一种基于清洁水循环的太阳能板大颗粒自动除尘系统的制作方法

本专利涉及一种基于清洁水循环的太阳能板大颗粒自动除尘系统，属于光伏除尘设备领域。

背景技术：

太阳能是被认为最有前景的能源之一，随着能源问题的日益严重，节能减排已经成为了一个令人关注的问题，太阳能已经成为各国竞相开发的绿色能源，同时，随着使用时间的积累，电池板迎光面会逐渐积累一层灰尘主要是无机物sio2和有机物污染物(鸟粪)等，既削弱了太阳能电池板对光的吸收，影响电池的发电量，也容易因为“热岛效应”造成电池局部发热而损坏。

目前对于太阳能板的清洁方式有三大类：第一类人工利用工具对光伏组件的表面进行定期的清洗，现在大部分地区的光伏电站都是使用这种方法。但与此同时带来较大的人工成本；第二类是将光伏组件的表面的钢化玻璃用自清洁玻璃代替，对于自清洁玻璃的研究大部分处于实验阶段，且成本昂贵，难以大规模推广。第三类方式为机械装置，以依附于光伏组件的机械移动装置，或利用滚刷，或高压吹扫效果不明显，利用喷水装置一则担心水量，二则担心耗费人力进行现场操作，制约了其进一步发展。如专利201820633006.6，仅仅考虑了自动控制，对于大颗粒的灰尘和难以清除的鸟粪无能为力，再如专利201710646404.1，对清洁水进行了回收利用，但第一次清洁过程中就花费了大量水资源，有很大提高的空间。为了减轻或消除“热斑”影响，在光伏组件接线盒内接入集成旁路二极管，可以在大规模光伏发电系统中，特别是直流端电压较高的系统中起到非常积极的作用，但是组件接线盒中的旁通二极管只能解决组件大面积遮阴对组件输出的影响，对于组件内的个别电池的遮阴或者“热斑”问题而起不到根本作用。通常是组件被局部或全部遮阴时，被遮阴的部分仍有20％到30％的散射辐射到组件上，这时旁通二极管不起作用。

本专利充分考虑了上述问题，其优势在于大颗粒可探测，易清除，节约水量，除尘装置电量有来源。为了解决组件内个别的遮阴和“热斑”采用红外线成像仪拍摄红外图像，可以非接触方式快速发现并定位在大面积太阳能板上的电池热斑；针对大颗粒的灰尘和鸟粪，使用碱性清洗剂清除；为了节水，增加了回收装置，对于回收清洁水，用絮凝剂、活性炭和过滤网组成的过滤装置来净化，并收集雨水同样这样过滤后一并使用；对于除尘控制器的电量来源，接入太阳能板，通过太阳能控制器稳定电压电流，并联一个蓄电器，储存多余电量，当出现大雨大雾等极端天气，太阳能板不能正常工作时，蓄电池为太阳能除尘装置供电。

技术实现要素：

本专利的目的是一种基于清洁水循环的太阳能板大颗粒自动除尘系统。

本系统由太阳能板、手机和电脑处理设备、数据传输单元、除尘装置控制器、温湿度传感器、光照风速传感器、太阳能控制器、蓄电池、步进电机、红外线热成像检测仪、喷淋装置、毛刷、连接杆、限位开关、横向固定架、纵向固定架、回水池、回水管、净化水箱、供水箱、水泵、雨水处理箱、混合箱、供水管、电子流量阀、进水截止阀、框架导轨、工作框架、引入水管、第一过滤装置、第二过滤装置、第一排污阀、第二排污阀、第一喷嘴、第二喷嘴、第三喷嘴、第四喷嘴组成。

其中除尘装置控制器有三个连接出口和五个连接入口，第一出口连接着步进电机，第二出口连接着电子流量阀，第三出口连接着数据传输单元；五个入口分别连接着数据传输单元、温湿度传感器、光照风速传感器、太阳能控制器、红外线热成像检测仪。其中数据传输单元另一侧还连接着手机和电脑处理设备，太阳能控制器一端连接太阳能板，另一端连接蓄电池。热成像检测仪由两边的横向固定架固定在太阳能板的正上方，横向固定架连接在两边的纵向固定架上，纵向固定架下方装有毛刷。纵向固定架上方连接着喷淋装置，下方连接回水池；回水池通过回水管与净化水箱连接。喷淋装置上设有第一喷嘴、第二喷嘴、第三喷嘴、第四喷嘴。

供水箱包含两个入口和一个出口，第一个入口连接着混合箱，混合箱与雨水处理箱和引入水管相连；供水箱第二个入口连接着处理水箱，净化水箱通过回水管与回水池相连。供水箱的出口通过供水管依次连接着水泵、电子流量阀、进水截止阀、喷淋装置；喷淋装置上装有第一喷嘴、第二喷嘴、第三喷嘴、第四喷嘴。

雨水处理箱内部装有第一过滤装置，一边与混合箱相连，一边装有第一排污阀，净化水箱内部也装有过滤装置，一边与供水箱相连，另一边装有第二排污阀。第一过滤装置和第二过滤装置均是由絮凝剂、活性炭和过滤网组成。

整个工作框架右下方安装步进电机，步进电机输出轴与连接杆相连接，喷淋装置在框架导轨上左右移动。在工作框架的左侧安装限位开关。

系统运行过程为：雨水处理箱收集雨水，将经过第一过滤器过滤后的雨水，在混合箱中添加碱性清洁剂美国ge贝迪碱性膜清洗剂mct511，对于有机物去除特别有效，稀释ph保持在10.5±0.5，可重复使用，通常的稀释比例为整个清洗系统的1％到3％。雨水处理箱一边装有第一排污阀，排除滤渣；混合箱的清洁水，送入供水箱中，用水泵由供水管经电子流量阀、进水截止阀，喷淋装置通过第一喷嘴、第二喷嘴、第三喷嘴、第四喷嘴均匀地分块清洗太阳能板；清洗过后清洁水被回水池收集，由回水管送入净化水箱中，净化水箱装有第二过滤装置，过滤装置由絮凝剂、活性炭和过滤网组成，滤渣由第二排污阀排出；净化后的清洁水进入供水箱中。

横向固定架上装有红外线热成像检测仪，对太阳能板表面的“热斑”进行检测探查，横向固定架两侧连接着纵向固定架，纵向固定架装有垂直向下的毛刷；电子流量阀的启停由除尘装置控制器控制，除尘装置控制器的电量来源平时来源自太阳能板多余的电量，两者间还串联着太阳能控制器，由于太阳能板发电的电流电压不稳定，用太阳能控制器来稳定，太阳能控制器还连接一个蓄电池，当出现大雨大雾等极端天气时，太阳能板不能正常工作，此时用蓄电池给除尘装置控制器供电；除尘装置控制器一边控制电子流量阀的启停，一边控制着步进电机，步进电机驱动连接杆移动工作框架在框架导轨上移动。在工作框架上的纵向固定架上垂直向下装有毛刷，实现横向的二次清洁。

除尘装置控制器同时连接着温湿度传感器、光照风速传感器，检测周围环境，应选择晴朗天气进行热像检查，因为云朵会降低太阳辐射强度，并产生热辐射干扰；无风安静的环境也比较有利，因为太阳能电池板表面的任何气流会造成传递性冷却，从而降低热梯度；空气温度越低，潜在热对比度就越高，利用温湿度传感器，光照风速传感器在最适合的天气环境下检测除尘。

附图说明

附图1为本专利的原理图。

附图1中的标号名称：1.太阳能板、2手机和电脑处理设备、3.数据传输单元、4.除尘装置控制器、5.温湿度传感器、6光照风速传感器、7.太阳能控制器、8.蓄电池、9.步进电机、10.红外线热成像检测仪、11.喷淋装置、12.毛刷、13连接杆、14.限位开关、15.横向固定架、16.纵向固定架、17.回水池、18.回水管、19.净化水箱、20.供水箱、21.水泵、22.雨水处理箱、23.混合箱、24.供水管，25.电子流量阀、26.进水截止阀、27.框架导轨、28.工作框架、29引入水管、30.第一过滤装置、31.第二过滤装置、32.第一排污阀、33.第二排污阀、34.第一喷嘴、35.第二喷嘴、36.第三喷嘴、37.第四喷嘴。

具体实施方式

如图1所示，一种基于水循环自动检测大颗粒灰尘清除系统主要包括1.太阳能板、2手机和电脑处理设备、3.数据传输单元、4.除尘装置控制器、5.温、湿度传感器、6光照风速传感器、7.太阳能控制器、8.蓄电池、9.步进电机、10.红外热成像检测仪、11.喷淋装置、12.毛刷、13连接杆、14.限位开关、15.横向固定架、16.纵向固定架、17.回水池、18.回水管、19.净化水箱、20.供水箱、21.水泵、22.雨水处理箱、23.混合箱、24.供水管、25.电子流量阀、26.进水截止阀、27.框架导轨、28.工作框架、29.引入水管、30.第一过滤装置、31.第二过滤装置、32.第一排污阀、33.第二排污阀、34.第一喷嘴、35.第二喷嘴、36.第三喷嘴、37.第四喷嘴。

使用安装在横向固定架15的红外线热成像检测仪10对分块的太阳能板1的表面进行检测“热斑”，红外线热成像检测仪10将辐射信号转变成电信号，除尘装置控制器4里的电子组件对电信号处理分析后启动电子流量阀25，清洁水经喷淋装置11上的第一喷嘴34，第二喷嘴35，第三喷嘴36，第三喷嘴37喷洒，按设定时长清洗，例如十分钟后，再次检测，如果仍有“热斑”在其表面再次启动，两次后发现还有“热斑”则放弃这块区域的清洗，转而通过数据传输单元3向手机和电脑处理设备2发出信号。提醒工作人员需人工处理。然后除尘装置控制器4驱动步进电机9移动工作框架28至太阳能板1的下一区域。

从供水箱20出来的清洁水，从供水管24里经过水泵21、电子流量阀25和进水截止阀26，从喷淋装置11上的喷嘴34均匀清洗分块的太阳能板1，然后由回水池17经回水管18进入净化水箱19。净化水箱19的废水经第二过滤装置31，第一过滤装置30和第二过滤装置31均由活性炭、絮凝剂和过滤网组成，净化水箱19另一端装有第二排污阀33，净化后的清洁水进入供水箱中20。供水箱20的另一端，由平常收集的雨水处理箱22，把经过第一过滤装置30处理的雨水，在混合箱23加入清洁剂美国ge贝迪碱性膜清洗剂mct511，稀释ph保持在10.5±0.5，可重复使用，通常的稀释比例为整个清洗系统的百分之一到百分之三，使清洁水其成碱性，送入供水箱20中；雨水处理箱22和净化水箱19分别装有第一排污阀32和第二排污阀33，定期排出滤渣。雨水和废水的二次利用以此来节水；喷淋装置11与第一喷嘴34、第二喷嘴35、第三喷嘴36、第四喷嘴37间采用渐缩管，以增加出口压力。

除尘装置控制器4的电源通过太阳能控制器7连接着太阳能板1，平常使用太阳能板1发电的多余电量，还连接着蓄电池8，将多余电量储存在蓄电池8中，当大雨大雾等极端天气，太阳能发电不稳定，则用蓄电池8对除尘装置控制器4供电。除尘装置控制器4还同时连接着温、湿度传感器5和光照风速传感器6进行对周围环境的检测，应选择晴朗天气进行热像检查，因为云朵会降低太阳辐射强度，并产生热辐射干扰；安静的环境也比较有利，因为太阳能电池板表面的任何气流会造成传递性冷却，从而降低热梯度；空气温度越低，潜在热对比度就越高；手机和电脑处理设备2通过数据传输单元3连接着除尘装置控制器4，方便人为控制，同时除尘装置控制器4的操作状况能通过传输数据单元3反馈给手机和电脑处理设备；除尘装置控制器4连接电子流量阀25和步进电机9，当对一个区域清洗完毕后，驱动步进电机9移动至下一区域；步进电机9驱动连接杆13移动工作框架28在框架导轨27上移动。在工作框架28上的纵向固定架16上垂直向下装有毛刷12，实现横向的二次清洁。