一种光伏表面自动化清洁装置的制作方法

1.本发明涉及光伏发电技术领域，具体地说是一种光伏表面自动化清洁装置。


背景技术：

2.清洗太阳能光伏组件一直被认为是保证光伏电站稳定发电的重要手段，清洗太阳能光伏组件常规的方法是人工手动清洗，人工徒手清洗太阳能光伏组件费时费力。中国专利2015211153462公布的太阳能板清洗机器人，虽然解决了人徒手清洗太阳能光伏组件时费力的问题，但仍需要人的参与去操纵行走车；此外，虽然可以通过液压伸缩臂的伸缩将辊刷装置置于所需清洗的位置，对光伏板进行清洗，但遇到面积较大的光伏板时，操纵比较麻烦，而且操作不当容易损伤光伏板，最终光伏板的清洗仍是费时费力。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种光伏表面自动化清洁装置，用于解决光伏板清洗费时费力的问题。
4.本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种光伏表面自动化清洁装置，包括安装架和移动清洗单元，所述安装架固定在光伏支架的顶部，所述移动清洗单元包括收卷组件和清洗组件，所述清洗组件包括支撑臂，所述支撑臂的两端具有滚轮，所述收卷组件包括卷绕的钢丝绳，所述钢丝绳的一端与支撑臂固定连接，所述收卷组件释放钢丝绳使得支撑臂在自重下沿光伏板下移，所述收卷组件收卷钢丝绳使得支撑臂沿光伏板上移，所述支撑臂沿光伏板移动带动滚轮在光伏板表面的滚动；所述支撑臂的底部具有沿清洗方向自后向前依次设置的除尘辊、水洗辊和刮板，所述除尘辊和刮板均通过连接预紧件与支撑臂连接，且所述除尘辊和刮板与光伏板表面接触压紧；所述除尘辊与滚轮之间、水洗辊与滚轮之间均具有联动机构，通过所述联动机构带动除尘辊、水洗辊相对光伏板表面的滚动；还包括储水给水单元，所述储水给水单元包括储水组件和给水组件，所述储水组件包括位于地面上的储水箱，所述储水箱内具有过滤雨水的过滤机构；所述给水组件包括清洗水泵，所述清洗水泵进水口通过进水管与储水箱连通，所述清洗水泵出水口通过出水管与喷水杆连接，所述喷水杆固定在支撑臂上向水洗辊喷水。
5.进一步地，所述收卷组件还包括与所述安装架固定连接的电机、固定在电机输出端的缠绕辊，所述钢丝绳的另一端固定在缠绕辊外壁。
6.进一步地，所述缠绕辊外壁设有两组挡环，每组包括两块挡环，所述钢丝绳具有两根，其中一根所述钢丝绳缠绕在一组挡环之间的缠绕辊上，另外一根所述钢丝绳缠绕在另外一组挡环之间的缠绕辊上。
7.进一步地，所述支撑臂的下壁具有导轮架，所述导轮架上转动安装有导轮，所述导轮沿光伏板表面滚动。
8.进一步地，所述除尘辊与支撑臂之间的连接预紧件包括与导轮架铰链连接的除尘辊架，所述除尘辊架与导轮架之间具有扭簧，所述扭簧作用使得除尘辊与光伏板表面接触
压紧。
9.进一步地，所述刮板与支撑臂之间的连接预紧件包括与支撑臂铰链连接的刮板架，所述刮板架与支撑臂之间具有扭簧，所述扭簧作用使得刮板与光伏板表面保持接触并压紧。
10.进一步地，所述除尘辊与滚轮之间的联动机构包括与滚轮同轴设置的第一主动齿轮、与除尘辊同轴设置的第一从动齿轮，所述第一主动齿轮与第一从动齿轮外啮合；所述水洗辊与滚轮之间的联动机构包括与滚轮同轴设置的第二主动齿轮、与水洗辊同轴设置的第二从动齿轮，所述第二主动齿轮与第二从动齿轮外啮合。
11.进一步地，所述刮板架侧壁具有支撑轮架，所述支撑轮架上具有与光伏板表面接触的支撑轮。
12.进一步地，所述过滤机构包括过滤盒，所述过滤盒内具有依次设置的第一过滤腔、第二过滤腔和第三过滤腔，所述第一过滤腔内具有过滤器，所述第一过滤腔与第二过滤腔之间、第二过滤腔与第三过滤腔、第三过滤腔和储水箱之间均具有连通结构；所述过滤盒顶部设有倾斜设置的导流板，所述导流板的下端与第一过滤腔连通。
13.进一步地，所述给水组件还包括固定在储水箱顶部的保护筒、设置在所述进水管与清洗水泵之间的过渡盒，所述过渡盒内具有与进水管连接的给水水泵，所述出水管中部为螺旋部且位于保护筒内侧。
14.本发明的有益效果是：本发明提供的一种光伏表面自动化清洁装置，具有以下优点：（1）清洗光伏板的清洗组件位于光伏板上端，并通过收卷组件对清洗组件进行收放，释放清洗组件后清洗组件在自重下沿光伏板下移；整个装置占用空间小，且通过收卷组件释放清洗组件时清洗组件移动距离大、移动范围广，特别适用于对较大宽度的光伏板清洗，不需要人的参与；相对于现有技术中使用伸缩机械臂的方式，本发明适用的清洗范围更广结构更简单紧凑；（2）清洗组件下移过程中对光伏板进行清洗，且由上而下对光伏板进行清洗，清洗无死角、清洗效果好；（3）对光伏板的清洗，依次执行除尘、水洗和刮水动作，保证清洗效果；（4）本发明置于野外，可自行收集雨水并进行过滤，滤除杂质的雨水储存在储水箱内备用，用于光伏板的清洗；电气部件少，故障几率小，维护少，特别适合地形比较复杂的环境；（5）本发明所需额外动力小，对使用环境电源无依赖，可通过光伏板供电。
附图说明
15.图1为本发明的侧视图；图2为移动清洗单元的侧视图；图3为移动清洗单元的剖视图；图4为清洗组件的正投影图；图5为缠绕辊的正视图；图6为清洗组件的剖视图；
图7为水洗机构的示意图；图8为储水给水单元的剖视图；图9为储水组件的剖视图；图10为储水过程示意图；图11为本发明使用状态示意图；图12为清洗组件清洗光伏板时的正投影图；图中：1光伏支架，11光伏板，2安装架，21遮板，22固定支架，3支撑臂，31轮轴，32滚轮，33第一主动齿轮，34导轮架，35导轮，36连接杆，37第二主动齿轮，4电机，41缠绕辊架，42缠绕辊，43挡环，44保护罩，45钢丝绳，5除尘辊，51除尘辊架，52第一从动齿轮，6水洗辊，61水洗辊架，62挡水板，63第二从动齿轮，64滑块，7刮板架，71压杆，72刮水板，73支撑轮架，74支撑轮，75凹槽，76螺钉，8储水箱，81滤板，82过滤盒，821过滤器，822滤网，823一级滤板，824第一通孔，825二级滤板，826第二通孔，827第三通孔，83导流板，831第一过滤腔，832第二过滤腔，833第三过滤腔，84保护筒，85过渡盒，86进水管，87吸头，88清洗水泵，89出水管，891螺旋部，892喷水杆，9水。
具体实施方式
16.如图1至图12所示，本发明主要包括安装架2、移动清洗单元和储水给水单元，下面结合附图对本发明进行详细描述。
17.如图1至图4所示，光伏表面自动化清洁装置包括安装架2和移动清洗单元，安装架2固定在光伏支架1的顶部，移动清洗单元包括收卷组件和清洗组件，清洗组件包括支撑臂3，支撑臂3具有相对较大的重量，支撑臂3的两端具有轮轴31，轮轴31上转动安装有滚轮32；在支撑臂3的自重下将滚轮32压紧在光伏板11表面。收卷组件包括卷绕的钢丝绳45，钢丝绳45的一端与支撑臂3固定连接，收卷组件释放钢丝绳45使得支撑臂3在自重下沿光伏板11表面下移，收卷组件收卷钢丝绳45使得支撑臂3沿光伏板11上移，如图11所示，支撑臂3沿光伏板11移动带动滚轮32在光伏板11表面的滚动；支撑臂3的底部具有沿清洗方向自后向前依次设置的除尘辊5、水洗辊6和橡胶材质的刮板72，除尘辊5和刮板72均通过连接预紧件与支撑臂3连接，如图12所示，且除尘辊5和刮板72与光伏板11表面接触压紧；除尘辊5与滚轮32之间、水洗辊6与滚轮32之间均具有联动机构，通过联动机构带动除尘辊5、水洗辊6相对光伏板11表面的滚动，除尘辊5外壁包裹有抗老化的硬质海绵，除尘辊5相对光伏板11表面滚动时，对光伏板11表面的尘土、鸟粪等进行擦除；水洗辊6外壁包裹有抗老化的硬质海绵，水洗辊6相对光伏板11表面滚动时，对光伏板11表面进行清洗擦拭。如图6所示，支撑臂3底部具有水洗辊架61，水洗辊6转动安装在水洗辊架61上。如图7所示，在水洗辊架61的左右两侧分别设有挡水板62，挡水板62侧壁具有燕尾型的滑块64，滑块64与水洗辊架61的左右侧壁上下滑动连接。在水洗辊架61侧壁设有与滑块64滑动配合的滑槽，滑槽顶部与滑块64之间设置弹簧，弹簧作用下使得挡水板62与光伏板11表面保持接触，进而避免水洗辊6周围的水过快流动。挡水板62下部边角位置设置圆角，以利于刮水板62沿光伏板11的移动。水洗辊6、水洗辊架61和挡水板62组成了水洗机构，通过水洗机构对光伏板表面进行水洗擦拭。
18.还包括储水给水单元，如图8所示，储水给水单元包括储水组件和给水组件，储水组件包括位于地面上的储水箱8，储水箱8内具有过滤雨水或融化雪水的过滤机构；给水组
件包括清洗水泵88，清洗水泵88进水口通过进水管86与储水箱8连通，清洗水泵88出水口通过出水管89与喷水杆892连接，喷水杆892固定在支撑臂3上向水洗辊6喷水；清洗水泵88抽取水箱8内的水通过出水管89输送至喷水杆892，然后喷淋在水洗辊6上或者水洗辊6上侧的光伏板上。随着水洗辊6的下移，水在自重下沿光伏板11向下流动，这样水洗辊6与光伏板11之间始终保留一部分水，为水洗辊6与光伏板11之间的相对滚动提供润滑，并利于光伏板11表面污渍、尘土的清洗。
19.具体地，为实现对支撑臂3的收放，如图2、图3所示，收卷组件还包括与安装架固定连接的电机4、固定在电机4输出端的缠绕辊42，钢丝绳45的另一端固定在缠绕辊42外壁。如图5所示，缠绕辊42外壁设有两组挡环43，每组包括两块平行设置的挡环43，钢丝绳45具有两根，其中一根钢丝绳45缠绕在一组挡环43之间的缠绕辊42上，另外一根钢丝绳45缠绕在另外一组挡环43之间的缠绕辊42上。通过两根钢丝绳45对支撑臂3进行拉拽和下放，以保持支撑臂3沿光伏板11下移时不会发生偏斜。在安装架2上固定有缠绕辊架41，缠绕辊架41的设置用于对缠绕辊42进行支撑和安装，缠绕辊42位于缠绕辊架41和电机4之间。在缠绕辊架41和电机4之间还具有保护罩44，保护罩44为圆柱形的中空结构，缠绕辊42位于保护罩44内侧，在保护罩44侧壁设有缺口，以便于钢丝绳的出入。保护罩44的作用是对缠绕辊42、钢丝绳45起到保护作用，减缓钢丝绳45的生锈。保护罩44内设置润滑脂，对钢丝绳45进行润滑和防锈处理。
20.具体地，在支撑臂3下移过程中，为保持支撑臂与光伏板11之间的距离恒定、支撑臂3不会发生偏转，如图3、图4所示，支撑臂3的下壁具有左右设置的两个导轮架34，导轮架34上转动安装有导轮35，导轮35与光伏板11表面接触并沿光伏板11表面滚动。在两导轮架34之间具有连接杆36，以保持整个导轮架34的稳定。支撑臂3沿光伏板11移动时，导轮35始终与光伏板11表面接触，进而与除尘辊、水洗辊配合保持支撑臂3与光伏板11之间距离的恒定，避免支撑臂3向下偏转。
21.具体地，为实现对除尘辊5、刮板72的安装，以及除尘辊5、刮板72与光伏板11之间的预紧，如图6所示，除尘辊5与支撑臂3之间的连接预紧件包括与导轮架34铰链连接的除尘辊架51，除尘辊架51与导轮架34之间具有扭簧，扭簧作用使得除尘辊5与光伏板11表面接触压紧。刮板72与支撑臂3之间的连接预紧件包括与支撑臂3铰链连接的刮板架7，刮板架7与支撑臂3之间具有扭簧，扭簧作用使得刮板72与光伏板11表面保持接触并压紧。刮板72为易损件，为便于刮板72的更换，刮板架7的一端与支撑臂3铰链连接，刮板架7的另一端具有凹槽75，凹槽75内具有与刮板架7铰链连接的压杆71；安装时，将刮板72塞入压杆71与刮板架7之间，然后在压杆71与刮板架7之间安装螺钉76，实现压杆71与刮板架7之间的锁紧，以及对刮板72的固定。刮板架7侧壁具有支撑轮架73，支撑轮架73上具有与光伏板11表面接触的支撑轮74。支撑轮74的设置，可以避免支撑臂3沿光伏板11表面上移时，刮板架7挤压光伏板11损伤光伏板11。水洗辊6对光伏板11表面进行水洗擦拭后，刮板72自上而下将光伏板11表面的水渍刮除。
22.具体地，为实现除尘辊5、水洗辊6与滚轮32的联动，通过滚轮32的自主运动带动除尘辊5、水洗辊6的运动，如图3所示，除尘辊5与滚轮32之间的联动机构包括与滚轮32同轴设置的第一主动齿轮33、与除尘辊5同轴设置的第一从动齿轮52，第一主动齿轮33与第一从动齿轮52外啮合；水洗辊6与滚轮32之间的联动机构包括与滚轮同轴设置的第二主动齿轮37、
与水洗辊6同轴设置的第二从动齿轮63，第二主动齿轮37与第二从动齿轮63外啮合。第一、第二主动齿轮随滚轮32同步旋转，且支撑臂3沿光伏板11下移时，第一、第二主动齿轮旋转方向为顺时针方向；此时，第一、第二从动齿轮逆时针旋转，且第一、第二主动齿轮大，第一、第二从动齿轮小，因此第一、第二传动齿轮转速大，使得除尘辊5和水洗辊6与光伏板11之间相对转动，进而实现对尘土的擦除、对光伏板11表面的水洗擦拭。
23.具体地，为实现对雨雪的收集及过滤，如图8、图9所示，过滤机构包括位于储水箱8内腔上部的过滤盒82，过滤盒82的一个侧壁及顶部均敞口，过滤盒82敞口的侧壁与储水箱8内壁接触固定。过滤盒82内具有依次设置的一级滤板823、二级滤板825，一级滤板823、二级滤板825均竖向设置，且一级滤板823、二级滤板825的底部与过滤盒82底部接触固定。一级滤板823、二级滤板825的设置，使得过滤盒8的内腔分隔成依次设置的第一过滤腔831、第二过滤腔832和第三过滤腔833，第一过滤腔831内具有过滤器821，过滤器821为长方体形的中空结构，过滤器821的一个侧壁的上部为滤网822，便于雨水进入；过滤器的其它五个侧壁为实体结构。过滤器821内可设置海绵。
24.第一过滤腔831与第二过滤腔832之间、第二过滤腔832与第三过滤腔833、第三过滤腔833和储水箱8之间均具有连通结构；这些连通结构包括位于一级滤板822上的第一通孔824、位于二级滤板825上的第二通孔826、位于过滤盒82侧壁上的第三通孔827，且第一通孔824、第二通孔826、第三通孔827的高度逐渐降低。过滤盒82顶部设有倾斜设置的导流板83，导流板83的下端与第一过滤腔831连通，导流板83与第二、第三过滤腔的顶部接触对第二、第三过滤腔顶部进行密封。遇到雨雪天气，如图10所示，雨水落在导流板83上，并沿导流板83向下流动，穿过滤网822后流入第一过滤腔831，在第一过滤腔831内雨水中的杂质沉淀在过滤器821内实现一级沉淀，第一过滤腔831内上层水较为干净，第一过滤腔831内水位高于第一通孔824时，通过第一通孔824溢流至第二过滤腔825内，并在第二过滤腔825内进行二级沉淀；第二过滤腔825内水位高于第二通孔826后溢流至第三过滤腔833，在第三过滤腔833内进行三级沉淀；第三过滤腔833内水位高于第三通孔827后溢流至储水箱8内进行存储。储水箱8内腔底部设置有滤板81，雨水在储水箱8内储存并进行四级沉淀（过滤）。进水管84端部设置吸头87，吸头87位于滤板81上方，通过吸头87吸取储水箱8内的水进入进水管84，吸头87侧壁设置若干小孔，吸头87的设置还起到过滤作用。
25.具体地，如图7所示，给水组件还包括固定在储水箱8顶部的保护筒84、设置在进水管86与清洗水泵88之间的过渡盒85，过渡盒85内具有与进水管86连接的给水水泵，出水管89中部为螺旋部891且位于保护筒84内侧。给水水泵从储水箱8内抽取水至过渡盒88，清洗水泵88抽取过渡盒85内的水，经出水管89输送到喷水杆892，喷水杆892上具有条形喷孔，喷水杆892将水喷淋在水洗辊6上。螺旋部891的设置，便于支撑臂3上移时，出水管89的复位。
26.如图10所示，雨水落在导流板83上沿导流板83向下流动至第一过滤腔831内，随后依次流动至第二、第三过滤腔，并在此过程中实现雨水的三级过滤。最终落在储水箱8内储存，在储水箱8内储存过程中实现对水9的四级过滤。
27.安装架2上还设置控制器，控制器用于控制整个装置的定时工作，进而对光伏板进行清洗。控制器控制整个装置定时工作，如每隔30天工作一次；也可向控制器发送信号，进而控制器控制整个装置开始清洗工作。安装架2顶部设置遮板21，遮板21位于电机4上方对电机4起到保护作用。安装架2与光伏支架1之间还具有固定支架22，以增加安装架2的稳定
性。遮板21倾斜设置，遮板21顶部设置有雨水传感器、风速传感器，雨水传感器用于检测是否下雨，在下雨天也可启动本装置对光伏板进行清洗。风速传感器用于检测风力大小，当风速较大时，本装置处于非工作状态，避免风力过大吹动支撑臂3沿上下方向以外的其它方向移动，避免支撑臂3的歪斜。
28.本发明提供的一种光伏表面自动化清洁装置，具有以下优点：（1）清洗光伏板的清洗组件位于光伏板上端，并通过收卷组件对清洗组件进行收放，释放清洗组件后清洗组件在自重下沿光伏板下移；整个装置占用空间小，且通过收卷组件释放清洗组件时清洗组件移动距离大、移动范围广，特别适用于对较大宽度的光伏板清洗，不需要人的参与；相对于现有技术中使用伸缩机械臂的方式，本发明适用的清洗范围更广结构更简单紧凑；（2）清洗组件下移过程中对光伏板进行清洗，且由上而下对光伏板进行清洗，清洗无死角、清洗效果好；（3）对光伏板的清洗，依次执行除尘、水洗和刮水动作，保证清洗效果；（4）本发明置于野外，可自行收集雨水并进行过滤，滤除杂质的雨水储存在储水箱内备用，用于光伏板的清洗；电气部件少，故障几率小，维护少，特别适合地形比较复杂的环境；（5）本发明所需额外动力小，对使用环境电源无依赖，可通过光伏板供电。