本發(fā)明涉及自動(dòng)清潔技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種太陽能電池板清掃裝置及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

面對全球氣候變化帶來的挑戰(zhàn)和能源安全性的問題，人類需要尋求可再生能源，而太陽能就是一種清潔的、可再生的能源。隨著太陽能發(fā)電成本的降低，光伏產(chǎn)業(yè)進(jìn)入了一個(gè)全球發(fā)展的新紀(jì)元。而太陽能電池板是太陽能電站產(chǎn)生電能的根源，光伏組件轉(zhuǎn)化太陽能的效率直接決定著太陽能電站的發(fā)電量。我國的地面光伏電站主要集中在西北地區(qū)，這些地區(qū)太陽能資源十分豐富，全年日照達(dá)3200小時(shí)以上，但是西北地區(qū)的自然環(huán)境比較惡劣，尤其是春秋季節(jié)沙塵暴天氣會(huì)給光伏組件表面帶來大量的污塵，嚴(yán)重影響了光伏組件的發(fā)電量，一般情況下，對于3個(gè)月沒有清理的太陽能電池組件來說，會(huì)有5％的輸出功率損失，而在位于惡劣環(huán)境下的太陽能電池組件在20天沒有清理的情況下，損失大約會(huì)達(dá)到12％。

目前，針對光伏電站的除塵，分別采取人工、高壓水槍、噴淋系統(tǒng)等清洗方案。人工清洗清洗效率低，人員素質(zhì)差異導(dǎo)致清潔過程不易控制、清潔效果一致性差，對組件玻璃有磨損，影響透光率和壽命；高壓水槍清洗用水量大，1MW每次清洗的用水量約10噸，不適合缺水地區(qū)，有的水槍壓力較大，會(huì)造成組件裂紋，不適合車輛行駛的山地電站無法應(yīng)用；噴淋系統(tǒng)清洗效果不好，用水量較大，1MW每次清洗的用水量約6-7噸。

現(xiàn)有公開的自動(dòng)清潔太陽能電池板的裝置，往往需要對太陽能電池板組進(jìn)行改造，外加支架，部對太陽能電池板組安裝要求較高，需緊密安裝在同一水平面內(nèi)，且太陽能電池板間隙較大或傾斜時(shí)無法進(jìn)行清掃；無法清掃安裝在不同區(qū)域的太陽能電池板組；不需要外加支架的裝置，無法對太陽能電池板邊緣進(jìn)行清掃；無法自行清潔，會(huì)導(dǎo)致清掃刷過臟而影響清潔裝置的清掃效果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，提供一種新型太陽能電池板清掃裝置，無需針對太陽能電池板及支架進(jìn)行任何改造，直接放置在太陽能電池板表面即可進(jìn)行有效的清掃；在太陽能電池板之間隙較大或者太陽能電池板傾斜時(shí)同樣也能夠進(jìn)行有效的清掃。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一方面，本發(fā)明提供一種太陽能電池板清掃裝置，包括：設(shè)置于太陽能電池板上的移動(dòng)導(dǎo)軌，控制系統(tǒng)，以及設(shè)置于所述移動(dòng)導(dǎo)軌上的行走機(jī)構(gòu)、清掃機(jī)構(gòu)、供電裝置；所述行走機(jī)構(gòu)設(shè)置于所述太陽能電池板與所述移動(dòng)導(dǎo)軌之間，所述行走機(jī)構(gòu)托舉所述移動(dòng)導(dǎo)軌；所述移動(dòng)導(dǎo)軌包括至少兩個(gè)橫梁和兩個(gè)立梁，所述橫梁與所述兩個(gè)立梁組成矩形框架，所述橫梁設(shè)置于所述太陽能電池板的發(fā)光區(qū)域之外。

優(yōu)選的，所述行走機(jī)構(gòu)包括設(shè)置于所述橫梁上的行走電機(jī)、行走輪以及支撐輪；所述行走電機(jī)驅(qū)動(dòng)所述行走機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)。

優(yōu)選的，所述行走輪不少于六個(gè)，分別設(shè)置于所述橫梁上。

優(yōu)選的，所述供電裝置設(shè)置于所述移動(dòng)導(dǎo)軌的下側(cè)；所述供電裝置為蓄電池或太陽能電池。

優(yōu)選的，所述清掃機(jī)構(gòu)包括清掃電機(jī)和清掃刷，所述清掃刷設(shè)置于所述移動(dòng)導(dǎo)軌外側(cè)，與所述立梁平行。

優(yōu)選的，所述清掃電機(jī)與所述行走電機(jī)為同一電機(jī)。

優(yōu)選的，所述清掃刷包括多根分段式刷桿，所述多根分段式刷桿之間通過聯(lián)軸器連接

優(yōu)選的，所述清掃機(jī)構(gòu)還包括自清潔桿，所述自清潔桿設(shè)置于所述清掃刷的上側(cè)。

優(yōu)選的，所述控制系統(tǒng)包括智能控制器、控制終端以及監(jiān)控模塊；所述智能控制器控制所述行走電機(jī)、清掃電機(jī)；所述智能控制器通過所述控制終端實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。

另一方面，本發(fā)明提供一種太陽能電池板清掃系統(tǒng)，包括上述的清掃裝置，所述清掃系統(tǒng)還包括與清掃裝置連接的轉(zhuǎn)運(yùn)裝置，所述轉(zhuǎn)運(yùn)裝置用于控制所述清掃裝置在不同的太陽能電池板區(qū)域之間運(yùn)動(dòng)。

優(yōu)選的，所述轉(zhuǎn)運(yùn)裝置為轉(zhuǎn)運(yùn)車，所述轉(zhuǎn)運(yùn)車包括車體、升降模塊和調(diào)整模塊；所述轉(zhuǎn)運(yùn)車還包括控制系統(tǒng)和充電系統(tǒng)，分別實(shí)現(xiàn)對所述清掃裝置的控制和充電。

本發(fā)明的有益效果在于：提供一種新型太陽能電池板清掃裝置，無需針對太陽能電池板進(jìn)行任何改造，直接放置在太陽能電池板表面即可進(jìn)行有效的清掃；在太陽能電池板之間隙較大或者太陽能電池板傾斜時(shí)同樣也能夠進(jìn)行有效的清掃。本發(fā)明提供的清掃裝置可采用無水清掃的方式，特別適合西北等缺水、干旱的地區(qū)，清掃刷配合鼓風(fēng)機(jī)的清掃裝置能夠清掃掉太陽能電池板上的大部分污塵。

另外，本發(fā)明提供的太陽能電池板清掃系統(tǒng)，采用轉(zhuǎn)運(yùn)的方式，實(shí)現(xiàn)不同太陽能電池板組區(qū)域的清掃裝置轉(zhuǎn)運(yùn)工作，清掃過程實(shí)現(xiàn)了完全的自動(dòng)化。

附圖說明

圖1為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的清掃裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的清掃裝置的主視圖。

圖3為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的轉(zhuǎn)運(yùn)車的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的轉(zhuǎn)運(yùn)車轉(zhuǎn)運(yùn)方式示意圖。

附圖標(biāo)記：

行走機(jī)構(gòu)10：驅(qū)動(dòng)行走側(cè)輪101A、驅(qū)動(dòng)行走側(cè)輪101B、從動(dòng)行走輪102A、從動(dòng)行走輪102B、從動(dòng)行走輪102C、從動(dòng)行走輪102D、驅(qū)動(dòng)行走輪102E、驅(qū)動(dòng)行走輪102F、防傾覆支撐輪103、浮動(dòng)支撐側(cè)輪104A、浮動(dòng)支撐側(cè)輪104B、上行走電機(jī)105、下行走電機(jī)106；

移動(dòng)導(dǎo)軌107、限位傳感器108、橫梁109、立梁110；

清掃機(jī)構(gòu)20：清掃電機(jī)201、清掃刷202、自清潔桿203；

供電裝置30；智能控制器40；

轉(zhuǎn)運(yùn)車50：車體501、升降模塊502、調(diào)整模塊503、控制系統(tǒng)504、充電系統(tǒng)505；

太陽能電池板60：第一太陽能電池板組區(qū)域601、第二太陽能電池板組區(qū)域602；

轉(zhuǎn)運(yùn)車軌道70。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，而不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。

首先參考圖1和圖2所示，一種實(shí)施方式的太陽能電池板清掃裝置，包括：設(shè)置于太陽能電池板60上的移動(dòng)導(dǎo)軌107，控制系統(tǒng)，以及設(shè)置于移動(dòng)導(dǎo)軌107上的行走機(jī)構(gòu)10、清掃機(jī)構(gòu)20和供電裝置30。移動(dòng)導(dǎo)軌107跨接在太陽能電池板60上。

其中，移動(dòng)導(dǎo)軌107包括至少兩個(gè)橫梁109和兩個(gè)立梁110，橫梁109可為2個(gè)、3個(gè)、4個(gè)、5個(gè)、6個(gè)、7個(gè)或者8個(gè)等等。橫梁109和立梁110組成矩形框架，矩形框架與太陽能電池板上表面平行，兩個(gè)立梁110上分別設(shè)有限位傳感器108。當(dāng)移動(dòng)導(dǎo)軌107移動(dòng)至太陽能電池板60左、右邊緣時(shí)發(fā)出信號(hào)控制移動(dòng)導(dǎo)軌107停止。

行走機(jī)構(gòu)10包括設(shè)置于橫梁109上的行走電機(jī)、行走輪以及支撐輪；其中，行走電機(jī)驅(qū)動(dòng)行走機(jī)構(gòu)10運(yùn)動(dòng)。

行走機(jī)構(gòu)10設(shè)置于太陽能電池板60與移動(dòng)導(dǎo)軌107之間，托舉移動(dòng)導(dǎo)軌107；行走機(jī)構(gòu)10具體包括設(shè)置于橫梁109上的上行走電機(jī)105、下行走電機(jī)106和行走輪，上行走電機(jī)105、下行走電機(jī)106可以采用步進(jìn)電機(jī)或者伺服電機(jī)等。行走輪不少于6個(gè)，包括驅(qū)動(dòng)行走輪和從動(dòng)行走輪，還可以為8個(gè)或者10個(gè)等等。

當(dāng)每排太陽能板寬度小于2米時(shí)，可采用6個(gè)行走輪，當(dāng)每排太陽能板寬度大于2米時(shí)，可采用8個(gè)行走輪。當(dāng)行走輪有6個(gè)時(shí)，其中2個(gè)行走輪設(shè)置于太陽能電池板60側(cè)面，4個(gè)行走輪設(shè)置于太陽能電池板60正面。當(dāng)采用8個(gè)行走輪時(shí)，如圖2所示，行走輪可包括驅(qū)動(dòng)行走側(cè)輪101A、驅(qū)動(dòng)行走側(cè)輪101B，從動(dòng)行走輪102A、102B、102C、102D，驅(qū)動(dòng)行走輪102E、102F，分別分布在三個(gè)橫梁109上。

圖1中由于角度問題，驅(qū)動(dòng)行走側(cè)輪101A與驅(qū)動(dòng)行走側(cè)輪101B重合，從動(dòng)行走輪102A與從動(dòng)行走輪102B重合，從動(dòng)行走輪102C與從動(dòng)行走輪102D重合，驅(qū)動(dòng)行走輪102E與驅(qū)動(dòng)行走輪102F重合，因此只看到四個(gè)行走輪。八個(gè)行走輪承擔(dān)整個(gè)清掃機(jī)構(gòu)20的大部分重量。行走輪在面對不同寬度的太陽能板時(shí)還可以設(shè)置為6個(gè)、8個(gè)或10個(gè)等等，更好的增加清掃裝置結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，改善太陽能電池板的受力。

具體的，如圖2所示，橫梁109有3個(gè)，包括上側(cè)橫梁109、中間橫梁109和下側(cè)橫梁109。8個(gè)行走輪中，101A與101B這兩個(gè)為驅(qū)動(dòng)行走側(cè)輪，安裝在上側(cè)橫梁109的左、右兩端，由上行走電機(jī)105帶動(dòng)；102E與102F這兩個(gè)為驅(qū)動(dòng)行走輪，安裝在下側(cè)橫梁109的左、右兩端，由下行走電機(jī)106帶動(dòng)；而102A、102B、102C與102D這四個(gè)從動(dòng)行走輪則安裝在中間橫梁109上，驅(qū)動(dòng)行走側(cè)輪壓在太陽能電池板60的側(cè)面，能夠分擔(dān)整個(gè)清掃裝置的重力在平行太陽能電池板60方向上的分力，使得整個(gè)清掃裝置不會(huì)從太陽能電池板60上滑落。

行走輪壓在太陽能電池板60的上表面，上行走電機(jī)105由智能控制器40控制，在跨越太陽能電池板60時(shí)，智能控制器40會(huì)調(diào)節(jié)上行走電機(jī)105和下行走電機(jī)106的轉(zhuǎn)速，從而改變移動(dòng)導(dǎo)軌107的運(yùn)動(dòng)速度，實(shí)現(xiàn)在太陽能電池板間的跨越，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)在太陽能電池板之間隙較大或者太陽能電池板傾斜的有效清掃。

行走機(jī)構(gòu)10還包括支撐輪，具體包括安裝在橫梁109上、下端的防傾覆支撐輪103，另外還包括安裝在下端橫梁109浮動(dòng)支撐側(cè)輪104A、104B防傾覆支撐輪103，其中，浮動(dòng)支撐側(cè)輪104A、104B主要用于防止清掃裝置在大風(fēng)環(huán)境下發(fā)生傾覆，而防傾覆支撐輪103則主要用于防止清掃裝置在行走過程中發(fā)生傾斜。

優(yōu)選的實(shí)施方式中，行走機(jī)構(gòu)10還具有差速調(diào)節(jié)功能，通過裝在行走輪上的差速傳感器，判斷移動(dòng)導(dǎo)軌107在太陽能電池板60上是否發(fā)生左、右傾斜，若移動(dòng)導(dǎo)軌107發(fā)生左、右傾斜，則智能控制器40會(huì)控制上行走電機(jī)105和下行走電機(jī)106采用不同的轉(zhuǎn)速行走，以修正移動(dòng)導(dǎo)軌107的傾斜。

清掃機(jī)構(gòu)20包括清掃電機(jī)201、清掃刷202和自清潔桿203。其中，清掃刷202和自清潔桿203固定在兩橫梁109之間，移動(dòng)導(dǎo)軌107之外，自清潔桿203位于清掃刷202前上方，使清掃刷202沾上的灰塵等落在清掃裝置移動(dòng)方向上，不造成對已清掃區(qū)域的污染。通過帶傳動(dòng)或者鏈傳動(dòng)，清掃電機(jī)201帶動(dòng)清掃刷202轉(zhuǎn)動(dòng)，清掃刷202設(shè)置于移動(dòng)導(dǎo)軌107外側(cè)，與立梁109平行。

清掃電機(jī)201可以與所述行走電機(jī)共用，具體的，清掃電機(jī)201與下行走電機(jī)106為同一電機(jī)；清掃電機(jī)201也可以單獨(dú)使用一個(gè)電機(jī)。

清掃刷202可以安裝一根在移動(dòng)導(dǎo)軌107的一側(cè)，也可以在移動(dòng)導(dǎo)軌107的兩側(cè)分別安裝一根。清掃刷202可以是一根整體式刷桿，清掃刷202也可以包括多根分段式刷桿，多根分段式刷桿之間通過聯(lián)軸器連接。

更加優(yōu)選的實(shí)施方式中，清掃機(jī)構(gòu)20上還可以裝備氣泵，在清掃刷202清掃太陽能電池板60的同時(shí)，用高壓氣體進(jìn)行再次清掃，提高清掃質(zhì)量。清掃機(jī)構(gòu)20可采用防水防塵設(shè)計(jì)，在降雨條件下依然可以進(jìn)行清掃工作，且清掃刷202的轉(zhuǎn)速可調(diào)，在晴天與雨天條件下，使用不同的轉(zhuǎn)速，以提升清掃效率與效果。

清掃裝置上還可以設(shè)有供電裝置30，供電裝置30可采用蓄電池或太陽能電池，具體安裝位置可如圖1中所示，蓄電池或太陽能電池給清掃裝置提供電能，同時(shí)還可以在蓄電池或太陽能電池上增加電量檢測裝置，電量檢測裝置與智能控制器40相連，當(dāng)蓄電池或太陽能電池的電量低于一定值時(shí)，清掃裝置會(huì)停止清掃工作。

控制系統(tǒng)包括智能控制器、控制終端以及監(jiān)控模塊。智能控制器40安裝在清掃裝置上，具體可安裝在移動(dòng)導(dǎo)軌107的一側(cè)，控制清掃裝置的行走以及清掃運(yùn)動(dòng)；智能控制器40可使用PLC或單片機(jī)，配合速度傳感器、位置傳感器、光柵編碼器等各類傳感器以及各類電機(jī)實(shí)現(xiàn)對清掃裝置的運(yùn)行和狀態(tài)控制。

控制終端可設(shè)置在員工工作區(qū)域，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操控，具體可通過無線連接的方式實(shí)現(xiàn)。

監(jiān)控模塊可以包括三大部分的監(jiān)控，一部分是程序監(jiān)控，當(dāng)程序運(yùn)行錯(cuò)誤，或者電機(jī)、傳感器工作異常時(shí)，智能控制器將進(jìn)行報(bào)警，無線傳輸模塊將信息傳送至控制終端；另一部分是定位監(jiān)控，通過GPS定位系統(tǒng)對清掃裝置進(jìn)行實(shí)時(shí)定位，位置出現(xiàn)異常時(shí)進(jìn)行報(bào)警；第三部分是圖像監(jiān)控，通過攝像設(shè)備對清掃裝置進(jìn)行圖像監(jiān)控，后臺(tái)工作人員能實(shí)時(shí)觀察清掃裝置的工作情況，實(shí)現(xiàn)白天和夜間的24小時(shí)監(jiān)控。攝像設(shè)備可使用網(wǎng)絡(luò)數(shù)字?jǐn)z像頭及紅外攝像頭，也可以使用具有此類攝像功能的其他攝像頭。

本實(shí)施方式提供的太陽能電池板清掃裝置的具體工作過程為：開始清掃時(shí)，清掃裝置離開停靠位置，智能控制器40通過給上行走電機(jī)105和下行走電機(jī)106發(fā)送指令，上行走電機(jī)105與下行走電機(jī)106驅(qū)動(dòng)行走輪101A、101B、102E、102F行走，使行走輪101A、101B、102E、102F帶動(dòng)移動(dòng)導(dǎo)軌107平穩(wěn)地向前行進(jìn)。在移動(dòng)導(dǎo)軌移動(dòng)的同時(shí)，清掃刷202在清掃電機(jī)201的帶動(dòng)下進(jìn)行清掃工作，當(dāng)清掃裝置到達(dá)太陽能電池板左、右邊緣時(shí)，限位傳感器發(fā)出信號(hào)，清掃裝置停止工作。

參考圖3和圖4所示，一種實(shí)施方式的太陽能電池板清掃系統(tǒng)，包括清掃裝置，以及與清掃裝置連接的轉(zhuǎn)運(yùn)裝置，其中，轉(zhuǎn)運(yùn)裝置用于控制清掃裝置在不同的太陽能電池板組區(qū)域之間運(yùn)動(dòng)。

轉(zhuǎn)運(yùn)裝置可為轉(zhuǎn)運(yùn)車50，轉(zhuǎn)運(yùn)車50包括車體501、升降模塊502、調(diào)整模塊503、控制系統(tǒng)504和充電系統(tǒng)505，通過控制系統(tǒng)504實(shí)現(xiàn)高度與轉(zhuǎn)運(yùn)車與太陽能板間距的調(diào)節(jié)，其中高度調(diào)節(jié)由升降模塊完成，間距調(diào)節(jié)由調(diào)整模塊完成。太陽能電池板由于安裝時(shí)傾斜角度一定，故不需要進(jìn)行角度調(diào)節(jié)，清掃完一個(gè)區(qū)域的太陽能電池板組后，清掃裝置運(yùn)行到停在邊緣的轉(zhuǎn)運(yùn)車50的調(diào)整模塊503上。

轉(zhuǎn)運(yùn)車50可以采用有軌轉(zhuǎn)運(yùn)，可以在轉(zhuǎn)運(yùn)軌道70上手動(dòng)推至下一區(qū)域太陽能電池板組處，也可以在控制系統(tǒng)504的控制下自動(dòng)運(yùn)行至下一區(qū)域太陽能電池板組處。如圖3中所示，在一個(gè)區(qū)域的太陽能電池板組清掃完成后，通過轉(zhuǎn)運(yùn)軌道70，轉(zhuǎn)運(yùn)車50帶動(dòng)清掃裝置從第一太陽能電池板組區(qū)域601轉(zhuǎn)運(yùn)到第一太陽能電池板組區(qū)域602，進(jìn)行針對下一區(qū)域太陽能電池板組的清掃。

轉(zhuǎn)運(yùn)車50上設(shè)有充電系統(tǒng)505，可與清掃裝置上的供電裝置30相連進(jìn)行充電，實(shí)現(xiàn)清掃系統(tǒng)的自充電，解決整個(gè)清掃系統(tǒng)的供電問題。當(dāng)供電裝置30的電量低于一定值時(shí)，清掃裝置會(huì)停止清掃工作，并且移動(dòng)到轉(zhuǎn)運(yùn)車50上進(jìn)行充電。

轉(zhuǎn)運(yùn)車50上還可另外安裝監(jiān)控模塊，監(jiān)控模塊可使用各類攝像頭以及光電傳感器，以監(jiān)控清掃機(jī)器人以及太陽能電池板工作狀態(tài)，監(jiān)控模塊可通過無線方式傳輸信息。

控制模塊504同樣也可采用智能控制器，具體可與監(jiān)控模塊通過無線方式控制終端連接，控制終端可以預(yù)設(shè)清掃裝置的清掃程序，實(shí)現(xiàn)清掃過程的自動(dòng)化和實(shí)時(shí)監(jiān)控。還可在程序中增設(shè)自動(dòng)報(bào)警程序，清掃裝置中設(shè)置報(bào)警裝置，當(dāng)清掃裝置工作異常時(shí)會(huì)觸發(fā)報(bào)警裝置。

在單純采用本發(fā)明的清掃裝置，而不采用包括轉(zhuǎn)運(yùn)車50的清掃系統(tǒng)時(shí)，可以在每排太陽能電池板組的一側(cè)設(shè)置一個(gè)架子窩，架子窩下端固定在地面，上端安裝支撐板，支撐板形狀與太陽能電池板相同并與太陽能電池板并排相接，在架子窩上設(shè)置充電裝置、遮陽罩以及監(jiān)控?cái)z像頭，當(dāng)清掃裝置不工作時(shí)，移動(dòng)到架子窩上進(jìn)行充電，當(dāng)清掃裝置工作時(shí)，架子窩對清掃裝置的工作狀況進(jìn)行監(jiān)控。

以上所述本發(fā)明的具體實(shí)施方式，并不構(gòu)成對本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。任何根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思所作出的各種其他相應(yīng)的改變與變形，均應(yīng)包含在本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。