CN109382346B

CN109382346B - 太阳能电池板智能吸储系统的控制方法

Info

Publication number: CN109382346B
Application number: CN201811052691.4A
Authority: CN
Inventors: 李云松; 赵巧娥; 任建龙; 苗启
Original assignee: Shanxi University
Current assignee: Shanxi University
Priority date: 2018-09-10
Filing date: 2018-09-10
Publication date: 2022-03-18
Anticipated expiration: 2038-09-10
Also published as: CN109382346A

Abstract

本发明属于太阳能电池板清扫装置技术领域，提出了一种太阳能电池板智能吸储系统的控制方法，所述控制方法包括以下步骤：S1、在不同的光照强度L下，采集标准太阳能电池板的发电参数；S2、对采集到的标准太阳能电池板的发电参数进行分析，确定清扫阈值和报警阈值；S3、实时采集待清扫的太阳能电池板的发电参数以及光照值L1，通过控制电路比较太阳能电池板的发电参数与清扫阈值和报警阈值的大小关系：若低于报警阈值，则进行报警；若低于清扫阈值，则进行清扫，清扫结束后进行下一次的发电参数的采集和判断；若高于清扫阈值，则直接进行下一次的发电参数的采集和判断。本发明可以实现对太阳能电池板的自动清扫，清扫过程控制准确，效率高。

Description

太阳能电池板智能吸储系统的控制方法

技术领域

本发明属于太阳能电池板清扫装置技术领域，具体涉及一种太阳能电池板智能吸储系统的控制方法。

背景技术

太阳能是取之不尽用之不绝的可再生资源，在地球上有形能源日益紧缺的紧迫形式下，太阳能光伏发电成为全球关注、重点开发的新能源项目，在长期的能源战略中具有非常重要的地位。光伏发电现在已成为发电行业一个新兴的生力军，光伏太阳能板，主要靠吸收太阳能转化为电能来发电，按要求清洗可保证电池板表面的清扫度，有利于尽可能多的吸收太阳光，从而保证发电量；若组件长期积灰，不但会损失发电量，严重还会产生热斑效应，导致组件寿命减短乃至损坏。目前，由于电池板的清扫程度不易监控，而且清扫装置的智能化程度不高，因此，电池板的清扫还主要都是靠人工清扫，清扫工用拖把，或者毛刷逐个面板进行清扫。清扫一次面板非常费时费力，而且还极不安全，并且，电池板的清扫工作也往往是根据经验进行，因此，需要提出一种太阳能电池板智能吸储系统的控制方法，以代替人力清扫，实现太阳能电池板的智能清扫。

发明内容

本发明克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种太阳能电池板智能吸储系统的控制方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种太阳能电池板智能吸储系统的控制方法，所述吸储系统包括信号采集电路，控制电路，清扫装置，报警电路和通信装置，所述控制方法包括以下步骤：

S1、在不同的光照强度L下，采集标准太阳能电池板的发电参数；

S2、对采集到的标准太阳能电池板的发电参数进行分析，确定清扫阈值和报警阈值；

S3、通过信号采集电路实时采集待清扫的太阳能电池板的发电参数以及光照值L1，通过控制电路比较太阳能电池板的发电参数与对应光照值下的清扫阈值和报警阈值的大小关系：若低于报警阈值，则驱动报警电路进行报警；若低于清扫阈值，则通过控制电路驱动清扫装置，对太阳能电池板进行清扫，清扫结束后，驱动清扫装置回到初始位置，并进行下一次的发电参数的采集和判断；若高于清扫阈值，则直接进行下一次的发电参数的采集和判断。

所述步骤S3的具体步骤为：

S301、系统初始化，n=0；

S302、通过信号采集电路实时采集待清扫的发电参数，以及光照值L1；

S303、通过控制电路比较太阳能电池板的实时发电参数分别与对应光照值下的清扫阈值以及报警阈值的大小，若低于报警阈值，则驱动报警电路，并上报故障信息；若高于清扫阈值，则使n=0，并返回步骤S302；若低于清扫阈值，则进入步骤S304；

S304、判断n是否小于3，若小于3，则进入步骤S305；若大于等于3，则驱动报警电路，并上报故障信息；

S305、驱动清扫装置，对太阳能电池板进行清扫；

S306、清扫结束，清扫装置回到初始位置；使n=n+1；并返回步骤S303。

所述发电参数包括电压值和电流值；所述清扫阈值包括清扫电流阈值和清扫电压阈值；所述报警阈值包括报警电流阈值和报警电压阈值。

所述清扫电流阈值和清扫电压阈值的取值范围为标准值的0.85~0.9倍；所述报警阈值电流和报警阈值电压的取值范围为标准值的0.7~0.8倍。

所述清扫装置包括两个齿轮纵导轨、下框架、齿轮横导轨、上框架、清扫刷和吸尘装置，所述两个齿轮纵导轨设置在电池板两侧并沿电池板长度方向延伸，所述下框架横跨所述电池板设置在所述纵导轨上方，所述下框架底部两侧各设置有两个与所述纵导轨契合的第一齿轮，所述下框架顶部设置有与所述齿轮纵导轨垂直的横梁，齿轮横导轨固定设置在所述横梁上；所述上框架包括底板、第二齿轮、设置在底板上的四根立柱和设置在立柱上方的顶板，所述底板设置下框架上方，所述第二齿轮设置在所述齿轮横导轨上并与其契合，所述清扫刷包括刷头、转动电机、螺旋杆、联轴器和升降电机，所述刷头与转动电机的转动轴固定连接，转动电机顶部与螺旋杆的底部固定连接，所述螺旋杆顶部通过联轴器与所述升降电机的转动轴连接，所述升降电机的顶部固定设置所述顶板上；吸尘装置的顶部固定设置在所述上框架上，吸尘装置底部的吸管位于所述清扫刷一侧。

所述下框架底部两侧各设置有一个固定在所述横梁下方的第一驱动电机，所述第一驱动电机用于驱动所述第一齿轮转动从而带动所述下框架和上框架纵向移动，所述底板上设置有第二驱动电机，所述第二驱动电机用于驱动所述第二齿轮转动，从而带动所述上框架横向移动；所述下框架底部两侧各固定设置有一个从动齿轮，所述从动齿轮放置在所述齿轮纵导轨上；所述上框架还包括固定设置在底板底部的四个行走轮，所述上框架通过所述行走轮在所述横梁上行走。

所述清扫装置包括两个清扫刷和两个吸尘装置，所述两个清扫刷对称设置在所述顶板上，所述两个吸尘装置分别设置在其中一个清扫刷一侧。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：本发明通过测量太阳能电池板的实际电流与电压值，根据太阳能电池板的发电情况来判断太阳能电池是否需要清扫，可以实现太阳能电池板的自动清扫，清扫效率高，清扫准确度高，对于地势原因造成的清扫难的问题，提升清扫效率，使电池板长时间保持洁净，提高了发电效率，提升经济效益。

附图说明

图1为本发明提出的一种的太阳能电池板智能吸储系统的控制方法的流程示意图；

图2为本发明实施例中吸储系统的结构示意图；

图3为本发明实施例中清扫装置的正视图；

图4为本发明实施例中清扫装置的左视图；

图5为本发明实施例中清扫装置的右视图；

图中，1为齿轮纵导轨1，2为下框架，3为齿轮横导轨，4为上框架，5为清扫刷，6为吸尘装置；21为第一齿轮，22为横梁，23为第一驱动电机，24为从动齿轮，41为底板，42为立柱，43为顶板，44为第二齿轮，45为第二驱动电机，46为行走轮，51为刷头，为转动电机，53为螺旋杆，54为联轴器，55为升降电机。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明实施例提供一种太阳能电池板智能吸储系统的控制方法，如图2所示，本发明所述的吸储系统包括信号采集电路，控制电路，清扫装置，报警电路和通信装置，所述控制方法包括以下步骤：

其中，标准太阳能电池板指的是与待清扫太阳能电池板参数一样，并且表面无灰尘污染的太阳电池板。

其中，所述发电参数包括电压值和电流值；所述清扫阈值包括清扫电流阈值和清扫电压阈值；所述报警阈值包括报警电流阈值和报警电压阈值。具体地，本发明实施例中，所述步骤S2中，对采集到的标准太阳能电池板电压值和电流值进行分析，可以得到太阳能电池板的电流值和电压值在特定光照下的标准值；所述清扫阈值的取值和所述报警阈值的取值可以依据太阳能电池板的发电特性来具体设定，本实施例中，所述清扫电流阈值和清扫电压阈值的取值范围可以为标准值的0.85~0.9倍；所述报警电流阈值和报警电压阈值的取值范围可以为标准值的0.7~0.8倍。由于将实时电流电压值与标准电流电压值进行比较，则本发明控制方法可以更加真实的根据太阳能电池板的清洁程度来自动驱动清洁装置进行清洁，可以实现太阳能电池板的智能化清洁。同时，设置报警模块，可以对太阳能电池板的异常情况进行报警。

优选地，所述步骤S3的具体步骤为：

S301、系统初始化，n=0；

S305、驱动清扫装置，对太阳能电池板进行清扫；

具体地，所述步骤S302中，对通过信号采集电路实时采集待清扫的太阳能电池板的电流值I2和电压值U2，以及光照值L1时，其数据采集的时间间隔可以根据环境情况进行设置，例如，在空气环境条件好的地域，可以设置为1~2天采集一次，在空气环境一般的地域，可以设置为1~2h采集一次；当上一次清扫刚刚结束时，可以设置为清扫完成清扫装置归位后，立即采集。

上述步骤中，通过设置清扫计数n，若连续三次清扫后，所述太阳能电池板的实时电压值和电流值仍低于对应光照值下的清扫阈值，则可以驱动报警电路进行报警，并通过通信装置将报警信息发送到控制室。可以对清扫装置的故障情况进行筛除，避免故障状态下清扫装置的多次驱动，

如图3~5所示，为本发明所述的吸储系统中的清扫装置的结构示意图，该清扫装置包括两个齿轮纵导轨1、下框架2、齿轮横导轨3、上框架4、清扫刷5和吸尘装置6，所述两个齿轮纵导轨1设置在电池板7两侧并沿电池板长度方向延伸，所述下框架2横跨所述电池板7设置在所述纵导轨1上方，所述下框架2底部两侧各设置有两个与所述纵导轨1契合的第一齿轮21，所述下框架2顶部设置有与所述齿轮纵导轨1垂直的横梁22，齿轮横导轨3固定设置在所述横梁22上；所述上框架4包括底板41、第二齿轮44、设置在底板41上的四根立柱42和设置在立柱42上方的顶板43，所述底板41设置下框架2上方，所述第二齿轮44设置在所述齿轮横导轨3上并与其契合，所述清扫刷5包括刷头51、转动电机52、螺旋杆53、联轴器54和升降电机55，所述刷头51与转动电机52的转动轴固定连接，转动电机52顶部与螺旋杆53的底部固定连接，所述螺旋杆53顶部通过联轴器54与所述升降电机55的转动轴连接，所述升降电机55的顶部固定设置所述顶板43上；吸尘装置6的顶部固定设置在所述上框架4上，吸尘装置6底部的吸管位于所述清扫刷51一侧。

具体地，所述下框架2底部两侧各设置有一个固定在所述横梁22下方的第一驱动电机23，所述第一驱动电机23用于驱动所述第一齿轮21转动从而带动所述下框架2和上框架4纵向移动，所述底板41上设置有第二驱动电机45，所述第二驱动电机45用于驱动所述第二齿轮44转动，从而带动所述上框架4横向移动。所述下框架2底部两侧各固定设置有一个从动齿轮24，所述从动齿轮24放置在所述齿轮纵导轨1上。所述上框架4还包括固定设置在底板41底部的四个行走轮46，所述上框架4通过所述行走轮46在所述横梁22上行走。

具体地，所述清扫装置包括两个清扫刷5和两个吸尘装置6，所述两个清扫刷5对称设置在所述顶板43上，所述两个吸尘装置6分别设置在其中一个清扫刷5一侧。

本发明中，清洁装置包括太阳能电池板上设置有2个齿轮纵导轨，下框架底部设置有四个与齿轮纵导轨能契合的齿轮，其中每根导轨上都有一个齿轮由步进电机驱动，另一个齿轮为从动轮，负责保持装置的整体平衡，步进电机驱动齿轮使得装置能纵向行走，而下框架上方设置有1个齿轮横导轨，上框架上设置有与齿轮横导轨能契合的齿轮，当电机驱动齿轮时，能带动上框架整体横向行走，因此通过电机驱动可以使清扫刷到达要清扫的指定位置。清扫刷底部的刷头分别由驱动电机驱动，并且清扫刷通过升降电机和螺旋杆形成的伸缩杆设置在上框架上，在到达预定的清洁位置后，伸缩杆伸长使毛刷下降至光伏板的表面，驱动电机驱动毛刷刷头转动使其开始清洁光伏板，同时，吸尘装置启动开始正转吸灰，步进电机带动清扫刷移动。逐步将整块的光伏板清扫干净。当需要清洁时，控制电路控制第一驱动电机和第二驱动电机，使清扫刷到达需要清洁的位置，然后控制电路控制升降电机转动使清扫刷下降，然后控制电机控制转动电机转动带动清扫刷转动工作，同时控制吸尘装置正转将清扫刷清扫的灰尘吸入；当清洁完成后，控制电路控制第一驱动电机和第二驱动电机使灰尘吸储装置回到原始位置，因此，本发明能够不仅能够自动识别清洁时机，而且由设备代替人工清洁，从而解决了因地势原因造成的清洁难的问题，提升清洁效率，使光伏板长时间保持洁净，提高了发电效率，提升经济效益。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims

1.一种太阳能电池板智能吸储系统的控制方法，其特征在于，所述吸储系统包括信号采集电路，控制电路，清扫装置，报警电路和通信装置，所述控制方法包括以下步骤：

S3、通过信号采集电路实时采集待清扫的太阳能电池板的发电参数以及光照值L1，通过控制电路比较太阳能电池板的发电参数与对应光照值下的清扫阈值和报警阈值的大小关系：若低于报警阈值，则驱动报警电路进行报警；若低于清扫阈值，则通过控制电路驱动清扫装置，对太阳能电池板进行清扫，清扫结束后，驱动清扫装置回到初始位置，并进行下一次的发电参数的采集和判断；若高于清扫阈值，则直接进行下一次的发电参数的采集和判断；所述步骤S3的具体步骤为：

S301、系统初始化，n=0；

S305、驱动清扫装置，对太阳能电池板进行清扫；

2.根据权利要求1所述的一种太阳能电池板智能吸储系统的控制方法，其特征在于，所述发电参数包括电压值和电流值；所述清扫阈值包括清扫电流阈值和清扫电压阈值；所述报警阈值包括报警电流阈值和报警电压阈值。

3.根据权利要求2所述的一种太阳能电池板智能吸储系统的控制方法，其特征在于，所述清扫电流阈值和清扫电压阈值的取值范围为标准值的0.85~0.9倍；所述报警电流阈值和报警电压阈值的取值范围为标准值的0.7~0.8倍。

4.根据权利要求1所述的一种太阳能电池板智能吸储系统的控制方法，其特征在于，所述清扫装置包括两个齿轮纵导轨（1）、下框架（2）、齿轮横导轨（3）、上框架（4）、清扫刷（5）和吸尘装置（6），所述两个齿轮纵导轨（1）设置在电池板（7）两侧并沿电池板长度方向延伸，所述下框架（2）横跨所述电池板（7）设置在所述齿轮纵导轨（1）上方，所述下框架（2）底部两侧各设置有两个与所述齿轮纵导轨（1）契合的第一齿轮（21），所述下框架（2）顶部设置有与所述齿轮纵导轨（1）垂直的横梁（22），齿轮横导轨（3）固定设置在所述横梁（22）上；所述上框架（4）包括底板（41）、第二齿轮（44）、设置在底板（41）上的四根立柱（42）和设置在立柱（42）上方的顶板（43），所述底板（41）设置下框架（2）上方，所述第二齿轮（44）设置在所述齿轮横导轨（3）上并与其契合，所述清扫刷（5）包括刷头（51）、转动电机（52）、螺旋杆（53）、联轴器（54）和升降电机（55），所述刷头（51）与转动电机（52）的转动轴固定连接，转动电机（52）顶部与螺旋杆（53）的底部固定连接，所述螺旋杆（53）顶部通过联轴器（54）与所述升降电机（55）的转动轴连接，所述升降电机（55）的顶部固定设置所述顶板（43）上；吸尘装置（6）的顶部固定设置在所述上框架（4）上，吸尘装置（6）底部的吸管位于所述刷头（51）一侧。

5.根据权利要求4所述的一种太阳能电池板智能吸储系统的控制方法，其特征在于，

所述下框架（2）底部两侧各设置有一个固定在所述横梁（22）下方的第一驱动电机（23），所述第一驱动电机（23）用于驱动所述第一齿轮（21）转动从而带动所述下框架（2）和上框架（4）纵向移动，所述底板（41）上设置有第二驱动电机（45），所述第二驱动电机（45）用于驱动所述第二齿轮（44）转动，从而带动所述上框架（4）横向移动；

所述下框架（2）底部两侧各固定设置有一个从动齿轮（24），所述从动齿轮（24）放置在所述齿轮纵导轨（1）上；

所述上框架（4）还包括固定设置在底板（41）底部的四个行走轮（46），所述上框架（4）通过所述行走轮（46）在所述横梁（22）上行走。

6.根据权利要求4所述的一种太阳能电池板智能吸储系统的控制方法，其特征在于，所述清扫装置包括两个清扫刷（5）和两个吸尘装置（6），所述两个清扫刷（5）对称设置在所述顶板（43）上，所述两个吸尘装置（6）分别设置在其中一个清扫刷（5）一侧。