一种全自动智能化旋转式光伏板清洗装置及方法与流程

本技术涉及光伏板清洁，具体涉及一种全自动智能化旋转式光伏板清洗装置及方法。

背景技术：

1、随着太阳能光伏发电产业的飞速发展，大面积光伏电站已广泛部署于户外场地、沙漠戈壁、工业厂区等各类场景。光伏板作为光伏发电系统的核心组件，其表面清洁度直接决定光电转换效率——光伏板长期暴露于户外环境中，易附着灰尘、浮尘、鸟类粪便等各类污染物，其中积尘会直接遮挡光线，导致发电效率显著下降，据统计，积尘严重时光伏板发电效率可降低30%-50%；鸟类粪便等污渍粘附性强，部分还具有酸性，不仅会进一步降低光伏板透光率，还会腐蚀其表面涂层，引发热斑效应，大幅缩短光伏板使用寿命。

2、目前，现有光伏板清洁装置仍存在诸多技术缺陷：多数无水清洁装置仅能实现有限基础浮尘清除，清洁的面积有限耗时长等，无法及时有效去除鸟类粪便等污渍，清洁效果难以满足实际运维需求；部分清洁装置自动化程度较低，需依赖人工值守和操作，无法适配大面积光伏电站的规模化运维场景；少数具备喷淋功能的清洁装置需依赖外部水源，在沙漠戈壁等水资源匮乏的光伏部署区域难以推广应用，且无法实现污渍的精准识别与针对性清洁；同时，现有装置大多缺乏雨雪收集与循环利用功能，未能充分借助自然降水实现高效清洁，节能性和环保性不足。

3、此外，传统装置的较为简单是定时清洁，采用单一清洁模式，无法根据日常积尘、雨雪天气、污渍等不同场景灵活调整清洁策略，易出现清洁不及时、能源与水资源浪费、清洁效果不均衡和光伏板损伤等问题。因此，研发一种兼具无水除尘、雨雪利用、污渍及时清洁功能，且全流程自动化、智能化的光伏板清洗装置，成为解决现有技术不足、推动光伏电站高效运维的关键。

技术实现思路

1、第一方面，本技术提供一种全自动智能化旋转式光伏板清洗装置，包括光伏板组、清洗执行机构和控制组件，

2、所述光伏板组包括沿第一方向排布的多排光伏板阵列，相邻两排光伏板阵列之间通过集水槽及预留间隙分隔；单排光伏板阵列沿与第一方向相交的第二方向延伸，每两块沿第二方向相邻的光伏板拼接形成一个清洁单元，两块光伏板之间留有拼接缝隙，该拼接缝隙的中心为清洗执行机构的安装工位；

3、所述清洗执行机构对应每个所述清洁单元设置，包括驱动单元、毛刷清扫臂和原点检测单元；所述驱动单元固定于拼接缝隙下方，用于驱动所述毛刷清扫臂以拼接缝隙中心为圆心在光伏板上表面旋转清扫；所述原点检测单元用于检测毛刷清扫臂是否到达预设初始位置；

4、所述控制组件包括plc控制器，所述plc控制器与本排内的驱动单元和原点检测单元电连接；所述plc控制器用于响应于清洁作业结束，控制所述驱动单元使所述毛刷清扫臂继续旋转，并基于所述原点检测单元检测到所述毛刷清扫臂到达所述预设初始位置的信号，控制所述驱动单元停止，使所述毛刷清扫臂归位至所述预设初始位置。

5、所述驱动单元包括电机，所述电机固定于拼接缝隙下方，其电机输出轴向上伸入拼接缝隙内且轴向与光伏板板面垂直；所述毛刷清扫臂的根部与电机输出轴固定连接，毛刷清扫臂沿光伏板上表面延伸，其下表面设有柔性耐磨毛刷，所述毛刷通过可拆卸连接件装配；所述毛刷清扫臂的旋转半径大于所述清洁单元的外接圆半径，使毛刷清扫臂旋转一周扫过清洁单元内的全部光伏板上表面。

6、所述清洗执行机构还包括镀锌钢板条和防水箱体；所述镀锌钢板条沿拼接缝隙的长度方向布置并固定于两块光伏板的下表面，所述防水箱体固定于镀锌钢板条的中部且位于拼接缝隙正下方；所述驱动单元设置于防水箱体内。

7、所述原点检测单元包括固定支架、启动电感式接近开关、停止电感式接近开关和电感式接近开关接触杆；所述固定支架固定于所述电机的本体，所述启动电感式接近开关和所述停止电感式接近开关沿电机输出轴旋转圆周方向紧邻布置于固定支架上；所述电感式接近开关接触杆为金属杆体，一端固定套接于电机输出轴上，另一端沿径向向外延伸，电感式接近开关接触杆随电机输出轴同步旋转并依次扫过启动电感式接近开关和停止电感式接近开关上方以产生检测信号；所述停止电感式接近开关设置位置与所述预设初始位置相对应，当电感式接近开关接触杆触发停止电感式接近开关时，毛刷清扫臂处于预设初始位置；所述启动电感式接近开关用于装置上电时毛刷清扫臂的原点寻位与位置校验。

8、还包括雨雪收集喷淋机构，所述雨雪收集喷淋机构包括所述集水槽、过滤结构、过滤膜、储水箱、水泵、喷淋管和喷淋头；所述集水槽沿所述第二方向倾斜设置，其出水口通过管路依次经过滤结构、过滤膜与储水箱连通；所述储水箱固定于光伏板组的支架下方，侧壁设有溢水口，底部设有排污口；所述过滤结构为串联的多级结构；所述水泵的进水端通过进水管与储水箱连通，出水端通过出水管与喷淋管连通；所述喷淋管沿拼接缝隙的长度方向固定于拼接缝隙的上部，若干所述喷淋头设置于喷淋管上，喷淋头的喷射方向朝向清洁单元的光伏板上表面；所述水泵的控制端与所述plc控制器电连接。

9、所述喷淋头固定于拼接缝隙上部的两端，喷淋头的喷射范围覆盖整个清洁单元的光伏板上表面。

10、所述控制组件还包括智能摄像头和雨雪感应器；每个清洁单元配置至少一个智能摄像头，用于采集对应清洁单元表面的图像；所述雨雪感应器设于光伏板拼接缝隙的顶部，用于检测环境雨雪状态；所述plc控制器分别与所述智能摄像头和雨雪感应器电连接。

11、单排光伏板阵列中的多套清洗执行机构沿所述第二方向依次划分为至少一个控制分组，由对应排的plc控制器管控；相邻控制分组的清洁启动时序彼此错开预设时间间隔。

12、第二方面，本技术提供一种全自动智能化旋转式光伏板清洗方法，应用于如第一方面中任一项所述的全自动智能化旋转式光伏板清洗装置，其中，包括：

13、建立各智能摄像头与清洁单元的对应关系，并根据每个清洁单元的边界角点，在对应智能摄像头的采集图像中划定有效识别区域，使图像识别仅针对有效识别区域内的画面进行；

14、plc控制器根据预设条件或接收到的信号，选择性地执行定时清洁模式、雨雪清洁模式和污渍针对性清洁模式中的至少一种；

15、在任一清洁模式下，当清洁持续时长达到预设值后，plc控制器控制对应毛刷清扫臂保持旋转进入归位流程，直至接收到原点检测单元发出的到达预设初始位置的信号时，plc控制器控制对应驱动单元停机，使毛刷清扫臂归位至预设初始位置。

16、所述定时清洁模式具体包括：plc控制器按照预设的时间周期，向同一控制分组内满足启动条件的各驱动单元发送启动指令，驱动对应多台驱动单元同步运转，带动毛刷清扫臂旋转执行清洁；到达预设清洁时长后，plc控制器控制该分组内各驱动单元进入归位流程，各毛刷清扫臂分别旋转至各自对应的原点检测单元触发预设初始位置信号时，plc控制器逐一控制对应驱动单元停机；

17、所述雨雪清洁模式具体包括：plc控制器接收到雨雪感应器输出的雨雪信号后，暂停定时清洁模式，并控制本排对应范围内的毛刷清扫臂启动旋转清洁；达到预设清洁时长后，plc控制器控制各毛刷清扫臂执行归位流程，使其分别停至预设初始位置；当雨雪信号消失后，plc控制器恢复执行定时清洁模式；

18、所述污渍针对性清洁模式具体包括：智能摄像头对有效识别区域内的图像进行污渍识别，当识别到污渍时，向对应排的plc控制器发送污渍清洁请求，该请求至少包含清洁单元编号和识别时间；plc控制器将接收到的污渍清洁请求按识别时间先后顺序加入任务队列，并依据任务队列依次执行清洁操作：对队列中的每个清洁单元，先启动水泵喷淋，同时启动驱动单元带动毛刷清扫臂旋转清洗，达到预设清洁时长后关闭水泵并使毛刷清扫臂归位至预设初始位置；其中，若目标清洁单元当前已处于清洁运行状态或已有对应的污渍清洁请求存在于任务队列中，plc控制器不再重复加入该清洁单元的污渍清洁请求；当相邻的两台智能摄像头对同一污渍产生重复识别结果时，plc控制器根据污渍中心点所在的清洁单元确定归属，仅生成一条对应的污渍清洁请求；当识别的污渍跨越相邻两个清洁单元时，plc控制器分别生成两条污渍清洁请求并依序执行。

19、本技术通过竖向阵列分隔、横向分组错峰配合6点钟原点归位的布局设计，从空间与时序层面避免毛刷清扫臂碰撞，可安全适配大面积光伏电站规模化部署；以两块光伏板为清洁单元的360°旋转清扫结构可实现清洁面全覆盖，清洁效率高；集成定时、雨雪、污渍针对性三种清洁模式，可根据环境与污渍状态自动切换，全流程无人化运行，有效降低运维成本；搭配雨雪收集过滤循环系统，可借助自然降水实现深度清洁与喷淋供水，无需依赖外部水源，节水环保且适配缺水场景。