[发明专利]一种基于大数据的光伏组件用自动化清洁系统

权利要求书

1.一种基于大数据的光伏组件用自动化清洁系统，包括数据信息采集模块、运行分析模块和远程监控模块，其特征在于：所述数据信息采集模块用于采集光伏组件的自然信息并录入光伏清洁机器人的基本信息，所述运行分析模块用于对光伏清洁机器人的清洁过程和结果进行分析，所述远程监控模块用于将数据采集和分析后的信息传输至光伏电站工作人员，进行远程反馈处理，所述运行分析模块与数据信息采集模块网络连接，所述远程监控模块与运行分析模块网络连接，通过设置有数据信息采集模块、运行分析模块和远程监控模块，可以实时采集机器人的动态信息和光伏组件的透光率和温度，同时，智能计算出光伏组件所需的清洁指数，判断其是否光伏清洁机器人即可清洁，在清洁工作的过程中，光伏清洁机器人还可以实时对光伏组件进行检测，检测其是否存在暗斑、隐裂对光伏组件寿命存在影响的情况，并及时通知工作人员检修，天气预测子模块实时监测光伏组件所处环境的气象信息，根据气象信息调节光伏清洁机器人的清洁时间，实现自动感知光伏组件表面清洁指数、热斑和隐裂的功能，同时可计算出光伏清洁机器人每一次的清洁效率，尽可能实现清洁效率值的最大化；

所述数据信息采集模块包括信息录入子模块、透光检测单元、热斑检测单元和隐裂检测单元，所述信息录入子模块用于录入光伏清洁机器人的基本信息，所述透光检测单元用于检测光伏组件的透光率，所述热斑检测单元用于检测光伏组件的暗斑，所述隐裂检测单元用于检测光伏组件是否存在隐裂；

所述运行分析模块包括吸附安全模块、清洁启动模块、边缘避让模块和清洁性能计算子模块，所述吸附安全模块用于保证光伏清洁机器人在清洁过程中的吸附安全，所述清洁启动模块用于根据清洁指数和天气状况判断是否需要进行清洁，所述边缘避让模块用于在清洁过程中控制机器人保持安全距离，所述清洁性能计算子模块用于计算一个清洁周期内光伏组件的清洁效果；

所述清洁启动模块包括清洁指数计算子模块和天气监测子模块，所述清洁指数计算子模块用于计算光伏组件的清洁指数，所述天气监测子模块用于对光伏组件所在位置的环境天气进行预测，所述清洁指数计算子模块与透光检测单元网络连接；

所述边缘避让模块包括激光测距单元和行程控制子模块，所述激光测距单元用于规避光伏清洁机器人靠近清洁边缘区域而损坏，所述行程控制子模块用于控制光伏清洁机器人及时刹车断电，所述行程控制子模块与激光测距单元网络连接；

所述远程监控模块包括监控显示模块、通讯模块和人工反馈处理模块，所述监控显示模块用于实时监控光伏清洁机器人的工作过程，所述通讯模块用于根据实时情况由工作人员对光伏清洁机器人进行操作，所述人工反馈处理模块用于对出现热斑和隐裂的光伏组件及时上报检修，所述热斑检测单元和隐裂检测单元均与人工反馈处理模块网络连接；

所述数据信息采集模块的运行方法主要包括以下步骤：

步骤S1：数据信息采集模块自动将光伏清洁机器人的基本信息录入，所述基本信息包括机器人的电量、清洁历史、清洁进度以及位置信息；

步骤S2：将透光率测试仪固定在光伏组件的一侧，监测光伏组件的具体透光率E；

步骤S3：将红外热像仪安装于光伏清洁机器人一侧，在机器人清洁的同时通过对光伏组件的红外辐射探测，并加以信号处理、光电转换手段，将光伏组件的温度分布图像转换成可视图像传输至信息采集模块；

步骤S4：在光伏清洁机器人的一侧安装EL测试仪，利用高分辨率的CCD相机拍摄组件的近红外图像，获取并判定组件的缺陷位置并传输至信息采集模块；

所述运行分析模块的运行方法主要包括以下步骤：

步骤A1：采用多吸盘真空吸附作为光伏清洁机器人的吸附结构，即使在断电情况下也会有一定程度亢余度；

步骤A2：清洁启动模块根据清洁指数信息和天气监测信息判断是否启动光伏清洁机器人，进行清洁工作；

步骤A3：将激光传感器置于光伏清洁机器人底部，在光伏阵列边缘安装检测模块，当激光传感器检测到与检测模块距离为最小安全值时，立即停车并开始反转，进行反向清洁；

步骤A4：将行程开关传感器主要安装在清洁机器人边缘避让模块端，在清洁机器人返回停车位时，触碰到传感器能够及时刹车，并且断开电路；

步骤A5：记录每一次的清洁工作，分析计算一个清洁周期内的清洁效果；

所述步骤A2进一步包括以下步骤：

步骤A21：在光伏组件第一次投入使用时，测量其正常温度 和透光率，设定检测时间，根据当天检测出的使用后的透光率及温度信息，与初始信息做对比，计算光伏组件的清洁指数，

式中，由于据研究表明光伏组件的内部温度每上升1℃，其输出功率下降0.5%，所以其损失的输出功率即为，损失的透光率即为，温度越高，透光率越低则表明清洁指数越高，越需要清洁；

步骤A22：设置清洁指数临界值为，大于临界值即为对光伏组件运行产生较大影响，光伏清洁机器人自动对此部分光伏组件进行清洁，小于临界值即表明此时存在的积灰在可控范围内，可持续观察在到达全面清洁日时进行清洁；

步骤A22：在光伏组件所在位置地面建立气象监测仪，对气象环境状况进行整体性监测和预警，并通过无线网进行网络化数据监测；

步骤A23：对气象信息进行分析，具体气象信息包括降雨量、风力值以及是否是扬沙或沙尘暴天气；

步骤A24：当监测到扬沙或沙尘暴天气或检测到降雨天气，同时记录降雨过程的降雨量，判断是否足以清除光伏组件积尘，若无法清除，反而会形成湿降尘，则在结束后光伏清洁机器人自动选择最近的时间集体进行一次全方位的光伏清洁，同时清洁周期以此为第一天，重新计算下一个全面清洁日；

若降雨量可以达到清除效果或监测到大风天气，判断是否足以清除光伏组件积尘，且风力值达到清除效果，风力值足够大可以清除光伏组件表面较大颗粒的积尘，而且随着风速的增大，光伏组件的温度会下降，周围空气的相对湿度也会下降，这也有助于提高光伏组件的光电转换效率，相当于光伏组件进行了一次自然清洁，则同等于一次全面清洁，并清洁周期以此为第一天，重新计算下一个全面清洁日；

若风力值无法达到清除效果，则继续实时监测光伏组件的清洁指数，根据清洁指数选择性清洁。