塔式光热发电站的定日镜场定位系统及定位方法与流程

本发明涉及塔式太阳能光热发电技术领域，尤其涉及一种塔式光热发电站的定日镜场定位系统及定位方法。

背景技术：

塔式发电是在空旷的地面建立一个高大的中央吸收塔，塔顶固定一个吸热器，塔的周围安装大规模的反射镜，通常称为定日镜，每台都各自安装有跟踪机构、准确地将太阳反射集中塔顶，使得吸收器的腔体产生高温，再通过工质加热产生高温蒸汽，驱动汽轮机发电。

定日镜场中的定日镜数量大、关联性强，如果上位机同时向每个定日镜下发控制指令，容易造成网络通讯量大，影响响应速度，甚至发生系统崩溃的灾难性事件。现有定日镜场的网络架构实时性不够，且稳定性较差。

在实现定日镜聚光于塔式吸热器的中心位置时，除了需要计算出太阳的高度角和方位角等位置信息，还必须获取定日镜与中央吸收塔之间的准确坐标。虽然，在设计阶段的图纸上都有每台定日镜的坐标值，但是，在工程施工中不可避免地出现较大偏差，还需要在安装后重新对定日镜和中央吸收塔的实际坐标重新测量。通常使用手持的高精度GPS设备进行大规模测量，从而带来成本上升且工作量增加。定日镜场占地面积广、定日镜数量庞大。如果工作人员不借助地图或定位设备，穿梭在定日镜群中很容易迷路、难于找到故障或检修位置。

技术实现要素：

本发明提供一种塔式光热发电站的定日镜场定位系统及定位方法，实现了立体定位，实时获取每台定日镜的空间位置坐标。

本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种塔式光热发电站的定日镜场定位系统，包括上位机、第一智能定位信标节点、至少三个第二智能定位信标节点和多个终端节点，所述第一智能定位信标节点设置于中央吸收塔，所述第二智能定位信标节点环绕所述中央吸收塔间隔设置，所述终端节点设置于每个定日镜上，所述上位机与所述第一智能定位信标节点连接，所述第一智能定位信标节点和第二智能定位信标节点无线连接，所述第一智能定位信标节点和第二智能定位信标节点与所述终端节点无线连接。

进一步地，所述第一智能定位信标节点、第二智能定位信标节点和终端节点均包括控制模块和无线通信模块。

第二方面，本发明提供一种塔式光热发电站的定日镜场系统的定位方法，包括：

第二智能定位信标节点分别记录其接收到的每个终端节点的无线信号数据，并将所述无线信号数据发送至第一智能定位信标节点；

第一智能定位信标节点将接收的所述第二智能定位信标节点发送的无线信号数据转发至上位机，并将其记录的接收到的每个终端节点的无线信号数据发送至上位机；

上位机对每个终端节点的无线信号数据进行处理，得到每个终端节点的位置坐标。

进一步地，所述第二智能定位信标节点分别记录其接收到的每个终端节点的无线信号数据，并将所述无线信号数据发送至第一智能定位信标节点之前，还包括：

上位机向第一智能定位信标节点发送开启定位指令；

第一智能定位信标节点将所述开启定位指令发送至第二智能定位信标节点，并由第二智能定位信标节点将所述开启定位指令转发至每个终端节点。

示例性地，所述无线信号数据包括终端节点编码和无线信号强度。

示例性地，所述无线信号数据包括终端节点编码和无线信号传输时间。

可选地，所述上位机对每个终端节点的无线信号数据进行处理，得到每个终端节点的位置坐标，具体为：

上位机根据所述无线信号数据通过TDOA定位算法计算出每个终端节点的位置坐标。

进一步地，所述上位机对每个终端节点的无线信号数据进行处理，得到每个终端节点的位置坐标之后，还包括：

保存所述每个终端节点的位置坐标。

本发明提供的技术方案带来如下有益效果：

采用星型网络架构，以中央吸收塔作为网络中心位置，由第一智能定位信标节点将第二智能定位信标节点收集的终端节点的无线信号数据发送至上位机进行终端节点位置计算，得到每个终端节点的位置，从而得到每个定日镜的位置，实现了立体定位，实时获取每台定日镜的空间位置坐标，为定日镜跟踪和自动校准提供了基础，同时为智能电站的管理提供支持，有助于设备检修、定日镜清洗及电站地图自动导航等快速定位到目标定日镜。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，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，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的塔式光热发电站的定日镜场定位系统的系统示意图。

图2是本发明实施例提供的终端节点安装示意图。

图3是本发明实施例提供的塔式光热发电站的定日镜场定位方法第一个实施例的方法流程图。

图4是本发明实施例提供的塔式光热发电站的定日镜场定位方法第二个实施例的方法流程图。

图5是本发明实施例提供的塔式光热发电站的定日镜场定位方法第三个实施例的方法流程图。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，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。

图1是本发明实施例提供的塔式光热发电站的定日镜场定位系统的系统示意图。图2是本发明实施例提供的终端节点安装示意图。该塔式光热发电站包括中央吸收塔1和环绕中央吸收塔大量布设的定日镜2，其中，中央吸收塔1和定日镜2的地理位置坐标都是提前设计好的。本实施例提供的定日镜场定位系统应用于该塔式光热发电站。参考图1和图2所示，该塔式光热发电站的定日镜场定位系统包括上位机3、第一智能定位信标节点4、至少三个第二智能定位信标节点5和多个终端节点6，所述第一智能定位信标节点4设置于中央吸收塔1，所述第二智能定位信标节点5环绕所述中央吸收塔1间隔设置，所述终端节点6设置于每个定日镜2上，所述上位机3与所述第一智能定位信标节点4连接，所述第一智能定位信标节点4和第二智能定位信标节点5无线连接，所述第一智能定位信标节点4和第二智能定位信标节点5与所述终端节点6无线连接。

所述第一智能定位信标节点和第二智能定位信标节点分别收集每个所述终端节点的无线信号数据，所述第二智能定位信标节点将收集的无线信号数据汇总至所述第一智能定位信标节点，所述第一智能定位信标节点将无线信号数据发送至所述上位机，所述上位机根据每个所述终端节点的无线信号数据计算出对应终端节点的位置。需要说明的是，本领域技术人员可以知道第一智能定位信标节点和第二智能定位信标节点坐标是已知的，根据设计的终端节点与定日镜的位置关系，在计算出终端节点的位置坐标后，则可以根据终端节点的位置坐标得到定日镜的位置坐标。

例如，可以采用TDOA定位算法计算出每个终端节点的位置坐标，也可以采用基于信号强度SSOA(Signal Strength Of Arrival)、基于信号到达时延TOA和基于信号到达角度AOA的定位算法，这些都是较为成熟的定位算法，这里不再一一详述。

本发明实施例提供的塔式光热发电站的定日镜场定位系统采用星型网络架构，以中央吸收塔作为网络中心位置，由第一智能定位信标节点将第二智能定位信标节点收集的终端节点的无线信号数据发送至上位机进行终端节点位置计算，得到每个终端节点的位置，从而得到每个定日镜的位置，实现了立体定位，实时获取每台定日镜的空间位置坐标，为定日镜跟踪和自动校准提供了基础，同时为智能电站的管理提供支持，有助于设备检修、定日镜清洗及电站地图自动导航等快速定位到目标定日镜。

本实施例中，所述第一智能定位信标节点、第二智能定位信标节点和终端节点均包括控制模块和无线通信模块。该无线通信模块可以是2.4G或433MHZ无线通信模块，433MHZ是我们国家的免申请段发射接收频率，可直接使用。这里仅是举例说明，并不作为对本技术方案的限制，也可以选用其他方式的无线通信方式。

图3是本发明实施例提供的塔式光热发电站的定日镜场定位方法第一个实施例的方法流程图。该定位方法应用于图1所示的塔式光热发电站的定日镜场定位系统，参考图3所示，该塔式光热发电站的定日镜场定位方法包括：

S201、第二智能定位信标节点分别记录其接收到的每个终端节点的无线信号数据，并将所述无线信号数据发送至第一智能定位信标节点。

所述无线信号数据包括终端节点编码和无线信号强度或无线信号传输时间。无线信号数据内容不同，采用的定位算法不同。

S202、第一智能定位信标节点将接收的所述第二智能定位信标节点发送的无线信号数据转发至上位机，并将其记录的接收到的每个终端节点的无线信号数据发送至上位机。

第一智能定位信标节点和第二智能定位信标节点同时记录每个终端节点的无线信号数据，其中，第一智能定位信标节点直接将其记录的终端节点的无线信号数据发送至上位机，第二智能定位信标节点记录的终端节点的无线信号数据通过第一智能定位信标节点转发至上位机。

S203、上位机对每个终端节点的无线信号数据进行处理，得到每个终端节点的位置坐标。

第一智能定位信标节点和第二智能定位信标节点的位置坐标是已知的，而第二智能定位信标节点至少为三个，那么，每个终端节点对应四组无线信号数据。上位机根据无线信号数据中的终端节点编码获取到该终端节点在同一时刻的无线信号强度或无线信号传输时间，则可以通过现有的成熟算法计算出该终端节点的位置坐标，具体计算方法，这里不再详述。

具体地，本实施例中，上位机根据所述无线信号数据通过TDOA定位算法计算出每个终端节点的位置坐标。

综上，本发明实施例提供的塔式光热发电站的定日镜场定位方法采用星型网络架构，以中央吸收塔作为网络中心位置，由第一智能定位信标节点将第二智能定位信标节点收集的终端节点的无线信号数据发送至上位机进行终端节点位置计算，得到每个终端节点的位置，从而得到每个定日镜的位置，实现了立体定位，实时获取每台定日镜的空间位置坐标，为定日镜跟踪和自动校准提供了基础，同时为智能电站的管理提供支持，有助于设备检修、定日镜清洗及电站地图自动导航等快速定位到目标定日镜。

图4是本发明实施例提供的塔式光热发电站的定日镜场定位方法第二个实施例的方法流程图。该定位方法以图3所示方法为基础。参考图4所示，该塔式光热发电站的定日镜场定位方法包括：

S301、上位机向第一智能定位信标节点发送开启定位指令。

开启定位指令指示第一智能定位信标节点开启定位功能，准备收集每个终端节点的无线信号数据。

S302、第一智能定位信标节点将所述开启定位指令发送至第二智能定位信标节点，并由第二智能定位信标节点将所述开启定位指令转发至每个终端节点。

第一智能定位信标节点将开启定位指令转发至第二智能定位信标节点，第二智能定位信标节点进入定位状态，准备收集每个终端节点的无线信号数据；同时，第二智能定位信标节点将开启定位指令转发至每个终端节点，终端节点进入定位状态，向周围发出无线定位信号，该定位信号中包括该终端节点的编码。

S303、第二智能定位信标节点分别记录其接收到的每个终端节点的无线信号数据，并将所述无线信号数据发送至第一智能定位信标节点。

S304、第一智能定位信标节点将接收的所述第二智能定位信标节点发送的无线信号数据转发至上位机，并将其记录的接收到的每个终端节点的无线信号数据发送至上位机。

S305、上位机对每个终端节点的无线信号数据进行处理，得到每个终端节点的位置坐标。

步骤S303、S304和S305的详细内容参见图1所示方法的对应内容，这里不再详述。

综上，本发明提供的塔式光热发电站的定日镜场定位方法采用星型网络架构，上位机向第一智能定位信标节点发送开启定位指令，第一智能定位信标节点将所述开启定位指令发送至第二智能定位信标节点，并由第二智能定位信标节点将所述开启定位指令转发至每个终端节点，由第一智能定位信标节点将第二智能定位信标节点收集的终端节点的无线信号数据发送至上位机进行终端节点位置计算，得到每个终端节点的位置，从而得到每个定日镜的位置，实现了立体定位，先通知第一智能定位信标节点和第二智能定位信标节点做好接收终端节点无线定位信号的准备，不会漏掉一些终端节点的无线定位信号，定位更加全面准确；实时获取每台定日镜的空间位置坐标，为定日镜跟踪和自动校准提供了基础，同时为智能电站的管理提供支持，有助于设备检修、定日镜清洗及电站地图自动导航等快速定位到目标定日镜。

图5是本发明实施例提供的塔式光热发电站的定日镜场定位方法第三个实施例的方法流程图。该定位方法以图3所示方法为基础。参考图5所示，该塔式光热发电站的定日镜场定位方法包括：

S401、第二智能定位信标节点分别记录其接收到的每个终端节点的无线信号数据，并将所述无线信号数据发送至第一智能定位信标节点。

S402、第一智能定位信标节点将接收的所述第二智能定位信标节点发送的无线信号数据转发至上位机，并将其记录的接收到的每个终端节点的无线信号数据发送至上位机。

S403、上位机对每个终端节点的无线信号数据进行处理，得到每个终端节点的位置坐标。

S404、保存所述每个终端节点的位置坐标。

经过前面步骤的计算得到每个终端节点的位置坐标，将每个终端节点的位置坐标进行保存，便于后续根据终端节点位置坐标进行路径导航或其他功能应用。

步骤S401、S402和S403的详细内容参见图1所示方法的对应内容，这里不再详述。

综上，本发明提供的塔式光热发电站的定日镜场定位方法采用星型网络架构，上位机向第一智能定位信标节点发送开启定位指令，第一智能定位信标节点将所述开启定位指令发送至第二智能定位信标节点，并由第二智能定位信标节点将所述开启定位指令转发至每个终端节点，由第一智能定位信标节点将第二智能定位信标节点收集的终端节点的无线信号数据发送至上位机进行终端节点位置计算，得到每个终端节点的位置，保存所述每个终端节点的位置坐标，实现了立体定位，为定日镜跟踪和自动校准提供了基础，同时为智能电站的管理提供支持，有助于设备检修、定日镜清洗及电站地图自动导航等快速定位到目标定日镜，便于后续管理。

需要说明的是，图3所示的塔式光热发电站的定日镜场定位方法和图4所示的塔式光热发电站的定日镜场定位方法可以结合成为更为优选的实施例，这里不再详述。

以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。