CN112764417A - 一种基于清洗车的镜场控制系统及方法 - Google Patents

一种基于清洗车的镜场控制系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于清洗车的镜场控制系统，定日镜组件均设有蓄电模块、第一有线通讯模块和第一无线通讯模块，蓄电模块设有第一充电触点，第一有线通讯模块设有第一通讯触点；清洗车均包括：清洗模块，用于定日镜组件的清洗；充电模块储有电能且设有第二充电触点，第一充电触点与第二充电触点接触时充电模块给蓄电模块充电；第二有线通讯模块设有第二通讯触点，第一通讯触点与第二通讯触点接触时第一有线通讯模块与第二有线通讯模块建立通讯；第二无线通讯模块用于与若干第一无线通讯模块建立通讯；第三无线通讯模块；定位模块用于定位；中央控制器设有第四无线通讯模块且用于与第三无线通讯模块建立通讯，中央控制器用于控制清洗车的运行。

Description

一种基于清洗车的镜场控制系统及方法
技术领域
本发明属于定日镜镜场控制技术领域，尤其涉及一种基于清洗车的镜场控制系统及方法。
背景技术
在经济不断发展的同时，能源日趋短缺，传统的不可再生能源日益枯竭，经济发展越来越受制于能源的开发利用，可再生能源的利用受到普遍关注，特别是太阳能利用更受世人的重视。太阳能热发电是当前太阳能利用的一种主要方式。当前太阳能热发电按照太阳能采集方式可划分为塔式太阳能热发电、槽式太阳能热发电和碟式太阳能热发电。
在太阳能热发电领域，塔式太阳能热发电因具有高光热转换效率，高聚焦温度，控制系统安装调试简单，散热损失少等优势，将成为下一个可商业化运营的新型能源技术。在塔式太阳能热发电领域，定日镜控制器为塔式太阳能热发电系统的一个重要组成部分。定日镜控制器为定日镜的驱动装置，定日镜控制器接收主机下发的命令，执行定日镜的转角。通过角度调整定日镜将太阳光反射到固定的吸热器上，对吸热工质进行加热，从而将光能转化为热能，进而驱动汽轮机发电。
现行定日镜镜场控制的主流方法是通过层次分明的电气结构和网络结构对每一面定日镜进行控制，现场需要大量的电力线和通讯线连接每一面定日镜，施工安装的成本高，工序繁琐耗时长，且后期维护成本也高，不易于塔式太阳能镜场的规模化推广。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的是提供一种基于清洗车的镜场控制系统及方法，该系统安装简单且成本低。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种基于清洗车的镜场控制系统，包括：
若干定日镜组件，所述定日镜组件均设有蓄电模块、第一有线通讯模块和第一无线通讯模块，所述蓄电模块设有第一充电触点，所述第一有线通讯模块设有第一通讯触点；
若干清洗车，所述清洗车均包括：
清洗模块，用于所述定日镜组件的清洗；
充电模块，储有电能且设有第二充电触点，所述第一充电触点与所述第二充电触点接触时所述充电模块给所述蓄电模块充电；
第二有线通讯模块，设有第二通讯触点，所述第一通讯触点与所述第二通讯触点接触时所述第一有线通讯模块与所述第二有线通讯模块建立通讯；
第二无线通讯模块，用于与若干所述第一无线通讯模块建立通讯；
第三无线通讯模块；
定位模块，用于定位；
其中，所述清洗车通过所述定位模块行驶至所述定日镜组件，到达后所述第一充电触点和所述第二充电触点相接触、所述第一通讯触点和
所述第二通讯触点相接触；
中央控制器，设有第四无线通讯模块且用于与所述第三无线通讯模块建立通讯，所述中央控制器用于控制所述清洗车的运行。
根据本发明一实施例，所述第一无线通讯模块和所述第二无线通讯模块采用RFID、LORA、Zigbee、NBIOT和WIFI中任意一种进行通讯。
根据本发明一实施例，所述第三无线通讯模块和所述第四无线通讯模块采用4G或5G模组进行通讯。
根据本发明一实施例，所述蓄电模块为超级电容模组。
基于相同的构思，本发明还提供一种基于清洗车的镜场控制方法，基于上述的基于清洗车的镜场控制系统，包括如下步骤：
S1：所述中央控制器将若干所述定日镜组件分为若干个区域，每个区域均包括相同数量的若干所述定日镜组件，且每个区域均配备一台所述清洗车；
S2：所述中央控制器计算每台所述清洗车在其区域内的行驶路线，并下发给所述清洗车；
S3：所述清洗车通过所述定位模块行驶至所述定日镜组件开始作业，通过所述第一有线通讯模块和所述第二有线通讯模块控制所述定日镜组件旋转至清洗位置并对其进行清洗，同时通过所述充电模块给所述蓄电模块充电；
S4：所述中央控制器计算所述清洗车正在作业的所述定日镜组件的工作旋转轨迹，并发送给所述清洗车，所述工作旋转轨迹为各个时间点所述定日镜组件应旋转至的角度；
S5：所述清洗车将所述工作旋转轨迹发送给所述定日镜组件，所述清洗车对所述定日镜组件作业完成时，所述定日镜组件旋转至工作角度；
S6：所述清洗车按照行驶路线行驶至下一个所述定日镜组件，重复S3至S6直至对其区域内的所有所述定日镜组件完成一个作业周期的作业；
S7：所述清洗车完成一个作业周期的作业后回到起点进行下一个作业周期的作业，直至所述定日镜组件的工作时间结束；
S8：所述定日镜组件工作时间结束后，所述清洗车返回充电站进行充电维护。
根据本发明一实施例，当有所述清洗车宕机时，重新进行S1、S2步骤，将宕机的所述清洗车作业区域的所述定日镜组件平均分配给剩余的所述清洗车，并重新计算所述清洗车的行驶路线。
根据本发明一实施例，每台所述清洗车通过所述第二无线通讯模块和其作业区域内的所有所述定日镜组件的所述第一无线通讯模块建立通讯，当所述定日镜组件需停止工作时，所述清洗车通过所述第一无线通讯模块和所述第二无线通讯模块控制其作业区域内的所有所述定日镜组件停止工作。
本发明由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：
(1)本发明实施例中设置若干定日镜组件、若干清洗车、中央控制器。
中央控制器通过无线通信的方式控制清洗车，将定日镜组件做成独立的标准单元，通过移动的清洗车控制定日镜组件，使得省去了大量的电力线和通讯线，使整个镜场系统安装简便且成本更低。特别是在镜场撤场重建或换地方重建时几乎无成本损失，只需将定日镜组件拆除重新安装即可，不用频繁地进行电力、通讯线布放施工。
(2)本发明实施例中通过对定日镜组件划分区域，实现了定日镜组件高效有序的控制。
(3)本发明实施例中当有清洗车宕机重新进行S1、S2步骤，重新划分步骤和计算清洗车行驶路线，保证了整个镜场的稳定工作，只要有一台清洗车正常，整个镜场就不会失去控制。
(4)本发明实施例中当定日镜组件需停止工作时，也就是当出现特殊情况或危险情况时，清洗车通过无线通信方式控制其作业区域内的所有定日镜组件停止工作，保证了镜场的安全性。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明，其中：
图1为本发明的一种基于清洗车的镜场控制系统及方法清洗车行驶路线图；
图2为本发明的一种基于清洗车的镜场控制系统及方法定日镜组件区域划分图；
图3为本发明的一种基于清洗车的镜场控制系统及方法定日镜组件区域重新划分图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
实施例1
本发明的核心是提供一种基于清洗车的镜场控制系统，包括若干定日镜组件、若干清洗车和中央控制器。定日镜组件均设有蓄电模块、第一有线通讯模块和第一无线通讯模块，蓄电模块设有第一充电触点，第一有线通讯模块设有第一通讯触点。
清洗车包括清洗模块、充电模块、第二有线通讯模块、第二无线通讯模块、第三无线通讯模块和定位模块。清洗模块用于定日镜组件的清洗；充电模块储有电能且设有第二充电触点，第一充电触点与第二充电触点接触时充电模块给蓄电模块充电；第二有线通讯模块设有第二通讯触点，第一通讯触点与第二通讯触点接触时第一有线通讯模块与第二有线通讯模块建立通讯；第二无线通讯模块用于与若干第一无线通讯模块建立通讯；定位模块用于定位。清洗车通过定位模块行驶至定日镜组件，到达后第一充电触点和第二充电触点相接触、第一通讯触点和第二通讯触点相接触。
中央控制器设有第四无线通讯模块且用于与第三无线通讯模块建立通讯，中央控制器用于控制清洗车的运行。
中央控制器通过无线通信的方式控制清洗车，将定日镜组件做成独立的标准单元，通过移动的清洗车控制定日镜组件，使得省去了大量的电力线和通讯线，使整个镜场系统安装简便且成本更低。特别是在镜场撤场重建或换地方重建时几乎无成本损失，只需将定日镜组件拆除重新安装即可，不用频繁地进行电力、通讯线布放施工。
下面对本发明的基于清洗车的镜场控制系统作详细说明：
定日镜组件设有定日镜控制器，蓄电模块给定日镜控制器供电以控制定日镜组件旋转追日。蓄电模块的第一充电触点和清洗车充电模块的第二充电触点均包括VCC和GND两个金属触点，通过接触供电。清洗车行驶至定日镜组件时，第一充电触点和第二充电触点相互接触，充电模块给蓄电模块充电，通过清洗车给定日镜组件充电省去了供电电缆。
同理，清洗车行驶至定日镜组件时，第一充电触点和第二充电触点相互接触，充电模块给蓄电模块充电，且充电模块自带过压、过流和短路保护。同理，第一有线通讯模块的第一通讯触点和清洗车第二有线通讯模块的第二通讯触点相互接触，清洗车和定日镜组件建立通讯，以使清洗车可以控制定日镜组件。通过清洗车控制定日镜组件省去了通讯电缆。
且本实施例中第一有线通讯模块和第二有线通讯模块均为RS485模块，通过RS485的A和B使两者进行通讯，并下发控制指令。
定日镜组件的蓄电模块为超级电容模组，以满足短时间快速的充电以及反复充电对使用寿命的需求，用大电流给超级电容模组充电，几十秒内即可完成充电，充电电量可以满足定日镜组件一个控制周期内的用电量。且清洗车还设有大容量的电池组，以满足对各个定日镜组件蓄电模块的充电需求。电池组可以为铅酸电池，磷酸铁锂电池、镍镉电池和超级电容等。
定日镜组件的第一无线通讯和清洗车的第二无线通讯模块用于在特殊情况或危险情况下建立通讯，且清洗车同时与多个定日镜组件建立无线通讯，使其可以同时控制多个定日镜组件，遇到危险情况时清洗车下发广播命令，要求定日镜组件放平回到安全位置。以实现镜场大面积快速的控制，满足危险情况下镜场的快速控制。也就是说清洗车在对单个定日镜组件清洗、充电作业时通过有线通讯的控制方式，以使通讯更加可靠且节约通讯成本。而在特殊情况或危险情况下通过无线通讯方式同时控制多个定日镜组件，满足了镜场大面积快速的控制。通过有线和无线相结合的方式，实现了镜场更加有序可靠得控制。
中央控制器由于与清洗车相距较远且无近距离接触，因此只能通过无线通讯的控制方式，且清洗车的第三无线通讯模块和中央控制器的第四无线通讯模块需满足较远距离的通讯需求，因此本实施例中第三无线通讯模块和第四无线通讯模块采用4G或5G模组进行通讯。而清洗车与定日镜组件相距较近，两者的无线通讯距离较短，因此第一无线通讯模块和第二无线通讯模块可以采用RFID、LORA、Zigbee、NBIOT和WIFI等较短距离的通讯方式，以节省成本。
清洗车的定位模块为GPS定位模组，用于清洗车在整个镜场中的定位。
实施例2
参看图1至3，本发明的另一核心是提供一种基于清洗车的镜场控制方法，基于实施例1的基于清洗车的镜场控制系统，包括如下步骤：
S1：中央控制器将若干定日镜组件分为若干个区域，每个区域均包括相同数量的若干定日镜组件，且每个区域均配备一台清洗车。
参看图2，本实施例中将定日镜组件镜场分为8个区域，每个区域均包括200个定日镜组件，8个区域中每个区域均分配一台清洗车。当然可以根据镜场规模的大小灵活调整区域数量以及区域内定日镜组件的数量，可以按照200面的控制区域进行复制。可以复制N个模块。
S2：中央控制器计算每台清洗车在其区域内的行驶路线，并下发给清洗车；
参看图1，本实施例中清洗车的行驶路线为从定日镜组件1-1#清洗到1-100#，再从2-100#清洗到2-1#，此为1个完整的作业周期。且清洗车的两侧均设有第二充电触点和第二通讯触点，免除了清洗车的调头，使其效率更高。
S3：清洗车通过定位模块行驶至定日镜组件开始作业，通过第一有线通讯模块和第二有线通讯模块控制定日镜组件旋转至清洗位置并对其进行清洗，同时通过充电模块给蓄电模块充电。
具体的，清洗车行驶至定日镜组件时第一充电触点和第二充电触点接触，清洗车充电模块给定日镜组件蓄电模块充电，第一通讯触点和第二通讯触点接触实现清洗车的工控机对定日镜组件的控制，工控机控制定日镜组件旋转至清洗位置以方便清洗。充电清洗的同时给定日镜组件进行自检。
S4：中央控制器计算清洗车正在作业的定日镜组件的工作旋转轨迹，并发送给清洗车，工作旋转轨迹为各个时间点定日镜组件应旋转至的角度。
工作旋转轨迹通过边缘计算模块计算得出，根据太阳轨迹、地球轨迹和定日镜组件坐标，计算定日镜组件下一个作业周期所需运行角度。边缘计算模块可以集成在中央控制器中，也可以集成在清洗车的工控机上，也可以是定制的嵌入式板卡，具备较强的运算能力。同时控制清洗车的控制，控制清洗车的行走轨迹，控制清洗车的位置和速度。
S5：清洗车将工作旋转轨迹发送给定日镜组件，清洗车对定日镜组件作业完成时，定日镜组件旋转至工作角度；
S6：清洗车按照行驶路线行驶至下一个定日镜组件，重复S3至S6直至对其区域内的所有定日镜组件完成一个作业周期的作业；
参看图1，清洗车从定日镜组件1-1#作业至1-100#，再从2-100#后退至2-1#。
S7：清洗车完成一个作业周期的作业后回到起点进行下一个作业周期的作业，直至定日镜组件的工作时间结束。
S8：定日镜组件工作时间结束后，清洗车返回充电站进行充电维护。
清洗车充电同时进行自检和检修，对清洗车进行修复。充电和维护完成后，镜场开场时，清洗车再从充电站出来开始工作。
还设有冗余功能，当作业过程中有清洗车宕机时，控制清洗车退出镜场，重新进行S1、S2步骤，将宕机的清洗车作业区域的定日镜组件平均分配给剩余的清洗车，并重新计算清洗车的行驶路线。直至最后1台清洗车宕机，只要有1台清洗车正常，镜场就不会失去控制，当剩余的清洗车少于1台时，控制镜场回到安全状态，即定日镜组件放平。
参看图3，当有1台清洗车宕机时，重新将镜场分为7个区域，每个区域配备1台清洗车。
且每台清洗车通过第二无线通讯模块和其作业区域内的所有定日镜组件的第一无线通讯模块建立通讯，当定日镜组件需停止工作时，如遇到危险情况时，清洗车通过第一无线通讯模块和第二无线通讯模块广播控制其作业区域内的所有定日镜组件停止工作。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式。即使对本发明作出各种变化，倘若这些变化属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则仍落入在本发明的保护范围之中。

Claims (7)

1.一种基于清洗车的镜场控制系统，其特征在于，包括：
若干定日镜组件，所述定日镜组件均设有蓄电模块、第一有线通讯模块和第一无线通讯模块，所述蓄电模块设有第一充电触点，所述第一有线通讯模块设有第一通讯触点；
若干清洗车，所述清洗车均包括：
清洗模块，用于所述定日镜组件的清洗；
充电模块，储有电能且设有第二充电触点，所述第一充电触点与所述第二充电触点接触时所述充电模块给所述蓄电模块充电；
第二有线通讯模块，设有第二通讯触点，所述第一通讯触点与所述第二通讯触点接触时所述第一有线通讯模块与所述第二有线通讯模块建立通讯；
第二无线通讯模块，用于与若干所述第一无线通讯模块建立通讯；
第三无线通讯模块；
定位模块，用于定位；
其中，所述清洗车通过所述定位模块行驶至所述定日镜组件，到达后所述第一充电触点和所述第二充电触点相接触、所述第一通讯触点和所述第二通讯触点相接触；
中央控制器，设有第四无线通讯模块且用于与所述第三无线通讯模块建立通讯，所述中央控制器用于控制所述清洗车的运行。
2.根据权利要求1所述的基于清洗车的镜场控制系统，其特征在于，所述第一无线通讯模块和所述第二无线通讯模块采用RFID、LORA、Zigbee、NBIOT和WIFI中任意一种进行通讯。
3.根据权利要求1所述的基于清洗车的镜场控制系统，其特征在于，所述第三无线通讯模块和所述第四无线通讯模块采用4G或5G模组进行通讯。
4.根据权利要求1所述的基于清洗车的镜场控制系统，其特征在于，所述蓄电模块为超级电容模组。
5.一种基于清洗车的镜场控制方法，基于如权利要求1至4任意一项所述的基于清洗车的镜场控制系统，其特征在于，包括如下步骤：
S1：所述中央控制器将若干所述定日镜组件分为若干个区域，每个区域均包括相同数量的若干所述定日镜组件，且每个区域均配备一台所述清洗车；
S2：所述中央控制器计算每台所述清洗车在其区域内的行驶路线，并下发给所述清洗车；
S3：所述清洗车通过所述定位模块行驶至所述定日镜组件开始作业，通过所述第一有线通讯模块和所述第二有线通讯模块控制所述定日镜组件旋转至清洗位置并对其进行清洗，同时通过所述充电模块给所述蓄电模块充电；
S4：所述中央控制器计算所述清洗车正在作业的所述定日镜组件的工作旋转轨迹，并发送给所述清洗车，所述工作旋转轨迹为各个时间点所述定日镜组件应旋转至的角度；
S5：所述清洗车将所述工作旋转轨迹发送给所述定日镜组件，所述清洗车对所述定日镜组件作业完成时，所述定日镜组件旋转至工作角度；
S6：所述清洗车按照行驶路线行驶至下一个所述定日镜组件，重复S3至S6直至对其区域内的所有所述定日镜组件完成一个作业周期的作业；
S7：所述清洗车完成一个作业周期的作业后回到起点进行下一个作业周期的作业，直至所述定日镜组件的工作时间结束；
S8：所述定日镜组件工作时间结束后，所述清洗车返回充电站进行充电维护。
6.根据权利要求5所述的基于清洗车的镜场控制方法，其特征在于，当有所述清洗车宕机时，重新进行S1、S2步骤，将宕机的所述清洗车作业区域的所述定日镜组件平均分配给剩余的所述清洗车，并重新计算所述清洗车的行驶路线。
7.根据权利要求5所述的基于清洗车的镜场控制方法，其特征在于，每台所述清洗车通过所述第二无线通讯模块和其作业区域内的所有所述定日镜组件的所述第一无线通讯模块建立通讯，当所述定日镜组件需停止工作时，所述清洗车通过所述第一无线通讯模块和所述第二无线通讯模块控制其作业区域内的所有所述定日镜组件停止工作。
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