一种定日镜智能光学保证系统的制作方法

本发明属于太阳能塔式光热发电技术领域，具体涉及一种定日镜智能光学保证系统。

背景技术：

太阳能作为储量最大的可再生能源，正得到越来越广泛的应用，太阳能发电的装机容量已逐年增加。太阳能光热发电技术是新兴的太阳能利用技术，塔式发电技术由于其高效、可靠的特性，成为最具有商业价值的光热发电技术。

太阳能塔式光热发电站是通过布置在地面的定日反射镜将太阳光的能量反射到位于塔顶吸热器上，通过吸热/导热介质将太阳热能收集并利用于发电系统。定日镜场作为收集太阳光照的核心子系统，对整个太阳能塔式光热电站的性能有着非常显著的影响。如何提高定日镜场的光学效率，是一项非常重要的研究方向。

在整个镜场的布置中，由于定日镜采用若干子镜集合而成的方式。随着定日镜在镜场中位置的改变，每一个定日镜上的子镜，其角度也随之改变，以保证入射太阳光能够反射到吸热器上。在实际生产制造过程中，由于所有定日镜子镜角度倾斜的工程量极大，施工工艺不能完全保证，且在运行过程中，倾斜角度可能出现变化，因此，如何在电站运行过程中保证子镜的倾斜角度，使其能够将太阳光最大限度的集中到吸热器上，是一项非常重要的课题。目前，在定日镜子镜完成制作投入使用之后，并没有一套成熟的方案来检测、维护子镜的倾斜角度。

另外，由于太阳能塔式光热电站对太阳能辐射、场地的要求，目前绝大多数的塔式电站都建设在西部地区，这些地区的扬尘、沙土较多，定日镜镜面极易污浊，降低了定日镜镜面的清洁度，导致镜面反射率降低，从而降低镜场收集的太阳能总量，最终极大的影响电站发电能力。因此，如何保证定日镜镜面的清洁度，同样是一项非常重要的课题。目前对定日镜镜面的清洁方式主要有人工清洁和机械清洁。对于大规模的塔式电站来说，定日镜数量在万级以上，人工清洁需要大量的人力，效率低、成本高，因此并不是较佳的方案。目前现有的机械清洁方式，国内一般采用水清洁，在将定日镜竖起的状态下，通过高压喷水先进行冲洗，然后使用机械装置末端的滚筒或者毛刷等进行刷洗。cn201710142602中，提出了一种跨越式清洗机构，但是其结构简单，在无法完整覆盖定日镜表面的情况下，并不能有效保证清洗机构与镜面的有效贴合。由于无法解决地面不平整等因素，在清洗过程中，行走机构整体沿着镜面移动时带来的晃动，从而影响清洗机构与定日镜镜面的贴合问题，清洗效果不佳。本发明通过大尺寸的机械结构，使在行走机构及支撑结构稳定时，能够通过传动机构将清洗结构单独进行运动，从而最大化的避免系统晃动，提高了清洗效果。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提供一种定日镜智能光学保证系统，所述系统包括行走机构子系统、定日镜维护子系统、智能控制子系统和动力子系统，所述行走机构子系统、定日镜维护子系统、智能控制子系统均连接动力子系统，所述定日镜维护子系统和智能控制子系统分别还与行走机构子系统相连接，其中；

行走机构子系统，所述行走机构子系统用于承载光学保证系统的所有子系统，并在系统中沿着切向方向前进；

定日镜维护子系统,所述定日镜维护子系统用于对定日镜进行子镜倾斜角度检测和清洗维护；

智能控制子系统，所述智能控制子系统用于对行走机构子系统在维护过程中的行走方式、定日镜维护子系统的就位方式进行控制；

动力子系统，所述动力子系统用于提供动力;

进一步地，所述定日镜维护子系统包括调平定位模块、清洗模块和倾斜角度检测模块，其中；

调平定位模块，所述调平定位模块在维护过程中对定日镜维护子系统进行调平；

倾斜角度检测模块，所述倾斜角度检测模块在实际使用中，根据需要进行切换；

清洗模块，所述清洗模块在调平完成后进行自动清洗；

进一步地，所述行走机构子系统所述包括两个独立的互相平行的行走机构，所述行走机构通过机械结构连接固定，两个行走机构协同行进，所述定日镜设置在行走机构中间，所述两个行走机构协采用轮毂驱动、轮边驱动或联轴驱动进行驱动，所述定日镜维护子系统通过机械结构固定在行走机构上，位于定日镜上方；

进一步地，所述清洗模块包括框架和清洗刷头组件，所述框架尺寸大于定日镜尺寸，用于遮盖定日镜表面，所述框架左右两侧设有导轨，清洗刷头组件可沿导轨方向移动，覆盖整个定日镜，框架四个角为活动连接，通过调平定位模块，能够将整个框架调节成与定日镜面平行/呈角度并保持一段距离；

进一步地，所述清洗模块包括框架和清洗刷头组件，所述框架尺寸大于定日镜尺寸，用于遮盖定日镜表面，所述框架左右两侧设有导轨，清洗刷头组件可沿导轨方向移动，覆盖整个定日镜，框架四个角为活动连接，通过调平定位模块，能够将整个框架调节成与定日镜面平行/呈角度并保持一段距离；

进一步地，所述清洗刷头组件包括喷嘴、刷头和气刀，通过水或者高压蒸汽，喷嘴对镜面进行冲洗，所述喷嘴采用分布式，每个定日镜子镜上至少有一个喷嘴能够直接喷水，所述刷头还可以是整体式滚筒，或者多个刷头组合，通过冗余配合，保证在清洗路径上不产生间隙，刷头采用多个刷头组合时，每个刷头可以单独进行高度调节，采用液压/电动推杆的形式；根据每个定日镜子镜倾斜角度不同，子刷头高度不同，以完成与定日镜镜面的贴合；刀对清洗过后的镜面进行吹干；

进一步地，所述清洗模块还包括水箱和水泵，所述水箱用于提供清洗用水，水箱和水泵安装在行走机构上，通过动力子系统提供动力，为清洗过程供水；

进一步地，所述调平定位模块连接机械机构，所述调平定位模块上方支撑定日镜维护系统，所述调平定位模块由超声波/激光定位装置、液压/电动推杆和机械结构组成，通过超声波/激光定位，判断定日镜维护系统是否与定日镜表面平行，不平行的情况下，通过推杆进行调节，实现与定日镜表面的平行，通过整体调节，使定日镜维护系统与定日镜表面保持设定距离，使清洗模块的清洗刷头组件能够与定日镜表面贴合紧密；

进一步地，所述调平定位模块在两侧由电机带动推杆，采用四个电机，从框架四个角进行调节或采用两个电机，分别位于两个行走机构上；

进一步地，所述的机械结构作用包括：1）作为行走机构的连接固定装置，使两个行走机构能够协同行进；2）作为调平定位模块、维护系统的支撑结构；3）作为电路或管道的安装机构，将清洗模块的水管、控制系统的电路系统固定所述在机械结构上，所述机械结构通过支撑装置与行走机构相连，支撑装置通过调平定位模块相连，所述机械结构的两侧支架带有导轨，清洗刷头组件沿着导轨方向对镜面进行清洗；

进一步地，所述智能控制子系统还包括：1）控制整个系统的运动，通过gps定位系统在过程中的实际位置，结合镜场中所有定日镜的位置坐标，以及行走机构子系统，设定出系统在绕每一圈定日镜行进的路线及控制方式，实现自动就位；2）在清洗过程中，对调平系统的自动控制以及清洗刷头组件的自动移动、复位，以及水泵的开启、停止；3）在角度倾斜测试过程中，对调平系统的自动控制；4）对一个定日镜的光学性能维护开始和结束时，子系统的启动、复位，和行走机构的启动、运行和停止；

本发明的有益效果如下：

1）本发明能够从多方面对定日镜的光学性能进行维护和保证，既能对定日镜进行清洗，提高定日镜自身的清洁度，从而达到较佳的反射效果；又能够对每一个光热电站由于不同镜场分布而带来的定日镜子镜的角度倾斜不同，进行检测，为对倾斜角度的矫正提供数据支持，从而提高定日镜的聚光能力，降低溢出，提高定日镜场的效率；

2）本发明采用的动力子系统清洁、高效，子系统效率高，传动元件少；

3）本发明采用行走机构停止运动，只移动清洗刷头组件的清洗方式，避免了现有清洗方案中以行走机构移动带来的不利因素，尤其是镜场中地面条件不佳，不平整较多时，行走机构移动造成整体系统的晃动，从而影响清洗刷头组件与定日镜面贴合的程度，造成部分镜面清洗不干净的情况；

4）本发明采用的分布式清洗刷头组件，能够与不同倾斜角度的定日镜子镜镜面贴合，避免采用整体式刷头造成的局部缝隙，以及可能出现的碰撞导致定日镜子镜损坏的情况；

5）本发明在定日镜外侧间距较大的区域使用，白天工作时，并不影响相邻定日镜的正常工作；

6）本发明自动化智能化程度高，能够在夜间实现无人驾驶、自动清洗/检测，避免了在白天工作时使定日镜无法聚光工作，提高了白天的定日镜场产能；同时在夜间工作时，所有定日镜都在平放状态，无需对定日镜进行操作，降低了厂用电消耗，极大的提高了工作效率，降低人工成本。

附图说明

图1为本发明所述系统在定日镜场中的示意图；

图2为本发明所述系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为对本发明的限定。下面为本发明的举出最佳实施例：

本发明提供一种定日镜智能光学保证系统，所述系统包括行走机构子系统、定日镜维护子系统、智能控制子系统和动力子系统，所述行走机构子系统、定日镜维护子系统、智能控制子系统均连接动力子系统，所述定日镜维护子系统和智能控制子系统分别还与行走机构子系统相连接，所述行走机构子系统用于承载光学保证系统的所有子系统，并在系统中沿着切向方向前进；所述定日镜维护子系统用于对定日镜进行子镜倾斜角度检测和清洗维护，所述智能控制子系统用于对行走机构子系统在维护过程中的行走方式、定日镜维护子系统的就位方式进行控制，所述动力子系统用于提供动力。所述定日镜维护子系统包括调平定位模块、清洗模块和倾斜角度检测模块，所述调平定位模块通过倾斜角度检测模块连接清洗模块，所述调平定位模块在维护过程中对定日镜维护子系统进行调平；所述倾斜角度检测模块在实际使用中，根据需要进行切换；所述清洗模块在调平完成后进行自动清洗。

参照图2，本发明提供了一种定日镜智能光学保证系统，包括：行走机构子系统、机械结构、调平定位模块、定日镜维护子系统、动力子系统、清洗模块、智能控制子系统。

参照图1，行走机构所支撑的系统横跨定日镜上方，两侧行走机构通过位于定日镜两侧协同移动，实现在镜场中的移动。行走机构通过上方机械结构相连。通过无人驾驶/人工操作，将行走机构运行定位到每一个定日镜上方。如图所示，每个行走机构含有四个轮子。在其他实例中，轮子个数可以根据情况调节。本实例中，行走机构采用轮毂电机驱动，两个行走机构关联运动。在其他实例中，行走机构可以采用轮边电机驱动，或者传统发动机带动。

参照图2，行走机构1-1和1-2互相平行，通过上方机械结构相连。行走机构作为整个系统的支撑主体以及所有设备的安装主体。本实例中，行走机构长度不低于定日镜长度。在其它实例中，根据实际生产能力，行走机构长度可低于定日镜长度。

机械结构4通过调平结构2-1与行走机构相连，调平结构作为机械结构的支撑机构。如图所示，调平结构呈矩形分布，分别固定于两个行走机构上。采用液压系统调节高度。在其他实例中，也可以采用电动推杆等装置实现调节高度功能。

调平定位模块2-2安装在机械结构的四个角，通过激光/超声波等方式测量并反馈机械结构与定日镜表面的距离，通过智能控制子系统控制调平机构，使机械结构4与定日镜保持给定距离及角度。在不同实例中，根据清洗刷头组件/倾斜角度测试系统对距离的要求，确定机械结构与定日镜表面的距离。通常，设计机械结构与定日镜表面平行。在其他设计中，调平定位测量装置可以将定日镜中心子镜作为调平参考。

清洗刷头组件3是为了实现对定日镜镜面的清洗功能而安装的。通过动力子系统提供动力，清洗刷头组件沿着导轨在机械结构内移动，对每一面定日镜的清洗过程中，清洗刷头组件沿导轨移动一次。模块移动过程中，喷嘴先将水喷到定日镜表面进行打湿润滑，随后刷头进行清洗，最后气刀进行吹干。在行走机构移动到下一面定日镜的过程中，模块复位，回到起点。清洗模块6中所需的水箱、水泵、管道等设备安装在行走机构中，水箱设计容量满足一次清洗200面定日镜。本实例中，刷头采用一个整体的滚筒。在其他实例中，刷头采用多个刷头组合，每一个刷头都可以由电动装置进行高度调节，以满足与不同倾斜角度子镜的贴合。

在实现对子镜的倾斜角度检测功能时，在机械结构上更换倾斜角度检测子系统。通过激光/超声波定位测距，每一面子镜上测量四个点，分别位于四个角；针对不同定日镜构成，每一面子镜对应一个测量子系统。所有采集数据与设定值核对，以标记出倾斜角度不符合要求的子镜，以进行维护。

整个定日镜光学维护系统的动力子系统5安装在行走机构内。其为整个维护系统提供动力。其可采用汽油、柴油、天然气等传统能源供能，也可以采用光伏电池、燃料电池、铅酸电池、锂电池等新能源电池供能。采用不同的动力源，行走机构、调平系统、清洗模块所采用方案进行对应的更改。不同方案并不影响系统的功能实现。

清洗模块6包括水箱、泵等设备安装在行走机构内。在清洗过程中，喷头先将水高速喷射至镜面，刷头在镜面移动清洁。在其他实例中，可采用高温蒸汽作为清洗介质。不同的清洗介质并不影响清洗模块的功能实现。

以上所述的实施例，只是本发明较优选的具体实施方式的一种，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。