太阳能电池板自动清洗机器人的制作分享

news2025/7/9 12:24:37

本文素材来源于宁夏大学

作者李伟荣、李学辉、金茹芳、沙小平

指导老师:康彩、张冬

一、执行总结

1.1项目概述

       在“十三五”发展的大形势下,由于现在国家大力发展清洁能源,而太阳能发电受到了很大重视,但是目前并没有一个完整的系统来管理光伏发电站。
       威宝光伏电站自动管理系统是由清洗机器人,巡检机器人和电脑端三部分人组成,其中以清洗机器人为主要功能对光伏板进行清洗和温度检测,采用局域网通信,来实现信息交流和数据采集。

       工作人员只需在电脑端软件设置巡检路线,清洗区域即可,当清洗完成后电脑端会显示。软件中可以查看光伏板的温度,发电量,损耗等各项指标。如有异常状况自动切断相应光伏板的电源。

1.2项目运行情况

       这个项目立项之前,就参观了好多的太阳能发电站,针对出现的各种问题进行了整理,可以分析出面临的一个共同的问题就是针对太阳能电池板的清洗和检测管理问题。就在想可不可以做出一个可以实现光伏板自动管理系统,大大节省了人力,真正的解放了劳动力,由此准备对这种机器装置进行研究,设计,克服了种种困难,研制威宝光伏电站自动管理系统。

1.3优势特色

       方便了光伏发电站的管理,以光伏板清洗机器人为主要功能并且更好的检测光伏板发电情况进行安全保护,可以极大的提高发电效率。

1.4项目运行目标

       本项目的研究是为了更好的服务于太阳能发电企业,让企业尽可能的减少投资,尽可能的获得最大的利益。使我们的产品更好的应用于这个领域,服务于这个领域。解决广大企业对该产品的需求,营造良好的发展环境,促进太阳能产业更高效,更快速,更健康的发展。

二、创业背景

2.1项目政策

       新能源产业是衡量一个国家和地区高新技术发展水平的重要依据,也是新一轮国际竞争的战略制高点,世界发达国家和地区都把发展新能源作为顺应科技潮流、推进产业结构调整的重要举措。新能源产业在我国的发展十分迅速。政策扶持和技术进步是我们新能源行业未来快速发展的主要驱动力。《新能源产业振兴和发展规划》被业界奉为“国家新能源发展战略”,包括太阳能、风能、核能等可再生能源的开发利用,也包括煤化工等传统能源体系的变革。大力发展新能源产业,符合国家长期发展规划,后期无论是政策还是具体实施都将出现较大转变。与此同时,传统能源虽然短期内难以撼动其主导地位,但也应顺应时代发展的趋势,不断创新与革新,提升内在竞争力,实现能源产业共赢的新局面。

2.2市场需求

       由于国家会大力发展清洁能源,而太阳能发电无污染,又环保,符合绿色发展的宗旨,而且国家针对这种新能源发电又有很大的扶持力度,这种太阳能发电会大量增加。随着社会对于电力需求的增加,这样的发电站也会不断增加,因此对与太阳能电池板的清洗也会不断增加,而对于社会经济的发展,人民生活水平的提高,人工工资也会不断增长,由此在清洗电池板的费用也会不断提高,针对这点,使用威宝光伏电站自动管理系统会大大节省人力,物力,财力。

三、技术与产品

3.1项目的技术特点

      1、清洗机器人能自动往返爬行,自动完成清洗的所有规定动作,自动停机,出现故障自动报警等等。

      2、清洗机器人上的多种传感器可以检测温度等以确定光伏板是否良好,自动连接和切断电源。

      3、装有自动导航系统,内置的红外传感器也能使机器人按设定的路线进行运动。

      4、运载车装有摄像头等装置,具有自动巡检功能。

      5、运载车可将清洗机器人运载到任一光伏板上进行清洗。

      6、清洁机器人,巡检机器人和电脑端通过局域网通信,电脑端可操控机器人并查看机器人及光伏板的相关数据,出现故障时自动警告并切断相关电源。

3.2主要技术

a) 无线传输技术

       本产品通过局域网,将电池板上的信息通过WIFI模块实时传送给操作人员,根据传回的信息,工作人员随时改变清洗设备的工作状态,如无需更改,可以选择默认工作方式让清洗设备继续工作下去。

      b) 跟随系统

       跟随系统适用于轨道式清洁设备,使小车与清洗设备保持固定的距离,从而保证车载水箱与喷水装置的连接不会断开。同时,保证了小车在第一时间到达清洗设备处,执行抓取操作。

      c) 图像处理

       清洗设备上装有固定的摄像头,一但发现污垢,系统会自动识别污垢位置,然后停止干洗程序,打开湿洗程序,对污垢进行定点清除。

      d) 定位系统

       由于光伏电站里太阳能电池板排与排之间是不等距的,故此必须加入精准的定位操作,从而保证清洗设备的准确收起放下。同时,也方便维修人员的准确定位。

      e) 抓取系统

       当清洗设备清洗完一排的时候,随动设备――小车便会行驶至清洗设备处,抓取清洗设备,然后小车将会行驶到下一排太阳能电池板,放下清洗设备执行清洗工作。

四、硬件及软件设计

4.1硬件设计

       清洗设备采取四轮驱动,为清洗设备提供动力。另外加入四个支撑轮,便于固定清洗设备。此外,清洗设备还装有舵机,步进电机,红外测温传感器,摄像头,触碰开关,超声波以及码盘电机。其中,舵机控制刮泥板的收放,步进电机控制刮泥板行进。码盘电机负责清洗设备的测距,方便定位。

 

 抓取模型图

       抓取设备中装近红外对管,保证定位的精度。同时装有大量的舵机,从而对机械臂进行准确的控制。另外,抓取设备中装有倾斜度传感器和压力传感器,从而保证了清洗设备的准确放下,并不会破坏电池板。

4.2软件设计

       项目通过机械视觉传输技术,并将所传输的图像进行处理,从而根据图片上的信息控制相应的电机执行相应的操作。由CPU对各种传感器返回的信息进行统一处理,并与设置的参数进行比较,从而精确的控制机器的行进及工作。

 

       该产品增加了红外温度检测技术,通过MLX90614对电池板的表面温度进行实时监控,反馈太阳能电池板的工作状态。激光测距使得跟随系统变得触手可及。不对称的定位装置排列,让机械臂可以准确的识别清洗设备的位置,为一机多排的工作形式做了有效的保证。 

4.3控制原理

       通过树莓派建立图像处理环境,应用相应算法将泥点的位置进行标记,并发送相应的控制信号给arduino控制板。由arduino控制板对清洗机进行相应控制,切换干洗操作模式为湿洗模式。同时,由边缘检测采集相应的边缘信号控制运载车的行进,进行相应抓取与放下操作,实现一机多排的清洁方式。

 

五、系统测试

       系统测试是针对整个产品系统进行的测试,目的是验证系统是否满足了需求规格的定义,找出与需求规格不符或与之矛盾的地方,从而提出更加完善的方案。系统测试是将经过集成测试的软件,作为计算机系统的一个部分,与系统中其他部分结合起来,在实际运行环境下对软件设计进行的一系列严格有效地测试,以发现软件潜在的问题,保证系统的正常运行。

       对编写好的软件进行测试都是必不可少的一步。根据对该太阳能电池板清洁机器人所要实现的功能进行需求分析的结果,来对它的各个模块进行相应的功能测试。通过对本设计的要求进行详细的分析,并结合整个机器人系统的各个功能模块执行实现的情况,来对程序进行详细的调试与修改。最终力求得到一个可以很好地实现设计要求的程序。

5.1 模块软件测试

5.1.1 清洗头模块测试

       该部分是本设计的核心部分,也是最为复杂的部分。对于该模块的软件测试,需要拆分开来,每一个小部分单独进行测试。例如,温湿度传感器对温度湿度的测量程序结合LCD1602液晶显示屏部分,它们作为一个小部分单独进行测试。 

 5.1.2  红外温度传感器模块测

5.2  超声波测距模块测试

       超声波指向性强,能量消耗缓慢,在介质中传播的距离较远,因而超声波经常用于距离的测量,如测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现。利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制,并且在测量精度方面能达到工业实用的要求,在超声波的传播速度是准确的前提下,测量距离的传播时间差值精度只要在达到微秒级,就能保证测距误差小于1mm的误差。使用的12MHz晶体作时钟基准的89C51单片机定时器能方便的计数到1μs的精度,因此系统采用89C51定时器能保证时间误差在1mm的测量范围内。

       串口调试助手是串口调试相关工具,用各种波特率及自定义波特率,可以自动识别串口,能设置校验、数据位和停止位,能以ASCII码或十六进制接收或发送任何数据或字符,可以任意设定自动发送周期,并能将接收数据保存成文本文件,能发送任意大小的文本文件。

 

5.3 测试结果

       通过对上面对程序各个部分的模块化测试,基本上各个部分所要实现的功能都已经可以达到设计的要求了。但是整体的相互协调还需要经过不断地将程序整合测试,才能让整个系统的各个模块相互配合完成要求,实现所有功能。在这部分主要是通过在Genuino101中不断地编译,通过错误提示进行修改,直到整个程序可以编译成功为止。

       我们的光伏电池板自动清洗机器人能在轨道上正常的运行了,通过现场的调试运行,虽然我们只做了一个小的模型,但是对于这个大的机械装置我们已经完全设计好了,只要经费宽裕的情况下,我们可以制作出一台大型的能适用于光伏电厂的自动清洗机器人,以满足不同客户的需求,更好的服务于光伏发电站。    

       总之,经过了上面的各个方面的对系统程序的测试,程序中许多不合理或者错误的部分得以修正,最终使各部分的程序能够毫无差错的编译成功。

六、清洗设备分析

      6.1优点分析

    (1)全自动清洗,大大提高了发电效率;

    (2)带水清洗,有效去除泥巴等顽固污渍;

    (3)加装红外测温仪,实时传回电池板的温度情况进行过热检测;

    (4)高纤维螺旋毛刷,清洁力度高;

    (5)全自动,高效节能,成本底;

    (6)采用轨道式移动,节约材料;

    (7)皮带齿轮的传动装置改善了动力系统问题;

    (8)新型的雨刮清洗工具使清洁更干净。

      6.2创新点分析

    (1)应用跟随系统,方便抓取

    (2)采取红外测温,方便检测

    (3)多方式,全地形

七、项目创新点分析

    (1)清洗机实现干湿混合清洁,使清洁效率更高。

    (2)清洗机采取一机多排的清洁方式,有效降低了区域内的清洁成本。

    (3)加入温度检测模块,实时采集电池板的温度,有利于发现出现故障的电池板。

八、推广应用价值

       光伏电站清洗机可以进行小型化,特殊化,从而适应家用电池板的清洁。同时,该产品所应用的无线技术可以应用与智能家居,遥感机器人等方面。对于其他领域的清洁设备,均可以在现有的基础上适当的修改相应的硬件结构,从而实现多用途的清洁。

九、项目总结

       随着时代的发展,清洁能源将会更加普遍的进入人们的视野。太阳能作为清洁能源的一大主要组成部分,必将越来越被人类所重视。光伏电站发的未来将会越发的辉煌。

       光伏发电技术日渐趋于成熟,未来定会成为清洁能源的一大主力。因此,清洁问题也必将日益显得重要。清洗机器人的道路也逐渐变宽。未来的清洗行业必将会是机器人的天下,定会是人机智能的时代。光伏电站自动清洁器的市场也将会变得更加宽广。 

太阳能电池板自动清洗机器人的详细资料请参考太阳能电池板自动清洗机器人

更多机器人开源项目资料请关注机器谱

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.coloradmin.cn/o/109027.html

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系多彩编程网进行投诉反馈,一经查实,立即删除!

相关文章

Cartesian product

In mathematics, specifically set theory, the Cartesian product of two sets A and B, denoted A  B, is the set of all ordered pairs (a, b) where a is in A and b is in B.[1] In terms of set-builder notation, that is {\displaystyle A\times B{(a,b)\mid a\in …

线性模型-优化方法及推导过程

本文包含大量不严谨的公式写法,只是推式子时候打草记录一下… 线性模型(Linear Model)是机器学习中应用最广泛的模型,指通过样本特征的线性组合来进行预测的模型。给定一个DDD维的样本特征的线性组合来进行预测的模型,给定一个DDD维样本x[x1,…

接口自动化测试(Python+Requests+Unittest)

(1)接口自动化测试的意义、前后端分离思想 接口自动化测试的优缺点: 优点: 测试复用性。 维护成本相对UI自动化低一些。 为什么UI自动化维护成本更高? 因为前端页面变化太快,而且UI自动化比较耗时(比如等待页面元素的…

回眸 2022,展望 2023

回眸 2022,展望 2023 回眸 2022 先进行回眸吧!2022 感觉过得太快了,就好像昨天刚刚过年一样!但是时间不会欺骗任何人,过了多久就是多久!它不会管你是因为什么而耽误,也不会管你是因为什么而荒…

浏览器跨域-原因及解决方案

1.浏览器跨域 如何判断一个浏览器的请求是否跨域? 在A地址(发起请求的页面地址)向B地址(要请求的目标页面地址)发起请求时, 如果A地址和B地址在: 协议 域名 端口 不全相同,则说明请…

太神了!开源大佬的SpringBoot+微服务架构笔记,一般人真肝不出来

时间飞逝,转眼间毕业七年多,从事 Java 开发也六年了。我在想,也是时候将自己的 Java 整理成一套体系。 这一次的知识体系面试题涉及到 Java 知识部分、性能优化、微服务、并发编程、开源框架、分布式等多个方面的知识点。 写这一套 Java 面试…

Category (mathematics)

In mathematics, a category (sometimes called an abstract category to distinguish it from a concrete category) is a collection of “objects” that are linked by “arrows”. A category has two basic properties: the ability to compose the arrows associatively…

51单片机实训day2——创建Proteus工程以及Proteus基本控件的使用|单片机最小系统电路设计:电源配置 复位电路 晶振电路

以管理员身份打开软件!!!以管理员身份打开软件!!!以管理员身份打开软件!!! 内 容:Proteus工程创建 学 时:2学时 知识点:熟悉Proteu…

AbstractProcessor相关的API记录

java文件操作相关的两个类: JCTree 树节点、TreeMaker 树节点构建器。 JCTree JCTree的一个子类就是java语法中的一个节点,类、方法、字段等这些都被封装成了一个JCTree子类。 JCTree详细的介绍:抽象语法树AST的全面解析(二&…

【数据驱动测试】从方法探研到最佳实践

导读 在自动化测试实践中,测试数据是制造测试场景的必要条件,本文主要讲述了在沟通自动化框架如何分层,数据如何存储,以及基于单元测试pytest下如何执行。并通过实践案例分享,提供数据驱动测试的具体落地方案。 基本…

训练yolo系列+deepsort模式的跟踪器(一):训练deepsort

由于是检测+跟踪模式,因此检测器和跟踪器是分开训练的。本节中我们先手把手的训练deepsort跟踪器。在此要感谢mikel大佬所提供的源码,由于代码更新的比较频繁,各种版本错误和运行错误在本节中会重点说明。mikel-brostrom/Yolov5_StrongSORT_OSNet: Mult-object tracking and…

python之环境切换问题实践总结

前言 这个标题是实践总结,为什么呢,因为这个问题困扰了我整整一个月,都没有解决。现在终于解决了,写一篇文章记录一下,也看看有没有小伙伴遇到一样的问题,或者在我下次还会发生这样的实情事可以第一时间解…

GAMES101 Assignment 3

前言 通过阅读实验提供的代码框架,可以加深对渲染管线的理解。assignment1,2我并没有做,我们课程图形学本来有实验计划,然而老师专门让我们做GAMES101的这个实验,其意义可见一斑。 阅读过程中遇到许多困难,看了许多资…

线性杂双功能PEG试剂Biotin-PEG-Silane,Silane-PEG-Biotin,生物素-PEG-硅烷

英文名称:Biotin-PEG-Silane,Silane-PEG-Biotin 中文名称:生物素-聚乙二醇-硅烷 生物素-PEG-硅烷是一种含有生物素和硅烷的线性杂双功能PEG试剂。它是一种有用的带有PEG间隔基的交联或生物结合试剂。生物素能与亲和素和链霉亲和素结合&…

多期DID和事件研究法含文献和do代码

多期DID和事件研究法含文献和do代码 1、方法:多期DID 2来源:JDE发表的一篇多期DID和事件研究法相关的文章, 文章名为为"Here waits the bride? The effect of Ethiopias child marriage law"。 3、数据内容:数据包…

钱为什么会贬值?

一、什么是钱贬值? 当我们在谈钱贬值的时候,我们是在说什么? 是指的今天5块钱可以买5个苹果,1个月后5块钱只可以买3个苹果.(以商品为评价基准) 是指的今天1美元可以换6元人民币,1个月后1美元…

数据库实验5 数据库设计实验

前言:不知道啥原因,最后设计出来少了一个表,无语 实验5 数据库设计实验 1.实验目的 掌握数据库设计基本方法及数据库设计工具。 2.实验内容和要求 掌握数据库设计基本步骤,包括数据库概念结构设计、逻辑结构设计,物理结构设计,数据库模式…

Flarum部署:从源码到docker到放弃

警告: 此篇文章前半段记录了我用代码部署flarum遇到的一些问题和解决办法,但是可能是由于我是在不熟悉php的框架结构,最终我还是选择了使用docker进行部署,请斟酌是否继续阅读本文。 Hello,大家好,我是内网…

开源项目-OA自动化管理系统

哈喽,大家好啊,今天给大家带来一个开源系统-办公自动化管理系统 简介: OA( Office Automation System)办公自动化系统是一个企业用来管理日常事务的系统,它一般用来管理各种流程(报销、请假. . .)审批,通讯…

Fabric.js 元素中心缩放

本文简介 点赞 关注 收藏 学会了 使用 fabric.js 创建的图形,默认的缩放原点是元素操作点的对角点。 如下图所示: 如果按住 alt 键 操作会把原点移动到元素中心。 如下图所示: 如果想将默认缩放操作设置为“中心缩放”,只需…