專利名稱：一種光伏電站組件全自動(dòng)智能清潔設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對光伏電站組件進(jìn)行全自動(dòng)智能清潔的設(shè)備，尤其涉及一種可應(yīng)用于大型光伏電站的各種長短方陣光伏組件的高效除塵設(shè)備。
背景技術(shù)：
太陽能作為一種綠色能源，以其永不衰竭、環(huán)保安全、無地域限制等優(yōu)點(diǎn)廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。在太陽能光伏發(fā)電的實(shí)際應(yīng)用中，光伏組件作為發(fā)電最重要的單元，其輸出功率受陽光光照強(qiáng)度的直接影響。風(fēng)沙、塵土、積雪等落到光伏組件的表面后，降低光線透射率，導(dǎo)致光電轉(zhuǎn)換效率大幅降低，此問題在風(fēng)沙較大的中西部地區(qū)尤為嚴(yán)重。因此，為了保持光伏電站的發(fā)電效率，對光伏電站光伏組件的清潔至關(guān)重要，光伏電站光伏組件的清潔工作成為光伏電站建設(shè)不可或缺的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。目前清潔光伏組件大多還是用人工清潔，人工清潔方式包括水沖清潔和拖把清潔，其缺點(diǎn)是易受環(huán)境條件限制，工作量繁重，清潔效率低，清潔效果差，運(yùn)營成本高。特別是在我國中西部地區(qū)，多風(fēng)少雨，水源匱乏，人力缺少，人工清潔難以實(shí)施。針對人工清潔的弊端，目前已有一些光伏組件自動(dòng)清潔裝置，根據(jù)其工作特點(diǎn)可分為兩類:第一類屬于單組光伏組件清潔設(shè)備，其裝設(shè)在單組光伏組件表面上，進(jìn)行定時(shí)清潔，例如中國專利“太陽能光伏電池板組件表面清潔裝置(CN102303025A)”，其沖洗部在單個(gè)組件表面往復(fù)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)噴出高壓水汽除塵，因此該設(shè)備在缺水地區(qū)并不適用，同時(shí)由于高成本，在光伏電站中難以推廣。第二類屬于群組光伏組件清潔設(shè)備，其以移動(dòng)機(jī)車為載體，在機(jī)車行走過程中對多組光伏組件表面實(shí)施清潔，是光伏電站光伏組件清潔的首選方案。例如中國專利“一種太陽能電池板清潔設(shè)備(CN202105809U)”，但該專利以移動(dòng)機(jī)車前部為載體安裝清潔機(jī)構(gòu)，放大了凹凸不平的地形表面，無法保證組件安全。因此，安全性、穩(wěn)定性是群組光伏組件清潔設(shè)備必須考慮的關(guān)鍵問題。對于幾十乃至數(shù)百兆瓦以上的大規(guī)模光伏電站，光伏組件數(shù)量龐大，場地面積廣闊，因此對群組光伏組件清潔設(shè)備的要求也更為苛刻，主要指標(biāo)有三個(gè):第一是工作效率，即單位時(shí)間內(nèi)能夠清潔多大數(shù)目的光伏組件，工作效率越高，經(jīng)濟(jì)效益越大；第二是智能化程度，即設(shè)備在復(fù)雜環(huán)境下安全自動(dòng)工作的能力，例如能夠針對凹凸不平的地形表面進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整，以及能夠?qū)夥M件表面進(jìn)行感知、識(shí)別、判斷和調(diào)整，智能化程度越高，人工干涉越少；第三是可靠性程度，即設(shè)備在某一時(shí)間段內(nèi)的無故障率?？煽啃栽礁撸O(shè)備可連續(xù)性工作的能力越強(qiáng)，人工維修的次數(shù)越少。目前現(xiàn)有的群組光伏組件清潔設(shè)備自動(dòng)化能力較低，許多需要人工干預(yù)和人工看管，尚無全自動(dòng)化型設(shè)備產(chǎn)品，智能化程度明顯較低，經(jīng)常出現(xiàn)清潔過程中損壞光伏組件的現(xiàn)象，且其工作效率對于大型光伏電站仍然有待提聞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:針對現(xiàn)有群組光伏組件清潔設(shè)備中存在的不足，提供一種全自動(dòng)化、智能、高效、安全的光伏電站組件全自動(dòng)智能清潔設(shè)備，解決了現(xiàn)有技術(shù)中的清潔設(shè)備智能化和自動(dòng)化程度不夠高、清潔車對路面自適應(yīng)能力差、工作效率低、安全性差的技術(shù)問題，特別適用于大型光伏電站中各種長短方陣光伏組件的清潔。本發(fā)明技術(shù)解決方案:一種光伏電站組件全自動(dòng)智能清潔設(shè)備包括:全自動(dòng)遙控清潔車1、與所述全自動(dòng)遙控清潔車I連接的全自動(dòng)遙控清潔機(jī)構(gòu)；所述全自動(dòng)遙控清潔機(jī)構(gòu)包括機(jī)電制動(dòng)系統(tǒng)和智能控制系統(tǒng)，所述機(jī)電制動(dòng)系統(tǒng)包括供電單元2、支臂單元3、清潔單元4,為清潔功能的機(jī)械實(shí)施部分；所述智能控制系統(tǒng)包括感知單元5、處理單元6、遙控單元7,處理單元6分別與支臂單元3、清潔單元4、感知單元5和全自動(dòng)遙控清潔車I連接，用于全自動(dòng)遙控清潔車I和全自動(dòng)遙控清潔機(jī)構(gòu)的自動(dòng)控制；所述清潔單元4與支臂單元3相連接；所述感知單元5固定于清潔單元4上；所述支臂單元3具備三個(gè)自由度，即水平旋轉(zhuǎn)、垂直旋轉(zhuǎn)和伸縮；所述清潔單元具有兩個(gè)自由度，實(shí)時(shí)調(diào)整自身的轉(zhuǎn)動(dòng)方向和與光伏電站組件表面的平行方向；所述供電單元2分別向支臂單元3、清潔單元4、感知單元5和處理單元6分配所需電壓和功率；在遙控單元7的遙控模式為全自動(dòng)模式時(shí)，自動(dòng)遙控清潔車I通過處理單元6接收到遙控單元7所發(fā)送的遙控指令后行駛到所需位置，與光伏電站組件方向?qū)φ?，進(jìn)行清潔工作，所述全自動(dòng)模式，在一組光伏電站組件的清潔過程中，無需人工干預(yù)；清潔過程中，感知單元5將感知到清潔單元4的傾斜角度及與光伏電站組件表面的距離，并實(shí)時(shí)傳輸給處理單元6 ;處理單元6對清潔單元4的傾斜角度及清潔單元4與光伏電站組件表面的距離值進(jìn)行處理，發(fā)送指令控制支臂單元3和清潔單元4的工作狀態(tài)和工作頻率，控制支臂單元3和清潔單元4協(xié)同工作；同時(shí)處理單元6包含智能控制算法，智能控制算法根據(jù)感知單元5的感知數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)判斷清潔單元4與光伏電站組件是否保持正常工作距離，如果全自動(dòng)遙控清潔車I在行駛過程中遇到路面不平發(fā)生起伏時(shí)，則控制支臂單元3和清潔單元4實(shí)時(shí)自動(dòng)調(diào)整位置和角度，保證不損傷光伏電站組件表面；清潔單元4工作過程中同時(shí)使用輥刷和吸塵兩種清潔方式，無需水源。所述遙控單元7的遙控模式還包括手動(dòng)模式和故障自檢模式；所述手動(dòng)模式，支持人工調(diào)整支臂單元和清潔單元的工作狀態(tài)；所述故障自檢模式是指對支臂單元3、清潔單元4、感知單元5和處理單元6的連接狀態(tài)、工作參數(shù)、運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行自檢，自檢完畢后通過處理單元向用戶反饋?zhàn)詸z結(jié)果。所述智能控制算法實(shí)時(shí)判斷清潔單元4是否與光伏電站組件保持正常工作距離包括:實(shí)時(shí)判斷清潔單元4是否與光伏電站組件寬度保持匹配覆蓋，實(shí)時(shí)判斷清潔單元4是否與光伏電站組件表面過近或過遠(yuǎn)，實(shí)時(shí)判斷清潔單元4是否與光伏電站組件表面對正和平行。所述支臂單元3與清潔單元4均安裝于全自動(dòng)遙控清潔車I的中部。所述的全自動(dòng)遙控清潔車I包括機(jī)車底盤1.3、行走機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)1.4、行走機(jī)構(gòu)和旋轉(zhuǎn)盤1.5，其中所述行走機(jī)構(gòu)包括機(jī)車履帶1.1、機(jī)車履帶驅(qū)動(dòng)器1.2 ;機(jī)車底盤1.3中部設(shè)有可360°水平轉(zhuǎn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)盤1.5 ;機(jī)車底盤1.3下設(shè)置有行走機(jī)構(gòu)，機(jī)車底盤1.3上設(shè)置有行走機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)1.4。所述的支臂單元3具備三個(gè)自由度具體是懸臂3.1的水平旋轉(zhuǎn)、懸臂3.1的垂直旋轉(zhuǎn)和副懸臂3.6的伸縮，它包括懸臂3.1、水平轉(zhuǎn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)3.2、垂直轉(zhuǎn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)3.3、雙向回轉(zhuǎn)支撐減速機(jī)3.4、懸臂氣動(dòng)支撐部件3.5、副懸臂3.6、副懸臂電動(dòng)機(jī)3.7、副懸臂減速機(jī)3.8和副懸臂氣動(dòng)支撐部件3.9 ;懸臂3.1分別與水平轉(zhuǎn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)3.2、垂直轉(zhuǎn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)
3.3、雙向回轉(zhuǎn)支撐減速機(jī)3.4相連接；副懸臂3.6通過副懸臂減速機(jī)3.8與副懸臂電動(dòng)機(jī)
3.7相連接，懸臂3.1與全自動(dòng)遙控清潔車I之間配有懸臂氣動(dòng)支撐部件3.5，副懸臂3.6與懸臂3.1之間配有副懸臂氣動(dòng)支撐部件3.9。所述的清潔單元4包括清潔輥4.1、防護(hù)罩4.2、進(jìn)氣口 4.3、清潔輥電機(jī)4.4、擋風(fēng)板4.5)、導(dǎo)管4.6、輥刷傾角減速機(jī)4.7、輥刷傾角電機(jī)4.8、支架4.9和吸塵器4.10 ;清潔輥4.1與清潔輥電機(jī)4.4相連接；導(dǎo)管4.6與清潔輥4.1末端相連接，吸塵器4.10安置于支臂單元3中；進(jìn)氣孔4.3通過導(dǎo)管4.6進(jìn)入到吸塵器4.10中；清潔輥4.1外部罩有防護(hù)罩4.2，清潔輥4.1與防護(hù)罩4.2之間通過支架4.9固定，防護(hù)罩4.2尾側(cè)安裝有清潔輥電機(jī)4.4 ;清潔輥4.1與防護(hù)罩4.2之間的空隙內(nèi)設(shè)有擋風(fēng)板4.5，擋風(fēng)板4.5后方防護(hù)罩4.2中部設(shè)有進(jìn)氣口 4.3與導(dǎo)管4.6相連。所述清潔輥4.1為單輥，配有幾種不同規(guī)格，可拆卸，可裝換，能夠?qū)Σ煌?guī)格光伏組件的表面進(jìn)行組件寬度單輥匹配覆蓋。所述感知單元5包括傾角傳感器5.1和超聲波測距陣列5.2，所述傾角傳感器5.1固定于清潔單元4的表面上方，所述超聲波測距陣列5.2固定于清潔單元4的兩側(cè)。所述超聲波測距陣列5.2安裝方式為四行二列構(gòu)型，即清潔單元4的兩側(cè)各有四枚測距單元，另兩枚安裝在清洗單元4的上下。所述處理單元6的硬件包括嵌入式處理器6.1、繼電器開關(guān)陣列6.2、變頻器6.3、顯示屏6.4、無線收發(fā)器6.5和控制器通信接口 6.6 ;所述繼電器開關(guān)陣列6.2接收嵌入式處理器6.1發(fā)出的指令，控制支臂單元3和清潔單元4的各電機(jī)與各減速電機(jī)的工作狀態(tài)；所述變頻器6.3接收嵌入式處理器6.1的指令控制支臂單元和清潔單元的各減速電機(jī)的工作頻率；無線收發(fā)器6.5和控制器通信接口 6.6用于與遙控單元通信；顯示屏6.4用于顯示嵌入式處理器6.1發(fā)送的工作狀態(tài)信息和傳感器信息。所述遙控單元7采用一對一編碼方式，多個(gè)全自動(dòng)智能清潔設(shè)備在同一現(xiàn)場同時(shí)工作時(shí)，彼此的每個(gè)遙控單元7之間互相不干擾互相不通用。所述供電單元2包括機(jī)車發(fā)電系統(tǒng)，穩(wěn)壓系統(tǒng)及電源管理系統(tǒng)；上述三個(gè)系統(tǒng)保證其余各單元的電源電壓和功率分配；機(jī)車發(fā)電系統(tǒng)2.1負(fù)責(zé)將機(jī)車內(nèi)能轉(zhuǎn)化成電能，或者機(jī)車發(fā)電系統(tǒng)2.1直接引入光伏電站外部電源接口，穩(wěn)壓系統(tǒng)2.2負(fù)責(zé)對電壓做調(diào)理，借助電源管理系統(tǒng)2.3分別向支臂單元3、清潔單元4、感知單元5和處理單元6分配所需電壓和功率。所述全自動(dòng)遙控清潔車I使用機(jī)車自身發(fā)電這種方式，也能夠使用光伏電站組件的外部電源。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于:(I)本發(fā)明將全自動(dòng)遙控清潔車和全自動(dòng)遙控清潔機(jī)構(gòu)有機(jī)的結(jié)構(gòu)，同時(shí)采用智能算法控制，能夠根據(jù)全自動(dòng)遙控清潔車自身姿態(tài)實(shí)時(shí)自動(dòng)調(diào)整支臂單元及清潔單元；同時(shí)具有遙控單元，因此可全自動(dòng)化工作，工作過程中無需人工干預(yù)，節(jié)省人力，具有全自動(dòng)化、智能、高效、安全的優(yōu)點(diǎn)，可廣泛適用于各種凹凸不平路面環(huán)境以及可針對各種表面不夠平整的光伏組件進(jìn)行清潔。
(2)本發(fā)明中清潔單元具備兩個(gè)自由度，其一可根據(jù)清潔輥水平移動(dòng)方向調(diào)整轉(zhuǎn)動(dòng)方向，使得清潔輥去除的灰塵便于被吸塵器充分吸收；其二，實(shí)時(shí)調(diào)整清潔輥的角度與光伏組件表面平行，避免清潔輥斜觸光伏組件表面。(3)本發(fā)明中的支臂單元具備三個(gè)自由度，其一為懸臂可以水平旋轉(zhuǎn)，其二為懸臂垂直旋轉(zhuǎn)，其三為副懸臂可以垂直旋轉(zhuǎn)，多自由度使清潔設(shè)備整體的靈活性大幅提升。(4)本發(fā)明的清潔單元中的清潔輥為單輥，實(shí)時(shí)進(jìn)行組件寬度匹配覆蓋，可實(shí)現(xiàn)一遍式組件表面清潔，避免了某些設(shè)備在光伏組件表面的上下區(qū)域的反復(fù)移動(dòng)和清潔，效率遠(yuǎn)高于非一遍式清潔設(shè)備，特別適用于大型光伏電站各種長短方陣光伏組件的清潔裝置。(5)本發(fā)明中的清潔單元的清潔輥具備多種規(guī)格，可拆卸，可裝換，能夠匹配現(xiàn)有光伏組件所有規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)。(6)本發(fā)明清潔過程中同時(shí)使用輥刷和吸塵兩種清潔方式，無需水源，適用于中西部荒漠地區(qū)，具備機(jī)車發(fā)電系統(tǒng)、穩(wěn)壓系統(tǒng)、電源管理分配系統(tǒng)，在光伏電站存在外部電源的情況下，可以采用外部電源，以節(jié)約成本，在不存在外部電源的情況下，也可以利用自身發(fā)電正常工作。(7)本發(fā)明中的支臂單元與清潔單元均安裝于清潔車中部，避免了安裝于機(jī)車頭部由于杠桿原理所引起的機(jī)車劇烈晃動(dòng)問題，在工作狀態(tài)時(shí)更加穩(wěn)定。(8)可以采用本發(fā)明所述的多個(gè)全自動(dòng)智能清潔設(shè)備，遙控單元采用一對一編碼方式，多個(gè)全自動(dòng)智能清潔設(shè)備在同一現(xiàn)場同時(shí)工作時(shí)，彼此的每個(gè)遙控單元之間互相不干擾互相不通用，增加了清潔效率和實(shí)用性。


圖1是本發(fā)明的光伏電站組件全自動(dòng)智能清潔設(shè)備機(jī)車部分示意圖；圖2是本發(fā)明的光伏電站組件全自動(dòng)智能清潔設(shè)備支臂部分示意圖；圖3是本發(fā)明的光伏電站組件全自動(dòng)智能清潔設(shè)備清潔輥縱向剖面示意圖；圖4是本發(fā)明的光伏電站組件全自動(dòng)智能清潔設(shè)備清潔輥橫向剖面示意圖；圖5是本發(fā)明的光伏電站組件全自動(dòng)智能清潔設(shè)備清潔輥俯視結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本發(fā)明的光伏電站組件全自動(dòng)智能清潔設(shè)備清潔輥單輥覆蓋工作示意圖；圖7是本發(fā)明的光伏電站組件全自動(dòng)智能清潔設(shè)備遙控單元示意圖。附圖標(biāo)記:1.X表示清潔車所屬部件,2.X表示供電單元所屬部件,3.X表示支臂單元所屬部件，4.X表示清潔單元所屬部件,5.X表示感知單元所屬部件,6.X表示處理單元所屬部件，7.X表示遙控單元所屬部件。具體附圖標(biāo)記為:今1.1機(jī)車履帶；1.2機(jī)車履帶驅(qū)動(dòng)器；1.3機(jī)車底盤；1.4行走機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)；1.5旋轉(zhuǎn)盤；今2.1機(jī)車發(fā)電系統(tǒng)；2.2穩(wěn)壓系統(tǒng)；2.3電源管理系統(tǒng)；令3.1懸臂；3.2水平轉(zhuǎn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)；3.3垂直轉(zhuǎn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)；3.4雙向回轉(zhuǎn)支撐減速機(jī)；3.5懸臂氣動(dòng)支撐部；3.5.1支撐桿；3.5.2支撐套；3.6副懸臂；3.7副懸臂電動(dòng)機(jī)；3.8副懸臂減速機(jī)；3.9副懸臂氣動(dòng)支撐部；今4.1清潔輥；4.2防護(hù)罩；4.3進(jìn)氣口 ；4.4清潔輥電機(jī)；4.5擋風(fēng)板；4.6導(dǎo)管；
4.7輥刷傾角減速機(jī)；4.8輥刷傾角電機(jī)；4.9支架；4.10吸塵器；
5.1傾角傳感器；5.2超聲波測距陣列；今6.1嵌入式處理器；6.2繼電器開關(guān)陣列；6.3變頻器；6.4顯示屏；6.5無線收發(fā)器；6.6控制器通信接口 ；今7.1遙控器外殼；7.2遙控器按鍵區(qū)；7.3遙控器信號(hào)指示燈；7.4遙控器電源指示燈；7.5遙控器信號(hào)發(fā)射器；7.6遙控器電池；7.7遙控器電路板；
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，但不作為對本發(fā)明的限定。如圖1-7所示，本發(fā)明包括:全自動(dòng)遙控清潔車I和與全自動(dòng)遙控清潔車I連接的全自動(dòng)遙控清潔機(jī)構(gòu)；全自動(dòng)遙控清潔機(jī)構(gòu)包括機(jī)電制動(dòng)系統(tǒng)和智能控制系統(tǒng)，機(jī)電制動(dòng)系統(tǒng)包括供電單元2、支臂單元3、清潔單元4，為清潔功能的機(jī)械實(shí)施部分；智能控制系統(tǒng)包括感知單元5、處理單元6和遙控單元7 ;支臂單元3與清潔單元4均安裝于全自動(dòng)遙控清潔車I的中部。全自動(dòng)遙控清潔車I包括機(jī)車底盤1.3、行走機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)1.4、行走機(jī)構(gòu)和旋轉(zhuǎn)盤1.5，所述行走機(jī)構(gòu)包括機(jī)車履帶1.1和機(jī)車履帶驅(qū)動(dòng)器1.2。支臂單元3具備三個(gè)自由度，即懸臂3.1的水平旋轉(zhuǎn)、懸臂3.1的垂直旋轉(zhuǎn)和副懸臂3.6的伸縮，包括懸臂
3.1、水平轉(zhuǎn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)3.2、垂直轉(zhuǎn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)3.3、雙向回轉(zhuǎn)支撐減速機(jī)3.4、懸臂氣動(dòng)支撐部件3.5、副懸臂3.6、副懸臂電動(dòng)機(jī)3.7、副懸臂減速機(jī)3.8和副懸臂氣動(dòng)支撐部件3.9。清潔單元4具有兩個(gè)自由度，實(shí)時(shí)調(diào)整自身的轉(zhuǎn)動(dòng)方向和與光伏電站組件表面的平行方向，清潔單元4工作過程中同時(shí)使用輥刷和吸塵兩種清潔方式，無需水源，清潔單元具體包括清潔輥4.1、防護(hù)罩4.2、進(jìn)氣口 4.3、清潔輥電機(jī)4.4、擋風(fēng)板4.5、導(dǎo)管4.6、輥刷傾角減速機(jī)4.7、輥刷傾角電機(jī)4.8、支架4.9和吸塵器4.10。感知單元5包括傾角傳感器5.1和超聲波測距陣列5.2。處理單元6的硬件包括嵌入式處理器6.1、繼電器開關(guān)陣列6.2、變頻器
6.3、顯示屏6.4、無線收發(fā)器6.5和控制器通信接口 6.6 ;遙控單元7包含遙控器外殼7.1、遙控器按鍵區(qū)7.2、遙控器信號(hào)指示燈7.3、遙控器電源指示燈7.4、遙控器信號(hào)發(fā)射器7.5、遙控器電池7.6和遙控器電路板7.7。供電單元2包括機(jī)車發(fā)電系統(tǒng)2.1、穩(wěn)壓系統(tǒng)2.2及電源管理系統(tǒng)2.3。全自動(dòng)遙控清潔車I通過無線收發(fā)器6.5接收到遙控器7所發(fā)送的遙控指令，通過行走機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)1.4向機(jī)車履帶驅(qū)動(dòng)器1.2發(fā)出動(dòng)作指令，然后通過機(jī)車履帶1.1行駛到所需位置，旋轉(zhuǎn)機(jī)車底盤1.3與光伏電站組件方向?qū)φ?，進(jìn)入工作就緒狀態(tài)。機(jī)車發(fā)電系統(tǒng)2.1負(fù)責(zé)將機(jī)車內(nèi)能轉(zhuǎn)化成電能，或者機(jī)車發(fā)電系統(tǒng)2.1直接引入光伏電站外部電源接口，穩(wěn)壓系統(tǒng)2.2負(fù)責(zé)對電壓做調(diào)理，借助電源管理系統(tǒng)2.3分別向3支臂單元、4清潔單元、5感知單元、6處理單元分配所需電壓和功率。如圖2-5所示，各模塊通電后，傾角傳感器5.1實(shí)時(shí)探測清潔輥4.1的傾斜角度，同時(shí)超聲波測距陣列5.2實(shí)時(shí)探測清潔輥4.1與光伏電站組件表面的距離，感知單元5感知到的傾斜角度以及超聲波測 距陣列各個(gè)單元感知到的距離實(shí)時(shí)傳輸給處理單元6。嵌入式處理器6.1對傾斜角度以及超聲波測距陣列5.2各個(gè)單元的探測距離值進(jìn)行分析處理，發(fā)送指令至繼電器開關(guān)陣列6.2和變頻器6.3，同時(shí)發(fā)送工作狀態(tài)信息和傾斜角度與測距等傳感器信息至顯示屏6.4顯示，嵌入式處理器6.1和繼電器開關(guān)陣列6.2、變頻器6.3以及行走機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)1.4之間通過控制器通信接口 6.6連接。繼電器開關(guān)陣列6.2與水平轉(zhuǎn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)3.2、垂直轉(zhuǎn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)3.3、副懸臂電動(dòng)機(jī)3.7、清潔輥電機(jī)4.4、輥刷傾角電機(jī)
4.8、吸塵器4.10分別相連，控制各電機(jī)部件的工作與否；變頻器6.3與雙向回轉(zhuǎn)支撐減速機(jī)3.4、副懸臂減速機(jī)3.8、輥刷傾角減速機(jī)4.7相連，控制各減速機(jī)部件的工作頻率。各電機(jī)部件與各減速機(jī)部件互相配合，調(diào)整懸臂3.1、副懸臂3.6、清潔輥4.1、吸塵器4.10的制動(dòng)狀態(tài)。具體而言，傾角傳感器5.1實(shí)時(shí)探測的角度值顯示其與光伏組件表面不平行時(shí)，嵌入式處理器6.1通過繼電器開關(guān)陣列6.2和變頻器6.3控制輥刷傾角電機(jī)4.8與輥刷傾角減速機(jī)4.7，使清潔輥4.1實(shí)時(shí)調(diào)整自己的角度，保持與光伏組件表面平行。同時(shí)，超聲波測距陣列5.2實(shí)時(shí)探測清潔輥4.1與光伏組件表面的距離，嵌入式處理器6.1判斷清潔輥
4.1是否與光伏組件表面匹配覆蓋且距離適中，如果匹配覆蓋且距離適中，通過繼電器開關(guān)陣列6.2開啟清潔輥電機(jī)4.4和吸塵器4.10，清潔輥電機(jī)負(fù)責(zé)清掃塵土，吸塵器負(fù)責(zé)回收塵土，在此同時(shí)通過行走機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)1.4控制全自動(dòng)遙控清潔車I保持行走狀態(tài)，清潔輥電機(jī)4.4可隨行走方向自動(dòng)調(diào)整輥刷轉(zhuǎn)動(dòng)方向，使得清潔輥去除的灰塵便于被吸塵器4.10充分吸收。如果匹配覆蓋但距離過近或過遠(yuǎn)，或者不匹配覆蓋但距離適中，或者不匹配覆蓋且距離也不適中，則嵌入式處理器6.1通過繼電器開關(guān)陣列6.2和變頻器6.3分別控制水平轉(zhuǎn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)3.2、垂直轉(zhuǎn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)3.3、副懸臂電動(dòng)機(jī)3.7和雙向回轉(zhuǎn)支撐減速機(jī)3.4、副懸臂減速機(jī)3.8進(jìn)行一系列動(dòng)作，使清潔輥4.1實(shí)現(xiàn)與光伏組件表面匹配覆蓋且距離適中。如圖2所示，懸臂前端3.1與副懸臂3.6末端相互鉸接，配有副懸臂氣動(dòng)支撐部
3.9，懸臂3.1前端與機(jī)車底盤1.3相鉸接，配有懸臂氣動(dòng)支撐部3.5，包含支撐桿3.5.1和支撐套3.5.2。如圖2所示，吸塵器4.10安置于懸臂3.1下端中部，懸臂3.1中貫穿有導(dǎo)管4.6與清潔輥4.1末端相連，清潔輥4.1掃除的污物通過擋風(fēng)板4.5，進(jìn)氣孔4.3和導(dǎo)管4.6進(jìn)入到吸塵器4.10中。如圖3-圖5所示，清潔輥電機(jī)可根據(jù)清潔輥4.1水平移動(dòng)方向調(diào)整轉(zhuǎn)動(dòng)方向，使得清潔輥4.1去除的灰塵便于被吸塵器4.10充分吸收；輥刷傾角減速電機(jī)4.8配合輥刷傾角電機(jī)4.7，實(shí)時(shí)調(diào)整清潔輥4.1的角度與光伏電站組件表面平行，避免清潔輥斜觸光伏電站組件表面。清潔輥4.1外部罩有防護(hù)罩4.2，清潔輥4.1與防護(hù)罩4.2之間通過支架4.9固定；防護(hù)罩4.2背側(cè)中部安裝有傾角傳感器5.1，防護(hù)罩4.2尾側(cè)安裝有清潔輥電機(jī)4.4，防護(hù)罩4.2前側(cè)邊緣安裝有超聲波測距陣列5.2，典型安裝方式為四行二列構(gòu)型，即防護(hù)罩
4.2左右兩側(cè)外緣各有四枚測距單元，其中每側(cè)各有兩枚安裝在防護(hù)罩4.2的上緣和下緣，以便于探測和判斷清潔輥4.1和光伏組件表面是否單輥匹配覆蓋。如圖4至5所示，清潔輥4.1與防護(hù)罩4.2之間的空隙內(nèi)設(shè)有擋風(fēng)板4.5，擋風(fēng)板
4.5后方防護(hù)罩4.2中部設(shè)有進(jìn)氣口 4.3與導(dǎo)管4.6相連。如圖6所示，清潔輥4.1為單輥，正常工作時(shí)與光伏組件表面匹配覆蓋。單輥設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)一遍式組件表面清潔，避免了某些設(shè)備在光伏組件表面的上下區(qū)域的反復(fù)移動(dòng)和清潔，效率遠(yuǎn)高于非一遍式清潔設(shè)備，特別適用于大型光伏電站各種長短方陣光伏組件的清潔裝置。清潔輥4.1可從支架4.9上拆卸，清潔輥4.1具備多種規(guī)格，可拆卸，可裝換，能夠匹配現(xiàn)有光伏組件所有規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)。
如圖7所示，遙控器電路板7.7被遙控器外殼7.1所封裝，其采用一對一編碼方式發(fā)送指令，多個(gè)全自動(dòng)智能清潔設(shè)備在同一現(xiàn)場同時(shí)工作時(shí)，彼此的遙控單元之間互相不干擾，即一臺(tái)全自動(dòng)智能清潔設(shè)備只能接收自己的遙控單元所發(fā)出的指令，對周圍的其它全自動(dòng)智能清潔設(shè)備的遙控單元所發(fā)出的指令進(jìn)行過濾。遙控器按鍵區(qū)7.2包含全自動(dòng)模式、手動(dòng)模式、故障自檢模式三個(gè)按鈕，手動(dòng)模式是指支持人工調(diào)整支臂單元和清潔單元的工作狀態(tài)，手動(dòng)模式下各操作按鈕可控制懸臂3.1上下運(yùn)動(dòng)、副懸臂3.6上下運(yùn)動(dòng)、清潔輥電機(jī)4.4正反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；按鍵指令通過遙控單元7的信號(hào)發(fā)射器7.5發(fā)送，發(fā)送成功遙控器信號(hào)指示燈7.3閃爍一次，發(fā)送失敗則不閃爍；遙控單元7采用遙控器電池7.6供電，電量通過遙控器電源指示燈7.4所指示，電量不足則電源指示燈7.4不亮。故障自檢模式是指對支臂單元3、清潔單元4、感知單元5和處理單元6的連接狀態(tài)、工作參數(shù)、運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行自檢，自檢完畢后通過處理單元向用戶反饋?zhàn)詸z結(jié)果，自檢結(jié)果顯示在顯示屏6.4上，用戶根據(jù)故障自檢結(jié)果，就能迅速地知道是否有故障存在，并能夠準(zhǔn)確地對故障類型和故障部件進(jìn)行定位。如果故障自檢結(jié)果顯示沒有故障，則用戶可進(jìn)行正常的清潔工作；若故障自檢結(jié)果顯示存在故障并給出排除故障的方法，則用戶可根據(jù)自檢結(jié)果中包含的提示信息可進(jìn)行快速的修復(fù)；若故障自檢結(jié)果顯示存在故障并且提供了故障部件的工作參數(shù)，則屬于較復(fù)雜故障，需要專業(yè)人員進(jìn)行維修。全自動(dòng)模式時(shí)，全自動(dòng)遙控清潔車I通過無線收發(fā)器6.5接收到遙控器信號(hào)發(fā)射器7.5所發(fā)送的遙控指令，一旦指令為全自動(dòng)工作模式，則感知單元5的探測信息傳遞給處理單元6控制支臂單元3和清潔單元4進(jìn)行協(xié)同工作，全自動(dòng)工作時(shí)，同時(shí)處理單元6中智能控制算法實(shí)時(shí)判斷清潔單元4是否與光伏電站組件保持正常工作距離包括:實(shí)時(shí)判斷清潔輥4.1是否與光伏電站組件寬度保持匹配覆蓋，實(shí)時(shí)判斷清潔輥4.1是否與光伏電站組件表面過近或過遠(yuǎn)，實(shí)時(shí)判斷清潔輥4.1是否與光伏電站組件表面對正和平行，即實(shí)時(shí)判斷清潔輥4.1始終保持與光伏組件表面平行、對正、單軸匹配覆蓋、保持正常工作距離，如果全自動(dòng)遙控清潔車I在行駛過程中遇到路面不平發(fā)生起伏時(shí)，控制支臂單元3和清潔單元4實(shí)時(shí)自動(dòng)調(diào)整位置和角度，保證不損傷光伏組件表面。本發(fā)明未詳細(xì)闡述部分屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知技術(shù)。當(dāng)然，本發(fā)明還可有其它多種實(shí)施例，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍，例如超聲波測距陣列5.2可以采用其他構(gòu)型設(shè)計(jì)，其測距單元也可以選用其他類型測距模塊。
權(quán)利要求
1.一種光伏電站組件全自動(dòng)智能清潔設(shè)備，其特征在于包括:全自動(dòng)遙控清潔車(I)、與所述全自動(dòng)遙控清潔車(I)連接的全自動(dòng)遙控清潔機(jī)構(gòu)；所述全自動(dòng)遙控清潔機(jī)構(gòu)包括機(jī)電制動(dòng)系統(tǒng)和智能控制系統(tǒng)，所述機(jī)電制動(dòng)系統(tǒng)包括供電單元(2)、支臂單元(3)、清潔單元(4)，為清潔功能的機(jī)械實(shí)施部分；所述智能控制系統(tǒng)包括感知單元(5)、處理單元(6)、遙控單元(7)，處理單元(6)分別與支臂單元(3)、清潔單元(4)、感知單元(5)和全自動(dòng)遙控清潔車(I)連接，用于全自動(dòng)遙控清潔車(I)和全自動(dòng)遙控清潔機(jī)構(gòu)的自動(dòng)控制；所述清潔單元(4)與支臂單元(3)相連接；所述感知單元(5)固定于清潔單元(4)上；所述支臂單元(3)具備三個(gè)自由度，即水平旋轉(zhuǎn)、垂直旋轉(zhuǎn)和伸縮；所述清潔單元具有兩個(gè)自由度，實(shí)時(shí)調(diào)整自身的轉(zhuǎn)動(dòng)方向和與光伏電站組件表面的平行方向；所述供電單元(2)分別向支臂單元(3)、清潔單元(4)、感知單元(5)和處理單元(6)分配所需電壓和功率； 在遙控單元(7 )的遙控模式為全自動(dòng)模式時(shí)，自動(dòng)遙控清潔車(I)通過處理單元(6 )接收到遙控單元(7)所發(fā)送的遙控指令后行駛到所需位置，與光伏電站組件方向?qū)φ?，進(jìn)行清潔工作，所述全自動(dòng)模式，在一組光伏電站組件的清潔過程中，無需人工干預(yù)；清潔過程中，感知單元(5)將感知到清潔單元(4)的傾斜角度及與光伏電站組件表面的距離，并實(shí)時(shí)傳輸給處理單元(6);處理單元(6)對清潔單元(4)的傾斜角度及清潔單元(4)與光伏電站組件表面的距離值進(jìn)行處理，發(fā)送指令控制支臂單元(3)和清潔單元(4)的工作狀態(tài)和工作頻率，控制支臂單元(3)和清潔單元(4)協(xié)同工作；同時(shí)處理單元(6)包含智能控制算法，智能控制算法根據(jù)感知單元(5)的感知數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)判斷清潔單元(4)與光伏電站組件是否保持正常工作距離，如果全自動(dòng)遙控清潔車(I)在行駛過程中遇到路面不平發(fā)生起伏時(shí)，則控制支臂單元(3)和清潔單元(4)實(shí)時(shí)自動(dòng)調(diào)整位置和角度，保證不損傷光伏電站組件表面；清潔單元(4)工作過程中同時(shí)使用輥刷和吸塵兩種清潔方式，無需水源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏電站組件全自動(dòng)智能清潔設(shè)備，其特征在于:所述遙控單元(7)的遙控模式還包括手動(dòng)模式和故障自檢模式；所述手動(dòng)模式，支持人工調(diào)整支臂單元和清潔單元的工作狀態(tài)；所述故障自檢模式是指對支臂單元(3)、清潔單元(4)、感知單元(5)和處理單元(6)的連 接狀態(tài)、工作參數(shù)、運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行自檢，自檢完畢后通過處理單元向用戶反饋?zhàn)詸z結(jié)果。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏電站組件全自動(dòng)智能清潔設(shè)備，其特征在于:所述智能控制算法實(shí)時(shí)判斷清潔單元(4)是否與光伏電站組件保持正常工作距離包括:實(shí)時(shí)判斷清潔單元(4)是否與光伏電站組件寬度保持匹配覆蓋，實(shí)時(shí)判斷清潔單元(4)是否與光伏電站組件表面過近或過遠(yuǎn)，實(shí)時(shí)判斷清潔單元(4)是否與光伏電站組件表面對正和平行。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏電站組件全自動(dòng)智能清潔設(shè)備，其特征在于:所述支臂單元(3)與清潔單元(4)均安裝于全自動(dòng)遙控清潔車(I)的中部。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光伏電站組件全自動(dòng)智能清潔設(shè)備，其特征在于:所述的全自動(dòng)遙控清潔車(I)包括機(jī)車底盤(1.3)、行走機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)(1.4)、行走機(jī)構(gòu)和旋轉(zhuǎn)盤(1.5)，其中所述行走機(jī)構(gòu)包括機(jī)車履帶(1.1)、機(jī)車履帶驅(qū)動(dòng)器(1.2);機(jī)車底盤(1.3)中部設(shè)有可360°水平轉(zhuǎn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)盤(1.5);機(jī)車底盤(1.3)下設(shè)置有行走機(jī)構(gòu)，機(jī)車底盤(1.3)上設(shè)置有行走機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)(1.4)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光伏電站組件全自動(dòng)智能清潔設(shè)備，其特征在于:所述的支臂單元(3)具備三個(gè)自由度具體是懸臂(3.1)的水平旋轉(zhuǎn)、懸臂(3.1)的垂直旋轉(zhuǎn)和副懸臂(3.6)的伸縮，它包括懸臂(3.1)、水平轉(zhuǎn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)(3.2)、垂直轉(zhuǎn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)(3.3)、雙向回轉(zhuǎn)支撐減速機(jī)(3.4)、懸臂氣動(dòng)支撐部件(3.5)、副懸臂(3.6)、副懸臂電動(dòng)機(jī)(3.7)、副懸臂減速機(jī)(3.8)和副懸臂氣動(dòng)支撐部件(3.9);懸臂(3.1)分別與水平轉(zhuǎn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)(3.2)、垂直轉(zhuǎn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)(3.3)、雙向回轉(zhuǎn)支撐減速機(jī)(3.4)相連接；副懸臂(3.6)通過副懸臂減速機(jī)(3.8)與副懸臂電動(dòng)機(jī)(3.7)相連接，懸臂(3.1)與全自動(dòng)遙控清潔車(I)之間配有懸臂氣動(dòng)支撐部件(3.5)，副懸臂(3.6)與懸臂(3.1)之間配有副懸臂氣動(dòng)支撐部件(3.9)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光伏電站組件全自動(dòng)智能清潔設(shè)備，其特征在于:所述的清潔單元(4)包括清潔輥(4.1)、防護(hù)罩(4.2)、進(jìn)氣口(4.3)、清潔輥電機(jī)(4.4)、擋風(fēng)板(4.5)、導(dǎo)管(4.6)、輥刷傾角減速機(jī)(4.7)、輥刷傾角電機(jī)(4.8)、支架(4.9)和吸塵器(4.10);清潔輥(4.1)與清潔輥電機(jī)(4.4)相連接；導(dǎo)管(4.6)與清潔輥(4.1)末端相連接，吸塵器(4.10)安置于支臂單元(3)中；進(jìn)氣孔(4.3)通過導(dǎo)管(4.6)進(jìn)入到吸塵器(4.10)中；清潔輥(4.1)外部罩有防護(hù)罩(4.2)，清潔輥(4.1)與防護(hù)罩(4.2)之間通過支架(4.9)固定，防護(hù)罩(4.2)尾側(cè)安裝有清潔輥電機(jī)(4.4);清潔輥(4.1)與防護(hù)罩(4.2)之間的空隙內(nèi)設(shè)有擋風(fēng)板(4.5)，擋風(fēng)板(4.5)后方防護(hù)罩(4.2)中部設(shè)有進(jìn)氣口(4.3)與導(dǎo)管(4.6)相連。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種光伏電站組件全自動(dòng)智能清潔設(shè)備，其特征在于:所述清潔輥(4.1)為單輥，配有幾種不同規(guī)格，可拆卸，可裝換，能夠?qū)Σ煌?guī)格光伏組件的表面進(jìn)行組件寬度單輥匹配覆蓋。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光伏電站組件全自動(dòng)智能清潔設(shè)備，其特征在于:所述感知單元(5)包括傾角傳感器(5.1)和超聲波測距陣列(5.2)，所述傾角傳感器(5.1)固定于清潔單元(4)的表面上方，所 述超聲波測距陣列(5.2)固定于清潔單元(4)的兩側(cè)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光伏電站組件全自動(dòng)智能清潔設(shè)備，其特征在于:所述超聲波測距陣列(5.2)安裝方式為四行二列構(gòu)型，即清潔單元(4)的兩側(cè)各有四枚測距單元，另兩枚安裝在清洗單元(4)的上下。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光伏電站組件全自動(dòng)智能清潔設(shè)備，其特征在于:所述處理單元(6)的硬件包括嵌入式處理器(6.1)、繼電器開關(guān)陣列(6.2)、變頻器(6.3)、顯示屏(6.4)、無線收發(fā)器(6.5)和控制器通信接口(6.6);所述繼電器開關(guān)陣列(6.2)接收嵌入式處理器(6.1)發(fā)出的指令，控制支臂單元(3)和清潔單元(4)的各電機(jī)與各減速電機(jī)的工作狀態(tài)；所述變頻器(6.3)接收嵌入式處理器(6.1)的指令控制支臂單元和清潔單元的各減速電機(jī)的工作頻率；無線收發(fā)器(6.5)和控制器通信接口(6.6)用于與遙控單元通信；顯示屏(6.4)用于顯示嵌入式處理器(6.1)發(fā)送的工作狀態(tài)信息和傳感器信息。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光伏電站組件全自動(dòng)智能清潔設(shè)備，其特征在于:所述遙控單元(7)采用一對一編碼方式，多個(gè)全自動(dòng)智能清潔設(shè)備在同一現(xiàn)場同時(shí)工作時(shí)，彼此的每個(gè)遙控單元(7)之間互相不干擾互相不通用。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光伏電站組件全自動(dòng)智能清潔設(shè)備，其特征在于:所述供電單元(2)包括機(jī)車發(fā)電系統(tǒng)，穩(wěn)壓系統(tǒng)及電源管理系統(tǒng)；上述三個(gè)系統(tǒng)保證其余各單元的電源電壓和功率分配；機(jī)車發(fā)電系統(tǒng)(2.1)負(fù)責(zé)將機(jī)車內(nèi)能轉(zhuǎn)化成電能，或者機(jī)車發(fā)電系統(tǒng)(2.1)直接引入光伏電站外部電源接口，穩(wěn)壓系統(tǒng)(2.2)負(fù)責(zé)對電壓做調(diào)理，借助電源管理系統(tǒng)(2.3)分別向支臂單元(3)、清潔單元(4)、感知單元(5)和處理單元(6)分配所需電壓和功率。
14.根據(jù)權(quán)利要求1 所述的一種光伏電站組件全自動(dòng)智能清潔設(shè)備，其特征在于:所述全自動(dòng)遙控清潔車(I)使用機(jī)車自身發(fā)電這種方式，也能夠使用光伏電站組件的外部電源。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種光伏電站組件全自動(dòng)智能清潔設(shè)備，尤其涉及一種可應(yīng)用于大型光伏電站的各種長短方陣光伏組件的高效除塵設(shè)備。光伏電站組件全自動(dòng)智能清潔設(shè)備，包括清潔車、機(jī)電制動(dòng)系統(tǒng)和智能控制系統(tǒng)。機(jī)電制動(dòng)系統(tǒng)包括供電單元、支臂單元、清潔單元，可針對光伏組件表面實(shí)施具備多個(gè)自由度的清潔與吸塵功能，智能控制系統(tǒng)包括感知單元、處理單元、遙控單元，可實(shí)現(xiàn)清潔車和清潔機(jī)構(gòu)的全自動(dòng)、實(shí)時(shí)、可遙控的高精準(zhǔn)度控制。本發(fā)明使清潔設(shè)備智能化，能夠在各種路面狀況下針對各種長短方陣進(jìn)行一遍式高效除塵，安全、穩(wěn)定、可靠、全自動(dòng)化，有效解決了現(xiàn)有技術(shù)中過分依賴人力監(jiān)管進(jìn)行清潔以及在大型光伏電站中清潔效率較低的技術(shù)問題。
文檔編號(hào)B08B7/04GK103084360SQ201310046119
公開日2013年5月8日 申請日期2013年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月5日
發(fā)明者武立軒, 劉京京, 張玉棟, 陳萬通 申請人:北京安必信能源設(shè)備有限公司