CN114850109A - 一种光热电站定日镜场车载清洗机器人系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种光热电站定日镜场车载清洗机器人系统，其包括控制系统，以及与所述控制系统通信的无人驾驶车，还包括无人机以及与所述无人机配对的清洗机器人，所述无人驾驶车包括机仓、设置在所述机仓内的无线充电底座以及水箱；所述控制系统根据定日镜清洗需求向所述无人驾驶车发送位置指令，所述无人驾驶车根据位置指令行驶至指令所指的坐标点；所述无人驾驶车还包括控制模块以接收位置指令并向所述无人机发送启动指令；所述无人机接收启动指令后携带与之配对的所述清洗机器人飞至第一指定定日镜处并释放所述清洗机器人对第一指定定日镜进行清洗。本发明可完成清洗机器人的快速回收与投放，能够适应大规模推广应用。
Description
技术领域
本发明涉及光伏组件清洗设备技术领域，尤其涉及一种光热电站定日镜场车载清洗机器人系统。
背景技术
在电站的实际运行当中，定日镜长期运行于户外追日状态，定日镜表面非常容易发生灰尘沉积现象，导致反射到二次镜的太阳光功率减少，进而降低到达吸热器的光能量，最终影响光热电站的发电效率。光热发电定日镜的清洁程度跟发电效益息息相关，因此需要对定日镜的表面进行定期的清理与维护。由于大规模的太阳能光热发电站的定日镜数量非常多，不宜采用人工清洗，一般采用传统的清洗车进行，清洗车需要人工驾驶，单个设备投资成本较高，不适宜大规模推广。
发明内容
针对现有技术中所存在的不足，本发明提供了一种光热电站定日镜场车载清洗机器人系统，其解决了现有技术中清洗车清洗设备投入成本较高不宜大规模推广的问题。
根据本发明的实施例，一种光热电站定日镜场车载清洗机器人系统，其包括控制系统，以及与所述控制系统通信的无人驾驶车，还包括无人机以及与所述无人机配对的清洗机器人，所述无人驾驶车包括机仓、设置在所述机仓内的无线充电底座以及水箱；
所述控制系统根据定日镜清洗需求向所述无人驾驶车发送位置指令，所述无人驾驶车根据位置指令行驶至指令所指的坐标点；
所述无人驾驶车还包括控制模块以接收位置指令并向所述无人机发送启动指令，所述启动指令包括定日镜的清洗数量以及指定顺序；所述无人机接收启动指令后携带与之配对的所述清洗机器人飞至第一指定定日镜处并释放所述清洗机器人对第一指定定日镜进行清洗，待第一指定定日镜清洗完毕后所述无人机再次携带所述清洗机器人并飞至下一指定定日镜处进行清洗，直至所有指定的定日镜清洗完毕后所述无人机携带所述清洗机器人返回所述机仓；
所述无人机以及所述清洗机器人均可在所述机仓内进行无线充电，所述清洗机器人包括储液箱且所述储液箱可通过所述水箱进行补液。
进一步地，所述无人机包括无人机本体以及设置在所述无人机本体底部的磁力吸盘，所述清洗机器人包括机器人本体以及设置在所述机器人本体顶部的电磁力座，所述无人机本体和所述机器人本体上分别安装有相互匹配的第一天线和第二天线。
进一步地，所述控制模块根据所述无人驾驶车的位置信号、温度信号、所述无人驾驶车的电量和所述无人机的电量以及所述清洗机器人的电量判断是否发送启动指令：判断为发送启动指令时，所述无人机向所述电磁力座发送电磁力座开启指令，以使所述磁力吸盘能与所述电磁力座吸合。
进一步地，在清洗过程中，所述无人机或所述清洗机器人需要充电或补液时，所述无人机或所述清洗机器人向所述控制模块反馈维护指令，所述控制模块收到维护指令后向所述无人机发送返回指令，所述无人机携带所述清洗机器人返回所述机仓进行无线充电或补液。
进一步地，所述无线充电底座上设置有充电触片，所述无人机以及所述清洗机器人均设置有与所述充电触片相匹配的充电触点。
进一步地，所述机器人本体的顶部固定安装有步进电机，所述步进电机与所述电磁力座的永磁体连接。
进一步地，所述机器人本体下端安装有吹尘器以及驱动履带。
进一步地，所述无人机本体为四旋翼无人飞行器，所述四旋翼无人飞行器上至少安装有两个磁力吸盘。
进一步地，清洗结束后如所述清洗机器人电量和液量均充足，则所述无人机独携带所述清洗机器人至距离最近的未清洗定日镜处以待下一轮清洗作业。
进一步地，所述水箱内装载有定日镜清洗液，所述水箱外侧装有水泵，所述水泵底部与所述水箱相连，所述水泵顶部与所述储液箱可拆卸连接，当所述储液箱的液量不足时，所述水箱通过所述水泵向所述储液箱装填定日镜清洗液。
相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：
设置的控制系统根据清洗需求向无人驾驶车发送位置指令，无人驾驶车行驶至需要进行清洗的位置，无人驾驶车再向无人机发送启动指令，无人机携带与之配对的清洗机器人逐一对定日镜进行清洗，无人机可与清洗机器人一对多配对或多对多配对，从而提高清洗效率，降低了设备的整体投入成本，能够进行大规模推广；
机仓内设置有能够对无人机以及清洗机器人进行无线充电的无线充电底座，能够对无人机以及清洗机器人进行及时补电，从而确保车载清洗机器人系统能够适应大负荷的清洗任务，确保车载清洗机器人系统长时间正常运行；
机仓还设置有水箱，可以及时对清洗机器人进行补液，确保其长时间正常运行。
附图说明
图1为本发明实施例的系统控制原理图；
图2为本发明实施例的无人驾驶车以及无人机结构示意图；
图3为本发明实施例的清洗机器人结构示意图；
图4为本发明实施例的无线充电底座结构示意图；
上述附图中：
无人驾驶车1、无人机2、清洗机器人3、机仓4、无线充电底座5、水箱6、储液箱7、磁力吸盘8、电磁力座9、第一天线10、第二天线11、吹尘器12、驱动履带13、清扫刷14、喷嘴15、控制模块16、充电触片17、充电触点18。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明中的技术方案进一步说明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
如图1～4所示，本实施例提供了一种光热电站定日镜场车载清洗机器人系统，其包括控制系统，以及与所述控制系统通信的无人驾驶车1，车载清洗机器人系统还包括无人机2以及与所述无人机2配对的清洗机器人3，所述无人驾驶车1包括机仓4、设置在所述机仓4内的无线充电底座5以及水箱6；
所述控制系统根据定日镜清洗需求向所述无人驾驶车1发送位置指令，所述无人驾驶车1根据位置指令行驶至指令所指的坐标点，定日镜清洗需求根据定日镜的清洁度结合清洗间隔周期，以及雨水情况进行判断，如满足条件：一、定日镜反射到二次镜的太阳光功率减少10％及以上，二、清洗间隔周期25d，三、在清洗间隔周期内如出现下雨则将间隔周期延长10d；
位置指令则通过定日镜自带的经纬度坐标实现位置定位(即定日镜自身向控制系统反馈自身的清洗需求，同时反馈坐标)，优选地，位置指令中包括位置信号，可以是GPS信号，或北斗信号；
所述无人驾驶车1还包括控制模块16以接收位置指令并向所述无人机2发送启动指令(控制系统与无人驾驶车1之间的通信通过控制系统和控制模块16实现)，所述启动指令包括定日镜的清洗数量以及指定顺序；所述无人机2接收启动指令后携带与之配对的所述清洗机器人3飞至第一指定定日镜处并释放所述清洗机器人3对第一指定定日镜进行清洗，待第一指定定日镜清洗完毕后所述无人机2再次携带所述清洗机器人3并飞至下一指定定日镜处进行清洗，直至所有指定的定日镜清洗完毕后所述无人机2携带所述清洗机器人3返回所述机仓4；
无人机2在飞行时通过其上自带的视频系统以及定日镜的经纬度坐标对需要清洗的定日镜进行位置锁定，以将清洗机器人3顺利释放在定日镜的表面，具体地，清洗顺序可以根据定日镜与无人驾驶车1之间的物理距离进行排序，如由近至远或由远至近；
所述无人机2以及所述清洗机器人3均可在所述机仓4内进行无线充电，所述清洗机器人3包括储液箱7且所述储液箱7可通过所述水箱6进行补液。
本实施例提供的车载清洗机器人系统设置的控制系统根据清洗需求向无人驾驶车1发送位置指令，无人驾驶车1行驶至需要进行清洗的位置(如与之物理距离最近的需要清洗的定日镜旁的道路上)，无人驾驶车1再向无人机2发送启动指令，无人机2携带与之配对的清洗机器人3逐一对定日镜进行清洗，无人机2可与清洗机器人3一对多配对或多对多配对(即在机仓4内可以同时装载多个无人机2和多个清洗机器人3，同时清洗机器人3也可以是分布在定日镜附近的，无人机2从机仓4出发后与清洗机器人3配对然后再携带清洗机器人3)，从而提高清洗效率，降低了设备的整体投入成本，能够进行大规模推广；
机仓4内设置有能够对无人机2以及清洗机器人3进行无线充电的无线充电底座5，能够对无人机2以及清洗机器人3进行及时补电，从而确保车载清洗机器人系统能够适应更大负荷的清洗任务，确保车载清洗机器人系统长时间正常运行；机仓4还设置有水箱6，可以及时对清洗机器人3进行补液，确保其长时间正常运行。
优选地，所述无人机2包括无人机2本体以及设置在所述无人机2本体底部的磁力吸盘8，所述清洗机器人3包括机器人本体以及设置在所述机器人本体顶部的电磁力座9，所述无人机2本体和所述机器人本体上分别安装有相互匹配的第一天线10和第二天线11，第一天线10和第二天线11之间通信，以使得无人机2能够与不同的清洗机器人3配对，从而对不同机器人进行携带，同样地，清洗机器人3也可以与不同的无人机2配对，从而使得车载清洗机器人系统的清洗效率得以提升，特别地，设置的磁力吸盘8通过磁性吸附与电磁力座9吸合，从而使得无人机2能够携带清洗机器人3在无人驾驶车1以及各个定日镜之间往复飞行，进一步地，电磁力座9通电时具有磁性，断电则失去磁性，实现了无人机2对清洗机器人3的携带和释放；
具体地，所述机器人本体的顶部固定安装有步进电机，所述步进电机与所述电磁力座9的永磁体连接，步进电机转动带动步进电机的永磁体转动使电磁力座9的开关状态切换，从而实现电磁力座9的断电或通电；
进一步地，所述机器人本体下端安装有吹尘器12以及驱动履带13，吹尘器12用于吸附灰尘，同时还设置有清扫刷14辅助清洁，驱动履带13则用于实现清洁机器人在定日镜表面的行走，从而达到定日镜的清洁面全覆盖，机器人本体上还设置有与所述储液箱7相连的喷嘴15，以对定日镜表面喷洒清洗液；
更进一步地，所述无人机2本体为四旋翼无人飞行器，所述四旋翼无人飞行器上至少安装有两个磁力吸盘8。
优选地，所述控制模块16根据所述无人驾驶车1的位置信号、温度信号、所述无人驾驶车1的电量和所述无人机2的电量以及所述清洗机器人3的电量判断是否发送启动指令：判断为发送启动指令时，所述无人机2向所述电磁力座9发送电磁力座9开启指令，以使所述磁力吸盘8能与所述电磁力座9吸合，使所述无人机2加载所述清洗机器人3指指定的定日镜进行工作；特别地，控制模块16设置在无人驾驶车1上，用于与控制系统通信，同时也与无人机2、清洗机器人3通信。
优选地，在清洗过程中，所述无人机2或所述清洗机器人3需要充电或补液时，所述无人机2或所述清洗机器人3向所述控制模块16反馈维护指令，所述控制模块16收到维护指令后向所述无人机2发送返回指令，所述无人机2携带所述清洗机器人3返回所述机仓4进行无线充电或补液。
优选地，清洗结束后如所述清洗机器人3电量和液量均充足，则所述无人机2独携带所述清洗机器人3至距离最近的未清洗定日镜处以待下一轮清洗作业。
优选地，所述无线充电底座5上设置有充电触片17，所述无人机2以及所述清洗机器人3均设置有与所述充电触片17相匹配的充电触点18，即无人机2和清洗机器人3通过充电触点18和充电触片17之间的配合实现补电，其中，充电触点18和充电触片17还可以替换为间隔配对的接触方式，在两者距离较短时(如10-15cm)即可实现无线充电。
优选地，所述水箱6内装载有定日镜清洗液，所述水箱6外侧装有水泵，所述水泵底部与所述水箱6相连，所述水泵顶部与所述储液箱7可拆卸连接，当所述储液箱7的液量不足时，所述水箱6通过所述水泵向所述储液箱7装填定日镜清洗液(具体地，可采用自动伸缩对接方式实现水泵和储液箱7之间的连通，从而实现补液)。
本发明在使用时,无人机2根据定位信息自行前往清洗区域，飞至清洗机器人3上方(或携带清洗机器人3)，根据对接信号互相确认位置后(通过第一天线10和第二天线11实现),无人机2在清洗机器人3上方悬停，无人机2向清洗机器人3发送电磁力座9开启指令，清洗机器人3接收到发送过来的电磁力座9关闭指令后控制步进电机顺时针或逆时针转动90度,使电磁力座9关闭，完成清洗机器人3的投放；当工作任务完成时，无人机2向清洗机器人3发送电磁力座9关闭指令,清洗机器人3接收到发送过来的电磁力座9关闭指令后控制步进电机顺时针或逆时针转动90度,使电磁力座9打开，完成清洗机器人3的回收。相比于现有技术,本发明可完成清洗机器人3的快速回收与投放。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种光热电站定日镜场车载清洗机器人系统，其特征在于，包括控制系统，以及与所述控制系统通信的无人驾驶车，还包括无人机以及与所述无人机配对的清洗机器人，所述无人驾驶车包括机仓、设置在所述机仓内的无线充电底座以及水箱；
所述控制系统根据定日镜清洗需求向所述无人驾驶车发送位置指令，所述无人驾驶车根据位置指令行驶至指令所指的坐标点；
所述无人驾驶车还包括控制模块以接收位置指令并向所述无人机发送启动指令，所述启动指令包括定日镜的清洗数量以及指定顺序；所述无人机接收启动指令后携带与之配对的所述清洗机器人飞至第一指定定日镜处并释放所述清洗机器人对第一指定定日镜进行清洗，待第一指定定日镜清洗完毕后所述无人机再次携带所述清洗机器人并飞至下一指定定日镜处进行清洗，直至所有指定的定日镜清洗完毕后所述无人机携带所述清洗机器人返回所述机仓；
所述无人机以及所述清洗机器人均可在所述机仓内进行无线充电，所述清洗机器人包括储液箱且所述储液箱可通过所述水箱进行补液。
2.如权利要求1所述的光热电站定日镜场车载清洗机器人系统，其特征在于，所述无人机包括无人机本体以及设置在所述无人机本体底部的磁力吸盘，所述清洗机器人包括机器人本体以及设置在所述机器人本体顶部的电磁力座，所述无人机本体和所述机器人本体上分别安装有相互匹配的第一天线和第二天线。
3.如权利要求2所述的光热电站定日镜场车载清洗机器人系统，其特征在于，所述控制模块根据所述无人驾驶车的位置信号、温度信号、所述无人驾驶车的电量和所述无人机的电量以及所述清洗机器人的电量判断是否发送启动指令：判断为发送启动指令时，所述无人机向所述电磁力座发送电磁力座开启指令，以使所述磁力吸盘能与所述电磁力座吸合。
4.如权利要求1所述的光热电站定日镜场车载清洗机器人系统，其特征在于，在清洗过程中，所述无人机或所述清洗机器人需要充电或补液时，所述无人机或所述清洗机器人向所述控制模块反馈维护指令，所述控制模块收到维护指令后向所述无人机发送返回指令，所述无人机携带所述清洗机器人返回所述机仓进行无线充电或补液。
5.如权利要求1所述的光热电站定日镜场车载清洗机器人系统，其特征在于，所述无线充电底座上设置有充电触片，所述无人机以及所述清洗机器人均设置有与所述充电触片相匹配的充电触点。
6.如权利要求2所述的光热电站定日镜场车载清洗机器人系统，其特征在于，所述机器人本体的顶部固定安装有步进电机，所述步进电机与所述电磁力座的永磁体连接。
7.如权利要求2所述的光热电站定日镜场车载清洗机器人系统，其特征在于，所述机器人本体下端安装有吹尘器以及驱动履带。
8.如权利要求2所述的光热电站定日镜场车载清洗机器人系统，其特征在于，所述无人机本体为四旋翼无人飞行器，所述四旋翼无人飞行器上至少安装有两个磁力吸盘。
9.如权利要求1所述的光热电站定日镜场车载清洗机器人系统，其特征在于，清洗结束后如所述清洗机器人电量和液量均充足，则所述无人机独携带所述清洗机器人至距离最近的未清洗定日镜处以待下一轮清洗作业。
10.如权利要求1所述的光热电站定日镜场车载清洗机器人系统，其特征在于，所述水箱内装载有定日镜清洗液，所述水箱外侧装有水泵，所述水泵底部与所述水箱相连，所述水泵顶部与所述储液箱可拆卸连接，当所述储液箱的液量不足时，所述水箱通过所述水泵向所述储液箱装填定日镜清洗液。
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| 中国科协学会服务中心主编: "《无人胜有人》", 31 January 2019, 中国科学技术出版社, pages: 47 * |
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