一种基于大数据的太阳能光伏板智能检测处理系统的制作方法

本发明属于光伏板技术领域，涉及到一种基于大数据的太阳能光伏板智能检测处理系统。

背景技术：

光伏板也叫太阳能电池板，是通过吸收太阳光并将太阳辐射能通过光电效应或者光化学效应直接或间接转换成电能的装置，大部分光伏板的主要材料为“硅”，随着光伏板的应用和推广，光伏板在社区和街道逐渐普及，提高了对光能的利用率。

当光伏板在工作时，一旦由于遮挡或落叶等杂物覆盖，被遮挡部分的光伏板作为耗能器件以发热方式将未遮挡的光伏板产生的电量消耗掉，导致覆盖部分的温度远远高于没有覆盖的部分，随着时间的增长，覆盖的部分会明显烧坏形成热斑，当热斑效应达到一定程度，光伏板组件焊点融化，毁坏栅线，进而使得太阳能组件整块损坏，大大降低光伏板的发电率，大大缩短光伏板的使用寿命，另外，随着光伏板持续在雨水中，受到雨水腐蚀，加速了光伏板的老化和腐蚀，增大光伏板的电阻，降低光电转化的效率，并降低了光伏板的使用寿命，然而，现有技术无法分析出光伏板表面是否附着有杂物、杂物附着对光伏板的损坏程度，且无法有效地对表面附着的杂物进行处理以及无法根据是否降雨对光伏板进行保护，为了解决以上问题，现设计一种基于大数据的太阳能光伏板智能检测处理系统。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供的一种基于大数据的太阳能光伏板智能检测处理系统，解决了现有技术中提及的问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种基于大数据的太阳能光伏板智能检测处理系统，包括环境参数采集模块、电流采集模块、电压采集模块、温度采集模块、数据分配模块、转换分析模块、附着判断模块、数据处理模块、引导清除模块和防护遮挡模块；

所述环境参数采集模块用于采集光伏板所在位置的环境参数信息，所述环境参数信息包括光照强度、温度和降雨量；

所述数据分配模块用于提取环境参数采集模块中采集的光照强度，将提取的光照强度发送至转换分析模块，光伏板所在的环境中的温度信息发送至附着判断模块，并将降雨量大小发送至数据处理模块；

所述电流采集模块为电流传感器，用于检测太阳光照射到光伏板后转化成的电流大小，并将检测的电流大小发送至转换分析模块；

所述电压采集模块为电压传感器，用于检测太阳光照射到光伏板后转化的电压大小，并将检测的电压大小发送至转换分析模块；

所述转换分析模块用于接收数据分配模块发送的光照强度，从光照强度关联表中筛选出光伏板在单位面积下产生的单位最大功率，提取光伏板的面积，以分析出光伏板整体所对应最大功率pmax，同时，接收电流采集模块和电压采集模块分别发送的光伏板将光能转化成电能后的输出电流和电压大小，根据功率计算公式p＝ui,统计出光伏板的输出功率，并将光伏板将光能转化成电能的最大功率与光伏板的输出功率分别发送至附着判断模块和数据处理模块；

所述温度采集模块包括若干温度传感器，阵列分布在光伏板上，用于检测各温度传感器所在的各子区域的温度，并将检测的各子区域内温度发送至附着判断模块；

所述附着判断模块用于接收位于各子区域内的温度传感器发送的该子区域内的温度，并接收数据分配模块发送的光伏板所在的环境中的温度，对接收的各子区域内的温度以及环境中的温度进行处理，以判断光伏板上是否具有杂物，若有杂物，则提取转换分析模块发送的光伏板将光能转化成电能的最大功率与光伏板的输出功率，以分析出杂物对光伏板的损坏系数，并将光伏板上有杂物以及杂物对光伏板的损坏系数发送至数据处理模块；

所述数据处理模块用于接收附着判断模块发送的光伏板上有杂物以及杂物对光伏板的损坏系数，判断光伏板的损坏系数是否大于设定的损坏系数阈值，若大于，则数据处理模块发送清扫触发指令至引导清除模块，以对附着在光伏板表面的杂物进行清除，并接收数据分析模块发送的降雨量以及接收转换分析模块发送的光伏板将光能转化成电能的最大功率与光伏板的输出功率，将接收的降雨量与设定的降雨量阈值进行对比，若大于设定的降雨量阈值，则发送遮挡触发指令至防护遮挡模块，并根据光伏板将光能转化成电能的最大功率与光伏板的输出功率，分析出光电输出转化率，当光电输出转化率小于设定的转化率下限时，数据处理模块发送语音播报提醒。

进一步地，所述附着判断模块判断光伏板上是否有杂物的方法，具体包括以下步骤：

s1、分别等间隔提取各子区域内的温度和光伏板所在环境中的温度；

s2、将各等间隔时间t下的各子区域内的温度与光伏板所在的环境中的温度对比，得到本体温度差wit，i＝1,2,...,d,t＝1,2,...,r,d为光伏板上子区域的数量，i为子区域的编号，每个子区域内的面积相同,t表示为经第t个等间隔时间t；

s3、同一子区域的下一等间隔时间下本体温度差与上一等间隔时间下本体温度差进行对比，得到间隔温度差δwit＝wit-wi(t-1)；通过将相邻等间隔时间段内的各子区域的本体温度进行对比，以判断各子区域的温度的变化趋势；

s4、判断同一子区域内的各间隔温度差δwit大于设定间隔温度差的次数，若大于n(n＝3),则提取子区域的编号，且表明该子区域附着有杂物。

进一步地，当附着判断模块检测出光伏板上附着有杂物时，附着判断模块分析杂物对光伏板的损坏系数，具体包括以下步骤：

v1、筛选出表面附着有杂物的子区域，统计附着有杂物的各子区域在等间隔时间段内产生的总热量；

v2、提取光伏板在当前等间隔时间段、当前光照强度下的输出电流和电压以及光伏板整体所对应最大功率pmax，依次分析出光伏板的产生电能w产＝pmax*t和输出电能w出＝uit,u、i分别表示为光伏板的输出电压和电流；

v3、根据光伏板的损坏模型公式分析出光伏板在杂物的影响下的损坏系数，φ表示为光伏板的在各等间隔时间段的损坏系数，f表示为附着有杂物的子区域的数量，λ表示为损坏因子，1＜λ＜2，d表示为光伏板上的子区域的总数。

进一步地，子区域在等间隔时间段内产生的总热量q＝∑qit，各子区域内杂物产生的热量qit＝cm(wit-wi(t-1))，c表示为光伏板的比热容，m表示为每个子区域的光伏板的质量，wit表示为第t个等间隔时间段t内的光伏板的本体温度，wi(t-1)表示为第t-1个等间隔时间段t内的光伏板的本体温度，单位为j。

进一步地，所述引导清除模块安装在光伏板上端，用于接收数据处理模块发送的清扫触发指令，对光伏板表面附着的杂物进行清除；

所述引导清除模块安装在光伏板上，引导清除模块包括安装架、限位固定板、导向杆、电动推杆、限位引导架和清除机构，安装架固定安装在光伏板的下端面，安装架两侧固定有四个限位固定板，两限位固定板间固定有导向杆，限位固定板上固定有铰接座和电动推杆，限位固定板外端面固定有限位引导架，限位引导架上开有凹槽，限位引导架侧面开有弧形槽，清除机构滑动安装在导向杆上。

进一步地，所述清除机构包括顶支撑板、与电动推杆相连接的支撑柱、滑动导向筒、第一电动伸缩杆、清理铲、第二电动伸缩杆、传动清洁带、若干电动机和传动齿，顶支撑板通过支撑柱与滑动导向筒连接，滑动导向筒与导向杆滑动配合，第一电动伸缩杆下端与清理铲上端相铰接，第二电动伸缩杆一端与清理铲后端面铰接，另一端与顶支撑板相铰接，第一电动伸缩杆调节清理铲的高度，电动机通过轴承安装在顶支撑板上，电动机的输出轴上固定有传动齿，传动齿与传动清洁带相啮合，传动清洁带由若干传动链组成，相邻传动链相铰接，传动清洁带下端面固定有清洁毛刷。

进一步地，所述防护遮挡模块分别安装在光伏板左右两侧，用于接收数据处理模块发送的遮挡触发指令，以对光伏板进行遮挡，所述防护遮挡模块包括挡雨板、第三电动伸缩杆、限位板和滑动块，两挡雨板的相对面贴有橡胶垫，挡雨板下端面铰接两第三电动伸缩杆，并固定安装有限位板，第三电动伸缩杆与铰接座相铰接，限位板与凹槽滑动配合，限位板上固定有与弧形槽滑动配合的滑动块。

本发明的有益效果：

本发明提供的一种基于大数据的太阳能光伏板智能检测处理系统，通过附着判断模块和转换分析模块等模块对光伏板上的温度进行分析、处理，以判断光伏板上的温度是否异常，进而能够准确判断光伏板上是否附着有杂物；一旦判断出光伏板上附着有杂物是，根据附着有杂物区域的热量，以及光伏板的产生电能和输出电能，判断光伏板上附着的杂物对光伏板的损坏程度，能够准确分析出光伏板表面是否附着有杂物以及附着的杂物对光伏板造成的损坏程度。

本发明通过数据处理模块对光伏板的损坏系数进行分析，以判断是否控制引导清除模块对造成光伏板损坏的杂物是否进行清除，以降低杂物附着对光伏板所造成的热斑现象，提高了光伏板的使用寿命，并对光伏板所在环境中的降雨量进行分析，以判断是否控制防护遮挡模块进行挡雨，避免光伏板长期受雨水的冲击和腐蚀，加速光伏板的老化和腐蚀，降低光电转换效率，进而大大缩短光电转换效率下降的速度，具有智能化，实现对光伏板的保护，综合提高了光伏板的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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为本发明中一种基于大数据的太阳能光伏板智能检测处理系统的示意图；

图2为本发明中光伏板的防护装置的示意图；

图3为本发明中引导清除模块的示意图；

图4为本发明中引导清除模块的局部示意图；

图5为本发明中防护遮挡模块的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-5所示，一种基于大数据的太阳能光伏板智能检测处理系统，包括环境参数采集模块、电流采集模块、电压采集模块、温度采集模块、数据分配模块、转换分析模块、附着判断模块、数据处理模块、引导清除模块和防护遮挡模块。

环境参数采集模块用于采集光伏板所在位置的环境参数信息，所述环境参数信息包括光照强度、温度和降雨量，其中，环境参数采集模块包括雨量检测单元、光照检测单元和温度检测单元，雨量检测单元为雨量传感器，用于检测降雨量大小，光照检测单元为光照传感器，用于检测光照强度，温度检测单元为温度传感器，用于检测光伏板所在环境中的温度。

数据分配模块用于提取环境参数采集模块中采集的光照强度，将提取的光照强度发送至转换分析模块，光伏板所在的环境中的温度信息发送至附着判断模块，并将降雨量大小发送至数据处理模块。

电流采集模块为电流传感器，用于检测太阳光照射到光伏板后转化成的电流大小，并将检测的电流大小发送至转换分析模块。

电压采集模块为电压传感器，用于检测太阳光照射到光伏板后转化的电压大小，并将检测的电压大小发送至转换分析模块。

转换分析模块用于接收数据分配模块发送的光照强度，从光照强度关联表中筛选出光伏板在单位面积下产生的单位最大功率，单位最大功率p0＝s0*100％*e，提取光伏板的面积，以分析出光伏板整体所对应最大功率pmax，pmax＝p0*s/s0，s0为单位面积,p0为单位面积下的光伏板的单位最大功率,e为光伏板的转换效率,s为光伏板的总体面积,能够根据光照强度关联表分析出光伏板将各光照强度下的太阳能能转换成的电能的最大功率，同时，接收电流采集模块和电压采集模块分别发送的光伏板将光能转化成电能后的输出电流和电压大小，根据功率计算公式p＝ui,统计出光伏板的输出功率，并将光伏板将光能转化成电能的最大功率与光伏板的输出功率分别发送至附着判断模块和数据处理模块，其中，光照强度关联表中分布有在单位面积下的各光照强度所对应的单位最大功率。

温度采集模块包括若干温度传感器，阵列分布在光伏板上，用于检测各温度传感器所在的各子区域的温度，并将检测的各子区域内温度发送至附着判断模块。

附着判断模块用于接收位于各子区域内的温度传感器发送的该子区域内的温度，并接收数据分配模块发送的光伏板所在的环境中的温度，对接收的各子区域内的温度以及环境中的温度进行处理，以判断光伏板上是否具有杂物，若有杂物，则提取转换分析模块发送的光伏板将光能转化成电能的最大功率以及光伏板的输出功率，分析出杂物对光伏板的损坏系数，并将光伏板上有杂物以及杂物对光伏板的损坏系数发送至数据处理模块。

其中，附着判断模块判断光伏板上是否有杂物的方法，具体包括以下步骤：

s1、分别等间隔提取各子区域内的温度和光伏板所在环境中的温度；

s2、将各等间隔时间t下的各子区域内的温度与光伏板所在的环境中的温度对比，得到本体温度差wit，i＝1,2,...,d,t＝1,2,...,r,d为光伏板上子区域的数量，i为子区域的编号，每个子区域内的面积相同,t表示为经第t个等间隔时间t，减少外界环境温度对光伏板温度的影响程度；

s3、同一子区域的下一等间隔时间下本体温度差与上一等间隔时间下本体温度差进行对比，得到间隔温度差δwit＝wit-wi(t-1)；通过将相邻等间隔时间段内的各子区域的本体温度进行对比，以判断各子区域的温度的变化趋势；

s4、判断同一子区域内的各间隔温度差δwit大于设定间隔温度差的次数，若大于n(n＝3),则提取子区域的编号，且表明该子区域附着有杂物。

当光伏板在工作时，一旦光伏板上附着有树叶等杂物，造成光伏板上的局部阴影，该局部阴影会导致光伏板中的电流和电压发生变化，导致覆盖部分的温度远远高于没有覆盖的部分，随着时间越久，光伏板表面会产生明显的烧毁热，通过上述方法，能够准确识别出光伏板上是否附着有杂物，并能够判断附着有杂物的位置。

当附着判断模块检测出光伏板上附着有杂物时，附着判断模块分析杂物对光伏板的损坏系数，具体包括以下步骤：

v1、筛选出表面附着有杂物的子区域，统计附着有杂物的各子区域在等间隔时间段内产生的总热量q＝∑qit，各子区域内杂物产生的热量qit＝cm(wit-wi(t-1))，c表示为光伏板的比热容，m表示为每个子区域的光伏板的质量，wit表示为第t个等间隔时间段t内的光伏板的本体温度，wi(t-1)表示为第t-1个等间隔时间段t内的光伏板的本体温度，单位为j；

v2、提取光伏板在当前等间隔时间段、当前光照强度下的输出电流和电压以及光伏板整体所对应最大功率pmax，依次分析出光伏板的产生电能w产＝pmax*t和输出电能w出＝uit,u、i分别表示为光伏板的输出电压和电流；

v3、根据光伏板的损坏模型公式分析出光伏板在杂物的影响下的损坏系数，φ表示为光伏板的在各等间隔时间段的损坏系数，f表示为附着有杂物的子区域的数量，λ表示为损坏因子，1＜λ＜2，d表示为光伏板上的子区域的总数。

光伏板的损坏系数,表明了光伏板在杂物的影响下产生的热量对光伏板的损坏系数，损坏系数越大，表明杂物对光伏板造成的损坏程度越大，且随着时间的累计，同一杂物随着附着累计的时间越长，对光伏板造成的损坏也越严重。

数据处理模块用于接收附着判断模块发送的光伏板上有杂物以及杂物对光伏板的损坏系数，判断光伏板的损坏系数是否大于设定的损坏系数阈值，若大于设定的损坏系数阈值，则数据处理模块发送清扫触发指令至引导清除模块，以对附着在光伏板表面的杂物进行清除，并接收数据分析模块发送的降雨量以及接收转换分析模块发送的光伏板将光能转化成电能的最大功率与光伏板的输出功率，将接收的降雨量与设定的降雨量阈值进行对比，若大于设定的降雨量阈值，则发送遮挡触发指令至防护遮挡模块，避免光伏板长期受雨水的冲击和腐蚀，加速光伏板的老化和腐蚀，降低光电转换效率，并降低其使用寿命，并根据光伏板将光能转化成电能的最大功率与光伏板的输出功率，分析出光电输出转化率，光电输出转化率等于当前光照强度下的光能转化成电能的最大功率与光伏板的输出功率间的比值，当光电输出转化率小于设定的转化率下限时，数据处理模块发送语音播报提醒，以提醒用户对光伏板进行更换或维修，以保证光伏板能够正常将光能转化成电能。

引导清除模块安装在光伏板上端，用于接收数据处理模块发送的清扫触发指令，对光伏板表面附着的杂物进行清除，保证光伏板正常工作，且避免光伏板表面的热斑形成，引导清除模块1安装在光伏板3上，引导清除模块1包括安装架11、限位固定板12、导向杆13、电动推杆14、限位引导架15和清除机构16，安装架11固定安装在光伏板3的下端面，用于将光伏板3进行安装固定，安装架11两侧固定有四个限位固定板12，两限位固定板12间固定有导向杆13，限位固定板12上固定有铰接座121和电动推杆14，限位固定板12外端面固定有限位引导架15，限位引导架15上开有凹槽151，限位引导架15侧面开有弧形槽152。

清除机构16包括顶支撑板161、与电动推杆14相连接的支撑柱162、滑动导向筒163、第一电动伸缩杆164、清理铲165、第二电动伸缩杆166、传动清洁带169、若干电动机167和传动齿168，顶支撑板161通过支撑柱162与滑动导向筒163连接，滑动导向筒163与导向杆13滑动配合，第一电动伸缩杆164下端与清理铲165上端相铰接，第二电动伸缩杆166一端与清理铲165后端面铰接，另一端与顶支撑板161相铰接，第一电动伸缩杆164的伸缩用于调节清理铲165的高度，且通过调节第二电动伸缩杆166的长度，可控制清理铲165在清理光伏板3上的杂物的角度，便于有效地铲除光伏板3上附着的杂物或积雪，电动机167通过轴承安装在顶支撑板161上，电动机167的输出轴上固定有传动齿168，传动齿168与传动清洁带169相啮合，传动清洁带169由若干传动链组成，相邻传动链相铰接，传动清洁带169下端面固定有清洁毛刷，用于对清除杂物后的光伏板3表面进行灰尘清洁，两电动机167的转动方向以及转动速度均相同，当电动机167工作时，带动传动齿168工作，传动齿168工作带动传动清洁带169沿传动清洁带169的轨迹进行运动，以对光伏板3上的灰尘进行清洁。

防护遮挡模块分别安装在光伏板左右两侧，用于接收数据处理模块发送的遮挡触发指令，以对光伏板进行遮挡，避免雨水对光伏板的腐蚀，防护遮挡模块2包括挡雨板21、第三电动伸缩杆22、限位板23和滑动块24，两挡雨板21的相对面贴有橡胶垫，避免两挡雨板21的闭合处渗雨，挡雨板21下端面铰接两第三电动伸缩杆22，并固定安装有限位板23，第三电动伸缩杆22与铰接座121相铰接，限位板23与凹槽151滑动配合，限位板23上固定有与弧形槽152滑动配合的滑动块24，当下雨时，第三电动伸缩杆22伸长，限位板23在凹槽151且滑动块24在弧形槽152的共同作用下，推动挡雨板21沿弧形槽152的轨迹进行转动，直至两挡雨板21相接触，完成挡雨操作，其中，挡雨板21从竖直状态到挡雨状态的过程中，第三电动伸缩杆22的长度逐渐增加。

通过引导清除模块对光伏板3上的杂物等进行处理，减少杂物长期附着在光伏板上造成光伏板出现花斑，降低光伏板的使用寿命，当下雨时，通过防护遮挡模块对雨水进行遮挡，避免雨水加速光伏板的老化和腐蚀。

以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。