CN105436175A - 智能清扫装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能清扫装置，包括第一框架以及第二框架，所述第一框架两侧边框外设有第一行走轮以及支承轮，该第一行走轮位于第一框架的边框外；所述第一框架一端设有卷筒，该卷筒上缠绕有钢丝绳，该钢丝绳一端连接第二框架，卷筒一侧设有卷扬电机；所述第二框架上设有驱动电机，第二框架内设有滚刷，所述第二框架两侧设有第二行走轮，该第二行走轮位于第一框架两侧的导轨上，在该第二行走轮的下端垂直设有限位轮；本发明提供了一种结构简单，可实现自动化控制且清扫效率高的清扫装置。

Description

智能清扫装置

技术领域

本发明涉及一种清扫装置，特别适用于光伏电站组件表面灰尘清洁。

背景技术

随着社会的发展，新能源的开发越来越受到人类的重视，太阳能利用也越来越普遍。大型太阳能光伏电站的应用更是在国家的大力支持下，逐渐向传统电站发出了挑战，环保、节能、综合应用成为趋势，带动了新能源的蓬勃发展。

太阳能电站是将太阳能转换成电能，大型电站多数集中在地广人稀的地带，电站分布区域充有充足的光照条件，但风沙扬尘大也影响着电站发电效率，光伏板越清洁光能转化率越高，沙尘的及各种污染物的遮挡成为影响电站发电量的重要因素，同时会给光伏板造成热斑，导致光伏受热不均引起损坏。根据区域气象

条件差异，由于灰尘、杂物、雨雪等附着物的影响，电站总体发电量下降5%-25%，维护成本却提高10%-15%，总电站收益减少50%。目前市场多数光伏清洁产品缺少实际项目支撑，产品设计单一、可拓展性差、结构复杂、人工干预多、清洁效率低、组件损坏率高、管理运维难度大等问题。

发明内容

发明目的：针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种结构简单，可实现自动化控制且清扫效率高的智能清扫装置。

技术方案：一种智能清扫装置，包括第一框架以及位于第一框架上的第二框架，所述第一框架两侧边框外分别设有用于带动第一框架在光伏组件上做往复运动的第一行走轮以及位于第一行走轮下端且垂直于第一行走轮的支承轮，其中至少一个第一行走轮上设有用于给第一框架移动提供动力的驱动装置；所述第一框架内部设有太阳能电池板；第一框架一端设有卷筒，该卷筒上缠绕有钢丝绳，该钢丝绳一端连接第二框架的边框，卷筒一侧设有用于控制卷筒缠绕钢丝绳长度牵引第二框架移动的卷扬电机；所述第二框架上设有清扫电机，第二框架内设有用于清扫的滚刷，所述滚刷与清扫电机通过传送装置连接；所述第二框架两侧分别设有用于带动第二框架在所述导轨上做往复运动的第二行走轮，该第二行走轮的下端垂直设有限位轮。

具体地，所述第一框架一侧边框两端分别设有用于控制第二框架移动路径的位置控制开关，当第二框架走到位置控制开关处，便会反向运动；所述第一框架两侧的第一行走轮一端分别设有用于控制第一框架移动路径的位置控制开关，当第一框架走到位置控制开关处，便会反向运动。

具体地，所述驱动装置包括驱动电机以及与第一行走轮连接的的皮带轮；所述驱动电机与皮带轮通过传送装置连接，皮带轮通过电机提供的动力带动第一行走轮转动，所述驱动电机为步进驱动电机，可适应不同光伏组件的宽度。

具体地，所述太阳能电池板为半柔性光伏太阳能电池板，可减少整个清洁装置的重量。

具体地，所述卷筒位于第一框架一端的支架上。

具体地，所述第一框架一端还设有用于存储电能的蓄电池以及控制系统。

具体地，所述两个第一行走轮和一个支承轮为一组，一共有四组，位于第一框架两侧的端部。

具体地，所述滚刷有一个或多个，多个滚刷平行设置，本发明优选为两个。

更具体地，所述滚刷采用V型或S型，保证达到最佳清洁效果。

具体地，所述第二行走轮有四个，在第二框架两侧各设有两个第二行走轮。

有益效果：与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、该装置结构简单，采用框架式结构进行装置，避免结构复杂增加清扫装置重量，损坏光伏组件，减少投入成本。

2、实现模块化装配，部件更换及检测更加方便人性化，减少后期运维工作量。

3、低功耗电气设计，实现更加持久的蓄航能力，解决大电站长陈列的问题，也可周期内增加清扫频率，以达到更加的清洁效果。

4、设有太阳能电池板可将太阳能转换成电能，通过锂电池存储起来，采用自供电设计，避免布线引起的二次施工，减少额外项目投入，还为清扫装置定期清扫的提供动力来源。

5、滚刷采用新型极细纤维材质及造型，增加清洁效率同时避免因为沙石磨损光伏组件面板，影响发电效率。

6、当清扫完光伏组件后，通过电机带动双滚刷进行空转，解决清扫过程中带来的二次扬尘问题。

7、设有位置控制开关，即自动返回系统，可以实现清装置清扫后自动返回停靠台，实现自动化控制。

8、可编程内嵌式及远程控制系统，可实现批量装置不同清扫频率，结合气象及历史数据实现按需清扫，状态远程监控维护，减少人工干预和人力成本。

9、还可根据实际情况增加鼓风装置或除雪装置，减少重新设计成本和研发周期。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的侧视图；

图3是I的局部放大图；

图4是II的局部放大图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明。

如图1-4所示，一种智能清扫装置，包括纵向设置的第一框架4以及位于第一框架4上横向设置的第二框架5，其中，第一框架4左右边框的两端各设有两个第一行走轮6，在两个第一行走轮6下端且垂直于两个第一行走轮6处设有支承轮9，并且第一行走轮6位于光伏组件1的上方，两个第一行走轮6和一个支撑轮为一组轮组，一共有四组轮组，其中一组轮组上设有驱动装置2，该驱动装置2包括位于两个第一行走轮6中间的步进驱动电机7以及位于第一行走轮6一侧对称连接的的两个皮带轮17；步进驱动电机7与皮带轮17通过皮带连接，可带动第一框架4在光伏组件1上做左右的往复运动，第一框架4上端设有支架，支架中间横向设置卷筒10，该卷筒10上缠绕有钢丝绳3，该钢丝绳3下端连接第二框架5的上边框，卷筒10一侧设有用于控制卷筒10缠绕钢丝绳3长度的卷扬电机12；第一框架4上端在卷扬电机12下方放有锂电池、控制系统，在第一框架4的最下端有为清洁装置的半柔性光伏太阳能电池板11，其中，卷扬电机12、卷筒10、蓄电池和控制系统是一个整体，第二框架5上设有清扫电机14，第二框架5内横向设有两根平行的滚刷13，滚刷13采用V型或S型，滚轮的两端与清扫电机14通过传动带连接；第二框架5左右两侧分别设有两个第二行走轮15，在第二行走轮15的下端垂直设有限位轮16；第一框架4右侧边框外的两端分别设有位置控制开关8；第一框架4两侧的第一行走轮6一端分别设有位置控制开关8；

首先，上述第二行走轮15在光伏组件1上做往复运动，或者第一框架4为第二行走轮15在光伏组件1上上下移动提供支撑导轨，启动卷扬电机12使得第二框架5带动清扫部件按轨道从上至下进行清扫；

上述卷扬电机12带有刹车功能，用于控制清扫部件（以下简称清扫小车）上下的移动，清扫小车最终位于停靠台时，不会因为重力掉下来，即安全又美观。

上述钢丝绳3带有电缆，卷扬电机12转动带动卷筒10上缠绕的带有电缆的钢丝绳3，上下牵引第二框架5中的清扫部件，实现清扫功能；

上述驱动电机7是导轨系统左右移动的关键部件，为了适应不同光伏板的宽度，该驱动电机7使用步进式，根据光伏板宽度设置步控距离，保证整个导轨系统按光伏板宽度顺序移动，防止出现清扫死角；

上述框架采用高强度轻型材料，主要是用来固定清扫部件，连接上下行走轮使整个清洁部件可以在导轨系统实现上下清扫功能。

其次，四组轮组中，第一行走轮6在步进电机驱动下进行左右移动，使整个清扫装置可以按光伏组件1的宽度有序清扫，支承轮9与两个第一行走轮6固定在一起，保证整个装置稳定在光伏板边框上进行行走，避免出现滑落情况，损坏光伏组件。

进一步地，位置控制开关8分为两组，一组安装第一框架4两侧的第一行走轮6一端，是当整个清洁装置清扫完成后按原来路径返回停靠台的控制开关，当清洁装置清扫完一排光伏组件1后，导轨系统触发位置控制开关8，给出控制系统一条指令，控制系统触发行走系统返向行走，使清洁装置复位到停靠台；另一组安装在第一框架4右侧边框外的导轨两端，当清扫小车上下清扫时，行走到最下端时触发位置控制开关8，控制系统驱动卷扬电机12拉动清扫小车向上滑动，当小车到达最上端时触发位置控制开关8，开始下一轮的清扫工作。

第一框架4一侧悬空设有停靠台，为了避免清扫小车停放在光伏组件1上影响光伏组件1发量效率，在光伏组件1一侧悬空安装简易停靠台，清扫小车完成清洁自动返回到停靠台上；维护工作中更换毛刷等易耗品时无需再将装置搬运下来，使得维护更加简单快捷。

最后，该装置还设有自清洁区域，裸漏在导轨的下方，当清扫小车清扫单列光伏组件1后，清扫小车通过电机带动双滚刷13进行空转，并拍打自清洁杆，使附着的少量灰尘能掉落到光伏组件1外，保证下一排组件清扫时，不会因为清扫毛刷夹带的灰尘出现二次污染的问题；其次，该滚刷13还可以用于清扫第二框架5内的太阳能电池板11，保证整个装置的自供电系统的清洁。

工作过程：

步骤1：该装置由控制系统内部设定的程序或是后台指令开始清扫工作，本装置在停靠台上完成所有组件初始化和自检工作后，进行空转对刷动作，同时滚刷13拍打清洁杆，在清洁光伏组件1前将附着在滚刷13上的积灰清理走，实现滚刷13自清洁功能；

步骤2：整体装置在第一行走轮6的作用下向一侧进行平移，平移过程中，卷

扬电机带动卷筒10拉动清扫小车，回到本装置行起导轨顶端；

步骤3：清扫小车触碰导轨上方的位置控制开关8，控制系统收到信号后，发出清洁指令，卷扬电机12按一定转速顺时针方向转动，清扫小车向下行走的同时，清洁电机按一定的转速带动双滚刷13按顺时针方向转动进行清扫工作；

步骤4：清扫小车完成组件清扫同时也会将自供电的太阳能电池板11进行一次清扫，当行走到第一列组件导轨最下端时，触碰行程开关，控制系统收到触发信号后，控制系统触发行走电机，驱动电机7驱动第一行走轮6使得整个导轨向未被清洁的一侧移动，在本装置整体移动到下一列组件上方的过程中，卷扬电机12逆时针反转通过钢丝绳3拉动小车回到光伏组件1顶端；

步骤5：重复步骤3、4的清扫步骤，直至整个清扫装置到达光伏阵列尾侧。当行走导轨触碰到位置控制开关8开关后，控制系统通知驱动电机7进行反转，本装置向停靠台一侧行进，根据现场需要可设置在返程中是否需要进行清扫。当本装置返回到停靠台后，带有刹车装置的卷扬电机12将清扫小车回收到行起导轨上方，并保持此状态，便完成一次清扫。

该装置还有运维后台，是日常维护及远程控制的一种工具系统，它不仅可以提供友善的人机界面，还可以对接当地的气象数据或自身传感器所采集的数据实现智能按需清扫的策略管理，是整个清扫装置中不可缺少的重要内容。

Claims (9)

1.一种智能清扫装置，其特征在于：包括第一框架（4）以及位于第一框架（4）上的第二框架（5），所述第一框架（4）两侧边框外分别设有用于带动第一框架（4）在光伏组件（1）上做往复运动的第一行走轮（6）以及位于第一行走轮（6）下端且垂直于第一行走轮（6）的支承轮（9），其中至少一个第一行走轮（6）上设有用于给第一框架（4）移动提供动力的驱动装置（2）；所述第一框架（4）内部设有太阳能电池板（11）；所述第一框架（4）一端设有卷筒（10），该卷筒（10）上缠绕有钢丝绳（3），该钢丝绳（3）一端连接第二框架（5）的边框，卷筒（10）一侧设有用于控制卷筒（10）缠绕钢丝绳（3）长度牵引第二框架（5）做往复运动的卷扬电机（12）；所述第二框架（5）上设有清扫电机（14），第二框架（5）内设有用于清扫的滚刷（13）；所述滚刷（13）与清扫电机（14）通过传送装置连接；所述第二框架（5）两侧分别设有用于带动第二框架（5）在所述第一框架（4）两侧边框上做往复运动的第二行走轮（15），该第二行走轮（15）的下端垂直设有限位轮（16）。

2.根据权利要求1所述的智能清扫装置，其特征在于：所述第一框架（4）一侧边框两端分别设有用于控制第二框架（5）移动路径的位置控制开关（8）；所述第一框架（1）两侧的第一行走轮（6）一端分别设有用于控制第一框架（4）移动路径的位置控制开关（8）。

3.根据权利要求1所述的智能清扫装置，其特征在于：所述驱动装置（2）包括驱动电机（7）以及与第一行走轮（6）连接的的皮带轮（17）；所述驱动电机（7）与皮带轮（17）通过传送装置连接，其中，所述驱动电机（7）为步进驱动电机。

4.根据权利要求1所述的智能清扫装置，其特征在于：所述太阳能电池板（11）为半柔性光伏太阳能电池板。

5.根据权利要求1所述的智能清扫装置，其特征在于：所述第一框架（4）一端还设有用于存储电能的蓄电池以及控制系统。

6.根据权利要求1所述的智能清扫装置，其特征在于：所述两个第一行走轮（6）和一个支承轮（9）为一组，一共有四组，位于第一框架（4）两侧的端部。

7.根据权利要求1所述的智能清扫装置，其特征在于：所述滚刷（13）有一个或多个，多个滚刷（13）平行设置。

8.根据权利要求1或7所述的智能清扫装置，其特征在于：所述滚刷采用V型或S型。

9.根据权利要求1所述的智能清扫装置，其特征在于：所述第二行走轮（15）有四个，在第二框架（5）两侧各设有两个第二行走轮（15）。