CN107442540B - 用于电池板的清扫装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种用于电池板的清扫装置，涉及光伏发电技术领域，该清扫装置包括：执行机构，用于清扫至少一个电池板；电机，用于驱动执行机构沿至少一个电池板移动；以及控制器。控制器被配置成获取执行机构的实时位置；判断执行机构是否发生异常；以及在判断执行机构发生异常时，控制电机驱动执行机构移动到指定位置。用于电池板的清扫装置可以实现判断执行机构是否发生故障，同时在判断执行机构发生故障或遇到障碍时及时做出处理，极大地提高了清扫装置的智能化程度。

Description

用于电池板的清扫装置

技术领域

本发明涉及光伏发电技术领域，具体地，涉及一种用于电池板的清扫装置。

背景技术

随着光伏发电行业的不断发展，其附属产业之一的电池板的清扫设备也不断发展，在光伏发电站中，电池板表面的清洁程度会直接影响电池板的发电量。如果电池板表面灰尘累积过多，光伏电站的整体发电量将会有明显降低。特别是在荒漠、风沙地带，不仅灰尘大，而且降雨量少，电池板上很容易累积灰尘，从而影响电站发电量，这时清扫设备显得格外重要。

常用的清扫装置一般通过上位机设置清扫指令，通过控制电机转动来实现清扫执行机构对电池板组件的清扫。然而大多清扫装置的智能化程度较低，当执行机构在清扫过程中发生故障或清扫装置掉电时，无法及时处理。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于电池板的清扫装置，该清扫装置能够在发生异常时及时进行相应处理。

为了实现上述目的，本发明的实施方式提供了一种用于电池板的清扫装置，该清扫装置包括：执行机构，用于清扫至少一个电池板；电机，用于驱动执行机构沿至少一个电池板移动；以及控制器。控制器被配置成获取执行机构的实时位置；判断执行机构是否发生异常；以及在判断执行机构发生异常时，控制电机驱动执行机构移动到指定位置。

优选地，指定位置包括以下位置中的至少一者：起点、终点以及至少一个电池板中相邻两个电池板之间的间隙。

优选地，指定位置包括多个指定位置，控制电机驱动执行机构移动到指定位置包括：控制电机驱动执行机构回退到多个指定位置中距离最近的指定位置。

优选地，清扫装置还包括转速传感器，用于检测电机的转速，判断执行机构是否发生异常包括：根据转速确定电机的转动周期；将所确定的转动周期与电机的预定转动周期与误差之和进行比较，其中预定转动周期被定义为在执行机构正常工作的情况下电机的转动周期；在所确定的转动周期大于预定转动周期与误差之和的情况下，判断执行机构发生异常。

优选地，清扫装置还包括转速传感器，用于检测电机的转速，控制器被配置成：在执行机构从起点开始运动时，根据转速计算电机转动的实际圈数；在判断执行机构不再移动的情况下，将实际圈数与预定圈数进行比较；判断实际圈数是否满足条件：N₀+ΔN₁＞N＞N₀-ΔN₂，其中N为实际圈数，N₀为预定圈数，ΔN₁为电机的第一圈数误差，ΔN₂为电机的第二圈数误差；在实际圈数满足条件的情况下，判断执行机构已经到达终点；以及在实际圈数不满足条件的情况下，判断执行机构发生异常。

优选地，清扫装置还包括随电机机轴转动的触发件和与触发件匹配并连接到控制器的接近开关，控制器还被配置成：在执行机构处于起点的情况下，接收来自接近开关的信号；在信号是恒定电平信号的情况下，判断执行机构运行方向错误。

优选地，清扫装置还包括存储装置，被配置成存储信息，信息包括电机旋转的圈数、电机的转动方向、执行机构的位置中的至少一者；控制器还被配置成在断电重启后从存储装置获取信息以恢复执行机构的运行。

优选地，控制器还被配置成：将信息存储到后台系统，信息包括电机旋转的圈数、电机的转动方向、执行机构的位置中的至少一者；在断电重启后从后台系统获取信息以恢复执行机构的运行。

优选地，预定转动周期根据清扫装置的使用时间和执行机构的磨损程度通过自学习的方式被更新；或者预定圈数根据电机的磨损程度通过自学习的方式被更新。

优选地，清扫装置还包括报警装置，控制器还被配置成：在判断执行机构发生异常时，或者在执行机构在同一个位置发生异常的次数超过阈值时，指令报警装置发出警报。

通过上述技术方案，用于太阳板的清扫装置包括控制器，实现了对执行机构是否发生异常的判断，以及在判断执行机构发生异常时可以及时做出处理，避免发生异常的执行机构影响电池板发电。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是根据本发明的一实施方式的用于电池板的清扫装置的结构框图；

图2是根据本发明的一实施方式的用于电池板的清扫装置的结构框图；

图3是根据本发明的一实施方式的用于电池板的清扫装置的结构框图；

图4是根据本发明的一实施方式的用于电池板的清扫装置的结构框图；

图5是根据本发明的一实施方式的用于电池板的清扫装置的结构框图；以及

图6是根据本发明的一实施方式的用于电池板的清扫装置的控制方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本申请的实施方式中，执行机构发生异常可以指执行机构本身发生一些故障影响正常的清扫工作，也可以指由于别的原因使得执行机构在运行过程中被卡住或挡住(例如，由于遇到障碍物)，或者移动速度比正常工作情况下的移动速度要慢，或者还可以指能够与执行机构正常工作区别开的其他工作状态。

图1是根据本发明的一实施方式的用于电池板的清扫装置的结构框图。如图1所示，在本发明的一实施方式中，提供了一种用于电池板的清扫装置，该清扫装置可以包括：

执行机构10，用于清扫至少一个电池板；

电机20，用于驱动执行机构10沿至少一个电池板移动；以及

控制器30，控制器30可以被配置成：

获取执行机构10的实时位置；

判断执行机构10是否发生异常；以及

在判断执行机构10发生异常时，控制电机20驱动执行机构10移动到指定位置。

具体地，执行机构10可以是所属领域所知的用于清扫电池板(例如光伏电池板)表面的装置，本文不再对其详细赘述。

控制器30可以是通用处理器、专用处理器、常规处理器、数字信号处理器(DSP)、多个微处理器、与DSP核心关联的一个或多个微处理器、控制器、微控制器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)电路、其他任何类型的集成电路(IC)、状态机等等。

一般而言，在光伏电厂，多个电池板按照一定模式排列，例如排列一排，或者排列成矩阵，或者一个或多个同心圆环。执行机构10可以对一排的多个电池板依次进行清扫，也可以在清扫完一排电池板后转而清扫下一排。

当清扫装置在执行清扫过程中如果执行机构10发生异常(例如故障、遇到障碍物被卡住或挡住等)时，为了避免执行机构10停留在电池板上遮挡电池板而影响其发电，可以将执行机构10移动到不影响电池板发电的指定位置。在本发明的一实施方式中，指定位置可以包括以下位置中的至少一者：起点、终点以及至少一个电池板中相邻两个电池板之间的间隙。

可以采用多种方式来获取执行机构10的实时位置。

在本发明的一个实施方式中，可以使用位置传感器来获取执行机构10的实时位置。具体地，清扫装置可以包括位置传感器(图中未示出)，用于检测执行机构10的位置，并向控制器30发送相应的位置信息。在一个示例中，位置传感器可以包括沿执行机构10的行进路线间隔布置的多个位置传感器(例如接近开关)。每个位置传感器的位置是已知的且每个位置传感器有各自的标识(例如编号)。这些信息可以存储在控制器30或与控制器30通信的存储器(未示出)中。当执行机构10移动到多个位置传感器中的一个位置传感器附近时，该位置传感器被触发从而产生相应的信号。控制器30可以具有编码器功能或可以包括编码器，编码器功能或编码器接收位置传感器发出的信号并根据该信号输出发出该信号的位置传感器的标识。控制器30可以根据该标识与预先存储的该位置传感器的位置信息得到执行机构10的实时位置。

可以通过电机20的旋转圈数(转数)来获取执行机构10的实时位置。执行机构10是通过电机20来驱动的，电机20旋转的圈数与执行机构10行进的位移存在已知的关系，因此通过获知电机20的转数可以获取执行机构10的位置。图2是根据本发明的一实施方式的用于电池板的清扫装置的结构框图。如图2所示，在本发明的可替换或附加的实施方式中，提供了一种用于电池板的清扫装置，该清扫装置还可以包括转速传感器40，用于检测电机20的转速。控制器30可以被配置成根据转速传感器40检测到的电机20的转速来计算并记录电机20旋转的圈数，并根据圈数来确定执行机构10的位置。具体来说，当控制器30控制电机20驱动执行机构10运行时，转速传感器40实时将电机20的转速信息传送给控制器30，控制器30根据接收到的转速信息以及电机20运行的时间来计算电机20转动的圈数。由于电机20的圈数与执行机构10运行的位移之间存在已知的关系，因此控制器30可以根据圈数来得到执行机构10运行的位移。由于控制器30开始控制电机20驱动执行机构10时执行机构10的起始位置是已知的(例如，起点位置，或控制器30记录的上一次执行机构10停止的位置)，因此控制器30可以根据执行机构10运行的位移来得到执行机构10的位置。控制器30可以存储位置信息或将位置信息存储到与之相关联的存储器中。

转速传感器40可以包括旋转编码器、接近开关等。

可以使用多种方式来判断执行机构10是否发生异常。

在本发明的一个实施方式中，其中可以使用位置传感器获取执行机构10的实时位置，控制器30可以被配置成接收来自位置传感器的执行机构10的位置信息，在超过一时间阈值后没有接收到位置更新，则判断执行机构10发生异常。例如，如果执行机构10在运行过程中遇到障碍物而被卡住或挡住无法继续移动，则执行机构10会停留在某一位置，此时位置传感器向控制器30发送关于该位置的位置信息。由于持续机构10持续停留在该位置，因此位置传感器向控制器30发送的一直是该位置信息，也就是说，不会有位置更新。如果控制器30在一时间段(该时间段可以根据实际应用灵活设置)后没有接收到位置更新，则可以判断执行机构10发生异常。在另一个示例中，如果位置传感器采用上述实施方式中的间隔布置的多个位置传感器(例如多个接近开关)，则在执行机构10正常工作的情况下，经过两个相邻位置传感器的时间是已知的。如果执行机构10由于发生异常而移动得比正常工作情况下要慢(或者快)，则经过两个相邻位置传感器的时间相应地比正常工作情况下要慢(或者快)。在这种情况下，控制器30可以被配置成计算从位置传感器连续接收两个信号之间的时间差，将计算出的时间差与标准时间差(即执行机构10正常工作情况下经过相邻两个位置传感器所需的时间)进行比较，如果计算出的时间差大于标准时间差(可以考虑容限)，或者计算出的时间差小于标准时间差(可以考虑容限)，则可以判断执行机构10发生异常。

在本发明的可替换或附加的实施方式中，其中可以使用转速传感器40。转速传感器40可以用于检测电机20的转速。控制器30可以被配置成根据检测到的电机20的转速来判断执行机构10是否发生异常。

具体来说，控制器30可以根据电机20的转速确定电机20的转动周期，将所确定的转动周期与电机20的预定转动周期与误差之和进行比较，在所确定的转动周期大于预定转动周期与误差之和的情况下，判断执行机构10发生异常。

预定转动周期可以被定义为执行机构10在正常工作的情况下电机20的转动周期。在本发明的优选实施方式中，电机20的预定转动周期例如可以根据清扫装置的使用时间和执行机构10的磨损程度通过自学习的方式被更新。自学习方法可以是所属领域技术人员所知的方法，本申请不再赘述。

在本发明的可替换或附加的实施方式中，可以根据电机20的反馈信息来判断执行机构10是否发生异常。具体来说，清扫装置还可以包括设置在电机20上随电机20机轴转动的触发件以及与之匹配的并连接到控制器30的接近开关。如果执行机构10正常运行，则接近开关输出的信号是高低电平交替的脉冲信号。如果执行机构10由于例如遇到障碍物被卡住或挡住，电机20由此无法转动，此时接近开关输出的是恒定的高(或低)电平信号。控制器30可以根据从接近开关接收的电平信号的类型来判断执行机构10是否发生异常。也就是说，当控制器30接收到恒定的电平信号时，判断执行机构10发生异常。

此方式同样适用于判断执行机构10在起点的运行方向是否正确。在本发明的一实施方式中，控制器30还可以被配置成：

在执行机构10处于起点的情况下，接收来自接近开关的信号；

在信号是恒定电平信号的情况下，判断执行机构10运行方向错误。

在判断执行机构10发送异常时，控制器30可以控制电机20驱动执行机构10移动到指定位置。

如上所述，指定位置可以包括以下位置中的至少一者：起点、终点以及至少一个电池板中相邻两个电池板之间的间隙。在本发明的一个实施方式中，控制器30可以在判断执行机构10发生异常时，控制电机20将执行机构10移动到指定位置。指定位置的信息可以被预先存储在控制器30中或与控制器30相关联的存储器中。例如，在使用位置传感器获取执行机构10的位置的实施方式中，指定位置可以与某位置传感器相对应，当控制器30判断执行机构10发生异常时，控制执行机构10进行相应移动，直到接收到与指定位置对应的位置传感器发出的信号。再例如，在使用转速传感器40的实施方式中，指定位置与电机20的圈数相对应。例如假定指定位置对应圈数n，与在执行机构10发生异常时所在的位置对应的电机20的圈数为m。当执行机构10发生异常时，控制器30控制电机20转动∣n-m∣圈(正转或反转，取决于指定位置在执行机构10发生异常时所在的位置的前面还是后面)。

在本发明的一个实施方式中，在执行机构10发生异常时控制器30可以控制电机20驱动执行机构10回退到起点或终点。

在本发明的优选实施方式中，指定位置可以有多个，在执行机构10发生异常时控制器30可以控制电机20驱动执行机构10移动到多个指定位置中距离执行机构10当前位置最近的指定位置。

在本发明的另一优选实施方式中，在执行机构10发生异常时控制器30可以控制电机20驱动执行机构10回退到多个指定位置中距离执行机构10当前位置最近的指定位置。在这种情况下，当执行机构10发生异常的原因是由于遇到障碍物被挡住无法继续向前移动时可以有效地将执行机构10回退到最近的指定位置。

在本发明的一实施方式中，控制器30还可以被配置成：根据电机20的转速计算电机20转动的实际圈数，进而根据电机20转动的实际圈数判断执行机构10是否达到终点。

具体来说，当执行机构10从起点开始运动时，根据电机20的转速计算电机20转动的实际圈数；在判断执行机构10不再移动的情况下，将实际圈数与预定圈数进行比较；

判断实际圈数是否满足条件：N₀+ΔN₁＞N＞N₀-ΔN₂，其中N为实际圈数，N₀为预定圈数，ΔN₁为电机20的第一圈数误差，ΔN₂为电机20的第二圈数误差；在实际圈数满足条件的情况下，判断执行机构10已经到达终点；以及

在实际圈数不满足条件的情况下，判断执行机构10发生异常。

在本发明的优选实施方式中，执行机构10到达终点的预定圈数例如可以根据电机20的磨损程度通过自学习的方式被更新。自学习方法可以是所属领域技术人员所知的方法，本申请不再赘述。

图3是根据本发明的一实施方式的用于电池板的清扫装置的结构框图。如图3所示，在本发明的一实施方式中，提供了一种用于电池板的清扫装置，清扫装置还可以包括存储装置50。存储装置50可以被配置成存储信息，信息可以包括电机20旋转的圈数、电机20的转动方向、执行机构10的位置中的至少一者。控制器30还可以被配置成在断电重启后从存储装置50获取信息以恢复执行机构10的运行。由此，在发生意外掉电后，清扫装置仍可正常运行。

存储装置50可以包括例如不可移除存储器和可移除存储器。不可移除存储器可以包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、硬盘或是其他任何类型的记忆存储设备。可移除存储器可以包括订户身份模块(SIM)卡、记忆棒、安全数字(SD)记忆卡等等。

图4是根据本发明的一实施方式的用于电池板的清扫装置的结构框图。如图4所示，在本发明的一实施方式中，提供了一种用于电池板的清扫装置，清扫装置还可以包括后台系统60。控制器30还可以被配置成：将信息存储到后台系统60，在断电重启后从后台系统60获取信息以恢复执行机构10的运行。信息例如可以包括电机20旋转的圈数、电机20的转动方向、执行机构10的位置中的至少一者。由此，在发生意外掉电后，清扫装置仍可正常运行。

后台系统60可以例如是服务器或者具有数据存储功能和可选地具有数据处理功能的任意其他设备。

图5是根据本发明的一实施方式的用于电池板的清扫装置的结构框图。如图5所示，在本发明的一实施方式中，提供了一种用于电池板的清扫装置，清扫装置还可以包括报警装置70。控制器30还可以被配置成在判断执行机构10发生异常时指令报警装置70发出警报。

在本发明的进一步实施方式中，控制器30还可以被配置成在判断执行机构10在同一个位置发生异常的次数超过阈值时，指令报警装置70发出警报。

报警装置70可以包括例如光报警器、声报警器、振动设备、或这些的组合。

图6是根据本发明的一实施方式的用于电池板的清扫装置的控制方法的流程图。该控制方法通过上述实施方式中的用于电池板的清扫装置执行。具体来说，如图6所示，用于电池板的清扫装置的控制方法可以包括：

在步骤S11中，获取执行机构10的实时位置；

在步骤S12中，判断执行机构10是否发生异常；

在步骤S13中，在判断执行机构10发生异常时，控制电机20驱动执行机构10移动到指定位置。

指定位置可以包括以下位置中的至少一者：起点、终点以及至少一个电池板中相邻两个电池板之间的间隙。

在本发明的一实施方式中，判断执行机构10是否发生异常可以包括：

根据转速确定电机20的转动周期；

将所确定的转动周期与电机20的预定转动周期与误差之和进行比较，其中预定转动周期被定义为在执行机构10正常工作的情况下电机20的转动周期；

在所确定的转动周期大于预定转动周期与误差之和的情况下，判断执行机构10发生异常。

进一步地，控制方法还可以包括：

在步骤S21中，在执行机构10从起点开始运动时，根据电机20的转速计算电机20转动的实际圈数；

在步骤S22中，在判断执行机构10不再移动的情况下，将实际圈数与预定圈数进行比较；

在步骤S23中，判断实际圈数是否满足条件：N₀+ΔN₁＞N＞N₀-ΔN₂，其中N为实际圈数，N₀为预定圈数，ΔN₁为电机20的第一圈数误差，ΔN₂为电机20的第二圈数误差；在实际圈数满足条件的情况下，判断执行机构10已经到达终点；以及

在实际圈数不满足条件的情况下，判断执行机构10发生异常。

进一步地，控制方法还可以包括：

在步骤S31中，在执行机构10处于起点的情况下，接收用于检测电机20的转动的接近开关的信号；

在步骤S32中，在信号是恒定电平信号的情况下，判断执行机10运行方向错误，并改变电机20的旋转方向。

在本发明的一实施方式中，控制方法还可以包括：在断电重启后从存储装置50获取信息以恢复执行机构10的运行。信息例如可以包括电机20旋转的圈数、电机20的转动方向、执行机构10的位置中的至少一者。

在本发明的另一实施方式中，控制方法还可以包括：将信息存储到后台系统60，在断电重启后从后台系统60获取信息以恢复执行机构10的运行。

在本发明的一实施方式中，控制方法还可以包括：在判断执行机构10发生异常时，报警装置70发出警报。

在本发明的另一实施方式中，控制方法还可以包括：在执行机构10在同一个位置发生异常的次数超过阈值时，报警装置70发出警报。

在本发明的一个实施方式中，提供了一种计算机可读存储介质，在该存储介质上存储有指令，该指令被控制器30执行时使得该控制器30执行以上任意实施方式中的用于电池板的清扫装置的控制方法。

通过上述实施方式，用于电池板的清扫装置可以实现判断执行机构10在起点的运行方向是否正确、执行机构10是否发生故障或遇到障碍以及执行机构10是否到达终点，同时在判断执行机构10发生故障或遇到障碍时及时做出处理，极大地提高了清扫装置的智能化程度。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种用于电池板的清扫装置，其特征在于，包括：

执行机构，用于清扫至少一个电池板；

电机，用于驱动所述执行机构沿所述至少一个电池板移动；

转速传感器，用于检测所述电机的转速；以及

控制器，被配置成：

获取所述执行机构的实时位置；

根据所述电机的转速判断所述执行机构是否发生异常；以及

在判断所述执行机构发生异常时，控制所述电机驱动所述执行机构移动到指定位置。

2.根据权利要求1所述的清扫装置，其特征在于，所述指定位置包括以下位置中的至少一者：起点、终点以及所述至少一个电池板中相邻两个电池板之间的间隙。

3.根据权利要求2所述的清扫装置，其特征在于，所述指定位置包括多个指定位置，所述控制所述电机驱动所述执行机构移动到指定位置包括：

控制所述电机驱动所述执行机构回退到所述多个指定位置中距离最近的指定位置。

4.根据权利要求1所述的清扫装置，其特征在于，所述判断所述执行机构是否发生异常包括：

根据所述转速确定所述电机的转动周期；

将所确定的转动周期与所述电机的预定转动周期与误差之和进行比较，其中所述预定转动周期被定义为在所述执行机构正常工作的情况下所述电机的转动周期；

在所确定的转动周期大于所述预定转动周期与误差之和的情况下，判断所述执行机构发生异常。

5.根据权利要求1所述的清扫装置，其特征在于，所述控制器被配置成：

在所述执行机构从起点开始运动时，根据所述转速计算所述电机转动的实际圈数；

在判断所述执行机构不再移动的情况下，将实际圈数与预定圈数进行比较；

判断实际圈数是否满足条件：N₀+ΔN₁＞N＞N₀-ΔN₂，其中N为实际圈数，N₀为预定圈数，ΔN₁为电机的第一圈数误差，ΔN₂为电机的第二圈数误差；在所述实际圈数满足所述条件的情况下，判断所述执行机构已经到达终点；以及

在所述实际圈数不满足所述条件的情况下，判断所述执行机构发生异常。

6.根据权利要求1所述的清扫装置，其特征在于，所述清扫装置还包括随所述电机机轴转动的触发件和与所述触发件匹配并连接到所述控制器的接近开关，所述控制器还被配置成：

在所述执行机构处于起点的情况下，接收来自所述接近开关的信号；

在所述信号是恒定电平信号的情况下，判断所述执行机构运行方向错误。

7.根据权利要求1所述的清扫装置，其特征在于，还包括存储装置，被配置成存储信息，所述信息包括所述电机旋转的圈数、所述电机的转动方向、所述执行机构的位置中的至少一者；所述控制器还被配置成在断电重启后从所述存储装置获取所述信息以恢复所述执行机构的运行。

8.根据权利要求1所述的清扫装置，其特征在于，所述控制器还被配置成：

将信息存储到后台系统，所述信息包括所述电机旋转的圈数、所述电机的转动方向、所述执行机构的位置中的至少一者；

在断电重启后从所述后台系统获取所述信息以恢复所述执行机构的运行。

9.根据权利要求4或5所述的清扫装置，其特征在于，

所述预定转动周期根据所述清扫装置的使用时间和所述执行机构的磨损程度通过自学习的方式被更新；或者

所述预定圈数根据所述电机的磨损程度通过自学习的方式被更新。

10.根据权利要求1所述的清扫装置，其特征在于，还包括报警装置，所述控制器还被配置成：在判断所述执行机构发生异常时，或者在所述执行机构在同一个位置发生异常的次数超过阈值时，指令所述报警装置发出警报。