CN108008722A - 一种光伏机器人系统及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了光伏机器人系统及控制方法，将光伏发电装置与智能小车结合，利用太阳的方位跟踪实现最大效率的利用太阳能，结合互联网+，实现了智能控制，采用无线传输电能解决了户外接线布线困难的问题，满足了各类户外临时用电的需求。本发明利用智能APP客户端定位，确定较好的发电范围，控制光伏机器人移动到指定位置，打开太阳能电池板，利用三维光敏传感器感知太阳方位，将方位传送到控制端换算出光伏板的旋转角度，并多次移位光伏机器人，将其静止在发电效率最好的位置，光伏板能够跟随太阳光角度的变化而不断的调整，使之保持在最大功率的状态。本发明具有高效率，智能化的特点。

Description

一种光伏机器人系统及控制方法
技术领域
本发明涉及户外移动式光伏发电的智能化控制，特别涉及一种光伏机器人系统及控制方法。
背景技术
目前的光伏发电主要有固定支架模式，无法移动，无法适应户外供电需求。户外供电需求越来越多，如户外临时施工，野外勘探，自然灾害救灾等。
目前出现的移动光伏电源体积小，重量轻，携带方便，结构简单，基本可以满足户外手机临时充电的需求。但这些移动光伏电源还存在很多不足，比如，容量小，输出模式单一等问题。也有一些大型的户用型的可移动光伏电源，采用模块化结构，可快速拆卸分离，便于运输组装，对于户外作业施工以及户外临时使用很是方便，缓解了户外临时用电麻烦的问题。但这种可移动的光伏发电一般是推拖式的，体积较大、笨重，使用时布线麻烦，结构简单，不能实现智能移动和控制。移动式光伏发电技术是解决户外用电以及特殊用电需求的理想方式，但目前的移动光伏仍有很多问题有待解决。比如说控制移位困难，效率不高，安装维护困难等。
发明内容
本发明主要是利用现有移动光伏技术，与机器人、互联网结合，实现户外用电的智能化、高效化，解决户外临时用电困难的问题。
本发明的一个目的是解决现有技术所存在的控制问题；提供了一种将移动光伏发电与智能小车机器人结合的系统，通过控制机器人系统来实现光伏板的跟踪控制，实现最大效率的光伏发电。大大提高了光伏发电装置的灵活性、高效性。
本发明的再一个目的是实现了光伏发电的实时检测与控制；采用智能APP客户终端，实时检测光伏机器人的各个部分的运行情况，远程控制智能小车机器人移位，同时控制光伏板的展开以及角度的调节，实现光伏发电的智能性。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案实现：
一种光伏机器人系统，包括太阳能电池板(1)，伸缩支架(2)，智能小车底座(3)，水平支架(4)，三维光敏传感器(5)，步进电机(6)，控制器(8)，步进电机伺服(9)、智能APP客户端；步进电机(6)固定在智能小车底座(3)上，伸缩支架(2)、水平支架(4)分别与步进电机(6)连接，太阳能电池板(1)固定在伸缩支架(2)和水平支架(4)上，三维光敏传感器(5)固定在智能小车底座(3)上，控制器(8)、步进电机伺服器(9)设置在智能小车底座(3)内；智能APP客户端包括GPS定位模块、控制模块、监测模块；控制模块分别与控制器(8)、GPS定位模块、监测模块连接；
利用三维光敏传感器(5)定位太阳的方位，将三维光敏传器感应的数据送至控制器，控制器(8)计算出太阳光水平仰角以及垂直仰角以及步进电机(6)需要转换的实际角度，并通过步进电机伺服器(9)控制步进电机(6)的旋转，通过伸缩支架(2)和水平支架(4)带动太阳能电池板(1)转动，实现太阳能的跟踪；
GPS定位模块对智能小车底座(3)进行定位，并将位置信息发送给控制模块；智能小车底座(3)不断移动，将发电参数送至控制器，控制模块在接收到控制器传来的数据进行分析计算之后，对智能小车底座(3)的移位进行具体的操作控制，比较计算的功率得出较好的发电位置后停止移动，通过对发电功率的比较，有效控制小车避开阴影，提高发电的效率，实现光伏发电的智能化；光伏机器人的运行情况通过监测模块进行实时的监控。
还包括清洁装置，所述清洁装置包括安装在太阳能电池板(1)边缘的硬管(7)、吹尘风机(10)、电机(11)、软管(12)；电机(11)固定在智能小车底座(3)上，吹尘风机(10)与电机(11)连接，吹尘风机(10)的出风口与软管(12)连接，软管(12)与硬管(7)连接，硬管(7)的关闭开设气孔；
吹尘风机(10)压缩空气形成气流，气流流过软管(12)到达光太阳能电池板(1)边缘上的硬管(7)，硬管另一端封闭，管壁开有气孔，气流通过气孔对太阳能电池板(1)进行日常去尘清洁。
一种基于上述系统的控制方法，包括以下内容：
(1)、通过智能APP客户端对智能小车底座(3)进行定位，并根据当地的具体情况确定光照较好的光伏发电范围，将这一范围发送至控制器(8)；
(2)、智能小车底座(3)按照智能APP客户端指定的路线移位到光照较好的位置范围之后，打开太阳能电池板(1)，电池板打开之后与智能小车底座(3)平行；
(3)、三维光敏传感器(5)感知太阳方位，将感应的数据送至控制器，控制器(8)通过计算控制太阳能电池板(1)的旋转，实现太阳方位的跟踪；
(4)、智能APP客户端控制智能小车底座(3)多次移位，并比较各个位置的发电功率，在功率最高的位置停止移动，实现光伏发电的智能控制；
(5)、控制器(8)根据太阳光的角度变化，通过步进电机(6)、伸缩支架(2)、水平支架(4)不断的调整太阳能电池板(1)的角度，使光伏发电保持在发电功率最大的状态；
(6)、在太阳光能较弱不足以供电的时候，光伏机器人系统停止发电，关闭太阳能电池板(1)，智能小车底座(3)返回指定位置，本次发电结束。
本发明结构上为光伏发电与机器人的结合，主要具备如下优点：
1.对太阳方位感知定位避免了光伏面板移位的盲目性，快速有效的利用太
阳能，实现高效率的发电。
2.采用智能APP客户终端，实现对各个部分的实时检测与控制，方便快捷。
3.采用无线输电供电，提高用电的安全性，避免了线路的排布纷杂困难，满
足户外供电的需求。
4.光伏面板的清洁维护方便，智能小车机器人能够及时的关闭光伏板，并自
动清洁，提高发电效率。
附图说明
图1为本发明的简单结构图；
图2为太阳能跟踪示意图；
图3为本发明控制模块的结构图；
图4为本发明的清洁装置结构图；
1为太阳能电池板，2为伸缩支架，3为智能小车底座，4为水平支架，5为三维光敏传感器，6为步进电机，7为安装在光伏板边缘的硬管，8为控制器，9为步进电机伺服器，10为吹尘风机，11为电机，12为吹尘装置中的软管。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的技术方案做进一步具体的说明。
如图1所示，本发明包括太阳能电池板(1)，伸缩支架(2)，智能小车底座(3)，水平支架(4)，三维光敏传感器(5)，步进电机(6)，控制器(8)，步进电机伺服(9)、智能APP客户端、清洁装置；步进电机(6)固定在智能小车底座(3)上，伸缩支架(2)、水平支架(4)分别与步进电机(6)连接，太阳能电池板(1)固定在伸缩支架(2)和水平支架(4)上，三维光敏传感器(5)固定在智能小车底座(3)上，控制器(8)、步进电机伺服器(9)设置在智能小车底座(3)内；智能APP客户端包括GPS定位模块、控制模块、监测模块；控制模块分别与控制器(8)、GPS定位模块、监测模块连接；清洁装置包括安装在太阳能电池板(1)边缘的硬管(7)、吹尘风机(10)、电机(11)、软管(12)；电机(11)固定在智能小车底座(3)上，吹尘风机(10)与电机(11)连接，吹尘风机(10)的出风口与软管(12)连接，软管(12)与硬管(7)连接，硬管(7)的关闭开设气孔。
利用三维光敏传感器(5)定位太阳的方位，将三维光敏传器感应的数据送至控制器，控制器(8)计算出太阳光水平仰角以及垂直仰角以及步进电机(6)需要转换的实际角度，并通过步进电机伺服器(9)控制步进电机(6)的旋转，通过伸缩支架(2)和水平支架(4)带动太阳能电池板(1)转动，实现太阳能的跟踪。
GPS定位模块对智能小车底座(3)进行定位，并将位置信息发送给控制模块；智能小车底座(3)不断移动，将发电参数送至控制器，控制模块在接收到控制器传来的数据进行分析计算之后，对智能小车底座(3)的移位进行具体的操作控制，比较计算的功率得出较好的发电位置后停止移动，通过对发电功率的比较，有效控制小车避开阴影，提高发电的效率，实现光伏发电的智能化；光伏机器人的运行情况通过监测模块进行实时的监控。
吹尘风机(10)压缩空气形成气流，气流流过软管(12)到达光太阳能电池板(1)边缘上的硬管(7)，硬管另一端封闭，管壁开有气孔，气流通过气孔对太阳能电池板(1)进行日常去尘清洁。
在结构上，步进电机(6)与水平支架(4)、可伸缩支架(2)相连，控制太阳能电池板(1)的打开与水平转动。另一台电机(11)连接吹尘风机，压缩空气形成气流，气流流过软管到达光伏板上的硬管，硬管另一端封闭，管壁开有孔，气流流过对电池板进行日常去尘清洁。而可伸缩支架利用现有的升降台技术控制着电池板在垂直方向上的转动。三维光敏传感器安装于智能小车的底座，感知太阳的方位。智能小车底座(3)本身包括有运动装置(包括轮子、电机等)和运动控制系统(为现有技术)，在智能APP客户端中的控制模块控制下运动。本发明还包括蓄电池，电能通过蓄电池存储，太阳能光伏板发电给蓄电池充电，将电能传输到无线传输装置中的振荡电路，然后进行功率放大，通过发射线圈发射传输；通过无线传输电能，解决有线导电的安全性问题，降低了触电的概率，也解决了装置的安全问题。蓄电池固定在智能小车底座上。
光伏机器人的控制方法包括以下内容：
(1)、通过智能APP客户端对智能小车底座(3)进行定位，并根据当地的具体情况确定光照较好的光伏发电范围，将这一范围发送至控制器(8)；
(2)、智能小车底座(3)按照智能APP客户端指定的路线移位到光照较好的位置范围之后，打开太阳能电池板(1)，电池板打开之后与智能小车底座(3)平行；
(3)、三维光敏传感器(5)感知太阳方位，将感应的数据送至控制器，控制器(8)通过计算控制太阳能电池板(1)的旋转，实现太阳方位的跟踪；
(4)、智能APP客户端控制智能小车底座(3)多次移位，并比较各个位置的发电功率，在功率最高的位置停止移动，实现光伏发电的智能控制；
(5)、控制器(8)根据太阳光的角度变化，通过步进电机(6)、伸缩支架(2)、水平支架(4)不断的调整太阳能电池板(1)的角度，使光伏发电保持在发电功率最大的状态；
(6)、在太阳光能较弱不足以供电的时候，光伏机器人系统停止发电，关闭太阳能电池板(1)，智能小车底座(3)返回指定位置，本次发电结束。
本发明将光伏发电装置与智能小车结合，利用太阳的方位跟踪实现最大效率的利用太阳能，结合互联网+，实现了远程控制，无线传输电能解决了户外接线布线困难的问题，满足了各类户外临时用电的需求。本发明具有高效率，智能化的特点。

Claims (3)

1.一种光伏机器人系统，其特征在于：包括太阳能电池板(1)，伸缩支架(2)，智能小车底座(3)，水平支架(4)，三维光敏传感器(5)，步进电机(6)，控制器(8)，步进电机伺服(9)、智能APP客户端；步进电机(6)固定在智能小车底座(3)上，伸缩支架(2)、水平支架(4)分别与步进电机(6)连接，太阳能电池板(1)固定在伸缩支架(2)和水平支架(4)上，三维光敏传感器(5)固定在智能小车底座(3)上，控制器(8)、步进电机伺服器(9)设置在智能小车底座(3)内；智能APP客户端包括GPS定位模块、控制模块、监测模块；控制模块分别与控制器(8)、GPS定位模块、监测模块连接；
利用三维光敏传感器(5)定位太阳的方位，将三维光敏传器感应的数据送至控制器，控制器(8)计算出太阳光水平仰角以及垂直仰角以及步进电机(6)需要转换的实际角度，并通过步进电机伺服器(9)控制步进电机(6)的旋转，通过伸缩支架(2)和水平支架(4)带动太阳能电池板(1)转动，实现太阳能的跟踪；
GPS定位模块对智能小车底座(3)进行定位，并将位置信息发送给控制模块；智能小车底座(3)不断移动，将发电参数送至控制器，控制模块在接收到控制器传来的数据进行分析计算之后，对智能小车底座(3)的移位进行具体的操作控制，比较计算的功率得出较好的发电位置后停止移动，通过对发电功率的比较，有效控制小车避开阴影，提高发电的效率，实现光伏发电的智能化；光伏机器人的运行情况通过监测模块进行实时的监控。
2.根据权利要求1所述的一种光伏机器人，其特征在于：还包括清洁装置，所述清洁装置包括安装在太阳能电池板(1)边缘的硬管(7)、吹尘风机(10)、电机(11)、软管(12)；电机(11)固定在智能小车底座(3)上，吹尘风机(10)与电机(11)连接，吹尘风机(10)的出风口与软管(12)连接，软管(12)与硬管(7)连接，硬管(7)的关闭开设气孔；
吹尘风机(10)压缩空气形成气流，气流流过软管(12)到达光太阳能电池板(1)边缘上的硬管(7)，硬管另一端封闭，管壁开有气孔，气流通过气孔对太阳能电池板(1)进行日常去尘清洁。
3.一种基于权利要求2所述系统的控制方法，其特征在于；包括以下内容：
(1)、通过智能APP客户端对智能小车底座(3)进行定位，并根据当地的具体情况确定光照较好的光伏发电范围，将这一范围发送至控制器(8)；
(2)、智能小车底座(3)按照智能APP客户端指定的路线移位到光照较好的位置范围之后，打开太阳能电池板(1)，电池板打开之后与智能小车底座(3)平行；
(3)、三维光敏传感器(5)感知太阳方位，将感应的数据送至控制器，控制器(8)通过计算控制太阳能电池板(1)的旋转，实现太阳方位的跟踪；
(4)、智能APP客户端控制智能小车底座(3)多次移位，并比较各个位置的发电功率，在功率最高的位置停止移动，实现光伏发电的智能控制；
(5)、控制器(8)根据太阳光的角度变化，通过步进电机(6)、伸缩支架(2)、水平支架(4)不断的调整太阳能电池板(1)的角度，使光伏发电保持在发电功率最大的状态；
(6)、在太阳光能较弱不足以供电的时候，光伏机器人系统停止发电，关闭太阳能电池板(1)，智能小车底座(3)返回指定位置，本次发电结束。
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