CN117762161B - 一种适用于超大规模光伏电站的清洗系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于超大规模光伏电站的清洗系统及方法，属于光伏清洗技术领域；包括控制终端、智能控制中心和大载重无人直升机，所述控制终端设置有操作界面，用于接收操作人员的指令，并通过无线通信传输至智能控制中心，所述智能控制中心设置有处理器、无线通信模块、飞行监测与控制模块和数据反馈与优化模块；本发明采用上述系统及方法，使用大载重无人直升机的广范围，更适用于超大规模光伏电站，将高压气液两相流清洗装置安装于大载重无人直升机上，能够沿着光伏板的排布进行精密的清洁作业，喷射高压水气以去除灰尘和污垢，能解决现有技术在清洗大型光伏板时存在的操作复杂、清洗效率低下及清洗成本高等问题。

Description

一种适用于超大规模光伏电站的清洗系统及方法

技术领域

本发明涉及光伏清洗的技术领域，尤其是涉及一种适用于超大规模光伏电站的清洗系统及方法。

背景技术

太阳能是一种重要的可再生能源，对于实现能源结构的绿色转型和减少环境污染具有极其重要的意义。随着太阳能技术的不断发展和应用，光伏电站在全球范围内大量建设，尤其是在地形复杂、气候多变的野外区域，如沙漠、戈壁滩等。这些光伏电站的光伏板往往受到灰尘、污垢等的覆盖，影响发电效率和板的使用寿命。传统的光伏板清洗方法多依赖于人工或基本的机械装置，不仅清洗效率低，而且在复杂地形和恶劣天气条件下难以操作。尽管已有无人机辅助的清洗技术出现，但这些技术仍面临操作复杂、清洗效率不高、维护成本高昂等问题。特别是在超大规模的沙漠戈壁光伏电站中，有效、高效的清洗方法尤为重要，现有技术无法满足这种大规模运营的需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于超大规模光伏电站的清洗系统及方法，解决现有技术在清洗大型光伏板时存在的操作复杂、清洗效率低下及清洗成本高的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种适用于超大规模光伏电站的清洗系统，包括控制终端、智能控制中心和大载重无人直升机，所述控制终端设置有操作界面，用于接收操作人员的指令，并通过无线通信传输至智能控制中心，所述智能控制中心设置有处理器、无线通信模块、飞行监测与控制模块和数据反馈与优化模块；

所述飞行监测与控制模块负责监控所述大载重无人直升机的飞行状态和燃油量，所述数据反馈与优化模块收集作业期间的性能数据，包括作业时间和油耗；

所述智能控制中心通过所述无线通信模块与所述大载重无人直升机无线连接，控制所述大载重无人直升机，所述大载重无人直升机中设置有飞行控制系统、GPS定位、摄像头、油箱管理系统和高压气液两相流清洗装置。

优选的，所述飞行控制系统包括自动飞行控制模块、航线规划模块、图像处理与分析模块、清洗执行模块和避障传感器；

所述自动飞行控制模块负责所述大载重无人直升机的基础飞行控制；

所述航线规划模块会依据输入的光伏电站具体布局和地形条件，自动设计所述大载重无人直升机的飞行路径；

所述图像处理与分析模块负责处理所述摄像头采集的图像，使用图像处理结果，修正所述大载重无人直升机的飞行状态；

所述清洗执行模块负责控制所述高压气液两相流清洗装置的清洗参数，包括喷射压力、喷射角度和持续喷射时间；

所述避障传感器负责检测周围的障碍物，促使所述大载重无人直升机躲避障碍物。

一种适用于超大规模光伏电站的清洗方法，包括以下步骤：

S1：控制终端下达路径规划指令，进行清洗航线规划；

S2：控制终端下达智能清洗指令，进行光伏板的清洗；

S3：清洗结束，智能控制中心根据大载重无人直升机上的数据，判断大载重无人直升机移动到下一个清洗点或按规划航线返回补给站。

优选的，所述步骤S1中，清洗航线规划的具体过程如下：

S11：智能控制中心接收到控制终端下发的路径规划指令，控制大载重无人直升机起飞获取光伏电站的航拍图，取得光伏电站具体布局和地形条件，包括光伏板的位置、大小和排列方式；

S12：依据光伏电站具体布局和地形条件，航线规划模块利用预设的算法生成初始清洗航线；

S13：对初始清洗航线调整，躲避建筑物和树木，确定安全飞行高度；

S14：航线规划模块使用环境因素调整清洗的时间和方式，环境因素包括天气条件、光照强度和风速；

S15：调整好的初始清洗航线作为清洗航线进行使用。

优选的，所述步骤S2中，进行光伏板的清洗过程如下：

S21：智能控制中心接收到控制终端下发的智能清洗指令，控制大载重无人直升机起飞，借助自动飞行控制模块按照清洗航线飞行，在飞行过程中，摄像头采集图像，图像处理与分析模块依据采集的图像，结合避障传感器对清洗航线进行调整；

S22：在飞行过程中，飞行监测与控制模块持续监控大载重无人直升机的飞行状态，包括速度、高度、方向和燃油量；

S23：在飞行过程中，清洗执行模块控制高压气液两相流清洗装置对光伏板进行喷射清洗；

S24：在清洗过程中，智能控制中心通过飞行监测与控制模块实时监控大载重无人直升机的飞行状态和燃油量，使用数据反馈与优化模块收集清洗时间和油耗计量；

S25：大载重无人直升机走完清洗航线，清洗结束。

因此，本发明采用上述方法的一种适用于超大规模光伏电站的清洗系统及方法，具有以下好处：

（1）在本发明中，操作更具便捷性，操作人员可以通过控制终端结合电站的实时数据，发布简单的指令来实现全程自动化的光伏板清洗运维工作。这种方式不仅方便快捷，还确保了光伏板清洗的及时性和高效性。

（2）在本发明中，智能控制中心设置有飞行监测与控制模块，全程实时监控大载重无人直升机的工作状态，保证清洗作业的顺利和安全执行。

（3）在本发明中，能够在复杂地形的光伏电站实现高效的无人化清洗和运维。这不仅降低了运维成本，还提高了整体的运营效率。

（4）在本发明中，使用航线规划模块可自动规划清洗航线，清洗执行模块根据实时数据调整清洗策略，无需繁琐的人工操作，从而节省人力资源并大幅提升运维效率。

（5）在本发明中，大载重无人直升机在开始作业前会通过定位系统自动进行位置检测，确保沿着清洗航线执行清洗任务，自动化清洗作业减少了人为错误的风险，保障了作业的准确性和机器的安全。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明一种适用于超大规模光伏电站的清洗系统的系统结构图；

图2为本发明一种适用于超大规模光伏电站的清洗方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和展示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。具体的型号规格需根据该装置的实际规格等进行选型确定，具体选型计算方法采用本领域现有技术，故不再详细赘述。

实施例

如图1，本发明提供一种适用于超大规模光伏电站的清洗系统，包括控制终端、智能控制中心和大载重无人直升机，控制终端设置有操作界面，用于接收操作人员的指令，并通过无线通信传输至智能控制中心，智能控制中心设置有处理器、无线通信模块、飞行监测与控制模块和数据反馈与优化模块，智能控制中心负责接收来自控制终端的指令，并基于这些指令控制大载重无人直升机的操作；

飞行监测与控制模块结合传感器数据和飞行控制算法，监控大载重无人直升机的飞行状态、燃油量和作业环境，确保飞行的安全性和稳定性；

数据反馈与优化模块收集作业期间的性能数据，包括作业时间和油耗，用于优化后续的清洁计划和策略，以及提供必要的维护和服务提示；

智能控制中心通过无线通信模块与大载重无人直升机无线连接，控制大载重无人直升机，大载重无人直升机中设置有飞行控制系统、GPS定位、摄像头、油箱管理系统和高压气液两相流清洗装置；

油箱管理系统用于监控和管理大载重无人直升机的油箱状态，确保长时间的稳定作业；

飞行控制系统包括自动飞行控制模块、航线规划模块、图像处理与分析模块、清洗执行模块和避障传感器；

自动飞行控制模块负责大载重无人直升机的基础飞行控制；

航线规划模块会依据输入的光伏电站具体布局和地形条件，自动设计大载重无人直升机的飞行路径，以实现高效清洁作业；

图像处理与分析模块负责处理摄像头采集的图像，使用图像处理结果，修正大载重无人直升机的飞行状态，更适应光伏板的实际排布；

清洗执行模块负责控制高压气液两相流清洗装置的清洗参数，包括喷射压力、喷射角度和持续喷射时间，以实现最有效的清洁效果；

避障传感器负责检测周围的障碍物，促使大载重无人直升机躲避障碍物。

如图2，一种适用于超大规模光伏电站的清洗方法：包括以下步骤：

S1：控制终端下达路径规划指令，进行清洗航线规划；

清洗航线规划的具体过程如下：

S11：智能控制中心接收到控制终端下发的路径规划指令，控制大载重无人直升机起飞获取光伏电站的航拍图，取得光伏电站具体布局和地形条件，包括光伏板的位置、大小和排列方式；

S12：依据光伏电站具体布局和地形条件，航线规划模块利用预设的算法生成初始清洗航线，算法考虑了最优覆盖面积和最短路径，以确保清洗效率；

S13：对初始清洗航线调整，躲避建筑物和树木，确定安全飞行高度，以确保大载重无人直升机在执行清洗任务时的安全性和可达性；

S14：航线规划模块使用环境因素调整清洗的时间和方式，环境因素包括天气条件、光照强度和风速，确保清洗效果和作业安全；

S15：调整好的初始清洗航线作为清洗航线进行使用。

S2：控制终端下达智能清洗指令，进行光伏板的清洗；

进行光伏板的清洗过程如下：

S21：智能控制中心接收到控制终端下发的智能清洗指令，控制大载重无人直升机起飞，借助自动飞行控制模块按照清洗航线飞行，在飞行过程中，摄像头采集图像，图像处理与分析模块依据采集的图像，结合避障传感器对清洗航线进行调整；

S22：在飞行过程中，飞行监测与控制模块持续监控大载重无人直升机的飞行状态，包括速度、高度、方向和燃油量以确保按照预定航线安全飞行；

S23：在飞行过程中，清洗执行模块根据预设参数控制高压气液两相流清洗装置对光伏板进行喷射清洗；

S24：在清洗过程中，智能控制中心通过飞行监测与控制模块实时监控大载重无人直升机的飞行状态和燃油量，使用数据反馈与优化模块收集清洗时间和油耗计量；

S25：大载重无人直升机走完清洗航线，清洗结束。

S3：清洗结束，智能控制中心根据大载重无人直升机上的数据，判断大载重无人直升机移动到下一个清洗点或按规划航线返回补给站。

在具体操作中，控制终端发出路径规划指令后，智能控制中心启动大载重无人直升机并根据光伏电站的具体布局进行自动规划清洗航线。航线规划考虑了地形、光伏板分布以及其他环境因素，获取清洗航线后，控制终端发出智能清洗指令，大载重无人直升机沿清洗航线飞行，同时，高压气液两相流清洗装置依据清洗执行模块开始执行清洗作业。

清洗过程中，智能控制中心实时监控大载重无人直升机的飞行状态和清洗装置的运行情况，确保作业的安全性和有效性，在清洗作业完成后，大载重无人直升机将自动返回补给站进行燃油补充和必要的维护工作，整个清洗过程中，控制终端可实时接收作业数据和图像，允许操作人员监控作业进度和质量。

因此，本发明采用一种适用于超大规模光伏电站的清洗系统及方法，借助一系列步骤的高度智能化和协调性确保了使用大载重无人直升机在各种环境条件下能够高效、安全地完成清洗任务，同时最大程度地提高了清洗效果和整体作业的效率。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (1)

1.一种适用于超大规模光伏电站的清洗系统，其特征在于：包括控制终端、智能控制中心和大载重无人直升机，所述控制终端设置有操作界面，用于接收操作人员的指令，并通过无线通信传输至智能控制中心，所述智能控制中心设置有处理器、无线通信模块、飞行监测与控制模块和数据反馈与优化模块；

所述飞行监测与控制模块负责监控所述大载重无人直升机的飞行状态和燃油量，所述数据反馈与优化模块收集作业期间的性能数据，包括作业时间和油耗；

所述智能控制中心通过所述无线通信模块与所述大载重无人直升机无线连接，控制所述大载重无人直升机，所述大载重无人直升机中设置有飞行控制系统、GPS定位、摄像头、油箱管理系统和高压气液两相流清洗装置；

所述飞行控制系统包括自动飞行控制模块、航线规划模块、图像处理与分析模块、清洗执行模块和避障传感器；

所述自动飞行控制模块负责所述大载重无人直升机的基础飞行控制；

所述航线规划模块会依据输入的光伏电站具体布局和地形条件，自动设计所述大载重无人直升机的飞行路径；

所述图像处理与分析模块负责处理所述摄像头采集的图像，使用图像处理结果，修正所述大载重无人直升机的飞行状态；

所述清洗执行模块负责控制所述高压气液两相流清洗装置的清洗参数，包括喷射压力、喷射角度和持续喷射时间；

所述避障传感器负责检测周围的障碍物，促使所述大载重无人直升机躲避障碍物；

一种适用于超大规模光伏电站的清洗系统的清洗方法，包括以下步骤：

S1：控制终端下达路径规划指令，进行清洗航线规划；

S11：智能控制中心接收到控制终端下发的路径规划指令，控制大载重无人直升机起飞获取光伏电站的航拍图，取得光伏电站具体布局和地形条件，包括光伏板的位置、大小和排列方式；

S12：依据光伏电站具体布局和地形条件，航线规划模块利用预设的算法生成初始清洗航线；

S13：对初始清洗航线调整，躲避建筑物和树木，确定安全飞行高度；

S14：航线规划模块使用环境因素调整清洗的时间和方式，环境因素包括天气条件、光照强度和风速；

S15：调整好的初始清洗航线作为清洗航线进行使用；

S2：控制终端下达智能清洗指令，进行光伏板的清洗；

S21：智能控制中心接收到控制终端下发的智能清洗指令，控制大载重无人直升机起飞，借助自动飞行控制模块按照清洗航线飞行，在飞行过程中，摄像头采集图像，图像处理与分析模块依据采集的图像，结合避障传感器对清洗航线进行调整；

S22：在飞行过程中，飞行监测与控制模块持续监控大载重无人直升机的飞行状态，包括速度、高度、方向和燃油量；

S23：在飞行过程中，清洗执行模块控制高压气液两相流清洗装置对光伏板进行喷射清洗；

S24：在清洗过程中，智能控制中心通过飞行监测与控制模块实时监控大载重无人直升机的飞行状态和燃油量，使用数据反馈与优化模块收集清洗时间和油耗计量；

S25：大载重无人直升机走完清洗航线，清洗结束；

S3：清洗结束，智能控制中心根据大载重无人直升机上的数据，判断大载重无人直升机移动到下一个清洗点或按规划航线返回补给站。