CN106269601B - 太阳能电池板清扫装置及*** - Google Patents
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Abstract
本发明涉及自动清洁技术领域，具体公开一种太阳能电池板清扫装置及***。本发明的太阳能电池板清扫装置无需针对太阳能电池板进行改造，直接放置在太阳能电池板表面即可进行有效的清扫；在太阳能电池板之间隙较大或者太阳能电池板倾斜时同样也能够进行有效的清扫。本发明的太阳能电池板清扫***采用转运的方式，实现了不同太阳能电池板组区域的清扫装置转运工作，使清扫过程实现了完全的自动化。
Description
技术领域
本发明涉及自动清洁技术领域，特别涉及一种太阳能电池板清扫装置及***。
背景技术
面对全球气候变化带来的挑战和能源安全性的问题，人类需要寻求可再生能源，而太阳能就是一种清洁的、可再生的能源。随着太阳能发电成本的降低，光伏产业进入了一个全球发展的新纪元。而太阳能电池板是太阳能电站产生电能的根源，光伏组件转化太阳能的效率直接决定着太阳能电站的发电量。我国的地面光伏电站主要集中在西北地区，这些地区太阳能资源十分丰富，全年日照达3200小时以上，但是西北地区的自然环境比较恶劣，尤其是春秋季节沙尘暴天气会给光伏组件表面带来大量的污尘，严重影响了光伏组件的发电量，一般情况下，对于3个月没有清理的太阳能电池组件来说，会有5％的输出功率损失，而在位于恶劣环境下的太阳能电池组件在20天没有清理的情况下，损失大约会达到12％。
目前，针对光伏电站的除尘，分别采取人工、高压水枪、喷淋***等清洗方案。人工清洗清洗效率低，人员素质差异导致清洁过程不易控制、清洁效果一致性差，对组件玻璃有磨损，影响透光率和寿命；高压水枪清洗用水量大，1MW每次清洗的用水量约10吨，不适合缺水地区，有的水枪压力较大，会造成组件裂纹，不适合车辆行驶的山地电站无法应用；喷淋***清洗效果不好，用水量较大，1MW每次清洗的用水量约6-7吨。
现有公开的自动清洁太阳能电池板的装置，往往需要对太阳能电池板组进行改造，外加支架，部对太阳能电池板组安装要求较高，需紧密安装在同一水平面内，且太阳能电池板间隙较大或倾斜时无法进行清扫；无法清扫安装在不同区域的太阳能电池板组；不需要外加支架的装置，无法对太阳能电池板边缘进行清扫；无法自行清洁，会导致清扫刷过脏而影响清洁装置的清扫效果。
发明内容
本发明旨在克服上述现有技术中的缺陷，提供一种新型太阳能电池板清扫装置，无需针对太阳能电池板及支架进行任何改造，直接放置在太阳能电池板表面即可进行有效的清扫；在太阳能电池板之间隙较大或者太阳能电池板倾斜时同样也能够进行有效的清扫。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一方面，本发明提供一种太阳能电池板清扫装置，包括：设置于太阳能电池板上的移动导轨，控制***，以及设置于所述移动导轨上的行走机构、清扫机构、供电装置；所述行走机构设置于所述太阳能电池板与所述移动导轨之间，所述行走机构托举所述移动导轨；所述移动导轨包括至少两个横梁和两个立梁，所述横梁与所述两个立梁组成矩形框架，所述横梁设置于所述太阳能电池板的发光区域之外。
优选的，所述行走机构包括设置于所述横梁上的行走电机、行走轮以及支撑轮；所述行走电机驱动所述行走机构运动。
优选的，所述行走轮不少于六个，分别设置于所述横梁上。
优选的，所述供电装置设置于所述移动导轨的下侧；所述供电装置为蓄电池或太阳能电池。
优选的，所述清扫机构包括清扫电机和清扫刷，所述清扫刷设置于所述移动导轨外侧，与所述立梁平行。
优选的，所述清扫电机与所述行走电机为同一电机。
优选的，所述清扫刷包括多根分段式刷杆，所述多根分段式刷杆之间通过联轴器连接
优选的，所述清扫机构还包括自清洁杆，所述自清洁杆设置于所述清扫刷的上侧。
优选的，所述控制***包括智能控制器、控制终端以及监控模块；所述智能控制器控制所述行走电机、清扫电机；所述智能控制器通过所述控制终端实现远程控制。
另一方面，本发明提供一种太阳能电池板清扫***，包括上述的清扫装置，所述清扫***还包括与清扫装置连接的转运装置，所述转运装置用于控制所述清扫装置在不同的太阳能电池板区域之间运动。
优选的，所述转运装置为转运车，所述转运车包括车体、升降模块和调整模块；所述转运车还包括控制***和充电***，分别实现对所述清扫装置的控制和充电。
本发明的有益效果在于：提供一种新型太阳能电池板清扫装置，无需针对太阳能电池板进行任何改造，直接放置在太阳能电池板表面即可进行有效的清扫；在太阳能电池板之间隙较大或者太阳能电池板倾斜时同样也能够进行有效的清扫。本发明提供的清扫装置可采用无水清扫的方式，特别适合西北等缺水、干旱的地区，清扫刷配合鼓风机的清扫装置能够清扫掉太阳能电池板上的大部分污尘。
另外，本发明提供的太阳能电池板清扫***，采用转运的方式，实现不同太阳能电池板组区域的清扫装置转运工作，清扫过程实现了完全的自动化。
附图说明
图1为根据本发明一个实施例的清扫装置结构示意图。
图2为根据本发明一个实施例的清扫装置的主视图。
图3为根据本发明一个实施例的转运车的结构示意图。
图4为根据本发明一个实施例的转运车转运方式示意图。
附图标记：
行走机构10：驱动行走侧轮101A、驱动行走侧轮101B、从动行走轮102A、从动行走轮102B、从动行走轮102C、从动行走轮102D、驱动行走轮102E、驱动行走轮102F、防倾覆支撑轮103、浮动支撑侧轮104A、浮动支撑侧轮104B、上行走电机105、下行走电机106；
移动导轨107、限位传感器108、横梁109、立梁110；
清扫机构20：清扫电机201、清扫刷202、自清洁杆203；
供电装置30；智能控制器40；
转运车50：车体501、升降模块502、调整模块503、控制***504、充电***505；
太阳能电池板60：第一太阳能电池板组区域601、第二太阳能电池板组区域602；
转运车轨道70。
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，以下结合附图及具体实施例，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，而不构成对本发明的限制。
首先参考图1和图2所示，一种实施方式的太阳能电池板清扫装置，包括：设置于太阳能电池板60上的移动导轨107，控制***，以及设置于移动导轨107上的行走机构10、清扫机构20和供电装置30。移动导轨107跨接在太阳能电池板60上。
其中，移动导轨107包括至少两个横梁109和两个立梁110，横梁109可为2个、3个、4个、5个、6个、7个或者8个等等。横梁109和立梁110组成矩形框架，矩形框架与太阳能电池板上表面平行，两个立梁110上分别设有限位传感器108。当移动导轨107移动至太阳能电池板60左、右边缘时发出信号控制移动导轨107停止。
行走机构10包括设置于横梁109上的行走电机、行走轮以及支撑轮；其中，行走电机驱动行走机构10运动。
行走机构10设置于太阳能电池板60与移动导轨107之间，托举移动导轨107；行走机构10具体包括设置于横梁109上的上行走电机105、下行走电机106和行走轮，上行走电机105、下行走电机106可以采用步进电机或者伺服电机等。行走轮不少于6个，包括驱动行走轮和从动行走轮，还可以为8个或者10个等等。
当每排太阳能板宽度小于2米时，可采用6个行走轮，当每排太阳能板宽度大于2米时，可采用8个行走轮。当行走轮有6个时，其中2个行走轮设置于太阳能电池板60侧面，4个行走轮设置于太阳能电池板60正面。当采用8个行走轮时，如图2所示，行走轮可包括驱动行走侧轮101A、驱动行走侧轮101B，从动行走轮102A、102B、102C、102D，驱动行走轮102E、102F，分别分布在三个横梁109上。
图1中由于角度问题，驱动行走侧轮101A与驱动行走侧轮101B重合，从动行走轮102A与从动行走轮102B重合，从动行走轮102C与从动行走轮102D重合，驱动行走轮102E与驱动行走轮102F重合，因此只看到四个行走轮。八个行走轮承担整个清扫机构20的大部分重量。行走轮在面对不同宽度的太阳能板时还可以设置为6个、8个或10个等等，更好的增加清扫装置结构的稳定性，改善太阳能电池板的受力。
具体的，如图2所示，横梁109有3个，包括上侧横梁109、中间横梁109和下侧横梁109。8个行走轮中，101A与101B这两个为驱动行走侧轮，安装在上侧横梁109的左、右两端，由上行走电机105带动；102E与102F这两个为驱动行走轮，安装在下侧横梁109的左、右两端，由下行走电机106带动；而102A、102B、102C与102D这四个从动行走轮则安装在中间横梁109上，驱动行走侧轮压在太阳能电池板60的侧面，能够分担整个清扫装置的重力在平行太阳能电池板60方向上的分力，使得整个清扫装置不会从太阳能电池板60上滑落。
行走轮压在太阳能电池板60的上表面，上行走电机105由智能控制器40控制，在跨越太阳能电池板60时，智能控制器40会调节上行走电机105和下行走电机106的转速，从而改变移动导轨107的运动速度，实现在太阳能电池板间的跨越，进而实现在太阳能电池板之间隙较大或者太阳能电池板倾斜的有效清扫。
行走机构10还包括支撑轮，具体包括安装在横梁109上、下端的防倾覆支撑轮103，另外还包括安装在下端横梁109浮动支撑侧轮104A、104B防倾覆支撑轮103，其中，浮动支撑侧轮104A、104B主要用于防止清扫装置在大风环境下发生倾覆，而防倾覆支撑轮103则主要用于防止清扫装置在行走过程中发生倾斜。
优选的实施方式中，行走机构10还具有差速调节功能，通过装在行走轮上的差速传感器，判断移动导轨107在太阳能电池板60上是否发生左、右倾斜，若移动导轨107发生左、右倾斜，则智能控制器40会控制上行走电机105和下行走电机106采用不同的转速行走，以修正移动导轨107的倾斜。
清扫机构20包括清扫电机201、清扫刷202和自清洁杆203。其中，清扫刷202和自清洁杆203固定在两横梁109之间，移动导轨107之外，自清洁杆203位于清扫刷202前上方，使清扫刷202沾上的灰尘等落在清扫装置移动方向上，不造成对已清扫区域的污染。通过带传动或者链传动，清扫电机201带动清扫刷202转动，清扫刷202设置于移动导轨107外侧，与立梁109平行。
清扫电机201可以与所述行走电机共用，具体的，清扫电机201与下行走电机106为同一电机；清扫电机201也可以单独使用一个电机。
清扫刷202可以安装一根在移动导轨107的一侧，也可以在移动导轨107的两侧分别安装一根。清扫刷202可以是一根整体式刷杆，清扫刷202也可以包括多根分段式刷杆，多根分段式刷杆之间通过联轴器连接。
更加优选的实施方式中，清扫机构20上还可以装备气泵，在清扫刷202清扫太阳能电池板60的同时，用高压气体进行再次清扫，提高清扫质量。清扫机构20可采用防水防尘设计，在降雨条件下依然可以进行清扫工作，且清扫刷202的转速可调，在晴天与雨天条件下，使用不同的转速，以提升清扫效率与效果。
清扫装置上还可以设有供电装置30，供电装置30可采用蓄电池或太阳能电池，具体安装位置可如图1中所示，蓄电池或太阳能电池给清扫装置提供电能，同时还可以在蓄电池或太阳能电池上增加电量检测装置，电量检测装置与智能控制器40相连，当蓄电池或太阳能电池的电量低于一定值时，清扫装置会停止清扫工作。
控制***包括智能控制器、控制终端以及监控模块。智能控制器40安装在清扫装置上，具体可安装在移动导轨107的一侧，控制清扫装置的行走以及清扫运动；智能控制器40可使用PLC或单片机，配合速度传感器、位置传感器、光栅编码器等各类传感器以及各类电机实现对清扫装置的运行和状态控制。
控制终端可设置在员工工作区域，实现远程操控，具体可通过无线连接的方式实现。
监控模块可以包括三大部分的监控，一部分是程序监控，当程序运行错误，或者电机、传感器工作异常时，智能控制器将进行报警，无线传输模块将信息传送至控制终端；另一部分是定位监控，通过GPS定位***对清扫装置进行实时定位，位置出现异常时进行报警；第三部分是图像监控，通过摄像设备对清扫装置进行图像监控，后台工作人员能实时观察清扫装置的工作情况，实现白天和夜间的24小时监控。摄像设备可使用网络数字摄像头及红外摄像头，也可以使用具有此类摄像功能的其他摄像头。
本实施方式提供的太阳能电池板清扫装置的具体工作过程为：开始清扫时，清扫装置离开停靠位置，智能控制器40通过给上行走电机105和下行走电机106发送指令，上行走电机105与下行走电机106驱动行走轮101A、101B、102E、102F行走，使行走轮101A、101B、102E、102F带动移动导轨107平稳地向前行进。在移动导轨移动的同时，清扫刷202在清扫电机201的带动下进行清扫工作，当清扫装置到达太阳能电池板左、右边缘时，限位传感器发出信号，清扫装置停止工作。
参考图3和图4所示，一种实施方式的太阳能电池板清扫***，包括清扫装置，以及与清扫装置连接的转运装置，其中，转运装置用于控制清扫装置在不同的太阳能电池板组区域之间运动。
转运装置可为转运车50，转运车50包括车体501、升降模块502、调整模块503、控制***504和充电***505，通过控制***504实现高度与转运车与太阳能板间距的调节，其中高度调节由升降模块完成，间距调节由调整模块完成。太阳能电池板由于安装时倾斜角度一定，故不需要进行角度调节，清扫完一个区域的太阳能电池板组后，清扫装置运行到停在边缘的转运车50的调整模块503上。
转运车50可以采用有轨转运，可以在转运轨道70上手动推至下一区域太阳能电池板组处，也可以在控制***504的控制下自动运行至下一区域太阳能电池板组处。如图3中所示，在一个区域的太阳能电池板组清扫完成后，通过转运轨道70，转运车50带动清扫装置从第一太阳能电池板组区域601转运到第一太阳能电池板组区域602，进行针对下一区域太阳能电池板组的清扫。
转运车50上设有充电***505，可与清扫装置上的供电装置30相连进行充电，实现清扫***的自充电，解决整个清扫***的供电问题。当供电装置30的电量低于一定值时，清扫装置会停止清扫工作，并且移动到转运车50上进行充电。
转运车50上还可另外安装监控模块，监控模块可使用各类摄像头以及光电传感器，以监控清扫机器人以及太阳能电池板工作状态，监控模块可通过无线方式传输信息。
控制模块504同样也可采用智能控制器，具体可与监控模块通过无线方式控制终端连接，控制终端可以预设清扫装置的清扫程序，实现清扫过程的自动化和实时监控。还可在程序中增设自动报警程序，清扫装置中设置报警装置，当清扫装置工作异常时会触发报警装置。
在单纯采用本发明的清扫装置，而不采用包括转运车50的清扫***时，可以在每排太阳能电池板组的一侧设置一个架子窝，架子窝下端固定在地面，上端安装支撑板，支撑板形状与太阳能电池板相同并与太阳能电池板并排相接，在架子窝上设置充电装置、遮阳罩以及监控摄像头，当清扫装置不工作时，移动到架子窝上进行充电，当清扫装置工作时，架子窝对清扫装置的工作状况进行监控。
以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所作出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。
Claims (7)
1.一种太阳能电池板清扫装置，其特征在于，包括：
设置于太阳能电池板上的移动导轨，控制***，以及设置于所述移动导轨上的行走机构、清扫机构、供电装置；
所述行走机构设置于所述太阳能电池板与所述移动导轨之间，所述行走机构托举所述移动导轨；
所述移动导轨包括至少两个横梁和两个立梁，所述横梁与所述两个立梁组成矩形框架，所述横梁设置于所述太阳能电池板的发光区域之外；
所述行走机构包括设置于所述横梁上的行走电机、行走轮以及支撑轮；所述行走电机驱动所述行走机构运动；所述行走轮不少于六个，包括驱动行走轮和从动行走轮，分别设置于所述横梁上；
当所述行走轮为六个时，两个行走轮设置于太阳能电池板侧面，四个行走轮设置于所述太阳能电池板正面；当所述行走轮为八个时，所述行走轮包括两个驱动行走侧轮，两个驱动行走轮以及四个从动行走轮；
所述清扫机构包括清扫电机、清扫刷，所述清扫刷设置于所述移动导轨外侧，与所述立梁平行。
2.如权利要求1所述的清扫装置，其特征在于，所述供电装置设置于所述移动导轨的下侧；所述供电装置为蓄电池或太阳能电池。
3.如权利要求1所述的清扫装置，其特征在于，所述清扫电机与所述行走电机为同一电机。
4.如权利要求1所述的清扫装置，其特征在于，所述清扫刷包括多根分段式刷杆，所述多根分段式刷杆之间通过联轴器连接。
5.如权利要求1所述的清扫装置，其特征在于，所述清扫机构还包括自清洁杆，所述自清洁杆设置于所述清扫刷的上侧。
6.如权利要求1所述的清扫装置，其特征在于，所述控制***包括智能控制器、控制终端以及监控模块；所述智能控制器控制所述行走电机、清扫电机；所述智能控制器通过所述控制终端实现远程控制。
7.一种太阳能电池板清扫***，其特征在于，包括如权利要求1-6中任意一项所述的清扫装置，所述清扫***还包括与清扫装置连接的转运装置，所述转运装置用于带动所述清扫装置在不同的太阳能电池板区域之间运动。
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