JP7855537B2 - Solar power generation system inspection device and inspection method - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、太陽光発電システム点検装置および点検方法に関する。 Embodiments of the present invention relate to a solar power generation system inspection device and inspection method.
太陽光発電システムの運用および保守点検は、近年の自然災害の激甚化や、電気保安人材の将来的な不足に対する懸念などから、自動点検装置などによる省力化・無人化が求められている。 The operation and maintenance of solar power generation systems are increasingly demanding automation and unmanned operation through automated inspection devices, due to the increasing severity of natural disasters in recent years and concerns about a future shortage of electrical safety personnel.
特にメガソーラと呼ばれる、出力が1MWを超える大規模太陽光発電所では、広大かつ環境の異なる敷地内に設置された太陽光発電パネルを効率的に点検する必要がある。また、太陽光発電パネルは、ため池などの水中や山間部、雑草地帯、豪雪地帯に設置される場合もあり、設置環境に対してロバストな点検技術が要求される。 In particular, large-scale solar power plants with an output exceeding 1 MW, known as mega-solar, require efficient inspection of solar panels installed on vast sites with diverse environmental conditions. Furthermore, solar panels may be installed in underwater locations such as reservoirs, mountainous areas, overgrown areas, and heavy snowfall regions, demanding inspection techniques robust to these various environments.
従来からドローン等の飛行移動機体(Unmanned aerial vehicle:UAV)を用いた太陽光発電パネルの点検装置、点検方法などが提案されているが(例えば、特許文献1、特許文献2など)、これらの従来手法は、太陽光発電パネルの上面、すなわち太陽光が照射される面の健全性の点検に限定されており、太陽光発電パネル下側の部位についての点検手法は示されていない。 While inspection devices and methods for solar power generation panels using drones and other mobile aerial vehicles (UAVs) have been proposed (for example, Patent Documents 1 and 2), these conventional methods are limited to inspecting the integrity of the upper surface of the solar power generation panel, i.e., the surface exposed to sunlight. Inspection methods for the lower part of the solar power generation panel have not been shown.
太陽光発電パネル下側におけるバックパネルの劣化や焼損、ジャンクションボックスの劣化や焼損、架台の錆や固定ボルトの緩み、ケーブル断線、アース線外れ、虫の巣などの異常発見は、太陽光発電システムの保守点検において重要であり、放置すると発電量の低下、システム全体の寿命低下、自然災害による損壊といった危険につながるおそれがある。また、今後、両面発電パネルの普及が進む可能性があり、太陽光発電パネル下側の点検の必要性は、さらに高まると考えられる。太陽光発電パネル下側の点検装置、点検方法も提案されているが(例えば、特許文献3、特許文献4など)、これらの手法は、地上を走行する点検システムを用いており、設置環境の良好な太陽光発電パネルにおける点検に限定されていた。 Detecting abnormalities such as deterioration or burnt-out back panels, deterioration or burnt-out junction boxes, rust on mounting frames, loose fixing bolts, broken cables, disconnected ground wires, and insect nests on the underside of solar power generation systems is crucial in the maintenance and inspection of solar power generation systems. Neglecting these issues can lead to reduced power generation, a shortened overall system lifespan, and damage from natural disasters. Furthermore, with the potential for increased adoption of bifacial solar panels, the need for inspection of the underside of solar power generation panels is expected to increase even further. While inspection devices and methods for the underside of solar power generation panels have been proposed (e.g., Patent Documents 3 and 4), these methods utilize ground-based inspection systems and are limited to inspections of solar power generation panels in favorable installation environments.
また、仮にUAVを用いて太陽光発電パネルの下側を撮影しようとすると、UAVを上空約1m以下で低空飛行させる必要があり、UAVの飛行安定性の問題や、太陽光発電パネルとの接触事故の可能性があり、安全性の問題が生じる。 Furthermore, attempting to photograph the underside of solar panels using a UAV would require the UAV to fly at a low altitude of approximately 1 meter or less. This raises safety concerns, including issues with the UAV's flight stability and the possibility of contact with the solar panels.
太陽光発電パネルの保守点検は、現場での目視による点検項目が多く、点検作業員の五感や観察力に大きく依存している。特にメガソーラなどの大型システムでは、保守点検に多くの人員・時間を要するという課題がある。 Maintenance and inspection of solar power generation panels involves many on-site visual inspection items, heavily relying on the senses and observational skills of the inspection workers. Large-scale systems, such as mega solar power plants, present a particular challenge in that maintenance and inspection require a large number of personnel and considerable time.
また、先述の山間部や雑草地帯、豪雪地帯など、点検作業員のアクセスが難しい場所に設置された太陽光発電システムの場合は、システム全体の健全性を保証することが難しい。さらに感染症の流行などにより、点検作業員が確保できない事態も生じうるため、省人化・無人化に向けた技術開発が進められている。 Furthermore, in the case of solar power generation systems installed in locations that are difficult for inspection personnel to access, such as mountainous areas, overgrown areas, and heavy snowfall areas, it is difficult to guarantee the overall integrity of the system. Moreover, situations where inspection personnel cannot be secured due to infectious disease outbreaks or other factors may arise, so technological development toward labor-saving and unmanned operation is progressing.
こうした課題に対して、例えばメガソーラを一括して点検する場合、UAVによる空撮で、短時間で効率良く異常を発見する方法が提案されている。しかし、その多くは点検項目として重要な、太陽光発電パネルを設置した地面側からの観察で検知される異常、そして、その検知結果に基いた異常個所の分析などには対応できていない。 To address these challenges, methods have been proposed for efficiently detecting anomalies in a short time using aerial photography with UAVs when inspecting mega solar power plants as a whole. However, most of these methods fail to address anomalies detected from the ground side where the solar panels are installed, which are crucial inspection items, and to analyze the locations of the anomalies based on the detection results.
また、太陽光発電パネルを設置した地面側から観察する場合、設置環境の課題があり、UAVにより観察しようとすると、低空飛行を強いられるため、前述した通り安全性の課題がある。 Furthermore, observing solar power generation panels from the ground presents challenges due to the installation environment. Attempting observation using a UAV would require low-altitude flight, posing safety concerns as mentioned earlier.
このような課題を解決するためには、UAVを飛行が安定する高さで飛行させ、太陽光発電パネルの設置面側から得られる情報を取得する装置および手法が必要となる。これにより太陽光発電システムを構成する架台、接続箱、ケーブルなどの太陽光発電パネル以外の構成要素、および太陽光発電パネルの背面側などに対して必要な点検項目に安定して対応することができ、システム全体の健全性に関わる異常を発見することができる。 To solve these problems, a device and method are needed to fly a UAV at a stable altitude and acquire information from the mounting surface side of the solar power generation panels. This will allow for stable inspection of components other than the solar power generation panels themselves, such as the mounting frame, junction boxes, and cables, as well as the back side of the solar power generation panels, enabling the detection of abnormalities that affect the overall health of the system.
以上のように、従来においてはUAVによる空撮では確認できなかった部位の異常を対象にすることで、点検項目、点検範囲を拡大し、さらに自動機と組み合わせることで、点検効率の向上、点検の省人化・無人化が実現することが望まれている。また、地上を走行する車両を用いた太陽光発電パネル下面の点検では、走行路面の状況により、不安定だった撮影や搭載不可だった機能を解消することも望まれている。 As described above, by targeting abnormalities in areas that could not be confirmed by conventional aerial photography using UAVs, it is desirable to expand the inspection items and scope, and further improve inspection efficiency and achieve labor-saving or unmanned inspections by combining them with automated equipment. Furthermore, in the inspection of the underside of solar power generation panels using ground-based vehicles, it is desirable to resolve issues such as unstable photography and the inability to mount certain functions depending on the condition of the road surface.
本発明は、上記した従来の事情に対処してなされたものであり、その目的は、太陽光発電パネルの下側の安定した点検が可能な太陽光発電システム点検装置および点検方法を提供することにある。 This invention addresses the aforementioned conventional circumstances and aims to provide a solar power generation system inspection device and inspection method that enable stable inspection of the underside of solar power generation panels.
実施形態の太陽光発電システム点検装置は、太陽光発電パネルの太陽光が照射される面と反対側のパネル下側を撮影するための太陽光発電システム点検装置であって、前記太陽光発電パネルの間の通路の上空を飛行する飛行移動機構と、前記パネル下側を撮影する撮影装置と、前記撮影装置の向きを調整する画角調整機構と、前記飛行移動機構から下方に向けて延在し、前記飛行移動機構と前記画角調整機構とを接続して、前記撮影装置を前記パネル下側を撮影可能な高さに位置させる接続部と、前記飛行移動機構または前記撮影装置の位置を取得するための位置取得機構と、前記撮影装置を、地上から一定の高さに保持するための高さ制御機構とを具備し、前記接続部は、長さ可変式であり、前記高さ制御機構は、前記撮影装置と同一のレベルに配設された高さ測定機構と、前記高さ測定機構によって測定される上空高さに基づいて、前記接続部の長さを変更する長さ変更機構とを有することを特徴とする。
The solar power generation system inspection device of the embodiment is a solar power generation system inspection device for photographing the underside of a solar power generation panel opposite to the side of the solar power generation panel that is irradiated with sunlight, and comprises: a flight movement mechanism that flies above the passage between the solar power generation panels; a photographing device for photographing the underside of the panel; a field of view adjustment mechanism for adjusting the orientation of the photographing device; a connecting part that extends downward from the flight movement mechanism and connects the flight movement mechanism and the field of view adjustment mechanism to position the photographing device at a height at which the underside of the panel can be photographed; a position acquisition mechanism for acquiring the position of the flight movement mechanism or the photographing device; and a height control mechanism for maintaining the photographing device at a constant height above the ground , wherein the connecting part is of variable length, and the height control mechanism comprises a height measuring mechanism disposed at the same level as the photographing device and a length changing mechanism that changes the length of the connecting part based on the height above measured by the height measuring mechanism.
実施形態の太陽光発電システム点検方法は、太陽光発電パネルの太陽光が照射される面と反対側のパネル下側を撮影するための太陽光発電システム点検方法であって、前記太陽光発電パネルの間の通路の上空を飛行する飛行移動機構と、前記パネル下側を撮影する撮影装置と、前記撮影装置の向きを調整する画角調整機構と、前記飛行移動機構から下方に向けて延在し、前記飛行移動機構と前記画角調整機構とを接続して、前記撮影装置を前記パネル下側を撮影可能な高さに位置させる接続部と、前記飛行移動機構または前記撮影装置の位置を取得するための位置取得機構と、前記撮影装置を、地上から一定の高さに保持するための高さ制御機構とを具備し、前記接続部は、長さ可変式であり、前記高さ制御機構は、前記撮影装置と同一のレベルに配設された高さ測定機構と、前記高さ測定機構によって測定される上空高さに基づいて、前記接続部の長さを変更する長さ変更機構とを有する太陽光発電システム点検装置を用いることを特徴とする。 The embodiment of the solar power generation system inspection method is a solar power generation system inspection method for photographing the underside of a solar power generation panel opposite to the side of the solar power generation panel that is irradiated with sunlight, and is characterized in that it uses a solar power generation system inspection device comprising: a flying movement mechanism that flies over the passage between the solar power generation panels; a photographing device for photographing the underside of the panel; a field of view adjustment mechanism for adjusting the orientation of the photographing device; a connecting part that extends downward from the flying movement mechanism and connects the flying movement mechanism and the field of view adjustment mechanism to position the photographing device at a height at which the underside of the panel can be photographed; a position acquisition mechanism for acquiring the position of the flying movement mechanism or the photographing device ; and a height control mechanism for maintaining the photographing device at a constant height from the ground, wherein the connecting part is of variable length, and the height control mechanism comprises a height measuring mechanism disposed at the same level as the photographing device, and a length changing mechanism that changes the length of the connecting part based on the height above measured by the height measuring mechanism.
本発明の実施形態によれば、太陽光発電パネルの下側の安定した点検が可能な太陽光発電システム点検装置および点検方法を提供することができる。 According to embodiments of the present invention, a solar power generation system inspection device and inspection method are provided that enable stable inspection of the underside of solar power generation panels.
以下、実施形態に係る太陽光発電システム点検装置および点検方法について、図面を参照して説明する。 The following describes the solar power generation system inspection device and inspection method according to the embodiment, with reference to the drawings.
(第1実施形態)
図1、図2は、第1実施形態に係る太陽光発電システム点検装置および点検方法の概略構成を模式的に示す図である。本発明では、先述の通り、太陽光発電システムの保守点検の省人化・無人化を課題としているが、その基本構成を図1に示し、飛行位置や飛行高さの制御を撮影装置近くの装置で実施する構成を図2に示している。
(First Embodiment)
Figures 1 and 2 schematically show the general configuration of a solar power generation system inspection device and inspection method according to the first embodiment. As mentioned above, the present invention aims to reduce manpower and automate the maintenance and inspection of solar power generation systems. The basic configuration is shown in Figure 1, and the configuration in which the flight position and flight height are controlled by a device near the imaging device is shown in Figure 2.
例えば、メガソーラと呼ばれる大規模な太陽光発電システムにおいては、多数の太陽光発電パネルが配設されている。図1、図2に示す例では、点検対象の太陽光発電パネル1と、これに隣接する太陽光発電パネル2が、通路3を隔てて配列されている。本実施形態では、太陽光発電パネル1の太陽光が直接照射される面の反対側、すなわち太陽光発電パネル1の下側から観察・点検することを可能にするため、太陽光発電パネル1、太陽光発電パネル2の間にある通路3の上空を飛行する点検装置10が、基本構成となる。 For example, in a large-scale solar power generation system called a mega solar, numerous solar panels are installed. In the example shown in Figures 1 and 2, the solar panel to be inspected, 1, and the adjacent solar panel 2 are arranged separated by a passageway 3. In this embodiment, to enable observation and inspection from the side opposite to the surface of solar panel 1 that is directly exposed to sunlight, i.e., from below solar panel 1, the basic configuration consists of an inspection device 10 that flies above the passageway 3 between solar panels 1 and 2.
点検装置10は、通路3上空を飛行する飛行移動機構11、太陽光発電パネル1の下側を撮影する撮影装置12、撮影装置12の撮影方向を所望の方向に向けるための画角調整機構13、飛行移動機構11と画角調整機構13とを接続する接続部14を具備している。また、点検装置10は、撮影位置情報を取得する位置取得装置15、撮影高さを制御するための高さ制御機構16を具備している。図1に示す例は、これらの位置取得装置15、高さ制御機構16は、飛行移動機構11が具備しているものを使用する例について示している。 The inspection device 10 comprises a flight movement mechanism 11 that flies above the passageway 3, a photography device 12 that photographs the underside of the solar power generation panel 1, a field-of-view adjustment mechanism 13 for directing the photography direction of the photography device 12 to a desired direction, and a connection part 14 that connects the flight movement mechanism 11 and the field-of-view adjustment mechanism 13. The inspection device 10 also includes a position acquisition device 15 for acquiring photography position information and a height control mechanism 16 for controlling the photography height. The example shown in Figure 1 illustrates the use of the position acquisition device 15 and height control mechanism 16 as they are integrated into the flight movement mechanism 11.
飛行移動機構11は、通路3の設置環境に依らず安定して撮影装置12を運搬することのできる機構である。安定した飛行移動が可能であれば、飛行航路は問わず、例えばドローンやヘリコプターによる自由な航路での飛行、通路3上に設置したレールやケーブル、電子制御航路を伝って移動する飛行が考えられる。飛行移動機構11の移動制御は、人による遠隔操作や航路を学習させることによる自動飛行等があり、その方法は問わない。また飛行移動機構11には太陽光発電パネル1の上面を点検するための点検機構22(図4参照。)を搭載してもよい。点検機構22に用いるカメラの形態は問わず、飛行移動機構11が搭載しているカメラ、一般的なカメラの他、温度測定のためのサーモカメラ等を使用することができる。 The flight-moving mechanism 11 is a mechanism capable of stably transporting the imaging device 12 regardless of the installation environment of the passageway 3. As long as stable flight movement is possible, the flight path is not limited; for example, flight on a free path by a drone or helicopter, or flight along rails, cables, or electronically controlled paths installed on the passageway 3 are conceivable. The movement control of the flight-moving mechanism 11 can be remotely controlled by a human or through automatic flight by learning a flight path; the method is not limited. Furthermore, the flight-moving mechanism 11 may be equipped with an inspection mechanism 22 (see Figure 4) for inspecting the upper surface of the solar power generation panel 1. The form of the camera used in the inspection mechanism 22 is not limited; in addition to the camera mounted on the flight-moving mechanism 11, a general-purpose camera, or a thermal camera for temperature measurement can be used.
撮影装置12は、太陽光発電パネル1の下側を撮影するための装置である。撮影装置12が取得するデータについて、画像および動画等の形式は問わない。太陽光発電パネル1の下側を撮影可能であれば、装置の形式は問わず、一般的なカメラの他、全天球カメラやスマートフォン内蔵カメラ、ステレオカメラ等が考えられる。またカメラとして、サーモカメラやマルチスペクトルカメラのように、光の波長範囲が異なる画像を同時または個別に取得する画像取得機構21を用いてもよい。カメラとして画像取得機構21を用いた場合の構成図を図3に示す。 The imaging device 12 is a device for photographing the underside of the solar power generation panel 1. The format of the data acquired by the imaging device 12, such as images and videos, is not restricted. Any device capable of photographing the underside of the solar power generation panel 1 is acceptable; in addition to general cameras, 360-degree cameras, smartphone cameras, stereo cameras, etc., are possible. Furthermore, an image acquisition mechanism 21 that simultaneously or individually acquires images with different wavelength ranges of light, such as a thermal camera or multispectral camera, may be used as the camera. Figure 3 shows a configuration diagram when using the image acquisition mechanism 21 as the camera.
画角調整機構13は、撮影装置12(又は画像取得機構21)の向きをある方向に調整し、所望の範囲の画像を取得する。画角調整機構13は、撮影装置12の物理的な固定や電子制御による駆動及び固定等による機構を使用することができ、スタビライザ(ジンバル)、三脚(雲台)等を使用することができる。 The field-of-view adjustment mechanism 13 adjusts the orientation of the shooting device 12 (or image acquisition mechanism 21) in a certain direction to acquire images within a desired range. The field-of-view adjustment mechanism 13 can utilize mechanisms such as physical fixing of the shooting device 12 or electronically controlled drive and fixing, and can use stabilizers (gimbals), tripods (tripod heads), etc.
接続部14は、飛行移動機構11から下方に向けて延在し、飛行移動機構11と画角調整機構13とを接続することにより、太陽光発電パネル1、2の上方において、飛行移動機構11をその姿勢が安定する高さで飛行させながら、撮影装置12が太陽光発電パネル1の下側を撮影可能な位置に配置できるようにする。接続部14は、飛行移動機構11で運搬可能であれば材料や構造は問わず、例えば、単一のゴム紐での接続、複数のゴム紐での接続、プラスチック棒等の剛体による接続、ウインチやモータと併設した長さ可変式の接続、等を用いることができる。 The connecting section 14 extends downward from the flight movement mechanism 11 and connects the flight movement mechanism 11 to the field of view adjustment mechanism 13. This allows the camera 12 to be positioned to photograph the underside of the solar power generation panel 1 while the flight movement mechanism 11 flies above the solar power generation panels 1 and 2 at a stable altitude. The connecting section 14 can be made of any material or structure as long as it can be transported by the flight movement mechanism 11. For example, it can be connected using a single rubber band, multiple rubber bands, a rigid body such as a plastic rod, or a variable-length connection attached to a winch or motor.
位置取得装置15は、撮影装置12の撮影データを点検結果として管理するために撮影した位置と紐づける、飛行移動機構11または撮影装置12の位置情報を取得する装置である。この位置取得装置15としては、例えばGPS(Global Positioning System:全地球測位システム)が挙げられる。ここでGPSとは、人工衛星を利用した地球上での現在位置を測定するためのシステムのことである。なおGPSは発信機があればどのようなものでもよく、その発信機は例えば飛行移動機構11に内蔵される発信機や外付けの小型発信機等が考えられる。図1では飛行移動機構11に発信機を内蔵した構成を示している。 The position acquisition device 15 is a device that acquires positional information of the flight movement mechanism 11 or the imaging device 12, linking the captured position to the captured position in order to manage the imaging data of the imaging device 12 as inspection results. Examples of this position acquisition device 15 include GPS (Global Positioning System). Here, GPS is a system for measuring the current position on Earth using artificial satellites. Note that any GPS with a transmitter will suffice; this transmitter could be, for example, a transmitter built into the flight movement mechanism 11 or an external small transmitter. Figure 1 shows a configuration in which the transmitter is built into the flight movement mechanism 11.
また、位置取得装置15として、例えば、SLAM(Simulated Localization and Mapping)を用いることもできる。ここでSLAMとは、周囲環境の撮像データから環境地図を作成し、同時に環境地図と撮像データを統合することで、位置情報を特定する手法である。SLAMに用いるカメラの種類は問わず、例えばステレオカメラや全天球カメラが挙げられる。図2では位置取得装置15として全天球カメラを搭載した構成を示している。 Furthermore, as the position acquisition device 15, for example, SLAM (Simulated Localization and Mapping) can be used. Here, SLAM is a method for determining location information by creating an environmental map from imaging data of the surrounding environment and simultaneously integrating the environmental map with the imaging data. The type of camera used for SLAM is not limited; examples include stereo cameras and 360-degree cameras. Figure 2 shows a configuration in which a 360-degree camera is mounted as the position acquisition device 15.
高さ制御機構16は、撮影装置12の上空高さを所望の高さに保持し、常に所望の高さから太陽光発電パネル1の下側を撮影するための機構である。この高さ制御機構16としては、例えば、図1に示すような飛行移動機構11に内蔵された上空高さ測定に基づいた飛行高さ制御が挙げられる。また例えば、図2に示すように、撮影装置12と同一のレベルに配設された高さ測定機構16aと、高さ測定機構16aによって測定される上空高さに基づいて、接続部14の長さを変更する長さ変更機構16bとによって、撮影装置12の高さを一定にする高さ制御機構16を用いることもできる。ここで上空高さの測定方法として、例えばレーザや超音波による計測方法が挙げられる。また、長さ変更機構16bによる接続部14の長さ制御方法としては、例えばウインチや伸縮構造、金属ベルト、ジャッキ等が挙げられる。 The height control mechanism 16 is a mechanism for maintaining the altitude of the imaging device 12 at a desired height, ensuring that the underside of the solar power generation panel 1 is always photographed from that desired height. Examples of this height control mechanism 16 include flight height control based on altitude measurement built into the flight movement mechanism 11, as shown in Figure 1. Alternatively, as shown in Figure 2, a height control mechanism 16 can be used that maintains a constant height of the imaging device 12 by using a height measurement mechanism 16a positioned at the same level as the imaging device 12, and a length changing mechanism 16b that changes the length of the connecting section 14 based on the altitude measured by the height measurement mechanism 16a. Here, examples of methods for measuring altitude include laser or ultrasonic measurement. Examples of methods for controlling the length of the connecting section 14 by the length changing mechanism 16b include winches, telescopic structures, metal belts, jacks, etc.
図4に、上述した基本構成に加えて追加で装置を搭載した構成例を示す。図4に示すように、点検装置10に加えて、目視点検で確認できない異常を検出するためのセンサ23を追加で用いてもよい。目視以外で、点検作業員の五感に頼る点検項目として、例えば焼損や錆により発する匂い、太陽光発電パネル内部の断線による局所的な過熱、接続箱内部の異常音、ボルト締結部の緩み、地滑りによる架台のぐらつき等が挙げられる。これらに対して、匂いセンサ、非接触温度計、可聴音マイク、レーザ振動計、レーザ距離計、超音波センサ等により計測可能であるが、その他のセンサ23を用いてもよい。 Figure 4 shows an example configuration with additional equipment added to the basic setup described above. As shown in Figure 4, in addition to the inspection device 10, a sensor 23 may be used to detect abnormalities that cannot be confirmed by visual inspection. Inspection items that rely on the five senses of the inspection worker, other than visual inspection, include, for example, odors emitted due to burning or rust, localized overheating due to broken wires inside the solar power generation panel, abnormal noises inside the junction box, loose bolt fastenings, and instability of the mounting structure due to landslides. These can be measured using odor sensors, non-contact thermometers, audible microphones, laser vibrometers, laser rangefinders, ultrasonic sensors, etc., but other sensors 23 may also be used.
また、点検装置10に加えて、撮影装置12が撮影したデータを基に異常の有無を判定するデータ判定装置24を備えてもよい。データ判定装置24は撮影装置12から送信される画像または動画データに対して、画像処理または学習を実施し、太陽光発電パネル1の下側に発生する異常を検出する。先述の通り、太陽光発電パネル1の下側では、バックパネルの劣化や焼損、ジャンクションボックスの劣化や焼損、架台の錆や固定ボルトの緩み、ケーブル断線、アース線外れ、虫の巣等多様な異常が発生する。これらを検出可能な画像処理または学習方法が望ましい。例えば、教師無し学習による異常有無の分類や、正常な太陽光発電パネル下側の撮影データを学習させることによる異常検知が挙げられる。 Furthermore, in addition to the inspection device 10, a data determination device 24 may be provided to determine the presence or absence of abnormalities based on the data captured by the imaging device 12. The data determination device 24 performs image processing or learning on the image or video data transmitted from the imaging device 12 to detect abnormalities occurring on the underside of the solar power generation panel 1. As mentioned above, various abnormalities can occur on the underside of the solar power generation panel 1, such as deterioration or burnout of the back panel, deterioration or burnout of the junction box, rust on the mounting frame or loosening of fixing bolts, cable breakage, disconnection of the ground wire, and insect nests. An image processing or learning method capable of detecting these is desirable. For example, classification of the presence or absence of abnormalities using unsupervised learning, or abnormality detection by training with captured data of the underside of a normal solar power generation panel, are possible.
以上のように構成された本第1実施形態によれば、次のような(1)~(4)の作用効果を得ることができる。
(1)点検装置10を用いることで、山間部や雑草地帯、豪雪地帯等、設置環境が悪い太陽光発電所において太陽光発電パネル1の下側について画角や撮影位置を安定させて撮影可能である。すなわち、設置環境や飛行環境に依らずロバストなパネル下側点検が可能である。これにより、従来では点検員が実施してきた太陽光発電パネル1の下側の目視点検を代替することができる。
(2)飛行移動機構11の飛行制御を自動化することで、目視点検の自動化が可能である。これにより、点検コストの削減だけでなく遠隔地にある太陽光発電所への出張等によるコストも削減可能である。
(3)画像取得機構21、点検機構22、様々なセンサ23などにより、目視点検で検出不可な異常を検出可能とすることができる。目視点検で検出不可な異常として、例えば太陽光発電パネル1の局所的な過熱、焼損や錆のにおい、接続箱内部の異常音、ボルト締結部の緩み、地滑りによる架台のぐらつき等が挙げられる。これにより、目視点検以外の点検作業も代替可能とすることができる。
(4)データ判定装置24により、パネル下側に発生する異常の有無を判定可能になる。これと位置取得装置15から得た位置情報と紐づけることで、位置に紐づいた異常有無の管理が可能である。これにより、点検結果の管理を簡略化し、維持管理に要するコストを削減することができる。
According to the first embodiment configured as described above, the following effects (1) to (4) can be obtained.
(1) By using the inspection device 10, it is possible to photograph the underside of the solar power generation panel 1 with a stable field of view and shooting position in solar power plants with poor installation environments such as mountainous areas, weed-covered areas, and heavy snow areas. In other words, robust inspection of the underside of the panel is possible regardless of the installation environment or flight environment. This can replace the visual inspection of the underside of the solar power generation panel 1 that was conventionally performed by inspectors.
(2) By automating the flight control of the flight movement mechanism 11, it is possible to automate visual inspections. This will reduce not only inspection costs but also costs associated with traveling to solar power plants located in remote areas.
(3) The image acquisition mechanism 21, inspection mechanism 22, and various sensors 23 can detect abnormalities that cannot be detected by visual inspection. Examples of abnormalities that cannot be detected by visual inspection include localized overheating of the solar power generation panel 1, smells of burning or rust, abnormal noises inside the junction box, loosening of bolt fastenings, and instability of the mounting frame due to landslides. This makes it possible to replace inspection work other than visual inspection.
(4) The data determination device 24 makes it possible to determine whether or not an abnormality occurs on the lower side of the panel. By linking this with the position information obtained from the position acquisition device 15, it is possible to manage the presence or absence of abnormalities linked to the position. This simplifies the management of inspection results and reduces the costs required for maintenance.
(第2実施形態)
本第2実施形態では、第1実施形態で説明した点検装置10に通信機能を搭載し、データの送受信を可能にした点検装置30について説明する。図5に通信装置31を搭載した点検装置30の概略構成を模式的に示す。なお第2実施形態において、第1実施形態と同様の部分については、第1実施形態と同一の符号を記すことによって説明を簡略化し、または省略する。
(Second Embodiment)
In this second embodiment, we will describe an inspection device 30 that is equipped with a communication function to enable data transmission and reception, as described in the first embodiment. Figure 5 schematically shows the general configuration of the inspection device 30 equipped with a communication device 31. In this second embodiment, parts that are the same as in the first embodiment will be denoted by the same reference numerals as in the first embodiment, thereby simplifying or omitting their description.
点検装置30が、第1実施形態の点検装置10と異なる点は、通信装置31を介して点検装置30が取得したデータを送信し、遠隔地用通信装置32で受信するように構成されている点である。図5に示す例では、遠隔地用通信装置32がデータ判定装置24に接続されており、このデータ判定装置24によって、太陽光発電パネル1の下側の異常の有無を判定する構成となっている。 The inspection device 30 differs from the inspection device 10 of the first embodiment in that it is configured to transmit data acquired by the inspection device 30 via the communication device 31 and receive it with the remote communication device 32. In the example shown in Figure 5, the remote communication device 32 is connected to the data determination device 24, which determines whether or not there is an abnormality on the underside of the solar power generation panel 1.
図6に通信を介したデータの送受信内容の例を示す。図6に示すように、点検装置30の通信装置31から撮影装置12の撮影データや位置取得装置15の撮影位置等を送信し、遠隔地用通信装置32でデータを受信する。受信したデータは遠隔地で閲覧および解析が可能であり、例えばデータ判定装置24を遠隔地に設置することで遠隔地にて異常の有無を判定可能である。受信したデータに基づいて新たな情報を遠隔地用通信装置32から送信して、通信装置31で受信することが可能である。例えば受信データに基づいて新規の詳細点検用航路を設定し、その航路に沿って飛行移動機構11が飛行して得られた撮影データ等の通信が可能である。また遠隔地用通信装置32が受信したデータはクラウドストレージ33に蓄積され、以降の点検において、点検結果の履歴を表示可能である。 Figure 6 shows an example of data transmission and reception via communication. As shown in Figure 6, the communication device 31 of the inspection device 30 transmits image data from the imaging device 12 and image location data from the position acquisition device 15, and the data is received by the remote communication device 32. The received data can be viewed and analyzed remotely; for example, by installing a data determination device 24 at a remote location, it is possible to determine the presence or absence of abnormalities remotely. Based on the received data, new information can be transmitted from the remote communication device 32 and received by the communication device 31. For example, a new detailed inspection route can be set based on the received data, and image data obtained by the flight mobile mechanism 11 flying along that route can be communicated. Furthermore, the data received by the remote communication device 32 is stored in cloud storage 33, allowing the inspection result history to be displayed in subsequent inspections.
以上のように構成された本第2実施形態によれば、前述した第1実施形態の効果(1)~(4)と同様な作用効果を奏するほか、次のような作用効果(5)および(6)を得ることができる。
(5)通信装置31を介してデータ送受信することで、点検装置30に搭載する装置を削減することができるという利点がある。これにより、飛行移動機構11に要求される可搬重量が低減され、飛行移動機構11の小型化が可能である。
(6)通信装置31を介したデータ送信と自動で航路を設定して飛行する飛行移動機構11を組み合わせることで、太陽光発電所に点検員がいなくても自動で目視点検を実施し、点検結果を閲覧および管理することが可能になる。これにより、太陽光発電所の目視点検に要するコストを削減できる。
According to the second embodiment configured as described above, in addition to achieving the same effects (1) to (4) as described above for the first embodiment, the following effects (5) and (6) can be obtained.
(5) By transmitting and receiving data via the communication device 31, there is an advantage in that the number of devices mounted on the inspection device 30 can be reduced. As a result, the payload capacity required for the flight mobile mechanism 11 is reduced, and the flight mobile mechanism 11 can be made smaller.
(6) By combining data transmission via the communication device 31 with the flight movement mechanism 11 that automatically sets a flight path and flies, it becomes possible to automatically perform visual inspections at solar power plants even without inspectors present, and to view and manage the inspection results. This reduces the costs required for visual inspections of solar power plants.
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として掲示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although several embodiments of the present invention have been described above, these embodiments are presented as examples only and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, substitutions, and modifications can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their variations are included within the scope and spirit of the invention, as well as within the scope of the invention and its equivalents as described in the claims.
1……太陽光発電パネル(点検対象)、2……太陽光発電パネル、3……通路、10……点検装置、11……飛行移動機構、12……撮影装置、13……画角調整機構、14……接続部、15……位置取得装置、16……高さ制御機構、16a……高さ測定機構、16b……長さ変更機構、21……画像取得機構、22……点検機構、23……センサ、24……データ判定装置、30……点検装置、31……通信装置、32……遠隔地用通信装置、33……クラウドストレージ。 1...Solar power generation panel (item to be inspected), 2...Solar power generation panel, 3...Passageway, 10...Inspection device, 11...Flight movement mechanism, 12...Photography device, 13...Field of view adjustment mechanism, 14...Connection part, 15...Position acquisition device, 16...Height control mechanism, 16a...Height measurement mechanism, 16b...Length change mechanism, 21...Image acquisition mechanism, 22...Inspection mechanism, 23...Sensor, 24...Data judgment device, 30...Inspection device, 31...Communication device, 32...Remote communication device, 33...Cloud storage.
Claims (7)
前記太陽光発電パネルの間の通路の上空を飛行する飛行移動機構と、
前記パネル下側を撮影する撮影装置と、
前記撮影装置の向きを調整する画角調整機構と、
前記飛行移動機構から下方に向けて延在し、前記飛行移動機構と前記画角調整機構とを接続して、前記撮影装置を前記パネル下側を撮影可能な高さに位置させる接続部と、
前記飛行移動機構または前記撮影装置の位置を取得するための位置取得機構と、
前記撮影装置を、地上から一定の高さに保持するための高さ制御機構と
を具備し、
前記接続部は、長さ可変式であり、
前記高さ制御機構は、
前記撮影装置と同一のレベルに配設された高さ測定機構と、
前記高さ測定機構によって測定される上空高さに基づいて、前記接続部の長さを変更する長さ変更機構と
を有することを特徴とする太陽光発電システム点検装置。 A solar power generation system inspection device for photographing the underside of a solar power generation panel, on the side opposite to the side that is irradiated by sunlight,
A flying mobile mechanism that flies above the passage between the aforementioned solar power generation panels,
A camera for photographing the lower side of the aforementioned panel,
A field of view adjustment mechanism for adjusting the orientation of the aforementioned imaging device,
A connecting portion extending downward from the aforementioned flight movement mechanism, connecting the aforementioned flight movement mechanism and the aforementioned field of view adjustment mechanism, and positioning the shooting device at a height that allows it to photograph the lower side of the panel,
A position acquisition mechanism for acquiring the position of the flight movement mechanism or the imaging device,
A height control mechanism for maintaining the aforementioned imaging device at a constant height above the ground,
It is equipped with ,
The aforementioned connecting part is of variable length,
The height control mechanism is,
A height measuring mechanism is installed at the same level as the aforementioned imaging device,
A length changing mechanism that changes the length of the connecting part based on the height above measured by the height measuring mechanism,
A solar power generation system inspection device characterized by having the following features.
光の波長範囲が異なる画像を同時または個別に取得する画像取得機構を備えたことを特徴とする太陽光発電システム点検装置。 A solar power generation system inspection device according to claim 1 ,
A solar power generation system inspection device characterized by having an image acquisition mechanism that simultaneously or individually acquires images with different wavelength ranges of light.
前記飛行移動機構が、前記太陽光発電パネルの上面を同時に点検するための点検機構を備えたことを特徴とする太陽光発電システム点検装置。 A solar power generation system inspection device according to claim 1 ,
A solar power generation system inspection device characterized in that the flying mobile mechanism is equipped with an inspection mechanism for simultaneously inspecting the upper surface of the solar power generation panel.
匂いセンサ、非接触温度計、レーザ距離計、レーザ振動計、可聴音マイク、超音波センサのうち、何れか一つ以上のセンサを備えたことを特徴とする太陽光発電システム点検装置。 A solar power generation system inspection device according to claim 1 ,
A solar power generation system inspection device characterized by being equipped with one or more sensors from among odor sensors, non-contact thermometers, laser rangefinders, laser vibrometers, audible microphones, and ultrasonic sensors.
前記撮影装置により取得したデータを保存し、点検箇所の正常・異常を判定するデータ判定装置を備えたことを特徴とする太陽光発電システム点検装置。 A solar power generation system inspection device according to claim 1 ,
A solar power generation system inspection device characterized by comprising a data determination device that stores data acquired by the aforementioned imaging device and determines whether the inspection location is normal or abnormal.
ネットワークに接続し、取得したデータを送信する通信装置を備えたことを特徴とする太陽光発電システム点検装置。 A solar power generation system inspection device according to claim 1 ,
A solar power generation system inspection device characterized by being equipped with a communication device that connects to a network and transmits acquired data.
前記太陽光発電パネルの間の通路の上空を飛行する飛行移動機構と、
前記パネル下側を撮影する撮影装置と、
前記撮影装置の向きを調整する画角調整機構と、
前記飛行移動機構から下方に向けて延在し、前記飛行移動機構と前記画角調整機構とを接続して、前記撮影装置を前記パネル下側を撮影可能な高さに位置させる接続部と、
前記飛行移動機構または前記撮影装置の位置を取得するための位置取得機構と、
前記撮影装置を、地上から一定の高さに保持するための高さ制御機構と
を具備し、
前記接続部は、長さ可変式であり、
前記高さ制御機構は、
前記撮影装置と同一のレベルに配設された高さ測定機構と、
前記高さ測定機構によって測定される上空高さに基づいて、前記接続部の長さを変更する長さ変更機構と
を有する太陽光発電システム点検装置を用いることを特徴とする太陽光発電システム点検方法。 A method for inspecting a solar power generation system, for photographing the underside of a solar power generation panel opposite to the side that is irradiated by sunlight,
A flying mobile mechanism that flies above the passage between the aforementioned solar power generation panels,
A camera for photographing the lower side of the aforementioned panel,
A field of view adjustment mechanism for adjusting the orientation of the aforementioned imaging device,
A connecting portion extending downward from the aforementioned flight movement mechanism, connecting the aforementioned flight movement mechanism and the aforementioned field of view adjustment mechanism, and positioning the shooting device at a height that allows it to photograph the lower side of the panel,
A position acquisition mechanism for acquiring the position of the flight movement mechanism or the imaging device,
A height control mechanism for maintaining the aforementioned imaging device at a constant height above the ground,
It is equipped with ,
The aforementioned connecting part is of variable length,
The height control mechanism is,
A height measuring mechanism is installed at the same level as the aforementioned imaging device,
A length changing mechanism that changes the length of the connecting part based on the height above measured by the height measuring mechanism,
A method for inspecting a solar power generation system, characterized by using a solar power generation system inspection device having the following features.
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