CN113663985A - 一种光伏面板用的全自动除尘设备及除尘方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种光伏面板用的全自动除尘设备及除尘方法，包括无人机、设置于所述无人机上的旋转组件、设置于所述旋转组件上的左右移动组件、设置于所述左右移动组件上的除尘组件；本发明一方面通过清洗组件对光伏面板的表面进行清洁以及除尘，保护了光伏面板，防止了具有腐蚀性化学成分的灰尘腐蚀光伏面板，提高了光伏面板的使用寿命，进而提升了光伏面板的光电转换效率；另一方面，利用旋转组件的旋转运动，使得清洁组件能够旋转一角度，能够清理设置有安装角度的光伏面板上的灰尘；再一方面，除尘组件之间通过卷绳轮上绳索的伸长缩短来进行双向清洁及除尘，清洁的效率更高，而且能够清除光伏面板上的顽固污垢。

Description

一种光伏面板用的全自动除尘设备及除尘方法
技术领域
本发明涉及光伏面板除尘领域，尤其涉及一种光伏面板用的全自动除尘设备及除尘方法。
背景技术
如今，能源和环境问题已经成为当前全球关注的焦点。与传统石化能源相比，太阳能具有取之不尽、用之不竭、清洁无污染等优点，已经成为新能源的主要形式之一。太阳能发电的两种主要形式是光伏发电和集热发电。而光伏面板积灰一方面对太阳辐射具有反射、散射和吸收作用，即降低太阳辐射的透过率，导致光伏面板接收到的太阳辐射量减少、输出功率下降，并随着积灰厚度的增大而更明显。另一方面，由于灰尘吸收太阳辐射升温和腐蚀性化学成分的存在，积灰还会对光伏面板形成一定程度的保温和腐蚀作用，进而使得光伏面板的使用寿命降低，加剧降低其光电转换效率。而且现有技术中，机械式的面板清洁技术存在增加系统成本、机械结构庞大而且不适用于大面积光伏阵列安装等问题。而且，粘结积灰则是由雨露、油烟等因素的作用使得灰尘颗粒吸附于面板表面，并进一步吸附空气中的颗粒，形成坚硬或粘性的结晶外壳。随着时间的推移，粘结积灰的厚度、粘性或硬度将越来越大，降低太阳辐射的透过率，现有技术中清洁强度不够、清洁效果差等特点。特别是在一些经常发生雾霾的地区、沙漠地区，一些路灯上光伏面板经过长时间的无人清理灰尘，导致光伏面板的光电转换率低，以致于供电量受到影响。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提供了一种光伏面板用的全自动除尘设备及除尘方法。
为达上述目的，本发明采用的技术方案为：
本发明第一方面提供了一种光伏面板用的全自动除尘设备，包括无人机、设置于所述无人机上的旋转组件、设置于所述旋转组件上的左右移动组件、设置于所述左右移动组件上的除尘组件；
所述旋转组件包括基座，所述基座上至少设置两组曲柄，所述曲柄设置于基座的内侧且所述曲柄之间通过第一旋转轴相连，所述曲柄连接伸缩杆，所述基座设置于所述无人机上；
所述左右移动组件包括支撑底座，所述支撑底座的底面上设置有导轨滑块，所述导轨滑块上至少设置两组驱动块，所述支撑底座连接所述伸缩杆；
所述除尘组件包括固定底座，所述固定底座上至少设置清洗部及吸附部，所述吸附部设置于所述清洗部的两侧，所述清洁部包括第二旋转轴，所述第二旋转轴的外侧设置有储存室，所述吸附部包括真空吸头、连接所述真空吸头的气管。
进一步地，本发明的一个较佳实施例中，所述第一旋转轴由第一驱动电机驱动，所述第一驱动电机设置于所述基座的侧部。
进一步地，本发明的一个较佳实施例中，所述支撑底座上还设置有吸尘室，所述吸尘室连接所述气管，所述吸尘室可拆卸。
进一步地，本发明的一个较佳实施例中，所述固定底座上设置有移动底座，所述移动底座上设置有第二驱动电机，所述第二驱动电机驱动卷绳轮，所述卷绳轮上设置有绳索。
进一步地，本发明的一个较佳实施例中，所述除尘组件之间通过所述卷绳轮上设置的绳索的伸长或缩短来改变除尘部位。
进一步地，本发明的一个较佳实施例中，所述第二旋转轴上均设置若干刷毛。
进一步地，本发明的一个较佳实施例中，所述无人机的侧部还设置有摄像头，所述摄像头用于采集光伏面板的图像信息。
进一步地，本发明的一个较佳实施例中，所述无人机的顶部还设置有定位仪，所述定位仪用于记录无人机的摄像头摄取图像的位置点。
本发明第二方面提供了一种光伏面板用的全自动除尘设备的除尘方法，应用于任一项所述的光伏面板用的全自动除尘设备，其中包括以下步骤：
获取光伏面板上的图像信息；
对所述图像信息进行预处理，所述预处理为，提取图像的有效部分，生成第一图像信息；
对所述第一图像信息进行锐化处理，以加强图像中的轮廓边缘和细节，并提取特征像素点；
将所述特征像素点的灰度值与灰度差阈值作比较；
当所述特征像素点的灰度值小于灰度阈值时，提取并标记此特征所在的区域，生成区域信息；
将所述的区域信息传输至除尘终端。
进一步地，本发明的一个较佳实施例中，所述有效部分为光伏面板的工作区域部分。
本发明解决了背景技术中存在的缺陷，本发明具备以下有益效果：本发明一方面通过清洗组件对光伏面板的表面进行清洁以及除尘，保护了光伏面板，防止了具有腐蚀性化学成分的灰尘腐蚀光伏面板，提高了光伏面板的使用寿命，进而提升了光伏面板的光电转换效率；另一方面，利用旋转组件的旋转运动，使得清洁组件能够旋转一角度，能够清理设置有安装角度的光伏面板上的灰尘；再一方面，除尘组件之间通过卷绳轮上绳索的伸长缩短来进行双向清洁及除尘，清洁的效率更高，而且能够清除光伏面板上的顽固污垢；再一方面，无人机可飞行至复杂的地带对光伏面板进行清理，如沙漠地带、常发生严重雾霾的地带，利用远程即可进行操作，代替人工到达恶劣的环境现场，更人性化，而且本发明设计简单，而且能够强力清理粘结积灰。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他实施例的附图。
图1示出了光伏面板用的全自动除尘设备的整体结构示意图；
图2示出了旋转组件与左右移动组件的安装结构示意图；
图3示出了清洁部的结构示意图；
图4示出了除尘组件的部分结构示意图；
图5示出了光伏面板用的全自动除尘设备的方法流程图；
图中：
1.无人机，2.旋转组件，3.左右移动组件，4.除尘组件，101.摄像头，102.定位仪，201.基座，202.曲柄，203.第一旋转轴，204.伸缩杆，205.第一驱动电机，301.支撑底座，302.导轨滑块，303.驱动块，304.吸尘室，401.固定底座，402.清洗部，403.吸附部，404.移动底座，405.第二驱动电机，406.卷绳轮，501.第二旋转轴，502.储存室，601.真空吸头。
具体实施方式
为了能够更加清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述，这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成，需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
本发明第一方面提供了一种光伏面板用的全自动除尘设备，包括无人机1、设置于所述无人机1上的旋转组件2、设置于所述旋转组件2上的左右移动组件3、设置于所述左右移动组件3上的除尘组件4；
如图1、图2、图3、图4所示，所述旋转组件2包括基座201，所述基座201上至少设置两组曲柄202，所述曲柄202设置于基座201的内侧且所述曲柄202之间通过第一旋转轴203相连，所述曲柄202连接伸缩杆204，所述基座201设置于所述无人机1上；进一步地，本发明的一个较佳实施例中，所述第一旋转轴203由第一驱动电机205驱动，所述第一驱动电机205设置于所述基座201的侧部。
所述左右移动组件3包括支撑底座301，所述支撑底座301的底面上设置有导轨滑块302，所述导轨滑块302上至少设置两组驱动块303，所述支撑底座301连接所述伸缩杆204；
所述除尘组件4包括固定底座401，所述固定底座401上至少设置清洗部402及吸附部403，所述吸附部403设置于所述清洗部402的两侧，所述清洁部402包括第二旋转轴501，所述第二旋转轴501的外侧设置有储存室502，所述吸附部403包括真空吸头601、连接所述真空吸头601的气管。
需要说明的是，无人机飞行到需要清理的光伏面板处(如路灯的光伏面板、常常发生沙尘暴公路路灯的光伏面板等)，利用第一驱动电机205带动第一旋转轴203，进而第一旋转轴203带动曲柄202，使得左右移动组件以及清洁组件旋转至需要调整的清理角度，以致于适应不同安装角度的光伏面板，清理功能更加全面。进而除尘组件进行清理，利用除尘组件设置两组，对除尘部位进行双向清理，清洁效率更高。在清理的过程中，清洗部402接触光伏面板的表面，而且清洗部402在运行时，吸附部403吸附清理出的灰尘颗粒、浑浊的液体等，而进一步地，清理的污物回收至吸尘室中，更符合绿色清理要求。而且所述曲柄202连接的是伸缩杆204，在不使用的过程中，可以对整个除尘组件4以及左右移动组件3进行收纳，整体使用空间更小。而且固定底座401上设置有灰尘测量仪，在清理之后，对光伏表面进行检测，测量光伏面板的表面的灰尘量是否符合灰尘测量仪所设置的阈值，当不符合时，除尘组件继续对光伏面板的表面进行清理。另外，所述第一驱动电机、伸缩杆、第二驱动电机均由无人机上的电池供应能量。利用真空吸头601与空气之间形成负压，进而真空吸头601对清理物进行吸附，清理物就被吸附于吸尘室的内部。本发明采用旋转组件2以及左右移动组件3实现对除尘组件的水平、竖直方向上的运动控制，实现对光伏面板的全面积清理，运行稳定，操作简便。而且本发明能够实现对光伏面板的全自动、高效清洗，无需人工操作，无人能够应对障碍物的影响，自动对除尘组件进行调节。
进一步地，本发明的一个较佳实施例中，所述支撑底座301上还设置有吸尘室304，所述吸尘室304连接所述气管，所述吸尘室304可拆卸。需要说明的是，吸附部403吸附的污物通过气管进人到吸尘室304中，在清理一定的数量的光伏面板后，所述吸尘室304可拆卸，可以对吸尘室的内部进行清理以提高吸附的效果。
进一步地，本发明的一个较佳实施例中，所述固定底座401上设置有移动底座404，所述移动底座404上设置有第二驱动电机405，所述第二驱动电机405驱动卷绳轮406，所述卷绳轮406上设置有绳索。需要说明的是，在进行清理时，第二驱动电机405带动卷绳轮406，使得卷绳轮406上的绳索伸长缩短，一方面使得除尘组件之间通过卷绳轮上绳索的伸长缩短来进行双向清洁及除尘，清洁的效率更高，而且能够清除光伏面板上的顽固污垢。本发明通过在除尘组件4上设置卷绳轮406与绳索，使得在除尘过程中，减少了绳索在光伏面板上移动时的摩擦力，减少了移动阻力。
进一步地，本发明的一个较佳实施例中，所述除尘组件401之间通过所述卷绳轮406上设置的绳索的伸长或缩短来改变除尘部位。需
进一步地，本发明的一个较佳实施例中，所述储存室502上均设置若干刷毛。需要说明的是，在第二旋转轴203上设置有若干的刷毛，设置一驱动电机带动第二旋转轴203，使得刷毛进行旋转，从而接触光伏面板的表面。在清理的过程中，第二旋转轴的外侧设置有储存室502，储存室502内设置有清洗液体，清洗液体在第二旋转轴203旋转的过程中，储存室502为第二旋转轴203上的刷毛添加清洗液，增强清洗效果，能够有效去除光伏电板上的灰尘以及顽固的污垢。
进一步地，本发明的一个较佳实施例中，所述无人机的侧部还设置有摄像头101，所述摄像头101用于采集光伏面板的图像信息。需要说明的是，在无人机飞行的过程中，利用摄像头101采集光伏面板的图像，进而控制终端(包括图像处理器，如图像处理程序、图像处理算法等)对所述图像信息进行预处理，所述预处理为，提取图像的有效部分，生成第一图像信息；对所述第一图像信息进行锐化处理，以加强图像中的轮廓边缘和细节，并提取特征像素点；将所述特征像素点的灰度值与灰度差阈值作比较；当所述特征像素点的灰度值小于灰度阈值时，提取该区域特征并标记此特征所在的区域，从而判断其表面是否有过大的颗粒物。进一步地，对图像进一步锐化，加强图像中的轮廓边缘和细节，并且提取特征像素点。而且无人机可飞行至地形复杂的地带对光伏面板进行清理，如沙漠地带、常发生严重雾霾的地区，利用远程即可进行操作，代替人工到达恶劣的环境现场，更人性化。另外，无人机101飞行时尽可能靠近光伏面板，使得采集的数据更加准确(空气中存在人的眼部看到的尘埃物、颗粒物)。
进一步地，本发明的一个较佳实施例中，所述无人机的顶部还设置有定位仪102，所述定位仪102用于记录无人机的摄像头摄取图像的位置点。需要说明的是，利用定位仪105实时对拍摄的图片进行定位，记录下该图像的位置，在图像识别光伏面板的有效使用区域识，能够记录下此位置，利用无人机进行移动至此位置进行除尘、清理污垢等操作。
本发明第二方面提供了一种光伏面板用的全自动除尘设备的除尘方法，应用于任一项所述的光伏面板用的全自动除尘设备，其中包括以下步骤：
S102:获取光伏面板上的图像信息；
S104:对所述图像信息进行预处理，所述预处理为，提取图像的有效部分，生成第一图像信息；
S106:对所述第一图像信息进行锐化处理，以加强图像中的轮廓边缘和细节，并提取特征像素点；
S108:将所述特征像素点的灰度值与灰度差阈值作比较；
S110:当所述特征像素点的灰度值小于灰度阈值时，提取并标记此特征所在的区域，生成区域信息；
S112:将所述的区域信息传输至除尘终端。
进一步地，本发明的一个较佳实施例中，所述有效部分为光伏面板的工作区域部分。
需要说明的是，利用摄像头101采集光伏面板的图像，进而利用控制单元将所拍摄的图片采用中值滤波法进行平滑滤波处理，以消除图像的随机干扰噪声；中值滤波是基于排序统计理论的一种能有效抑制噪声的非线性信号处理技术，中值滤波的基本原理是把数字图像或数字序列中一点的值用该点的一个邻域中各点值的中值代替，让周围的像素值接近的真实值，从而消除孤立的噪声点。实际上是用某种结构的二维滑动模板，将板内像素按照像素值的大小进行排序，生成单调上升(或下降)的为二维数据序列。利用此中值滤波法来消除图像的干扰噪声。实际上，特征像素点为光伏面板上的灰尘颗粒物在图像中显现出的像素点，该特征像素点与无灰尘颗粒的光伏面板的图像相比，特征像素点的亮度与无灰尘颗粒的光伏面板的像素点相比，始终具有一定的差异性。进而利用无人机飞行到需要清理的光伏面板处(如路灯的光伏面板、常常发生沙尘暴公路路灯的光伏面板等)，利用第一驱动电机205带动第一旋转轴203，进而第一旋转轴203带动曲柄202，使得左右移动组件以及清洁组件旋转至需要调整的清理角度，以致于适应不同安装角度的光伏面板，清理功能更加全面。进而除尘组件进行清理，利用除尘组件设置两组，对除尘部位进行双向清理，清洁效率更高。在清理的过程中，清洗部402接触光伏面板的表面，而且清洗部402在运行时，吸附部403吸附清理出的灰尘颗粒、浑浊的液体。
综上所述，本发明一方面通过清洗组件对光伏面板的表面进行清洁以及除尘，保护了光伏面板，防止了具有腐蚀性化学成分的灰尘腐蚀光伏面板，提高了光伏面板的使用寿命，进而提升了光伏面板的光电转换效率；另一方面，利用旋转组件的旋转运动，使得清洁组件能够旋转一角度，能够清理设置有安装角度的光伏面板上的灰尘；再一方面，除尘组件之间通过卷绳轮上绳索的伸长缩短来进行双向清洁及除尘，清洁的效率更高，而且能够清除光伏面板上的顽固污垢；再一方面，无人机可飞行至复杂的地带对光伏面板进行清理，如沙漠地带、常发生严重雾霾的地带，利用远程即可进行操作，代替人工到达恶劣的环境现场，更人性化。本发明不但设计简单、而且状态稳定。
此外，所述的一种光伏面板用的全自动除尘设备的除尘方法还包括以下步骤：
获取所述特征像素点的亮度值；
将亮度值小于或等于亮度阈值的像素点作为灰尘像素点；
计算所述灰尘像素点的累积面积，得到面积信息；
判断所述面积信息是否大于预设面积阈值；
若大于，则发出清理信号；
将所述清理信号传输至除尘终端。
需要说明的是，利用灰尘颗粒物在光伏面板上沉积已久，经过雨天，灰尘颗粒物在光伏面板上形成顽固的污物，因此，光伏面板上形成一定的污物面积影响光伏面板的电能装换效率。在采集光伏面板的图像后，当图像上的特征点像素的亮度值小于或等于亮度阈值的像素点时，将该像素点作为灰尘像素点。该像素点的数量累积形成一个面积，当该面积超过预设的面积阈值时，对该光伏面板进行除尘、清洁。
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。
以上依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定技术。

Claims (10)

1.一种光伏面板用的全自动除尘设备，其特征在于，包括无人机、设置于所述无人机上的旋转组件、设置于所述旋转组件上的左右移动组件、设置于所述左右移动组件上的除尘组件；
所述旋转组件包括基座，所述基座上至少设置两组曲柄，所述曲柄设置于基座的内侧且所述曲柄之间通过第一旋转轴相连，所述曲柄连接伸缩杆，所述基座设置于所述无人机上；
所述左右移动组件包括支撑底座，所述支撑底座的底面上设置有导轨滑块，所述导轨滑块上至少设置两组驱动块，所述支撑底座连接所述伸缩杆；
所述除尘组件包括固定底座，所述固定底座上至少设置清洗部及吸附部，所述吸附部设置于所述清洗部的两侧，所述清洗部包括第二旋转轴，所述第二旋转轴的外侧设置有储存室，所述吸附部包括真空吸头、连接所述真空吸头的气管。
2.根据权利要求1所述的一种光伏面板用的全自动除尘设备，其特征在于，所述第一旋转轴由第一驱动电机驱动，所述第一驱动电机设置于所述基座的侧部。
3.根据权利要求1所述的一种光伏面板用的全自动除尘设备，其特征在于，所述支撑底座上还设置有吸尘室，所述吸尘室连接所述气管，所述吸尘室可拆卸。
4.根据权利要求1所述的一种光伏面板用的全自动除尘设备，其特征在于，所述固定底座上设置有移动底座，所述移动底座上设置有第二驱动电机，所述第二驱动电机驱动卷绳轮，所述卷绳轮上设置有绳索。
5.根据权利要求4所述的一种光伏面板用的全自动除尘设备，其特征在于，所述除尘组件之间通过所述卷绳轮上设置的绳索的伸长或缩短来改变除尘部位。
6.根据权利要求1所述的一种光伏面板用的全自动除尘设备，其特征在于，所述第二旋转轴上均设置若干刷毛。
7.根据权利要求1所述的一种光伏面板用的全自动除尘设备，其特征在于，所述无人机的侧部还设置有摄像头，所述摄像头用于采集光伏面板的图像信息。
8.根据权利要求1所述的一种光伏面板用的全自动除尘设备，其特征在于，所述无人机的顶部还设置有定位仪，所述定位仪用于记录无人机的摄像头摄取图像的位置点。
9.一种光伏面板用的全自动除尘设备的除尘方法，其特征在于，应用于权利要求1-8任一项所述的光伏面板用的全自动除尘设备，其中包括以下步骤：
获取光伏面板上的图像信息；
对所述图像信息进行预处理，所述预处理为，提取图像的有效部分，生成第一图像信息；
对所述第一图像信息进行锐化处理，以加强图像中的轮廓边缘和细节，并提取特征像素点；
将所述特征像素点的灰度值与灰度差阈值作比较；
当所述特征像素点的灰度值小于灰度阈值时，提取并标记此特征所在的区域，生成区域信息；
将所述的区域信息传输至除尘终端。
10.根据权利要求9所述的一种光伏面板用的全自动除尘设备的除尘方法，其特征在于，所述有效部分为光伏面板的工作区域部分。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN115026035A (zh) * 2022-06-21 2022-09-09 湖北汽车工业学院 一种智能自适应光伏板无人清扫机器人
CN115642876A (zh) * 2022-10-13 2023-01-24 国网山东省电力公司临沂供电公司 一种太阳能板及其统计方法

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