专利名称：全自动太阳能电池板清洁装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种太阳能电池板表面进行除尘的装置，尤其涉及一种无人值守的全自动太阳能电池板清洁装置。
背景技术：
我国太阳能电站一般建设在西北部阳光充足的地区，当地多风沙而且空气中存在较多的灰尘。电池板在使用过程中其阵列表面容易蒙上灰尘，落上杂物，导致光电转换效率降低，严重时影响电池板正常工作，所以需要定期对太阳能电池板阵列表面进行除尘。本装置针对光伏电站电池板进行全自动清洗除尘处理，现阶段陆地上大型光伏阵列的清洁方式主要是人工擦洗为主，工作效率偏低。专利号CN201389533公开了一种针对太阳能路灯为对象的自动清洁装置，CN201500653公开了一种针对高空太阳能电池板的自动清洁装置，目 前没有专门针对大型光伏电站的清洁装置，而且以上清洁装置均设置定时冲洗装置，不管太阳能电池板面干净与否，都按设定时间进行清洗，冲洗时机不合适，无形之中耗费了有限的水电能源。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种全自动太阳能电池板清洁装置，可以克服已有技术的缺陷。采用基于传感器的自动清洗技术，无需人工操作，大大节省了人力。本实用新型通过雨量传感器、温度传感器、霍尔传感器等采集数据控制开启时间，保证温度较低、蒸发量较小的情况下进行自动执行清洁功能，采用冲洗和刮擦相结合，具有节水性好、可靠性高，抗干扰力强、使用方便和长期稳定工作等特点。因此有很高的环境效益和经济效益。本实用新型提供的一种全自动太阳能电池板清洁装置包括自动冲洗判断部件、自动冲洗部件和自动行走刮擦部件。自动冲洗判断部件包括电机、丝杠、滑块、刮板、限位开关、霍尔传感器。电机连接丝杠，丝杠上有滑块，滑块连接太阳能电池板表面的刮板刮擦，限位开关安装在丝杠两端，标准电池板和待清洁电池板中间连接霍尔电流传感器，霍尔电流传感器与控制器连接；刮擦用的刮板是橡胶刮板、毛刷和软性擦布。电机带动丝杠转动，滑块在丝杠上上下运动，从而滑块带动刮板刮擦太阳能电池板。限位开关安装在丝杠两端，当滑块运动到两端时，触碰限位开关，电机反转，滑块向相反方向运动。由标准电池板和待清洁电池板进行比较，检测流经霍尔电流传感器的光电流，进行判断并给出相应信号。自动冲洗部件包括水泵、压力传感器、流量传感器、水位传感器、电磁阀、控制器、计算机、监控系统以及喷头。清水池中安装水位传感器，位于清水池底部的水泵通过管道分别连接有压力传感器、流量传感器、压力表、电磁阀和喷头，喷头安装在太阳能电池板上方供水管上；压力传感器、流量传感器、水位传感器分别连接控制器，控制器通过监控系统连接计算机。监控系统是由MCGS组态软件构成，将整个工程以动画形式表现出来，可将现场实时过程参数(流量、压力等)集中送往计算机进行处理，实现显示、打印、储存、报警、控制及绘制历史、实时记录曲线等功能。把潜水泵放置在水池中，与供水管道相连，并安装一个水位传感器。水从水泵出来通过管道分别连接有压力传感器、流量传感器、压力表、电磁阀和喷头。通过压力传感器、流量传感器、雨量传感器、温度传感器、霍尔传感器和水位传感器检测到的数据传给控制器，进行自动喷水，并可以通过MCGS组态在屏幕上显示出来。所述喷头选择方形、实心锥两种喷头，安装在太阳能电池板上方供水管上。自动行走刮擦部件包括工字钢、小型电机、带滚轮的自动行走机构、悬臂。带滚轮的自动行走机构安放在工字钢上，小型电机安装在带滚轮的自动行走机构上，悬臂从自动行走机构的上面伸出，用于承载清洁太阳能电池板的刮擦刮板。本实用新型提供的全自动光伏阵列节水清洁的方法包括的步骤I)首先判断太阳能板面是否需要冲洗 选取两块相同类型的太阳能电池板，保证其规格型号一致，比如短路电流、开路电压等参数一致。其中一块作为标准洁静板，另一块作为露天环境下的电池板群的样品，通过霍尔传感器采集两块电池板的光电流，如果电流差值大于预设的阀值，就认为电池板脏到一定程度，需要清洁，自动冲洗信号随之产生，进入到下面冲洗过程。这种求差方法有效消除了阴天、云层的影响，保证了自动冲洗信号的准确性。我们给这块洁净的标准板安装刮板，每隔一段时间冲洗一次，冲洗结束后电机启动带动丝杠转动，滑块就会朝一个方向运动，让滑块与刮板刚性连接，使刮板沿直线运动，电池板面上的水滴就会刮干净，刮板行进到边缘时，触发限位开关，让电机进行反转，回到初始位置停机，这样完成清洁工作，以此认为标准板时时干净。2)自动冲洗状态，此模式具体分为手动模式和自动模式两个工作状态。手动模式清洗，适用于任何需要喷水的时候。切换成手动模式，然后判断液位情况，液位大于我们所设定的阀值，继续判断压力情况，压力大于阀值，手动按下第一电磁阀开启，第一电磁阀就会喷水，手动按下第二电磁阀开启，第二电磁阀就会喷水，分别按下停止，第一、第二电磁阀就会停止，完成了手动喷水的功能。如果液位不够，会亮红灯警告，显示水位低；如果压力不够，也会亮红灯报警，显示压力小。自动模式清洗，适用于无人值守情况，切换到自动模式下，设定开启喷水时间为黎明之间喷水，只要检测到喷水请求，就可以在设定时间喷水。依次判断目前液位状态，压力状态，如果符合预设的阀值，就会自动喷水冲洗，根据实际情况可设置喷水时间，保证节水及其冲洗效果。如果液位压力等不符合程序设定范围，报警并给出原因。本实用新型所述喷头选择方形和实心锥两种喷头，安装在太阳能电池板上管网。流量传感器监测每次冲洗用了多少水量，根据用水量进行程序节水控制。3)自动行走机构动作，小型电机带动自动行走机构在工字钢上移动，同时自动行走机构带动悬臂进行电池板的刮擦等动作，保证电池板表面完全亮洁。悬臂包括橡胶刮板和软性毛刷，从而大大提高除尘能力。本实用新型与现有技术相比，具有以下优点和突出性效果①本实用新型能自动执行清洁功能，实现无人值守，提高了自动化程度。②基于气象条件应用优化控制通过雨量传感器、温度传感器等采集数据控制开启时间，保证温度较低、蒸发量较小的情况下进行清洗，对电池板影响降到较低的程度，同时又不影响正常的发电状态。③本装置采用自动化微水清洗，无需人工操作，大大节省了人力。该装置具有节水性好、可靠性高，功能齐全，抗干扰力强，使用方便等优点。④自动行走机构和机械臂的配合，保证了清洁效果，大幅度提高电池板的发电效率。本系统设计的程序操作系统和设备总配技术，能确保高品质的回收效果和长期稳定的工作，因此有很高的环境效益和经济效益。
图I为本实用新型的全自动太阳能电池板清洗装置的清洗信号检测装置示意图。图2为本实用新型的全自动太阳能电池板清洗装置的结构示意图。图3为本实用新型的自动行走机构示意图。图4本实用新型所述全自动太阳能电池板清洗装置的控制原理图。
具体实施方式以下通过参考附图详细的描述实施例，从而阐述本实用新型。如图所示，I-电机、2-丝杠、3-滑块、4-刮板、5-限位开关、6-喷头、7_霍尔传感器、8-工字钢、9-压力传感器、10-流量传感器、11-水位传感器、12-雨量传感器、13-温度传感器、14-控制器(PLC)、15-电磁阀、16-计算机、17- 7jC泵、18-监控系统、19-小型电机、20-带滚轮的自动行走机构、21-悬臂。特别指出，发明使用的上述部件均可使用市售的通用(主流)产品。I、基于传感器的冲洗判断装置如图I所述的冲洗判断装置包括电机I、丝杠2、滑块3、刮板4、限位开关5、霍尔传感器7、控制器14。在标准电池板上，电机I带动丝杠2转动，滑块3在斯杠2上上下运动，从而滑块3带动刮板4刮擦太阳能电池板。限位开关5安装在斯杠2两端，当滑块3运动到两端时，触碰限位开关5，电机I反转，滑块3向相反方向运动。通过霍尔传感器7采集两块电池板的发电光电流，送到控制器14当中求取差值，当差值大于一定预设阀值时，发出冲洗信号，送给自动供水装置让其工作。其中标准电池板是每天冲洗一次，利用刮板4清洁干净，认为该板是时时干净的。2、基于传感器的自动冲洗装置如图2所述的自动清洗装置包括水泵17、压力传感器9、流量传感器10、水位传感器11、电磁阀15、控制器14、计算机16、监控系统18以及喷头6。水泵17位于清水池底部，蓄水池和清水池中安装水位传感器11。从水泵17出来通过管件分别连接有压力传感器9、流量传感器10、电磁阀15和喷头6。压力传感器9、流量传感器10、水位传感器11检测到的数据传给控制器14，控制器14通过通用监控系统(Monitor and Control Generated System,MCGS) 18 连接计算机 16。监控系统 18 是由 MCGS组态软件构成，将整个工程以动画形式表现出来，可将现场实时过程参数(流量、压力等)集中送往计算机进行处理，实现显示、打印、储存、报警、控制及绘制历史、实时记录曲线等功能。整套装置运行后，进行手动模式和自动模式选择及判断。如图4，手动模式适用于任何需要清洗的时候。通过水位传感器自动监测蓄水池和清水池的水位情况，水位条件满足就继续判断压力情况，压力大于30kpa，手动按下第一电磁阀开启，第一电磁阀就会喷水，手动按下第二电磁阀开启，第二电磁阀就会喷水，分别按下停止，第一电磁阀、第二电磁阀就会停止，完成了手动喷水的功能。如果液位不够，会亮红灯警告，水位低，喷不出水来；如果压力不够，也会亮红灯报警，喷不出水来。自动模式适用于无人值守情况，切换到自动模式下，设定开启喷水时间为早上5:00-6:00之间喷水，只要检测到喷水请求，如发电量与正常时相比降低，就可以在设定时间喷水。然后通过水位传感器自动监测蓄水池和清水池的水位情况，水位条件满足就继续判断压力情况，压力大于30kpa，符合预设的阀值，第一电磁阀就会自动喷水冲洗，继续判断压力情况，压力大于50kpa，则第二电磁阀就会自动喷水冲洗，20s自动关闭喷水结束。本实用新型所述喷头选择方形和实心锥形喷头，安装在太阳能电池板上边沿。流量传感器需要监测每次冲洗用了多少水量，根据用水量进行节水控制。3、自动行走机构带动悬臂对电池板进行刮擦如图3所述的自动行走机构示意图包括小型电机19、带滚轮的自动行走机构20、悬臂21。带滚轮的自动行走机构采用公知的电动驱动的自动行走机构设计。在自动冲洗装置工作之后，会发给自动行走机构一个信号，自动行走机构就会在电机的带动下自动沿着工字钢行走，从而带动悬臂进行清洁处理，把电池板上面的水珠清洁干净。至此全部清洁流程执行完毕，对这个光伏阵列表面进行了清洁处理，提高了电池板的发电效率，同时具有更高的实用价值。
权利要求1.一种全自动太阳能电池板清洁装置，其特征在于它包括自动冲洗判断部件、自动冲洗部件和自动行走刮擦部件； 所述的自动冲洗判断部件包括电机、丝杠、滑块、刮板、限位开关、霍尔传感器；电机连接丝杠，丝杠上有滑块，滑块连接太阳能电池板表面的刮板刮擦，限位开关安装在丝杠两端，标准电池板和待清洁电池板中间连 接霍尔电流传感器，霍尔电流传感器与PLC控制器连接； 所述的自动冲洗部件包括水泵、压力传感器、流量传感器、水位传感器、电磁阀、PLC控制器、计算机、监控系统以及喷头，清水池中安装水位传感器，位于清水池底部的水泵通过管道分别连接有压力传感器、流量传感器、压力表、电磁阀和喷头，喷头安装在太阳能电池板上方供水管上；压力传感器、流量传感器、水位传感器分别连接PLC控制器，PLC控制器通过监控系统连接计算机； 所述的自动行走刮擦部件包括工字钢、小型电机、带滚轮的自动行走机构、悬臂；带滚轮的自动行走机构安放在工字钢上，小型电机安装在带滚轮的自动行走机构上，悬臂从自动行走机构的上面伸出，用于承载清洁太阳能电池板的刮擦刮板。
2.按照权利要求I所述的全自动太阳能电池板清洁装置，其特征在于所述的刮板刮擦是橡胶刮板、毛刷或者软性擦布。
3.按照权利要求I所述的全自动太阳能电池板清洁装置，其特征在于所述的所述喷头选择方形、实心锥两种喷头。
专利摘要本实用新型涉及一种全自动太阳能电池板清洁装置。由电机、丝杠、滑块、刮板、限位开关、喷头、霍尔传感器、工字钢、压力传感器、流量传感器、水位传感器、雨量传感器、温度传感器、控制器、电磁阀、计算机、水泵、供水管网、小型电机、带滚轮的自动行走机构和不同类型的悬臂等组成。该装置通过对触摸屏上人机界面的监控，采取自动化的操作方式来控制喷淋设备的运行，从而解决大规模光伏阵列太阳能电池板靠人工清洁的问题。本实用新型与现有技术相比，引入工控技术，节约水资源，节省人力，使用方便，保证光电转换效率，具有很高的环境效益和经济效益。
文档编号B08B13/00GK202555556SQ201220022190
公开日2012年11月28日 申请日期2012年1月18日 优先权日2012年1月18日
发明者孙鹤旭, 刘斌, 李练兵, 王华君, 张磊, 徐 明, 王平, 白恺, 刘汉民, 梁廷婷, 张改利 申请人:河北工业大学, 华北电力科学研究院有限责任公司, 国网新源张家口风光储示范电站有限公司, 国家电网公司