CN104646340A - 一种光伏阵列自检测清洁装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种光伏阵列自检测清洁装置，包括支架、去污装置和驱动装置，支架设置在光伏阵列的周围，去污装置设置在支架上，并由驱动装置驱动其在支架上运动；它还包括检测装置和控制单元；检测装置包括温度传感器、红外热成像传感器与光影成像传感器；控制单元接收检测装置的温度、红外热成像和反光信息，当环境温度与红外热成像温度的差值超过预设的温度阈值，利用红外热成像和反光信息确定是需要清洁还是光伏阵列故障，若需要清洁则启动驱动装置。本发明能够自动检测判定是否需要清洁，并且在清洁后进行检测验证清洁效果，同时附加光伏阵列热斑等故障诊断功能，有效解决船用太阳能电池玻璃表面人工清洁麻烦、成本高、清洗不到位等问题。

Description

一种光伏阵列自检测清洁装置
技术领域
本发明涉及清洁技术领域，尤其涉及一种光伏阵列自检测清洁装置。
背景技术
21世纪是全世界大规模开发利用海洋资源、扩大海洋产业、发展海洋经济的新时期。世界正在进入海洋大发展时代，我国海洋开发正不断向深度和广度扩展，维护海洋权益、获取海洋资源的形势日益呈现出激烈竞争的局面，海洋科技的发展受到了前所未有的重视。而与此同时，随着石化能源的日益枯竭和节能环保法规的日趋严格，广泛应用清洁可再生能源已经成为全球发展的共识。在此背景之下，海洋新能源的研究和开发应用成为研究的重点和热点。
太阳能作为目前世界上最有发展潜力的清洁能源之一，在海洋环境下，适用于海岛设施、海洋平台、远洋船舶等长期处于独立工作状态的设备。现如今，太阳能光伏不仅运用在海洋结构物、海洋航行器等单体设备上，在海岛或者近海人工漂浮平台上构建大型光伏阵列也被广泛尝试。
在海洋环境下使用太阳能光伏，必须充分考虑苛刻的环境因素。海洋环境相比陆地环境要复杂的多，例如船舶顶层甲板上的海洋空气中含有大量的气体污染物（SO2和NOx）、固体颗粒（灰尘颗粒和盐粒等）以及强风、浓雾、雨雪和冰雹等，多种环境因素对于太阳能电池会产生不同程度的影响。由于太阳能电池的玻璃表面直接与海洋环境接触，同时其光谱透过率又制约着太阳能电池的光电转换效率，可以认为玻璃表面是主要的影响部位。海洋环境因素的综合作用一方面会通过玻璃表面的遮挡效应，降低透射进入太阳能电池的太阳辐照强度；另一方面会加剧太阳能电池，特别是其玻璃表面的腐蚀磨损，降低其可靠性，进而影响电力输出特性。因此，通过合理清洁减缓太阳能电池玻璃表面的损伤十分重要。
对于陆用光伏阵列中太阳能电池玻璃表面的清洁，主要是通过人工或操作清洁车，大面积冲刷清洗，根据电池表面实际积灰程度，确定清洁周期。但这种方式需要耗费大量的人力、物力，且特别不适用于船用光伏阵列。同时现有的清洁方式主要是针对灰尘这单一的污染物，对于减缓多因素作用下太阳能电池玻璃表面损伤的效果有限。
同时现有的太阳能电池清洁装置缺乏自检测装置，不能判断污损程度和清洁效果，很难做到自动清洁。
对现有的专利技术文献检索发现，与本专利相关的有以下几个：发明专利“太阳能电池板自动清洁***”（专利号：ZL200810301283.8）其检测装置需对每一块太阳能电池都进行特殊处理，同时难以适应整个光伏阵列的清洁。发明专利“太阳能电池板清洁***” （专利号：ZL200910308953.3）其缺少自检测装置。综上所述，现有清洁技术存在安装复杂、成本高、清洗不到位等问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：针对上述现有技术中存在的不足，提供一种光伏阵列自检测清洁装置，可以自检测判定是否需要清洁，同时附加太阳能电池板热斑等故障诊断功能，能够有效解决船用太阳能电池玻璃表面人工清洁麻烦、成本高、清洗不到位等问题。
本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种光伏阵列自检测清洁装置，包括支架、去污装置和驱动装置，所述的支架设置在光伏阵列的周围，去污装置设置在支架上，并由驱动装置驱动其在支架上运动；其特征在于：它还包括检测装置和控制单元；检测装置包括温度传感器、红外热成像传感器与光影成像传感器，温度传感器用于获取环境温度，红外热成像传感器用于获得光伏阵列的温度分布图，光影成像传感器用于获得光伏阵列的反光信息；控制单元用于接收检测装置的温度、红外热成像和反光信息，当环境温度与红外热成像温度的差值超过预设的温度阈值，则利用红外热成像和反光信息确定是需要清洁还是光伏阵列故障，若需要清洁则启动驱动装置。
按上述方案，所述的去污装置包括第一级和第二级，由控制单元选择其中一个；其中第一级为高压水喷射装置，包括设置在支架上沿支架运动的进水管，进水管的一端设有外接供水口，进水管上设有若干个相互平行的单孔高压水喷头，单孔高压水喷头的开启个数、水压、时间由所述的控制单元控制；第二级为海绵擦装置，包括设置在支架上沿支架运动的储液盒，储液盒的下方设有可更换式海绵擦，二者之间通过有孔隔板相连，储液盒中设有清洁液。
按上述方案，所述的去污装置还包括第三级，为刷板装置，包括设置在支架上沿支架运动的同步带，同步带上设有毛刷。
按上述方案，它还包括报警装置，与所述的控制单元连接，当光伏阵列故障时控制单元启动报警装置。
按上述方案，它还包括远程人工控制器和无线通讯单元，远程人工控制器通过无线通讯单元给所述的控制单元发送控制命令。
本发明的有益效果为：
1、通过增加检测装置，能够自动检测判定是否需要清洁，并且在清洁后进行检测验证清洁效果，同时附加光伏阵列热斑等故障诊断功能，能够有效解决船用太阳能电池玻璃表面人工清洁麻烦、成本高、清洗不到位等问题。
2、通过将去污装置进行分级操作，针对不同污染物采取不同的清洁策略，提升了去污能力，从而适应船舶等更恶劣的环境，还可以根据实际需求和成本要求选择各级去污装置。
3、通过增加远程人工控制器，在自动的基础上增加手动进行辅助。
附图说明
图1是本发明一实施例的俯视图。
图2是本发明一实施例的侧视图。
图3是图1中海绵擦装置的结构示意图。
图中：1-驱动装置，2-同步带，3-毛刷，4-海绵擦，5-高压水喷头，6-支架，7-控制单元，8-进水管，9-外接供水口，10-检测装置，11-电动机，12-光伏阵列，13-蓄电池，14-连接轮，15-滑动链条，16-储液盒。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1～图2所示，本发明提供一种光伏阵列自检测清洁装置，包括支架6、去污装置和驱动装置1，所述的支架6设置在光伏阵列12的周围，去污装置设置在支架6上，并由驱动装置1驱动其在支架6上运动；它还包括检测装置10和控制单元7；检测装置10包括温度传感器、红外热成像传感器与光影成像传感器，温度传感器用于获取环境温度，红外热成像传感器用于获得光伏阵列的温度分布图，光影成像传感器用于获得光伏阵列的反光信息；控制单元7用于接收检测装置的温度、红外热成像和反光信息，当环境温度与红外热成像温度的差值超过预设的温度阈值，则利用红外热成像和反光信息确定是需要清洁还是光伏阵列故障，若需要清洁则启动驱动装置1。驱动装置内包含电动机11，通过驱动杆带动滑动链条15运动，从而使得连接轮14发生相对移动，实现去污装置的前移或者后退。
本实施例用于船舶，船舶在海上的环境较为恶劣，其去污装置包括第一级、第二级和第三级，由控制单元7选择其中一个；其中第一级为高压水喷射装置，主要对灰尘进行去污，包括设置在支架6上沿支架运动的进水管8，进水管8的一端设有外接供水口9，进水管8上设有若干个相互平行的单孔高压水喷头5，单孔高压水喷头5的开启个数、水压、时间由所述的控制单元7控制；第二级为海绵擦装置，如图3所示，包括设置在支架6上沿支架运动的储液盒16，储液盒16的下方设有可更换式海绵擦4，二者之间通过有孔隔板相连，储液盒16中设有清洁液，提高对鸟粪等污染物的清洁能力；第三级为刷板装置，包括设置在支架6上沿支架运动的同步带2，同步带2上设有毛刷3，针对由鸟粪、盐斑等造成的重点污染区域进行反复清洁。根据检测单元的结果，一般清洁只使用第一级和第二级，重点清洁才使用第三极。
它还包括报警装置，与所述的控制单元连接，当光伏阵列故障时控制单元启动报警装置。
优选的，它还包括远程人工控制器和无线通讯单元，远程人工控制器通过无线通讯单元给所述的控制单元发送控制命令。
本发明实例中，采用蓄电池13作为主要电力供给源，蓄电池可更换，保证清洁装置的正常工作。
在具体应用时，控制器通过检测装置传递的环境温度、红外热成像和反光信息，当环境温度与红外热成像温度的差值超过预设的温度阈值，则说明有可能是有污染物需要清洁了，此时利用红外热成像和反光信息的图像对比，确定是需要清洁还是光伏阵列故障，当局部温度过高的区域反光较弱，则说明需要清洁，当局部温度过高的区域反光良好则说明没有污染物附着，应该属于光伏阵列故障；当需要清洁时启动驱动装置。
优选的，还可以对红外热成像和反光信息的图像进行分析，判断污染物附着的程度，适当的选择合适级别的去污装置进行清洁；清洁完成后，再进行检测，控制器判断是否清洁干净，若清洁效果不理想则重复判断并调整去污装置的级别。其中，图像处理为常规的算法，在此不重点阐述。
以上实施例仅用于说明本发明的设计思想和特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，本发明的保护范围不限于上述实施例。所以，凡依据本发明所揭示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰，均在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种光伏阵列自检测清洁装置，包括支架、去污装置和驱动装置，所述的支架设置在光伏阵列的周围，去污装置设置在支架上，并由驱动装置驱动其在支架上运动；其特征在于：它还包括检测装置和控制单元；检测装置包括温度传感器、红外热成像传感器与光影成像传感器，温度传感器用于获取环境温度，红外热成像传感器用于获得光伏阵列的温度分布图，光影成像传感器用于获得光伏阵列的反光信息；控制单元用于接收检测装置的温度、红外热成像和反光信息，当环境温度与红外热成像温度的差值超过预设的温度阈值，则利用红外热成像和反光信息确定是需要清洁还是光伏阵列故障，若需要清洁则启动驱动装置。
2.根据权利要求1所述的光伏阵列自检测清洁装置，其特征在于：所述的去污装置包括第一级和第二级，由控制单元选择其中一个；其中第一级为高压水喷射装置，包括设置在支架上沿支架运动的进水管，进水管的一端设有外接供水口，进水管上设有若干个相互平行的单孔高压水喷头，单孔高压水喷头的开启个数、水压、时间由所述的控制单元控制；第二级为海绵擦装置，包括设置在支架上沿支架运动的储液盒，储液盒的下方设有可更换式海绵擦，二者之间通过有孔隔板相连，储液盒中设有清洁液。
3.根据权利要求2所述的光伏阵列自检测清洁装置，其特征在于：所述的去污装置还包括第三级，为刷板装置，包括设置在支架上沿支架运动的同步带，同步带上设有毛刷。
4.根据权利要求1或2或3所述的光伏阵列自检测清洁装置，其特征在于：它还包括报警装置，与所述的控制单元连接，当光伏阵列故障时控制单元启动报警装置。
5.根据权利要求1或2或3所述的光伏阵列自检测清洁装置，其特征在于：它还包括远程人工控制器和无线通讯单元，远程人工控制器通过无线通讯单元给所述的控制单元发送控制命令。
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