一种智能光伏清洁巡检车的制作方法

本发明属于光伏面板清洁，具体涉及一种智能光伏清洁巡检车。

背景技术：

1、光伏面板，是太阳能光伏发电系统的简称，是一种利用太阳电池半导体材料的光伏效应，将太阳光辐射能直接转换为电能的一种新型发电系统。在光伏面板长期使用时，光伏面板表面会存放大量灰尘，这时需要对光伏面板进行清理，防止光伏面板的能量转化能力下降，提高光伏面板工作效率。为了有效地清洁光伏面板，可以采用很多种不同的技术路线，各有其优缺点。

2、纯人工清洗。人工使用清洁套件进行光伏面板清洁，目前市面上已经有许多公司生产用于清洁太阳能电池板的刷子和软管系统。这种方法可以有效地清洁面板，但随着太阳能电站规模的增加，人员的低效率导致无法全部进行人工清洁，同时还会大大增加运维成本。

3、人工+清洗机械。由人员操作清洗设备，对光伏面板进行清洗。一般情况下为人工开拖拉机或大型储水罐车对光伏面板表面进行刷洗或喷水清洗。清洗设备主要分为两种，一种为喷水式，一种为喷水+毛刷式。纯喷水式清洗需要大量清水，对于水质有严格的要求，即便如此，水对光伏面板及其他配件也有不小的腐蚀性，长期使用会导致光伏面板锈蚀。此外，由于是人对机械进行操控，稍有不慎就会导致车体或清洁设备与光伏面板发生碰撞，造成损失。

4、压电系统。声学压电系统以水作为清洁剂，在压缩波的稀薄循环期间，在太阳能电池板的表面周围散布0.1-1mm深的水进行清洁。在被称为超声波空腔的稀薄过程中，液体中会产生真空，这个空腔通过吸入太阳能电池板表面的灰尘来清洁电池板。基于线性压电致动器的太阳能光伏电池板清洁系统在雨刷器和太阳能电池板之间具有适当的压力。调节致动器可以驱动雨刷器，通过振动灰尘使其远离太阳能电池板表面，从而有效清洁和擦拭灰尘层。压电致动器的位移量受限于压电系数、元件形状、外加电场等因素，可能不足以覆盖光伏面板的全部表面。对工作环境要求较高，需要防水、防尘、防腐蚀等措施，否则可能影响其性能和寿命。维护成本也较高，需要专业的技术支持和服务。

5、电动帘系统。在有干燥灰尘的地方可以通过对驻留在模块表面的灰尘颗粒施加合适的电场来处理灰尘。这种清洁机制需要干燥的模块表面，其适用性仅限于相对湿度低于60％的地方，局限性较大。

6、自清洁机制。可以在太阳能电池板表面涂覆半透明的自清洁纳米膜，以避免灰尘沉积在电池板中。自清洁纳米膜由超亲水性材料或超疏水性材料制成。在使用超亲水性方法中，雨水会散布在整个太阳能电池组件中，并清除灰尘。在使用超疏水材料的情况下，水滴会迅速脱落，携带灰尘颗粒。这种方法的应用往往是在雨水充沛的地方，在干旱地区不可行。

7、机器人系统。目前在光伏清洁领域使用的机器人基本都为固定或吸附在光伏面板表面的小型清洁机器人，一般由驱动器、毛刷系统、电池系统等组成。该系统上使用的毛刷体积小，在清理灰尘较多的光伏面板时，清洁效果差。同时由于其上布置的电池容量有限，不易更换，因此在短时间工作后就需要停止工作进行充电，效率低下。同时由于机器人紧贴光伏面板，无法做到对较厚积雪的清理，从而导致冬季产生积雪后光伏电站无法正常进行生产。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种智能光伏清洁巡检车。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

2、本发明提供了一种智能光伏清洁巡检车，包括智能集成控制系统、可移动底盘、机械臂系统和清洗组件，其中，

3、所述机械臂系统包括机械臂和机械臂驱动机构，所述机械臂的下端连接至所述可移动底盘，上端固定连接所述清洗组件，所述机械臂驱动机构能够在所述智能集成控制系统的控制下驱动所述机械臂移动；

4、所述智能集成控制系统用于规划车辆行驶路线，获取车辆行驶过程中的反馈信息并控制清洁巡检车按照规划路线行驶；还用于根据车辆行驶过程中的反馈信息以及所述机械臂和所述清洗组件反馈的压力信息和视觉信息，控制所述机械臂上升或下降，以调节所述清洗组件与光伏面板表面的贴合位置；

5、所述清洗组件包括图像采集模块、吸尘模块和水洗模块，其中，所述吸尘模块用于对光伏面板表面的灰尘进行吸扫，所述图像采集模块用于实时获取已清扫的光伏面板表面的图像数据并传输至所述智能集成控制系统，所述智能集成控制系统还用于根据所述图像数据判断所述光伏面板上是否存在难以通过吸尘模块清理的异物并控制所述水洗模块进行水洗。

6、在本发明的一个实施例中，所述可移动底盘上设置有行走驱动器、电池箱和电源管理器，其中，

7、所述电源管理器电连接所述电池箱和所述智能集成控制系统，所述电源管理器用于在所述智能集成控制系统的控制下通过所述电池箱向所述智能光伏清洁巡检车中的电气元件进行供电；

8、所述行走驱动器连接至所述电源管理器，用于在所述智能集成控制系统的控制下驱动所述移动底盘移动。

9、在本发明的一个实施例中，所述智能集成控制系统包括智能处理器、前向视觉传感器、两个激光雷达、卫星定位系统和惯性导航单元，其中，

10、所述前向视觉传感器设置在所述可移动底盘的正前方，用于判断车辆前方是否有障碍物或深坑；

11、所述两个激光雷达分别设置在所述前向视觉传感器的两侧，用于对车辆两侧直线方向的物体位置进行探测，获得物体位置及距离信息；

12、所述卫星定位系统设置在所述可移动底盘的上表面，用于获得车辆的位置信息及海拔高度信息；

13、所述惯性导航单元设置在所述可移动底盘的内部腔体中，用于实时采集车辆的姿态信息，所述姿态信息包括车辆的俯仰角度，滚转角度和偏航角度；

14、所述智能处理器包括无人驾驶控制器和任务控制器，其中，所述无人驾驶控制器用于规划车辆行走路线，获取所述前向视觉传感器、所述激光雷达、所述卫星定位系统和所述惯性导航单元的反馈信息，并通过融合计算后控制车辆按照规划路线行驶；所述任务控制器用于根据来自所述无人驾驶控制器的反馈信息以及所述机械臂和所述清洗组件反馈的压力信息和视觉信息，控制所述机械臂上升或下降，以调节所述清洗组件与光伏面板表面的贴合位置。

15、在本发明的一个实施例中，所述图像采集模块为可见光红外热成像仪，设置在所述机械臂的上方，用于获得光伏面板表面的图像信息并反馈至所述智能处理器。

16、在本发明的一个实施例中，所述吸尘模块包括辊刷驱动器、清洁辊刷、辊刷连接座、集尘罩、风机、吸尘嘴、集尘器、风管和安装支架，其中，

17、所述清洁辊刷的两端分别通过所述辊刷连接座安装在所述安装支架上，所述辊刷驱动器固定在所述安装支架内部并电连接所述电源管理器，所述辊刷驱动器能够在所述电源管理器的控制下驱动所述清洁辊刷转动；

18、所述风机设置在所述可移动底盘上且电连接所述电源管理器，所述吸尘嘴固定设置在所述安装支架的下方；

19、所述集尘罩罩在所述安装支架上方，所述风管的一端连接所述吸尘嘴，另一端连接所述集尘器，所述吸尘嘴用于在所述风机的驱动下吸附光伏面板表面的灰尘或杂质并通过所述风管收集到所述集尘器中。

20、在本发明的一个实施例中，所述清洗组件还包括雷达测距传感器和ai视觉传感器，其中，

21、所述雷达测距传感器设置在所述集尘罩的前侧，用于测量所述清洗组件与光伏面板表面之间的距离信息，将距离信息传递至所述任务控制器；

22、所述ai视觉传感器设置在所述集尘罩的前侧，用于判断光伏面板位置，并将位置信息传递至所述任务控制器；

23、所述任务控制器能够根据光伏面板位置以及所述清洗组件与光伏面板表面之间的距离信息驱动所述机械臂升降，以将所述清洁辊刷调整至适当位置。

24、在本发明的一个实施例中，所述吸尘模块还包括压力传感器，所述压力传感器设置在所述清洁辊刷上，用于在吸扫过程中获取所述清洁辊刷与光伏面板表面之间的压力信息并反馈至所述智能处理器，所述智能处理器能够根据所述压力信息驱动所述机械臂升降，以调节所述清洁辊刷与光伏面板表面之间的距离。

25、在本发明的一个实施例中，所述水洗模块包括水管、喷水嘴、水泵和水箱，其中，

26、所述水箱设置在所述可移动底盘上，所述水泵安装在所述水箱内部并且电连接所述电源管理器，所述水管的一端连接所述水箱，另一端连接所述喷水嘴，所述喷水嘴设置在所述安装支架上；

27、所述水泵能够在所述电源管理器的控制下使所述水箱中的液体经过所述水管从所述喷水嘴喷出。

28、在本发明的一个实施例中，所述水洗模块包括多个喷水嘴，所述多个喷水嘴沿所述安装支架的横向方向等间距地设置在所述安装支架上。

29、在本发明的一个实施例中，所述智能光伏清洁巡检车还包括启动开关，所述启动开关安装在所述可移动底盘上。

30、与现有技术相比，本发明的有益效果有：

31、1、节约人力、油料成本。本发明的智能光伏清洁巡检车采用全电动力，单块磷酸铁锂电池的循环使用寿命达到了2000-3500次，按照平均2500次充放电循环次数来计算，每小时使用成本约为2元。本发明的清洁巡检车为无人智能化设计，后台软件系统操作人员可一人同时监控5台以上车辆进行作业，大大节约了人力。

32、2、可适应复杂地形，同时兼有避障功能，增加作业安全性。本发明使用智能处理器以及多路传感器，可在车辆行进过程中实时采集车辆姿态、位置以及障碍物信息，经智能处理器控制的车辆可提前感知地形信息，尤其是遇到坑洼地面时，车身下沉前，智能处理器可提前告知任务控制器，实现机械臂的提前上升，可大大增加作业安全性。

33、3、全天候，由于采用无人化设计，无论白天还是黑夜，刮风下雨，均可实现对光伏面板的清洁；全地域可用，不受地区限制，有水无水地区均可工作；可实现冬季积雪清理，在更换了专用积雪辊刷后，可有效清除寒冷地区光伏面板上的积雪；可自主实现尘土的无水快速清洁及顽固污渍的有水重点清洁；压力传感器感知清洁辊刷与光伏面板之间的压力，可有效避免压力过大导致的光伏面板损伤。

34、4、实现光伏面板清洁的同时，对面板进行巡检。在机械臂末端搭载有可见光及红外热成像仪，可实时将采集到的光伏面板图像信息进行处理及传回后台软件。一旦发现问题，后台软件会进行报警提示。

35、以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。