用于跨越式定日镜清洗车的障碍检测装置和障碍检测方法与流程

1.本发明属于太阳能热发电领域，尤其涉及一种用于跨越式定日镜清洗车的障碍检测装置和障碍检测方法。


背景技术：

2.当今世界各国对控制污染，保护环境的重视程度日渐提高，传统化石能源燃烧产生的二氧化碳排放不仅会造成气候变暖，而且使用过程中不可避免地会产生粉尘、酸雨等污染，很难达到环保要求，因此大力发展可再生清洁能源，逐步代替传统化石能源是必然的趋势。
3.风力发电、光伏发电是目前应用较广的清洁能源发电形式，但它们都存在发电出力不稳定，受自然天气影响较大的缺陷，对电网的调度冲击较大。光热发电由于储能系统的存在，可以实现24小时的连续、稳定、可调度的电力输出，被认为是最具潜力代替火电承担基础负荷的可再生能源，具备调峰能力。
4.光热发电的主要技术路线有塔式、槽式、蝶式、菲涅尔式等，其中塔式光热发电是目前主流的技术路线。塔式太阳能热发电是通过大量的定日镜反射太阳光到吸热器，加热吸热器内的工质到较高温度，再用加热后的工质加热给水产生蒸汽，推动汽轮机来发电。其中，定日镜镜面的清洁度影响定日镜的反射效率，也直接影响到光热电站的发电量。
5.在现有技术中，存在一种跨越式定日镜镜面清洗车，能够对定日镜进行批量清洗，并且能实现自动驾驶、自动清洗，是目前自动化程度、清洗效率都较高的一种清洗方式。但是待清洗路线上的定日镜可能因为故障等原因未转动到预设姿态，与行进中的清洗车发生干涉碰撞，造成清洗车或定日镜镜面损坏，形成经济损失。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种用于跨越式定日镜清洗车的障碍检测装置和障碍检测方法，以解决现有技术中清洗车在自动清洗过程中容易与定日镜发生干涉碰撞，造成清洗车或定日镜镜面损坏的问题。
7.本发明的技术方案为：
8.一种用于跨越式定日镜清洗车的障碍检测装置，包括至少两个障碍检测组件，跨越式定日镜清洗车前进方向的左右两侧分别设有至少一个所述障碍检测组件，所述障碍检测组件包括：
9.第一探测部和第二探测部，所述第一探测部用于检测所述跨越式定日镜清洗车的行走机构在其前进路线一定距离内是否有障碍物，所述第二探测部用于检测所述跨越式定日镜清洗车前进路线上的第一个定日镜是否会与所述跨越式定日镜清洗车的清洗机构发生干涉；
10.通讯部，分别与所述第一探测部和所述第二探测部信号连接，用于输出所述第一探测部和所述第二探测部的探测结果。
11.某一实施例中，所述障碍检测组件还包括安装基座，所述安装基座具有安装部，所述安装部用于与所述跨越式定日镜清洗车连接，所述第一探测部和第二探测部设置于所述安装基座上。
12.某一实施例中，所述第一探测部为第一激光雷达，所述第二探测部为第二激光雷达，所述通讯部分别与所述第一激光雷达和所述第二激光雷达信号连接；
13.所述第一激光雷达发射的第一扇面激光束与其所在一侧所述行走机构的前进路线重合；
14.所述第二激光雷达发射的第二扇面激光束能够与所述第一个定日镜的镜面相交，所述跨越式定日镜清洗车前进方向左右两侧的所述障碍检测组件中的所述第二激光雷达相互配合用于确定所述第一个定日镜的镜面姿态，从而确定所述第一个定日镜是否会与所述清洗机构发生干涉。
15.某一实施例中，所述第一扇面激光束和所述第二扇面激光束均位于竖直平面内。
16.某一实施例中，所述第一激光雷达和所述第二激光雷达分别与所述安装基座可调节连接，调节方式为绕其与所述安装基座的连接处在水平面内转动。
17.某一实施例中，所述第一激光雷达和所述第二激光雷达均通过旋转支架和旋转支架基座与所述安装基座可调节连接；
18.所述旋转支架基座与所述安装基座连接，所述旋转支架基座上设有中心孔和弧形孔，所述中心孔位于所述弧形孔的圆弧中心；
19.所述旋转支架包括连接件和安装件，所述连接件和所述安装件固连，所述安装件用于安装所述第一激光雷达或所述第二激光雷达；所述连接件设有转动件和滑动件，所述转动件转动连接于所述中心孔内，所述滑动件滑动连接于所述弧形孔内。
20.某一实施例中，所述旋转支架基座设有u型槽，所述u型槽的两个侧壁上分别设有所述中心孔和所述弧形孔；
21.所述连接件为第一u型板，所述安装件包括第二u型板和第三u型板，所述第一u型板的底板和第二u型板的底板连接，所述第三u型板容置于所述第二u型板内，所述第三u型板的两个侧壁分别与所述第二u型板的两个侧壁连接，所述第二u型板的底板和所述第三u型板的底板之间具有间隙；所述第一激光雷达或所述第二激光雷达安装于对应的所述第三u型板内；
22.所述第一u型板的两个侧壁分别与所述u型槽的两个侧壁相贴，所述第一u型板的两个侧壁上分别设有与所述中心孔和所述弧形孔各自对应的两个第一连接孔，所述转动件穿设所述中心孔和与所述中心孔对应的所述第一连接孔，所述滑动件穿设所述弧形孔和与所述弧形孔对应的所述第一连接孔，实现所述旋转支架相对所述旋转支架基座绕所述中心孔转动。
23.某一实施例中，所述第二u型板的底板和两个侧壁上分别设有若干第二连接孔，所述第三u型板的两个侧壁上分别设有与所述第二u型板的两个侧壁上的所述第二连接孔对应的若干第三连接孔，所述第二连接孔和所述第三连接孔用于安装所述第一激光雷达或所述第二激光雷达。
24.某一实施例中，所述第二u型板的两个侧壁和所述第三u型板的两个侧壁上分别设有三个呈三角分布的第四连接孔，所述第二u型板的侧壁上的所述第四连接孔与对应所述
第三u型板侧壁上的所述第四连接孔一一对应，紧固件穿设所述第二u型板上的所述第四连接孔和所述第三u型板上的所述第四连接孔，用于固定连接所述第二u型板的侧壁和所述第三u型板的侧壁。
25.某一实施例中，所述安装基座包括连接杆和所述安装部，所述安装部为安装板，所述安装板和所述第一探测部分别设于所述连接杆长度方向的两端，所述第二探测部设于所述连接杆长度方向的侧面。
26.某一实施例中，所述跨越式定日镜清洗车前进方向左右两侧的所述障碍检测组件中的所述连接杆相互平行。
27.一种跨越式定日镜清洗装置的障碍检测方法，用于安装有如上述任意一项所述的用于跨越式定日镜清洗车的障碍检测装置的跨越式定日镜清洗车，其特征在于，包括：
28.步骤一：所述第一探测部检测所述行走机构的前进路线上一定距离内是否有障碍物，并通过所述通讯部输出步骤一探测结果；
29.步骤二：第二探测部检测所述第一个定日镜是否会与所述跨越式定日镜清洗车的清洗机构发生干涉，并通过所述通讯部输出步骤二探测结果；
30.若所述步骤一探测结果为有障碍物或/和所述步骤二探测结果为存在干涉，则所述跨越式定日镜清洗车停止前进。
31.本发明由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：
32.本发明提供的跨越式定日镜清洗车的障碍检测装置和障碍检测方法，能够及时发现跨越式定日镜清洗车前进路线上可能与其发生碰撞干涉的定日镜，并能够及时停止前进，防止跨越式定日镜清洗车与镜面发生碰撞干涉，帮助跨越式清洗车适应工程现场复杂的镜场环境，从而减少定日镜镜面的破损，从而解决了现有技术中清洗车在自动清洗过程中容易与定日镜发生干涉碰撞，造成清洗车或定日镜镜面损坏的问题。
33.本发明通过在定日镜清洗车前进方向的左右两侧设置两个第二激光雷达，并且，使得两个第二激光雷达发射的两个第二扇面激光束均能够与定日镜镜面相交，从而可确定出两个第二激光雷达发射的两个第二扇面激光束分别与定日镜镜面相交时行形成的两个相交线，由于两个相交线均位于定日镜镜面上，根据两条直线可确定一个平面的原理，即可确定出定日镜镜面所在的平面，亦即获得定日镜镜面的姿态。
附图说明
34.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。
35.图1为本发明的一种障碍检测装置在清洗车上的安装示意图；
36.图2为安装有本发明的清洗车在定日镜镜场中的行进示意图；
37.图3为本发明的一种障碍检测组件的结构示意图；
38.图4为本发明的一种安装基座和旋转支架基座的结构示意图；
39.图5为本发明的一种旋转支架的结构示意图；
40.图6为本发明的一种旋转支架的侧视结构示意图；
41.图7为本发明的一种激光雷达的示意图；
42.图8为本发明的一种障碍检测装置在工作状态下的示意图。
43.附图标记说明：
44.01：横梁；02：右支架；03：左支架；04：车轮；05：障碍检测组件；06：工作中的定日镜；07：待清洗的定日镜；08：清洗车的前进方向；
45.1：连接杆；2：安装板；3：旋转支架基座；31：中心孔；32：弧形孔；4：旋转支架；41：第一u型板；42：第二u型板；43：第三u型板；44：紧固件；45：(用于安装激光雷达的)螺栓；5：第一激光雷达；6：第二激光雷达；61：第二扇面激光束。
具体实施方式
46.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。
47.为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。
48.参看图1至图8，本实施例提供一种用于跨越式定日镜清洗车的障碍检测装置，可检测到跨越式定日镜清洗车行进路线上可能与其发生干涉碰撞的定日镜，并向跨越式定日镜清洗车发出预警，避免碰撞发生。为方便说明，下文中将跨越式定日镜清洗车简称为清洗车，将用于跨越式定日镜清洗车的障碍检测装置简称为障碍检测装置，将用于跨越式定日镜清洗车的障碍检测方法简称为障碍检测方法。
49.所述用于跨越式定日镜清洗车的障碍检测装置包括至少两个障碍检测组件05，清洗车前进方向的左右两侧分别设有至少一个障碍检测组件05，且清洗车前进方向左右两侧的障碍检测组件05相对设置，障碍检测组件05包括安装基座、第一探测部、第二探测部和通讯部。安装基座设有安装部，安装部用于与清洗车连接。
50.第一探测部设于安装基座的前端，用于检测清洗车的行走机构在其前进路线上一定距离内是否有障碍物，第二探测部设于安装基座的内侧，用于检测清洗车前进路线上第一个定日镜是否会与清洗车的清洗机构发生干涉。通讯部分别与第一探测部和第二探测部信号连接，用于输出第一探测部和第二探测部的探测结果。
51.其中，清洗车每次进行清洗时的清洗路线是提前设定好的，本文中的清洗车前进路线上的第一个定日镜指的是清洗车前方的第一个待清洗定日镜，随着清洗车的前进，清洗路径上的多个定日镜会依次成为所述第一个定日镜。
52.现对本实施例的结构进行说明。
53.清洗车清洗定日镜的时候，清洗车可横跨于定日镜之上，定日镜可以平行于地面或者相对于地面倾斜的状态配合清洗车上的清洗机构进行清洗。这种设计方案，在不需要增宽镜场通道的情况下，能够容许车身较宽的清洗车进入定日镜场中，从而提高清洗车车架的宽度，当将清洗机构设置的高度较高时，清洗车依然能够保持良好的稳定性。
54.如图2所示，清洗车在定日镜场中清洗定日镜时，沿图中箭头方向前进。此时通过定日镜镜场控制系统将待清洗镜行中的定日镜预先调整为待清洗姿态，其他镜行中的定日镜仍保持工作状态，如此可以尽量降低定日镜的清洗对塔式光热电站发电效率的影响。即清洗车在定日镜场中清洗定日镜时，定日镜镜场中的定日镜分为工作中的定日镜06和待清洗的定日镜07。
55.当待清洗的定日镜07中存在故障(包括但不限于硬件故障、机械故障)定日镜时，其不能按照定日镜控制系统下发的命令调整到预设待清洗姿态，此时若清洗车继续前进则可能发生与镜面发生碰撞干涉的风险。
56.本发明例提供的用于跨越式定日镜清洗车的障碍检测装置和障碍检测方法，可以有效发现上述存在碰撞干涉风险的定日镜，并向清洗车控制系统发送警报，从而使清洗车提前停止前进，防止碰撞定日镜，形成不必要的损害。
57.图1是本发明的一实施例，本技术领域的技术人员应当了解，图1中横梁01、右支架02、左支架03以及车轮04组成的行走机构是对清洗车的清洗机构和行走机构的简化，是为了让本发明的阅读者更清楚地了解本发明提出的障碍检测装置的使用形式和使用方法。参照图1，本发明提供的障碍检测装置至少需要两个障碍检测组件05，在本实施例中，障碍检测装置包括两个障碍检测组件05，分别为安装于右前轮附近的右侧障碍检测组件，和安装于左前轮附近的右侧障碍检测组件。由于跨越式定日镜清洗车的机械构造不尽相同，更具体的安装方法可根据清洗车的行走机构构造进行调整，本发明不做更具体的约束。
58.如图3所示，障碍检测组件05包括安装基座、第一探测部、第二探测部和通讯部。第一探测部和第二探测部可以分别采用第一激光雷达5和第二激光雷达6，第一激光雷达5和第二激光雷达6分别安装在旋转支架4上，安装基座上连接有两个安装支架基座，分别与两个旋转支架4可调节连接。为方便说明，将第一激光雷达5和第二激光雷达6统称为激光雷达。其中，调节方式为激光雷达能够绕其与安装基座的连接处在水平内转动。
59.通讯部分别与第一激光雷达5和第二激光雷达6信号连接。由于通讯部只做信息传递作用，因此通讯部可以设置在清洗车的任意部位，只要不影响清洗车和障碍检测装置的工作即可，其他不做要求。在本实施例中，通讯部用于将第一探测部和第二探测部的探测结果输出至清洗车的控制系统。
60.左侧障碍检测组件中的安装基座和右侧障碍检测组件中的安装基座相互平行设置。主要参看图4，安装基座包括连接杆1和安装部，安装部为安装板2，安装板2和第一探测部分别设于连接杆1长度方向的两端，第二探测部设于连接杆1长度方向的侧面，且设于安装基座的内侧；清洗车上前进方向的左右两侧各设有一个安装基座，安装基座的内侧即为该安装基座朝向另一安装基座的一侧。清洗车上设置有安装板基座，安装板2与安装板基座连接，具体可以通过螺栓、螺母连接。清洗车至少有两处安装板基座，左前轮和右前轮附近至少各有一处安装板基座，用于安装左侧障碍检测组件和右侧障碍检测组件。在保证结构刚性的前提下，连接杆1的长度需保证能够设置至少两个旋转支架基座3，同时还需保证两个旋转支架基座3的位置能够正常安装激光雷达，且激光雷达发射的激光束不会被清洗车上的其他结构阻挡。
61.旋转支架基座3与安装基座连接，旋转支架基座3上设有中心孔31和弧形孔32，中心孔31位于所述弧形孔32的圆弧中心。旋转支架4包括连接件和安装件，连接件和安装件固
连，安装件用于安装激光雷达。连接件设有转动件和滑动件，转动件转动连接于中心孔31内，滑动件滑动连接于弧形孔32内，使得旋转支架4在旋转支架基座3上的安装角度可以通过滑动件在圆弧孔内的滑动来进行一定角度范围的调整，但调整的角度范围受弧形孔32限制。而激光雷达安装在旋转支架4上，旋转支架4在旋转支架基座3上的安装角度决定了激光雷达在旋转支架4上的安装角度。
62.具体在本实施例中，旋转支架基座3设有u型槽，u型槽的两个侧壁上分别设有上述中心孔31和弧形孔32。旋转支架4包括三个u型板，连接件为第一u型板41，安装件包括第二u型板42和第三u型板43。
63.第一u型板41和第二u型板42背向设置，第一u型板41的底板和第二u型板42的底板连接。第二u型板42和第三u型板43同向设置，第三u型板43容置于第二u型板42内，第三u型板43的两个侧壁分别与第二u型板42的两个侧壁连接。具体的，第二u型板42的两个侧壁和第三u型板43的两个侧壁上分别设置三个呈三角分布的第四连接孔，第二u型板42的侧壁上的第四连接孔与对应第三u型板43侧壁上的第四连接孔一一对应，紧固件44穿设第二u型板42上的第四连接孔和第三u型板43上的第四连接孔，用于固定连接第二u型板42的侧壁和第三u型板43的侧壁。更具体的，坚固件可以采用螺栓，第四连接孔为螺栓孔。
64.第二u型板42的底板和第三u型板43的底板之间具有间隙，激光雷达安装于对应的第三u型板43内。具体地，第二u型板42的底板和两个侧壁上分别设置若干第二连接孔，第三u型板43的两个侧壁上分别设置与第二u型板42的两个侧壁上的第二连接孔对应的若干第三连接孔，第二连接孔和第三连接孔用于安装第一激光雷达5或第二激光雷达6。更具体的，第二连接孔和第三连接孔可以为螺栓孔，且与激光雷达上的螺纹孔相对应，激光雷达通过螺栓45固定在第三u型板43内。其中，第二u型板42和第三u型板43之间的间隙用于方便第三u型板43底板上螺栓45的连接。
65.旋转支架4和旋转支架基座3之间的连接方式为：u型槽和第一u型板41相对设置，第一u型板41的两个侧壁分别与u型槽的两个侧壁相贴，第一u型板41的两个侧壁上分别设有与中心孔31和弧形孔32各自对应的两个第一连接孔，转动件穿设中心孔31和与中心孔31对应的第一连接孔，滑动件穿设弧形孔32和与弧形孔32对应的第一连接孔，实现旋转支架4相对旋转支架基座3绕中心孔31转动。更具体的，转动件和滑动件均可以采用螺栓，中心孔31为圆形螺栓孔，弧形孔32为弧形螺栓孔，通过改变螺栓在弧形螺栓孔中的位置，实现旋转支架4不同角度的安装需求。
66.激光雷达的工作原理是向目标发射探测信号(激光束)，然后将接收到的从目标反射回来的信号与发射信号进行比较计算，处理后可获得目标的距离、移动速度等相关信息。参照图7，是激光雷达发射的激光束的示意图。
67.在本实施例中，第一激光雷达5发射的第一扇面激光束与其所在一侧行走机构的前进路线重合。第二激光雷达6发射的第二扇面激光束61与第一个定日镜的镜面相交，清洗车前进方向左右两侧的第二激光雷达6相互配合用于确定第一个定日镜的镜面姿态，从而确定第一个定日镜是否会与清洗机构发生干涉。进一步地，第一扇面激光束和第二扇面激光束61均位于竖直平面内。
68.本发明对应用于跨越式定日镜清洗车的障碍检测装置，还提供了一种跨越式定日镜清洗装置的障碍检测方法。跨越式定日镜清洗装置的障碍检测方法用于安装有本实施例
障碍检测装置的跨越式定日镜清洗车，其步骤主要包括：
69.步骤一：第一探测部检测行走机构的前进路线上一定距离内是否有障碍物，并通过通讯部输出步骤一探测结果；
70.步骤二：第二探测部检测第一个定日镜是否会与跨越式定日镜清洗车的清洗机构发生干涉，并通过通讯部输出步骤二探测结果；
71.若步骤一探测结果为有障碍物或/和步骤二探测结果为存在干涉，则跨越式定日镜清洗车停止前进。
72.下文主要结合图8，对此障碍检测方法进行详细说明。首先，本领域的技术人员应当知晓：横梁01是清洗车的清洗机构的简化，支架和万向轮组成的结构是清洗车的行走机构的简化；第一激光雷达5用于探测清洗车前进路线上的定日镜是否可能与清洗车的行走机构发生碰撞干涉，第二激光雷达6可以检测清洗车前进路线上的第一个定日镜的镜面姿态，用于判断其是否可能与清洗车的清洗机构发生碰撞干涉。
73.清洗车障碍检测的主要执行步骤如下：
74.步骤一：第一激光雷达5发射第一扇面激光束的方向与清洗车的前进方向08相平行，根据从目标反射回来的信号，判断前进路线上是否存在可能与清洗车的行走机构发生碰撞干涉的定日镜以及该定日镜距离清洗车所在位置的距离d。若d小于安全距离ds，则向清洗车控制系统发出碰撞预警，令清洗车停止前进。
75.步骤二：右侧障碍检测组件上的第二激光雷达6向清洗车左前方发射第二扇面激光束61，左侧障碍检测组件上的第二激光雷达6向清洗车右前方发射第二扇面激光束61。所发射的第二扇面激光束61如图8中所示呈扇形，第二扇形激光束与清洗车前方的第一个定日镜镜面相交，交线为一直线。两束第二扇面激光束61与定日镜镜面相交形成的两条直线能够确定清洗车前方的第一个定日镜的镜面姿态。计算机通过计算判断该镜面是否存在可能与清洗车的清洗机构发生干涉碰撞，若该可能存在，则向清洗车控制系统发出碰撞预警，令清洗车停止前进。
76.最后，电站运行人员根据清洗车控制系统返回的结果，可唯一确定触发碰撞预警的定日镜，并针对性排查其触发碰撞预警的故障原因。
77.其中，右侧障碍检测组件上的第二激光雷达6向清洗车前进方向偏左第一角度发射第二扇面激光束61，左侧障碍检测组件上的第二激光雷达6向清洗车前进方向偏右第二角度发射第二扇面激光束61。第一角度可以和第二角度相等，也可以不相等。第一角度和第二角度根据清洗车结构尺寸控制在合理范围内，第一角度和第二角度只需保证右侧障碍检测组件和左侧障碍检测组件发出的第二扇面激光均能够与第一个定日镜镜面相交即可。
78.通过在跨越式定日镜清洗车上加装本发明提供的障碍检测装置，能够有效避免跨越式定日镜清洗车在自动清洗镜面时与镜面发生干涉破坏镜面的情况，提高了自动清洗的安全性，减少了不必要的经济损失。
79.上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式。即使对本发明作出各种变化，倘若这些变化属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则仍落入在本发明的保护范围之中。