CN113500019A - 一种光伏电站智能清洁机器人 - Google Patents

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陈丽萍
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Abstract

本发明涉及光伏电站技术领域，具体公开了一种光伏电站智能清洁机器人，包括机器人外壳，机器人外壳的上表面设置有太阳能电池板，机器人外壳内中部设有上下仓隔板，上下仓隔板将机器人外壳内部分成上层仓和下层仓，上层仓内设有蓄电池、抽气泵以及控制电路板，控制电路板上设置有单片机和GPRS通信模块，下层仓内设有激光位移传感器、抽气吸盘、步进电机以及行进轮；机器人外壳的上表面设置有雨滴传感器，机器人外壳的底部设置有用于安装清洁布的清洁布自粘扣，太阳能电池板、蓄电池、抽气泵、激光位移传感器、步进电机以及雨滴传感器均与控制电路板连接。本发明无需外接电源及水源，利用太阳能和雨水对光伏电站的光伏阵列进行积灰清洁。

Description

一种光伏电站智能清洁机器人
技术领域
本发明涉及光伏电站技术领域，更具体地，涉及一种光伏电站智能清洁机器人。
背景技术
太阳能光伏发电站已经实现了大规模的建设与运营，由于该类电站多处于偏远地区，风沙比较大，光伏阵列的表面积灰严重，大大影响了光伏阵列的受光情况，进而降低了光伏电站的发电输出。
针对此情况，目前的主要处理方法是，运维人员定期查看光伏阵列表面的积灰情况，用人工的方式对光伏组件进行喷水冲洗，并用柔软的织物进行擦拭。然而，这种处理方式完全依赖于人员的现场操作，并且需要大量的水，非常浪费人力，冲洗的过程中也造成了水资源的严重浪费。
因此，在光伏电站的运行过程中，对太阳能光伏阵列的自动清洁就显得尤为重要。
发明内容
针对现有技术中存在的上述弊端，本发明提供了一种光伏电站智能清洁机器人，无需外接电源及水源，利用太阳能和雨水对光伏电站的光伏阵列进行积灰清洁。
作为本发明的第一个方面，提供一种光伏电站智能清洁机器人，包括机器人外壳，所述机器人外壳的上表面设置有太阳能电池板，所述机器人外壳内中部设有上下仓隔板，所述上下仓隔板将所述机器人外壳内部分成上层仓和下层仓，所述上层仓内设有蓄电池、抽气泵以及控制电路板，所述控制电路板上设置有单片机和GPRS通信模块，所述下层仓内设有激光位移传感器、抽气吸盘、步进电机以及行进轮；所述机器人外壳的上表面设置有雨滴传感器，所述机器人外壳的底部设置有用于安装清洁布的清洁布自粘扣，所述太阳能电池板、蓄电池、抽气泵、激光位移传感器、步进电机以及雨滴传感器均与所述控制电路板连接。
进一步地，所述上下仓隔板上分别安装有两个蓄电池、五个抽气泵以及一块控制电路板，其中，两个蓄电池串联，串联后的蓄电池组的正负极均连接至所述控制电路板，所述太阳能电池板通过引线连接至所述控制电路板，所述抽气泵为无刷电机，所述抽气泵的正负极分别连接至所述控制电路板，所述抽气泵通过风管与所述下层仓的抽气吸盘相连。
进一步地，所述机器人外壳底面的四个角位置分别安装有一个激光位移传感器，四个所述激光位移传感器均连接至所述上层仓的控制电路板。
进一步地，所述机器人外壳底面的四个角和中央位置分别设置有所述抽气吸盘，所述抽气吸盘为通风孔结构，所述抽气吸盘通过风管连接至所述上层仓的抽气泵。
进一步地，所述机器人外壳底部设置有四组所述行进轮，每两组行进轮平行设置。
进一步地，四组所述行进轮分别安装在所述下层仓的四个卡槽中，每组所述行进轮的轴上连接有所述步进电机，所述步进电机的电源线连接至所述上层仓的控制电路板，所述行进轮的前进与后退由所述步进电机驱动。
进一步地，每组所述行进轮包含有两个橡胶轮，所述橡胶轮外面包裹有橡胶履带，由所述橡胶履带在光伏阵列表面行走。
进一步地，所述机器人外壳的底面设置有两个正方形的所述清洁布自粘扣，所述清洁布通过所述清洁布自粘扣固定在所述机器人外壳的底面。
进一步地，所述蓄电池用于给所述光伏电站智能清洁机器人供电。
进一步地，所述上下仓隔板呈水平状，所述上下仓隔板通过隔板支撑柱固定在所述机器人外壳内部。
本发明提供的光伏电站智能清洁机器人具有以下优点：无需外接电源及水源，利用太阳能和雨水对光伏电站的光伏阵列进行积灰清洁。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。
图1为本发明提供的光伏电站智能清洁机器人的轴测图。
图2为本发明提供的光伏电站智能清洁机器人的工作原理图。
图3为本发明提供的光伏电站智能清洁机器人的主视图。
图4为本发明提供的光伏电站智能清洁机器人的俯视图。
图5为本发明提供的图4中沿A-A方向的剖视图。
图6为本发明提供的光伏电站智能清洁机器人的仰视图。
图7为本发明提供的上层仓的内部结构示意图。
图8为本发明提供的下层仓的内部结构示意图。
图9为本发明提供的清洁布自粘扣的位置示意图。
附图标记说明：1-机器人外壳；2-太阳能电池板；3-上下仓隔板；4-蓄电池；5-抽气泵；6-控制电路板；7-单片机；8-GPRS通信模块；9-激光位移传感器；10-抽气吸盘；11-步进电机；12-行进轮；13-雨滴传感器；14-清洁布；15-清洁布自粘扣；16-隔板支撑柱。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的光伏电站智能清洁机器人其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。显然，所描述的实施例为本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，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，都属于本发明的保护范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包括，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
在本实施例中提供了一种光伏电站智能清洁机器人，如图1-9所示，所述光伏电站智能清洁机器人包括机器人外壳1，所述机器人外壳1的上表面设置有太阳能电池板2，所述机器人外壳1内中部设有上下仓隔板3，所述上下仓隔板3将所述机器人外壳1内部分成上层仓和下层仓，所述上层仓内设有蓄电池4、抽气泵5以及控制电路板6，所述控制电路板6上设置有单片机7和GPRS通信模块8，所述下层仓内设有激光位移传感器9、抽气吸盘10、步进电机11以及行进轮12；所述机器人外壳1的上表面设置有雨滴传感器13，所述机器人外壳1的底部设置有用于安装清洁布14的清洁布自粘扣15，所述太阳能电池板2、蓄电池4、抽气泵5、激光位移传感器9、步进电机11以及雨滴传感器13均与所述控制电路板6连接。
优选地，所述上下仓隔板3上分别安装有两个蓄电池4、五个抽气泵5以及一块控制电路板6，其中，两个蓄电池4串联，串联后的蓄电池组的正负极均连接至所述控制电路板6，所述太阳能电池板2通过引线连接至所述控制电路板6，所述抽气泵5为无刷电机，所述抽气泵5的正负极分别连接至所述控制电路板6，所述抽气泵5通过风管与所述下层仓的抽气吸盘10相连，所述抽气泵5通过抽气吸盘10抽气以降低清洁机器人底部与光伏组件表面的气压，通过与大气的压差，实现清洁机器人可以稳定地行走于光伏组件的表面。
优选地，所述机器人外壳1底面的四个角位置分别安装有一个激光位移传感器9，四个所述激光位移传感器9均连接至所述上层仓的控制电路板6；其中，所述激光位移传感器9用于探测机器人下方是否在光伏阵列上面，保证机器人不踩空以防止从光伏阵列上面掉落，并记录行走路线；当探测到下方为实物时，机器人继续沿原方向前进；当探测到下方为悬空时，改变原前进方向，沿与原方向垂直的方向行进。
优选地，所述机器人外壳1底面的四个角和中央位置分别设置有所述抽气吸盘10，所述抽气吸盘10为通风孔结构，所述抽气吸盘10通过风管连接至所述上层仓的抽气泵5。
优选地，所述机器人外壳1底部设置有四组所述行进轮12，每两组行进轮12平行设置，可以实现在两个维度上的自由运行，克服了一般机器人需要拐弯或调头的复杂控制。
优选地，四组所述行进轮12分别安装在所述下层仓的四个卡槽中，每组所述行进轮12的轴上连接有所述步进电机11，所述步进电机11的电源线连接至所述上层仓的控制电路板6，所述行进轮12的前进与后退由所述步进电机11驱动。
优选地，每组所述行进轮12包含有两个橡胶轮，所述橡胶轮外面包裹有橡胶履带，由所述橡胶履带在光伏阵列表面行走。
优选地，所述机器人外壳1的底面设置有两个正方形的所述清洁布自粘扣15，用于安装清洁布14，通过所述清洁布自粘扣15将所述清洁布14固定在所述机器人外壳1的底面，并且方便清洁布14的更换；其中，清洁布14的作用为光伏阵列表面擦洗，其与光伏阵列表面紧密接触，通过行进轮12的运动，带动整个清洁机器人的位置移动，借助雨水实现清洁布对光伏阵列表面的擦洗。
优选地，所述蓄电池4用于给所述光伏电站智能清洁机器人供电。
优选地，所述上下仓隔板3呈水平状，所述上下仓隔板3通过隔板支撑柱16固定在所述机器人外壳1内部。
具体地，清洁机器人在阳光的照射下，通过太阳能电池板2将接收到的太阳能转化为电能，并存储在机器人内部的蓄电池4中。
下面结合图1至图9对本发明提供的光伏电站智能清洁机器人的具体工作过程进行详细说明。
在雨天时，雨滴传感器13自动检测雨量大小情况，为控制电路板6上的单片机7提供雨量大小信息，单片机7判断雨量是否适合对光伏阵列进行清洁，当降水条件满足清洁条件时，机器人自动开启清洁工作模式，此时，单片机7控制激光位移传感器9实时感测清洁机器人的当前位置信息，单片机7依据清洁机器人的当前位置信息判断清洁机器人是否处在光伏阵列上方，如果清洁机器人处在光伏阵列的上方，单片机7则沿设定好的路线，控制步进电机11驱动行进轮12运动，以带动所述清洁机器人在光伏阵列上方行走，同时激光位移传感器9记录清洁机器人的行走路线，清洁机器人在行走的过程中，通过底部的清洁布对光伏阵列表面进行擦洗；如果单片机7判断清洁机器人已经超过光伏阵列一定的距离，将控制步进电机11驱动行进轮12改变行进方向；同时控制抽气泵5通过清洁机器人底部的抽气吸盘10进行抽气，以降低清洁机器人底部与光伏组件表面的气压，通过与大气的压差，将机器人吸附在光伏阵列上面，实现清洁机器人可以稳定地行走于光伏组件的表面；
单片机7通过判断激光位移传感器9所记录的机器人行走路线数据和探测过的光伏阵列边缘数据计算是否完成整个光伏阵列的清洁工作，当完成整个光伏阵列的清洁工作后，单片机7控制清洁机器人自动返回原先出发的位置，重新等待下一轮的工作，并通过GPRS通信模块，将工作情况的实时数据发送到运维中心，完成整个工作过程，给光伏电站的运维工作带来了极大的便利。
本发明提供的光伏电站智能清洁机器人，仅依靠太阳能来供应能量，只借助于雨水就能实现清洁布对光伏阵列进行清洁。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种光伏电站智能清洁机器人，其特征在于，包括机器人外壳（1），所述机器人外壳（1）的上表面设置有太阳能电池板（2），所述机器人外壳（1）内中部设有上下仓隔板（3），所述上下仓隔板（3）将所述机器人外壳（1）内部分成上层仓和下层仓，所述上层仓内设有蓄电池（4）、抽气泵（5）以及控制电路板（6），所述控制电路板（6）上设置有单片机（7）和GPRS通信模块（8），所述下层仓内设有激光位移传感器（9）、抽气吸盘（10）、步进电机（11）以及行进轮（12）；所述机器人外壳（1）的上表面设置有雨滴传感器（13），所述机器人外壳（1）的底部设置有用于安装清洁布（14）的清洁布自粘扣（15），所述太阳能电池板（2）、蓄电池（4）、抽气泵（5）、激光位移传感器（9）、步进电机（11）以及雨滴传感器（13）均与所述控制电路板（6）连接。
2.根据权利要求1所述的一种光伏电站智能清洁机器人，其特征在于，所述上下仓隔板（3）上分别安装有两个蓄电池（4）、五个抽气泵（5）以及一块控制电路板（6），其中，两个蓄电池（4）串联，串联后的蓄电池组的正负极均连接至所述控制电路板（6），所述太阳能电池板（2）通过引线连接至所述控制电路板（6），所述抽气泵（5）为无刷电机，所述抽气泵（5）的正负极分别连接至所述控制电路板（6），所述抽气泵（5）通过风管与所述下层仓的抽气吸盘（10）相连。
3.根据权利要求1所述的一种光伏电站智能清洁机器人，其特征在于，所述机器人外壳（1）底面的四个角位置分别安装有一个激光位移传感器（9），四个所述激光位移传感器（9）均连接至所述上层仓的控制电路板（6）。
4.根据权利要求1所述的一种光伏电站智能清洁机器人，其特征在于，所述机器人外壳（1）底面的四个角和中央位置分别设置有所述抽气吸盘（10），所述抽气吸盘（10）为通风孔结构，所述抽气吸盘（10）通过风管连接至所述上层仓的抽气泵（5）。
5.根据权利要求1所述的一种光伏电站智能清洁机器人，其特征在于，所述机器人外壳（1）底部设置有四组所述行进轮（12），每两组行进轮（12）平行设置。
6.根据权利要求5所述的一种光伏电站智能清洁机器人，其特征在于，四组所述行进轮（12）分别安装在所述下层仓的四个卡槽中，每组所述行进轮（12）的轴上连接有所述步进电机（11），所述步进电机（11）的电源线连接至所述上层仓的控制电路板（6），所述行进轮（12）的前进与后退由所述步进电机（11）驱动。
7.根据权利要求6所述的一种光伏电站智能清洁机器人，其特征在于，每组所述行进轮（12）包含有两个橡胶轮，所述橡胶轮外面包裹有橡胶履带，由所述橡胶履带在光伏阵列表面行走。
8.根据权利要求1所述的一种光伏电站智能清洁机器人，其特征在于，所述机器人外壳（1）的底面设置有两个正方形的所述清洁布自粘扣（15），所述清洁布（14）通过所述清洁布自粘扣（15）固定在所述机器人外壳（1）的底面。
9.根据权利要求1所述的一种光伏电站智能清洁机器人，其特征在于，所述蓄电池（4）用于给所述光伏电站智能清洁机器人供电。
10.根据权利要求1所述的一种光伏电站智能清洁机器人，其特征在于，所述上下仓隔板（3）呈水平状，所述上下仓隔板（3）通过隔板支撑柱（16）固定在所述机器人外壳（1）内部。
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WO2024055350A1 (zh) * 2022-09-13 2024-03-21 王松子 一种家用光伏板清洁机器人

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