智能化光伏阵列清洗车制造技术

一种用于大规模地面光伏电站光伏阵列清洁的智能化光伏阵列清洗车,清洗头支撑定位单元和动力单元分别布置在履带底盘的首部和尾部，贮水单元紧邻动力单元布置，清洗头单元设有测量其到太阳能电池板距离的测距传感器，清洗头支撑定位单元包括可回转和横移的活动底座、以及含有可分别俯仰的主臂和端臂的工组臂组，供水单元的水泵由液压马达驱动，操作控制单元主控模块以计算机为控制核心，液压控制单元一对比例换向阀控制两底盘履带行走马达，其他换向阀为受主控模块控制的电磁换向阀。本实用新型专利技术可自动控制清洗头单元相对于光伏阵列面板、以及车体相对光伏阵列的位置和姿态，智能高效、作业灵活、适应性强、操作简便、结构简洁、清洗效果好。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种太阳能电池板清洗车，尤其是一种用于大规模地面光伏电站中光伏阵列组件表面清洁的智能化光伏阵列清洗车。
技术介绍
光伏电站的太阳能电池板以阵列的形式露天倾斜安装，大气中的砂粒、灰尘、杂物和一些腐蚀物质很容易附着在其表面。尤其是在干旱、多风及植被稀少的荒漠化地区，1～2周便会在电池板上盖满沙尘，严重影响其光电转换效率，甚至损坏电池板，因此，定期或适时对太阳能电池板进行清洁就成为光伏电站日常运行维护中必不可少的重要环节。对光伏电池板的清洁通常有人工冲淋擦洗、固定管网喷淋和机械化自动清洗等三种方式。其中，机械化自动清洗设备又可分为基于电池板边框或表面行进的附着行进式清洗设备和基于地面行进的独立行进式清洗设备，从效率和成本角度出发，后者更适用于规模较大的地面光伏电站。当前，国内大型光伏电站对太阳能电池板的清洁维护仍主要采用人工冲水清洗的方式。对于地处干旱荒漠的大规模光伏电站而言，该方式凸显出耗水严重、效率低、成本高的缺点。国外尤其是意大利等欧洲国家较早实现了对光伏电站太阳能电池板的机械化清洗，到2011年，国外市场上就已出现多种不同型号的独立行进式清洗设备。这些清洗设备针对当地气候、地形条件和光伏电站规模，结构上一般采用履带底盘、拖拉机底盘或卡车底盘，自备水箱，设置有铰接及伸缩式工作臂，清洗执行组件相对板面的位姿控制有的还采用基于测距或测压传感器的自动调整方式，其清洗工艺多采用压力水喷淋、刷辊（或刷盘）旋转刷洗或二者结合的方式，也有采用吹风、吸尘甚至蒸汽清洗的方式。各型设备自动化程度和工作效率不一，有的采用整体设计，集成度和自动化程度较高，如意大利B.P.Metalmeccanica公司的SolarCleanerF1750C、意大利Hymach公司的SOLARCLEAN、捷克PowerFuture公司的HOLZMANN等；有的则只是在拖拉机甚至工程机械本体上加装部分设备实现，因而适应性、操作性和工作效率不如前者，如B.P.Metalmeccanica公司的SolarCleanerF1750T等。国内对于独立行进式光伏阵列清洗设备的研究最早见于2011年公开的三份中国专利申请：201120150445、201120345033和201110287189，从2012年开始，相应的专利申请和授权开始增多。这些专利所公开的方案整体上的功能设置和单元组成与前述国外产品大致相同，其特征在于各单元布局及相应单元功能实现方式上的差异。譬如：授权号为CN102773224B的专利技术专利提出了一种采用钢丝绳牵拉加固的可俯仰及偏转悬臂和两端滑动提拉式除尘头姿态调整机构的刷吸结合式无水清洁方案；授权号为CN203076278U和CN203764603U的技术专利分别提出了基于挖掘机的水箱拖曳式和水箱铲叉式总体布局方案；申请号为201310251524和201410246655的专利技术专利申请先后公开了基于汽车底盘，以发电机为清洗动力源，以对称布置于车头后门架两侧且可升降及俯仰展开的翼状刷架为清洗执行组件，以刷架中间刷盘组刷洗和刷架前后喷头组冲洗相结合实施清洗的方案；授权号为CN203911860U的技术专利提出了一种基于农用履带推土机，设置拖曳式水箱，以及前置安装的具有可偏转竖直立柱、可升降伸缩水平悬臂、可俯仰端臂、浮动定位式清洗执行组件的臂架式清洗结构，采用高压水气混合介质吹洗并结合刮片刮除的清洗方案；授权号为CN203900061U和CN203917212U的技术专利分别提出了根部可偏转、末端可伸缩滚转的三段铰接俯仰式工作臂方案和具有挡板封闭罩、液压马达驱动滚刷和吸尘部的无水清洗执行组件方案；授权号为CN203526115U的技术专利提出了一种利用两组独立的齿轮齿条提拉式伺服动作机构实施位姿调节、利用端部液压马达同轴驱动滚刷、单边设测距探头的清洗执行组件方案；授权号为CN203540966U的技术专利提出了一种基于履带底盘，采用提拉油缸端部导套滑动结构实现清洗执行组件浮动定位，双滚刷对旋，刷间吸尘且刷外吹尘的无水清洗方案；申请号为201310745189和201410164280的专利技术专利申请先后公开了分别基于移动底盘和固定支架，利用配重通过四连杆机构实现喷水杆倾角自稳定的喷水清洗方案；授权号为CN203470370U的技术专利提出了一种基于兼具除草功能的履带底盘，利用液压升降支架和液压伸缩杆实现刷头定位的无水清洗方案；授权号为CN202893749的技术专利提出了一种将水和压缩空气通过文丘里管式喷射器转换为气雾混合射流的清洗方案，结合可带动喷雾清洗头升降、伸缩和滚转的工作臂，以实现对电池板的上下往复冲洗；申请号为201310046119的专利技术专利申请公开了一种基于履带底盘、采用遥控操作方式，清洗机构由电力驱动，利用倾角传感器和2×4超声测距阵列感知清洗单元相对光伏组件表面的位姿并可通过控制系统和支臂单元自动纠偏，滚刷刷扫和吸尘相结合的无水清洗方案；与之类似，申请号为201410319011的专利技术专利申请公开的清洗方案同样基于履带底盘并采用遥控操作方式，但底盘及清洗机构均为液压动力，通过人工遥控调整支臂末端位置铰轴位置并借助光伏组件表面对滚刷的支撑作用来调整滚刷与板面的接触力和平行度，清洁方式则为滚刷刷扫和风扇排尘相结合；申请号为201310656755的专利技术专利申请公开了一种自导航车载清洗装置方案，可借助事先设置在光伏阵列现场的特征标志物，利用常规自动寻径技术实现无人驾驶的移动清洗，利用端部升降式铰支座和中部斜向伸缩式提拉杆实现毛刷辊支架两自由度翼展式定位，利用两侧的六个定向轮和其上的压力传感器监测毛刷辊与光伏面板之间的相对位姿变化并通过控制系统予以实时调整。以上有关独立行进式光伏阵列清洗设备的各种技术方案乃至上市产品，各有特点，在光伏阵列清洗作业的效果、效率、成本、环境适应性、可靠性、自动化程度以及易操作性等不同方面大都有各自相应的、不同程度的改进，但这种改进是单方面的、局部的，并且技术方案本身也存在着或结构复杂、或实用性不够、或操作不便等各种不足，且整体而言，现有技术方案的智能化程度均不够理想，因此，目前市场上还没有出现一型可供实际应用的大型光伏电站太阳能电池板阵列智能化自动清洗产品。
技术实现思路
本技术为克服现有技术的不足，提供一种可实用的智能化光伏阵列清洗车，使其兼有智能高效、作业灵活、清洗效果好、适应性强、操作简便、结构简洁、油水消耗低、安全可靠等优点。本技术的目的是以下述方式实现的：智能化光伏阵列清洗车，由履带底盘和工作装置组成，履带底盘含有一对履带行走马达，工作装置包含清洗头单元、清洗头支撑定位单元、液压控制单元、液压油箱单元、供水单元、贮水单元、动力单元和操作控制单元，清洗头单元安装在清洗头支撑定位单元的末端,含有清洗刷、喷水件和用于测量清洗头单元到太阳能电池板距离的测距传感器，液压控制单元含有液压控制阀，供水单元含有水泵，动力单元含有液压泵，贮水单元、供水单元与清洗头单元通过输水管路依次连接，使清洗介质加压后从清洗头单元的喷水件喷出；清洗头支撑本文档来自技高网...

【技术保护点】
智能化光伏阵列清洗车，由履带底盘和工作装置组成，履带底盘含有一对履带行走马达，工作装置包含清洗头单元、清洗头支撑定位单元、液压控制单元、液压油箱单元、供水单元、贮水单元、动力单元和操作控制单元，清洗头单元安装在清洗头支撑定位单元的末端,含有清洗刷、喷水件和用于测量清洗头单元到太阳能电池板距离的测距传感器，液压控制单元含有液压控制阀，供水单元含有水泵，动力单元含有液压泵，贮水单元、供水单元与清洗头单元通过输水管路依次连接，使清洗介质加压后从清洗头单元的喷水件喷出，其特征在于：清洗头支撑定位单元、液压控制单元、液压油箱单元、供水单元、贮水单元、动力单元和操作控制单元均安装在履带底盘上，其中，动力单元布置在履带底盘的尾部，贮水单元紧邻动力单元布置，液压油箱单元和操作控制单元紧邻贮水单元布置，操作控制单元位于履带底盘一侧，液压控制单元位于液压油箱单元的前方，清洗头支撑定位单元安装在履带底盘的首部；清洗头支撑定位单元包含活动底座和工组臂组，活动底座含有回转装置和横移装置，工作臂组含有主臂、端臂、主臂俯仰液压缸和端臂调姿液压缸，工作臂组固定在活动底座的回转装置上；供水单元含有水泵液压马达和水阀，水泵液压马达驱动水泵运转；操作控制单元包含主控模块、操作件和信息反馈件，主控模块以计算机为控制核心，操作控制单元通过电缆与清洗头单元、动力单元、液压控制单元和供水单元连接，接收来自以上各单元的信息，并向动力单元、液压控制单元和供水单元发出指令，控制其运行；液压控制单元包含两个对应控制两底盘履带行走马达的比例换向阀，液压控制单元所含其他换向阀均为电磁换向阀，所述各电磁换向阀通过电缆与操作控制单元主控模块功率输出驱动电路连接并接受主控模块的控制，液压控制单元与动力单元、液压油箱单元、履带底盘、供水单元、清洗头支撑定位单元之间，以及动力单元和液压油箱单元之间通过液压管路连通，形成液压系统，分别驱动履带底盘行进、供水单元泵水和清洗头支撑定位单元位姿变换。...

【技术特征摘要】
1.智能化光伏阵列清洗车，由履带底盘和工作装置组成，履带底盘含有一对履带行走马达，工作装置包含清洗头单元、清洗头支撑定位单元、液压控制单元、液压油箱单元、供水单元、贮水单元、动力单元和操作控制单元，清洗头单元安装在清洗头支撑定位单元的末端,含有清洗刷、喷水件和用于测量清洗头单元到太阳能电池板距离的测距传感器，液压控制单元含有液压控制阀，供水单元含有水泵，动力单元含有液压泵，贮水单元、供水单元与清洗头单元通过输水管路依次连接，使清洗介质加压后从清洗头单元的喷水件喷出，其特征在于：
清洗头支撑定位单元、液压控制单元、液压油箱单元、供水单元、贮水单元、动力单元和操作控制单元均安装在履带底盘上，其中，动力单元布置在履带底盘的尾部，贮水单元紧邻动力单元布置，液压油箱单元和操作控制单元紧邻贮水单元布置，操作控制单元位于履带底盘一侧，液压控制单元位于液压油箱单元的前方，清洗头支撑定位单元安装在履带底盘的首部；
清洗头支撑定位单元包含活动底座和工组臂组，活动底座含有回转装置和横移装置，工作臂组含有主臂、端臂、主臂俯仰液压缸和端臂调姿液压缸，工作臂组固定在活动底座的回转装置上；
供水单元含有水泵液压马达和水阀，水泵液压马达驱动水泵运转；
操作控制单元包含主控模块、操作件和信息反馈件，主控模块以计算机为控制核心，操作控制单元通过电缆与清洗头单元、动力单元、液压控制单元和供水单元连接，接收来自以上各单元的信息，并向动力单元、液压控制单元和供水单元发出指令，控制其运行；
液压控制单元包含两个对应控制两底盘履带行走马达的比例换向阀，液压控制单元所含其他换向阀均为电磁换向阀，所述各电磁换向阀通过电缆与操作控制单元主控模块功率输出驱动电路连接并接受主控模块的控制，液压控制单元与动力单元、液压油箱单元、履带底盘、供水单元、清洗头支撑定位单元之间，以及动力单元和液压油箱单元之间通过液压管路连通，形成液压系统，分别驱动履带底盘行进、供水单元泵水和清洗头支撑定位单元位姿变换。
2.根据权利要求1所述的智能化光伏阵列清洗车，其特征在于：履带底盘每侧靠近首、尾的位置在不同高度上各装两个侧向测距装置，形成2×2侧向测距阵列；履带底盘前部两侧分别装有可测垂向加速度的加速度计；履带底盘的两侧分别设置有履带测速装置；所述侧向测距装置、加速度计和履带测速装置通过信号电缆与操作控制单元主控模块连接；液压控制单元中控制两履带行走马达的两比例换向阀均为电磁比例换向阀，所述磁比例换向阀通过电缆与操作控制单元主控模块功率输出驱动电路连接并接受主控模块的控制。
3.根据权利要求1所述的智能化光伏阵列清洗车，其特征在于：所述操作控制单元还包含遥控器和无线接收模块，所述操作控制单元操作件中含有遥控选择开关；所述遥控器内置供电电池和无线发射电路，其外部设置有相应的操作手柄和按钮；所述无线接收模块含接收天线和模块主体，天线与模块主体之间通过电缆连接；遥控器与无线接收模块之间通过调制电磁波进行通信，无线接收模块与主控模块之间通过信号电缆连接。
4.根据权利要求1所述的智能化光伏阵列清洗车，其特征在于：所述操作控制单元还包括驾驶室、设置在驾驶室内的操控台、座椅和液晶屏，主控模块安装在操控台内，液晶屏、操作件和信息反馈件安装在操控台的上部表面；主控模块的控制核心采用单片机；操作件包括手柄和按键；信息反馈件包括表头和指示灯。
5.根据权利要求1所述的智能化光伏阵列清洗车，其特征在于：所述履带底盘前端还装有一套前铲，前铲通过其铲刀臂铰接安装在履带底盘的前端，在履带底盘上车底架与铲刀背之间铰接有一条铲刀提升液压缸。
6.根据权利要求1所述的智能化光伏阵列清洗车，其特征在于：履带底盘两侧履带行走马达为液控双速履带行走液压马达。
7.根据权利要求1所述的智能化光伏阵列清洗车，其特征在于：对于所述清洗头单元，还含有一个滚刷架；清洗刷为一个旋转式滚刷，采用柔性轻质刷条，滚刷通过其端轴安装在滚刷架两端的轴承座内，由安装在滚刷架一端的滚刷液压马达驱动；喷水件共有两支，均为间隔安装有多个喷嘴的喷水杆，平行滚刷轴布置在滚刷架两侧；测距传感器有四个，按2×2布局分别布置在滚刷架两侧靠近其两端的位置；滚刷架上还装有滚刷护罩；靠近滚刷端部的位置设置有滚刷转速传感器；所述测距传感器和滚刷转速传感器通过信号电缆与操作控制单元主控模块连接。
8.根据权利要求7所述的智能化光伏阵列清洗车，其特征在于：液压控制单元中控制滚刷液压马达的电磁换向阀为电磁比例换向阀，所述电磁比例换向阀通过电缆与操作控制单元主控模块功率输出驱动电路连接并接受主控模块的控制。
9.根据权利要求7所述的智能化光伏阵列清洗车，其特征在于：所述供水单元中，水泵出水分为两路，分别输送至清洗头单元中的两支喷水件，两支输水管路上均装有流量控制阀和带通讯模块的流量计；水泵出水口设置有输出水压传感器；所述流量计和输出水压传感器通过信号电缆与操作控制单元主控模块连接。
10.根据权利要求9所述的智能化光伏阵列清洗车，其特征在于：所述供水单元中，两支输水管路上的流量控制阀为电磁流量控制阀...

【专利技术属性】
技术研发人员：马伟峰，侯彬，刘雪涛，李奇，潘树国，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七一三研究所，
类型：新型
国别省市：河南;41