光伏组件刮板清洁法及装置

1.一种光伏组件刮板清洁装置，其特征是包括清洁器件、连接件和滚动连接界面；清洁器件包括一块与光伏组件玻璃板接触的刮板，清洁器件通过连接件与滚动连接界面连接；
滚动连接界面滚过光伏组件的边界时，清洁器件实现对光伏组件的清洁，其刮板像汽车雨刷那样刮去汽车前窗玻璃上的水；
进一步，采用一个负压源、一个与负压源连通的长口吸嘴或者一个与负压源连通的均布有多个小吸嘴的吸嘴排；长口吸嘴或者所述吸嘴排的入口靠近刮板与光伏组件表面的接触处；组件表面的水或者污物由刮板刮除，并由长口吸嘴或者所述吸嘴排吸走；
还包括采用刮板清洁装置计算机控制系统，用电动滚轮代替滚轮并采用电动滚轮接口电路与刮板清洁装置计算机控制系统主机信号连接，还配置均与刮板清洁装置计算机控制系统主机信号连接的电源、通信系统、遥控器、摄像头和铲刀机械手；
还包括采用水洗清洁器件，水洗清洁器件包括布水抹布滚筒、主刮板、前刮板、基板、保险板、负压源、均与负压源连通的主长口吸嘴和前长口吸嘴，或者；
采用干洗清洁器件，干洗清洁器件包括干洗滚筒、主刮板、前刮板、基板、保险板、负压源、均与负压源连通的主长口吸嘴和前长口吸嘴；
还包括采用后勤车；利用后勤车上的外部电源向刮板清洁装置供电，以减轻刮板清洁装置负载的动力电池重量。
2.按照权利要求1所述的一种光伏组件刮板清洁装置，其特征是滚动连接界面包括滑块和轮组；轮组包括滚轮和电动轮组；滚动连接界面与光伏组件的边界配合滚动连接；连接件连接两端的滚动连接界面，起到基础件的作用。
3.按照权利要求1或者2所述的一种光伏组件刮板清洁装置，其特征是
清洁模块采用对称设计，即正常工作的清洁模块在光伏组件卸下以后，顺时针或者逆时针旋转180度，其滚动连接界面仍然可以再次与光伏组件配合连接；或者在连接件与清洁器件之间采用一个平面转动副机构进行连接，并在连接件与清洁器件之间采用一个平面转动驱动机构进行传动连接，使得清洁器件可以在光伏组件玻璃板上旋转，旋转范围包括正负45度；或者
包括一个竖向清洁器件，竖向清洁器件采用移动副机构与连接件连接，并采用电动丝杆驱动机构与连接件传动连接。
4.按照权利要求1或者2所述的一种光伏组件刮板清洁装置，其特征是所述布水抹布滚筒包括一个均布通孔的管子，包裹所述管子的抹布材料和供水管；布水抹布滚筒采用首尾两个转动副机构与基板滚动连接，并采用作为刮板清洁装置计算机控制系统执行元件的电动驱动装置驱动；还包括与刮板清洁装置计算机控制系统主机信号连接的检测轮总成；检测轮总成包括检测轮、轮杆、减震器和设置在轮杆上的应变片；检测轮总成沿基板长度方向均布若干处；布水抹布滚筒的两端传动连接一个振动头，振动头驱动布水抹布滚筒在光伏组件玻璃板表面作来回运动进行擦洗；擦洗后留在组件表面的混水由前刮板和主刮板刮干，及由前长口吸嘴和主长口吸嘴在负压源的作用下吸走。
5.按照权利要求1或者2所述的一种光伏组件刮板清洁装置，其特征是后勤车包括底盘，底盘液压自动平衡调节装置，外部电源，储水罐和安装于后勤车上的刮板清洁装置机械臂；外部电源通过输电线向刮板清洁装置供电；后勤车牵引刮板清洁装置从光伏组件表面经过并清洁光伏组件表面。

光伏组件刮板清洁法及装置\n技术领域\n[0001] 本发明涉及光伏组件刮板清洁法及装置。\n背景技术\n[0002] 现有一种光伏电池组件自动清洗机，能够自动运行并替代人工进行光伏电池组件的清洗，但其为了在倾角安置的玻璃板表面行走，采用真空吸爪与玻璃板连接，行动迟缓；\n又由于自带蓄电池作动力，笨重，特别不适合有较大间隙的相邻光伏电池组件之间转移。有一种光伏组件的湿洗清洁方式，采用布施洗涤液、用旋转式或者滚筒式扫帚擦洗、再用抹布包括包裹在滚筒上的抹布擦干洗涤水，用水较多、擦干也不易。\n发明内容\n[0003] 本发明的目的是要提供使用更方便的光伏电池组件清洁技术，包括适合在非连续安装的光伏电池组件上作业的清洁装置。\n[0004] 本发明实现其目的的技术方案：制造一个光伏组件刮板清洁装置，包括清洁器件、连接件和滚动连接界面；清洁器件包括一块与光伏组件玻璃板接触的刮板，清洁器件通过连接件与滚动连接界面连接；滚动连接界面滚过光伏组件的边界时，清洁器件实现对光伏组件的清洁，其刮板像汽车雨刷那样刮去汽车前窗玻璃上的水；\n[0005] 进一步，采用一个负压源、一个与负压源连通的长口吸嘴或者一个与负压源连通的均布有多个小吸嘴的吸嘴排；长口吸嘴或者所述吸嘴排的入口靠近刮板与光伏组件表面的接触处；组件表面的水或者污物由刮板刮除，并由长口吸嘴或者所述吸嘴排吸走。\n[0006] 还可以令滚动连接界面包括滑块和轮组；轮组包括滚轮和电动轮组；滚动连接界面与光伏组件的边界配合滚动连接。\n[0007] 还可以令清洁模块采用对称设计，即正常工作的清洁模块在光伏组件卸下以后，顺时针或者逆时针旋转180度，其滚动连接界面仍然可以再次与光伏组件配合连接；或者[0008] 在连接件与清洁器件之间采用一个平面转动副机构进行连接，并在连接件与清洁器件之间采用一个平面转动驱动机构进行传动连接，使得清洁器件可以在光伏组件玻璃板上旋转，旋转范围包括正负45度；或者\n[0009] 包括一个竖向清洁器件，竖向清洁器件采用移动副机构与连接件连接，并采用电动丝杆驱动机构与连接件传动连接。\n[0010] 还可以令所述布水抹布滚筒包括一个均布通孔的管子、包裹所述管子的抹布材料和供水管；布水抹布滚筒采用首尾两个转动副机构与基板滚动连接，并采用作为刮板清洁装置计算机控制系统执行元件的电动驱动装置驱动；还包括与刮板清洁装置计算机控制系统主机信号连接的检测轮总成；检测轮总成包括检测轮、轮杆、减震器和设置在轮杆上的应变片；检测轮总成沿基板长度方向均布若干处；布水抹布滚筒的两端传动连接一个振动头，振动头驱动布水抹布滚筒在光伏组件玻璃板表面作来回运动进行擦洗；擦洗后留在组件表面的混水由前刮板和主刮板刮干，及由前长口吸嘴和主长口吸嘴在负压源的作用下吸走。\n[0011] 还可以包括刮板清洁装置计算机控制系统、用电动滚轮代替滚轮并采用电动滚轮接口电路与改变清洁装置计算机控制系统主机信号连接、还配置均与刮板清洁装置计算机控制系统主机信号连接的电源、通信系统、遥控器、摄像头和铲刀机械手；铲刀机械手包括机械臂和铲刀；铲刀机械手采用接口电路与清洁装置计算机控制系统主机信号连接；或者[0012] 还包括一个水洗清洁器件，水洗清洁器件包括布水抹布滚筒、主刮板、前刮板、基板、保险板、负压源、均与负压源连通的主长口吸嘴和前长口吸嘴；或者\n[0013] 还包括一个干洗清洁器件，干洗清洁器件包括干洗滚筒、主刮板、前刮板、基板、保险板、负压源、均与负压源连通的主长口吸嘴和前长口吸嘴。\n[0014] 还可以包括清洁模块和一辆后勤车；后勤车包括底盘、底盘液压自动平衡调节装置、外部电源、储水罐和安装于后勤车上的刮板清洁装置机械臂；外部电源通过输电线向刮板清洁装置供电；或者\n[0015] 后勤车牵引刮板清洁装置从光伏组件表面经过并清洁光伏组件表面。\n[0016] 有益效果：本发明光伏组件刮板清洁装置，能够在形状不规则、倾角不规则的各种光伏组件的表面包括玻璃板表面和塔式太阳能热发电的阵列曲面反光镜表面实施清洗作业包括刮水及擦洗和铲除作业。采用后勤车提供电源的光伏组件刮板清洁装置，可以将笨重的动力蓄电池放在地面，上的在光伏组件上的部分轻巧灵活。\n附图说明\n[0017] 图1是一个多功能光伏组件刮板清洁装置置于组件上的侧视结构示意图。\n[0018] 图2是一个横向来回擦洗多功能光伏组件刮板清洁装置置于组件上的正视结构示意图。\n[0019] 图3是一个竖向来回擦洗多功能光伏组件刮板清洁装置置于组件上的正视结构示意图。\n[0020] 图4是一个多功能光伏组件刮板清洁装置水洗部件的底视结构示意图。\n[0021] 图5是图4的放大b向剖视。\n[0022] 图6是图4的放大c向剖视。\n[0023] 图7是一个多功能光伏组件刮板清洁装置干洗部件的底视结构示意图。\n[0024] 图8是图7的放大b向剖视。\n[0025] 图9是图7的放大c向剖视。\n[0026] 图10是一个采用后勤车提供电源的光伏组件刮板清洁装置的结构示意图。\n[0027] 图中1.清洁器件；2.连接件；3.滚动连接界面；4.滚珠或者滚轮；5.光伏组件；6.边框；7.活动翻边；8.牵索；9.机械臂；10.铲刀；11.摄像头；12.电动丝杆驱动机构；14.布水抹布滚筒；15.主刮板；16.前刮板；17.基板；18.保险板；19.主长口吸嘴；20.前长口吸嘴；21.供水管； 24.检测轮；25.轮杆；26.减震器；27.应变片；28.干洗滚筒；29.后勤车；30.外部电源；31.输电线。\n具体实施方式\n[0028] 图1和图2给出实施例1。\n[0029] 实施例1，制造一台多功能光伏组件刮板清洁装置，包括用于横向擦洗的清洁器件\n1、连接件2和滚动连接界面3。清洁器件1通过连接件2与滚动连接界面3连接。连接件包括两根连杆或者一块连接板。滚动连接界面3是指：刮板清洁装置需要在光伏组件阵列上移动，因此刮板清洁装置与光伏组件阵列之间需要一个一维移动副机构进行连接。最常见的一维移动副机构是滑块和滑轨，这里，光伏组件的边框已经定型并且更多具有滑轨的属性，为此需要设计一个滑块或者轮组类型的部件来与光伏组件的边框配合实现一个一维移动副机构的功能。滚动连接界面3就起到这个滑块或者轮组类型部件的作用。滚动连接界面3包括滑块和轮组，滑块或者轮组包括若干个滚珠或者滚轮4；轮组还包括电动轮组。图2的虚线圆局部剖显示：这些滚珠或者滚轮4从上面与光伏组件5的边框6配合作滚动连接。鉴于通常光伏组件5呈倾角布置，这意味着刮板清洁装置对光伏组件5的正面也有压力。因此，滚动连接界面3与光伏组件5正面的边框6部分也采用滚珠或者滚轮作滚动连接。滑块和滑轨是基础性的机械元器件，有关内容可以参考现有技术。横向清洁器件1的擦洗方向与刮板清洁装置的前进方向一致。\n[0030] 清洁模块采用对称设计，这样，横向移动进行清洁的刮板清洁装置，当清洁完一排光伏组件5阵列后，将刮板清洁装置卸下翻转后装到另一排光伏组件5阵列，就可以从另一方向开始清洁光伏组件5表面。卸下光伏组件前，应将两块活动翻边7打开如图1所示；待安装到另一排光伏组件上后，将两块活动翻边7关上如图1中的虚线所示，以防止刮板清洁装置意外脱落。活动翻边7与边框6接触处也应该设置成滚动连接界面。刮板清洁装置采用一个牵索8，用人力、畜力或者电动车拉动牵索8沿光伏组件5阵列作水平方向移动即可连续实现清洁。当发现光伏组件4表面有鸟粪污物时，可以人工用铲刀铲除。\n[0031] 为了提高自动化程度，通常都要采用刮板清洁装置计算机控制系统对刮板清洁装置进行控制、用电动滚轮代替滚轮4并采用电动滚轮接口电路与刮板清洁装置计算机控制系统主机信号连接、还要配置均与刮板清洁装置计算机控制系统主机信号连接的电源、通信系统、遥控器、摄像头和铲刀机械手。铲刀机械手包括机械臂9和铲刀10。机械臂9采用接口电路与刮板清洁装置计算机控制系统主机信号连接。当刮板清洁装置计算机控制系统根据摄像头的报告认为需要实施铲除时，启动铲刀机械手来实现。刮板清洁装置计算机控制系统、电动滚轮、电源、通信系统、遥控器、摄像头和机械臂的有关内容可参考现有技术。\n[0032] 边框包括金属型材边框。对于不采用边框的光伏组件，可以参照实施例1令滚动连接界面直接与光伏组件的周边连接。\n[0033] 还可以在连接件与清洁器件之间采用一个平面转动副机构进行连接，并在连接件与清洁器件之间采用一个平面转动驱动机构进行传动连接，使得清洁器件可以如图2虚线所示进行转动，并在顺时针方向转动一个角度状态下进行清洁。显然，对于不采用边框的光伏组件，这种设计具有方便灰尘或者洗涤水容易向下滑落的优点。还可以采用清洁器件与连接件之间采用固定的顺时针转角连接，以方便灰尘或者洗涤水容易向下滑落。\n[0034] 图3给出实施例2。\n[0035] 实施例2，制造一台竖向来回擦洗的多功能光伏组件刮板清洁装置包括竖向清洁器件1、连接件2、滚动连接界面3、摄像头11和刮板清洁装置计算机控制系统、电源、通信系统、遥控器、摄像头和铲刀机械手。竖向清洁器件1采用移动副机构和电动丝杆驱动机构12与连接件2连接。刮板清洁装置能够自动横向移动、定位和用竖向清洁器件1实施从上到下对光伏组件5，包括对一列光伏组件的各块光伏组件5顺序进行清洁，以及用铲刀机械手铲除鸟粪污物。\n[0036] 清洁器件1捆绑连接一块抹布就可以进行清洁。但高效率的清洁器件不仅仅是采用抹布。有关清洁器件1的内容还可以参考实施例1的介绍。竖向清洁器件1的擦洗方向与刮板清洁装置的前进方向不一致包括垂直。\n[0037] 清洁器件可以分为水洗清洁器件和干洗器件。\n[0038] 图4至图6给出实施例3。\n[0039] 实施例3，约定清洁器件从左向右移动。制造一个多功能光伏组件刮板清洁装置水洗清洁器件1，包括布水抹布滚筒14、主刮板15、前刮板16、基板17和保险板18、均与负压源连通的主长口吸嘴19和前长口吸嘴20。布水抹布滚筒14、主刮板15、前刮板16、基板17和保险板18、主长口吸嘴19和前长口吸嘴20的轴心线相互平行。布水抹布滚筒14、主长口吸嘴19的吸口、主刮板15、前刮板16、前长口吸嘴19的吸口和保险板18，这6者的长度尺寸选取按照：在作横向擦洗的情况下光伏组件待擦洗玻璃表面的高度尺寸减去定位误差间隙；或者在作竖向擦洗的情况下光伏组件宽度待擦洗玻璃表面的宽度尺寸减去定位误差间隙；定位误差间隙越小，光伏组件清洁的面积越大；定位误差间隙的范围1至25毫米，优选为1至6毫米。负压源的实际工作压力范围在0.8至0.2个标准大气压之间，根据实际选用。布水抹布滚筒14包括一个均布通孔的管子、包裹所述管子的抹布材料和供水管21。布水抹布滚筒14的外径尺寸范围为14至70毫米。抹布材料的厚度范围在3至10毫米之间，优选5毫米。抹布材料包括尼龙丝、不锈钢丝、丝瓜络和服装布料。供水管21的外径3至5毫米，长度比布水抹布滚筒14短3至20毫米，沿轴心线方向均布若干小孔用于布水，所述小孔相邻间隔20至50毫米并供水管21的管壁上呈1至3列直线或者螺旋排布。\n[0040] 布水抹布滚筒14的优先尺寸包括：均布通孔的管子外径6毫米，壁厚0.8毫米；供水管21的外径4毫米；抹布材料的厚度5毫米。布水抹布滚筒14采用首尾两个转动副机构与基板17滚动连接，并采用作为刮板清洁装置计算机控制系统执行元件的电动驱动装置驱动；\n布水抹布滚筒14旋转速度的方向可正可反，当水洗清洁器件1的前进速度为1米/秒时，布水抹布滚筒14表面各点由转动带来的速度范围为0.1至2米/秒。\n[0041] 供水管21通过旋转接头、控制阀和水管与水源连接。水的来源包括从外部引入和设置于连接件上的贮水罐。这些水在重力作用下到达光伏组件玻璃板表面。这些水包括各种洗涤剂。主刮板15的内容可以参照现有技术手工丝网印刷用的刮板。保险板18用于防止翘起的大块碎玻璃板对清洁器件的伤害。\n[0042] 要求光伏组件5的边框6尽可能薄和光滑，为了使清洁器件对边框6做出反应，采用与刮板清洁装置计算机控制系统主机信号连接的检测轮总成。检测轮总成包括检测轮24、轮杆25、减震器26和设置在轮杆25上的应变片27。检测轮总成沿基板17长度方向均布若干处；基板17通过减震器26与刮板清洁装置的基础连接件连接；减震器26包括移动副机构和弹簧，以确保基板17与刮板清洁装置的基础连接件始终处于平行的状态：当前面的检测轮\n24压倒边框6，清洁器抬起至边框高度的约40%，布水抹布滚筒14也因为抬高而停止布水、但前刮板16和主刮板15因为本身的弹性仍然处于刮水模式，直至后面的检测轮24也压倒边框\n6，清洁器抬起至边框高度，此时布水抹布滚筒、前刮板16和主刮板15都处于悬空状态。主长口吸嘴19和前长口吸嘴20偏向主刮板15和前刮板16，是为了更多地吸水。前刮板16还因为遮挡效应而有助于保持主长口吸嘴19处的真空度。刮板清洁装置计算机控制系统根据摄像头获得关于光伏组件的总体信息包括即将到达光伏组件阵列的边界、光伏组件表面的红外线图片、鸟粪污物的位置和清洁的效果；根据应变片27获得关于当前的刮板清洁装置的状态信息包括玻璃板是否有裂缝。\n[0043] 以清洗1平方米玻璃用水40毫升、玻璃板表面上下边之间的距离1.2米计，清洗50米长度的玻璃板耗水2.4升（50*1.2*0.04）。\n[0044] 还可以令布水抹布滚筒14的两端传动连接一个振动头，振动头驱动布水抹布滚筒\n14在光伏组件玻璃板表面作振幅为1毫米左右、与布水抹布滚筒14轴心线平行的来回运动进行擦洗。擦洗后留在组件表面的混水由前刮板16和主刮板15刮干，在作横向清洁时水来不及排放，就需要前长口吸嘴20和主长口吸嘴19在负压源的作用下吸走。刮板清洁装置所需要的电能的来源包括从外部引入和设置在基本上的蓄电池。来回移动的频次范围在1至6次/秒。有关的内容可参考现有技术。\n[0045] 实施例3中，布水抹布滚筒14布水擦洗，洗水在前刮板16刮集和前长口吸嘴20抽吸的双重作用下，不断积聚和被移除且始终保持2毫米左右水头，剩余少量洗水被主刮板15从玻璃板表面刮干并被主长口吸嘴19转移，达到清洁目的。\n[0046] 为了减轻刮板清洁装置和清洁器件的重量，采用轻质材料和轻型化设计，包括采用碳素纤维材料，和采用框架型连接件。第一代常用的全自动刮板清洁装置的重量已经可以做到5.9千克以下，并且依靠自身重量可以正常工作包括实现1.18米长度主刮水板的正常刮水。\n[0047] 单独的主刮板15或者单独的主刮板15加上主长口吸嘴19也可以实现玻璃板表面的清洁，包括通过对露水和霜以及接近0℃的冰进行刮干达到清洁目的。\n[0048] 实施例3中，省略前长口吸嘴20，或者省略前长口吸嘴20和前刮板16，仍都是可以采用的技术方案。\n[0049] 图7至图9给出实施例4。\n[0050] 实施例4中，制造一个多功能光伏组件刮板清洁装置干洗清洁器件1，包括干洗滚筒28、主刮板15、前刮板16、基板17、保险板18、均与负压源连通的主长口吸嘴19和前长口吸嘴20。洗滚筒28、主刮板15、前刮板16、基板17、保险板18、均与负压源连通的主长口吸嘴19和前长口吸嘴20的轴心线相互平行。干洗滚筒28、主刮板15、前刮板16、保险板18、主长口吸嘴19的吸口和前长口吸嘴20的吸口，这6者的长度尺寸选取参照实施例3的内容选取。干洗滚筒28包括一个管子和包裹管子的抹布材料。干洗滚筒28的外径尺寸范围为14至120毫米。\n抹布材料的厚度范围在3至10毫米之间，优选5毫米。抹布材料包括制作黑板擦的绒布。\n[0051] 干洗滚筒28的优先尺寸包括：管子外径16毫米，壁厚0.8毫米；抹布材料的厚度5毫米。干洗滚筒28采用首尾两个转动副机构与基板17滚动连接，并采用作为刮板清洁装置计算机控制系统执行元件的电动驱动装置驱动，旋转速度的方向可正可反，当干洗清洁器件1的前进速度为1米/秒时，干洗滚筒28表面各点由转动带来的速度范围为0.1至2米/秒。还可以令干洗滚筒28的两端传动连接一个振动头，振动头驱动干洗滚筒28作振幅范围为0.2至2毫米、与干洗滚筒28轴心线垂直、沿光伏组件玻璃板平面的振动以震落灰尘。振动头的频率范围在10至60次/秒。\n[0052] 实施例4中，干洗滚筒28边旋转边前行边在振动头作用下振动，擦洗光伏组件5表面的灰尘污垢使之脱落并被掉落或者被主长口吸嘴19和前长口吸嘴20吸走，实现清洁的目的。需要时采用铲刀铲除。\n[0053] 实施例4中，主刮板15和前刮板16有利于保持主长口吸嘴19处的真空度，真空度高吸力大；检测轮24等用于检测光伏组件边框并对边框等做出反应，详参实施例3的有关内容。\n[0054] 单独的干洗滚筒28或者单独的干洗滚筒28加上主长口吸嘴19也可以实现玻璃板表面的清洁。\n[0055] 实施例4中，省略前长口吸嘴20，或者省略前长口吸嘴20和前刮板16，仍都是可以采用的技术方案。\n[0056] 实施例3和4中，仅仅使用保险板那样的板状物也可以用于除雪。\n[0057] 图10给出实施例5。\n[0058] 实施例5，制造一个采用后勤车提供电源的光伏组件刮板清洁装置，包括清洁器件\n1和一辆后勤车29。后勤车29包括底盘、底盘液压自动平衡调节装置、外部电源30、储水罐和安装于后勤车上的刮板清洁装置机械臂9。底盘液压自动平衡调节装置在地面不平整时，能够自动保持底盘始终处于水平状态，确保机械臂9始终处于良好工况。外部电源30通过输电线31向刮板刮板清洁装置供电。储水罐通过输水管向刮板清洁装置供水。机械臂9用于举握清洁器件1实现对光伏组件5的清洁。清洁器件1在上下两处各与一个滚动连接界面3连接，滚动连接界面3使刮板清洁装置滑动平稳轻松。\n[0059] 实施例5还可以作如下变通：\n[0060] 1）不用机械臂，采用牵索（参实施例1）连接清洁器件1和后勤车29，保留输电线31和输水管对刮板清洁装置供电供水。这样仍然使用后勤车拖动刮板清洁装置，但可以省略造价不菲的机械臂和底盘液压自动平衡调节装置；\n[0061] 2）不用机械臂，保留输电线31供电和输水管供水，令一个以上的滚动连接界面3为与刮板清洁装置计算机控制系统主机信号连接的电动轮组；并且后勤车也通过接口电路与刮板清洁装置计算机控制系统的主机信号连接。并保留输电线31和输水管对刮板清洁装置供电供水。这种设计方案很适合采用竖直方式移动清洁器件进行干式清洁。