CN109386975B - 一种槽式聚光镜智能化无水除尘装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种槽式聚光镜无水智能除尘装置，包括支撑机构、能量供应机构、执行机构和控制机构；所述能量供应机构、所述执行机构和所述控制机构均安装在所述支撑机构上；所述能量供应机构的电流输出端与所述控制机构和所述执行机构的电流输入端相连，所述控制机构的信号输出端与所述执行机构的信号输入端相连。本发明可自动化除尘，大大提高聚光效率，方便易用，结构简单，智能化操作，体积小，经济性好，低碳环保。可广泛应用于槽式或线性菲涅尔太阳能热水、采暖、发电、干燥等工农业利用系统工程中的反射镜除尘。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能光热利用技术领域。具体地说是一种槽式聚光镜智能化无水除尘装置。
背景技术
化石能源的日益贫乏以及过度开发带来的污染，使得国内外对可再生能源的需求量日益增加，可再生能源，特别是太阳能具有开发潜力大。当前，太阳能热利用逐步从太阳能热水器拓展到太阳能采暖、太阳能干燥、太阳能热发电等中高温工农业利用领域，已得到推广和应用。其中以槽式聚光系统产业化推广最广。槽式聚光反射镜是槽式太阳能聚光集热系统中的重要组成部分,槽式太阳能光热发电系统通常设置在光照资源强的地区,但这些地区的自然环境一般较为恶劣,风沙较大,反射镜表面容易累积灰尘污渍,严重影响聚光反射镜的反射效率,从而影响槽式太阳能聚光集热效率。为此,需要对槽式聚光发射镜的镜面定时进行除尘。由于受到槽式聚光反射镜的结构及材质限制,在现有技术中对槽式聚光反射镜的现场清洗均采用人工方式,过程比较复杂、操作不便,需要花费大量的人员、时间,而且也影响正常的集热系统运行。此外、槽式聚光反射镜通常应用在沙漠化地带，水源不足，因此大量的槽式聚光系统急需无水的自动化智能除尘装置。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题在于一种能够对槽式聚光镜进行清扫和/或清洗的槽式聚光镜无水智能除尘装置。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
一种槽式聚光镜无水智能除尘装置，包括支撑机构、能量供应机构、执行机构和控制机构；所述能量供应机构、所述执行机构和所述控制机构均安装在所述支撑机构上；所述能量供应机构的电流输出端与所述控制机构和所述执行机构的电流输入端相连，所述控制机构的信号输出端与所述执行机构的信号输入端相连。
所述槽式聚光镜无水智能除尘装置，所述支撑机构包括支撑板和位于支撑板上表面的保护壳，所述保护壳包括前保护壳、中间保护壳和后保护壳，且所述前保护壳、所述中间保护壳和所述后保护壳均为长方体结构，所述前保护壳和所述后保护壳的宽度小于所述中间保护壳的宽度。
所述槽式聚光镜无水智能除尘装置，所述能量供应机构包括光伏组件、电容电池和电源接口，所述光伏组件位于所述中间保护壳的上表面上；所述电容电池安装在所述支撑板后部的上表面上，并位于所述后保护壳的内部；所述电源接口位于所述后保护壳的后侧壁上。
所述槽式聚光镜无水智能除尘装置，所述执行机构包括移动驱动装置、过河装置、灰尘处理装置和垃圾存放装置；所述移动驱动装置安装在所述支撑板上，所述过河装置位于所述支撑板的前后两端，所述灰尘处理装置安装所述支撑板上，所述垃圾存放装置位于所述支撑板的中部下方并与所述支撑板固定连接。
所述槽式聚光镜无水智能除尘装置，所述移动驱动装置包括行进驱动电机、转向驱动电机、履带、主动轮和从动轮；所述行进驱动电机和所述转向驱动电机位于所述支撑板上，并位于所述中间保护壳内部；所述主动轮位于所述支撑板的下方的前部并与所述支撑板固定连接，所述从动轮位于所述支撑板的下方的后部并与所述支撑板固定连接，所述履带与所述主动轮和所述从动轮传动配合连接；所述电容电池的电流输出端与所述行进驱动电机和所述转向驱动电机电流输入端电连接，所述行进驱动电机动力输出端和所述转向驱动电机动力输出端分别与所述主动轮的信号输入端驱动连接，所述主动轮通过所述履带驱动所述从动轮行进或转向；所述履带由多个吸盘阵列组成，所述吸盘阵列由多个仿生吸盘组成，所述仿生吸盘上有履带刚毛，所述履带通过所述履带刚毛吸附在聚光镜表面。
所述槽式聚光镜无水智能除尘装置，所述过河装置包括微型气压机和气缸，所述气缸的气缸壁上开设有气口；所述微型气压机位于所述支撑板上，并位于所述中间保护壳内部，所述气缸内设有两个一级活塞杆以及两个与所述气缸内壁紧密配合且可活动的一级活塞，两个所述一级活塞分别位于所述气口的前后两侧，所述一级活塞中心设有圆孔；所述一级活塞杆为“L”形结构的中空管，所述一级活塞中心圆孔的孔径和所述一级活塞杆的管径相等，所述一级活塞杆的“L”形的一端插入所述气缸内并与所述一级活塞固定连接，所述一级活塞杆的“L”形的另一端内设有与所述一级活塞杆内壁紧密配合且可活动的二级活塞，所述二级活塞与二级活塞杆的一端固定相连；所述二级活塞杆的另一端安装有支撑轮，所述支撑轮上有刚毛；所述电容电池的电流输出端与所述微型气压机的电流输入端相连，所述微型气压机的供气端与所述气口流体导通；所述一级活塞中心圆孔的孔径等于所述一级活塞杆的内径且小于所述气缸内径；
在启动过河装置时，所述微型气压机的供气端通过所述气口向所述气缸内充气，气体通过所述一级活塞上的中心圆孔进入到所述一级活塞杆内并推动所述二级活塞，使得所述二级活塞杆伸出到所述一级活塞杆外面，同时所述气缸内的气体推动所述一级活塞以使得位于所述气缸内的所述一级活塞杆伸出所述气缸。
所述槽式聚光镜无水智能除尘装置，所述灰尘处理装置包括前刷、前刷驱动电机、后刷、后刷驱动电机和清洗剂盒；所述清洗剂盒位于所述支撑板的尾部；所述前刷位于所述支撑板下方前部，且在所述履带的正前方；所述后刷位于所述支撑板下方后部，且在所述履带和所述清洗剂盒之间；所述电容电池的电流输出端与所述前刷驱动电机的电流输入端电连接，所述前刷驱动电机的动力输出端与所述前刷的动力输入端驱动连接；沿装置的行走方向，所述前刷驱动电机驱动所述支撑板中轴线两侧的所述前刷反向旋转并将前方灰尘扫向所述支撑板中轴线；所述电容电池的电流输出端与所述后刷驱动电机的电流输入端相连，所述后刷驱动电机的动力输出端与所述后刷的动力输入端驱动连接；沿装置的行走方向，所述后刷驱动电机驱动所述支撑板中轴线两侧的所述后刷反向旋转并将前方灰尘扫向所述支撑板中轴线内转动；所述清洗剂盒的上部设有清洗剂注入口，所述清洗剂盒的内部注入有清洗剂，所述清洗剂盒底部开设有微孔，并且所述清洗剂盒底部镶嵌有包覆住所述微孔的抹布，在所述清洗剂盒的底部、且所述抹布的后侧安装有胶条刮片，所述胶条刮片与聚光镜表面接触。
所述槽式聚光镜无水智能除尘装置，所述垃圾存放装置包括抽气泵、垃圾盒、位于垃圾盒内的过滤网、位于垃圾盒下底面的固定底板和活动底板；所述抽气泵位于所述支撑板上，并位于所述中间保护壳内部；所述垃圾盒通过固定螺栓安装在所述支撑板的中部的下表面上；所述过滤网的上表面有抽气口；所述固定底板的下表面安装有计时器和地检感应头，所述固定底板的上表面安装有复位弹簧和微型气缸；在所述复位弹簧的上端固定安装有限位挡板，所述活动底板的一侧边通过与轴转动连接的轴套与斜板的一侧边固定连接，所述斜板的另一相对侧边与所述有限位挡板固定连接，所述活动底板的另一相对侧边与所述垃圾盒的侧壁下端之间开设有垃圾入口；
在收集垃圾时，所述电容电池的电流输出端与所述抽气泵的电流输入端相连，所述抽气泵的进气输出端与所述垃圾存放装置上的抽气口流体导通，将垃圾盒内的气体抽出，从而通过向所述垃圾盒内打开的所述垃圾入口将槽式聚光镜表面上的灰尘及杂物吸入所述垃圾盒内；
在倾倒垃圾时，所述电容电池的电流输出端与所述微型气压机的电流输入端电连接，所述微型气压机的气体输出端与所述微型气缸的气体输入端流体导通，使所述微型气缸充气，所述微型气缸的活塞杆向上伸出并推动限位挡板向上移动，进而带动所述斜板和所述活动底板以轴为轴转动，从而向所述垃圾盒外侧打开活动底板。
所述槽式聚光镜无水智能除尘装置，所述控制机构包括信号处理器、导航相机装置和传感装置；所述信号处理器安装在所述支撑板的前部、且位于所述前保护壳内部；
所述导航相机装置包括左右导航相机和前后导航相机，所述左右导航相机安装在所述前保护壳的左右外侧壁上，所述前后导航相机分别安装在所述前保护壳的前外侧壁上和所述后保护壳的后外侧壁上；
所述传感装置包括悬崖传感器、碰撞传感器、三维电子罗盘传感器、超声雷达传感器和抽气泵转速传感器；所述悬崖传感器和所述抽气泵转速传感器均位于所述前后导航相机的正下方且自上而下依次安装在所述前保护壳的前外侧壁上；所述前保护壳的前外侧壁左右两侧的所述支撑板板面上分别安装有碰撞传感器、三维电子罗盘传感器和超声雷达传感器，所述三维电子罗盘传感器位于所述碰撞传感器和所述超声雷达传感器中间，且所述超声雷达传感器位于所述三维电子罗盘传感器与所述前保护壳的前外侧壁之间；
所述电容电池的电流输出端与所述悬崖传感器、所述碰撞传感器、所述三维电子罗盘传感器、所述超声波传感器、所述抽气泵转速传感器、所述左右导航相机和所述前后导航相机的电流输入端电连接，所述悬崖传感器、所述碰撞传感器、所述三维电子罗盘传感器、所述超声波传感器、所述抽气泵转速传感器、所述左右导航相机和所述前后导航相机的信号输出端与所述信号处理器的信号输入端通讯连接，所述信号处理器的信号输出端与所述行进驱动电机、所述转动驱动电机、所述前刷驱动电机、所述后刷驱动电机、所述微型气压机和所述抽气泵信号输入端通讯连接。
所述槽式聚光镜无水智能除尘装置，所述支撑板、所述前保护壳、所述中间保护壳、所述后保护壳和所述光伏组件的左右两侧向上呈0.5-3rad的弧度。
本发明的技术方案取得了如下有益的技术效果：
本发明槽式聚光镜无水智能除尘装置具有自动充电、自动识别聚光镜边缘、自动清扫、自动倾倒垃圾和自动跨越聚光镜之间的间隙等功能。能够对槽式聚光集热系统的一个回路上所有反射玻璃镜片进行巡回清扫。该装置可广泛应用于槽式聚光集热镜场，高效清理聚光镜上的细沙、碎屑和灰尘微粒等污染物。从而实现槽式聚光镜的自动化除尘，大大提高聚光效率，方便易用，结构简单，智能化操作，体积小，经济性好，低碳环保。可广泛应用于槽式或线性菲涅尔太阳能热水、采暖、发电、干燥等工农业利用系统工程中的反射镜除尘。
附图说明
图1本发明槽式聚光镜无水智能除尘装置的结构示意图；
图2本发明槽式聚光镜无水智能除尘装置的垃圾存放装置的结构示意图；
图3本发明槽式聚光镜无水智能除尘装置的过河装置的结构示意图；
图4本发明槽式聚光镜无水智能除尘装置的传感装置的结构示意图；
图5本发明槽式聚光镜无水智能除尘装置的移动驱动装置的履带的结构示意图。
图中附图标记表示为：
图1中，1-电容电池，2-光伏组件，3-后刷驱动电机，4-转向驱动电机，5-微型气压机，6-抽气泵，7-行进驱动电机，8-前刷驱动电机，9-信号处理器，10-左右导航相机，11-前后导航相机，12-传感装置，13-过河装置，14-后刷，15-主动轮，16-垃圾存放装置，17-履带，18-从动轮，19-后刷，20-抹布，21-清洗剂，22-胶条刮板，23-清洗剂盒，24-清洗剂注入口，25-电源接口，26-保护壳；261-前保护壳，262-中间保护壳，263-后保护壳，27-支撑板；
图2中，161-固定螺栓，162-抽气口，163-过滤网，164-斜板，165-垃圾盒，166-垃圾入口，167-活动底板，168-轴，169-固定底板，1610-计时器，1611-地检感应头，1612-微型气缸，1613-复位弹簧，1614-限位挡板；
图3中，131-气缸，132-气口，133-一级活塞，134-一级活塞杆，135-二级活塞，136-二级活塞杆，137-支撑轮，138-刚毛；
图4中，10-左右导航相机，11-前后导航相机，121-悬崖传感器，122-碰撞传感器，123-三维电子罗盘传感器，124-超声雷达传感器，125-抽气泵转速传感器；
图5中，17-履带，171-吸盘阵列，172-仿生吸盘，173-履带刚毛。
具体实施方式
如图1所示，一种槽式聚光镜无水智能除尘装置，包括支撑机构、能量供应机构、执行机构和控制机构；所述能量供应机构、所述执行机构和所述控制机构均安装在所述支撑机构上；所述能量供应机构的电流输出端与所述控制机构和所述执行机构的电流输入端相连，所述控制机构的信号输出端与所述执行机构的信号输入端相连。
如图1所示，所述支撑机构包括支撑板27和位于支撑板27上表面的保护壳26，所述保护壳26包括前保护壳261、中间保护壳262和后保护壳263，且所述前保护壳261、所述中间保护壳262和所述后保护壳263均为长方体结构，所述前保护壳261和所述后保护壳263的宽度小于所述中间保护壳262的宽度。所述支撑板27为长方形结构，长为350mm-1000mm，宽250mm-800mm，厚为30mm-100mm。
所述能量供应机构包括光伏组件2、电容电池1和电源接口25，所述光伏组件2位于所述中间保护壳262的上表面上；所述电容电池1安装在所述支撑板27后部的上表面上，并位于所述后保护壳263的内部；所述电源接口25位于所述后保护壳263的后侧壁上。光伏组件2用来接收太阳能，将太阳能转化为电能存储在电容电池1中。在非连续性5天以上阴雨天，所述智能除尘装置无需外部电力充电，仅靠光伏组件2所产生的电量即可支持其工作。当连续阴雨天，并且需要及时除尘时，可通过交流电源插口25进行充电。
所述执行机构包括移动驱动装置、过河装置13、灰尘处理装置和垃圾存放装置16；所述移动驱动装置安装在所述支撑板27上方，所述过河装置13位于所述支撑板27的前后两端，所述灰尘处理装置安装在所述支撑板27上，所述垃圾存放装置16位于所述支撑板27的中部下方并与所述支撑板27固定连接。
如图1和图5所示，所述移动驱动装置包括行进驱动电机7、转向驱动电机4、履带17、主动轮15和从动轮18；所述行进驱动电机7和所述转向驱动电机4位于所述支撑板27上，并位于所述中间保护壳262内部；所述主动轮15位于所述支撑板27的下方的前部并与所述支撑板27固定连接，所述从动轮位于所述支撑板27的下方的后部并与所述支撑板27固定连接，所述主动轮15和所述从动轮18通过所述履带17传动配合连接；所述电容电池1的电流输出端与所述行进驱动电机7和所述转向驱动电机4电流输入端电连接，所述行进驱动电机7动力输出端和所述转向驱动电机4动力输出端分别与所述主动轮15的动力输入端驱动连接，所述主动轮15通过所述履带17驱动所述从动轮18行进或转向；所述履带17由多个吸盘阵列171组成，所述吸盘阵列171由多个仿生吸盘172组成，所述仿生吸盘172上有履带刚毛173，所述履带17通过所述履带刚毛173吸附在聚光镜表面。主动轮15、从动轮18、履带17分别为两个，分别位于所述支撑板27下方的左右两侧。
即由电容电池1存储光伏组件2所产生的电能，将电流输送给行进驱动电机7和转向驱动电机4，行进驱动电机7和转向驱动电机4驱动主动轮15，并带动位于除尘装置主体左右两侧的两条履带17和从动轮18运动，实现前进后退或转向。
如图1和图3所示，所述过河装置13包括微型气压机5和气缸131，所述气缸131的气缸壁上开设有气口132；所述微型气压机5位于所述支撑板27上，并位于所述中间保护壳262内部，所述气缸131内设两个一级活塞杆134以及两个与所述气缸131内壁紧密配合且可活动的一级活塞133，两个所述一级活塞133分别位于所述气口132的前后两侧，所述一级活塞133中心设有圆孔；所述一级活塞杆134为“L”形结构的中空管，所述一级活塞杆134的“L”形的一端插入所述气缸131内并与所述一级活塞133固定相连，所述一级活塞杆134的“L”形的另一端内设有与所述一级活塞杆134内壁紧密配合且可活动的二级活塞135，所述二级活塞135与二级活塞杆136的一端固定相连；所述二级活塞杆136另一端安装有支撑轮137，所述支撑轮137上有刚毛138；所述电容电池1的电流输出端与所述微型气压机5的电流输入端电相连，所述微型气压机5的供气端与所述气口132流体导通；所述一级活塞133中心圆孔的孔径等于所述一级活塞杆的内径且小于所述气缸131内径；
在启动过河装置13时，所述微型气压机5的供气端通过所述气口132，向所述气缸131内充气，气体通过所述一级活塞133上的中心圆孔进入到所述一级活塞杆134内并推动所述二级活塞135，使得所述二级活塞杆133伸出到所述一级活塞杆134外面，同时所述气缸131内的气体推动所述一级活塞133以使得位于所述气缸(131)内的所述一级活塞杆134伸出所述气缸131。
如图1所示，所述灰尘处理装置包括前刷14、前刷驱动电机8、后刷19、后刷驱动电机3和清洗剂盒23；所述清洗剂盒23位于所述支撑板27的尾部；所述前刷14位于所述支撑板27下方前部，且在所述履带17的前方；所述后刷19位于所述支撑板27下方后部，且在所述履带17和所述清洗剂盒23之间；所述电容电池1的电流输出端与所述前刷驱动电机8的电流输入端电连接，所述前刷驱动电机8的动力输出端与所述前刷14的动力输入端驱动连接；沿装置的行走方向，所述前刷驱动电机8驱动所述支撑板(27)中轴线两侧的所述前刷14反向旋转并将前方灰尘扫向所述支撑板27中轴线；所述电容电池1的电流输出端与所述后刷驱动电机3的电流输入端相连，所述后刷驱动电机3的动力输出端与所述后刷19的动力输入端驱动连接，沿装置的行走方向，所述后刷驱动电机3驱动所述支撑板(27)中轴线两侧的所述后刷19反向旋转并将前方灰尘扫向所述支撑板27中轴线内转动；所述清洗剂盒23的上部设有清洗剂注入口24，所述清洗剂盒23的内部注入有清洗剂21，所述清洗剂盒23底部盒壁上开设有微孔，并且所述清洗剂盒23底部镶嵌有包覆住所述微孔的抹布20，在所述清洗剂盒23的底部、且所述抹布20的后方安装有胶条刮片22，所述胶条刮片22与聚光镜表面接触。
即由电容电池1存储光伏组件2所产生的电能，并将电流输送给前刷驱动电机8和后刷驱动电机3，由前刷驱动电机8驱动前刷14，后刷驱动电机3驱动后刷19旋转。
胶条刮板22所用材质要求稳定性好，耐磨，耐高温，可以用聚苯醚、丁腈橡胶或其他类似材料。
如图2所示，所述垃圾存放装置包括抽气泵6、垃圾盒165、位于垃圾盒165内的过滤网163、位于垃圾盒165下底面的固定底板169和活动底板167；所述抽气泵6位于所述支撑板27上，并位于所述中间保护壳262内部；所述垃圾盒165通过固定螺栓161安装在所述支撑板27的中部的下表面上；所述过滤网163的上表面有抽气口162；所述固定底板169的下表面安装有计时器1610和地检感应头1611，所述固定底板169的上表面安装有复位弹簧1613和微型气缸1612；在所述复位弹簧1613的上端固定安装有限位挡板1614；所述活动底板167的一侧边通过与轴168转动连接的轴套与斜板164的一侧边固定连接，所述斜板164的另一相对侧边与所述有限位挡板1614固定连接，所述活动底板167的另一相对侧边与所述垃圾盒165的侧壁下端之间开设有垃圾入口166；
在收集垃圾时，所述电容电池1的电流输出端与所述抽气泵6的电流输入端相连，所述抽气泵6的进气端与所述垃圾存放装置上的抽气口162流体导通以便将所述垃圾盒165内的气体抽出，从而通过向所述垃圾盒165内打开的所述垃圾入口166将槽式聚光镜表面上的灰尘及杂物吸入所述垃圾盒165内；
在倾倒垃圾时，所述电容电池1的电流输出端与所述微型气压机5的电流输入端相连，所述微型气压机5的气体输出端与所述微型气缸1612的气体输入端流体导通，使所述微型气缸1612充气，所述微型气缸1612的活塞杆向上伸出并推动限位挡板1614向上移动，进而带动所述斜板174和所述活动底板167以轴168为轴转动，从而向所述垃圾盒165外侧打开所述活动底板167。
如图1和图4所示，所述控制机构包括信号处理器9、导航相机装置和传感装置12；所述信号处理器9安装在所述支撑板27的前部、且位于所述前保护壳261内部；
所述信号处理器9，是智能除尘的中央控制单元，类似人的大脑，用来收集、计算、比较和判断各种传感器提供的信号，判断除尘装置所处位置和状态，并对相应的执行部件发出指令。
所述导航相机装置包括左右导航相机10和前后导航相机11，所述左右导航相机安装在所述前保护壳261的左右外侧壁上，所述前后导航相机11分别安装在所述前保护壳261的前外侧壁上和所述后保护壳263的后外侧壁上；
所述传感装置12包括悬崖传感器121、碰撞传感器122、三维电子罗盘传感器123、超声雷达传感器124和抽气泵转速传感器125；所述悬崖传感器121和所述抽气泵转速传感器125均位于所述前后导航相机11的正下方且自上而下依次安装在所述前保护壳261前外侧壁上；所述前保护壳261的前外侧壁左右两侧的所述支撑板27板面上分别安装有碰撞传感器122、三维电子罗盘传感器123和超声雷达传感器124，所述三维电子罗盘传感器123位于所述碰撞传感器122和所述超声雷达传感器124中间，且所述超声雷达传感器124位于所述三维电子罗盘传感器123与所述前保护壳261的前外侧壁之间；
所述电容电池1的电流输出端与所述悬崖传感器121、所述碰撞传感器122、所述三维电子罗盘传感器123、所述超声波传感器124、所述抽气泵转速传感器125、所述左右导航相机10和所述前后导航相机11的电流输入端电连接，所述悬崖传感器121、所述碰撞传感器122、所述三维电子罗盘传感器123、所述超声波传感器124、所述抽气泵转速传感器125、所述左右导航相机10和所述前后导航相机11的信号输出端分别与所述信号处理器9的信号输入端通讯连接，所述信号处理器9的信号输出端分别与所述行进驱动电机7、所述转动驱动电机4、所述前刷驱动电机8、所述后刷驱动电机3、所述微型气压机5和所述抽气泵6信号输入端通讯连接。
悬崖传感器121、碰撞传感器122、三维电子罗盘传感器123、超声雷达传感器124及抽气泵转速传感器125，结合前后导航相机11和左右导航相机10，共同探测及反馈智能装置所处工作场景，并判断下一步的清扫区域及路径，实现前进、后退和转向，以及反射玻璃镜面上爬坡和跨越。信号处理器主要是分析各种传感器传回的信息，并分析判断后，对执行机构发出相关指令，完成相应的功能。
超声雷达传感器124是将超声波信号转换成其他能量信号(通常是电信号)的传感器，超声波碰到聚光镜面上的细沙、碎屑和灰尘微粒等污染物或分界面会产生显著反射形成反射回波并传给信号处理器9；信号处理器9经过处理分析，信号处理器9驱动启动灰尘处理装置。
前后导航相机11和左右导航相机10，能够对聚光镜上的细沙、碎屑和灰尘微粒等污染物以及聚光镜中间的集热管支架进行清晰成像并将信号传给信号处理器9进行分析和判断。信号处理器9经过处理分析，信号处理器9驱动启动灰尘处理装置。
当超声雷达传感器124和前后导航相机11和左右导航相机10给出的信号由信号处理器分析后做出的判断冲突时，以超声波传感器信号为准。
如图1至图5所示，所述支撑板27、所述前保护壳261、所述中间保护壳262、所述后保护壳263和所述光伏组件2的左右两侧向上呈0.5-3rad的弧度。
由于智能除尘装置的工作环境比较特殊，要求制造材质稳定性好，耐风化，耐高温。装置本体为硬塑材料，过河装置为不锈钢，履带为弹性塑性材料。所用驱动电机和传感装置，在满足要求的情况下，尽量微型化，小型化，以减轻除尘装置自身重量和避免遮挡阳光。
本实施例槽式聚光镜智能化无水除尘装置的工作原理如下：
1.能量供应机构储能
光伏组件2接收太阳能，将太阳能转化为电能存储在电容电池1中。在非连续性5天以上阴雨天，所述智能除尘装置无需外部电力充电，仅靠光伏组件2所产生的电量即可支持其工作。当连续阴雨天，并且需要及时除尘时，可通过交流电源插口25进行充电。
2.启动智能除尘装置
2.1.除尘和清扫
对于槽式聚光镜表面灰尘，可通过灰尘处理装置处理，由电容电池1将电流输送给前刷驱动电机8的电流输入端和后刷驱动电机3的电流输入端，所述前刷驱动电机8的动力输出端与所述前刷14的动力输入端驱动连接；沿装置的行走方向，所述前刷驱动电机8驱动2个所述前刷14反向旋转并将前方灰尘扫向所述支撑板27中轴线；所述后刷驱动电机3的动力输出端与所述后刷19的动力输入端驱动连接；沿装置的行走方向，所述后刷驱动电机3驱动2个所述后刷19反向旋转并将前方灰尘扫向所述支撑板27中轴线内转动，将槽式聚光镜表面灰尘扫入支撑板27底部中间位置。
与此同时，电容电池1的电流输出端与抽气泵6的电流输入端电连接，抽气泵6的转速信号从信号输出端传输到抽气泵转速传感器125的输入端，抽气泵转速传感器125的信号输出端与信号处理器9的信号输入端相连；
同时超声波雷达传感器124以及前后导航相机11和左右导航相机10，也开始工作，判断灰尘厚度，超声波雷达传感器124以及前后导航相机11和左右导航相机10，将探查得到的灰尘厚度信号，传输给信号处理器9的输入端，信号处理器9对超声波雷达传感器124以及前后导航相机11和左右导航相机10探查的灰尘厚度信号和抽气泵转速传感器125得到的抽气泵6转速信号进行对比分析，信号处理器9变频调整抽气泵6转速的信号传输给抽气泵6信号输入端，抽气泵6的进气输出端与所述垃圾存放装置16上抽气口162流体导通，将垃圾盒165内的气体抽出，将上述扫入到支撑板27底部中间位置的灰尘和杂物，通过垃圾盒165前下方的向内打开的垃圾入口166吸入垃圾盒165中，并被过滤网163挡在垃圾盒165内。
并且，在后刷19的后面还设有清洁剂盒23，抹布20镶嵌于清洗剂盒23的底部，清洗剂21通过微孔极其缓慢地浸透到抹布20，清洗剂盒23上方后侧有清洗剂注入口24，便于对清洗剂盒23中的清洗剂21进行补充。胶条刮板22位于清洗剂盒23底部，抹布20的后方位置。浸透清洁剂21的抹布20可以对除尘后的聚光镜表面继续进行擦拭清洁，同时位于抹布20后侧的胶条刮板22可以将遗留在聚光镜表面的清洗剂21刮至聚光镜表面边缘位置，从而彻底清除聚光镜表面的脏污和灰尘。
当超声雷达传感器124和前后导航相机11和左右导航相机10给出的信号由信号处理器分析后做出的判断冲突时，以超声波传感器信号为准。
2.2移动
智能除尘装置是在移动的过程中对聚光镜表面进行清洁的，智能除尘装置的移动原理为：所述电容电池1的电流输出端与所述行进驱动电机7和所述转向驱动电机4电流输入端电连接，所述行进驱动电机7动力输出端和所述转向驱动电机4动力输出端分别与所述主动轮15的动力输入端驱动连接，所述主动轮15通过所述履带17驱动所述从动轮18行进或转向；即电容电池1将电能输送给行进驱动电机7和转向驱动电机4，行进驱动电机7和转向驱动电机4驱动主动轮15行进后退或者转动，主动轮15通过履带17带动从动轮18行进后退或者转动。
同时所述电容电池1的电流输出端与所述悬崖传感器121、所述碰撞传感器122、所述三维电子罗盘传感器123、所述超声波传感器124、所述左右导航相机10和所述前后导航相机11的电流输入端电连接；
悬崖传感器121、碰撞传感器122、三维电子罗盘传感器123、超声雷达传感器124、左右导航相机10和前后导航相机11的输出信号与信号处理器9的信号输入端通讯连接，数据处理器9通过对悬崖传感器121、碰撞传感器122、三维电子罗盘传感器123、超声雷达传感器124、左右导航相机10和前后导航相机11的输出信号的对比分析，给出指令：
三维电子罗盘传感器123可以感应智能除尘装置的方位和倾角，可以将方位和倾角信号传输给信号处理器9，信号处理器9进过处理分析，信号处理器9驱动行进驱动电机7和转向驱动电机4前进后退或转向，或启动过河装置、垃圾存放装置，便于决定除尘装置下一步的运动方向及清扫轨迹；
悬崖传感器121可以感应聚光镜边缘，并结合三维电子罗盘传感器123的方位和倾角信号，传输给信号处理器9，信号处理器9进过处理分析，做出处理，信号处理器9驱动行进驱动电机7和转向驱动电机4前进后退或转向，防止除尘装置从空中掉落地面而损伤；
当分析信号为探测到聚光镜边缘200mm-300mm内有聚光反射镜时，数据处理器9向行进驱动电机7发出行进指令，行进驱动电机7驱动主动轮15行进或后退；
当分析信号为探测到聚光镜边缘200mm-300mm外没有聚光反射镜时，数据处理器9向转向驱动电机4发出转向指令，转向驱动电机4驱动主动轮15转向；
当分析信号为探测到聚光镜边缘200mm-300mm外有聚光反射镜时，数据处理器9向过河装置13发出过河指令，启动过河装置13。
碰撞传感器122能够感应到障碍物，并将障碍物信号传输给信号处理9，信号处理器9进过处理分析，信号处理器9驱动行进驱动电机7和转向驱动电机4前进后退或转向，绕过障碍物，防止除尘装置与障碍物碰撞；
履带17上有吸盘阵列171，吸盘阵列171是有几百个仿生吸盘172组成，每个仿生吸盘172上有履带刚毛173，靠履带刚毛173和聚光镜之间的范德华力完成吸附。履带刚毛173为多级跨尺度分层结构，该结构具有很强的吸附力，又能轻易脱离吸附的聚光镜表面，具有超疏水性和自清洁能力，从而实现除尘装置可以沿光滑的抛物面聚光镜表面运动。
2.3过河
由电容电池1将电流输送给微型气压机5供电，微型气压机5启动后，微型气压机5的供气端通过气口132，对气缸131充气，气体通过所述一级活塞133上的中心圆孔进入到所述一级活塞杆134内并推动所述二级活塞135，使得所述二级活塞杆133伸出所述一级活塞杆134，同时所述气缸131内的气体推动所述一级活塞133以使得所述一级活塞杆134伸出所述气缸131。使得过河装置13整体延伸后，前部的支撑轮137会触碰到另外一个聚光镜，支撑轮137上有仿生刚毛138，仿生刚毛138通过范德华力实现对聚光镜的吸附作用。同时，数据处理器9向行进驱动电机7发出行进指令，行进驱动电机7驱动主动轮15行进，使智能除尘装置进入另一块聚光镜。智能除尘装置中心位置越过聚光镜之间的间隙，除尘装置装置完成过河。此时微型气压机5停止给过河装置13供气，过河装置13的一级活塞杆134和二级活塞杆136逐渐收回，并缓慢回位。通过过河装置13，一个智能除尘装置可实现对一个回路的所有聚光反射镜进行巡回清扫。
2.4垃圾倾倒
在智能除尘装置启动过河装置13时，也就是从一块聚光镜进入到另一块聚光镜过程中，位于垃圾存放装置16下方的地检感应头1611感应到聚光镜之间空隙的地面，此时启动垃圾存放装置16，同时抽气泵6和行进驱动电机7暂停工作，所述电容电池1的电流输出端与所述微型气压机5的电流输入端电连接，所述微型气压机5的气体输出端与所述微型气缸1612的气体输入端流体导通，使所述微型气缸1612充气，所述微型气缸1612的活塞杆向上伸出并推动限位挡板1614向上移动，进而带动所述斜板174和所述活动底板167以轴168为轴转动，从而打开活动底板167，将垃圾盒165中的垃圾顺着两个聚光镜的间隙倾倒掉；活动底板167打开后，通过固定底板169下方的计时器1610计数，停止10秒-30秒，待垃圾倾倒完后，微型气压机5停止给气缸1612供气，在复位弹簧1613作用下，将限位挡板1614复位，从而带动斜板164和活动底板167复位，并由复位弹簧1613上方的限位挡板1614限位。垃圾倾倒后继续开启行进驱动电机。
至此，槽式聚光镜智能化无水除尘装置完成了储能供应、在移动转动过程中除尘清洗、并收集垃圾以及倾倒垃圾的过程，再进入到下一块聚光镜表面继续进行除尘清洗。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本专利申请权利要求的保护范围之中。
Claims (5)
1.一种槽式聚光镜无水智能除尘装置，其特征在于，包括支撑机构、能量供应机构、执行机构和控制机构；所述能量供应机构、所述执行机构和所述控制机构均安装在所述支撑机构上；所述能量供应机构的电流输出端与所述控制机构和所述执行机构的电流输入端相连，所述控制机构的信号输出端与所述执行机构的信号输入端相连；所述支撑机构包括支撑板（27）和位于支撑板（27）上表面的保护壳（26），所述保护壳（26）包括前保护壳（261）、中间保护壳（262）和后保护壳（263），且所述前保护壳（261）、所述中间保护壳（262）和所述后保护壳（263）均为长方体结构，所述前保护壳（261）和所述后保护壳（263）的宽度小于所述中间保护壳（262）的宽度；
所述执行机构包括移动驱动装置、过河装置（13）、灰尘处理装置和垃圾存放装置（16）；所述移动驱动装置安装在所述支撑板（27）上，所述过河装置（13）位于所述支撑板（27）的前后两端，所述灰尘处理装置安装所述支撑板（27）上，所述垃圾存放装置（16）位于所述支撑板（27）的中部下方并与所述支撑板（27）固定连接；
所述过河装置（13）包括微型气压机（5）和气缸（131），所述气缸（131）的气缸壁上开设有气口（132）；所述微型气压机（5）位于所述支撑板（27）上，并位于所述中间保护壳（262）内部，所述气缸（131）内设有两个一级活塞杆（134）以及两个与所述气缸（131）内壁紧密配合且可活动的一级活塞（133），两个所述一级活塞（133）分别位于所述气口（132）的前后两侧，所述一级活塞（133）中心设有圆孔；所述一级活塞杆（134）为“L”形结构的中空管，所述一级活塞杆（134）的“L”形的一端插入所述气缸（131）内并与所述一级活塞（133）固定连接，所述一级活塞杆（134）的“L”形的另一端内设有与所述一级活塞杆（134）内壁紧密配合且可活动的二级活塞（135），所述二级活塞（135）与二级活塞杆（136）的一端固定相连；所述二级活塞杆（136）的另一端安装有支撑轮（137），所述支撑轮（137）上有刚毛（138）；电容电池（1）的电流输出端与所述微型气压机（5）的电流输入端相连，所述微型气压机（5）的供气端与所述气口（132）流体导通；所述一级活塞（133）中心圆孔的孔径等于所述一级活塞杆的内径且小于所述气缸（131）内径；
在启动过河装置（13）时，所述微型气压机（5）的供气端通过所述气口（132）向所述气缸（131）内充气，气体通过所述一级活塞（133）上的中心圆孔进入到所述一级活塞杆（134）内并推动所述二级活塞（135），使得所述二级活塞杆（136）伸出到所述一级活塞杆（134）外面，同时所述气缸（131）内的气体推动所述一级活塞（133）以使得位于所述气缸（131）内的所述一级活塞杆（134）伸出所述气缸（131）；
所述垃圾存放装置包括抽气泵（6）、垃圾盒（165）、位于垃圾盒（165）内的过滤网（163）、位于垃圾盒（165）下底面的固定底板（169）和活动底板（167）；所述抽气泵（6）位于所述支撑板（27）上，并位于所述中间保护壳（262）内部；所述垃圾盒（165）通过固定螺栓（161）安装在所述支撑板（27）的中部的下表面上；所述过滤网（163）的上表面有抽气口（162）；所述固定底板（169）的下表面安装有计时器（1610）和地检感应头（1611），所述固定底板（169）的上表面安装有复位弹簧（1613）和微型气缸（1612）；在所述复位弹簧（1613）的上端固定安装有限位挡板（1614），所述活动底板（167）的一侧边通过与轴（168）转动连接的轴套与斜板（164）的一侧边固定连接，所述斜板（164）的另一相对侧边与所述有限位挡板（1614）固定连接，所述活动底板（167）的另一相对侧边与所述垃圾盒（165）的侧壁下端之间开设有垃圾入口（166）；
在收集垃圾时，所述电容电池（1）的电流输出端与所述抽气泵（6）的电流输入端相连，所述抽气泵（6）的进气端与所述垃圾存放装置上的抽气口（162）流体导通以便将所述垃圾盒（165）内的气体抽出，从而通过向所述垃圾盒(165)内打开的所述垃圾入口（166）将槽式聚光镜表面上的灰尘及杂物吸入所述垃圾盒（165）内；
在倾倒垃圾时，所述电容电池（1）的电流输出端与所述微型气压机（5）的电流输入端电连接，所述微型气压机（5）的气体输出端与所述微型气缸（1612）的气体输入端流体导通，使所述微型气缸（1612）充气，所述微型气缸（1612）的活塞杆向上伸出并推动限位挡板（1614）向上移动，进而带动所述斜板（164）和所述活动底板（167）以轴（168）为轴转动，从而向所述垃圾盒（165）外侧打开活动底板（167）；
所述灰尘处理装置包括前刷（14）、前刷驱动电机（8）、后刷（19）、后刷驱动电机（3）和清洗剂盒（23）；所述清洗剂盒（23）位于所述支撑板（27）的尾部；所述前刷（14）位于所述支撑板（27）下方前部，且在履带（17）的前方；所述后刷（19）位于所述支撑板（27）下方后部，且在所述履带（17）和所述清洗剂盒（23）之间；所述电容电池（1）的电流输出端与所述前刷驱动电机（8）的电流输入端电连接，所述前刷驱动电机（8）的动力输出端与所述前刷（14）的动力输入端驱动连接；沿装置的行走方向，所述前刷驱动电机（8）驱动所述支撑板（27）中轴线两侧的所述前刷（14）反向旋转并将前方灰尘扫向所述支撑板（27）中轴线；所述电容电池（1）的电流输出端与所述后刷驱动电机（3）的电流输入端相连，所述后刷驱动电机（3）的动力输出端与所述后刷（19）的动力输入端驱动连接；沿装置的行走方向，所述后刷驱动电机（3）驱动所述支撑板（27）中轴线两侧的所述后刷（19）反向旋转并将前方灰尘扫向所述支撑板（27）中轴线内转动；所述清洗剂盒（23）的上部设有清洗剂注入口（24），所述清洗剂盒（23）的内部注入有清洗剂（21），所述清洗剂盒（23）底部盒壁上开设有微孔，并且所述清洗剂盒（23）底部镶嵌有包覆住所述微孔的抹布（20），在所述清洗剂盒（23）的底部、且所述抹布（20）的后方安装有胶条刮片（22），所述胶条刮片（22）与聚光镜表面接触。
2.根据权利要求1所述的槽式聚光镜无水智能除尘装置，其特征在于，所述能量供应机构包括光伏组件（2）、电容电池（1）和电源接口（25），所述光伏组件（2）位于所述中间保护壳（262）的上表面上；所述电容电池（1）安装在所述支撑板（27）后部的上表面上，并位于所述后保护壳（263）的内部；所述电源接口（25）位于所述后保护壳（263）的后侧壁上。
3.根据权利要求1所述的槽式聚光镜无水智能除尘装置，其特征在于，所述移动驱动装置包括行进驱动电机（7）、转向驱动电机（4）、履带（17）、主动轮（15）和从动轮（18）；所述行进驱动电机（7）和所述转向驱动电机（4）位于所述支撑板（27）上，并位于所述中间保护壳（262）内部；所述主动轮（15）位于所述支撑板（27）的下方的前部并与所述支撑板（27）固定连接，所述从动轮位于所述支撑板（27）的下方的后部并与所述支撑板（27）固定连接，所述主动轮（15）和所述从动轮（18）通过所述履带（17）传动配合连接；所述电容电池（1）的电流输出端与所述行进驱动电机（7）和所述转向驱动电机（4）电流输入端电连接，所述行进驱动电机（7）动力输出端和所述转向驱动电机（4）动力输出端分别与所述主动轮（15）的动力输入端驱动连接，所述主动轮（15）通过所述履带（17）驱动所述从动轮（18）行进或转向；所述履带（17）由多个吸盘阵列（171）组成，所述吸盘阵列（171）由多个仿生吸盘（172）组成，所述仿生吸盘（172）上有履带刚毛（173），所述履带（17）通过所述履带刚毛（173）吸附在聚光镜表面。
4.根据权利要求3所述的槽式聚光镜无水智能除尘装置，其特征在于，所述控制机构包括信号处理器（9）、导航相机装置和传感装置（12）；所述信号处理器（9）安装在所述支撑板（27）的前部、且位于所述前保护壳（261）内部；
所述导航相机装置包括左右导航相机（10）和前后导航相机（11），所述左右导航相机安装在所述前保护壳（261）的左右外侧壁上，所述前后导航相机（11）分别安装在所述前保护壳（261）的前外侧壁上和所述后保护壳（263）的后外侧壁上；
所述传感装置（12）包括悬崖传感器（121）、碰撞传感器（122）、三维电子罗盘传感器（123）、超声雷达传感器（124）和抽气泵转速传感器（125）；所述悬崖传感器（121）和所述抽气泵转速传感器（125）均位于所述前后导航相机（11）的正下方且自上而下依次安装在所述前保护壳（261）的前外侧壁上；所述前保护壳（261）的前外侧壁左右两侧的所述支撑板（27）板面上分别安装有碰撞传感器（122）、三维电子罗盘传感器（123）和超声雷达传感器（124），所述三维电子罗盘传感器（123）位于所述碰撞传感器（122）和所述超声雷达传感器（124）中间，且所述超声雷达传感器（124）位于所述三维电子罗盘传感器（123）与所述前保护壳（261）的前外侧壁之间；
所述电容电池（1）的电流输出端与所述悬崖传感器（121）、所述碰撞传感器（122）、所述三维电子罗盘传感器（123）、所述超声雷达传感器（124）、所述抽气泵转速传感器（125）、所述左右导航相机（10）和所述前后导航相机（11）的电流输入端电连接，所述悬崖传感器（121）、所述碰撞传感器（122）、所述三维电子罗盘传感器（123）、所述超声雷达传感器（124）、所述抽气泵转速传感器（125）、所述左右导航相机（10）和所述前后导航相机（11）的信号输出端分别与所述信号处理器（9）的信号输入端通讯连接，所述信号处理器（9）的信号输出端分别与所述行进驱动电机（7）、所述转向驱动电机（4）、所述前刷驱动电机（8）、所述后刷驱动电机（3）、所述微型气压机（5）和所述抽气泵（6）信号输入端通讯连接。
5.根据权利要求2任一所述的槽式聚光镜无水智能除尘装置，其特征在于，所述支撑板（27）、所述前保护壳（261）、所述中间保护壳（262）、所述后保护壳（263）和所述光伏组件（2）的左右两侧向上呈0.5-3rad的弧度。
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