一种智能光伏清扫机器人的制作方法

本实用新型涉及太阳能光伏板清扫领域，特别涉及一种智能光伏清扫机器人。

背景技术：

利用风能、太阳能、生物质能发电等清洁能源实现低碳循环的发展模式越来越受到人们的广泛重视。我国光伏发电市场规模潜力巨大，然而，污染、风沙、雨雪、粉尘、沙粒、甚至鸟类粪便等附着物严重影响太阳能光伏板的光电转化效率，其中累积粉尘的影响最大且最为普遍。国家可再生能源实验室的报告指出，受光伏板覆盖物影响的光电转化率损失高达25%，个别从未清洗过的太阳能光伏板发电损失可达30%。另有研究表明，少许的粉尘（比如4g/m2的量）能够减弱太阳能光伏板转化率的40%，对于大批量的太阳能光伏发电站影响更为显著。我国粉尘问题远比国外发达国家严重，尤其北方地区，受粉尘污染的室外太阳能电池板因不及时清洗每年造成的发电损失高达数十亿元。因此，智能光伏清扫机器人的研究与开发是能否高效利用太阳能的关键环节。

目前太阳能光伏板常见的几种清洗方式主要有人工清洗、机械清洗、喷淋系统及智能清洗。太阳能光伏发电站主要还是人工清洗，存在管理难度大，清洗速度慢，质量难保证，高空作业还需考虑人员安全等问题。机械清洗的每台售价在50万元左右，维护费用高，地形要求高，难以达到收支平衡；喷淋系统的安装要求非常高，地形要求高，用水量无法控制。机械清洗和喷淋系统主要用于居民型屋顶和工商业屋顶，对于大批量的光伏发电站的清洗工作成本比较高，应用还存在一定困难。我国大量地面电站都建设在甘肃、青海等西部严重缺水地区，环境恶劣，风沙大。利用无水技术、自充电、自清洁、无人管理、远程控制智能光伏清扫机器人能够实现太阳能光伏发电站大批量清扫，若每天清扫，太阳能光伏板的发电损失率为0%；清扫时间间隔为一周或两周的发电损失率分别为5%和12%；从未清洗情况下的损失率为35%。综上，智能光伏清扫机器人是实现太阳能光伏发电站大批量高效清洁及降低成本的有效方式。

目前发表的相关文献及市场上已有的几种智能光伏清扫机器人如下：（1）带外接线电源自动清扫机；（2）无导轨无外接线自动清扫机；（3）带导轨横扫式水平移动清扫机；（4）带导轨垂直移动清扫机。其中，（1）和（2）适用于小规模式的家居或商用；由于动力源的限制（外接电源线长度有限）及沙漠环境的恶劣性（无导轨无外接线自动清扫机在风沙环境中可能意外滑落），（1）和（2）对于大面积矩阵列的光伏发电厂的清洁很难实现每天清扫的最大效益化，事故多发，不易实现无人化管理。对于（3），其优点是清扫速度比较快，但存在的缺点是需要的动力源大，且很难跨越太阳能光伏阵列板之间的间隙，和（1）和（2）一样比较适合于小规模的家居及商用。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的在于提供一种智能光伏清扫机器人，该实用新型解决了太阳能光伏发电站大批量清洁困难及成本高的问题。

本实用新型提供了一种智能光伏清扫机器人，包括自供电系统、智能控制系统、清扫系统、行走机构、牵引机构和支架；

所述自供电系统包括太阳能电池板、蓄电池和检测装置；所述检测装置用于检测蓄电池容量；

所述智能控制系统包括远程控制接收器、清扫系统控制器和环境监测器；所述远程控制接收器接收远程控制信息；所述清扫系统控制器控制定时清扫及启动/关闭清扫系统；所述环境监测器监测日出日落以及雨天；

所述清扫系统包括第一电机、外壳保护罩和清洁毛刷；所述第一电机驱动清洁毛刷转动；

所述行走机构包括第二电机、沿导轨上沿行走的行走轮和沿导轨下沿行走的限位轮；所述第二电机驱动行走轮和限位轮行走；

所述牵引机构包括第三电机和复合电缆；所述复合电缆连接清扫系统；所述第三电机驱动复合电缆上升或下降；

所述支架包括长支架和横支架，用于承载上述系统和机构。

进一步地，所述自供电系统具备自动发电、自动充电、蓄电和自我检测的功能。

进一步地，所述智能控制系统中的清扫系统控制器具备数据传输功能，控制设备通过WIFI或联网进行控制。

进一步地，所述智能控制系统中的环境监测器通过雨滴传感器监测雨天。

进一步地，所述清扫系统采用无水清扫技术，清扫行进速度为8米/分钟。

进一步地，所述清扫系统清扫完成后第一电机进行空转，抖动清洁毛刷去除灰尘。

进一步地，所述牵引机构中的复合电缆中心为牵引钢丝线，中间层为包覆有绝缘层的导电铜线和通讯导线，最外层为绝缘保护层。

本实用新型设计的智能光伏清扫机器人主要有以下几个优点：（a）导轨的机械固定作用适用于沙漠风沙环境，降低事故发生的可能性；(b)需要的动力源小，完全能够实现电源自给自足；（c）太阳能光伏阵列板之间的间隙跨越无障碍，可连续清扫多个光伏板；（d）可实现每天清扫，使太阳能板始终保持清洁状态，提高发电效率，减少了热板效应，增加了电池板的使用寿命。

有益效果

(1)本实用新型降低了用于控制智能光伏清扫机器人水平、垂直及清洁刷旋转运动的电机数量，各自仅需要一个电机进行控制，达到了对整体结构进行优化、降低成本的目的。

(2)本实用新型由电机驱动的清扫系统垂直运动的牵引线与导电铜线、通讯导线集成一体化，实现牵引、电力输送、通讯传输三种功能的集成复合，缩小了设备体型，进一步降低了成本。

(3)本实用新型采用无水清扫，对光伏板零磨损，保证较高的清洁度，即使在清晨有露水情况下打扫也能运行自如，改善现有清洁布沾水后裹灰而导致清洁效率下降的问题。

(4)本实用新型采用可储存电量的直流自供电电源系统，利用小型太阳能电池板自我供电，实现操作成本最优化，具备自动发电、自动充电、蓄电和自我监测功能，弥补了需配备外接电源清洗机的缺点，实现能源的自给自足。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是本实用新型的总装图；

图2是本实用新型的水平传动机构的局部放大图；

图3是本实用新型的水平传动机构示意图；

图4是本实用新型的电缆位置的局部(A)放大图；

图5是本实用新型的电缆位置图；

图6是本实用新型的电缆结构图；

图7是本实用新型的电缆结构图；

图8是本实用新型的电缆结构图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

为了使本领域的技术人员更好的理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例， 在本领域普通技术人员没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型的保护范围。

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

实施例1

由图1至图3所示，本实施例提供了一种智能光伏清扫机器人，包括自供电系统1、智能控制系统2、清扫系统3、行走机构4、牵引机构7和支架；

所述自供电系统1包括太阳能电池板、蓄电池和检测装置；所述检测装置用于检测蓄电池容量。电量可供清扫机器人持续工作2-3小时，一台光伏清扫机器人可以清扫多达5-6组光伏列阵(多个光伏列车之间通过过桥轨道相连接)。太阳能电池板具有智能检测功能(逆变提供开放数据检测)，比如检测自身电瓶内容量、统计清扫效率、手机APP控制等。

所述智能控制系统2包括远程控制接收器、清扫系统控制器和环境监测器；所述远程控制接收器接收远程控制信息；所述清扫系统控制器控制定时清扫及启动/关闭清扫系统3；所述环境监测器监测日出日落以及雨天(雨滴传感器)。所述智能控制系统中的清扫系统控制器具备数据传输功能，控制设备通过WIFI或联网进行控制，可以实现多台远距离群控，一键式操作。

所述清扫系统3包括第一电机、外壳保护罩和清洁毛刷；所述第一电机驱动清洁毛刷转动。纵向清洁距离达到3.5米。清扫系统3采用无水清扫技术，清扫行进速度为8米/分钟，完成50kw的组件清扫(面积大约320m²)，约耗时半小时。

清扫毛刷具备自动清洁功能，在每次下降清理完成后，继续运行1到1.5秒空转，用来抖去自身的灰尘。

所述行走机构4包括第二电机8、沿导轨上沿行走的行走轮9和沿导轨下沿行走的限位轮10；所述第二电机8驱动行走轮9和限位轮10行走。

所述牵引机构7包括第三电机和复合电缆11；所述复合电缆11连接清扫系统3；所述第三电机驱动复合电缆11上升或下降。由图4至图8所示，牵引机构7中的复合电缆11中心为牵引钢丝线12，中间层为包覆有绝缘层的导电铜线13和通讯导线14，最外层为绝缘保护层。牵引钢丝线12与导电铜线13、通讯导线14集成一体化，实现牵引、电力输送、通 讯传输三种功能的复合集成，实现设备的多功能化及小型化。

所述支架包括长支架5和横支架6，用于承载上述系统和机构。

本实施例提供的清扫机器人运行环境：工作环境-40-80℃；海拔高度≤3000M。设备寿命可长达10年。机械结构设计精巧，无锁死现象发生，传动机构抗老化、耐磨，系统稳定可靠，安全达到IP56等级。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。