本發明專利技術公開了一種雙軸跟蹤定日鏡方位角標定和檢測方法，通過GPS技術，在定日鏡場正南方吸熱塔的北方位置設定一條由東向西的線段；在定日鏡上安設低頻輸出激光器；在東西向線段與定日鏡相對應的位置處安設一個光電感應半導體平面裝置以使定日鏡正確“找北”；檢測時，定日鏡的高度角為0，設被檢測定日鏡在鏡場中的方向角相對于鏡場坐標零點為θ，在該定日鏡準確“找北”以后，驅動定日鏡方位角轉動θ角，攝像裝置也朝向該定日鏡轉動θ角；若定日鏡所發出的激光光斑對準攝像裝置內部圖像處理中心坐標，則所檢測的定日鏡跟蹤角度準確。本發明專利技術簡化了定日鏡方位角檢測，降低鏡場成本；解決定日鏡“找北”和方位角檢測的技術問題。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種。
技術介紹
在光熱塔式電站的建立中，利用光的直線傳播原理將激光光束匯聚在定日鏡前方的光電感應裝置上，利用光電感應技術將光信號轉化成電信號，將上述直線傳播原理和光電感應技術作用到定日鏡上，用以解決定日鏡的歸零和方位角的測量。定日鏡是針對塔式太陽能光熱發電電站中，用于將太陽光束反射至吸熱器腔體內部的平面鏡或者球面鏡，其作用是將太陽的光能轉化為熱能以供加熱吸熱器內部的工質，產生蒸汽對汽輪機做功發電。目前，普遍認為定日鏡的零點即是定日鏡在不工作的情況下，其鏡面法線垂直向上，對于單邊鏡場，其定日鏡前邊緣垂直朝向正南方。當零點狀態標定準確時，定日鏡按照程序設定的角度旋轉，將太陽光斑準確的反射到吸熱器上，而在定日鏡按照程序設定的規律準確運動時，且理想情況下，光斑在吸熱器上不發生偏轉或者移動。另外，定日鏡的方位角都是以正南方為零位，向東為正，向西為負，要準確檢測定日方位角，必須精確的確定定日鏡的零位，即準確的給定日鏡“找北”。定日鏡在現場安裝的過程中，使定日鏡面向正南方向而無偏差是十分關鍵且必要的，這關系到鏡子從起始零點按照程序計算出的旋轉角度轉動時，能否將太陽的反射光斑準確的照射在吸熱器上；在定日鏡運行的期間，定日鏡在歸位零點時也容易出現誤差，當定日鏡的零點位置不準確或其跟蹤誤差較大時，若仍然將其按照程序指令運動反射太陽光，那么，定日鏡的反射光斑將偏離其照射目標點甚至完全照射到吸熱器之外，造成的后果一是使吸熱器內部能流梯度的分布發生異常，影響吸熱器的安全運行，二是由于光斑偏出吸熱器后降低了電站的效率，并對吸熱器周邊設施造成危害。因此，定日鏡“找北”也成為了問題，這涉及到定日鏡的調試和檢測，為解決這一問題，目前國內還沒有完善的方法，大多只是通過目測和反復校準來粗略的實現，大大浪費了時間和人力；因此，“找北”問題成了定日鏡安裝和調試過程中的難點。目前還沒有找出一種簡易可行而又價格便宜的方法來給定日鏡“找北”。除此之外，由于太陽能密度低，需要大量的聚光面積才能收集到一定功率的熱量用于發電，而單個定日鏡的最大面積因各種原因受到限制，使得鏡場中的定日鏡數量眾多，這就需要數量眾多的定日鏡按照一定的規律排列來收集太陽光。為了保證定日鏡的反射光能準確的匯聚到吸熱器上，還需要對其高度角和方位角進行檢測，目前在測量定日鏡方位角問題上，普遍用到的方法是利用光柵編碼器之類的元件來測量，而一個高精度的編碼器價格達幾千元，在一個數量眾多的定日鏡場中，每面定日鏡都需要安裝一個高精度編碼器，由于大批量的安裝，造成鏡場成本大幅增加；并且，用編碼器進行角度檢測屬于接觸式，編碼器壽命有限，在電站運行年限內需要定期更換，這將使定日鏡場的建設和運行成本大大增加
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種基于直線傳播原理和光電感應原理的，使定日鏡在安裝和調試時都能夠準確的朝向正南正北，達到當鏡子法線垂直于地面時，鏡子的前邊緣準確的面向正南方向；并且簡化了定日鏡方位角檢測，降低鏡場成本；解決定日鏡“找北”和方位角檢測的技術問題，從而能有效的解決上述現有技術中存在的問題。本專利技術目的通過下述技術方案來實現一種，將定日鏡設置成鏡場，并規定定日鏡的零點是其準確的朝向正南方時，以地面坐標系為標準，設吸熱塔底部中心坐標為原點(0，0，0)，定日鏡坐標為(X，y, z),采用如下方法進行定日鏡零點的標定 第一步，通過GPS技術，在定日鏡場正南方吸熱塔的北方位置設定一條由東向西的線段，線段兩端點通過標定經緯度來實現，該線段垂直于鏡場的X軸，并與X軸相交于M點；第二步，在定日鏡的支架上安設低頻輸出激光器，激光器光束與定日鏡的前邊緣相垂 直，激光器高出鏡面中心的距離為S，激光發射口離地面高度為z+s ;采用重力加速度傳感器檢測激光器和定日鏡的高度角，當兩者的高度角相同時表示定日鏡反射面與激光器發出的光束平行； 第三步，在東西向線段坐標為(M，y, z+s)處安設一個能接收激光器發出平行匯聚光束的光電感應半導體平面裝置，其接收面的大小滿足目測定日鏡面向正南方位時，光斑能打入該平面內；當光斑遠距離打在該平面上時，給出第一個電信號，此時表示鏡子粗略歸零，在該平面的中心放置第二道、直徑為O. 45-0. 65cm的光電感應半導體平面，當光斑遠距離打在該區域內時，輸出第二個電信號，此時說明定日鏡已經“找北”； 待上述定日鏡零點標定后，采用如下方法進行檢測 首先，在吸熱塔的底部、與定日鏡激光器口高度相同的位置安設一能繞吸熱塔的原點(0，0，O)轉動的攝像裝置或者圖像捕獲裝置； 然后，通過高度角檢測裝置保持定日鏡的反射面與地面平行，即定日鏡的高度角為0，設被檢測定日鏡在鏡場中的方位角相對于鏡場坐標零點為Θ，在該定日鏡準確“找北”以后，驅動定日鏡方位角轉動Θ角，攝像裝置也朝向該定日鏡轉動Θ角；若定日鏡所發出的激光光斑對準攝像裝置內部圖像處理中心坐標，則所檢測的定日鏡跟蹤角度準確，反之，若光斑偏移中心位置的橫向距離為m，鏡子和塔的距離為n，則定日鏡的偏移角度 , mA.為Θ =tars~*^ ；θη 最后，根據所測量出的角度誤差，調整吸熱器的起始位置或旋轉角度θ -θ>,修正定日鏡的旋轉角度。作為一種優選方式，所述定日鏡采用單邊鏡場排布，單邊鏡場排布包括平行排布和圓弧排布；零點朝向正南方。作為一種優選方式，所述定日鏡采用以吸熱塔為中心的環形排布方式，所述光電感應裝置圍成一個以吸熱塔中心為圓心的圓弧或圓圈；環形排布的時候，零點朝向塔中心。更進一步地，所述定日鏡的傳動方式為雙軸跟蹤定日鏡。更進一步地，在攝像裝置的云臺上安裝高精度高度角檢測裝置。更進一步地，驅動定日鏡方位角轉動采用外接步進電機。本專利技術的工作過程為本專利技術利用光線的直線傳播以及光電感應原理準確表示定日鏡的零點位置，以北半球單邊鏡場為例，使定日鏡能夠正確的朝向地球的正南方，并間接的標定了定日鏡旋轉方位角，不用編碼器的方式使鏡子精確反射太陽光。定日鏡上面安裝一個平行于鏡面的激光裝置，使其發出的聚焦光束平行鏡面且垂直定日鏡的前方邊緣；在定日鏡的正南方向且激光裝置的同等高度處，安裝一個光電感應裝置，使得當定日鏡正對正南方的時候，其上的聚焦光束正好打中光電感應裝置的中心位置，實現“找北”。在定日鏡正確朝向正南方向以后，為了測量定日鏡的精度，首先假設當定日鏡正對塔時定日鏡偏離正南方向的角度為Θ，則控制定日鏡的程序給定一個使定日鏡旋轉Θ角的指令，若定日鏡精度準確，則定日鏡會按照指令旋轉一個Θ角，此時定日鏡上的激光裝置發出的聚焦光束會準確的照射在吸熱塔下的攝像裝置或者圖像捕獲裝置光電感應裝 置的中心處；若定日鏡精度有誤差，則實際上定日鏡旋轉了 θ-r的角度；再根據其旋轉的角度誤差，調整吸熱器的起始位置或旋轉角度。與現有技術相比，本專利技術的有益效果本專利技術，利用該法檢測定日鏡方位角將檢測變的簡易，并大大降低鏡場成本；具體來說，具備以下優點 1)、通過直線傳播原理，用標定經緯度的方法確定一條與定日鏡相對應的準確的點，通過遠距離標定光斑的方法，能夠精準的確定定日鏡的零點位置； 2)、當在建設鏡場的定日鏡安裝過程中，可以對定日鏡的準確安裝進行標定； 3)、當在鏡場使用過程中，對定日鏡組進行大范圍調試和檢測，可以通過該裝本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種雙軸跟蹤定日鏡方位角標定和檢測方法，其特征在于：將定日鏡設置成鏡場，并規定定日鏡的零點為其準確的朝向正南方時，以地面坐標系為標準，設吸熱塔底部中心坐標為原點（0,0,0），定日鏡坐標為（x,y,z），采用如下方法進行定日鏡零點的標定：第一步，通過GPS技術，在定日鏡場正南方吸熱塔的北方位置設定一條由東向西的線段，線段兩端點通過標定經緯度來實現，該線段垂直于鏡場的X軸，并與X軸相交于M點；第二步，在定日鏡的支架上安設低頻輸出激光器，激光器光束與定日鏡的前邊緣相垂直，激光器高出鏡面中心的距離為s，激光發射口離地面高度為z+s；采用重力加速度傳感器檢測激光器和定日鏡的高度角，當兩者的高度角相同時表示定日鏡反射面與激光器發出的光束平行；第三步，在東西向線段坐標為（M，y，z+s）處安設一個能接收激光器發出平行匯聚光束的光電感應半導體平面裝置，其接收面的大小滿足目測定日鏡面向正南方位時，光斑能打入該平面內；當光斑遠距離打在該平面上時，給出第一個電信號，此時表示鏡子粗略歸零，在該平面的中心放置第二道、直徑為0.45?0.65cm的光電感應半導體平面，當光斑遠距離打在該區域內時，輸出第二個電信號，此時說明定日鏡已經“找北”；待上述定日鏡零點標定后，采用如下方法進行檢測：首先，在吸熱塔的底部、與定日鏡激光器口高度相同的位置安設一能繞吸熱塔的原點（0,0,0）轉動的攝像裝置或者圖像捕獲裝置?；然后，通過高度角檢測裝置保持定日鏡的反射面與地面平行，即定日鏡的高度角為0，設被檢測定日鏡在鏡場中的方位角相對于鏡場坐標零點為θ，在該定日鏡準確“找北”以后，驅動定日鏡方位角轉動θ角，攝像裝置也朝向該定日鏡轉動θ角；若定日鏡所發出的激光光斑對準攝像裝置內部圖像處理中心坐標，則所檢測的定日鏡跟蹤角度準確，反之，若光斑偏移中心位置的橫向距離為m，鏡子和塔的距離為n，則定日鏡的偏移角度???????????????????????????????????????????????為：； ?最后，根據所測量出的角度誤差，調整定日鏡的起始位置或旋轉角度，修正定日鏡的旋轉角度。2012105760331100001dest_path_image002.jpg,2012105760331100001dest_path_image003.jpg,2012105760331100001dest_path_image004.jpg...
【技術特征摘要】
1.一種雙軸跟蹤定日鏡方位角標定和檢測方法，其特征在于將定日鏡設置成鏡場，并規定定日鏡的零點為其準確的朝向正南方時，以地面坐標系為標準，設吸熱塔底部中心坐標為原點(O，O, 0)，定日鏡坐標為(X，y, Z)，采用如下方法進行定日鏡零點的標定 第一步，通過GPS技術，在定日鏡場正南方吸熱塔的北方位置設定一條由東向西的線段，線段兩端點通過標定經緯度來實現，該線段垂直于鏡場的X軸，并與X軸相交于M點； 第二步，在定日鏡的支架上安設低頻輸出激光器，激光器光束與定日鏡的前邊緣相垂直，激光器高出鏡面中心的距離為s，激光發射口離地面高度為z+s ;采用重力加速度傳感器檢測激光器和定日鏡的高度角，當兩者的高度角相同時表示定日鏡反射面與激光器發出的光束平行； 第三步，在東西向線段坐標為(M，y, z+s)處安設一個能接收激光器發出平行匯聚光束的光電感應半導體平面裝置，其接收面的大小滿足目測定日鏡面向正南方位時，光斑能打入該平面內；當光斑遠距離打在該平面上時，給出第一個電信號，此時表示鏡子粗略歸零，在該平面的中心放置第二道、直徑為O. 45-0. 65cm的光電感應半導體平面，當光斑遠距離打在該區域內時，輸出第二個電信號，此時說明定日鏡已經“找北”； 待上述定日鏡零點標定后，采用如下方法進行檢測 首先，在吸熱塔...
【專利技術屬性】
技術研發人員：張平，奚正穩，聶立，
申請(專利權)人：東方電氣集團東方鍋爐股份有限公司，
類型：發明
國別省市：
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