太阳能电池板自动清洁装置及其转运接驳的制造方法
【专利摘要】一种效果好、可不用水且适合大型太阳能发电站使用的太阳能电池板自动清洁装置及将该装置转运的接驳机，其由移动框架、设置在该移动框架上且可沿该移动框架一个边框往复或循环运动的清洁机构以及控制系统组成，移动框架可架设在水平排式太阳能电池板组的上方并能沿该太阳能电池板组的长边方向往复移动，移动框架的框面与所述太阳能电池板组表面平行。该装置可使太阳能电池板清洁过程自动化、简单、高效，并且可实现无水清洁；还可实现清洁过程远程监控和控制；还可以在各种天气和地形条件下，实现高品质、高可靠性地清洁；还可以提供一种用于多排太阳能电池板组移动式无水自动清洁装置；该装置适用所有现有以及新建成的太阳能光伏电站。
【专利说明】太阳能电池板自动清洁装置及其转运接驳机
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种自动清洁【技术领域】，特别是涉及一种太阳能电池板自动清洁装置及其转运装置。
【背景技术】
[0002]进入新世纪以来，太阳能光伏发电作为主要绿色能源之一，越来越受到人们重视并被广泛运用。但在太阳能光伏发电的实际应用中，太阳能电池板一般安装在日照充分，少雨的地区，如我国中西部地区，大多数的太阳能电站位于沙漠地区，干旱少雨、风沙较大，灰尘颗粒会落在电池组件表面，长期下来，会蒙上一层灰尘，冬季还受冰雪的干扰，一方面会影响光线的透射率，进而影响组件表面接收到的辐射量，从而降低发电效率。能量的损失，在某些情况下，可以达到40%以上。另一方面污染物形成阴影会使组件产生热斑效应，导致组件出现衰减甚至烧毁的情况，因此需要经常清洗。
[0003]目前主要是依靠人工清洗，不仅消耗大量的水，而且效率低下，有时还损坏太阳能电池板的表面，因此，大规模应用太阳能发电受到制约。况且水在沙漠地区紧缺，用水清洗太阳能电池板是太阳能产业的一大障碍。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题是提供一种效果好、可不用水且适合大型太阳能发电站使用的太阳能电池板自动清洁装置及将该装置转运的接驳机。
[0005]为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为:
[0006]本发明的太阳能电池板自动清洁装置，其由呈矩形的移动框架、设置在该移动框架上且可沿该移动框架一个边框的方向往复或循环运动的清洁机构以及控制系统组成，其中，
[0007]所述移动框架可架设在由若干组倾斜设置的太阳能电池板以上下邻接和并列相接方式构成的水平排式太阳能电池板组的上方并能沿该太阳能电池板组的长边方向往复移动，所述移动框架的框面与所述太阳能电池板组表面平行；
[0008]所述清洁机构中的清洁部件随清洁机构的运动对位于其下方的所述太阳能电池板组的表面进行刷扫；
[0009]所述控制系统包括驱使移动框架移动的第一机构、驱使清洁机构移动的第二机构、驱使清洁部件进行刷扫工作的第三机构和可编程控制单元以及若干限位传感器。
[0010]在所述太阳能电池板组的上缘和下缘位置设有沿该太阳能电池板组长边方向延伸的截面形状呈矩形的导轨，在移动框架的左边框和右边框的外侧上、下位置各设有至少一组通过支撑件固接在左边框或右边框上的滚动轮组，每组滚动轮组设有两个滚轮，分别为上轮和侧轮，每个滚轮通过支轴与所述的支撑件相连，上轮置于导轨之上并与导轨的上表面触接，侧轮置于导轨的外侧并与导轨的外侧面触接，上轮和侧轮在第一机构的驱动下沿导轨滚动；所述的第一机构为机壳固接在所述移动框架边框上的驱动电机，该驱动电机的转轴与设置于移动框架上其中一个所述的上轮或侧轮连接并驱使该上轮或侧轮带动移动框架移动。
[0011]所述清洁机构包括矩形状的清洁框架和安装在清洁框架上的所述清洁部件，在该清洁框架的左边框和右边框的外侧上、下位置各设有至少一组通过支轴连接在清洁框架的左边框或右边框上的滚动轮组，每组滚动轮组设有两个滚轮，分别为外轮和内轮，外轮置于移动框架之上并与移动框架的左边框或右边框的上表面触接，内轮置于清洁框架之下并与移动框架的左边框或右边框的内侧面触接，外轮和内轮在第二机构的驱动下沿移动框架上、下滚动；所述的第二机构为固设在所述移动框架上边框上的卷扬机构，该卷扬机构由卷扬电机、卷扬筒和缠绕在卷扬筒上的至少两条电缆，所述电缆一端固接在卷扬筒上，其另一端连接在所述清洁框架的上边框，所述卷扬电机驱动卷扬筒旋转而收紧或释放所述的电缆，所述清洁框架随所述电缆的收紧或释放而沿所述移动框架向上或向下移动。
[0012]所述清洁部件为跨接在所述清洁框架的左边框与右边框之间的至少一个可转动的清洁滚刷，清洁滚刷两端的支轴插置于设置于左边框与右边框上的轴承内，所述第三机构为设置在清洁框架边框上可驱动清洁滚刷转动的滚刷电机。
[0013]所述清洁滚刷由滚体和柔性清洁片构成，所述柔性清洁片由弹性纤维织材所制，在所述滚体外周壁上设有沿其轴向延伸的若干条导槽空腔，在所述柔性清洁片的根部设有可将该柔性清洁片与所述滚体快速连接并卡置于所述导槽空腔中的中心导轨。
[0014]所述的清洁机构为设置在移动框架上的传送带和固接在传送带表面上的所述的清洁部件；在移动框架的上端设有张力柱，在其下端设有电动驱动柱，所述传送带环绕在所述张力柱与电动驱动柱之间并在电动驱动柱的驱动下循环运动；所述清洁部件为快速安装在传送带表面上的由弹性纤维织材所制的柔性清洁片。
[0015]在所述传送带的表面设有若干个沿其带宽方向延伸的若干导槽空腔，在所述柔性清洁片的根部设有可将其卡置于所述导槽空腔中的中心导轨。
[0016]所述清洁部件在对太阳能电池板组表面刷扫时产生的定向空气流流动方向为由清洁部件的斜上方经太阳能电池板组表面流向清洁部件的斜下方。
[0017]本发明的用于转移太阳能电池板自动清洁装置的接驳机，其由小车支架、可令小车沿铺设在水平排式太阳能电池板组侧旁的行间导向机构来回移动的驱动机构、设于小车顶部的能安放太阳能电池板自动清洁装置的承接架和设置于承接架与小车支架之间的由连杆机构组成的升降变角系统以及行间控制器构成，在承接架上还设有可使所述自动清洁装置中的移动框架自动移入并定位放置的定位导向轨，在该接驳机上还设有使所述自动清洁装置与待清洁水平排式太阳能电池板组对位连接的测量装置。
[0018]所述行间控制器包括嵌入式微处理器、数据存储设备、以太网接口和触摸式显示终端。
[0019]与现有技术相比，本发明的装置可使太阳能电池板组中的太阳能电池板清洁过程自动化、简单、高效，并且可实现无水清洁；还可以实现清洁过程远程监控和控制；还可以在各种天气和地形条件下，实现高品质、高可靠性地清洁；还可以提供一种用于多排太阳能电池板组移动式无水自动清洁装置；该装置适用所有现有以及新建成的太阳能光伏电站。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1是本发明实施例1的俯视图。
[0021]图2是图1中沿A-A的剖视图。
[0022]图3是本发明图1中沿B-B的剖视图。
[0023]图4是实施例2的侧向剖视图。
[0024]图5是本发明接驳机的侧向剖视图。
[0025]附图标记如下:
[0026]小车支架10、清洁机构20、升降变角系统30、控制系统40、太阳能电池板组50、太阳能电池板组50A、太阳能电池板组50B、卷扬机构60、行间导向机构70、清洁框架101、大皮带轮102、外轮103、端盖104、导电轴105、轴承座106、连接器107、导电刷108、内轮109、轴承111、卷扬驱动系统112、卷扬皮带113、卷扬筒114，小皮带轮115、传感器116和117、电缆118、锁定机构119、电线121、清洁滚刷201、旋转驱动系统202、皮带轮203、皮带204、柔性清洁片205、旋转方向206、导槽空腔207、中心导轨208、中心轴209、移动框架301、支撑件302、上轮303、侧轮304、驱动轮305、行走驱动电机306、传感器307和308、控制单元401、电源402、太阳能电池板403、导轨501、501A、501B、502、502A和502B、遮阳棚503、电动驱动柱601、张力柱602、支撑柱603、传送带604、定位导向轨701和702、连接轴点703、承接架704、支撑框架705、电动活塞706和707、支撑框架708、导轨711、轮子712、行间控制器716、驱动机构718、主框架719。
【具体实施方式】
[0027]下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
[0028]实施例1
[0029]本发明太阳能电池板自动清洁装置应用于大型太阳能发电站，众所周知，太阳能发电站是由前后间隔设置的若干排太阳能电池板组50的方阵组成，每排太阳能电池板组50又是由若干块太阳能电池板以上下邻接和并列相接方式构成。每排太阳能电池板组50的长度可达数公里。太阳能电池板组50的宽度范围在一米至数米，太阳能电池板组50中的太阳能电池板朝向太阳安装固定，与地面构成一个倾斜角。使太阳能电池板组50具有上缘和下缘，并且上缘的位置比下缘高。
[0030]如图1-3所示，在太阳能电池板组50的上缘和下缘平行设有一对导轨501、502。所述导轨501、502由钢、玻璃纤维、其它金属或非金属材料制成，其截面形状大致呈矩形、圆形或倒梯形，本实施例优选矩形。导轨501、502可以兼作电导体，如:电缆可以镶嵌在设于导轨501、502上的凹槽内，也可沿着导轨501、502的外表面设置,本发明优选导轨为导电材料制成。
[0031]该清洁装置包括:可沿着所述太阳能电池板组50的长度方向(图1中的左-右方向)在导轨上移动的移动框架301和设置在该移动框架301上的清洁机构20以及控制系统40组成，所述清洁机构20包括矩形状的清洁框架101和安装在清洁框架上的清洁滚刷201，所述控制系统40包括驱使移动框架移动的第一机构、驱使清洁框架移动的第二机构、驱使设置在清洁框架上的清洁滚刷进行刷扫工作的第三机构和可编程控制单元401以及若干限位传感器。
[0032]所述移动框架的框面与所述太阳能电池板组50表面平行；
[0033]所述清洁机构20中的清洁滚刷201随清洁框架101的运动对位于其下方的所述太阳能电池板组50的表面进行刷扫。
[0034]清洁框架101在所述移动框架301上沿该移动框架的长边方向(图1中的上-下方向)往复运动。所述清洁框架101支撑至少一个清洁滚刷201。这样配置使得清洁滚刷201可沿太阳能电池板组50的长度方向和太阳能电池板组的宽度方向移动。所述移动框架301最好是由铝型材制成，但是其它材料如钢或玻璃纤维都可以使用。支撑件302连接到移动框架301，用于支撑移动框架301，其中四个支撑件302示于图1、图2中，在每个支撑件302中设有两个滚轮，分别为上轮303和侧轮304，每个滚轮通过支轴与支撑件302相连，上轮303置于导轨501、502之上并与导轨的上表面触接，侧轮304置于导轨501.502的外侧并与导轨的外侧面触接。上轮和侧轮在第一机构的驱动下沿导轨滚动；所述的第一机构为机壳固接在所述移动框架边框上可以正、反方向转动的行走驱动电机306。该行走驱动电机306的转轴与设置于移动框架301上其中一个所述的上轮或侧轮连接并驱使该上轮或侧轮(承担驱动作用的轮子又称驱动轮305)带动移动框架，可沿着所述太阳能电池板组50的长度方向(图1中的左-右方向)在导轨上移动。
[0035]所述行走驱动电机306可以是任何类型的电机或能够产生动力的其他系统，如一个直流电机。当一个电机作为行走驱动电机306，该电机要带有编码器，可读取该电机的角位置。角位置由控制系统40转换成可确定清洁机构20随移动框架301沿太阳能电池板组50的长度方向(图1中的左-右方向)上移动的位置。
[0036]在所述导轨的左、右两端和移动框架的上、下两端均设限位传感装置307、308、116、117、(如图1所示)，该限位传感装置可以为限位开关或传感器，其作用是限定移动框架301在导轨上行至其左、右两端、清洁框架101在移动框架301上行至其上、下两端的极限位置。
[0037]行走驱动电机306的电机编码器可实时发送限制和位置信号传送到可编程控制单元401，保证该系统的有效运行。在某些情况下，该编码器可以替换传感器307和308，通过编码器确定移动框架301的位置对应于传感器307和308的位置，可编程控制单元401是在行业中现有技术，不在本文中详细描述。
[0038]所述清洁框架101最好由铝型材制成，尽管也可以使用其它材料。为使清洁框架101能够顺利在移动框架301上移动，同样，在该清洁框架的左边框和右边框的外侧上、下位置也设有至少一组如同所述支撑件的组件，每组组件中设有两个滚轮，分别为外轮103和内轮109，外轮置于移动框架之上并与移动框架的左边框或右边框的上表面触接，内轮置于清洁框架101之下并与移动框架301的左边框或右边框的内侧面触接，外轮和内轮在所述第二机构的驱动下沿移动框架上、下滚动。
[0039]参照图1，所述的第二机构为连接在移动框架301的上端缘的卷扬机构60，该卷扬机构60包括一条或一条以上的电缆或绳索118和卷扬筒114，电缆118连接到并部分缠绕在卷扬筒114上。卷扬筒114旋转控制卷绕或放松电缆118，以驱动清洁框架101沿移动框架301上、下移动。卷扬筒114由卷扬驱动系统112驱动，如可以正、反方向转动的直流电机。
[0040]参见图1、2，优选的，两条电缆118的一端分别连在卷扬筒114两个相对侧卷绕或松开，另一端和清洁框架101的上边缘，接近清洁框架101上部轮廓的中心区域之间连接在一起。每条电缆118可类似地连接到卷扬筒114和清洁框架101上。当卷扬筒114沿一个方向转动时，电缆118的长度在卷扬筒114和清洁框架101之间变短，使清洁框架101在太阳能电池板组50的宽度方向上沿移动框架301向上移动。当卷扬筒114旋转方向相反，电缆118的长度在卷扬筒114和清洁框架101之间变长，使清洁框架101在太阳能电池板组50的宽度方向上沿移动框架301向下移动。两条电缆118之间的连接夹角由卷扬筒114和电缆118之间进行设定，该角度将确保电缆118在卷扬筒114上收放整齐排列缠绕。
[0041]作为一个替代方案，电缆118还可以分别连接到卷扬筒114的中心和清洁框架101上轮廓的两个相对侧。在该结构中的电缆118之间也将产生一个角度，确保电缆118在卷扬筒114上收放整齐排列缠绕。
[0042]其他替代运动系统，使清洁框架101在太阳能电池板组50的宽度方向上沿移动框架301上、下移动都被认为是在本发明的范围之内，如一种这样的替代通过一个齿轮电动机驱动的定时滑轮系统等。
[0043]图3示出了卷扬机构60，包括卷扬筒114以及缠绕在卷扬筒114上绳索或电缆118，电缆118从卷扬筒114连接到清洁框架101上，如上所解释的。每条电缆118具有导电内芯和一个绝缘外套，而其它结构和材料的电缆也适合本发明。
[0044]卷扬驱动系统112通过小皮带轮115接收所述卷扬驱动系统112的动力输出，通过卷扬皮带113绕过小皮带轮115和连接到所述卷扬筒114上的大皮带轮102，驱动和旋转卷扬筒114，卷扬驱动系统112包括一个可正、反两个方向转动的直流电动机，即:可使小皮带轮115顺时针和逆时针旋转，旋转力可以通过皮带或齿轮减速从卷扬驱动系统112传递到卷扬筒114。
[0045]卷扬机构60还包括两个安装在相应的轴承111上的导电轴105，通过相应的两个轴承座106支承。所述轴承座106固接到移动框架301，在卷扬筒114的一端的一个导电轴105穿过端盖104，在卷扬筒114的另一端的导电轴105穿过大皮带轮102。
[0046]导电刷108位于轴承座106，并通过连接器107，传送电力到电缆118，即使卷扬筒114旋转时，也可以通过控制单元401给连接到导电刷108的电线121提供电力。
[0047]也可设置两个卷扬驱动系统112。在这种情况下，端盖104换成一个大皮带轮，与大皮带轮102 —样。
[0048]锁定机构119可选择地提供在适当位置锁定清洁框架101。锁定机构119采用了电磁线圈，当该清洁装置退回到存放泊位，即处于上部位置静止状态时，将锁定清洁框架101。
[0049]所述清洁框架101支撑至少一个，最好是多个清洁滚刷201，如图1和图2所示，清洁框架101支撑两个清洁滚刷201，每个清洁滚刷201通过各自的中心轴209和轴承连接到清洁框架101，以使清洁滚刷201在清洁框架101上旋转。
[0050]所述第三机构为连接在所述清洁框架101的旋转驱动系统202，旋转驱动系统202提供动力以驱动清洁滚刷201。旋转驱动系统202包括一个直流电机，或者使用其他类型的电机或动力源。由上述电缆118向旋转驱动系统202提供电力，使清洁滚刷201旋转。所述清洁滚刷201旋转的方向相同，如图2中旋转方向206所示，清洁框架101沿移动框架301向下移动优选作为该旋转方向。皮带轮203连接到旋转驱动系统202上，用皮带204绕在皮带轮203和清洁滚刷201上。旋转驱动系统202驱动皮带轮203旋转，使得皮带204移动，又带动清洁滚刷201旋转。皮带204可以由聚氨酯制成，并可以是圆形的，但也可以使用其它类型的皮带形状，例如V带或同步带，和使用其他材料。
[0051]优选的，有两个清洁滚刷201，但同样可用只有一个单一的清洁滚刷201或具有三个或多个清洁滚刷201。
[0052]另外，在本实施方案中，该清洁滚刷201的滚体具有大致八边形的形状，如图2所示。也可以使用其它形状，例如圆柱形，正方形，六边形和其它任何平面或多边形形状。在每个清洁滚刷201的外表面上，一个或多个柔性清洁片205连接到清洁滚刷201上。所述清洁滚刷201的滚体是具有8个导槽空腔207的八角形柱，柔性清洁片205包裹住中心导轨208，中心导轨208可以与柔性清洁片205连成一体或成为单独的元件。每个柔性清洁片205包裹住相应的中心导轨208后可快速滑入相应的清洁滚刷201的导槽空腔207中组成快速连接机构，并通过适当的锁定机构固定在导槽空腔207内，如:锁定机构可包括至少一个柔性侧O形圈。这样，使用快速连接器，为了方便维护技术人员，定期清洗柔性清洁片205时可以容易地从清洁滚刷201的导槽空腔内取出清洗它们，然后再重新滑入回去与清洁滚刷201连接。
[0053]在图2中每个清洁滚刷201安装四个柔性清洁片205，在清洁框架101向下移动时，柔性清洁片205随着清洁滚刷201下移、旋转产生一个定向空气流，使得空气流在倾斜的太阳能电池板组50表面产生空气向下吹的效果，吹掉太阳能电池板表面的尘埃颗粒；柔性清洁片205的外侧部分与太阳能电池板510表面触摸，使得柔性清洁片205的外侧部分在倾斜的太阳能电池板组50表面产生向下清扫、擦拭的效果，去除太阳能电池板表面的污垢和尘埃颗粒，而无需使用水清洁。
[0054]当清洁滚刷201旋转时，由伴随着清洁滚刷201旋转产生的离心力，将与中心导轨208连接的柔性清洁片205外推。图2示出了安装了四个柔性清洁片205的清洁滚刷201，当清洁滚刷201具有八个导槽空腔207，柔性清洁片205从一个到八个，任何其他数目都可以使用。该柔性清洁片205可以由织物制成，优选的织物是由公认的专业清洁和耐用特质的超细纤维面料。超细纤维面料很柔软，不会损害太阳能电池板的表面。其它织物和/或材料也是可行的。为适用湿式清洁装置，所述柔性清洁片205应当由不同的材料或织物制成的。
[0055]柔性清洁片205和清洁滚刷201之间具有快速连接功能，如上所述，便于容易和快速更换清洗柔性清洁片205，使它们能够被周期性地清洗。上述优选快速连接描述只列出一种方式，用于连接柔性清洁片205到清洁滚刷201上和其他类型的柔性清洁片和清洁滚刷201之间的快速连接也被认为是本发明的一部分，如尼龙搭扣带(魔术贴带)、拉链等。
[0056]控制系统40还包括电源402，电源402为该清洁装置供电，如一个或多个充电电池等。可编程控制单元401控制该清洁装置的操作运行，包括通过各种电机控制清洁机构20的操作和运动。电源402还可以包括一组安装在移动框架301上的太阳能电池板403。太阳能电池板403设计成在白天和当接收太阳射线时，为电源402的任何电池进行充电。电源402和太阳能电池板403连接到移动框架301上，可随该移动框架在所述导轨501、502上移动。
[0057]在本优选实施方式中，绝大多数时间，本发明的太阳能电池板自动清洁装置停放在设置于所述导轨501、502最左端或最右端的存放泊位，为了防止阳光曝晒，在该存放泊位还设有可将清洁机构20遮挡住的遮阳棚503。此时，太阳能电池板403可向电源402充电。
[0058]当自动清洁装置停放在存放泊位时，一旦接收起始或开始命令时,控制单元401向卷扬驱动系统112提供控制信号，锁定机构119释放卷扬筒114，控制清洁框架101在太阳能电池板组50的宽度方向上沿移动框架301向下移动。清洁框架101向下移动速度取决于下列条件:太阳能电池板组50的倾斜角、清洁框架101的重量和清洁滚刷201的规格。电气条件可以是以下一个或多个:供给到卷扬驱动系统112电压和极性，卷扬驱动系统112的电机在短路状态下作为制动发电机的操作，卷扬驱动系统112的电机在特定的负载下作为制动发电机的操作。当作为发电机运行时，以一种特殊的电子电路，其将所述卷扬驱动系统112的发电功率转换成一个足够高的电压可以向与它连接的电源402中的电池充电，这种结构可以节约所需要的能量来操作清洗装置。所有这些电气条件被设计为控制清洁框架101的下降速度，是本发明的一部分。
[0059]当清洁框架101开始向下运动时，控制单元401通过电缆118以一定极性给旋转驱动系统202供电，驱动清洁滚刷201以预定的速度和按所需方向旋转，柔性清洁片205随着清洁滚刷201下移、旋转产生一个定向空气流，使得空气流在倾斜的太阳能电池板组50表面产生空气向下吹的效果，吹掉太阳能电池板表面的尘埃颗粒；柔性清洁片205的外侧部分与太阳能电池板表面触摸，使得柔性清洁片205的外侧部分在倾斜的太阳能电池板组50表面产生向下清扫、擦拭的效果，去除太阳能电池板表面的污垢和尘埃颗粒，而无需使用水清洁。
[0060]当清洁框架101到达移动框架301的下端边缘时，传感器117将信号发送到控制单元401，从控制单元401发出命令使卷扬驱动系统112的电机停止，使行走驱动电机306开始响应该信号旋转，驱动移动框架301沿太阳能电池板组50长度方向向右移动(以图1纸面为参考方向)。在行走驱动电机306的电机操作期间，该电机的编码器产生脉冲。当预设数量脉冲达到时，从控制单元401发出命令使行走驱动电机306停止。编码器脉冲的数目与移动框架301沿太阳能电池板组50长度方向移动的预设距离相对应，这个预定距离比所述清洁滚刷201的宽度少几厘米，以确保在清洁周期之间的最小重叠。
[0061]在行走驱动电机306操作和移动框架301沿太阳能电池板组50长度方向移动期间，旋转驱动系统202最好继续它的操作，使连接柔性清洁片205的清洁滚刷201旋转，进行自我清洁。
[0062]当移动框架301达到预设的行程距离，从控制单元401发出命令使行走驱动电机306和旋转驱动系统202的电机停止，使卷扬驱动系统112启动卷扬筒114按预定方向旋转，电缆118变短，使清洁框架101在太阳能电池板组50的宽度方向上沿移动框架301向上移动，一旦清洁框架101到达移动框架301的上端边缘时，传感器116将信号发送到控制单元401，从控制单元401发出新的命令使卷扬驱动系统112开始向下的运动模式，使清洁框架101向下移动，该自动清洁装置开始下一个新的清洁循环。
[0063]一旦该自动清洁装置达到太阳能电池板组50长度的右端部(以图1纸面为参考方向)，传感器308将信号发送到控制单元401，并且行走驱动电机306和旋转驱动系统202的电机停止，在此方向上的最后一个清洁周期的开始。一旦最后一个循环完成时，该自动清洁装置可选择启动回程方向重复上述清洗过程，直到该自动清洁装置达到它的存放泊位。这个重复清洗过程是可选的。
[0064]在某些情况下，移动框架301沿太阳能电池板组50长度方向的移动过程中，控制单元401可以控制清洁框架101向下移动，从而使安装在清洁框架101上的清洁滚刷201产生对角清洁路径，在该清洁过程中，清洁框架101向下移动的最后阶段，对角运动是特别有利清洁的。
[0065]由控制单元401构成的控制系统、传感器和编码器都是非常公知的技术，因此，为简单起见，它们的描述被省略。
[0066]当控制单元401触发一个命令，该命令将启动自动清洁装置的清洁过程。这个命令可以来自一个预先设置的清洁时间表或由太阳能电站控制中心发起的命令。太阳能电站可包括若干排太阳能电池板组，每个太阳能电池板组对应一个该自动清洁装置，也可以采用几排太阳能电池板组共用一个通过本发明的转移该自动清洁装置的接驳机(该接驳机的具体技术方案后叙)自动送入下一排太阳能电池板组完成相关清洁任务。每个自动清洗装置有它自己的地址和位置代码。
[0067]触发命令是独立的系统，每个自动清洁装置可以独立自主。太阳能电站控制中心可任选地连续监视太阳能电池板组50的输出功率、每个清洗装置的位置和可任选检测任何自动清洁装置的技术问题。
[0068]任选地，所述清洁过程可以由接收到动态信息因素的一个控制单元控制，如当地的天气状况、沙尘暴和其他因素，对太阳能电池板组50中的太阳能电池板的输出功率产生不利影响。这些因素考虑在内，以触发清洁过程，或用于清洁太阳能电池板的时间表。这样的信息通常是从连接到所述控制单元的各种服务器提供，在此为简化起见省略其说明。
[0069]实施例2
[0070]如图4所示，本实施例与实施例1不同之处在于:
[0071]在所述移动框架301上未设有实施例1中所述的清洁框架101，而是由外表面设置有多个超细纤维柔性清洁片205的闭合传送带604。
[0072]在移动框架301的上端设有张力柱602，在其下端设有电动驱动柱601，所述传送带604环绕在所述张力柱602与所述驱动柱601之间并在电动驱动柱601的驱动下循环运动。所述张力柱602提供必要的张力到传送带604，以使其移动。传送带604工作时运动方向为逆时针运动(以图4纸面为参考方向)，由此，带动其上的柔性清洁片205沿太阳能电池板组50中的太阳能电池板的表面由上向下移动，在柔性清洁片205触摸、清扫、擦拭和清洁下，沉积在光伏板组件表面上的尘埃被除去。
[0073]在所述张力柱602与电动驱动柱601之间，还有若干根支撑柱603，该支撑柱603介于传送带604上移动段与下移动段之间，其即可支撑传送带604移动，又可避免传送带604上移动段与下移动段内面触接，从而避免柔性清洁片205在清扫时，降低清洁效果。柔性清洁片205的材料与实施例1中的柔性清洁片相同。柔性清洁片205连接到传送带604的方式，与实施例1中的用于柔性清洁片205到清洁滚刷201的连接，采用快速连接方式。
[0074]关于上述两个实施例中自动清洗装置的电源，包括至少一个可再充电电池，最好是密封型蓄电池，也可以使用其他类型的电池。白天系统处于静止位置时，所述电池可以通过太阳能电池板403充电，该电池板403可以位于沿着该自动清洁装置的不同位置，并且可以人工清洁或者由自动清洗装置本身清洁。还有其它的方法，为自动清洁装置提供必要的电源。如:现有电力网或太阳能电站的输出，可以通过导电轨和类似的列车(铁路)工业中使用的可移动的连接器传送到自动清洗装置，所有这样的电源装置都是本发明的一部分。
[0075]如图5所示，本 申请人:还设计了一款将本发明的清洁装置由大型太阳能发电站中某一排太阳能电池板组件转换到另一排太阳能电池板组件的接驳机，由此可使大型太阳能发电站中的所有太阳能电池板组件实现自动化清洁。
[0076]该接驳机由小车支架10、可令小车沿预先铺设在排式太阳能电池板组侧旁的行间导向机构70来回移动的驱动机构718、设于小车顶部的能安放本发明的太阳能电池板自动清洁装置的承接架704和设置于承接架与小车支架之间的由连杆机构组成的升降变角系统30以及行间控制器716构成，在承接架上还设有可使所述自动清洁装置中的移动框架301自动移入并定位放置的定位导向轨701、702，在该接驳机上还设有使所述自动清洁装置与待清洁水平排式太阳能电池板组对位连接的光电控制机构。
[0077]所述行间控制器716包括嵌入式微处理器、数据存储设备、以太网接口和触摸式显示终端。
[0078]图5示出了太阳能电站内的前后相邻的两个结构相同的太阳能电池板组50A、50B，前排太阳能电池板组50A的两个导轨501A、502A外侧之间的距离、后排太阳能电池板组50B的两个导轨501B、502B外侧之间的距离均与本发明中的两个定位导向轨701、702外侧之间的距离相同，而且，导轨501A、502A、501B、502B与定位导向轨701、702的厚度相同。
[0079]所述小车支架10包括主框架719，主框架719被安装在四个轮子712上，也可以使用不同数目的轮子，该轮子712可以在所述行间导向机构70的两个导轨711上滚动，使小车支架10可沿导轨711移动，图5只示出两个轮子和一个导轨。行间导向机构70的导轨711延伸基本上垂直于太阳能电站的太阳能电池板组长度方向。两个导轨711是导轨的优选数量，也可以使用任意数量的轨道，或其它类型的路径，如:混凝土的路径或类似物都可以使用。
[0080]小车支架10带有一个如图1-4中所述的自动清洁装置。安装在主框架719上的驱动机构718驱动小车支架10沿导轨711前、后两个方向移动。升降变角系统30的支撑框架705、708安装在主框架719上，升降变角系统30的电动活塞706与支撑框架705和708连接。电动活塞706的动作可改变所述支撑框架705与支撑框架708的连接轴点703的高度。电动活塞706也可以由一个液压活塞或电缆卷扬机构替代。所述承接架704通过所述连接轴点703连接到支撑框架705和708上。所述承接架704可绕连接轴点703转动，以改变与主框架719的角度。升降变角系统30的另一个电动活塞707与支撑框架708和承接架704连接。电动活塞707的动作可改变所述承接架704与主框架719的角度。电动活塞707也可以由一个液压活塞或电缆卷扬机构替代。定位导向轨701和702安装在承接架704上，可分别与太阳能电池板组的导轨501和502对准，如图5中太阳能电池板组50A的导轨501A和502A、太阳能电池板组50B的导轨501B和502B。小车支架10带有一个如图1-4中所述的自动清洁装置，在起始位置或行间移动时，如图1-4中所述的自动清洁装置停在承接架704的定位导向轨701和702上。
[0081]由该接驳机的传感器和编码器提供的数据输入到行间控制器716，行间控制器716控制该自动清洁装置相对于所述太阳能电池板组50A和50B的三维空间中的位置。这在工业上是众所周知的，在此不再说明。电源如电池或外部电力供电在此不再赘述。
[0082]在起始位置，本发明的自动清洁装置是停在图5系统的承接架704的定位导向轨701和702上。定位导向轨701和702与太阳能电池板组50A的导轨501A和502A在一条直线上(即如图1的导轨501、502)。当接收到开始清理命令，该自动清洗装置从承接架704的定位导向轨701和702朝向太阳能电池板组50A的导轨501A和502A运行，当分别运行在太阳能电池板组50A的导轨50IA和502A(如图1的导轨501和502)上时，太阳能电池板组50A的清洗周期开始。该清洗周期已在本文所述，参考图1-4。一旦太阳能电池板组50A的清洁周期完成，如图1-4的自动清洗装置从太阳能电池板组50A的导轨501A和502A朝向承接架704的定位导向轨701和702倒回移动，直到整个自动清洁装置停回到承接架704的定位导向轨701和702上。
[0083]此时，行间控制器716向图5中的驱动机构718发出一个命令，使小车支架10沿行间导向机构70的导轨711从太阳能电池板组50A朝向太阳能电池板组50B移动，当到达靠近太阳能电池板组50B时，由该接驳机的传感器和编码器监测的关于自动清洁装置和太阳能电池板组50B之间相对位置的精确数据传送给行间控制器716。行间控制器716处理数据并提供操作命令给驱动机构718、电动活塞706和707，调整自动清洁装置的水平、高度和角度位置，直到承接架704的定位导向轨701和702与太阳能电池板组50B的导轨501B和502B对准。然后给出开始清洗命令，自动清洗装置从承接架704的定位导向轨701和702朝向太阳能电池板组50B的导轨501B和502B移动，并开始太阳能电池板组50B的清洗周期，如图1-4本文中所描述。上述过程可以重复任意数量的太阳能电池板组。
[0084]如图5接驳机的优点是单个自动清洁装置可以清洁多排太阳能电池板组，显著减少每排的清洗成本。此外，由于该接驳机是不固定在一个给定的位置，可以提供更多的灵活性，只要旁边空间的位置够即可。
[0085]如上所述，本发明提供了一种太阳能电池板自动清洁装置及方法，具有如下优占-
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[0086]1、这将使得太阳能电池板清洗简单、高效，并且可以选择不使用水，还不会损害太阳能电池板的表面；
[0087]2、这将使得所述太阳能电池板的清洁过程自动和经济；
[0088]3、该清洁太阳能电池板装置需要最少的维护和监控成本；
[0089]4、其可以在所有气候和地形的条件下高可靠性地实现高质量清洁；
[0090]5、该系统可适用现有的以及新建的太阳能电站和太阳能装置。
[0091]本发明并不局限于上述实施例，而是包括在权利要求书范围内的任何和所有实施例。这些实施方式是作为示例进行提示的，在不脱离本发明的精神实质和原理下进行的各种省略、置换、变更，均应视为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围内。
【权利要求】
1.一种太阳能电池板自动清洁装置，其特征在于:其由呈矩形的移动框架、设置在该移动框架上且可沿该移动框架一个边框的方向往复或循环运动的清洁机构以及控制系统组成，其中， 所述移动框架可架设在由若干组倾斜设置的太阳能电池板以上下邻接和并列相接方式构成的水平排式太阳能电池板组的上方并能沿该太阳能电池板组的长边方向往复移动，所述移动框架的框面与所述太阳能电池板组表面平行； 所述清洁机构中的清洁部件随清洁机构的运动对位于其下方的所述太阳能电池板组的表面进行刷扫； 所述控制系统包括驱使移动框架移动的第一机构、驱使清洁机构移动的第二机构、驱使清洁部件进行刷扫工作的第三机构和可编程控制单元以及若干限位传感器。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池板自动清洁装置，其特征在于:在所述太阳能电池板组的上缘和下缘位置设有沿该太阳能电池板组长边方向延伸的截面形状呈矩形的导轨，在移动框架的左边框和右边框的外侧上、下位置各设有至少一组通过支撑件固接在左边框或右边框上的滚动轮组，每组滚动轮组设有两个滚轮，分别为上轮和侧轮，每个滚轮通过支轴与所述的支撑件相连，上轮置于导轨之上并与导轨的上表面触接，侧轮置于导轨的外侧并与导轨的外侧面触接，上轮和侧轮在第一机构的驱动下沿导轨滚动；所述的第一机构为机壳固接在所述移动框架边框上的驱动电机，该驱动电机的转轴与设置于移动框架上其中一个所述的上轮或侧轮连接并驱使该上轮或侧轮带动移动框架移动。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池板自动清洁装置，其特征在于:所述清洁机构包括矩形状的清洁框架和安装在清洁框架上的所述清洁部件，在该清洁框架的左边框和右边框的外侧上、下位置各设有至少一组通过支轴连接在清洁框架的左边框或右边框上的滚动轮组，每组滚动轮组设有两个滚轮，分别为外轮和内轮，外轮置于移动框架之上并与移动框架的左边框或右边框的上表面触接，内轮置于清洁框架之下并与移动框架的左边框或右边框的内侧面触接，外轮和内轮在第二机构的驱动下沿移动框架上、下滚动；所述的第二机构为固设在所述移动框架上边框上的卷扬机构，该卷扬机构由卷扬电机、卷扬筒和缠绕在卷扬筒上的至少两条电缆，所述电缆一端固接在卷扬筒上，其另一端连接在所述清洁框架的上边框，所述卷扬电机驱动卷扬筒旋转而收紧或释放所述的电缆，所述清洁框架随所述电缆的收紧或释放而沿所述移动框架向上或向下移动。
4.根据权利要求3所述的太阳能电池板自动清洁装置，其特征在于:所述清洁部件为跨接在所述清洁框架的左边框与右边框之间的至少一个可转动的清洁滚刷，清洁滚刷两端的支轴插置于设置于左边框与右边框上的轴承内，所述第三机构为设置在清洁框架边框上可驱动清洁滚刷转动的滚刷电机。
5.根据权利要求4所述的太阳能电池板自动清洁装置，其特征在于:所述清洁滚刷由滚体和柔性清洁片构成，所述柔性清洁片由弹性纤维织材所制，在所述滚体外周壁上设有沿其轴向延伸的若干条导槽空腔，在所述柔性清洁片的根部设有可将该柔性清洁片与所述滚体快速连接并卡置于所述导槽空腔中的中心导轨。
6.根据权利要求1所述的太阳能电池板自动清洁装置，其特征在于:所述的清洁机构为设置在移动框架上的传送带和固接在传送带表面上的所述的清洁部件；在移动框架的上端设有张力柱，在其下端设有电动驱动柱，所述传送带环绕在所述张力柱与电动驱动柱之间并在电动驱动柱的驱动下循环运动；所述清洁部件为快速安装在传送带表面上的由弹性纤维织材所制的柔性清洁片。
7.根据权利要求6所述的太阳能电池板自动清洁装置，其特征在于:在所述传送带的表面设有若干个沿其带宽方向延伸的若干导槽空腔，在所述柔性清洁片的根部设有可将其卡置于所述导槽空腔中的中心导轨。
8.根据权利要求1一 7中任一项所述的太阳能电池板自动清洁装置，其特征在于:所述清洁部件在对太阳能电池板组表面刷扫时产生的定向空气流流动方向为由清洁部件的斜上方经太阳能电池板组表面流向清洁部件的斜下方。
9.一种用于转移太阳能电池板自动清洁装置的接驳机，其特征在于:其由小车支架、可令小车沿铺设在水平排式太阳能电池板组侧旁的行间导向机构来回移动的驱动机构、设于小车顶部的能安放太阳能电池板自动清洁装置的承接架和设置于承接架与小车支架之间的由连杆机构组成的升降变角系统以及行间控制器构成，在承接架上还设有可使所述自动清洁装置中的移动框架自动移入并定位放置的定位导向轨，在该接驳机上还设有使所述自动清洁装置与待清洁水平排式太阳能电池板组对位连接的测量装置。
10.根据权利要求9所述的用于转移太阳能电池板自动清洁装置的接驳机，其特征在于:所述行间控制器包括嵌入式微处理器、数据存储设备、以太网接口和触摸式显示终端。
【文档编号】H02S40/10GK104467646SQ201410683247
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月24日 优先权日:2014年11月24日
【发明者】韩国海, 何萍 申请人:韩国海, 何萍