適用於光伏電站清掃機器人在組件陣列間爬行的橋梁設備的製作方法
2023-08-10 00:31:36
本實用新型涉及一種適用於光伏電站清掃機器人，在太陽能板組件陣列間爬行的橋梁設備，更具體的說，涉及一種橋梁連接設備，這種設備可以方便單體爬行式清掃機器人在太陽能板組件陣列間爬行，同時滿足機器人的長時間停泊、自清潔、充電、避雨、自檢等功能。
背景技術：
光伏電站因其清潔、環保、不消耗燃料、自然資源豐富等優勢，近年來在我國發展迅速。影響光伏電站發電效率的因素，除了太陽能板本身質量和太陽光照等因素外，對於太陽能組件陣列的維護與運行也是非常重要的一部分。在我國，適合建設光伏電站的中西部地區，氣候乾旱，降水量較少，有時還遇有沙塵暴，太陽能組件陣列表面的積灰，會導致發電量下降，甚至組件陣列上的厚實汙漬還會引起太陽能板的局部升溫，產生熱斑而導致破壞。為保證電站的發電效率，應對太陽能板表面及時進行清掃，防止遮擋和熱斑效應的產生，這對光伏發電系統的性能和投資收益都將大有好處。
在當前多種光伏電站太陽能板的自動化清掃設備中，各種單向或橫縱雙向固定式清掃設備，由於受到太陽能板的排列方式、陣列的縱向長度、設備的單機重量、驅動能源、自身維護等多種條件的限制，其弊端已逐漸顯露。單體爬行式清掃機器人，已成為目前光伏電站清掃領域研發的主導方向。
單體爬行式清掃機器人和固定式清掃設備一樣，在完成一個陣列的清掃任務後，需要搭橋才能到達下一個陣列。不同的是，固定式清掃設備必須依靠駁載系統，才能到達電站的下一個組件陣列，且其駁載系統必須包含有電機、傳動部件；而單體爬行式清掃機器人無需像固定式清掃設備那樣額外設立駁載系統，其獨立的爬行功能，大大提高了運動的靈活性。但光伏電站所建立的區域，地表一般為凹凸不平的草地或泥土，或者在山區、水面，不如太陽能板那麼平坦，同時，單體爬行式清掃機器人的行走，一般按巡邊模式，離開太陽能板的鋁合金邊框，其巡邊傳感器將失去功能，無法保證直線行走及轉向。不僅如此，由於材料屬性的限制，在強烈陽光下，太陽能板的局部表面若被長時間覆蓋，會產生局部升溫和熱斑效應，即單體爬行式清掃機器人不能長時間停泊在太陽能板組件的表面，而清掃機器人自身的休整，包括自清潔、充電、避雨、自檢等活動，亦需要一個固定的區域。
技術實現要素：
針對當前上述技術中存在的不足，本實用新型提供一種應用於光伏電站多個太陽能板組件陣列之間的橋梁設備，方便單體爬行式清掃機器人在太陽能板組件陣列之間行走，同時為清掃機器人提供長時間停泊、自清潔、充電、避雨、自檢等休整的固定區域。
本實用新型採用的技術方案如下：
適用於光伏電站清掃機器人在組件陣列間爬行的橋梁設備，設置在太陽能板組件陣列的側面，包括相互連接的上橋結構、休整結構和下橋結構；所述上橋結構的傾角與太陽能板組件陣列的傾角相同，所述休整結構的底部安裝有金屬濾網，可與機器人的清掃系統接觸；所述下橋結構與相鄰的太陽能板組件陣列的上橋結構連接。
所述上橋結構設置在太陽能板組件陣列的最底端；所述上橋結構、休整結構和下橋結構的位置和高度不能遮擋太陽能板組件陣列。
進一步地，所述機器人的清掃系統採用兩排滾刷或者盤刷，對應地，所述休整結構的底部設置兩排金屬濾網。
所述休整結構的上方安裝有頂棚。優選地，所述頂棚為透明的。
所述休整結構上還安裝有充電系統，為機器人充電。
優選地，所述上橋結構和下橋結構均採用太陽能板組件結構。太陽能板組件結構與所述太陽能板組件陣列之間的電流互不相通，相互獨立。
進一步地，所述太陽能板組件結構與所述太陽能板組件陣列之間固定連接。
進一步地，所述下橋結構分為傾斜段和水平段，傾斜段與所述休整結構連接，水平段與相鄰太陽能板組件陣列的上橋結構連接。
在光伏電站的太陽能板組件陣列之間，安裝本實用新型的橋梁設備之後，單體爬行式清掃機器人可以擴大活動區域範圍，提高清掃效率，而且設立固定的、保障充分的長時間停泊休整區域，可以降低清掃機器人的故障率、延長其使用壽命，同時還可以減少電站運維人員的數量與工作量、增加電站收益率。同時，相對於固定式清掃設備的駁載系統，本實用新型的橋梁設備無需動力驅動，更沒有運動零部件，大大降低了設備的故障率和維護成本，其自帶的太陽能板又可以吸收太陽能並儲存，供清掃機器人所用，無需從電站取電。由於清掃機器人的尺寸固定，行走路線單一，所以橋梁設備的上中下三個結構可以採用模塊化設計，這對於零部件的快速製造、裝配及互換，具有很強的促進作用。
附圖說明
圖1是本實用新型實施例的光伏電站清掃機器人主體結構圖，圖中：1是電源系統，2是行走系統，3是除塵系統，4是清掃系統，5是控制系統。
圖2是本實用新型的橋梁設備結構圖，圖中：P1是一個太陽能板組件陣列，P2是與之相鄰的另一個太陽能板組件陣列，R是清掃機器人，W1是連接P1與P2之間的橋梁設備，包括A1上橋結構、B1休整結構和C1下橋結構，N1是金屬濾網，S1是頂棚，E1是充電系統。W2是另一套橋梁設備，其結構組成與設備W1相同，並與設備W1無縫對接。
具體實施方式
本實施例的光伏電站清掃機器人採用的結構如圖1所示，包括電源系統1、行走系統2、清掃系統4、除塵系統3、控制系統5以及若干傳感器等。電源系統1分別與行走系統2、清掃系統4、除塵系統3和控制系統5連接，行走系統2、清掃系統4和除塵系統3分別通過傳感器連接到控制系統5。清掃系統4採用盤刷或者滾刷結構。
整個橋梁設備安裝在太陽能板組件陣列的一側。橋梁設備的上橋結構A1傾角與組件陣列P1的傾角相同。上橋結構A1和下橋結構C1是由若干塊太陽能板組件構成，橋梁設備的太陽能板組件與電站的太陽能板組件陣列之間採用機械固定連接，但是兩者的電流是相互獨立的，即橋梁設備自身具備吸熱和儲電功能，可以不從電站取電，獨立給清掃機器人供電，這樣方便橋梁設備模塊化製造、裝配和維護。休整結構B1設置成水平狀態，包括頂棚S1、下部的充電系統E1、底部的兩排金屬濾網N1。
光伏電站清掃機器人首先在一個太陽能板組件陣列P1上，按照設定路徑完成既定的清掃任務，到達此陣列的最低點角落(如圖2所示的右下角位置)後，清掃機器人繼續無障礙向前爬行，到達與此太陽能板組件陣列傾角相同的上橋結構A1。在上橋結構A1的邊緣，控制系統5通過防墜落傳感器反饋的信息，控制機器人轉向；然後，控制系統5通過巡邊傳感器反饋的信息，控制機器人行走系統2中的履帶沿上橋結構A1直線行走，向上爬行，進入橋梁設備的休整結構B1。休整結構B1主要為為機器人提供的休整區域，其路面安裝有兩排金屬濾網N1，分別對應著機器人的前後盤刷或滾刷，通過盤刷或滾刷的多次正向和反向自轉，以及刷毛與金屬濾網N1的多次擊打接觸，一邊去除刷毛絲上沾染的灰塵，一邊消除刷毛與太陽能板組件摩擦中產生的靜電，從而實現機器人清掃組件的自清潔。
為方便機器人長時間停泊、避雨和自檢，在休整結構B1的上方安裝有頂棚S1，雨天或組件陣列表面過於潮溼時，清掃機器人可不工作，在頂棚S1下躲避或長時間停泊。頂棚S1應為透明材質，便於清掃機器人在修整時，其自帶的太陽能板能繼續接收到太陽光，為自己充電。在休整結構B1的下後方安裝有充電系統E1，上橋結構A1與下橋結構C1自帶的太陽能板所吸收的太陽能，被儲存在此充電系統E1中，方便機器人的自充電。下橋結構C1的一段為傾斜段路面，一段為水平段路面，清掃機器人通過傾斜段路面，降低高度，進入水平段路面。水平段路面與下一個太陽能板組件陣列的上橋結構連在一起，實現光伏電站多個橋梁設備的無縫對接。
考慮到光伏電站太陽能板組件陣列不能被其它物體遮陽，本實用新型橋梁設備中三個結構的高度，必須滿足這一要求，特別是休整結構B1的頂棚S1上表面應設置在太陽能板組件陣列最高點之後，下橋結構C1的後續水平段路面應儘可能降低高度。針對不同排列方式和陣列安裝間距的光伏電站，橋梁設備的具體尺寸，會有一定差異，但不影響本實用新型理念的實現及設備的設計與製造。