本实用新型涉及光伏发电技术领域，尤其是涉及一种光伏阵列智能清扫管理装置及系统。
背景技术：
近年来，随着光伏技术不断进步，我国光伏装机容量不断增大，光伏的经济运行重要性也日益见长。一般情况下，光伏阵列均安装在户外，光伏电池板很容易受灰尘积累的影响导致效率下降，光伏阵列清扫已成业界关注重点。
目前，光伏阵列清扫的方式种类繁多，包括纯人力清扫、半自动化清扫以及全自动机器人清扫等，这些清扫方式很容易留下污渍且清洁度保持时间非常短，清扫质量难以保障且清扫成本高昂。此外，目前，各大光伏电站所采用的清洗方案仍然是传统的定期清扫，每隔固定时间定期利用固定的清洗方式进行光伏阵列清扫，这种方案虽然简单但是缺少清洗方案的决策，无法根据不同的季节、天气情况(阴雨，大风等可能减少阵列灰尘积累的天气)以及光伏电站自身发电安排(阵列维修等)来进行实时的清洗方案的调整，导致无法获得清洗后最大的经济收益。
技术实现要素：
有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种光伏阵列智能清扫管理装置及系统，以解决目前光伏成本清扫成本高、清扫质量难以保障，缺少光伏阵列清洗方案决策、无法获得最大经济收益的问题。
第一方面，本实用新型实施例提供了一种光伏阵列智能清扫管理装置，包括：智能传感及数据采集装置、光伏阵列智能清扫管理服务器、信息发布装置以及光伏阵列组合清洗执行机构；
智能传感及数据采集装置采集智能清扫参数数据，并向光伏阵列智能清扫管理服务器发送智能清扫参数数据；智能清扫参数数据包括：光伏电站运行数据、光伏组件覆尘红外监测数据及天气监测数据中至少一项；
光伏阵列智能清扫管理服务器接收智能清扫参数数据，并通过信息发布装置向光伏阵列组合清洗执行机构发送控制指令；控制指令包括：清扫位置、清扫时段及清扫组合方式中至少一项；
光伏阵列组合清洗执行机构接收控制指令，执行智能清扫操作。
结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，智能传感及数据采集装置包括：光伏组件智能传感装置、红外覆尘监测装置、气象监测装置及ZigBee无线通信装置；
光伏组件智能传感装置、红外覆尘监测装置、气象监测装置分别通过ZigBee无线通信装置与光伏阵列智能清扫管理服务器连接；
光伏组件智能传感装置、红外覆尘监测装置及气象监测装置分别采集光伏电站运行数据、光伏组件覆尘红外监测数据及天气监测数据，并通过ZigBee无线通信装置发送至光伏阵列智能清扫管理服务器。
结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，智能传感及数据采集装置还包括：汇流箱监测装置、直流配电柜监测装置、逆变器监测装置、交流配电柜监测装置至少一种。
结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，ZigBee无线通信装置包括：依次连接的ZigBee无线信号收发装置、ZigBee无线路由器节点、ZigBee无线协调器和交换机。
结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，信息发布装置包括：基于无线ZigBee通信的控制指令及信息发布网络。
结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，光伏阵列组合清洗执行机构包括：超声波发生器、清扫机器人；
超声波发生器根据光伏阵列智能清扫策略的第一控制指令，产生超声波谐振以清扫灰尘；
清扫机器人根据光伏阵列智能清扫策略的第二控制指令，执行清扫操作。
结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，红外覆尘监测装置包括：带红外覆尘监测及ZigBee无线传输功能的无人机。
结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，气象监测装置包括：带ZigBee无线通信的多功能分布式气象站。
结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，清扫机器人包括：带ZigBee无线接收器的全地形履带式机械臂清扫机器人。
第二方面，本实用新型实施例提供一种光伏阵列智能清扫管理系统，包括：移动终端以及如第一方面所述的光伏阵列智能清扫管理装置；
光伏阵列智能清扫管理装置中的光伏阵列智能清扫管理服务器与移动终端通信连接。
本实用新型实施例提供的技术方案带来了以下有益效果：本实用新型实施例所提供的光伏阵列智能清扫管理装置，能够通过光伏电站智能传感及数据采集装置监测光伏电站的实际运行情况、光伏组件覆尘红外监测情况及天气情况，光伏阵列智能清扫管理服务器基于上述情况，并以光伏阵列清扫成本、光伏发电量提升等综合经济效益为出发点，制定合理的清扫方案，包括清扫位置、清扫时段及清扫组合方式等。进一步控制光伏阵列清扫执行机构执行清扫操作，可实现不同天气条件下的无人或少人清扫，大大降低光伏阵列清扫成本。解决目前光伏成本清扫成本高、清扫质量难以保障，缺少光伏阵列清洗方案决策、无法获得最大经济收益的问题。
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型实施例一提供的一种光伏阵列智能清扫管理装置的示意图；
图2为本实用新型实施例一提供的另一种光伏阵列智能清扫管理装置的示意图；
图3为本实用新型实施例一提供的另一种光伏阵列智能清扫管理装置的示意图；
图4为本实用新型实施例二提供的一种光伏阵列智能清扫管理系统的示意图。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
考虑到目前光伏电站存在清扫成本高、清扫质量难以保障，缺少光伏阵列清洗方案决策、无法获得最大经济收问题。基于此，本实用新型实施例提供一种光伏阵列智能清扫管理装置，能够通过光伏电站智能传感及数据采集装置监测光伏电站的实际运行情况、光伏组件覆尘红外监测情况及天气情况，光伏阵列智能清扫管理服务器基于上述情况，并以光伏阵列清扫成本、光伏发电量提升等综合经济效益为出发点，制定合理的清扫方案，包括清扫位置、清扫时段及清扫组合方式等。进一步控制光伏阵列清扫执行机构执行清扫操作，可实现不同天气条件下的无人或少人清扫，大大降低光伏阵列清扫成本。解决目前光伏成本清扫成本高、清扫质量难以保障，缺少光伏阵列清洗方案决策、无法获得最大经济收益的问题。
实施例一：
本实用新型实施例提供了一种光伏阵列智能清扫管理装置，参见图1和图2所示，该装置包括：智能传感及数据采集装置11、光伏阵列智能清扫管理服务器12、信息发布装置13以及光伏阵列组合清洗执行机构14。
其中，智能传感及数据采集装置11采集智能清扫参数数据，并向光伏阵列智能清扫管理服务器12发送智能清扫参数数据；智能清扫参数数据包括：光伏电站运行数据、光伏组件覆尘红外监测数据及天气监测数据中至少一项；光伏阵列智能清扫管理服务器12接收智能清扫参数数据，并通过信息发布装置13向光伏阵列组合清洗执行机构14发送控制指令；控制指令包括：清扫位置、清扫时段及清扫组合方式中至少一项；光伏阵列组合清洗执行机构14接收控制指令，执行智能清扫操作。
在本实施例中，智能传感及数据采集装置11具体包括：光伏组件智能传感装置111、红外覆尘监测装置112、气象监测装置113及ZigBee无线通信装置。光伏组件智能传感装置111、红外覆尘监测装置112、气象监测装置113分别通过ZigBee无线通信装置与光伏阵列智能清扫管理服务器12连接；光伏组件智能传感装置111、红外覆尘监测装置112及气象监测装置113分别采集光伏电站运行数据、光伏组件覆尘红外监测数据及天气监测数据，并通过ZigBee无线通信装置发送至光伏阵列智能清扫管理服务器12。
实际应用中，考虑定点清扫的必要性，采用穿孔式智能传感装置采集每个光伏组件的运行数据。采用带红外覆尘监测及ZigBee无线传输功能的无人机，进行光伏组件覆尘红外监测数据的采集。通过带ZigBee无线通信的多功能分布式气象站，进行天气监测数据的采集。
另外，智能传感及数据采集装置11还包括：汇流箱监测装置、直流配电柜监测装置、逆变器监测装置、交流配电柜监测装置中至少一种。通过汇流箱监测装置、直流配电柜监测装置、逆变器监测装置、交流配电柜监测装置，实现汇流箱、直流配电柜、逆变器和交流配电柜等不同层级的智能监测和数据采集。考虑光伏电站建设地形条件及运维成本，采用基于无线ZigBee通信的智能传感及数据采集网络实现不同设备的智能传感及无线数据传输等。
进一步，本实施例中的ZigBee无线通信装置具体包括：依次连接的ZigBee无线信号收发装置1141、ZigBee无线路由器节点1142、ZigBee无线协调器1143和交换机1144。通过ZigBee无线通信装置可以使上述智能传感及数据采集装置11，将光伏电站运行数据、光伏组件覆尘红外监测数据及天气监测数据，及汇流箱、直流配电柜、逆变器和交流配电柜等不同层级设备的监测数据发送给光伏阵列智能清扫管理服务器12。
一方面，光伏阵列智能清扫管理服务器12基于上述光伏电站运行数据、光伏组件覆尘红外监测数据及天气监测数据，以降低清扫清本、提高经济效益为目标，制定合理的光伏阵列智能清扫策略，该光伏阵列智能清扫策略包括：清扫位置、清扫时段及清扫组合方式中至少一项；考虑大风、云、雪、雾等实时天气条件对清扫具有重大影响，该光伏阵列智能清扫管理服务器12需具备实时能力。其大容量数据存储器具备数据实时存储、读取能力、其处理器具备大批次数据快速计算能力，其操作系统具备资源实时管理能力等。
另一方面，光伏阵列智能清扫管理服务器12根据汇流箱、直流配电柜、逆变器和交流配电柜等不同层级设备的监测数据，判断光伏阵列的运行情况，如果哪个数据出现问题，则控制报警装置进行报警。
进一步，上述信息发布装置13包括：无线通信基站。上述故障信息、报警信息、光伏阵列智能清扫策略等，都可以通过无线通信基站发送给管理人员的移动终端，以使管理人员进行及时处理。光伏阵列智能清扫策略需要控制清扫执行机构在不同天气条件下合理执行。考虑光伏电站建设地形及运维成本，本实施例中的信息发布装置13采用基于无线ZigBee通信的控制指令及信息发布网络实现，可对清扫执行机构进行远程快速控制，实现无人、少人管理，降低运维成本。为了保障无线通信能力，在管理服务器周边建设支持ZigBee或4G的无线通信基站，进行管理信息或控制指令发布。
作为一种优选实施方式，上述光伏阵列组合清洗执行机构14包括：超声波发生器、清扫机器人。上述光伏阵列智能清扫策略对应的控制指令包括：针对不同天气状况下的对超声波发生器的第一控制指令和对清扫机器人的第二控制指令，超声波发生器根据光伏阵列智能清扫策略的第一控制指令，产生超声波谐振以清扫灰尘；清扫机器人根据光伏阵列智能清扫策略的第二控制指令，执行清扫操作。
本实施例中，清扫机器人采用带ZigBee无线接收器的全地形履带式机械臂清扫机器人。光伏组件清洗成本是光伏电站运维的重要支出。为了降低清扫成本、保障清扫质量，在光伏组件量测安装低功耗超声波发生器，可以产生驻波或行波谐振，结合水洗方式，通过谐振处理灰尘与水的融溶物进行清扫，提高清扫质量。驻波通过强谐振处理难清除污渍，行波可处理一般污渍并具有融溶物导流作用，避免在光伏组件表面留下污渍。晴天条件下，超声波发生器可与履带机械臂机器人组合使用。雨天条件下，超声波发生器可直接使用。对于降低清扫成本、保障清扫质量具有显著效果。
本实用新型实施例提供一种光伏阵列智能清扫管理装置的工作原理图，参见图3所示，该装置包括：穿孔式光伏组件数据监测装置1、ZigBee无线发射器2、ZigBee无线路由器节点3、ZigBee无线协调器4、多通路交换机5、光伏阵列智能清扫管理服务器6、汇流箱数据监测装置7、直流配电柜数据监测装置8、逆变器数据监测装置9、交流配电柜数据监测装置10、带红外覆尘监测及ZigBee无线传输功能的无人机11、带ZigBee无线通信的多功能分布式气象站12、带ZigBee无线接收器的低功耗超声波驻波、行波发生器13、带ZigBee无线接收器的全地形履带式机械臂清扫机器人14、支持ZigBee或4G的无线通信基站15、ZigBee无线或4G通信移动管理终端16。
其中，穿孔式光伏组件数据监测装置1，用于监测光伏组件运行过程中的电流、电压等电气参数测量；ZigBee无线发射器2，用于将上述监测数据进行无线传输；ZigBee无线路由器节点3，用于将附近若干ZigBee无线发射器2的信号汇总传输；3为ZigBee无线路由器节点，用于将附近若干2的信号汇总传输；ZigBee无线协调器4，可通过多模光纤与多通路交换机5相连；多通路交换机5通过多模光纤与光伏阵列智能清扫管理服务器6相连。汇流箱数据监测装置7、直流配电柜数据监测装置8、逆变器数据监测装置9和交流配电柜数据监测装置10，均具有ZigBee无线传感及通信能力，并通过ZigBee无线协调器4和多通路交换机5将数据传输并存储于光伏阵列智能清扫管理服务器6。
此外，该传感网络还包括带红外覆尘监测及ZigBee无线传输功能的无人机11，可直接监测光伏组件表面灰尘、阴影遮挡等情况；还包括带ZigBee无线通信的多功能分布式气象站12用于对清扫有影响的天气状况进行监测，比如大风、雨、雪、雾等恶劣天气。
本实施例中，光伏阵列智能清扫管理服务器主要运行Linux等实时操作系统，具备运行数据实时存储和调用、快速计算等功能，通过接收上述多种数据和天气预报等数据，结合不同天气条件下清扫成本、发电量提升等综合经济效益，制定光伏组件清扫方案，包括清扫位置、清扫时段及清扫方式等。
另外，本实施例中的信息发布装置为基于无线ZigBee通信的控制指令及信息发布网络，主要包括支持ZigBee或4G的无线通信基站15、ZigBee无线或4G通信移动管理终端16及上述无人机、发生器、清扫机器人中所带的无线接收装置。
移动管理终端16主要负责移动终端监测及管理。本实施例中的光伏阵列组合清扫执行结构主要包括带ZigBee无线接收器的低功耗超声波驻波、行波发生器13及带ZigBee无线接收器的全地形履带式机械臂清扫机器人14。二者均具有无线指令接收功能，发生器所产生的超声波驻波通过谐振清扫较难处理的灰尘，产生的超声波行波通过谐振将灰尘和水的融溶物导流，避免在光伏电池板表面留下污渍。机器人自带水箱，其履带式适用于多种地形，用于直接清扫难以处理的灰尘。二者的组合适用于不同天气以降低成本，如雨天可仅通过带ZigBee无线接收器的低功耗超声波驻波、行波发生器13辅助除尘，晴天通过带ZigBee无线接收器的低功耗超声波驻波、行波发生器13与带ZigBee无线接收器的全地形履带式机械臂清扫机器人14组合除尘等。
本实用新型实施例所提供的光伏阵列智能清扫管理装置，能够通过光伏电站智能传感及数据采集装置监测光伏电站的实际运行情况、光伏组件覆尘红外监测情况及天气情况，光伏阵列智能清扫管理服务器基于上述情况，并以光伏阵列清扫成本、光伏发电量提升等综合经济效益为出发点，制定合理的清扫方案，包括清扫位置、清扫时段及清扫组合方式等。进一步控制光伏阵列清扫执行机构执行清扫操作，可实现不同天气条件下的无人或少人清扫，大大降低光伏阵列清扫成本。解决目前光伏成本清扫成本高、清扫质量难以保障，缺少光伏阵列清洗方案决策、无法获得最大经济收益的问题。
实施例二：
本实用新型实施例提供一种光伏阵列智能清扫管理系统，参见图4所示，该系统包括：移动终端以及如实施例一所述的光伏阵列智能清扫管理装置。
其中，光伏阵列智能清扫管理装置中的光伏阵列智能清扫管理服务器与移动终端通信连接；移动终端接收光伏阵列智能清扫管理服务器所发送的光伏阵列智能清扫策略等信息。
本实用新型实施例提供的光伏阵列智能清扫管理系统，与上述实施例所提供的光伏阵列智能清扫管理装置具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。具体的工作过程参见上述装置实施例，在此不再赘述。
在本实用新型实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。