一种用于光伏清洁机判断真卡死和假卡死的控制方法与流程

本发明涉及一种光伏组件清洁技术领域的机器控制技术，具体地，涉及一种用于光伏清洁机判断真卡死和假卡死的控制方法。

背景技术：

目前所有集中型光伏电站基本都是在人烟稀少的地方，环境比较恶劣，灰尘覆盖在光伏组件表面会严重影响光伏电站的发电效率和光伏组件的寿命。于是自动化光伏清扫设备应运而生，自动化光伏清扫设备在实际用当中会有真卡死或假卡死的情况。

真卡死是清扫机本身传动出现故障无法转动，或横向相邻的光伏组件之间或者光伏组件与中间导轨对接处发生严重形变或对接尺寸差别太大，不经过维护人员去现场维护和调整，清扫机无法正常通过某各位置的现象。当清扫机在运行过程中属于真卡死，如果没有人员及时来将清扫机搬运开，清扫机本的驱动电机会一直处于超超负荷运转，严重则损坏自身电机，轻则将电池电量消耗完。发生这种情况后只能是靠人员来将清扫机从光伏组件上拆卸下来。如果真卡死时，维护人员未及是处理，而白天光伏电站自动开始发电，这时被清扫机及清扫机阴影遮挡的光伏组件就不能正常发电工作，通过被遮挡的光伏组件上通过的电流会变大，进而造成光伏组件而迅速升温，长时间大电流和高温会迅速降低光伏组件的寿命，严重的造成光伏组件局部直接损坏。光伏清扫机的真卡死会严重影响整个光伏组件的发电和使用安全。

假卡死是由于清扫机自身在运行过程中，由于天气等原因造成清扫机运行中上端和下端行走距离不一致或不同步时造成的随机性无规律的卡死，或清扫机运行的路径中上端或下端有异物造清扫机运行中短时间卡顿。假卡死现象是可以通过清扫机自身调整运行姿态等方法来解决假卡死现象。

现有智能清扫机器人的防卡死的技术大致有如下几种：

1．第一种是清扫机设备上通过采用通过集中控制双电机来驱动清扫设备的行走，一个电机驱动上面行走轮，一个电机驱动下面的行走轮，当清扫机在光伏组件上行走过程中，突然遇到小障碍或调速导致清扫机上面行走轮和下面行走轮同步精度不够，整个清扫机纵向角度会倾斜，这时通过清扫机上端两侧导向轮上的压力传感装置或陀螺仪提供信号给控制模块，控制模块通过控制上面驱动电机或下面驱动电机的转速来调整上面行走轮和下面行走轮在光伏组件上的相对位置一致来达到自动调节行动姿态。而这种防卡死的自动调整姿态技术比较复杂，确不能完全解决会卡死弊病，且清扫机总成本和维护成本很高。

2．第二种是自动清扫设备的上面和下面都采用大轮径的导向轮和行走轮，将上面行走轮和下面行走轮用连杆连接起来，让上面和下面的行走轮在运行时可以基本同步，采一套驱动电机来驱动清扫机的行走。清扫机在安装到光伏组件上前，需要将每一排光伏组件最顶端一行和底端一行光伏组件的边缘调整，对整齐。光伏电站都是大量的光伏板采用横向或纵向倾斜排列安装的，调整光伏组件安装位置工作量非常大，也不能保证所有光伏组件排列的顶端或底端的端面一次性调整的很整齐，当组件排列中有一块顶端或底端的光伏板的上边缘或下边缘调整的不整齐（相差较大），当此种方案清扫设备在清扫使用过程中行走到这种调整的不整齐的位置时突然行程卡顿一下，又因清扫机上端行走轮和导向轮受自身重力又和光伏组件边缘紧密贴合所受的阻力较大，而清扫机下端导向轮于光伏组件边缘有间隙所以清扫机下端阻力小，突然卡顿一下后清扫机下端会因受阻力小，惯性的会向运动方向侧倾斜造成上行走轮和下行走轮不同步，而系统本身却没有调整行走姿态的灵活功能，直接导致清扫机卡死在光伏组件上。在下雨或凝露或低温凝霜结冰环境时，光伏组件边框更湿滑，清扫机本身的行走到有卡顿的路径时行走轮或履带自身就会打滑，这样就更加剧了设备卡死在光伏组件上的故障率，会严重影响光伏组件的正常使用寿命。

3．是清扫机在运行过程种，通过距离传感器或监测驱动电机工作电流来判定清扫机是否卡死，一旦检测到卡死就立马停止运维，并向上级监控上传告警和卡机位置。清扫机自身并没有经过再一次试运行来通过某处位置判定是真卡死或假卡死，就直接停止运维并上传告警。吴告警很多，原本可以清扫机自身克服的假卡死现象确让维护人员频繁的去现场维护，造成维护成本很高。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种控制技术，解决自动化光伏清扫机在对光伏组件阵列进行清洁的过程中，因光伏组件调整不到位，或因天气环境影响造成光伏清扫机运行中真卡死或假卡死现象。

为了达到上述目的，本发明提供了一种用于光伏清洁机判断真卡死和假卡死的控制方法，其中，所述的方法包含：在清洁机底部设置传感器和测距装置，清洁机上的控制模块通过所述的测距装置来检测传感器与光伏组件表面的垂直距离，或检测传感器与光伏组件以下的结构件或地面的垂直距离；通过检测到的距离和所持续的时间与预设值的对比，以及距离数值的变换来判断清洁机在光伏组件上的行走情况来自动控制调整清洁机的运行。所述的清洁机为自动运行的智能光伏清洁机，所述的控制模块为智能控制模块。

上述的用于光伏清洁机判断真卡死和假卡死的控制方法，其中，所述的测距装置为超声波测距模块或红外测距探头。

上述的用于光伏清洁机判断真卡死和假卡死的控制方法，其中，所述的方法包含：清洁机沿每排光伏设备运行，从无光伏组件的起始端停机位开始，经过若干光伏组件区域以及无光伏组件区域，到达无光伏组件的末端停机位。起始端停机位和末端停机位分别设有触发清洁机停机反应开关的构件，可以使清洁机停机。

上述的用于光伏清洁机判断真卡死和假卡死的控制方法，其中，所述的方法包含：在清洁机运行过程的持续时间内按均匀的时间间隔进行测距，如按60ms间隔；即时检测到的传感器至光伏组件表面或至光伏组件以下构件或地面的距离值为l1，用来进行对比判断的距离的预设值为l，如l值设为25mm；持续检测到的距离值l1＞l或l1≤l保持的时间为s1，用来进行对比判断的时间预设值为s，清洁机通过无光伏组件的最长区域所需理论时间为s2。即，s值设置为清扫机正常运行速度下通过每列光伏板所用平均时间；s2值设置为清扫机正常运行速度下通过电站现场的光伏组件排中最长距离的无光伏组件区域的平均时间。

上述的用于光伏清洁机判断真卡死和假卡死的控制方法，其中，所述的方法包含：将清洁机从光伏组件排上的起始位置向末端位置运行的方向设为正向运行，从光伏组件排上的末端位置向起始位置运行的方向设为反向运行；在清洁机每一次正向运行或反向运行前都进行系统自检，自检电池电量是否充足和驱动及通信系统是否正常。

上述的用于光伏清洁机判断真卡死和假卡死的控制方法，其中，所述的方法包含：当清洁机在正向运行过程中，在持续的时间s1≤s值以内，每一次检测到的距离值由l1＞l切换为l1≤l时，判断为运行正常，开始进行加法计数，正向运行过程中每一次出现该情况时，在当前计数值上累加1；当清洁机反向运行时，在持续时间s1≤s值以内，每一次检测到的距离由l1≤l切换为l1＞l时，判断为清洁机运行正常，开始在清洁机在正向运行所得的累计数值上进行减法计数，反向运行过程中每一次出现该情况时，在当前计数值上减1。

上述的用于光伏清洁机判断真卡死和假卡死的控制方法，其中，所述的方法包含：在正向运行过程中，清洁机在起始位置启动前自检，当电量不足时在原地充电，有故障时上传故障代码，待修复后再次自检；当自检合格后开始正向运行，正向运行过程中当检测到的距离l1≤l的持续时间s1＞s，或检测到的距离l1＞l的持续时间s1＞s2时，判断为清洁机在计数位置运行异常，记录当前位置数值，清洁机上的控制模块开始控制清洁机反向运行一段设定的清洁行程后（如：设置为反向运行2米后），再控制为正向运行，尝试通过上次异常计数的位置，如果再次在同样计数的位置检测到的l1≤l的持续时间s1＞s，或检测到的距离l1＞l的持续时间s1＞s2时，则判定为清洁机在当前位置真卡死，相对应地得到s1≤s或s1≤s2时，则判定为假卡死。

上述的用于光伏清洁机判断真卡死和假卡死的控制方法，其中，所述的方法包含：当判定清洁机真卡死时，清洁机上报当前位置并告警，同时清洁机自动控制为反向运行到该排光伏设备的起始端停机位停机充电，等待维护人员来解除故障和告警；当判定为假卡死时，清洁机继续正常运行。

上述的用于光伏清洁机判断真卡死和假卡死的控制方法，其中，所述的方法包含：清洁机在末端停机位启动返回运行前自检，当自检电量不足时在原地充电，当自检有故障时上传故障代码，待修复后再次自检；自检合格后启动反向运行，在返回的反向运行过程中，当清洁机检测到的l1≤l的持续时间s1＞s，或检测到的距离l1＞l的持续时间s1＞s2时，判断为在此位置运行异常，记录当前位置数值，清洁机上的控制模块开始控制清洁机正向运行一段设定的清洁行程后（如：设置为正向运行2米后），再控制为反向运行，尝试通过上次异常计数的位置，如果再次在同样计数的位置检测到的l1≤l的持续时间s1＞s或检测到的距离l1＞l的持续时间s1＞s2时，则判定为清洁机在当前位置真卡死，相对应地得到s1≤s或s1≤s2时，则判定为假卡死。

上述的用于光伏清洁机判断真卡死和假卡死的控制方法，其中，，所述的方法包含：当判定清洁机真卡死时，清洁机上报当前位置并告警，同时清洁机自动控制为正向运行到该排光伏设备的末端停机位停机充电，等待维护人员来解除故障和告警；当判定为假卡死时，清洁机继续正常运行。

本发明提供的用于光伏清洁机判断真卡死和假卡死的控制方法具有以下优点：

采用该方法后，可以使光伏清洁机在对光伏组件进行清洁功能的基础上很简单且低成本地辨别真卡死或假卡死现象，能通过清洁机智能调整运行姿态来克服假卡死现象来降低维护费用，并准确检测真卡死位置定位和告警并自动返回停机位。让安装和维护人员及时发现机的位置并处理，即使维护人员未及时到现场维护，也不会对光伏组件造成损害，提高使用光伏清洁机器人在运行过程中的可靠性。可以保证洁净的光伏组件安全持续高发电效率来提高收益。

附图说明

图1为本发明的用于光伏清洁机判断真卡死和假卡死的控制方法的清洁机运行示意图。

图2为本发明的用于光伏清洁机判断真卡死和假卡死的控制方法的正向运行流程图。

图3为本发明的用于光伏清洁机判断真卡死和假卡死的控制方法的方向运行流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步地说明。

本发明提供的用于光伏清洁机判断真卡死和假卡死的控制方法，是在清洁机1底部设置传感器和测距装置，清洁机1上的控制模块通过测距装置来检测传感器与光伏组件表面的垂直距离，或检测传感器与光伏组件以下的结构件或地面的垂直距离；通过检测到的距离和所持续的时间与预设值的对比，以及距离数值的变换来判断清洁机1在光伏组件上的行走情况来自动控制调整清洁机1的运行。其中，测距装置为超声波测距模块或红外测距探头。

清洁机1沿每排光伏设备运行，从无光伏组件的起始端停机位2开始，经过若干光伏组件区域3-1~3-n，以及若干无光伏组件区域4，到达无光伏组件的末端停机位5，起始端停机位2和末端停机位5分别设有触发清洁机1停机反应开关的构件，可以使清洁机1停机。参见图1所示。

在清洁机1运行过程的持续时间内按均匀的时间间隔进行测距，如按60ms间隔。在清洁机1每一次正向运行或反向运行前都进行系统自检，自检电池电量是否充足和驱动及通信系统是否正常。如果有故障则上报告警和故障代码，原地等待修复，电量不足则原地充电。

本发明提供的用于光伏清洁机判断真卡死和假卡死的控制方法，在智能清洁机1系统中增加了测距功能、计数定位功能和识别真卡死和假卡死辨别的过程。智能光伏清洁机1通过超声波测距模块或红外测距探头实时测量距离l1值和时间s1值与预设值对比来判断清洁机1是否运行正常。光伏清洁机1在光伏组件排上运行过程中，清洁机1通过测量自身测距探头和光伏组件表面或无光伏组件的间隔区域的距离l1值和设置的l值自动对比来判定清洁机1测距探头下面是光伏组件还是无光伏组件的间隔区域；通过持续测量的距离值l1≤l时持续的时间s1和设置值s自动对比来判定清洁机1是否顺利从一列光伏组件跨过中间间隔到另一列光伏组件上。通过持续测量的距离值l1＞l时所保持时间s1值和设置值s2自动对比来判定清洁机1是否顺利通过无光伏组件的区域跨上另一列组件上。通过清洁机1持续测量到的l1≤l时和l1＞l在正向运行或反方向运行过程中l1在两个数据范围之间切换次数来计数清洁机1运行到光伏组件排列方向数量定位。清洁机1通过以上运行过程中检测判定的结果来自动控制清洁机1的运行状况。

如图2所示，图中y为yes（是），n为no（否）。在正向运行时，当在一个计数位置检测和判定运行异常时自动控制清洁机1反向运行一段设定距离后再改为正向运行来判定真假卡死状态，当正向运行尝试后，还是在同样的计数位置卡机，判定为在正向运行时真卡死，控制程序自动上报卡机的计数位置和告警，并控制清洁机1反向运行到起始端停机位2，当在前一卡机位置位顺利通过时，则判定为假卡死，清洁机1继续运行。

如图3所示，图中y为yes（是），n为no（否）。在反向运行时，当在一个计数位置检测和判定无法顺利通过时，判定为清洁机1运行异常，自动控制清洁机1正向运行一段设定距离后再改为反向运行来判断是真卡死还是假卡死状态，当反向运行尝试后，还是在同样的计数位置卡机，则判定清洁机1反向运行中真卡死状态，控制程序自动上报卡机的位置和告警，并控制清洁机1反向运行到末端停机位5；当清洁机1在前一卡机计数位置顺利通过，则判定为假卡死，清洁机1继续正常运行。

下面结合实施例对本发明提供的用于光伏清洁机判断真卡死和假卡死的控制方法做更进一步描述。

实施例1

一种用于光伏清洁机判断真卡死和假卡死的控制方法，在清洁机1底部设置传感器和测距装置，清洁机1上的控制模块通过测距装置来检测传感器与光伏组件表面的垂直距离，或检测传感器与光伏组件以下的结构件或地面的垂直距离；通过检测到的距离和所持续的时间与预设值的对比，以及距离数值的变换来判断清洁机1在光伏组件上的行走情况来自动控制调整清洁机1的运行。其中，测距装置为超声波测距模块或红外测距探头。清洁机1为自动运行的智能光伏清洁机，控制模块为智能控制模块。

清洁机1沿每排光伏设备运行，从无光伏组件的起始端停机位2开始，经过若干光伏组件区域以及无光伏组件区域，到达无光伏组件的末端停机位5。起始端停机位2和末端停机位5分别设有触发清洁机1停机反应开关的构件，可以使清洁机1停机。

在清洁机1运行过程的持续时间内按均匀的时间间隔进行测距，如按60ms间隔。即时检测到的传感器至光伏组件表面或至光伏组件以下构件或地面的距离值为l1，用来进行对比判断的距离的预设值为l，如l值设为25mm；持续检测到的距离值l1＞l或l1≤l保持的时间为s1，用来进行对比判断的时间预设值为s，清洁机通过无光伏组件的最长区域所需理论时间为s2。即，s值设置为清扫机正常运行速度下通过每列光伏板所用平均时间；s2值设置为清扫机正常运行速度下通过电站现场的光伏组件排中最长距离的无光伏组件区域的平均时间。

将清洁机1从光伏组件排上的起始位置向末端位置运行的方向设为正向运行，从光伏组件排上的末端位置向起始位置运行的方向设为反向运行；在清洁机1每一次正向运行或反向运行前都进行系统自检，自检电池电量是否充足和驱动及通信系统是否正常。如果有故障则上报告警和故障代码，原地等待修复，电量不足则原地充电。

当清洁机1在正向运行过程中，在持续的时间s1≤s值以内，每一次检测到的距离值由l1＞l切换为l1≤l时，判断为运行正常，开始进行加法计数，正向运行过程中每一次出现该情况时，在当前计数值上累加1（如第一次计数为0+1=1，第二次计数为累加为1+1=2，第三次计数为3，以此类推）；当清洁机1反向运行时，在持续时间s1≤s值以内，每一次检测到的距离由l1≤l切换为l1＞l时，判断为清洁机1运行正常，开始在清洁机1在正向运行所得的累计数值上进行减法计数，反向运行过程中每一次出现该情况时，在当前计数值上减1（如当前计数为500，第一次出现这种情况时计数变为500-1=499，第2次出现此情况计数为498，以此类推）。

在正向运行过程中，清洁机1在起始位置启动前自检，当电量不足时在原地充电，有故障时上传故障代码，待修复后再次自检；当自检合格（ok）后开始正向运行，正向运行过程中当检测到的距离l1≤l的持续时间s1＞s，或检测到的距离l1＞l的持续时间s1＞s2时，判断为清洁机1在计数位置运行异常，记录当前位置数值，清洁机1上的控制模块开始控制清洁机1反向运行一段设定的清洁行程后（如：设置为反向运行2米后），再控制为正向运行，尝试通过上次异常计数的位置，如果再次在同样计数的位置检测到的l1≤l的持续时间s1＞s，或检测到的距离l1＞l的持续时间s1＞s2时，则判定为清洁机1在当前位置真卡死，相对应地得到s1≤s或s1≤s2时，则判定为假卡死。当判定清洁机1真卡死时，清洁机1上报当前位置并告警，同时清洁机1自动控制为反向运行到该排光伏设备的起始端停机位2停机充电，等待维护人员来解除故障和告警；当判定为假卡死时，清洁机1继续正常运行。

清洁机1在末端停机位5启动返回运行前自检，当自检电量不足时在原地充电，当自检有故障时上传故障代码，待修复后再次自检；自检合格（ok）后启动反向运行，在返回的反向运行过程中，当清洁机1检测到的l1≤l的持续时间s1＞s，或检测到的距离l1＞l的持续时间s1＞s2时，判断为在此位置运行异常，记录当前位置数值，清洁机1上的控制模块开始控制清洁机1正向运行一段设定的清洁行程后（如：设置为正向运行2米后），再控制为反向运行，尝试通过上次异常计数的位置，如果再次在同样计数的位置检测到的l1≤l的持续时间s1＞s或检测到的距离l1＞l的持续时间s1＞s2时，则判定为清洁机1在当前位置真卡死，相对应地得到s1≤s或s1≤s2时，则判定为假卡死。当判定清洁机1真卡死时，清洁机1上报当前位置并告警，同时清洁机1自动控制为正向运行到该排光伏设备的末端停机位5停机充电，等待维护人员来解除故障和告警；当判定为假卡死时，清洁机1继续正常运行。

本发明提供的用于光伏清洁机判断真卡死和假卡死的控制方法，是一种低成本的、用于智能化清扫设备的、能够自动辨别真卡死和假卡死现象，并解决卡死的控制方法，彻底解决现有领域的光伏清扫机应用在光伏组件上会卡死的问题。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。