CN208303391U - 一种基于风能的太阳能电池板清洁机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型的技术方案涉及太阳能电池板清洁装置，具体地说是一种基于风能的太阳能电池板清洁机器人。该装置能够利用风能对太阳能电池板进行自动化清洁作业，由风力捕获系统、风速放大系统、空气净化系统和传感控制系统组成，风力捕获系统设置有两个且左右对称分布，风速放大系统设置有两个且左右对称分布。本实用新型通过自动化控制技术实现了太阳能电池板的自动化清洁，通过风能的直接利用，对太阳能电池板进行高效持续清洁，本实用新型设置电磁抱紧器、百叶窗、电池阀等元器件，可以实现对设备的关停，以便适应复杂的外部环境。本实用新型设置有空气过滤系统，保证清洁效果。本实用新型在可以将风速放大一定倍数，可以实现在微风状态下工作。

Description

一种基于风能的太阳能电池板清洁机器人

技术领域

本实用新型的技术方案涉及太阳能电池板清洁装置，具体地说是一种基于风能的太阳能电池板清洁机器人。

背景技术

近年来，太阳能电池板用于电厂发电等领域，广泛的安装在绿色建筑、光伏电站和建筑物顶等多种环境，同时，绝大多数的安装环境都是露天安装，由于空气中的尘降等原因太阳能板材表面经常会有积尘，积尘使太阳能板材对太阳光的吸收，进而影响太阳能板材的效率，及时清洁太阳能板材表面的积尘，有利于提高太阳能板材的发电效率。通过人力清洁难以实现持续清洁，同时消耗大量的人力资源，对于设置在偏僻的荒郊山地的电池板，由于交通等原因，难以开展大规模及经常性的人力清洁。通过机器人作业的方式来清洁太阳能板材可以很好的解决这类问题，同时降低人工劳动强度。如：CN205725619U公开了一种光伏板清洁机器人，包括行走装置和车架和清洁辊等，该机器人可以对排列整齐的光伏板材进行自动化清洁，但是，该技术也存在行走轮直接附着在光伏板上对光伏板有损伤隐患的问题，另外该技术设计了许多清洁盘，也不利于维护和更换。

总之，现有技术产品不能很好的解决太阳能板材清洁的技术问题，特别是自动清洁和持续清洁的技术问题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种基于风能的太阳能电池板清洁机器人，能够利用风能对太阳能电池板进行自动化清洁作业，且可以进行持续清洁。

本实用新型解决该技术问题所采用的技术方案包括一种基于风能的太阳能电池板清洁机器人，由风力捕获系统、风速放大系统、空气净化系统和传感控制系统组成，风力捕获系统设置有两个且左右对称分布，风速放大系统设置有两个且左右对称分布；风力捕获系统由风力导向标、固定架、直线电机、控制杆、百叶窗、过滤网、喇叭形开口、大风管、支撑轴、带座轴承、柔性连接管和机架组成，其中大风管下方设置有支撑轴，支撑轴通过带座轴承连接在机架上，大风管左侧边缘设计为喇叭形开口，喇叭形开口的右边界位置固定有过滤网，大风管的上方设置有固定架，风力导向标固定连接在固定架上，风力导向标设计为扁平状，并与大风管的轴线平行设置，大风管的右边界与柔性连接管密封连通，大风管的内部中央设计有百叶窗，百叶窗的控制杆向上伸出并超出大风管的上壁面，直线电机固定在大风管的上侧面，直线电机的输出端与控制杆固定连接；风速放大系统由落地支架、风速放大器、机架和电磁阀A组成，其中风速放大器通过落地支架安装在机架上，风速放大器的左端与柔性连接管密封连接，电磁阀A安装在风速放大器的右端；风速放大器由直管壁、正弦管壁、余弦管壁和小风管组成，其中直管壁位于最左端且与柔性连接管连接，直管壁的右边界与正弦管壁的左边界光滑连接，正弦管壁的右边界与余弦管壁光滑连接，余弦管壁的右边界与小风管光滑连接，小风管的右边界连接有电磁阀A；空气净化系统由电磁阀B、四通、风力出口、电磁阀C、弧形管壁、锥形管壁、垂直管路、水平管路和机架组成，其中四通垂直设置，四通的左接口与左侧风速放大系统的电磁阀A连接，四通的右接口与右侧风速放大器的电磁阀A连接，四通的下接口与电磁阀B连接，四通的上接口与垂直管路连接，垂直管路的末端与水平管路连接，水平管路的中间上侧设置有弧形管壁，弧形管壁设置为外弧形，水平管路的中间下侧设置有锥形管壁，弧形管壁和锥形管壁在水平方向上位于同一位置，锥形管壁的下侧设有开口，开口处连接有电磁阀C，风力出口的左端与水平管路的右端连接，风力出口的右侧固定在机架上，风力出口的右端位于太阳能电池板的上边缘；传感控制系统由电磁抱紧器、雨雪传感器、风速风向传感器和工业PLC组成，其中电磁抱紧器安装在支撑轴上，位于大风管和带座轴承之间，雨雪传感器位于大风管的侧边，风速风向传感器位于大风管的侧边，工业PLC通过电缆分别和电磁抱紧器、雨雪传感器、风速风向传感器、电磁阀A、电磁阀B、电磁阀C、直线电机均相连，控制系统由工业PLC控制。

上述一种基于风能的太阳能电池板清洁机器人，所述四通的下接口侧壁为锥形。

上述一种基于风能的太阳能电池板清洁机器人，所述百叶窗的叶片数量为20片。

上述一种基于风能的太阳能电池板清洁机器人，所述过滤网的网孔直径为5毫米。

上述一种基于风能的太阳能电池板清洁机器人，所述喇叭形开口的倾斜角度为45度。

上述一种基于风能的太阳能电池板清洁机器人，所述大风管设置为圆柱形。

上述一种基于风能的太阳能电池板清洁机器人，所述小风管设置为圆柱形。

上述一种基于风能的太阳能电池板清洁机器人，所述大风管的直径与所述小风管的直径的比值为10:1。

上述一种基于风能的太阳能电池板清洁机器人，所用部件是本技术领域的技术人员所熟知的，均通过公知的途径获得。所述部件的连接方法是本技术领域的技术人员所能掌握的。

本实用新型的有益效果是：与现有技术相比，本实用新型一种基于风能的太阳能电池板清洁机器人的突出特点和显著进步是：

(1)本实用新型通过自动化控制技术实现了太阳能电池板的自动化清洁，减轻了工作人员的劳动强度。

(2)本实用新型通过风能的直接利用，对太阳能电池板进行高效持续清洁，直接利用可再生能源进行清洁，实现了风能与太阳能的双重利用和多种可再生能源的融合。

(3)本实用新型设置电磁抱紧器、百叶窗、电池阀等元器件，可以实现对设备的关停，以便适应复杂的外部环境，如超级大风或者雨雪天气等。

(4)本实用新型设置有空气过滤系统，多级的过滤机构可以使得最终作用在太阳能电池板上的风力洁净，保证清洁效果。

(5)本实用新型在可以将风速放大一定倍数，可以实现在微风状态下工作。风速放大器的侧壁设计为特殊的管壁收缩函数，在扩大风速的同时，降低风能损耗。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1为本实用新型一种基于风能的太阳能电池板清洁机器人的主体结构示意图。

图2为本实用新型一种基于风能的太阳能电池板清洁机器人的风速放大器结构示意图。

图中，1.风力导向标，2.固定架，3.直线电机，4.控制杆，5.百叶窗，6.过滤网，7.喇叭形开口，8.大风管，9.支撑轴，10.带座轴承，11.电磁抱紧器，12.柔性连接管，13.落地支架，14.风速放大器，15.电磁阀A，16.电磁阀B，17.四通，18.太阳能电池板，19.风力出口，20.电磁阀C，21.弧形管壁，22.锥形管壁，23.垂直管路，24.雨雪传感器，25.风速风向传感器，26.机架，27.直管壁，28.正弦管壁，29.余弦管壁，30.小风管，31.水平管路。

具体实施方式

图1和图2所示实施例表明，本实用新型一种基于风能的太阳能电池板清洁机器人的由风力捕获系统、风速放大系统、空气净化系统和传感控制系统组成；风力捕获系统设置有两个且左右对称分布，风速放大系统设置有两个且左右对称分布，左右分布的风力捕获系统和风速放大系统通常为一侧的开通另一侧的关闭，用于适应不同的风向，风力捕获系统由风力导向标1、固定架2、直线电机3、控制杆4、百叶窗5、过滤网6、喇叭形开口7、大风管8、支撑轴9、带座轴承10、柔性连接管12和机架26组成，其中大风管8下方设置有支撑轴9，用于支撑起大风管8，支撑轴9通过带座轴承10连接在机架26上，大风管8可以实现围绕支撑轴9旋转，大风管8左侧边缘设计为喇叭形开口7，用于增大捕风面积同时可以将过滤网上落下的障碍物引导落地，喇叭形开口7的右边界位置固定有过滤网6，用于过滤空气中的较大物体，如树叶、羽毛等，大风管8的上方设置有固定架2，风力导向标1固定连接在固定架2上，风力导向标1设计为扁平状，并与大风管8的轴线平行设置，由于风力导向标1的扁平形状使得其在风中与风向同向，进而使得大风管8的轴线与风向同向，保证大风管8的开口方向正对着风向，大风管8的右边界与柔性连接管12密封连通，由于柔性连接管12的柔性特点，大风管8在旋转的过程中始终与柔性连接管12紧密连接，大风管8的内部中央设计有百叶窗5，百叶窗5的控制杆4向上伸出并超出大风管8的上壁面，直线电机3固定在大风管8的上侧面，直线电机3的输出端与控制杆4固定连接，直线电机3可以控制百叶窗5进行打开和关闭，用于调整大风管8的进风量；风速放大系统由落地支架13、风速放大器14、机架26和电磁阀A15组成，其中风速放大器14通过落地支架13安装在机架26上，风速放大器14用于提高风速且固定不动，风速放大器14的左端与柔性连接管12密封连接，风力捕获系统获得的分体力通过柔性连接管12进入风速放大系统，电磁阀A15安装在风速放大器14的右端，用于控制风力是否流出风力放大系统；风速放大器14由直管壁27、正弦管壁28、余弦管壁29和小风管30组成，其中直管壁27位于最左端且与柔性连接管12连接，直管壁27的右边界与正弦管壁28的左边界光滑连接，正弦管壁28的右边界与余弦管壁29光滑连接，余弦管壁29的右边界与小风管30光滑连接，多级管壁之间进行光滑连接，用于降低风阻，正弦管壁28和余弦管壁29的设计恰好利用了该函数曲线具有小风阻的数学特性，进一步降低风能损耗，小风管30的右边界连接有电磁阀A15，小风管30的截面积远小于风速放大器14入口处的截面积，同等风量的情况下，流经小风管30的风速将增加数倍，实现风速的放大，提高了风力的清洁能力；空气净化系统由电磁阀B16、四通17、风力出口19、电磁阀C20、弧形管壁21、锥形管壁22、垂直管路23、水平管路31和机架26组成，其中四通17垂直设置，可以使风中夹杂的小颗粒物质下落到四通17的下接口，四通17的左接口与左侧风速放大系统的电磁阀A15连接，用于接收左侧风力，四通17的右接口与右侧风速放大器的电磁阀A15连接，用于接收右侧风力，四通17的下接口与电磁阀B16连接，通过控制电池阀B16打开，可以使得下落的颗粒物排出系统，四通17的上接口与垂直管路23连接，垂直管路23竖直向上引导风向，风力中夹杂的颗粒物由于重力的原因向下运动，实现了空气的净化功能，垂直管路23的末端与水平管路31连接，水平管路31的中间上侧设置有弧形管壁21，水平管路31的中间下侧设置有锥形管壁22，弧形管壁21和锥形管壁22在水平方向上位于同一位置，弧形管壁21设置为外弧形，弧形管壁21与锥形管壁22的设计及其位置使得水平管路31中间的位置截面积增加，风速流经此处时风速有一定的下降，而后再次恢复原速度，风速下降后风中携带的微粒尘土进行沉降，落在锥形管壁22的位置，锥形管壁22的下侧设有开口，开口处连接有电磁阀C20上，控制电磁阀C20打开，沉降的微粒即可排出系统，进而实现空气的进一步净化，风力出口19的右侧固定在机架26上，风力出口19的右端位于太阳能电池板18的上边缘吗，净化后的空气以风的形式作用在太阳能电池板18上，用于清洁太阳能电池板18上的积尘；传感控制系统由电磁抱紧器11、雨雪传感器24、风速风向传感器25和工业PLC组成，其中电磁抱紧器11安装在支撑轴9上，位于大风管8和带座轴承10之间，电磁抱紧器11用于抱紧支撑轴9使其停止转动，进而控制大风管8停止转动，实现关闭捕风功能，雨雪传感器24位于大风管8的侧边，用于检测设备所处环境的雨雪情况，风速风向传感器25位于大风管8的侧边，用于检测设备所处环境的风力和风向。

工业PLC通过电缆分别和电磁抱紧器11、雨雪传感器24、风速风向传感器25、电磁阀A15、电磁阀B16、电磁阀C20、直线电机3均相连，控制系统由工业PLC控制。

实施例1

按照上述图1和图2所示，制得一种基于风能的太阳能电池板清洁机器人，其中四通17的下接口侧壁为锥形，百叶窗5的叶片数量为20片，过滤网6的网孔直径为5毫米，喇叭形开口7的倾斜角度为45度，大风管8设置为圆柱形，小风管30设置为圆柱形，大风管8的直径与所述小风管30的直径的比值为10:1。

下面以将以一次清洁作业为例。

第一步，系统自检

系统启动后完成自检，各部分状态正常。

第二步，检测风向、风速和环境状态

机器人系统启动风速风向传感器25、启动雨雪传感器24，如果风速超过设定最大值或者风速低于设定最小值再或者环境有雨雪，则控制电磁抱紧器11抱紧支撑轴，控制直线电机3关闭百叶窗5，控制电磁阀A15、电磁阀B16、电磁阀C20关闭，切断全部管路，彻底关闭设备运行状态；仅当风速处于设定范围，没有雨雪的情况下才正常开启设备运行。

第三步，机器人清洁作业

根据风速风向传感器25的主风向，判断开启左侧或者右侧的风力捕获系统，同步开启左侧或者右侧的风速放大系统，下面以开启左侧系统为例：控制系统控制左侧的直线电机3打开左侧百叶窗5，由于风力导向标1的导向作用，风力捕获系统使得风力正面吹进风速放大系统，由于过滤网6的设置在大风管8的左侧，可以过滤掉风中较大的物体，如树叶等；控制系统控制电磁阀A15打开、控制电磁阀B16关闭，风力经过加速后吹进四通17，风力沿着垂直管路23继续向上，风中的颗粒物下落到四通17的下接口处沉积，实现空气的一次净化；控制系统控制电磁阀C20关闭，风力贯通经过风力出口19流出，流经水平管路31中间的弧形管壁21的时候，流速下降，风中微尘沉降至锥形管壁22的位置，实现空气的二次净化；经过两次净化的风力经过风力出口19流出，直接吹在太阳能电池板18的上边缘，用于清洁电池板。

第四步，排出积尘，系统自洁

每次开始作业前或者系统每连续工作一定时间段，控制系统控制电磁阀B16和电磁阀C20打开，沉积在四通17下接口的积尘和沉积在锥形管壁22中的积尘由于重力和风力的作用，排出系统，实现系统的自洁。

Claims (8)

1.一种基于风能的太阳能电池板清洁机器人，由风力捕获系统、风速放大系统、空气净化系统和传感控制系统组成，其特征在于：风力捕获系统设置有两个且左右对称分布，风速放大系统设置有两个且左右对称分布；风力捕获系统由风力导向标、固定架、直线电机、控制杆、百叶窗、过滤网、喇叭形开口、大风管、支撑轴、带座轴承、柔性连接管和机架组成，其中大风管下方设置有支撑轴，支撑轴通过带座轴承连接在机架上，大风管左侧边缘设计为喇叭形开口，喇叭形开口的右边界位置固定有过滤网，大风管的上方设置有固定架，风力导向标固定连接在固定架上，风力导向标设计为扁平状，并与大风管的轴线平行设置，大风管的右边界与柔性连接管密封连通，大风管的内部中央设计有百叶窗，百叶窗的控制杆向上伸出并超出大风管的上壁面，直线电机固定在大风管的上侧面，直线电机的输出端与控制杆固定连接；风速放大系统由落地支架、风速放大器、机架和电磁阀A组成，其中风速放大器通过落地支架安装在机架上，风速放大器的左端与柔性连接管密封连接，电磁阀A安装在风速放大器的右端；风速放大器由直管壁、正弦管壁、余弦管壁和小风管组成，其中直管壁位于最左端且与柔性连接管连接，直管壁的右边界与正弦管壁的左边界光滑连接，正弦管壁的右边界与余弦管壁光滑连接，余弦管壁的右边界与小风管光滑连接，小风管的右边界连接有电磁阀A；空气净化系统由电磁阀B、四通、风力出口、电磁阀C、弧形管壁、锥形管壁、垂直管路、水平管路和机架组成，其中四通垂直设置，四通的左接口与左侧风速放大系统的电磁阀A连接，四通的右接口与右侧风速放大器的电磁阀A连接，四通的下接口与电磁阀B连接，四通的上接口与垂直管路连接，垂直管路的末端与水平管路连接，水平管路的中间上侧设置有弧形管壁，弧形管壁设置为外弧形，水平管路的中间下侧设置有锥形管壁，弧形管壁和锥形管壁在水平方向上位于同一位置，锥形管壁的下侧设有开口，开口处连接有电磁阀C，风力出口的左端与水平管路的右端连接，风力出口的右侧固定在机架上，风力出口的右端位于太阳能电池板的上边缘；传感控制系统由电磁抱紧器、雨雪传感器、风速风向传感器和工业PLC组成，其中电磁抱紧器安装在支撑轴上，位于大风管和带座轴承之间，雨雪传感器位于大风管的侧边，风速风向传感器位于大风管的侧边，工业PLC通过电缆分别和电磁抱紧器、雨雪传感器、风速风向传感器、电磁阀A、电磁阀B、电磁阀C、直线电机均相连，控制系统由工业PLC控制。

2.根据权利要求1所述的一种基于风能的太阳能电池板清洁机器人，其特征在于：所述四通的下接口侧壁为锥形。

3.根据权利要求1所述的一种基于风能的太阳能电池板清洁机器人，其特征在于：所述百叶窗的叶片数量为20片。

4.根据权利要求1所述的一种基于风能的太阳能电池板清洁机器人，其特征在于：所述过滤网的网孔直径为5毫米。

5.根据权利要求1所述的一种基于风能的太阳能电池板清洁机器人，其特征在于：所述喇叭形开口的倾斜角度为45度。

6.根据权利要求1所述的一种基于风能的太阳能电池板清洁机器人，其特征在于：所述大风管设置为圆柱形。

7.根据权利要求1所述的一种基于风能的太阳能电池板清洁机器人，其特征在于：所述小风管设置为圆柱形。

8.根据权利要求1所述的一种基于风能的太阳能电池板清洁机器人，其特征在于：所述大风管的直径与所述小风管的直径的比值为10:1。