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摘要：本设计是一款应用于太阳能光伏电板清洁的装置，集合了清洁和监测反馈为一体。在未来机械自动化是大势所趋，本产品巧妙的根据这一大背景运用而生，随着新能源产业的不断发展，太阳能发电是进行发展新能源的主要趋势之一，其规模将持续增大，因此本产品具有很大的市场潜力。

关键词：新能源；自动识别；太阳能板清洁装置

0 引言

有效清洁太阳能光板，保障太阳能板将太阳能转变为电能的效率。大气条件和其他环境不断地影响着光伏发电的状态。沉积在组件表面的污垢和其他种类的污染剂可防止或减少阳光的直射，对系统单元的产量产生负面影响。太阳能电池板的污染以不同的方式和形式出现，即使是最薄的一层灰尘和污垢，如烟尘和花粉，连同鸟类的粪便和树叶，也会强烈影响光伏系统的性能。在发展农业的乡村地区中，尤其是在使用重型机械时，灰尘和污垢会通过空气产生和运输，并沉积在太阳能电池板上。同时，牲畜养殖场使用化学品和排放烟雾会造成光伏组件的大规模和顽固污染。即使在这种情况下，也可能发生细粉尘和烟尘的污染，这在缺乏适当维护措施的情况下会显著降低光伏发电的效率。干旱地区和低降雨量时期雨雪有助于清除太阳能电池板上的污垢。在降雨量较低的地区或干旱时期，这种自动清洁效果不可避免地降低，污垢在模块上堆积得更快。降雨本身并不足以确保光伏系统的长期清洁，对此太阳能电板加装清洁装置是十分必要的[1]。

1国内外研究现状

我国太阳能板清洁技术较为先进，但是主要应用于航空航天领域尤其是登月车和火星探测车上。当前在光伏发电领域太阳能电池板清洗的主要方式分为人工水洗和工业清洗设备冲洗。目前国内较为主流的太阳能板清洁主要有三种。一是车载移动式清洗技术：通过车载移动式清洗技术，能够对不同高度、角度的太阳能板进行调节处理，同时又能对灰尘、污垢进行有效清除，具有良好的除尘去垢效率。二是电帘除尘清洁技术：主要应用于小面积太阳能板的清洁除尘，但去垢除尘效果不太理想，处理费用较高，经济效益较低，无法用于大型光伏电站的太阳能板清洁。三是激光技术：激光清洗作为绿色环保低碳型清洗技术，利用激光与物质相互作用去除基体表面附着物，具有非接触、不损伤面板、效率高、清洗效果好、无排放、后期维护成本低等特点，渗透到各个工业清洗领域，但其技术要求高很难得到普及。澳大利亚的一家科技公司Nanoveu公的研发团队研发了一种太阳能玻璃防污涂层技术，让太阳能电池板实现了“自我清洁”！这项技术将太阳能电池板的清洁效率提高到了一个新的高度，同时还能有效延长太阳能电池板的使用寿命，从而降低清洁和维护成本。不仅如此，这项技术还有助于提高太阳能电池板的安全性。该亲水性自清洁纳米防污涂层是Nanoveu的Nanoshield产品系列的一部分，是一种自我维护、防污、抗静电和亲水性的抗微生物涂层[2]。该公司表示，藻类的生长是热带条件下部署的太阳能系统的主要问题，如果不加控制，可能导致发电能力损失高达26%。这种新型的防污涂层便可以很好的抑制太阳能电池板上的藻类和地衣的生长，减少能量损失。板上机器人清洗技术通过放置在太阳能板上的小型爬壁式智能化清洗设备进行除尘去垢，但是因为成本高昂目前还未广泛应用于实际生产中。所以市场缺一种成本低且结构简单。适用范围广的太阳能清洁装置[2]。

2 消防无人机总体方案设计

2.1总体结构设计。

本装置由五个系统组成

（1）执行系统：有一个毛刷轴，一个软棉轴刷，一个喷水管（上有若干个喷水头），一个横向吸尘管。（毛刷轴，软面轴刷、喷水管、和吸尘管长度可以根据要求进行定制）动力和传动系统：小型减速马达（5w），微型鼓风机，小型增压水泵（2mp）

（2）智能系统：二个微距摄像头，一个红外传感器，一套单片机自动控制系统

（3）固定系统：直线运动滑道两个（可根据太阳能面板的长度而定）

（4）远程控制系统：通过链接计算机进行远程操控

2.2太阳能板清洁装置设计

3.1太阳能板自动清洁装置工作原理

远程计算机手动或STM32图像处理系统自动下达清洁命令后，减速马达将扭矩传递给软棉轴刷和毛刷轴进行旋转清洁，同时可以选择开启吸尘和供水功能，通过导轨可以使装置在太阳能面板上做平行运动以达到清洁的目的，STM32图像处理系统继续进行反馈监测太阳能面板上的图像信息，若太阳能板上仍有污染物将在次自动下达清洁指令。

3.2 检测装置的设计

本系统采用STM32单片机核心板、2.8寸TFT液晶屏显示、摄像头图像采集OV7670。STM32单片机识别系统和摄像头图像处理系统可以收集和处理天阳能板表面的信息，微距摄像头可以对太阳能板进行表面的情况如太阳能板上的污染物进行有效的监测通过stm32单片机进行图像的分析从而下达启动清洁系统的命令从而实现自动清洁，此外还可以将信息远程传递给计算机，进行远程的清洁控制。

4结语

新能源资源替力大，环境污染低，是可持续发展的资源，而使用太阳能发电是新能源发展的主要趋势之一。随着太阳能发电的规模不断扩大，太阳能发电主要依靠太阳能板将吸收的太阳能转变为电能，而太阳能板易受污染，从而降低转换效率，直接或间接的造成损失。而对太阳能板的清洁目前主要是人工清洁，成本高、效率低，且太阳能板多装在很高的楼顶等，所以人工清洁更具艰难和危险性。目前我国对太阳能板清洁装置研究较少，因此可以自动清洁太阳能板的装置对市场的需求量很大。本产品能够有效的清洁太阳能面板，不仅能去除太阳能面板上的灰尘，枯枝落叶，鸟类粪便和苔藓类植物，而且可以通过微距摄像头和红外传感器对太阳能面板表面进行分析通过单片机系统进行自动控制清洁。做到清洁监测二位一体，大幅度的降低太阳能面板的清洁成本。

参考文献：

[1] 王乐天 . 我国太阳能光伏发电现状及发展前景分析 [J]. 科学技术创新 ，2018（14）：194-195.

[2].杨立权 ， 韩东全 . 我国太阳能光伏发电发展现状及前景 [J]. 农业与技术 ，2015，35（23）：168-170.

作者简介：杨开锐，2002.10，男，汉族，山东菏泽市人，学历：大学本科，学校及职称：临沂大学学生，研究方向：机械设计与制造

[基金课题]本文得到大学生创新创业训练计划项目支持（202310452268）