本发明涉及光伏清洗设备，具体而言，尤其涉及一种大坡度光伏组件自动清洗设备及方法。
背景技术：
1、随着光伏组件效率的提高，光伏发电成为了一种高效的可再生能源获得方式，光伏组件的安装量也逐年攀升，截至2023年9月全国光伏发电累计并网容量超过5.2亿千瓦。由于光伏组件安装在露天环境中，自然界的各种污染物如灰尘、鸟粪、雪、盐等也会在光伏组件表面沉积附着，阻碍光伏组件的光子吸收，降低发电效率。污染物还具有导热性差的缺点，影响光伏组件热量的散发，容易引起火灾事故。尤其是鸟粪这类局部遮挡污染物不仅会影响发电效率，还容易形成热斑效应造成局部温度升高，烧毁光伏组件。我国北纬40°线上具有优质的光照条件，是光伏发电的重要应用区域，光伏组件通常以大坡度40°安装以获得较高的发电效率。目前大坡度光伏组件的清洗主要采用人工清洗、清洗车喷淋清洗、高压水枪清洗等方式，存在人工依赖性高、清洗一致性差、水资源消耗大，清洗效率低等缺点，难以满足光伏组件的高效自动化清洗需求。
技术实现思路
1、根据上述提出的技术问题，而提供一种大坡度光伏组件自动清洗设备及方法，本发明通过自动化路径规划和环保清洗液配合的方式实现大坡度光伏组件的自动化清洗，减少水资源消耗，提升光伏组件清洗一致性。
2、本发明采用的技术手段如下：
3、一种大坡度光伏组件自动清洗设备，包括清洗液箱、定滑轮系统、自动清洗设备，待清洗的光伏组件安装在光伏支架安装面，所述定滑轮系统可拆卸地安装在光伏组件上部边缘，其能够沿着光伏组件进行横向滑动，所述自动清洗设备可拆卸地安装在光伏组件表面，用于光伏组件表面的自动清洗，所述清洗液箱与自动清洗设备相连，用于储存和输送清洗液，且作为配重块防止自动清洗设备从光伏组件上滑落。
4、进一步地，所述定滑轮系统包括辊轮支架、长辊轮、短辊轮、辊轮电机、定滑轮支架、定滑轮，所述长辊轮和短辊轮安装在辊轮支架上且能够绕轴转动，所述长辊轮并排纵向安装在辊轮支架上，所述辊轮支架靠近光伏组件一侧设置有开口，以便于长辊轮和短辊轮都能与光伏组件上部边缘接触，所述短辊轮两两一组，横向安装在辊轮支架开口侧的上、下端，所述辊轮电机安装在辊轮支架上，辊轮电机输出轴分别与端部的长辊轮连接，所述定滑轮支架安装在辊轮支架上，所述定滑轮安装在定滑轮支架上且能够绕轴转动。
5、进一步地，所述自动清洗设备包括机架、行走系统、吸盘系统、双目视觉传感器、控制系统、电池、清洗系统，所述行走系统安装在机架的x方向两侧，使自动清洗设备能够在光伏组件上自由行走，所述吸盘系统安装在机架的y方向两侧，以提供有效的附着，所述双目视觉传感器和所述控制系统安装在机架内，控制系统用于对双目视觉传感器获得的信息进行解析，生成运动路径和光伏组件洁净度，控制系统还能够控制所有的电机的动作，所述电池安装在机架顶部，为自动清洗设备运行提供电力供应，所述清洗系统安装在机架底部，用于清洗光伏组件表面污染物。
6、进一步地，所述行走系统包括大传动轮、小传动轮、履带、行走系统电机，所述大传动轮和所述小传动轮安装在所述机架x方向两侧，作为自动清洗设备在光伏组件上行走的支撑，所述履带安装在大传动轮和小传动轮上，履带由防滑柔性材料制成以提高自动清洗设备的附着能力，所述行走系统电机安装在机架内部x方向两侧各一个，其输出轴分别与一个大传动轮连接，作为自动清洗设备的动力源。
7、进一步地，所述吸盘系统包括吸盘支架导轨、吸盘支架、吸盘轴、导气滑环、吸盘、吸盘运动电机、吸盘运动丝杠、吸盘真空电机、吸盘电磁换向阀，所述吸盘支架导轨安装在机架y方向两侧共四个，所述吸盘支架安装在吸盘支架导轨上且能够滑动，所述吸盘轴安装在吸盘支架两端，所述导气滑环安装在吸盘轴端部，所述吸盘安装在导气滑环端部，吸盘的中心孔与导气滑环的内部通道连通，对导气滑环侧面孔的气压控制能够控制吸盘下方的气压，所述吸盘运动电机安装在机架y方向两侧中间，所述吸盘运动丝杠安装在吸盘运动电机的输出轴上，且吸盘运动丝杠还与吸盘支架上的滚珠螺帽连接，吸盘运动电机转动可使吸盘支架在z方向运动，所述吸盘真空电机和所述吸盘电磁换向阀安装在机架内部y方向两侧，吸盘真空电机的进气口和排气口使用气管与吸盘电磁阀连接，吸盘电磁阀通过气管与导气滑环的侧面孔连通，能够通过吸盘电磁阀换向改变吸盘下的压力状态。
8、进一步地，所述清洗系统包括喷嘴、毛刷转动电机、毛刷同步带、毛刷同步带惰轮、毛刷运动电机、毛刷丝杠、毛刷支架导轨、毛刷支架、毛刷、毛刷转动同步轮，所述喷嘴安装在机架上，所述毛刷转动电机和所述毛刷同步带惰轮分别安装在机架上y方向两侧，毛刷同步带为双面齿同步带，所述毛刷同步带安装在毛刷转动电机和毛刷同步带惰轮上，其内部齿与毛刷转动电机和毛刷同步带惰轮啮合，所述毛刷运动电机安装在机架y方向一侧，所述毛刷丝杠安装在毛刷运动电机的输出轴上，所述毛刷支架导轨安装在机架内部，且为两根y方向导轨，所述毛刷支架安装在毛刷支架导轨上，毛刷支架能够在y方向上滑动，毛刷丝杠与毛刷支架上的滚珠螺母连接，使得毛刷支架能够在y方向精确移动，毛刷安装在毛刷支架上，侧面装有柔性刷毛或布料，对光伏组件上的污染物进行清洗，所述毛刷转动同步轮安装在毛刷端部且与毛刷同步带外部齿啮合，毛刷同步带转动时能够带动毛刷转动，对光伏组件表面污染物进行清洗作业。
9、进一步地，所述清洗液箱包括吊环、吊绳、力传感器、水箱、水泵、出水管，所述吊环安装在自动清洗设备的机架y方向一侧中部，能够绕机架上的轴旋转，所述吊绳安装在吊环上，并通过定滑轮改变吊绳的方向，所述力传感器安装在吊绳上，用以监测吊绳上的拉力，所述水箱安装在力传感器的底部，通过力传感器数据能够获得水箱的重量，所述水泵安装在水箱上，能够从外部抽取清洗液，也能够将水箱内的清洗液泵出，所述出水管安装在水泵的出水口上，另一端连接到自动清洗设备清洗系统中喷嘴连接的水管上，可将水箱中的清洗液泵入到喷嘴内喷出。
10、本发明还公开了基于上述自动清洗设备的自动清洗方法，包括如下步骤：
11、步骤1、将自动清洗设备放置在光伏组件上，位置固定好后启动电源；
12、步骤2、吸盘真空电机启动，吸盘电磁换向阀切换至吸入状态，吸盘运动电机启动，吸盘向z轴负方向移动直至吸盘与光伏组件表面接触良好，吸盘电磁换向阀切换至阻断状态，使吸盘内负压状态保持恒定，双目视觉传感器对路径和光伏组件洁净度进行分析；
13、步骤3、安装定滑轮系统，安装清洗液箱系统使吊绳和出水管与自动清洗设备连接，水泵进水口与外部大型清洗液箱连接；
14、步骤4、清洗液箱系统的水泵吸入清洗液至水箱内，吸入量由力传感器监测，直至与自动清洗设备重量相等；
15、步骤5、清洗系统的毛刷转动电机和毛刷运动电机启动，对光伏组件表面进行清洗，水泵出水口泵出清洗液至喷嘴，喷嘴间歇喷射清洗液以节省清洗液，不喷射期间水泵吸入清洗液使力传感器保持在一定范围内；
16、步骤6、吸盘真空电机启动，吸盘电磁换向阀切换至排出状态，吸盘内充入气体并与光伏组件脱离，吸盘运动电机启动使吸盘向z轴正方向移动远离光伏组件；
17、步骤7、行走系统电机启动，使自动清洗设备在y方向移动，定滑轮系统的辊轮电机与两侧的行走系统电机正反转协同配合实现x方向移动，按双目视觉传感器规划路径进行清洗；
18、步骤8、重复步骤2、5、6、7实现整个光伏组件集群的清洗。
19、较现有技术相比，本发明具有以下优点：
20、1.本发明提供了一种大坡度光伏组件自动清洗设备和方法，能够实现40°大角度光伏组件的自动洗清，通过间歇喷射清洗液，实现清洗液的高效利用，克服了传统人工清洗方法效率低、效果差、水资源消耗大的问题，解决了大坡度光伏组件自动化清洗难题。
21、2.本发明提供了一种大坡度光伏组件自动清洗设备和方法，通过定滑轮系统实现x方向移动和自动清洗设备y方向移动实现设备在光伏组件表面的自由移动，通过双目视觉传感器识别信息，通过控制系统规划清洗路径和监测光伏组件清洁度，实现全过程的自动清洗，无需人工干预，大大减少了光伏组件清洗的人力成本支出。
22、3.本发明提供了一种大坡度光伏组件自动清洗设备和方法，清洗系统设置有两个毛刷，通过改变毛刷的类型、协同运动轨迹和转速，满足不同的清洗工艺需求，实现光伏组件表面的高效高质量清洗。
1.一种大坡度光伏组件自动清洗设备，其特征在于，包括清洗液箱、定滑轮系统、自动清洗设备，待清洗的光伏组件安装在光伏支架安装面，所述定滑轮系统可拆卸地安装在光伏组件上部边缘，其能够沿着光伏组件进行横向滑动，所述自动清洗设备可拆卸地安装在光伏组件表面，用于光伏组件表面的自动清洗，所述清洗液箱与自动清洗设备相连，用于储存和输送清洗液，且作为配重块防止自动清洗设备从光伏组件上滑落。
2.根据权利要求1所述的大坡度光伏组件自动清洗设备，其特征在于，所述定滑轮系统包括辊轮支架、长辊轮、短辊轮、辊轮电机、定滑轮支架、定滑轮，所述长辊轮和短辊轮安装在辊轮支架上且能够绕轴转动，所述长辊轮并排纵向安装在辊轮支架上，所述辊轮支架靠近光伏组件一侧设置有开口，以便于长辊轮和短辊轮都能与光伏组件上部边缘接触，所述短辊轮两两一组，横向安装在辊轮支架开口侧的上、下端，所述辊轮电机安装在辊轮支架上，辊轮电机输出轴分别与端部的长辊轮连接，所述定滑轮支架安装在辊轮支架上，所述定滑轮安装在定滑轮支架上且能够绕轴转动。
3.根据权利要求1所述的大坡度光伏组件自动清洗设备，其特征在于，所述自动清洗设备包括机架、行走系统、吸盘系统、双目视觉传感器、控制系统、电池、清洗系统，所述行走系统安装在机架的x方向两侧，使自动清洗设备能够在光伏组件上自由行走，所述吸盘系统安装在机架的y方向两侧，以提供有效的附着，所述双目视觉传感器和所述控制系统安装在机架内，控制系统用于对双目视觉传感器获得的信息进行解析，生成运动路径和光伏组件洁净度，控制系统还能够控制所有的电机的动作，所述电池安装在机架顶部，为自动清洗设备运行提供电力供应，所述清洗系统安装在机架底部，用于清洗光伏组件表面污染物。
4.根据权利要求1所述的大坡度光伏组件自动清洗设备，其特征在于，所述行走系统包括大传动轮、小传动轮、履带、行走系统电机，所述大传动轮和所述小传动轮安装在所述机架x方向两侧，作为自动清洗设备在光伏组件上行走的支撑，所述履带安装在大传动轮和小传动轮上，履带由防滑柔性材料制成以提高自动清洗设备的附着能力，所述行走系统电机安装在机架内部x方向两侧各一个，其输出轴分别与一个大传动轮连接，作为自动清洗设备的动力源。
5.根据权利要求1所述的大坡度光伏组件自动清洗设备，其特征在于，所述吸盘系统包括吸盘支架导轨、吸盘支架、吸盘轴、导气滑环、吸盘、吸盘运动电机、吸盘运动丝杠、吸盘真空电机、吸盘电磁换向阀，所述吸盘支架导轨安装在机架y方向两侧共四个，所述吸盘支架安装在吸盘支架导轨上且能够滑动，所述吸盘轴安装在吸盘支架两端，所述导气滑环安装在吸盘轴端部，所述吸盘安装在导气滑环端部，吸盘的中心孔与导气滑环的内部通道连通，对导气滑环侧面孔的气压控制能够控制吸盘下方的气压，所述吸盘运动电机安装在机架y方向两侧中间，所述吸盘运动丝杠安装在吸盘运动电机的输出轴上，且吸盘运动丝杠还与吸盘支架上的滚珠螺帽连接，吸盘运动电机转动可使吸盘支架在z方向运动，所述吸盘真空电机和所述吸盘电磁换向阀安装在机架内部y方向两侧，吸盘真空电机的进气口和排气口使用气管与吸盘电磁阀连接，吸盘电磁阀通过气管与导气滑环的侧面孔连通，能够通过吸盘电磁阀换向改变吸盘下的压力状态。
6.根据权利要求1所述的大坡度光伏组件自动清洗设备，其特征在于，所述清洗系统包括喷嘴、毛刷转动电机、毛刷同步带、毛刷同步带惰轮、毛刷运动电机、毛刷丝杠、毛刷支架导轨、毛刷支架、毛刷、毛刷转动同步轮，所述喷嘴安装在机架上，所述毛刷转动电机和所述毛刷同步带惰轮分别安装在机架上y方向两侧，毛刷同步带为双面齿同步带，所述毛刷同步带安装在毛刷转动电机和毛刷同步带惰轮上，其内部齿与毛刷转动电机和毛刷同步带惰轮啮合，所述毛刷运动电机安装在机架y方向一侧，所述毛刷丝杠安装在毛刷运动电机的输出轴上，所述毛刷支架导轨安装在机架内部，且为两根y方向导轨，所述毛刷支架安装在毛刷支架导轨上，毛刷支架能够在y方向上滑动，毛刷丝杠与毛刷支架上的滚珠螺母连接，使得毛刷支架能够在y方向精确移动，毛刷安装在毛刷支架上，侧面装有柔性刷毛或布料，对光伏组件上的污染物进行清洗，所述毛刷转动同步轮安装在毛刷端部且与毛刷同步带外部齿啮合，毛刷同步带转动时能够带动毛刷转动，对光伏组件表面污染物进行清洗作业。
7.根据权利要求1所述的大坡度光伏组件自动清洗设备，其特征在于，所述清洗液箱包括吊环、吊绳、力传感器、水箱、水泵、出水管，所述吊环安装在自动清洗设备的机架y方向一侧中部，能够绕机架上的轴旋转，所述吊绳安装在吊环上，并通过定滑轮改变吊绳的方向，所述力传感器安装在吊绳上，用以监测吊绳上的拉力，所述水箱安装在力传感器的底部，通过力传感器数据能够获得水箱的重量，所述水泵安装在水箱上，能够从外部抽取清洗液，也能够将水箱内的清洗液泵出，所述出水管安装在水泵的出水口上，另一端连接到自动清洗设备清洗系统中喷嘴连接的水管上，可将水箱中的清洗液泵入到喷嘴内喷出。
8.一种如权利要求1-7任意权利要求所述自动清洗设备的自动清洗方法，其特征在于，
