一种定日镜自动纠偏系统的制作方法

1.本发明涉及塔式太阳能集热技术领域，特别是涉及一种定日镜自动纠偏系统。

背景技术：

2.塔式太阳能集热系统是塔式太阳能发电系统的核心系统，也可用于其他太阳能热利用系统。它是在空旷的地面上建立一高大的中央吸热塔，塔顶上安装固定一个吸热器，塔的周围安装一定数量的定日镜，通过定日镜将太阳光(直射光部分)反射聚集到塔顶的吸热器上，直接或间接产生高温蒸汽，推动汽轮机进行发电，也可以用于加热不同介质得到不同温度的热源，用于发电或其他太阳能热利用领域。
3.定日镜将太阳光反射至吸热器的过程称为追日。理论上，在追日过程中控制系统按照时间、太阳与地球运行规律、每台定日镜的坐标与海拔、吸热器的坐标与海拔计算每台定日镜理论的水平方向与俯仰方向跟踪参数，定日镜按照该参数跟踪即可将太阳光反射到吸热器上，且使其反射光光斑中心位于理论的反射光光斑中心位置。但是，实际上，定日镜运行过程中，由于定日镜机械、安装等多方面原因，定日镜按照理论跟踪参数跟踪所反射的太阳光光斑中心会与其理论的反射光光斑中心存在一定的偏差，为了保证系统安全与性能，需要对每个定日镜经常地进行纠偏测试，得到纠偏参数，使定日镜在追日时按照用纠偏参数修正后的跟踪参数运行，保证其聚焦精度，从而保证吸热器不会出现局部超温，保证系统的集热效率。传统的调试方式是：在吸热器下部安装一个或多个测试板(一般为白，也称为白板)，也有将吸热器下部塔体涂白作为测试板的，然后在定日镜场(地面)安装一个或多个电子摄像机(电子照相机)，在纠偏测试时，某一台定日镜按照控制系统给定的跟踪参数将太阳直射光反射到测试板上，如果控制系统测得该定日镜反射光光斑中心与测试板上的测试光斑目标中心位置偏差超出聚焦误差允许范围，控制系统将根据测得的偏差值计算该定日镜再次纠偏测试时的水平方向和俯仰方向的跟踪参数，使其反射光光斑中心进一步接近纠偏测试目标中心，此过程可能重复需要一次至多次，直至该定日镜反射光光斑中心与测试板上的测试光斑目标中心偏差值在纠偏误差允许范围内，这时控制系统计算确定该定日镜水平方向与俯仰方向的跟踪参数的修正值(即纠偏量)，该定日镜此次纠偏测试工作结束。
4.传统的定日镜纠偏测试方式是一个测试板和一台电子摄像机在某一时刻只能测试一面定日镜，对于大型塔式太阳能集热系统，往往会有成千上万面定日镜，而对于由成千上万面定日镜组成的镜场完成一轮纠偏测试工作将需要耗用很长时间。定日镜在系统运行过程中需要经常地进行纠偏，由于完成所有定日镜一轮纠偏工作所需时间较长，限制了定日镜纠偏的频次，从而限制了定日镜聚焦精度，一方面可能导致在运行时吸热器局部超温，造成吸热器损毁；另一方面，也导致溢出吸热器的反射光较多，限制了系统的集热效率和经济性。
5.有鉴于此，特提出本发明。

技术实现要素：

6.本发明的目的是提供一种高效的定日镜自动纠偏系统，可以同时对多面定日镜进行纠偏测试，提高纠偏工作效率。
7.为了实现上述目的，本发明提供了一种定日镜自动纠偏系统，所述系统包括：
8.带有在上下左右方向上按规律布置的多台图像采集装置的测光板；
9.通过分析计算某时刻所述多台图像采集装置所采集的定日镜图像得到每台将太阳光反射到所述测光板上的定日镜的纠偏参数的纠偏控制系统。
10.可选地或优选地，所述带有在上下左右方向上按规律布置的多台图像采集装置的测光板，还包括：
11.带有在上下左右方向按规律排列的多个漏光孔的遮光板；
12.每个所述漏光孔的后面安装一台图像采集装置。
13.可选地或优选地，所述带有在上下左右方向按规律排列的多个漏光孔的遮光板，还包括：
14.所述遮光板接受定日镜反射光的表面具有较高的反射率，以减少吸收定日镜反射光的辐射量。
15.可选地或优选地，所述带有在上下左右方向按规律排列的多个漏光孔的遮光板，还包括：
16.所述遮光板由导热性能良好材料制成，以使遮光板由良好的散热性能。
17.可选地或优选地，所述带有在上下左右方向按规律排列的多个漏光孔的遮光板，还包括：
18.所述遮光板上有散热肋片，用于增强遮光板的散热。
19.可选地或优选地，所述每个所述漏光孔的后面安装一台图像采集装置，还包括：
20.所述每台图像采集装置可以同时采集多台定日镜图像；
21.所述每台图像采集装置可以同时接收多台定日镜反射光。
22.可选地或优选地，每个所述漏光孔的后面安装一台图像采集装置，还包括：
23.每个所述遮光孔与其后面安装的所述图像采集装置之间安装快门，用于用于减少图像采集装置接受定日镜反射光辐射的时间，防止保护图像采集装置因长时间接受强光辐射而损坏。
24.可选地或优选地，所述每个所述漏光孔的后面安装一台图像采集装置，还包括：
25.所述图像采集装置镜头前安装有滤光镜，用于减少图像采集装置的感光部件接受的定日镜反射光的辐射量，防止保护图像采集装置因接受辐射过强而损坏。
26.可选地或优选地，通过分析计算某时刻所述多台图像采集装置所采集的定日镜图像得到每台将太阳光反射到所述测光板上的定日镜的纠偏参数的纠偏控制系统，还包括：
27.所述纠偏控制系统由计算机硬件、软件以及连接所述计算机与所述测光板及定日镜的驱动装置的数据传输装置组成。
28.可选地或优选地，通过分析计算某时刻所述多台图像采集装置所采集的定日镜图像得到每台将太阳光反射到所述测光板上的定日镜的纠偏参数的纠偏控制系统，还包括：
29.所述纠偏控制系统向需要进入纠偏测试程序的多台定日镜下达纠偏测试指令，接收到纠偏测试指令的定日镜由其驱动装置驱动按照当前跟踪纠偏参数将太阳光向所述测
光板的纠偏测试目标中心反射；
30.所述纠偏控制系统向所述测光板下达图像采集指令，以使测光板的多个快门及多台图像采集装置协同动作：开启多个快门，同时迅速分别采集多面定日镜的图像，然后关闭已开启快门，并将采集的图像传输至纠偏控制系统。
31.所述纠偏控制系统接收所述多台图像采集装置传来的同一时刻采集的多台定日镜图像，并根据每张所述图像中每台定日镜图像亮度以及采集每张所述图像的图像采集装置在所述测光板上的位置，分析计算出图像采集时刻每一台将太阳光反射到所述测光板上的定日镜实测反射光光斑中心位置；
32.所述纠偏控制系统根据计算出的每一台将太阳光反射到所述测光板上的定日镜实测反射光光斑中心位置，判定是某台定日镜实测反射光光斑中心与纠偏测试目标中心偏差是否满足纠偏精度要求，如果不满足，则否需要调整该定日镜的纠偏参数再次进行纠偏测试，使其实测反射光光斑中心进一步接近纠偏测试目标中心，直至所述纠偏控制系统判定某台定日镜实测反射光光斑中心与纠偏测试目标中心偏差满足纠偏精度要求；如果所述纠偏控制系统判定某台定日镜实测反射光光斑中心与纠偏测试目标中心偏差满足纠偏精度要求，则依据当前定日镜实测反射光光斑中心位置计算该定日镜在该图像采集时刻的纠偏参数并存入数据库，该定日镜本次纠偏测试完成。
33.采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比至少具有以下有益效果：
34.通过该方法可以同时对多面定日镜进行纠偏测试，节省了纠偏测试时间，可以增加定日镜纠偏频次，提高了定日镜聚焦精度，提高了塔式太阳能系统集热效率和经济性。
附图说明
35.图1是本发明实施例提供的定日镜自动纠偏系统架构图；
36.图2是本发明实施例提供的测光板结构示意图；
37.图3是本发明实施例提供的测光板上定日镜反射光光斑示意图；
38.图4是本发明实施例提供的对应图3部分图像采集装置采集的图像示意图。
具体实施方式
39.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
40.本发明实施例提供了一种定日镜自动纠偏系统，该系统用于塔式太阳能集热系统，可以但不限于用于塔式太阳能发电系统，其中，塔式太阳能集热系统包括定日镜、吸热塔和吸热器，其中吸热器设置于吸热塔上，定日镜反射太阳光到吸热器上，以加热吸热器。定日镜追日过程中，由于定日镜机械、安装等多方面原因，定日镜按照理论跟踪参数跟踪所反射的太阳光光斑中心会与其理论的反射光光斑中心存在一定的偏差，为了保证系统安全与性能，需要对每个定日镜经常地进行纠偏测试，得到纠偏参数，使定日镜在追日时按照用纠偏参数修正后的跟踪参数运行，保证其聚焦精度，从而保证吸热器不会出现局部超温，保
证系统的集热效率。传统的定日镜纠偏测试方式完成一轮纠偏测试工作将需要耗用很长时间，限制了定日镜纠偏的频次，从而限制了定日镜聚焦精度，容易造成吸热器损毁，也限制了系统的集热效率和经济性。
41.本发明实施例提供的定日镜自动纠偏系统，至少为解决上述课题的一部分而提出。该自动纠偏系统可以实现于图一所示系统中，系统包括由测光板100及纠偏控制系统200，测光板100可以以图二所示结构实现，测光板100由遮光板101、多个快门102、多个滤光镜103及多个图像采集装置104组成，遮光板101可以包含漏光板主体101-1、多个漏光孔101-2及多个散热肋片101-3。纠偏控制系统200可以用于向多个定日镜300和测光板100下发纠偏控制指令，使多面定日镜300及测光板100进入纠偏测试程序，接收多个图像采集装置104采集的图像，对接收的图像进行处理分析计算，得出每台将反射光反射到测光板100上的定日镜300的纠偏数据。应当理解的是，该纠偏控制系统200可以是具备包含以上纠偏测试功能以外，同时还可以具有定日镜追日控制功能；测光板100固定设置于吸热塔400上且位于吸热器500的下方，遮光板101由遮光板主体101-1、上有在上下左右方向按照规律分布的多个漏光孔101-2以及多个散热肋片101-3构成。为了避免遮光板因接受多面定日镜300反射光照射，造成温度过高而损坏，采取了以下措施：遮光板101接受定日镜反射光的表面具有较高的反射率，以减少吸收定日镜300反射光的辐射量；遮光板101由导热性能良好材料制成。以使遮光板101由良好的散热性能。应当理解的是，也可以采用封闭的强制对流散热流道形式加强散热，或不采取任何加强散热的措施；在每个漏光孔101-2后面依次安装有快门102、滤光镜103、图像采集装置104，快门102与滤光镜103都是为了保护图像采集装置104而设的，目的是防止图像采集装置104因长时间接收强光辐射而损坏。应当理解的是，多台图像采集装置104也可以共用一个快门102或一个滤光镜103，快门102或滤光镜103也可以是包含在图像采集装置104内部。本实施例中的图像采集装置104可以但不限于是摄像机或相机。
42.本实施例中，纠偏测试目标中心：是指由纠偏控制系统200设定的定日镜300进行纠偏测试时反射光光斑中心在测试版100上的目标位置。实测反射光光斑边界：是指纠偏控制系统200通过分析计算某时刻多台图像采集装置所采集的定日镜图像得出的每台将太阳光反射到测光板上的定日镜的反射光光斑边界。实测反射光光斑中心：是指纠偏控制系统200通过分析计算某时刻多台图像采集装置所采集的定日镜图像得出的每台将太阳光反射到测光板上的定日镜的反射光光斑中心。
43.应当理解是，在不同的实施例中，系统中的硬件设备可以视情况增加、减少或替换，图1所示出的系统结构以及图2所示的测光板结构示意图并不构成对本发明保护范围的限定。
44.下面介绍本发明实施例提供的定日镜自动纠偏系统纠偏测试流程，具体包括如下两部分工作：
45.第一部分：纠偏测试前准备工作
46.在进行第一次纠偏测试前，需要完成两项准备工作：
47.首先，在进行第一次纠偏测试前，需要确定每台图像采集装置104所采集的图像中定日镜300的编号与对应位置。在第一次纠偏测试前，纠偏控制系统200根据至少一张图像来确定每台定日镜300的编号与对应位置，在此过程中可以通过以下方式：可以在纠偏测试
处。301’光斑覆盖9台图像采集装置，编号为33、43、53、34、44、54、35、45、55，此9台图像采集装置采集的图像中的编号301定日镜图像的亮度大于等于定日镜图像反射光亮度阈，此时，纠偏控制系统分析计算出的编号301定日镜实测定日镜反射光光斑边界为编号33-43-53-54-55-45-35-34-33图像采集装置连线组成的多边形301”，编号301定日镜实测定日镜反射光光斑为编号33-43-53-54-55-45-35-34-33图像采集装置连线组成的多边形301”内部区域，多边形301”中心位于o”处，即编号301定日镜实测定日镜反射光光斑中心为o”处。δx’、δz’为与编号301定日镜实际的反射光光斑301’中心o’处与纠偏测试目标中心o处在x方向(对应定日镜水平方向跟踪)和z方向(对应定日镜俯仰方向跟踪)的差值，δx”、δz”为编号301定日镜实测定日镜反射光光斑中心o”处与纠偏测试目标中心o处在x方向和z方向的差值。如果δx”、δz”不满足纠偏精度要求，纠偏控制系统将给编号301定日镜下达依据δx”、δz”计算的水平方向和俯仰方向修正的跟踪参数调整指令，与其他需要再次调纠偏测试的定日镜以及其他进入纠偏程序的定日镜一起再次进行第一至第四步程序，该过程可能重复一次至多次，直至δx”、δz”满足纠偏精度要求；如果δx”、δz”满足纠偏精度要求，纠偏控制系统将依据此时δx”、δz”数值计算编号301定日镜在所述图像采集时刻的纠偏参数并进行保存，编号301定日镜此次纠偏测试工作结束。
55.从图3也可以看出：受图像采集装置布置间隔影响，定日镜纠偏测试时定日镜实际的反射光斑边界与实测定日镜反射光光斑边界可能不一致，实际的反射光光斑中心与实测定日镜反射光光斑中心也可能不一致(例如编号301定日镜的实际的反射光光斑301’与实测定日镜反射光光斑301”边界及中心都不一致)，这样测量计算的纠偏数据存在一定测量误差(对于编号301定日镜纠偏数据，水平方向误差为δx
”‑
δx’、俯仰方向误差为δz
”‑
δz’)，这就要求图像采集装置安装布置间隔足够小，使得纠偏控制系统计算出的纠偏数据误差在允许范围内。
56.应当理解的是，实际的定日镜反射光光斑由于反射角度、定日镜机械或安装等受多种因素影响，光斑形状一般不是规则的圆形，但是合格的定日镜的反射光斑都应该是一个连续的平面，光斑形状不影响本发明所提供定日镜自动纠偏系统的测量与分析计算定日镜反射光光斑边界、定日镜反射光光斑中心及定日镜纠偏数据。
57.图4是为了便于理解本发明所提供的定日镜自动纠偏系统可以同时对多面定日镜进行纠偏测试工作而绘制的对应图3部分图像采集装置所采集图像示意图。根据前面所述定日镜反射光亮度阈值的测定试验，可以认为：当图像采集装置接收到某台定日镜反射光时，该图像采集装置所采集图像中该定日镜图像亮度大于等于定日镜反射光亮度阈值，如图4所示，编号33图像采集装置仅接收到编号301定日镜的反射光，编号53图像采集装置接收编号为301和302的2台定日镜的反射光，编号45图像采集装置接收到编号为301和303的2台定日镜的反射光，编号55图像采集装置接收到编号为301、302及303的3台定日镜的反射光。当这些图像被纠偏控制系统接收后，纠偏控制系统可以计算出图像中定日镜图像亮度大于等于定日镜反射光亮度阈值的多面定日镜的反射光光斑边界及光斑中心，极大提高了纠偏工作效率。
58.以上对本发明所提供的定日镜自动纠偏系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提
下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

技术特征：

1.一种定日镜自动纠偏系统，其特征在于，所述系统包括：带有在上下左右方向上按规律布置的多台图像采集装置的测光板；通过分析计算某时刻所述多台图像采集装置所采集的定日镜图像得到每台将太阳光反射到所述测光板上的定日镜的纠偏参数的纠偏控制系统。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述带有在上下左右方向上按规律布置的多台图像采集装置的测光板，还包括：带有在上下左右方向按规律排列的多个漏光孔的遮光板；每个所述漏光孔的后面安装一台图像采集装置。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述带有在上下左右方向按规律排列的多个漏光孔的遮光板，还包括：所述遮光板接受定日镜反射光的表面具有较高的反射率，以减少吸收定日镜反射光的辐射量。4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述带有在上下左右方向按规律排列的多个漏光孔的遮光板，还包括：所述遮光板由导热性能良好材料制成，以使遮光板由良好的散热性能。5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述带有在上下左右方向按规律排列的多个漏光孔的遮光板，还包括：所述遮光板上有散热肋片，用于增强遮光板的散热。6.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述每个所述漏光孔的后面安装一台图像采集装置，还包括：所述每台图像采集装置可以同时采集多台定日镜图像；所述每台图像采集装置可以同时接收多台定日镜反射光。7.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，每个所述漏光孔的后面安装一台图像采集装置，还包括：每个所述遮光孔与其后面安装的所述图像采集装置之间安装快门，用于用于减少图像采集装置接受定日镜反射光辐射的时间，防止保护图像采集装置因长时间接受强光辐射而损坏。8.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述每个所述漏光孔的后面安装一台图像采集装置，还包括：所述图像采集装置镜头前安装有滤光镜，用于减少图像采集装置的感光部件接受的定日镜反射光的辐射量，防止保护图像采集装置因接受辐射过强而损坏。9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，通过分析计算某时刻所述多台图像采集装置所采集的定日镜图像得到每台将太阳光反射到所述测光板上的定日镜的纠偏参数的纠偏控制系统，还包括：所述纠偏控制系统由计算机硬件、软件以及连接所述计算机与所述测光板及定日镜的驱动装置的数据传输装置组成。10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，通过分析计算某时刻所述多台图像采集装置所采集的定日镜图像得到每台将太阳光反射到所述测光板上的定日镜的纠偏参数的纠偏控制系统，还包括：
所述纠偏控制系统向需要进入纠偏测试程序的多台定日镜下达纠偏测试指令，接收到纠偏测试指令的定日镜由其驱动装置驱动按照当前跟踪纠偏参数将太阳光向所述测光板的纠偏测试目标中心反射；所述纠偏控制系统向所述测光板下达图像采集指令，以使测光板的多个快门及多台图像采集装置协同动作：开启多个快门，同时迅速分别采集多面定日镜的图像，然后关闭已开启快门，并将采集的图像传输至纠偏控制系统。所述纠偏控制系统接收所述多台图像采集装置传来的同一时刻采集的多台定日镜图像，并根据每张所述图像中每台定日镜图像亮度以及采集每张所述图像的图像采集装置在所述测光板上的位置，分析计算出图像采集时刻每一台将太阳光反射到所述测光板上的定日镜实测反射光光斑中心位置；所述纠偏控制系统根据计算出的每一台将太阳光反射到所述测光板上的定日镜实测反射光光斑中心位置，判定是某台定日镜实测反射光光斑中心与纠偏测试目标中心偏差是否满足纠偏精度要求，如果不满足，则否需要调整该定日镜的纠偏参数再次进行纠偏测试，使其实测反射光光斑中心进一步接近纠偏测试目标中心，直至所述纠偏控制系统判定某台定日镜实测反射光光斑中心与纠偏测试目标中心偏差满足纠偏精度要求；如果所述纠偏控制系统判定某台定日镜实测反射光光斑中心与纠偏测试目标中心偏差满足纠偏精度要求，则依据当前定日镜实测反射光光斑中心位置计算该定日镜在该图像采集时刻的纠偏参数并存入数据库，该定日镜本次纠偏测试完成。

技术总结

本发明公开了一种定日镜自动纠偏系统，包括：带有在上下左右方向上按规律布置的多台图像采集装置的测光板；通过分析计算某时刻所述多台图像采集装置所采集的定日镜图像得到每台将太阳光反射到所述测光板上的定日镜的纠偏参数的纠偏控制系统。通过该系统可以同时对多面定日镜进行纠偏测试工作，节省了纠偏测试时间，可以增加定日镜纠偏频次，提高塔式太阳能系统集热效率和系统经济性。能系统集热效率和系统经济性。能系统集热效率和系统经济性。