CN108687035A - 一种太阳能柔性光伏温室大棚的自动清洗装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种太阳能柔性光伏温室大棚的自动清洗装置，包括：温室大棚，所述温室大棚上铺设有柔性光伏板；毛刷清洗装置，所述毛刷清洗装置包括刷盘、横向驱动机构和纵向驱动机构。横向驱动机构包括轨道、第一滚轮、第一电机、支架、第二电机；纵向驱动机构包括皮带轮、皮带、支撑架、第三电机。本发明利用柔性薄膜光伏板的柔韧性、轻便性，使光伏板和大棚充分结合，最大效益利用太阳能资源；利用外围电路和软件对光伏板热斑有效监测，能够准确检测到光伏板的寿命情况；利用刷盘和电磁阀装置能够清洗温室大棚的特定位置，准确定位到某一特定板块，节省人力和水资源。

Description

一种太阳能柔性光伏温室大棚的自动清洗装置

技术领域

本发明涉及一种光伏温室大棚的清洗装置，特别涉及一种太阳能柔性光伏温室大棚的自动清洗装置。

背景技术

目前光伏温室逐渐成为应用新型能源促进农业可持续发展的新生事物。光伏温室的优势在于操作空间大，温室内环境性能稳定，可以实现蔬菜、瓜果和花卉等立体化的种植。随着光伏电池板组件价格的日益下降，其成本、技术优势和温室的相互结合，引导光伏温室的发展进入新的发展时期。

但光伏温室适合占地面积大的地方，不适合小规模大棚温室；采用常规的单晶硅或多晶硅光伏电池板透光性差，其具有一定厚度和重量，不能弯曲，直接覆盖在光伏温室表面，对表面具有损坏作用；此外，对于具有一定弯曲度的温室大棚表面，采用较小的光伏电池板覆盖在表面，相同光照强度下相同表面积的太阳能电池转换率会降低。

柔性薄膜太阳能电池板价格便宜，透光性好，可以弯曲和折叠，厚度为微米级、体积小重量轻，但转换率低于常规光伏电池板。对于占地面积小具有较大弯曲度的大棚温室，可以将大面积整块柔性薄膜太阳能电池板弯曲折叠覆盖于大棚表面，且其较轻的重量不会对大棚表面造成损坏。将薄膜光伏板覆盖于大棚表面，相同光照强度下相同表面积的整块光伏板电池转换率相比于常规多块太阳能光伏板电池转换率相差不大。

公开号为CN107457230A的发明专利公开了一种太阳能管自动清洗装置，其包括立柱、动力盘、旋转臂、链轮、链条、电机、托板箱、轴承组件、丝杠和海绵体挡圈等部件。公开号为CN107570439A的发明专利公开了一种太阳能电站光伏板的清洁系统及布设方法，该太阳能电站光伏板的清洁系统包括自动除尘机器人和AGV小车，AGV小车包括车体基座、升降平台和传输托架。其可实现一机多行的清洁部署方案，有效解决了跟踪型电站的日常清洁工作。

集经济发展、生态保护和高效资源利用为一体的光伏大棚能够弥补能源短缺的不足，结合植物生长，达到补光、补水、控温和节能的目的，使农产品安全健康，为中国未来发展趋势。随着光伏板广泛使用，未来10-20年光伏的光电转化效率下降的主要原因在于老化以及热斑，其弯曲状态下热斑的成因、检测和抑制方法还少有报道，通过前期分析和实验可为将来的推广使用提供科学依据和参考。自动喷水和毛刷清洗装置适合于柔性和刚性光伏板，尤其是安装于高层建筑的光伏板。

发明内容

本发明的目的：柔性光伏材料串并联组成光伏阵列覆盖于温室大棚，通过外围电路、软件检测定位热斑。大棚外部搭建水龙头、水管和电磁阀，通过软件检测热斑并实现自动喷水清洁光伏板表面，控制电机连接的机械装置实现毛刷自动清洗光伏板。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种太阳能柔性光伏温室大棚的自动清洗装置，包括：

温室大棚，所述温室大棚上铺设有柔性光伏板；

毛刷清洗装置，所述毛刷清洗装置包括刷盘、横向驱动机构和纵向驱动机构；其中：

所述横向驱动机构包括轨道、第一滚轮、第一电机、支架、第二电机，所述轨道在温室大棚顶部沿温室大棚的延伸方向设置，所述第一滚轮设置于支架上，第一滚轮在第一电机的驱动下沿轨道运行，所述支架上还设置有第二电机，所述第二电机的输出轴与刷盘相连，带动刷盘旋转；

所述纵向驱动机构包括皮带轮、皮带、支撑架、第三电机，所述支撑架沿温室大棚的侧边设置，所述横向驱动机构中的轨道的两端设置有可沿支撑架运行的第二滚轮，支撑架上安装有若干皮带轮，皮带轮外套设皮带，所述轨道的两端固定于皮带上，所述第三电机通过驱动其中一个皮带轮使皮带转动。

进一步地，本发明的太阳能柔性光伏温室大棚的自动清洗装置还包括：

喷水装置，所述喷水装置包括水管，电磁阀和控制箱。每个水管分支上均设置有电磁阀，电磁阀与控制箱相连，控制箱接入计算机，水管的喷头设置于温室大棚顶部。

进一步地，所述柔性光伏板包括若干柔性光伏板模块，所述柔性光伏板模块沿温室大棚的延伸方向间隔布置，静态时，所述刷盘停留在相邻柔性光伏板模块之间的间隔处，避免遮挡住光伏板。

进一步地，所述皮带轮设置7个，其中，2个皮带轮设置于温室大棚底边边缘处且其中一个皮带轮为由第三电机驱动的主动轮，1个皮带轮为设置于温室大棚顶部的顶部皮带轮，在所述边缘处皮带轮和顶部皮带轮之间设置2个皮带轮。

进一步地，所述轨道的端部设置有固定块，所述固定块上设置有插脚，所述插脚的一端与固定块固定，另一端插入并固定于顶部位置的皮带上。

进一步地，所述纵向驱动机构在温室大棚的两侧对称设置，两侧的第三电机同时同向转动。

进一步地，还包括蓄电池，所述蓄电池与控制箱相连。

本发明的有益效果如下：

(1)利用柔性薄膜光伏板的柔韧性，轻便性，使光伏板和大棚充分结合，最大效益利用太阳能资源。

(2)利用外围电路和软件对光伏板热斑有效监测，能够准确检测到光伏板的寿命情况。

(3)利用刷盘和电磁阀装置能够清洗温室大棚的特定位置，准确定位到某一特定板块，节省人力和水资源。

附图说明

图1是温室大棚的结构示意图；

图2是安装有喷水装置的温室大棚结构示意图；

图3是安装有喷水装置和毛刷清洗装置的温室大棚结构示意图；

图4是横向驱动机构中第一滚轮部分的结构示意图；

图5是横向驱动机构的整体结构示意图；

图6是纵向驱动机构的结构示意图。

图中：1、控制箱；2、计算机；3、蓄电池；4、水管；5、电磁阀；6、喷头；7、阀门导线；8、轨道；9、第一滚轮；10、第二电机；11、第一电机；12、刷盘；13、电机导线；14、第二滚轮；15、弧形支撑架；16、皮带；17、第三电机；18、主动轮；19、皮带轮；20、固定块。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例一

本实施例提供一种太阳能柔性光伏温室大棚的自动清洗装置，包括温室大棚和毛刷清洗装置。其中：

温室大棚，如图1所示，温室大棚上铺设有柔性光伏板。柔性光伏板包括若干柔性光伏板模块，柔性光伏板模块沿温室大棚的延伸方向间隔布置，静态时，刷盘12停留在相邻柔性光伏板模块之间的间隔处，避免遮挡住光伏板。

毛刷清洗装置，如图3-5所示，所述毛刷清洗装置包括刷盘12、横向驱动机构和纵向驱动机构；其中：

所述横向驱动机构包括轨道8、第一滚轮9、第一电机11、支架、第二电机10。轨道8在温室大棚顶部沿温室大棚的延伸方向设置，第一滚轮9设置于支架上，第一滚轮9在第一电机11的驱动下沿轨道8运行，支架上还设置有第二电机10，第二电机10的输出轴与刷盘12相连，带动刷盘12旋转；

所述纵向驱动机构包括皮带轮、皮带16、弧形支撑架15、第三电机17。弧形支撑架15沿温室大棚的侧边设置，横向驱动机构中的轨道8的两端设置有可沿弧形支撑架15运行的第二滚轮14，弧形支撑架15上安装有若干皮带轮，皮带轮外套设皮带16。轨道8的两端固定于皮带16上，第三电机17通过驱动其中一个皮带轮使皮带16转动。作为本实施例的一种优选固定方式，可以在轨道的端部设置固定块20，如图6所示，所述固定块20上设置有插脚，插脚的一端与固定块20固定，另一端插入并固定于顶部位置的皮带16上。纵向驱动机构在温室大棚的两侧对称设置，两侧的第三电机17同时同向转动。

优选地，所述皮带轮设置7个，如图6所示，其中，2个皮带轮设置于温室大棚底边边缘处且其中一个皮带轮为由第三电机驱动的主动轮18，1个皮带轮为设置于温室大棚顶部的顶部皮带轮，在边缘处皮带轮和顶部皮带轮之间设置2个皮带轮19。

本发明的太阳能柔性光伏温室大棚的自动清洗装置还可以包括：

喷水装置，如图2所示，所述喷水装置包括水管4，电磁阀5和控制箱1。每个水管4的分支上均设置有电磁阀5，电磁阀5与控制箱1相连，控制箱1接入计算机2，水管4的喷头6设置于温室大棚顶部。还可以包括蓄电池3，所述蓄电池3与控制箱1相连。

实施例二

本发明的太阳能柔性光伏温室大棚的自动清洗装置可以按照如下步骤搭建：

步骤1：柔性薄膜太阳能光伏大棚温室的搭建

图1为采用柔性薄膜太阳能光伏板搭建的温室大棚。温室大棚通过外界光源照射将太阳能转化为电能，常用柔性光伏板功率50W、重量0.6kg，而相近尺寸刚性光伏板单块功率100W、重量8kg，柔性光伏板与刚性价格差别不大，柔性光伏板功率为刚性一半，且功率低不易形成热斑，重量为1/10，总体性价比高于刚性板。6块光伏板串联功率可达300W，白天可以为湿度传感器、温度传感器、土壤酸碱度传感器、紫外线杀虫灯和电气参数的数据采集提供电源，此外多余的电流可以存储在蓄电池内。晚上蓄电池可以作为夜间照明等低功率器件的电源。

步骤2：热斑检测

柔性光伏板模块和阵列的热斑检测实验，包括电气参数检测和红外温度检测法。所检测的参数传输至控制箱1，并经控制箱传输至计算机2。

步骤3：设计清洗装置，其步骤如下：

步骤3.1喷水装置的搭建

大棚外部安装蓄电池3和控制箱1，蓄电池白天存储电源，晚上释放电源。大棚上方安装水管4，水管连接处装有电磁阀5，每个喷头6对准大棚光伏板最高处，电磁阀连接导线7接入控制箱1，控制箱接入计算机2。

步骤3.2毛刷清洗装置的搭建

在大棚弯曲支架上方安装2根轨道8，轨道上方安装4个滚轮9和2个电机(第二电机10、第一电机11)，轨道8下方安装刷盘12，第二电机10和第一电机11通过电机导线13连接至控制箱1。第二电机10带动一个轴转，轴与刷盘同心配合，轴转动带动刷盘转动。第一电机11带动刷子沿轨道方向滑动。轨道左右两侧各安装2个第二滚轮14，两侧滚轮带动刷盘，刷盘沿弧形光伏温室大棚表面运动。

在大棚弯曲支架两侧安装弧形支撑架15，轨道左右两侧安装的第二滚轮14可在弧形支撑架15滑动。弧形支撑架外侧为皮带16、电机17、主动轮18和6个皮带轮19。最上方从动轮的皮带轮上方连接一固定块20，固定块四个脚嵌入至皮带轮，固定块右侧与轨道8和刷盘架相连接，此固定块在大棚左右处各有一个。

第三电机17转动带动主动轮18运动，主动轮带动皮带16运动，皮带上方固定块在皮带带动下上下滑动，大棚另一侧与该侧结构一致且两侧电机同时同向转动，因此左右两侧固定块带动刷盘架，实现刷盘沿弧形光伏温室大棚表面运动。

静态时，刷盘停留在光伏板间隔处，避免遮挡住光伏板。其中为避免水流导致导线短路，滑台上方均安装塑料遮挡装置。

步骤3.2.2清洗过程

若通过电气参数测量或红外温度传感器检测到某块柔性光伏板表面温度升高，则计算机输出指令通过控制箱控制所在故障光伏板侧电磁阀打开，实现自动喷水。

同时计算机输出指令通过控制箱控制轨道第二电机10和第一电机11和弯曲支架两侧底部的第三电机17同时转动，使得刷盘定位在故障光伏板错在位置并实现清洗过程。

计算机中分析电气参数或红外温度传感器检测参数，若参数达到非故障值，则将数据传输给控制箱，关闭电磁阀停止喷水并且三个电机转动使刷盘恢复至大棚顶部。

综上所述，本发明提供了一种太阳能柔性光伏温室大棚的自动清洗装置，首先搭建柔性光伏温室大棚，然后实现光伏阵列电气参数和热斑的检测，最后构建自动喷水和清洗装置对故障光伏板进行清洗。本发明利用柔性薄膜光伏板的柔韧性、轻便性，使光伏板和大棚充分结合，最大效益利用太阳能资源；利用外围电路和软件对光伏板热斑有效监测，能够准确检测到光伏板的寿命情况；利用刷盘和电磁阀装置能够清洗温室大棚的特定位置，准确定位到某一特定板块，节省人力和水资源。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种太阳能柔性光伏温室大棚的自动清洗装置，其特征在于，包括：

温室大棚，所述温室大棚上铺设有柔性光伏板；

毛刷清洗装置，所述毛刷清洗装置包括刷盘、横向驱动机构和纵向驱动机构；其中：

所述横向驱动机构包括轨道、第一滚轮、第一电机、支架、第二电机，所述轨道在温室大棚顶部沿温室大棚的延伸方向设置，所述第一滚轮设置于支架上，第一滚轮在第一电机的驱动下沿轨道运行，所述支架上还设置有第二电机，所述第二电机的输出轴与刷盘相连，带动刷盘旋转；

所述纵向驱动机构包括皮带轮、皮带、支撑架、第三电机，所述支撑架沿温室大棚的侧边设置，所述横向驱动机构中的轨道的两端设置有可沿支撑架运行的第二滚轮，支撑架上安装有若干皮带轮，皮带轮外套设皮带，所述轨道的两端固定于皮带上，所述第三电机通过驱动其中一个皮带轮使皮带转动。

2.根据权利要求1所述的太阳能柔性光伏温室大棚的自动清洗装置，其特征在于，还包括：

喷水装置，所述喷水装置包括水管，电磁阀和控制箱；每个水管分支上均设置有电磁阀，电磁阀与控制箱相连，控制箱接入计算机，水管的喷头设置于温室大棚顶部。

3.根据权利要求1所述的太阳能柔性光伏温室大棚的自动清洗装置，其特征在于，所述柔性光伏板包括若干柔性光伏板模块，所述柔性光伏板模块沿温室大棚的延伸方向间隔布置，静态时，所述刷盘停留在相邻柔性光伏板模块之间的间隔处，避免遮挡住光伏板。

4.根据权利要求1所述的太阳能柔性光伏温室大棚的自动清洗装置，其特征在于，所述皮带轮设置7个，其中，2个皮带轮设置于温室大棚底边边缘处且其中一个皮带轮为由第三电机驱动的主动轮，1个皮带轮为设置于温室大棚顶部的顶部皮带轮，在所述边缘处皮带轮和顶部皮带轮之间设置2个皮带轮。

5.根据权利要求1所述的太阳能柔性光伏温室大棚的自动清洗装置，其特征在于，所述轨道的端部设置有固定块，所述固定块上设置有插脚，所述插脚的一端与固定块固定，另一端插入并固定于顶部位置的皮带上。

6.根据权利要求1所述的太阳能柔性光伏温室大棚的自动清洗装置，其特征在于，所述纵向驱动机构在温室大棚的两侧对称设置，两侧的第三电机同时同向转动。

7.根据权利要求2所述的太阳能柔性光伏温室大棚的自动清洗装置，其特征在于，还包括蓄电池，所述蓄电池与控制箱相连。