CN114192534A - 一种基于图像识别的光伏阵列自动清洁装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于图像识别的光伏阵列自动清洁装置及方法，属于光伏阵列清洁领域。本发明的基于图像识别的光伏阵列自动清洁装置及方法，利用摄像头拍摄整个光伏发电场的图片并将其传给处理器，处理器根据积灰与太阳能光伏发电板的颜色不同确定积灰位置，将信号发给清灰车、伸缩杆和清洁器，清灰车、伸缩杆和清洁器在其各自维度上运动，使得清洁器到达待清理区域作业。本发明的基于图像识别的光伏阵列自动清洁装置根据待清理区域的不同，三维可调，且全部是自动化的作业，清理区域精确。本发明解决了光伏发电场清理耗时耗力、清理周期难以确定、经济成本高的问题。

Description

一种基于图像识别的光伏阵列自动清洁装置及方法

技术领域

本发明属于光伏阵列清洁领域，尤其是一种基于图像识别的光伏阵列自动清洁装置及方法。

背景技术

我国太阳能资源丰富，有利于太阳能发电。太阳能电池板由于受到积灰等原因影响，发电效率大幅度下降，造成了巨大的经济损失，据相关数据显示，电池板积灰可以使太阳能电池板发电效率平均降低17％，严重时甚至能达到40％。目前行业内通常采用定期人工清洗的方法来解决电池板积灰问题，但是人工清洗费时费力而且成本较高，所以便捷的清理太阳能电池板成了亟需解决的难题之一。

光伏组件表面的积灰不仅会对入射光产生遮挡，还会导致光伏组件的传热形式发生变化。在长期使用中，光伏组件表面难免落上鸟粪、积灰等遮挡物，这些遮挡物在光伏组件上就形成了阴影。由于局部阴影的存在，光伏组件中某些太阳能电池单片的电流与电压之积会逐渐增大，从而导致被遮挡部分的温度升高远远大于未被遮挡部分，甚至会因温度过高而出现烧坏的暗斑，电流击穿现象。据相关数据统计，热斑效应等使光伏组件的实际使用寿命减少10％以上，对整个光伏系统也带来了很大的危害。

传统清灰不但周期存在着很大的不确定性，而且人工成本高。很多工人在清理的时候往往会对光伏发电场进行大面积的清理，造成了很大的资源浪费、时间浪费和资金浪费。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种基于图像识别的光伏阵列自动清洁装置及方法。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种基于图像识别的光伏阵列自动清洁装置，包括摄像头、处理器、清灰轨道、清灰车、伸缩杆、清洁器和清洁器轨道；

摄像头设在太阳能光伏发电板(1)构成的光伏阵列前方，用于拍摄光伏阵列的图像；

两条清灰轨道分别设在光伏阵列的两侧，清灰车分别安装在两条清灰轨道上，清灰车上分别设有两个伸缩杆，两个清洁轨道跨设在位于光伏阵列两侧的伸缩杆之间，清洁仪器跨设在两个清洁轨道上；

当运行时，摄像头用于实时拍摄光伏阵列的图像并发送；

处理器对接收到的图像进行分析，基于颜色差异确定待清理区域，并发送待清理区域信号；

清灰车、清洁仪器、伸缩杆接收到待清理区域信号后，分别进行各自维度的运动，使得清洁器到达待清理区域进行作业。

进一步的，所述清洁器平行于太阳能光伏发电板。

进一步的，清洁器清洁区的长度与太阳能光伏发电板的宽度相等。

进一步的，清洁器上设有若干个喷嘴。

进一步的，清灰车、清洁仪器、伸缩杆上均设有用于接收信号的遥感芯片。

进一步的，所述摄像头设置在长方体板上。

本发明所述的基于图像识别的光伏阵列自动清洁装置的清洁方法，包括以下步骤：

摄像头实时拍摄光伏阵列的图像并发送；

处理器接收图像信号，对接收到的图像进行分析，基于颜色差异确定待清理区域，并发送待清理区域的信号；

清灰车、伸缩杆、清洁仪器接收到待清理区域信号后，分别进行各自维度的运动，使得清洁器到达待清理区域；

清洁器到达待清理区域后进行清理作业。

进一步的，在清理作业过程中，清洁器在待清理区域对应的清灰轨道上往复运动。

进一步的，处理器对接收图像信号基于颜色差异确定待清理区域的具体过程为：

将太阳能光伏发电板的出厂颜色的RGB作为第一颜色信息；

处理器实时获取光伏阵列图像，并将图像中的太阳能光伏发电板分成若干个区域，遍历各个区域，将所述区域的RGB作为第二颜色信息；

将所述第一颜色信息和第二颜色信息对应的RGB作对比，得出三个差值绝对值X、Y和Z；

当X＞198、Y＞41且Z≤255时，将所述区域确定为带清理区域。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明的基于图像识别的光伏阵列自动清洁装置及方法，利用摄像头拍摄整个光伏发电场的图片并将其传给处理器，处理器根据积灰与太阳能光伏发电板的颜色不同确定积灰位置，将信号发给清灰车、伸缩杆和清洁器，清灰车、伸缩杆和清洁器在其各自维度上运动，使得清洁器到达待清理区域作业。本发明的基于图像识别的光伏阵列自动清洁装置根据待清理区域的不同，三维可调，且全部是自动化的作业，清理区域精确。本发明解决了光伏发电场清理耗时耗力、清理周期难以确定、经济成本高的问题有效的提高了工作效率、太阳能电池板的发电效率和使用寿命。

附图说明

图1为本发明实施提供的光伏阵列自动清洁装置整体结构示意图；

图2为本发明实施提供的清灰车伸缩杆清洁器的侧视图；

图3为本发明实施提供的伸缩杆内部的剖视图；

图4为本发明实施提供的清灰车内部连接示意图；

图5为本发明实施提供的清灰轨道侧视图；

图6为本发明实施提供的清洁器内部集水管示意图。

其中：1-太阳能光伏发电板，2-摄像头，3-处理器，4-清灰轨道，5-清灰车，6-伸缩杆，7-清洁器，8-清洁器轨道，9-长方体板；4-1-轨道本体；4-2-木枕；5-1-第一齿轮；5-2-第二齿轮；5-3-第一电机；5-4-第一遥感芯片；6-1-第三齿轮；6-2-第四齿轮；6-3-第二电机；6-4-第二遥感芯片；7-1-集水管；7-2-喷嘴；7-3-第三遥感芯片。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。

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能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。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含，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。

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

本发明基于图像识别清理理论，利用摄像头的拍照功能，将图片传给处理器，处理器对传入的图片进行分析，由于太阳能光伏发电板本身的颜色为蓝色，那么如果上面有灰尘其颜色将会有所改变，这时处理器将会确定积灰位置从而通过遥控清灰车的方式来实现对伸缩杆和清洁器的控制，从而达到精确清理的目的；解决了工作量大、清灰效率低的问题。

参见图1，图1为本发明的基于图像识别的光伏阵列自动清洁装置的结构示意图，一种基于图像识别的光伏阵列自动清洁装置，包括太阳能光伏发电板1，摄像头2，处理器3，清灰轨道4，清灰车5，伸缩杆6，清洁器7，清洁器轨道8和长方体板9；

若干个太阳能光伏发电板1按照预设排列方式构成光伏阵列，摄像头2设在光伏阵列前方，用于拍摄光伏阵列；光伏阵列的两侧分别设有清灰轨道4，清灰轨道4上均设有清灰车5，在两侧的清灰车5上分别设有两个伸缩杆6，位于光伏阵列两侧相对设置的伸缩杆6上均跨设有清洁轨道8，两个清洁轨道8上跨设有清洁仪器7；摄像头2设置在长方体板9上；

当运行时，摄像头2用于实时拍摄光伏阵列图像并发送；

处理器3对接收到的图像进行分析，基于颜色差异确定待清理区域，发送待清理区域的信号；

清灰车5、清洁仪器7、伸缩杆6接收到待清理区域信号后，清灰车5在清灰轨道4上运动，清洁仪器7在清灰轨道4上运动，伸缩杆6进行伸缩，使得清洁器7到达清理区域进行作业。

如图2所示，清洁器7与太阳能光伏发电板1之间是平行的，长度与电池板的宽度相同。

如图3所示，伸缩杆6内部的结构中第三齿轮6-1和第四齿轮6-2相互啮合，第三齿轮6-1通过带动第四齿轮6-2使其可以上下移动，第二电机6-3为伸缩提供动力，第四遥感芯片6-4用于接收处理器发出的信号，根据信号控制伸缩杆的高度。

如图4所示，清灰车5内部有采用齿轮传送的方式，第一齿轮5-1和第二齿轮5-2收放相反，速度相同，第一电机5-3给清灰车提供动力，处理器通过控制第一遥感芯片5-4来控制清灰车前后移动。

如图5所示，清灰轨道4下面木枕4-2了以防止清灰轨道直接与地面接触，轨道本体4-1为金属材质的长方体轨道，供小车前后行驶使用，可使清灰轨道不易腐蚀。

如图6所示，清洁器7内部设有集水管7-1，集水管7-1与清洁器7上的6个喷嘴7-2相连通，在工作时会自动喷水，以便达到更好的清洁效果；处理器3通过控制第三遥感芯片7-3可以使其自动喷水并且可使清洁器在清洁轨道8上面左右运动。

本发明的基于图像识别的光伏阵列自动清洁装置，摄像头2对整个光伏阵列实施监测，将照片传给处理器3。由于太阳能光伏发电板1的颜色为蓝色，如果上面有积灰的话颜色会发生改变，处理器3根据图片上面颜色的改变确定出待清理的电池板，处理器3就会通过遥感的方式控制清灰车5前后运动，伸缩杆6上下运动和清洁器7的左右运动。这样清洁器7就可以精确地到达有灰尘的太阳能光伏发电板1上，通过滚动的方式将太阳能发电板上面的灰尘清除，在清灰的过程中积水管7-1里就会有少许液体喷出协助清理。通过上述过程，此装置就可以精确的清理太阳能光伏发电板上面的积灰。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于图像识别的光伏阵列自动清洁装置，其特征在于，包括摄像头(2)、处理器(3)、清灰轨道(4)、清灰车(5)、伸缩杆(6)、清洁器(7)和清洁器轨道(8)；

摄像头(2)设在太阳能光伏发电板(1)构成的光伏阵列前方，用于拍摄光伏阵列的图像；

两条清灰轨道(4)分别设在光伏阵列的两侧，清灰车(5)分别安装在两条清灰轨道(4)上，清灰车(5)上分别设有两个伸缩杆(6)，两个清洁轨道(8)跨设在位于光伏阵列两侧的伸缩杆(6)之间，清洁仪器(7)跨设在两个清洁轨道(8)上；

当运行时，摄像头(2)用于实时拍摄光伏阵列的图像并发送；

处理器(3)对接收到的图像进行分析，基于颜色差异确定待清理区域，并发送待清理区域信号；

清灰车(5)、清洁仪器(7)、伸缩杆(6)接收到待清理区域信号后，分别进行各自维度的运动，使得清洁器(7)到达待清理区域进行作业。

2.根据权利要求1所述的基于图像识别的光伏阵列自动清洁装置，其特征在于，所述清洁器(7)平行于太阳能光伏发电板(1)。

3.根据权利要求2所述的基于图像识别的光伏阵列自动清洁装置，其特征在于，清洁器(7)清洁区的长度与太阳能光伏发电板(1)的宽度相等。

4.根据权利要求1所述的基于图像识别的光伏阵列自动清洁装置，其特征在于，清洁器(7)上设有若干个喷嘴(7-2)。

5.根据权利要求1所述的基于图像识别的光伏阵列自动清洁装置，其特征在于，清灰车(5)、清洁仪器(7)、伸缩杆(6)上均设有用于接收信号的遥感芯片。

6.根据权利要求1所述的基于图像识别的光伏阵列自动清洁装置，其特征在于，所述摄像头(2)设置在长方体板(9)上。

7.根据权利要求1-6任一项所述的基于图像识别的光伏阵列自动清洁装置的清洁方法，其特征在于，包括以下步骤：

摄像头(2)实时拍摄光伏阵列的图像并发送；

处理器(3)接收图像信号，对接收到的图像进行分析，基于颜色差异确定待清理区域，并发送待清理区域的信号；

清灰车(5)、伸缩杆(6)、清洁仪器(7)接收到待清理区域信号后，分别进行各自维度的运动，使得清洁器(7)到达待清理区域；

清洁器(7)到达待清理区域后进行清理作业。

8.根据权利要求7所述的基于图像识别的光伏阵列自动清洁装置的清洁方法，其特征在于，在清理作业过程中，清洁器(7)在待清理区域对应的清灰轨道(4)上往复运动。

9.根据权利要求7所述的基于图像识别的光伏阵列自动清洁装置的清洁方法，其特征在于，处理器(3)对接收图像信号基于颜色差异确定待清理区域的具体过程为：

将太阳能光伏发电板(1)的出厂颜色的RGB作为第一颜色信息；

处理器(3)实时获取光伏阵列图像，并将图像中的太阳能光伏发电板(1)分成若干个区域，遍历各个区域，将所述区域的RGB作为第二颜色信息；

将所述第一颜色信息和第二颜色信息对应的RGB作对比，得出三个差值绝对值X、Y和Z；

当X＞198、Y＞41且Z≤255时，将所述区域确定为带清理区域。

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