CN211321272U - 旋翼与履带复合的角度自调节分布式光伏清洁运维装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及光伏发电板清洁与运维领域，具体是一种具有飞行能力与履带行走功能、能够根据光伏板角度自调整、适用于分布式光伏板的旋翼与履带复合的角度自调节分布式光伏清洁运维装置。包括支撑框架、履带、四旋翼、液压伺服系统、清扫机构等。本实用新型能够紧密的将光伏运维与光伏清洁结合在一起，能够将光伏电站日常状态，故障检测，热斑检测，灰尘识别等数据实时发送给控制人员，实现了光伏运维的基本要求，且极大的减少了人工消耗，使得效率得到了提升。本实用新型独特的角度自适应设计，能够适应不同纬度带来的15~45°光伏板倾角，使得运维装置能够准确稳定的降落在光伏板上，不会因为角度而跌落下来，同时提高了光伏运维的稳定性与准确性。

Description

旋翼与履带复合的角度自调节分布式光伏清洁运维装置

技术领域

本实用新型涉及光伏发电板清洁与运维领域，具体是一种具有飞行能力与履带行走功能、能够根据光伏板角度自调整、适用于分布式光伏板的旋翼与履带复合的角度自调节分布式光伏清洁运维装置。

背景技术

近年来，在国家相关政策支持下，分布式发电得到迅猛发展，预计要达到10GW的数额，分布式发电有着很好的发展前景。

分布式光伏发电系统，又称分散式发电或分布式供能，是指在用户现场或靠近用电现场配置较小的光伏发电供电系统，以满足特定用户的需求，支持现存配电网的经济运行，或者同时满足这两个方面的要求，分布式光伏发电遵循因地制宜、清洁高效、分散布局、就近利用的原则，充分利用当地太阳能资源，替代和减少化石能源消费。

分布式光伏发电具有以下特点：一是输出功率相对较小，二是污染小，环保效益突出，三是能够在一定程度上缓解局地的用电紧张状况。分布式光伏电站因其规模小、位置分散、并网等级低，因其通常建在城市建筑物的屋顶、乡村小屋的屋顶、海岛地区、边境哨所。光伏板上会落有灰尘、鸟粪、树叶等，这影响了太阳能发电的效率，更重要的是，积雪、积灰、鸟粪、树叶的遮挡可能会在光伏板表面产生热斑，损坏光伏装置。且在城市小区、农村房屋的屋顶不易攀爬，海岛地区偏远等原因，这对分布式光伏发电运维有着更高的要求。特别指出的是，太阳能资源在西北、华北地区比较丰富，但是西北、华北地区缺水少雨、灰尘普遍较大，高效率的清洁与运行维护尤为重要。

常规的光伏清洁方式有人工清洁、机械臂清洁、横向清洁式和机器人式清洁。人工清洁无疑浪费了大量的劳动力、费时费力，机械臂清洁无法掌握机械臂与光伏板之间的压力，这使得光伏板易被刮擦；由于分布式光伏独特的应用环境，人工清洁和大规模的机械清洁效率均不高，在分布式光伏清洁场合以上的清洁方式都有一定的缺点。

另外，在一般的光伏发电系统应用中，光伏清洁与运维没有结合在一起，这样降低了整个系统的效率，由于不同的颗粒大小的灰尘还有树叶鸟粪等采用的清洁方式不一样，所以要识别灰尘的大小来决定采用那种清洁方式。

最后，为了最大限度的利用太阳能，根据纬度不同，光伏板的架设角度也不相同，我国从南到北大约在15~45°不等，这使得光伏清洁与运维装置需要适应不同的角度。

实用新型内容

本实用新型针对分布式光伏发电规模小、清洁与运维困难、光伏板倾角不固定等特点，提供了一种旋翼与履带复合的角度自调节分布式光伏清洁运维装置。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：一种旋翼与履带复合的角度自调节分布式光伏清洁运维装置，包括呈L型的第二支撑框架、铰接于第二支撑框架长边端部的第一支撑框架，

所述第一支撑框架的长度小于第二支撑框架的长边长度，第一支撑框架的自由端与第二支撑框架的短边之间设置有液压伺服系统，所述液压伺服系统的缸筒一端和活塞杆一端分别通过轴铰接于第一支撑框架的自由端和第二支撑框架的短边之间，所述第一支撑框架顶部设置有四旋翼，所述第二支撑框架内设置有控制器，第二支撑框架的短边外设有激光测距模块，第一支撑框架外设有角度传感器，且第一支撑框架底部四周设有四条履带轮，每条履带轮通过伸缩架安装于第一支撑框架底部，所有履带轮之间的第一支撑框架底部设有清扫机构。

作为本实用新型技术方案的进一步改进，所述履带轮的周圈履带上设置有若干与光伏板吸附配合的吸盘。

作为本实用新型技术方案的进一步改进，所述清扫机构包括转动式清洁毛刷以及喷雾装置。

作为本实用新型技术方案的进一步改进，所述第一支撑框架和第二支撑框架是采用ABS塑料制成的。

本实用新型能够紧密的将光伏运维与光伏清洁结合在一起，能够将光伏电站日常状态，故障检测，热斑检测，灰尘识别等数据实时发送给控制人员，实现了光伏运维的基本要求，且极大的减少了人工消耗，使得效率得到了提升。本实用新型独特的角度自适应设计，能够适应不同纬度带来的15~45°光伏板倾角，使得运维装置能够准确稳定的降落在光伏板上，不会因为角度而跌落下来，同时提高了光伏运维的稳定性与准确性。本实用新型设置的四条履带，能够使清洁运维装置在光伏板上平稳的运行，极大地简化了路径规划的难度，同时也规避了因路径规划带来的装置掉下光伏板的风险。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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为本实用新型所述光伏清洁运维装置结构示意图。

图2为本实用新型所述光伏清洁运维装置底视图。

图3为本实用新型所述光伏清洁运维装置右视图。

图4为本实用新型所述光伏清洁运维装置三维结构图。

图5为本实用新型所述光伏清洁运维装置伸缩架结构图。

图中：1a-第一橡胶履带，1b-第二橡胶履带，1c-第三橡胶履带，1d-第四橡胶履带，2-第一支撑框架，3-合页，4-第二支撑框架，5-四旋翼，6-控制器，7-激光测距模块，8-液压伺服系统，9-第一连接轴，10-第二连接轴，11-角度传感器，12-清扫机构，13a-第一伸缩架，13b-第二伸缩架，13c-第三伸缩架，13d-第四伸缩架，14a-第一推杆电机，14b-第二推杆电机。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。

如图1至4所示，本实施例提供了一种旋翼与履带复合的角度自调节分布式光伏清洁运维装置，包括支撑模块、行进模块、清扫模块、控制模块。

支撑模块包括呈L型的第一支撑框架2、第二支撑框架4、合页3、液压伺服系统8、第一连接轴9、第二连接轴10；第一支撑框架2的长边端部与第二支撑框架4的一端通过合页3转动连接，第一支撑框架2的短边端部与第二支撑框架4的另一端通过液压伺服系统8连接，第一支撑框架2通过第一连接轴9与液压伺服系统8的液压缸底部转动连接，第二支撑框架4通过第二连接轴10与液压伺服系统8的活塞杆顶部转动连接。

行进模块包括履带轮、伸缩架以及四旋翼5；所述履带轮包括第一橡胶履带1a、第二橡胶履带1b、第三橡胶履带1c、第四橡胶履带1d，所述伸缩架包括第一伸缩架13a、第二伸缩架13b、第三伸缩架13c、第四伸缩架13d。第一橡胶履带1a通过焊接或螺钉连接的方式与第一伸缩架13a固定连接，第一伸缩架13a与第二支撑框架4底部通过焊接或螺钉连接的方式固定连接；第二橡胶履带1b通过焊接或螺钉连接的方式与第二伸缩架13b固定连接，第二伸缩架13b与第二支撑框架4底部通过焊接或螺钉连接的方式固定连接；第三橡胶履带1c通过焊接或螺钉连接的方式与第三伸缩架13c固定连接，第三伸缩架13c与第二支撑框架4底部通过焊接或螺钉连接的方式固定连接；第四橡胶履带1d通过焊接或螺钉连接的方式与第四伸缩架13d固定连接，第四伸缩架13d与第二支撑框架4底部通过焊接或螺钉连接的方式固定连接，四旋翼5位于第一支撑框架2顶部，与第一支撑框架2顶部通过焊接的方式固定连接。

清扫模块为清扫机构12，位于第二支撑框架4底部中间位置，通过焊接或螺钉连接的方式与第二支撑框架底部4固定连接。

控制模块包括控制器6、激光测距模块7、角度传感器11；控制器6位于第一支撑框架2顶部内侧表面，通过螺钉连接的方式与第一支撑框架2顶部内侧表面固定连接，激光测距模块7位于第一支撑框架2的短边外侧表面，通过螺钉连接的方式与第一支撑框架2的短边外侧表面固定连接，角度传感器11位于第二支撑框架4的长边外侧表面，通过螺钉连接的方式与第一支撑框架2的长边外侧表面固定连接。

本实用新型中所述的第一伸缩架13a、第二伸缩架13b、第三伸缩架13c、第四伸缩架13d，每个伸缩架中包含第一推杆电机14a、第二推杆电机14b；第一推杆电机14a的缸体底部与第二支撑框架4的底部通过焊接或螺钉连接的方式固定连接，第一推杆电机14a的推杆顶部与橡胶履带（第一橡胶履带1a、第二橡胶履带1b、第三橡胶履带1c、第四橡胶履带1d）通过螺钉连接的方式固定连接，第二推杆电机14b的缸体底部与第二支撑框架4的底部通过焊接或螺钉连接的方式固定连接，第二推杆电机14b的推杆顶部与橡胶履带（第一橡胶履带1a、第二橡胶履带1b、第三橡胶履带1c、第四橡胶履带1d）通过螺钉连接的方式固定连接。

本实用新型中所述的控制器6包含电路控制模块、图像处理模块、定位模块、电源模块和数据传输模块，电路控制模块可控制第一橡胶履带1a、第二橡胶履带1b、第三橡胶履带1c、第四橡胶履带1d、第一伸缩架13a、第二伸缩架13b、第三伸缩架13c、第四伸缩架13d、四旋翼5、第一推杆电机14a、第二推杆电机14b的功能实现；所述电路控制模块、图像处理模块、定位模块、电源模块和数据传输模块为本领域人员公知技术，在此不再赘述。

为了解决光伏板角度自适应问题。因为光伏板平面与水平面角度不同，所以具体的技术方案是：在第一支撑框架2上设置有角度传感器11。角度传感器11能够及时探测光伏板平面角度的变化，然后将细微的角度变化转换成电信号，然后将这些信号发给控制器6。在第二支撑框架4与第一支撑框架2之间安装有液压伺服系统8，液压伺服系统8由缸底、缸筒、缸盖兼导向套、活塞和活塞杆构成，液压伺服系统8通过两侧第一连接轴9、第二连接轴10与第一支撑框架2、第二支撑框架4相连，液压伺服系统8与第一连接轴9、第二连接轴10共同构成了其主要结构。液压伺服系统8是将液压能转变为机械能、做直线往复运动的液压执行元件，结构简单，工作可靠，用它实现往复运动时，可免去减速装置，并且没有传动间隙，运动平稳。液压伺服系统8与伺服电机共同构成液压伺服系统，液压伺服系统是使系统的输出量，如位移、速度或力等，能自动地、快速而准确地跟随输入量的变化而变化，与此同时，输出功率被大幅度地放大。液压伺服系统有着响应速度快、负载刚度大、控制功率大等独特的优点。

为了能更好的规划路径，使装置能够更加准确的清理光伏板。安装有第一橡胶履带1a、第二橡胶履带1b、第三橡胶履带1c、第四橡胶履带1d、第一伸缩架13a、第二伸缩架13b、第三伸缩架13c、第四伸缩架13d，在第一橡胶履带1a、第三橡胶履带1c工作时，第二橡胶履带1b、第四橡胶履带1d通过第二伸缩架13b、第四伸缩架13d中的第一推杆电机14a、第二推杆电机14b收起，实现光伏清洁运维装置在光伏面板的上下运动。同理，在第二橡胶履带1b、第四橡胶履带1d工作时，第一橡胶履带1a、第三橡胶履带1c通过第一伸缩架13a、第三伸缩架13c中的第一推杆电机14a、第二推杆电机14b收起，实现光伏清洁运维装置在光伏面板上的左右运动，这样便避免了光伏清洁运维装置因为转弯而导致跌落。同时，对装置的运行路径规划加以简化，使其只有横向与纵向两种行走方式。

为了能够将光伏清洁与光伏运维结合在一起，使其能在高空检测识别热斑、灰尘的基础上，能够自主飞行至目标位置，并降落至光伏板上清洁。具体的技术方案是：在第二支撑框4上安装四旋翼5，使清洁运维装置能够平稳的在空中飞行，在外侧设置有激光测距模块7，能够对整个光伏板的热斑、灰尘状况取景，并发回控制器6处理，可以实时探测当前高度与障碍物距离，识别当前各个光伏板的灰尘量，决定清扫方式；在控制器6上设置电路控制模块、图像处理模块、定位模块、电源模块和数据传输模块，使得可以实时了解光伏清洁运维装置的位置，给整个体统供电并完成与地面系统的信息传输。

具体控制过程如下：先初始化，第一支撑框架2的角度预先设置为30°，按下启动按钮，远程控制飞行装置在空中平稳飞行，由激光测距模块7采集数据并发回控制器6，运维装置缓缓降落至清洁目标附近，在贴合光伏平面之后，角度传感器11及时测量光伏板的角度，并将数据发回控制器6，控制器6发出指令控制液压伺服系统8伸缩，待紧紧贴合光伏板之后，四旋翼5停止工作，之后根据路径规划，先用第一橡胶履带1a、第三橡胶履带1c使装置进行纵向清理，待清理至目标位置，第一橡胶履带1a、第三橡胶履带1c收起，而第一橡胶履带1b、第三橡胶履带1d下放，紧贴光伏面板，装置进行横向移动。反复移动，直至光伏板清扫干净。

为了解决光伏清洁运维装置无法稳定在光伏板上运行的问题，所述第一橡胶履带1a、第二橡胶履带1b、第三橡胶履带1c、第四橡胶履带1d的周圈履带上设置有若干与光伏板吸附配合的吸盘。履带表面设置有吸盘，使其能够附着在光伏平面，在第一橡胶履带1a、第二橡胶履带1b、第三橡胶履带1c、第四橡胶履带1d行走时，前面的吸盘抬起，而后面的吸盘又吸附在履带上，这样便可使清洁装置能够附着在光伏平面上。

本实施例进一步提供了一种清扫机构12的具体实施方式，所述清扫机构12包括转动式清洁毛刷以及喷雾装置。转动式清洁毛刷与喷雾装置相配合能够实现更多灰尘的清理。

为了实现光伏清洁运维装置的轻质化，所述第一支撑框架2和第二支撑框架4是采用ABS塑料制成的。

可行性分析：这使得整个装置的重量较轻，对整个装置进行重量预估，约为5kg左右。为了使整个系统能够在空中平稳飞行，根据升力公式：直径×螺距×桨宽×转速×一个标准大气压×经验系数，可以得到一个旋翼的升力大小。合理选择桨的尺寸与带动旋翼的电机规格，并留有1kg的飞行空间。选用20cm的桨与大转速的盘式无刷电机，由公式可以求得整个系统的升力大于6kg，于是满足升力要求。

整个装置采用正方形且重量分配均匀，即可保证系统的平稳飞行。四旋翼5机翼构造采用X型结构，对角线相对应的旋翼旋转方向相同，相邻的旋翼旋转方向不同。当装置向前飞行时，前面的两个旋翼转速加快。同理，装置相右飞行时，右侧的两个旋翼转速加快，使得整个装置能够在空中稳定飞行。

本实用新型能够紧密的将光伏运维与光伏清洁结合在一起，能够将光伏电站日常状态，故障检测，热斑检测，灰尘识别等数据实时发送给控制人员，实现了光伏运维的基本要求，且极大的减少了人工消耗，使得效率得到了提升。本实用新型独特的角度自适应设计，能够适应不同纬度带来的15~45°光伏板倾角，使得运维装置能够准确稳定的降落在光伏板上，不会因为角度而跌落下来，同时提高了光伏运维的稳定性与准确性。本实用新型设置的四条履带轮1，能够使清洁运维装置在光伏板上平稳的运行，极大地简化了路径规划的难度，同时也规避了因路径规划带来的装置掉下光伏板的风险。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种旋翼与履带复合的角度自调节分布式光伏清洁运维装置，其特征在于，包括呈L型的第二支撑框架（4）、铰接于第二支撑框架（4）长边端部的第一支撑框架（2），

所述第一支撑框架（2）的长度小于第二支撑框架（4）的长边长度，第一支撑框架（2）的自由端与第二支撑框架（4）的短边之间设置有液压伺服系统（8），所述液压伺服系统（8）的缸筒一端和活塞杆一端分别通过轴铰接于第一支撑框架（2）的自由端和第二支撑框架（4）的短边之间，所述第一支撑框架（2）顶部设置有四旋翼（5），所述第二支撑框架（4）内设置有控制器（6），第二支撑框架（4）的短边外设有激光测距模块（7），第一支撑框架（2）外设有角度传感器（11），且第一支撑框架（2）底部四周设有四条履带轮，每条履带轮通过伸缩架安装于第一支撑框架（2）底部，所有履带轮之间的第一支撑框架（2）底部设有清扫机构（12）。

2.根据权利要求1所述的一种旋翼与履带复合的角度自调节分布式光伏清洁运维装置，其特征在于，所述履带轮的周圈履带上设置有若干与光伏板吸附配合的吸盘。

3.根据权利要求1或2所述的一种旋翼与履带复合的角度自调节分布式光伏清洁运维装置，其特征在于，所述清扫机构（12）包括转动式清洁毛刷以及喷雾装置。

4.根据权利要求1或2所述的一种旋翼与履带复合的角度自调节分布式光伏清洁运维装置，其特征在于，所述第一支撑框架（2）和第二支撑框架（4）是采用ABS塑料制成的。

5.根据权利要求3所述的一种旋翼与履带复合的角度自调节分布式光伏清洁运维装置，其特征在于，所述第一支撑框架（2）和第二支撑框架（4）是采用ABS塑料制成的。

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