一种分布式光伏电站的运维装置及其清洁方法与流程

本发明涉及分布式光伏电站的运营维护，具体涉及一种分布式光伏电站的运维装置及其清洁方法。

背景技术：

分布式光伏电站是一种利用分散式资源、装机规模较小的、布置在用户附近，采用光伏组件，将太阳能直接转换为电能的光伏发电设施，遵循因地制宜、清洁高效、分散布局、就近利用的原则，充分利用当地太阳能资源，替代和减少化石能源消费。

在中国清洁能源政策的推动下，中国的分布式光伏新增规模将首次超过集中式光伏。分布式光伏电站大多分布在屋顶、农业大棚、鱼塘等设施建筑上。检修、检测成本加大；单体体量较小，相应增加了运维养护的成本。分布式光伏电站运维不能像集中式电站那样通过自建规模庞大的运维队伍带来较为满意的运维结果。分布式光伏电站必须依靠智能化的运维手段来实现精细化、高效化的运维。

公开号为cn209330046u的中国实用新型专利提供了一种移动操作车，针对光伏阵列粗糙的清洗方式，设置控制器、具有自主导航和自主驱动能力的移动底盘、安装于移动底盘上且能够在控制器控制下进行自主操作的机械臂、安装于机械臂末端且能够在机械臂驱动下抓取板上清洗机离开光伏板面的故障转移平台，以及安装于移动底盘上或者故障转移平台上的光伏运维检测工具。该移动操作车能与故障板上清洗机通信，对故障板上清洗机进行转移，实现自动清洗过程，可有效提供光伏运维检测平台，提高工作效率。

光伏面板的清洁是光伏运维的重要一部分，光伏组件表面污浊对其发电效率的影响相当显著，其影响的原理主要可理解为两个方面：一是表面的污浊影响了光线的透射率，进而影响组件表面接收到的辐射量。二是组件表面的污浊因为距离电池片的距离很近，会形成阴影，并在光伏组件局部区域形成热斑效应，进而降低组件的发电效率，甚至烧毁组件。当组件的表面的污浊物为树叶、泥土、鸟粪等局部遮挡物时，其作用原理更多的表现为热斑效应所带来的影响。

公开号为cn206820712u的中国实用新型专利提供了一种光伏运维机器人，它包括器体，器体顶部固定连接有光伏板，器体内腔的中部安装有分隔板，分隔板的外表面通过定位螺栓与定位板的中部固定连接，定位板的两侧分别固定连接有灰尘感应模块和高度感应模块，光伏板的输出端与蓄电池的输入端电连接，蓄电池的输出端与控制器的输入端电连接，控制器的输出端分别与驱动电机、清洗刷、灰尘感应模块和高度感应模块的输入端电连接。该框架式光伏运维机器人通过设置灰尘感应模块可以对光伏板进行实时监测，通过收集模块将收集的信息传递给对比模块进行对比，通过控制器控制驱动电机的运转，然后控制驱动摇臂带动清洗刷对光伏板上进行清扫处理。

申请号us9831823b1的美国专利申请公开了一种越障机构及光伏面板清洁设备，越障机构设置在清洁机架上，清洗架包括可拆卸连接的连杆及设置在各连杆上的固定杆，越障机构包括移动架和固定架，固定架位于移动架下方，移动架在固定架上升降；该设备还具有伸缩机构；该设备用于清洁光伏电池板阵列，可以实现从一个光伏板阵列移动到另一个光伏板阵列的移动式清洗过程，并且清洗过程实现自动化，但整体结构较为复杂，移动式清洗运行过程容易出现位移偏差。

目前市场上的运维装置包括动力机构、传动机构以及执行机构，其中执行机构中包括行走机构和导向机构。装置中的导向机构常与行走机构设计为一体，多采用三点定位法，即设计垂直分布的三组行走轮实现运维装置的定位与导向，使装置同时实现行走和导向功能，但是机构较为复杂，运行过程中易出现不同步现象。因此需要设计一种清洁质量高、结构简单、同步运行稳定的运维装置。

技术实现要素：

为了解决分布式光伏电站运维过程中存在的人工清洁成本高、效率低、劳动强度大等问题，本发明首先提供一种分布式光伏电站的运维装置，其可用于光伏板表面无水清洁，单次行走路程200m，环境温度-40℃～70℃，坡度为0°～30°，具有功能实现可靠、清洁面积大、效率高等特点。本发明的分布式光伏电站的运维装置尤其适用于屋顶分布式光伏电站的日常运维。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案。

本发明提供一种分布式光伏电站的运维装置，它包括动力机构、传动机构和执行机构；它还包括机架；所述机架与动力机构、传动机构、执行机构可拆卸式装配，实现对光伏板的清洁。

优选的是，所述动力机构包括直流电动机，所述直流电动机由可编程控制器实现正转、反转、起动与制动。

本发明的直流电动机由可编程控制器控制，为运维装置提供动力输入。

外接直流电源为直流电动机供电，直流电动机能将直流电能转换为机械能，带动动力机构、传动机构和执行机构运行，完成光伏板的清洁任务。

本发明的动力机构为直流电动机，其由可编程控制器实现正转、反转、起动与制动，以实现光伏运维装置的往复运动，单次行走路程200m，行驶速度为20m/min。

在上述任一技术方案中优选的是，所述直流电动机采用藤尺电机d6bld450-24gu-30s型无刷减速电机，减速比为150。

在上述任一技术方案中优选的是，所述直流电动机的驱动器选择bld750。

本发明的电机选用藤尺电机d6bld450-24gu-30s型无刷减速电机，减速比为150，驱动器选择bld750，通过驱动器内部的plc模块实现正反转。藤尺电机具有启动转矩大、调速范围宽、控制容易、电机体积小、重量轻、出力大、响应快、速度高、惯量小、转动平滑、力矩稳定的优点，配置于分布式光伏电站的运维装置中，实现稳定运行。bld750无刷电机驱动器可以提供内置电位器调速、外接电位器调速、外部模拟电压调速、plc（或上位机、单片机等）pwm脉宽调速等功能。

在上述任一技术方案中优选的是，所述直流电动机与机架通过法兰盘螺栓连接。

与普通螺栓连接方式相比，采用法兰盘螺栓连接直流电动机与机架，实现二者紧固连接，不易松动。

在上述任一技术方案中优选的是，所述传动机构包括交叉带传动和锥齿轮组。

本发明的交叉带传动实现主动轮和从动轮同步逆向转动，锥齿轮组将运动传输到行走轮和工业用刷。

在上述任一技术方案中优选的是，所述交叉带传动包括主动轮、从动轮和交叉带，传动比为1：1，交叉带主动轮与直流电动机输出轴同轴转动。传动机构中的交叉带传动在动力作用下实现交叉带传动主动轮和从动轮逆向转动，主动轮提供动力，输出扭矩和功率，从动轮受地面的力后形成阻力，交叉带连接主动轮与从动轮实现传动机构的平稳运行。

本发明的交叉带主动轮与直流电动机输出轴同轴转动，以保证转速和转向相同，交叉带的设置以实现主动轮和从动轮的同步逆向转动。

在上述任一技术方案中优选的是，所述交叉带传动的主动轮和从动轮通过轴套和轴承确定安装位置。轴套与轴承相互配合实现主动轮和从动轮的固定和运转，轴承可以松紧调整，轴承套方便装配和拆卸，便于交叉带、主动轮和从动轮的维护。

在上述任一技术方案中优选的是，所述锥齿轮组至少设置两组，保持运维装置整体的平衡性。

在上述任一技术方案中优选的是，所述锥齿轮组设置两组，包括锥齿轮组主动轮和锥齿轮组从动轮，传动比为1：1，一侧锥齿轮组主动轮与交叉带主动轮同轴转动，另一侧锥齿轮组主动轮与交叉带从动轮同轴转动。

考虑到运维装置整体上的平衡，以及对于装置行进和确保工业用刷清洁功能的实现，本发明的锥齿轮组设置两组。传动机构中的交叉带传动在动力作用下实现交叉带传动主动轮和从动轮逆向转动，主动轮提供动力，输出扭矩和功率，从动轮受地面的力后形成阻力，交叉带连接主动轮与从动轮实现传动机构的平稳运行。

在上述任一技术方案中优选的是，所述锥齿轮组由减速器的法兰盘与机架螺栓连接。锥齿轮组通过减速器的法兰盘与机架螺栓连接，这种连接方式紧固效果好。

在上述任一技术方案中优选的是，所述执行机构包括工业用刷和行走轮。

本发明的工业用刷实现装置清洁功能，行走轮实现装置行走和导向功能。

在上述任一技术方案中优选的是，所述行走轮至少设置两组，保持运维装置整体的平衡性。

在上述任一技术方案中优选的是，所述工业用刷与两组锥齿轮组的从动轮同轴转动。

在上述任一技术方案中优选的是，所述两组行走轮与两组锥齿轮组的主动轮同轴转动。

考虑到运维装置整体上的平衡，以及防止装置在行进过程中出现倾斜，本发明的行走轮设置两组。工业用刷与两组锥齿轮组的从动轮同轴转动，两组行走轮与两组锥齿轮组的主动轮同轴转动，实现运维装置向前行进，在直流电动机驱动器作用下制动，完成一次清扫任务。

在上述任一技术方案中优选的是，所述行走轮采用挡边滑轮，滑轮宽度40mm与光伏板厚度相同。

在上述任一技术方案中优选的是，所述工业用刷长1600mm。

在上述任一技术方案中优选的是，所述光伏板尺寸为1650×992×40mm。

1650×992×40mm是分布式光伏电站的光伏板的常规尺寸。行走轮采用的挡边滑轮宽度40mm，与光伏板的厚度匹配。工业用刷的长度与光伏板的长度基本配合，完成光伏板的清洁；机架底部粘贴的清洁海绵完成工业用刷可能覆盖不到的光伏板边部这部分的清洁，工业用刷与清洁海绵能有效实现光伏板的全部清洁任务。

在上述任一技术方案中优选的是，所述机架设置有清洁海绵。

在上述任一技术方案中优选的是，所述机架底部与光伏板接触区域粘贴有清结海绵。

本发明的机架（含清洁海绵）实现支承和维护功能，其中的清洁海绵一方面缓解挡边滑轮处的压力，另一方面完成一部分清扫任务。

在上述任一技术方案中优选的是，所述机架的尺寸与分布式光伏电站的运维装置的动力机构、传动机构、执行机构的尺寸适配。机架的外型要配合动力机构、传动机构、执行机构的尺寸进行设计。

在上述任一技术方案中优选的是，所述机架的外形尺寸最大长度为1917mm，宽度为194mm，左侧高度为440mm，右侧高度210mm，螺旋辊毛刷顶端与机架最小距离为22mm。

本发明的分布式光伏电站的运维装置，工业用刷可以采用由耐磨尼龙丝制成的螺旋辊毛刷，清洁海绵可以采用纳米海绵，清洁效果好且不会刮坏光伏板。

本发明的分布式光伏电站的运维装置，工业用刷的长度基本覆盖光伏板的清洁范围，机架底部还粘贴了海绵也能实现一部分的清洁功能，“工业用刷+清洁海绵”组合清洁模式，预期清洁质量达到99%，清洁面积大，清洁质量高，运维功能实现可靠，工作效率高。

本发明还提供了一种分布式光伏电站的运维装置的清洁方法，使用由机架、动力机构、传动机构和执行机构组成的分布式光伏电站的运维装置，直流电动机外接直流电源供电，带动传动机构和执行机构工作，运维装置放置在光伏板上，采用无水清洁，执行机构携带的工业用刷实现对光伏板的清洁功能，机架底部粘贴清洁海绵完成一部分清扫功能，运维装置的工作环境温度为-40℃～70℃，可以在坡度为0°～30°的光伏板上完成清洁任务。

按照本发明的分布式光伏电站的运维装置中的动力机构可以采用直流电动机，该直流电动机可由可编程控制器实现正转、反转、起动与制动，从而实现装置往复行走、起动与制动的目的，单次行走路程200m，行驶速度为20m/min。电机选用藤尺电机d6bld450-24gu-30s型无刷减速电机，减速比为150，驱动器选择bld750，通过驱动器内部的plc模块实现正反转。

本发明设置工业用刷实现装置清洁功能，行走轮实现装置行走和导向功能。

本发明的机架可以实现支承和维护功能，其具有的清洁海绵一方面具有缓解挡边滑轮处的压力的作用，另一方面完成一部分清扫任务。

本发明的运维装置设计结构简单，动力机构为装置提供动力输入，传动机构和执行机构配合实现同步运行，装置性能稳定；设置工业用刷，并结合清洁海绵，完成对光伏面板高质量的清洁任务。

本发明的运维装置可用于光伏板表面无水清洁，单次行走路程200m，环境温度-40-70℃，防护等级ip65，具有功能实现可靠、清洁面积大、效率高等特点。

本发明的分布式光伏电站的运维装置，清洁质量高、结构简单、同步运行稳定，尤其适用于屋顶分布式光伏电站的日常运维。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为按照本发明的分布式光伏电站的运维装置的一优选实施例的去除机架后装置内部结构的主视图；

图2为按照本发明的分布式光伏电站的运维装置的图1所示实施例的俯视图；

图3为按照本发明的分布式光伏电站的运维装置的图1所示实施例的侧视图；

图4为按照本发明的分布式光伏电站的运维装置的机架结构的一优选实施例的示意图；

图5为按照本发明的分布式光伏电站的运维装置的图1所示实施例的安装机架后装置整体结构示意图；

图6为按照本发明的分布式光伏电站的运维装置的图1所示实施例的立体结构示意图。

附图标记：直流电动机1、交叉带传动2、交叉带传动主动轮2a、交叉带传动从动轮2b、交叉带传动从动轮2c、锥齿轮组主动轮3a、锥齿轮组主动轮3a1、锥齿轮组从动轮3a2、锥齿轮组3b、锥齿轮组主动轮3b1、锥齿轮组从动轮3b2、工业用刷4、行走轮5a、行走轮5b、光伏板6、机架7、清洁海绵8。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了克服分布式光伏电站运维过程中存在的人工清洁成本高、效率低、劳动强度大等问题，本发明实施例提供一种分布式光伏电站的运维装置，其采用的工作原理：动力机构中的直流电动机在驱动器的作用下持续输出动力，传动机构中的交叉带传动在动力作用下实现交叉带传动主动轮和从动轮逆向转动，传动机构中的锥齿轮组在动力则作用下实现挡边滑轮的滚动以及螺旋辊毛刷的滚动，以实现清洁功能，光伏运维装置行至200m处，在直流电动机驱动器作用下制动，完成一次清扫任务。该运维装置可用于光伏板表面无水清洁，单次行走路程200m，工作环境温度-40℃～70℃，防护等级ip65，坡度为0°～30°，具有功能实现可靠、清洁面积大、效率高等特点，尤其适用于屋顶分布式光伏电站的日常运维。

实施例1

本实施例提供一种分布式光伏电站的运维装置，如图1至图6所示，主要由机架7、动力机构、传动机构和执行机构组成，完成光伏板的清洁任务。

本实施例的分布式光伏电站的运维装置，机架7与动力机构、传动机构、执行机构可拆卸式装配。

本实施例的分布式光伏电站的运维装置，动力机构包括直流电动机1，直流电动机1由可编程控制器实现正转、反转、起动与制动。

本实施例的分布式光伏电站的运维装置，直流电动机1采用藤尺电机d6bld450-24gu-30s型无刷减速电机，减速比为150。

本实施例的分布式光伏电站的运维装置，直流电动机1的驱动器选择bld750。

本实施例的分布式光伏电站的运维装置，直流电动机1与机架7通过法兰盘螺栓连接。

本实施例的分布式光伏电站的运维装置，传动机构包括交叉带传动2和锥齿轮组3。

本实施例的分布式光伏电站的运维装置，交叉带传动2包括主动轮2a，交叉带2b、从动轮2c，传动比为1：1，交叉带主动轮2a与直流电动机1输出轴同轴转动。

本实施例的分布式光伏电站的运维装置，交叉带传动2的主动轮2a和从动轮2c通过轴套和轴承确定安装位置。

本实施例的分布式光伏电站的运维装置，锥齿轮组3设置两组，包括了锥齿轮组主动轮3a1、3b1和锥齿轮组从动轮3a2、3b2，传动比为1：1，一侧锥齿轮组主动轮与交叉带主动轮同轴转动，另一侧锥齿轮组主动轮与交叉带从动轮同轴转动。

本实施例的分布式光伏电站的运维装置，锥齿轮组3由减速器的法兰盘与机架螺栓连接。

本实施例的分布式光伏电站的运维装置，执行机构包括工业用刷4和行走轮5a、5b。

本实施例的分布式光伏电站的运维装置，工业用刷4与两组锥齿轮组的从动轮同轴转动。

本实施例的分布式光伏电站的运维装置，两组行走轮5a、5b与两组锥齿轮组的主动轮同轴转动。

本实施例的分布式光伏电站的运维装置，行走轮5a、5b采用挡边滑轮，滑轮宽度40mm与光伏板厚度相同。

本实施例的分布式光伏电站的运维装置，机架的尺寸与分布式光伏电站的运维装置的动力机构、传动机构、执行机构的尺寸适配。

本实施例的分布式光伏电站的运维装置，机架底部与光伏板接触区域粘贴有清结海绵。

本实施例的由机架、动力机构、传动机构和执行机构组成的分布式光伏电站的运维装置，其清洁方法是采用无水清洁的清洁形式，环境温度为-40℃～70℃，防护等级为ip65，坡度为0°～30°。

本实施例中，直流电动机由可编程控制器控制，为运维装置提供动力输入。外接直流电源为直流电动机供电，直流电动机能将直流电能转换为机械能，带动动力机构、传动机构和执行机构运行，完成光伏板的清洁任务。动力机构为直流电动机，其由可编程控制器实现正转、反转、起动与制动，以实现光伏运维装置的往复运动，单次行走路程200m，行驶速度为20m/min。电机选用藤尺电机d6bld450-24gu-30s型无刷减速电机，减速比为150，驱动器选择bld750，通过驱动器内部的plc模块实现正反转。

本实施例中，交叉带传动实现主动轮和从动轮同步逆向转动，锥齿轮组将运动传输到行走轮和工业用刷。交叉带主动轮与直流电动机输出轴同轴转动，以保证转速和转向相同，交叉带的设置以实现主动轮和从动轮的同步逆向转动。

本实施例中，工业用刷实现装置清洁功能，行走轮实现装置行走和导向功能。

本实施例中，机架（含清洁海绵8）实现支承和维护功能，其中的清洁海绵一方面缓解挡边滑轮处的压力，另一方面完成一部分清扫任务。

本实施例的分布式光伏电站的运维装置，清洁质量高、结构简单、同步运行稳定，尤其适用于屋顶分布式光伏电站的日常运维。

采用本实施例的运维装置进行光伏板表面无水清洁，单次行走路程200m，环境温度-40℃～70℃，防护等级ip65，功能实现可靠、清洁面积大、工作效率高。

实施例2

本实施例提供的分布式光伏电站的运维装置主要包括机架、动力机构、传动机构和执行机构，用于实现清洁质量高、结构简单、同步运行稳定的分布式光伏电站的运维工作。

以下结合图1至图6说明本实施例的运维装置的结构特点和实现过程。

本实施例的运维装置，动力机构包括直流电动机1，直流电动机1由可编程控制器实现正转、反转、起动与制动。直流电动机1由可编程控制器控制，为运维装置提供动力输入。

本实施例中，动力机构为直流电动机1，由可编程控制器实现正转、反转、起动与制动，以实现光伏运维装置的往复运动，单次行走路程200m，行驶速度为20m/min。

本实施例的运维装置，直流电动机1采用藤尺电机d6bld450-24gu-30s型无刷减速电机，减速比为150。直流电动机1的驱动器选择bld750。

本实施例中，电机选用藤尺电机d6bld450-24gu-30s型无刷减速电机，减速比为150，驱动器选择bld750，通过驱动器内部的plc模块实现正反转。

本实施例的运维装置，传动机构包括交叉带传动2和锥齿轮组3。

本实施例的运维装置，执行机构包括工业用刷4和行走轮5a、5b。

本实施例中，交叉带传动2实现主动轮和从动轮同步逆向转动，锥齿轮组将运动传输到行走轮5a、5b和工业用刷4。

本实施例中，工业用刷4实现装置清洁功能，行走轮5a、5b实现装置行走和导向功能。

本实施例的运维装置，交叉带传动2包括主动轮、从动轮和交叉带，传动比为1：1，交叉带主动轮与直流电动机1输出轴同轴转动。

本实施例中，交叉带主动轮与直流电动机1输出轴同轴转动，以保证转速和转向相同，交叉带的设置以实现主动轮和从动轮的同步逆向转动。

本实施例的运维装置，交叉带传动2的主动轮2a和从动轮2c通过轴套和轴承确定安装位置。锥齿轮组设置两组3a、3b，包括了锥齿轮组主动轮3a1、3b1和锥齿轮组从动轮3a2、3b2，传动比为1：1，一侧锥齿轮组主动轮与交叉带主动轮同轴转动，另一侧锥齿轮组主动轮与交叉带从动轮同轴转动。

本实施例的运维装置，行走轮设置两组5a、5b，工业用刷4与两组锥齿轮组3a、3b的从动轮同轴转动，两组行走轮5a、5b与两组锥齿轮组3a、3b的主动轮同轴转动。

本实施例的运维装置，行走轮5a、5b采用挡边滑轮，滑轮宽度40mm与光伏板6厚度相同。

本实施例的运维装置，工业用刷4长1600mm。

本实施例的运维装置，光伏板6尺寸为1650×992×40mm。

本实施例的运维装置，机架7尺寸适配分布式光伏电站的运维装置的动力机构、传动机构、执行机构尺寸。机架的外形尺寸最大长度为1917mm，宽度为194mm，左侧高度为440mm，右侧高度210mm，螺旋辊毛刷顶端与机架最小距离为22mm。

本实施例的运维装置，机架7底部与光伏板6接触区域粘贴有清结海绵。

本实施例中，机架7（含清洁海绵8）实现支承和维护功能，其中的清洁海绵8一方面缓解挡边滑轮处的压力，另一方面完成一部分清扫任务。工业用刷可以采用由耐磨尼龙丝制成的螺旋辊毛刷，清洁海绵可以采用纳米海绵。工业用刷的长度基本覆盖光伏板的清洁范围，机架底部还粘贴了海绵也能实现一部分的清洁功能，“工业用刷+清洁海绵”组合清洁模式，预期清洁质量达到99%，清洁面积大，清洁质量高，运维功能实现可靠，工作效率高。

本实施例中，动力机构中的直流电动机1与机架7通过法兰盘螺栓连接；交叉带传动2的主动轮2a和从动轮2c通过轴套和轴承等确定安装位置；锥齿轮组3a、3b由减速器的法兰盘与机架7螺栓连接。

由机架、动力机构、传动机构和执行机构组成的本实施例的分布式光伏电站的运维装置，结构简单，方便维护。该运维装置的直流电动机外接直流电源供电，带动传动机构和执行机构工作，运维装置放置在光伏板上，清洁方法是采用无水清洁的清洁形式，执行机构携带的工业用刷实现对光伏板的清洁功能，机架底部粘贴清洁海绵也能完成一部分清扫功能，运维装置的工作环境温度为-40℃～70℃，防护等级为ip65，可以在坡度为0°～30的光伏板上完成清洁任务。工业用刷的长度基本覆盖光伏板的清洁范围，机架底部还粘贴了海绵也能实现一部分的清洁功能，清洁面积大，清洁质量高，功能实现可靠，工作效率高，尤其适用于屋顶分布式光伏电站的日常运维。

以上所述仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非是对本发明的范围进行限定；以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围；在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的任何修改、等同替换、改进等，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。