定日镜聚光效率的检测系统及检测方法技术方案

技术编号:20817087 阅读:20 留言:0更新日期:2019-04-10 05:16
本发明专利技术提供了一种定日镜聚光效率的检测系统及检测方法,包括:定日镜控制模块、数据处理模块、图像采集模块、图像处理模块、无线通讯模块和GPS定位模块;其中:图像采集模块、无线通讯模块和GPS定位模块均安装在无人机上;定日镜控制模块,用于确定待检测的定日镜,并生成定日镜角度旋转控制指令,使待检测的定日镜旋转至预设角度;数据处理模块,用于根据无人机的当前位置,确定待检测的定日镜的检测点和定日镜角度数据,并计算被测定日镜的聚光效率;图像采集模块,用于采集在不同曝光值下的镜面图像。从而在不影响吸热塔正常工作的条件下,实现在镜场上空多检测点、多定日镜同时检测,提高了检测效率,使检测结果更准确,适合推广。

【技术实现步骤摘要】
定日镜聚光效率的检测系统及检测方法
本专利技术涉及太阳能热发电
,具体地,涉及一种定日镜聚光效率的检测系统及检测方法。
技术介绍
定日镜聚光效率是影响塔式太阳能电站效率的一个重要因素,因此在定日镜设计阶段必须将定日镜聚光效率作为一项重要的性能指标并在定日镜的装配、调试、校验和运营阶段,对该项指标进行实时跟踪以确保整个镜场的光学效率。现有技术中,对定日镜聚光效率进行检测多采用非接触式的视觉检测方案,利用相机采集定日镜在标靶目标上聚光形成的光斑图像,然后通过图像算法获取光斑几何形状,进而推算定日镜聚光效率。但是,这种方式需要在吸热器周围的特定位置安装光斑标靶,且需安装特定相机对光斑图像进行采集,且在大规模镜场的定日镜聚光效率检测时,效率较低,无法进行同区域、多面定日镜同时检测,且会对吸热塔周围造成光污染等因素,影响了电站的正常工作。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷,本专利技术的目的是提供一种定日镜聚光效率的检测系统及检测方法。第一方面,本专利技术提供一种定日镜聚光效率的检测系统,应用于塔式光热电站镜场中,包括:定日镜控制模块、数据处理模块、图像采集模块、图像处理模块、无线通讯模块和GPS定位模块;其中:所述图像采集模块、无线通讯模块和GPS定位模块均安装在无人机上;所述定日镜控制模块,用于在塔式光热电站镜场中确定待检测的定日镜,并根据所述数据处理模块生成的定日镜角度数据,生成定日镜角度旋转控制指令,使所述待检测的定日镜旋转至预设角度;所述数据处理模块,用于根据无人机的当前位置,确定所述待检测的定日镜的检测点和定日镜角度数据;根据所述待检测的定日镜的镜面聚光强弱分布,计算被测定日镜的聚光效率;所述图像采集模块,用于在检测点采集所述待检测的定日镜在不同曝光值下的镜面图像,并将所述镜面图像通过所述无线通讯模块,发送给图像处理模块进行图像处理;所述图像处理模块,用于对所述图像采集模块采集的镜面图像进行处理,得到所述待检测的定日镜的镜面聚光强弱分布。所述无线通讯模块,用于实现无人机与定日镜控制模块、数据处理模块、图像采集模块、图像处理模块、GPS定位模块的数据通讯;所述GPS定位模块,用于执行对无人机的定位,以及确定无人机的当前飞行姿态。可选地,所述定日镜控制模块,具体用于:在塔式光热电站镜场中确定待检测的定日镜,将所述待检测的定日镜的坐标位置发送给数据处理模块;在接收到所述数据处理模块生成的定日镜角度数据,生成定日镜角度旋转控制指令,使所述待检测的定日镜旋转至预设角度,并通过所述无线通讯模块向无人机发送到位信号。可选地,所述无人机,具体用于:根据GPS定位模块进行无人机的定位,并将所述无人机当前位置通过所述无线通讯模块发送至所述数据处理模块;在接收到所述数据处理模块发送的检测点之后,飞行到检测点;在接收到所述定日镜控制模块发送的到位信号后,所述图像采集模块采集所述待检测的定日镜在不同曝光值下的镜面图像,并将所述镜面图像通过所述无线通讯模块,发送给图像处理模块。可选地,所述数据处理模块,具体用于:在接收到待检测的定日镜的坐标位置、无人机的当前位置之后,按照预设规则确定所述待检测的定日镜的检测点和定日镜角度数据,并将数据分别发送给无人机和定日镜控制模块;在接收到所述图像处理模块的镜面聚光强弱分布后,通过不同曝光值下镜面聚光效果强弱分布,拟合计算被测定日镜的聚光效率值。可选地,所述预设规则,包括:设置所述待检测的定日镜距检测点的距离与距塔式光热电站的吸热器的距离相等;所述无人机的当前位置与检测点的距离为预设的最小值;阳光经所述待检测的定日镜反射之后,反射光线经过所述检测点。可选地,所述无人机的数量为N;其中,N为大于0的自然数。可选地,若所述无人机的数量大于1时,所述数据处理模块,还用于:在得到待检测的定日镜的检测点之后,判断所述检测点是否与其他无人机的当前位置存在位置冲突;若存在位置冲突,则按照预设规则重新确定所述待检测的定日镜的检测点和定日镜角度数据。第二方面,本专利技术提供一种定日镜聚光效率的检测方法,应用上述第一方面中任一项所述的定日镜聚光效率的检测系统,执行定日镜聚光效率的检测。与现有技术相比,本专利技术具有如下的有益效果:1、本专利技术相对于使用自发光源进行定日镜聚光效率检测的系统,采用了太阳光作为检测光源,不使用其他光源,且检测点并不集中到吸热塔上,有效地避免了光污染对镜场日常工作的影响;2、本专利技术相对于传统的在吸热塔上的吸热器附近搭建云台相机进行定日镜聚光效率检测的方案,采用了可自由变换飞行姿态的无人机代替了成本较高的云台,通过调节待测点距定日镜的距离与吸热器到定日镜的距离相等,使得检测结果最大程度接近定日镜实际工作的聚光效率值,检测结果更准确。3、本专利技术可以配备多台无人机,实现在镜场上空多检测点、多定日镜同时检测,极大的提高了大面积镜场的定日镜检测效率,检测过程便捷,适合推广。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述,本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显:图1为本专利技术一应用场景的原理示意图;图2为本专利技术实施例提供的定日镜聚光效率的检测系统的结构示意图;图3为本专利技术实施例提供的定日镜聚光效率的检测方法的流程图。图中,101-塔式光热电站的吸热塔,102-吸热器,103-定日镜,104-无人机。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术,但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是,对本领域的普通技术人员来说,在不脱离本专利技术构思的前提下,还可以做出若干变化和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。图1为本专利技术一应用场景的原理示意图,如图1所示,101为塔式光热电站的吸热塔,102为吸热塔101顶端的吸热器,103为定日镜,104为无人机。塔式光热电站的工作原理是镜场中的定日镜103将阳光集中反射到吸热塔101,由吸热塔顶端的吸热器102吸收,从而实现将将太阳能聚集起来的目的,然后加热工质并驱动汽轮发电机即能发电。其中,镜场中的定日镜103在镜场控制系统下可实时跟踪太阳,将太阳光反射至特定方向,通常反射至塔式光热电站的吸热塔101上的吸热器102。定日镜聚光效率是影响塔式太阳能电站效率的一个重要因素,因此在定日镜设计阶段必须将定日镜聚光效率作为一项重要的性能指标并在定日镜的装配、调试、校验和运营阶段,对该项指标进行实时跟踪以确保整个镜场的光学效率。本专利技术为了能够精确检测镜场中每面定日镜的聚光效率,考虑无人机到定日镜的工作距离应为该定日镜到吸热塔的吸热器之间的距离d,故在计算检测点时,要保证检测点距离定日镜的距离为d。同时,需要定日镜可以准确的将太阳光反射到无人机上的图像采集模块,故光线的入射角和出射角相等,均为α,进而可以根据当前太阳的方位计算出定日镜的姿态。当定日镜旋转至该检测姿态,无人机移动至检测点时,其图像采集模块可以进行镜面图像采集。为了实现图像的准确采集,检测系统的GPS定位模块可提供当前的空间坐标和姿态,根据定日镜位置调节系统姿态,使得图像采集模块的相机视轴指向待测定日镜。由于镜面直接反射了太阳光并因其镜面面型结构,起到了聚光的效果,故采集到的图像中,镜面区域中较亮部分反映了该区域聚光效果较好,计算图像亮区面积与镜面面积的比值,本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种定日镜聚光效率的检测系统,其特征在于,应用于塔式光热电站镜场中,包括:定日镜控制模块、数据处理模块、图像采集模块、图像处理模块、无线通讯模块和GPS定位模块;其中:所述图像采集模块、无线通讯模块和GPS定位模块均安装在无人机上;所述定日镜控制模块,用于在塔式光热电站镜场中确定待检测的定日镜,并根据所述数据处理模块生成的定日镜角度数据,生成定日镜角度旋转控制指令,使所述待检测的定日镜旋转至预设角度;所述数据处理模块,用于根据无人机的当前位置,确定所述待检测的定日镜的检测点和定日镜角度数据;根据所述待检测的定日镜的镜面聚光强弱分布,计算被测定日镜的聚光效率;所述图像采集模块,用于在检测点采集所述待检测的定日镜在不同曝光值下的镜面图像,并将所述镜面图像通过所述无线通讯模块,发送给图像处理模块进行图像处理;所述图像处理模块,用于对所述图像采集模块采集的镜面图像进行处理,得到所述待检测的定日镜的镜面聚光强弱分布。所述无线通讯模块,用于实现无人机与定日镜控制模块、数据处理模块、图像采集模块、图像处理模块、GPS定位模块的数据通讯;所述GPS定位模块,用于执行对无人机的定位,以及确定无人机的当前飞行姿态。...

【技术特征摘要】
1.一种定日镜聚光效率的检测系统,其特征在于,应用于塔式光热电站镜场中,包括:定日镜控制模块、数据处理模块、图像采集模块、图像处理模块、无线通讯模块和GPS定位模块;其中:所述图像采集模块、无线通讯模块和GPS定位模块均安装在无人机上;所述定日镜控制模块,用于在塔式光热电站镜场中确定待检测的定日镜,并根据所述数据处理模块生成的定日镜角度数据,生成定日镜角度旋转控制指令,使所述待检测的定日镜旋转至预设角度;所述数据处理模块,用于根据无人机的当前位置,确定所述待检测的定日镜的检测点和定日镜角度数据;根据所述待检测的定日镜的镜面聚光强弱分布,计算被测定日镜的聚光效率;所述图像采集模块,用于在检测点采集所述待检测的定日镜在不同曝光值下的镜面图像,并将所述镜面图像通过所述无线通讯模块,发送给图像处理模块进行图像处理;所述图像处理模块,用于对所述图像采集模块采集的镜面图像进行处理,得到所述待检测的定日镜的镜面聚光强弱分布。所述无线通讯模块,用于实现无人机与定日镜控制模块、数据处理模块、图像采集模块、图像处理模块、GPS定位模块的数据通讯;所述GPS定位模块,用于执行对无人机的定位,以及确定无人机的当前飞行姿态。2.根据权利要求1所述的定日镜聚光效率的检测系统,其特征在于,所述定日镜控制模块,具体用于:在塔式光热电站镜场中确定待检测的定日镜,将所述待检测的定日镜的坐标位置发送给数据处理模块;在接收到所述数据处理模块生成的定日镜角度数据,生成定日镜角度旋转控制指令,使所述待检测的定日镜旋转至预设角度,并通过所述无线通讯模块向无人机发送到位信号。3.根据权利要求1所述的定日镜聚光效率的检测系统,其特征在于,所述无人机,具体用于:根据GPS定位模块进行无人...

【专利技术属性】
技术研发人员:白帆倪杭飞刘文闯曾明胡中熊步青
申请(专利权)人:浙江中控太阳能技术有限公司
类型:发明
国别省市:浙江,33

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