一种光伏系统更换方法及系统

技术领域

本发明涉及光伏电站技术领域，尤指一种光伏系统更换方法及系统。

背景技术

光伏系统一般都分布在偏远地区，如有系统发生损坏或故障则需现场更换，不然会大大影响发电量。现有系统的更换主要依靠人力完成，安装方式有安装孔安装或者使用压块安装等，无论哪种方式都需要人力拆卸，再将待更换系统搬运到指定位置，进行对齐、安装、锁紧等步骤，这个期间至少需要2人以上来完成，效率非常低，且不方便。因此，需要一种节省人力、效率高的光伏系统更换方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种光伏系统更换方法及系统，解决现有技术中光伏系统更换需要耗费大量人力，且效率低的问题。

本发明提供的技术方案如下：

本发明提供一种光伏系统更换方法，包括步骤：

建立控制中心与至少一台机器人的远程交互；

通过所述控制中心控制所述机器人前往目标光伏系统所在位置；

所述机器人根据预设的拆除程序对所述目标光伏系统进行拆除，并根据预设的安装程序对待更换光伏系统进行安装，所述拆除程序通过预先输入的所述安装程序进行反向推导而出。

通过控制中心远程控制机器人进行光伏系统的拆除和安装，能够实现光伏系统的自动更换，减少人为操作，有利于提高效率，降低人员受伤风险，适用于偏远地区的光伏系统更换。

在一些实施方式中，所述的机器人根据预设的拆除程序对所述目标光伏系统进行拆除之前，还包括：

预先拍摄光伏系统安装过程中各安装步骤对应的安装部件图像，获取各安装部件的安装顺序；

获取各安装部件的安装参数；

根据各安装部件图像及各安装部件的安装顺序，结合各安装部件的安装参数，获得所述光伏系统的安装程序，并输入至所述机器人中。

在实施前，需要先确定光伏系统中各个安装部件的安装程序，具体的，可以在初始安装前，拍摄光伏系统安装过程中各安装步骤对应的安装部件图像，获取各安装部件的安装顺序以及各安装部件的安装参数，并根据各安装部件图像及各安装部件的安装顺序，结合各安装部件的安装参数确定光伏系统的安装程序。在确定待更换光伏系统后，可以直接调用或选取该安装程序。

在一些实施方式中，所述的预先拍摄光伏系统安装过程中各安装步骤对应的安装部件图像，具体包括：

根据功能类别对安装部件进行分类，获取各个功能类别的安装部件的总体安装顺序以及对应的安装部件图像；

获取每个安装部件的单体安装顺序以及对应的单体安装图像。

光伏系统在安装时，每一个大的安装步骤都可以细分为若干个小步骤，在具体操作时，可以根据功能类别对光伏系统的各个安装部件进行分类，先获取各个功能类别的安装部件的总体安装顺序以及对应的安装部件图像，再获取每个安装部件的单体安装顺序以及对应的单体安装图像，从而能够获得完整的安装程序。

在一些实施方式中，所述的拆除程序通过预先输入的所述安装程序进行反向推导而出，具体包括：

通过将所述安装程序中的各个安装部件的安装顺序，以及每个安装部件的单体安装顺序一一按序倒置，获得所述拆除程序。

在获得光伏系统各安装部件的安装程序后，通过将安装程序中的各个安装部件的安装顺序，以及每个安装部件的单体安装顺序一一按序倒置，便能够获得光伏系统各安装部件对应的拆除程序。

在一些实施方式中，建立控制中心与至少一台机器人的远程交互之后，具体包括：

控制所述机器人抓取与所述目标光伏系统中待更换的安装部件对应的更新部件，并前往所述目标光伏系统所在位置；

控制所述机器人按照所述拆除程序拆卸所述目标光伏系统中待更换的安装部件，并按照所述安装程序安装所述更新部件；

控制所述机器人抓取拆卸下来的安装部件，并前往预设放置位置进行放置。

在一些实施方式中，所述机器人的数量为两台；

所述控制中心控制两台所述机器人同步运动，并分别从两侧进行所述目标光伏系统的拆除、所述待更换光伏系统的安装。

另外，本发明还提供一种光伏系统更换系统，包括：

控制中心；

至少一机器人，与所述控制中心建立远程交互；

所述控制中心控制所述机器人前往目标光伏系统所在位置；

所述机器人根据预设的拆除程序对所述目标光伏系统进行拆除，并根据预设的安装程序对待更换光伏系统进行安装，所述拆除程序通过预先输入的所述安装程序进行反向推导而出。

通过控制中心远程控制机器人进行光伏系统的拆除和安装，能够实现光伏系统的自动更换，减少人为操作，有利于提高效率，降低人员受伤风险，适用于偏远地区的光伏系统更换。

在一些实施方式中，所述机器人的数量为两台，且所述机器人均包括移动底盘，以及与所述移动底盘360°活动连接的机械臂，所述机械臂均活动连接有机械手；

所述控制中心控制两台所述机器人同步运动，并控制所述机械臂和机械手分别从两侧进行所述目标光伏系统的拆除、所述待更换光伏系统的安装。

在一些实施方式中，还包括：

摄像模块，安装在所述机械臂或所述机械手上，用于实时获取光伏系统图像。

在一些实施方式中，所述移动底盘还包括：

通讯模块，用于与所述控制中心进行信息交互，并接收所述控制中心下达的控制指令；

定位模块，用于获取所述机器人的当前位置，以及获取所述目标光伏系统、所述待更换光伏系统的当前位置。

通过本发明提供的一种光伏系统更换方法及系统，能够实现光伏系统的自动更换，减少人为操作，有利于提高效率，降低人员受伤风险，适用于偏远地区的光伏系统更换。

附图说明

下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对本方案的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。

图1是本发明实施例的整体流程示意图；

图2是本发明实施例的固定支架光伏系统安装流程示意图；

图3是本发明实施例的跟踪光伏系统安装细分流程示意图；

图4是本发明实施例的系统架构示意图；

图5是本发明实施例的控制中心功能示意图；

图6是本发明实施例的系统结构示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。

为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。

在一个实施例中，参考说明书附图图1，本发明提供一种光伏系统更换方法，包括步骤：

S1、建立控制中心与至少一台机器人的远程交互。

机器人均包括移动底盘，以及与移动底盘360°活动连接的机械臂，机械臂均活动连接有机械手，从而能够进行光伏系统的各安装结构抓取、拆卸和安装操作。

参考说明书附图图4和图5，后台控制中心可以通过4G、5G或其他信号传输方式远程与机器人交互，完成远程操控的同时，还可通过视觉相机在后台查看现场情况。后台控制中心的功能主要包括任务管理模块、实时监控模块、用户设置模块、系统调试与维护模块等，其中，任务管理模块主要实现对光伏现场做全面巡检、例行巡检、自定义任务、地图选点及任务展示等功能；实时监控模块主要实现视频监视、工作报告查看及机器人控制等功能；用户设置模块主要实现告警阈值设置、告警消息订阅设置、权限管理、典型工作点位置设置、及工作区域设置等功能；系统调试与维护模块主要实现预设循迹导航规划路线、地图维护、软件设置及机器人设置等功能。

机器人上设置有通讯模块，能够与控制中心进行信息交互，并接收控制中心下达的控制指令。机器人上还设置有激光雷达、超声波雷达、视觉相机等，能够进行机器人的定位、光伏系统的定位，以及光伏系统图像的获取等。

S2、通过控制中心控制机器人前往目标光伏系统所在位置。

在需要进行光伏系统的更换时，控制中心首先获取目标光伏系统的位置坐标，再控制机器人自动前往该目标，以便进行后续的系统更换操作。

S3、机器人根据预设的拆除程序对目标光伏系统进行拆除，并根据预设的安装程序对待更换光伏系统进行安装，拆除程序通过预先输入的安装程序进行反向推导而出。

在进行光伏系统的更换时，首先导入光伏系统的安装程序，并根据安装程序反向推导出拆除程序。在更换系统时，机器人根据推导出的拆除程序对目标光伏系统进行拆除，再根据预设的安装程序对待更换光伏系统进行安装，从而实现系统的更换。每一种光伏系统均对应一套安装程序，在更换前，需要先了解待更换的系统，再输入或选取与之对应的安装程序。

本方案通过控制中心远程控制机器人进行光伏系统的拆除和安装，能够实现光伏系统的自动更换，减少人为操作，有利于提高效率，降低人员受伤风险，适用于偏远地区的光伏系统更换。

在一个实施例中，机器人根据预设的拆除程序对目标系统进行拆除之前，还包括：

预先拍摄光伏系统安装过程中各安装步骤对应的安装部件图像，获取各安装部件的安装顺序；

获取各安装部件的安装参数；

根据各安装部件图像及各安装部件的安装顺序，结合各安装部件的安装参数，获得所述光伏系统的安装程序，并输入至所述机器人中。

本方案在实施前，需要先确定光伏系统中各个安装部件的安装程序，具体的，可以在初始安装前，拍摄光伏系统安装过程中各安装步骤对应的安装部件图像，获取各安装部件的安装顺序以及各安装部件的安装参数(比如某安装部件如扭紧螺母的扭力值等)，并根据各安装部件图像及各安装部件的安装顺序，结合各安装部件的安装参数确定光伏系统的安装程序。在确定待更换光伏系统后，可以直接调用或选取该安装程序。

参考说明书附图图2，光伏系统如固定支架光伏阵列的安装步骤通常为：预制管桩打桩，立柱安装，抱箍、斜梁、斜撑安装，找平支架满焊立柱，檩条安装，斜梁拉杆安装，系统安装。在初始安装前，需先拍摄光伏阵列安装过程中各安装步骤对应的安装图像，并将安装程序输入至机器人中。

在一个实施例中，预先拍摄光伏系统安装过程中各安装步骤对应的安装部件图像，具体包括：

根据功能类别对安装部件进行分类，获取各个功能类别的安装部件的总体安装顺序以及对应的安装部件图像；

获取每个安装部件的单体安装顺序以及对应的单体安装图像。

参考说明书附图图3，光伏系统如跟踪光伏系统在安装时，每一个大的安装步骤都可以细分为若干个小步骤，在具体操作时，可以根据功能类别对光伏系统的各个安装部件进行分类，先获取各个功能类别的安装部件的总体安装顺序以及对应的安装部件图像，再获取每个安装部件的单体安装顺序以及对应的单体安装图像，从而能够获得完整的安装程序。

拆除程序通过预先输入的安装程序进行反向推导而出，具体包括：

通过将所述安装程序中的各个安装部件的安装顺序，以及每个安装部件的单体安装顺序一一按序倒置，获得所述拆除程序。

在获得光伏系统各安装部件的安装程序后，通过将安装程序中的各个安装部件的安装顺序，以及每个安装部件的单体安装顺序一一按序倒置，便能够获得光伏系统各安装部件对应的拆除程序。

以常规的光伏系统如固定支架为例，按照图2的安装步骤，对应的拆除步骤为：第一步拆除光伏组件，第二步拆除斜梁拉杆，第三步拆除檩条，第四步拆除满焊立柱上的支架，第五步拆除抱箍、斜梁、斜撑，第六步确认方阵除立柱外拆除完成。

以跟踪光伏系统为例，按照功能类别细分安装步骤，存在不同功能类别的单体安装部件，与之相对应的，亦存在不同的单体安装顺序。以跟踪光伏系统的立柱的安装及拆除使用机器人为例：第一步，在电站预先放置的基础桩上安装驱动立柱，该步骤为焊接工艺，拆除机器人导入驱动立柱的图片，用于后续拆除时视觉区分驱动立柱类别；第二步，在电站预先放置的基础桩上安装驱动立柱，该步骤也是焊接工艺，拆除机器人导入普通立柱的图片，用于后续拆除时视觉区分普通立柱类别；第三步，在驱动立柱上安装回转底座，使用螺栓、螺母等规格M16，扭力标准160-210N.m，将回转底座的图片和扭力对应导入拆除机器人，用于后续视觉区分结构件的类别，并使用相应的扭力拆除回转底座的安装螺栓；第四步，在普通立柱上安装顶座，使用螺栓、螺母等规格M12，扭力标准70-85N.m，将立柱顶座的图片和扭力对应导入拆除机器人，用于后续视觉区分结构件的类别，并使用相应的扭力拆除回转底座的安装螺栓。将立柱安装的过程导入拆除机器人，拆除机器人即可采用相反的步骤对立柱进行拆除，具体的：第一步，视觉确认立柱顶座类型，将机器人移动到立柱顶座前方；第二步，机械臂使用扭力70-85N.m，拆除立柱顶座上的M12螺栓；第三步，视觉确认回转底座类型，将机器移动到回转底座前方；第四步，机械臂使用扭力160-210N.m，拆除立柱顶座上的M16螺栓；第五步，视觉确认该方阵只剩下普通立柱和驱动立柱类型，结束拆除工程。

在一个实施例中，建立控制中心与至少一台机器人的远程交互之后，具体包括：

控制机器人抓取与目标光伏系统中待更换的安装部件对应的更新部件，并前往目标光伏系统所在位置；

控制机器人按照拆除程序拆卸目标光伏系统中待更换的安装部件，并按照安装程序安装更新部件；

控制机器人抓取拆卸下来的安装部件，并前往预设放置位置进行放置。

具体的，在更换光伏系统时，包括旧系统(即目标光伏系统)的拆卸以及新系统(即待更换光伏系统)的安装，还包括拆卸下来的安装部件和更新部件的运输。在本方案中，可以先控制机器人前往更新部件所在位置，并抓取更新部件，再前往目标光伏系统所在位置，放下更新部件后，进行待更换的安装部件的拆卸以及更新部件的安装，最后再控制机器人抓取更新部件放置到预设放置位置。

在其它实施例中，还可以先进行旧系统的拆除。直接控制机器人前往目标光伏系统位置拆除待更换的安装部件，再控制机器人抓取拆卸下来的安装部件至更新部件所在位置，然后放下拆卸下来的安装部件，并抓取更新部件返回，进行更新部件的安装。

在一些实施方式中，机器人的数量为两台；控制中心控制两台机器人同步运动，并分别从两侧进行目标光伏系统的拆除、待更换光伏系统的安装。

参考说明书附图图6，在本实施例中，机器人的数量为两台，控制中心控制两台机器人同步运动，共同进行系统的拆除、更换操作。具体的，在取下损坏的安装部件时，两台移动机器人通过遥控或导航方式自主分别到达规划好的目标光伏系统两侧，利用机载视觉相机识别系统，并从两侧分别进行目标光伏系统的拆除。在进行待更换安装部件的搬运时，两台移动机器人通过遥控或导航方式到达光伏系统所在位置，利用机载视觉相机找到光伏系统两侧的边框，通过视觉定位、激光雷达等获知具体坐标位置，机械臂驱动机械手伸出到边框后抓紧，两台移动机器人保持同步运行，再通过遥控或导航方式将待更换安装部件搬运到目标安装位置。在进行待更换安装部件的安装时，两台移动机器人到达支架位置后，通过视觉相机获得目标安装位置，然后激光雷达、超声波传感器辅助移动设备，使两台移动机器人分别到达安装位置的两端，机械臂抬起待更换安装部件，将待更换安装部件架在支架上部，之后再进行待更换安装部件的安装。

在一个实施例中，本发明还提供一种光伏系统更换系统，包括控制中心，以及至少一机器人，机器人与控制中心建立远程交互。

控制中心控制机器人前往目标光伏系统所在位置；机器人根据预设的拆除程序对目标光伏系统进行拆除，并根据预设的安装程序对待更换安装部件进行安装，拆除程序通过预先输入的安装程序进行反向推导而出。

参考说明书附图图4和图5，后台控制中心可以通过4G、5G或其他信号传输方式远程与机器人交互，完成远程操控的同时，还可通过视觉相机在后台查看现场情况。后台控制中心的功能主要包括任务管理模块、实时监控模块、用户设置模块、系统调试与维护模块等，其中，任务管理模块主要实现对光伏现场做全面巡检、例行巡检、自定义任务、地图选点及任务展示等功能；实时监控模块主要实现视频监视、工作报告查看及机器人控制等功能；用户设置模块主要实现告警阈值设置、告警消息订阅设置、权限管理、典型工作点位置设置、及工作区域设置等功能；系统调试与维护模块主要实现预设循迹导航规划路线、地图维护、软件设置及机器人设置等功能。

在进行光伏系统的安装部件更换时，首先导入光伏系统的安装程序，并根据安装程序反向推导出拆除程序。在更换安装部件时，机器人根据推导出的拆除程序对目标光伏系统进行拆除，再根据预设的安装程序对待更换安装部件进行安装，从而实现系统的更换。每一种光伏系统均对应一套安装程序，在更换前，需要先了解待更换的系统，再输入或选取与之对应的安装程序。

本方案通过控制中心远程控制机器人进行光伏系统的拆除和安装，能够实现光伏系统的自动更换，减少人为操作，有利于提高效率，降低人员受伤风险，适用于偏远地区的光伏系统更换。

在一个实施例中，参考说明书附图图6，机器人的数量为两台，且机器人均包括移动底盘，以及与移动底盘360°活动连接的机械臂，机械臂均活动连接有机械手。

控制中心控制两台机器人同步运动，并控制机械臂和机械手分别从两侧进行目标光伏系统的拆除、待更换光伏系统的安装。

参考说明书附图图6，在本实施例中，机器人的数量为两台，控制中心控制两台机器人同步运动，共同进行系统的拆除、更换操作。具体的，在取下损坏的安装部件时，两台移动机器人通过遥控或导航方式自主分别到达规划好的目标光伏系统两侧，利用机载视觉相机识别系统，并从两侧分别进行目标光伏系统的拆除。在进行待更换安装部件的搬运时，两台移动机器人通过遥控或导航方式到达光伏系统所在位置，利用机载视觉相机找到光伏系统两侧的边框，通过视觉定位、激光雷达等获知具体坐标位置，机械臂驱动机械手伸出到边框后抓紧，两台移动机器人保持同步运行，再通过遥控或导航方式将待更换安装部件搬运到目标安装位置。在进行待更换安装部件的安装时，两台移动机器人到达支架位置后，通过视觉相机获得目标安装位置，然后激光雷达、超声波传感器辅助移动设备，使两台移动机器人分别到达安装位置的两端，机械臂抬起待更换安装部件，将待更换安装部件架在支架上部，之后再进行待更换安装部件的安装。

在一个实施例中，光伏系统更换系统，还包括：摄像模块。摄像模块安装在机械臂或机械手上，用于实时获取光伏系统的图像。在本实施例中，摄像模块可以为视觉相机等。在其它实施例中，还可以根据实际情况和需求，选择其它摄像设备。

在一个实施例中，移动底盘还包括通讯模块、定位模块。

通讯模块用于与控制中心进行信息交互，并接收控制中心下达的控制指令。

定位模块用于获取机器人的当前位置，以及获取目标光伏系统、待更换光伏系统的当前位置。在本实施例中，定位模块可以为激光雷达、超声波雷达等。在其它实施例中，还可以根据实际情况和需求，选择其它定位设备。

应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。