基于三维无线通信技术的重力储能质量块的定位控制方法技术

本发明专利技术涉及基于三维无线通信技术的重力储能质量块的定位控制方法，包括以下步骤：在整个重力储能质量块堆放区域内建立三维位置坐标系；在每一个重力储能质量块上安装具有唯一身份电子标签的无线发送装置，在重力储能质量块堆放区域的外侧四周安装具有基站编码的无线接收基站；根据重力储能质量块的尺寸以及接收的三维位置坐标数值，在三维位置分布图中根据重力储能质量块的实时位置变化，计算移动中的重力储能质量块的运行速度及加速度，确定移动后的位置；结合码放算法确定重力储能质量的码放空间和码放顺序。对重力储能质量块的码放以及精确定位和测速进行拓展，具有精确度高、实时性强等优点。实时性强等优点。实时性强等优点。

【技术实现步骤摘要】
基于三维无线通信技术的重力储能质量块的定位控制方法


[0001]本专利技术属于定位系统
，具体涉及基于三维无线通信技术的重力储能质量块的定位控制方法。

技术介绍

[0002]重力储能技术是将传统物理学、先进机器视觉软件技术、自动控制技术等多种技术相结合实现模块化清洁能源储存的一项前瞻性技术。
[0003]现有的重力储能方法主要是垂直式储能和斜坡式储能。前者储能方式在人工构建物的高度差的基础上，利用起重机将重物由低势能位搬到高势能位储存，现阶段国内外有利用储能塔、支撑架、承重墙等结构来实现重物的吊起和吊落，这种储能方式的原理简单，但对起重机在控制精度要求很高，且重物在高空中易摇摆而难以定位，将会导致重物堆砌存在稳定性差等的问题，在恶劣天气时由于对重物定位不准确而导致的问题更为突出。
[0004]斜坡式重力储能系统利用山区的自然落差和重物的升降来实现重物储能，目前主要有轨道车和缆车两种结构，这种储能方式虽然更加稳定、承重能力更强，但轨道车的运行实时速度和加速度情况将直接影响系统的充放电稳定运行，影响系统充放电循环的进度和效率。
[0005]因此，迫切需要提出一种基于三维无线通信技术的重力储能质量块的定位控制方法来解决重力储能系统中的定位控制问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供基于三维无线通信技术的重力储能质量块的定位控制方法，克服了现有技术的不足，对重力储能质量块的码放以及精确定位和测速进行拓展，具有精确度高、实时性强等优点。
[0007]为解决上述问题，本专利技术所采取的技术方案如下：
[0008]基于三维无线通信技术的重力储能质量块的定位控制方法，包括以下步骤：
[0009]步骤一、在整个重力储能质量块堆放区域内建立以零点(0,0,0)为中心，以水平东西方向为X轴、水平南北方向为Y轴、垂直上下方向为Z轴的三维位置坐标系，确定三维位置坐标系内任一位置的三维位置坐标数值(X，Y，Z)；
[0010]步骤二、在每一个重力储能质量块上安装具有唯一身份电子标签的无线发送装置，用于实时发送三维位置坐标数值信号，在重力储能质量块堆放区域的外侧四周安装具有基站编码的无线接收基站，用于接收无线发送装置所发出的信号；
[0011]步骤三、根据重力储能质量块的尺寸以及接收的三维位置坐标数值，在重力储能管理平台中拟合出重力储能质量块的三维位置分布图；
[0012]步骤四、在三维位置分布图中根据重力储能质量块的实时位置变化，计算移动中的重力储能质量块的运行速度及加速度，确定移动后的位置；
[0013]步骤五、在重力储能管理平台中，根据三维位置分布图中每个重力储能质量块的
位置测算以及实际的重力储能质量块所需的空间，结合码放算法确定重力储能质量的码放空间和码放顺序。
[0014]进一步，所述码放算法包括以下步骤：
[0015]S1、输入重力储能质量块的长、宽、高，以及堆场空间的最大值(X
max
，Y
max
，Z
max
)；
[0016]S2、以重力储能质量块的左、后、下角的点坐标作为该重力储能质量块的坐标点；
[0017]S3、在堆场空间的最大值内通过目标函数确定重力储能质量块的最大码放数量及码放位置；
[0018]S4、执行算法开始码放，获取满足约束条件的码放方案，确定每个重力储能质量块码放位置的二维和三维坐标，同时删除错误的坐标点，确定正确的坐标点；
[0019]S5、依次将重力储能质量块码放至确定位置，直至码放结束后结束算法。
[0020]进一步，S3中目标函数的公式为：
[0021][0022]其中，v
i
是第i号重力储能质量块的体积。
[0023]进一步，S4中所述约束条件包括堆场空间的容积约束、码放顺序约束以及码放不重叠约束。
[0024]进一步，所述堆场空间的容积约束，包括：
[0025]重物块码总放垛型的长、宽、高不能超过堆场三维空间的最大值，即
[0026][0027]V
max
＝X
max
*Y
max
*Z
max
[0028]v
i
＝L
s
*H
s
*W
s
[0029]其中，L
s
、H
s
、W
s
分别为重力储能质量块的长、宽、高。
[0030]进一步，所述码放顺序约束，包括：
[0031][0032]其中，(x
ai
，y
ai
，z
ai
)为第i号已完成码放重力储能质量块的右、前、上角点位坐标，i＝1，2，3
……
，n；
[0033][0034][(x
ai
‑
x
i
)
‑
L
s
][(y
ai
‑
y
i
)
‑
W
s
][(z
ai
‑
z
i
)
‑
H
s
]＝0
[0035]其中，x
n
、y
n
、z
n
为码放的最后一块重力储能质量块的关键点坐标。
[0036]进一步，所述码放不重叠约束，包括：
[0037]重物块之间不能有重叠部分，因此在码放时，需要考虑一部分余量，即
[0038]x
j
‑
x
i
≥L
s
[0039]y
j
‑
y
i
≥W
s
。
[0040]z
j
‑
z
i
≥H
s
[0041]进一步，步骤四中所述重力储能质量块的运行速度和加速度，包括：
[0042](1)t时刻质量块的速度为：
[0043][0044](2)t+τ时刻质量块的速度为：
[0045][0046](3)t时刻质量块的加速度为：
[0047][0048]其中，τ为信号接收器的时间间隔，Z
t
、Z
t+τ
以及Z
t+2τ
分别为t、t+τ、t+2τ时刻的坐标。
[0049]本专利技术与现有技术相比较，具有以下有益效果：
[0050]1.本专利技术对重力储能质量块的码放以及精确定位和测速进行拓展，具有精确度高、实时性强等优点。
[0051]2.本专利技术通过无线定位方法进而得到每个重力储能质量块的位置测算以及实际的重力储能质量块的码放空间，并通过相关算法便能在有限空间中精准稳定地码放好质量块，其解决了质量块空间布局和质量块本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于三维无线通信技术的重力储能质量块的定位控制方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一、在整个重力储能质量块堆放区域内建立以零点(0,0,0)为中心，以水平东西方向为X轴、水平南北方向为Y轴、垂直上下方向为Z轴的三维位置坐标系，确定三维位置坐标系内任一位置的三维位置坐标数值(X，Y，Z)；步骤二、在每一个重力储能质量块上安装具有唯一身份电子标签的无线发送装置，用于实时发送三维位置坐标数值信号，在重力储能质量块堆放区域的外侧四周安装具有基站编码的无线接收基站，用于接收无线发送装置所发出的信号；步骤三、根据重力储能质量块的尺寸以及接收的三维位置坐标数值，在重力储能管理平台中拟合出重力储能质量块的三维位置分布图；步骤四、在三维位置分布图中根据重力储能质量块的实时位置变化，计算移动中的重力储能质量块的运行速度及加速度，确定移动后的位置；步骤五、在重力储能管理平台中，根据三维位置分布图中每个重力储能质量块的位置测算以及实际的重力储能质量块所需的空间，结合码放算法确定重力储能质量的码放空间和码放顺序。2.根据权利要求1所述的基于三维无线通信技术的重力储能质量块的定位控制方法，其特征在于：所述码放算法包括以下步骤：S1、输入重力储能质量块的长、宽、高，以及堆场空间的最大值(X
max
，Y
max
，Z
max
)；S2、以重力储能质量块的左、后、下角的点坐标作为该重力储能质量块的坐标点；S3、在堆场空间的最大值内通过目标函数确定重力储能质量块的最大码放数量及码放位置；S4、执行算法开始码放，获取满足约束条件的码放方案，确定每个重力储能质量块码放位置的二维和三维坐标，同时删除错误的坐标点，确定正确的坐标点；S5、依次将重力储能质量块码放至确定位置，直至码放结束后结束算法。3.根据权利要求2所述的基于三维无线通信技术的重力储能质量块的定位控制方法，其特征在于：S3中目标函数的公式为：其中，v
i
是第i号重力储能质量块的体积。4.根据权利要求2所述的基于三维无线通信技术的重力储能质量块的定位控制方法，其特征在于：S4中所述约束条件包括堆场空间的容积约束、码放顺序约束以及码放不重叠约束。5.根据权利要求4所述的基于三维无线通信技术的重力储能质量块的定位控制方法，其特征在于：所述堆场空间的容积约束，包括：重物块码总放垛型的长、宽、高不能超过堆场三维空间的最大值，即V
max
＝X
max
*Y
max
*Z

【专利技术属性】
技术研发人员：张海燕，
申请(专利权)人：北京金石翔宇科技有限公司，
类型：发明
国别省市：