CN111069155A - 智能多功能无触式清洗设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了智能多功能无触式清洗设备，由检测控制单元、烘干单元、水回收单元、贮水单元、清洗单元、动力单元、履带底盘、供水单元、信息处理及控制单元与GNSS定位装置构成。该智能多功能无触式清洗设备，通过履带底盘的设置可克服戈壁与荒路况，对于普通轮式设备所不能进行清洗或难以清洗的作业工况能做到良好的适应，本发明可实现光伏板的无触式清洗，相较于使用洒水车喷洒清洗，更加均匀、快速的清洁光伏板表面，同时，也实现清洗烘干为一体，防止光伏板遭受二次污染，省水效果十分显著，对于光伏板的清洗效果也有明显提高，且可通过预先设定好的程序减少操作人数已达到降低成本的效果。
Description
技术领域
本发明涉及机械清扫机领域，具体是智能多功能无触式清洗设备。
背景技术
随着新能源技术的不断发展，太阳能光伏发电已成为新能源产业的重要组成部分。西北地区及中亚地区等光伏资源丰富的地区以大规模建立大型光伏发电站。由于地理位置及环境等诸多因素影响，光伏板表面会产生沉积的粉尘、泥土、细沙等附着物。严重降低光伏板的透光度，严重影响光伏发电的效率，使光伏电厂发电量下降，成本增加。严重时还会导致光伏板自身产生热斑效应，是光伏板内部烧损，因各种原因损坏的光伏板由于光伏发电站的地理位置及相关因素很难被发现并及时更换。因此光伏板的清洗及检测变得迫在眉睫。
目前光伏电站对于光伏板的检测大多使用人工手持红外热像仪采用抽样检查测的方法进行检测，该方法存在很大的偶然性，无法彻底解决该问题。
如今各光伏电站普遍使用的清洗方法主要右两种：1.通过软毛刷接触光伏板表面进行清洗。2.通过洒水设备进行清洗，3.通过专业清洗设备进行无触式清洗。
第一种采用接触式清洗，通过对光伏板表面进行喷水，再将由旋转机带动的软毛刷接触光伏板表面，通过软毛刷与光伏板之间的摩擦实现清洗。该方法的优点是清洗质量高。缺点是至于光伏板表面的旋转机械在高低起伏的光伏板表面移动时易发生碰撞现象，清洗速度不容易保证。因其与光伏板相接触，可造成光伏板的磨损，光伏板震动易导致光伏板开裂和隐裂等现象。
第二种是通过洒水设备或专业清洗设备进行清洗。使用洒水设备进行清洗时需工作人员控制水枪使水流喷洒在光伏板表面，通过带有一定压力的大水流清洗光伏板。该方法的优点是操作简单安全性高。缺点是清洗质量参差不齐，用水量极大。
第三种方法使用专业清洗机械的无触式清洗是通过操作人员控制机械臂调整水刀与光伏板间距离，使高压高度雾化的水流喷洒在光伏板表面以达到清洗光伏板的效果。该方法的优点是清洗质量高，用水量小。缺点是设备自身重量较大，易发生陷设备等现象对操作人员的要求较高。
但是，目前市面上传统的智能多功能无触式清洗设备，其结构不够优化、设计不够合理。
发明内容
本发明的目的在于提供智能多功能无触式清洗设备，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：
智能多功能无触式清洗设备，由检测控制单元、烘干单元、水回收单元、贮水单元、清洗单元、动力单元、履带底盘、供水单元、信息处理及控制单元与GNSS定位装置构成，且动力单元的输出端与履带底盘的输入端转动连接。
所述检测控制单元包括光反射传感器、路面检测器、第一光伏板传感器与第二光伏板传感器，且第一光伏板传感器与第二光伏板传感器的结构大小均一致，所述烘干单元烘干单元由气泵、与储气罐构成，所述贮水单元由水箱及水位传感器构成，所述水回收单元由水泵、过滤装置和两个回收机构构成，所述清洗单元由机架、机械臂整体与水刀结构构成，所述动力单元由柴油发电机组与油箱构成，所述供水单元由缓存水箱、高压泵、驱动电机与泵体构成，所述信息处理及控制单元由单片机构成。
作为本发明进一步的方案：所述路面检测器包括第二安装底座，所述第二安装底座的顶部固定安装有第二电动伸缩杆，所述第二电动伸缩杆的活动端固定连接有摄像头，所述第一光伏板传感器包括第一安装底座，所述第一安装底座的顶部固定安装有第一电动伸缩杆，所述第一电动伸缩杆的顶部固定连接有光伏板检测仪。
作为本发明再进一步的方案：所述回收机构由第一伺服电机、三节伸缩臂、回收槽与第二伺服电机构成。
作为本发明再进一步的方案：所述机械臂整体包括旋转底座、第一机械臂、第二机械臂与第三机械臂，所述旋转底座与第一机械臂、第二机械臂与第二机械臂、第二机械臂与第三机械臂的交界处均固定连接有第二电机，所述旋转底座上设置有第一电机，所述机械臂整体的一端固定连接有水刀结构，所述水刀结构包括安装板，所述安装板正面的两侧均固定安装有横管，所述横管的外壁贯穿开设有若干喷水孔，所述喷水孔上固定安装有喷头，所述横管的进水口固定连接有T型管，所述T型管上的两侧分别固定安装有第一电磁阀与第二电磁阀，所述T型管顶部的一侧固定安装有气体连接管，所述T型管顶部的另一侧固定安装有液体连接管，所述第一机械臂、第二机械臂、第三机械臂与安装板上均固定安装有距离传感器。
作为本发明再进一步的方案：所述主控模块为单片机，且单片机内含清洗机构控制软件。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本实用通过履带底盘的设置可克服戈壁与荒路况，对于普通轮式设备所不能进行清洗或难以清洗的作业工况能做到良好的适应。
2、通过检测控制单元和信息处理及控制单元的结合作业形式，本装置可实现清洗烘干一体化操作，有利于防止二次污染，在设备行进过程中对每一片光伏板表面进行检测同时储存及反馈检测信息，以实现清洗检测一体化，减少人工成本，实现高效率、高质量、高安全性的完成光伏板清洗及检测作业，且通过光伏板检测传感器检测光伏板表面状态，可实现光伏板表面灰尘量的实时检测，由检测控制单元和信息处理及控制单元控制调整水压及距离以保证清洗效果，实现清洗水压自动调整，且也具有清洗状态评估及清洗完毕验收报告出具等功能。
3、通过水回收单元可根据具体作业情况伸出左或右控制臂配合水刀结构，通过水泵将回收水注入过滤装置再度使用，以达到省水的效果。
综上，本发明可实现光伏板的无触式清洗，相较于使用洒水车喷洒清洗，更加均匀、快速的清洁光伏板表面，同时，也实现清洗烘干为一体，防止光伏板遭受二次污染，省水效果十分显著，对于光伏板的清洗效果也有明显提高，且可通过预先设定好的程序减少操作人数已达到降低成本的效果。
附图说明
图1为智能多功能无触式清洗设备的结构示意图。
图2为智能多功能无触式清洗设备中检测控制单元的结构简图。
图3为智能多功能无触式清洗设备中烘干单元的结构简图。
图4为智能多功能无触式清洗设备中水箱(去盖)的结构示意图。
图5为智能多功能无触式清洗设备中动力单元的结构简图。
图6为智能多功能无触式清洗设备中回收机构的结构示意图。
图7为智能多功能无触式清洗设备中清洗单元的结构示意图。
图8为清洗单元中水刀结构的结构示意图。
图9为清洗单元中横管的结构示意图。
图中：检测控制单元1、烘干单元2、水回收单元3、贮水单元4、清洗单元5、动力单元6、履带底盘7、供水单元8、信息处理及控制单元9、路面检测器10、第一光伏板传感器11、第二光伏板传感器12、气泵13、储气罐14、水箱15、水泵16、过滤装置17、柴油发电机组18、回收机构19、第一伺服电机20、三节伸缩臂21、回收槽22、第二伺服电机23、机架24、机械臂整体25、水刀结构26。
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1～9，本发明实施例中，智能多功能无触式清洗设备，由检测控制单元1、烘干单元2、水回收单元3、贮水单元4、清洗单元5、动力单元6、履带底盘7、供水单元8、信息处理及控制单元9与GNSS定位装置构成，且动力单元6的输出端与履带底盘7的输入端转动连接，该产品采用无线远程控制，清洗单元5处于该设备头部，贮水单元4、水回收单元3供水单元8与烘干单元2紧邻清洗单元5布置处于设备体中部，供水单元8位于贮水单元4的后侧，信息处理及控制单元9位于设备中后部置于设备两侧，可保证强弱电互不干扰，动力单元6位于设备尾部为整设备提供动力及电力。
检测控制单元1包括光反射传感器、路面检测器10、第一光伏板传感器11与第二光伏板传感器12，且第一光伏板传感器11与第二光伏板传感器12的结构大小均一致，光反射传感器的型号为瑞诺-TCRT5000，由深圳市瑞诺微电子有限公司生产销售，第一光伏板传感器11与第二光伏板传感器12分别位于动力单元6的两侧，路面检测器10位于贮水单元4的顶部，检测控制单元1可通过设置于动力单元6两侧的第一光伏板传感器11和第二光伏板传感器12检测光伏板表面状态，可实现光伏板表面灰尘量的实时检测，清洗水压自动调整，清洗状态评估及清洗完毕验收报告出具等功能，烘干单元2烘干单元由气泵13、与储气罐14构成，气泵13的型号为易路安E8L-550W，由深圳市易路安科技有限公司生产销售，气泵13通过其出气端连接的出气管路与清洗单元5上的气体连接管固定连接，贮水单元4由水箱15及水位传感器构成，水回收单元3由水泵16、过滤装置17和两个回收机构19构成，且过滤装置17位于水箱15的内部，水泵16的型号为MZDLF2-2，由东莞现代水泵厂生产销售，水泵16固定安装在过滤装置17的顶部，水泵16通过其进水口连接的进水管路与回收槽22的出水口固定连接，水回收单元3可根据具体作业情况伸出左或右控制臂配合水刀结构26通过水泵16将回收水注入过滤装置17的内部再度使用，以达到省水的效果，清洗单元5由机架24、机械臂整体25与水刀结构26构成，机械臂整体25的型号为发那科R-2000iC/210F机械臂，由上海发那科机器人有限公司生产销售，清洗单元5可通过距离传感器及控制程序监测水刀结构26与光伏板被清洗件间的距离，可由检测控制单元1和信息处理及控制单元9控制调整水压及距离以保证清洗效果，动力单元6由柴油发电机组18与油箱构成，柴油发电机组18的型号为150GF，由潍柴控股集团有限公司生产销售，供水单元8由缓存水箱、高压泵、驱动电机与泵体构成，高压泵的型号为3D2-170L/MIN，由天津通洁高压泵制造有限公司生产销售，泵体的出水端与缓存水箱的进水端固定连接，泵水的进水端与贮水单元4上水箱15的出水端固定连接，高压泵通过其出水口连接的出水管路与清洗单元5上的液体连接管固定连接，信息处理及控制单元9由单片机构成，信息处理及控制单元9通过电缆与各单元连接收集相关传感器信息，包括机械臂整体25的姿态信息、北斗定位设备位置信息、光伏板表面信息、光伏板积尘情况信息等，经过预设程序进行先相关分析得出结论反馈给操作者以供参考，操作执行件为清洗单元5上的机械臂整体25，信息反馈件包括清洗单元5上的距离传感器与检测控制单元1上的光反射传感器，当检测控制单元1检测出光伏板表面出热斑时，传感器产生脉冲输入单片机，使之记录，当清洗设备与光伏板距离小于0.8m时向单片机输入脉冲调整距离，当检测到光损失大于百分之三十时产生脉冲输入单片机从而控制供水单元调整水压。
GNSS(Global Navigation Satellite System)定位装置为北斗手持GPS户外手持机，其生产型号为集思宝G120BD，生产厂家名称为北京合众思壮科技股份有限公司。
单片机的型号为STM32-F0，由意法半导体(ST)集团生产销售。
路面检测器10包括第二安装底座，第二安装底座的顶部固定安装有第二电动伸缩杆，第二电动伸缩杆的活动端固定连接有摄像头，摄像头的型号为尤沃纬尔-UVA920L，由深圳市悠沃智能信息技术有限公司生产销售，第一光伏板传感器11包括第一安装底座，第一安装底座的顶部固定安装有第一电动伸缩杆，第一电动伸缩杆与第二电动伸缩杆的型号为TJC-C2-T3-P，由中山市铁甲虫电子科技有限公司生产销售，第一电动伸缩杆的顶部固定连接有光伏板检测仪，光伏板检测仪的型号为HT-THT46，由意大利HT公司生产销售，回收机构19由第一伺服电机20、三节伸缩臂21、回收槽22与第二伺服电机23构成，第一伺服电机20与第二伺服电机23的型号均为ECMA-C10401HS，由台达电子企业管理(上海)有限公司生产销售，第一伺服电机20通过螺栓与水箱15固定连接，然后再与三节伸缩臂21连接，再通过第二伺服电机23与回收槽22固定连接，同时固定对应线路及管路。
机械臂整体25其具体结构如图7-图9所示，包括旋转底座200、第一机械臂400、第二机械臂500与第三机械臂600，旋转底座200与第一机械臂400、第二机械臂500与第二机械臂500、第二机械臂500与第三机械臂600的交界处均固定连接有第二电机800，机械臂整体1300的一端固定连接有水刀结构700，旋转底座200上设置有第一电机300，第一电机300和第二电机800的型号均为XTEAM-57BL，水刀结构700包括安装板900，安装板900正面的两侧均固定安装有横管1100，横管1100的外壁贯穿开设有若干喷水孔1400，喷水孔1400上固定安装有喷头1200，横管1100的进水口固定连接有T型管1500，T型管1500上的两侧分别固定安装有第一电磁阀1700与第二电磁阀1800，第一电磁阀1700和第二电磁阀1800的型号均为2WJ200，由宁波开灵气动元件源头厂家生产销售，T型管1500顶部的一侧固定安装有气体连接管1600，T型管1500顶部的另一侧固定安装有液体连接管1900，第一机械臂400、第二机械臂500、第三机械臂600与安装板900上均固定安装有距离传感器1000，距离传感器1000的型号为赛-GL50，由杭州赛加得传感器有限公司生产销售，横管1100的材质为不锈钢管，且横管1100的直径为二十毫米。
主控模块为单片机，且单片机内含清洗机构控制软件，单片机的型号为STM32-F0，由意法半导体(ST)集团生产销售。
通过现场测试，本公司四代设备清洗一个单位面积内的光伏板使用5-6m3水，需要两位操作人员。使用本发明的智能多功能无触式清洗设备可实现一个单位面积内的光伏板使用3.5-4m3水，一位操作人员可操作多个清洗设备。有效的降低了水的消耗，减少了操作人员的数量，有效的降低了运营成本。本发明所使用的履带式底盘将较于原产品使用的卡车底盘其对于作业场所地面情况的适应情况有了很大的提高，减少了车轮打滑，转弯困难等情况的出现，有效降低了操作人员的操作难度
本发明的工作原理是：
使用时，通过履带底盘7的设置可克服戈壁与荒路况，对于普通轮式设备所不能进行清洗或难以清洗的作业工况能做到良好的适应，通过检测控制单元1和信息处理及控制单元9的结合作业形式，第一步喷洒清洗剂时清洗单元5向后，动力单元6向前。位于动力单元6两侧的第一光伏板传感器11、第二光伏板传感器12可识别积尘厚度已调整清洗剂喷洒量及清洗水流大小，第二步喷洒清水时，清洗单元5向前，光伏板传感器朝后，可用来检测清洗效果，第三步烘干时，清洗单元5向前，光伏板传感器向后，可用来复核光伏板表面清洁程度，检测光伏板表面热斑现象及开裂情况，本装置可实现清洗烘干一体化操作，有利于防止二次污染，在设备行进过程中对每一片光伏板表面进行检测同时储存及反馈检测信息，以实现清洗检测一体化，减少人工成本，实现高效率、高质量、高安全性的完成光伏板清洗及检测作业，且通过光伏板检测传感器检测光伏板表面状态，可实现光伏板表面灰尘量的实时检测，由检测控制单元1和信息处理及控制单元9控制调整水压及距离以保证清洗效果，实现清洗水压自动调整，且也具有清洗状态评估及清洗完毕验收报告出具等功能，水回收单元3可根据具体作业情况伸出左或右控制臂配合水刀结构26通过水泵16将回收水注入过滤装置17再度使用，以达到省水的效果，综上，本发明可实现光伏板的无触式清洗，相较于使用洒水车喷洒清洗，更加均匀、快速的清洁光伏板表面，同时，也实现清洗烘干为一体，防止光伏板遭受二次污染，省水效果十分显著，对于光伏板的清洗效果也有明显提高，且可通过预先设定好的程序减少操作人数已达到降低成本的效果。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.智能多功能无触式清洗设备，其特征在于：由检测控制单元(1)、烘干单元(2)、水回收单元(3)、贮水单元(4)、清洗单元(5)、动力单元(6)、履带底盘(7)、供水单元(8)、信息处理及控制单元(9)与GNSS定位装置构成，且动力单元(6)的输出端与履带底盘(7)的输入端转动连接；
所述检测控制单元(1)包括光反射传感器、路面检测器(10)、第一光伏板传感器(11)与第二光伏板传感器(12)，且第一光伏板传感器(11)与第二光伏板传感器(12)的结构大小均一致，所述烘干单元(2)烘干单元由气泵(13)、与储气罐(14)构成，所述贮水单元(4)由水箱(15)及水位传感器构成，所述水回收单元(3)由水泵(16)、过滤装置(17)和两个回收机构(19)构成，所述清洗单元(5)由机架(24)、机械臂整体(25)与水刀结构(26)构成，所述动力单元(6)由柴油发电机组(18)与油箱构成，所述供水单元(8)由缓存水箱、高压泵、驱动电机与泵体构成，所述信息处理及控制单元(9)由单片机构成；GNSS定位装置由北斗手持GPS户外手持机构成。
2.根据权利要求1所述的智能多功能无触式清洗设备，其特征在于：所述路面检测器(10)包括第二安装底座，所述第二安装底座的顶部固定安装有第二电动伸缩杆，所述第二电动伸缩杆的活动端固定连接有摄像头，所述第一光伏板传感器(11)包括第一安装底座，所述第一安装底座的顶部固定安装有第一电动伸缩杆，所述第一电动伸缩杆的顶部固定连接有光伏板检测仪。
3.根据权利要求1所述的智能多功能无触式清洗设备，其特征在于：所述回收机构(19)由第一伺服电机(20)、三节伸缩臂(21)、回收槽(22)与第二伺服电机(23)构成。
4.根据权利要求1所述的智能多功能无触式清洗设备，其特征在于：所述机械臂整体(25)包括旋转底座、第一机械臂、第二机械臂与第三机械臂，所述旋转底座与第一机械臂、第二机械臂与第二机械臂、第二机械臂与第三机械臂的交界处均固定连接有第二电机，所述旋转底座上设置有第一电机，所述机械臂整体(25)的一端固定连接有水刀结构(26)，所述水刀结构(26)包括安装板，所述安装板正面的两侧均固定安装有横管，所述横管的外壁贯穿开设有若干喷水孔，所述喷水孔上固定安装有喷头，所述横管的进水口固定连接有T型管，所述T型管上的两侧分别固定安装有第一电磁阀与第二电磁阀，所述T型管顶部的一侧固定安装有气体连接管，所述T型管顶部的另一侧固定安装有液体连接管，所述第一机械臂、第二机械臂、第三机械臂与安装板上均固定安装有距离传感器。
5.根据权利要求1所述的智能多功能无触式清洗设备，其特征在于：所述主控模块为单片机，且单片机内含清洗机构控制软件。
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