一种光伏组件自动清扫系统及其控制方法与流程

本发明涉及光伏领域，尤其涉及光伏组件清洁技术领域。

背景技术：

受天气和环境等多种因素影响，太阳能光伏电池片表面经常因灰尘、落叶等异物覆盖，导致光伏电池光电转化效率不同程度地下降，影响光伏电站的发电效率。

目前国内外光伏电站主要采用人工清洗、自动喷淋清洁系统清洗、专业清洁设备(如：清洗车)清洗等方式进行。人工方式主要不足是耗水量大、清洁效果不稳定、人工成本高、工作时间受限。清洗车清洗也存在用水量大、设备成本过高、需要人工参与等缺点。

目前国内外展示的光伏清洁机器人，主要是基于光伏组件导向和支撑的悬挂式移动清洁机器人。存在操控不便、不能跨越不连续光伏组件、清洁效率不够高、防水功能弱、缺少多机器人协作和远程监控、不同天气条件下清洁模式自适应智能控制等不足。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是实现一种清洁效率高、可无线遥控、自动跨越非连续光伏组件、基于光伏电池自身发电、以及可远程监控的光伏清洁机器人系统，实现光伏清洁机器人的人机协作以及机器人与电站运营管理一体化。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种光伏组件自动清扫系统，系统包括清洁模块、行走模块、吸尘模块、控制模块；

所述清洁模块：用于清洁组件表面附着物；

所述行走模块：镶嵌于组件两边，用于机器人系统在组件上横向滑行；

所述吸尘模块：用于吸附组件表面大颗粒附着物；

所述控制模块：用于控制行走模块和吸尘模块工作。

系统还包括识别模块、数据采集与传输模块；

所述识别模块用于识别电站每排每列组件的位置坐标，并上传至数据采集与传输模块；

所述数据采集与传输模块：用于采集组件发电状况、光照强度、天气条件信息，并与控制模块和电站运营管理平台通信，实现自动控制和远程监控。

系统还包括自适应模块：用于自适应调节清洁结构与组件表面的距离和压力，保持清洁效果，减少对组件表面的损伤。

所述行走模块固定在组件两端的轨道，固定在轨道上的卡位装置，所述卡位装置内设有驱动卡位装置沿轨道行走的滚轮，每个所述卡位装置上设有驱动滚轮旋转的电机，两个所述卡位装置上固定悬于组件上方的箱体。

所述吸尘模块包括固定在箱体内的吸尘器主体，以及固定在箱体下方的吸尘管，所述吸尘管由箱体一端延伸至箱体的另一端，所述吸尘管的下表面均匀设有吸尘孔，所述吸尘管一端通过管子连接吸尘器本体的吸尘口，所述清洁模块为沿吸尘管下表面固定的清扫刷。

所述自适应模块包括固定在箱体中部的丝杆升降机构，所述吸尘管固定在所述丝杆升降机构上，所述丝杆升降机构调节吸尘管与组件之间的距离，所述箱体两端设有两根与丝杆升降机构运动方向平行的导向杆，所述吸尘管的两端固定接有导向套，所述导向套位于导向杆内。

所述自适应模块还包括贴附在吸尘管上应力感应片，所述应力感应片获取吸尘管的弯曲度信号至数据采集与传输模块。

所述识别模块包括沿每侧轨道等间距设置的感应贴片，以及安装在箱体两侧的感应贴片识别器，两个所述感应贴片识别器输出信号至数据采集与传输模块。

所述箱体内固定有电池，所述电池为箱体内的元器件供电，所述箱体上面固定有为电池充电的光伏板，所述控制模块、数据采集与传输模块固定在箱体内，所述控制模块输出驱动信号至吸尘器本体、丝杆升降机构、行走模块的电机。

基于光伏组件自动清扫系统的控制方法：

数据采集与传输模块与电站运营管理平台实时通信，获取组件发电状况、光照强度信息，并输送至控制模块，控制模块将当前组件发电状况与当前光照强度发电标准量比较，若未达标，则驱行走模块完成一次沿轨道的往复行走动作，同时在行走模块工作时启动吸尘器本体；

若行走模块完成一次沿轨道的往复行走动作后，当前组件发电状况与当前光照强度发电标准量比较仍未达标，则数据采集与传输模块向电站运营管理平台发出报警信号；

行走模块工作时，自适应模块实时获取行车模块的两个滚轮的当前位置，若一个滚轮行走快与另一个滚轮，则停止行走快的滚轮直至另一个滚轮行走至当前停止滚轮相同的位置，若两个滚轮第一次行走完轨道的全部行程，则驱动滚轮反向转动，直至两个滚轮第二次行走完轨道的全部行车，计为走模块完成一次沿轨道的往复行走动作；

行走模块工作时，丝杆升降机构下降至应力感应片感应到吸尘管的弯曲度达到设定范围值内，当走模块完成一次沿轨道的往复行走动作后，丝杆升降机构将吸尘管上升至其行程最高位置。

本发明光伏组件自动清扫系统的清扫方式采用自适应调节模式，减少了因外在因素引起的清扫结构与组件表面压力不均问题；该系统结构简单、使用便捷、易于维护、稳定性高、使用寿命长、智能化程度高，可以根据天气状况进行自动清扫，兼具远程监控功能。

附图说明

下面对本发明说明书中每幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1为光伏组件自动清扫系统框图；

图2为光伏组件自动清扫系统结构示意图；

上述图2中的标记均为：1、光伏板；2、清扫刷；3、箱体；4、控制面板；5、卡位装置。

具体实施方式

如图1所示，光伏组件自动清扫系统，系统包括清洁模块、行走模块、吸尘模块、控制模块、识别模块、数据采集与传输模块、自适应模块。

清洁模块：用于清洁组件表面附着物；

行走模块：镶嵌于组件两边，用于机器人系统在组件上横向滑行；

吸尘模块：用于吸附组件表面大颗粒附着物；

控制模块：用于控制行走模块和吸尘模块工作。

识别模块用于识别电站每排每列组件的位置坐标，并上传至数据采集与传输模块；

数据采集与传输模块：用于采集组件发电状况、光照强度、天气条件信息，并与控制模块和电站运营管理平台通信，实现自动控制和远程监控。

自适应模块：用于自适应调节清洁结构与组件表面的距离和压力，保持清洁效果，减少对组件表面的损伤。

行走模块固定在组件两端的轨道，以及固定在轨道上的卡位装置4，卡位装置4即一个截面为c字形的固定装置，其卡在轨道上，在卡位装置4内设有驱动卡位装置4沿轨道行走的滚轮，每个卡位装置4上设有驱动滚轮旋转的电机，则构成一个轨道传输机构，两个卡位装置4上固定悬于组件上方的箱体3，光伏组件自动清扫系统均固定在箱体3上。

吸尘模块包括固定在箱体3内的吸尘器主体，以及固定在箱体3下方的吸尘管，吸尘管由箱体3一端延伸至箱体3的另一端，即横跨两个轨道，吸尘管的下表面均匀设有吸尘孔，吸尘管位于组件的上方，用于吸走组件上的灰尘，吸尘管一端通过管子(优选软管)连接吸尘器本体的吸尘口，即构成了普通的吸尘器结构，吸尘管另一端密封，清洁模块为沿吸尘管下表面固定的清扫刷2，用于清扫起组件上的灰尘，方便吸尘管及其吸尘器本体进行吸尘操作。

自适应模块包括固定在箱体3中部的丝杆升降机构，吸尘管固定在所述丝杆升降机构上，丝杆升降机构包括与组件表面垂直的丝杆，丝杆固定固接在丝杆电机的输出轴上，丝杆电机固定在箱体3中部位置，即两个轨道之间的位置，丝杆上设有丝杆螺母，所述丝杆旁设有固定在箱体3限制丝杆螺母转动的限位杆，吸尘管固接在丝杆螺母上，吸尘管与组件表面平行。丝杆升降机构调节吸尘管与组件之间的距离，控制清扫刷2对组件表面的压力，箱体3两端设有两根与丝杆升降机构运动方向平行的导向杆，吸尘管的两端固定接有导向套，所述导向套位于导向杆内，用于保证吸尘管两端同步的上下运动。

自适应模块还包括贴附在吸尘管上应力感应片，应力感应片获取吸尘管的弯曲度信号至数据采集与传输模块。通过感应吸尘管的弯曲度，能够获取到吸尘管上清扫刷2对组件表面的压力情况。

识别模块包括沿每侧轨道等间距设置的感应贴片，以及安装在箱体3两侧的感应贴片识别器，两个感应贴片识别器输出信号至数据采集与传输模块。感应贴片的间隔距离建议为5-20cm，能够精确的获取到两个滚轮在两个导轨上的运行情况，以保证滚轮的同步运行。

箱体3内固定有电池，电池为箱体3内的元器件供电，可以避免接线的麻烦，箱体3上面固定有为电池充电的光伏板1，以及向控制模块发出控制指令的控制面板4，控制模块、数据采集与传输模块固定在箱体3内，控制模块输出驱动信号至吸尘器本体、丝杆升降机构、行走模块的电机。

基于上述光伏组件自动清扫系统的控制方法：

数据采集与传输模块与电站运营管理平台实时通信，获取组件发电状况、光照强度信息，并输送至控制模块，控制模块将当前组件发电状况与当前光照强度发电标准量比较，若未达标，光照强度发电标准量为预设值，可以根据组件情况设定，达标为当前组件发电状况达到当前光照强度发电标准量的x％，x％为60-80％，当未达标时，则驱行走模块完成一次沿轨道的往复行走动作，同时在行走模块工作时启动吸尘器本体；

若行走模块完成一次沿轨道的往复行走动作后，当前组件发电状况与当前光照强度发电标准量比较仍未达标，则数据采集与传输模块向电站运营管理平台发出报警信号；

行走模块工作时，自适应模块实时获取行车模块的两个滚轮的当前位置，若一个滚轮行走快与另一个滚轮，则停止行走快的滚轮直至另一个滚轮行走至当前停止滚轮相同的位置，能够保证两个滚轮的同步，避免错位出轨，若两个滚轮第一次行走完轨道的全部行程，则驱动滚轮反向转动，直至两个滚轮第二次行走完轨道的全部行车，计为走模块完成一次沿轨道的往复行走动作；

行走模块工作时，丝杆升降机构下降至应力感应片感应到吸尘管的弯曲度达到设定范围值内，当走模块完成一次沿轨道的往复行走动作后，丝杆升降机构将吸尘管上升至其行程最高位置，能够保护清洁刷非工作状态下不受力。

此外，数据采集与传输模块也获取天气情况，当雨天、雪天等特殊天气，直接静止光伏组件自动清扫系统进行清扫工作。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。