CN113687302B - 一种定日镜地址配置方法及系统 - Google Patents

一种定日镜地址配置方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种定日镜地址配置方法及系统,该方法包括以下步骤:S1:镜场中的每一定日镜分别接收由镜场吸热塔上投射的定位光束,并测量定位光束的入射角;S2:根据入射角查询地址对照表确定每一定日镜的定日镜地址,其中,地址对照表为入射角与定日镜地址的对应关系表;S3:根据确定的定日镜地址对每一定日镜进行配置,并将配置信息反馈至上位机。本发明通过远距离高精度光束,创造性地将光束角度的唯一性与太阳能光热镜场的特殊性结合起来,用于大规模镜场定日镜地址设置,实现了大规模自动地址配置,大大提高配置效率。

Description

一种定日镜地址配置方法及系统
技术领域
本发明属于太阳能热发电技术领域,尤其涉及一种定日镜地址配置方法及系统。
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、碟式太阳能热发电。
在太阳能热发电领域,塔式太阳能热发电方式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。塔式太阳能热发电是采用大量的定日镜将太阳光聚集到设置在吸热塔顶的吸热器上,加热工质,产生蒸汽,推动汽轮机带动发电机发电。其中,定日镜追日运动是台式太阳能热发电的关键技术之一,塔式太阳能热发电定日镜镜场由成千上万面定日镜组成,定日镜主要由平面反射镜和跟踪机构组成。其中,每面定日镜都有一个定日镜控制器控制,具有各自独立的跟踪系统,分散控制。每面定日镜在塔式太阳能热发电镜场控制系统中都有一个固定的地址,以区别不同位置的定日镜,定日镜与上位机或上一级通讯设备进行通讯时,需要明确自身的地址。
常规地址设置方法采用拨码开关进行通讯地址的设置,需要人工手动进行拨码操作,费时费力,并且经常出现拨码错误,另外这一过程中还需要打开电气箱。由于电气箱中安装有镜场控制系统的各硬件模块,在室外恶劣环境中,电气箱需要具备良好的IP防护等级,而进行地址拨码时打开电气箱这一操作会破坏电气箱密封性,可能影响箱体内硬件模块使用寿命。
发明内容
本发明为解决上述技术问题,提供了一种定日镜地址配置方法及系统。
本发明的技术方案为:
一种定日镜地址配置方法,包括以下步骤:
S1:镜场中的每一定日镜分别接收由镜场吸热塔上投射的定位光束,并测量定位光束的入射角;
S2:根据入射角查询地址对照表确定每一定日镜的定日镜地址,其中,地址对照表为入射角与定日镜地址的对应关系表;
S3:根据确定的定日镜地址对每一定日镜进行配置,并将配置信息反馈至上位机。
在其中一个实施例中,步骤S2进一步包括:
计算入射角的实际角度值与地址对照表中的各标准角度值的角度差和,找出其中角度差和的最小值,对应得到定日镜地址。
在其中一个实施例中,入射角的实际角度值Z与地址对照表A中的各标准角度值Ai的角度差和为:
Si=|α-ai1|+|β-ai2|+|γ-ai3|
其中,实际角度值Z=[α,β,γ],[α,β,γ]分别为定位光束与定日镜X、Y、Z轴的实际夹角,地址对照表A=[A1,A2,...,An]T,标准角度值Ai=[ai1,ai2,ai3,ai4],i为定日镜的编号,i=1,2,3,…,n,n为镜场定日镜总数,ai1,ai2,ai3分别为定位光束与定日镜X、Y、Z轴的标准夹角,ai4为定日镜地址。
在其中一个实施例中,步骤S1之前还包括步骤S0:
对定位光束的投射方向进行初始化,以使定位光束指向初始标准指向点方向。
在其中一个实施例中,步骤S0还包括:
镜场导入地址对照表,并根据上位机的光束投射指令从镜场吸热塔上投射定位光束。
在其中一个实施例中,光束投射指令包括指定投射角[ai1,ai2,ai3],i为定日镜的编号,ai1,ai2,ai3分别为定位光束与定日镜X、Y、Z轴的夹角,其中,根据上位机的光束投射指令从镜场吸热塔上投射定位光束进一步包括:
按照指定投射角[ai1,ai2,ai3]从镜场吸热塔上投射定位光束至指定定日镜。
在其中一个实施例中,步骤S3之后,还包括步骤S4:
根据配置信息确定配置情况,若存在地址配置失败的定日镜,则对地址配置失败的定日镜进行地址擦除并重新执行步骤S1至S4,直至所有定日镜的地址配置均完毕。
在其中一个实施例中,步骤S4还包括:
若同一定日镜连续地址配置失败次数超过预设第一阈值,则将该定日镜的地址信息导入地址配置故障表并结束该定日镜的地址配置,待所有定日镜的地址配置结束,将地址配置故障表作为新的地址对照表,并对地址配置故障的定日镜重新执行步骤S1至S4。
在其中一个实施例中,步骤S4还包括:
若地址对照表替换次数超过预设第二阈值,则结束所有定日镜的地址配置,导出最终的地址对照表。
一种定日镜地址配置系统,包括:设于镜场吸热塔上的光束发射器、设于镜场中各个定日镜上的光束接收器与定日镜控制器;
光束发射器用于向镜场中的每一定日镜上的光束接收器发射定位光束;
光束接收器用于接收定位光束并测量定位光束的入射角;
定日镜控制器用于根据入射角查询地址对照表确定每一定日镜的定日镜地址,以及根据确定的定日镜地址对每一定日镜进行配置,并将配置信息反馈至上位机,其中,地址对照表为入射角与定日镜地址的对应关系表。
在其中一个实施例中,定日镜在镜场内围绕镜场中心的吸热塔由近及远分布,各定日镜的空间位置不同,光束发射器位于吸热塔顶部并根据镜场分区情况在塔顶不同方位布置,光束发射器分别投射定位光束到不同镜场分区的定日镜。
本发明与现有技术相比具有以下的优点和积极效果:
1)本发明通过在镜场吸热塔上向各个定日镜发射定位光束,根据每个定日镜接收定位光束的入射角生成配置定日镜地址,可以实现整个镜场的自动化配置,避免了传统通过拨码开关逐一对定日镜地址进行设置,极大提高了镜场内定日镜的地址设置效率,同时无需打开镜场控制系统的电气箱进行手动拨码设置,避免破坏电气箱的密封性,从而延长电气箱内硬件模块的使用寿命;
2)本发明的定日镜地址配置方法可以在夜间正常进行工作,可以充分利用空闲时间,大大加快项目的进度,并且可以通过远程上位机接收定日镜反馈的地址信息,进行地址信息的存储或导出,有利于后期工作的顺利进行。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述,各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的,而并不认为是对本发明的限制。
图1为本发明的一种定日镜地址配置方法的整理流程示意图;
图2为本发明的一种定日镜地址配置方法的具体流程示意图;
图3为本发明的一种定日镜地址配置系统的整体结构示意图
图4为本发明的一种定日镜地址配置系统的定日镜结构示意图。
附图标记说明:
201:光束发射器;202:定日镜;203:定位光束;204:吸热塔;205:吸热塔塔顶;
301:定日镜立柱;302:定日镜镜面;303:光束接收器;304:定日镜控制器。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地,下面描述中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,并获得其他的实施方式。
为使图面简洁,各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分,它们并不代表其作为产品的实际结构。另外,以使图面简洁便于理解,在有些图中具有相同结构或功能的部件,仅示意性地绘示了其中的一个,或仅标出了其中的一个。在本文中,“一个”不仅表示“仅此一个”,也可以表示“多于一个”的情形。
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种定日镜地址配置方法及系统作进一步详细说明。
参看图1,本申请提供了一种定日镜地址配置方法,包括以下步骤:
S1:镜场中的每一定日镜分别接收由镜场吸热塔上投射的定位光束,并测量定位光束的入射角;
S2:根据入射角查询地址对照表确定每一定日镜的定日镜地址,其中,地址对照表为入射角与定日镜地址的对应关系表;
S3:根据确定的定日镜地址对每一定日镜进行配置,并将配置信息反馈至上位机。
现对本实施例进行详细说明,但不仅限于此。
本实施例适用于定日镜地址的自动配置,全自动化、可远程操控、配置简单、信息监控方便的特点,可以满足太阳能热发电领域大型镜场的地址配置需求。
1)具体介绍步骤S1
本实施例的镜场中的每一定日镜分别接收由镜场吸热塔上投射的定位光束,并测量定位光束的入射角。具体而言,本实施例在镜场的吸热塔上设有光束发射器,其中,根据镜场分区情况,可以在塔顶不同方位布置光束发射器,以分别投射光束到不同镜场分区的定日镜,本实施例在每个定日镜上设有光束接收器,以能够接收由镜场吸热塔上投射的定位光束,从而通过传感器测量该定位光束的入射角度。
优选地,本实施例的步骤S1之前还包括步骤S0:对定位光束的投射方向进行初始化,以使定位光束指向初始标准指向点方向。具体而言,标准指向点方向一般位于该光束发射器对应的镜场分区中心,可以最高效地实现快速投射,另外,也需要对定日镜进行初始化,使得定日镜的镜面方向回归到测量位置,例如方位角和水平角均为0度,以准确测量定位光束的入射角。
进一步地,本实施例的步骤S0还包括:镜场导入地址对照表,并根据上位机的光束投射指令从镜场吸热塔上投射定位光束。具体而言,本实施例的地址对照表为需要前期导入,以对镜场内的定日镜进行统一配置,地址对照表中主要包含有入射角与定日镜地址对照关系,例如地址对照表A=[A1,A2,...,An]T,其中,标准角度值Ai=[ai1,ai2,ai3,ai4],i为定日镜的编号,i=1,2,3,…,n,n为镜场定日镜总数,ai1,ai2,ai3分别为定位光束与定日镜X、Y、Z轴的标准夹角,ai4为定日镜地址。
本实施例的光束投射指令可以包括指定投射角[ai1,ai2,ai3],i为定日镜的编号,ai1,ai2,ai3分别为定位光束与定日镜X、Y、Z轴的夹角,其中,根据上位机的光束投射指令从镜场吸热塔上投射定位光束进一步包括:按照指定投射角[ai1,ai2,ai3]从镜场吸热塔上投射定位光束至指定定日镜。
2)具体介绍步骤S2
本实施例根据入射角查询地址对照表确定每一定日镜的定日镜地址,具体而言,计算入射角的实际角度值与地址对照表中的各标准角度值的角度差和,找出其中角度差和的最小值,对应得到定日镜地址,其中,入射角的实际角度值Z与地址对照表A中的各标准角度值Ai的角度差和为:
Si=|α-ai1|+|β-ai2|+|γ-ai3|
其中,实际角度值Z=[α,β,γ],[α,β,γ]分别为定位光束与定日镜X、Y、Z轴的实际夹角,地址对照表A=[A1,A2,...,An]T,标准角度值Ai=[ai1,ai2,ai3,ai4],i为定日镜的编号,i=1,2,3,…,n,n为镜场定日镜总数,ai1,ai2,ai3分别为定位光束与定日镜X、Y、Z轴的标准夹角,ai4为定日镜地址。
3)具体介绍步骤S3
本实施例的根据确定的定日镜地址对每一定日镜进行配置,并将配置信息反馈至上位机。具体而言,在确定了定日镜地址之后,每一定日镜自动更新配置其对应的通信地址,其中,配置信息需反馈至上位机,以判定当前配置是否成功,若出现异常,如地址已被用、或者无可配置地址等异常,则进一步还需通过步骤S4进行重新地址配置。
优选地,本实施例的步骤S4包括:根据配置信息确定配置情况,若存在地址配置失败的定日镜,则对地址配置失败的定日镜进行地址擦除并重新执行步骤S1至S4,直至所有定日镜的地址配置均完毕。其中,若同一定日镜连续地址配置失败次数超过预设第一阈值,则将该定日镜的地址信息导入地址配置故障表并结束该定日镜的地址配置,待所有定日镜的地址配置结束,将地址配置故障表作为新的地址对照表,并对地址配置故障的定日镜重新执行步骤S1至S4。例如地址设置故障表B=[B1,B2,...,Bn]T,Bj=[bj1,bj2,bj3,bj4],j=1,2,...,n,n为镜场定日镜总数,bi1,bi2,bi3分别为光束与x,y,z轴的夹角,bi4为定日镜的地址,将地址设置故障表作为新的地址对照表,根据新的地址对照表只需对配置失败的定日镜重新投射定位光束并进行配置,以实现再对上述配置失败次数超过预设第一阈值的定日镜进行重新配置。进一步地,本实施例的步骤S4中,若地址对照表替换次数超过预设第二阈值,则结束所有定日镜的地址配置,导出最终的地址对照表。
现结合应用系统对具体实施过程进行说明,但不仅限于此。
参看图2,本实施例的定日镜地址配置过程包括:
步骤(1):定日镜地址设置系统导入地址对照表;
步骤(2):按照地址对照表,控制光束发射器投射光束给指定定日镜光束接收器;
步骤(3):定日镜光束接收器接收光束,测量光束的入射角度,并将入射角度信息传送给定日镜控制器;
步骤(4):定日镜控制器接收入射角度信息,查找地址对照表,确定定日镜的地址值;
步骤(5):定日镜根据地址值设置本定日镜地址,并将设置信息反馈给远程上位机;
步骤(6):远程上位机根据反馈的地址设置信息,筛选出地址设置失败的定日镜,并对定日镜进行地址擦除;
步骤(7):重复步骤(1)~(6),直到所有定日镜地址设置完毕。
本实施例通过在镜场吸热塔上向各个定日镜发射定位光束,根据每个定日镜接收定位光束的入射角生成配置定日镜地址,可以实现整个镜场的自动化配置,避免了传统通过拨码开关逐一对定日镜地址进行设置,极大提高了镜场内定日镜的地址设置效率,同时无需打开镜场控制系统的电气箱进行手动拨码设置,避免破坏电气箱的密封性,从而延长电气箱内硬件模块的使用寿命。
本实施例的定日镜地址配置方法可以在夜间正常进行工作,可以充分利用空闲时间,大大加快项目的进度,并且可以通过远程上位机接收定日镜反馈的地址信息,进行地址信息的存储或导出,有利于后期工作的顺利进行。
实施例2
参看图3和图4,本申请提供了一种基于实施例1的定日镜地址配置系统,包括:设于镜场吸热塔204上的光束发射器201、设于镜场中各个定日镜202上的光束接收器303与定日镜控制器304;
光束发射器201用于向镜场中的每一定日镜上的光束接收器303发射定位光束203;
光束接收器303用于接收定位光束203并测量定位光束203的入射角;
定日镜控制器304用于根据入射角查询地址对照表确定每一定日镜的定日镜地址,以及根据确定的定日镜地址对每一定日镜进行配置,并将配置信息反馈至上位机,其中,地址对照表为入射角与定日镜地址的对应关系表。
参看图3,本实施例的定日镜202在镜场内围绕镜场中心的吸热塔204由近及远分布,各定日镜202的空间位置不同,光束发射器201位于吸热塔顶部205并根据镜场分区情况在塔顶不同方位布置,光束发射器201分别投射定位光束203到不同镜场分区的定日镜202。参看图4,光束接收器303设于定日镜立柱301上且位于定日镜镜面302的正中心位置,而定日镜控制器可以安装于定日镜立柱301上。
本实施例的定日镜控制器内预存基本启动程序、标准入射角表和地址对照表,并且具备信息处理和传送功能。定日镜控制器从其存储器中获取地址对照表A=[A1,A2,...,An]T,其中,标准角度值Ai=[ai1,ai2,ai3,ai4],i为定日镜的编号,i=1,2,3,…,n,n为镜场定日镜总数,ai1,ai2,ai3分别为定位光束与定日镜X、Y、Z轴的标准夹角,ai4为定日镜地址。
本实施例的定日镜控制器与光束接收器电连接,可以接收光束接收器传送的入射角度信息,定日镜控制器与远程上位机电连接,可以接收远程上位机的指令,并且传送处理后的地址设置信息给远程上位机。
本实施例启动定日镜地址配置系统的过程,包括:上电启动定日镜,上电启动光束发射器,上电启动远程上位机,进入启动等待期。启动等待期期间,定日镜控制器运行基本启动程序,控制定日镜自动完成上电找零动作,即定日镜的镜面方位角和水平角均为0度,光束发射器自动完成上电找零动作,即光束发射器投射方向为标准指向点方向,标准指向点一般位于该光束发射器对应的镜场分区中心,为了最高效地实现快速投射。
远程上位机与光束发射器电连接,向光束发射器发送投射指令,控制光束发射器按照指定入射角[ai1,ai2,ai3],投射光束到指定定日镜的光束接收器,其中i为指定定日镜的编号,ai1,ai2,ai3分别为光束与x,y,z轴的夹角。
定日镜光束接收器接收光束,测量光束的入射角度,得到实际入射角度值Z=[α,β,γ],[α,β,γ]分别为光束与x,y,z轴的夹角。进而根据实际入射角,查找地址对照表,确定定日镜的地址值,包括:计算实际入射角度与各标准入射角的角度差和S,Si=|α-ai1|+|β-ai2|+|γ-ai3|,i=1,2,...,n,,n为镜场定日镜总数;找出集合S中的最小值Smin;Smin对应的[ai1,ai2,ai3]即为标准入射角,对应的ai4即为该定日镜的地址。
地址设置完成后,定日镜控制器将地址设置信息反馈给远程上位机。远程上位机根据反馈的设置信息,判定本次设置是否成功。若为成功,则对下一面定日镜进行地址设置,即i=i+1;若为失败,则仍对本定日镜下发地址重置指令,并重新进行本定日镜的地址设置。当对同一面定日镜连续进行地址设置的次数超过3次,则对该定日镜下发地址重置指令,将该定日镜的标准入射角-地址信息保存到地址配置故障表B=[B1,B2,...,Bn]T,Bj=[bj1,bj2,bj3,bj4],j=1,2,...,n,n为镜场定日镜总数,bi1,bi2,bi3分别为光束与x,y,z轴的夹角,bi4为定日镜的地址。
当地址对照表内所有标准入射角的光束都投射完毕,即当i>n,用地址配置故障表B=[B1,B2,...,Bn]T替换A=[A1,A2,...,An]T。然后用O=[O1,O2,...,On]T替换B=[B1,B2,...,Bn]T其中O为n×4阶零矩阵。当地址配置故障表替换的次数超过3次,则结束所有自动地址设置工作,从远程上位机导出地址对照表A,记为C=A,,C为n*4阶矩阵。
根据最终地址对照表C,进行人工地址设置,直到完成镜场所有定日镜的地址设置。
本实施例通过远距离高精度光束,创造性地将光束角度的唯一性与太阳能光热镜场的特殊性结合起来,用于大规模镜场定日镜地址设置。由于本发明可以实现大规模自动地址设置,并且可以在夜间进行,将节省大量人工和时间成本,大大提高设置效率,加快项目进度,在光热镜场愈来愈大的当下,本发明愈发具有现实意义。
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 (9)

1.一种定日镜地址配置方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1:镜场中的每一定日镜分别接收由镜场吸热塔上投射的定位光束,并测量所述定位光束的入射角;
S2:根据所述入射角查询地址对照表确定每一定日镜的定日镜地址,其中,所述地址对照表为所述入射角与所述定日镜地址的对应关系表;
所述步骤S2进一步包括:
计算所述入射角的实际角度值与所述地址对照表中的各标准角度值的角度差和,找出其中所述角度差和的最小值,对应得到所述定日镜地址,所述入射角的实际角度值Z与所述地址对照表A中的各标准角度值Ai的角度差和为:
Si=|α-ai1|+|β-ai2|+|γ-ai3|
其中,所述实际角度值Z=[α,β,γ],[α,β,γ]分别为所述定位光束与定日镜X、Y、Z轴的实际夹角,所述地址对照表A=[A1,A2,...,An]T,所述标准角度值Ai=[ai1,ai2,ai3,ai4],i为定日镜的编号,i=1,2,3,…,n,n为镜场定日镜总数,ai1,ai2,ai3分别为所述定位光束与定日镜X、Y、Z轴的标准夹角,ai4为所述定日镜地址;
S3:根据确定的所述定日镜地址对每一定日镜进行配置,并将配置信息反馈至上位机。
2.根据权利要求1所述的定日镜地址配置方法,其特征在于,所述步骤S1之前还包括步骤S0:
对所述定位光束的投射方向进行初始化,以使所述定位光束指向初始标准指向点方向。
3.根据权利要求2所述的定日镜地址配置方法,其特征在于,所述步骤S0还包括:
镜场导入所述地址对照表,并根据上位机的光束投射指令从镜场吸热塔上投射所述定位光束。
4.根据权利要求3所述的定日镜地址配置方法,其特征在于,所述光束投射指令包括指定投射角[ai1,ai2,ai3],i为定日镜的编号,ai1,ai2,ai3分别为所述定位光束与定日镜X、Y、Z轴的夹角,其中,所述根据上位机的光束投射指令从镜场吸热塔上投射所述定位光束进一步包括:
按照所述指定投射角[ai1,ai2,ai3]从镜场吸热塔上投射所述定位光束至指定定日镜。
5.根据权利要求1所述的定日镜地址配置方法,其特征在于,所述步骤S3之后,还包括步骤S4:
根据所述配置信息确定配置情况,若存在地址配置失败的定日镜,则对地址配置失败的定日镜进行地址擦除并重新执行所述步骤S1至S4,直至所有定日镜的地址配置均完毕。
6.根据权利要求5所述的定日镜地址配置方法,其特征在于,所述步骤S4还包括:
若同一定日镜连续地址配置失败次数超过预设第一阈值,则将该定日镜的地址信息导入地址配置故障表并结束该定日镜的地址配置,待所有定日镜的地址配置结束,将所述地址配置故障表作为新的所述地址对照表,并对地址配置故障的定日镜重新执行所述步骤S1至S4。
7.根据权利要求6所述的定日镜地址配置方法,其特征在于,所述步骤S4还包括:
若所述地址对照表替换次数超过预设第二阈值,则结束所有定日镜的地址配置,导出最终的所述地址对照表。
8.一种采用如权利要求1-7任一所述的一种定日镜地址配置方法的定日镜地址配置系统,其特征在于,包括:设于镜场吸热塔上的光束发射器、设于镜场中各个定日镜上的光束接收器与定日镜控制器;
所述光束发射器用于向镜场中的每一定日镜上的所述光束接收器发射定位光束;
所述光束接收器用于接收所述定位光束并测量所述定位光束的入射角;
所述定日镜控制器用于根据所述入射角查询地址对照表确定每一定日镜的定日镜地址,以及根据确定的所述定日镜地址对每一定日镜进行配置,并将配置信息反馈至上位机,其中,所述地址对照表为所述入射角与所述定日镜地址的对应关系表。
9.根据权利要求8所述的一种定日镜地址配置系统,其特征在于,定日
镜在镜场内围绕镜场中心的吸热塔由近及远分布,各定日镜的空间位置不同,
所述光束发射器位于吸热塔顶部并根据镜场分区情况在塔顶不同方位布置,
所述光束发射器分别投射所述定位光束到不同镜场分区的定日镜。
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