智能化光伏陣列清洗車的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種太陽能電池板清洗車，尤其是一種用于大規(guī)模地面光伏電站中光伏陣列組件表面清潔的智能化光伏陣列清洗車。
【背景技術(shù)】
[0002 ]光伏電站的太陽能電池板以陣列的形式露天傾斜安裝，大氣中的砂粒、灰塵、雜物和一些腐蝕物質(zhì)很容易附著在其表面。尤其是在干旱、多風(fēng)及植被稀少的荒漠化地區(qū)，I?2周便會在電池板上蓋滿沙塵，嚴(yán)重影響其光電轉(zhuǎn)換效率，甚至損壞電池板，因此，定期或適時(shí)對太陽能電池板進(jìn)行清潔就成為光伏電站日常運(yùn)行維護(hù)中必不可少的重要環(huán)節(jié)。
[0003]對光伏電池板的清潔通常有人工沖淋擦洗、固定管網(wǎng)噴淋和機(jī)械化自動清洗等三種方式。其中，機(jī)械化自動清洗設(shè)備又可分為基于電池板邊框或表面行進(jìn)的附著行進(jìn)式清洗設(shè)備和基于地面行進(jìn)的獨(dú)立行進(jìn)式清洗設(shè)備，從效率和成本角度出發(fā)，后者更適用于規(guī)模較大的地面光伏電站。
[0004]當(dāng)前，國內(nèi)大型光伏電站對太陽能電池板的清潔維護(hù)仍主要采用人工沖水清洗的方式。對于地處干旱荒漠的大規(guī)模光伏電站而言，該方式凸顯出耗水嚴(yán)重、效率低、成本高的缺點(diǎn)。
[0005]國外尤其是意大利等歐洲國家較早實(shí)現(xiàn)了對光伏電站太陽能電池板的機(jī)械化清洗，到2011年，國外市場上就已出現(xiàn)多種不同型號的獨(dú)立行進(jìn)式清洗設(shè)備。這些清洗設(shè)備針對當(dāng)?shù)貧夂?、地形條件和光伏電站規(guī)模，結(jié)構(gòu)上一般采用履帶底盤、拖拉機(jī)底盤或卡車底盤，自備水箱，設(shè)置有鉸接及伸縮式工作臂，清洗執(zhí)行組件相對板面的位姿控制有的還采用基于測距或測壓傳感器的自動調(diào)整方式，其清洗工藝多采用壓力水噴淋、刷輥(或刷盤)旋轉(zhuǎn)刷洗或二者結(jié)合的方式，也有采用吹風(fēng)、吸塵甚至蒸汽清洗的方式。各型設(shè)備自動化程度和工作效率不一，有的采用整體設(shè)計(jì)，集成度和自動化程度較高，如意大利B.P.Metalmeccanica公司的SoIar Cleaner F1750C、意大利Hymach公司的S0LARCLEAN、捷克PowerFuture公司的H0LZMANN等;有的則只是在拖拉機(jī)甚至工程機(jī)械本體上加裝部分設(shè)備實(shí)現(xiàn)，因而適應(yīng)性、操作性和工作效率不如前者，如B.P.Metalmeccani ca公司的So IarCleaner F1750T等。
[0006]國內(nèi)對于獨(dú)立行進(jìn)式光伏陣列清洗設(shè)備的研究最早見于2011年公開的三份中國專利申請:201120150445、201120345033和201110287189，從2012年開始，相應(yīng)的專利申請和授權(quán)開始增多。這些專利所公開的方案整體上的功能設(shè)置和單元組成與前述國外產(chǎn)品大致相同，其特征在于各單元布局及相應(yīng)單元功能實(shí)現(xiàn)方式上的差異。譬如:授權(quán)號為CN102773224B的發(fā)明專利提出了一種采用鋼絲繩牽拉加固的可俯仰及偏轉(zhuǎn)懸臂和兩端滑動提拉式除塵頭姿態(tài)調(diào)整機(jī)構(gòu)的刷吸結(jié)合式無水清潔方案；授權(quán)號為CN203076278U和CN203764603U的實(shí)用新型專利分別提出了基于挖掘機(jī)的水箱拖曳式和水箱鏟叉式總體布局方案；申請?zhí)枮?01310251524和201410246655的發(fā)明專利申請先后公開了基于汽車底盤，以發(fā)電機(jī)為清洗動力源，以對稱布置于車頭后門架兩側(cè)且可升降及俯仰展開的翼狀刷架為清洗執(zhí)行組件，以刷架中間刷盤組刷洗和刷架前后噴頭組沖洗相結(jié)合實(shí)施清洗的方案;授權(quán)號為CN203911860U的實(shí)用新型專利提出了一種基于農(nóng)用履帶推土機(jī)，設(shè)置拖曳式水箱，以及前置安裝的具有可偏轉(zhuǎn)豎直立柱、可升降伸縮水平懸臂、可俯仰端臂、浮動定位式清洗執(zhí)行組件的臂架式清洗結(jié)構(gòu)，采用高壓水氣混合介質(zhì)吹洗并結(jié)合刮片刮除的清洗方案;授權(quán)號為CN203900061U和CN203917212U的實(shí)用新型專利分別提出了根部可偏轉(zhuǎn)、末端可伸縮滾轉(zhuǎn)的三段鉸接俯仰式工作臂方案和具有擋板封閉罩、液壓馬達(dá)驅(qū)動滾刷和吸塵部的無水清洗執(zhí)行組件方案;授權(quán)號為CN203526115U的實(shí)用新型專利提出了一種利用兩組獨(dú)立的齒輪齒條提拉式伺服動作機(jī)構(gòu)實(shí)施位姿調(diào)節(jié)、利用端部液壓馬達(dá)同軸驅(qū)動滾刷、單邊設(shè)測距探頭的清洗執(zhí)行組件方案;授權(quán)號為CN203540966U的實(shí)用新型專利提出了一種基于履帶底盤，采用提拉油缸端部導(dǎo)套滑動結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)清洗執(zhí)行組件浮動定位，雙滾刷對旋，刷間吸塵且刷外吹塵的無水清洗方案；申請?zhí)枮?01310745189和201410164280的發(fā)明專利申請先后公開了分別基于移動底盤和固定支架，利用配重通過四連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)噴水桿傾角自穩(wěn)定的噴水清洗方案;授權(quán)號為CN203470370U的實(shí)用新型專利提出了一種基于兼具除草功能的履帶底盤，利用液壓升降支架和液壓伸縮桿實(shí)現(xiàn)刷頭定位的無水清洗方案；授權(quán)號為CN202893749的實(shí)用新型專利提出了一種將水和壓縮空氣通過文丘里管式噴射器轉(zhuǎn)換為氣霧混合射流的清洗方案，結(jié)合可帶動噴霧清洗頭升降、伸縮和滾轉(zhuǎn)的工作臂，以實(shí)現(xiàn)對電池板的上下往復(fù)沖洗；申請?zhí)枮?01310046119的發(fā)明專利申請公開了一種基于履帶底盤、采用遙控操作方式，清洗機(jī)構(gòu)由電力驅(qū)動，利用傾角傳感器和2X4超聲測距陣列感知清洗單元相對光伏組件表面的位姿并可通過控制系統(tǒng)和支臂單元自動糾偏，滾刷刷掃和吸塵相結(jié)合的無水清洗方案;與之類似，申請?zhí)枮?01410319011的發(fā)明專利申請公開的清洗方案同樣基于履帶底盤并采用遙控操作方式，但底盤及清洗機(jī)構(gòu)均為液壓動力，通過人工遙控調(diào)整支臂末端位置鉸軸位置并借助光伏組件表面對滾刷的支撐作用來調(diào)整滾刷與板面的接觸力和平行度，清潔方式則為滾刷刷掃和風(fēng)扇排塵相結(jié)合；申請?zhí)枮?01310656755的發(fā)明專利申請公開了一種自導(dǎo)航車載清洗裝置方案，可借助事先設(shè)置在光伏陣列現(xiàn)場的特征標(biāo)志物，利用常規(guī)自動尋徑技術(shù)實(shí)現(xiàn)無人駕駛的移動清洗，利用端部升降式鉸支座和中部斜向伸縮式提拉桿實(shí)現(xiàn)毛刷輥支架兩自由度翼展式定位，利用兩側(cè)的六個(gè)定向輪和其上的壓力傳感器監(jiān)測毛刷輥與光伏面板之間的相對位姿變化并通過控制系統(tǒng)予以實(shí)時(shí)調(diào)整。
[0007]以上有關(guān)獨(dú)立行進(jìn)式光伏陣列清洗設(shè)備的各種技術(shù)方案乃至上市產(chǎn)品，各有特點(diǎn)，在光伏陣列清洗作業(yè)的效果、效率、成本、環(huán)境適應(yīng)性、可靠性、自動化程度以及易操作性等不同方面大都有各自相應(yīng)的、不同程度的改進(jìn)，但這種改進(jìn)是單方面的、局部的，并且技術(shù)方案本身也存在著或結(jié)構(gòu)復(fù)雜、或?qū)嵱眯圆粔?、或操作不便等各種不足，且整體而言，現(xiàn)有技術(shù)方案的智能化程度均不夠理想，因此，目前市場上還沒有出現(xiàn)一型可供實(shí)際應(yīng)用的大型光伏電站太陽能電池板陣列智能化自動清洗產(chǎn)品。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0008]本實(shí)用新型為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可實(shí)用的智能化光伏陣列清洗車，使其兼有智能高效、作業(yè)靈活、清洗效果好、適應(yīng)性強(qiáng)、操作簡便、結(jié)構(gòu)簡潔、油水消耗低、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)。
[0009]本實(shí)用新型的目的是以下述方式實(shí)現(xiàn)的:
[0010]智能化光伏陣列清洗車，由履帶底盤和工作裝置組成，履帶底盤含有一對履帶行走馬達(dá)，工作裝置包含清洗頭單元、清洗頭支撐定位單元、液壓控制單元、液壓油箱單元、供水單元、IC水單元、動力單元和操作控制單元，清洗頭單元安裝在清洗頭支撐定位單元的末端，含有清洗刷、噴水件和用于測量清洗頭單元到太陽能電池板距離的測距傳感器，液壓控制單元含有液壓控制閥，供水單元含有水栗，動力單元含有液壓栗，貯水單元、供水單元與清洗頭單元通過輸水管路依次連接，使清洗介質(zhì)加壓后從清洗頭單元的噴水件噴出；
[0011 ]清洗頭支撐定位單元、液壓控制單元、液壓油箱單元、供水單元、IC水單元、動力單元和操作控制單元均安裝在履帶底盤上，其中，動力單元布置在履帶底盤的尾部，貯水單元緊鄰動力單元布置，液壓油箱單元和操作控制單元緊鄰貯水單元布置，操作控制單元位于履帶底盤一側(cè)，液壓控制單元位于液壓油箱單元的前方，清洗頭支撐定位單元安裝在履帶底盤的首部；
[0012]清洗頭支撐定位單元包含活動底座和工組臂組，活動底座含有回轉(zhuǎn)裝置和橫移裝置，工作臂組含有主臂、端臂、主臂俯仰液壓缸和端臂調(diào)姿液壓缸，工作臂組固定在活動底座的回轉(zhuǎn)裝置上；
[0013]供水單元含有水栗液壓馬達(dá)和水閥，水栗液壓馬達(dá)驅(qū)動水栗運(yùn)轉(zhuǎn)；
[0014]操作控制單元包含主控模塊、操作件和信息反饋件，主控模塊以計(jì)算機(jī)為控制核心，操作控制單元通過電纜與清洗頭單元、動力單元、液壓控制單元和供水單元連接，接收來自以上各單元的信息，并向動力單元、液壓控制單元和供水單元發(fā)出指令，控制其運(yùn)行；
[0015]液壓控制單元包含兩個(gè)對應(yīng)控制兩底盤履帶行走馬達(dá)的比例換向閥，液壓控制單元所含其他換向閥均為電磁換向閥，所述各電磁換向閥通過電纜與操作控制單元主控模塊功率輸出驅(qū)動電路連接并接受主控模塊的控制，液壓控制單元與動力單元、液壓油箱單元、履帶底盤、供水單元、清洗頭支撐定位單元之間，以及動力單元和液壓油箱單元之間通過液壓管路連通，形成液壓系統(tǒng)，分別驅(qū)動履帶底盤行進(jìn)、供水單元栗水和清洗頭支撐定位單元位姿變換。
[0016]作為優(yōu)化:履帶底盤每側(cè)靠近首、尾的位置在不同高度上各裝兩個(gè)側(cè)向測距裝置，形成2 X 2側(cè)向測距陣列；履帶底盤前部兩側(cè)分別裝有可測垂向加速度的加速度計(jì);履帶底盤的兩側(cè)分別設(shè)置有履帶測速裝置;所述側(cè)向測距裝置、加速度計(jì)和履帶測速裝置通過信號電纜與操作控制單元主控模塊連接;液壓控制單元中控制兩履帶行走馬達(dá)的兩比例換向閥均為電磁比例換向閥，所述磁比例換向閥通過電纜與操作控制單元主控模塊功率輸出驅(qū)動電路連接并接受主控模塊的控制。
[0017]作為優(yōu)化:所述操作控制單元還包含遙控器和無線接收模塊，所述操作控制單元操作件中含有遙控選擇開關(guān);所述遙控器內(nèi)置供電電池和無線發(fā)射電路，其外部設(shè)置有相應(yīng)的操作手柄和按鈕;所述無線接收模塊含接收天線和模塊主體，天線與模塊主體之間通過電纜連接;遙控器與無線接收模塊之間通過調(diào)制電磁波進(jìn)行通信，無線接收模塊與主控模塊之間通過信號電纜連接。
[0018]作為優(yōu)化:所述操作控制單元還包括駕駛室、設(shè)置在駕駛室內(nèi)的操控臺、座椅和液晶屏，主控模塊安裝在操控臺內(nèi)，液晶屏、操作件和信息反饋件安裝在操控臺的上部表面；主控模塊的控制核心采用單片機(jī);操作件包括手柄和按鍵;信息反饋件包括表頭和指示燈。
[0019]作為優(yōu)化:所述履帶底盤前端還裝有一套前鏟，前鏟通過其鏟刀臂鉸接安裝在履帶底盤的前端，在履帶底盤上車底架與鏟刀背之間鉸接有一條鏟刀提升液壓缸。
[0020]作為優(yōu)化:履帶底盤兩側(cè)履帶行走馬達(dá)為液控雙速履帶行走液壓馬達(dá)。
[0021 ]作為優(yōu)化:對于所述清洗頭單元，還含有一個(gè)滾刷架;清洗刷為一個(gè)旋轉(zhuǎn)式滾刷，采用柔性輕質(zhì)刷條，滾刷通過其端軸安裝在滾刷架兩端的軸承座內(nèi)，由安裝在滾刷架一端的滾刷液壓馬達(dá)驅(qū)動;噴水件共有兩支，均為間隔安裝有多個(gè)噴嘴的噴水桿，平行滾刷軸布置在滾刷架兩側(cè);測距傳感器有四個(gè)，按2 X 2布局分別布置在滾刷架兩側(cè)靠近其兩端的位置;滾刷架上還裝有滾刷護(hù)罩;靠近滾刷端部的位置設(shè)置有滾刷轉(zhuǎn)速傳感器;所述測距傳感器和滾刷轉(zhuǎn)速傳感器通過信號電纜與操作控制單元主控模塊連接。
[0022 ]作為進(jìn)一步優(yōu)化:液壓控制單元中控制滾刷液壓馬達(dá)的電磁換向閥為電磁比例換向閥，所述電磁比例換向閥通過電纜與操作控制單元主控模塊功率輸出驅(qū)動電路連接并接受主控模塊的控制。
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