摘要：定日镜场是塔式热发电站中最重要的部分，约占总成本的一半以上。而无线传感器网络作为一种前沿的研究领域，一个光热电站采用无线可以减少建设成本和维护成本，为此采用了OPNET对无线传感器网络在定日镜场的应用进行了仿真。

    1 概述
    随着世界经济的高速发展，化石能源日益枯竭，自然环境质量越来越差，人们开始把目光放到可再生能源上。而太阳能作为一种清洁的可再生能源，已成为新能源的重要组成部分，并不断得到发展。太阳能发电可分为光热转换和光电转换两种方式。而塔式太阳能热发电是大型太阳能发电中最为经济和最具市场前景的发电方式。
    塔式太阳能热发电系统结构如图1所示。聚光镜场主要用于接收和汇聚太阳辐射能，其成本占据发电站建设总成本的一半以上，是构建太阳能热电站中需着重考虑的因素。无线传感器网络系统以其组网的灵活性、·拓扑的多样性以及后期维护、扩展的便捷性越来越受到重视。塔式太阳能热电站的定日镜场面积巨大，镜场内没有大型遮挡物、也没有大功率电机等强电磁干扰源。一个太阳能热电站采用无线网络估计可节省上千米电缆和相关安装、调试工程量，缩短施工安装工期，提高基建效率，还可避免因电缆受机械损伤或啮齿动物撕咬引起的设备故障。

    2 定日镜场的无线传感器网络
    塔式太阳能热电站定日镜场的特点是定日镜数量大、布置紧凑，定日镜排布方式有辐射网格和直线排列，需采集和传输的数据很简单（只需对定日镜的传动机构进行控制）。根据定日镜场的特点，其控制网络采用无线设计是一种有效可靠的选择方式。实际的定日镜无线传感器物理模型如图2所示。

    2.1辐射型定日镜场
    本文中定日镜场采用美国休斯顿大学Lipps和Vanthull提出的放射状栅格法分布的聚光镜场排列方式。其优点在于避免了定日镜处于相邻定日镜反射光线的正前方而造成的遮挡损失。放射状栅格法分布设计中，定日镜通常被安置在以（0, 0, 0）点为圆心的若干个同心圆弧上，接收塔位于原点，如图3所示，离塔较近的镜子排列较密，而离塔较远的镜子排列较疏。

    2.2 ZigBee拓扑的确定
    假设定日镜布置在长58m、宽35m的区域内，采用辐射网络的排列方式，定日镜场中总共包含106面定日镜。根据ZigBee组网规定，主干网由1个协调节点、106个终端节点构建，无线节点的传输速率为250kb/5，保证负载非常富裕。定日镜场的控制系统通过无线网络与就地控制单元通信。ZigBee网络的拓扑形式如图4所示。

    星型拓扑的最大优点是结构简单，但需把每个终端节点放在中心节点的通信范围内，限制了无线网络的覆盖范围。而塔式太阳能热电站定日镜场的特点是定日镜数量大，所以不适合星型网络拓扑结构。网型拓扑的路由拓扑是动态的，不存在一个固定可知的路由模式，信息传输时间更加依赖瞬时网络连接质量，因此难以预计。更重要的是，即使对一个经验丰富的网络设计师来说，定性分析网型算法也是一件极具挑战的工作。由此可知，塔式太阳能热电站定日镜场不适合网型拓扑结构。在分布范围相对较大的应用场合，树型拓扑结构是一种合适的结构形式，它保持了星型拓扑的简单性，即较少的上层路由信息、较低的存储器需求，其成本必然也较低，所以本文采用树型拓补结构。

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