用于光伏板清洗设备的导航方法、导航装置及存储介质与流程

1.本发明涉及自动化设备技术领域，尤其涉及一种用于光伏板清洗设备的导航方法、导航装置及存储介质。


背景技术：

2.光伏板组件是一种暴露在阳光下便会产生直流电的发电装置，由几乎全部以半导体物料(例如硅)制成的薄身固体光伏电池组成。由于长时间暴露在户外，为保障光伏板正常发电工作，需要定时给光伏板的表面进行清洁工作。
3.目前光伏板的清洁大多数采用人工清洗方式，该方式人工成本费用高、清洁效果一致性差，并且该清洁方式在屋面清洗时存在人身安全等风险；也有采用机器自动清洗光伏板的方式，但该方式由于缺乏有效的导向措施，机器容易偏离清洗轨道从而影响清洗效果。
4.上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。


技术实现要素：

5.本发明的主要目的在于提供一种用于光伏板清洗设备的导航方法、导航装置及存储介质，旨在解决现有的光伏板清洗机器缺乏有效的导向措施，导致机器容易偏离清洗轨道从而影响清洗效果的技术问题。
6.为实现上述目的，本发明提供一种用于光伏板清洗设备的导航方法，包括如下步骤：
7.按预设行进信号行进，并检测设于光伏板上预设的目标物；
8.当检测到所述目标物时，获取与所述目标物的相对位置；
9.根据所述相对位置调整行进方向，朝向最近的目标物的方向行进；
10.当检测到所述光伏板的边界时，停止行进。
11.可选地，所述根据所述相对位置调整行进方向，朝向最近的目标物的方向行进的步骤包括：
12.根据所述相对位置，得出方向偏离值；
13.根据所述方向偏离值，通过积分调节得出速度差值；
14.根据所述速度差值调整清洗设备两侧的驱动电机的速度，并且朝向最近的目标物的方向行进。
15.可选地，所述方向偏离值通过公式y＝8-x所得，所述速度差值通过积分公式e(z)＝kp*y ki*e(z)所得，其中，x为清洗设备与所述目标物的相对位置，kp与ki为预设的调节速率参数。
16.可选地，所述根据所述相对位置调整行进方向，朝向最近的目标物的方向行进的步骤之后，还包括：
17.获取清洗设备最近一次检测到所述目标物后的行进距离，比对所述行进距离与预设的行进阈值；
18.判断所述行进距离是否超出所述预设的行进阈值，若超出所述预设的行进阈值，则停止行进并且报警，若没有超出所述预设的行进阈值，则继续行进；
19.当检测到目标物时，清零行进距离，继续朝向最近的目标物的方向行进。
20.可选地，所述按预设行进信号行进，并检测设于光伏板上预设的目标物的步骤之前，还包括：
21.将多个带有磁性的磁钉间隔铺设于光伏板与光伏板之间的间隙中，并且在清洗设备上安装有用于检测所述磁钉的磁传感器。
22.可选地，所述当检测到所述光伏板的边界时，停止行进的步骤包括：
23.在清洗设备上安装有用于检测光伏板的边界的测距传感器，当获取所述测距传感器生成的测距数值大于测距阈值，清洗设备停止行进。
24.可选地，所述按预设行进信号行进，并检测设于光伏板上预设的目标物的步骤包括：
25.按预设行进信号行进，并检测设于光伏板上预设的目标物，同时驱动清洗设备上用于对光伏板进行清洗的清洗装置。
26.此外，为实现上述目的，本发明还提供一种导航装置，所述装置包括：
27.驱动模块，用于获取行进信号，使清洗设备朝向最近的目标物的方向行进；
28.磁性检测模块，用于检测目标物，获取与所述目标物的相对位置；
29.计算模块，用于根据相对位置调整行进方向；
30.测距模块，用于检测光伏板的边界，使清洗设备停止行进。
31.此外，为实现上述目的，本发明还提供一种导航设备，所述导航设备包括上述的导航装置。
32.此外，为实现上述目的，本发明还提供一种存储介质，所述存储介质上存储有导航程序，所述导航程序被处理器执行时实现上述的用于光伏板清洗设备的导航方法的步骤。
33.本技术方案的用于光伏板清洗设备的导航方法，包括如下步骤：按预设行进信号行进，并检测设于光伏板上预设的目标物；当检测到所述目标物时，获取与所述目标物的相对位置；根据所述相对位置调整行进方向，朝向最近的目标物的方向行进；当检测到所述光伏板的边界时，停止行进。本技术的导航方法通过获取与目标物的相对位置，并且根据相对位置调整行进方向，使得清洗设备可依据目标物而纠偏行进方向，清洗路径更准确；并且通过获取行进信号以及通过检测光伏板的边界使清洗设备自动行进及自动停止，以此完成自动导航，实现无人操作化。
附图说明
34.图1是本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的导航设备的结构示意图；
35.图2为本发明用于光伏板清洗设备的导航方法一实施例的流程示意图；
36.图3为本发明导航装置一实施例的功能模块示意图。
37.本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
38.应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
39.参照图1，图1为本发明一实施例方案涉及的硬件运行环境的导航设备结构示意图。
40.如图1所示，该导航设备可以包括：处理器1001，例如中央处理器(central processing unit，cpu)，通信总线1002、用户接口1003，网络接口1004，存储器1005。其中，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信。用户接口1003可以包括显示屏(display)、输入单元比如键盘(keyboard)，可选用户接口1003还可以包括标准的有线接口、无线接口。网络接口1004可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如无线保真(wireless-fidelity，wi-fi)接口)。存储器1005可以是高速的随机存取存储器(random access memory，ram)存储器，也可以是稳定的非易失性存储器(non-volatile memory，nvm)，例如磁盘存储器。存储器1005可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储装置。
41.本领域技术人员可以理解，图1中示出的结构并不构成对导航设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
42.如图1所示，作为一种存储介质的存储器1005中可以包括操作系统、数据存储模块、网络通信模块、用户接口模块以及导航程序。
43.在图1所示的导航设备中，网络接口1004主要用于与其他设备进行数据通信；用户接口1003主要用于与用户进行数据交互；本发明导航设备中的处理器1001、存储器1005可以设置在导航设备中，所述导航设备通过处理器1001调用存储器1005中存储的导航程序，并执行本发明实施例提供的用于光伏板清洗设备的导航方法。
44.本发明实施例提供了一种用于光伏板清洗设备的导航方法，参照图2，图2为本发明一种用于光伏板清洗设备的导航方法一实施例的流程示意图。
45.本实施例中，所述用于光伏板清洗设备的导航方法包括：
46.步骤s10：按预设行进信号行进，并检测设于光伏板上预设的目标物；
47.在本实施例中，清洗设备具体为带有清洗装置的agv小车，光伏板上设置有清洗设备的清洗轨道路径，预设的目标物采用带有磁性的磁钉，该磁钉可根据清洗轨道路径人为间隔地铺设于光伏板上，用于给清洗设备作为行进方向的参照物，使得清洗设备可随磁钉的铺设方向而改变行进方向，预设的行进信号包括前进、后退等。
48.在本实施例中，清洗设备在获取行进信号前，通过系统上电，随即对清洗设备驱动装置的驱动电机、清洗装置的毛刷电机、测距装置的超声波传感器等进行初始化，如前述控制对象有异常，清洗设备将发出报警信息，停止运行，并且等待人工解决。初始化完成后，清洗设备通过无线遥控以及无线装置，以手动控制清洗设备走到光伏板上起点位置。清洗设备接收到行进信号，开始自主以本导航方法启动前进。此外，在清洗设备行进的过程中，清洗设备实时检测电池电压，当电池处于低压时将中断工作，清洗设备自主退回至起点。
49.步骤s30：当检测到所述目标物时，获取与所述目标物的相对位置；
50.在本实施例中，清洗设备的前端安装有用于检测目标物的磁传感器，磁传感器检测到目标物时，产生相对位置的数据。具体的，在行进的过程中，由于目标物处于磁传感器的下方，磁传感器采用16个点的精度(1-16)，当磁传感器感应到下方的目标物时，生成磁传感器与目标物的相对位置的数据。比如，目标物处于磁传感器的正中间，生成8或9信号；目
标物在磁传感器的左侧，生成1或2信号；目标物在磁传感器的右侧，生成15或16信号。通过生成不同的信号以使清洗设备的计算模块来判断清洗设备相对位于目标物的位置，继而判断清洗设备偏离清洗导轨的偏离程度。
51.步骤s40：根据所述相对位置调整行进方向，朝向最近的目标物的方向行进；
52.在本实施例中，清洗设备根据上述步骤s30获得的相对位置的数据来调整行进方向，并且在调整行进方向的同时，朝向最近的目标物的方向行进，通过不停地接近各个铺设于清洗轨道的路径上的目标物，从起点行进到终点，以此导航的方式完成移动。
53.步骤s50：当检测到所述光伏板的边界时，停止行进。
54.在本实施例中，清洗设备通过测距的方式来判断是否到达清洗轨道的光伏板的边界。清洗设备的前端的底部设置有多个用于检测路径边界的超声波传感器。由于光伏板安装于半空中，处于悬空状态，超声波传感器处于半空中进行测距，此时超声波传感器生成的测距数据会陡然增大，此时清洗设备的驱动模块判断清洗设备已经到达光伏板的边界，随即控制清洗设备立刻停车。
55.在本实施例中，该导航方法通过获取与目标物的相对位置，并且根据相对位置调整行进方向，使得清洗设备可依据目标物而纠偏行进方向，清洗路径更准确；并且通过获取行进信号以及通过检测光伏板的边界使清洗设备自动行进及自动停止，以此完成自动导航，实现无人操作化。
56.可选地，所述步骤s40：根据所述相对位置调整行进方向，朝向最近的目标物的方向行进包括：
57.s41：根据所述相对位置，得出方向偏离值；
58.s42：根据所述方向偏离值，通过积分调节得出速度差值；
59.s43：根据所述速度差值调整清洗设备两侧的驱动电机的速度，并且朝向最近的目标物的方向行进。
60.进一步地，所述方向偏离值通过公式y＝8-x所得，所述速度差值通过积分公式e(z)＝kp*y ki*e(z)所得，其中，x为清洗设备与所述目标物的相对位置，kp与ki为预设的调节速率参数。
61.在本实施例中，清洗设备每隔一段距离，磁传感器会检测到磁钉，根据磁传感器生成相对位置的数据来修改驱动装置的速度，从而实现方向修正，使清洗设备的前端克服惯性正常前进。具体的，清洗设备的驱动装置的驱动电机转速以输出pwm的定频改占空比方式调节，默认前进时两侧的驱动电机均采用了50％的占空比。当磁传感器检测到磁钉，磁传感器生成的相对位置的数据假设为x，方向偏离值通过公式y＝8-x得出。随后，为了将方向偏离修正，本实施例中采用积分公式即pi调节器e(z)＝kp*y ki*e(z)得出速度差值。其中，kp与ki为预设的调节速率参数，该两个参数设置越大，调节速度越快，但清洗设备行进的稳定性下降；该参数设置越小，调节速度越慢，行进的稳定性高。随后，根据速度差值e(z)，最终修改清洗设备两侧的驱动电机的pwm输出值，以实现清洗设备前进方向的修正。比如，清洗设备在前进时，假设磁传感器生成的相对位置的数据为4，计算得出方向偏离值为4；经由pi调节器算得速度差值e(z)的值为12，那清洗设备左侧的驱动电机的pwm占空比值为38，清洗设备右侧的驱动电机的pwm占空比值为62，也即清洗设备两侧单独控制的驱动电机的占空比值随速度差值e(z)的变化而变化。由于右侧的驱动电机的pwm占空比值大于左侧的驱动
电机，右侧驱动电机速度大于左侧驱动电机速度，清洗设备整体前进方向会向左偏移，以达到减小最近的磁钉位置的误差目的。
62.可选地，所述步骤s40：根据所述相对位置调整行进方向，朝向最近的目标物的方向行进之后，还包括：
63.s44：获取清洗设备最近一次检测到所述目标物后的行进距离，比对所述行进距离与预设的行进阈值；
64.s45：判断所述行进距离是否超出所述预设的行进阈值，若超出所述预设的行进阈值，则停止行进并且报警，若没有超出所述预设的行进阈值，则继续行进；
65.s46：当检测到目标物时，清零行进距离，继续朝向最近的目标物的方向行进。
66.在本实施例中，步骤s44至步骤s46的作用为避免清洗设备跑偏或磁钉失灵。在清洗设备行进的过程中，清洗设备不停得根据驱动电机的速度反馈，实时获取最近一次检测到磁钉后的行进距离。预设的行进阈值可通过人为修改，预设的行进阈值一般为路径的延伸方向上两相邻的磁钉的间隔距离。当行进距离大于该行进阈值，此时可能发生清洗设备跑偏或磁钉失灵，为了安全起见，清洗设备将自动停车并且报警，随后通过人工排除故障。当磁传感器检测到磁钉后，该行进距离清零。
67.可选地，所述步骤s10：将多个目标物铺设于路径上包括：
68.步骤s11：将多个带有磁性的磁钉间隔铺设于光伏板与光伏板之间的间隙中，并且在清洗设备上安装有用于检测所述磁钉的磁传感器。
69.在本实施例中，磁钉间隔铺设于光伏板与光伏板之间的间隙中，而清洗设备上的磁传感器中心需正对光伏板的缝隙。由于是户外使用，若采用激光、视觉等检测方式容易被太阳光所干扰，而一般采用的gps定位精度是米级，误差过大。本技术方案的目标物采用磁钉，磁钉成本低，只需要在光伏板的一侧进行铺设，每隔半米至一米放置一个磁钉即可。由于磁钉寿命长，户外不易消磁，磁钉搭配磁传感器的工作模式可靠稳定性更高。
70.可选地，所述步骤s50：当检测到所述光伏板的边界时，停止行进的步骤包括：
71.步骤s51：在清洗设备上安装有用于检测光伏板的边界的测距传感器，当获取所述测距传感器生成的测距数值大于测距阈值，清洗设备停止行进。
72.在本实施例中，测距传感器具体采用超声波传感器，测距阈值可通过人为修改，超声波传感器生成的测距数值若大于测距阈值，则判断为到达光伏板的边界，此时清洗设备停车。随后，清洗设备摆动一定角度，以使尾端的高度大于前端的高度，尾端设置的磁传感器正对光伏板缝隙。清洗设备以尾端作为前进方向，当返回起点后，尾端安装的超声波传感器会检测到光伏板的边界，此时清洗设备自主停车，以此完成了对一行光伏板的清洗工作。
73.可选地，所述所述步骤s20：获取行进信号，朝向最近的目标物的方向行进包括：
74.步骤s21：获取行进信号，朝向最近的目标物的方向行进，同时驱动清洗设备上用于对光伏板进行清洗的清洗装置。
75.在本实施例中，清洗设备在导航行进的同时可实现清洗光伏板的功能。清洗设备上的清洗装置包括两组圆柱状的毛刷以及驱动毛刷的毛刷电机。毛刷电机在清洗设备行进时启动，通过传动机构带动两组毛刷旋转，从而对光伏板进行清洗。毛刷电机通过继电器可实现正反转，继而使清洗设备在前进或返回的过程中均可清洁光伏板。
76.参照图3，在本实施例中，本发明还提供一种导航装置，基于上述图2所示的导航方
法，所述导航装置包括：
77.驱动模块，该驱动模块用于控制清洗设备的驱动装置，通过获取行进信号，使清洗设备朝向最近的目标物的方向行进；
78.磁性检测模块，该磁性检测模块用于检测磁钉，并且用于获取与所述目标物的相对位置；
79.计算模块，该计算模块用于根据相对位置计算得出速度差值，并且将速度差值发送至驱动模块，继而使驱动装置调整行进方向；
80.测距模块，该测距模块用于检测光伏板的边界，用于检测终点，使清洗设备停止行进或返回起点。
81.此外，本发明实施例还提出一种导航设备，所述导航设备包括上述的导航装置。
82.此外，本发明实施例还提出一种存储介质，所述存储介质上存储有导航程序，所述导航程序被处理器执行时实现如上文所述的导航方法的步骤。
83.存储介质的具体实施方式与上述导航方法的实施方式基本一致，此处不做赘述。
84.需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。
85.通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在如上所述的一个存储介质(如rom/ram、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
86.以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。