一种光伏面板自动清洗装置及系统

技术领域

本发明涉及光伏发电领域，特别涉及一种光伏面板自动清洗装置及系统。

背景技术

光伏能源建设选址多为地质气候较为恶劣的地区，多风多沙，积灰积沙会降低光电转化效率，现有研究显示每平米40g的灰尘层将降低40％太阳能转化率。严重局部覆盖会导致光伏面板产生“热斑效应”，降低光伏组件性能和使用寿命。目前多以人力清扫为主，作业效率低，管理难度大。现有技术中，还使用吸附式清扫机对光伏面板进行清扫，但吸附式清扫机转场作业需要重新进行轨道安装，作业效率低。

因此，需要提供一种光伏面板自动清洗装置，用于解决现有的光伏面板清洁效果较差及效率低问题。

发明内容

本说明书实施例之一提供一种光伏面板自动清洗装置，该装置包括机架、设置在所述机架上的清洗组件、面板信息采集组件、控制组件、姿态调整组件及行走组件，其中，所述面板信息采集组件用于采集光伏面板的相关信息，所述控制组件用于基于所述面板信息采集组件采集的光伏面板的相关信息控制所述姿态调整组件调整所述清洗组件的高度及清洗角度，所述清洗组件用于清洗光伏面板，所述行走组件用于带动所述机架移动。

在一些实施例中，所述姿态调整组件包括设置在所述机架上的第一电动伸缩杆及第二电动伸缩杆，所述第一电动伸缩杆的活塞杆向上延伸，所述第二电动推杆的活塞杆向下延伸；所述清洗组件包括滚刷；所述滚刷的一端与所述第一电动伸缩杆的活塞杆铰接，所述滚刷的另一端与所述第二电动伸缩杆的活塞杆铰接。

在一些实施例中，所述面板信息采集组件包括第一3D激光传感器及第二3D激光传感器，所述第一3D激光传感器用于获取位于所述机架一侧的光伏面板的高度及倾斜角度，所述第二3D激光传感器用于获取位于所述机架另一侧的光伏面板的高度及倾斜角度。

在一些实施例中，所述控制组件基于所述面板信息采集组件采集的光伏面板的相关信息控制所述姿态调整组件调整所述清洗组件的高度及清洗角度，包括：基于所述行走组件的行进方向，确定所述第一3D激光传感器及第二3D激光传感器中的目标3D激光传感器；基于所述目标3D激光传感器获取的光伏面板的高度及倾斜角度，控制所述姿态调整组件调整所述清洗组件的高度及清洗角度。

在一些实施例中，所述基于所述目标3D激光传感器获取的光伏面板的高度及倾斜角度，控制所述姿态调整组件调整所述清洗组件的高度及清洗角度，包括：通过目标3D激光传感器获取光伏面板的底端与目标3D激光传感器之间的第一距离；基于所述第一距离，确定所述光伏面板的底端的高度；基于第一电动伸缩杆的标定高度及所述光伏面板的底端的高度之间的差值，调整第一电动伸缩杆的活塞杆的延伸长度；通过目标3D激光传感器获取光伏面板的顶端与目标3D激光传感器之间的第二距离；基于所述第二距离，确定所述光伏面板的顶端的高度；基于所述光伏面板的底端的高度及所述光伏面板的顶端的高度，确定第一高度差值；基于第二电动伸缩杆的活塞杆的当前的延伸长度、调整后的第一电动伸缩杆的活塞杆的延伸长度、第二电动伸缩杆的标定高度及所述第一电动伸缩杆的标定高度，确定第二高度差值；基于第一高度差值及第二高度差值，调整第二电动伸缩杆的活塞杆的延伸长度。

在一些实施例中，该装置通过以下流程清洗光伏面板：所述控制组件接收作业调度指令，控制所述行走组件行驶到作业工位；所述控制组件基于所述行走组件的行进方向，确定所述第一3D激光传感器及第二3D激光传感器中的目标3D激光传感器，并驱动所述目标3D激光传感器采集光伏面板的相关信息；所述控制组件基于所述光伏面板的相关信息控制所述姿态调整组件调整所述清洗组件的高度及清洗角度；所述控制组件控制所述清洗组件对光伏面板进行清洗；清洗完成后，采集所述光伏面板的图像，所述控制组件基于所述光伏面板的图像判断是否进行下一块光伏面板的清洗；若判断进行下一块光伏面板的清洗，所述控制组件基于所述行走组件的行进方向，确定所述第一3D激光传感器及第二3D激光传感器中的目标3D激光传感器，并驱动所述目标3D激光传感器采集下一块光伏面板的相关信息；所述控制组件基于所述下一块光伏面板的相关信息控制所述姿态调整组件调整所述清洗组件的高度及清洗角度；所述控制组件控制所述行走组件行驶到下一个作业工位，控制所述清洗组件对所述下一块光伏面板进行清洗。

在一些实施例中，所述机架上还设置有动力电池，所述动力电池用于给所述清洗组件、所述面板信息采集组件、所述控制组件、所述姿态调整组件及所述行走组件供电；当所述动力电池的电量小于预设电量阈值时，所述控制组件还用于控制所述行走组件移动至充电区域。

本说明书实施例之一提供一种光伏面板自动清洗系统，该系统包括调度平台及至少一台光伏面板自动清洗装置；所述调度系统与至少一台光伏面板自动清洗装置建立通信连接；所述调度平台用于确定待清洗区域，并基于所述待清洗区域确定光伏面板自动清洗装置队列，调度所述光伏面板自动清洗装置队列对所述待清洗区域的光伏面板进行清洗。

在一些实施例中，所述调度平台基于所述待清洗区域确定光伏面板自动清洗装置队列，包括：基于所述待清洗区域确定待清扫工位队列；基于每台所述光伏面板自动清洗装置的状态，确定所述光伏面板自动清洗装置是否为候选光伏面板自动清洗装置；基于所述待清扫工位队列及候选光伏面板自动清洗装置，确定光伏面板自动清洗装置队列。

在一些实施例中，所述调度平台调度所述光伏面板自动清洗装置队列对所述待清洗区域的光伏面板进行清洗，包括：基于所述待清扫工位队列的位置信息，确定调度最短路径；基于所述调度最短路径，调度所述光伏面板自动清洗装置队列对所述待清洗区域的光伏面板进行清洗。

光伏面板自动清洗装置及系统相比现有技术具有以下优点：

1、光伏面板自动清洗装置通过设置面板信息采集组件、控制组件及姿态调整组件，能够实现清洗高度和角度的自动调整，使其更适配光伏面板，提高光伏面板的清洗效果，并且无需人工控制，即可自动完成清洗，效率高；

2、通过调度平台调度光伏面板自动清洗装置队列对待清洗区域的光伏面板进行清洗，实现多台光伏面板自动清洗装置配合，高效完成待清洗区域的光伏面板的清洗工作；

3、调度平台基于待清扫工位队列的位置信息，确定调度最短路径，并基于调度最短路径，调度光伏面板自动清洗装置队列对待清洗区域的光伏面板进行清洗，可以保证光伏面板自动清洗装置队列的整体作业效率最高，作业路径最短。

附图说明

本说明书将以示例性实施例的方式进一步说明，这些示例性实施例将通过附图进行详细描述。这些实施例并非限制性的，在这些实施例中，相同的编号表示相同的结构，其中：

图1是根据本说明书一些实施例所示的光伏面板自动清洗装置的结构示意图；

图2是根据本说明书一些实施例所示的调整清洗组件的高度及清洗角度的流程示意图；

图3是根据本说明书一些实施例所示的光伏面板自动清洗装置清洗光伏面板的流程示意图；

图4是根据本说明书一些实施例所示的光伏面板自动清洗系统的示意图；

图5是根据本说明书一些实施例所示的确定候选光伏面板自动清洗装置的流程示意图。

图中，100、光伏面板自动清洗装置；110、机架；120、第一电动伸缩杆；130、第二电动伸缩杆；140、滚刷；150、行走组件；210、调度平台。

具体实施方式

为了更清楚地说明本说明书实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本说明书应用于其它类似情景。除非从语言环境中显而易见或另做说明，图中相同标号代表相同结构或操作。

应当理解，本文使用的“系统”、“装置”、“单元”和/或“模块”是用于区分不同级别的不同组件、元件、部件、部分或装配的一种方法。然而，如果其他词语可实现相同的目的，则可通过其他表达来替换所述词语。

如本说明书和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素。

本说明书中使用了流程图用来说明根据本说明书的实施例的系统所执行的操作。应当理解的是，前面或后面操作不一定按照顺序来精确地执行。相反，可以按照倒序或同时处理各个步骤。同时，也可以将其他操作添加到这些过程中，或从这些过程移除某一步或数步操作。

图1是根据本说明书一些实施例所示的光伏面板自动清洗装置100的结构示意图。如图1所示，光伏面板自动清洗装置100包括机架110、设置在机架110上的清洗组件、面板信息采集组件、控制组件、姿态调整组件及行走组件150。其中，清洗组件包括滚刷140，清洗组件用于清洗光伏面板，行走组件150用于带动机架110移动。

如图1所示，姿态调整组件包括设置在机架110上的第一电动伸缩杆120及第二电动伸缩杆130，第一电动伸缩杆120和第二电动伸缩杆130分别设置在滚刷140的两侧，第一电动伸缩杆120的活塞杆向上延伸，第二电动推杆的活塞杆向下延伸，滚刷140的一端与第一电动伸缩杆120的活塞杆铰接，滚刷140的另一端与第二电动伸缩杆130的活塞杆铰接。

面板信息采集组件用于采集光伏面板的相关信息。在一些实施例中，面板信息采集组件可以包括单线的扫描角度大于180°的激光传感器。

在一些实施例中，为了提高采集的光伏面板的相关信息更加精确，面板信息采集组件包括第一3D激光传感器及第二3D激光传感器，第一3D激光传感器和第二3D激光传感器分别设置在滚刷140的两侧，第一3D激光传感器用于获取位于机架110一侧的光伏面板的高度及倾斜角度，第二3D激光传感器用于获取位于机架110另一侧的光伏面板的高度及倾斜角度。其中，第一3D激光传感器和第二3D激光传感器可以被替换为两个单点激光。

在一些实施例中，控制组件基于面板信息采集组件采集的光伏面板的相关信息控制姿态调整组件调整清洗组件的高度及清洗角度，包括：

基于行走组件150的行进方向，确定第一3D激光传感器及第二3D激光传感器中的目标3D激光传感器，具体的，可以将在行走组件150的行进方向上的3D激光传感器作为目标3D激光传感器，例如，行走组件150的行进方向为滚刷140的左侧，则将位于滚刷140左侧的第一3D激光传感器作为目标3D激光传感器；

基于目标3D激光传感器获取的光伏面板的高度及倾斜角度，控制姿态调整组件调整清洗组件的高度及清洗角度。

控制组件用于基于面板信息采集组件采集的光伏面板的相关信息控制姿态调整组件调整清洗组件的高度及清洗角度。图2是根据本说明书一些实施例所示的调整清洗组件的高度及清洗角度的流程示意图，如图2所示，在一些实施例中，控制组件基于目标3D激光传感器获取的光伏面板的高度及倾斜角度，控制姿态调整组件调整清洗组件的高度及清洗角度，包括：

通过目标3D激光传感器获取光伏面板的底端与目标3D激光传感器之间的第一距离；

基于第一距离，确定光伏面板的底端的高度，具体的，控制组件可以基于目标3D激光传感器的标定高度、第一距离及目标3D激光传感器和目标3D激光传感器之间连线与第一电动伸缩杆120的活塞杆的延伸方向之间的角度，确定光伏面板的底端的高度，其中，目标3D激光传感器的标定高度可以为目标3D激光传感器的安装高度，并且，控制组件可以先通过余弦定理基于目标3D激光传感器的标定高度、第一距离及目标3D激光传感器和目标3D激光传感器之间连线与第一电动伸缩杆120的活塞杆的延伸方向之间的角度，确定光伏面板的底端与目标3D激光传感器沿着第一电动伸缩杆120的活塞杆的延伸方向在地面的投影点之间的距离，再通过三角函数基于光伏面板的底端与目标3D激光传感器沿着第一电动伸缩杆120的活塞杆的延伸方向在地面的投影点之间的距离、第一距离及目标3D激光传感器的标定高度确定光伏面板的底端的高度；

基于第一电动伸缩杆120的标定高度及光伏面板的底端的高度之间的差值，调整第一电动伸缩杆120的活塞杆的延伸长度，其中，第一电动伸缩杆120的标定高度可以为第一电动伸缩杆120的活塞杆未伸出时，第一电动伸缩杆120的活塞杆的顶端的高度，具体的，控制组件可以调整第一电动伸缩杆120的活塞杆的延伸长度，使得第一电动伸缩杆120的活塞杆的顶端的高度与光伏面板的底端的高度之间的差值超于预设第一高度差值阈值；

通过目标3D激光传感器获取光伏面板的顶端与目标3D激光传感器之间的第二距离；

基于第二距离，确定光伏面板的顶端的高度，具体的，基于第二距离，确定光伏面板的顶端的高度的流程与基于第一距离，确定光伏面板的底端的高度的流程相似，更多描述参见上述，此处不再赘述；

基于光伏面板的底端的高度及光伏面板的顶端的高度，确定第一高度差值；

基于第二电动伸缩杆130的活塞杆的当前的延伸长度、调整后的第一电动伸缩杆120的活塞杆的延伸长度、第二电动伸缩杆130的标定高度及第一电动伸缩杆120的标定高度，确定第二高度差值，具体的，可以先基于第二电动伸缩杆130的活塞杆的当前的延伸长度和第二电动伸缩杆130的标定高度确定第二电动伸缩杆130的活塞杆的端部的高度，并基于调整后的第一电动伸缩杆120的活塞杆的延伸长度和第一电动伸缩杆120的标定高度确定第一电动伸缩杆120的活塞杆的端部的高度，第二电动伸缩杆130的活塞杆的端部的高度和第一电动伸缩杆120的活塞杆的端部的高度的差值即为第二高度差值；

基于第一高度差值及第二高度差值，调整第二电动伸缩杆130的活塞杆的延伸长度，具体的，调整第二电动伸缩杆130的活塞杆的延伸长度，直至第一高度差值与第二高度差值之间的差值小于预设第二高度差值阈值。

图3是根据本说明书一些实施例所示的光伏面板自动清洗装置100清洗光伏面板的流程示意图，如图3所示，光伏面板自动清洗装置100基于以下流程清洗光伏面板：

控制组件接收作业调度指令，控制行走组件150行驶到作业工位；

控制组件基于行走组件150的行进方向，确定第一3D激光传感器及第二3D激光传感器中的目标3D激光传感器，并驱动目标3D激光传感器采集光伏面板的相关信息；

控制组件基于光伏面板的相关信息控制姿态调整组件调整清洗组件的高度及清洗角度；

控制组件控制清洗组件对光伏面板进行清洗；

清洗完成后，采集光伏面板的图像，控制组件基于光伏面板的图像判断是否进行下一块光伏面板的清洗；

若判断进行下一块光伏面板的清洗，控制组件基于行走组件150的行进方向，确定第一3D激光传感器及第二3D激光传感器中的目标3D激光传感器，并驱动目标3D激光传感器采集下一块光伏面板的相关信息；

控制组件基于下一块光伏面板的相关信息控制姿态调整组件调整清洗组件的高度及清洗角度；

控制组件控制行走组件150行驶到下一个作业工位，控制清洗组件对下一块光伏面板进行清洗。

在一些实施例中，光伏面板自动清洗装置100可以基于DGPS(DifferentialGlobal Position System)导航模式控制行走组件150进行移动。

在一些实施例中，机架110上还设置有动力电池，动力电池用于给清洗组件、面板信息采集组件、控制组件、姿态调整组件及行走组件150供电。当动力电池的电量小于预设电量阈值时，控制组件还用于控制行走组件150移动至充电区域，并发送反馈信息至调度平台210。例如，控制组件可以基于机架110的实时位置，确定与充电区域之间的最短路径，基于完成该最短路径行驶所需的电量调整预设电量阈值，当动力电池的电量小于该预设电量阈值时，控制组件还用于控制行走组件150移动至充电区域，并发送反馈信息至调度平台210，仅作为示例，预设电量阈值可以为基于完成该最短路径行驶所需的电量的2倍。

图3是根据本说明书一些实施例所示的光伏面板自动清洗系统的示意图，如图3所示，光伏面板自动清洗系统可以包括调度平台210及至少一台光伏面板自动清洗装置100，调度系统与至少一台光伏面板自动清洗装置100建立通信连接。调度平台210用于确定待清洗区域，并基于待清洗区域确定光伏面板自动清洗装置100队列，调度光伏面板自动清洗装置100队列对待清洗区域的光伏面板进行清洗。

在一些实施例中，调度平台210基于待清洗区域确定光伏面板自动清洗装置100队列，包括：

基于待清洗区域确定待清扫工位队列；

基于每台光伏面板自动清洗装置100的状态，确定光伏面板自动清洗装置100是否为候选光伏面板自动清洗装置100；

基于待清扫工位队列及候选光伏面板自动清洗装置100，确定光伏面板自动清洗装置100队列，例如，基于待清扫工位队列确定所需的光伏面板自动清洗装置100的数量，从而确定光伏面板自动清洗装置100队列。

图5是根据本说明书一些实施例所示的确定候选光伏面板自动清洗装置100的流程示意图，如图5所示，具体的，基于每台光伏面板自动清洗装置100的状态，确定光伏面板自动清洗装置100是否为候选光伏面板自动清洗装置100，可以包括以下流程：

确定光伏面板自动清洗装置100是否处于故障状态；

若光伏面板自动清洗装置100处于故障状态，向维修人员报修；

若光伏面板自动清洗装置100不处于故障状态，判断光伏面板自动清洗装置100的电量是否大于预设作业电量阈值；

若光伏面板自动清洗装置100的电量小于或等于预设作业电量阈值，光伏面板自动清洗装置100进行自动充电；

若光伏面板自动清洗装置100的电量大于预设作业电量阈值，光伏面板自动清洗装置100为候选光伏面板自动清洗装置100。

在一些实施例中，调度平台210调度光伏面板自动清洗装置100队列对待清洗区域的光伏面板进行清洗，包括：

基于待清扫工位队列的位置信息，确定调度最短路径，其中，调度最短路径可以为光伏面板自动清洗装置100队列包括的所有光伏面板自动清洗装置100对待清洗区域的光伏面板进行清洗的过程中，行驶的距离之和最短的路径，具体的，调度平台210可以基于遗传算法确定调度最短路径；

基于调度最短路径，调度光伏面板自动清洗装置100队列对待清洗区域的光伏面板进行清洗。

在一些实施例中，调度平台210可以采用并行调度机制对光伏面板自动清洗装置100队列进行调度，并且，在光伏面板自动清洗装置100对待清洗区域的光伏面板进行清洗的过程中，可以每隔一端时间将位置反馈给调度平台210。

上文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述详细披露仅仅作为示例，而并不构成对本说明书的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本说明书进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本说明书中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本说明书示范实施例的精神和范围。

同时，本说明书使用了特定词语来描述本说明书的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本说明书至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一个替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本说明书的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。

此外，除非权利要求中明确说明，本说明书所述处理元素和序列的顺序、数字字母的使用、或其他名称的使用，并非用于限定本说明书流程和方法的顺序。尽管上述披露中通过各种示例讨论了一些目前认为有用的发明实施例，但应当理解的是，该类细节仅起到说明的目的，附加的权利要求并不仅限于披露的实施例，相反，权利要求旨在覆盖所有符合本说明书实施例实质和范围的修正和等价组合。例如，虽然以上所描述的系统组件可以通过硬件设备实现，但是也可以只通过软件的解决方案得以实现，如在现有的服务器或移动设备上安装所描述的系统。

同理，应当注意的是，为了简化本说明书披露的表述，从而帮助对一个或多个发明实施例的理解，前文对本说明书实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本说明书对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。

最后，应当理解的是，本说明书中所述实施例仅用以说明本说明书实施例的原则。其他的变形也可能属于本说明书的范围。因此，作为示例而非限制，本说明书实施例的替代配置可视为与本说明书的教导一致。相应地，本说明书的实施例不仅限于本说明书明确介绍和描述的实施例。