阅读说明：本技术 一种光伏电站自动驱鸟系统及其控制方法 (Automatic bird repelling system for photovoltaic power station and control method of automatic bird repelling system ) 是由 陈勇 何学飞 黄超辉 彭泗维 于 2020-06-28 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种光伏电站自动驱鸟系统及其控制方法,此方法包括探测组件,用于探测光伏电站的光伏阵列的表面是否有障碍物；驱鸟组件,包括导轨、滑动组件和驱鸟单元,所述导轨位于光伏阵列边缘支架两侧,所述滑动组件滑动安装在所述导轨上；所述驱鸟单元位于各所述导轨上的滑动组件之间；所述滑动组件与所述探测组件相连,用于在接收到障碍物探测信号时,沿所述导轨滑动,以使驱鸟单元沿所述光伏阵列表面方向同步运动以实现驱鸟。本发明具有结构简单、经济环保、驱鸟效果可靠且不会造成声光污染等优点。(The invention discloses an automatic bird repelling system for a photovoltaic power station and a control method thereof, wherein the method comprises a detection assembly, a bird repelling assembly and a control assembly, wherein the detection assembly is used for detecting whether an obstacle exists on the surface of a photovoltaic array of the photovoltaic power station; the bird repelling assembly comprises guide rails, sliding assemblies and bird repelling units, the guide rails are positioned on two sides of the photovoltaic array edge support, and the sliding assemblies are slidably mounted on the guide rails; the bird repelling units are positioned between the sliding assemblies on the guide rails; the sliding assembly is connected with the detection assembly and used for sliding along the guide rail when receiving an obstacle detection signal so as to enable the bird repelling unit to synchronously move along the surface direction of the photovoltaic array to repel birds. The bird scarer has the advantages of simple structure, economy, environmental protection, reliable bird scaring effect, no acousto-optic pollution and the like.)

一种光伏电站自动驱鸟系统及其控制方法

技术领域

本发明主要涉及光伏电站技术领域，特指一种光伏电站自动驱鸟系统及其控制方法。

背景技术

光伏电站运营过程中，最主要的工作便是对光伏组件进行清洗和维护，光伏组件的清洁程度对光伏电站的发电量的影响很大，因此，各个光伏发电企业常常需要支出较大的费用用于光伏组件维护。在电站维护过程中发现，相较于灰尘，鸟类的停留及其***物对光伏组件的正常发电影响很大，特别是“渔光互补”和“农光互补”项目，大面积的光伏阵列吸引了很多鸟类长时间在阵列组件面上停留，并因此留下了大量***物。鸟类***物对光伏电站的危害主要有以下几点：

1、鸟类***物会降低电站发电量

鸟类***物会在光伏组件上形成阴影遮挡，由于光伏组件内电池片是串联发电，一处阴影遮挡将影响一整串的发电效率，导致系统发电量下降。

2、鸟类***物会破坏电站金属强度

鸟类***物里面含有尿酸盐、铵、磷酸、草酸、碳酸盐等化学成分，对光伏玻璃具有一定的腐蚀性，其中的铵盐在潮湿环境下也容易与金属产生电化学反应，会破坏光伏组件铝边框和钢支架等金属的强度。

3、鸟类***物易形成热斑烧坏组件

鸟类***物的堆积，会使光伏组件产生局部阴影，受阴影遮挡的电池单片的电流、电压发生了变化，这些电池片上会产生局部温升，这种现象叫"热斑效应"。热斑效应会严重损坏组件。

4、鸟类***物会增加电站运维成本

鸟类***物不仅腐蚀性大，黏性也很大，一般清洁剂和清洗机器人清洗不掉，不同于灰尘，这些***物也很难被风吹走或被雨水冲刷掉。因此，将较大地增加组件清洗的频率和难度。

现有的光伏电站驱鸟装置，如发明专利“一种太阳能光伏组件驱鸟装置申请号CN201811054038”，是一种在旋转杆上安装反光镜，依靠反光镜反射光线的旋转、上下变动来进行驱鸟。这种方法对某些鸟类，某种角度有效，但反光镜的角度无法覆盖整个光伏组件表面，在光线未覆盖的区域，无法达到驱鸟效果。

另如专利申请“光伏方阵驱鸟器CN 201821685886”将探测装置连接于光伏组件的顶部，探测装置检测光伏组件的顶部是否具有阻挡物，如果有障碍物则输出信号给控制器，控制器发出控制信号，驱动扬声器，发出声音对鸟类进行驱逐。但声音驱鸟不仅会产生噪声污染，扬声器功率消耗大，而且不同鸟类对声音敏感度不同，驱鸟效果不稳定。

故目前几种驱鸟方式存在以下不足：1、超声波驱鸟装置：功耗较大，非指向性驱鸟，对场区附近人员有影响，投资较大，不环保；2、声音驱鸟：噪声污染，声音功率消耗大，不同鸟类对声音敏感度不同，驱鸟效果不稳定；3、光学驱鸟：采用发光和反光装置对鸟类进行驱离，造成光污染，不同鸟类对光敏感度不同，驱鸟效果不稳定。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构简单、经济环保、驱鸟效果可靠且不会造成声光污染的光伏电站自动驱鸟系统及其控制方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种光伏电站自动驱鸟系统，包括

探测组件，用于探测光伏电站的光伏阵列的表面是否有障碍物；

驱鸟组件，包括导轨、滑动组件和驱鸟单元，所述导轨位于光伏阵列边缘支架两侧，所述滑动组件滑动安装在所述导轨上；所述驱鸟单元位于各所述导轨上的滑动组件之间；所述滑动组件与所述探测组件相连，用于在接收到障碍物探测信号时，沿所述导轨滑动，以使驱鸟单元沿所述光伏阵列表面方向同步运动以实现驱鸟。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述驱鸟单元包括两根固定杆和两根连接绳，两根所述固定杆分别固定安装于所述滑动组件上且沿导轨的长度方向布置，其中一根连接绳的两端分别与两根固定杆的一端相连，另一根连接绳的两端分别与两根固定杆的另一端相连。

两根所述固定杆的长度为n块光伏组件的长度，其中n为自然数。

所述连接绳为弹性绳。

所述探测组件包括红外探测器，成对安装于光伏阵列的两侧。

所述滑动组件包括步进电机，所述步进电机的输出端安装有齿轮，所述导轨的一侧设置有齿条，所述齿轮与所述齿条相互啮合。

所述步进电机上设置有旋转增量编码器。

还包括蓄电池，所述蓄电池的输入端与光伏阵列相连，输出端与所述探测组件和滑动组件相连。

本发明还公开了一种如上所述的光伏电站自动驱鸟系统的控制方法，包括：

1)当所述探测组件探测光伏电站的光伏阵列的表面存在障碍物时，发送障碍物探测信号至驱鸟组件；

2)所述驱鸟组件中接收到障碍物探测信号时，控制滑动组件沿所述导轨滑动，以使驱鸟单元沿所述光伏阵列表面方向同步运动以实现驱鸟。

在步骤2)中，滑动组件从导轨的一端向另一端滑动，且每次滑动的距离为单个光伏组件的宽度；在滑动组件滑动的过程中，当未接收到障碍物探测信号时，则执行完当次滑动后返回至初始位置。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明通过探测组件探测光伏阵列上的鸟类障碍物，当光伏阵列上存在障碍物时，探测组件发送障碍物探测信号启动驱鸟组件，驱鸟组件中的滑动组件在导轨上滑动，带动驱鸟单元在光伏阵列表面运动以对鸟类进行驱赶，保证光伏阵列上无鸟类停留，使光伏阵列保持清洁，避免受鸟类停留及鸟类***物产生的阴影遮挡影响，保证光伏系统发电量及光伏阵列的安全；同时又不至于过多地干扰当地的生态环境，造成声污染或光污染，或给鸟类和人造成健康影响；整体结构简单、经济环保。

本发明通过红外探测器探测光伏阵列组件上的鸟类障碍物，将探测信号作为控制器的唤醒信号，当光伏阵列上存在障碍物时，探测器发送“有障碍物”信号，启动控制器，控制器输出步进电机位置控制信号，步进电机带动连接绳对光伏阵列上的鸟类进行驱赶，同时通过步进电机旋转增量编码器向控制器反馈位置信号；当鸟类被驱走后，红外探测器发送“无障碍物”信号，控制器控制步进电机返回原位，然后进入待机状态(降低能耗)，从而形成探测-控制-反馈-探测的闭环系统，以保证光伏阵列面上无鸟类停留，同时避免了系统的无效运行，降低了系统能耗。

本发明采用控制器(如微控制器)进行编程，使系统在探测到鸟类后，激活执行机构，并能够灵活选择运行模式；在未探测到鸟类时，执行机构处于待机状态，降低系统功耗。本发明采用步进电机，可以通过程序指令调控步进电机运行的方向、速度和运行时间，进而调整连接绳运行的方向、速度、时间等参数，使系统能及时调整，驱赶不同习性的鸟类。本发明采用连接绳在光伏阵列面上的运动对鸟类进行驱离，安全可靠，且连接绳的运动空间全面覆盖光伏阵列面，能有效保证整个光伏阵列面上均无鸟类停留。

附图说明

图1为本发明在实施例的结构示意图。

图2为本发明的实施例的局部结构示意图。

图3为本发明的系统在实施例的运行状态图。

图4为本发明的方法在实施例的流程图。

图中标号表示：1、探测组件；2、驱鸟组件；21、导轨；22、滑动组件；221、步进电机；23、驱鸟单元；231、固定杆；232、连接绳；3、控制盒。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步描述。

如图1和图2所示，本实施例的光伏电站自动驱鸟系统，包括

探测组件1，用于探测光伏电站的光伏阵列表面是否有障碍物，其中光伏阵列上的障碍物主要为鸟类；

驱鸟组件2，包括导轨21、滑动组件22和驱鸟单元23，导轨21位于光伏电站的光伏阵列边缘支架两侧，滑动组件22滑动安装在导轨21上；驱鸟单元23位于两侧导轨21上的滑动组件22之间；滑动组件22与探测组件1相连，用于在接收到障碍物探测信号(即判断光伏阵列上有鸟)时沿导轨21滑动，以使驱鸟单元23沿光伏阵列表面方向同步运动以实现驱鸟。

本发明通过探测组件1探测光伏阵列上的鸟类障碍物，当光伏阵列上存在障碍物时，探测组件1发送障碍物探测信号启动驱鸟组件2，驱鸟组件2中的滑动组件22在导轨21上滑动，带动驱鸟单元23在光伏阵列表面运动以对鸟类进行驱赶，保证光伏阵列上无鸟类停留，使光伏阵列保持清洁，避免受鸟类停留及鸟类***物产生的阴影遮挡影响，保证光伏系统发电量及光伏阵列的安全；同时又不至于过多地干扰当地的生态环境，造成声污染或光污染，或给鸟类和人造成健康影响；整体结构简单、经济环保。

本实施例中，探测组件1包括红外探测器，成对安装于光伏阵列的两侧，具体安装于导轨21上内侧上缘，安装位置略高于光伏阵列的表面，便于对障碍物进行检测。当然，在其它实施例中，也可以采用雷达、摄像机等来实现障碍物的检测。

本实施例中，驱鸟单元23包括两根固定杆231和两根连接绳232，两根固定杆231分别固定安装于滑动组件22上且沿导轨21的长度方向布置，其中一根连接绳232的两端分别与两根固定杆231的一端相连，另一根连接绳232的两端分别与两根固定杆231的另一端相连。其中连接绳232为弹性绳，不会对鸟类造成伤害。另外，两根连接绳232的长度与光伏阵列的宽度一致，连接绳232间距(即固定杆231的长度)为一块光伏组件的长度，在复位或静止状态时连接绳232不会产生阴影遮挡；同时，采用两根连接绳232可以减少滑动组件22的行程，达到快速驱鸟的目的。当然，在其它实施例中，固定杆231的长度也可以为多块光伏组件的长度；固定杆231之间的连接绳232可以为三根、四根或者更多根；或者连接绳232也可以采用连接网或杆等来进行代替。

本实施例中，滑动组件22包括两个步进电机221，分别位于两条导轨21上，两个步进电机221的结构完全相同；各步进电机221的输出端安装有齿轮(图中未示出)，导轨21的内侧设置有齿条(图中未示出)，齿轮与齿条相互啮合；通过步进电机221的旋转，通过减速机后驱动齿轮旋转，通过齿轮齿条的啮合，实现步进电机221在导轨21上的滑动。其中步进电机221上配置有旋转增量编码器，能够对其滑动距离进行精准监测。另外，步进电机221的上方通过辅件来安装固定杆231。当然，在其它实施例中，也可以只采用在一侧的导轨21上布置单个横向步进电机221来代替上述的两个纵向步进电机221。

本实施例中，还包括蓄电池(图中未示出)，蓄电池的输入端与光伏阵列相连，光伏阵列发电通过电压转换后给蓄电池进行充电，蓄电池的输出端与探测组件1和滑动组件22相连，用于为探测组件1和步进电机221等进行供电(如DC12V或DC24V等安全等级电压)。上述步进电机221、红外探测器、蓄电池均通过控制器进行控制，且控制器与蓄电池封装在控制盒3内，控制盒3通过控制电缆和电源电缆接到步进电机221，实现对步进电机221的行程控制。

在进行安装时，控制盒3固定安装于导轨21下方；导轨21通过夹扣固定于光伏横向支架超出组件的部分，光伏阵列左右两侧各安装一个；步进电机221安装于导轨21上方，步进电机221通过齿轮齿条结构可以在导轨21上自由滑动；其中红外探测器与导轨21成对；固定杆231则通过辅件安装在光伏阵列左右的步进电机221上，连接绳232则位于固定杆231的两端，其中光伏阵列一般是2*N的方阵，因此，设置两根连接绳232，能够减少步进电机221的行程，达到快速驱鸟的目的。

如图3和图4所示，本发明还公开了一种如上所述的光伏电站自动驱鸟系统的控制方法，包括：

1)当探测组件1探测光伏电站的光伏阵列的表面存在障碍物时，发送障碍物探测信号至驱鸟组件2；

2)驱鸟组件2中接收到障碍物探测信号时，控制滑动组件22沿导轨21滑动，以使驱鸟单元23沿光伏阵列表面方向同步运动以实现驱鸟。

本实施例中，在步骤2)中，滑动组件22从导轨21的一端向另一端滑动；在滑动组件22滑动的过程中，当未接收到障碍物探测信号时，则停止滑动并返回至初始位置。

在一具体实施例中，将导轨21分成四段，上部连接绳232位置在光伏阵列顶端时，设置此时步进电机221位置指令为“0000”；

红外探测器探测光伏阵列表面是否有障碍物；如果没有，红外探测器向控制器待机端口发送指令“00”，控制器接收到“00”指令后，向步进电机221发送指令“0000”，步进电机221回到原点(即图3中的a所示)；然后进入待机状态，红外探测器继续探测；

当红外探测器探测到光伏组件表面有障碍物后，向控制器待机端口发送指令“01”，“01”作为控制器唤醒指令，使步进电机221启动，控制器有序地向步进电机221发送位置指令，步进电机221带动连接绳232在光伏阵列上运动，对鸟类进行驱赶；与此同时，步进电机221的旋转增量编码器向控制器反馈电机运行位置信号；

当连接绳232位置向下运动至光伏阵列的1/4时，如图3中的b所示，设置此时步进电机221位置指令为“0001”。同理，运行至1/2时，如图3中的c所示，设置步进电机221位置指令为“0010”；运行至3/4位置时，设置步进电机221位置指令为“0100”；当连接绳232到达光伏阵列边缘位置时，如图3中的d所示，设置电机位置指令为“1000”。此时连接绳232位置已至光伏阵列下方组件的下边缘。

这样，两根连接绳232在光伏阵列上完成了一次单边驱鸟行程。此时，程序发送步进电机221位置指令“0000”，步进电机221反向运行返回原点。

中断程序：在连接绳232运行过程中，红外探测器同时进行实时探测。由于连接绳232的驱赶，鸟类飞走后，红外探测器未检测到障碍物，向控制器发送“00”指令。此时，步进电机221将收到控制器发出的“0000”信号，中断本次行程，返回原点。

本发明通过红外探测器探测光伏阵列上的鸟类障碍物，将探测信号作为控制器的唤醒信号，当光伏阵列上存在障碍物时，红外探测器发送“有障碍物”信号，启动控制器，控制器输出步进电机221位置控制信号，步进电机221带动连接绳232对光伏阵列上的鸟类进行驱赶，同时通过步进电机221旋转增量编码器向控制器反馈位置信号；当鸟类被驱走后，红外探测器发送“无障碍物”信号，控制器控制步进电机221返回原位，然后进入待机状态(降低能耗)，从而形成探测-控制-反馈-探测的闭环系统，以保证光伏阵列面上无鸟类停留，同时避免了系统的无效运行，降低了系统能耗。

本发明采用控制器(如微控制器)进行编程，使系统在探测到鸟类后，激活执行机构，并能够灵活选择运行模式；在未探测到鸟类时，执行机构处于待机状态，降低系统功耗。本发明采用步进电机221，可以通过程序指令调控步进电机221运行的方向、速度和运行时间，进而调整连接绳232运行的方向、速度、时间等参数，使系统能及时调整，驱赶不同习性的鸟类。本发明采用连接绳232在光伏阵列面上的运动对鸟类进行驱离，安全可靠，且连接绳232的运动空间全面覆盖光伏阵列面，能有效保证整个光伏阵列面上均无鸟类停留。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。