CN108259000A - 一种光伏组件全自动清扫系统及清扫方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种光伏组件全自动清扫系统和清扫方法，包括摆渡车、机器人、自适应模块、电子标签模块、清扫控制模块和自动抓取模块；所述电子标签模块用于收集光伏电站每排每列光伏组串的位置坐标，并上传至清扫控制模块；所述清扫控制模块通过采集光伏阵列中各个汇流箱的每条支路电流，并与参考电流比较，判断该光伏组串是否需要清扫，若需要清扫，则清扫控制模块向摆渡车发送光伏组串位置信息；所述摆渡车通过自适应模块确定机器人所在位置后再通过自动抓取模块抓取清扫机器人，并按照清扫控制模块发送的位置信息将机器人运送至需要清扫的光伏组串位置处。
Description
技术领域
本发明涉及一种清扫系统，具体地涉及一种光伏组件全自动清扫系统及清扫方法。
背景技术
国内大型地面光伏电站建设区域的自然环境恶劣、清洁维护方式落后，光伏系统实际输出功率受到灰尘、积垢的影响较严重，西北主要光伏建设地区尤其突出；所以光伏组件灰尘处理问题已经亟需解决。目前光伏组件主要采用人工干洗、人工水洗、工程车辆清洗、清扫机器人清洗的四种方式：
(一)人工干洗组件存在的缺陷和不足
1、实施方面：人工干洗过程中会出现劳动力密集、冬季人员施工困难等问题。
2、清扫效果方面：由于光伏厂区普遍面积较大，工人在清扫过程中对组件清洁程度不易控制，不同操作工的力量不同，对组件造成的压力不同，会使得组件变形过大，造成电池片隐裂，另外一个缺点是，干洗组件效果不佳，常常因拖把沾有过多灰尘，在组件表面上留有部分痕迹，造成大面积阴影遮挡。在局部清扫不到之处容易产生热斑。
3、成本方面：清扫工人采用长柄绒拖布配合专用洗尘剂进行清洗，干洗的工作周期约为3天/10MW，费用约为1.2万元-1.3万元/10MW/次，成本较高。
(二)人工水洗组件存在的缺陷和不足
1、实施方面：人工水洗的其操作方式是，使用有蓄水功能的交通工具如装有水箱的拖拉机或城市洒水车，配合不超过0.4MPa的压力喷头来清洗组件。在很多西北、山地等很多光伏厂区，水源缺少，故无法大面积使用。
2、清扫效果方面：水压对光伏组件压力过大时会造成电池片的隐裂，而我们过程中无法控制操作人员的喷头水压变化，因为水压越大清洗速度和效果越好。另一个缺点是水洗后组件自行晾干，组件表面会形成水渍，相对于组件来说就是微型阴影遮挡。
3、成本方面：水洗成本价格约为0.2元/m^2，与人工干洗价格差不多，但需要两人同时操作，一人开车，一人喷水清洗组件。
(三)工程车辆清洗存在的缺陷和不足
1、实施方面：以工程车辆为载体改装的清洁设备功率大、效率比较高，清洗方式可采取清扫和水洗两种模式。
2、清扫效果方面：在平地项目使用情况较好，在山地或者地面崎岖程度比较大的厂区清扫毛刷容易对光伏组件各个部位产生不同的压力，造成光伏组件的隐裂。
3、成本方面：可以采用租赁或者购买的方式，投资较大。
(四)清扫机器人清洗存在的缺陷和不足
1、实施方面：针对每一排光伏组件均安装一台清扫机器人，并安装机器人停机平台。
2、清扫效果方面：清扫前后整个光伏发电系统的效率可提升3～5％，目前光伏发电系统效率约为80％，因此清扫所带来的发电效益提升还是很可观的。
3、成本方面：因为现有清扫机器人受运行轨道的影响只能沿着单排组件横向运行，由于光伏厂区地形原因，无法保证单排组件横向距离过长，普通电站单排距离约200米左右，清扫机器人本身最长运行距离约2公里，则导致了无法充分利用清扫机器人的清扫能力，造成了清扫机器人在使用时出现极大地浪费，且光伏厂区整体数量巨大，故初始投资较大。
发明内容
本发明为了解决现有技术中存在的上述缺陷和不足，提供了一种光伏组件全自动清扫系统及清扫方法。
为解决上述技术问题，本发明提供一种光伏组件全自动清扫系统，包括摆渡车、机器人、自适应模块、电子标签模块、清扫控制模块和自动抓取模块；
所述电子标签模块用于收集光伏电站每排每列光伏组串的位置坐标，并上传至清扫控制模块；
所述清扫控制模块通过采集光伏阵列中各个汇流箱的每条支路电流，并与参考电流比较，判断该光伏组串是否需要清扫，若需要清扫，则清扫控制模块向摆渡车发送光伏组串位置信息；
所述摆渡车通过自适应模块确定机器人所在位置后再通过自动抓取模块抓取清扫机器人，并按照清扫控制模块发送的位置信息将机器人运送至需要清扫的光伏组串位置处。
进一步，还包括自动巡航模块，所述自动巡航模块用于规划清扫路径，并将规划的清扫路径发送给清扫控制模块。
进一步，所述摆渡车为小型履带式挖土机车身，有柴油发动机带动，车身上设有自动抓取装置，用于抓取机器人。
进一步，所述自动抓取装置上设有电磁铁线圈，通电后产生磁力，用于吸合机器人。
本发明提供了一种采用上述光伏组件全自动清扫系统对光伏组件进行清扫的方法，包括以下步骤：
步骤一，电子标签模块收集光伏电站每排每列光伏组串的位置坐标Li(x,y)，并上传至清扫控制模块；清扫控制模块通过采集光伏阵列中各个汇流箱的每条支路电流I_zi，i＝1、2、3……n，并与参考电流I_zi*比较，判断该光伏组串是否需要清扫，若需要清扫，则清扫控制模块向摆渡车发送光伏组串位置信息Li(x,y)；
步骤二，所述摆渡车通过自适应模块确定机器人所在位置后再通过自动抓取模块抓取清扫机器人，并按照清扫控制模块发送的位置信息将机器人运送至需要清扫的光伏组串位置处进行清扫。
进一步，首先，利用电子标签模块确定每排光伏组串的位置坐标，并将坐标信息生成电子表格以备用，然后采用环境建模的方式进行路径规划，即将实际的物理空间抽象成算法能够处理的抽象空间，实现两者间的相互映射利用自动巡航模块建立；其次，通过路径搜索阶段在环境建模的基础上确定一条清扫路径，使得预定的性能函数获得最优值；最后，对规划的路径进行平滑处理，得到规划路径以备用。
本发明所达到的有益技术效果：本发明提供的一种光伏组件全自动清扫系统，其摆渡车采用小型履带式挖土机车身，具有较强的越障能力，可以满足光伏厂区各种地形的要求；清扫方式采用机器人清扫的模式，减少了因光伏厂区土地崎岖引起的清扫光伏组串表面压力不均的问题；通过设置规划路径，可以按照路径实现定时对光伏厂区进行清扫。本发明还提供了一种清扫方法，操作简单，可以实现实时的无人清扫。
附图说明
图1本发明之光伏组件全自动清扫系统组成框图；
图2本发明之清扫方法流程示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
下面结合附图和实施例对本发明专利进一步说明。
如图1所示，本发明提供一种光伏组件全自动清扫系统，包括摆渡车、机器人、自适应模块、电子标签模块、清扫控制模块和自动抓取模块；
所述电子标签模块用于收集光伏电站每排每列光伏组串的位置坐标，并上传至清扫控制模块；
所述清扫控制模块通过采集光伏阵列中各个汇流箱的每条支路电流，并与参考电流比较，判断该光伏组串是否需要清扫，若需要清扫，则清扫控制模块向摆渡车发送光伏组串位置信息；
所述摆渡车通过自适应模块确定机器人所在位置后再通过自动抓取模块抓取清扫机器人，并按照清扫控制模块发送的位置信息将机器人运送至需要清扫的光伏组串位置处，待完成清扫动作后，摆渡车抓取机器人将其运送至车库。
本发明还包括自动巡航模块，所述自动巡航模块用于规划清扫路径，并将规划的清扫路径发送给清扫控制模块。
所述摆渡车为小型履带式挖土机车身，有柴油发动机带动，车身上设有自动抓取装置，用于抓取机器人。，所述自动抓取装置上设有电磁铁线圈，通电后产生磁力，用于吸合机器人。
如图2所示，本发明提供了一种采用上述光伏组件全自动清扫系统对光伏组件进行清扫的方法，包括以下步骤：
步骤一，电子标签模块收集光伏电站每排每列光伏组串的位置坐标Li(x,y)，并上传至清扫控制模块；清扫控制模块通过采集光伏阵列中各个汇流箱的每条支路电流I_zi，i＝1、2、3……n，并与参考电流I_zi*比较，判断该光伏组串是否需要清扫，若需要清扫，则清扫控制模块向摆渡车发送光伏组串位置信息Li(x,y)；
步骤二，所述摆渡车通过自适应模块确定机器人所在位置后再通过自动抓取模块抓取清扫机器人，并按照清扫控制模块发送的位置信息将机器人运送至需要清扫的光伏组串位置处进行清扫。
为了实现定时进行光伏厂区的清扫，可以设置规划路径，然后利用清扫系统定时进行清扫，路径的规划过程如下：首先，利用电子标签模块确定每排光伏组串的位置坐标，并将坐标信息生成电子表格以备用，然后采用环境建模的方式进行路径规划，即将实际的物理空间抽象成算法能够处理的抽象空间，实现两者间的相互映射利用自动巡航模块建立；其次，通过路径搜索阶段在环境建模的基础上确定一条清扫路径，使得预定的性能函数获得最优值；最后，对规划的路径进行平滑处理，得到规划路径以备用。
以上已以较佳实施例公布了本发明，然其并非用以限制本发明，凡采取等同替换或等效变换的方案所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。
Claims (6)
1.一种光伏组件全自动清扫系统，其特征在于：包括摆渡车、机器人、自适应模块、电子标签模块、清扫控制模块和自动抓取模块；
所述电子标签模块用于收集光伏电站每排每列光伏组串的位置坐标，并上传至清扫控制模块；
所述清扫控制模块通过采集光伏阵列中各个汇流箱的每条支路电流，并与参考电流比较，判断该光伏组串是否需要清扫，若需要清扫，则清扫控制模块向摆渡车发送光伏组串位置信息；
所述摆渡车通过自适应模块确定机器人所在位置后再通过自动抓取模块抓取清扫机器人，并按照清扫控制模块发送的位置信息将机器人运送至需要清扫的光伏组串位置处。
2.根据权利要求1所述的光伏组件全自动清扫系统，其特征在于：还包括自动巡航模块，所述自动巡航模块用于规划清扫路径，并将规划的清扫路径发送给清扫控制模块。
3.根据权利要求1所述的光伏组件全自动清扫系统，其特征在于：所述摆渡车为小型履带式挖土机车身，有柴油发动机带动，车身上设有自动抓取装置，用于抓取机器人。
4.根据权利要求3所述的光伏组件全自动清扫系统，其特征在于：所述自动抓取装置上设有电磁铁线圈，通电后产生磁力，用于吸合机器人。
5.采用权利要求1-4所述的光伏组件全自动清扫系统对光伏组件进行清扫的方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一，电子标签模块收集光伏电站每排每列光伏组串的位置坐标Li(x,y)，并上传至清扫控制模块；清扫控制模块通过采集光伏阵列中各个汇流箱的每条支路电流I_zi，i＝1、2、3……n，并与参考电流I_zi*比较，判断该光伏组串是否需要清扫，若需要清扫，则清扫控制模块向摆渡车发送光伏组串位置信息Li(x,y)；
步骤二，所述摆渡车通过自适应模块确定机器人所在位置后再通过自动抓取模块抓取清扫机器人，并按照清扫控制模块发送的位置信息将机器人运送至需要清扫的光伏组串位置处进行清扫。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：还包括路径规划步骤：首先，利用电子标签模块确定每排光伏组串的位置坐标，并将坐标信息生成电子表格以备用，然后采用环境建模的方式进行路径规划，即将实际的物理空间抽象成算法能够处理的抽象空间，实现两者间的相互映射利用自动巡航模块建立；其次，通过路径搜索阶段在环境建模的基础上确定一条清扫路径，使得预定的性能函数获得最优值；最后，对规划的路径进行平滑处理，得到规划路径以备用。
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