CN103769377B - 大规模光伏阵列无水清洁系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种大规模光伏阵列无水清洁系统，包括直线行走机构，用于在光伏阵列表面上直线行走；清洗刷，其设置于所述直线行走机构上，用于随动清扫所述光伏阵列表面；控制器，用于控制所述直线行走机构。本发明中，控制器控制直线行走机构行走，设置于直线行走机构上的清洗刷随动清扫光伏阵列表面，从而实现了对大规模光伏阵列的自动无水清洁，节省了宝贵的水资源。

Description

大规模光伏阵列无水清洁系统
技术领域
本发明涉及太阳能电池板表面除尘技术，特别是涉及一种大规模光伏阵列无水清洁系统。
背景技术
太阳能电池板是整个太阳能光伏发电系统中的核心组件。太阳能电池板阵列（也称光伏阵列）通常被安装在户外，接收太阳光并产生电能。在使用过程中由于太阳能电池板阵列表面容易蒙上灰尘，会降低其光电转换效率，因此需要定期对太阳能电池板阵列表面进行除尘，现阶大规模光伏阵列的清洁方式主要还是以人工擦洗为主，工作效率偏低。
中国专利CN201020685491.5公开了一种利用高压水流对太阳能电池板阵列自动除尘的系统，其可实现对大规模光伏阵列的自动清洗。由于是利用高压水流进行清洗，该自动除尘系统需耗费大量的水资源。但是，在我国，大型的太阳能光伏电站往往主要分布在西北内陆地区。这些地区常年降水稀少，且蒸发量大，水资源极其匮乏。因此，上述自动除尘系统浪费了宝贵的水资源。
发明内容
本发明的目的在于提供一种大规模光伏阵列无水清洁系统，实现对大规模光伏阵列的自动无水清洁，节省水资源。
为达到上述目的，本发明提供了一种大规模光伏阵列无水清洁系统，包括：
直线行走机构，用于在光伏阵列表面上直线行走；
清洗刷，其设置于所述直线行走机构上，用于随动清扫所述光伏阵列表面；
控制器，用于控制所述直线行走机构。
本发明的大规模光伏阵列无水清洁系统，所述直线行走机构包括第一门式框架和第二门式框架，所述清洗刷安装于所述第一门式框架内，所述第二门式框架的横梁上部沿所述横梁轴向开有条形槽，所述条形槽内安装有丝杠和受控于所述控制器的丝杠驱动电机，所述第一门式框架的横梁下部中间位置设有滑块，所述滑块套在所述丝杠上且与所述丝杠螺纹连接，每个所述门式框架上设有受控于所述控制器的真空吊具，两个所述门式框架在所述控制器的控制下交替朝同一方平移行进，在其中一个所述门式框架通过自身的真空吊具吸附固定于所述光伏阵列表面时，另一个所述门式框架在所述丝杠的驱动下沿所述丝杠的轴向相对于该固定的门式框架平移。
本发明的大规模光伏阵列无水清洁系统，每个所述真空吊具的真空吸盘在工作时可从对应立柱下端向下伸出，同一个所述门式框架的两个真空吊具同步动作。
本发明的大规模光伏阵列无水清洁系统，所述清洗刷为电动滚刷，其受控于所述控制器。
本发明的大规模光伏阵列无水清洁系统，所述电动滚刷的刷毛为螺旋结构排列。
本发明的大规模光伏阵列无水清洁系统，所述第一门式框架的平移与所述电动滚刷的滚动同步启停。
本发明的大规模光伏阵列无水清洁系统，还包括：
第一限位传感器，其用于实时检测所述直线行走机构当前至设定目标的距离，并将检测信号实时发送给所述控制器，由所述控制器根据所述检测信号实时计算判断所述直线行走机构是否到达所述设定目标，如果到达所述设定目标，则由所述控制器向所述直线行走机构输出制动信号。
本发明的大规模光伏阵列无水清洁系统，所述第一限位传感器包括光电传感器。
本发明的大规模光伏阵列无水清洁系统，所述直线行走机构上设有第二限位传感器，其用于实时检测当前移动的门式框架是否抵近当前固定的门式框架，如果抵近则输出限位信号至所述控制器，由所述控制器向该当前移动的门式框架输出制动信号。
本发明的大规模光伏阵列无水清洁系统，所述第二限位传感器包括限位开关。
本发明的大规模光伏阵列无水清洁系统，还包括：
吸尘器，其用于收集所述清洗刷刷掉的粉尘。
本发明的大规模光伏阵列无水清洁系统，还包括：
红外接收电路，用于接收外部红外遥控信号并将其发送给所述控制器。
本发明的大规模光伏阵列无水清洁系统，还包括：
报警电路，其受控于所述控制器，用于在所述直线行走机构到达所述设定目标时，发出报警信号。
本发明的大规模光伏阵列无水清洁系统，还包括：
人机界面，用于参数设定。
本发明的大规模光伏阵列无水清洁系统，每个所述门式框架的下端外侧壁上设有滚轮。
本发明的大规模光伏阵列无水清洁系统包括直线行走机构、控制器和清洗刷，直线行走机构用于在光伏阵列表面上直线行走，控制器控制直线行走机构行走，设置于直线行走机构上的清洗刷随动清扫光伏阵列表面，从而实现了对大规模光伏阵列的自动无水清洁，节省宝贵的水资源。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中：
图1为本发明实施例的大规模光伏阵列无水清洁系统的控制原理方框图；
图2为本发明实施例的大规模光伏阵列无水清洁系统的结构示意图（滚轮未画出）；
图3为图2中大规模光伏阵列无水清洁系统的两个门式框架连接处的断面放大图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
本发明实施例的大规模光伏阵列无水清洁系统包括直线行走机构、电动滚刷和PLC控制器。其中，直线行走机构用于在光伏阵列表面上直线行走，电动滚刷设置于直线行走机构上，其刷毛为螺旋结构排列，用于随动清扫光伏阵列表面，而其滚刷电机则由PLC控制器通过电机驱动电路来控制。直线行走机构同样受控于PLC控制器。
参考图2和图3所示，该直线行走机构包括第一门式框架1和第二门式框架2，每个门式框架的下端外侧壁上均设有滚轮（图上未画出），电动滚刷3安装于第一门式框架1内，第二门式框架2的横梁上部沿横梁轴向开有条形槽5，条形槽5内安装有丝杠6和受控于PLC控制器的丝杠驱动电机，第一门式框架1的横梁下部中间位置设有滑块7，滑块套7在丝杠6上且与丝杠6螺纹连接，每个门式框架的两个立柱内各设有一个真空吊具4，每个真空吊具4的真空吸盘在工作时可从对应立柱下端向下伸出，不工作时则向上缩回，所有真空吊具4受控于PLC控制器，同一个门式框架的两个真空吊具4同步动作，两个门式框架在PLC控制器的控制下交替朝同一方平移行进，在其中一个门式框架通过自身的真空吊具4吸附固定于光伏阵列表面时，另一个门式框架在丝杠6的驱动下沿丝杠6的轴向相对于该固定的门式框架平移。其中，第一门式框架1的平移与电动滚刷3的滚动同步启停，以降低控制器的控制复杂度。通常，光伏阵列都是具有一定倾角的，真空吊具4的设置，使得本发明实施例的大规模光伏阵列无水清洁系统可以吸附于倾斜的光伏阵列表面工作而不掉下来。
结合图1所示，本发明实施例的大规模光伏阵列无水清洁系统还包括第一限位传感器和第二限位器。其中，第一限位传感器为光电传感器，用于实时检测直线行走机构当前至设定目标（例如同一行光伏阵列的对侧边缘）的距离，并将检测信号实时发送给PLC控制器，由PLC控制器根据检测信号实时计算判断直线行走机构是否到达设定目标，如果到达设定目标，则由PLC控制器向直线行走机构输出制动信号。光电传感器的数量可根据需要来设置，如果直线行走机构设置为单向行走模式，可将一个光电传感器设置于第二门式框架2的前端部，如果直线行走机构设置为双向往复行走模式，可将两个光电传感器分别对应设置于第二门式框架2的前后两端部。第二限位传感器为限位开关，其用于实时检测当前移动的门式框架是否抵近当前固定的门式框架，如果抵近则输出限位信号至PLC控制器，由PLC控制器向该当前移动的门式框架输出制动信号。限位开关设有两个，分别位于第二门式框架2的凹槽内的两端，实现前、后限位。
结合图1所示，本发明实施例中的真空吊具与现有市售真空吊具的结构原理相同，其包括真空发生器、真空吸盘和伸缩杆。真空发生器通过管路与真空吸盘相连，真空吸盘固定于伸缩杆下端，伸缩杆用于在真空吸盘工作时向下压紧真空吸盘，从而在真空吸盘和光伏阵列表面之间形成密闭空间，以利于抽真空，在真空吸盘不工作时，伸缩杆向上提升，松开挤压。当然，真空发生器电机、真空发生器电磁阀、伸缩杆驱动电机都是由PLC控制器通过相应的驱动电路控制。
结合图1所示，为了避免电动滚刷产生的粉尘再次回路到光伏阵列表面，在直线行走机构上可安装吸尘器（图中未画出），以收集电动滚刷3刷掉的粉尘。
结合图1所示，本发明实施例的大规模光伏阵列无水清洁系统还设有红外接收电路，用于接收外部红外遥控信号并将其发送给PLC控制器，以方便遥控该系统。
结合图1所示，本发明实施例的大规模光伏阵列无水清洁系统通常设有人机界面，用于参数设定。
结合图1所示，本发明实施例的大规模光伏阵列无水清洁系统，还包括报警电路，其受控于PLC控制器，用于在直线行走机构到达设定目标时，发出报警信号（例如声音报警信号或声光报警信号），提示工作人员进行处理。
下面对本发明实施例的大规模光伏阵列无水清洁系统的工作过程进行说明：
工作人员将系统放置于一行光伏阵列的一端边上，启动后，进行系统初始化，然后第二门式框架2的两个真空吊具4下压吸附于光伏阵列表面，丝杠驱动电机旋转，其带动丝杠6旋转，由于第二门式框架2当前固定不动，第一门式框架1的滑块7只能相对于第二门式框架2沿着丝杠6的轴向平移（具体是前移还是后移可通过控制丝杠驱动电机的旋转方向来实现），即第一门式框架1只能相对于第二门式框架2沿着丝杠6的轴向平移，与此同时，电动滚刷3和吸尘器同步启动，当第一门式框架1移动抵近至第二门式框架2的前端时，前侧的限位开关动作，第一门式框架1停止向前平移，电动滚刷3和吸尘器同步停止工作，待第一门式框架1的两个真空吊具4吸附于光伏阵列表面后，第二门式框架2的两个真空吊具4释放吸附并复位，然后，丝杠驱动电机旋转，其带动丝杠6旋转，由于第一门式框架1当前固定不动，第二门式框架2只能相对于第一门式框架1的滑块7沿着丝杠6的轴向平移，即第二门式框架2只能相对于第一门式框架1沿着丝杠6的轴向平移（具体是前移还是后移可通过控制丝杠驱动电机的旋转方向来实现），与此同时，电动滚刷3和吸尘器同步启动，如此往复，两个门式框架便能朝同一方交替平移行进，最终到达设定目标，即完成同一行光伏阵列清洗工作，然后，工作人员停机并将其放置到另一行光伏阵列继续进行清洗工作。
本发明的大规模光伏阵列无水清洁系统包括直线行走机构、控制器和电动滚刷，直线行走机构为十字架叉的两个门式框架，在光伏阵列表面上两个门式框架可以朝同一方交替平移行进，电动滚刷安装在其中一个门式框架上，用于清扫光伏阵列表面，控制器则用于控制直线行走机构和电动滚刷，从而实现了对大规模光伏阵列的自动无水清洁，节省宝贵的水资源。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种大规模光伏阵列无水清洁系统，其特征在于，包括：
直线行走机构，用于在光伏阵列表面上直线行走；
清洗刷，其设置于所述直线行走机构上，用于随动清扫所述光伏阵列表面；
控制器，用于控制所述直线行走机构；
其中，所述直线行走机构包括第一门式框架和第二门式框架，所述清洗刷安装于所述第一门式框架内，所述第二门式框架的横梁上部沿所述横梁轴向开有条形槽，所述条形槽内安装有丝杠和受控于所述控制器的丝杠驱动电机，所述第一门式框架的横梁下部中间位置设有滑块，所述滑块套在所述丝杠上且与所述丝杠螺纹连接，每个所述门式框架上设有受控于所述控制器的真空吊具，两个所述门式框架在所述控制器的控制下交替朝同一方平移行进，在其中一个所述门式框架通过自身的真空吊具吸附固定于所述光伏阵列表面时，另一个所述门式框架在所述丝杠的驱动下沿所述丝杠的轴向相对于该固定的门式框架平移。
2.根据权利要求1所述的大规模光伏阵列无水清洁系统，其特征在于，每个所述门式框架的两个立柱内各设有一个真空吊具，每个所述真空吊具的真空吸盘在工作时可从对应立柱下端向下伸出，同一个所述门式框架的两个真空吊具同步动作。
3.根据权利要求1所述的大规模光伏阵列无水清洁系统，其特征在于，所述清洗刷为电动滚刷，其受控于所述控制器。
4.根据权利要求3所述的大规模光伏阵列无水清洁系统，其特征在于，所述电动滚刷的刷毛为螺旋结构排列。
5.根据权利要求3所述的大规模光伏阵列无水清洁系统，其特征在于，所述第一门式框架的平移与所述电动滚刷的滚动同步启停。
6.根据权利要求1所述的大规模光伏阵列无水清洁系统，其特征在于，还包括：
第一限位传感器，其用于实时检测所述直线行走机构当前至设定目标的距离，并将检测信号实时发送给所述控制器，由所述控制器根据所述检测信号实时计算判断所述直线行走机构是否到达所述设定目标，如果到达所述设定目标，则由所述控制器向所述直线行走机构输出制动信号。
7.根据权利要求6所述的大规模光伏阵列无水清洁系统，其特征在于，所述第一限位传感器包括光电传感器。
8.根据权利要求1所述的大规模光伏阵列无水清洁系统，其特征在于，所述直线行走机构上设有第二限位传感器，其用于实时检测当前移动的门式框架是否抵近当前固定的门式框架，如果抵近则输出限位信号至所述控制器，由所述控制器向该当前移动的门式框架输出制动信号。
9.根据权利要求8所述的大规模光伏阵列无水清洁系统，其特征在于，所述第二限位传感器包括限位开关。
10.根据权利要求1所述的大规模光伏阵列无水清洁系统，其特征在于，还包括：
吸尘器，其用于收集所述清洗刷刷掉的粉尘。
11.根据权利要求1所述的大规模光伏阵列无水清洁系统，其特征在于，还包括：
红外接收电路，用于接收外部红外遥控信号并将其发送给所述控制器。
12.根据权利要求6所述的大规模光伏阵列无水清洁系统，其特征在于，还包括：
报警电路，其受控于所述控制器，用于在所述直线行走机构到达所述设定目标时，发出报警信号。
13.根据权利要求1所述的大规模光伏阵列无水清洁系统，其特征在于，还包括：
人机界面，用于参数设定。
14.根据权利要求1所述的大规模光伏阵列无水清洁系统，其特征在于，每个所述门式框架的下端外侧壁上设有滚轮。
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