一种光伏板清扫方法、装置及系统与流程

本发明涉及光伏板设备，具体为一种光伏板清扫方法、装置及系统。

背景技术：

1、光伏能源是一种可再生能源，光伏清洁是确保光伏板高效运作的关键步骤，光伏板在使用过程中，会不断在光伏板表面累积灰尘、鸟粪、落叶等污渍，这些污渍遮挡了光伏板，从而导致其发电效率降低。长期积累的污垢还可能导致光伏板无法散热，加剧器件老化甚至损坏。

2、针对光伏板的清洁目前主要包括人工清洁和机械化清洁两种。人工清洗更加灵活，能够在复杂地形作业，但劳动强度大，清洗效率相对较低；机器清洗效率高，同时操作流程把控准确，对设备损害较小，但机器架设和维护费用较高，同时对设备的操作和维护需要较高素质人员操作，在复杂地形中机械化清洁还面临部署困难等问题。

3、对光伏电站的光伏板清洗，最主要的考虑是清洗成本，单次清洗消耗的清洁材料，清洁时长，设备折损成本，人工成本等。一个光伏电站的发电量和所产生效益有限，故其能够投入到设备清洁的成本也十分有限。

4、总结目前，针对光伏板清扫主要面临以下问题：

5、部署困难，为提高日照时长和提高土地利用率，光伏电站通常架设在位置偏远、环境恶劣的区域，典型的区域包括荒漠地带、高海拔地区、浅海海面等，这些地方采用机械化清洗成本高、设备老化快。

6、污渍积累速度快，由于所架设环境较为恶劣，积灰、扬尘能够很快的重新覆盖在光伏板表面，要使光伏板处在理想工况，则需要经常性的对光伏板表面进行清洁。

7、受环境影响大，清洁作业需要避开正午高温，机器容易过热，夜间作业又存在一定风险，故通常在早间、傍晚或者阴天的时候作业。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种光伏板清扫方法、装置及系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种光伏板清扫系统，所述清扫系统集成在一个箱体内，箱体安装在运输工具上，用于在多个光伏场之间的转运和部署，所述光伏板清扫系统包括指挥中心、清扫机以及无人机；

3、所述指挥中心，用于对清扫机和无人机进行指挥调度，同时保持对清扫机和无人机的日常维护，处理清扫过程中所采集的各种数据，并识别污渍分布情况和制定清扫策略；

4、所述清扫机，用于对光伏板进行清扫作业；

5、所述无人机，包括指挥机、中继机、运输机、救援机和巡检机；

6、所述无人机中：

7、指挥机，用于图像采集、信号中继和数据监控，并基于图像采集的数据生成三维图像；

8、中继机，用于扩大信号辐射范围，使清扫区域能够进一步扩大；

9、运输机，用于搭载清扫机，并将清扫机运输至光伏板上；

10、救援机，用于将故障机器运回指挥中心，以及通过外放电对电池能量耗尽的机器进行充电救援；

11、巡检机，用于探寻可飞行路径并验证路径的可行，并同步检测各光伏板位置分布、尺寸规格、脏污情况；

12、该系统分为清扫机和无人机一体式设置和分体式设置；

13、一体式设置中清扫机本身跟无人机集成连接，不可拆分；

14、分体式设置中清扫机与无人机进行组合安装，进行快速拆分。

15、两种清扫机和无人机设置种，系统中无人机的工作内容均包括指挥、巡检、中继、救援和运输，其区别在于无人机的数量不同，无人机的工作内容分别部署在不同无人机上，或者基于按照工作流程，部署在同一个无人机上。

16、进一步优化本技术方案，所述指挥机在配置无人机数量超过两台的情况下，将其中一台设置为指挥母机，指挥母机在整个清扫作业过程中悬停于光伏电站的高空，监控整个清扫作业情况，包括对光伏板污渍情况进行判断，清扫作业情况进行判断，当监测到飞行异常或者清扫异常时，向指挥中心发出预警提示。

17、一种光伏板清扫方法，基于上述的光伏板清扫系统进行光伏板的清扫工作，包括以下流程：

18、在清洁作业开展时，搭载整套光伏板清扫系统的指挥车停靠稳定，确定指挥中心所能辐射的控制信号范围，当指挥中心所能辐射最大范围无法将整个光伏电站含盖在内时，未能覆盖区域被规划为下一阶段清扫作业区域，在重新移动指挥中心，将该区域覆盖在内后，即可进行清洁；

19、开始执行清洁作业时，首先识别光伏电站的环境情况，通过指挥机在光伏板架设区域高空对待清扫区域进行图像采集，将所采集图像回传指挥中心后，完成第一次起飞作业工作；

20、指挥中心在收到指挥机监测的图像数据后，先判断待清扫区域基本情况，包括光伏板数量、规格、朝向、位置，以及待清洁区域障碍物或者禁飞区域；

21、通过巡检机应用红外成像或采用电致发光技术，对光伏板的污渍分布情况进行量化分析以及有效飞行路径的核查，从而判断光伏板的受污情况和需要清扫的光伏板数量、位置信息，并基于污渍分布的图像特征、热成像特征或者光谱特征判定污渍的类别；

22、制定清洁策略，具体包括制定无人机的最短飞行路径，清扫机的清扫剂装药类别、清扫方式和清扫次序的选择；

23、进行无人机与清扫机的协同调度，设计无人机搭载清扫机在不同光伏板之间的调度规划；

24、在完成整个清扫过程后，通过无人机再次监测清洁后的光伏板，评估清洁效果，将清洁效果数据反馈给指挥中心，用于算法的迭代优化。

25、进一步优化本技术方案，所述无人机与清扫机的协同调度包括以下内容：

26、当无人机与清扫机为固定安装方式时，即一台无人机带动一台清扫机进行光伏板清扫作业，无人机需要根据清扫机的清扫进程、电量和清洁剂情况，酌情在电量缺乏时将其运输回指挥中心；

27、当无人机与清扫机为分体式安装时，即一台无人机带动多台清扫机进行光伏板清扫作业时，指挥中心兼顾多台清扫机的清扫进程、电源和清洁剂消耗情况，将无人机在光伏板之间进行跨版运输，或者在光伏板与指挥中心之间运输；

28、指挥中心会通过来自运输机、清扫机传回的实时数据不断修正待清扫区域环境情况，包括具体飞行路径、光伏板具体污渍情况、类型、厚度。

29、进一步优化本技术方案，所述光伏板清扫方法基于光伏板的夜间脏污检测、夜间定位引导和夜间清扫作业时，巡检机应用电致发光技术，通过对光伏板的组件施加正向电流，使电流作用于pn结两边，电能将处于基态的原子激发至激发态，激发态的原子不稳定，进行自发辐射，产生电致发光现象；

30、为每个光伏板配备激发电源组件，所述激发电源组件用于给光伏板的组件施加电流使其发光；

31、巡检机还应用光致发光技术，利用特定波长的激光对光伏板进行光学激发，受激发光伏板产生一定的激发光，被高灵敏度的相机感光和成像，用于检测光伏板上有裂痕、缺陷或者脏污的部位。

32、进一步优化本技术方案，所述激发电源组件包括激励器、输出功率检测模块以及信标灯；

33、所述激励器和输出功率检测模块设计在光伏板输出接线盒上，其中激励器为光伏板提供电流使其受激发光，输出功率检测模块用于检测输出功率；

34、定时检测光伏板的输出功率，并设定一个参考值，当光伏板的输出功率低于参考值时，判定光伏板受污染严重，此时信标灯点亮；

35、当信标灯被点亮时，以较高的光强向外辐射特定波段的光线，这种光线易于被空中的指挥机检测到，从而判断该光伏板需要被清扫。

36、一种光伏板清扫装置，其特征在于，基于上述的光伏板清扫系统中清扫机进行搭载，并基于上述的光伏板清扫方法进行操作。

37、与现有技术相比，本发明提供了一种光伏板清扫方法、装置及系统，具备以下有益效果：

38、该光伏板清扫方法、装置及系统，通过集成指挥中心、清扫机和多种无人机，实现了全自动化的清扫作业，提高了清扫效率和覆盖范围。系统通过无人机实时采集图像和数据，精确识别污渍分布，并制定针对性的清扫策略并可以进行夜间清扫作业，显著提升了光伏板的清洁效果，减少了人工干预需求，优化了清扫作业的整体性能和效果。