CN109772840B - 一种光伏电池板清洗用的智能机器人 - Google Patents

Abstract

一种光伏电池板清洗用的智能机器人，属于光伏清扫技术领域。本发明机器人包括机器人壳体、设于机器人壳体内的摄像装置、异物扫描装置、清洁装置、读卡器、驱动控制装置、通信装置；所述摄像装置、所述异物扫描装置、所述清洁装置、所述读卡器分别与所述驱动控制装置连接，所述驱动控制装置经所述通信装置与远程监控端通信连接。本发明智能机器人除了干洗之外，可以结合自动喷洒洗涤剂进行水洗，能实现全自动化和智能化清洗流程，清洗操作速度快、干净，适合全球各地区的环境，也非常适合大型光伏发电站。

Description

一种光伏电池板清洗用的智能机器人

技术领域

本发明涉及光伏清扫技术领域，尤其涉及一种光伏电池板清洗用的智能机器人。

背景技术

光伏电池板发电的原理是，当阳光照射到光伏电池板玻璃表面下的发电芯片，芯片就将阳光转换成电流。抵达发电芯片的阳光越充足，发电的效率就越高。如果阳光在抵达发电芯片之前就有一部分被折射，那么发电效率就会降低。阳光被折射的原因很多，除了大气层中的各种气体分子之外，还有水气（云、雾等）、空气中的污染物颗粒。另外的原因就是覆盖在光伏电池板上的各种异物，包括尘土、沙粒、鸟粪、工业排放到空气中后降落在光伏电池板上的污染物、酸雨在光伏电池板上留下的痕迹、废纸、树叶、或其他飘落或掉落到光伏电池板上的异物等。

研究显示，一般的情况下如果一个月没有清洗，光伏电池板的发电效率损失可高达35%，这相当于每天损失1.2%的效率。我国的空气污染比较严重，而且空气中的灰尘密度比较高，所以如果不经常清洗，光伏电池板发电的效率的损失非常严重。

为保持发电效率，光伏电池板要经常清洗，确保光伏电池板表面的干净，从而确保能够有充足的阳光能透过表面玻璃层抵达发电芯片。目前，清洗光伏电池板的方法有以下几种：

1、绝大部分的光伏电池板的清洗工作都是手工操作，成本很高，不能经常清洗。

2、有些地方用一些类似家用吸尘机的清扫设备，清扫设备在光伏电池板上爬行清扫，这样会造成光伏电池板表面损坏，缩短发电装置寿命。而一部分吸尘机设备还需要技术人员在场遥控，清扫速度缓慢，需要经常充电。并且，清扫完毕后，还需要人工经常清洗清扫设备内存储灰尘的容器，不适合大型光伏发电站。

3、有些地方用高压水枪冲刷，效率比较高，清洗得干净，但此方法消耗大量的水，而且不是自动化和智能化，需要技术人员开着大水车在一排排的光伏电池板中间来回穿梭，在光伏电池板安装密度高的地方不适合使用，尤其是大型发电站。另外，大卡车行驶过程中扬起的尘土，会造成二次污染。

4、有些地方用转轴刷子在光伏电池板上刷，大型刷子安装在大卡车上，由车上的技术人员操控。大卡车在一排排的光伏电池板中间来回穿梭，在光伏电池板安装密度高的地方不适合使用，尤其是大型发电站。此方法适合比较干燥的地方，光伏电池板上的尘土不粘沾，不容易清除粘沾物（如鸟粪等），也不太适合空气比较潮湿的地区。另外，大卡车行驶过程中扬起的尘土，会造成二次污染。

5、有些地方开始用一些沿着轨道爬行的清洗设备，采用转轴刷子，单一的滚刷方式清除得不够干净，和上面描述的用卡车拉动的大刷子的清除效果类似，只适合比较干燥的地区。另外，有部分清洗设备不够智能化，换位置时需要多人抬起然后移动到另一个地方去，不方便，而且操作成本比较高。如实用新型专利CN206184819U公开了一种便于清洁的光伏组件清扫机器人，该清扫机器人适用单个光伏电池板上的清洁，或者适用多个阵列光伏电池板阵列方向上的清洁，无法兼顾一排排光伏电池板阵列方向和单个光伏电池板长度方向的全面智能清扫，也无法对光伏电池板上的不同脏污采用不同清洁模式。

发明内容

本发明针对现有技术存在的问题，提出了一种全自动化、全智能化的多功能的光伏电池板清洗用的智能机器人。

本发明是通过以下技术方案得以实现的：

一种光伏电池板清洗用的智能机器人，包括机器人壳体、设于机器人壳体内的摄像装置、异物扫描装置、清洁装置、读卡器、驱动控制装置、通信装置；所述摄像装置、所述异物扫描装置、所述清洁装置、所述读卡器分别与所述驱动控制装置连接。

作为本发明优选，本发明光伏电池板用的智能机器人还包括设于机器人壳体上方的光伏电池板，所述光伏电池板与机器人壳体内的电源装置连接。

作为本发明优选，所述异物扫描装置包括低耗激光枪。

作为本发明优选，所述清洁装置包括分别受所述驱动控制装置控制的灰尘清扫器、刮水器、洗涤器。

作为本发明优选，所述灰尘清扫器包括设于机器人壳体内框架上的固定板、与所述固定板转动连接的升降板、设于所述升降板上且随所述升降板运动从机器人壳体底部伸出或收拢的刷子清扫组件、作用所述升降板的升降驱动件。

作为本发明优选，所述刮水器包括设于洗涤器下方的刮水组件、设于机器人壳体内框架上的刮水驱动件，所述刮水驱动件与所述刮水组件转动连接。

作为本发明优选，本发明光伏电池板用的智能机器人还包括移动定位装置。

作为本发明优选，所述摄像装置包括设于机器人壳体内框架上的安装板、支杆、摄像头、转动机构；所述支杆一端与所述安装板转动连接，另一端安装有摄像头；所述转动机构设于所述安装板上，其作用端与所述支杆连接，能作用所述支杆相对所述安装板转动。

作为本发明优选，所述远程监控端为安装有监控应用程序的智能设备。

本发明具有以下有益效果：

本发明一种光伏电池板清洗用的智能机器人，采用双螺旋状刷子与硅胶刮水器相结合的清洗方式，可以根据地区、气候、天气条件、肮脏程度采用不同的清洗模式。本发明的机器人除了“干洗”之外，可以结合自动喷洒洗涤剂进行水洗，洗涤剂由机器人直接控制，通过导管将洗涤剂抽到光伏电池板上，由机器人装置上喷嘴喷洒。本发明全自动化、全智能化，结合后台智能监控与管理系统，无须人工干预。并且，运营成本低，耗水资源很低，适合用于大型发电站。

附图说明

图1为本发明一种光伏电池板清洗用的智能机器人安装于光伏电池板上的整体结构示意图；

图2为本发明一种光伏电池板清洗用的智能机器人去除壳体后的仰视图；

图3为本发明一种光伏电池板清洗用的智能机器人去除壳体后的俯视图；

图4为本发明一种光伏电池板清洗用的智能机器人去除壳体后的侧视图；

图5为本发明一种光伏电池板清洗用的智能机器人中刮水器的结构示意图。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明 并不限于这些实施例。

现有的各种清洗光伏电池板的方法有成本太高、效率太低、需要人为干预、非自动化、非智能化、难维护等问题，无法在大型光伏发电站推广。为此，本发明提供一种全自动化、全智能化的多功能的光伏电池板清洗用的智能机器人。

如图1-5，本发明一种光伏电池板清洗用的智能机器人包括机器人壳体1、设于机器人壳体1内的摄像装置2、异物扫描装置3、清洁装置、读卡器4、驱动控制装置、通信装置。所述摄像装置2、所述异物扫描装置3、所述清洁装置、所述读卡器4分别与所述驱动控制装置连接。该智能机器人设于光伏电池板上，如单个光伏电池板上，或者多个光伏电池板构成的光伏电池板阵列组件。该智能机器人通过读卡器4读取光伏电池板上唯一标识的标签信息，以对该标签信息下的光伏电池板进行针对性清洁检测和清洁处理。该智能机器人通过异物扫描装置3在各种天气条件下扫描光伏电池板上是否有异物的装置；通过摄像装置2负责拍摄光伏电池板上的“肮脏”情况的图片；通过所述驱动控制装置将检测情况进行处理后，经所述通信装置传送至远程监控端；所述远程监控端可根据检测的情况进行分析，并控制驱动控制装置启动清洁装置。优选地，所述清洁装置根据驱动控制装置的指令开启不同清洁模式，如干洗模式，水洗模式，刮水模式，全洗模式等。

所述机器人壳体1用于保护设于机器人壳体1内的各类电子设备。所述机器人壳体1具有容置摄像装置2、异物扫描装置3、清洁装置、读卡器4、驱动控制装置、通信装置等各类电子设备的空间；且机器人壳体1的底部未封闭，以便于安装于光伏电池板上时能进行有效清洁检测和清洁处理，同时便于电子设备散热。所述摄像装置2、所述异物扫描装置3、所述清洁装置、所述读卡器4、所述驱动控制装置、所述通信装置均通过框架5安装于所述机器人壳体1内。所述框架5可以是由上框条、下框条、左框条、右框条围成的封闭框架。

所述驱动控制装置包括主控器，其为基于ARM芯片的单板机，且内置有机器人专用控制软件系统与通讯控制系统。

所述远程监控端为安装有操控机器人执行清扫规划软件的监控平台，也可为安装有监控应用程序的智能设备，如掌上电脑，智能手机，平板电脑等。

所述通信模块可以是无线网络通信模块，也可以是基于窄带物联网技术的通信模块。

所述读卡器4可以为二维码读卡器或RFID读卡器或条形码读卡器。每个光伏电池板上会贴设有唯一标识的标签信息。本发明机器人通过读卡器4读取标签信息，进行该光伏电池板的清洁检测和清洁处理，并将该光伏电池板对应的检测信息和清洁处理结果反馈于远程监控端。

如图4，所述摄像装置2可以有1个或多个。所述摄像装置2包括安装板21、支杆22、摄像头23、转动机构24。所述安装板21固定于所述框架5上，如在框架的上框条上。所述支杆22一端与所述安装板21转动连接，另一端安装有摄像头23。所述转动机构24设于所述安装板21上，其作用端与所述支杆22连接。例如，所述转动机构24的作用端正对支杆22侧边的方式接触连接，当转动机构24工作时，其作用端作用支杆22侧边，随后支杆22相对于所述安装板21转动，并从机器人壳体1内转出，能清楚拍摄光伏电池板上的“肮脏”情况。从图中可见，所述支杆22可以是L型机构，其短边与所述安装板21转动连接，其长边的顶部设有摄像头23，所述支杆22的侧边设有转动机构24作用部，且其与转动机构24连接；所述转动机构为受电机控制的推杆，所述推杆与所述支杆22作用部连接，所述推杆在电机轴推动下带动支杆22向外打开，此时支杆22相对于安装板21呈打开状的状态，摄像头23从机器人壳体1内伸出；同样当推杆在电机轴收缩下带动支杆22向内闭合，摄像头23收纳于机器人壳体1内。

如图2，所述异物扫描装置3包括安装座、低耗激光枪，所述低耗激光枪在电机控制下可升降于所述安装座。

如图2、3、5，所述清洁装置包括分别受所述驱动控制装置控制的灰尘清扫器、刮水器、洗涤器。所述洗涤器包括水箱9。所述洗涤器设于机器人壳体1内，在所述洗涤器下方设置刮水器。所述刮水器旁设有灰尘清扫器。在气候干燥的地区或季节，远程控制端根据清洁检测结果启动灰尘清扫器进行干洗，扫除光伏电池板上的尘土。在气候潮湿的地区或季节，远程控制端根据清洁检测结果启动洗涤器和刮水器进行水洗，如用洗涤器在光伏电池板表面喷洒洗涤剂，如水，然后用刮水器将光伏电池板的表面刮干净。当光伏电池板表面有粘沾物，如鸟粪等，也可利用水洗方式清洁。在雨季或雨水多的地区，或者空气中湿度比较高的季节，远程控制端根据清洁检测结果启动刮水器进行清洁，借助空气湿气或雨水将光伏电池板表面的脏物刮干净。对于空气污染严重而且潮湿的地区，远程控制端根据清洁检测结果启动干洗和水洗相结合的全洗模式。

具体地，所述灰尘清扫器包括设于固定板61、升降板62、刷子清扫组件、升降驱动件。所述固定板61固定安装于框架5上，所述升降板62与所述固定板61通过连接件转动连接，所述刷子清扫组件设于所述升降板62上，当升降驱动件如电机，作用升降板62升降运动时，所述升降板62相对于所述固定板61转动，所述刷子清扫组件随升降板62运动从机器人壳体1底部伸出或收拢。所述刷子清扫组件包括设于框架5上连接两框体的转轴63，所述转轴63上设有随转轴63转动的螺旋状刷子64，所述转轴63经底座设于所述升降板62上。远程控制端操控升降驱动件将灰尘清扫器放下，通过螺旋状刷子清扫电池安装板上的灰尘，不需要时收拢。

如图5，所述刮水器包括刮水组件、刮水驱动件，所述刮水驱动件与所述刮水组件转动连接。所述刮水驱动件可以是驱动电机。所述刮水组件设有随驱动电机转动的转杆、以及设于所述转杆上的硅胶刮刀，当驱动电机工作时，硅胶刮刀以转动方式收纳于机器人壳体内或伸出机器人壳体。

所述洗涤器包括水箱，设于水箱上的电磁阀，以及设于水箱底部的出水管。当接收到远程控制端指令时，电磁阀开启，水箱内的水自出水管导出。可通过在出水管末端的喷嘴进行喷洒，也可以在出水管上设于若干出水孔的形式喷洒。所述水箱内不限于存储清洁用的自来水、过滤水、含有洗涤溶液的水。

本发明机器人还包括电源装置，为机器人壳体内的电子设备供电。所述电源装置为蓄电池。为了提高能源利用率，在机器人壳体1上方设置机器人用光伏电池板7，所述机器人用光伏电池板7与机器人壳体1内的电源装置连接。白天通过机器人用光伏电池板7给蓄电池充电。

本发明机器人能用于各种类型的光伏发电板上，如不同阵列类型的光伏电池板组件，如倾斜放置或平面放置的光伏发电板。为了使机器人在光伏发电板上进行逐一、有效、全面、细致的清洁工作。所述机器人还包括移动定位装置。所述移动定位装置包括移动行走机构，如滚轮、链轮、导轨等，以及定位机构，如可激光扫描器、如干簧管的电磁开关，与设于光伏发电板上的激光接收板、磁钢等配合进行清洁检测和清洁处理。

所述本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本发明的实施例只作为举例而并不限制本发明。本发明的目的已经完整有效地实现。本发明的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本发明的实施方式可以有任何变形或修改。

Claims (5)

1.一种光伏电池板清洗用的智能机器人，其特征在于，包括机器人壳体、设于机器人壳体内的摄像装置、异物扫描装置、清洁装置、读卡器、驱动控制装置、通信装置；所述摄像装置、所述异物扫描装置、所述清洁装置、所述读卡器分别与所述驱动控制装置连接；所述清洁装置包括分别受所述驱动控制装置控制的灰尘清扫器、刮水器、洗涤器；所述灰尘清扫器包括设于机器人壳体内框架上的固定板、与所述固定板转动连接的升降板、设于所述升降板上且随所述升降板运动从机器人壳体底部伸出或收拢的刷子清扫组件、作用所述升降板的升降驱动件；所述刮水器包括设于洗涤器下方的刮水组件、设于机器人壳体内框架上的刮水驱动件，所述刮水驱动件与所述刮水组件转动连接，当驱动电机工作时，刮水组件以转动方式收纳于机器人壳体内或伸出机器人壳体；所述摄像装置包括设于机器人壳体内框架上的安装板、支杆、摄像头、转动机构；所述支杆一端与所述安装板转动连接，另一端安装有摄像头；所述转动机构设于所述安装板上，其作用端与所述支杆连接，能作用所述支杆相对所述安装板转动；转动机构在电机轴推动下带动支杆向外打开，摄像头从机器人壳体内伸出；当转动机构在电机轴收缩下带动支杆向内闭合，摄像头收纳于机器人壳体内；机器人通过读卡器读取标签信息，进行该光伏电池板的清洁检测和清洁处理，并将该光伏电池板对应的检测信息和清洁处理结果反馈于远程控制端；在气候干燥的地区或季节，远程控制端根据清洁检测结果启动灰尘清扫器进行干洗，扫除光伏电池板上的尘土；气候潮湿的地区或季节，远程控制端根据清洁检测结果启动洗涤器和刮水器进行水洗；在雨季或雨水多的地区，或者空气中湿度比较高的季节，远程控制端根据清洁检测结果启动刮水器进行清洁；对于空气污染严重而且潮湿的地区，远程控制端根据清洁检测结果启动干洗和水洗相结合的全洗模式。

2.根据权利要求1所述的一种光伏电池板清洗用的智能机器人，其特征在于，还包括设于机器人壳体上方的光伏电池板，所述光伏电池板与机器人壳体内的电源装置连接。

3.根据权利要求1所述的一种光伏电池板清洗用的智能机器人，其特征在于，所述异物扫描装置包括低耗激光枪。

4.根据权利要求1所述的一种光伏电池板清洗用的智能机器人，其特征在于，还包括移动定位装置。

5.根据权利要求1所述的一种光伏电池板清洗用的智能机器人，其特征在于，所述通信装置为基于窄带物联网技术的通信装置。

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