CN105945007B - 一种太阳能电池极板自动清洁装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种太阳能电池极板自动清洁装置，采用温度传感器采集环境温度，红外对光管采集是否有(遮挡)杂物或积雪的信息，然后由中央处理单元进行综合分析判断，通过风扇的风力吹散太阳能电池极板上的杂物，或安装于太阳能电池极板左侧外沿中间位置的直流电机，带动旋转式清扫机械臂，在太阳能极板上，以直流电机轴承为中心进行旋转滑动，完成杂物或积雪清扫工作。这样，可以实现了无需人为判断，自动根据极板表面是否清洁，是否清洁彻底来进行操作，以实现实时高效的清洁，提高清洁的效率，降低人工维护的成本和风险，同时，有利于户外和高大建筑物高层的太阳能电池极板表面的清洁，并且传动结构比较简单。

Description

一种太阳能电池极板自动清洁装置

技术领域

本发明属于太阳能光伏供电技术领域，更为具体地讲，涉及一种太阳能电池极板自动清洁装置，用于太阳能电池极板上杂物和积雪自动清洁。

背景技术

节能环保是社会发展的需要，太阳能是一种清洁、环保，且用之不竭的能源，这使得太阳能极板能源方面得到广泛应用。太阳能极板在发电、供热上，一方面为消费者提供了性价比高的清洁能源，另一方面为国家在电力、燃气等方面节省了大量的化石能源的消耗。

然而，一般情况下，太阳能极板长期在室外工作，不可避免会被杂物或积雪覆盖，影响正常极板工作。因此，太阳能极板上的杂物或者积雪须及时清除，否则会导致极板吸收的有效太阳能降低，造成供电、供热中断而影响消费者生产和生活。

在2015年12月30日授权公告的、公告号为CN204928723U、名称为“太阳能电池表面清洁装置”的中国实用新型专利中，公布了一种基于电机和两个传动轴承及扭簧机构的太阳能电池表面清洁装置，其特点是清洁刷是往复式运动，需要的传动机构多，且太阳能电池表面的清洁需要手动控制开启，不利于户外和高大建筑体高层的太阳能电池板应用。

在2016年5月11日授权公告的、公告号为CN205217418U、名称为“一种室外太阳能电池板的清洁装置”的中国实用新型专利中，公布的太阳能电池表面清洁装置和前面所述的实用新型专利存在相同的结构特点和工作特点：清洁刷往复式运动、清洁装置固定时间开启。以上不利于太阳能电池极板的节能和高效利用。

上述两件实用新型专利没有考虑到太阳能电池工作的具体环境条件，即户外、建筑物外表面高层等特殊地理位置，以及该情况下清洁装置的特性：清洁装置手动启动不方便、不利于人为判断电池表面是否清洁、清洁装置要简单可靠等。两件实用新型专利均只是简单的固定时间进行清洁，对于清洁是否彻底、是否需要清洁等无法判断，且传动结构过于复杂。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种太阳能电池极板自动清洁装置，无需人为判断，自动根据极板表面是否清洁，是否清洁彻底来进行操作，以实现实时高效的清洁，提高清洁的效率，降低人工维护的成本和风险，同时，简化传动结构。

为实现上述发明目的，本发明太阳能电池极板自动清洁装置，其特征在于，包括：

太阳能电池表面的杂物和积雪自动检测系统，包括温度传感器、两对红外对光管、中央处理单元；其中，温度传感器安装于太阳能电池极板上边沿的左边的结构件上；红外对光管的发射管和接收管分别对称地安装于太阳能电池极板左右侧边沿的结构件上，并且两对红外对光管分别置于太阳能电池极板的中上部以及中下部位置；温度传感器、两对红外对光管均与中央处理单元连接；

杂物和积雪自动清洁系统，包括直流电机、风扇、杂物和积雪清扫机械臂；直流电机安装于太阳能电池极板的左侧外沿中间位置、风扇安装于太阳能电池极板的上侧外沿中间位置，两者都与中央处理单元连接；杂物和积雪清扫采用旋转式清扫机械臂，一端与直流电机轴承固定连接，可以由直流电机带动以直流电机轴承为中心进行旋转；

温度传感器采集太阳能极板的环境温度，实时传送给中央处理单元；红外对光管的发射管发射红外光线给接收管接收，当发射管、接收管之间有杂物或积雪遮挡，红外光线不能正常接收时，判断极板上有杂物或积雪遮挡，中央处理单元实时检测接收管的红外光线接收情况，得到有无遮挡的结果；

中央处理单元根据温度传感器送来的环境温度信息和红外对光管接收情况，综合分析判断，如果有遮挡，则风扇接收中央处理单元的指令转动，通过风力吹散太阳能电池极板上的杂物，或安装于太阳能电池极板左侧外沿中间位置的直流电机，接收中央处理单元的指令，带动旋转式清扫机械臂，在太阳能极板上，以直流电机轴承为中心进行旋转滑动，完成杂物或积雪清扫工作。

本发明的目的是这样实现的。

本发明太阳能电池极板自动清洁装置，采用温度传感器采集环境温度，红外对光管采集是否有(遮挡)杂物或积雪的信息，然后由中央处理单元进行综合分析判断，通过风扇的风力吹散太阳能电池极板上的杂物，或安装于太阳能电池极板左侧外沿中间位置的直流电机，带动旋转式清扫机械臂，在太阳能极板上，以直流电机轴承为中心进行旋转滑动，完成杂物或积雪清扫工作。这样，可以实现了无需人为判断，自动根据极板表面是否清洁，是否清洁彻底(不彻底的话，通过红外对光管始终可以检测到)来进行操作，以实现实时高效的清洁，提高清洁的效率，降低人工维护的成本和风险，同时，有利于户外和高大建筑物高层的太阳能电池极板表面的清洁。此外，采用直流电机带动旋转式清扫机械臂，在太阳能极板上，以直流电机轴承为中心进行旋转滑动，这种传动结构比较简单。

附图说明

图1是本发明太阳能电池极板自动清洁装置的一种具体实施方式结构示意图；

图2是图1所示自动清洁装置的采集控制部分的电路原理框图；

图3是图1所示太阳能电池极板自动清洁装置中杂物和积雪清扫机械臂向上旋转到太阳能电池极板对角线位置的结构示意图；

图4是图1所示太阳能电池极板自动清洁装置中杂物和积雪清扫机械臂向下旋转到太阳能电池极板左侧边沿位置的结构示意图；

图5是图1所示太阳能电池极板自动清洁装置的自动检测及自动清洁控制流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行描述，以便本领域的技术人员更好地理解本发明。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许会淡化本发明的主要内容时，这些描述在这里将被忽略。

图1是本发明太阳能电池极板自动清洁装置的一种具体实施方式结构示意图。

在本实施例中，如图1所示，本发明太阳能电池极板自动清洁装置包括由中央处理单元1、温度传感器6、以及两对红外对光管401(第一对的发射管)、402(第一对的接收管)、403(第二对的发射管)、404(第二对的接收管)组成的太阳能电池表面的杂物和积雪自动检测系统以及由直流电机3、风扇5、杂物和积雪清扫机械臂2组成的杂物和积雪自动清洁系统。

温度传感器6安装于太阳能电池极板8上边沿的左边的结构件7上。红外对光管的发射管401、403和接收管402、404分别对称地安装于太阳能电池极板左右侧边沿的结构件7上，并且两对红外对光管分别置于太阳能电池极板8的中上部以及中下部位置；温度传感器6、两对红外对光管401、402，403、404均与中央处理单元1连接。

直流电机3安装于太阳能电池极板8的左侧外沿中间位置的结构件7上；风扇5安装于太阳能电池极板的上侧外沿中间位置的结构件7上，两者都与中央处理单元1连接；杂物和积雪清扫采用旋转式清扫机械臂，一端与直流电机轴承固定连接，可以由直流电机3的轴承带动以直流电机轴承为中心进行旋转。

温度传感器6采集太阳能极板8的环境温度，实时传送给中央处理单元1；红外对光管的发射管401、403发射红外光线给接收管接收402、404，当发射管401、403、接收管402、404之间有杂物或积雪遮挡，红外光线不能正常接收时，判断太阳能极板8上有杂物或积雪遮挡，中央处理单元1实时检测接收管402、404的红外光线接收情况，得到有无遮挡的结果。

中央处理单元1根据温度传感器6送来的环境温度信息和红外对光管接收情况，综合分析判断，如果有遮挡，则风扇5接收中央处理单元1的指令转动，通过风力吹散太阳能电池极板8上的杂物，或安装于太阳能电池极板8左侧外沿中间位置的直流电机3，接收中央处理单元的指令，带动旋转式清扫机械臂(杂物和积雪清扫机械臂)2，在太阳能极板上，以直流电机轴承为中心进行旋转滑动，完成杂物或积雪清扫工作。

图2是图1所示自动清洁装置的采集控制部分的电路原理框图。

在本实施例中，如图2所示，温度传感器6将采集的太阳能极板环境温度实时传送给中央处理单元1；中央处理单元1实时检测接收管402、404的红外光线接收情况，得到有无遮挡的结果。中央处理单元1根据温度传感器送来的环境温度信息和红外对光管接收情况(即有无遮挡的结果)，综合分析判断，如果有遮挡，则风扇5接收中央处理单元1的指令转动，通过风力吹散太阳能电池极板8上的杂物，或安装于太阳能电池极板8左侧外沿中间位置的直流电机3，接收中央处理单元的指令，带动旋转式清扫机械臂(杂物和积雪清扫机械臂)2，在太阳能极板上，以直流电机轴承为中心进行旋转滑动，完成杂物或积雪清扫工作。供电系统9为各部分的工作提供电能。

在本实施例中，杂物和积雪清扫机械臂2向上旋转到太阳能电池极板对角线位置如图3所示，为向下旋转到太阳能电池极板左侧边沿位置如图4所示。通过直流电机3，带动旋转式清扫机械臂2，在太阳能极板上以直流电机轴承为中心进行旋转滑动，完成杂物或积雪清扫工作。

在本实施例中，如图5所示，所述的中央处理单元根据温度传感器送来的环境温度信息和红外对光管接收情况，综合分析判断，如果有遮挡，则风扇接收中央处理单元的指令转动，通过风力吹散太阳能电池极板上的杂物，或安装于太阳能电池极板左侧外沿中间位置的直流电机，接收中央处理单元的指令，带动旋转式清扫机械臂，在太阳能极板上，以直流电机轴承为中心进行旋转滑动，完成杂物或积雪清扫工作为：

S1、中央处理单元实时检测接收管的红外光线接收情况；

S2、根据是否接收到红外光线，判断是否有遮挡；如果接收到，则没有遮挡，返回步骤S1，继续实时检测；如果没有接收到，则有遮挡，转到步骤S3；

S3、中央处理单元接收温度传感器送来的环境温度信息；

S4、判断环境温度是否低于0℃，如果不低于，则遮挡物为杂物，如树叶等，转到步骤S5，如果低于，则遮挡物为积雪，转到步骤S7；

S5、启动风扇，接收中央处理单元的指令转动，通过风力吹散太阳能电池极板上的杂物，经过设定的时间后，转到步骤S6；

S6、根据是否接收到红外光线，判断是否有遮挡，如果有遮挡，转到步骤S7，如果没有遮挡，返回步骤S1；

S7、直流电机接收中央处理单元的指令，带动旋转式清扫机械臂，在太阳能极板上以直流电机轴承为中心进行旋转滑动，经过设定的时间后，转到步骤S6。

在本实施例中，采用环境温度来区分遮挡物(覆盖物)是杂物还是积雪，如果环境温度大于0℃，遮挡物是杂物如树叶等而非积雪，则启动风扇5清洁杂物，否则启动直流电机3带动旋转清洁机械臂2做旋转式运动清洁积雪。这样，对遮挡物进行区分处理，可以更为精准地针对不同的遮挡物，采用不同的清洁方式，进一步提高了清洁的效率。同时，如果风扇清洁杂物后，还有可能没有清洁干净，这时由于遮挡物还有积雪或者类似的附着物，则进一步启动旋转清洁机械臂2进行清洁。

尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

Claims (1)

1.一种太阳能电池极板自动清洁装置，其特征在于，包括：

太阳能电池表面的杂物和积雪自动检测系统，包括温度传感器、两对红外对光管、中央处理单元；其中，温度传感器安装于太阳能电池极板上边沿的左边的结构件上；红外对光管的发射管和接收管分别对称地安装于太阳能电池极板左右侧边沿的结构件上，并且两对红外对光管分别置于太阳能电池极板的中上部以及中下部位置；温度传感器、两对红外对光管均与中央处理单元连接；

杂物和积雪自动清洁系统，包括直流电机、风扇、杂物和积雪清扫机械臂；直流电机安装于太阳能电池极板的左侧外沿中间位置、风扇安装于太阳能电池极板的上侧外沿中间位置，两者都与中央处理单元连接；杂物和积雪清扫采用旋转式清扫机械臂，一端与直流电机轴承固定连接，可以由直流电机带动以直流电机轴承为中心进行旋转；

温度传感器采集太阳能极板的环境温度，实时传送给中央处理单元；红外对光管的发射管发射红外光线给接收管接收，当发射管、接收管之间有杂物或积雪遮挡，红外光不能正常接收时，判断极板上有杂物或积雪遮挡，中央处理单元实时检测接收管的红外光线接收情况，得到有无遮挡的结果；

中央处理单元根据温度传感器送来的环境温度信息和红外对光管接收情况，综合分析判断，如果有遮挡，则风扇接收中央处理单元的指令转动，通过风力吹散太阳能电池极板上的杂物，或安装于太阳能电池极板左侧外沿中间位置的直流电机，接收中央处理单元的指令，带动旋转式清扫机械臂，在太阳能极板上，以直流电机轴承为中心进行旋转滑动，完成杂物或积雪清扫工作：

S1、中央处理单元实时检测接收管的红外光线接收情况；

S2、根据是否接收到红外光线，判断是否有遮挡；如果接收到，则没有遮挡，返回步骤S1，继续实时检测；如果没有接收到，则有遮挡，转到步骤S3；

S3、中央处理单元接收温度传感器送来的环境温度信息；

S4、判断环境温度是否低于0℃，如果不低于，则遮挡物为杂物，转到步骤S5，如果低于，则遮挡物为积雪，转到步骤S7；

S5、启动风扇，接收中央处理单元的指令转动，通过风力吹散太阳能电池极板上的杂物，经过设定的时间后，转到步骤S6；

S6、根据是否接收到红外光线，判断是否有遮挡，如果有遮挡，转到步骤S7，如果没有遮挡，返回步骤S1；

S7、直流电机接收中央处理单元的指令，带动旋转式清扫机械臂，在太阳能极板上以直流电机轴承为中心进行旋转滑动，经过设定的时间后，转到步骤S6。