一种光伏板的清洁方法和清洁系统

技术领域

本说明书实施例涉及光伏板清洁技术领域，特别涉及一种光伏板的清洁方法、一种光伏板的清洁系统。

背景技术

随着科技发展，人们对环保问题越来越重视，低碳、环保、绿色、节能成为对工作和生活的新要求。近年来，越来越多的住宅、商业和公共设施选择安装光伏发电系统。光伏发电系统具有可靠性高，使用寿命长，对环境无污染，单独发电并网运行等优势。

但光伏板由于长时间暴露在空气中，有时会被尘土、鸟粪、树叶等灰尘物质覆盖，从而降低了光伏板的发电效率。因此，需要定期清洗光伏板以提升其产能。对于一些非平整地面的区域，例如，湖泊、沙漠、山丘等地形难以进行清洁，并且无法对人工清洁的效果进行评估，亟需提供一种方法解决上述问题。

发明内容

有鉴于此，本说明书实施例提供了一种光伏板的清洁方法和清洁系统。本说明书一个或者多个实施例同时涉及一种光伏板的清洁系统，以解决现有技术中存在的技术缺陷。

根据本说明书实施例的第一方面，提供了一种光伏板的清洁方法，包括如下步骤：

获取目标区域中待清洁的目标光伏板的数量以及每个所述目标光伏板的位置信息；

基于所述目标光伏板的数量，确定所需运载设备和清洁设备的数量；

基于所述目标光伏板的位置信息，规划所述运载设备的运载路线；

控制所述运载设备沿所述运载路线搬运对应的所述清洁设备至对应的待清洁的目标光伏板上；

控制所述清洁设备清洁所述目标光伏板；

清洗完成后，评估所述目标光伏板的清洁程度，且当评估结果达到预设标准时生成清洁报告并回收所述清洁设备。

在本公开的一个实施例中，获取目标区域中待清洁的目标光伏板的数量以及每个待清洁的目标光伏板的位置信息的方法包括如下步骤：

控制所述运载设备获取所述目标区域的目标图像；

根据所述目标图像和卫星遥感图结合建模算法，确定所述目标区域中待清洁的目标光伏板的数量以及每个所述目标光伏板的位置信息。

在本公开的一个实施例中，基于所述目标光伏板的位置信息，规划所述运载设备的运载路线的方法包括如下步骤：

根据所述目标光伏板在所述目标区域中的相对位置创建有向加权图；

其中，所述有向加权图的顶点用于表征所述目标区域中的待清洁的目标光伏板，所述有向加权图的边用于表征所述运载设备的运载路径，所述有向加权图的权重用于表征所述运载路径的距离、能量消耗和时间消耗。

在本公开的一个实施例中，控制所述运载设备沿所述运载路线搬运对应的所述清洁设备至对应的目标光伏板上的方法包括如下步骤：

控制所述运载设备抓取所述清洁设备，再根据所述运载路线到达所述目标光伏板的位置，释放所述清洁设备至所述目标光伏板上。

在本公开的一个实施例中，获取目标区域中待清洁的目标光伏板的数量以及每个目标光伏板的位置信息之前，所述清洗方法还包括如下步骤：

获取气象数据；

根据所述气象数据确定未来预设时间段内的气象条件下能否实施清洁任务。

在本公开的一个实施例中，所述控制所述清洁设备清洁所述目标光伏板的方法包括如下步骤：

根据所述清洁设备搭载的传感器，获取所述清洁设备的环境数据；

根据所述环境数据根据识别所述目标光伏板的边缘以及所述目标光伏板中的障碍物；

根据识别获得的所述边缘以及所述障碍物规划所述清洁设备的清洁路线；

控制所述清洁设备根据所述清洁路线清洁所述目标光伏板。

在本公开的一个实施例中，评估所述目标光伏板的清洁程度的方法包括如下步骤：

采集所述目标光伏板的图像，将所述目标光伏板的图像输入预先训练的清洁评估模型，输出评估结果，其中，所述评估结果包括合格或不合格。

在本公开的一个实施例中，控制所述运载设备抓取所述清洁设备的方法包括如下步骤：

获取所述清洁设备的位置信息和姿态信息，控制所述运载设备根据所述清洁设备的位置信息在所述清洁设备上方悬停，并根据所述清洁设备的姿态信息调整所述运载设备的取放机构的姿态；

判断所述运载设备与所述清洁设备之间的距离是否等于第一预设距离；若是，控制所述运载设备使所述取放机构抓取所述清洁设备；若否，则控制所述运载设备调整自身位置直至与所述清洁设备之间的距离为第一预设距离。

在本公开的一个实施例中，控制所述运载设备根据所述清洁设备的位置信息在所述清洁设备上方悬停的方法包括如下步骤：

采集所述清洁设备的图像，从所述清洁设备的图像中识别出所述清洁设备在所述图像中的位置信息；

基于所述清洁设备的位置信息将所述清洁设备的位置信息映射到实际世界坐标系中，对所述清洁设备的位置信息进行连续跟踪处理，直到所述运载设备的位置和所述清洁设备的位置在竖直方向上重合。

在本公开的一个实施例中，基于所述清洁设备位置信息将所述清洁设备位置信息映射到实际世界坐标系中的方法包括如下步骤：

根据所述清洁设备的图像建立目标坐标系，获取所述清洁设备在所述目标坐标系中的二维坐标，

将所述实际世界坐标系作为参考坐标系，根据运载设备上搭载的传感器获取所述运载设备的位姿数据，所述位姿数据中包含所述运载设备在所述参考坐标系中的坐标，基于所述位姿数据通过姿态估计算法得到旋转矩阵；

将所述运载设备在目标坐标系中的二维坐标映射到所述参考坐标系中的对应位置得到平移矩阵；

将所述旋转矩阵与所述平移矩阵合并得到所述变换矩阵；

根据所述二维坐标与所述变换矩阵的乘积获得所述清洁设备在实际世界坐标系中的三维坐标。

在本公开的一个实施例中，根据所述清洁设备姿态信息调整所述取放机构的姿态的方法包括如下步骤：

获取所述清洁设备的姿态信息，将所述清洁设备的姿态信息作为所述运载设备的期望姿态；

根据所述运载设备搭载的传感器获取所述运载设备的位姿数据，对所述位姿数据进行融合处理，得到所述运载设备的取放机构姿态信息；

基于所述期望姿态信息和所述取放机构姿态信息调整所述运载机器人的取放机构姿态。

根据本说明书实施例的第二方面，提供了一种光伏板的清洁系统，包括运载设备、清洁设备和控制器，所述控制器与所述运载设备和所述清洁设备均通信连接；

所述控制器被配置为获取目标区域中待清洁的目标光伏板的数量以及每个所述目标光伏板的位置信息，并基于所述目标光伏板的数量，确定所需运载设备和清洁设备的数量，基于所述目标光伏板的位置信息，规划所述运载设备的运载路线；

所述控制器被配置为控制所述运载设备沿所述运载路线搬运对应的所述清洁设备至对应的待清洁的目标光伏板上，以及控制所述清洁设备清洁所述目标光伏板；

且清洗完成后，所述控制器被配置为评估所述目标光伏板的清洁程度，且当评估结果达到预设标准时生成清洁报告并回收所述清洁设备。

本说明书一个实施例实现了对多种特殊地形中的光伏板进行自动清洁，能够有效避免光伏板清洁过程中通过人工搬运清洁设备时消耗人力和时间，节约人力消耗，同时能够规避作业人员的危险，并对清洁效果进行评估，保证清洁效果达标，减少水资源的浪费。

附图说明

图1是本说明书一个实施例提供的一种光伏板的清洁方法的处理步骤流程图；

图2是本说明书另一个实施例提供的一种光伏板的清洁方法的处理步骤流程图；

图3是本说明书另一个实施例提供的一种光伏板的清洁方法的详细的处理步骤流程图；

图4是本说明书另一个实施例提供的一种光伏板的清洁系统的示意图；

图5是本说明书另一个实施例提供的一种光伏板的清洁系统的结构框图。

具体实施方式

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本说明书。但是本说明书能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本说明书内涵的情况下做类似推广，因此本说明书不受下面公开的具体实施的限制。

在本说明书一个或多个实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本说明书一个或多个实施例。在本说明书一个或多个实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本说明书一个或多个实施例中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本说明书一个或多个实施例中可能采用术语第一、第二等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本说明书一个或多个实施例范围的情况下，第一也可以被称为第二，类似地，第二也可以被称为第一。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。

此外，需要说明的是，本说明书一个或多个实施例所涉及的用户信息(包括但不限于用户设备信息、用户个人信息等)和数据(包括但不限于用于分析的数据、存储的数据、展示的数据等)，均为经用户授权或者经过各方充分授权的信息和数据，并且相关数据的收集、使用和处理需要遵守相关国家和地区的相关法律法规和标准，并提供有相应的操作入口，供用户选择授权或者拒绝。

首先，对本说明书一个或多个实施例涉及的名词术语进行解释。

卫星遥感图像：也叫卫星影像。所谓遥感，即遥远地感知。卫星遥感即通过卫星在太空中探测地球地表物体对电磁波的反射和其发射的电磁波，从而提取这些物体的信息，完成远距离识别物体。将这些电波信息转换、识别得到的图像，即为卫星图。

融合算法：多传感器融合基本原理就像人脑综合处理信息的过程一样，将各种传感器进行多层次、多空间的信息互补和优化组合处理，最终产生对观测环境的一致性解释。

SLAM：同步定位与建图(Simultaneous Localization and Mapping，简称SLAM)问题可以描述为，机器人在未知环境中从一个未知位置开始移动,在移动过程中根据位置和地图进行自身定位，同时在自身定位的基础上建造增量式地图，实现机器人的自主定位和导航。

在本说明书中，提供了一种光伏板的清洁方法，本说明书同时涉及一种光伏板的清洁系统在下面的实施例中逐一进行详细说明。

为了使光伏板接收更多的太阳光，光伏板会被设置在丘陵、山地、沙漠、湖泊等地方，但这些地方通常清洁起来比较困难，清洁效果不佳。北方特殊气象场景下，如积雪、沙尘暴导致的光伏板被覆盖，简单的水冲和风吹，水冲会导致板面结冰、风吹导致二次污染的缺点。

本申请实施例中通过设置运载设备自动在各个光伏板之间对清洁设备进行搬运，同时为了提高运载设备取放清洁设备的效率，需要预先获取当前待清洁目标光伏板的相关数据。

参见图1，图1示出了根据本说明书一个实施例提供的一种光伏板的清洁方法的处理步骤流程图，本说明书提供的光伏板的清洁方法主要包括如下步骤：

步骤102：获取目标区域中目标光伏板的数量以及每个目标光伏板的位置信息。

具体的，目标区域为目前所有需要清洁的光伏板所在的地理位置范围，即，目前所有需要清洁的目标光伏板都集中设置在目标区域内。目标光伏板为目标区域中表面有污渍或灰尘进而需要进行清洁的光伏板。不同目标光伏板的位置信息可以通过坐标、标识或编码等方式进行表示和区分。

基于此，预先确定目标区域，即确定哪些区域需要被清洁，进一步获取该目标区域中待清洁的目标光伏板的数量，并且获取每个待清洁的目标光伏板在目标区域中的位置信息。

进一步的，为了获取更准确的光伏板的位置信息，获取目标区域中待清洁的目标光伏板的数量以及每个待清洁的目标光伏板的位置信息的方法包括如下步骤：

控制运载设备获取目标区域的目标图像；

根据目标图像和卫星遥感图结合建模算法，确定目标区域中待清洁的目标光伏板的数量以及每个待清洁的目标光伏板的位置信息。

具体的，运载设备是用来搬运清洁设备的，将清洁设备从工作台搬运至目标光伏板，或者将清洁设备从当前的目标光伏板搬运至下一个待清洁的目标光伏板上，在本申请的一个可选实施例中运载设备可以是无人机或其它能够实现同样功能的设备。另外，需要说明的是，本说明书的运载设备搬运清洁设备通过其取放机构实现，取放机构可以为机械臂，也可以采用吸取、勾取、抱取等目前物流机器人常用的结构。

基于此，运载设备上搭载有摄像头，控制运载设备通过摄像头对目标区域进行拍摄，获取目标区域的目标图像，同时获取目标区域的卫星遥感图，根据目标图像和卫星遥感图结合建模算法，对目标图像进行特征提取，确定目标区域中待清洁的目标光伏板的数量，可以通过在目标区域建立坐标系，根据建立的坐标系确定每个待清洁的目标光伏板的坐标，即获取待清洁的目标光伏板的位置信息。

具体的,使用GPS或GNSS设备，在目标区域选定一个参考点作为原点，确定坐标系，利用GPS测量每个光伏板的位置坐标，确保坐标的准确性。基于原点和每个光伏板位置的坐标差异，计算并设定每个光伏板的相对坐标。为每个光伏板分配一个唯一的编码。编码方案可以使用数字、字母、或混合编码，可以结合光伏板的位置、索引、或其他属性来确定编码规则。

本说明书所提供的清洁方法通过获取目标图像和卫星遥感图像能够更准确的获取待清洁的目标光伏板的位置信息，便于后续对运载设备的运载路线进行规划。

为了进一步提高清洁过程的自动化程度，在清洁之前需要预先对目标区域所处地理位置未来预设时间段内的气象情况进行判断，以确定是否适合实施清洁任务。为此，在获取目标区域中待清洁的目标光伏板的数量以及每个目标光伏板的位置信息之前，本说明书的光伏板的清洗方法还包括如下步骤：

获取气象数据；

根据气象数据确定未来预设时间段内的气象条件下能否实施清洁任务。

具体的，气象数据是目标区域所在地区的相关气象预报信息，包括：风速、风向、温度、湿度、降水概率，天气网站等途径获取实时的天气信息。

基于此，在清洁之前先获取气象数据，并且可以预先设置适合清洁的气象标准，根据获取的气象数据判断在未来的预设时间段内的气象情况是否适合清洁。在适合的情况下实施步骤102。

例如，在预测到未来预设时间段内有风的情况下，风中可能会携带有尘土，这时再用有水清洁，清洁后的光伏板表面会有水，更容易将尘土粘在清洁后的光伏板上，导致二次污染，针对这种情况，当清洁设备预测到未来预设时间段内的风速在第一预设风速至第二预设风速区间内，控制清洁设备开启无水清洁模式，第一预设风速至第二预设风速是指清洁设备能够在光伏板上保持稳定运行，但此时由于风速较大会携带有尘土或其它污染物，其中，第一预设风速小于第二预设风速；此外，还需要开启无水清洁模式的情况包括：温度低于零摄氏度，或者目标光伏板上有积雪等情况下，均需要开启无水清洁模式，其中，无水清洁模式是指清洁设备在不用水的情况下对光伏板进行清洁，例如可以是现有技术中基于静电斥力的无水清洁或使用干净的布、海绵或橡胶片配合无害且可循环利用的清洗剂等清洁方式。

当清洁设备预测到未来预设时间段内的风速小于第一预设风速，清洁模式可以为有水清洁或无水清洁；

在上述两种情况下，实施步骤102；

当清洁设备预测到未来预设时间段内的风速大于第二预设风速，则不进行清洁作业，此时由于风速过大，导致清洁设备不能在光伏板上稳定运行。此外，不能实施清洁作业的情况还包括降水概率大于预设概率。

本说明书所提供的清洁方法通过气象信息判断未来预设时间段内的天气情况，对光伏板所在的环境做出评估，针对不同的天气情况确定使用有水清洁或是无水清洁，能够适应多种不同的天气情况进行清洁，提高清洁效果，防止在清洁时突遇特殊天气影响清洁效率。

步骤104：基于目标光伏板的数量，确定所需运载设备和清洁设备的数量。

具体的，清洁设备是用于自动清洁光伏板的设备，为了调度合理数量的清洁设备对光伏板进行清洁，需要根据获取的目标光伏板的数量确定清洁设备的数量。具体实施时，可以设置预设清洁时长，将预设清洁时长和目标光伏板的数量输入预测算法，通过预测算法确定在预设时间内清洁完所有目标光伏板需要的清洁设备的数量；此外，也可以将当前可用的清洁设备的数量输入预测算法中，通过预测算法预测清洁完所有目标光伏板所需要的时间。也可以在当前可用清洁设备的数量小于等于待清洁的目标光伏板的数量的情况下，调用当前全部可用的清洁设备，每一个运载设备可以在不同时间对应搬运多个清洁设备。

步骤106：基于目标光伏板的位置信息，规划运载设备的运载路线。

具体的，运载设备的运载路线即运载设备搬运清洁设备的路线。

基于此，根据获取到的待清洁的目标光伏板的位置信息对运载设备搬运清洁设备的路线进行规划。

进一步的，为了能够根据待清洁的目标光伏板的位置合理的规划出运载设备运载的路线，本说明书的一个实施例中，基于待清洁的目标光伏板的位置信息，规划运载设备的运载路线的方法包括如下步骤：

根据待清洁的目标光伏板在所述目标区域中的相对位置创建有向加权图。

其中，有向加权图的顶点用于表征目标区域中的待清洁的目标光伏板，有向加权图的边用于表征运载设备的运载路线，边的方向能够反映出任务执行的顺序以及任务之间的依赖关系，有向加权图的权重用于表征运载路径的距离、能量消耗和时间消耗。

具体的，待清洁的目标光伏板在目标区域中的相对位置是指在以目标区域建立坐标系后，获取每一个待清洁的目标光伏板在坐标系中的坐标，根据坐标为每一个待清洁的目标光伏板设置对应的标识，根据标识创建有向加权图，有向加权图的顶点(或节点)用于表征目标区域中的待清洁的目标光伏板，有向加权图的边用于表征运载设备的运载路线，有向加权图的权重用于表征运载路径的距离、能量消耗和时间消耗。

本申请说明书的一个实施例中还可以结合运载设备的能量限制和避障条件规划运载设备的运载路径，具体过程为：

初始化起始节点的路径长度为0，其他节点的路径长度为无穷大；创建一个优先级队列(如堆)来存储待处理的节点，初始时将起始节点加入队列，并将起始节点的路径长度设为0；创建一个记录节点路径的字典或数组，用于存储每个节点的前驱节点，以便最后根据路径回溯；创建一个记录节点是否已被访问的集合或数组，初始时起始节点为已访问状态。

循环执行以下步骤，直到队列为空或找到目标节点：

从队列中取出路径长度最小的节点，记为当前节点；针对当前节点，遍历其所有相邻的可达节点：

如果相邻节点未被访问过，则进行以下操作：

判断通过当前节点到达相邻节点所消耗的能量是否超过无人机的能量限制。如果超过限制，则不进行路径长度的更新；判断通过当前节点到达相邻节点是否遇到障碍物。如果遇到障碍物，则不进行路径长度的更新。

计算新的路径长度，即从起始节点经过当前节点到达相邻节点的路径长度。如果新路径长度比相邻节点当前的路径长度更短，则更新相邻节点的路径长度为新路径长度，并将当前节点设为相邻节点的前驱节点。

将相邻节点加入优先级队列中，以待进一步处理。

将当前节点标记为已访问。如果队列为空而没有找到目标节点，那么表示不存在满足约束的最短路径，如果找到了目标节点，根据记录的前驱节点信息，倒序回溯路径即可得到从起始节点到目标节点的最短路径。

在每次更新路径长度时，需要根据能量限制和避障条件进行判断。如果能量消耗超过无人机的能量限制或遇到障碍物，则不进行路径长度的更新。可以通过在节点数据结构中添加能量消耗和障碍信息，或者使用额外的能量消耗和障碍地图来进行判断是否对路径长度进行更新。

进一步的，在规划好运载路线后，通过人机交互的方式，由用户通过地面配套设备从规划后的路线中选择优先需要执行的路线，运载设备根据选择的路线优先搬运清洁设备至对应的目标光伏板。

步骤108：控制运载设备沿运载路线搬运对应的清洁设备至对应的待清洁的目标光伏板上。

具体的，运载路线规划完成后，运载设备根据运载路线对清洁设备搬运到运载路线对应的目标光伏板上。

进一步的，控制运载设备沿运载路线搬运对应的清洁设备至对应的待清洁的目标光伏板上的方法包括如下步骤：

控制运载设备抓取清洁设备，再根据运载路线到达待清洁的目标光伏板的位置，释放清洁设备至目标光伏板上，目标光伏板为运载路线中清洁的光伏板。

进一步的，控制运载设备抓取清洁设备的方法包括如下步骤：

获取清洁设备的位置信息和姿态信息，控制运载设备根据清洁设备的位置信息在清洁设备上方悬停，并根据清洁设备的姿态信息调整运载设备的取放机构的姿态；

判断运载设备与清洁设备之间的距离是否等于第一预设距离；若是，控制运载设备使取放机构抓取清洁设备；若否，则控制运载设备调整自身位置直至与清洁设备之间的距离为第一预设距离。需要说明的是，第一预设距离是指运载设备与清洁设备在竖直方向之间的距离，当运载设备与清洁设备之间的距离为第一预设距离时，运载设备的取放机构伸出时可以刚到抓取到清洁设备。

具体的，清洁设备本体上搭载有多种传感器，包括：如摄像头、激光雷达(Lidar)、超声波传感器、接触传感器等，运载设备与清洁设备之间优选通过CAN协议进行无线通信，在控制运载设备抓取清洁设备的过程中能够获取清洁设备的定位模块发送的清洁设备的位置信息，清洁设备的位置信息即清洁设备在实际世界中的位置信息，具体可以是清洁设备在实际世界坐标系下的三维坐标。

另外，本说明书实施例通过清洁设备上搭载的加速度计、陀螺仪和磁力计等传感器的数据，确定清洁设备当前的姿态信息。运载设备在清洁设备的上方悬停表示运载设备到达清洁设备的正上方，即运载设备与清洁设备在竖直方向上重合，但需要根据运载设备与清洁设备之间的距离，对运载设备的高度进行调整。

基于此，获取清洁设备的位置信息和姿态信息，控制运载设备根据清洁设备的位置信息向清洁设备移动，并在清洁设备的上方悬停，控制运载设备根据清洁设备当前的姿态信息调整自身安装的取放机构的姿态，使得取放机构的姿态与运载设备的姿态一致，能够使运载设备更精准的抓取清洁设备，同时提高运载设备抓取清洁设备在搬运过程中的稳定性。

当运载设备在清洁设备的上方悬停后，还需要进一步判断运载设备与清洁设备之间的距离是否与第一预设距离相等，在等于第一预设距离的情况下抓取清洁设备，如果运载设备与清洁设备之间的距离不等于第一预设距离，需要再调整运载设备的高度，直到与清洁设备之间的距离达到预设高度。

本说明书所提供的清洁方法的一个实施例中通过使运载设备悬停在清洁设备的上方后，再调整高度，使得运载设备与清洁设备之间的距离等于第一预设距离，再进行抓取，能够使运载设备抓取的更准确，防止在大于第一预设距离的时候，取放机构不能接触到清洁设备而抓空，或者小于预设距离的时候取放机构的在抓取清洁设备的时候会对光伏板造成损坏。

进一步的，为了使运载设备能够准确的在清洁设备的上方悬停，运载设备根据清洁设备的位置信息在清洁设备上方悬停的方法包括如下步骤：

采集清洁设备的图像，从清洁设备的图像中识别出清洁设备在图像中的位置信息；

基于清洁设备的位置信息将清洁设备的位置信息映射到实际世界坐标系中，对清洁设备的位置信息进行连续跟踪处理，直到运载设备的位置和清洁设备的位置在竖直方向上重合。

具体的，运载设备上设置有摄像头，通过运载设备的摄像头来获取清洁设备的图像。清洁设备的位置信息为通过对图像进行识别，以图像建立坐标系确定清洁设备正在图像中的位置信息，位置信息可以通过坐标、标识等方式来表示。

基于此，通过采集清洁设备的图像，并针对采集到的图像进行图像识别，从清洁设备的图像中识别出清洁设备的位置信息，将清洁设备在图像中的位置信息映射到实际世界坐标系中，由于运载设备的位置发生变化，不断获取清洁设备的图像并进行处理，运载设备能够根据映射后的清洁设备的位置对清洁设备进行连续跟踪，直到运载设备的位置与运载设备的位置在竖直方向上重合，运载设备在清洁设备的上方悬停。

本说明书所提供的清洁方法的一个实施例通过使运载设备在清洁设备的上方悬停之后再抓取清洁设备，能够使运载设备抓取的更准。

进一步的，基于清洁设备位置信息将清洁设备位置信息映射到实际世界坐标系中的方法包括如下步骤：

根据清洁设备的图像建立目标坐标系，获取清洁设备在目标坐标系中的二维坐标，将实际世界坐标系作为参考坐标系，根据运载设备上搭载的传感器获取运载设备的位姿数据，位姿数据中包含运载设备在参考坐标系中的坐标；

基于运载设备的位姿数据通过姿态估计算法得到旋转矩阵；

将运载设备在目标坐标系中的二维坐标映射到参考坐标系中的对应位置得到平移矩阵；

将旋转矩阵与平移矩阵合并得到变换矩阵；

根据二维坐标与变换矩阵的乘积获得清洁设备在实际世界坐标系中的三维坐标。

具体的，目标坐标系是根据清洁设备的图像建立的，参考坐标系是根据实际世界坐标系建立的。运载设备上搭载有多种传感器，包括，全球定位系统(GPS)、惯性测量单元(IMU)、陀螺仪等，获取无人机的位置和姿态信息等，位姿数据即包含所有的传感器数据。

基于此，根据清洁设备的图像建立坐标系，获得清洁设备的二维坐标，根据实际世界建立参考坐标系，根据运载设备上搭载的传感器获取运载设备的位姿数据，位姿数据中包含运载设备在实际世界坐标系中的坐标。

本说明书所提供的清洁方法的一个实施例利用位姿数据，使用姿态估计算法对无人机的姿态进行估计和校准。姿态估计算法可以基于传感器融合、滤波器(卡尔曼滤波器)、计算机视觉，计算出无人机的旋转矩阵或四元数表示的姿态信息。根据运载设备的在参考坐标系中的位置信息，将其在参考坐标系下进行更新。这通常涉及到平移变换，将无人机在本地坐标系中的位置映射到参考坐标系的对应位置，并得到平移矩阵。将平移矩阵和旋转矩阵合并得到变换矩阵，根据无人机的姿态信息、位置信息以及姿态估计结果，通过坐标变换的方法，用清洁设备的二维坐标乘以变换矩阵得到清洁设备在世界坐标系中的三维坐标，实现将目标坐标系下的清洁设备的位置转换到参考坐标系的对应位置。

随着无人机位置的变化，需要实时更新变换矩阵。根据新获得的无人机位置和姿态信息，重新计算变换矩阵和平移矩阵，并将其用于清洁设备定位和跟踪的过程中。进一步的，由于清洁设备在清洁完成后的姿态是不固定的，在运载设备抓取时，需要先确定清洁设备的姿态，并对取放机构的姿态做出相应的调整，根据清洁设备姿态信息调整取放机构的姿态的方法包括如下步骤：

获取清洁设备的姿态信息，将清洁设备的姿态信息作为运载设备的期望姿态；

根据运载设备搭载的传感器获取运载设备的位姿数据，对位姿数据进行融合处理，得到运载设备的取放机构姿态信息；

基于期望姿态信息和取放机构姿态信息调整运载机器人的取放机构姿态。

具体的，清洁设备和运载设备上均搭载有加速度计、陀螺仪和磁力计等传感器，将多个传感器的数据通过融合算法进行融合处理可得到清洁设备或运载设备的姿态信息。

具体过程包括：读取这些传感器中的数据，进行姿态初始化，包括：对传感器进行校准，以去除零偏和误差，确保测量数据的准确性。使用滤波算法对传感器数据进行平滑处理，以去除噪声和漂移。常用的滤波算法包括卡尔曼滤波、互补滤波和扩展卡尔曼滤波。将加速度计和陀螺仪的数据进行积分，以估计物体的姿态角度变化。加速度计提供线性加速度信息，陀螺仪提供角速度信息，通过积分可以计算出姿态角的变化。使用卡尔曼滤波数据融合方法，将不同传感器的数据进行融合，以提高姿态估计的准确性和鲁棒性。根据滤波、积分和数据融合的结果，输出估计的运载设备或清洁设备的姿态信息。

将清洁设备的姿态信息作为运载设备的期望姿态，将运载设备的姿态信息与期望姿态进行比较，控制运载设备的电动机(或操纵面)，控制运载设备的动力系统和操纵系统，调整运载设备的取放机构的姿态。

本说明书所提供的清洁方法的一个实施例通过上述方式实时监控运载设备的姿态变化，并根据清洁设备的姿态信息实时调节运载设备的姿态，使得运载设备能准确的抓取清洁设备。

进一步的，在运载设备执行抓取动作的过程中，为了防止运载设备抓空，需要判断运载设备与清洁设备是否接触，具体判断方法包括如下步骤：

控制运载设备驱动取放机构运动，控制运载设备的接触模块开始检测取放机构与清洁设备之间是否接触；

若是，取放机构成功抓取清洁设备，取放机构停止运动；若否，取放机构继续运动，直到与清洁设备之间接触。

具体的,接触模块可以为压敏电阻触感器、压电触感器、容量触摸传感器、光电触觉传感器等，除此之外也可以是现有技术中任意能够实现接触检测的传感器。在运载设备开始驱动取放机构运动的同时接触模块也启动，并实时检测运载设备和清洁设备之间是否接触，并且接触的压力值与预设的压力值一致的情况下，确定取放机构完成抓取，相反，则未完成抓取，需要继续调整取放机构。

在本公开一个可选实施例中，运载设备抓取清洁设备的过程包括：运载设备的取放机构为机械臂的情况下，控制运载设备使取放机构抓取清洁设备的方法包括：运载设备驱动机械臂张开，并判断机械臂的双臂之间的距离是否大于第三预设距离，若是，机械臂停止张开并开始缩回，在机械臂双臂之间的距离达到第四预设距离的情况下，机械臂停止缩回，并向接触模块发送接触信号；若否，机械臂继续张开，直到机械臂双臂之间的距离大于第三预设距离。

在本公开一个可选实施例中，运载设备将清洁设备释放至光伏板上的过程包括，根据当前清洁设备位置信息和目标光伏板的位置信息判断清洁设备与目标光伏板的位置是否一致，在一致的情况下，判断运载设备与目标光伏板的距离是否满足第二预设距离，若是，运载设备驱动取放机构将清洁设备释放至目标光伏板上；若否，运载设备调整高度直到与光伏板的距离达到第二预设距离。

进一步的，运载设备与目标光伏板满足第二预设距离的情况下，运载设备驱动机械臂张开，通过压力传感器的值是否小于预设压力值判断清洁设备是否与目标光伏板接触，若是，机械臂继续张开，直到压力传感器的压力值达到预设压力值；若否，机械臂停止张开。

本说明书实施例中通过预先获取目标区域中目标光伏板的数量和位置等数据，根据获取的数据对运载设备的运载路线进行规划，同时通过运载设备来搬运清洁设备，极大的提高了光伏板清洁过程的自动化程度，减少人力的投入，并且运载设备能够在一些人不方便或无法到达的地区(例如，沙漠、湖泊、丘陵等)搬运清洁设备，提高清洁效率。

步骤110：控制清洁设备清洁目标光伏板。

具体的，规划好运载设备的运载路线后即可由清洁设备开始进行清洁工作，清洁设备在获取，在未开始清洁工作前，需要通过运载设备先将清洁设备搬运至目标光伏板上，之后控制清洁设备对光伏板进行清洁。

进一步的，控制清洁设备清洁目标光伏板的方法包括如下步骤：

根据清洁设备搭载的传感器，获取清洁设备环境数据；

根据环境数据根据识别目标光伏板的边缘以及目标光伏板中的障碍物；

根据识别获得的边缘以及障碍物规划清洁设备的清洁路线；

控制清洁设备根据清洁路线对目标光伏板进行清洁。

具体的，清洁设备上搭载有多种传感器，例如摄像头、激光雷达(Lidar)、超声波传感器、接触传感器等、环境数据为通过上述传感器获得的所有数据。

基于此，根据清洁设备搭载的传感器获取环境数据，环境数据中包含多种传感器的数据，通过融合算法将多种传感器数据进行融合处理，以确定当前的目标光伏板上存在的障碍物和边缘，根据障碍物和目标光伏板的边缘确定清洁范围，在清洁范围中规划规划清洁设备的清洁路线，通过SLAM建图、定位、路径规划和导航算法结合实现清洁设备的自主导航。

本说明书所提供的清洁方法的一个实施例通过获取等多个传感器的数据，并将多个传感器数据进行融合处理，能够使清洁机设备获得更精确和可靠的环境感知信息，以提高对光伏板的清洁效率。

步骤112：清洗完成后，评估目标光伏板的清洁程度，且当评估结果达到预设标准时生成清洁报告并回收清洁设备。

具体的，清洁程度是指在清洁完成后判断光伏板表面的清洁状况，即，目标光伏板的表面是否存在污染物或灰尘，根据清洁程度和预设标准对比生成清洁报告，并通过运载设备将清洁设备回收或搬运至下一个目标光伏板上。或者在评估结果不合格的情况下控制清洁设备继续清洁。

本说明书所提供的清洁方法的一个实施例通过对清洁后的目标光伏板的清洁程度进行评估，能够保证清洁效果合格。

具体的评估过程可以包括视觉评估或指标评估，视觉评估即获取清洁完成的目标光伏板的图像，对图像进行处理得到评估结果。指标评估是指采集被光伏板日常的发电指标，利用清洁前后同一时间段、光照强度下清洁前后的峰值功率、开路电压、短路电流、填充因子(光伏板在最大功率点附近的输出电流与输出电压之间的比值)指标指变化评估，自动生成清洁评估报告。

进一步的，视觉评估目标光伏板的清洁程度的方法包括如下步骤：

运载设备对目标光伏板进行图像采集获得目标光伏板的图像，将目标光伏板的图像输入预先训练的清洁评估模型，输出评估结果，其中，评估结果包括合格或不合格。

具体的，在清洁设备完成清洁后，向运载设备发送清洁完成信号，清洁完成信号中包含清洁设备所在的目标光伏板位置信息以及清洁设备的位置信号；通过运载设备搭载的摄像头获取当前清洁完成的目标光伏板的图像，将图像输入预先训练好的清洁评估模型，通过清洁评估模型对获取的图像进行特征提取，判断光伏板表面是否存在污染物，如果不存在则表示清洁合格。

评估结果为合格的情况下，根据清洁评估模型对目标光伏板的图像处理获得的清洁数据生成清洁报告，清洁数据至少包括目标光伏板表面的污渍的面积及数量。

图2是本公开的另一实施例提供的一种光伏板的清洁方法的流程图，包括如下步骤：

步骤202：获取气象数据；根据气象数据确定未来预设时间段内的气象条件下能否实施清洁任务，在可以实施的情况下，执行步骤204。

步骤204：控制运载设备获取目标区域的目标图像；根据目标图像和卫星遥感图结合建模算法，确定目标区域中待清洁的目标光伏板的数量以及每个目标光伏板的位置信息。

步骤206：基于目标光伏板的数量，确定所需运载设备和清洁设备的数量。

步骤208：根据目标光伏板在目标区域中的相对位置创建有向加权图；其中，有向加权图的顶点用于表征目标区域中的待清洁的目标光伏板，有向加权图的边用于表征运载设备的运载路径，有向加权图的权重用于表征运载路径的距离、能量消耗和时间消耗。

步骤210：控制所述运载设备抓取所述清洁设备，再根据所述运载路线到达所述目标光伏板的位置，释放所述清洁设备至所述目标光伏板上。

步骤212：根据清洁设备搭载的传感器，获取清洁设备的环境数据；根据环境数据根据识别所述目标光伏板的边缘以及所述目标光伏板中的障碍物；根据识别获得的所述边缘以及所述障碍物规划清洁设备的清洁路线；控制所述清洁设备根据所述清洁路线清洁所述目标光伏板。

步骤214：采集目标光伏板的图像，将目标光伏板的图像输入预先训练的清洁评估模型，输出评估结果，其中，评估结果包括合格或不合格。

为了能更好地理解，下面参照图3，结合一个实际应用场景来说明本说明书的光伏板的清洁方法的详细的实施过程。

如图3所示，所述清洁方法包括步骤302至步骤312:

步骤302：清洗计划，具体过程包括：

初始化系统，判断气象条件是否符合，在气象条件不符合的情况下直接结束任务；在气象条件符合的情况下进行人工操作，即根据用户的实际需求确定需要对哪些区域的光伏板进行清洁；确定区域后对巡检无人机的作业路线进行规划，将规划好的作业路线数据传输给调度中心，调度中心对数据进行整理，生成路线中需要采集数据的位置坐标。

步骤304：数据采集，具体过程包括：

调度中心发布命令，调度巡检无人机，巡检无人机按照路线进行数据采集，将采集数据传输回调度中心，调度中心进行数据整理并判断数据的准确性，在数据不准确的情况下，调度中心传输具体的坐标并发布新的采集指令，巡检无人机进行定点采集数据；在数据准确的情况下，巡检无人机回航。

步骤306：规划路线，具体过程包括：

调度中心整理采集的数据，评估未来8小时内的气象情况，处理采集数据，对区域光伏板进行坐标确定，编码处理，生成清洗流程，对清洗路线进行规划，生成清洗作业流程，包括标准作业流程和重点作业流程。

步骤308：清洗作业，具体过程包括：

调度中心发布清洗命令，运输无人机起航，根据调度中心发布的清洗数据，对不同区域投放不同数量的清洗机器人进行作业，清洗机器人标准化作业，运输无人机返航，随时待命，给调度中心传回完成清洗命令。

步骤310：清洗评估，具体过程包括：

调度中心发布出动巡检无人机命令，巡检无人机进行数据采件，调度中心进行数据处理，并判断数据准确性，在数据不准确的情况下，调度中心传输具体坐标，发布重新采集命令，巡检无人机进行定点采集数据；在数据准确的情况下，判断清洗是否合格，在清洗不合格的情况下，启动重点作业流程，巡检无人机重新采集清洗不合格的光伏板的数据，对采集的数据进行编组，对编组的信息进行检索，如果出现采集数据模糊或缺失等情况，造成无法进行清洁结果评估，则删除对应编组数据，调度中心发布重新将采集此处编组数据命令，由巡检无人机重新采集此处数据，对采集到的数据重新检索，直至状态显示通过；如果出现同一编组多次数据采集检索失败，在三次以上之后依旧无法通过时，转人工进行手动评估清洁程度，认定清洗作业结果，保留数据，状态显示通过。

在重新采集数据检索成功的情况下，巡检无人机向调度中心传输清洗不合格的光伏板的数据，其中包括清洗不合格的光伏板对应的具体坐标，调度中心发布重新清洗命令，清洗机器人进行定点清洗作业，清洗作业完成后由运输无人机对清洗机器人进行搬运并传回清理完成信息；调度中心对巡检无人机发布定点采集命令，巡检无人机进行定点采集数据，在清洗合格的情况下，调度中心发布回收无人机命令。

步骤312：验收结束,具体过程包括：

根据清洗评估结果，所有无人机返航，调度中心整理数据、出示报告、交付验收，判断验收是否通过，验收未通过的情况下，调度平台更新制定清洗作业流程，验收通过的情况下，出具清洗报告，提交最终结果，保留数据。

需要说明的是，本实施例中的运载设备包括巡检无人机和运输无人机，巡检无人机用于采集数据，运输无人机用于搬运清洁设备(清洗机器人)，在本说明书的其它实施例中采集数据和搬运清洗机器人均可以由同一种运载设备完成，即，一种运载设备上可以同时具备采集数据和搬运清洁设备的功能。此外，本申请实施例中是对所有的清洁设备(清洗机器人)在评估完成后进行统一回收，在本说明书的其它实施例中，也可以是没清洁完一个光伏板并进行评估，评估完成后直接进行回收并搬运到下一个待清洁的目标光伏板上。

与上述方法实施例相对应，本说明书还提供了一种光伏板的清洁系统的实施例，图4示出了本说明书一个实施例提供的一种光伏板的清洁系统的示意图。所述清洁系统包括运载设备、清洁设备和控制器。其中，运载设备、清洁设备均在前文介绍清洁方法时做出了非常详尽的说明，本文在此不再赘述。此外，本说明书的清洁系统可以用于实施上述清洁方法中每一个步骤本领域技术人员基于前文记载完全可以理解和实施，本文在此不再赘述。

其中，控制器与运载设备和清洁设备均通信连接。

所述控制器被配置为获取目标区域中待清洁的目标光伏板的数量以及每个所述目标光伏板的位置信息，并基于所述目标光伏板的数量，确定所需运载设备和清洁设备的数量，基于所述目标光伏板的位置信息，规划所述运载设备的运载路线；

所述控制器被配置为控制所述运载设备沿所述运载路线搬运对应的所述清洁设备至对应的待清洁的目标光伏板上，以及控制所述清洁设备清洁所述目标光伏板；

且清洗完成后，所述控制器被配置为评估所述目标光伏板的清洁程度，且当评估结果达到预设标准时生成清洁报告并回收所述清洁设备。

需要说明的是，本申请实施例中的运载设备优选为无人机，也可以是其它能够实现相同功能的设备，运载设备上设置有用于搬运清洁设备的取放机构，取放机构可以是机械臂、吸盘或挂钩等，取放机构可以是其它任何能够实现相同功能的结构，清洁设备也可以是能够实现同样功能的设备，本申请实施例在此不做任何限制。

与上述方法实施例相对应，本说明书还提供了一种光伏板的清洁系统的实施例，图5示出了本说明书一个实施例提供的一种光伏板的清洁系统的结构框图，所述清洁系统包括运载设备、清洁设备和控制器。

所述控制器包括调度中心和地面配套设备：

所述调度中心被配置为获取目标区域中待清洁的目标光伏板的数量以及每个所述目标光伏板的位置信息；基于所述目标光伏板的数量，确定所需运载设备和清洁设备的数量；基于所述目标光伏板的位置信息，规划所述运载设备的运载路线；

所述地面配套设备被配置为用于选择运载路线。

所述调度中心被配置为根据所述地面配套设备选择的运载路线控制所述运载设备沿所述运载路线搬运对应的所述清洁设备至对应的待清洁的目标光伏板上；控制所述清洁设备清洁所述目标光伏板；

清洗完成后，所述调度中心被配置为评估所述目标光伏板的清洁程度，且当评估结果达到预设标准时生成清洁报告并回收所述清洁设备。

在本说明书提供的清洁系统的其它实施例中，所述地面配套设备还被配置为以页面的形式展示基于系统图、孪生地图、GIS以及设备关系树等形式的光伏电站各区域设备的基础信息、视频监控数据、任务执行数据、各种设备的运行状态和当前配置参数等。

本说明书提供的一种清洁系统通过控制器的调度中心为运载设备规划运载路线，并通过地面配套设备选择优先需要执行的运载路线，使得运载设备能够有序的搬运清洁设备，通过地面配套设施显示系统运行过程中的各项数据，其中包括运载设备和清洁设备的故障数据，有利于用户对清洁情况的掌握。

上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。

需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简便描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本说明书实施例并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本说明书实施例，某些步骤可以采用其它顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定都是本说明书实施例所必须的。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

以上公开的本说明书优选实施例只是用于帮助阐述本说明书。可选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书实施例的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本说明书实施例的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本说明书。本说明书仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。