CN107824522A - 集群式太阳能面板的智能化高效清洁装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种集群式太阳能面板的智能化高效清洁装置，包括清洁系统和补给系统。清洁系统包括光敏元件将信号输出至控制器，控制器处理光敏元件输出的信号，对执行器发出调节信号，电机驱动各装置进行清洁；补给系统包括水位传感器或蓄电池将信号送入控制器后，控制器输出信号到执行器，电机带动机架运行至初始位置进行补给。有益效果是该装置具有智能化和集成化程度高、便携性好、清洁高效、运行安全可靠等优点；设有清洁滑道、水箱和蓄电池，使其应用范围不再局限于单台太阳能面板，可用于大规模太阳能面板的清洁，有助于更好的体现太阳能利用技术的实用价值，大大缩短了太阳能产品的效益回报周期，对我国节能减排的基本国策具有推动作用。
Description
技术领域
本发明涉及一种集群式太阳能面板的智能化高效清洁装置，适用于集群式太阳能面板的智能清洁。
背景技术
随着地球上能用到的常规能源日渐枯竭，太阳能作为一种新型能源，取之不尽且高效无污染，因而受到广泛关注。在实际工程中，太阳能面板积灰和结垢现象虽然作为一种间接影响因素，但严重影响了系统采光效率，制约了太阳能利用和发展。
大量的数据证明，太阳能面板长期暴露在大气中会积累灰尘、形成灰斑,使太阳能转换效率降低20％-40％。某研究所在南京对每日除灰与不除灰的两根集热管的工作效率情况进行了两个月的实验数据比对，发现在自然积灰严重的情况下，如不及时清理，不除灰的集热管只有除灰集热管工作效率的50％。如果采取人工清扫，据实际调研一个太阳能电站每月清洗两次，年清洗人工费是100万元，成本高，且有健康风险和生命危险。所以，市面上需要一种智能化的清洁装置。
查阅相关专利文献情况来看：
1)上海电力学院李琦芬、李涛、朱群志、任建兴、周致田等发明了太阳能面板的智能清洁系统。此项技术内容主要解决的是太阳能面板的污渍清洁问题，该发明装置同样考虑了用光敏元件感光的思路。
2)常州工学院周祥才、蔡纪鹤、杨晋华等发明了太阳能板电动微水清洁头。此发明装置其优点在于考虑了无水作业的弊端，在清洁臂上设置了喷水口，提高了装置的清洁效果。
3)广东待尔科技有限公司廖文军发明了太阳能电池板自动清洁装置。总之，目前已有的装置对于面板的清洁起到很大作用，但还存在一定的问题：或者采用无水作业，清洁效果一般，或者智能化程度较低仍需部分人工操作，或者结构复杂繁琐，且多数适用于单台面板的清洁，初始费加维修费相当昂贵，因此其在应用推广中仍存在一定阻碍。
综上所述，国内市场现在迫切需要一种适用于大规模太阳能面板的便携式、智能化的清洁装置。
发明内容
本发明是针对现有大规模太阳能面板清洁存在的问题，提供一种集群式太阳能面板的智能化高效清洁装置，该装置可针对不同的污垢情况进行清洁，具有智能化程度高、集成化程度高、清洁效果显著、便携性好、运行安全可靠、适用范围宽等优点。
本发明采用的技术方案为提供一种集群式太阳能面板的智能化高效清洁装置,其中：该装置包括清洁系统和补给系统两部分。
所述的清洁系统包括太阳能面板、光敏元件、清洁滑道、机架、位置传感器、硬质刮脏板、雨刮推杆、控制柜、电机以及水箱，在所述太阳能面板底部设置有光敏元件，所述的太阳能面板两侧设清洁滑道，清洁滑道上设有机架，机架下设有车轮，所述的车轮与电机通过传送带连接，电机转动带动机架在清洁滑道上运行，所述的机架一侧端部固定位置传感器，所述的位置传感器的一侧设有硬质刮脏板，硬质刮脏板一侧设有水箱，所述的水箱一侧设有雨刮推杆，雨刮推杆一侧设有控制柜。
所述的补给系统包括补水装置和供电装置两部分，所述的补水装置包括防雨防晒棚、补水管、电磁阀、继电器，所述的供电装置包括蓄电池充电电源公插头、电源母插座。
本发明的效果是：
1)智能化程度高、运行安全可靠。通过光敏元件反馈的信号能够准确判断污渍情况，进行智能清洁；采用的位置传感器可根据不同污渍，采用不同的清洁元件，从而降低清洁元件对面板带来的磨损；本装置设有自动补给系统，在缺电或缺水的情况下，进行智能补给，保证系统安全运行。本装置具有故障诊断和反馈功能，在系统出现故障时，方便及时排除。
2)集成化程度高、便携性好。清洁系统与补给系统集成一体，机架随身携带蓄电池与水箱，减少水管、电线使用，使运行方便。
3)清洁高效。本装置可实时监控太阳能面板污渍情况，采取智能处理，从而提高清洁污渍效率；本装置安装有硬质刮脏板，去除硬质污渍效果明显；本装置采取有水作业，可更高效的清洁污渍。
4)适用范围拓宽。本装置设有清洁滑道、水箱、蓄电池元件，使其不再局限于单台太阳能面板，还可以清洁大规模集群式太阳能面板。
通过利用本装置，一平方米太阳能板大约生产120～150W，按120W来算，一年约220个晴天，单一面板的工作效率可提高10％-50％以上，那么可以节约13200KW能量，成规模太阳能面板的利用效益将更显著，且大大缩短了太阳能的效益回报周期。若将此技术推广至全国范围应用，累积起来可额外获取巨大的一部分能量，有助于更好的体现太阳能的实用价值。
附图说明(请准确确定图名)
图1是本发明的机架、防雨防晒棚、清洁滑道和太阳能面板的俯视图；
图2是本发明的机架俯视图；
图3是本发明的机架侧视图；
图4是本发明的机架左视图；
图5是本发明的硬质刮脏板部件结构示意图；
图6是本发明的补水管和水箱的局部放大图；
图7是本发明的控制柜侧面的局部放大图；
图8是本发明的相关电路及信号布置示意图。
图中：
1、太阳能面板 2、光敏元件 3、清洁滑道 4、机架 5、位置传感器 6、硬质刮脏板6-1软质长条片 6-2铁皮 7、雨刮推杆 8、控制柜 9、执行器 10、电机 11、水箱 12、出水管13、喷头 14、电磁阀 15、蓄电池 16、防雨防晒棚 17、车轮 18、控制器 19、水位传感器 20、继电器 21、蓄电池充电电源公插头 22、电源母插座 23、过滤罩 24、支架 25、补水管 26、泄水管 27、泄水阀 28、电磁阀
具体实施方式
结合附图对本发明集群式太阳能面板的智能化高效清洁装置结构加以说明。
本发明的集群式太阳能面板的智能化高效清洁装置设计思想是针对于大规模太阳面板的一种智能清洁装置，在太阳能面板的透光率降低时，对多台面板进行智能清洁，从而提高太阳能的利用率。
如图1所示，本发明的集群式太阳能面板的智能化高效清洁装置的结构是，该装置包括光敏元件2、清洁滑道3、机架4、位置传感器5、硬质刮脏板6、雨刮推杆7、控制柜8、电机10以及水箱11。其中，太阳能面板1底部下方设有光敏元件2，所述的太阳能面板1两侧设清洁滑道3，清洁滑道3上设有可运行的机架4，机架4下设车轮17，车轮17与电机10通过传送带连接，电机10转动带动机架4在清洁滑道3上运行。
如图2-3所示，包括机架4的一侧端部固定位置传感器5，所述的位置传感器5的一侧设有硬质刮脏板6，硬质刮脏板6的一侧设有水箱11，所述的水箱11的一侧设有雨刮推杆7，雨刮推杆7的一侧设有控制柜8。其中，所述的清洁雨刮推杆7由雨刷臂和雨刷片制成，采用卡扣将雨刷片贴合于雨刷臂，其中所述的雨刷臂采用不锈钢材质，所述的雨刷片采用橡胶材质。所述的控制柜8固定焊接在机架4上，控制柜8内包括执行器9-1、控制器18、蓄电池15和蓄电池充电电源公插头21。包括执行器9-1螺钉固定在控制柜8内一侧上方，包括控制器18螺钉固定在控制柜8内一侧下方，包括蓄电池15螺钉固定在控制柜8内一侧。
如图2-4以及图5所示，所述的硬质刮脏板6包括软质长条片6-1、铝皮6-2,所述软质长条片6-1由3-4cm厚的软质耐磨滑爽材料制成,所述的铝皮6-2内置于软质长条片6-1，铝皮6-2长度小于软质长条片6-1长度,铝皮6-2高于软质长条片6-1部分焊接在机架4的轴上，所述的轴两端采用平键与执行器9-2内微电机10-2轴连接，所述的带相位开关的执行器9-2固定在机架两侧。
如图3-4及图6所示，所述的水箱11焊接在不锈钢支架24上，所述的不锈钢支架24焊接在机架4上，所述的水箱11箱底接有泄水管26，所述的泄水管26上连接有泄水阀27，所述的水箱11箱内底部安置水位传感器19，所述的水箱11箱内设有高出箱底50mm的过滤罩23，所述的过滤罩23下接出水管12，所述的出水管12下接喷头13，所述的出水管12按水流的方向安装执行器9和电磁阀14。
如图1及图6所示，补给系统中的补水装置包括防雨防晒棚16，防雨防晒棚16位于清洁滑道3的初始端，为水泥材质，包括防雨防晒棚16侧面设有补水管25，补水管25按水流的方向安装继电器20和电磁阀28，补水管25位置高度与水箱11侧方方孔位置吻合，方便水从补水管25流入水箱11，完成补水。
如图7所示，包括蓄电池充电电源公插头21外置于控制柜8一侧面，所述电源母插座22内置于水泥墙中固定，蓄电池充电电源公插头21外置于控制柜8一侧面，蓄电池15最低电量不得少于机架来回运行一次且充满电后自动断电。
如图8所示，本发明的相关电路及信号布置示意图的运行过程：包括在太阳能面板1易于灰尘囤积的底部下面布置光敏元件2在易囤积部位布置可以避免探测死角，当积灰达到一定厚度时，光敏元件2将信号传导给控制器18，通过线路开启电机10-1,电机10-1运转带动机架4在清洁滑道3运行。
当机架4运行至太阳能面板1上方时，水箱11内的水在过滤罩23处过滤脏物后，通过喷头13均匀喷洒至太阳能面板1上，而后雨刮推杆7运行清洁面板。
在机架运行的过程中，如果位置传感器5碰到太阳能面板1上的硬质污渍，如鸟屎、飘落物等，则将信号传输给控制器18,控制器18对执行器9-2发出指令，带有相位开关的执行器9-2驱动电机10-2运转，带动硬质刮脏板6从倾斜于太阳能面板45°的非工作状态旋转至垂直于太阳能面板的工作状态，以清洁面板上的硬质污渍，待污渍清除后，执行器9-2接收指令驱动电机10-2反转，继而带动硬质刮脏板6旋转至非工作状态。
当机架4抵达至清洁滑道3终点时，将信号反馈给控制器18，控制器18控制执行器9-1带动电机10-1反转，电机10-1带动机架4返回，雨刮推杆7再次清洁面板并返回至清洁滑道3初始端。
当机架4运行至清洁滑道3初始端时，水箱11箱底设置的水位传感器19将感受到的水位信号传送到控制器18，控制器18将实测的水位信号与设定信号进行比较，得出偏差，然后根据偏差的性质，将信号传输到继电器20，继电器20向补水管25上的电磁阀28发出"开""关"的指令，水从方孔流进水箱11内，保证水箱11内水量达到设定水位。
当机架4运行至清洁滑道3初始端时，蓄电池充电电源公插头21直接与电源母插座22完成对接，使蓄电池15得以蓄电，所述的蓄电池15最低电量不得少于机架来回运行一次且充满电后自动断电。
整个系统运行过程中，当执行器9遇见故障时，无法将正常的反馈信号传给控制器18时，则执行器18向维护室电脑传达故障信号。当控制器18发生故障时，维护室电脑未接收控制器18反馈的信号，则证明控制器18故障，需要维护人员进行故障检查。
综上所述，本装置满足了工业生产对装置智能化的要求，符合应用技术推广的前提条件。在保证装置稳定运行的前提下，具有智能化程度高、集成化程度高、清洁效果显著、便携性好、适用范围宽等优点。通过利用本装置，单一面板的工作效率可提高10％-50％以上。那么，集群式太阳能面板的利用效益将显著提高，若将此技术推广至全国范围应用，累积起来可额外获取巨大的一部分能量。因此，该技术的推广适应我国高效应用太阳能的发展策略，对我国节能减排的基本国策具有推动作用。
Claims (6)
1.一种集群式太阳能面板的智能化高效清洁装置，其特征是：该装置包括清洁系统和补给系统两部分；
所述的清洁系统包括太阳能面板(1)、光敏元件(2)、清洁滑道(3)、机架(4)、位置传感器(5)、硬质刮脏板(6)、雨刮推杆(7)、控制柜(8)、电机(10)以及水箱(11)，在所述太阳能面板(1)底部设置有光敏元件(2)，所述的太阳能面板(1)两侧设清洁滑道(3)，清洁滑道(3)上设有机架(4)，机架(4)下设有车轮(17)，所述的车轮(17)与电机(10)通过传送带连接，电机(10)转动带动机架(4)在清洁滑道(3)上运行，所述的机架(4)一侧端部固定位置传感器(5)，所述的位置传感器(5)的一侧设有硬质刮脏板(6)，硬质刮脏板(6)一侧设有水箱(11)，所述的水箱(11)一侧设有雨刮推杆(7)，雨刮推杆(7)一侧设有控制柜(8)；
所述的补给系统包括补水装置和供电装置两部分，所述的补水装置包括相互连接的防雨防晒棚(16)、补水管(25)、电磁阀(28)、继电器(20)；所述的供电装置包括有蓄电池充电电源公插头(21)、电源母插座(22)。
2.根据权利要求1所述的集群式太阳能面板的智能化高效清洁装置，其特征是：所述的硬质刮脏板(6)包括软质长条片(6-1)、铝皮(6-2)，所述的铝皮(6-2)内置于软质长条片(6-1)，铝皮(6-2)长度小于软质长条片(6-1)长度，铝皮(6-2)高于软质长条片(6-1)部分连接在机架(4)的轴上，所述轴两端通过平键与执行器(9-2)内微电机(10-2)轴键配合，所述的带相位开关的执行器(9-2)固定在机架(4)两侧。
3.根据权利要求1所述的集群式太阳能面板的智能化高效清洁装置，其特征是：所述的清洁雨刮推杆(7)包括雨刷臂和雨刷片，通过卡扣将雨刷片贴合于雨刷臂上。
4.根据权利要求1所述的集群式太阳能面板的智能化高效清洁装置，其特征是：所述的控制柜(8)固定在机架(4)上，控制柜(8)内设置执行器(9-1)、控制器(18)、蓄电池(15)和蓄电池充电电源公插头(21)，所述的执行器(9-1)通过螺钉固定在控制柜(8)内一侧上方，控制器(18)通过螺钉固定在控制柜(8)内一侧下方，蓄电池(15)通过螺钉固定在控制柜(8)内一侧，蓄电池充电电源公插头(21)外置于控制柜(8)一侧，所述电源母插座(22)固定于防雨防晒棚的水泥墙中，蓄电池(15)最低电量不得少于机架来回运行一次且充满电后自动断电。
5.根据权利要求1所述的集群式太阳能面板的智能化高效清洁装置,其特征是：所述的水箱(11)固定在不锈钢支架(24)上，不锈钢支架(24)连接在机架(4)上，水箱(11)箱底接有泄水管(26)和泄水阀(27)，水箱(11)箱内底部设置水位传感器(19)，水箱(11)箱内设有高出箱底50mm的过滤罩(23)，过滤罩(23)连接出水管(12)，出水管(12)连接有喷头(13)，出水管(12)按水流的方向设有执行器(9-3)和电磁阀(14)。
6.根据权利要求1所述的集群式太阳能面板的智能化高效清洁装置，其特征是：所述补给系统中的补水装置包括由水泥墙建造成的防雨防晒棚(16)，防雨防晒棚(16)位于清洁滑道(3)的初始端，防雨防晒棚(16)侧面设有补水管(25)，补水管(25)按水流的方向安装继电器(20)和电磁阀(28)，补水管(25)位置高度与水箱(11)侧方方孔位置吻合，便于水从补水管(25)流入水箱(11)完成补水。
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