太阳能面板清洁设备的制作方法

本发明涉及一种用于太阳能面板的清扫装置，特别涉及一种太阳能面板清洁设备。

背景技术：

在化石燃料日趋减少的情况下，作为一种新兴的可再生能源的太阳能已成为人类使用能源的重要组成部分，近十年来，太阳能应用技术在世界各国都得到迅猛发展。

由于太阳能面板的工作环境只能是户外，影响其工作的最大问题并不是风雨雷电，而是常年累积的灰尘、积雪等。太阳能面板上附着有灰尘或其它附着物，会影响面板板的透光率，阻碍光电效率，从而会严重影响面板直接获取阳光的效率，降低面板的能量吸收和转换效率，降低发电效率。

为提高光电转换效率，提高光伏电站的产能，每个光伏电站都需要定期进行太阳能面板表面的清结工作，人工清扫效率低，人力成本较高，在清扫架设在高处的太阳能面板时还存在一定的安全风险。

基于以上问题，我们需要一种自动化清扫装置，可以在行进中完成对太阳能面板的表面清扫，既可有效提高清扫效率，又不会出现高处清扫作业而存在的人身安全隐患问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于，提供一种太阳能面板清洁设备，用以解决传统清扫方式存在的清扫效率低、人力成本较高的技术问题。

为解决上述问题，本发明提供一种太阳能面板清洁设备，包括车体、升降装置、角度调节装置和清扫装置；所述升降装置固定至所述车体；所述角度调节装置可转动式安装至所述升降装置；所述清扫装置安装至所述角度调节装置，用以清扫太阳能面板。

进一步地，所述升降装置包括机械臂支架、第一机械臂和第一伸缩杆；所述机械臂支架安装至所述车体的顶部或上部；所述第一机械臂可转动式连接至所述机械臂支架的顶部或上部；所述第一伸缩杆一端可转动式连接至所述车体的顶部或上部，另一端可转动式连接至所述第一机械臂。

进一步地，所述升降装置包括第二机械臂和第二伸缩杆；所述第二机械臂可转动式连接至所述第一机械臂的上端；所述第二伸缩杆一端可转动式连接至所述第一机械臂上部或中部，另一端可转动式连接至所述第二机械臂的一端。

进一步地，所述角度调节装置包括连接件和第三伸缩杆，所述连接件一端固定至一滚刷支架，其另一端可转动式连接至一机械臂，所述机械臂直接或间接固定至所述车体；所述第三伸缩杆一端可转动式连接至所述机械臂，另一端可转动式连接至所述滚刷支架。

进一步地，所述清扫装置包括滚刷支架、滚刷和电机；所述滚刷可转动式安装至所述滚刷支架的底部；所述电机安装至所述滚刷支架，用以调节所述滚刷的转速；所述电机包括一输出轴，通过传动机构连接至所述滚刷。

进一步地，所述滚刷支架包括支架底面和距离传感器；所述支架底面包括两个以上的感应区，所述感应区设于所述支架底面的边缘处或角落处；所述距离传感器设于所述感应区内，用以获取所述感应区与太阳能面板的距离。

进一步地，所述太阳能面板清洁设备还包括控制系统，用以调节所述清扫装置的滚刷的高度和/或角度。

进一步地，所述控制系统包括：第一伸缩杆控制器，用以调节一第一伸缩杆的长度；第二伸缩杆控制器，用以调节一第二伸缩杆的长度；第三伸缩杆控制器，用以调节一第三伸缩杆的长度；处理器，连接至所述第一伸缩杆控制器、所述第二伸缩杆控制器以及所述第三伸缩杆控制器。

进一步地，所述控制系统包括：距离传感器，用以获取所述清扫装置的滚刷支架底面的一感应区与太阳能面板的距离；以及处理器，连接至所述距离传感器。

进一步地，所述控制系统包括：指令获取单元，无线连接至一控制装置，用于获取控制指令；以及处理器，连接至所述指令获取单元。

本发明的优点在于，提供一种太阳能面板清洁设备，可以在行进中完成太阳能面板的清扫工作。本发明利用距离传感器监控滚刷支架四个角落处与太阳能面板的距离，使滚刷与太阳能面板之间始终保持最佳距离，从而保证清扫效果。进一步地，本发明还采用可伸缩的滚刷，可以根据用户需要增加滚刷长度，以适用不同尺寸的太阳能面板，提高清扫效率。

附图说明

图1是本发明实施例1所述作业区的示意图；

图2是本发明实施例1所述太阳能面板清洁设备结构示意图；

图3是本发明实施例1所述清扫装置一侧面的结构示意图；

图4是本发明实施例1所述清扫装置底面的结构示意图；

图5是本发明实施例1的变形实施例中清扫装置一侧面的结构示意图；

图6是本发明实施例1的变形实施例中清扫装置底面的结构示意图；

图7是本发明实施例1所述太阳能面板清洁设备的控制系统的功能模块框图；

图8是本发明实施例2所述第一筒状刷的结构示意图；

图9是本发明实施例2所述第二筒状刷的结构示意图；

图10是本发明实施例2所述滚刷在长度最短情况下的结构示意图；

图11是本发明实施例2所述滚刷在长度最长情况下的结构示意图；

图中部件标识如下：

10车体，20升降装置，30角度调节装置，40清扫装置，50控制系统；

100作业区，101太阳能面板阵列，102太阳能面板，103通道；

201机械臂支架、202第一机械臂、203第一伸缩杆、204第二机械臂，205第二伸缩杆；

301连接件，302第三伸缩杆；

401滚刷支架；402滚刷，403电机；

401a支架底面，401b距离传感器，401c感应区；

501处理器，502指令获取单元，503第一伸缩杆控制器，504第二伸缩杆控制器，505第三伸缩杆控制器，506存储器，507控制装置，508距离判断单元，509第四伸缩杆控制器；

61第一筒状刷，62第二筒状刷，63第四伸缩杆，64导向杆，65导向盘；

611第一转筒，612第一毛刷，613第一间隙，614滑槽；

621第二转筒，622第二毛刷，623第二间隙；624滑块。

具体实施方式

以下参考说明书附图介绍本发明的优选实施例，用以举例证明本发明可以实施，这些实施例可以向本领域中的技术人员完整介绍本发明的技术内容，使得本发明的技术内容更加清楚和便于理解。然而本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。

在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。当一个组件被描述为“连接至”另一组件时，二者可以理解为直接“连接”，或者一个组件通过一中间组件“连接至”另一个组件。

实施例1

如图1所示，一太阳能电站内设有一作业区100，在作业区100内包括多个清洁区及通道网络，所述清洁区为太阳能面板阵列101（简称阵列或面板阵列）或整块的太阳能面板102（简称面板）。每一太阳能面板阵列101包括多块拼接在一起的太阳能面板，多个太阳能面板阵列101和/或多个太阳能面板102可以排列成整齐的矩阵，优选地，相邻的两个清洁区的一个边缘位于同一直线上。在作业区100内，任意两个相邻的清洁区之间形成一通道103，优选地，每一通道为直线形。在本实施例中，多个彼此交叉连通的通道103共同组成纵横交错的通道网络。每一太阳能面板与水平面的倾斜角为15~45度中的某一角度值，尽量保证阳光较多地直射至太阳能面板上。在大部分的太阳能电站中，所有太阳能面板相对于水平面的倾斜角（简称面板倾斜角或倾斜角）都是相同的；在某些太阳能电站中，不同太阳能面板的倾斜角可能会有所区别，甚至有些面板的倾斜角是可调节或可变化的。

如图2所示，本发明提供一种太阳能面板清洁设备，包括车体10、升降装置20、角度调节装置30和清扫装置40。升降装置20直接或间接固定至车体10；角度调节装置30可转动式安装至升降装置20；清扫装置40安装至角度调节装置30，用以清扫太阳能面板或太阳能面板阵列。

车体10可以为有人驾驶或遥控的机动车，也可以为无人驾驶的、可自动导航的机动车，所述机动车包括汽油车、柴油车以及新能源车（如电动车）等。车体10底部设有行进装置，包括两组履带或四个车轮。车体10可以接收驾驶员发布的控制指令，也可以通过有线通信或无线通信方式连接至一外置的服务器或控制终端，从所述服务器或所述控制终端远程获取控制指令。车体10还可以根据清扫过程中的实际情况自行发出控制指令，根据所述控制指令来控制升降装置20、角度调节装置30，从而调整清扫装置40的高度和角度。

如图2所示，在本实施例中，升降装置20包括机械臂支架201、第一机械臂202、第一伸缩杆203、第二机械臂204和第二伸缩杆205；机械臂支架201安装至车体10的顶部或上部；第一机械臂202可转动式连接至机械臂支架201的顶部或上部；第一伸缩杆203一端可转动式连接至车体10的顶部或上部，另一端可转动式连接至第一机械臂202；第二机械臂204可转动式连接至第一机械臂202的上端；第二伸缩杆205一端可转动式连接至第一机械臂202上部或中部，另一端可转动式连接至第二机械臂204的一端。

在本实施例中，角度调节装置30包括连接件301和第三伸缩杆302，连接件301一端固定至滚刷支架401，另一端可转动式连接至第二机械臂204；第三伸缩杆302一端可转动式连接至第二机械臂204，另一端可转动式连接至滚刷支架401。

如图3所示，清扫装置40包括滚刷支架401、滚刷402和电机403；滚刷402可转动式安装至滚刷支架401的底部；电机403被安装至滚刷支架401；电机403包括一输出轴（图未示），通过传动机构（图未示）连接至滚刷402，当电机403启动时，滚刷402在所述传动机构的带动下发生转动；当电机403关闭时，滚刷402停止转动。本实施例中，电机403的转速是可调节的，因此滚刷402的转速也是可调节的。

如图3~4所示，滚刷支架401包括支架底面401a和距离传感器401b，升降装置20用于调整支架底面401a的高度，角度调节装置30用于调整支架底面401a的角度。支架底面401a包括两个以上的感应区401c，感应区401c设于支架底面401a的边缘处或角落处，可以设置于支架底面401a内部或外部。本实施例中，支架底面401a近似为矩形，在支架底面401a外部设有四个感应区401c，分别对应四个角落，每一感应区401c内设有一距离传感器401b，用以获取所述感应区401c与太阳能面板102的距离。

如图5~6所示，在本实施例的另一改进实施例中，在支架底面401a内部的四个角落处分别设有四个感应区401c，每一感应区401c内设有一距离传感器401b，用以获取所述感应区401c与太阳能面板102的距离。

清扫装置40通过升降装置20、角度调节装置30间接固定至车体10上，适用于水平路面。如果车体10在清洁作业中需要行进的路面并非水平面，其平整度较差或者存在一定坡度，在车体行进过程中就可能发生颠簸或小角度倾斜，这样就会导致滚刷与面板上表面的距离和滚刷的倾角发生较大变化，有可能出现滚刷紧贴在面板上被拖动前行的情况，或者，出现滚刷与面板分离、面板上部分区域无法清扫的情况，轻则影响清洁效果，重则导致设备损毁。

此外，由于太阳能面板的倾斜角度各不相同，甚至同一面板的不同位置的倾角也可能有所差异，因此，在清扫过程中，难以保证滚刷可以全程对面板施加足够压力，如果压力不够，滚刷与面板接触面积较小，甚至无接触，那么清洁效果会非常差，经过多次试验，可以找出滚刷支架的支架底面与太阳能面板的最佳距离s0。

如图7所示，本实施例还包括控制系统50，用以调节清扫装置40的滚刷402的高度和/或角度，以改善清扫效果，防止设备损毁。

控制系统50包括处理器501及指令获取单元502，指令获取单元502可以为有线或无线通信单元，如wifi模块、4g/5g通信模块等。指令获取单元502可以有线式或无线式连接至控制装置507，如车体驾驶室内的控制器、远程服务器或手持式控制终端（平板电脑或智能手机）等，用于获取用户输入的控制指令，处理器501连接至指令获取单元502，用以执行用户远程输入的控制指令。在某些情况下，处理器501还可以根据实时采集的现场作业数据输出或执行一些控制指令。

控制系统50还包括第一伸缩杆控制器503、第二伸缩杆控制器504、第三伸缩杆控制器505以及距离传感器401b。所述第一伸缩杆控制器503用以调节第一伸缩杆203的长度；第二伸缩杆控制器504用以调节第二伸缩杆205的长度；第三伸缩杆控制器505用以调节第三伸缩杆302的长度。距离传感器401b用以获取滚刷支架401底面的四个感应区401c与太阳能面板102的距离。处理器501连接至第一伸缩杆控制器503、第二伸缩杆控制器504、第三伸缩杆控制器505以及距离传感器401b，处理器501根据距离传感器401b实时采集的距离参数发布指令给第一伸缩杆控制器503、第二伸缩杆控制器504、第三伸缩杆控制器505，用以调节第一伸缩杆203、第二伸缩杆205及第三伸缩杆302的长度。

如图7所示，控制系统50还包括存储器506，存储有预设距离阈值及预设误差阈值。清扫装置40在工作过程中，滚刷支架401的支架底面401a上任一位置与太阳能面板之间的最佳距离s0即为所述预设距离阈值，滚刷支架的支架底面与太阳能面板之间的实际距离若过小，则滚刷旋转困难，若过大，滚刷与面板之间压力太小，都会导致清扫效果较差。滚刷支架的支架底面任一位置与太阳能面板之间的实际距离与预设距离阈值的差值，如果小于预设误差阈值即为合理误差，否则需要重新调整该实际距离。

本实施例在工作中，首先，车体10行进至清洁区（太阳能面板或太阳能面板阵列）下沿附近的指定位置，车体10的指定位置靠近清洁区一侧边（如右侧边）与下沿的交叉点，调整车体10的车头方向，使车体下一时段的行进方向及预期行进路线与所述清洁区的下沿平行。

然后，用户利用控制终端装置输入第一指令，指令获取单元502获取来自用户的所述第一指令，经处理器501解析后发布给第一伸缩杆控制器503、第二伸缩杆控制器504、第三伸缩杆控制器505，从而调节第一伸缩杆203、第二伸缩杆205、第三伸缩杆302的长度，使得滚刷402位于太阳能面板102或面板阵列101的一侧边（如右侧边）上方，且使得清扫装置的滚刷402与太阳能面板102相接触。

之后，四个距离传感器401b获取清扫装置40的滚刷支架401底面的四个感应区401c与太阳能面板102的距离s1~s4，车体10的处理器501具备距离判断单元508，用以判断滚刷支架401底面的四个感应区401c与太阳能面板102的距离s1~s4与预设距离阈值s0的差值，作为调整滚刷支架401高度与倾斜角度的参考。

距离判断单元508将s1~s4分别与预设阈值s0对比，计算距离差值s10=s1-s0，s20=s2-s0，s30=s3-s0，s40=s4-s0。当距离差值s10、s20、s30、s40的绝对值皆小于预设误差阈值（如5毫米）时，无需再调整清扫装置40的高度和角度；当距离差值s10、s20、s30、s40中的一个或几个大于预设误差阈值（如5毫米）时，根据对比结果发出第二指令给第一伸缩杆控制器503、第二伸缩杆控制器504、第三伸缩杆控制器505，进一步调整滚刷支架401的高度和倾斜角度，使得距离差值s10、s20、s30、s40的绝对值都小于预设误差阈值（如5毫米），将滚刷支架401底面的四个角落处的感应区401c与太阳能面板102之间的距离都调整为最佳距离s0，且误差范围在正负5毫米以内。

最后，车体10的处理器21发布第三指令，启动电机403，滚刷402在所述传动机构的带动下发生转动，清扫装置40开始执行清扫任务。同时，车体10沿着太阳能面板下沿的直线向前缓慢行进，在行驶过程中，滚刷402被带动在太阳能面板上表面的一侧边（如右侧边）移动至另一侧边（如左侧边），在移动中完成清扫作业。车体10行进速度要小于30千米/时，速度太快也会影响清扫效果。

在车体10行进过程中，四个距离传感器401b实时获取（每间隔0.1~0.5s获取一次）滚刷支架401底面的四个感应区401c与太阳能面板102的距离s1~s4，车体10的处理器21将s1~s4分别与预设阈值s0对比，计算距离差值s10=s1-s0，s20=s2-s0，s30=s3-s0，s40=s4-s0。一旦车体10在行进过程中发生颠簸或小角度倾斜，滚刷402与面板102上表面的距离和滚刷402的倾角都会发生较大变化，车体10实时获取的距离差值s10、s20、s30、s40中的一个或几个会大于预设误差阈值（如5毫米），根据比较结果发出第四指令给第一伸缩杆控制器503、第二伸缩杆控制器504、第三伸缩杆控制器505，进而调整滚刷支架401的高度和倾斜角度，使得距离差值s10、s20、s30、s40的绝对值都小于预设误差阈值（如5毫米），将滚刷支架的支架底面的401a的四个角落处的感应区401c与太阳能面板102之间的距离都调整为最佳距离s0，且误差范围在正负5毫米以内。

当车体10从太阳能面板102一侧的下沿附近行驶至另一侧下沿附近时，关闭电机403，滚刷402停止转动，再次调节第一伸缩杆203、第二伸缩杆205、第三伸缩杆302的长度，使得清扫装置40与面板102分离，此时车体10可以停止或者继续行进至另一清洁区附近。

本实施例中所提供的太阳能面板清洁设备，通过实时采集支架底面四个角落处的距离传感器的数值，实时监控和调节支架底面的高度和倾斜角度，使得整个清扫过程中，支架底面四个角落与太阳能面板的距离尽量趋近于预设的最佳距离，使得滚刷的高度和倾斜角尽量优化，使得滚刷与太阳能面板的接触面积较大，且可以保证滚刷可以顺利旋转，有效提升清扫效果，防止因路面不平导致清扫效果较差或设备损毁。

实施例2

由于太阳能面板的尺寸各不相同，如果用短刷清理宽面板，短刷的覆盖面积较小，清扫效率低下；若用长刷清理窄面板，长刷会伸出至面板以外的空间，形成较大安全风险，因此不同尺寸的面板需要使用不同尺寸的刷子。这样，在清洁过程中，如果同一电站多种太阳能面板的宽度不同，用户需要根据面板宽度多次更换刷子，操作繁琐不便。

实施例2包含实施例1的全部技术方案，进一步地，在实施例2中，滚刷402为可伸缩滚刷，滚刷402的长度是可调节的。

如图8~9所示，实施例2中，滚刷402包括第一筒状刷61和第二筒状刷62；第一筒状刷61包括第一转筒611及至少两条直线形的第一毛刷612，第一毛刷612间隔式分布于第一转筒611的外侧壁，第一毛刷612与第一转筒611的中心轴平行；相邻的两条第一毛刷612之间形成第一间隙613。第二筒状刷62包括第二转筒621及至少两条直线形的第二毛刷622，第二毛刷622间隔式分布于第二转筒621的外侧壁，第二毛刷622与第二转筒621的中心轴平行；相邻的两条第二毛刷622之间形成第二间隙623。

如图8~11所示，第一转筒611外侧壁设有至少一直线形的滑槽614，第二转筒621内侧壁设有至少一直线形的滑块624，滑块624与滑槽614的数量相同，每一滑块624可滑动式插入至一滑槽614内。在其他实施例中，第一转筒611外侧壁设有直线形的滑块，第二转筒621内侧壁设有直线形的滑槽，所述滑块可滑动式插入至所述滑槽（图未示）。

如图8~11所示，实施例2还包括第四伸缩杆63，其一端连接至第一转筒611，其另一端连接至第二转筒621；第四伸缩杆63长度最短时，第二转筒621可滑动式套设于第一转筒611外部，第四伸缩杆63被拉长后，第二转筒621沿着第一转筒611外部滑动，使得滚刷402整体变长。当滚刷402长度被调节为最短时，第二转筒621可滑动式套设于第一转筒611外部，至少一条第二毛刷622分别插入至与其相应的第一间隙613内，至少一条第一毛刷612分别插入至多条第二间隙623内，使得第一毛刷612与第二毛刷622相间排列。在其他实施例中，也可以采用直线电机和电机控制器的方案，调节滚刷402整体长度。

进一步地，实施例2还可以包括导向杆64，平行于第一转筒611或第二转筒612的中心轴，第四伸缩杆63前端设有一导向盘65，导向盘65固定连接至第二转筒612的一端，导向盘65设有一通孔（图未示），套设于导向杆64上。当第四伸缩杆63伸长或缩短时，导向盘65沿着导向杆64前后滑动，使得第二转筒612得以相对于第一转筒611沿直线滑动，从而调整滚刷402的整体长度。

如图7所示，实施例2还包括第四伸缩杆控制器509，连接至控制系统50的处理器501，且连接至第四伸缩杆63，来自于车体驾驶员、服务器、控制终端或车体自身生成的控制指令都可以被发送至第四伸缩杆控制器509，从而调节滚刷402的长度。

本实施例在工作中，首先，车体10行进至清洁区（太阳能面板或太阳能面板阵列）下沿附近的指定位置，车体10的指定位置靠近清洁区一侧边（如右侧边）与下沿的交叉点，调整车体10的车头方向，使车体下一时段的行进方向及预期行进路线与所述清洁区的下沿平行。

然后，用户根据太阳能面板阵列101或太阳能面板102的上边沿至下边沿的宽度，调节滚刷402的长度。具体地说，用户利用控制终端装置输入滚刷宽度调节指令，指令获取单元502获取所述滚刷宽度调节指令，经处理器501解析后发布给第四伸缩杆控制器509，从而调节第四伸缩杆63的长度，使得滚刷402的长度与阵列101或面板102的宽度一致。

在此之后，用户调节第一伸缩杆203、第二伸缩杆205、第三伸缩杆302的长度，使得滚刷402位于太阳能面板102或面板阵列101的一侧边（如右侧边）上方，且使得清扫装置40的滚刷402与太阳能面板102相接触。在后续的清扫过程中，控制系统50可用于监控和调节清扫装置40与面板102的距离，具体的监控和调节方法与实施例1相同，在此不做赘述。

实施例2提供一种太阳能面板清洁设备，其有益效果在于，该清洁设备的滚刷的长度可以调节，用户可以根据下一时段需要清洁的太阳能面板的具体宽度来调整滚刷402的长度，尽量使得滚刷402的长度与下一时段需要清洁的太阳能面板102的宽度一致，既可以保证滚刷与面板的接触面积足够大，防止出现死角，确保清扫效果；又无需更换滚刷，减少操作流程。此外，本实施例还可以实时监控和调节支架底面的高度和倾斜角度，使得支架底面四个角落与太阳能面板的距离尽量趋近于预设的最佳距离，使得滚刷的高度和倾斜角尽量优化，有效提升清扫效果，防止因路面不平导致清扫效果较差或设备损毁。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。