CN114688748A - 一种定日镜自动化智能清洁***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于塔式太阳能光热发电技术领域，具体涉及一种定日镜自动化智能清洁***及方法。所述定日镜自动化智能清洁***具体包括车载平台，和安装在车载平台上的镜面识别模块、控制模块、清洁模块、储液模块和雷达模块。所述镜面识别模块包括至少一台图像采集器，通过采集待清洁定日镜图像，有效定位目标定日镜的镜面位置，实现镜面自动化清洁操作，不受人为因素影响；所述控制模块能够控制一定范围内的定日镜转动，通过无线的方式与镜场控制***或定日镜电控***通讯，以发送定日镜姿态信息的形式控制定日镜转动；所述雷达模块分布在车载平台外侧，用于监测车载平台与镜场中定日镜等设备间的距离，如果距离小于阈值则报警并制动车载平台。
Description
技术领域
本发明属于塔式太阳能光热发电技术领域，具体涉及一种定日镜自动化智能清洁***及方法。
背景技术
定日镜是塔式太阳能光热发电技术中的核心部件，通过将照射至其镜面的太阳光反射至目标吸热器区域实现太阳光的汇聚。定日镜镜面附着灰尘、水滴或雪后会导致其洁净度下降，降低反射的太阳光的能量，即有一定占比的太阳光能量无法反射至目标吸热器区域，从而影响整个太阳能光热发电站的聚光效率。因此，需要定期对定日镜镜面进行清洁。
现有的定日镜镜面清洁方法主要包括人工清洁和机械清洁两种方式。人工清洁方式通过清洁人员清洁镜面，该方法耗时较长且效率较低，不适用于大规模定日镜镜场的镜面清洁工作。传统的机械清洁方式是预先规划好清洁路线，并通过人工控制的方式将路径上的定日镜全部转动至待清洁状态，然后通过车辆运送的方式将清洁机构运送至待清洁定日镜前通过人工对准的方式完成清洁工作。为了保证车辆能够正常的通行，清洁路线上的定日镜需要一直保持特定姿态以防止定日镜镜面被碰碎，如此会使得路径上的定日镜无法正常工作，降低定日镜镜场的工作效率。
因此，需要一种高效率的定日镜镜面自动化智能清洁***，既能有效提高定日镜镜面洁净度，又能降低清洁操作对定日镜镜场工作效率的影响。
发明内容
本发明针对塔式太阳能光热发电技术中定日镜镜面洁净度要求高的特点，基于镜面识别模块辅助识别待清洁定日镜的镜面位置和姿态，通过吹风、冲洗或刮擦等方式实现定日镜镜面的自动化智能清洁。
本发明所述一种定日镜自动化智能清洁***，包括车载平台，和安装在车载平台上的镜面识别模块、控制模块、清洁模块、储液模块和雷达模块。
所述车载平台用于将相关模块移送至目标区域。
所述镜面识别模块包括至少一台图像采集器和计算单元，图像采集器用于采集待清洁定日镜图像，计算单元用于识别待清洁定日镜镜面和清洁模块的空间位置关系，并以此调节清洁模块的位置和姿态，使得清洁模块能够对准清洁定日镜镜面区域。所述图像采集器由成像光路（透镜或小孔等）和数字图像传感器组成。
所述控制模块能够控制一定范围内的定日镜转动，通过无线的方式与镜场控制***或定日镜电控***通讯，以发送定日镜姿态信息的形式控制定日镜转动。
所述清洁模块包括支架，和通过支架固定的吹风组件、喷水组件和刮擦组件，其中吹风组件、喷水组件和刮擦组件通过市售购买组装，可以实现至少3个自由度的转动、移动和伸缩操作，用于定日镜镜面清洁。
所述储液模块存储定日镜镜面清洁用液体。
所述雷达模块分布在车载平台外侧，用于监测车载平台与镜场中定日镜等设备间的距离，如果距离小于阈值则报警并制动车载平台。
本发明还公开了所述定日镜自动化智能清洁方法，包括如下步骤：
（1）规划定日镜清洁路径，获取路径上所有定日镜的编号；
（2）车载平台移动至清洁路径起点；
（3）控制模块通过无线的方式与镜场控制***或定日镜电控***通讯；按照待清洁定日镜控制策略控制待清洁工作区域内定日镜进行相应的姿态调整或保持正常工作状态；
（4）镜面识别模块分别识别待清洁定日镜镜面和清洁模块的空间位置关系，基于清洁模块区域在定日镜镜面上投影与镜面区域的重叠情况调节清洁模块的位置和姿态使其对准目标镜面，然后根据清洁模块到目标镜面的距离控制清洁模块靠近镜面到达工作位置；
（5）通过吹风组件清除镜面的灰尘、沙、水或雪；
（6）如果使用无水清洁模式，使用刮擦组件直接清理镜面；如果使用有水清洁模式则先使用喷水组件利用储液模块中的清洁液冲洗镜面，再使用刮擦组件清理镜面；
（7）通过吹风组件对镜面进行二次清洁，单台定日镜镜面清洁完成；
（8）重复步骤（3）-（7），按照待清洁定日镜控制策略进行路径上下一台定日镜的镜面清洁操作。
本发明还公开了一种待清洁定日镜控制策略，具体包括：
（1）以待清洁定日镜为圆心、半径为R（单位：米）建立待清洁工作区域；
（2）待清洁工作区域外的定日镜保持正常工作状态，不受控制模块控制；
（3）待清洁工作区域内、分布在清洁路径两侧的定日镜受控制模块控制，其中待清洁一侧的定日镜需要转动至清洁姿态，另一侧定日镜转动至规避姿态防止碰撞；
（4）待清洁工作区域内其它定日镜保持正常工作状态，不受控制模块控制；
（5）已完成清洁的定日镜，在车载平台移动至下一台定日镜后，经控制模块3控制恢复至清洁前的正常工作状态；
（6）其中一台定日镜进行清洁工作时，待清洁工作区域内的其它定日镜受控制模块控制按照步骤（1）-（5）进行相应的姿态调整或保持正常工作状态。
本发明的有益效果：
（1）本发明采用车载自动化机械清洁方式，清洁效率高；
（2）本发明通过镜面识别模块有效定位目标定日镜的镜面位置，实现镜面自动化清洁操作，不受人为因素影响；
（3）本发明通过定日镜控制模块按照预设策略分别设置清洁路径上定日镜的工作状态，并根据清洁完成状态自动调整清洁路径上的定日镜状态，保证镜场工作效率最优化。
附图说明
图1为本发明定日镜自动化智能清洁***示意图。
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说明。
实施例1
如图1所示，一种定日镜自动化智能清洁***，包括车载平台1，和安装在车载平台上的镜面识别模块2、控制模块3、清洁模块4、储液模块5和雷达模块6。车载平台1用于将相关模块移送至目标区域。
镜面识别模块2包括至少一台图像采集器和计算单元，图像采集器用于采集待清洁定日镜图像，计算单元用于识别待清洁定日镜镜面和清洁模块4的空间位置关系，并以此调节清洁模块4的位置和姿态，使得清洁模块4能够对准清洁定日镜镜面区域。所述图像采集器由成像光路（透镜或小孔等）和数字图像传感器组成。
控制模块3能够控制一定范围内的定日镜转动，通过无线的方式与镜场控制***或定日镜电控***通讯，以发送定日镜姿态信息的形式控制定日镜转动。
清洁模块4包括支架，和通过支架固定的吹风组件、喷水组件和刮擦组件，其中吹风组件、喷水组件和刮擦组件通过市售购买组装，可以实现至少3个自由度的转动、移动和伸缩操作，用于定日镜镜面清洁。储液模块5存储定日镜镜面清洁用液体。
雷达模块6分布在车载平台外侧，用于监测车载平台与镜场中定日镜等设备间的距离，如果距离小于阈值则报警并制动车载平台。
实施例2
一种定日镜自动化智能清洁方法，包括如下步骤：
（1）规划定日镜清洁路径，获取路径上所有定日镜的编号；
（2）车载平台1移动至清洁路径起点；
（3）控制模块3通过无线的方式与镜场控制***或定日镜电控***通讯；按照待清洁定日镜控制策略控制待清洁工作区域内定日镜进行相应的姿态调整或保持正常工作状态；
（4）镜面识别模块2分别识别待清洁定日镜镜面和清洁模块4的空间位置关系，基于清洁模块4区域在定日镜镜面上投影与镜面区域的重叠情况调节清洁模块4的位置和姿态使其对准目标镜面，然后根据清洁模块4到目标镜面的距离控制清洁模块4靠近镜面到达工作位置；
（5）通过吹风组件清除镜面的灰尘、沙、水或雪；
（6）如果使用无水清洁模式，使用刮擦组件直接清理镜面；如果使用有水清洁模式则先使用喷水组件利用储液模块5中的清洁液冲洗镜面，再使用刮擦组件清理镜面；
（7）通过吹风组件对镜面进行二次清洁，单台定日镜镜面清洁完成；
（8）重复步骤（3）-（7），按照待清洁定日镜控制策略进行路径上下一台定日镜的镜面清洁操作。
本发明还公开了一种待清洁定日镜控制策略，具体包括：
（1）以待清洁定日镜为圆心、半径为R（单位：米）建立待清洁工作区域；
（2）待清洁工作区域外的定日镜保持正常工作状态，不受控制模块3控制；
（3）待清洁工作区域内、分布在清洁路径两侧的定日镜受控制模块3控制，其中待清洁一侧的定日镜需要转动至清洁姿态，另一侧定日镜转动至规避姿态防止碰撞；
（4）待清洁工作区域内其它定日镜保持正常工作状态，不受控制模块3控制；
（5）已完成清洁的定日镜，在车载平台1移动至下一台定日镜后，经控制模块3控制恢复至清洁前的正常工作状态；
（6）其中一台定日镜进行清洁工作时，待清洁工作区域内的其它定日镜受控制模块3控制按照步骤（1）-（5）进行相应的姿态调整或保持正常工作状态。
Claims (3)
1.一种定日镜自动化智能清洁***，其特征在于：包括车载平台，和安装在车载平台上的镜面识别模块、控制模块、清洁模块、储液模块和雷达模块；
所述镜面识别模块包括至少一台图像采集器，通过采集待清洁定日镜图像，识别待清洁定日镜镜面和清洁模块的空间位置关系，并以此调节清洁模块的位置和姿态，使得清洁模块能够对准清洁定日镜镜面区域；
所述控制模块能够控制一定范围内的定日镜转动，通过无线的方式与镜场控制***或定日镜电控***通讯，以发送定日镜姿态信息的形式控制定日镜转动；
所述雷达模块分布在车载平台外侧，用于监测车载平台与镜场中定日镜等设备间的距离，如果距离小于阈值则报警并制动车载平台。
2.一种定日镜自动化智能清洁方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）规划定日镜清洁路径，获取路径上所有定日镜的编号；
（2）车载平台移动至清洁路径起点；
（3）控制模块通过无线的方式与镜场控制***或定日镜电控***通讯；按照待清洁定日镜控制策略控制待清洁工作区域内定日镜进行相应的姿态调整或保持正常工作状态；
（4）镜面识别模块分别识别待清洁定日镜镜面和清洁模块的空间位置关系，基于清洁模块区域在定日镜镜面上投影与镜面区域的重叠情况调节清洁模块的位置和姿态使其对准目标镜面，然后根据清洁模块到目标镜面的距离控制清洁模块靠近镜面到达工作位置；
（5）通过吹风组件清除镜面的灰尘、沙、水或雪；
（6）如果使用无水清洁模式，使用刮擦组件直接清理镜面；如果使用有水清洁模式则先使用喷水组件利用储液模块中的清洁液冲洗镜面，再使用刮擦组件清理镜面；
（7）通过吹风组件对镜面进行二次清洁，单台定日镜镜面清洁完成；
（8）重复步骤（3）-（7），按照待清洁定日镜控制策略进行路径上下一台定日镜的镜面清洁操作。
3.根据权利要求2所述的定日镜自动化智能清洁方法，其特征在于，所述待清洁定日镜控制策略，具体包括：
（1）以待清洁定日镜为圆心、半径为R建立待清洁工作区域；
（2）待清洁工作区域外的定日镜保持正常工作状态，不受控制模块控制；
（3）待清洁工作区域内、分布在清洁路径两侧的定日镜受控制模块控制，其中待清洁一侧的定日镜需要转动至清洁姿态，另一侧定日镜转动至规避姿态防止碰撞；
（4）待清洁工作区域内其它定日镜保持正常工作状态，不受控制模块控制；
（5）已完成清洁的定日镜，在车载平台移动至下一台定日镜后，经控制模块3控制恢复至清洁前的正常工作状态；
（6）其中一台定日镜进行清洁工作时，待清洁工作区域内的其它定日镜受控制模块控制按照步骤（1）-（5）进行相应的姿态调整或保持正常工作状态。
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