CN204046834U - 用于太阳能动力装置内的无线数据通信的系统 - Google Patents

Abstract

实施例涉及控制和操作一个无线控制的太阳能场的方法和系统。通过在靠近该太阳能场边界的区域中防止更高密度的接入点，可以减轻通信干扰。一种减轻在位于太阳能场中无线通信系统中的接入点与日光反射镜之间的干扰的方法，可以包括在该太阳能场的一个第一区段中部署第一多个接入点，从而使得各个接入点与其邻近接入点相距一个第一距离；以及在该太阳能场的一个第二区段中部署第二多个接入点，从而使得各个接入点与其邻近者相距一个第二距离。该第一距离大于该第二距离，并且该太阳能场的该第二区段可以距离该太阳能场的周界更近。

Description

用于太阳能动力装置内的无线数据通信的系统

相关申请的交叉引用

本申请要求2012年11月26日提交的美国临时申请号61/729,701的权益，将其通过引用以其全文结合到本文中。 

技术领域

本实用新型通常涉及太阳能蒸汽系统，并且更具体地，涉及用于对无线控制的太阳能场进行操作并控制的方法及系统。 

背景技术

太阳能系统可以包括具有多个日光反射镜的太阳能场。当太阳穿过天空时， 

所述日光反射镜可以被控制来跟踪太阳以便将光线反射到靶上或这个靶上的 

特定的目标点上。从日光反射镜反射的太阳能辐射以及入射到靶上的太阳能 

辐射可以被转换成一些有用形式的能量，比如热或电。例如，该太阳能辐射 

可以加热工作流体以便在电力发电站中生成电力。 

实用新型内容

一个太阳能系统可以包括一个太阳能场，该太阳能场包括多个日光反射镜。每个日光反射镜都可以由一个无线日光反射镜控制器控制。在一个太阳能系统中，日光反射镜的数量范围可以从数百到数十万，或者更多，并且可分布在半径为例如大约1千米到5千米的区域内。 

一些实施例可以包括一种对在具有中央接收器的太阳能场中的一个无线数据系统进行操作的方法。该无线数据系统可以包括多个接入点和多个日光反射镜，其中这些日光反射镜是具有对应收发器的无线客户端。该方法可以包括在各个接入点和各个日光反射镜中的一者或两者上接收对应的通信代码，这些通信代码允许在各个接入点和仅一组对应分配的日光反射镜之间进行通信，该组对应分配的日光反射镜落入对应于这些接入点的每个接入点的一个距离范围内。该太阳能场 可以具有一个周界，从而使得这些接入点中的第一多个接入点与这些接入点中的第二多个接入点相比距离该周界更近。接收是为使得这些接入点中的该第一多个接入点的对应范围的最大距离与这些接入点中的该第二多个接入点的对应范围的最大距离相比在幅度上可以更小。距离该周界更远的这些接入点能够同距离其比距离该周界更近的多个接入点更远的多个日光反射镜进行通信。与这些接入点中的该第一多个接入点相关联的这些日光反射镜会容易受到源自该太阳能场外部的干扰信号的影响。该第一多个接入点的单元尺寸可以小于该第二多个接入点的单元尺寸。可以响应于一个或多个干扰信号来优化对该第一多个接入点的部署。照这样，该第一多个接入点可以在与该第二多个接入点相比平均起来功率更高的水平上操作。在一些实施例中，至少一些位于该周界附近的日光反射镜经由一个有线通信系统来交换数据通信。远离该周界的日光反射镜作为位于该周界较近的日光反射镜的中继器起作用，或者可替代地，位于该周界附近的第一多个日光反射镜作为位于该周界附近的第二多个日光反射镜的中继器起作用。如果一个接入点检测到一个干扰信号，可以产生一个命令信号，这样可以采取一种纠正措施。远离该周界的日光反射镜和接入点可以位于距一个太阳能塔的一个径向距离内，该径向距离在该场的最大径向尺寸的10％到90％之间。该第一多个接入点的平均密度可以是例如比该第二多个接入点的平均密度大至少10％或20％或30％。该第一多个接入点和该第二多个接入点可以分别被配置成用于根据第一和第二通信协议与其对应分配的日光反射镜进行通信，并且根据一种预定类型的干扰，该第二通信协议可以具有比该第一协议更高的信号噪声减轻特性。该第二协议可以采用空时分组编码。 

一些实施例可以包括一种太阳能塔系统，该太阳能塔系统包括一个具有靶在其中的太阳能塔以及一个包围着该太阳能塔的日光反射镜场。每个日光反射镜都可以被配置成用于直射日照在该太阳能塔的靶上。每个日光反射镜都可以被配置成用于通过至少一个无线网络来接收通信。该太阳能场可以包括一个内部区域和一个外部区域，其中该内部区域和该外部区域基本上都包围着该太阳能塔，该外部区域包围着该内部区域。该系统还可以包括被配置成用于通过该无线网络通信的多个接入点以便允许各个日光反射镜与其进行通信。该外部区域的接入点密度可以高于该内部区域的接入点密度，并且该外部区域更易受到无线通信干扰的影响。可以响应于实测的和/或预测的干扰信号来定位该外部区域中的这些接入点。 可以响应于一个或多个预定干扰信号来优化这些接入点的部署。 

一些实施例可以涉及一种减轻位于太阳能场的无线通信系统中的接入点与日光反射镜之间的干扰的方法。该太阳能场可以包括一个接收器和一个太阳能塔、包围该太阳能塔的多个日光反射镜、以及多个接入点，每个日光反射镜都被配置成用于与至少一个接入点进行无线通信。该方法可以包括：部署多个第一接入点，从而使得这些接入点各自与该太阳能场的一个第一区段中其邻近接入点相距一个第一距离，并且部署多个第二接入点，从而使得这些接入点各自与该太阳能场的一个第二区段中其邻近接入点相距一个第二距离。该第一距离可以大于该第二距离，并且该太阳能场的该第二区段与该太阳能场的周界相邻。 

该太阳能场的该第二区段可以包围着该太阳能场的该第一区段，以使得该太阳能场的外部边界与该第一区段之间的距离为例如至少100米或至少1千米。在该实施例中，干扰源自该太阳能场的外部。该太阳能场的该第一区段中的这些接入点可以例如具有在100米与200米之间的覆盖区域半径，并且该太阳能场的该第二区段中的这些接入点可以例如具有在10米与100米之间的覆盖区域半径。邻近接入点之间的第一距离例如是在大约100米与大约200米之间，而邻近接入点之间的第二距离是在大约10米和大约100米之间。在一些实施例中，可以提高该太阳能场的该第二区段中这些接入点的信号功率。该减轻信号干扰的方法可以包括在该太阳能场的第二区段中进行空时分组编码。可替代地或者此外，该太阳能场的该第二区段中各个日光反射镜上的天线之间的空间分集可以用于减轻干扰。 

一些实施例可以包括一种对具有中央接收器的太阳能场内的无线数据系统进行操作的方法。该无线数据系统可以包括多个接入点和多个日光反射镜，其中这些日光反射镜是具有对应收发器的无线客户端。该方法可以包括在各个接入点的范围所允许的各个接入点的对应物理距离内从这些日光反射镜的一个接近子集中在各个接入点处接收通信信号。每个接入点都可以对从分配给各个接入点的这些日光反射镜子集中接收到的信号进行解码。可以预先确定日光反射镜到一个接入点的分配。该分配可以被永久性地存储在一个数据库中，该分配可以被暂时地存储在一个数据库中，和/或该分配可以通过该无线数据系统而接收到一个指令中。该分配可以时常发生变化，或数日、数月或数年保持不变。一个分配数据库可以在接入点处或者在通过一个数据通信网络可访问该接入点的另一个位置处存储在磁性、光学或固态存储介质中。这些接入点可以从该子集中检测出其他日光反射 镜但不对其解码，从而滤出该子集中未分配的日光反射镜。该太阳能场可以具有一个周界，从而使得这些接入点中的该第一多个接入点比这些接入点中的该第二多个接入点距离该周界更近。分配给各个第一接入点的这些日光反射镜被限制在比分配到各个第二接入点的日光反射镜距各个第一接入点更小的距离处。与这些接入点中的该第一多个接入点相关联的这些日光反射镜会容易受到源自该太阳能场外部干扰信号的影响。可以响应于一个或多个干扰信号来优化对该第一多个接入点的部署。可以响应于一个实测的和/或预测的干扰信号来定位该第一多个接入点。每单位陆地面积的该第一多个接入点的密度可以大于该第二多个接入点的密度。 

当结合附图考虑时，本披露实施例的目的及优点将从下列描述中变得清楚。 

附图说明

以下将参照附图对实施例进行描述，这些附图未必是按比例描绘的。在适用的情况下，一些特征可能没有被展示，以便帮助基础特征的展示和描述。在全部这些图中，相似的参考数字表示相似的元件。 

图1A和图1B是根据所披露主题的一个或多个实施例的多个日光反射镜和一个中央发电塔的图解正视图。 

图2展示了根据所披露主题的一个或多个实施例的一个分层中央日光反射镜控制系统。 

图3展示了根据所披露主题的一个或多个实施例的一个无线系统的单元概念。 

图4示出了根据所披露主题的一个或多个实施例的一个无线操作的太阳能场。 

图5展示了根据所披露主题的一个或多个实施例的一个接入点和多个无线日光反射镜控制器。 

图6示出了根据所披露主题的一个或多个实施例的具有再利用因子7的一个无线操作的太阳能场。 

图7A至图7D示出了根据所披露主题的一个或多个实施例的具有外界干扰信号的一个无线操作的太阳能场。 

图8示出了根据所披露主题的一个或多个实施例的具有外界干扰信号的一个无线操作的太阳能场。 

具体实施方式

在下列详细说明中，为了提供对该所披露主题的彻底理解，阐述了许多具体细节。然而，本领域的普通技术人员应理解，在没有这些具体细节的情况下，本实用新型是可以实行的。在其他情况下，可能没有详细描述众所周知的方法、程序及部件，以便不会使所披露主题的多个方面难于理解。 

本披露的实施例总体上涉及太阳能系统，这些太阳能系统包括至少一个太阳能场，例如一个或多个用于将日照重新指引向太阳能靶的装置。太阳能靶可以被配置成用于将日照转换成另一种能量形式，例如电(例如，通过使用光伏电池)、热能(例如，通过使用日光太阳能热系统)，或生物燃料。该一个或多个太阳能场可以具有不同的足迹或几何形状。例如，多个安装了日光反射镜的反光镜(在此被称为日光反射镜)可以跟踪太阳从而将入射日光反射到一个太阳能靶上，例如在一个太阳能塔的顶部或接近其顶部。 

通常，一个中央接收器系统(如具有支撑在塔上的接收器的中央接收器系统)可以包括至少一个太阳能接收器和多个日光反射镜。每个日光反射镜都可以跟踪太阳以便将光线反射到一个塔上的一个靶或这个靶上的一个目标点上。可以采用任何适当的方式排列这些日光反射镜。例如，日光反射镜的间隔和定位可以被选择为根据预测的气象资料和至少一个优化目标(如总的太阳能利用、能量储存、电力生产、或自电力销售产生的收入)来提供一个生命周期的最佳财务收益。 

该太阳能接收器可以接收被反射的和可任选地集中的太阳能辐射，并将该反射的太阳能辐射转换成一些有用形式的能量，例如热或电。该接收器可以位于该接收器塔的顶部。太阳能接收器可以被配置成用于利用从这些日光反射镜接收到的日照来加热一种流体，如水和/或蒸汽和/或超临界蒸汽和/或熔融盐和/或熔融金属。在多个不同示例中，该太阳能接收器可以为至少25米、至少50米、至少75米或至少100米或至少125米或至少200米或甚至更高。 

参照这些图并且特别是参照图1A，示出了一个太阳能系统44。日光反射镜38包括将入射的太阳辐射28反射到一个接收器1中的多个反光镜8，在该接收器中加热了一种工作流体(未示出)以便稍后在一个电力发电站45中使用。这些日光反射镜38能够每天跟踪穿过天空的太阳25的明显移动，以便随着该入射辐射28的角度变化在接收器1的方向上保持其反射焦点。接收器1位于一个塔50的顶上。在太阳能系统44'的一个替代实施例中，如图1B所示，该太阳能接收器位于 地面上，并且这些日光反射镜38将太阳辐射反射到一个或多个悬挂的反光镜9上，这些反光镜9将该辐射进一步反射到接收器1上。 

可以在接收器1中加热一种流体(未示出)，并经由一个管道47或其他运输装置(如卡车、火车、管道等)输送该流体以用于同期或稍后使用，例如用于在一个电力发电站45中发电。例如，当太阳能日照等级低于一个最小值时，也可以通过该电力发电站45将加热的流体存储在一个最小热损耗的存储单元(未示出)中以用于稍后使用。一个包括热传递流体和/或另一种热质量或相变材料的蓄热器可以包括在该流体运输工具中。该流体中的热量可以用于通过例如使用兰金、有机兰金、或布雷登循环的涡轮机进行发电。该流体可以是一种工作流体或用于加热一种工作流体的中间热传递流体(如熔盐)。例如，该接收器中的流体可以是水、蒸汽、水和蒸汽的混合物、或熔盐，如硝酸盐(如，液体硝酸钠和硝酸钾的组合)。 

人工地或通过使用计算机化的控制系统，通过从这些太阳能场中选择并瞄准多个日光反射镜可以平衡和/或优化被反射到该接收器的外表面上的太阳能热通量。最佳地，在系统的操作程序或控制程序中，与太阳热通量相对于系统中的其他接收器的平衡和优化相比，可以相对于过热接收器的平衡和优化为太阳热通量分配更高的优先级。 

可以通过一个中央日光反射镜场控制系统91来控制日光反射镜，例如如图2所示。例如，一个中央日光反射镜场控制系统91可以通过一个数据通信网络与多个单独的日光反射镜的控制器进行分级通信。此外或可替代地，该日光反射镜场可以由集中式控制和分布式控制的任何组合或变体来控制，例如通过使用一个控制系统，该控制系统通过一个数据通信网络与各个日光反射镜的单独或最终的控制器进行分级通信。 

图2展示了包括三个层次的控制分级的一个分级控制系统91，尽管在其他实施方式中可以存在更多或更少层次的分级，并且仍然在其他实施方式中，整个数据通信网络可以没有分级，例如在一个利用对等通信协议的分布式处理安排中。在图示中控制分级的最低层次上(即，由日光反射镜控制器提供的层次)，提供了多个可编程日光反射镜控制系统(HCS)65，这些日光反射镜控制系统控制着日光反射镜(未示出)例如在它们跟踪太阳移动时的两轴(方位和海拔)移动。在控制分级的较高层次上，提供了多个日光反射镜阵列控制系统(HACS)92，93，它们各自通过与可编程日光反射镜控制系统65进行通信来控制日光反射镜场96， 97内的多个日光反射镜(未示出)的操作，该日光反射镜控制系统通过一个多点数据网络94与那些日光反射镜相关联，该多点数据网络利用了一种网络操作系统，例如CAN、设备网(Devicenet)、以太网等。在控制分级的还较高的层次上，提供了一个主控制系统(MCS)95，该主控制系统通过经由网络94与日光反射镜阵列控制系统92，93进行通信来间接控制日光反射镜场96，97中的多个日光反射镜的操作。主控制系统95通过经由网络94与一个接收器控制系统(RCS)99进行通信来进一步控制对一个太阳能接收器(未示出)的操作。 

在图2中，在日光反射镜场97中提供的这些可编程日光反射镜控制系统65经由网络94通过无线通信与日光反射镜阵列控制系统93进行通信。为此，日光反射镜场97内的这些可编程日光反射镜控制系统65每个均配备有一个作为无线网络路由器101(接入点)的无线通信收发器适配器102，该无线通信收发器适配器可任选地部署在网络94中，以更加高效地处理达到并且在日光反射镜场97的这些可编程日光反射镜控制系统65中的网络通信量。在一些实施例中，在日光反射镜场96内提供的网络94的一部分可以是部分地基于铜线或多个光纤连接。可任选地部署在网络94中的主控制系统95、日光反射镜阵列控制系统92以及有线网络控制总线路由器100可以配备有一个有线通信适配器以便更加高效地处理到达并且在日光反射镜场96内的这些可编程日光反射镜控制系统65中的通信量。在一些实施例中，主控制系统95可任选地配备有一个无线通信适配器(未示出)。 

一个太阳能系统可以包括一个无线太阳能场，该无线太阳能场包括多个日光反射镜。各个日光反射镜可以由一个无线日光反射镜控制器(WHC)来控制。日光反射镜和WHC的数量范围可以从数百到数十万(如约100到400,000个日光反射镜)，并且可以分布在半径为例如大约1千米到5千米的区域内。 

各个日光反射镜可以由一个双轴驱动器驱动，该双轴驱动器跟踪太阳并将其焦点保持在该接收器上。各个日光反射镜可以由该无线日光反射镜控制器(WHC)来控制。该WHC通过驱动两个步进电机至少控制了该日光反射镜的双轴移动，一个步进电机用于方位方向上的移动，而第二个步进电机用于海拔方向上的移动。 

如图3所示，该系统构造可以是基于一个“蜂窝”系统概念。一个蜂窝系统可以包括多个单元310，每个单元可以包括一个接入点320和至少一个无线日光反射镜控制器(未示出)。一个利用蜂窝系统的太阳能场可以具有可以与多个接入点进行通信的多个区域(如WHC)。 

在一些实施例中，一个蜂窝系统概念可以用于覆盖一个大的地理区域。所述地理区域可以分为多个单元，其中出于频率分集的目的，为每个单元分配两个频率。由于可以使用的信道数量是有限的，因此多个信道频率被再利用。在各个单元中具有不同频率信道的单元组被称为一个群集。 

根据一些实施例，该日光反射镜的WHC可以经由一个光伏(PV)板从太阳中得到其能量，该光伏板可以用于为该日光反射镜供电。可以利用本领域技术人员已知的任何类型的存储方案，如电池(如铅酸蓄电池、镍镉蓄电池以及镍氢电池)、电容器、超级电容器、氢燃料电池等来存储来自该PV板的能量。实现无线通信和/或太阳能PV充电的最实用的手段是将天线和/或PV阵列连接以下的位置中，在这里该天线和/或阵列不会被其他日光反射镜阻挡或遮蔽而同时将来自该天线和PV阵列对其主日光反射镜和其他日光反射镜的阳光阻挡保持在最小限度。可替代地，该天线不应阻挡来自该PV的日光，并且该PV不应阻挡来自具有接入点的其直线对传(LOS)的天线。 

该蜂窝构造概念可以允许每个WHC使其发射功率最小化至达到其控制接入点(AP)所需的水平上，该控制接入点(AP)作为一个“单元控制器”起作用，由此降低无线通信所需的功率。如图4所示，位于日光反射镜410上的各个WHC415均可以被配置成用于既传送到该接入点420上又从该接入点上接收数据。进一步地，在WHC的数量方面，蜂窝构造能够使无线太阳能场的尺寸平稳增长。在一些实施例中，蜂窝构造能够根据一个单元中不同的无线条件来实现频率的再利用并且允许该单元适于一个不同的工作频率(或多个频率)。 

WHC可以被再分成多个组，其中每个WHC组均受一个特定的接入点控制。受一个AP控制的WHC组可以被定义为一个单元。一个无线太阳能场可以包括多个AP(即，多个单元)。 

每个单元均可以包括一个被配置成用于控制且管理位于该单元内的多个日光反射镜的数据传送的AP。这些AP可以按在高度上超出地面的一个高度例如至少10m至15m来安装在每个单元的中心处。此外，出于空间分集的目的，这些AP可以具有至少两个全向(“omni”)天线或定向天线。 

进一步地，每个日光反射镜均可以包括一个WHC，出于空间分集的目的，该WHC具有两个全向天线，这些全向天线能够从该AP传送数据并且从其接收数据。在一些实施例中，可以通过将这些天线放置这些日光反射镜上在竖直和水平方向 上超过这些反光镜至少10cm来提高在日光反射镜和AP之间的通信链路性能。该日光反射镜上的这个位置可以改进这些日光反射镜天线与该接入点之间的直接直线对传。例如，这两个天线之间的间隔可以至少为15cm，但是该间隔可以取决于操作的频带。在一些实施例中，当这些日光反射镜从竖直位置到水平位置移动时，这些天线可以相对于这些天线的竖直位置在负45度(-45°)至正45度(+45°)之间移动。 

在一些实施例中，希望的是日光反射镜组与其AP的同时操作，因此所选择的频带被再分成多个信道，这些信道能以适当的物理距离间隔被负责一组日光反射镜的多个“控制实体”再利用。一个太阳能场区可以被再分成多个单元，每个单元均可以受作为代表这些日光反射镜阵列控制系统(HACS)的一个“控制实体”起作用的一个AP控制。每个接入点均可以通过由多个有线链路提供的高速通信链路与该HACS通信，这些有线链路将每个AP连接到该控制室(即，HACS)上。 

AP可以在其控制下作为大约500、或1000、或1500、或2000、或更多个日光反射镜的“系统控制器”起作用。可以根据若干系统考虑(如频率再利用、无线电信道吞吐量、或对HACS－AP－WHC处理延迟的限制)来定义被其控制AP所控制的这些WHC的数量。 

在一些实施例中，受该AP控制的这些日光反射镜被分布在具有大约200米的最大半径的一个区域内。这些无线单元的半径的范围例如可以从10米到200米。由于遍及太阳能场上的日光反射镜的密度不是恒定的，所以接近该接收器的单元半径尺寸的范围例如可以大约为75米到100米，并且将随着与接收器相距的距离增加而增长。在该太阳能场的周界附近的单元尺寸的范围例如可以大约为从10米到100米，以便减轻信号干扰和人为干扰。 

一个150米的单元半径尺寸可以设计有一个大约30dB的衰落余裕。在一个具体的示例中，一个来自该AP的16dBm的输出功率和一个-95dBm的接收器灵敏度均将给大约30dB的衰落余裕提供大约150米的单元尺寸。 

图5展示了受其控制的一个AP 510和多个WHC 520的概念。这些WHC 520包含在受AP 510控制的一个单元500内，其中该AP在分配给那个单元的一组频率上操作。 

在一些示例中，一个太阳能场无线通信系统可以使用该2.4GHz的ISM频带。使用的频率可以是从大约2.401GHz到大约2.482GHz。在一些示例中，这些射频 信道之间的间距可以被定义为1MHz。可替代地，间距可以是500KHz、或900KHz、或1.5MHz、或2MHz或更大。 

在一些示例中，在一个无线系统中可以利用任何频带。在一些示例中，使用的这些频带可以位于非许可的频带902-928MHz、或2400-2483MHz或5150-5825MHz中。 

为了提高通信可靠性，每个AP(即，单元)可以使用至少两个频率用于频率分集。两个邻近的单元从未使用相同的频率。在一些示例中，相邻单元将不会使用相邻频道，以便减少相邻频道阻塞的可能性，并且以便提高信噪比性能。在一些实施例中，该频率再利用因子可以是3、5、7、14、19或任意其他再利用因子。如图6中所示的示例展示了一种无线系统600的设计用于在使用了再利用因子为7的太阳能场中使用。虽然这些单元呈六角形状示出，但是应了解这些单元不受任何特定形状限定。在图6中可以看出，两个相邻的单元不具有相同的数字(即，频道)。该AP可以交替地使用这些频率。在进一步的实施例中，各个单元所使用的频道的分配可以时时变化。 

例如，这些单元可以采用如以下表1中所列出的频率分集分组。 

表1：频率分集分组

每个无线系统性能均对外界不必要的干扰和人为干扰是敏感的。不必要的外界干扰和人为干扰会降低系统信噪比，并且会影响吞吐量和性能，以及显著地降低该无线系统的可靠性。外界干扰和人为干扰可以源于许多来源，例如Wi-Fi路由器和热点、无绳电话、微波、双向无线对讲机、寻呼机系统、卫星、以相同频带(即，同频干扰)操作的其他接入点、以及多个蓄意干扰机等。 

在多个实施例中，这些单元的靠近这些太阳能场边界的至少一部分与该场内部的单元相比可以具有一个较小的半径，并且更靠近彼此。这将允许这些日光反射镜通过更多的余裕(即，受干扰的机会更小)接收从AP传输的多个信号，并因此减轻潜在的外界无线干扰和人为干扰。 

为了减轻外界无线干扰，AP可以被更密集地部署在围栏附近(即，在该太阳能场的边界上)。在该围栏附近传输的一个无线网络系统的一个示例中，可以仅对到和从位于距离该围栏十米范围内的这些WHC的传输进行阻挡。在一些示例中，这些被阻挡的无线日光反射镜控制器的数量是极其有限的，并且可以不影响该太阳能场的总体性能。 

在一些实施例中，可以通过包括多个AP和多个日光反射镜的一个无线数据系统来操作一个太阳能场。这些日光反射镜每个可以在给定的时间与一个或多个对应的AP相关联，并且每个日光反射镜均可以通过一个或多个对应的AP来交换无线数据通信消息。该操作方法可以包括将日光反射镜和AP定位在一个太阳能场中，从而使得该太阳能场的在与太阳能接收器相距第一径向距离内的一个第一部分的特征为与该太阳能场的可以超出该第一径向距离而分布的一个第二部分相比具有一个更低日光反射镜与AP比率。该太阳能场的第二部分可以更易受一个干扰信号影响，该干扰信号例如可以源于该太阳能场的外部。在一个进一步的实施例中，该太阳能场的第一部分中的每个AP的单元尺寸可以小于在该太阳能场的该第二部分中的。进一步地，可以响应于一个或多个预定的干扰信号来优化该第二部分中的AP部署。 

为了减轻该外界干扰，可以期望以平均高于该第一部分中的功率级在该太阳能场的第二部分中操作这些AP。在一些实施例中，位于该第二部分中的这些日光反射镜中的一些可以通过一个有线通信系统(如通过电线)而不是无线通信与该 控制系统进行通信。 

在一些实施例中，该第一部分中的这些日光反射镜作为该第二部分中的日光反射镜的中继器起作用。为了改进日光反射镜的性能，可以通过一个中间实体(例如，一个中继器)来为其提供服务。一个中继器可以被定义为一个无线日光反射镜控制器(WHC)，该无线日光反射镜控制器由一个接入点(AP)分配以便作为用于传送和接收消息的一个重复实体起作用，这些消息是朝向由那个中继器提供“服务”的其他特定WHC的。该中继器可以为WHC收集由该AP传输的消息，这些WHC通过该AP被分配到该中继器上作为其“从设备”。在为其“从设备”接收到那些消息之后，该中继器将那些消息重新传送到这些WHC“从设备”上。然后，该中继器可以从这些WHC“从设备”中收集这些响应，然后将从其WHC“从设备”接收到的这些响应发送到AP上。在一个进一步的实施例中，该太阳能场的第二部分中的第一多个日光反射镜可以作为该太阳能场的第二部分中的第二多个日光反射镜的中继器起作用。哪些WHC将用作中继器的决定可以基于地理考虑。处于较高海拔的WHC可以用作处于AP不能“看见”的较低海拔的WHC的中继器。 

在一些实施例中，该WHC可以不被分配给一个特定的AP。若该WHC与其最初分配的AP之间的通信在一个预定的时间量内是不存在的话，则可以启动一个切换程序。术语“切换”是指将WHC转移到控制一个不同单元的另一个AP上的过程，从而使得该WHC与这个“新”AP进行通信且受其控制。 

在一些实施例中，当该WHC与其最初指定的AP之间具有良好通信时，该WHC可以监控在相邻或附近的单元中使用的那些频率，并且记录那些频率的信号水平。这可以通过读取和记录接收信号强度指示符(RSSI)实现，该接收信号强度指示符是一个接收无线电信号中存在的功率的测量值。然后，该记录的RSII信息可以从该WHC转发到该AP上，这样可以将该RSII数据进一步转发到一个控制室中。 

若持续一个预定的时间量，在该AP与该WHC之间没有建立通信，则该WHC“移动”到具有最佳的信号水平相邻单元信道中。然后，该WHC可以与以不同频率下操作且处于不同单元中的另一个AP通信。由于已经记录了RSII并因此已知，与具有最大RSII水平的单元相关联的AP于是可以与该WHC通信。 

在多个实施例中，一个太阳能塔系统可以包括一个具有靶在其内的太阳能塔 和一个包围该太阳能塔的日光反射镜场。每个日光反射镜均可以被配置成用于在该太阳能塔内的靶上进行直射日照，并且用于在至少一个无线网络上接收通信。该场可以包括一个内部区域和一个外部区域，该内部区域和外部区域二者均以该太阳能塔为中心，并且该外部区域包围着该内部区域。该系统可以进一步包括多个AP，这些AP被配置成用于通过该无线网络进行通信以允许各个日光反射镜接收自此产生的通信。该太阳能场的外部区域内的AP密度可以高于该内部区域内的AP密度。进一步，与该内部区域相比，该外部区域更易受无线通信干扰的影响。在一些示例中，可以响应于一个实测的和/或预测的干扰信号来定位该外部区域内的这些AP。可替代地，可以响应于一个或多个预定干扰信号来优化该外部区域内的AP部署。在一些实施例中，一个检测外界干扰的AP可以将一个信号发送至该控制室中，从而表明该信道已被损坏。可以将不与该干扰频率相互作用的一个不同的操作信道分配给这个AP。 

某些实施例包括一种减轻源于太阳能场外部的、位于太阳能场内的无线通信系统中的AP与日光反射镜之间干扰的方法。该太阳能场可以包括一个接收器和一个太阳能塔、多个包围该太阳能塔的日光反射镜、以及多个AP。每个日光反射镜均可以被配置成用于与至少一个AP进行无线通信。该方法可以包括：将第一多个AP部署在该太阳能场的一个第一区段中，从而使得这些AP各自与其邻近者相距一个第一距离；并且将第二多个AP部署在该太阳能场的一个第二区段中、与该太阳能场的一个外部边界相邻，从而使得多个AP各自与其邻近者相距一个第二距离。在一些示例中，该第一距离大于该第二距离。在一些示例中，相邻AP之间的第一距离是在大约100米与大约200米之间。相邻AP之间的该第二距离是在大约10米与大约100米之间。 

该太阳能场可以被安排成使得该太阳能场的该第二区段包围着该太阳能场的该第一区段，并且使得该太阳能场的外部边界与该第一部之间的距离范围可以从大约100米至1000米。 

在一些实施例中，该太阳能场的该第一区段中的这些接入点具有在大约100米与大约200米之间的一个覆盖区域半径，并且该太阳能场的该第二区段中的这些接入点具有在大约10米与大约100米之间的一个覆盖区域半径。 

可以引入进一步的措施，以便进一步地减轻源自该太阳能场外部的无线干扰。这些可以包括但不局限于，增加该太阳能场的该第二区段中的这些AP的信号功 率，和/或在该太阳能场的该第二区段中进行空时分组编码，和/或在该太阳能场的该第二区段中的各个日光反射镜上的天线之间提供一个空间分集，和/或利用该第一区段中的一部分日光反射镜作为该第二区段中日光反射镜的中继器，和/或给该第二区段中的至少一些日光反射镜布线(即，不是无线的)。 

某些实施例可以包括一种控制日光反射镜场的方法。日光反射镜控制命令可以通过这些AP从一个控制器传送到这些无线站，从而使得这些控制命令中的至少一些对于对应的单独日光反射镜而言是特定的。然后，可以响应于通过这些AP从该控制器传送到这些无线站的这些命令来控制这些日光反射镜。 

该太阳能场可以包括一个内部区域和一个外部区域，该内部区域可以包括该太阳能场的靠近该太阳能中央接收器的多个点，这些点被限制在位于该场最大尺寸的百分之10(10％)和百分之90(90％)之间的一个内部区域内，并且该外部区域可以包括远离该中央太阳能接收器的多个点，这些点实质上包围着该邻近的内部区域。该外部区域中的这些接入点的平均密度可以比该内部区域中的这些接入点的平均密度大至少30％。 

根据一些实施例，这些AP和无线站可以被配置成用于根据不同的通信协议分别在该内部区域和外部区域中进行通信。在一个具体示例中，有待在该外部区域中使用的通信协议可以具有与有待在该内部区域中使用的通信协议相比更高的噪声减轻特性。例如，有待在该外部区域中使用的通信协议采用了空时分组编码和较低的数据速率，以改进该区域中的信噪比。 

在一些实施例中，一个太阳能场可以通过包括多个AP和多个日光反射镜的一个无线数据系统来操作。这些日光反射镜各自可以在给定的时间内与对应的一个或多个AP相关联，并且每个日光反射镜均可以与一个或多个AP交换无线数据通信消息。该操作方法可以包括定义该太阳能场的一个第一部分和一个第二部分，在该太阳能场内将这些AP和这些日光反射镜安排在一个太阳能接收器周围。该第一部分具有的半径可以从该太阳能接收器延伸至距该接收器的第一距离，并且该第二部分可以具有一个与该第一部分邻接的第一边界和一个对该太阳能场分界进行定界的第二边界。这些日光反射镜与AP的比率在该第二区段中比在该第一区段中更大。 

在一个示例中，如图7A所示，一个干扰源710可以在该太阳能场边界产生一个干扰信号，其中功率输出是20dBm。换句话说，使用1MHz的带宽，该干扰信 号的等效功率就是8dBm。为了使该AP 720成功地获取消息检测，信号干扰比可以大于10dB。在这个示例中，干扰源710距各个日光反射镜的距离与到AP 720的距离之比可以为使得在单元尺寸大约为250米时，阻塞区730大于非阻塞区740(即AP 720可以与这些日光反射镜无线通信的、与其单元相关联的区域)。如图7A中所示，在该太阳能场边界的方向上，具有250米单元半径的一个AP将能够与位于大约125米以外的这些日光反射镜进行无线通信，并且其余大约125米可以能被该干扰信号阻塞。 

在一个进一步的示例中，如图7B中所示，一个干扰源710可以在该太阳能场边界产生一个干扰信号，其中功率输出是20dBm。换句话说，如果使用1MHz的带宽，该干扰信号的等效功率是8dBm。为了使该AP 720通过900MHz频带与日光反射镜通信以成功地获取消息检测，信号干扰比可以大于10dB。在这个示例中，该干扰源710距各个日光反射镜的距离与到AP 720的距离之比可以为使得在单元尺寸为大约400米时阻塞区730是非阻塞区740的三倍大(即，AP 720可以与这些日光反射镜无线通信的、与其单元相关联的区域)。如图7B所示，在该太阳能场边界的方向上，具有400米单元半径的一个AP将能够与位于大约100米以外的多个日光反射镜进行无线通信，并且其余大约300米可以被该干扰信号阻塞。 

在一个进一步的示例中，如图7C所示，AP 720可以在5GHz频带内与多个日光反射镜进行通信。为了成功地获取消息检测，信号干扰比可以大于6dB。在这种示例中，干扰源710距各个日光反射镜的距离与到AP 720的距离之比可以为使得在单元尺寸为大约300米时阻塞区730是非阻塞区740的两倍大(即，AP 720可以与这些日光反射镜无线通信的、与其单元相关联的区域)。如图7C所示，在该太阳能场边界的方向上，具有300米单元半径的一个AP将能够与位于大约100米以外的多个日光反射镜进行无线通信，并且其余大约200米可以被该干扰信号阻塞。 

如图8所示，为了降低会受到靠近该太阳能边界场附近发出的干扰信号影响的这些日光反射镜的数量，在一个第一区域815中可以部署一组AP，该第一区域可以例如是距该太阳能场边界810大约150米至200米的距离。在这个示例中，在减小的单元尺寸半径为大约150米至200米时，在一个第二区域825中可以部署第二组AP，该第二区域可以例如是距该太阳能场边界810大约300米至400米的距离。 

参照图7D，通过将第一组AP 750放置在距该太阳能场边界200米的距离处并且通过将第二组AP 755放置在距该第一组AP 200米的距离处(即，距该边界400米)，会受影响的日光反射镜的数量将被降低为距该太阳能场边界133米内发现的那些日光反射镜。在一个进一步的实施例(未示出)中，通过将单元半径尺寸从200米减小到150米，受影响的总数量可以被进一步降低，从而使得在单元半径为150米时，只有距该边界大约100米的那些日光反射镜才可能受到外界干扰的影响。 

在一些实施例中，该控制系统可以包括选自本领域已知的任何介质类型的用于储存数据的数字存储介质(如磁性的、固态的、光学的)。该控制系统还可以在定期的或连续的基础上存储数据。该控制系统可以被配置成用于以任何期望的时间分辨率来存储多个光强度值并且可任选地存储多个图形表示。作为存储图形表示的一个替代方案，该控制系统可以被配置成用于根据自该存储介质中检索到的数据的要求产生多个图形表示。该控制系统可以因此包括多个适当的软件指令，这些软件指令被内部地存储在其其中或在由该控制系统所使用的计算机可读介质上，以便使该控制系统执行如上所述的功能。 

该方法还可以包括创建一个数据存储档案并且使用那些数据修正太阳能场控制指令、技术或性能模型或模型参数。 

进一步指出的是，如上所述的任何实施例可以进一步包括接收、发送或存储执行如上所述操作的这些指令和/或数据连同在计算机可读介质上的数字。总体上说，计算机可读介质可以包括存储介质或存储器介质(诸如磁性的或闪存的或光学介质例如光盘或CD-ROM)、易失性或非易失性介质(如RAM、ROM等)以及通过通信介质(如网络和/或无线链路)来传输的传送介质或信号(如电信号、电磁信号或数字信号)。 

将认识到，如上所述的这些方法、流程和系统可以在硬件、由软件编程的硬件、在非瞬态计算机可读介质上存储的软件指令、或上述组合中进行实施。例如，在此描述的这些处理器可以被配置成用于执行存储在非瞬态计算机可读介质上的一系列编程控制命令。这些处理器可以包括但不限于个人计算机或工作站或其他这种计算系统，该计算系统包括处理器、微处理器、微控制器设备，或例如由控制逻辑组成，该控制逻辑包括多种集成电路例如像特定用途集成电路(ASIC)。这些指令可以从根据编程语言如Java、C++、C#.net等所提供的多个源代码指令进行 编译。这些指令还可以包括根据例如VB^TM语言或另一种结构化或面向对象的编程语言所提供的代码和数据对象。该系列的编程指令及与其相关联的数据可以被存储在非瞬态计算机可读介质如计算机存储器或存储设备中，该计算机存储器或存储设备可以是任何适当的存储器设备，例如但不限于：只读存储器(ROM)、可编程只读存储器(PROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、随机存取存储器(RAM)、闪存、磁盘驱动器等。 

此外，这些公开的方法、过程和/或系统可以通过一个单处理器或通过一个分布式处理器实施。进一步地，应认识到，在此讨论的这些步骤可以在一个单处理器或分布式处理器(单芯和/或多芯)上执行。同时，在此描述的这些方法、过程和/或系统可以分布在多台计算机或系统上或可以在一个单处理器或系统中共存。以下提供了适于实施在此描述的这些方法、过程和/或系统的多个示例性结构实施例替代方案，但不限于此。 

例如，在此描述的这些方法、过程和/或系统可以作为一台编程通用目的计算机、使用微代码编程的电子设备、硬连线模拟逻辑电路、存储在计算机可读介质或信号上的软件、光学计算设备、电子和/或光学设备的网络系统、专用计算设备、集成电路设备、半导体芯片、以及存储在计算机可读介质或信号上的软件模块或对象来实施。而且，这些公开的方法、过程和/或系统(如计算机程序产品)的实施例可以在编程通用计算机、专用计算机、微处理器等上面所执行的软件中实施。 

这些公开的方法、过程和/或系统(如其子组件或模块)的实施例可以在通用计算机、专用计算机、编程微处理器或微控制器和外围集成电路元件、ASIC或其他集成电路、数字信号处理器、硬连线电子或逻辑电路如分立元件电路、编程逻辑电路如可编程逻辑器件(PLD)、可编程逻辑阵列(PLA)、现场可编程门阵列(FPGA)、可编程陈列逻辑(PAL)器件等上面实施。一般而言，能够实施在此描述的这些功能或步骤的任何过程都可以用于实施这些方法、过程、系统和/或计算机程序产品(存储在非瞬态计算机可读介质上的软件程序)的实施例。 

此外，这些公开的方法、过程和/或系统的实施例可以使用例如对象或面向对象的软件开发环境完全地或部分地在软件中容易地实施，这些软件开发环境提供了可以在各种计算机平台上使用的便携式源代码。可替代地，这些公开的方法、过程和/或系统的实施例可以使用例如标准逻辑电路或超大规模集成电路(VLSI)设计部分地或完全地在硬件中实施。其他硬件或软件可以用于根据这些系统的速 度和/或效率要求、特殊功能和/或正在使用的特殊软件或硬件系统、微处理器或微型计算机实施多个实施例。这些公开的方法、过程和/或系统的实施例可以使用对在此提供的功能描述适用的本领域普通技术人员已知的或以后的任何开发系统或结构、设备和/或软件以及使用多个太阳能热系统和/或计算机编程领域的知识在硬件和/或软件中实施。 

这些公开的实施例的特征可以在本披露内容的范围内被组合、重新排列、省略等，以产生额外的实施例。此外，在没有相应使用其他特征的情况下，某些特征有时可以用于获得优势。 

因此很明显，根据本披露容提供了多种用于在太阳能场内进行无线通信的系统和方法。本披露能够有许多替代、修改和变更。尽管已经详细地示出和描述多个具体实施例以展示本实用新型的原理的应用，但是应理解本实用新型可以另外在不偏离这些原理的情况下进行实施。因此，申请人旨在包括本实用新型的精神和范围内的所有这些替代、修改、对等物和变更。 

Claims (12)

1.一种用于太阳能动力装置内的无线数据通信的系统，该太阳能动力装置包括一个具有周界的太阳能场以及日光反射镜，其特征在于，该系统包括： 

无线日光反射镜控制器，这些无线日光反射镜控制器被配置成用于与至少一个接入点进行无线数据通信；并且这些无线日光反射镜控制器控制所述日光反射镜以便将入射的太阳辐射反射到一个靶上； 

位于与该周界不相邻的太阳能场的一个第一区段中的第一接入点，该第一接入点各自与其邻近者相距一个第一距离；以及 

位于与该周界相邻的太阳能场的一个第二区段中的第二接入点，该第二接入点各自与其邻近者相距一个第二距离； 

其中该第一距离大于该第二距离。 

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，每单位陆地面积的接入点的密度在该外部区域内比该内部区域中要高。 

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，该外部区域中的密度比该内部区域内高至少10％或20％或30％。 

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，该太阳能场的该第二区段包围着该太阳能场的该第一区段，并且在该周界与该第一区段之间的最小距离至少是100米。 

5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，在该太阳能场的周界与该第一区段之间的最小距离是至多1千米。 

6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，邻近接入点之间的第一距离是在100米与200米之间，包括端点。 

7.如权利要求1所述的系统，其特征在于，邻近接入点之间的第二距离是在10米与100米之间，包括端点。 

8.如权利要求1所述的系统，其特征在于，该太阳能场的其中在距离一个太阳能接收器的一个第一径向距离内分布这些接入点和日光反射镜的一个第一部分的特征为与超过该第一径向距离分布的一个第二部分相比日光反射镜与接入点比率是更低的。 

9.如权利要求1所述的系统，其特征在于，进一步包括天线，这些天线连 接到各个无线日光反射镜控制器上，其中该太阳能场的该第二区段中的各个日光反射镜上的天线之间存在空间分集。 

10.如权利要求1所述的系统，其特征在于，响应于实测的和/或预测的无线通信干扰来定位该外部区域中的这些接入点。 

11.如权利要求1所述的系统，其特征在于，响应于至少一个预定干扰信号来优化该第二区段中的接入点部署。 

12.如权利要求1所述的系统，其特征在于，位于该第二区段中的至少一些日光反射镜被配置成用于经由一个有线通信系统来交换数据通信。