CN110665863A - 一种智能往复式太阳能板清扫装置及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及动力工程领域，公开了一种智能往复式太阳能板清扫装置，包括清洁装置框架以及设置在清洁装置框架上的太阳能板，还包括太阳能板清扫模块、清扫元件除尘模块、太阳能板清洁度分析模块、蓄能模块及设备控制模块；还公开其控制方法，启动控制器使得太阳能板清洁模块工作；通过控制器判断清洁元件运行位置，当清洁元件运行到真空除尘流道口时，控制器控制轴流风机工作，将其表面杂物除去；判断太阳能板清洁模块是否将太阳能板清洁合格，若不符合要求，则在不符合要求的部位再次反复清扫。本发明，可以实现自动往复清扫太阳能板表面，该操作安全、简便；2可以灵活实现定点往复清扫，一定程度上克服了太阳能板清扫效果较差等缺点。

Description

一种智能往复式太阳能板清扫装置及其控制方法
技术领域
本发明涉及动力工程领域，具体是一种智能往复式太阳能板清扫装置及其控制方法。
背景技术
随着传统化石能源的逐步枯竭以及环保要求、节能减排要求的逐步升级，太阳能利用的普及越来越广泛。近年来，我国太阳能电站装机总容量快速提升，太阳能照明、太阳能取暖等设备也逐步深入到日常生活。
利用太阳能板进行能量转化的方法在太阳能利用中占比较多。由于太阳能板直接暴露在大气环境中，长期使用后难免会存在鸟粪、积尘等现象，不仅影响了太阳能转换效率，还可能腐蚀太阳能板表面，影响太阳能板使用寿命。但是，太阳能板的清洁工作往往比较复杂，人工清扫费时费力，机器清扫效果较差，不能实现定点清扫，因此，智能化的自动清扫太阳能板装置亟待开发。
发明内容
本发明的目的在于提供一种智能往复式太阳能板清扫装置及其控制方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种智能往复式太阳能板清扫装置，包括清洁装置框架以及设置在清洁装置框架上的太阳能板，还包括太阳能板清扫模块、清扫元件除尘模块、太阳能板清洁度分析模块、蓄能模块及设备控制模块，其中，
所述太阳能板清扫模块包括导轨、导轮、清洁支架、清洁支架固定板、紧固螺栓、清洁元件、安装板固定螺栓和安装板，所述清洁元件采用粘贴方式禁锢在安装板上，安装板通过安装板固定螺栓固定在清洁支架上，清洁支架通过导轮在导轨上滑动；
所述清扫元件除尘模块包括真空除尘流道和两个轴流风机；
所述太阳能板清洁度分析模块包括摄像头，摄像头固定在安装板上，所述摄像头通过牵引绳索以及通信线保护支架内部的通信线电性连接有控制器；
所述蓄能模块包括单相空气开关、能量管理器、直流接触器、直流继电器和蓄电池，所述蓄电池、能量管理器、单相空气开关依次相连，并通过单相空气开关电性连接有太阳能板的发电出线；
所述设备控制模块包括控制器、附属供电器和通信线。
作为本发明进一步的方案：所述安装板中部内置一个牵引绳索定位轮，通过钢绳以及牵引绳索定位轮与布置在清洁装置框架的前置牵引电机、后置牵引电机相连。
作为本发明进一步的方案：所述蓄电池电性连接有控制器，且蓄电池的供电线通过直流接触器分别向轴流风机、摄像头、前置牵引电机和后置牵引电机供电。
作为本发明进一步的方案：所述前置牵引电机和后置牵引电机均选用恒速电机。
一种智能往复式太阳能板清扫装置的控制方法，包括如下步骤：
S1：启动控制器使得太阳能板清洁模块工作，当向前清扫时时，控制前置牵引电机工作，拖动清洁元件向前运动，后置牵引电机不工作；当向后清扫时，通过控制器控制后置牵引电机工作，拖动清洁元件向后运动，前置牵引电机不工作；
S2：通过控制器判断清洁元件运行位置，当清洁元件运行到真空除尘流道口时，控制器控制轴流风机工作，在清洁元件表面产生真空吸力，将其表面杂物除去；
S3：判断太阳能板清洁模块是否将太阳能板清洁合格，若不符合要求，则控制器控制前置牵引电机、后置牵引电机拖动安装板、清洁元件在不符合要求的部位再次反复清扫。
作为本发明再进一步的方案：步骤S3中，判断太阳能板是否合格的过程为：控制器启动摄像头，拍摄小范围内太阳能板表面图形，并利用布置在牵引绳索及通信线保护支架中的信号线将图像送入控制器，在控制器中对比清扫前后的图像纹理特征，判断太阳能板表面清洁状态。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.可以实现自动往复清扫太阳能板表面，该操作安全、简便；
2.可以灵活实现定点往复清扫，一定程度上克服了太阳能板清扫效果较差等缺点；
3.结构简单，具有可拓展性；
4.蓄能方便、成本低、控制效果好。
附图说明
图1为一种智能往复式太阳能板清扫装置结构示意图。
图2为一种智能往复式太阳能板清扫装置的电路结构示意图。
图3为一种智能往复式太阳能板清扫装置的控制原理结构示意图。
图中：1-太阳能板、2-清洁装置框架、3-导轨、4-导轮、5-清洁支架、6-清洁支架固定板、7-紧固螺栓、8-真空除尘流道、9-轴流风机、10-单相空气开关、11-能量管理器、12-直流接触器、13-直流继电器、14-蓄电池、15-控制器、16-牵引绳索及通信线保护支架、17-清洁元件、18-安装板固定螺栓、19-安装板、20-牵引绳索定位轮、21-摄像头、22-前置牵引电机、23-后置牵引电机。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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做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。
请参阅图1，本发明实施例中，一种智能往复式太阳能板清扫装置，1．一种智能往复式太阳能板清扫装置，包括清洁装置框架2以及设置在清洁装置框架2上的太阳能板1，还包括太阳能板清扫模块、清扫元件除尘模块、太阳能板清洁度分析模块、蓄能模块及设备控制模块。
其中，所述太阳能板清扫模块包括导轨3、导轮4、清洁支架5、清洁支架固定板6、紧固螺栓7、清洁元件17、安装板固定螺栓18和安装板19，所述清洁元件17采用粘贴方式禁锢在安装板19上，安装板19通过安装板固定螺栓18固定在清洁支架5上，清洁支架5通过导轮4在导轨3上滑动，并可通过紧固螺栓7调整清洁支架固定板6与导轨3下接触面的松紧程度，进而调整清洁元件6与太阳能板1表面接触的松紧程度，此处清洁元件17采用柔性材料，在清扫过程中保护太阳能表面，尽量避免划伤、挤压等破坏。
所述清扫元件除尘模块包括真空除尘流道8和两个轴流风机9，轴流风机9由蓄电池14供电。
所述太阳能板清洁度分析模块包括摄像头21，摄像头21固定在安装板19上，所述摄像头21通过牵引绳索以及通信线保护支架16内部的通信线电性连接有控制器15，摄像头21将摄像内容在通信线作用下送入控制器15中，并在控制器15中进行纹理分析比较。
所述蓄能模块包括单相空气开关10、能量管理器11、直流接触器12、直流继电器13和蓄电池14，所述蓄电池14、能量管理器11、单相空气开关10依次相连，并通过单相空气开关10电性连接有太阳能板1的发电出线；所述设备控制模块包括控制器15、附属供电器和通信线。
所述安装板19中部内置一个牵引绳索定位轮20，通过钢绳以及牵引绳索定位轮20与布置在清洁装置框架2的前置牵引电机22、后置牵引电机23相连，钢绳布置在牵引绳索及通信线保护支架16内，布置在清洁装置框架2左右的导轨3与导轮4配合，可保证清洁元件17在往复运动中不会出现倾斜、堵死等现象。牵引电机22工作时，控制器15计算其工作时长，并利用恒速原理，确定清洁元件17的移动位置。所述前置牵引电机22和后置牵引电机23均选用恒速电机。
所述蓄电池14电性连接有控制器15，且蓄电池14的供电线通过直流接触器12分别向轴流风机9、摄像头21、前置牵引电机22和后置牵引电机23供电。
参阅图2，控制器15分析蓄电池14电压信号，当电压低于蓄电池额定电压的95%时，控制器15控制能量管理器11处于闭合状态，直流接触器12和直流继电器13处于断开状态，利用太阳能向蓄电池14充电。当蓄电池电压达到额定电压时，控制器15控制能量管理器11处于断开状态，直流接触器12和直流继电器13处于闭合状态，向轴流风机9、摄像头21和牵引电机22供电。
此处蓄电池电压等级与太阳能板电压等级相等，若对大功率太阳能板可单相空气开关10之后，能量管理器11之间增加直流降压器。若蓄电池电压等级取24V，则轴流风机、摄像头、牵引电机工作电压均为24V。
参阅图3，一种智能往复式太阳能板清扫装置的控制方法，包括如下步骤：
S1：启动控制器15使得太阳能板清洁模块工作，当向前清扫时时，控制前置牵引电机22工作，拖动清洁元件17向前运动，后置牵引电机23不工作；当向后清扫时，通过控制器15控制后置牵引电机23工作，拖动清洁元件17向后运动，前置牵引电机22不工作；
S2：通过控制器15判断清洁元件17运行位置，当清洁元件17运行到真空除尘流道8流道口时，控制器15控制轴流风机9工作，在清洁元件17表面产生真空吸力，将其表面杂物除去；
S3：判断太阳能板清洁模块是否将太阳能板1清洁合格，若不符合要求，则控制器15控制前置牵引电机22、后置牵引电机23拖动安装板19、清洁元件17在不符合要求的部位再次反复清扫。
步骤S3中，判断太阳能板1清洁是否合格的过程为：控制器15启动摄像头21，拍摄太阳能板1表面图形，并利用布置在牵引绳索及通信线保护支架16中的信号线将图像送入控制器15，在控制器15中对比清扫前后的图像纹理特征，判断太阳能板表面清洁状态。
本发明的工作原理：一种智能往复式太阳能板清扫装置启动后，由控制器15发出控制信号，控制前置牵引电机22和后置牵引电机22匹配工作。清扫元件17向前运动时，控制前置牵引电机22工作，后置牵引电机22停止运行；向后运动时，控制后置牵引电机22工作，前置牵引电机22停止运行；同时，控制器分别记录前置牵引电机22和后置牵引电机23的工作时长，在认为牵引电机恒速运行的情况下，可计算获得清洁元件17所处位置。当清洁元件17处于真空除尘流道8处时，控制器15启动轴流风机9将清洁元件表面的灰尘等去除，真空除尘时间可设置为30s。此后控制器15启动前置牵引电机22拖动清洁元件继续清扫。控制器15记录轴流风机9启动次数。当轴流风机9启动8次，即清洁元件反复清扫太阳能表面8次后，控制器15启动摄像头21拍摄太阳能表面图像，并与干净的太阳能板表面进行纹理分析，对不符合要求的部位，控制器15控制前置牵引电机22和后置牵引电机23将清洁元件17移动至该区域，并再次小范围反复清扫。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (6)

1.一种智能往复式太阳能板清扫装置，包括清洁装置框架（2）以及设置在清洁装置框架（2）上的太阳能板（1），其特征在于，还包括太阳能板清扫模块、清扫元件除尘模块、太阳能板清洁度分析模块、蓄能模块及设备控制模块，其中，
所述太阳能板清扫模块包括导轨（3）、导轮（4）、清洁支架（5）、清洁支架固定板（6）、紧固螺栓（7）、清洁元件（17）、安装板固定螺栓（18）和安装板（19），所述清洁元件（17）采用粘贴方式禁锢在安装板（19）上，安装板（19）通过安装板固定螺栓（18）固定在清洁支架（5）上，清洁支架（5）通过导轮（4）在导轨（3）上滑动；
所述清扫元件除尘模块包括真空除尘流道（8）和两个轴流风机（9）；
所述太阳能板清洁度分析模块包括摄像头（21），摄像头（21）固定在安装板（19）上，所述摄像头（21）通过牵引绳索以及通信线保护支架（16）内部的通信线电性连接有控制器（15）；
所述蓄能模块包括单相空气开关（10）、能量管理器（11）、直流接触器（12）、直流继电器（13）和蓄电池（14），所述蓄电池（14）、能量管理器（11）、单相空气开关（10）依次相连，并通过单相空气开关（10）电性连接有太阳能板（1）的发电出线；
所述设备控制模块包括控制器（15）、附属供电器和通信线。
2.根据权利要求1所述的一种智能往复式太阳能板清扫装置，其特征在于，所述安装板（19）中部内置一个牵引绳索定位轮（20），通过钢绳以及牵引绳索定位轮（20）与布置在清洁装置框架（2）的前置牵引电机（22）、后置牵引电机（23）相连。
3.根据权利要求2所述的一种智能往复式太阳能板清扫装置，其特征在于，所述蓄电池（14）电性连接有控制器（15），且蓄电池（14）的供电线通过直流接触器（12）分别向轴流风机（9）、摄像头（21）、前置牵引电机（22）和后置牵引电机（23）供电。
4.根据权利要求2或3所述的一种智能往复式太阳能板清扫装置，其特征在于，所述前置牵引电机（22）和后置牵引电机（23）均选用恒速电机。
5.一种智能往复式太阳能板清扫装置的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：启动控制器（15）使得太阳能板清洁模块工作，当向前清扫时时，控制前置牵引电机（22）工作，拖动清洁元件（17）向前运动，后置牵引电机（23）不工作；当向后清扫时，通过控制器（15）控制后置牵引电机（23）工作，拖动清洁元件（17）向后运动，前置牵引电机（22）不工作；
S2：通过控制器（15）判断清洁元件（17）运行位置，当清洁元件（17）运行到真空除尘流道（8）流道口时，控制器（15）控制轴流风机（9）工作，在清洁元件（17）表面产生真空吸力，将其表面杂物除去；
S3：判断太阳能板清洁模块是否将太阳能板（1）清洁合格，若不符合要求，则控制器（15）控制前置牵引电机（22）、后置牵引电机（23）拖动安装板（19）、清洁元件（17）在不符合要求的部位再次反复清扫。
6.根据权利要求5所述的一种智能往复式太阳能板清扫装置的控制方法，其特征在于，步骤S2中，判断太阳能板（1）清洁是否合格的过程为：控制器（15）启动摄像头（21），拍摄太阳能板（1）表面图形，并利用布置在牵引绳索及通信线保护支架（16）中的信号线将图像送入控制器（15），在控制器（15）中对比清扫前后的图像纹理特征，判断太阳能板表面清洁状态。
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