(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置（１０）から太陽熱フィールド（１２２）の１つまたは複数の放物面反射器の複数のパラメータをモニタリングする方法において、
・前記１つまたは複数の放物面反射器のうちの１つまたは複数の放物面反射器（１５）の位置の近傍の第１のフィールド位置（１０５）に配置された前記装置（１０）から前記１つまたは複数の放物面反射器（１５）のうちの１つまたは複数の放物面反射器（１５）の反射効率をモニタリングするステップと、
・前記第１のフィールド位置（１０５）から前記１つまたは複数の放物面反射器（１５）に対する１つまたは複数の吸収管（３８）の位置を取得するステップと、
・前記１つまたは複数の吸収管（３８）の位置の近傍の第２のフィールド位置（１１０）に配置された前記装置（１０）から１つまたは複数の放物面反射器（１５）のアラインメントをモニタリングするステップと
を有している、
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記装置（１０）を前記第２のフィールド位置（１１０）において、前記１つまたは複数の吸収管（３８）の長さ方向に沿って前記第１のフィールド位置（１０５）から動かすステップをさらに有している、
請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記第２のフィールド位置（１１０）は、前記１つまたは複数の放物面反射器（１５）の曲率中心である、
請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
前記１つまたは複数の吸収管（３８）の位置を取得するステップは、
前記１つまたは複数の吸収管（３８）を広視野（１１１）内で撮像するステップと、
前記１つまたは複数の吸収管（３８）を狭視野（１１２）内でアライメントするステップと、
前記装置（１０）を位置決めするために前記狭視野（１１２）内の基準座標位置に前記１つまたは複数の吸収管（３８）をアライメントするステップと
を有する、
請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記基準座標位置は前記狭視野（１１２）の中心に相当する、
請求項４記載の方法。
【請求項６】
前記第１のフィールド位置（１０５）と、前記放物面反射器（１５）の表面との距離は、前記１つまたは複数の放物面反射器（１５）の焦点距離より大きい、
請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
前記装置（１０）を、空中で前記第２のフィールド位置（１１０）に位置決めする、
請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
太陽熱フィールド（１２２）の１つまたは複数の放物面反射器の複数のパラメータをモニタリングする装置（１０）を位置決めするシステム（７０）であって、前記システム（７０）は、
・前記１つまたは複数の放物面反射器（１５）の反射効率をモニタリングするために、前記１つまたは複数の放物面反射器のうちの１つまたは複数の放物面反射器（１５）の位置の近傍の第１のフィールド位置（１０５）に前記装置（１０）を位置決めする１つまたは複数の移動モジュール（８５）と、
・前記１つまたは複数の放物面反射器（１５）に対する１つまたは複数の吸収管（３８）の位置を得るように構成された１つまたは複数のローカル位置推定モジュール（９５）と、
前記１つまたは複数の吸収管（３８）の位置を受け取るよう構成され、かつ、前記装置（１０）を第２のフィールド位置（１１０）に位置決めして前記１つまたは複数の放物面反射器（１５）のアラインメントをモニタリングするように前記１つまたは複数の移動モジュール（８５）を制御するように構成されている１つまたは複数の処理モジュール（７５）と、
を有している
ことを特徴とするシステム（７０）。
【請求項９】
前記装置（１０）の位置を検出するように構成されている１つまたは複数の位置推定モジュール（８０）をさらに有している、
請求項８記載のシステム。
【請求項１０】
前記１つまたは複数の処理モジュール（７５）は、前記１つまたは複数の位置推定モジュール（８０）に接続されて、前記装置（１０）の位置を受け取る、
請求項８または９記載のシステム。
【請求項１１】
前記１つまたは複数の処理モジュール（７５）は、前記装置（１０）が前記第２のフィールド位置（１１０）にて前記１つまたは複数の吸収管（３８）の長さ方向に沿って移動するように前記１つまたは複数の移動モジュール（８５）を制御するように構成されている、
請求項８記載のシステム。
【請求項１２】
前記第２のフィールド位置（１１０）は、前記１つまたは複数の放物面反射器（１５）の曲率中心である、
請求項８記載のシステム。
【請求項１３】
前記１つまたは複数の処理モジュール（１５）は、前記１つまたは複数の吸収管（３８）の位置の近傍の前記第２のフィールド位置（１１０）に前記装置（１０）を位置決めするように、前記１つまたは複数の移動モジュール（８５）を制御するように構成されている、
請求項８から１２までのいずれか１項記載のシステム。
【請求項１４】
前記１つまたは複数の位置推定モジュール（９５）は、前記１つまたは複数の吸収管（３８）の１つまたは複数の画像を取得するように構成された１つまたは複数の撮像装置を有する、
請求項８記載のシステム。
【請求項１５】
前記１つまたは複数の撮像装置は、広視野（１１１）と狭視野（１１２）とを含む設定可能な視野を有している、
請求項１４記載のシステム。
【請求項１６】
前記１つまたは複数の処理モジュール（７５）は、前記１つまたは複数の吸収管（３８）を前記広視野（１１１）内にてアライメントするように、前記１つまたは複数の移動モジュール（８５）を制御するように構成されている、
請求項１５記載のシステム。
【請求項１７】
前記１つまたは複数の処理モジュール（７５）は、前記狭視野（１１２）内において前記１つまたは複数の吸収管（３８）をアライメントするように、前記１つまたは複数の移動モジュール（８５）を制御するように構成されている、
請求項１５または１６記載のシステム。
【請求項１８】
前記１つまたは複数の処理モジュール（７５）は、前記狭視野（１１２）内において基準座標位置に対して前記１つまたは複数の吸収管（３８）をアライメントするように、前記１つまたは複数の移動モジュール（８５）を制御するように構成されている、
請求項１５から１７までのいずれか１項記載のシステム。
【請求項１９】
前記システム（７０）は空中無人機（１１５）である、
請求項９から１４までのいずれか１項記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
集光型太陽発電（ＣＳＰ）プラントは、入射した太陽放射を吸収管に集中させる、反射率が約９４％の反射器を有する。この反射器は、大抵は放物面反射器である。放物面反射器の一例に、放物面トラフ型がある。この種のプラントの効率は多くのパラメータに依存し、たとえば、反射器の表面上における塵埃の蓄積状態、反射器の表面と吸収管とのミスアライメント等に依存する。放物面反射器の表面上に塵埃が蓄積すると、放物面反射器の反射効率が低下する原因となり、この反射効率低下によってプラント効率が低下してしまう。放物面反射器の表面と吸収管とのミスアライメントも、プラント効率の低下の原因となる。それゆえ効率上昇を実現するためには、太陽発電プラントをメンテナンスする必要がある。
【０００２】
放物面反射器を設置した太陽発電プラントにおける重要なメンテナンス作業の１つに、放物面反射器の表面上に集まった塵埃を除去するために放物面反射器の表面をこまめに洗浄する作業がある。放物面反射器の表面を洗浄するための水洗浄技術として、文献において３種類の技術が報告されている。この技術には、大量加圧水噴霧手法、少量高圧噴霧手法、および、機械的なスクラブと水洗浄とを併用した手法が含まれる。
【０００３】
これらの洗浄工程の大部分は自動化されており、たとえば、放物面反射器の表面上に水の高圧ジェットを噴霧するために可動アームを用いる発電プラントもある。ロボットシステムを使用することも可能な場合がある。洗浄頻度が２週間に１回未満である場合、自動化コストが経済的になると言われている。洗浄頻度は、１年のうちどの期間であるかに応じて変動する（たとえば、夏期の数ヶ月では頻度が多くなる）。しかし、洗浄を行う時間間隔が最適であるかどうかを保証することはできない。定期的にフィールド全体を洗浄するのにかかるコストと、この洗浄に係る水消費量とに鑑みると（中には、脱塩水を使用するプラントもある）、放物面反射器を洗浄する必要があるか否かを知る手法を特定するのが有用である。
【０００４】
現在のところ、発電プラントの洗浄の時間間隔を特定するための自動的な手法は存在せず、フラット型のミラー（たとえばヘリオスタット）に対応する手持ち式装置として出回っている、光学技術（散乱方式）に基づいた器具のみが幾つか存在するだけである。しかしこのような器具は、その集束の幾何学的構成を理由に、放物面鏡に用いることができない。
【０００５】
放物面反射器の従来のモニタリングシステムは、アライメント固定具を有する地上システムを用いなければならない。それゆえ太陽熱発電フィールドでは、アライメント固定具を全ての放物面反射器ごとに位置決めする必要がある。その上、地上方式のシステムでは、人の手を入れる必要性が高まる。
【０００６】
本発明の課題は、空中から太陽熱発電プラントの１つまたは複数の放物面反射器の１つまたは複数のパラメータをモニタリングする装置の位置決めを行うことである。
【０００７】
本発明の課題は、
太陽熱フィールドの１つまたは複数の各放物面反射器の位置に応じた第１のフィールド位置にて、当該放物面反射器のパラメータのモニタリング装置を位置決めするステップと、
各放物面反射器の吸収管の情報を取得するステップと、
前記吸収管の情報に応じた、各放物面反射器の焦点より上方に位置する第２のフィールド位置にて、前記モニタリング装置を位置決めするステップと
を有する、太陽熱フィールドの１つまたは複数の放物面反射器の１つまたは複数のパラメータのモニタリング装置の位置決め方法、ならびに、太陽熱フィールドの１つまたは複数の放物面反射器のパラメータのモニタリング装置を位置決めするためのシステムにより解決される。
【０００８】
吸収管３８の位置は固定されているので、モニタリング装置を位置決めするためのマーカとして吸収管が用いられる。このことにより、第２のフィールド位置を求めるために更にマーカを追加して位置決めする必要が無くなり、吸収管の情報は、第１のフィールド位置から得ることができる。というのも、第１のフィールド位置は放物面反射器の近傍にあるからである。
【０００９】
１つの実施形態では、前記位置決め方法はさらに、第２のフィールド位置において各放物面反射器の長さに沿ってモニタリング装置を移動させる。このことにより、各放物面反射器の長さ方向において複数の位置にて当該各放物面反射器をモニタリングすることができる。
【００１０】
他の１つの実施形態では、第２のフィールド位置は各放物面反射器の曲率中心である。モニタリング装置を曲率中心に位置決めすることにより、反射された光ビームの最大限の割合を検出できるという利点が奏される。
【００１１】
さらに他の１つの実施形態では、前記モニタリング装置を第２のフィールド位置に位置決めするステップでは、吸収管の位置に応じてモニタリング装置を位置決めする。この吸収管の位置は、モニタリング装置を第２のフィールド位置にて位置決めする際の参照位置として用いられる。
【００１２】
さらに他の１つの実施形態では、前記吸収管の位置に応じて前記モニタリング装置を位置決めするステップでは、当該吸収管を広視野内で撮像し、当該吸収管を狭視野内でアライメントし、モニタリング装置を位置決めするために前記狭視野内の基準座標に当該吸収管をアライメントする。第１のフィールド位置からでは、吸収管は撮像装置の広視野内にある。その次に、前記撮像装置の狭視野内にて吸収管をアライメントする。次に、前記狭視野内の基準座標に吸収管をアライメントする。
【００１３】
このようにして、吸収管の位置に応じた位置の第２のフィールドに、前記モニタリング装置を位置決めすることができる。
【００１４】
さらに他の１つの実施形態では、前記基準座標は前記狭視野の中心に相当する。吸収管を狭視野の中心にアライメントすることにより、曲率中心にモニタリング装置を位置決めすることができる。というのも、吸収管は放物面反射器の焦点にあるからである。
【００１５】
さらに他の１つの実施形態では、第１のフィールド位置および第２のフィールド位置は各放物面反射器の焦点より上方の位置にある。このことにより、放物面反射器のモニタリングが容易になるという利点が奏される。というのも、吸収管はモニタリング中に障害物になることがないからである。
【００１６】
さらに他の１つの実施形態では、前記モニタリング装置は空中の第２のフィールド位置に配置されている。放物面反射器のモニタリングを空中から行うことにより、放物面反射器のモニタリングに必要とされる、人の手を入れる介入を削減することができる。
【００１７】
他の１つの実施形態は、太陽熱フィールドの１つまたは複数の放物面反射器のパラメータのモニタリング装置を位置決めするためのシステムを対象とし、当該システムは、
当該モニタリング装置の位置を検出するように構成された位置推定モジュール、
前記位置推定モジュールに動作可能に結合されており、かつ、当該モニタリング装置の検出された位置を受け取るように構成された処理モジュール、
前記処理モジュールに動作可能に結合された移動モジュール、ならびに、
各放物面反射器の吸収管の情報を得るように構成されたローカル位置推定モジュール
を有し、
前記処理モジュールは、各放物面反射器の位置に応じて第１のフィールド位置に当該モニタリング装置を位置決めするように前記移動モジュールを制御するように構成されており、
前記処理モジュールはさらに、前記吸収管の情報を受け取って、前記モニタリング装置を第２のフィールド位置に位置決めするように前記移動モジュールを制御するように構成されている。
【００１８】
１つの実施形態では、前記処理モジュールは、モニタリング装置が前記第２のフィールド位置にて各放物面反射器の長さ方向に移動するように移動モジュールを制御するように構成されている。
【００１９】
他の１つの実施形態では、第２のフィールド位置は各放物面反射器の曲率中心である。
【００２０】
更に他の１つの実施形態では、前記処理モジュールは、吸収管の位置に応じた前記第２のフィールド位置にモニタリング装置を位置決めするように移動モジュールを制御するように構成されている。
【００２１】
更に他の１つの実施形態では、前記ローカル位置推定モジュールは、吸収管の画像を取得するように構成された撮像装置を有する。この撮像装置により、吸収管の情報を得ることができる。
【００２２】
更に他の１つの実施形態では前記撮像装置は、広視野と狭視野とを含む設定可能な視野を有し、前記処理モジュールは、吸収管を前記広視野内にてアライメントし、前記狭視野内において当該吸収管をアライメントし、かつ、当該狭視野内において基準座標に対して当該吸収管をアライメントするように、前記移動モジュールを制御するように構成されている。このような設定可能な視野により、第２のフィールド位置にてモニタリング装置を高精度で位置決めすることができる。
【００２３】
更に他の１つの実施形態では、前記システムは空中無人機である。放物面反射器のモニタリング装置を位置決めするために空中無人機を用いることにより、放物面反射器のモニタリングに必要な人の手によるケアを削減できるという利点が奏される。
【００２４】
以下、図面に示した実施形態を参酌して、本発明を詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の１実施形態の、放物面反射器のパラメータのモニタリング装置の概略的なブロック図の一例を示す。
【図２】本発明の他の１つの実施形態の、放物面反射器のパラメータのモニタリング装置の概略的なブロック図の一例を示す。
【図３】本発明の他の１つの実施形態の、放物面反射器の反射効率をモニタリングするための装置のブロック図の一例を示す。
【図４】１実施形態の装置を用いた放物面反射器の反射効率のモニタリングの一例を示す概略図である。
【図５】放物面反射器の反射効率と、焦点に対する当該放物面反射器のアライメントとをモニタリングするための装置の概略的な断面図である。
【図６】太陽熱発電フィールドの放物面反射器を空中からモニタリングするための装置を位置決めするための一実施形態のシステムの概略的なブロック図である。
【図７】本願の１実施形態の、放物面反射器の曲率中心に図１〜４の装置を位置決めを行う、本願の１実施形態の概略図である。
【図８】太陽熱発電フィールドの１つまたは複数の放物面反射器をモニタリングする装置を空中に位置決めするための図６のシステム７０としてＵＡＶを設置した１実施例を示す。
【図９】複数の放物面反射器を含む太陽熱発電フィールドの１実施例の概略図である。
【図１０】太陽熱発電フィールドのモニタリング装置を空中に位置決めするために係留ケーブルを用いた実施例を上から見た図である。
【図１１】太陽熱発電フィールドの１つまたは複数の放物面反射器のパラメータをモニタリングする装置の位置決め方法を示す図である。
【図１２】装置の概略図である。
【００２６】
図面を参照して複数の異なる実施形態を説明する。ここで、同様の構成要素を示すのに使用する符号は、全図にて同様の符号にしている。以下の記載では説明を目的として、１つまたは複数の実施形態を詳しく理解できるようにするため、数多くの具体的な詳細事項を記載しているが、これらの具体的な限定を用いずにこれらの実施形態を実施できることは明らかである。
【００２７】
本発明の思想は、太陽熱発電プラントの放物面反射器の空中モニタリングに基づいている。放物面反射器のモニタリング装置は、空中の、モニタリングに望ましい位置に位置決めされる。このモニタリング装置は、放物面反射器の表面上の塵埃の蓄積をモニタリングするために、この表面の反射率の変化を利用する。放物面反射器によって反射された反射光ビームを検出することにより、放物面反射器の焦点に対する当該放物面反射器のアライメントをモニタリングする。
【００２８】
図１は、本発明の１実施形態の、放物面反射器１５の複数のパラメータのモニタリング装置１０の概略的なブロック図の一例を示す。図１に示した実施例の放物面反射器１５は放物面トラフ型である。前記装置１０は、放物面反射器１５の表面の少なくとも一部へ入射する光ビーム２５を送るための光源２０と、反射された光ビーム３５を検出するための検出器３０とを有する。放物面反射器１５の表面は曲面であるから、放物面反射器１５の表面上の各位置ごとに面法線の方向は異なってくる。それゆえ、放物面反射器１５に当たった光ビーム２５が反射して検出器３０の設置位置に返ってくるように光源２０が位置決めされている。たとえばこのことは、反射光ビーム３５が検出器３０により捕捉される角度になるように光源２０からの光ビーム２５の向きを調整することにより実現される。したがって光源２０は、光ビーム２５が検出器３０の設置位置へ反射されるように装置１０内に配置されるということになる。装置１０は光源２０と検出器３０とを具備するので、有利には、反射光ビーム３５が検出器３０にて検出されるように装置１０を焦点より上方の位置に配置することができる。ここで「焦点より上方」とは、放物面反射器の表面と検出器３０との間の距離が当該放物面反射器１５の焦点距離より大きいことを意味する。
【００２９】
続けて図１を参酌すると、装置１０がモニタリングすることが可能なパラメータには、放物面反射器１５の焦点に対する当該放物面反射器１５のアライメントと、当該放物面反射器１５の反射効率とが含まれるが、これらに限定されることはない。放物面反射器１５のアライメントをモニタリングするために有利には、放物面反射器１５の表面の、当該放物面反射器１５のエッジ４０に近接しており、かつ当該放物面反射器１５の中心４５から遠心にある少なくとも一部に光ビーム２５が当たるように、当該光ビーム２５の方向を調整することができる。放物面反射器１５の幾何形状は曲面になっているので、上述のような方向調整により、当該放物面反射器１５の表面のアライメントをより高精度で特定することができる。一実施形態では有利には、反射効率を検出するために、光ビーム２５を放物面反射器１５の中心４５に近接する場所に入射させることができる。このことにより、放物面反射器１５のエッジ４０に近接する場所に光ビーム２５が入射する場合より高精度で、当該放物面反射器１５の表面上における塵埃の蓄積を検出することができ、焦点に対する当該放物面反射器の各セグメントのミスアライメントが生じている場合、反射光ビーム３５は検出器３０により検出されることがなくなる。
【００３０】
続けて図１を参照すると、放物面反射器１５により反射された太陽放射を受け取るための吸収管３８が、当該放物面反射器１５の焦点に配置されている。以下、放物面反射器１５と吸収管３８とを組み合わせたものを太陽放射収集装置と称する。吸収管３８は放物面反射器１５の焦点に配置されているので、吸収管３８が受け取った太陽放射は一点に集まる。それゆえ有利には、放物面反射器１５により反射された反射光ビーム３５が検出器３０において検出できるように、当該検出器３０および光源２０は放物面反射器１５の焦点より上方の位置に位置決めされる。したがって、装置１０は放物面反射器１５の焦点より上方の位置に位置決めすることができる。このことにより、装置１０は吸収管３８により遮られることが無くなるので、放物面反射器１５のモニタリングが容易になる。光源２０および検出器３０を焦点内に位置決めすることも可能である。しかしその場合には、吸収管３８が放物面反射器１５のモニタリングを妨害してしまうことになる。上述の実施形態によってさらに、光源２０と検出器３０とを近づけて配置できるので、装置のサイズを削減することも可能になる。有利には、焦点より上方の前記位置は、放物面反射器１５の曲率中心とすることができる。というのもこのことにより、反射光ビーム３５のうち検出される割合を最大限にできるという利点が奏されるからである。その上、装置１０は放物面反射器１５をモニタリングするために吸収管３８より上方の位置に設置されることになるので、当該放物面反射器１５が反射した太陽放射を集めるのを装置１０が妨害することがなくなる。
【００３１】
続けて図１を参照すると、１実施形態では、光源２０はたとえばレーザ等のコヒーレント光源とすることができる。レーザの光ビーム２５は放物面反射器１５上の１スポットに照射されて反射され３５、当該放物面反射器１５の曲率中心に位置決めされた検出器３０へ送られる。検出器３０に処理ユニット５０が動作可能に結合されており、この処理ユニット５０は、検出された光ビームに応じた信号５５を受け取り、当該信号５５を処理することによって、検出された光ビームの強度を求めるように構成されている。処理ユニット５０はさらに、検出された光ビームの強度と基準強度とを比較することにより、放物面反射器１５のパラメータを推定するように構成されている。
【００３２】
続けて図１を参照すると、たとえば、放物面反射器１５の焦点に対する当該放物面反射器１５のアライメントまたは反射効率等のようなパラメータの場合、放物面反射器１５の反射効率が低下した場合、または、焦点に対する放物面反射器１５のミスアライメントが生じている場合には、検出された光ビームの強度は基準強度より低い値になる。ここで、前記アライメントや反射効率といった具体例に限定されることはない。反射効率が低下した場合、この低下の原因は一般的には、放物面反射器１５の表面上に塵埃が蓄積していることである。それゆえ、反射効率の変化と、放物面反射器の表面上における塵埃の蓄積との間に相関関係があると見なすことができる。したがって前記装置１０は、放物面反射器１５の反射効率またはアライメントをモニタリングするように構成することができる。前記基準強度は、処理ユニット５０に内蔵されているメモリに記憶するか、または、当該処理ユニット５０に対する外部メモリに記憶することができる。
【００３３】
続けて図１を参照すると、１実施形態では前記装置１０は、光源２０と検出器３０とを有するセットを２つ有し、一方のセットは、放物面反射器１５の反射効率をモニタリングするように構成され、他方のセットは、焦点に対する当該放物面反射器１５のアライメントをモニタリングするように構成することができる。このことにより、放物面反射器１５の反射効率と、焦点に対する当該放物面反射器１５のアライメントとを同時にモニタリングすることができる。
【００３４】
図２は、本発明の他の１実施形態の、放物面反射器１５の複数のパラメータのモニタリング装置１０の概略的なブロック図の一例を示す。図２に示された実施例では、装置１０は第１の光源２０ａと第２の光源２０ｂとを有し、これら２つの光源はそれぞれの光ビーム２５ａ，２５ｂを、放物面反射器１５の表面上へ送る。１実施形態では、図２の実施例にて示しているように、第１の光源２０ａは放物面反射器１５の表面上の第１の部分に光ビーム２５ａを当てるように構成されており、第２の光源２０ｂは当該放物面反射器１５の表面上の第２の部分に光ビーム２５ｂを当てるように構成されている。前記第１の部分は放物面反射器１５のエッジ４０ａに近接する位置にあり、前記第２の部分は当該放物面反射器１５のエッジ４０ｂに近接する位置にある。検出器３０は、反射された両光ビーム３５ａ，３５ｂを検出するように構成されている。放物面反射器１５は複数の異なるセグメントを有する場合があるので、両光ビーム２５ａ，２５ｂがそれぞれ、放物面反射器の両端の各エッジ４０に近接する２つの異なる部分に入射するように、両光ビーム２５ａ，２５ｂの方向調整を行うことにより、焦点に対する当該放物面反射器１５のアライメントをモニタリングする精度を上昇させることができる。両光ビーム２５ａ，２５ｂが両端のエッジ４０ａ，４０ｂの近傍位置に送られることにより、ミスアライメント検出感度が向上し、これにより精度も向上する。
【００３５】
引き続いて図２を参照すると、この実施形態では検出器３０は、両反射光ビーム３５ａ，３５ｂを検出し、検出した両光ビームに応じた信号５５を出力するように構成されている。処理ユニット５０は、この信号５５を受信して処理することにより、検出された両光ビームの強度を求めるように構成されている。処理ユニット５０は、両検出された光ビームの強度から複数のパラメータを推定するように構成されている。このパラメータの推定は、検出された強度と基準強度とを比較することにより行われる。１実施形態では、どの光源２０ａ，２０ｂの反射光ビーム３５ａ，３５ｂが検出されたかを容易に知ることができるように、各光源２０ａ，２０ｂ間に遅延を持たせて動作させることができる。このことによって更に、放物面反射器１５のうち、複数のパラメータが最適でないセグメントを特定することも可能になる。１実施形態では、放物面反射器１５が複数のセグメントを有する場合、これら複数のセグメントの各アライメントをモニタリングするために複数の光源２０を設置することも可能である。他の１つの実施形態では、１つの光ビーム２５が放物面反射器１５の複数の異なるセグメントを走査するように、１つの光源２０が当該１つの光ビーム２５を送るように構成することも可能である。
【００３６】
図３に、本発明の他の１つの実施形態の、放物面反射器の反射効率をモニタリングするための装置１０のブロック図の一例を示す。図３に示された実施例では装置１０は、光源２０と、ディフューザ６０と、ビームスプリッタ６５と、検出器３０と、処理ユニット５０とを含む。ディフューザ６０は、光源２０が放出した光ビームを拡散させるように構成されており、ビームスプリッタ６５は、この拡散した光ビームを反射して図２の放物面反射器１５上に送るように構成されている。有利には、前記ディフューザ６０および光源２０を組み合わせて１つのユニットとすることができる。反射された光ビームはビームスプリッタ６５により受け取られ、ビームスプリッタ６５はこの反射光ビームを検出器３０へ送光するように構成されている。図３に示した装置１０の具体的構成を図４に示す。
【００３７】
図４は、１実施形態の、図３の装置１０を用いた放物面反射器の反射効率のモニタリングの一例を示す概略図である。図４の実施例にて示しているように、１つの実施形態では、光源２０が放出した光ビーム２５はディフューザ６０により受け取られ、ディフューザ６０はこの光ビーム２５を拡散して拡散光ビーム２６を出すように構成されている。有利には前記ディフューザ６０は、たとえば放物面反射器１５の断面に依存して光ビーム２５を拡散させるように構成されている。たとえば、拡散光ビーム２６が放物面反射器１５の放物面断面に当たるように光ビーム２５を拡散させることができる。ここで放物面断面とは、放物面反射器１５の断面全体に相当する表面を指す。ビームスプリッタ６５はこの拡散光ビーム２６を受け取って反射することにより、当該拡散光ビーム２６を放物面反射器１５へ送るように構成されている。ビームスプリッタ６５はまた、放物面反射器１５により反射された反射光ビーム３５を受け取って、当該反射光ビーム３５を検出器３０へ送光するように構成されている。ビームスプリッタ６５は、拡散光ビーム２６が放物面反射器１５の表面に対して垂直な角度で当該放物面反射器１５の表面の少なくとも一部に入射するように、当該拡散光ビーム２６を放物面反射器１５へ反射するように構成されている。検出器３０は、ビームスプリッタ６５により送られた反射光ビーム３５を検出するように構成されている。前記処理ユニット５０は、この検出された光ビームに対応する信号５５を受け取って、当該検出された光ビームの強度を求めるために、検出器３０に動作可能に結合されている。この検出された強度は、反射効率を推定するために基準強度と比較される。
【００３８】
引き続いて図４を参照すると、既に上記にて述べたように、放物面反射器１５は曲面を有するので、放物面反射器１５の表面上の各ポイントごとに面法線の方向が異なる。それゆえ、放物面反射器１５の放物面断面の各ポイントにおいて反射光ビーム３５が再帰性反射となるわけではない。ここで再帰性反射とは、反射された光ビームが、光ビーム２５の放出元であるポイントに向かって反射されることを意味する。このことを解消するためには、曲率中心から放物面反射器１５の表面までの距離に等しい間隔を置いて光源２０と検出器３０とが配置されるように、当該光源２０と検出器３０とを位置決めする。このようにして、光源２０を第１の位置に配置し、かつ検出器３０を第２の位置に配置し、第１の位置と第２の位置との距離が曲率中心から放物面反射器１５の表面までの距離に等しくなるようにすることができる。拡散された光ビーム２６を反射させて放物面反射器１５に当て、この反射光ビーム３５を検出器へ送るために、ビームスプリッタ６５を用いることにより、反射光ビーム３５が再帰性反射になるような場合にこの反射光ビーム３５を検出することができる。
【００３９】
さらに引き続いて図４を参照すると、曲率中心から放物面反射器１５の表面までの距離は、当該放物面反射器１５と当該放物面反射器１５の焦点との距離ｆの２倍である。図４に示した実施例では、放物面反射器１５からの曲率中心に等しい第１の距離だけ離れた位置である前記第１の位置は、当該放物面反射器１５の表面とスプリッタ６５との間の距離ｔと、当該スプリッタ６５と光源２０との間の距離ａとを加算した和が、曲率中心から当該放物面反射器１５の表面までの距離に等しくなるようにして実現される。放物面反射器１５からの曲率中心に等しい第２の距離だけ離れた位置である前記第２の位置も同様に、当該放物面反射器１５の表面とスプリッタ６５との間の距離ｔと、当該スプリッタ６５と光源２０との間の距離ｂとを加算した和が、曲率中心から当該放物面反射器１５の表面までの距離に等しくなるようにして実現される。このような配置により、放物面反射器１５の放物面断面から反射された反射光ビーム３５が再帰性反射であっても、この反射光ビーム３５を検出することができる。
【００４０】
さらに引き続いて図４を参照すると、ディフューザ６０は、拡散した光ビーム２６が放物面反射器１５の放物面断面の実質的に全体に入射するように、光ビーム２５を拡散させるように構成することができる。このようにしてたとえば、拡散光ビーム２６が放物面反射器１５の放物面断面の実質的に全体に入射させるようにディフューザ６０を選択することができる。特定のスポットから光ビームを反射させるのではなく放物面断面全体から反射させることにより、放物面反射器１５の表面上における塵埃の蓄積のモニタリング精度を上昇させることができ、また、反射効率をモニタリングする装置１０の位置決め精度に課される如何なる制限も解消することができる。
【００４１】
さらに引き続いて図４を参照すると、装置１０は、検出器３０からの１回の読み出し毎に、放物面反射器１５の１つの放物面断面の情報が得られるように構成されている。放物面反射器１５の図９の長さＬ全体をモニタリングするためには、当該放物面反射器１５の長さに沿って長手方向に装置１０を移動させなければならない。しかし、ここで扱うのは主に、放物面反射器１５上に自然に付着する塵埃であるから、特定の状況では、塵埃が覆っている状態が均質であると仮定できる場合もある。それゆえ、特定の実施形態では、放物面鏡１５の図９の長さＬ方向における、好適な間隔を置いた少数のいずれかの場所のみから、反射効率のモニタリング結果をサンプリングすることも可能である。
【００４２】
図５は、放物面反射器１５の反射効率と、焦点に対する当該放物面反射器１５のアライメントとをモニタリングするための装置１０の概略的な断面図である。図５に示した実施例では、光源２０ａと検出器３０ａとを組み合わせたものが、放物面反射器１５の反射効率をモニタリングするように構成されており、光源２０ｂ，２０ｃと検出器３０ｂとを組み合わせたものが、焦点に対する放物面反射器のアライメントをモニタリングするように構成されている。図５に示した実施例では、光源２０ａが放出した光ビーム２５ａは十分に、放物面反射器１５の表面の放物面断面の全体に入射する。このことは、図３および図４に示した実施形態の装置１０を調整することにより実現される。入射光ビーム２５ａに対応する反射光ビーム３５ａは、当該入射光ビーム２５ａの放出元であるポイントへ再帰性反射していく。
【００４３】
さらに引き続いて図５を参照すると、光源２０ｂおよび２０ｃは、焦点距離に対する放物面反射器１５のアライメントをモニタリングするために構成されているので、光源２０ｂおよび２０ｃが放出した光ビーム２５ｂおよび２５ｃは、放物面反射器１５の両端のエッジ４０に近接する場所に入射する。各入射光ビーム２０ｂおよび２０ｃに対応する各反射光ビーム３５ｂおよび３５ｃは、検出器２０ｂにより検出される。
【００４４】
ここで図１〜図４を参照すると、放物面反射器１５の各パラメータをモニタリングするためには、当該放物面反射器１５に対して適切な相対位置に装置１０を設置する必要があることが分かる。上記にて既に述べたように、装置１０は有利には、複数のパラメータをモニタリングするために、放物面反射器１５の表面から所定の高さにある、焦点より上方の位置に位置決めされる。しかし、図３，４に示された装置１０が放物面反射器１５の反射効率をモニタリングするために構成されている場合には、装置１０を放物面反射器１５の曲率中心に配置しなければならない。それゆえ、複数のパラメータをモニタリングするために、図１または図２に示された装置１０を用いる場合には、装置１０を放物面反射器の焦点より上方の位置に配置しなければならない。しかし、反射効率とアライメントとをモニタリングするために、図１や図２に示された装置と図３，４に示された装置とを併用する場合、装置１０は放物面反射器１５の曲率中心に位置決めすることができる。放物面反射器１５をモニタリングするためには、放物面反射器の長さ全体を走査しなければならないので、放物面反射器１５を長さ全体Ｌに沿って走査できるようにするためには、当該放物面反射器１５の片側からもう片側まで装置１０を移動させることができる（図９参照）。複数の放物面反射器１５を有する太陽熱発電フィールドの場合（図９参照）、各放物面反射器１５の長さ方向に各放物面反射器１５を走査することになる。このことを実現するためには、放物面反射器１５の複数のパラメータをモニタリングするための装置１０を所望の位置に位置決めするために必要な位置決め機構を有するシステムにより、当該装置１０を空中に保持することができる。たとえば、前記システムを空中無人機（ＵＡＶ）、係留されたケーブル、ロボットアーム等とすることができる。
【００４５】
図６は、図１〜５に示した、太陽熱発電フィールドの放物面反射器を空中からモニタリングするための装置１０を位置決めするための一実施形態のシステムの概略的なブロック図である。一実施形態では、放物面反射器１５を空中からモニタリングするために、装置１０を当該放物面反射器１５の位置の近傍において移動させた後、当該放物面反射器１５をモニタリングするのに適した位置に当該装置１０を位置決めする。たとえばこのことは、第１のフィールド位置（図７中の１０５）に装置１０を配置した後、放物面反射器１５をモニタリングするための第２のフィールド位置（図７中の１１０）に装置１０を位置決めすることにより実現することができる。本発明の好適な実施形態では、第１のフィールド位置（図７中の１０５）は、後述されるように、装置１０による放物面反射器の反射効率をモニタリングするための装置１０の位置である。同様に、本発明の別の実施形態では、第２のフィールド位置（図７中の１１０）は、後述されるように、装置１０による放物面反射器１５のアライメントをモニタリングするための装置１の位置である。第１のフィールド位置（図７中の１０５）は放物面反射器１５の近傍位置とし、第２のフィールド位置（図７中の１１０）は当該第１のフィールド位置から、当該第１のフィールド位置（図７中の１０５）から求められた太陽放射収集装置の情報を用いて求められる。本発明の１実施形態では、前記第２のフィールド位置は吸収管３８の情報を用いて求められる。こうすることにより、装置１０を放物面反射器１５の近傍において１回移動させると、すなわち第１のフィールド位置（図７中の１０５）まで移動させると、装置１０は当該第１のフィールド位置から、放物面反射器１５をモニタリングするための第２のフィールド位置（図７中の１１０）に位置決めされるので、当該放物面反射器１５をモニタリングするための装置の精確な位置決めを行うことができる。吸収管３８は、第２のフィールド位置（図７中の１１０）を求めるためのマーカとして用いられる。モニタリング装置１０を位置決めするためのマーカとして吸収管３８が用いられるのは、吸収管３８の位置が固定されているからである。このことにより、第２のフィールド位置（図７中の１１０）を求めるために更にマーカを追加して位置決めする必要が無くなる。
【００４６】
更に引き続いて図６を参照すると、システム７０は装置１０を包含する。というのも装置１０は、位置決め用のシステム１０上に取付可能であるからである。システム７０は処理モジュール７５を有し、当該処理モジュール７５は、位置推定モジュール８０と、移動モジュール８５と、テレメトリモジュール９０と、ローカル位置推定モジュール９５とに動作可能に結合されている。位置推定モジュール８０は装置１０の位置および方向を推定するように構成されており、装置１０の位置および方向の情報を処理モジュール７５へ供給するように構成されている。位置推定モジュール８０によってなされた、装置１０の位置および方向のフィードバックは、モニタリング対象である放物面反射器１５に対して相対的な第１のフィールド位置（図７の１０５）にて前記装置１０を位置決めするため、また、装置１０の方向を制御するために用いられる。ここで「方向」とは、質量中心を中心とする装置１０の３方向の回転角として定義されるものである。移動モジュール８５は、装置１０を移動させるように構成されている。
【００４７】
さらに図６を続けて参酌すると、１実施形態では、装置１０を移動させるために移動モジュール８５と装置１０とを機械的に結合することができる。したがって１実施形態によれば、移動モジュール８５が装置１０に機械的に結合されている場合、位置推定モジュール８０とローカル位置推定モジュール９５と装置１０とを１つのユニットとして構成し、移動モジュール８５をこの１つのユニットに機械的に結合することができる。たとえば、放物面反射器１５をモニタリングするための装置１０を位置決めするためにロボットアームを用いる場合には、装置１０と位置推定モジュール８０とローカル位置推定モジュール９５とを含む前記ユニットを移動させるために、当該ユニットを移動モジュール８５に機械的に結合する。他の１つの実施形態では、前記移動モジュール８５はシステム７０を移動させるように構成し、かつ、このシステム７０に装置１０を取り付けられるように構成することができる。処理モジュール７５は、位置推定モジュール８０により供給された装置１０の現在の位置および方向に基づいて、放物面反射器１５の位置に応じた第１のフィールド位置（図７中の１０５）において装置１０が目標方向になるように位置決めされるように、移動モジュール８５を制御するように構成されている。有利には、放物面反射器１５の焦点より上方の或る程度の高さに装置１０を配置する。
【００４８】
さらに図６を続けて参照すると、装置１０を設置すべき第１のフィールド位置（図７中の１０５）の情報をｘ，ｙ，ｚ座標表現で処理モジュール７５に供給することができる。ｘ，ｙ座標は、ｘ，ｙ座標で表された放物面反射器１５の位置情報から導き出すことができ、ｚ座標は、装置１０を設置すべき第１のフィールド位置（図７中の１０５）が放物面反射器１５の焦点より上方になる地上高とされる。１実施形態では、位置推定モジュール８０は全地球測位システム（ＧＰＳ）８１と、方向推定システム８２と、高度センサ８３とを有する。ＧＰＳシステム８１は、装置１０の位置決めを行っている間に当該装置１０の現在の位置をｘ，ｙ座標で供給するように構成されている。方向推定システム８２は、質量中心を中心とした装置１０の方向を推定するものである。一般的に空中機の場合には、３方向の各回転角をそれぞれピッチ（図８中の１１６）、ロール（図８中の１１７）およびヨー（図８中の１１８）と称する。したがって、ピッチ（図８中の１１６）、ロール（図８中の１１７）およびヨー（図８中の１１８）との用語は、空中機の所定の平衡状態からの、当該空中機の各軸を中心とした回転を指す。ＵＡＶを用いて装置１０を空中に位置決めする場合には、ＵＡＶの３方向の回転角をピッチ（図８中の１１６）、ロール（図８中の１１７）およびヨー（図８中の１１８）と称する。たとえば、システム７０がＵＡＶである場合には、方向推定システム８２はこのＵＡＶの３方向の回転角を供給するために、加速度計、ジャイロスコープ、磁力計を含むことができる。高度センサ８３は、装置１０の地上高を推定するためのものである。装置１０の地上高の情報は、放物面反射器１５の焦点より上方の位置に当該装置１０を位置決めするために用いられる。
【００４９】
図６をさらに引き続いて参照すると、モニタリング対象である放物面反射器１５の焦点より上方にある第１のフィールド位置（図７中の１０５）に装置１０を設置すると、ローカル位置推定モジュール９５は当該放物面反射器１５の吸収管３８の情報を取得して、当該吸収管３８の情報を処理モジュール７５へ供給できるようになる。装置１０を第１のフィールド位置（図７中の１０５）に位置決めすることにより、第１のフィールド位置（図７中の１０５）から見ると吸収管３８がローカル位置推定モジュール９５の視野内に入るので、吸収管３８の情報を取得することが可能になる。１実施形態では、装置１０を第２のフィールド位置（図７中の１１０）に位置決めするための基準点として吸収管３８の位置を用いる。これにより、放物面反射器１５をよりモニタリングすることができる。たとえば、処理モジュール７５は、吸収管３８の位置に応じた第２のフィールド位置（図７中の１１０）に装置１０を位置決めするように、吸収管３８の取得された情報から移動モジュール８５を制御してシステム７０の方向を制御するように構成されている。このようにして、吸収管３８の位置を基準点として用いることにより第２のフィールド位置（図７中の１１０）が求められる。よって、まず最初に、放物面反射器１５に対して相対的な第１のフィールド位置（図７中の１０５）に装置１０を位置決めした後、吸収管３８の位置に応じて求められた第２のフィールド位置（図７中の１１０）に当該装置１０を位置決めするということになる。前記第２のフィールド位置（図７中の１１０）は有利には、装置１０が吸収管３８と一直線になるようにすることができる。このようにして第２のフィールド位置（図７中の１１０）を、装置と吸収管３８とが一直線に並ぶ位置とすることができる。しかし他の実施形態では、第２のフィールド位置（図７中の１１０）と吸収管３８とを一直線に配列することはできないが、吸収管３８から横方向に導出した位置を第２のフィールド位置とすることもできる。その際には吸収管３８の位置が、装置１０を第２のフィールド位置（図７中の１１０）に位置決めするための基準点として用いられる。
【００５０】
さらに引き続いて図６を参照すると、装置１０は第２のフィールド位置（図７中の１１０）において、放物面反射器１５の複数のパラメータをモニタリングするように構成されている。放物面反射器１５全体を走査するためには、装置１０をこの位置で、当該放物面反射器１５の長さ方向に動かす。このようにして装置１０は、放物面反射器１５の長さ方向において複数の第２のフィールド位置（図７中の１１０）から放物面反射器１５をモニタリングするようになる。装置１０が第２のフィールド位置（図７中の１１０）に留まるようにｘ座標値およびｙ座標値を変化させてシステム７０の方向を制御することにより、当該第２のフィールド位置（図７中の１１０）において放物面反射器１５の長さ方向において装置１０を動かすことができる。その際には、ｚ座標値は一定に維持される。装置１０を放物面反射器１５の焦点より上方にある第１のフィールド位置（図７中の１０５）に配置することにより、この第１のフィールド位置から吸収管３８の情報を容易に取得できるので、第２のフィールド位置（図７中の１１０）を容易に求めることができる。
【００５１】
１実施形態では、上述のように、求めるべき第２のフィールド位置（図７中の１０５）を放物面反射器１５の曲率中心とし、放物面反射器１５をモニタリングするために装置１０をこの曲率中心に位置決めすることができる。装置１０を吸収管３８の位置に整合させることにより、装置１０を放物面反射器１５の曲率中心に容易に位置決めすることができる。吸収管３８は通常、放物面反射器１５の焦点にあり、曲率中心は放物面反射器１５から焦点までの距離の２倍である。移動モジュール８５は、システム７０の方向を制御することにより装置１０を第２のフィールド位置（図７中の１１０）に位置決めするように、処理モジュール７５によって制御される。ローカル位置推定モジュール９５の詳細については、後に説明する。
【００５２】
さらに引き続いて図６を参照すると、モニタリング装置はｘ，ｙ，ｚ座標を用いて第１のフィールド位置（図７中の１０５）に位置決めされる。モニタリング装置１０を第１のフィールド位置（図７中の１０５）に位置決めするため、位置推定モジュール８０のＧＰＳシステム８１は、装置１０のｘ，ｙ座標を推定するように構成されており、高度センサ８３は、当該装置１０のｚ座標を推定するように構成されている。その後、吸収管３８の位置に応じて装置１０の方向を制御することにより、装置１０を第２のフィールド位置（図７中の１１０）に位置決めする。装置１０は、第１のフィールド位置（図７中の１０５）自体にある放物面反射器１５の表面から上の所望の高さに位置決めできるので、第２のフィールド位置（図７中の１１０）にあるときの装置１０のｚ座標は第１のフィールド位置（図７中の１０５）のｚ座標と等しくなる。
【００５３】
続けて図６を参照すると、テレメトリモジュール９０は、処理モジュール７０と遠隔ステーションまたは装置との間のデータ転送を行うために構成されている。たとえば、テレメトリモジュール９０を用いて装置１０の位置情報および吸収管３８の位置を遠隔ステーションへ転送することができ、また、テレメトリモジュール９０を用いて、遠隔ステーションから送信されたデータを処理モジュール７５へ供給することもできる。バッテリーの充電情報も、テレメトリモジュール９０を用いて遠隔ステーションへ送信することができる。要望に応じて、テレメトリモジュール９０がデータを無線または有線で伝送するように構成することができる。システム７０はまた、当該システム７０の処理モジュール７５およびモジュール８０，８５，９０，９５を動作させるための電力を供給するための電源１００も含む。有利には、システム７０と装置１０とは組み合わされて使用されるので、処理モジュール７５が処理ユニット５０の機能を果たすように構成することができる。このことを実現するためには、図６に示されているように、処理モジュール７５を検出器３０に動作可能に結合することができる。その場合には処理モジュール７５は、装置１０を位置決めするため、また放物面反射器１５の複数のパラメータを推定するために、移動モジュール８５を制御するように構成される。処理モジュールに結合されたテレメトリモジュール９０は、当該処理モジュール７５により推定されたパラメータの値を、当該パラメータのさらなる解析のために遠隔ステーションへ転送するように構成することができる。
【００５４】
さらに続けて図６を参照すると、システム７０は、放物面反射器１５のモニタリング装置１０の位置決めを行うＵＡＶ、ロボットアーム等とすることができる。システム７０をＵＡＶとすることにより、人の手を入れることを少なくして装置１０の位置決めを容易に行えるという利点が奏される。たとえば、システム７０がＵＡＶである場合、装置１０をこのＵＡＶに取り付け、装置１０を第１のフィールド位置（図７中の１０５）に位置決めするように、かつその後に、放物面反射器１５をモニタリングするための第２のフィールド位置（図７中の１１０）に当該装置１０を位置決めするように、ＵＡＶの位置を制御することができる。システム７０が装置１０を位置決めするロボットアームとして構成されている場合には、装置１０と位置推定モジュール８０とローカル位置推定モジュール９５とを含むユニットに、移動モジュール８５を機械的に結合することができる。
【００５５】
さらに続けて図６を参照すると、他の１つの実施形態では、装置１０を第１のフィールド位置（図７中の１０５）に位置決めし、その後に続けて第２のフィールド位置（図７中の１１０）に位置決めするように、移動モジュール８５を遠隔制御することができる。装置１０の位置情報についてのフィードバックを遠隔ステーションまたは装置へ供給し、装置１０の位置を制御するための命令を、遠隔ステーションからテレメトリモジュール９０を介して処理ユニット７５へ供給することができる。たとえば、位置推定モジュール８０により出力された装置１０の現在の位置をオペレータが見て、放物面反射器１５に対して相対的な第１のフィールド位置（図７中の１０５）に装置１０を位置決めするように移動モジュール８５を制御するための命令を処理ユニット７５へ供給することができる。装置１０が第１のフィールド位置（図７中の１０５）に位置決めされると、放物面反射器１５をモニタリングするために装置１０を位置決めすべき第２のフィールド位置（図７中の１１０）が吸収管３８の位置に応じて特定され、オペレータは、装置１０を第２のフィールド位置（図７中の１１０）に位置決めするために当該装置１０の方向を制御するように移動モジュール８５を制御するための命令を処理モジュール７５へ供給することができる。
【００５６】
図６をさらに続けて参照すると、１実施形態では、ローカル位置推定モジュール９５は、吸収管３８の画像を取得してこの取得した画像を処理モジュール７５へ供給するように構成された撮像装置を有する。処理モジュール７５は、装置１０を第２のフィールド位置（図７中の１１０）に位置決めするために、取得された前記画像中における吸収管３８の位置に応じてシステム７０の方向を制御するために移動モジュール８５を制御するように構成されている。たとえば１実施形態では、ローカル位置推定モジュール９５の前記撮像装置の視野が設定可能であるように当該撮像装置を構成することができる。したがってまず最初は、撮像装置の狭視野を用いて吸収管３８を撮像し、その後に、当該撮像装置の広視野を用いて得られた当該吸収管３８の画像に応じて、ローカル位置推定モジュール９５の当該撮像装置の狭視野内に当該吸収管３８をアライメントするために動かすように、位置決めモジュール８５を制御することができる。その後、装置１０を第２のフィールド位置（図７中の１１０）に位置決めするために前記撮像装置の狭視野の基準座標に吸収管３８が整合するように動かすため、移動モジュール８５を制御することができる。この基準座標は、装置１０を位置決めすべき第２のフィールド位置に応じて求めることができ、基準座標はたとえば、吸収管が狭視野の中心に整合するように狭視野の中心に相当することができる。吸収管３８を撮像装置の狭視野の中心に整合させることにより、装置１０が吸収管３８にアライメントされるように当該装置１０を第２のフィールド位置（図７中の１１０）に位置決めすることができる。しかし、装置１０を吸収管３８にアライメントする必要はないが、横方向における吸収管３８からの装置１０のずれがある程度必要になる場合がある。そのような場合には、吸収管３８を撮像装置の狭視野の中心に整合することはないが、撮像装置の狭視野の中心からの横方向における吸収管３８のずれを持たせることが可能である。
【００５７】
さらに引き続いて図６を参酌すると、他の１つの実施形態では、広視野の撮像装置と狭視野の撮像装置とが同じ機能を果たすように構成することができる。有利には、狭視野を用いて吸収管３８の画像を得るための撮像装置として赤外線撮像装置を使用することができる。赤外線で撮像することにより、暗い夜間でも撮像を行えるという利点が奏される。他の１つの実施形態では、前記ローカル位置推定モジュール９５が広視野撮像装置と送信器および受信器とを有することにより、当該ローカル位置推定モジュール９５が吸収管を狭視野で検出するように構成することができる。送信器および受信器は、タイムオブフライト方式、レーダ方式、超音波方式（強度方式またはＴＯＦ）およびソナー等を含む原理を用いて吸収管を検出するように構成することが可能であるが、これらの具体的な原理に限定されることはない。
【００５８】
図７は、本願の１実施形態の、放物面反射器の曲率中心に図１〜４の装置１０を位置決めを行う、本願の１実施形態の概略図である。図７に示された実施例では、図６のシステム７０は、放物面反射器１５の複数のパラメータをモニタリングするための装置１０を位置決めするＵＡＶとして構成されている。システム７０は、放物面反射器１５に対して相対的な、１０５で示された第１のフィールド位置に位置決めされる。第１のフィールド位置へのシステム７０の位置決めは、図６の位置推定モジュール８０により出力された当該システム７０の現在位置のフィードバックを用いて行われる。システム７０の現在位置に相当するｘ座標およびｙ座標は、位置推定モジュール８０の図６のＧＰＳシステム８１を用いることにより得られる。ＧＰＳシステムの精度は一般的に４〜５ｍであるから、システム７０を第１のフィールド位置１０５に位置決めする精度も４〜５ｍとすることができる。それゆえ、第１のフィールド位置１０５は斜線部分１０５で示したようになる。その後、装置１０が放物面反射器１５をモニタリングするために、１１０で示された第２のフィールド位置にシステム７０を位置決めしなければならない。この実施形態では、放物面反射器１５をモニタリングするのに望ましい位置である第２のフィールド位置１１０にシステム７０を位置決めするために図６のローカル位置推定モジュール９５を用いることにより、ＧＰＳシステム８１の低精度が補償される。図７の実施例では、第２のフィールド位置１１０は放物面反射器１５の曲率中心である。図７の実施例に示されているように、システム７０を第２のフィールド位置１１０に位置決めするためには、第１のフィールド位置１０５から、斜線部分１１１で示された広視野を用いて吸収管３８を撮像する。その後、ローカル位置推定モジュール９５の撮像装置の、斜線部分１１２で示された狭視野内に吸収管３８が来るように、システム７０をアライメントさせる。次に、吸収管３８をローカル位置推定モジュール９５の撮像装置の狭視野１１２の中心にアライメントするようにシステム７０を制御する。撮像装置の狭視野１１２内において当該狭視野１１２の中心に吸収管３８をアライメントする際には、吸収管３８を撮像装置の狭視野１１２の中心にアライメントするようにシステム７０の方向を制御するために移動モジュール８５を制御する。このように、吸収管３８をローカル位置推定モジュール９５の撮像装置の狭視野１１２の中心にアライメントすることにより、モニタリング装置１０が放物面反射器１５の曲率中心に、すなわち第２の位置１１０に位置決めされるようにシステム７０を位置決めすることができる。
【００５９】
したがって、ここで図１〜７を参照すると、ここで記載した実施形態では、放物面反射器１５をモニタリングする装置１０を位置決めするために吸収管３８の情報が用いられる。既に述べたように、ＧＰＳシステム８１の精度はあまり高くないので、放物面反射器１５をモニタリングするのに望ましい位置に装置１０を位置決めするためにＧＰＳシステム８１を用いることはできない。したがって、ここで記載した実施形態では、システム７０は第１のフィールド位置１０５に近似的に位置決めされ、その後に、放物面反射器１５をモニタリングするのに望ましい位置である第２のフィールド位置１１０にシステム７０を位置決めすることができる。このようにして、放物面反射器１５の近傍まで、すなわち第１のフィールド位置１０５の近傍までシステム７０を誘導するためにはＧＰＳシステム８１を使用し、その後に、放物面反射器１５をモニタリングするための第２のフィールド位置１１０にシステム７０を位置決めする。
【００６０】
ここでＵＡＶを取り上げて、放物面反射器１５のモニタリング装置１０の空中位置決めの詳細を説明する。図８は図１〜７に基づいており、ここでは、太陽熱発電フィールド（図９中の１２０）の図１の１つまたは複数の放物面反射器１５をモニタリングする図１〜５の装置１０を、空中に位置決めするための図６のシステム７０として構成されたＵＡＶ１１５の、本発明の１実施例を示す。システム７０として構成されたＵＡＶ １１５は、放物面反射器１５を空中からモニタリングする１実施例である。たとえば、装置１０の要件を考慮すれば、ＵＡＶ １１５を１／２ｍとし、そのペイロードを約５００ｇｍｓとしなければならない場合がある。ＵＡＶ １１５は放物面反射器１５の長さ方向に飛行し、その飛行中に、当該放物面反射器１５の反射効率と、焦点に対する当該放物面反射器１５のアライメントとに関するデータを収集および記録する。放物面反射器１５の放物面形状により、放物面反射器１５に対するモニタリング装置１０の位置に厳しい要件が課される。装置１０が放物面反射器１５をモニタリングできるようにするためには、ＵＡＶ １１５は放物面反射器１５の表面の上方を、最大数ｃｍの精度の高さで飛行することが要求される。横方向にも同様の精度が要求される。このような精度が要求される原因は、放物面反射器１５の放物面形状にある。というのも、放物面反射器の表面に入射した光ビーム２５は再帰性反射しないからである。それゆえ、このことに対応するためには、放物面反射器１５の表面により反射された反射光ビーム３５が検出器３０に当たるように光源２０と検出器３０とを装置１０内に配置する。放物面反射器１５の表面から或る程度の距離だけ離れた場所でのみ、反射光ビーム３５は検出器３０に入射する。放物面反射器１５の表面からのこの距離を考慮して、光源２０と検出器３０とは装置１０内に配置される。このようにして、放物面反射器１５の表面より上方の或る程度の高さに装置１０を配置することにより、この距離を設けることができる。このことを実現するためには、放物面反射器１５をモニタリングするための第２のフィールド位置（図７中の１１０）に装置１０を位置決めするための、ＵＡＶ １１５による非常に高精度の位置制御が必要となる。
【００６１】
さらに続けて図８を参照すると、放物面反射器１５のモニタリング装置１０を位置決めするためには、ＵＡＶ １１５の方向が重要な役割を果たす。装置１０はＵＡＶ １１５上に設置されているので、装置１０の方向はＵＡＶ １１５の方向となる。５．ピッチ角１１６やロール角１１７に誤差があると、ＵＡＶ １１５を焦点から遠ざけてしまうことになるので、装置１０が放物面反射器１５の焦点から離してしまう傾向がある。その上、ヨー１１８に誤差があると、反射光ビーム３５が検出器３０に入射する面積が増大してしまい、この面積増大により、反射光ビーム３５の入射面積が検出器３０の面積より大きくなってしまう。位置決めおよび方向の要件に関して有利なのは、ＵＡＶ １１５をホバリング型ＵＡＶとすることである。図８の実施例ではＵＡＶ １１５は、太陽熱発電フィールド（図９中の１２０）の１つまたは複数の放物面反射器１１５をモニタリングする装置１０を位置決めするクワッドロータＵＡＶである。クワッドロータＵＡＶ １１５はボディ１１９を有し、このボディ１１９は４つのロータ１２０により上昇および推進される。これら４つのロータ１２０の速度を変化させることにより、ＵＡＶ １１５を制御する。この実施例では、ＵＡＶ １１５の前記４つのロータ１２０は、図６のシステム７０の図６の移動モジュール８５に包含される。複数のパラメータを図７の第２のフィールド位置１１０からモニタリングするためには、ＵＡＶ １１５を各放物面反射器１５の長さ方向において、図７の各第２のフィールド位置１１０にてホバリングすることができる。ＵＡＶ １１５のホバリングは、図６の位置推定モジュール８０の図６の方向推定システム８２により供給されたＵＡＶ １１５の現在方向のフィードバックを用いて当該ＵＡＶ １１５の方向を制御することにより、高精度で実現することができる。クワッドロータＵＡＶであるＵＡＶ １１５は、前記４つのロータ１２０を制御することによって高精度でホバリングすることができる。
【００６２】
さらに続けて図８を参酌すると、一般的にＵＡＶの飛行形態はアンダーアクチュエートであり、内因的に不安定である。それゆえ、飛行を安定化させるためにはＵＡＶ １１５を制御しなければならない。ＵＡＶ １１５の飛行は、ＵＡＶ １１５の方向を制御することにより安定化される。位置推定モジュール８０の方向推定システム８２がＵＡＶ １１５の３方向の各軸における回転角を求め、求めたこれらの回転角を処理モジュール７５へ供給する。これらの求めた回転角に従い、処理モジュール７５はＵＡＶ １１５の方向を求めるように構成されている。この求めた方向に従い、処理モジュール７５は移動モジュール８５を制御することによってＵＡＶの方向を制御するように構成されている。このようにして、方向推定システム８２と処理モジュール７５と移動モジュール８５とはループを成すように動作し、ＵＡＶ １１５の方向を連続的に制御できるようになる。以下、このループを内部制御ループと称する。このような内部制御ループにより、ＵＡＶ １１５の飛行中にＵＡＶ １１５の方向を連続的に制御することができる。よって、ＵＡＶ １１５の方向を制御するためのアルゴリズムを処理モジュール７５に記憶するか、または、処理モジュール７５に動作可能に結合されたメモリに記憶することができる。他の１つの実施形態では、オペレータからの命令により方向を遠隔制御することもできる。オペレータには、上述のようにして求められた方向が図６のテレメトリモジュール９０を介して供給され、ＵＡＶ １１５の方向を制御するためのオペレータからの命令が処理モジュール７５へ供給されるようにすることができる。規格品の非常に小型のＭＥＭＳ加速度計やジャイロスコープを使用することができるので、数ｇの重量かつ並の所要計算能力で、飛行安定化を実現することができる。
【００６３】
さらに続けて図８を参照すると、内部制御ループの始めに更に、ＵＡＶ １１５を誘導するための外部制御ループがプログラミングされている。この外部制御ループは、高度、位置および飛行経路に応じてＵＡＶを制御することができ、よって、外部制御ループはＵＡＶ １１５の位置のフィードバックを必要とする場合がある。図６のＧＰＳシステム８１が、ＵＡＶ １１５の現在位置のｘ座標およびｙ座標を供給する。ＧＰＳレシーバはこのような用途に幅広く使用されており、ＵＡＶの所望の重量およびパワーに合致する。しかし、上記で既に述べたように、ＧＰＳシステム８１は最小で４〜５ｍの位置精度しか実現することができない。それゆえ、ＧＰＳシステム８１をローカル位置推定モジュール９５によって補強する。ＵＡＶ １１５は、ＧＰＳシステム８１により供給されたフィードバックを用いて図７の第１のフィールド位置１０５に位置決めされ、その後にＵＡＶは、ローカル位置推定モジュール９５により供給されたフィードバックを用いて図７の第２のフィールド位置１１０に位置決めされる。
【００６４】
図９は、複数の放物面反射器１５を含む太陽熱発電フィールド１２２の１実施例の概略図である。太陽熱発電フィールド１２２のこれら複数の放物面反射器１５をモニタリングするためには、図８のＵＡＶ １１５を、太陽熱発電フィールド１２２の複数の放物面反射器１５の上方において飛行させる必要がある。各放物面反射器１５間を飛行するためには、図６のＧＰＳシステム８１により供給される位置情報のフィードバックを位置情報源として用いる。この情報は、１つの放物面反射器１５から別の１つの放物面反射器１５へ誘導するために用いられる。たとえば、ＵＡＶ １１５が１つの放物面反射器１５の長さ全体にわたって飛行すると、図８のＵＡＶ １１５は、次の放物面反射器１５に対する、図７の第１のフィールド位置１０５に位置決めされる。その後、図６のローカル位置推定モジュール９５により供給されたフィードバックを用いて、ＵＡＶ １１５を図７の第２のフィールド位置１１０に位置決めする。図９には、ＵＡＶ １１５の経路１２５の一例を示している。複数のパラメータをモニタリングするためにＵＡＶ １１５が太陽熱発電フィールド１２２の放物面反射器１５の上方を飛行するように、ＵＡＶ １１５の経路１２５を複数の連続した中間地点１２６としてプログラミングすることができる。これらの連続した各中間地点１２６は、放物面反射器１５の長さ方向における図７の各第２のフィールド位置１１０とすることができる。数ｃｍの精度での経路追跡を保証できる、実績のある誘導アルゴリズムは種々存在する。この追跡の精度は前進速度に依存し、速度が低いほど精度は良好になる。ＵＡＶ １１５はクワッドロータＵＡＶであるから、ホバリングが可能である。このホバリングによって前進速度を低くすることができ、これにより経路追跡精度を向上させることができる。
【００６５】
図９に関してはさらに、クワッドロータＵＡＶの消費電力は約５Ｗであり、航続時間は約３０分であることが文献にて報告されている。前進速度を約２ｍ／ｓとすると、良好な追跡精度を実現することができる。通常の放物面反射器１５のサイズが約１００ｍであると仮定すると、各１つの放物面反射器１５の走査時間は約１分になり、１回のバッテリーで走査できる放物面反射器１５は約３０個になる。したがって、バッテリーを１回フル充電させると、通常の太陽熱発電フィールド１２２のうち、１機のＵＡＶ １１５で走査できる割合は２０〜３０％に近づく。それゆえ、太陽熱発電フィールド１２２全体を走査するためには、３〜５回の飛行で十分となる。この走査を行う頻度はそれほど多くしなくても良いので、この走査を行う期間を数日としてスケジュールすることができる。１つの実施形態では、ＵＡＶ １１５を充電するための充電ステーション（図示されていない）を太陽熱発電フィールド１２２に設置することができる。有利には、太陽熱発電フィールド１２２内の複数の所定の場所に前記充電ステーションを複数設置して、バッテリーを充電するために、ＵＡＶ １１５をいずれかの充電ステーションに位置決めするように制御することができる。充電した後は、ＵＡＶ １１５は放物面反射器１５の走査プロセスを続行することができる。
【００６６】
他の１つの実施形態では、空中からの放物面反射器１５のモニタリングは、装置１０を揚げることができる係留されたケーブルを用いて実現することもできる。このような係留ケーブルにより運搬機は常に案内される状態になるので、運搬機を高精度で制御する必要性が大幅に小さくなる。これは、測定に十分な高さの、トラフより高所またはトラフの隣にすることができる。図１０に、係留ケーブルを用いて図１〜５の太陽熱発電フィールドモニタリング装置１０を空中に位置決めする１実施例の上から見た概観を示す。図１０に示された実施例では、係留ケーブル１３０が太陽熱発電フィールド１２２の放物面反射器１５の長さ方向に延在するように設置されている。装置１０の移動は、この係留ケーブル１３０によって誘導することができる。有利には、上記の実施形態にて既に説明したように、係留ケーブル１３０が放物面反射器１５の焦点より上方に来るように、この係留ケーブル１３０を設置することができる。
【００６７】
図１１は、図１〜１０を参照して、太陽熱発電フィールド１２２の１つまたは複数の放物面反射器１５の複数のパラメータをモニタリングする装置１０を位置決めする、１実施形態の方法の流れ図である。ブロック１３５において、各放物面反射器１５の位置に応じて第１のフィールド位置１０５に装置１０を位置決めする。次にブロック１４０において、各放物面反射器１５の吸収管３８の情報を取得する。次にブロック１４５に移行して、吸収管３８の情報に応じて、各放物面反射器１５の焦点より上方にある第２のフィールド位置１１０に装置１０を位置決めする。
【００６８】
さらに他の光源２０や検出器３０を追加して装置１０に組み込むことにより、図１〜１１に示された実施形態を用いて、放物面反射器１５の他の複数のパラメータのモニタリングを同様に行うことも可能になる。図１〜１１に示された実施形態は、太陽発電プラントの放物面反射器１５のモニタリングを対象としており、図１〜１１の実施例に示した放物面反射器１５は放物面トラフ型であるが、上述の実施形態で説明した、放物面反射器１５のモニタリング装置１０の位置決め技術は、他の種類の集光型太陽発電プラントをモニタリングする装置１０を位置決めするためにも使用することができる。しかし、集光型太陽発電プラントの種類が異なる場合には、装置１０への光源２０および検出器３０の配置を変更しなければならない場合がある。ヘリオスタットを利用した集光型太陽発電プラントの場合、光源および検出器の位置決めに関する要求は緩和される。
【００６９】
ここで記載した実施形態により、太陽熱フィールドの１つまたは複数の放物面反射器を空中からモニタリングする装置を位置決めすることができる。空中からのモニタリングは、人の手が入るのを少なくして太陽熱フィールドを容易にモニタリングできるという利点を奏する。吸収管の位置に応じて放物面反射器モニタリング装置を位置決めすることにより、付加的なマーカを用いる必要なく、装置の位置決めを行えるという利点が奏される。このようにして、インフラ設備を何ら追加する必要なく、上記のシステムを既存の太陽熱フィールドに使用することができる。
【００７０】
実施例
図１２に、図１〜５の装置１０の各構成要素の寸法および位置の計算の一例を示す。
【００７１】
図１２は図４を参照して、装置１０の概略を示している。図１２に示された実施例では、放物面反射器１５の口径の長さＡは５．７７ｍである。図９に示した放物面反射器１５の長さＬは４ｍである。放物面反射器１５の焦点距離Ｆは１．７１ｍであり、奥行Ｄは１．２１ｍである。吸収管３８の直径ｄは５０ｍｍであり、放物面反射器１５から曲率中心までの距離Ｃは３．４２ｍである。ビームスプリッタ６５の長さＳは５０ｍｍであり、検出器の長さＤＬは３０ｍｍである。ビームスプリッタ６５と光源２０との間の距離ａは１５ｍｍであり、検出器３０とビームスプリッタ６５との間の距離ｂは１５ｍｍである。装置１０の各構成要素のサイズおよび寸法、ならびに、各構成要素間の距離については、重量を低減して装置１０をコンパクトに構成することができる。このように構成できることにより、放物面反射器１５の複数のパラメータのモニタリング装置を容易に、かつより良好な精度で位置決めすることができる。
【００７２】
特定の有利な実施形態を参照して本発明を詳細に説明したが、本発明はこれらの具体的な実施形態に限定されないことは明らかである。むしろ、本発明を実施するために現時点で最良の態様を記載した本願の開示内容を当業者が参酌すれば、本発明の範囲および思想を逸脱することなく、多くの変更および改良を行うことが可能である。よって本発明の範囲は、上記の記載にて開示したものではなく、特許請求の範囲に記載されたものである。この特許請求の範囲の解釈および範囲に包含される改良、変更および修正はすべて、その範囲に含まれると見なすべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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