本发明涉及太阳能热发电系统，尤其涉及塔式 太阳能热发电系统的定日 镜角度偏差检测方法。

背景技术

目前利用太阳能热发电主要有槽式和塔式两种 ， 槽式结构相对简单， 但 吸热器的温度一般只能达到 200° C以上，发电效率低。而塔式结构相对复 杂， 但吸热器的温度一般能达到 500° C以上， 发电效率高。

塔式太阳能热发电技术的原理是用定日镜将阳 光反射到位于高塔上的吸热 器， 实现大容量发电。 电站系统包括定日镜场、 吸热器、 蓄热装置和发电装置 等。

由于太阳东升西落， 定日镜场中的每一面定日镜也必须由东向西， 同时由 下而上、 再由上而下运动， 才能保证每一面定日镜对阳光的反射聚集到塔 上的 吸热器上。 根据每一面定日镜与吸热器的相对位置、 时间、 地点等， 可以计算 出每一面定日镜在任何时刻的方位角和仰角， 但是， 由于大气折射、 机械误差、 热胀冷缩、 材料老化等原因， 将引起反射的偏差， 影响发电效率。 设计定曰镜 场角度偏差测量和校正系统， 可作为控制系统的负反馈参数， 及时调整每一面 定日镜的方位角和仰角， 使定日镜对阳光的反射永远对准吸热器， 提高发电效 率。

国外有的校正系统， 是在吸热器下面用一块白板， 把需要校正的定日镜的 阳光反射到白板上， 如果计算出的方位角和仰角准确， 则白板上的光斑正好在 白板的中心位置； 如果不在中心位置， 则需要手动调整到中心位置， 测量得出 方位角和仰角的理论值和实际值的误差。 最后向上移动一定的角度 （每一面定 日镜的上移角度都不完全相同）对准吸热器。 这种方法的缺点有四个： 一是一 旦有误差必须手动调整； 二是上移的时候也会产生误差； 三是每次只能调整一 面定日镜； 四是校正时不能贡献热量给吸热器。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术之不足， 提供无需人工干预、 自动校 验镜场中每面定日镜是否能将太阳光反射到吸 热器，形成对应光斑的检测方法， 其具体技术方案如下：

所述塔式太阳能热发电系统的定日镜角度偏差 检测方法之一， 该塔式太阳 能热发电系统包括固定于所述塔上的吸热器和 能在对应固定位置转动的若干面 定曰镜， 所述若干面定日镜按设定方式排列， 形成镜场， 每一定日镜在正确位 置时将太阳光反射到吸热器上， 其特征在于， 在所述塔式太阳能热发电系统中 设置第一成像单元， 所述第一成像单元包括一个第一镜头 E和与第一镜头连接 的相机或摄像机以及与所述相机或摄像机连接 的计算机， 所述第一镜头设置在 吸热器的中心区域， 与镜场中第 k面定日镜镜面中心 的距离为定值 L _k , 形成 第一中心连线 EQ _k 。定日镜在水平面和垂直面转动的轴心线 均通过镜面中心 Qk， 通过所述镜面中心 Qk的镜面宽度为 D _k ， 高度为 H _k ， 所述第一成像单元能拍摄 对应吸热器所对应的整个镜场的图像， 通过该图像来确定定日镜镜面位置是否 正确的步骤如下：

1 )建立镜场中心坐标

调节镜场中所有的定日镜， 使其镜面垂直于所述第一中心连线 EQ _k 后， 用 第一成像单元对所对应的镜场拍摄， 形成镜场的初始图像， 通过该初始图像确 立每一面定日镜中心的像素坐标值作为该定日 镜的中心坐标， 并计算所述镜面 宽度 D _k 和高度 H _k 的线性方向上所包含的像素量 N _Dk 和 Ν _;

2) 系统工作时找太阳虚像中心坐标

塔式太阳能热发电系统工作时， 在每一设定的时间间隔所述第一成像单元 对对应镜场进行一次拍摄， 形成镜场的当前图像， 所述计算机找出该当前图像 中的每一面定日镜所对应的太阳虚像中心 Q，的像素坐标值， 作为太阳虚像中心 坐标， 并计算每一面定日镜的太阳虚像中心 Q，至镜头 Ε的第二中心连线 EQ，与 所述第一中心连线 EQ所夹角在水平面上形成的方位角为 Θ和垂直面上形成仰角 为 Φ， 第 k面定日镜的太阳虚像中心为（V ， 至镜头 E的第二中心连线 EQ _k ' 与所述第一中心连线 EQ _k 形成方位角 9 _k 和仰角 (i) _k;

3 ) 判别定日镜镜面角度是否正确

在所述时间间隔比较每一面定日镜的太阳虚像 中心坐标与对应定日镜中心 坐标：

如所述两中心的差距在设定的范围内， 对应定日镜镜面角度正确， 不需调 整， 如超过设定范围， 对应定日镜镜面角度不正确， 需调整。

所述塔式太阳能热发电系统的定日镜角度偏差 检测方法之二， 该塔式太阳 能热发电系统包括固定于所述塔上的吸热器和 能在对应固定位置转动的若干面 定曰镜， 所述若干面定日镜按设定方式排列， 形成定日镜场， 每一定日镜在正 确位置时将太阳光反射到吸热器上， 其特征在于， 在所述塔式太阳能热发电系 统中设置第一成像单元和第二成像单元， 所述第一成像单元包括一个第一镜头 和与第一镜头连接的相机或摄像机及与所述相 机或摄像机连接的计算机； 所述 第二成像单元包括若干个第二镜头、 与对应第二镜头连接的若干相机或摄像机 以及与所述相机或摄像机连接的计算机。 第一镜头设置在吸热器的中心区域， 与镜场中的第 k面定日镜中心的距离为定值 L _k ， 形成的中心连线 6(¾与定日镜 平面的夹角， 该夹角分解为水平面上的方位角为 e _k 和垂直面上的仰角为 (b _k ， 定 日镜在水平面和垂直面转动的轴心线均通过镜 面中心 Q _k ， 所述第一成像单元能 拍摄整个镜场的图像； 所述若干个第二镜头设置在吸热器外围一圈， 且相邻的 两第二镜头之间的距离小于最小反射光斑的宽 度或高度， 通过第一、 第二成像 单元拍摄的图像来确定定日镜镜面位置是否正 确的步骤如下：

1 )建立镜场中心坐标

调节镜场中所有的定日镜， 使其镜面垂直于所述第一中心连线 EQ _k 后， 分 别用第一、 第二成像单元对对应镜场拍摄， 形成镜场对应的初始图像， 通过该 初始图像分别建立对应于第一、 第二成像单元的每一面定日镜中心的像素坐标 值作为该定日镜的中心坐标，并计算所述镜面 宽度 D _k 和高度 H _k 的线性方向上所 包含的像素量 N _Dk 和 Ν _;

2)系统工作时找太阳虚像

所述塔式太阳能热发电系统工作时， 在每一设定的时间间隔， 所述第二成 像单元对镜场进行一次拍摄， 形成镜场的当前图像， 所述计算机寻找该图像中 的每一面定日镜中有否太阳虚像；

3 )判别定日镜镜面角度是否正确

在所述时间间隔判别当前图像中的每一面定日 镜中有否太阳虚像， 如无太 阳虚像， 镜场中全部定日镜镜面角度正确， 定日镜不需调整， 如有太阳虚像， 对应的定日镜需调整， 并计算镜头 E至对应定日镜的太阳虚像中心 Q' 连线 EQ' 与第一中心连线 EQ所夹的水平面上的方位角 Θ和垂直面上的仰角 Φ，。第 k面定日镜的太阳虚像中心为 Q _k ' ， 至镜头 E的第二中心连线 EQ _k ，与所述第一 中心连线 EQk形成方位角 6 _k 和仰角 (i) _k 。

所述第 k面定日镜在镜面的水平转动角度 β _1{ 和垂直转动角度 δ _k 后太阳虚 像的中心 Qk' 与镜子的中心 Q _k 重合， 设上述转动前的定日镜中心 Q _k 至虚像中 心 Qk' 在水平方向上的间距为 n _Dk 个像素量、在垂直方向上的间距为 η 个像素 量， 则第 k面定日镜水平转动角度 P _k 、 垂直转动角度 S _k 、 第一镜头至第 k面定 日镜中心的距离 L _k 、 第 k面定日镜的方位角 8 _k 、 第 k面定日镜的宽度 、 第 k 面定日镜的高度 H _k 、 第 k面定日镜宽度 D _k 线性方向上所包含的像素量 N _Dk 、 第 k面定日镜高度 H _k 线性方向上所包含的像素量 Ν 、 定日镜中心 Q _k 至虚像中心 Q _k ' 在水平方向上间距的像素量 n _Dk 、 定日镜中心 Q _k 至虚像中心 Q _k ' 在垂直方 向上间距的像素量 存在如下关系：

6 _k =D _k X n _Dk / N _Dk / L _k 或 * k ⁼ nHk NHk L _k

e _k = e _k / 2 或 s _k = Φ„/ 2

所述塔式太阳能热发电系统的定日镜角度偏差 检测方法的进一步设计在 于， 所述第一镜头设置在吸热器的中心区域的一固 定位置， 或设置在吸热器中 心区域的 U个定位位置上， 所述镜场划分为对应的 U个区域， 使第一镜头在每 一定位位置上都有一镜场区域与之对应。

所述塔式太阳能热发电系统的定日镜角度偏差 检测方法的进一步设计在 于， 所述定日镜为平面镜或抛物面镜。

上述塔式太阳能热发电系统的中的所述第一成 像单元可以移动， 其移动误 误差的校正方法是， 在所述镜场中的无定日镜的位置处至少设置 3个不在一条 直线上的可控激光发射器或高亮度发光装置， 所述激光发射器或高亮度发光装 置发射的光束的范围覆盖所述第一成像单元和 第二成像单元， 且可控激光发射 器或高亮度发光装置的发光频率与所述时间间 隔对应， 对第一成像单元移动误 差的校正步骤如下：

1 )建立定日镜像素的基准坐标 用第一成像单元和第二成像单元拍摄包含可控 激光发射器或高亮度发光装 置的镜场校正图像， 通过该校正图像确定可控激光发射器或高亮度 发光装置的 像素坐标值， 以该像素坐标值为基准建立标准坐标系， 并确定镜场中每一定曰 镜的对应于标准坐标系的基准像素坐标；

2)确定当前对应定日镜的像素坐标

选择对应于所述时间间隔的时间点， 用第一成像单元拍摄当前镜场图像， 对当前镜场图像进行相对于所述标准坐标系的 当前定日镜像素位置的计算， 确 定对应定日镜的当前像素坐标；

3)判别误差

将定日镜的当前像素坐标与对应基准像素坐标 比较， 如两像素坐标误差在 设定范围内， 对应定日镜不需调整， 如超过设定范围， 对应定日镜需调整。

本发明在太阳能热发电系统中设置主要由镜头 、 相机或摄像机及计算机组 成的成像单元， 根据镜头、 照相机或摄像机拍摄的图像， 通过计算机对该图像 进行分析计算， 从中确定太阳虚像位置， 由此来检测定日镜镜面是否反射阳光 到吸热器。 本发明中将镜头置于吸热器的中心区域， 该镜头具有合适的广角度， 能对整个镜场成像， 这样构成了本发明的第一技术方案； 为更好地保护置于吸 热器中心区域的镜头， 在吸热器周围一圈设置若干镜头。 位于吸热器的中心区 域的第一镜头一般用于对镜场中定日镜初始位 置调整； 位于吸热器周围一圈的 第二镜头一般用于太阳能热发电系统工作时对 定日镜位置的监控， 这样构成本 发明第二技术方案。 第一技术方案为基础应用方案； 第二技术方案是扩展应用 方案。

本发明中的定日镜其水平和垂直面的转动轴心 线均通过镜面中心 Q， 参见 图 1，定日镜 M可绕过镜面中心点 Q的 Z轴做水平面（图中的 QXQY平面）上 的转动， 在同时还可绕过镜面中心点 Q的 BB轴 （当定日镜绕 Z轴转动到一定 角度， BB轴平行于 X轴） 做垂直面（图中的 QYQZ平面） 上的转动。 因此无 论定日镜如何转动其镜面中心 Q的位置保持不动， 镜头与镜面中心 Q的距离 L 为定值。 定日镜镜面在随太阳移动时所产生的转动是由 以水平和垂直两方向转 动用而产生。 在第一镜头 E与定日镜镜面中心 Q的连线 EQ与太阳的虚像 Q'的 连线 EQ' 的夹角分解为水平方向的方位角 Θ和垂直方向的仰角 Φ。 本发明巧妙 利用光学和几何学原理使镜面角度的调整简便 而精确，只要水平方向转动 β = Θ / 2 ， 垂直方向转动 δ = φ / 2, 太阳虚像就可以与定日镜 Μ的中心位置重合。 下面以水平面即图 1中的 QXQY面为例 （垂直面原理相同）进行说明。

对照图 2, S S ₂ 是太阳移动中的两个位置， 从8 ₁ 移动到 S ₂ , S ₂ '分 别是 Si、 S ₂ 在定日镜 M中的虚像， M'是定日镜的延长线， A,、 A ₂ 是太阳在8 ₁ 和 S ₂ 位置在定日镜中的对应成像位置与镜面的 交点。 当第一镜头 E和定日镜 M 不动， 太阳从 移动到 S ₂ 时： 第一镜头 E观察到太阳的虚像从 移动到 S ₂ '， 反映到定日镜上就是从^移动到 A ₂ ， 其长度为 d。设第一镜头 E与第 k面定日 镜 M的镜面中心 Q的距离为 L _k ， EQ与镜面的水平方向的夹角为 Ω， 且镜头 Ε 至 Α,、八 ₂ 的距离基本相同（其差距可忽略不计）， 基本等同于 L, 方位角 Θ对应 的弧长基本等同于对应的弦长， 则有：

d X sin Q =L X θ ( 1 )

若将定日镜 、 Α ₂ 设定在定日镜的宽度的两端（定日镜的宽 度 D是与定日镜转 动轴线垂直的镜面边长)， 则能够在成像单元中通过定日镜看到太阳的最 大变化 的方位角 0 max， 则有：

D X sin Q = L X Θ max (2)

因此， 如果成像单元观察到的太阳的虚像在定日镜的 中心， 则太阳方位角的变 化在 ±0.5 Θ _max 弧度范围内， 成像单元都可通过定日镜看到太阳的虚像， 并可 以准确判断方位角的变化量。

当第一镜头 E不动， 定日镜转动角度 P时， 请参见图 3， 图中， E是成像单 元的镜头， M ₁ 是定日镜（仍然假设是平面镜） 的初始位置， M ₂ 是定日镜以 Q 为圆心旋转角度为 P的位置， S S ₂ 是太阳没有移动但因定日镜移动分别在 E 上成像时的平行光线， S,，、 S ₂ '分别是 S ₂ 在定日镜 ]^ ₁ 和]^ ₂ 位置的虚像， A„ 八 ₂ 是太阳在 、 S ₂ 两位置上在定日镜镜面上形成的对应虚像 位置。 当第一 镜头 E不动， 定日镜从]^到]^ ₂ 转动， 第一镜头 E观察到太阳的虚像从 Si '移 动到 S ₂ '， 反映到定日镜上就是从^移动到 A ₂ 。 和 S ₂ A ₂ 是平行线， 四边形 CA ₂ QA,的内角和为 2π， 则有：

(π-2α ) +Ζγ+Ζ (π- β ) +Ζα = 2π

γ = β +α

三角形 EA ₂ C的内角和为 π， 则有：

θ + (π-2γ ) +2α = _π

则可得： θ =2β (3) 从（1)、 (2) 式可得：

dX sinQ = LX23 (4) D X sinQ= L X2Praax (5) 这样， 在保持成像单元成像单元和太阳不动 （瞬时)、 定日镜旋转的情况下， 定 日镜旋转角度为 P时， 成像单元成像单元观察到的太阳的虚像角度变 化为 Θ， 两者之间的关系为 θ =2β。 如果从第一镜头的成像中能够观察到对应定日 镜中 的太阳虚像， 那么当太阳方位角移动为 Θ时， 定日镜相应旋转 Θ /2， 能够保证 定曰镜的镜面对着吸热器的相同位置， 即定日镜能反射太阳光线， 在吸热器上 形成对应光斑。

从图 2中可以看出， 假定 A1为定日镜的旋转中心， 即 A1的位置不随着定 日镜的转动在成像单元中移动。当太阳的位置 在3 ₂ 时，虚像为 S ₂ '，此时太阳的 水平角与准确角度差 Θ可由公式（1)计算出：

θ= d XsinQ /L (6) d X sin Ω是定日镜 M在 EQ的垂直面上的投影，也就是成像单元的像素� �� 数与该定日镜宽度 (水平方向）的像素个数的比例;如图 4。图中看出， d = A!A ₂ ， d X sinQ = A!A ₂ X sinQ =Α ₁ Α ₂ ', 当成像单元 Ε与定日镜的连线与 Μ垂直 时， 定日镜的宽度 D在成像单元中为水平 N _D 个像素， 如图 4a; 当定日镜水平 偏转角度为 Ω 时，定日镜在成像单元中成为 M'，宽度为 D X sinQ,如图 4b 。 A!A ₂ 在成像图像中为 ^ΑΛ 对应的像素量为 n _D 个， d X sinQ ： n _D = D _: N _D , 从而得到：

d X sinQ =D X n _D /N _D (7) 带入公式（6)， 得到

Θ = D Xn _D /N _D /L (8) D、 N _D 、 L是常数， n _D 是当时的太阳的虚像的中心到定日镜中心 的水平像 素的个数， 利用上述公式， 可以准确计算水平方向的偏差角度。 当 Θ达到最大 偏差值时， 需要定日镜水平旋转 β=θ/2角度， Θ是可以设定的。

同理， 垂直方向的仰角偏差公式：

Φ =H Xn _H /N _H /L (9) H、 N _H 、 L是常数， ii _H 是当时的太阳的虚像的中心到定日镜中心 的垂直像 素的个数。 利用上述公式， 可以准确计算垂直方向的偏差角度。 当 Φ达到最大 偏差值时， 需要定日镜垂直旋转 δ =φ 12 角度， Φ是可以设定的。 由此， 如果从置于吸热器中心区域的第一镜头中观察 不到对应定日镜中的 太阳虚像， 那么定日镜转动的角度 β或 δ不足设定的范围， 使定日镜上的光线 一定没有反射阳光到第一镜头上， 也就没有反射阳光到吸热器上。 如果从置于 吸热器外围四周的第二镜头中观察不到对应定 日镜中的太阳虚像， 那么定日镜 一定反射阳光到第一镜头上， 一旦某面定日镜的反射阳光刚好偏离了吸热器 ， 对应的第二镜头就可以观察到太阳的虚像， 此时电脑可以判断是哪一面定日镜 偏离、 偏离的方向、 角度等， 可通知传动机构校正。 由于第二镜头安装在吸热 器外围， 不影响吸热器吸收热量， 而且吸热器外围的温度比中心低， 冷却系统 和寿命都会有较好的保证。

按照上面的原理， 本发明通过设置的第一成像单元能得到如下有 益效果： 只要方位角和仰角在一定的误差范围内， 通过对第一镜头中成像的分析可以自 动校正； 在工程技术和工艺允许的情况下， 甚至可以同时校正镜场中所有的定 日镜，自动化程度高，提高了定日镜偏差角度 检测的准确性和检测工作的效率。 此外， 通过可控激光发射器或高亮度发光装置， 可以消除镜头移动造成的偏差。 设置第二成像单元可以减少第一成像单元的使 用， 增加接收光的效率， 同时增 加检测偏转角度的范围。

附图说明

图 1 是第一镜头分别至定日镜中心及太阳虚像中心 形成两连线的夹角在水 平和垂直两坐标平面上的投影示意图。

图 2是太阳移动定日镜无转动时的成像原理示意� �。

图 3是太阳无移动定日镜转动时的成像原理示意� �。

图 4是图 1中的一太阳虚像位置在定日镜中心位置时的� �像原理示意图。 图 5是本发明只有第一成像单元的实施例结构示� �图。 图 6是可旋转的第一镜头或多个第一镜头的放置� �置的结构示意图。

图 7是第一成像单元建立定日镜像素的基准坐标� �示拍摄的镜场的图像。 图 8是镜场中所有定日镜都处于正确位置时， 第一成像单元所拍摄的图像 示意图。

图 9是第一成像单元所拍摄的图像中有定日镜镜� �处于不正确位置时的示 意图。

图 10是对应图 8所示镜场状况第二成像所拍摄的图像示意图� �

图 11是本发明同时具有第一、 第二成像单元的实施例结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明及其优点作进 一步说明。 仍然以水平的方 位角为例， 垂直的仰角原理相同。

实施例 1

对照图 5， 塔式太阳能热发电系统包括塔1\ 吸热器 H和定日镜^。 第一 成像单元 E固定于塔 T上吸热器 H中心区域， 若干面定日镜按设定方式排列在 塔下， 形成镜场（有可能塔 T的四周固定数个吸热器11， 镜场分环布于塔下四 周， 每一吸热器对应于镜场中的一部分， 本实施例以一个吸热器及所对应的镜 场为例）。 第 k面定日镜 M _k 的镜面对着吸热器 H, 通过反射太阳的光线， 在吸 热器上形成一光斑。 该面定日镜 M _k 位置被固定， 并能做的水平和垂直转动， 其 在水平面转动的轴心线 Z和垂直面转动的轴心线 X均通过镜面中心 Q _k 。通过镜 面中心 Q _k 的镜面宽度为 D _k ， 高度为 H _k ， k为 1、 2、 3〜m的自然数。 在太阳位 置的变化时， 镜面每隔设定的时间间隔做相应的转动， 使之能跟随太阳位置的 变化。 在上述的塔式太阳能热发电系统中设置第一成 像单元， 该成像单元主要 由一个第一镜头 E和与第一镜头连接的相机或摄像机以及与所� �相机或摄像机 连接的计算机组成， 第一镜头 E设置在对应于吸热器 H的中心区域， 与镜场中 第 k面定日镜镜面中心 Q _k 的距离为定值 L _k ，， 形成的中心连线 EQ _k 与定日镜平 面的夹角分解为水平面上的方位角为 e _k 和在垂直面上的仰角为 ci) _k 。如果镜场相 对于第一镜头 E的分辨率来说太大，可采用可旋转的第一镜� �或多个第一镜头。 则第一镜头置于以吸热器中心为中心的圆周 U个可定位的位置上， 镜场被划分 为对应 U个区域， 每一区域与第一镜头在所述圆周上一定位位置 相对应。 例如 图 6所示， 第一镜头 E在以吸热器中心 0 _H 的圆周 C _H 有 4个可定位的位置， 镜 场被划分为对应 4个区域， 每一区域与第一镜头在圆周上一个定位位置相 对应。 第一镜头应有足够分辨率、 广角度（可以观察整个镜场)、 伸縮镜头（类似炉膛 火焰探头）， 可调接收光强度， 且耐高温和耐高亮度， 能对整个镜场成像， 即可 以在镜头 E里观察到镜场内的所有定日镜。 通过该图像来确定定日镜镜面位置 是否正确的步骤如下：

首先用第一成像单元对镜场拍摄， 镜场中所有的定日镜全部垂直于 EQ _k ， 形成镜场的初始图像，参见图 7,通过该初始图像确立每一面定日镜中心的像� �� 坐标值作为该定日镜的中心坐标， 并计算镜面中心通过镜面宽度 D _k 和高度 H _k 的线性方向上所包含的像素量 N _Dk 和 ϊ½， 通过像素量及像素量单位长度， 从而 获得宽度 D _k 和高度 ¾与像素量 N _Dk 和 Ν 的对应值。进行上述初始拍摄选择晨 曦或日落或有云层遮挡住太阳的非阳光直射的 天气， 避免调整镜场时可能有阳 光反射到第一成像单元上。 在塔式太阳能热发电系统工作时， 在每一设定的时 间间隔所述第一成像单元对镜场进行一次拍摄 ，形成图像如图 8，计算机对拍摄 的图像进行如下分析： 把照片中每面定日镜中有太阳虚像的区域（有 强烈的反 射， 可以在照片上显示） 的中心计算出来， 如果虚像的中心 Q _k ' 与定日镜的中 心 Q _k 重合， 那么可以判定定日镜的方位角和仰角准确； 如果有定日镜其虚像的 中心与定日镜的中心一定像数的差距，如图 9中所示的第 k34位置上的定日镜， 根据公式：

θ ₃ 4 = D34 X n _D34 / N _D3 4 L ₃₄ 和 Φ 34 = Η ₃ 4 Xn _H34 / N _H3 4/ L ₃ 4 β 34= θ ₃₄ / 2 和 δ ₃₄ = φ ₃₄ / 2

可得 k34镜子需要方位角调整 β ₃₄ 、 仰角调整 δ ₃₄ 。 实施例 2

本实施例是鉴于上述实施例中的第一镜头 Ε在吸热器的中心区域， 会影响 到吸热效果， 而且温度很高， 影响镜头的寿命。 因此本实施例在上述实施例的 基础上再设置若干个第二镜头、 第二相机或若干个第二摄像机。 将若干个第二 镜头 F分布在吸热器外围一圈， 形成 "篱笆"状， 请参见图 11， 两个第二镜头 F之间的距离小于最小反射光斑的宽度或高度� �所以，本实施例的成像单元实际 包含两个部分， 由第一成像单元和由若干第二镜头、 第二相机或若干个第二摄 像机及计算机组成的第二成像单元。

初始时分别用第一成像单元和第二成像单元进 行对对应镜场拍摄， 分别形 成镜场的对应初始图像， 通过该初始图像分别建立对应于第一、 第二成像单元 的每一面定日镜中心的像素坐标值， 作为该定日镜的中心坐标， 获得镜场中心 坐标集合。 并计算所述镜面宽度 D和高度 Η的线性方向上所包含的像素量 N _D 和 N _H 。 然后用第一成像单元对对应镜场进行调整， 确认所有的定日镜方位角和 视场角都正确时， 第一镜头离开吸热器所述中心位置， 例如退缩到吸热器的下 面。 在塔式太阳能热发电系统工作时第二成像单元 担当起对镜场中的定日镜的 监控任务。 在每一设定的时间间隔第二成像单元进行一次 拍摄， 形成当前图像。 第二成像单元中所有的第二镜头 F所拍摄的图像都只能拍摄到对应镜场中的定 日镜 M, 如图 7所示的图像， 而拍摄不到定日镜 M中的太阳的虚像， 一旦某面 定日镜的反射光刚好偏离了吸热器， 第二成像单元中的某个镜头 F就可以观察 到太阳的虚像， 所拍摄的图像中就有太阳的虚像， 如图 10中的第 k23、 k45定 曰镜， 此时电脑可以判断是哪一个定日镜出现偏离。

一旦有云层遮挡住太阳， 可以通过太阳角公式和角度传感器自动跟踪， 如 果超过一定时间， 第一成像单元可重新移动到吸热器中心， 直到出现太阳并且 校正镜场中的所有定日镜。

图 10中 k34、 k45未必出现在同一个第二成像单元的同一个镜 头上， 所以 需要对整个第二成像单元的所有拍摄的图像进 行处理。图 10和图 9是同一时刻 第二成像单元中的对应镜头和第一成像单元拍 摄的照片。 实施例 3

本实施例是针对上述实施例中的所述成像单元 若相对镜场有移动时， 因移 动产生误差的校正方法。

第一成像单元的移动会带来成像的偏差， 即两次移动后形成的影像有所差 别， 会直接影响到校正的精度； 大风或者机械原因， 也会造成第一、 第二成像 单元的影像误差。 解决这个问题可以用如下办法： 在镜场中某些没有定日镜的 固定位置安装不在一条直线上的不少于 3个可控激光发射器（或高亮度发光装 置)， 其发射的光束能够覆盖第一、 第二成像单元， 且可控激光发射器或高亮度 发光装置的发光频率与拍摄时间间隔对应。 用第一成像单元和第二成像单元拍 摄包含可控激光发射器或高亮度发光装置的镜 场校正图像， 计算机通过该校正 图像确立可控激光发射器或高亮度发光装置所 在位置的像素坐标值。 以该像素 坐标值为基准， 建立标准坐标系， 并确定镜场中每一定日镜中心对应于标准坐 标系的基准像素坐标； 选择对应于所述时间间隔的时间点， 并通过所述第一镜 头形成的成像进行相对于所述坐标系的定日镜 像素位置的计算， 确定当前对应 定日镜的像素坐标； 将当前对应定日镜的像素坐标与基准坐标比较 ： 如像素位 置无差值， 或差值在设定范围内， 对应定日镜不需调整， 如像素位置的差值超 过设定范围， 对应定日镜需调整， 调整按上述实施例 1、 2所述的步骤进行。 这 样可以消除因成像单元移动造成的偏差。

实施例 1、 2中的平面定日镜完全可用抛物面镜代替。 实际上， 理想设计中 的定日镜 M不是平面镜， 而应是设计成抛物面镜。 如果制造一个焦点正好落在 成像单元的镜头上的理想抛物面镜， 在太阳、 抛物面镜和成像单元成一条直线 时， 阳光反射到成像单元位置的光斑是一个点。 成像单元中观察到或拍摄到的 图像中， 其整个抛物镜面上正好是均匀分布的阳光。 实际上， 抛物面镜在成像 单元所拍摄的图像上的光斑是一个比定日镜小 的不规则的亮块， 成像单元中观 察到抛物面镜整个镜面上不均匀分布阳光。