CN117526859B - 一种光伏发电设备的分布式监控与信息采集装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光伏发电设备的分布式监控与信息采集装置，具体涉及信息采集技术领域，包括光伏发电组和信息采集器，光伏发电组包括光伏发电板，信息采集器包括支撑杆和保护壳，保护壳中设置有检测板，检测板的底部与光伏发电板之间设置有至少四组偏移检测组件，偏移检测组件包括压触板，且检测板与压触板之间设置有弹性件，检测板底部固定安装有压力传感器，弹性件的两端分别与压触板和压力传感器的检测端固定连接。本发明通过判断传感器测量的压力值是否相同和符合初始参数可以快速的判断出光伏发电板是否倾斜偏移，并对检测板进行快速调整，保证其与光伏发电板的精准配合，从而提高装置监控的精准性。

Description

一种光伏发电设备的分布式监控与信息采集装置

技术领域

本发明涉及信息采集技术领域，更具体地说，本发明涉及一种光伏发电设备的分布式监控与信息采集装置。

背景技术

光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。其中，为了保证光伏发电的稳定运行，以及对光伏发电设备的环境条件进行精准分析和研究，需要对光伏发电区域设置综合的多参数信息采集设备，定期对光伏发电设备进行信息采集和检测，例如，光伏发电板的光照信息、温度信息、风量信息和湿度信息等，从而实现对光伏发电环境的监控，并与光伏发电板的实际发电情况与对应环境下的标准发电情况做对比，判断光伏发电板是否出现问题。

在信息采集设备中，关于光照温度等信息的采集，需要模拟光伏发电板的实际场景参数，因此，为了提高检测参数的精准性，使采集的信息更加贴合光伏发电板的实际情况，需要将检测设备的检测面与光伏发电板的光照面高精度平行设置，而且，为了便于信息采集设备的安装，设备通常采用与光伏发电板的分体式安装，在安装时，需要保证信息采集设备的检测面与光伏发电板的光照面平行，位置相近，从而使检测面与光伏发电板的光照面角度相同。

在一些安装在多风环境的光伏发电设备中，例如沙漠环境、高楼顶部等，会有无规律的大风吹向光伏发电板，而光伏发电板的面积较大，受风面较大，在大风天气下光伏发电板与支撑架之间的晃动较大，为了减少晃动冲击对光伏发电板的冲击，需要在光伏发电板与支持架之间安装相应的缓冲结构。

由于光伏发电设备属于户外设备，尤其是在温度较高、温差较大的地区，缓冲结构容易老化，在大风天气下，光伏发电板受风力影响对缓冲结构产生挤压，而且因为风力不均导致挤压力度不同，缓冲结构会产生不同程度的变形，使得缓冲结构对光伏发电板的支撑尺寸发生变化，进而导致光伏发电板的实际角度参数与初始安装时的设定参数产生差异，形成倾斜，虽然该倾斜不影响光伏发电板的正常使用，但是，由于信息采集设备结构较小，受风面较小，受风力影响导致的角度变化较小，信息采集设备不会产生上述倾斜，所以信息采集设备的检测面会与光伏发电板的光照面发生偏差，该偏差导致光照等参数不够精准，影响检测效果的真实性和精准度，不利于参数采集后对光伏发电设备的参数判断和研究。

发明内容

本发明提供的一种光伏发电设备的分布式监控与信息采集装置，所要解决的问题是：现有的光伏发电板受大风等外界条件影响产生倾斜导致与信息采集设备的实际检测面发生偏差而影响参数采集的精度的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种光伏发电设备的分布式监控与信息采集装置，包括光伏发电组和信息采集器，光伏发电组包括光伏发电板，信息采集器包括支撑杆和保护壳，保护壳通过姿态调整驱动器安装在支撑杆上，姿态调整驱动器用于调节保护壳的高度和角度；

保护壳中设置有检测板，检测板沿与光伏发电板平行的方向在保护壳内滑动，检测板滑出保护壳时位于光伏发电板的顶部，检测板的顶部设置有对比光伏发电板、光照检测器、湿度传感器和温度传感器，保护壳上安装有风速检测器；

检测板的底部与光伏发电板之间设置有至少四组偏移检测组件，偏移检测组件包括压触板，压触板与检测板活动配合，且检测板与压触板之间设置有弹性件，检测板底部固定安装有压力传感器，弹性件的两端分别与压触板和压力传感器的检测端固定连接。

在一个优选的实施方式中，保护壳中设置有倾斜导槽，检测板与倾斜导槽滑动配合，保护壳中设置有滑移驱动器，滑移驱动器用于驱动检测板滑入和滑出保护壳。

在一个优选的实施方式中，偏移检测组件还包括安装板，安装板固定安装在检测板的底部，压触板靠近检测板移出保护壳方向的一端与安装板转动连接，压力传感器固定安装在安装板上，弹性件对压触板提供一个远离检测板方向的弹力，压触板远离安装板的一端转动安装有滚轮。

在一个优选的实施方式中，姿态调整驱动器包括高度调节器和角度调节器，高度调节器包括升降滑座和升降驱动器，升降滑座滑动安装在支撑杆的顶部，升降滑座与支撑杆之间安装有升降驱动器，升降驱动器用于驱动升降滑座沿支撑杆高度方向直线滑移。

在一个优选的实施方式中，角度调节器包括Z轴转动驱动器、Y轴转动驱动器和X轴转动驱动器，Z轴转动驱动器固定安装在升降滑座上，Y轴转动驱动器转动安装在Z轴转动驱动器的输出端上，X轴转动驱动器转动安装在Y轴转动驱动器的输出端上，保护壳转动安装在X轴转动驱动器的输出端上，Z轴转动驱动器用于控制Y轴转动驱动器沿Z轴转动，Y轴转动驱动器用于控制X轴转动驱动器沿Y轴转动，X轴转动驱动器用于控制保护壳沿Z轴转动，进而实现对保护壳的角度和高度的任意控制。

在一个优选的实施方式中，各组光伏发电组之间设置有检测轨道，支撑杆的底端滑动安装在检测轨道上，支撑杆的底端设置有用于驱动支撑杆在检测轨道上滑动的行走驱动结构。

在一个优选的实施方式中，检测板底部还设置有清洁系统，清洁系统包括设置在压触板表面的吹气孔，压触板的内部设置有气室，气室与吹气孔连通，气室上固定连接有供气管，供气管连接供气设备，供气设备通过供气管向气室中输送气体，并从吹气孔向光伏发电板表面吹出气流。

在一个优选的实施方式中，清洁系统包括设置在偏移检测组件上的喷头，喷头上固定连接有供液管，供液管连接有热流供应组件，热流供应组件通过供液管向喷头提供热流体。

在一个优选的实施方式中，热流供应组件包括储液盒、小型液泵和加热器，小型液泵固定安装在储液盒顶部，储液盒中存储有水，小型液泵的输入端与储液盒中的水连通，供液管与小型液泵的输出端连接，供液管穿过加热器的加热区设置，储液盒和加热器均安装在保护壳内部。

在一个优选的实施方式中，供气设备为小型气泵，供气管与小型气泵的输出端连接，小型气泵固定安装在保护壳的内部，供气管也穿过加热器的加热区设置。

本发明的有益效果在于：本发明不需要进行检测时，可以将检测板收入至保护壳中，对保护壳提供良好的保护，而通过利用光伏发电板对压触板的挤压，使传感器测量出压力值，进而能够通过判断传感器测量的压力值是否相同和符合初始参数可以快速的判断出光伏发电板是否倾斜偏移，并对检测板进行快速调整，保证其与光伏发电板的精准配合，从而提高装置监控的精准性。

附图说明

图1为本发明的信息采集器与光伏发电组的配合示意图。

图2为本发明信息采集器与光伏发电组配合状态侧视图。

图3为本发明信息采集器与光伏发电板的配合示意图。

图4为本发明角度调节器的整体结构示意图。

图5为本发明图3的A部结构放大图。

图6为本发明检测板收纳至保护壳内部的状态图。

图7为本发明检测板的正面示图。

图8为本发明增加清洁系统后的压触板的结构示意图。

图9为本发明检测板的背面示图。

图10为本发明保护壳的内部结构示意图。

图11为本发明检测轨道与光伏发电组的配合示意图。

附图标记为：1、光伏发电板；2、支撑杆；21、检测轨道；3、保护壳；31、检测板；32、风速检测器；33、滑移驱动器；34、对比光伏发电板；35、光照检测器；36、湿度传感器；37、温度传感器；4、姿态调整驱动器；41、高度调节器；411、升降滑座；412、升降驱动器；42、角度调节器；421、Z轴转动驱动器；422、Y轴转动驱动器；423、X轴转动驱动器；5、偏移检测组件；51、压触板；511、气室；512、吹气孔；513、喷头；52、安装板；53、压力传感器；54、弹性件；55、滚轮；56、供气管；57、供液管；6、储液盒；61、小型液泵；7、小型气泵；8、加热器。

具体实施方式

下面结合附图对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。

参照说明书附图1-图11，一种光伏发电设备的分布式监控与信息采集装置，包括光伏发电组和信息采集器，光伏发电组包括光伏发电板1，多个光伏发电板1共同安装在同一支架上形成一组光伏发电组，而一个光伏发电区内设置多组光伏发电组，信息采集器包括支撑杆2和保护壳3，支撑杆2与光伏发电组的支架安装在同一场地上，保护壳3通过姿态调整驱动器4安装在支撑杆2上，姿态调整驱动器4用于调节保护壳3的高度和角度；

保护壳3中设置有检测板31，检测板31沿与光伏发电板1平行的方向在保护壳3内滑动，保护壳3中设置有滑移驱动器33，滑移驱动器33用于驱动检测板31滑入和滑出保护壳3，检测板31滑出保护壳3时位于光伏发电板1的顶部，检测板31的顶部设置有对比光伏发电板34、光照检测器35、湿度传感器36和温度传感器37，保护壳3上安装有风速检测器32，对比光伏发电板34、光照检测器35、湿度传感器36、温度传感器37和风速检测器32共同组成信息采集单元，对光伏发电设备的场地的信息进行采集，在不需要进行检测时，可以将检测板31收入至保护壳3中，对保护壳3提供良好的保护，也可以避免检测板31受大风等恶劣天气影响，在需要检测时，可以选择良好的天气，再控制检测板31伸出检测；

需要说明的是，本实施例所采用的信息采集单元不限于上述传感器设备，还可以根据实际需求，在检测板31上设置对应的其他传感器以丰富信息采集量。其中，对比光伏发电板34、光照检测器35、湿度传感器36和温度传感器37，需要与光伏发电板1的位置角度相同，从而精准的模拟光伏发电板1的实际环境参数，而对比光伏发电板34与光伏发电板1的材质相同，用来在检测时，与光伏发电板1的实际发电效果进行对比，从而方便对光伏发电板1的实际工作效率是否受到影响做出判断，而光照检测器35可以检测光伏发电板1的实际受光照强度，湿度传感器36用以检测光伏发电板1表面环境的湿度，温度传感器37用以检测光伏发电板1表面的温度，从而实现多参数采集，在实际使用时，可以定期的控制检测板31从保护壳3中伸出至光伏发电板1上方进行数据采集，再由监控系统进行识别，完成对光伏发电设备的长期监控。

检测板31的底部与光伏发电板1之间设置有至少四组偏移检测组件5，多组偏移检测组件5均匀分布在检测板31底部，偏移检测组件5包括压触板51和安装板52，安装板52固定安装在检测板31的底部，压触板51与安装板52活动配合，且安装板52与压触板51之间设置有弹性件54，安装板52上固定安装有压力传感器53，弹性件54的两端分别与压触板51和压力传感器53的检测端固定连接；

进一步的，压触板51靠近检测板31移出保护壳3方向的一端与安装板52转动连接，弹性件54对压触板51提供一个远离检测板31方向的弹力，且弹性件54优选弹簧结构，压触板51远离安装板52的一端转动安装有滚轮55，在弹性件54的支撑下，压触板51在检测板31底部与光伏发电板1形成锐角倾斜设置。

需要说明的是，在检测板31从保护壳3向光伏发电板1表面移出时，压触板51逐渐接触光伏发电板1，被光伏发电板1挤压，向检测板31靠近，而压触板51会挤压弹性件54，再挤压压力传感器53，即可由压力传感器53识别出光伏发电板1对压触板51的压力参数，当检测板31全部移动至光伏发电板1表面时，所有的压触板51的末端均与光伏发电板1表面接触，各压力传感器53也均有一个测量值，若检测板31与光伏发电板1精准平行，则检测板31的底部表面（背面）与光伏发电板1的表面相互平行，各压力传感器53的测量值相同，若出现意外，导致光伏发电板1产生相对于初始安装角度的倾斜，则检测板31底部各组偏移检测组件5距离光伏发电板1表面的实际高度不同，弹性件54所受挤压程度不同，压力传感器53的测量值也就不相同，此时，可以判断出光伏发电板1产生了倾斜偏移，从而方便监控系统对光伏发电板1的状态进行识别，而根据各位置处的偏移检测组件5的测量参数，可以模拟出个位置偏移检测组件5与光伏发电板1之间的实际高度，在计算出各位置的高度参数后，即可模拟处光伏发电板1与检测板31之间的相对偏移，从而方便系统对信息采集器做出调整，例如，通过姿态调整驱动器4对检测板31的高度和角度进行调整，直至检测板31与倾斜后的光伏发电板1平行，并保持各压力传感器53测量值相同；也可以利用压力传感器53测量的参数差异识别出光伏发电板1与检测板31之间的倾斜参数后，对各传感器的识别参数进行补偿。上述参数处理为简单的数据处理方式，本实施例不作赘述。

本发明主要目的是提供一种监控与信息采集装置，因此，本实施例优先采用通过姿态调整驱动器4对检测板31进行姿态补偿的方法来对检测板31的位置进行调整，使其适配于倾斜后的光伏发电板1，并保留检测出的光伏发电板1的倾斜参数，以便后续处理，具体的，参照说明书附图3和图4，姿态调整驱动器4包括高度调节器41和角度调节器42，高度调节器41包括升降滑座411和升降驱动器412，升降滑座411滑动安装在支撑杆2的顶部，升降滑座411与支撑杆2之间安装有升降驱动器412，升降驱动器412用于驱动升降滑座411沿支撑杆2高度方向直线滑移，角度调节器42包括Z轴转动驱动器421、Y轴转动驱动器422和X轴转动驱动器423，Z轴转动驱动器421固定安装在升降滑座411上，Y轴转动驱动器422转动安装在Z轴转动驱动器421的输出端上，X轴转动驱动器423转动安装在Y轴转动驱动器422的输出端上，保护壳3转动安装在X轴转动驱动器423的输出端上，Z轴转动驱动器421用于控制Y轴转动驱动器422沿Z轴转动，Y轴转动驱动器422用于控制X轴转动驱动器423沿Y轴转动，X轴转动驱动器423用于控制保护壳3沿Z轴转动，进而实现对保护壳3的角度和高度的任意控制。

需要说明的是，本实施例中所采用的升降驱动器412和滑移驱动器33均可采用直线电机或者气缸等直线驱动结构，而Z轴转动驱动器421、Y轴转动驱动器422和X轴转动驱动器423的动力源可以采用伺服电机，实现对保护壳3的高精度调节驱动。

本实施例还提供一种综合监控方案，具体的，参照说明书附图11，各组光伏发电组之间设置有检测轨道21，支撑杆2的底端滑动安装在检测轨道21上，支撑杆2的底端设置有用于驱动支撑杆2在检测轨道21上滑动的行走驱动结构，行走驱动结构可以选用行走轮或者齿轮齿条等结构，关于设备的行走驱动技术，是常用的技术，本实施例中不再过多描述。

在上述实施方式中，需要控制检测板31伸出进行信息采集，而在沙尘环境下，因大风天气影响，容易将沙尘吹到光伏发电板1表面，部分沙尘会附着到光伏发电板1表面，在检测板31伸出时，光伏发电板1表面的沙尘会对偏移检测组件5的检测识别形成影响，例如，当沙尘较大，而压触板51末端的滚轮55刚好落在沙尘颗粒上，该颗粒的突出会增大压触板51对压力传感器53的压力值，从而形成误判，因此，本实施例还提供以下技术方案，具体的，参照说明书附图8-图10，检测板31底部还设置有清洁系统，清洁系统包括设置在压触板51表面的吹气孔512，压触板51的内部设置有气室511，气室511与吹气孔512连通，气室511上固定连接有供气管56，供气管56连接供气设备，供气设备通过供气管56向气室511中输送气体，并从吹气孔512向光伏发电板1表面吹出气流，从而将光伏发电板1上位于压触板51区域没的沙尘颗粒向外吹走，避免大颗粒沙尘对压触板51产生影响，减小误判。

进一步的，在低温天气下，例如秋冬季节，清晨时刻光伏发电板1的表面容易结霜，使得光伏发电板1表面的沙尘颗粒不易被吹除，因此，清洁系统包括设置在偏移检测组件5上的喷头513，喷头513上固定连接有供液管57，供液管57连接有热流供应组件，热流供应组件通过供液管57向喷头513提供热流体，从而在检测板31伸出时，可以借助喷头513喷出的热流消除光伏发电板1表面的冰霜，并通过吹气孔512吹出的气流将沙尘颗粒和融化后的水均吹走，进一步的提高偏移检测组件5检测的精准性。

需要说明的是，供气设备为小型气泵7，供气管56与小型气泵7的输出端连接，热流供应组件包括储液盒6、小型液泵61和加热器8，小型液泵61固定安装在储液盒6顶部，储液盒6中存储有水，小型液泵61的输入端与储液盒6中的水连通，供液管57与小型液泵61的输出端连接，供液管57和供气管56均穿过加热器8的加热区设置，储液盒6、小型气泵7和加热器8均安装在保护壳3内部，进而在加热器8的加热下，可以直接为喷头513提供热流，同时，也使吹气孔512吹出的气流为热气，进一步的提高对光伏发电板1表面冰霜的消除效果。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种光伏发电设备的分布式监控与信息采集装置，其特征在于：包括光伏发电组和信息采集器，所述光伏发电组包括光伏发电板（1），所述信息采集器包括支撑杆（2）和保护壳（3），所述保护壳（3）通过姿态调整驱动器（4）安装在支撑杆（2）上，所述姿态调整驱动器（4）用于调节保护壳（3）的高度和角度；

所述保护壳（3）中设置有检测板（31），所述检测板（31）沿与光伏发电板（1）平行的方向在保护壳（3）内滑动，所述检测板（31）滑出保护壳（3）时位于光伏发电板（1）的顶部，所述检测板（31）的顶部设置有对比光伏发电板（34）、光照检测器（35）、湿度传感器（36）和温度传感器（37），所述保护壳（3）上安装有风速检测器（32）；

所述检测板（31）的底部与光伏发电板（1）之间设置有至少四组偏移检测组件（5），所述偏移检测组件（5）包括压触板（51），所述压触板（51）与检测板（31）活动配合，且所述检测板（31）与压触板（51）之间设置有弹性件（54），所述检测板（31）底部固定安装有压力传感器（53），所述弹性件（54）的两端分别与压触板（51）和压力传感器（53）的检测端固定连接；

所述保护壳（3）中设置有倾斜导槽，所述检测板（31）与倾斜导槽滑动配合，所述保护壳（3）中设置有滑移驱动器（33），所述滑移驱动器（33）用于驱动检测板（31）滑入和滑出保护壳（3）；

所述偏移检测组件（5）还包括安装板（52），所述安装板（52）固定安装在检测板（31）的底部，所述压触板（51）靠近检测板（31）移出保护壳（3）方向的一端与安装板（52）转动连接，所述压力传感器（53）固定安装在安装板（52）上，所述弹性件（54）对压触板（51）提供一个远离检测板（31）方向的弹力，所述压触板（51）远离安装板（52）的一端转动安装有滚轮（55）；

所述姿态调整驱动器（4）包括高度调节器（41）和角度调节器（42），所述高度调节器（41）包括升降滑座（411）和升降驱动器（412），所述升降滑座（411）滑动安装在支撑杆（2）的顶部，所述升降滑座（411）与支撑杆（2）之间安装有升降驱动器（412），所述升降驱动器（412）用于驱动升降滑座（411）沿支撑杆（2）高度方向直线滑移；

所述角度调节器（42）包括Z轴转动驱动器（421）、Y轴转动驱动器（422）和X轴转动驱动器（423），所述Z轴转动驱动器（421）固定安装在升降滑座（411）上，所述Y轴转动驱动器（422）转动安装在Z轴转动驱动器（421）的输出端上，所述X轴转动驱动器（423）转动安装在Y轴转动驱动器（422）的输出端上，所述保护壳（3）转动安装在X轴转动驱动器（423）的输出端上，所述Z轴转动驱动器（421）用于控制Y轴转动驱动器（422）沿Z轴转动，所述Y轴转动驱动器（422）用于控制X轴转动驱动器（423）沿Y轴转动，所述X轴转动驱动器（423）用于控制保护壳（3）沿Z轴转动，进而实现对保护壳（3）的角度和高度的任意控制；

各组光伏发电组之间设置有检测轨道（21），所述支撑杆（2）的底端滑动安装在检测轨道（21）上，所述支撑杆（2）的底端设置有用于驱动支撑杆（2）在检测轨道（21）上滑动的行走驱动结构。

2.根据权利要求1所述的一种光伏发电设备的分布式监控与信息采集装置，其特征在于：所述检测板（31）底部还设置有清洁系统，所述清洁系统包括设置在压触板（51）表面的吹气孔（512），所述压触板（51）的内部设置有气室（511），所述气室（511）与吹气孔（512）连通，所述气室（511）上固定连接有供气管（56），所述供气管（56）连接供气设备，供气设备通过供气管（56）向气室（511）中输送气体，并从吹气孔（512）向光伏发电板（1）表面吹出气流。

3.根据权利要求2所述的一种光伏发电设备的分布式监控与信息采集装置，其特征在于：所述清洁系统包括设置在偏移检测组件（5）上的喷头（513），所述喷头（513）上固定连接有供液管（57），所述供液管（57）连接有热流供应组件，热流供应组件通过供液管（57）向喷头（513）提供热流体。

4.根据权利要求3所述的一种光伏发电设备的分布式监控与信息采集装置，其特征在于：所述热流供应组件包括储液盒（6）、小型液泵（61）和加热器（8），所述小型液泵（61）固定安装在储液盒（6）顶部，所述储液盒（6）中存储有水，所述小型液泵（61）的输入端与储液盒（6）中的水连通，所述供液管（57）与小型液泵（61）的输出端连接，所述供液管（57）穿过加热器（8）的加热区设置，所述储液盒（6）和加热器（8）均安装在保护壳（3）内部。

5.根据权利要求4所述的一种光伏发电设备的分布式监控与信息采集装置，其特征在于：所述供气设备为小型气泵（7），所述供气管（56）与小型气泵（7）的输出端连接，所述小型气泵（7）固定安装在保护壳（3）的内部，所述供气管（56）也穿过加热器（8）的加热区设置。