一种基于无人机的太阳能光伏板板面顽固污垢的清洗方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于无人机的太阳能光伏板板面顽固污垢的清洗方法及系统，该系统在无人机本体上设置了污垢定位系统、激光箱体和清洗箱体；通过污垢定位系统定位污垢的具体位置后，通过激光箱体中的激光器对污垢发射激光，通过清洗箱体中的二氧化碳清洗污垢，该系统采用激光清洗协同二氧化碳雪清洗技术针对太阳能光伏板顽固污垢进行清洗，规避了激光清洗的长时间使用，同时二氧化碳雪清洗针对玻璃表面清洗具有很高效率。表面清洗具有很高效率。表面清洗具有很高效率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于无人机的太阳能光伏板板面顽固污垢的清洗方法及系统


[0001]本专利技术属于太阳能光伏板发电
，具体涉及一种基于无人机的太阳能光伏板板面顽固污垢的清洗方法及系统。

技术介绍

[0002]光伏发电由于其环保及可再生优势，近年来得到广泛应用并迅猛发展。太阳能电池板是光伏发电系统的核心组件之一，一般采用串联和并联方式将其组成太阳能电池板阵列，安装在户外接收太阳光并产生电能，其受光效率很大程度上决定着光伏发电系统的发电效率。
[0003]太阳能光伏面板上的顽固污垢(虫胶、鸟粪等有机污染、微生物污染等)是光伏板清洗方面的一大难点，目前行业内采用的常规清洗技术很难将其高效清除，影响着光伏板透光性，并降低光电转换效率。严重情况下会导致热斑效应，大大威胁着光伏板运行安全。
[0004]大型太阳能光伏电站往往分布在空旷且人烟稀少地带，太阳能电池板放置于裸露环境中，经受风沙、冰霜雨雪等严苛考验，导致表面积累大量污垢，严重影响着其透光性，降低光电转换效率。其中有一部分光伏电站位于湖面、滩涂、山地、丘陵地带。位于湖面的光伏板受环境影响，人工清污困难且存在很大危险性；位于山地的光伏板由于依地势而建，高低起伏不平，也很不利于人工清污。此外，太阳能电池板光电转换过程中热量一时难以散失而致使其表面温度急剧升高，亦降低其光电转换效率。以往人工除污和自动器械除污系统仍存在以下问题：
[0005]1)人工除污费时费力，间隔时间长；且随着人力成本提升，大量采用人工除污会导致发电成本增加；
[0006]2)现有除污系统主要针对单块太阳能电池板，且需安装在太阳能电池板阵列周围或者其支架上，对太阳能电池板阵列设计和安装有一定限制，不利于后期维护；
[0007]3)采用摩擦式除尘，易产生静电，划伤太阳能电池板表面，且作业效率低，不适用于大面积的太阳能电池板阵列；
[0008]4)采用高压水枪清洗，水量消耗大，不利于环境保护。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种基于无人机的太阳能光伏板板面顽固污垢的清洗方法及系统，以解决现有技术中太阳能光伏板板面上顽固污垢难以清理，人工清理难度大的问题。
[0010]为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0011]一种基于无人机的太阳能光伏板板面顽固污垢的清洗系统，包括无人机本体，无人机本体上设置有污垢定位系统；
[0012]无人机本体的下部连接有激光箱体，激光箱体的下部连接有清洗箱体；所述无人
机本体的下部至少连接有一个红外图像采集系统和可见光图像采集系统；
[0013]激光箱体内设置有激光控制器，激光控制器连接有激光器，激光器连接有光传输系统，所述光传输系统连接有激光臂，激光臂的前端在激光箱体的外部；
[0014]清洗箱体内设置有碳纤维氮气瓶和碳纤维液态二氧化碳瓶，碳纤维氮气瓶的出口端连接有氮气管路，碳纤维液态二氧化碳瓶的出口端连接二氧化碳管路，所述氮气管路上设置有第一电磁阀，所述二氧化碳管路上设置有第二电磁阀氮气管路的出口端和二氧化碳管路的出口端共同连接至伸缩喷杆，伸缩喷杆的出口端设置有旋转喷嘴，旋转喷嘴在清洗箱体的外部；
[0015]所述污垢定位系统、红外图像采集系统、可见光图像采集系统、激光控制器、第一电磁阀和第二电磁阀均连接至上位机。
[0016]本专利技术的进一步改进在于：
[0017]优选的，所述污垢定位系统为RTK。
[0018]优选的，所述激光器产生激光的波长范围为100nm～3000nm。
[0019]优选的，沿着氮气的输出方向，氮气管路在第一电磁阀前设置有减压阀。
[0020]优选的，所述减压阀的出口压力为0.3MPa～0.4MPa。
[0021]优选的，所述二氧化碳瓶的出口压力为1.75bar～2.08bar。
[0022]优选的，所述二氧化碳管路的外层包裹有聚氨酯保温层，二氧化碳管路的直径≥15mm。
[0023]优选的，所述无人机本体的下部设置有支架，所述红外图像采集系统和可见光图像采集系统设置在支架的外侧，激光箱体和清洗箱体设置在支架的内部。
[0024]优选的，所述激光臂在激光箱体中架装在电动铰座上，电动铰座和激光控制器连接。
[0025]一种基于无人机的太阳能光伏板板面顽固污垢的清洗系统的清洗方法，包括以下步骤：
[0026]步骤1，无人机在太阳能光伏板板面上进行巡检，污垢定位系统和红外图像采集系统确定污垢的位置，无人机停留在污垢的上方；
[0027]步骤2，上位机启动激光控制器，激光控制器控制激光器发射激光，激光通过光传输系统和激光臂对污垢输出激光，激光输出5～10s；
[0028]步骤3，上位机开启第一电磁阀，碳纤维氮气瓶输出氮气，输出2s后，上位机开启第二电磁阀，碳纤维液态二氧化碳瓶输出二氧化碳，旋转喷嘴将二氧化碳喷射到污垢上，直至污垢被清洗干净。
[0029]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0030]本专利技术公开了一种基于无人机的太阳能光伏板板面顽固污垢的清洗系统，该系统在无人机本体上设置了污垢定位系统、激光箱体和清洗箱体；通过污垢定位系统定位污垢的具体位置后，通过激光箱体中的激光器对污垢发射激光，通过清洗箱体中的二氧化碳清洗污垢，该系统采用激光清洗协同二氧化碳雪清洗技术针对太阳能光伏板顽固污垢进行清洗，规避了激光清洗的长时间使用，同时二氧化碳雪清洗针对玻璃表面清洗具有很高效率。该系统相比已有的光伏板清污技术更节水、安全、高效快速；且本专利技术采用新型3D打印技术加工各个模块框架，以用来降低无人机负载重量，提高无人机飞行稳定，系统简单安全易操
作；顽固污垢的清除提高太阳能光伏板的光电转换率，避免热斑效应，大大提高光伏发电安全。
[0031]进一步的，该污垢定位系统为RTK，该系统可以实时提供太阳能光伏板污垢在制定坐标系中三维定位结果，并达到厘米级精度。
[0032]进一步的，激光器产生激光的波长范围大，能够满足多种污垢的需求。
[0033]进一步的，氮气管路在第一电磁阀和碳纤维氮气瓶之间设置有减压阀，使得氮气管路输出的氮气压强能够满足使用需求。
[0034]进一步的，二氧化碳管路的外层设置有聚氨酯保温层，减少喷出二氧化碳过程的温降。
[0035]进一步的，红外图像采集系统和可见光图像采集系统设置在支架的外侧，江光箱体和清洗箱体设置在支架的内部，保证各个仪器之间的工作过程不会相互干扰。
[0036]激光臂通过电动铰座实现其转动。
[0037]本专利技术还公开了一种基于无人机的太阳能光伏板板面顽固污垢的清洗系统的清洗方法，该方法先采用激光清洗技术将顽固污垢与光伏板表面剥离，再配合二氧化碳雪清污技术将残留污垢清扫干净。该方法提高了太阳能光伏板清洁效率，减小耗水量，简化清洁设备，降低综合成本，便于后期维护等具有重要意义。该方法相比现在太阳能光伏板表面的清洗技术，采用无人本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于无人机的太阳能光伏板板面顽固污垢的清洗系统，其特征在于，包括无人机本体(1)，无人机本体(1)上设置有污垢定位系统(101)；无人机本体(1)的下部连接有激光箱体(206)，激光箱体(206)的下部连接有清洗箱体(310)；所述无人机本体(1)的下部至少连接有一个红外图像采集系统(102)和可见光图像采集系统(103)；激光箱体(206)内设置有激光控制器(201)，激光控制器(201)连接有激光器(202)，激光器(202)连接有光传输系统(203)，所述光传输系统(203)连接有激光臂(204)，激光臂(204)的前端在激光箱体(206)的外部；清洗箱体(310)内设置有碳纤维氮气瓶(301)和碳纤维液态二氧化碳瓶(302)，碳纤维氮气瓶(301)的出口端连接有氮气管路(306)，碳纤维液态二氧化碳瓶(302)的出口端连接二氧化碳管路(307)，所述氮气管路(306)上设置有第一电磁阀(303)，所述二氧化碳管路(307)上设置有第二电磁阀(304)氮气管路(306)的出口端和二氧化碳管路(307)的出口端共同连接至伸缩喷杆(308)，伸缩喷杆(308)的出口端设置有旋转喷嘴(309)，旋转喷嘴(309)在清洗箱体(310)的外部；所述污垢定位系统(101)、红外图像采集系统(102)、可见光图像采集系统、激光控制器(201)、第一电磁阀(303)和第二电磁阀(304)均连接至上位机。2.根据权利要求1所述的一种基于无人机的太阳能光伏板板面顽固污垢的清洗系统，其特征在于，所述污垢定位系统(101)为RTK。3.根据权利要求1所述的一种基于无人机的太阳能光伏板板面顽固污垢的清洗系统，其特征在于，所述激光器(202)产生激光的波长范围为100nm～3000nm。4.根据权利要求1所述的一种基于无人机的太阳能光伏板板面顽固污垢的清洗系统，其特征在于，沿着氮气的输出方向，氮气管路(306)在第一电磁阀(303)前设置有减压阀...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨嵩，郭中旭，程广文，姚明宇，蔡铭，赵瀚辰，付康丽，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：