CN117914250A - 一种多层级的光伏发电板清洁系统及其清洁设备 - Google Patents

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CN117914250A CN202410102029.4A CN202410102029A CN117914250A CN 117914250 A CN117914250 A CN 117914250A CN 202410102029 A CN202410102029 A CN 202410102029A CN 117914250 A CN117914250 A CN 117914250A
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朱立坤
范雪慧
王润峰
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Abstract

本发明涉及光伏发电板清洁技术领域,一种多层级的光伏发电板清洁系统,其特征在于,包括Arduino DUE开发板、多层级清洁系统、清洁质量检测系统、多目标控制系统和自适应底盘系统,所述Arduino DUE开发板与多层级清洁系统、清洁质量检测系统、多目标控制系统和自适应底盘系统通过电性连接;一种多层级的光伏发电板清洁设备,包括两个竖板,所述竖板的底部固定安装有支撑架,支撑架的底部通过转轴转动连接有履带轮,竖板的两侧均固定安装有导轨,导轨的表面卡接有滑块,滑块的一侧固定安装有竖杆,竖杆的顶部固定安装有横板,竖板的顶部固定安装有伸缩杆,伸缩杆的顶部与横板的底部固定连接。

Description

一种多层级的光伏发电板清洁系统及其清洁设备
技术领域
本发明涉及光伏发电板清洁技术领域,具体为一种多层级的光伏发电板清洁系统及其清洁设备。
背景技术
随着光伏技术的不断成熟与成本的降低,全球光伏发电容量持续增长,光伏面板的安装数量和规模也在不断扩大。
光伏面板的清洁对于提高发电效率和延长设备寿命具有重要意义,因此,清洁光伏面板的产业也在迅速发展。随着清洁技术和设备的不断更新与改进,清洁服务和设备的需求也在持续增加。同时,随着环保意识的提升,对光伏面板清洁的需求也在逐步增加,为清洁产业的发展提供了良好机遇。
然而,西部地区的光伏电站由于大多建在荒漠和沙漠地带,经常面临干旱少雨、沙尘暴频发的问题。这导致光伏组件表面堆积大量沙尘,可能对光伏面板造成损害,降低发电效率,甚至影响20%-25%,造成太阳能资源的严重浪费。同时,沙尘也会缩短光伏组件的使用寿命,增加运维成本。据统计,一个160MW的光伏电站每年在清洁上的费用高达百万元。此外,由于西北地区水资源匮乏,清洁用水成本也较高,进一步增加了企业的经济压力。
目前,西北地区的光伏电站主要采用人工清洁或自动清洁方式。尽管人工清洁可以节约设备费用,但其清洁效果较差且成本相对较高;自动清洁则可以获得更好的清洁效果,但设备费用和维护成本较高。考虑到西北地区的环境特点、发电效率等因素,建议在3-4月的沙尘期进行动态清洗,5-10月最好每月清洗一次,11月初进行全面清洗后,12月和1月因温度较低不建议清洗,待天气转暖再进行。
光伏面板的清洁对于提高发电效率和延长设备寿命具有重要意义,因此,清洁光伏面板的产业也在迅速发展。随着清洁技术和设备的不断更新与改进,清洁服务和设备的需求也在持续增加。同时,随着环保意识的提升,对光伏面板清洁的需求也在逐步增加,为清洁产业的发展提供了良好机遇。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多层级的光伏发电板清洁系统及其清洁设备,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:
一种多层级的光伏发电板清洁系统,其特征在于,包括Arduino DUE开发板、多层级清洁系统、清洁质量检测系统、多目标控制系统和自适应底盘系统,所述Arduino DUE开发板与多层级清洁系统、清洁质量检测系统、多目标控制系统和自适应底盘系统通过电性连接;
所述多层级清洁系统包括三个层级清洁,第一层级为由高速风扇组成的清流清洁系统,通过风扇产生的气流对光伏组件表面的灰尘进行清洁;第二层级通过滚刷清洁系统对光伏组件表面较为顽固的固化沙尘进行清洁;第三层级为定向清洁系统,通过视觉检测技术对光伏组件表面进行检测,检测出组件表面未能清洁完全的顽固污渍,对顽固污渍进行定向喷淋洗涤剂进行软化后通过多态目标控制技术增大清洁压力,使用滚刷清洁系统进行强力清洁;
所述清洁质量检测系统包括:使用摄像头模块采集光伏组件表面的图像,通过树莓派算法训练后对图像进行识别,分析光伏组件表面的灰尘累积度,确定启动清洁机器人清洁光伏组件的时间,同时对经过第一层级气流清洁和第二层级滚刷清洁后的光伏组件进行清洁质量检测,识别出未能清洁完全的顽固污渍,将污渍信息发送给Arduino DUE开发板,使用多层级清扫技术中的第三层级定向清洁对顽固污渍进行强力清洁,提高清洁质量;
所述多目标控制系统包括:光伏组件的安装角度受到纬度和地形的多种因素影响,光伏电站的组件安装角度普遍在30°-40°,受到不同地形因素的影响,组件安装角度多样;针对组件安装角度多样化的问题,团队提出多态目标控制技术,通过清洁系统调节推杆与底盘自适应系统的动态配合,适应不同规格角度的光伏电站,同时使用压力传感器与调节推杆的配合,我们能够动态控制清洁过程中的清洁压力,进一步提高清洁质量;
所述自适应底盘系统包括:西部地区的光伏电站大都分布于西部地区戈壁滩以及沙漠地带,电站环境复杂,地势起伏通过性差。针对光伏电站复杂的地形我们采取了地面适应性以及通过性能更加良好的履带式底盘系统,并且通过两根步进推杆连接履带式底盘与龙门架机身结构,完成底盘升降的功能,通过陀螺仪/倾斜度传感器检测机器人倾斜状态,动态调整底盘升降,使得清洁机器人能够适应光伏电站复杂的地形,通过底盘升降功能,光伏机器人也能适应绝大部分建设在山坡上的集中式光伏电站。
一种多层级的光伏发电板清洁设备,包括两个竖板,所述竖板的底部固定安装有支撑架,支撑架的底部通过转轴转动连接有履带轮,竖板的两侧均固定安装有导轨,导轨的表面卡接有滑块,滑块的一侧固定安装有竖杆,竖杆的顶部固定安装有横板,竖板的顶部固定安装有伸缩杆,伸缩杆的顶部与横板的底部固定连接。
所述横板的底部固定安装有液压杆,液压杆的底部通过转轴转动连接有转板,转板的一端通过转轴与竖杆的一侧转动连接,转板的顶部固定安装有电机,电机的输出轴固定安装有皮带轮,转板的下表面开设有凹槽,凹槽的内壁通过套筒转动连接有丝杆,丝杆通过皮带与皮带轮传动连接,丝杆上套设有支架,支架的底部通过转轴转动连接有滚刷。
作为优选的技术方案,所述滚刷的转轴上固定安装有齿轮,转板的下表面且位于支架的内部固定安装有齿条,齿条与齿轮啮合。
作为优选的技术方案,所述支架上开设有供丝杆通过的丝孔,且丝孔与丝杆螺纹连接,支架设置为U型,且齿条的表面与支架的内壁滑动连接。
作为优选的技术方案,所述转板的上表面开设有供皮带通过的通槽,且通槽的内壁与皮带的表面滑动连接。
作为优选的技术方案,所述竖板的内部开设有腔体,且竖板的一侧连通有进水管,进水管的一端螺纹连接有盖体,盖体的表面开设有防滑纹。
作为优选的技术方案,所述转板的内部开设有腔体,竖板的一侧通过连接管与转板的腔体连通,转板的两侧腔体连通有冲洗管,冲洗管的管口朝下。
作为优选的技术方案,所述转板的底部固定安装有摄像头,摄像头位于转板较高的一端。
与现有技术相比,本发明的有益效果如下:
1、本发明针对传统清洁方式清洁效率低、耗费水资源、清洁质量差等问题研发了由气流清扫、滚刷清洁、洗涤剂喷淋组成的多层级清扫技术以及智能视觉清扫质量检测技术提高情节效率和清洁质量,同时产品的定向清洁技术能够锁定顽固污渍进行定向清洁,同市面上单层级清洁机器人相比,避免重复清洁的资源浪费,同时针对光伏电站地形复杂以及光伏组件安装角度多样的问题,研发了履带式地形自适应技术和多态目标动态控制技术采用自适应底盘模块,通过升降式履带底盘,让机器人能够适应光伏电站复杂的地形。通过步进推杆和多种传感器,动态调整清洁模块与光伏组件的实时距离以及清洁压力,适应光伏组件的多种安装角度。
2、本发明通过控制伸缩杆工作,随后控制竖杆上的横板移动,以此方便带动转板的高度进行调整,同时控制液压杆底部的一端移动,以此调整转板与光伏板的贴合角度,从而方便后续的清洗操作,以此提高了该设备的使用效率,方便后续的操作。本发明通过控制电机工作,随后电机带动皮带轮上的皮带转动,从而带动丝杆转动,丝杆带动支架移动,以此带动滚刷移动,从而使得滚刷上的齿轮与齿条啮合,以此使得滚刷在移动的过程中滚动,从而方便对光伏板的表面进行清洗操作,同时通过冲洗管可对光伏板的表面冲洗,以此提高了该设备的清洁效果,便于后续的清洁操作,提高了该设备的使用效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的系统总架构图;
图2为本发明的系统控制流程图;
图3为本发明的多层级清洁系统架构图;
图4为本发明的多层级清扫系统控制流程图;
图5为本发明的清洁质量检测系统架构图;
图6为本发明的清洁质量检测系统控制流程图;
图7为本发明的多态目标控制系统架构图;
图8为本发明的多态目标控制系统控制流程图;
图9为本发明的自适应底盘系统架构图;
图10为本发明的自适应底盘系统控制流程图;
图11为本发明第一视角立体结构示意图;
图12为本发明第二视角立体结构示意图;
图13为本发明第三视角立体结构示意图;
图14为本发明图1中A处结构放大示意图;
图15为本发明图2中B处结构放大示意图。
图中:1、竖板;2、支撑架;3、履带轮;4、导轨;5、滑块;6、竖杆;7、横板;8、伸缩杆;9、液压杆;10、转板;11、电机;12、皮带轮;13、丝杆;14、皮带;15、支架;16、滚刷;17、齿轮;18、齿条;19、进水管;20、冲洗管;21、连接管;22、摄像头。
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。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
为了更好的理解上述技术方案,下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
实施例一
一种多层级的光伏发电板清洁系统,如图1-2所示,包括Arduino DUE开发板、多层级清洁系统、清洁质量检测系统、多目标控制系统和自适应底盘系统,所述Arduino DUE开发板与多层级清洁系统、清洁质量检测系统、多目标控制系统和自适应底盘系统通过电性连接;
如图3-4所示,所述多层级清洁系统包括三个层级清洁,第一层级为由高速风扇组成的清流清洁系统,通过风扇产生的气流对光伏组件表面的灰尘进行清洁;第二层级通过滚刷清洁系统对光伏组件表面较为顽固的固化沙尘进行清洁;第三层级为定向清洁系统,通过视觉检测技术对光伏组件表面进行检测,检测出组件表面未能清洁完全的顽固污渍,对顽固污渍进行定向喷淋洗涤剂进行软化后通过多态目标控制技术增大清洁压力,使用滚刷清洁系统进行强力清洁;
如图5-6所示,所述清洁质量检测系统包括:使用摄像头模块采集光伏组件表面的图像,通过树莓派算法训练后对图像进行识别,分析光伏组件表面的灰尘累积度,确定启动清洁机器人清洁光伏组件的时间,同时对经过第一层级气流清洁和第二层级滚刷清洁后的光伏组件进行清洁质量检测,识别出未能清洁完全的顽固污渍,将污渍信息发送给ArduinoDUE开发板,使用多层级清扫技术中的第三层级定向清洁对顽固污渍进行强力清洁,提高清洁质量;
如图7-8所示,所述多目标控制系统包括:光伏组件的安装角度受到纬度和地形的多种因素影响,光伏电站的组件安装角度普遍在30°-40°,受到不同地形因素的影响,组件安装角度多样;针对组件安装角度多样化的问题,团队提出多态目标控制技术,通过清洁系统调节推杆与底盘自适应系统的动态配合,适应不同规格角度的光伏电站,同时使用压力传感器与调节推杆的配合,我们能够动态控制清洁过程中的清洁压力,进一步提高清洁质量;
如图9-10所示,所述自适应底盘系统包括:西部地区的光伏电站大都分布于西部地区戈壁滩以及沙漠地带,电站环境复杂,地势起伏通过性差。针对光伏电站复杂的地形我们采取了地面适应性以及通过性能更加良好的履带式底盘系统,并且通过两根步进推杆连接履带式底盘与龙门架机身结构,完成底盘升降的功能,通过陀螺仪/倾斜度传感器检测机器人倾斜状态,动态调整底盘升降,使得清洁机器人能够适应光伏电站复杂的地形,通过底盘升降功能,光伏机器人也能适应绝大部分建设在山坡上的集中式光伏电站。
实施例二
根据附图11-15所示,本发明实施例提供了一种多层级的光伏发电板清洁系统及其清洁设备,包括两个竖板1,竖板1的底部固定安装有支撑架2,支撑架2的底部通过转轴转动连接有履带轮3,竖板1的两侧均固定安装有导轨4,导轨4的表面卡接有滑块5,滑块5的一侧固定安装有竖杆6,竖杆6的顶部固定安装有横板7,竖板1的顶部固定安装有伸缩杆8,伸缩杆8的顶部与横板7的底部固定连接。
横板7的底部固定安装有液压杆9,液压杆9的底部通过转轴转动连接有转板10,控制伸缩杆8工作,随后控制竖杆6上的横板7移动,以此方便带动转板10的高度进行调整,同时控制液压杆9底部的一端移动,以此调整转板10与光伏板的贴合角度,从而方便后续的清洗操作,以此提高了该设备的使用效率,方便后续的操作。
转板10的一端通过转轴与竖杆6的一侧转动连接,转板10的顶部固定安装有电机11,电机11的输出轴固定安装有皮带轮12,转板10的下表面开设有凹槽,凹槽的内壁通过套筒转动连接有丝杆13,丝杆13通过皮带14与皮带轮12传动连接,丝杆13上套设有支架15,支架15的底部通过转轴转动连接有滚刷16。
控制电机11工作,随后电机11带动皮带轮12上的皮带14转动,从而带动丝杆13转动,丝杆13带动支架15移动,以此带动滚刷16移动,从而使得滚刷16上的齿轮17与齿条18啮合,以此使得滚刷16在移动的过程中滚动,从而方便对光伏板的表面进行清洗操作,同时通过冲洗管20可对光伏板的表面冲洗,以此提高了该设备的清洁效果,便于后续的清洁操作,提高了该设备的使用效率。
作为本实施例的优选,滚刷16的转轴上固定安装有齿轮17,转板10的下表面且位于支架15的内部固定安装有齿条18,齿条18与齿轮17啮合。
齿轮17的设置,达到了方便后续齿条18带动齿轮17上滚刷16转动的效果,以此方便后续的使用,提高了该设备的使用效率。
作为本实施例的优选,支架15上开设有供丝杆13通过的丝孔,且丝孔与丝杆13螺纹连接,支架15设置为U型,且齿条18的表面与支架15的内壁滑动连接。
丝杆13的设置,达到了方便可带动后续支架15移动的效果,从而方便后续的使用,提高了该设备的使用效率,以此便于后续对光伏板的表面清洁,提高了该设备的使用效率。
作为本实施例的优选,转板10的上表面开设有供皮带14通过的通槽,且通槽的内壁与皮带14的表面滑动连接。
通槽的设置,达到方便皮带14通过,从而方便后续的使用。
作为本实施例的优选,竖板1的内部开设有腔体,且竖板1的一侧连通有进水管19,进水管19的一端螺纹连接有盖体,盖体的表面开设有防滑纹。
进水管19的设置,达到了方便对竖板1的腔体内添加清洗水的效果,从而方便后续的使用,以此提高了该设备的使用效率。
作为本实施例的优选,转板10的内部开设有腔体,竖板1的一侧通过连接管21与转板10的腔体连通,转板10的两侧腔体连通有冲洗管20,冲洗管20的管口朝下。
设置的连接管21,在使用的过程中,方便对其进行连接操作,以此方便后续的供水,同时连接管21设置为软管。
作为本实施例的优选,转板10的底部固定安装有摄像头22,摄像头22位于转板10较高的一端。
设置的摄像头22,在使用的过程中,方便对光伏板的表面进行监测,从而方便后续的观察,以此便于后续的使用。
本发明的一种多层级的光伏发电板清洁系统及其清洁设备在使用时,控制伸缩杆8工作,随后控制竖杆6上的横板7移动,以此方便带动转板10的高度进行调整,同时控制液压杆9底部的一端移动,以此调整转板10与光伏板的贴合角度,从而方便后续的清洗操作,以此提高了该设备的使用效率,方便后续的操作。
控制电机11工作,随后电机11带动皮带轮12上的皮带14转动,从而带动丝杆13转动,丝杆13带动支架15移动,以此带动滚刷16移动,从而使得滚刷16上的齿轮17与齿条18啮合,以此使得滚刷16在移动的过程中滚动,从而方便对光伏板的表面进行清洗操作,同时通过冲洗管20可对光伏板的表面冲洗,以此提高了该设备的清洁效果,便于后续的清洁操作,提高了该设备的使用效率。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例,并不用来限制本发明,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种多层级的光伏发电板清洁系统,其特征在于,包括Arduino DUE开发板、多层级清洁系统、清洁质量检测系统、多目标控制系统和自适应底盘系统,所述Arduino DUE开发板与多层级清洁系统、清洁质量检测系统、多目标控制系统和自适应底盘系统通过电性连接;
所述多层级清洁系统包括三个层级清洁,第一层级为由高速风扇组成的清流清洁系统,通过风扇产生的气流对光伏组件表面的灰尘进行清洁;第二层级通过滚刷清洁系统对光伏组件表面较为顽固的固化沙尘进行清洁;第三层级为定向清洁系统,通过视觉检测技术对光伏组件表面进行检测,检测出组件表面未能清洁完全的顽固污渍,对顽固污渍进行定向喷淋洗涤剂进行软化后通过多态目标控制技术增大清洁压力,使用滚刷清洁系统进行强力清洁;
所述清洁质量检测系统包括:使用摄像头模块采集光伏组件表面的图像,通过树莓派算法训练后对图像进行识别,分析光伏组件表面的灰尘累积度,确定启动清洁机器人清洁光伏组件的时间,同时对经过第一层级气流清洁和第二层级滚刷清洁后的光伏组件进行清洁质量检测,识别出未能清洁完全的顽固污渍,将污渍信息发送给Arduino DUE开发板,使用多层级清扫技术中的第三层级定向清洁对顽固污渍进行强力清洁,提高清洁质量;
所述多目标控制系统包括:光伏组件的安装角度受到纬度和地形的多种因素影响,光伏电站的组件安装角度普遍在30°-40°,受到不同地形因素的影响,组件安装角度多样;针对组件安装角度多样化的问题,提出多态目标控制技术,通过清洁系统调节推杆与底盘自适应系统的动态配合,适应不同规格角度的光伏电站,同时使用压力传感器与调节推杆的配合,我们能够动态控制清洁过程中的清洁压力,进一步提高清洁质量;
所述自适应底盘系统包括:针对光伏电站复杂的地形采取了地面适应性以及通过性能更加良好的履带式底盘系统,并且通过两根步进推杆连接履带式底盘与龙门架机身结构,完成底盘升降的功能,通过陀螺仪/倾斜度传感器检测机器人倾斜状态,动态调整底盘升降,使得清洁机器人能够适应光伏电站复杂的地形,通过底盘升降功能,光伏机器人也能适应绝大部分建设在山坡上的集中式光伏电站。
2.一种多层级的光伏发电板清洁系统及其清洁设备,包括两个竖板(1),其特征在于:所述竖板(1)的底部固定安装有支撑架(2),支撑架(2)的底部通过转轴转动连接有履带轮(3),竖板(1)的两侧均固定安装有导轨(4),导轨(4)的表面卡接有滑块(5),滑块(5)的一侧固定安装有竖杆(6),竖杆(6)的顶部固定安装有横板(7),竖板(1)的顶部固定安装有伸缩杆(8),伸缩杆(8)的顶部与横板(7)的底部固定连接;
所述横板(7)的底部固定安装有液压杆(9),液压杆(9)的底部通过转轴转动连接有转板(10),转板(10)的一端通过转轴与竖杆(6)的一侧转动连接,转板(10)的顶部固定安装有电机(11),电机(11)的输出轴固定安装有皮带轮(12),转板(10)的下表面开设有凹槽,凹槽的内壁通过套筒转动连接有丝杆(13),丝杆(13)通过皮带(14)与皮带轮(12)传动连接,丝杆(13)上套设有支架(15),支架(15)的底部通过转轴转动连接有滚刷(16)。
3.根据权利要求2所述的一种多层级的光伏发电板清洁系统及其清洁设备,其特征在于:所述滚刷(16)的转轴上固定安装有齿轮(17),转板(10)的下表面且位于支架(15)的内部固定安装有齿条(18),齿条(18)与齿轮(17)啮合。
4.根据权利要求2所述的一种多层级的光伏发电板清洁系统及其清洁设备,其特征在于:所述支架(15)上开设有供丝杆(13)通过的丝孔,且丝孔与丝杆(13)螺纹连接,支架(15)设置为U型,且齿条(18)的表面与支架(15)的内壁滑动连接。
5.根据权利要求2所述的一种多层级的光伏发电板清洁系统及其清洁设备,其特征在于:所述转板(10)的上表面开设有供皮带(14)通过的通槽,且通槽的内壁与皮带(14)的表面滑动连接。
6.根据权利要求2所述的一种多层级的光伏发电板清洁系统及其清洁设备,其特征在于:所述竖板(1)的内部开设有腔体,且竖板(1)的一侧连通有进水管(19),进水管(19)的一端螺纹连接有盖体,盖体的表面开设有防滑纹。
7.根据权利要求2所述的一种多层级的光伏发电板清洁系统及其清洁设备,其特征在于:所述转板(10)的内部开设有腔体,竖板(1)的一侧通过连接管(21)与转板(10)的腔体连通,转板(10)的两侧腔体连通有冲洗管(20),冲洗管(20)的管口朝下。
8.根据权利要求2所述的一种多层级的光伏发电板清洁系统及其清洁设备,其特征在于:所述转板(10)的底部固定安装有摄像头(22),摄像头(22)位于转板(10)较高的一端。
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