一种塔式太阳能热发电站定日镜场控制系统

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一种塔式太阳能热发电站定日镜场控制系统\n技术领域\n[0001] 本实用新型涉及塔式太阳能发电领域，尤其涉及一种太阳能热发电控制系统的网络结构。\n背景技术\n[0002] 太阳能作为一种清洁的可再生能源得到越来越多的应用，尤其是光热发电技术是继光伏发电技术以后的新兴太阳能利用技术。在几种光热发电技术中，塔式太阳能热发电是采用大量的定日镜将太阳光聚集到设置在吸热塔顶的吸热器上，加热工质，产生蒸汽，推动汽轮机带动发电机发电。其中，由于整个塔式太阳能热发电定日镜镜场包含成千上万面定日镜，实现对每一面定日镜的精确控制，使定日镜能够最大限度地将太阳光反射到吸热器上，对于提高定日镜反射太阳光效率，提高发电效率具有重要意义。\n实用新型内容\n[0003] 本实用新型目的在于提供一种太阳能热发电控制系统的网络结构，实现整个定日镜场中多定日镜统筹式调度及多元化控制，从而实现对塔式热发电控制系统的可靠性控制，同时保证镜场出现故障时及时发现，且故障不扩散、不对关联设备造成影响。\n[0004] 本实用新型提供了一种塔式太阳能热发电定日镜场控制系统，用于控制定日镜场中定日镜的动作，其特征在于，包括若干控制器组、至少一个中间网络结构以及上位机服务器群；\n[0005] 所述中间网络结构包含若干执行调度控制器、网关和交换机，所述若干执行调度控制器与所述网关形成环形网络结构或星形网络结构相连，所述执行调度控制器通过所述网关与所述交换机连接通信；\n[0006] 所述交换机直接与所述上位机服务器群连接通信，或与其他中间网络结构的执行调度控制器通信；\n[0007] 所述执行调度控制器直接与一个所述控制器组连接通信，或与其他中间网络结构的交换机通信；\n[0008] 所述控制器组包括若干个定日镜控制器，每个定日镜控制器对应控制一个定日镜。\n[0009] 作为一种实施例，所述定日镜控制器分别与所述执行调度控制器相连。\n[0010] 作为一种实施例，每个所述上位机服务器群均包括主服务器群和备用服务器群，分别连接与所属上位机服务器群相连的所述中间网络结构中的所述交换机。\n[0011] 作为一种实施例，每个所述中间网络结构中，所述交换机和网关的数量至少两个，且每个所述交换机与一个所述网关连接通信。\n[0012] 作为一种实施例，所述上位机服务器群包括手机APP服务器。\n[0013] 作为一种实施例，同一所述中间网络结构中的所述交换机和所述网关无线连接。\n[0014] 作为一种实施例，所述交换机与所述上位机服务器群无线连接。\n[0015] 作为一种实施例，所述交换机与其他中间网络结构的所述执行调度控制器无线连接。\n[0016] 作为一种实施例，所述交换机与其他中间网络结构的所述执行调度控制器通过一辅助交换机连接。\n[0017] 作为一种实施例，所述交换机与其他中间网络结构的所述执行调度控制器通过一辅助交换机无线连接。\n[0018] 本实用新型的有益效果是：\n[0019] 1.本实用新型通过将定日镜场分为若干行或若干组，降低了网络负荷，可以实现对定日镜的精准控制\n[0020] 2.本实用新型的二级控制系统和辅助控制系统均采用环形或星形的网络结构，可以大幅增强整个控制系统的稳定性，当网络结构某一点出现故障时，系统可自动切换至链状网络工作模式，系统仍然能够正常工作，可靠性得到提高。\n[0021] 3.本实用新型的各控制系统均设置冗余结构，增强了整个定日镜场控制系统的可靠性和稳定性。\n[0022] 4.本实用新型的上位机服务器群中包含手机APP服务器，交换机可以提供无线接入点，使得手机可以接入控制系统，实现了镜场的多元化控制，节约了镜场运营的成本。\n附图说明\n[0023] 图1为可选实施例中的一种塔式太阳能热发电站定日镜场控制系统网络结构示意图；\n[0024] 图2为可选实施例中一种具有两个中间网络结构的塔式太阳能热发电站定日镜场控制系统网络结构示意图；\n[0025] 图3为可选实施例中一种具有三个中间网络结构的塔式太阳能热发电站定日镜场控制系统网络结构示意图；\n[0026] 图4为可选实施例中另一种具有三个中间网络结构的塔式太阳能热发电站定日镜场控制系统网络结构示意图；\n[0027] 图5为可选实施例中手机APP控制系统网络结构简图。\n[0028] 图中，2-定日镜控制器，3-第一执行调度控制器，4-第网关，5-第一交换机，6-上位机服务器群，7-第二执行调度控制器，8-第二网关，9-第二交换机，10-第三交换机。\n具体实施方式\n[0029] 下面结合附图以具体实施例的方式对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。\n[0030] 一种塔式太阳能热发电定日镜场控制系统，用于控制定日镜场中定日镜的动作，包括若干控制器组、至少一个中间网络结构以及上位机服务器群；\n[0031] 所述中间网络结构包含若干执行调度控制器、网关和交换机，所述若干执行调度控制器与所述网关形成环形网络结构或星形网络结构相连，所述执行调度控制器通过所述网关与所述交换机连接通信；\n[0032] 所述交换机直接与所述上位机服务器群连接通信，或与其他中间网络结构的执行调度控制器通信；\n[0033] 所述执行调度控制器直接与一个所述控制器组连接通信，或与其他中间网络结构的交换机通信；\n[0034] 所述控制器组包括若干个定日镜控制器，每个定日镜控制器对应控制一个定日镜。\n[0035] 所述定日镜控制器分别与所述执行调度控制器相连。\n[0036] 实施例1\n[0037] 在本实施例中，仅有一个所述中间网络结构，所述上位机服务群通过该中间网络结构与定日镜控制器通信，实现对所述定日镜下发控制指令，控制定日镜的动作。\n[0038] 如图1所示的实施例，一种塔式太阳能热发电定日镜场控制系统，包括一级控制系统、二级控制系统和三级控制系统；\n[0039] 所述一级控制系统包括至少一定日镜行，所述定日镜行包括若干个定日镜（图中未示出）和与所述定日镜相应的若干个定日镜控制器2；\n[0040] 所述定日镜通过所述定日镜控制器2与所述二级控制系统相连；\n[0041] 所述二级控制系统包括第一网关4、第一交换机5和若干第一执行调度控制器3；\n[0042] 若干所述第一执行调度控制器3与所述第一网关4形成环形网络或星形网络连接，所述第一网关4还与所述第一交换机5连接；\n[0043] 所述第一执行调度控制器3与所述定日镜行对应，该定日镜行中的定日镜通过所述定日镜控制器2分别与所述第一执行调度控制器3连接；\n[0044] 所述三级控制系统包括上位机服务器群；\n[0045] 所述上位机服务器群与至少一个所述第一交换机连接。\n[0046] 作为一种实施例，每个所述上位机服务器群均包括主服务器群和备用服务器群，分别连接与所属上位机服务器群相连的所述中间网络结构中的所述交换机。\n[0047] 作为一种实施例，每个所述中间网络结构中，所述交换机和网关的数量至少两个，且每个所述交换机与一个所述网关连接通信。\n[0048] 两个第一网关4，分别与所有第一执行调度控制器3通过环形网络连接，采用环形网络连接，当环形网络中的某一点出现故障时，系统可以自动切换至链状网络工作模式，并不会对其他部分产生影响，不会影响定日镜场控制系统的正常工作，此处还可以通过星形网络连接。\n[0049] 当二级控制系统正常工作时，只有一个第一网关工作，另外一个作为冗余设置，当正常工作的第一网关出现故障时，另外一个可启动工作，避免对定日镜场控制系统造成影响；两个第一交换机5，分别与两个第一网关4一一对应连接，正常工作时，只有一个第一交换机5工作，另外一个作为冗余设置；\n[0050] 三级控制系统中两个上位机服务器群6，分别与两个第一交换机5一一对应连接，正常工作时，只有一个上位机服务器群6工作，另外一个作为冗余设置。\n[0051] 实施例2\n[0052] 本实施例中包含两个所述中间网络结构，一个中间网络结构作为二级控制系统与定日镜控制器连接通信，另一个中间网络结构作为辅助控制系统，本实施例中的二级通过辅助控制系统与上位机服务器群连接。\n[0053] 如图2所示，塔式太阳能热发电定日镜控制系统，包括：\n[0054] 一级控制系统，包括：\n[0055] 若干个定日镜（图中未示出），组成若干个定日镜行；若干个定日镜控制器2，每个定日镜控制器2与一个定日镜1对应连接；\n[0056] 二级控制系统，包括：若干个第一执行调度控制器3，每个定日镜行对应设置一个第一执行调度控制器3，且第一执行调度控制器3与对应定日镜行中的每个定日镜控制器2连接；两个第一网关4，分别与所有第一执行调度控制器3通过环形网络连接，采用环形网络连接，当环形网络中的某一点出现故障时，并不会对其他部分产生影响，不会影响定日镜场控制系统的正常工作；当二级控制系统正常工作时，只有一个第一网关工作，另外一个作为冗余设置，当正常工作的第一网关出现故障时，另外一个可启动工作，避免对定日镜场控制系统造成影响；两个第一交换机5，分别与两个第一网关4一一对应连接，正常工作时，只有一个第一交换机5工作，另外一个作为冗余设置；\n[0057] 作为一种实施例，如图2所示，所述上位机服务器群6和若干所述第一交换机5通过辅助控制系统相连，所述辅助控制系统包括第二交换机9、第二网关8和若干与所述第一交换机5对应的第二执行调度控制器7；\n[0058] 所述第二交换机9分别与所述上位机服务器群6和所述第二网关8连接，若干所述第二执行调度控制器7与所述第二网关8形成环形网络或星形网络连接；\n[0059] 所述第二执行调度控制器7与所述第一交换机5对应连接。\n[0060] 所述第二交换机9至少两个，分别独立与第二执行调度控制器7连接。\n[0061] 所述第二网关8至少两个，分别独立与第二交换机9连接。\n[0062] 所述辅助控制系统中的两个第二交换机9，分别与三级控制系统中的两个上位机服务器群6一一对应连接，正常工作时，只有一个第二交换机9工作，另外一个作为冗余设置；\n[0063] 两个第二网关8，分别与两个第二交换机9一一对应连接，正常工作时，只有一个第二网关8正常工作，另外一个作为冗余设置；\n[0064] 若干个第二执行调度控制器7，通过环形网络与第二网关8连接，并且与二级控制系统中的第一交换机5连接，采用环形网络连接，当环形网络中的某一点出现故障时，并不会对其他部分产生影响，不会影响定日镜场控制系统的正常工作，此处还可以通过星形网络连接。\n[0065] 三级控制系统中两个上位机服务器群6，分别与两个第一交换机5一一对应连接，正常工作时，只有一个上位机服务器群6工作，另外一个作为冗余设置。\n[0066] 实施例3\n[0067] 其他结构与上述实施例相同，此处不加赘述。\n[0068] 如图3所示，实施例3是实施例1和实施例2的结合，即镜场中同时存在实施例1和实施例2中的两种结构。\n[0069] 实施例4\n[0070] 其他结构与上述实施例相同，此处不加赘述。\n[0071] 作为一种实施例，所述交换机与其他中间网络结构的所述执行调度控制器无线连接。\n[0072] 作为另一种实施例，所述交换机与其他中间网络结构的所述执行调度控制器通过一辅助交换机连接。该辅助交换机的连接方式可为有线连接，也可以为无线连接。\n[0073] 本实施例中所述辅助交换机为第三交换机。\n[0074] 所述第二执行调度控制器与第三交换机连接，所述第一交换机分别与所述第三交换机和第一网关无线连接。如图4所示，其他同实施例2，区别在于第一交换机5与第一网关4通过无线网络连接，第一交换机5与第三交换机10通过无线网络连接，通过无线网络连接，可以实现对距离较远的定日镜进行控制，使控制系统的网络布局更加合理，减少通讯线缆的使用量，降低成本。\n[0075] 实施例5\n[0076] 其他结构与上述实施例相同，此处不加赘述。\n[0077] 如图4所示，作为一种实施例，同一所述中间网络结构中的所述交换机和所述网关无线连接。\n[0078] 作为一种实施例，所述交换机与所述上位机服务器群无线连接。（图中未示出）[0079] 如图1所示，作为一种实施例，所述上位机服务器群包括手机APP服务器。\n[0080] 第一交换机5可以提供无线接入点，手机通过第一交换机5提供的无线接入点接入控制系统，手机发出控制信号，经过第一交换机5将信号传输给手机APP服务器，手机APP服务器接收信号并处理后通过第一交换机5将信号传输给第一网关4，进而实现对镜场的控制。\n[0081] 从系统结构上看一种塔式太阳能热发电站定日镜场控制系统，包括以下几个系统结构层：\n[0082] （1）信息网络层，主要包括操作员站、工程师站、服务器群等，负责定日镜状态监控、上位机控制命令（如追日、一般转角、清洗、防风、防冰雹、手操控制等）的下发及镜场网络的设备管理及镜场运营情况的监控等。\n[0083] （2）控制网络层，可以由一层或者多层组成，负责下层控制网络层节点或执行网络层定日镜的控制和管理，实现通讯数据的转发与传输，为了提高网络可靠性，可以采用冗余的结构，拓扑结构可为环形或星型结构等。控制网络层的层数决定于整个热发电控制系统网络规模，以及执行网络层和控制网络层节点数量的限制。\n[0084] （3）执行网络层，主要由控制定日镜动作的电子模块组成的网络，负责信息网络层下发命令的执行（包括定日镜转动控制、状态维护等）。\n[0085] 其中，上位机软件包含监控软件、组态软件、数据计算与下载软件等各类控制软件等；服务器包含执行服务器、存储服务器等各类不同功能的服务器。\n[0086] 控制网络层采用双网冗余及环网的网络结构，且主要网络设备冗余配置。当某个网络故障或环网某处网络连接断开时，系统网络自动切换至链状网络工作模式；当主要网络设备工作侧故障时，立即切换到备用冗余侧进行工作，不影响镜场的正常通讯。\n[0087] 控制网络层及信息网络层可以进行网络扩展，除实现上述主要功能外，还可扩展接入镜场控制系统的复制设备，例如手操控制器、气象设备、DCS系统、清洗车控制系统、手机APP接入等，提高镜场控制的可靠性和便利性。例如手操控制器，可以实现镜场在某些特殊工况下的手动紧急控制功能；而手机APP接入系统可增强了镜场现场操作及维护的便利性。\n[0088] 塔式热发电控制系统各网络层之间采用双向通讯模式进行通讯，信息网络层主要采用以太网通讯方式为主，其他工业现场总线通讯方式为辅的方式。而控制网络层、执行网络层则可采用有线与无线相结合的通讯模式，根据镜场规模及网络层级的数量，可以灵活选择各类工业现场总线。\n[0089] 如图5所示，本实施例手机APP控制系统结构简图，手机APP系统与镜场控制系统服务器群实时通讯，手机通过无线连接控制网络拓展层的无线接入点，打开手机APP并与手机APP服务器连接，按指定用户帐号登录手机APP系统，通过手机APP各操作界面，便可查看镜场运行状态及故障信息，并对镜场内所有定日镜进行操作，实现对镜场网络系统的控制及监控。\n[0090] 以上所述仅为本发明的较佳实施例，本领域技术人员知悉，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等同替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明的保护范围。