太陽能電池板自動清潔系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及一種太陽能電池板自動清潔系統(tǒng)，屬于清潔設(shè)備制造技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，新型環(huán)保能源越來越被重視，尤其是太陽能電池板發(fā)電得 到了大規(guī)模地使用。目前所用到的太陽能電池板，例如：大型集中電廠、分布式電廠、家庭 自建電廠以及公園里面的太陽能節(jié)能燈等等，都存在一個后期較難維護的問題，就是電池 板表面長期堆積的臟污、灰塵、積雪等雜物會很大程度影響電池板的光電轉(zhuǎn)換率和使用壽 命。目前用于太陽能電池板清潔的產(chǎn)品大致分為兩類：即：人工灑水清洗及智能機器人清 洗。人工灑水清洗既存在勞動力與水資源浪費的問題，又受到一些特殊場合，比如：水資源 匱乏、多風沙等環(huán)境無法滿足清潔要求的限制；而智能清潔機器人的清洗效率低下、可靠性 差、前期設(shè)備資金投入及后期維護費用都較高。 【實用新型內(nèi)容】
[0003] 本實用新型所要解決的技術(shù)問題在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種太陽能電池 板自動清潔系統(tǒng)，能夠根據(jù)信號采集單元采集到的太陽能電池板污染程度信息，如光電轉(zhuǎn) 換率和灰塵污染率、太陽能電池板表面溫度以及光信號強度等在內(nèi)的特定參數(shù)來判斷是否 需要對太陽能電池板進行清理，以此提高發(fā)電轉(zhuǎn)換效率和電池板的使用壽命；結(jié)構(gòu)簡單操 作方便，保證了太陽能電池板最大程度上持續(xù)較高的光電轉(zhuǎn)換效率。
[0004] 本實用新型所要解決的技術(shù)問題是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的：
[0005] -種太陽能電池板自動清潔系統(tǒng)，包括設(shè)置在太陽能電池板上的控制單元和清潔 單元，驅(qū)動單元通過傳動單元使清潔單元運動，對太陽能電池板的表面進行清潔，太陽能電 池板自動清潔系統(tǒng)還包括采集太陽能電池板污染程度信息的信號采集單元，控制單元根據(jù) 信號采集單元的監(jiān)測信號進行判斷后輸出控制信號給所述驅(qū)動單元，控制啟動清潔單元工 作。
[0006] 根據(jù)不同的需要，所述信號采集單元的監(jiān)測信號可以為很多種。在其中的一個實 施例中，所述監(jiān)測信號為太陽能電池板的輸出電壓和輸出電流；所述控制單元根據(jù)輸出電 壓和輸出電流換算出所述太陽能板的光電轉(zhuǎn)換率，并依據(jù)所述光電轉(zhuǎn)換率的大小輸出控制 信號給所述驅(qū)動單元，控制啟動清潔單元工作。
[0007] 在另一個實施例中，所述信號采集單元的監(jiān)測信號為光信號強度，所述控制單元 根據(jù)光信號強度大小輸出控制信號給所述驅(qū)動單元，控制啟動清潔單元工作。
[0008] 在再一個實施例中，所述信號采集單元的監(jiān)測信號為太陽能電池板表面的實時圖 像，所述控制單元將實時圖像做空間變換后，根據(jù)污染區(qū)域直方圖的分布狀況得到灰塵污 染率；所述控制單元根據(jù)所述灰塵污染率的大小輸出控制信號給所述驅(qū)動單元，控制啟動 清潔單元工作。
[0009] 另外，所述信號采集單元的監(jiān)測信號還可以為太陽能電池板表面的溫度，所述控 制單元根據(jù)所述溫度的大小輸出控制信號給所述驅(qū)動單元，控制啟動清潔單元工作。
[0010] 太陽能電池板自動清潔系統(tǒng)的所述傳動單元包括設(shè)置在太陽能電池板兩端的軟 軸，其中一端的所述軟軸與所述驅(qū)動單元連接并在驅(qū)動單元輸出的動力驅(qū)動下運動。所述 軟軸的截面由里到外包括鋼絲軟軸、軟軸支架和軟軸套管，其中的軟軸支架為塑料件，軟軸 套管為鋼管。
[0011] 所述驅(qū)動單元包括驅(qū)動電機和減速箱，所述軟軸的兩端分別固定有鏈輪，鏈輪上 嚙合有鏈條。所述驅(qū)動電機輸出的動力通過減速箱減速后，其輸出端與設(shè)置在太陽能電池 板一端的軟軸上固定的鏈輪相連并驅(qū)動其轉(zhuǎn)動，鏈輪與軟軸同步轉(zhuǎn)動并帶動鏈條運動。
[0012] 綜上所述，本實用新型能夠根據(jù)信號采集單元及時反饋的包括光電轉(zhuǎn)換率和灰塵 污染率在內(nèi)的特定參數(shù)來判斷是否需要對太陽能電池板進行清理，以此提高發(fā)電轉(zhuǎn)換效率 和電池板的使用壽命；結(jié)構(gòu)簡單操作方便，保證了太陽能電池板最大程度上持續(xù)較高的光 電轉(zhuǎn)換效率。
[0013] 下面結(jié)合附圖和具體實施例，對本實用新型的技術(shù)方案進行詳細地說明。
【附圖說明】
[0014] 圖1為本實用新型整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015] 圖2為圖1的A向視圖；
[0016] 圖3為圖1的B向視圖；
[0017] 圖4為本實用新型實施例一的工作流程簡圖；
[0018] 圖5為本實用新型軟軸的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019] 圖6為本實用新型軟軸的截面示意圖
[0020] 圖7為本實用新型清潔組件結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021] 圖8和圖9分別為本實用新型滑塊與導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022] 圖10和圖11分別為太陽能電池板清潔區(qū)域和污染區(qū)域的HIS圖像；
[0023] 圖12和圖13分別為清潔區(qū)域和污染區(qū)域的直方圖。
【具體實施方式】
[0024] 實施例一
[0025] 圖1為本實用新型整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2和圖3分別為圖1的A、B向視圖。如圖 1至圖3所示，本實用新型提供一種太陽能電池板自動清潔系統(tǒng)，包括設(shè)置在太陽能電池板 100上的控制單元200和清潔單元，驅(qū)動單元300通過傳動單元400使清潔單元500往復(fù)運 動，從而對太陽能電池板100的表面進行清潔。為了能夠在有效清潔的同時又節(jié)約能源，所 述太陽能電池板自動清潔系統(tǒng)還包括信號采集單元210,控制單元200根據(jù)信號采集單元 210的監(jiān)測信號進行判斷后，輸出控制信號給所述驅(qū)動單元，自動啟動該清潔單元工作。
[0026] 圖4為本實用新型實施例一的工作流程簡圖。如圖4所示，所述的信號采集單元 210與太陽能電池板100連接，太陽能電池板100接收光照S后，輸出電壓值、電流值給信號 采集單元210,信號采集單元210通過計算輸出一個功率值Pmax給控制單元200,控制單元 200接收到功率值Pmax后，通過光電轉(zhuǎn)化效率的計算公式計算出實際轉(zhuǎn)化效率n a，
[0027] 具體公式為：= .
[0028] 其中，Sa為有效面積；G為輻照度，是一個常量。
[0029] 控制單元200還設(shè)有與實際轉(zhuǎn)化效率na進行比較的啟動閾值η 1和結(jié)束閾值 η2,當實際轉(zhuǎn)化效率na低于η?時，控制單元200輸出脈寬調(diào)制信號驅(qū)動電機電路，驅(qū)動 單元300啟動，使傳動單元400帶動清潔單元500往復(fù)運動進行清潔，當實際轉(zhuǎn)化效率n a 高于n2時，驅(qū)動單元300停止工作，清潔單元500停止清潔。目前，太陽能電池板的材質(zhì)多 為晶體硅，其中單晶硅的光電轉(zhuǎn)換率比多晶硅高，單晶硅為15 %左右，而多晶硅則為12 % 左右。本實用新型中太陽能電池板的材質(zhì)采用單晶體娃，η2值為15%左右。
[0030] 如圖1并結(jié)合圖2所示，所述驅(qū)動單元300包括驅(qū)動電機和減速箱。所述傳動單 元400包括設(shè)置在太陽能電池板100兩端的軟軸410,軟軸410的兩端固定有鏈輪411，鏈 輪411上嚙合有鏈條412。驅(qū)動電機輸出的動力通過減速箱減速后，其輸出端與設(shè)置在太陽 能電池板100 -端的軟軸410上固定的鏈輪411相連并驅(qū)動其轉(zhuǎn)動，鏈輪411與軟軸410 同步轉(zhuǎn)動并帶動鏈條412運動。
[0031] 圖5為本實用新型鋼絲軟軸的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本實用新型鋼絲軟軸的截面示 意圖。如圖5、圖6并結(jié)合圖1、圖2所示，由于太陽能電池板100的長度較長，本實用新型 采用軟軸410而不是剛性軸進行動力傳動，可以減少因振動而損失的電機輸出扭矩。更具 體地，如圖6所示，軟軸410的截面由里到外包括鋼絲軟軸420、軟軸支架421和軟軸套管 422,其中的軟軸支架421為塑料件，軟軸套管422為鋼管，軟軸支架421用以支撐軟軸套管 422,使兩者在轉(zhuǎn)動時能夠同步而不會發(fā)生相對位移。
[0032] 圖7為本實用新型清潔組件結(jié)構(gòu)示意圖；圖8和圖9分別為本實用新型滑塊與導(dǎo) 軌的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖7至圖9所示，所述清潔單元500包括清潔支架510以及設(shè)置在清 潔支架510上的清潔元件，所述清潔元件可以采用刮條、刷毛等結(jié)構(gòu)；清潔支架510的兩端 分別與太陽能電池板兩側(cè)的鏈條412連接，并固定于滑塊520上，滑塊520能夠沿太陽能電 池板100兩側(cè)邊緣滑動，進而帶動設(shè)置在清潔支架510上的清潔元件往復(fù)運動以實現(xiàn)對太 陽能電池板100表面的清潔。
[0033] 在太陽能電池板的兩側(cè)可以設(shè)置導(dǎo)軌600，在本實施例中，為了節(jié)省空間，簡化結(jié) 構(gòu)，所述導(dǎo)軌600是直接將太陽能電池板的邊框采用平行鋁型材制成?；瑝K520上開設(shè)有 供所述導(dǎo)軌600穿過的通孔524,所述滑塊520通過軸承組能夠沿導(dǎo)軌600滑動。所述軸 承組具體包括兩個第一軸承530和一個第二軸承540,其中第一軸承530的直徑比第二軸 承540的直徑大一些，第一軸承530和第二軸承540分別位于導(dǎo)軌600的上下兩側(cè)。滑塊 520上還設(shè)有可供清潔支架510上下位移的滑槽521，清潔支架510設(shè)置在所述滑槽521中 并通過彈片522定位，使其具備一定的預(yù)緊力。當太陽能電池板100的表面不平整時，清潔 支架510上的刮條和刷毛仍然可以很好的與其貼合，100%覆蓋清潔表面，以利于對其表面 的清潔，防止漏掃部分出現(xiàn)。
[0034] 如圖1所示，在太陽能電池板100的兩端還分別設(shè)有限位開關(guān)700,所述限位開關(guān) 700為撞板開關(guān)，該限位開關(guān)700輸出信號給所述控制單元200,當清潔支架510碰觸到某 一個限位開關(guān)700時，控制單元控制驅(qū)動電機反方向轉(zhuǎn)動，從而使得清潔單元在太陽能電 池板兩端進行往復(fù)清潔運動。另外，當太陽能電池板100的長度較長時，還需要在太陽能電 池板的底部設(shè)置輔助支撐鏈輪組件800用以張緊鏈條412,使得鏈條傳動均勻穩(wěn)定。
[0035] 上述太陽能電池板自動清潔系統(tǒng)的控制方法具體包括：首先，設(shè)置特定參數(shù)的啟 動閾值，在本實施例中，特定參數(shù)為太陽能電池板的光電轉(zhuǎn)換率，啟動閾值為η 1 ;其次，監(jiān) 測并獲得所述特定參數(shù)的實時值，即：監(jiān)測太陽能電池板的