CN108345091B - 一种适于自动清洁的光伏系统及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于新能源领域，具体涉及一种光伏系统及其工作方法。其中，本光伏系统包括：监控终端、云服务器和若干光伏发电装置；所述光伏发电装置包括：控制模块、与控制模块分别相连的光伏组件、红外无热化摄像机构、清洗机构；所述控制模块适于获取红外无热化摄像机构拍摄的光伏组件表面的照片，并发送至云服务器；所述监控终端适于从云服务器获取该光伏组件表面的拍摄照片，并与光伏组件的标准照片比对；以及当照片比对结果不一致时，所述监控终端发送清洗指令信息，以使控制模块控制驱动清洗机构向光伏组件表面喷射高压水。
Description
技术领域
本发明涉及一种适于自动清洁的光伏系统及其工作方法。
背景技术
光能是没有公害的能源之一。而且它取之不尽，用之不竭。对于缺水、缺燃料和交通不便的山区和高原地带，因制宜地利用光能发电，非常适合，大有可为。但光伏系统的光伏组件往往比较分散，不容易进行监控，并及时维护。光伏组件在户外工作的过程中，表面由于要接收太阳光而裸露在空气中，但长时间工作使灰尘附着在光伏组件的表面，阻挡其接收太阳能量，降低了光伏组件的发电功率。而目前也没有较好的办法对灰尘进行清理，只能靠工清理，不仅劳动强度大，而且不易擦拭干净。
发明内容
本发明的目的是提供一种适于自动清洁的光伏系统及其工作方法，以通过清洗机构自动清洗光伏组件表面的灰尘。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种光伏系统，包括：监控终端、云服务器和若干光伏发电装置；所述光伏发电装置包括：控制模块、与控制模块分别相连的光伏组件、红外无热化摄像机构、清洗机构；所述控制模块适于获取红外无热化摄像机构拍摄的光伏组件表面的照片，并发送至云服务器；所述监控终端适于从云服务器获取该光伏组件表面的拍摄照片，并与光伏组件的标准照片比对；以及当照片比对结果不一致时，所述监控终端发送清洗指令信息，以使控制模块控制驱动清洗机构向光伏组件表面喷射高压水。
进一步，所述红外无热化摄像机构包括：微型摄像透镜模块；所述微型摄像透镜模块由物侧至像侧依序包含第一透镜、光圈、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、光增亮片以及电子感光元件；第一透镜具有正屈折力，且为正光焦度、低折射率温度系数的硫系玻璃，其物侧表面S1为凸面，其像侧表面S2为平面，设有衍射图案；第二透镜具有负屈折力，且为负光焦度的单晶锗，其物侧表面S3为凸面，其像侧表面S4为凹面，并皆为非球面，且物侧面S3具有一个反曲点以及像侧面S4具有两个反曲点；第三透镜具有正屈折力，且为正光焦度、低折射率温度系数的硫系玻璃，其物侧表面S5为凹面，其像侧表面S6为凸面，并皆为非球面；第四透镜具有负屈折力，且为负光焦度的单晶锗，其物侧表面S7为凹面，其像侧表面S8为凹面，并皆为非球面；第五透镜具有负屈折力，且为负光焦度的单晶锗，其物侧表面S9为凸面，其像侧表面S10为凹面，并皆为非球面，且物侧面S9具有两个反曲点以及像侧面S10具有三个反曲点；第六透镜具有负屈折力，且为负光焦度的单晶锗，其物侧表面S11为凹面，其像侧表面S12为平面，且物侧面S11具有两个反曲点。
进一步，第二透镜至第五透镜的八个表面S3~S10的曲率由以下等式定义：Zi=CURViYi2/(1+(1-(1+Ki)CURVi2Yi2)1/2)+(Ai)Yi2+(Bi)Yi4+(Ci)Yi6+(Di)Yi8，且参数Mi=1-(1+Ki)(CURVi)2(Ri)2，其中：i是表面编号（i= S3~S10）； 对于表面i，Zi是光轴上方高度为Yi的非球面表面上的点与一平面之间的距离，该平面在非球面表面与光轴的交点处与该非球面表面正切；Ki是常数，被称为表面i的圆锥常数；CURVi是表面i在该表面与光轴的交点处的曲率；Ai、Bi、Ci、Di分别是表面i的第二、四、六和八次非球面系数；Ri是表面i的孔径的有效半径。
进一步，满足条件：8<(MS3+MS4+MS7+MS8+MS9+MS10)/(MS5+MS6)<17。
进一步，所述微型摄像透镜模块的焦距为f，第一透镜的焦距为f1，第二透镜的焦距为f2，第三透镜的焦距为f3，第四透镜的焦距为f4，第五透镜的焦距为f5，第六透镜的焦距为f6，其满足下列条件：f1/f2＝-2.33；f5/f6＝1.43；f3/f4＝-1.78；以及|f/f1|+|f/f2|＝0.68。
进一步，所述微型摄像透镜模块的焦距为f，微型摄像透镜模块的光圈值为Fno，微型摄像透镜模块中最大视角的一半为HFOV，其数值如下：f＝3.54mm；Fno＝2.50；以及HFOV＝44.0度。
进一步，第三透镜的硫系玻璃材质相对于d光的折射率Nd和阿贝系数Vd满足下列条件式：Nd≥2.8，Vd≥40。
进一步，第四透镜的单晶锗材质相对于d光的折射率Nd和阿贝系数Vd满足下列条件式：Nd≥4.1，Vd≤28；第五透镜的单晶锗材质相对于d光的折射率Nd和阿贝系数Vd满足下列条件式：Nd≥4.6，Vd≤23。
进一步，第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜的屈折力中最强者为Pmax，微型摄像透镜模块的焦距为f，微型摄像透镜模块的入射瞳直径为EPD，光圈至于光轴上的距离为SL，第一透镜物侧表面S1至电子感光元件于光轴上的距离为TL，电子感光元件有效感测区域对角线长的一半为ImgH，其满足下列条件：|Pmax|＝0.56；f/EPD＝2.30；SL/TL＝0.88；以及TL/ImgH＝1.56。
又一方面，本发明还提供了一种光伏系统的工作方法，所述光伏系统的监控终端适于获取光伏组件表面的拍摄照片，并与光伏组件的标准照片比对；以及当照片比对结果不一致时，所述监控终端发送清洗指令信息，以使控制模块控制驱动清洗机构向光伏组件表面喷射高压水。
本发明的有益效果是，本发明的光伏系统通过红外无热化摄像机构拍摄光伏组件表面的照片，并与光伏组件的标准照片比对，当当照片比对结果不一致时，控制模块控制驱动清洗机构向光伏组件表面喷射高压水，以清洗光伏组件表面的灰尘，提高了光伏系统的生产效率。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的光伏系统的原理框图；
图2是本发明的微型摄像透镜模块的结构示意图；
图3是本发明的各透镜的结构数据汇总图表；
图4是本发明的各透镜的非球面系数汇总图表；
图5A~5C是本发明的微型摄像透镜模块的球差、像散和歪曲曲线图；
图中：第一透镜210，光圈200，第二透镜220，第三透镜230，第四透镜240，第五透镜250，第六透镜260，光增亮片270，电子感光元件280；以及
在图3中：曲率半径、厚度及焦距的单位为mm；在图4中：k表非球面曲线方程式中的锥面系数，A4-A16则表示各表面第4-16阶非球面系数。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
实施例1
图1是本发明的光伏系统的原理框图。
如图1所示，本实施例1提供了一种光伏系统，包括：监控终端、云服务器和若干光伏发电装置；所述光伏发电装置包括：控制模块、与控制模块分别相连的光伏组件、红外无热化摄像机构、清洗机构；所述控制模块适于获取红外无热化摄像机构拍摄的光伏组件表面的照片，并发送至云服务器；所述监控终端适于从云服务器获取该光伏组件表面的拍摄照片，并与光伏组件的标准照片比对；以及当照片比对结果不一致时，所述监控终端发送清洗指令信息，以使控制模块控制驱动清洗机构向光伏组件表面喷射高压水。
可选的，所述控制模块为采用嵌入式工控机且内设有无线通讯模块，以将光伏组件表面的照片发送至云服务器。可选的，所述无线通讯模块例如但不限于3G或4G模块。
本实施例1中，所述控制模块适于通过清洗驱动电路控制清洗机构进行工作。可选的，所述控制模块例如但不限于嵌入式工控板。所述清洗机构可以采用高压泵及高压水枪；所述清洗驱动电路适于控制高压泵工作。
本实施例1的光伏系统通过红外无热化摄像机构拍摄光伏组件表面的照片，并与光伏组件的标准照片比对，当照片比对结果不一致时，控制模块控制驱动清洗机构向光伏组件表面喷射高压水，以清洗光伏组件表面的灰尘，提高了光伏系统的生产效率。
图2是本发明的微型摄像透镜模块的结构示意图。
图3是本发明的各透镜的结构数据汇总图表。
作为微型摄像透镜模块的一种可选的实施方式。
见图2和图3，所述微型摄像透镜模块由物侧至像侧依序包含第一透镜210、光圈200、第二透镜220、第三透镜230、第四透镜240、第五透镜250、第六透镜260、光增亮片270以及电子感光元件280。其中，
第一透镜210具有正屈折力，且为正光焦度、低折射率温度系数的硫系玻璃，其物侧表面S1为凸面，其像侧表面S2为平面，设有衍射图案。
第二透镜220具有负屈折力，且为负光焦度的单晶锗，其物侧表面S3为凸面，其像侧表面S4为凹面，并皆为非球面，且物侧面S3具有一个反曲点以及像侧面S4具有两个反曲点。
第三透镜230具有正屈折力，且为正光焦度、低折射率温度系数的硫系玻璃，其物侧表面S5为凹面，其像侧表面S6为凸面，并皆为非球面。
第四透镜240具有负屈折力，且为负光焦度的单晶锗，其物侧表面S7为凹面，其像侧表面S8为凹面，并皆为非球面。
第五透镜250具有负屈折力，且为负光焦度的单晶锗，其物侧表面S9为凸面，其像侧表面S10为凹面，并皆为非球面，且物侧面S9具有两个反曲点以及像侧面S10具有三个反曲点。
第六透镜260具有负屈折力，且为负光焦度的单晶锗，其物侧表面S11为凹面，其像侧表面S12为平面，且物侧面S11具有两个反曲点。
具体的，对于红外光线，在第一透镜210设的衍射图案，使得第一透镜210产生正热差，与第五透镜250和第六透镜260产生的负热差相互抵消，实现了摄像透镜系统的红外无热化。
本实施方式的微型摄像透镜模块通过由物侧至像侧依序设置的多个透镜将红外光线产生的热差相互抵消，实现了摄像透镜系统的红外无热化，提高了光伏组件表面的照片质量。
图4是本发明的各透镜的非球面系数汇总图表。
图5A~5C是本发明的微型摄像透镜模块的球差、像散和歪曲曲线图。
进一步，第二透镜220至第五透镜250的八个表面S3~S10的曲率由以下等式定义：
Zi=CURViYi2/(1+(1-(1+Ki)CURVi2Yi2)1/2)+(Ai)Yi2+(Bi)Yi4+(Ci)Yi6+(Di)Yi8，
且参数 Mi=1-(1+Ki)(CURVi)2(Ri)2，其中：
i是表面编号（i= S3~S10）；
对于表面i，Zi是光轴上方高度为Yi的非球面表面上的点与一平面之间的距离，该平面在非球面表面与光轴的交点处与该非球面表面正切；
Ki是常数，被称为表面i的圆锥常数；
CURVi是表面i在该表面与光轴的交点处的曲率；
Ai、Bi、Ci、Di分别是表面i的第二、四、六和八次非球面系数；
Ri是表面i的孔径的有效半径。
进一步，所述微型摄像透镜模块还满足条件：
8<(MS3+MS4+MS7+MS8+MS9+MS10)/(MS5+MS6)<17。
进一步，微型摄像透镜模块的焦距为f，微型摄像透镜模块的光圈值(F-number)为Fno，微型摄像透镜模块中最大视角的一半为HFOV，其数值如下：f＝3.54mm；Fno＝2.50；以及HFOV＝44.0度。
第三透镜230的硫系玻璃材质相对于d光的折射率Nd和阿贝系数Vd满足下列条件式：Nd≥2.8，Vd≥40。
第四透镜240的单晶锗材质相对于d光的折射率Nd和阿贝系数Vd满足下列条件式：Nd≥4.1，Vd≤28。
第五透镜250的单晶锗材质相对于d光的折射率Nd和阿贝系数Vd满足下列条件式：Nd≥4.6，Vd≤23。
第三透镜230与第四透镜240于光轴上的间隔距离为T34，第四透镜240与第五透镜250于光轴上的间隔距离为T45，第五透镜250于光轴上的厚度为CT5，第六透镜260于光轴上的厚度为CT6，第一透镜物侧表面S1至第六透镜像侧表面S12于光轴上的距离为Td，第一透镜210、第二透镜220、第三透镜230、第四透镜240、第五透镜250与第六透镜260分别于光轴上厚度的总和为ΣCT，其满足下列条件：T34/T45＝0.54；CT5/CT6＝0.41；Td/CT6＝4.26；以及ΣCT/Td＝0.77。
进一步，第一透镜210、第二透镜220、第三透镜230、第四透镜240、第五透镜250与第六透镜260的屈折力中最强者为Pmax，微型摄像透镜模块的焦距为f，微型摄像透镜模块的入射瞳直径为EPD，光圈200至于光轴上的距离为SL，第一透镜物侧表面S1至电子感光元件280于光轴上的距离为TL，电子感光元件280有效感测区域对角线长的一半为ImgH，其满足下列条件：|Pmax|＝0.56；f/EPD＝2.30；SL/TL＝0.88；以及TL/ImgH＝1.56。
综上所述，本申请的光伏系统通过通过红外无热化摄像机构拍摄光伏组件表面的照片，并与光伏组件的标准照片比对，当照片比对结果不一致时，控制模块控制驱动清洗机构向光伏组件表面喷射高压水，以清洗光伏组件表面的灰尘，提高了光伏系统的生产效率；通过微型摄像透镜模块通过将红外光线产生的热差相互抵消，实现了摄像透镜系统的红外无热化，提高了光伏组件的照片质量，提高了对比和监控效果。
实施例2
在实施例1的基础上，本实施例2提供了一种光伏系统的工作方法，所述光伏系统的监控终端适于获取光伏组件表面的拍摄照片，并与光伏组件的标准照片比对；以及当照片比对结果不一致时，所述监控终端发送清洗指令信息，以使控制模块控制驱动清洗机构向光伏组件表面喷射高压水。
关于光伏系统的具体结构及实施过程参见实施例1的相关论述，此处不再赘述。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (8)
1.一种光伏系统，其特征在于，包括：
监控终端、云服务器和若干光伏发电装置；
所述光伏发电装置包括：控制模块、与控制模块分别相连的光伏组件、红外无热化摄像机构、清洗机构；
所述控制模块适于获取红外无热化摄像机构拍摄的光伏组件表面的照片，并发送至云服务器；
所述监控终端适于从云服务器获取该光伏组件表面的拍摄照片，并与光伏组件的标准照片比对；以及
当照片比对结果不一致时，所述监控终端发送清洗指令信息，以使控制模块控制驱动清洗机构向光伏组件表面喷射高压水；
所述红外无热化摄像机构包括：微型摄像透镜模块；
所述微型摄像透镜模块由物侧至像侧依序包含第一透镜、光圈、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、光增亮片以及电子感光元件；
第一透镜具有正屈折力，且为正光焦度、低折射率温度系数的硫系玻璃，其物侧表面S1为凸面，其像侧表面S2为平面，设有衍射图案；
第二透镜具有负屈折力，且为负光焦度的单晶锗，其物侧表面S3为凸面，其像侧表面S4为凹面，并皆为非球面，且物侧面S3具有一个反曲点以及像侧面S4具有两个反曲点；
第三透镜具有正屈折力，且为正光焦度、低折射率温度系数的硫系玻璃，其物侧表面S5为凹面，其像侧表面S6为凸面，并皆为非球面；
第四透镜具有负屈折力，且为负光焦度的单晶锗，其物侧表面S7为凹面，其像侧表面S8为凹面，并皆为非球面；
第五透镜具有负屈折力，且为负光焦度的单晶锗，其物侧表面S9为凸面，其像侧表面S10为凹面，并皆为非球面，且物侧面S9具有两个反曲点以及像侧面S10具有三个反曲点；
第六透镜具有负屈折力，且为负光焦度的单晶锗，其物侧表面S11为凹面，其像侧表面S12为平面，且物侧面S11具有两个反曲点。
2.根据权利要求1所述的光伏系统，其特征在于，
第二透镜至第五透镜的八个表面S3～S10的曲率由以下等式定义：
Zi＝CURViYi2/(1+(1-(1+Ki)CURVi2Yi2)1/2)+(Ai)Yi2+(Bi)Yi4+(Ci)Yi6+(Di)Yi8且参数Mi＝1-(1+Ki)(CURVi)2(Ri)2，其中：
i是表面编号(i＝S3～S10)；
对于表面i，Zi是光轴上方高度为Yi的非球面表面上的点与一平面之间的距离，该平面在非球面表面与光轴的交点处与该非球面表面正切；
Ki是常数，被称为表面i的圆锥常数；
CURVi是表面i在该表面与光轴的交点处的曲率；
Ai、Bi、Ci、Di分别是表面i的第二、四、六和八次非球面系数；
Ri是表面i的孔径的有效半径。
3.根据权利要求2所述的光伏系统，其特征在于，
所述微型摄像透镜模块的焦距为f，第一透镜的焦距为f1，第二透镜的焦距为f2，第三透镜的焦距为f3，第四透镜的焦距为f4，第五透镜的焦距为f5，第六透镜的焦距为f6，其满足下列条件：f1/f2＝-2.33；f5/f6＝1.43；f3/f4＝-1.78；以及|f/f1|+|f/f2|＝0.68。
4.根据权利要求3所述的光伏系统，其特征在于，
所述微型摄像透镜模块的焦距为f，微型摄像透镜模块的光圈值为Fno，微型摄像透镜模块中最大视角的一半为HFOV，其数值如下：f＝3.54mm；Fno＝2.50；以及HFOV＝44.0度。
5.根据权利要求1～4任一项所述的光伏系统，其特征在于，
第三透镜的硫系玻璃材质相对于d光的折射率Nd和阿贝系数Vd满足下列条件式：Nd≥2.8，Vd≥40。
6.根据权利要求5所述的光伏系统，其特征在于，
第四透镜的单晶锗材质相对于d光的折射率Nd和阿贝系数Vd满足下列条件式：Nd≥4.1，Vd≤28；
第五透镜的单晶锗材质相对于d光的折射率Nd和阿贝系数Vd满足下列条件式：Nd≥4.6，Vd≤23。
7.根据权利要求6所述的光伏系统，其特征在于，
第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜的屈折力中最强者为Pmax，微型摄像透镜模块的焦距为f，微型摄像透镜模块的入射瞳直径为EPD，光圈至于光轴上的距离为SL，第一透镜物侧表面S1至电子感光元件于光轴上的距离为TL，电子感光元件有效感测区域对角线长的一半为ImgH，其满足下列条件：|Pmax|＝0.56；f/EPD＝2.30；SL/TL＝0.88；以及TL/ImgH＝1.56。
8.一种如权利要求1所述的光伏系统的工作方法，其特征在于，
所述光伏系统的监控终端适于获取光伏组件表面的拍摄照片，并与光伏组件的标准照片比对；以及
当照片比对结果不一致时，所述监控终端发送清洗指令信息，以使控制模块控制驱动清洗机构向光伏组件表面喷射高压水。
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