专利名称：基于多波段光源的太阳能热发电定日镜定位系统及方法
技术领域：
本发明涉及太阳能发电领域，尤其涉及一种基于多波段人造光源的塔式太阳能热发电定日镜定位系统与方法。
背景技术：
塔式太阳能发电系统包括放置在接收塔上的吸热单元、接收塔周围地面上铺设多面的定日镜单元，计算机控制子系统和跟踪传动机构。计算机控制系统控制该些定日镜单元自动跟踪太阳，并将太阳的光线反射到位于接收塔顶部的吸热装置，使其中的介质沸腾， 由此所产生的蒸汽来驱动汽轮发电机，进而实现发电的功效。因此，当太阳轨迹随着时间变化时，必须精确控制定日镜的转动角度以跟踪太阳的变化，从而实现对太阳能资源的高效利用。对定日镜的控制是通过计算机控制系统输入定日镜坐标参数后，通过追日算法计算出定日镜应该旋转的角度而实现的。但由于定日镜的制造和安装存在诸多误差，这样的方法得到的定日镜坐标也不精确，从而使光斑发生大范围偏移。因此，定日镜坐标参数的精确程度直接关系到其追日的准确度，进而极大影响热发电的效率。目前对定日镜定位主要有两种方法
一是美国专利US4564275及中国专利CN102116604所提到的，控制定日镜将光反射至接收塔上的白板上，然后利用白板对面的摄像机对白板上的光斑成像，通过图像处理技术测量实际光斑与白板中央点偏差，然后利用计算机修正定日镜单元参数，使其将光斑投射至白板中心点。该种定位方法操作比较简单，成本低廉，但最大的问题在于定位效率太低， 对于成千上万面镜子的定位显然不合适。二是美国eSolar公司专利US20090107485所提到的，利用镜场周围的摄像机，产生多个定日镜反射的阳光图像获取定位样本，然后通过参数估计的方法得到定日镜的参数。该种定位方法的问题主要在于图像处理系统复杂，光斑搜索时间较长，且光源只有一个即太阳，获取样本需要隔一段时间，因此效率也不是很高。
发明内容
为解决塔式太阳能热发电中定日镜定位效率低下，定位系统复杂的缺点，本发明提供一种基于多波段人造光源的定日镜定位系统
为解决塔式太阳能热发电中定日镜定位效率低下，定位系统复杂的缺点，本发明提供一种基于多波段人造光源的定日镜定位方法。—种基于多波段光源的太阳能热发电定日镜定位系统，包括
定日镜场其包括用于将太阳光反射到接收塔上吸热装置的多面定日镜单元，所述多面定日镜单元分为至少两个区域；
至少两个人造光源所述至少两个人造光源位于不同波段；
传感装置用于接收位于不同波段的人造光源被定日镜单元照射在其上的光斑信息；
5计算机控制子系统用于根据传感装置传送信息获得若干组定日镜单元的定位样本， 根据样本估取当前定日镜单元中心点的精确坐标。一种基于多波段光源的太阳能热发电定日镜定位方法，包括 将定日镜场分成多个区域，并在镜场中设置不同波段的至少两个人造光源；
计算机控制子系统控制一定日镜单元的调整信息，使得传感装置检测到该定日镜单元反射所选定的人造光源光斑位于其中心区域，后将包括该调整信息在内的信息存储为该定日镜单元的样本信息；
调整包括不同波长人造光源为当前光源在内的信息，获得多个样本信息； 估算出该定日镜单元的参数；
根据该定日镜单元的参数计算出将太阳光光斑精确投射至接收塔上的吸热单元时定日镜单元角度配置 (h ),旋转定日镜至该角度，使得光斑投射至接收塔上的吸热单元，从而完成该定日镜单元的校正。较佳地，基于多波段人造光源的定日镜定位系统主要包括设置在镜场四个区域的四种不同颜色的人造光源，位于接收塔下方的四组色敏传感器阵列以及用于光斑处理、定日镜控制和参数估计的服务器。基于多波段人造光源的定日镜定位方法，包括同时转动每个区域的一块定日镜至相应色敏传感器阵列板获取一组定位样本，交叉选取光源反射获取多组样本，根据样本获取定日镜中心点的精确坐标。与现有技术相比，本发明具有以下优点
首先，本发明可以通过设定多波段光源，做为选定的准光源，提高定日镜单元将太阳光光班投射至接收塔的吸热单元上的准确性。接着，多面定日镜单元分为至少两个区域，在镜场的每个区域设置具有一种波长的人造光源，在镜场的每个区域设置一传感装置，同时转动每个区域的一块定日镜至相应色敏传感器阵列板获取一组定位样本，交叉选取光源反射获取多组样本，根据样本获取定日镜中心点的精确坐标，大大提高定位的效率。
图1是本发明实施例中带有多波段人造光源的塔式太阳能热发电定日镜场示意图2是本发明实施例中定日镜场的编码图3a，图北分别是本发明实施例中利用多波段人造光源获得定位样本的若干结构示意图4a，图4b分别是本发明实施例中色敏传感器阵列板的两个示意图； 图5是本发明实施例中阵列板光斑处理的流程图6a，图6b，图6c分别是本发明实施例中色敏传感器阵列颜色及光斑形状识别处理原理的三个示意图7是本发明实施例中定日镜定位系统定位方法的流程图。
具体实施例方式以下结合附图对本发明进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。本发明提供了一种定日镜定位系统及对应的方法，以下以一实例具体介绍，再次声明，实例并非用于局限本发明。系统包括设置在镜场四个区域的四种不同波段的人造光源；位于接收塔下方的四组色敏传感器阵列板，本专利实施例中阵列板形状为矩形，但不限于此；处理光斑图像、估计定日镜单元参数的服务器。该系统主要有3个特点
第一，本发明采用多波段人造光源作为定日镜反射的光源。利用该光源有两个优点一是多个人造光源可避免定日镜获取多组定位样本的等待时间，在用一个光源获取完一组样本后，定日镜可直接转向第二人造光源再次获取样本；二是采用多波段或多种颜色的光源可避免多面定日镜将同样颜色的光斑投射在同一检测区域，造成系统不会识别的情况。现有专利中提到的白板校正方法不能对这种情况进行处理。第二，本系统将定日镜场分为多个区域，每个区域中处于相同行列位置的定日镜被同时进行校正，这样，不但能对多面定日镜同时进行校正，提高校正效率，而且避免了利用摄像机定位处理时存在的定日镜之间的阴影遮挡问题。第三，本系统采用多组色敏传感器阵列板作为检测单元。采用多组色敏传感器阵列板是为了使每个定日镜的投影光斑能够分开足够的距离，同时也为方便色敏传感器进行不同的颜色检测。另外，系统同时还能根据检测色敏传感器阵列板上排列的色敏传感器电流值判断出目前光斑的位置和大致形状，为偏差的校正提供依据。这种检测方法简单而有效。实例一
在下文中，为了方便起见，以镜场划分为4个区域并且采用四组色敏传感器来进行定位的实施例进行说明。但是，应当理解，本发明不限于此，而是可以将镜场划分任意多个区域，并且采用具有相应数目的色敏传感器来进行定位。首先，采用本发明即利用多波段人造光源进行定日镜定位的系统实施示意图在图 1中示出。该镜场是塔式太阳能热发电的镜场，接收塔101位于镜场边缘，接收塔上方安装有吸热单元102。镜场中地面上铺设若干面定日镜单元103，其中定日镜单元可以具有两个自由度，可进行旋转转动和俯仰转动，以便能灵活的将光斑反射至吸热单元102。定日镜单元可以是现有常见的定日镜，也可以是实现定日镜功能的各种改良的定日镜组件。由于镜场的定日镜数量庞大，为了便于进行定日镜单元的调度和管理，将镜场分为大小相等的A、B、C、D四个区域，在图中显示为106a、106b、106c、106d。在每个区域边缘设置一不同波段(或称不同颜色)的人造光源。本实例选用红、绿、蓝3种波段光源以及白光这种可见全波段光源，但并不限于上述四种颜色。如图1所示，在106a区域设置了 10 红色光源，106b区域设置了 104b绿色光源，106c区域设置了 l(Mc蓝色光源，106d区域设置了 104d白色光源。光源可选用HID高压气体放电灯，单色光源可选用氪灯、氦灯、氖灯等气体放电灯，亦可在产生白光的光源之外加装红、绿、蓝3种颜色的滤光片产生单色光。作为选择方案，可使用能产生橙色、黄色、青色、紫色等其他单色光的光源。本发明中优选采用点光源形状，但光源形状并不局限于此，还可采用线光源及其它可方便检测光斑形状的光源。105a、10恥、105c、105d是本发明中用来检测光斑颜色及光斑形状大小的色敏传感器阵列板，其分别对应106a、106b、106c、106d四个区域，即每块色敏传感器阵列板只检测来自对应区域的定日镜单元反射过来的光斑。事实上，为了提高校正效率，增加每次同时校正的定日镜单元的数量，可以将定日镜场分为更多的区域，如6个区域、8个区域，然后设置6种或者8种不同颜色的人造光源，在接收塔采用6块或者8块色敏传感器阵列板。其中，色敏传感器阵列板为传感装置的一采用实例，传感装置可以为其它能够实现检测出光斑位置及波段信息的传感器，或者是几种传感器的组合。比如，传感装置包括检测出光斑位置的传感器及检测波段信息的传感器。检测出光斑位置的传感器可以采用传统的光斑检测阵列。还需要说明的是，本发明的传感装置可以仅为一个，也可以是多个，如果是多个的话，传感装置的个数和场划分的区域相同，这样，每个传感装置检测对应场中的定日镜单元反射过来的区域。另外，传感装置的个数和场划分的区域也可以相同，各个传感装置检测指定场中定日镜单元反射过来的区域。在本实例中，传感器设置在接收塔的下方，也可以设置在其它位置，如果设置在其它位置，需要额外设置支撑柱之类的支撑装置，因此， 传感器设置在接收塔的下方是为了节约成本。为了便于控制，将每个区域内的定日镜进行二维编号，如图2所示。例如，A(i, j) 是指A区域镜场中第i行，第j列的定日镜单元。在进行定日镜单元的定位时，A(i，j)、 B(i，j)、C(i，j)和D(i，j)这四面定日镜单元同时进行定位操作。下面详细介绍定日镜定位的工作原理。定日镜单元的定位是通过利用多波段人造光源获取多组定位样本，然后通过样本参数估计来实现的。利用多波段人造光源获得定日镜定位样本的示意图如图3所示。如图3a所示，在打算对A区域内的一定日镜单元A (i, j)进行定位的情况下，首先通过精密的GPS测量装置测得10 红色光源的坐标、105a色敏传感器阵列板中心点坐标、 定日镜单元A(i，j)的名义坐标。此处的名义坐标是指镜场设计图纸中所标注的定日镜安装的坐标值，该坐标值可以通过查询设计库获得。位于主控室的控制服务器利用这3组坐标数据可计算出定日镜单元A(i，j)将10 的光斑投射到10 色敏传感器阵列板中心所
需要的角度配置(^p ^ )，然后控制定日镜单元A(i，j)旋转至该角度。但是，在实
际中，由于在制造、安装、测量过程中存在误差，所以光斑不一定能投射至色敏传感器阵列板的中心，这就需要通过色敏传感器阵列板的光斑处理程序引导定日镜单元将光斑投射至色敏传感器阵列板的中心点。当找到阵列板中心点后，记录此时定日镜A(i，j)的角度配置
(θ，φ )这样，10 红色光源坐标、10 色敏传感器阵列板中心点坐标、定日镜A(i，j)的
当前角度配置(Q7 φ ；)这3组参数形成定日镜A(i，j)的一组定位样本，并且被保存
在主控室内的存储服务器内。与此同时，如图3a所示，定日镜单元B(i，j)利用104b绿色光源以及10 色敏传感器阵列板获得一组定位样本，定日镜单元C (i，j)利用l(Mc蓝色光源以及105c色敏传感器阵列板获得一组定位样本，定日镜单元D(i，j)利用104d白色光源以及105d色敏传感器阵列板获得一组定位样本。在四个区域内的四面定日镜各获得一组定位样本之后，将四个区域内的定日镜与四组人造光源重新配对，但四个区域与四组色敏传感器阵列板的对应关系保持不变。如图北所示，定日镜单元A(i，j)利用104b绿色光源以及10 色敏传感器阵列板获得一组定位样本，定日镜单元B (i，j)利用l(Mc蓝色光源以及10 色敏传感器阵列板获得一组定位样本，定日镜单元C(i，j)利用104d白色光源以及105c色敏传感器阵列板获得一组定位样本，定日镜单元D(i，j)利用10 红色光源以及105d色敏传感器阵列板获得一组定位样本。这样配对的结果是每面定日镜单元可获得4组定位样本。图如中示出上面定位系统实施中所采用的色敏传感器阵列板。四组传感器阵列板面向镜场布置，阵列板形状为矩形，阵列板之间成矩形排列，分别对应镜场的A、B、C、D四组区域，但上下左右阵列板之间要保持足够远距离，以便投射光斑区分度较大，便于进行检测。阵列板安装位置要恰当，安装高度不要过高以方便维修但又要保持适当高度以便定日镜进行反射投影，本例中优选采用高度为接收塔高度的2/3。传感器阵列板带有可上下卷缩的遮光罩401，处于定位状态下遮光罩打开，处于非定位状态下遮光罩遮挡色敏传感器阵列板。比如，白天遮光罩降下遮挡住色敏传感器阵列板，晚上进行定位操作时打开遮光罩。 图4b是单个色敏传感器阵列板的结构示意图，阵列板由多个色敏传感器按照点阵式排列而成，每个点阵即每个色敏传感器可感受照射在其上的带有颜色的光斑并产生相应的电流值。为了提高其抗干扰性，应选用温度范围较宽，且特定颜色光斑引起引脚输出电流值较大的色敏传感器，本例中采用CLS9032色敏传感器。色敏传感器阵列板的光斑处理流程图在图5中示出。在定日镜单元旋转至按照名
义坐标计算出的配置角度(.^0τ φ0)之后，如果光斑没有投射至色敏传感器阵列板，即
此时传感器阵列板没有输出，则控制定日镜单元朝任意方向旋转一定角度直至阵列板感受到光照产生输出电流，判断光斑的颜色。如果光斑颜色与当前阵列板所对应的校正光源颜色相符，则继续定位光斑位置，进而通过比较偏差获得定日镜的调整校正角度。若不符合则继续控制定日镜单元旋转直至相符颜色的光斑投射至该阵列板。图6为色敏传感器阵列板检测光斑颜色及中心搜索的原理图。图6a所示是本发明采用的全色色敏传感器CLS9032示意图，该传感器有2个垂直连接的PN结，使用2个光电二极管之间的对数电流比作为信号处理的方法。通过比较色敏传感器3个引脚(R、G、B)的电流输出值确定光斑的颜色，如光斑是红色，则R引脚输出电流明显大于G、B引脚；若是白光，则3引脚电流相差不多。利用这种原理可以有效可靠地判断颜色。图6b是光斑中心搜寻原理的示意图。中心白色标注部分为色敏传感器的中心区域。每组色敏传感器阵列板共有3个描述参数，即当前检测颜色种类、对应区域、以及色敏传感器阵列点当前状态。其中当前检测颜色种类由主控室控制服务器设定，其改变周期与定日镜定位样本的产生周期同步；对应区域即每组色敏传感器阵列板所对应的定日镜分组区域，本实例中该对应关系固定，实际上如果要获得更多的样本数量，则该对应关系是变化的；色敏传感器阵列点当前状态如下描述色敏传感器阵列板上每一传感器看作矩阵的一个元素，初始状态全部默认为0，当有光照射至传感器阵列时，感受到光照的传感器状态置为1。这样，当有光照至传感器阵列板时，可利用一个矩阵描述传感器阵列状态，即光斑状态。实际上，在定位操作时，需要对每组色敏传感器阵列板的输出电流进行标定。各组的标定值主要有5项遮光罩打开但无光照在阵列板上时阵列板的总输出电流值Zq ;红光全
部照在色敏传感器阵列板的中心区域时色敏传感器红色输出端电流值；绿光全部照
在中心区域时色敏传感器绿色输出端电流值Zeaitt ；蓝光全部照在中心区域时色敏传感器
蓝色输出端电流值；和白光全部照在中心区域时的三端总的电流值4^^。以图6b为例，在上图中，红光只照到了左上角的一个色敏传感器，此时传感器阵列板红光端总输出值很小，虽然系统已经检测到了红色光斑，但中心区域的红色输出端电流值乙=O0在图6b下
图中，虽然中心区域可检测到电流输出值，但是仍然小于，且由矩阵状态及色敏传感器
的排列间距可求出当前光斑中心距离阵列板中心的距离，所以偏差数据由阵列板后面的微处理器处理后经过光纤网络通道送给主控室的控制服务器，由控制服务器计算定日镜应调整的角度以便将光斑投至阵列板的中心。色敏传感器阵列还包括色敏传感器阵列板处理电路(请参阅图6C)，所述色敏传感器阵列板处理电路包括点阵处理单元41和连接计算机控制子系统的微处理器42，每个点阵处理单元41包括连接对应色敏传感器的多级放大单元401、滤波单元402、A/D转换单元 403，多级放大单元401、滤波单元402及A/D转换单元403依次连接，A/D转换单元403输出端连接微处理器42。由于色敏传感器的实际输出电流值很小，因此需要经过3级放大器进行放大。另外，考虑到现场的漫反射光的干扰噪声以及传感器本身存在的噪声电流的影响，需要在放大电路后加滤波电路。为了实现快速滤波，本实施例采用中值滤波算法，然后将数据进行A/D转化后送至微处理器进行数据处理。微处理器主要用于存储色敏传感器阵列板的3个描述参数，判断光斑的颜色以及当前光斑的大致位置，并将这些信息送至主控室的控制服务器。在获得多组定位样本之后，接下来要进行的工作是进行样本的参数估计。由于制造及安装误差的存在，除了中心坐标X，Y，Z、水平角沒和方,位角识之夕卜， 定日镜单元的描述参数还包括由于参照坐标系不同带来的欧拉角
α、β、γ.、与g；)。定日镜单元参数的数目决定了所需定位样本的最
少数量。但是由于样本本身也会产生不确定性，例如坐标测量的不准确性、检测传感器阵列板噪声的干扰等，样本中存在的不确定性将导致定日镜单元参数的不确定性，所以只能大致估算定日镜单元参数，而不能精确计算出来。一般来说，获取较多的定位样本可以降低估算参数的不确定性。为此，可以采取如下方法将四个区域、四组光源、四组色敏传感器阵列板之间相互配对，从而最多可获得16组定位样本。另一种可行的方法就是增加光源的颜色种类。样本估计采用误差最小化方法，选取误差函数，利用最小二乘法估算出使误差函数达到最小值的定日镜单元参数。所述计算机控制子系统进一步包括
定日镜单元定位样本获得器，其进一步包括
初角度配置单元用于根据当前选定人造光源的坐标、当前传感装置坐标、当前定日镜单元坐标计算并指示当前定日镜单元调整角度信息；样本获取单元用于计算并指示当前定日镜单元调整角度信息，使传感装置检测到当前所选定人造光源对应光斑位于中心区域，并保存该定日镜单元所处的角度信息作为一样本信息；
样本满足单元用于样本未满足预设定要求时，调整选定人造光源、或调整选定人造光源和所选定传感装置；
定日镜单元参数估算单元用于根据样本信息进行当前定日镜单元的参数估算； 校正计算单元用于根据定日镜单元参数计算出将太阳光光斑精确投射至接收塔吸热单元的角度配置信息。上述其可以为逻辑单元，也可以为物理单元。若是逻辑单元，则可以通过类似主控室的控制服务器等来实现。
利用上述系统装置，可以依照如下步骤同时完成对定日镜单元的定位。一种基于多波段光源的太阳能热发电定日镜定位方法，包括
将定日镜场分成多个区域，并在镜场中设置不同波段的至少两个人造光源； 计算机控制子系统控制一定日镜单元的调整信息，使得传感装置检测到该定日镜单元反射所选定的人造光源光斑位于其中心区域，后将包括该调整信息在内的信息存储为该定日镜单元的样本信息；可以为计算机控制子系统先根据当前选定人造光源的坐标、当前传感装置坐标、当前定日镜单元坐标在内的名义坐标计算并指示当前定日镜单元调整角度信息；计算机控制子系统计算并指示当前定日镜单元调整角度信息，使传感装置检测到当前所选定人造光源对应光斑位于中心区域，并保存该定日镜单元所处的角度信息作为一样本信息。调整包括不同波长人造光源为当前光源在内的信息，获得多个样本信息。调整包括不同波长人造光源为当前光源在内的信息进一步包括调整不同波长人造光源为当前光源，或者调整不同波长人造光源为当前光源及调整不同传感装置为当前传感装置。估算出该定日镜单元的参数；
根据该定日镜单元的参数计算出将太阳光光斑精确投射至中央接收塔上的吸热单元
时定日镜单元角度配置()，旋转定日镜至该角度，使得光斑投射至接收塔上的
吸热单元，从而完成该定日镜单元的校正。请参阅图7，其为本发明的一实例。步骤1，首先将四个区域、四组人造光源与四组色敏传感器进行配对(区域106a、 红色光源 104a、色敏传感器阵列板 105a)、(106b, 104b, 105b), (106c, 104c, 105c)、(106d, 104d，105d)。在本实施例中，每面定日镜单元采集四组样本，所以四个区域与四组色敏传感器阵列板的组合是固定的，即106a固定对应105a，106b固定对应105b，106c固定对应 105c, 106d 固定对应 105d。步骤2:分别将四面要定位的镜子旋转至计算出的角度丨广^js ) (i=U2,
\
3、4，分别表示位于四区域内的四面镜子)。该角度是按照当前校正光源坐标、色敏传感器阵列板中心区域坐标、定日镜中心点名义坐标计算得到的，如果定日镜不存在误差，则当旋转
11至该角度时，光斑应恰好落在传感器阵列板中心区域。步骤3 启动阵列板光斑处理程序，引导定日镜将光斑投射至阵列板中心区域。在阵列板输出端产生超过一定阈值电流时，首先判断光斑颜色，如果颜色与当前阵列板要检测的颜色相符则进行光斑中心点的搜索。若不相符，转动要校正的定日镜按照一定步长任意旋转直至阵列板产生相应颜色输出。颜色相符后，通过引入阵列板传感器状态矩阵判断当前光斑中心与阵列板中心区域距离，同时比较阵列板中心区域电流输出值I与标定值
的大小可判断此时光斑是否已在中心。步骤4 当光斑已投射至色敏传感器阵列板中心区域时，记录此时的定日镜角度
配置(巧，)，将四面定曰镜校正所用的光源坐标、色敏传感器阵列板中心点坐标、
定日镜的当前角度配置(φ.)这3组参数形成定日镜的一组定位样本，并将该样本保存在主控室内的存储服务器内。步骤5 判断每面定日镜的样本数量是否大于N，其中N为按照定位精度要求所计算出的估算用样本数量值。如果小于N，则将四个区域和阵列板与四组人造光源重新配对， 如(106a、104b、105a)，(106b，104c, 105b), (106c, 104d, 105c), (106d, 104a, 105d)。注意此时106镜场区域与105阵列板的组合未改变。若是要求样本数量大于4，则106与105也可进行组合配对。步骤6 当样本数量已满足要求时，开始进行定日镜的参数估计。样本估计在主控室控制服务器进行，采用误差最小化方法，选取误差函数，利用最小二乘法估算出使误差函数达到最小值的定日镜单元参数。步骤7:将最新的定日镜单元参数更新至存储服务器内，根据最新的定日镜单元参数计算出将光斑精确投射至中央接收塔上的吸热单元时定日镜角度配置
(0C^Pc )，旋转定日镜至该角度，此时光斑便可投射至接收塔上的吸热单元上，完成校正。本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式
。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
权利要求
1.一种基于多波段光源的太阳能热发电定日镜定位系统，其特征在于，包括定日镜场其包括用于将太阳光反射到接收塔上吸热装置的多面定日镜单元，所述多面定日镜单元分为至少两个区域；至少两个人造光源所述至少两个人造光源位于不同波段；传感装置用于接收位于不同波段的人造光源被定日镜单元照射在其上的光斑信息； 计算机控制子系统用于根据传感装置传送信息获得若干组定日镜单元的定位样本，根据样本估取当前定日镜单元中心点的精确坐标。
2.如权利要求1所述的一种基于多波段光源的太阳能热发电定日镜定位系统，其特征在于，传感装置为位于接收塔的下方的色敏传感器阵列。
3.如权利要求1所述的一种基于多波段光源的太阳能热发电定日镜定位系统，其特征在于，包括跟踪传动机构，计算机控制子系统根据传感装置传送信息调整跟踪传动机构，找到光斑中心点确定包括定日镜单元角度配置信息在内的定位样本信息。
4.如权利要求1至3中任何一项所述的一种基于多波段光源的太阳能热发电定日镜定位系统，其特征在于，在镜场的每个区域设置具有一种波长的人造光源。
5.如权利要求2所述的一种基于多波段光源的太阳能热发电定日镜定位系统，其特征在于，色敏传感器阵列包括由多个色敏传感器按照点阵式排列而成的色敏传感器阵列板， 每个点阵为一色敏传感器。
6.如权利要求5所述的一种基于多波段光源的太阳能热发电定日镜定位系统，其特征在于，色敏传感器阵列板通过不同点阵电流的大小来判断光斑的形状位置。
7.如权利要求5所述的一种基于多波段光源的太阳能热发电定日镜定位系统，其特征在于，色敏传感器采用全色色敏传感器，通过比较色敏传感器3个引脚的电流输出值确定光斑颜色。
8.如权利要求2所述的一种基于多波段光源的太阳能热发电定日镜定位系统，其特征在于，色敏传感器阵列还包括色敏传感器阵列板处理电路，所述色敏传感器阵列板处理电路包括点阵处理单元和连接计算机控制子系统的微处理器，每个点阵处理单元包括连接对应色敏传感器的多级放大单元、滤波单元、A/D转换单元，多级放大单元、滤波单元及A/D转换单元依次连接，A/D转换单元输出端连接微处理器。
9.如权利要求2所述的一种基于多波段光源的太阳能热发电定日镜定位系统，其特征在于，色敏传感器阵列板面向镜场布置。
10.如权利要求5所述的一种基于多波段光源的太阳能热发电定日镜定位系统，其特征在于，色敏传感器阵列板的高度为接收塔高度的1/2至3/4。
11.如权利要求5所述的一种基于多波段光源的太阳能热发电定日镜定位系统，其特征在于，色敏传感器阵列板还包括可上下卷缩的遮光罩，处于定位状态下遮光罩打开，处于非定位状态下遮光罩遮挡色敏传感器阵列板。
12.如权利要求1所述的一种基于多波段光源的太阳能热发电定日镜定位系统，其特征在于，每一人造光源选自以下光源中的一种点光源、线光源及其它可方便检测光斑形状的光源，且每一人造光源选自各种单色光源以及白光光源的其中一种。
13.如权利要求1所述的一种基于多波段光源的太阳能热发电定日镜定位系统，其特征在于，每个人造光源投射出不同的数字、包括圆点在内的图案。
14.如权利要求1所述的一种基于多波段光源的太阳能热发电定日镜定位系统，其特征在于，还包括测量人造光源坐标、传感装置坐标、定日镜单元坐标的GPS测量装置。
15.如权利要求1所述的一种基于多波段光源的太阳能热发电定日镜定位系统，其特征在于，所述计算机控制子系统进一步包括定日镜单元定位样本获得器，其进一步包括初角度配置单元用于根据当前选定人造光源的坐标、当前传感装置坐标、当前定日镜单元坐标计算并指示当前定日镜单元调整角度信息；样本获取单元用于计算并指示当前定日镜单元调整角度信息，使传感装置检测到当前所选定人造光源对应光斑位于中心区域，并保存该定日镜单元所处的角度信息作为一样本信息；样本满足单元用于样本未满足预设定要求时，调整选定人造光源、或调整选定人造光源和所选定传感装置；定日镜单元参数估算单元用于根据样本信息进行当前定日镜单元的参数估算； 校正计算单元用于根据定日镜单元参数计算出将太阳光光斑精确投射至接收塔吸热单元的角度配置信息。
16.一种基于多波段光源的太阳能热发电定日镜定位方法，其特征在于，包括 将定日镜场分成多个区域，并在镜场中设置不同波段的至少两个人造光源；计算机控制子系统控制一定日镜单元的调整信息，使得传感装置检测到该定日镜单元反射所选定的人造光源光斑位于其中心区域，后将包括该调整信息在内的信息存储为该定日镜单元的样本信息；调整包括不同波长人造光源为当前光源在内的信息，获得多个样本信息； 估算出该定日镜单元的参数；根据该定日镜单元的参数计算出将太阳光光斑精确投射至中央接收塔上的吸热单元时定日镜单元角度配置(ffC^C )，旋转定日镜至该角度，使得光斑投射至接收塔上的吸热单元，从而完成该定日镜单元的校正。
17.如权利要求16所述的一种基于多波段光源的太阳能热发电定日镜定位方法，其特征在于，还包括计算机控制子系统先根据当前选定人造光源的坐标、当前传感装置坐标、当前定日镜单元坐标在内的名义坐标计算并指示当前定日镜单元调整角度信息；计算机控制子系统计算并指示当前定日镜单元调整角度信息，使传感装置检测到当前所选定人造光源对应光斑位于中心区域，并保存该定日镜单元所处的角度信息作为一样本fe息。
18.如权利要求16所述的一种基于多波段光源的太阳能热发电定日镜定位方法，其特征在于，其进一步包括所述传感装置采用多组色敏传感器阵列，每一组色敏传感器阵列对应一定日镜场区域，在定日镜单元旋转至按照名义坐标计算出的配置角度(00，之后，如果光斑没有投射至色敏传感器阵列板，则控制定日镜朝任意方向旋转一定角度直至阵列板感受到光照产生输出电流，判断光斑的颜色；如果光斑颜色与当前阵列板所对应的校正光源颜色相符，则继续定位光斑位置，进而通过比较偏差获得定日镜的调整校正角度，若不符合则继续控制定日镜旋转直至相符颜色的光斑投射至该阵列板。
全文摘要
本发明公开一种基于多波段光源的太阳能热发电定日镜定位系统，定位系统主要包括设置在镜场四个区域的四种不同波段的人造光源，位于接收塔下方的四组色敏传感器阵列和处理光斑图像、估计定日镜单元参数的服务器。色敏传感器阵列可感受光的颜色以及光斑的位置。本发明同时公开一种基于多波段人造光源的定日镜定位方法，同时转动每个区域的一面定日镜至相应色敏传感器阵列板获取一组定位样本，交叉选取光源反射获取多组样本，根据样本估取定日镜中心点的精确坐标。利用本发明不仅提高定日镜的校正效率，还使得定日镜能够准确将光斑投射至接收塔的吸热单元上。
文档编号G05D3/12GK102393753SQ20111029623
公开日2012年3月28日 申请日期2011年9月27日 优先权日2011年9月27日
发明者徐能, 朱晓明, 祝雪妹, 项翀, 黄文君 申请人:浙江中控太阳能技术有限公司