CN118092441A - 一种自动光伏清洗机系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及光伏板清洁运维技术领域，更具体地说，它涉及一种自动光伏清洗机系统，由光伏清洗机、光伏阵列、地图自拟系统以及控制中心构建自动光伏清洗机系统的基础运行框架，通过控制中心输入待清洗所述光伏阵列的数值信息库，通过地图自拟系统搭建虚拟光伏阵列地图场景，基于光伏清洗机类型的选定，地图自拟系统拟定预选光伏清洗机的多个初始运行路径，利用路径选定机制在个预设的运行路径中选定其一为最终的行程路径，控制中心控制驱动光伏清洗机沿行程路径进行定向移动，保证光伏清洗机的定向路径清洁，于光伏清洗机作业前，提前拟定好行程路径，具有代替人工、适应性强以及提升效率的优点。

Description

一种自动光伏清洗机系统

技术领域

本发明涉及光伏板清洁运维技术领域，更具体地说，它涉及一种自动光伏清洗机系统。

背景技术

随着我国光伏电站持有量增加，光伏运维清洗已成为光伏电站的重要举措之一，传统光伏运维清洗的方式是通过人工对其进行冲洗和清洁，以达到正常运维的目的，但是随着大面积光伏板阵列的增加，仅依靠人工进行光伏运维清洗已经远远无法满足需求。这不仅效率低下，而且成本高昂，更重要的是，人工清洗无法保证清洗的质量和效果，也无法对光伏板进行全面、细致的清洗。

因此，自动化的光伏运维清洗设备应运而生。光伏运维清洗设备可以通过机械或半自动的方式，对光伏板进行全面的清洗。相比于传统的人工清洗方式，自动化清洗设备具有许多优势。

首先，它的清洗效率更高，可以快速、准确地清除光伏板上的污垢和灰尘，保证光伏板的正常运行。其次，自动化清洗设备的成本更低，可以大大降低光伏电站的运维成本。最后，自动化清洗设备可以保证清洗的质量和效果，避免因清洗不彻底而影响光伏板的效率。

然而，尽管现有的自动化清洗设备具有许多优势，但是在实际应用中仍存在问题。

例如，当前技术中的光伏板阵列通常需要根据特定的现场环境进行精心配置，这导致了阵列的无规律性和形状各异的状态。

这种状况使得现有的自动化清洗设备在现场布置时无法进行有效的协调。当前，绝大部分的光伏清洗机采用自主识别系统来定位识别光伏阵列的清洗识别路径，然而这种方式导致清洁效率相对较低且不利于光伏清洗机的安全作业。换言之，目前的光伏板阵列因其复杂的环境依赖性和不规则形状，给自动化清洗设备带来了挑战。而现有的光伏清洗机自动识别系统虽然可以构建清洗路径地图，但在效率上仍有待提高。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种自动光伏清洗机系统，代替人工、适应性强以及提升效率的优点。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种自动光伏清洗机系统，包括光伏清洗机、供所述光伏清洗机清洗的光伏阵列、根据光伏阵列环境提前拟定地图场景和行程路径的地图自拟系统以及分别与所述光伏清洗机和地图自拟系统控制交互连接的控制中心；

通过所述控制中心输入待清洗所述光伏阵列的数值信息库，所述数值信息库由地图自拟系统接收，经地图自拟系统构建虚拟光伏阵列地图场景，基于光伏清洗机类型选定，所述地图自拟系统拟定预选光伏清洗机的多个初始运行路径，于多个所述初始运行路径中通过路径选定机制，为光伏清洗机选定最终的行程路径，由控制中心控制所述光伏清洗机沿选定行程路径自动启动运行。

优选的，所述数值信息库包括光伏板数量、光伏板规格、光伏板分布形态及障碍物分布位置，由控制中心将数据信息库导入地图自拟系统，地图自拟系统根据信息库模拟出实际光伏阵列场景，与系统中构建光伏阵列的二维矢量图。

优选的，所述路径选定机制包括：

基于择优路径选择框架，考虑光伏清洗机的启动起始点、光伏阵列清洗的次数、行程路径的距离长短以及行程路径的清洗效率；

由此将择优行程路径依次进行前后排序，由控制中心向外展示，操作员通过控制中心交互自主选择行程路径或者由控制中心自主控制运行选择排序前置的行程路径，所述行程路径均显示有预选定光伏板清洗机的清洗时间及清洗面积。

优选的，所述控制中心包括自动模式和手动操作模式的双重模式操作，所述自动模式由控制中心主导，分别控制光伏清洗机、地图自拟系统自主运行且协调控制自动清洗作业；执行自动模式启动前，由控制中心预先启动自检程序，通过控制中心控制光伏清洗机和地图自拟系统进行自行运行操作，并反馈至控制中心检测反馈是否正常，判定正常即自动模式启动，判定非正常即自动模式启停；

所述手动操作模式由人工自主通过控制中心手动输入操作指令，分别控制光伏清洗机或者地图自拟系统进行交互作业完成预定指令作业。

优选的，基于行程路径规划，控制所述光伏清洗机到达路径起始点，沿预选行程路径前行进行清洁，在所述行程路径中，通过安装于所述光伏清洗机上的路径感应模块和基于路径感应模块实现的识别定位方式，确保光伏清洗机沿预选行程路径的行进方向的准确性。

优选的，所述路径感应模块包括分布于所述光伏清洗机四周的光电传感识别模组，由所述光电传感识别模组探测光伏阵列，基于光伏阵列中光伏板电池和光伏板边框之间反射光亮度的差异，对光伏板边框进行区域标定。

优选的，所述光伏清洗机上设定有用于矫正机身保证线性前行的纠偏机制，所述纠偏机制基于光伏阵列中室外的复杂现实环境设定，时时维持机身稳定的线性运行，在预定进程路径的前行中，通过由光电传感识别模组检测光伏清洗机四周光伏板边框区域的划定，通过控制中心控制光伏清洗机驱动电机不同转速，直至光伏清洗机机身矫正。

优选的，所述光伏清洗机上设置有防跌落传感器，依据防跌落传感器和光电传感识别模组的数据耦合设定有安全防护机制，依据防跌落传感器对光伏阵列表面探测的间隔距离长短，作为探测感应光伏清洗机作业安全环境的评判标准，同时通过光电传感识别模组设定的纠偏机制联合作业，实现光伏清洗机的防跌落安全运行。

优选的，所述光伏清洗机沿预选行程路径行进，遇折弯路径依据陀螺仪实现精准偏移转向，且根据定位传感器和里程计，确定所述光伏清洗机的确切位置，标定的光伏清洗机于拟定的地图场景中显示，并清楚展示出光伏清洗机的清洗区域和未清洗区域。

优选的，还包括应用声光报警器的警报反馈机制，通过光伏清洗机的检测状态反馈，由控制中心控制声光报警器反馈，反应不同的警示状态。

综上所述，本发明具有的有益效果：由光伏清洗机、光伏阵列、地图自拟系统以及控制中心构建自动光伏清洗机系统的基础运行框架，通过控制中心输入待清洗所述光伏阵列的数值信息库，通过地图自拟系统搭建虚拟光伏阵列地图场景，基于光伏清洗机类型的选定，地图自拟系统拟定预选光伏清洗机的多个初始运行路径，利用路径选定机制在个预设的运行路径中选定其一为最终的行程路径，控制中心控制驱动光伏清洗机沿行程路径进行定向移动，保证光伏清洗机的定向路径清洁，于光伏清洗机作业前，提前拟定好行程路径，具有代替人工、适应性强以及提升效率的优点。

附图说明

图1是本发明实施例的电信号传输示意框架图；

图2是本发明实施例的流程框架示意图；

图3是本发明实施例的双重模式下的地图自拟系统的运行流程示意图；

图4是本发明实施例的虚拟光伏阵列地图场景、行程路径以及光伏清洗机初始位置展示示意图(灰色区域为障碍物，箭头线条为行程路径，黑色区域为光伏阵列，灰色框体为光伏清洗机)；

图5是本发明实施例的光伏清洗机沿行程路径进行拐弯运行示意图；

图6是本发明实施例的光伏清洗机纠偏运行示意图。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接在另一个部件上或者间接在该另一个部件上。当一个部件被称为是“连接于”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

一种自动光伏清洗机系统，参见图1-图6，包括光伏清洗机、供所述光伏清洗机清洗的光伏阵列、根据光伏阵列环境提前拟定地图场景和行程路径的地图自拟系统以及分别与所述光伏清洗机和地图自拟系统控制交互连接的控制中心；

通过所述控制中心输入待清洗所述光伏阵列的数值信息库，所述数值信息库由地图自拟系统接收，经地图自拟系统构建虚拟光伏阵列地图场景，基于光伏清洗机类型选定，所述地图自拟系统拟定预选光伏清洗机的多个初始运行路径，于多个所述初始运行路径中通过路径选定机制，为光伏清洗机选定最终的行程路径，由控制中心控制所述光伏清洗机沿选定行程路径自动启动运行。

本实施例由光伏清洗机、光伏阵列、地图自拟系统以及控制中心构建自动光伏清洗机系统的基础运行框架，通过控制中心输入待清洗所述光伏阵列的数值信息库，通过地图自拟系统搭建虚拟光伏阵列地图场景，基于光伏清洗机类型的选定，地图自拟系统拟定预选光伏清洗机的多个初始运行路径，利用路径选定机制在个预设的运行路径中选定其一为最终的行程路径，控制中心控制驱动光伏清洗机沿行程路径进行定向移动，保证光伏清洗机的定向路径清洁，于光伏清洗机作业前，提前拟定好行程路径，具有代替人工、适应性强以及提升效率的优点。

具体的，所述数值信息库包括光伏板数量、光伏板规格、光伏板分布形态及障碍物分布位置，由控制中心将数据信息库导入地图自拟系统，地图自拟系统根据信息库模拟出实际光伏阵列场景，与系统中构建光伏阵列的二维矢量图。

地图自拟系统构建模拟虚拟光伏阵列的地图场景以及构建光伏清洗机的行程路径，需要光伏阵列的具体参数以及光伏清洗机各类参数。

光伏阵列的具体参数包括光伏板数量、光伏板规格、光伏板分布形态及障碍物分布位置。实际场景中，光伏板的数量可通过实际分布数量进行确认，光伏板规格指的是光伏板的长宽等各项数据，光伏板分布形态由实际光伏阵列布置环境决定，其中障碍物的分布通过与光伏板不同的颜色进行明示区分。

上述各项数据齐全后，由控制中心将数据信息库导入地图自拟系统，地图自拟系统根据信息库模拟出实际光伏阵列场景，与系统中构建光伏阵列的二维矢量图，完成虚拟光伏阵列的构建。

具体的，所述路径选定机制包括：

基于择优路径选择框架，考虑光伏清洗机的启动起始点、光伏阵列清洗的次数、行程路径的距离长短以及行程路径的清洗效率；

由此将择优行程路径依次进行前后排序，由控制中心向外展示，操作员通过控制中心交互自主选择行程路径或者由控制中心自主控制运行选择排序前置的行程路径，所述行程路径均显示有预选定光伏板清洗机的清洗时间及清洗面积。

虚拟光伏阵列构建完成后，需要地图自拟系统完成模拟光伏清洗机的清洗路线的行程路径，其中涉及两个关键点：一、光伏清洗机的选择；二、行程路径的选择。

首先光伏清洗机的选择亦是光伏清洗机类型的选择，该机型选择，由厂家进行出厂设置或者后期补充加入，根据光伏清洗机清洗的清洁面积、清洗度以及清洗效率等通过控制中心择优选择，选择下的光伏清洗机，会由控制中心的显示屏展示出，在预设时间内供人工手动操作确认，长时间未确认，将由控制中心默认选择，控制中心控制自主选择操作；

此后，经光伏清洗机类型选定后，经地图自拟系统根据机型的选择，通过拟定光伏清洗机启动的起始点，根据光伏清洗机清洗的时间以及清洗的次数等，确认光伏清洗机完成清洗任务的最佳路径，同样，设定预设时间，长时间未确认，将由控制中心默认选择，控制中心控制自主进行选择操作以及后续的进程。

具体的，所述控制中心包括自动模式和手动操作模式的双重模式操作，所述自动模式由控制中心主导，分别控制光伏清洗机、地图自拟系统自主运行且协调控制自动清洗作业；执行自动模式启动前，由控制中心预先启动自检程序，通过控制中心控制光伏清洗机和地图自拟系统进行自行运行操作，并反馈至控制中心检测反馈是否正常，判定正常即自动模式启动，判定非正常即自动模式启停；

所述手动操作模式由人工自主通过控制中心手动输入操作指令，分别控制光伏清洗机或者地图自拟系统进行交互作业完成预定指令作业。

本实施例设置有两种兼容操作模式，即手动模式和自动模式。

自动模式下：由控制中心自主运行控制，配合与启动光伏清洗机以及与地图自拟系统之间的交互，实现对光伏清洗机的自动控制操作。其中，为提升自动控制操作的稳定性，在自动模式运行前，需要由控制中心通过预先启动自检程序，通过控制中心控制光伏清洗机和地图自拟系统进行自行运行操作，并反馈至控制中心检测反馈是否正常，判定正常即自动模式启动，判定非正常即自动模式启停。

手动模式下：分两种情况，一种是人工作业操作，系统通过人工作业进行，由控制中心进行人机交互，控制光伏清洗机和地图自拟系统的协调作业；

另一种是在自动模式出现故障时，系统切换至人工作业，直至人工作业解除系统故障后，系统将提示是否继续自动操作，其中系统故障包括光伏清洗机故障、地图自拟系统故障以及行程路径异常等。

具体的，基于行程路径规划，控制所述光伏清洗机到达路径起始点，沿预选行程路径前行进行清洁，在所述行程路径中，通过安装于所述光伏清洗机上的路径感应模块和基于路径感应模块实现的识别定位方式，确保光伏清洗机沿预选行程路径的行进方向的准确性。

待光伏清洗机型号选定，行程路径选定后，由控制中心控制光伏清洗机移动至行程路径起始点进行路径行驶和清洁操作，其中在行程路径中，由于光伏阵列表面光滑，光伏清洗机易打滑，促使光伏清洗机发生偏位，为确保光伏清洗机能够沿地图自拟系统拟定的行程路径行进，利用安装于所述光伏清洗机上的路径感应模块和基于路径感应模块实现的识别定位方式，确保光伏清洗机沿预选行程路径的行进方向的准确性。

具体的，所述路径感应模块包括分布于所述光伏清洗机四周的光电传感识别模组，由所述光电传感识别模组探测光伏阵列，基于光伏阵列中光伏板电池和光伏板边框之间反射光亮度的差异，对光伏板边框进行区域标定。

本实施例采用的光电传感识别模组为红外检测模组，其中所述红外检测模组沿相邻光伏板的连线距离方向线性排列均匀分布有十组红外传感器，由于光伏电池板表面反射光的亮度和光伏板边框反射光的亮度之间的差异，使得处于两处不同区域的红外传感器感应数值上相差较大，设定光伏电池板表面区域为低数据区域，光伏板边框区域为高数据区域，在同一水平线上的相邻光伏板之间，通过低数据区域、高数据区域以及低数据区域之间的识别设定，确定光伏板边框区域的标定位置，避免光伏板清洗机脱离预定轨迹和路径。

具体的，所述光伏清洗机上设定有用于矫正机身保证线性前行的纠偏机制，所述纠偏机制基于光伏阵列中室外的复杂现实环境设定，时时维持机身稳定的线性运行，在预定进程路径的前行中，通过由光电传感识别模组检测光伏清洗机四周光伏板边框区域的划定，通过控制中心控制光伏清洗机驱动电机不同转速，直至光伏清洗机机身矫正。

且该所述红外检测模组分布于光伏清洗机四周，通过感应光伏板边框区域的标定位置，来矫正或者纠正光伏清洗机。

具体的，优选的，所述光伏清洗机上设置有防跌落传感器，依据防跌落传感器和光电传感识别模组的数据耦合设定有安全防护机制，依据防跌落传感器对光伏阵列表面探测的间隔距离长短，作为探测感应光伏清洗机作业安全环境的评判标准，同时通过光电传感识别模组设定的纠偏机制联合作业，实现光伏清洗机的防跌落安全运行。。

光伏清洗机在约定行程路径上移动，始终活动于光伏阵列中，多数光伏阵列为更好的接触阳光，通常会铺设于楼层高处，为此通过安全防护机制，一方面能够保证光伏清洗机避免高空抛物，另外一方面能够保证光伏清洗机的安全工作环境，在行程路径中，由于光伏清洗机始终位于光伏阵列表面，依据防跌落传感器对光伏阵列探测的间隔距离长短，作为探测感应光伏清洗机作业安全环境的评判标准。联合电传感识别模组设定的纠偏机制的操作作业，一旦光伏清洗机发生偏移行程路径的跌落预警时，能够通过利用防跌落传感器和红外检测模组的数据耦合，将偏移的光伏清洗机带回至预设的行程路径中。其中所述防跌落传感器为超声波传感器。

具体的，所述光伏清洗机沿预选行程路径行进，遇折弯路径依据陀螺仪实现精准偏移转向，且根据定位传感器和里程计，确定所述光伏清洗机的确切位置，标定的光伏清洗机于拟定的地图场景中显示，并清楚展示出光伏清洗机的清洗区域和未清洗区域。

由于光伏阵列其形状，是根据现场环境进行布置的，且为进行全面的清洗，需驱使光伏清洗机来回往返于行程路径中，为应对其中复杂的路况，遇折弯路径依据陀螺仪实现精准偏移转向；且根据定位传感器和里程计，确定所述光伏清洗机的确切位置，标定的光伏清洗机于拟定的地图场景中显示，并清楚展示出光伏清洗机的清洗区域和未清洗区域。

具体的，还包括应用声光报警器的警报反馈机制，通过光伏清洗机的检测状态反馈，由控制中心控制声光报警器反馈，反应不同的警示状态。

所述声光报警器与所述控制中心电性连接，该警报反馈机制为：

当安全防护机制探测感应光伏清洗机作业不安全时；当定位传感器、里程计以及陀螺仪异常时，当光电传感识别模组探测光伏阵列，发现光伏清洗机发生偏位时，或者防跌落传感器异常时；声光报警器发出警报警示，通常根据实时状态的紧急情况，设定声光报警器的报警频率。

上述实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种自动光伏清洗机系统，其特征是：包括光伏清洗机、供所述光伏清洗机清洗的光伏阵列、根据光伏阵列环境提前拟定地图场景和行程路径的地图自拟系统以及分别与所述光伏清洗机和地图自拟系统控制交互连接的控制中心；

通过所述控制中心输入待清洗所述光伏阵列的数值信息库，所述数值信息库由地图自拟系统接收，经地图自拟系统构建虚拟光伏阵列地图场景，基于光伏清洗机类型选定，所述地图自拟系统拟定预选光伏清洗机的多个初始运行路径，于多个所述初始运行路径中通过路径选定机制，为光伏清洗机选定最终的行程路径，由控制中心控制所述光伏清洗机沿选定行程路径自动启动运行。

2.根据权利要求1所述的一种自动光伏清洗机系统，其特征是：所述数值信息库包括光伏板数量、光伏板规格、光伏板分布形态及障碍物分布位置，由控制中心将数据信息库导入地图自拟系统，地图自拟系统根据信息库模拟出实际光伏阵列场景，与系统中构建光伏阵列的二维矢量图。

3.根据权利要求1所述的一种自动光伏清洗机系统，其特征是：所述路径选定机制包括：

基于择优路径选择框架，考虑光伏清洗机的启动起始点、光伏阵列清洗的次数、行程路径的距离长短以及行程路径的清洗效率；

由此将择优行程路径依次进行前后排序，由控制中心向外展示，操作员通过控制中心交互自主选择行程路径或者由控制中心自主控制运行选择排序前置的行程路径，所述行程路径均显示有预选定光伏板清洗机的清洗时间及清洗面积。

4.根据权利要求1所述的一种自动光伏清洗机系统，其特征是：所述控制中心包括自动模式和手动操作模式的双重模式操作，所述自动模式由控制中心主导，分别控制光伏清洗机、地图自拟系统自主运行且协调控制自动清洗作业；执行自动模式启动前，由控制中心预先启动自检程序，通过控制中心控制光伏清洗机和地图自拟系统进行自行运行操作，并反馈至控制中心检测反馈是否正常，判定正常即自动模式启动，判定非正常即自动模式启停；

所述手动操作模式由人工自主通过控制中心手动输入操作指令，分别控制光伏清洗机或者地图自拟系统进行交互作业完成预定指令作业。

5.根据权利要求1所述的一种自动光伏清洗机系统，其特征是：基于行程路径规划，控制所述光伏清洗机到达路径起始点，沿预选行程路径前行进行清洁，在所述行程路径中，通过安装于所述光伏清洗机上的路径感应模块和基于路径感应模块实现的识别定位方式，确保光伏清洗机沿预选行程路径的行进方向的准确性。

6.根据权利要求5所述的一种自动光伏清洗机系统，其特征是：所述路径感应模块包括分布于所述光伏清洗机四周的光电传感识别模组，由所述光电传感识别模组探测光伏阵列，基于光伏阵列中光伏板电池和光伏板边框之间反射光亮度的差异，对光伏板边框进行区域标定。

7.根据权利要求6所述的一种自动光伏清洗机系统，其特征是：所述光伏清洗机上设定有用于矫正机身保证线性前行的纠偏机制，所述纠偏机制基于光伏阵列中室外的复杂现实环境设定，时时维持机身稳定的线性运行，在预定进程路径的前行中，通过由光电传感识别模组检测光伏清洗机四周光伏板边框区域的划定，通过控制中心控制光伏清洗机驱动电机不同转速，直至光伏清洗机机身矫正。

8.根据权利要求7所述的一种自动光伏清洗机系统，其特征是：所述光伏清洗机上设置有防跌落传感器，依据防跌落传感器和光电传感识别模组的数据耦合设定有安全防护机制，依据防跌落传感器对光伏阵列表面探测的间隔距离长短，作为探测感应光伏清洗机作业安全环境的评判标准，同时通过光电传感识别模组设定的纠偏机制联合作业，实现光伏清洗机的防跌落安全运行。。

9.根据权利要求1所述的一种自动光伏清洗机系统，其特征是：所述光伏清洗机沿预选行程路径行进，遇折弯路径依据陀螺仪实现精准偏移转向，且根据定位传感器和里程计，确定所述光伏清洗机的确切位置，标定的光伏清洗机于拟定的地图场景中显示，并清楚展示出光伏清洗机的清洗区域和未清洗区域。

10.根据权利要求1所述的一种自动光伏清洗机系统，其特征是：还包括应用声光报警器的警报反馈机制，通过光伏清洗机的检测状态反馈，由控制中心控制声光报警器反馈，反应不同的警示状态。