CN117118347B - 一种太阳能光伏板智能清理装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种太阳能光伏板智能清理装置，具体涉及光伏板表面清理技术领域，包括太阳能光伏板，太阳能光伏板固定连接在支撑架上，支撑架两端设置有传动装置，传动装置两端之间设置有污垢采样器、计时器、控制器，传动装置两端之间设置有用于吸尘机构与喷水机构；本发明中，通过传动装置，把整个清理机构移动到需要清洁的位置，然后再通过旋转筒刷，借助筒刷的旋转摩擦力对太阳能光伏板表面需要进行清洁的地方，进行简单的清洁，再通过开启系数与开启系数阈值的对比判断是否开启吸尘机构与喷水机构，在有限的条件下最大的限度去清理太阳能光伏板表面，减少资源的浪费，节省了大量的资源。

Description

一种太阳能光伏板智能清理装置

技术领域

本发明涉及太阳能光伏板智能清理机构技术领域，更具体地说，本发明涉及一种太阳能光伏板智能清理装置。

背景技术

清理装置是一种能够自动清理太阳能光伏板表面的装置。光伏板表面的灰尘、树叶等会影响太阳能的收集效率，因此定期清理光伏板表面可以提高太阳能发电系统的性能和效率，能够最大程度地减少太阳能光伏板受到污染而产生的能量损失，从而保持系统的高效运行。智能清理机构可以提高太阳能发电系统的维护效率，减少人工清理的成本和工作量，同时确保系统能够持续稳定地产生电能，清理机构的使用可以减少对化学清理剂和污染物的需求，降低环境影响。此外，通过提高太阳能发电效率，减少对传统能源的依赖，有助于减少温室气体排放。

现有的清理装置通常会设置有筒刷、喷水机构与吸尘机构，然而，清理机构不能依据太阳能光伏板的污染状态进行智能调节，存在以下缺陷：

若每次清洗太阳能光伏板时，均为筒刷、喷水机构与吸尘机构同时配合运行，当太阳能光伏板自身清洁状况较好时，该种清理方式会导致能耗增加，且降低清理装置的工作效率；若清洗太阳能光伏板时，为筒刷单独清理太阳能光伏板，当太阳能光伏板自身清洁状况较差时，该种清理方式会导致清理不完全，降低对太阳能光伏板的清理效果；

因此，本发明提出一种太阳能光伏板智能清理装置，能够在每次清理天阳能光伏板的过程中，检测太阳能光伏板的清洁状况后进行智能调节清理。

为了解决上述两个缺陷，现提供一种技术方案。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种太阳能光伏板智能清理装置，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：

一种太阳能光伏板智能清理装置，包括支撑架，所述支撑架的内侧固定设置有太阳能光伏板，其特征在于：所述支撑架的顶部一侧设置有传动装置，所述传动装置的一侧设置有污垢采样器、计时器、控制器，所述传动装置的一侧设置有筒刷、吸尘机构与喷水机构；

污垢采样器：用于监测太阳能光伏板表面的污垢样本；

计时器：用于监测喷水机构与吸尘机构距离上次使用的时间

控制器：控制器的输入端分别与污垢采样器、计时器的输出端电性连接，用于接收污垢采样器、计时器的输出信号，生成控制指令；

传动装置：用于驱动清理机构在太阳能光伏板表面沿着支撑架路径移动；

筒刷：在清理机构移动时，用于滚动清理太阳能光伏板表面灰尘。

吸尘机构：吸尘机构的输入端与控制器的输出端电性连接，依据控制指令做出相应的动作；

喷水机构：喷水机构的输入端与控制器的输出端电性连接，依据控制指令做出相应的动作；

控制器综合分析污垢采样器与计时器的输出信号后，智能调节筒刷、吸尘机构、喷水机构单一运行或多种配合运行。

在一个优选地实施方式中，所述支撑架顶部固定连接有齿条，所述传动装置通过所述齿条在所述支撑架上路径移动，所述传动装置包括齿轮，所述齿轮下方与所述齿条啮合连接，所述齿轮上方与蜗杆啮合连接，所述蜗杆的一端与电机固定连接，所述蜗杆与齿轮啮合传动带动齿轮在齿条传动。

在一个优选地实施方式中，所述吸尘机构包括负压管，所述负压管底部设置有若干呈直线路径排列的吸尘口，所述负压管的一端底部设置有吸尘器，且负压管与吸尘器通过吸尘软管导通连接。

在一个优选地实施方式中，所述喷水机构包括喷水管，所述喷水管底部设置有有若干呈直线路径排列的喷水口，所述喷水管的一端固定连接有电子阀门，所述电子阀门与软管固定连接。

在一个优选地实施方式中，所述支撑架的顶部设置有传动装置和清理机构，且传动装置和清理机构固定连接，所述传动装置表面设置有清理机构，所述清理机构内部两端转动连接有筒刷。

在一个优选地实施方式中，所述控制系统包括采集模块、处理模块、对比模块、管理模块；

采集模块用于采集光伏板表面洁净度，喷水机构与吸尘机构距离上次使用的时间、洁净度浮动系数并上传到处理模块；

处理模块，将上传的光伏板表面洁净度，喷水机构与吸尘机构距离上次使用的时间、洁净度浮动系数建立数据分析模型，生成开启系数，并将开启系数传递至对比模块；

对比模块，将开启系数与开启系数阈值进行对比，并将对比结果传递到管理模块；

管理模块，根据对比模块上传的结果，选择开启喷水机构与吸尘机构。

在一个优选地实施方式中，一种太阳能光伏板智能控制系统，其特征在于：包括以下步骤：

S1：采集光伏板表面洁净度，喷水机构与吸尘机构距离上次使用的时间、洁净度浮动系数上传到处理模块；

光伏板表面洁净度，式中，/>为污染质量，/>为最大污染量；

喷水机构与吸尘机构距离上次使用的时间，T为实时获取的时间，t为上次使用喷水机构与吸尘机构的时间。

洁净度浮动系数的表达式为：

；

为洁净度浮动系数，/>为光伏板表面实时洁净度，/>为环境颗粒物浓度预警的时段，/>为环境湿度预警的时段；

S2：将上传的光伏板表面洁净度，喷水机构与吸尘机构距离上次使用的时间、洁净度浮动系数建立数据分析模型，生成开启系数，并将开启系数传递至对比模块；

S3：将开启系数与开启系数阈值进行对比，并将对比结果传递到管理模块；

S4：根据对比模块上传的结果，选择开启或者不开启喷水机构与吸尘机构。

在一个优选地实施方式中，步骤S2中，建立开启系数包括以下步骤：

S2.1：将光伏板表面洁净度，喷水机构与吸尘机构距离上次使用的时间、洁净度浮动系数分别标记为建立开启系数，其表达式为：

；

式中，Z为开启系数，光伏板表面洁净度，喷水机构与吸尘机构距离上次使用的时间、洁净度浮动系数的比例系数，且/>。

本发明的技术效果和优点：

1、本发明通过传动装置，把整个清理装置移动到需要清洁的位置，然后再通过旋转筒刷，借助筒刷的旋转摩擦力对太阳能光伏板表面需要进行清洁的地方，进行简单的清洁，这样能在有限的条件下最大的限度去清理太阳能光伏板表面，减少资源的浪费；

2、本发明通过光伏板表面洁净度，喷水机构与吸尘机构距离上次使用的时间建立开启系数，并根据开启系数设计开启系数阈值，并进行对比，当开启系数大于开启系数阈值的时候，此时需要在筒刷对太阳能光伏板表面清理时，同时开启喷水机构与吸尘机构；若开启系数小于开启系数阈值的时候，此时不需要在筒刷对太阳能光伏板表面清理时，开启喷水机构与吸尘机构，节省了大量的资源。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明；

图1为本发明提出的一种太阳能光伏板智能清理装置的结构示意图；

图2为图1中卸下清理机构外壳的场景示意图；

图3为图2中的A部放大图；

图4为图1中除尘机构的结构示意图；

图5为图1中机构喷水的结构示意图；

图6为本发明的一种太阳能光伏板智能清理装置的系统模块图。

图中：1、太阳能光伏板；2、支撑架；3、齿条；4、传动装置；41、齿轮；42、电机；43、蜗杆；5、吸尘机构；51、负压管；52、吸尘软管；53、吸尘器；54、吸尘罩；55、吸尘口；6、喷水机构；61、喷水管、62、电子阀门；63、软管、64、喷水口；7、清理机构；8、筒刷。

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。

实施例1

请参照图1-5所示，一种太阳能光伏板智能清理装置，所述太阳能光伏板1安装在支撑架2上，所述支撑架2的顶部设置有传动装置4和清理机构7，且传动装置4和清理机构7固定连接，所述传动装置4内部设置有吸尘机构5与喷水机构6用于清理太阳能光伏板1表面的灰尘以及其他的污垢。

请参照图1-5所示，传动装置4沿着支撑架2路径移动，从而带动清理机构7在太阳能光伏板1表面移动；所述传动装置4包括齿轮41，所述齿轮41下方与所述齿条3啮合连接，所述齿轮41上方与蜗杆43啮合连接，所述蜗杆43的一端与电机42固定连接，所述蜗杆43与齿轮41啮合传动带动齿轮41在齿条3上传动。

当需要对太阳能光伏板进行清理的时候，首先确定需要进行清理的位置，利用传动装置4沿着支撑架2路径移动，因为清理机构7与传动装置4固定连接，所以清理机构7也会随着传动装置4的移动而移动；

传动装置4移动的原理为:启动电机42，此时带动蜗杆43进行旋转，蜗杆43和齿轮41开始啮合传动，使得齿轮41同时与齿条3啮合传动，实现齿轮41在齿条3上路径移动，实现整个传动装置4沿着支撑架2路径移动，使得带动清理机构7在太阳能光伏板1表面移动；当整个清理机构7移动到太阳能光伏板1表面的需要进行清理的位置的时候，此时关闭电机42，蜗杆43不再进行旋转，蜗杆43和齿轮41不再进行啮合转动，此时整个清理机构7停止运动。

请参照图1-5所示，所述清理机构7内部两端转动连接有筒刷8，所述清理机构7内部设置有吸尘机构5与喷水机构6，所述吸尘机构5包括负压管51，所述负压管51底部设置有若干呈直线路径排列的吸尘口55，所述负压管51的一端底部设置有吸尘器53，且负压管51与吸尘器53通过吸尘软管52导通连接。

所述喷水机构6包括喷水管61，所述喷水管61底部设置有若干呈直线路径排列的喷水口64，所述喷水管61的一端固定连接有电子阀门62，所述电子阀门62与软管63固定连接。

整个清理机构7的工作方式为：

当工作人员需要对太阳能光伏板1表面进行清理的时候，若光伏板的表面只需要用筒刷8进行清理，此时先通过传动装置4使得整个清理机构7一定到太阳能光伏板1表面需要清理的合适的位置；然后通过启动电机42，使得蜗杆43进行旋转，蜗杆43和齿轮41啮合转动，带动传动装置4在齿条3上啮合传动，使整个传动装置4沿着支撑架2路径移动，从而带动整个清洁装置上下移动，当移动到合适的位置的时候，此时关闭电机42，蜗杆43不再进行旋转，蜗杆43和齿轮41也不再进行啮合传动，整个传动装置4停止运动，清洁装置运动到合适的位置上；此时通过整个控制系统控制筒刷8进行旋转，旋转产生的摩擦力用来对清洁太阳能光伏板1表面进行清理。

太阳能光伏板1表面只需要进行简单的清理，如上所述，只需控制筒刷8进行修理即可，但若此时需要吸尘和喷水的功能，在使用筒刷8的同时，开启吸尘机构5和喷水机构6；

此时吸尘器53开启，吸尘口55将太阳能光伏板1表面的灰尘以及可以吸附的其他污染物吸进到负压管51中，此时，吸附的灰尘及其他污染物，顺着负压管51，通过吸尘软管52顺着吸尘器53排出，同时，喷水机构6也开始对太阳能光伏板1表面进行喷水，软管63的另一端与供水源连接，此时打开电子阀门62通过软管63将水源导入喷水管61中，喷水管61通过喷水口64将水进行喷洒，喷洒到太阳能光伏板1的表面。这样以来，就能够实现在碰见强有力的污染物或者是污垢的时候，清洁装置可以开启喷水机构6与吸5配合筒刷8，对太阳能光伏板1表面进行，强有力度的清洁，清理彻底，同时，如果太阳能光伏板1表面并不是很脏，可以直接开启筒刷8，对太阳能光伏板1表面进行一定程度的清洁，减少能源的损耗。

实施例2

根据实施例1所示，一般情况下，太阳能光伏板表面出现污垢的时候，此时启动筒刷对太阳能光伏板表面进行清理，以便于节省能源，减小损耗。

但是如果的污垢过多，不是只需要用筒刷就能清理时，此时需要开启整个装置的喷水机构与吸尘机构一起配合筒刷清理光伏板，达到更好的清理效果。

当检测到光伏板表面的灰尘、树叶等超过一定的阈值时，需要对光伏板启动喷水机构与吸尘机构一起配合筒刷清理光伏板，通过控制系统开启喷水机构与吸尘机构，达到最大限度的除尘的效果。

控制系统包括采集模块、处理模块、对比模块、管理模块；

采集模块用于采集光伏板表面洁净度，喷水机构与吸尘机构距离上次使用的时间，并上传到处理模块；

处理模块，将上传的光伏板表面洁净度，喷水机构与吸尘机构距离上次使用的时间建立数据分析模型，生成开启系数，并将开启系数传递至对比模块；

对比模块，根据生成的开启系数设计开启系数阈值，并将开启系数与开启系数阈值进行对比，并将对比结果传递到管理模块；

管理模块，根据对比模块上传的结果，选择开启或者不开启喷水机构与吸尘机构；

S1：采集光伏板表面洁净度，喷水机构与吸尘机构距离上次使用的时间、洁净度浮动系数上传到处理模块；

S2：将上传的光伏板表面洁净度，喷水机构与吸尘机构距离上次使用的时间、洁净度浮动系数建立数据分析模型，生成开启系数，并将开启系数传递至对比模块；

S3：根据生成的开启系数设计开启系数阈值，并将开启系数与开启系数阈值进行对比，并将对比结果传递到管理模块；

S4：根据对比模块上传的结果，选择开启或者不开启喷水机构与吸尘机构；

将光伏板表面洁净度，喷水机构与吸尘机构距离上次使用的时间、洁净度浮动系数分别标记为建立开启系数，其表达式为：

；

式中，Z为开启系数，光伏板表面洁净度，喷水机构与吸尘机构距离上次使用的时间、洁净度浮动系数的比例系数，且/>比例系数/>的具体值由本领域技术人员依据具体情况进行设置，在此不做限定。

光伏板表面洁净度:指的是光伏板表面的洁净度是指光伏板表面上污垢和杂质的程度，通常以一定单位面积上的污垢质量或颗粒数量来表示，光伏板表面洁净度的获取逻辑为：

使用污垢采样器：专门设计的污垢采样器可以在光伏板表面收集污垢样本，然后将样本取下并称重。

计算污染质量：根据测量得到的污垢质量和所选的单位面积，计算污染质量。通常情况下，污染质量会以克/平方米（g/m²）或毫克/平方厘米（mg/cm²）为单位；

光伏板表面洁净度的表达式为：，式中，/>为污染质量，/>为最大污染量，污染质量是指在光伏板表面上的污垢质量（例如，灰尘、尘埃等）；最大污染质量是指在理想情况下没有任何污垢时的表面质量，参考光伏板制造商的规格进行获取；

光伏板表面洁净度越高，意味着太阳能电池板能够更有效地吸收阳光并将其转化为电能，从而提高发电效率和性能；太阳能光伏板的清理度越高，开启系数就越低。

喷水机构与吸尘机构距离上次使用的时间：指的是距离上次开启喷水机构与吸尘机构的时间，如果距离的时间越长，说明太阳能光伏板的表面的清理度越低，表明在此期间太阳能光伏板表面可能积累了更多的灰尘、污垢或其他污染物，从而影响到光线的吸收和转换效率，因此，根据时间间隔的长短，可以推测光伏板的清理程度；距离上次开启喷水机构与吸尘机构的时间越短，说明此时的太阳能光伏板表面不会特别的脏，同理，喷水机构与吸尘机构距离上次使用的时间越长，此时重新开启的概率越大，喷水机构与吸尘机构距离上次使用的时间可以通过安装在上的计时器来获取，设上一次使用的时间为t，实时获取的时间为T，计算公式为。

洁净度浮动系数：指的是光伏板表面洁净度在一定时间范围内的变化程度，如果洁净度浮动系数较大，表示光伏板表面的洁净度有较大的变化，需要更频繁的维护和清洁，相反，如果洁净度浮动系数较小，表示洁净度的变化较稳定，可能需要较少的维护干预。

洁净度浮动系数的表达式为：

；

为洁净度浮动系数，/>为光伏板表面实时洁净度，/>为环境颗粒物浓度预警的时段，/>为环境湿度预警的时段，

光伏板表面实时洁净度可通过实时计算光伏板表面洁净度进行获取。

预警的时段与环境湿度预警的时段可通过计时器进行获取。

根据对比模块上传的结果，选择开启或者不开启喷水机构与吸尘机构，当开启系数大于开启系数阈值的时候，此时需要在筒刷对太阳能光伏板表面清理时，同时开启喷水机构与吸尘机构；若开启系数小于开启系数阈值的时候，此时不需要在筒刷对太阳能光伏板表面清理时，开启喷水机构与吸尘机构。

上述公式均是去量纲取其数值计算，公式是由采集大量数据进行软件模拟得到最近真实情况的一个公式，公式中的预设参数由本领域的技术人员根据实际情况进行设置。

应理解，在本申请的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种太阳能光伏板智能清理装置，包括支撑架，所述支撑架的内侧固定设置有太阳能光伏板，其特征在于：所述支撑架的顶部一侧设置有传动装置，所述传动装置的一侧设置有污垢采样器、计时器、控制器，所述传动装置的一侧设置有筒刷、吸尘机构与喷水机构；

污垢采样器：用于监测太阳能光伏板表面的污垢样本；

计时器：用于监测喷水机构与吸尘机构距离上次使用的时间、监测环境颗粒物浓度预警的时段、环境湿度预警的时段；

控制器：控制器的输入端分别与污垢采样器、计时器的输出端电性连接，用于接收污垢采样器、计时器的输出信号，生成控制指令；

传动装置：用于驱动清理机构在太阳能光伏板表面沿着支撑架路径移动；

筒刷：在清理机构移动时，用于滚动清理太阳能光伏板表面灰尘；

吸尘机构：吸尘机构的输入端与控制器的输出端电性连接，依据控制指令做出相应的动作；

喷水机构：喷水机构的输入端与控制器的输出端电性连接，依据控制指令做出相应的动作；

控制器综合分析污垢采样器与计时器的输出信号后，智能调节筒刷、吸尘机构、喷水机构单一运行或多种配合运行；

所述控制器具体控制步骤如下：

S1：采集光伏板表面洁净度，喷水机构与吸尘机构距离上次使用的时间、洁净度浮动系数上传到处理模块；

光伏板表面洁净度，式中，/>为污染质量，/>为最大污染量；

喷水机构与吸尘机构距离上次使用的时间，T为实时获取的时间，t为上次使用喷水机构与吸尘机构的时间；

洁净度浮动系数的表达式为：

；

为洁净度浮动系数，/>为光伏板表面实时洁净度，/>为环境颗粒物浓度预警的时段，/>为环境湿度预警的时段；

S2：将上传的光伏板表面洁净度，喷水机构与吸尘机构距离上次使用的时间、洁净度浮动系数建立数据分析模型，生成开启系数，并将开启系数传递至对比模块；

S3：将开启系数与开启系数阈值进行对比，并将对比结果传递到管理模块；

S4：根据对比模块上传的结果，选择开启或者不开启喷水机构与吸尘机构；

步骤S2中，建立开启系数包括以下步骤：

S2.1：将光伏板表面洁净度，喷水机构与吸尘机构距离上次使用的时间、洁净度浮动系数分别标记为建立开启系数，其表达式为：

；

式中，Z为开启系数，光伏板表面洁净度，喷水机构与吸尘机构距离上次使用的时间、洁净度浮动系数的比例系数，且/>。

2.根据权利要求1所述的一种太阳能光伏板智能清理装置，其特征在于：所述支撑架顶部固定连接有齿条，所述传动装置通过所述齿条在所述支撑架上路径移动，所述传动装置包括齿轮，所述齿轮下方与所述齿条啮合连接，所述齿轮上方与蜗杆啮合连接，所述蜗杆的一端与电机固定连接，所述蜗杆与齿轮啮合传动带动齿轮在齿条传动。

3.根据权利要求1所述的一种太阳能光伏板智能清理装置，其特征在于：所述吸尘机构包括负压管，所述负压管底部设置有若干呈直线路径排列的吸尘口，所述负压管的一端底部设置有吸尘器，且负压管与吸尘器通过吸尘软管导通连接。

4.根据权利要求1所述的一种太阳能光伏板智能清理装置，其特征在于：所述喷水机构包括喷水管，所述喷水管底部设置有喷水口，所述喷水管的一端固定连接有电子阀门，所述电子阀门与软管固定连接，所述软管的进水端接通供水设备。

5.根据权利要求1所述的一种太阳能光伏板智能清理装置，其特征在于：所述支撑架的顶部设置有传动装置和清理机构，且传动装置和清理机构固定连接，所述传动装置表面设置有清理机构，所述清理机构内部两端转动连接有筒刷。

6.根据权利要求5所述的一种太阳能光伏板智能清理装置，其特征在于：所述控制器包括采集模块、处理模块、对比模块、管理模块；

采集模块用于采集光伏板表面洁净度，喷水机构与吸尘机构距离上次使用的时间、洁净度浮动系数并上传到处理模块；

处理模块，将上传的光伏板表面洁净度，喷水机构与吸尘机构距离上次使用的时间、洁净度浮动系数建立数据分析模型，生成开启系数，并将开启系数传递至对比模块；

对比模块，将开启系数与开启系数阈值进行对比，并将对比结果传递到管理模块；

管理模块，根据对比模块上传的结果，选择开启喷水机构与吸尘机构。