内的聚光定日镜进行调整。
基于本实施例提供的定日镜聚光校准系统，其中采集单元通过图像采集设备采集当前区域内的定日镜的反射光斑图像，处理单元根据反射光斑图像、太阳的发散角、预设系数、预设能流密度阈值和预设单面定日镜的能流系数，确定当前区域内的聚光定日镜的调整方案，驱动单元调整当前区域内的聚光定日镜的数量，系统的校准精度高，速度快，误差小。
进一步地，处理单元根据反射光斑图像、太阳的发散角及预设系数，得到能流密度值；根据能流密度值、预设能流密度阈值和预设单面定日镜的能流系数，确定当前区域内的聚光定日镜的需求数量。
进一步地，处理单元获取反射光斑图像中多个点的灰度值；
将每个点的灰度值、太阳的发散角δ和预设系数α代入公式：
Figure BDA0002252099910000091
得到能流密度值E，其中，Pi是第i个点的灰度值，i是大于零的正整数，n是选取所述反射光斑图像中的点的数量。
进一步地，处理单元根据能流密度值和预设能流密度阈值的差值，得到能流密度差值；
根据能流密度差值和预设单面定日镜的能流系数的比值，得到当前区域内的定日镜的数量。
进一步地，采集单元，具体用于当需求数量小于实际数量时，则根据需求数量和实际数量确定应关闭聚光定日镜的数量；
当需求数量大于实际数量时，则根据需求数量和实际数量确定应开启聚光定日镜的数量。
此外，本发明还提供一种存储有计算机可读指令的存储介质，所述计算机可读指令被一个或多个处理器执行时，使得一个或多个处理器执行上述任一实施例所述的定日镜聚光校准方法。
以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.定日镜聚光校准方法，其特征在于，包括：
将定日镜场划分为多个区域，每个区域通过对应的图像采集设备采集区域内的聚光定日镜的反射光斑图像；
根据所述反射光斑图像、太阳的发散角、预设系数、预设能流密度阈值和预设单面定日镜的能流系数，确定当前所述区域内聚光定日镜的需求数量；
根据当前所述区域内聚光定日镜的需求数量和当前所述区域内聚光定日镜的实际数量，确定当前所述区域内聚光定日镜的调整方案；
根据当前所述区域内聚光定日镜的调整方案对当前所述区域内的聚光定日镜进行调整。
2.根据权利要求1所述的定日镜聚光校准方法，其特征在于，所述根据所述反射光斑图像、太阳的发散角、预设系数、预设能流密度阈值和预设单面定日镜的能流系数，确定当前所述区域内聚光定日镜的需求数量，具体包括：
根据所述反射光斑图像、所述太阳的发散角及所述预设系数，得到能流密度值；
根据所述能流密度值、所述预设能流密度阈值和所述预设单面定日镜的能流系数，确定所述所述当前区域内的聚光定日镜的需求数量。
3.根据权利要求2所述的定日镜聚光校准方法，其特征在于，所述根据所述反射光斑图像、所述太阳的发散角及所述预设系数，得到能流密度值，具体包括：
获取所述反射光斑图像中多个点的灰度值；
将每个点的灰度值、所述太阳的发散角δ和所述预设系数α代入公式：
Figure FDA0002252099900000011
得到所述能流密度值E，其中，Pi是第i个点的灰度值，i是大于零的正整数，n是选取的所述反射光斑图像中的点的数量。
4.根据权利要求2所述的定日镜聚光校准方法，其特征在于，所述根据所述能流密度值、所述预设能流密度阈值和所述预设单面定日镜的能流系数，确定所述当前区域内的聚光定日镜的需求数量，具体包括：
根据所述能流密度值和所述预设能流密度阈值的差值，得到能流密度差值；
根据所述能流密度差值和所述预设单面定日镜的能流系数的比值，得到所述当前区域内的所述聚光定日镜的需求数量。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的定日镜聚光校准方法，其特征在于，所述根据当前所述区域内聚光定日镜的需求数量和当前所述区域内聚光定日镜的实际数量，确定当前所述区域内聚光定日镜的调整方案，包括：
当所述需求数量小于所述实际数量时，则根据所述需求数量和所述实际数量确定应关闭聚光定日镜的数量；
当所述需求数量大于所述实际数量时，则根据所述需求数量和所述实际数量确定应开启聚光定日镜的数量。
6.定日镜聚光校准系统，其特征在于，包括：
采集单元，用于将定日镜场划分为多个区域，每个区域通过对应的图像采集设备采集区域内的聚光定日镜的反射光斑图像；
处理单元，用于根据所述反射光斑图像、太阳的发散角、预设系数、预设能流密度阈值和预设单面定日镜的能流系数，确定当前所述区域内聚光定日镜的需求数量；
根据当前所述区域内聚光定日镜的需求数量和当前所述区域内聚光定日镜的实际数量，确定当前所述区域内聚光定日镜的调整方案；
驱动单元，用于根据当前所述区域内聚光定日镜的调整方案对当前所述区域内的聚光定日镜进行调整。
7.根据权利要求6所述的定日镜聚光校准系统，其特征在于，
所述处理单元，具体用于根据所述反射光斑图像、所述太阳的发散角及所述预设系数，得到能流密度值；
根据所述能流密度值、所述预设能流密度阈值和所述预设单面定日镜的能流系数，确定所述当前区域内的聚光定日镜的需求数量。
8.根据权利要求7所述的定日镜聚光校准系统，其特征在于，包括：
所述处理单元，具体用于获取所述反射光斑图像中多个点的灰度值；
将每个点的灰度值、所述太阳的发散角δ和所述预设系数α代入公式：
Figure FDA0002252099900000031
得到所述能流密度值E，其中，Pi是第i个点的灰度值，i是大于零的正整数，n是选取的所述反射光斑图像中的点的数量。
9.根据权利要求7所述的定日镜聚光校准系统，其特征在于，包括：
所述处理单元，具体用于根据所述能流密度值和所述预设能流密度阈值的差值，得到能流密度差值；
根据所述能流密度差值和所述预设单面定日镜的能流系数的比值，得到所述当前区域内的所述聚光定日镜的需求数量。
10.一种存储有计算机可读指令的存储介质，所述计算机可读指令被一个或多个处理器执行时，使得一个或多个处理器执行如权利要求1至5中任一项权利要求所述的定日镜聚光校准方法的步骤。
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CN111459194A (zh) * 2020-04-10 2020-07-28 中国电力工程顾问集团西北电力设计院有限公司 一种基于定日镜实测光斑的太阳能热发电瞄准点确定方法

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