JP2016052191A - Solar cell module monitoring system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、太陽光発電システムで使用される太陽電池モジュールの異常を監視する太陽電池モジュール監視システムに関する。 The present invention relates to a solar cell module monitoring system that monitors an abnormality of a solar cell module used in a solar power generation system.
近年、エネルギーの買い取り価格(タリフ)を法律により定めるフィードインタリフの導入が世界的に進んでいる。これに伴い、企業のみならず一般家庭でも太陽光発電システムが導入され始めている。特に、広大な敷地に多数の太陽電池モジュールを敷き詰めたメガソーラーシステムが普及し始めている。このメガソーラーシステムでは、補助的な役割であった太陽光発電システムが基幹発電の一役を担い、地域の電力を賄うことが期待されている。 In recent years, the introduction of feed-in tariffs that specify the purchase price (tariff) of energy by law has progressed worldwide. Along with this, solar power generation systems have begun to be introduced not only in companies but also in general households. In particular, a mega solar system in which a large number of solar cell modules are spread on a large site is beginning to spread. In this mega solar system, the photovoltaic power generation system, which was an auxiliary role, is expected to play a role in the core power generation and cover the local power.
太陽光発電システムを構成する太陽電池モジュールにおいては、鳥類の糞などによってモジュール表面が汚染し、或いは、飛来物の衝突などによってモジュール表面が破損すると、その発電出力が低下する。このような太陽電池モジュールの異常を検出する方法として、目視による検査、サーモメーターによる発熱の検査、テスターによる電気的特性の検査が行われている。これらの検査は、原則として太陽電池モジュール単位で行われる。このため、太陽電池モジュールの数が増大すると、検査に要する労力及びコストが増大するという課題がある。 In the solar cell module constituting the solar power generation system, when the module surface is contaminated by bird droppings or the module surface is damaged due to collision of flying objects, the power generation output is reduced. As a method for detecting such an abnormality of the solar cell module, visual inspection, inspection of heat generation by a thermometer, and inspection of electrical characteristics by a tester are performed. In principle, these inspections are performed on a solar cell module basis. For this reason, when the number of solar cell modules increases, there exists a subject that the labor and cost which an inspection requires increase.
このような課題に対し、太陽電池モジュール毎に計測手段及び通信手段を設け、通信手段から送信された計測結果と所定の閾値とを比較することで太陽電池モジュールにおける不具合の発生の有無を判定する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。また、計測手段に要するコスト低減を図るべく、太陽電池モジュールが直列に接続された太陽電池ストリング毎に計測手段を接続し、太陽電池モジュールの不具合を判定する方法も提案されている(例えば、特許文献2参照)。 For such a problem, a measurement unit and a communication unit are provided for each solar cell module, and the presence or absence of a malfunction in the solar cell module is determined by comparing the measurement result transmitted from the communication unit with a predetermined threshold value. A method has been proposed (see, for example, Patent Document 1). Further, in order to reduce the cost required for the measuring means, a method has been proposed in which the measuring means is connected to each solar cell string in which the solar cell modules are connected in series to determine the malfunction of the solar cell module (for example, a patent). Reference 2).
上述したような特許文献1、2においては、太陽電池モジュール1つ1つを計測する労力を軽減することができる。しかしながら、太陽電池モジュール毎や太陽電池ストリーム毎に計測手段及び通信手段を設けなければならず、コストの増大を解決するまでには至っていない。特に、メガソーラーシステムでは、膨大な数の太陽電池モジュールが組み込まれており、コストの増大が顕著になる。 In patent documents 1 and 2 as mentioned above, the labor which measures each solar cell module can be reduced. However, a measuring unit and a communication unit must be provided for each solar cell module or each solar cell stream, and the cost increase has not yet been solved. In particular, in the mega solar system, a huge number of solar cell modules are incorporated, and the increase in cost becomes remarkable.
一方、太陽電池モジュールは、セルの直列回路で構成されている。一般的にモジュール内の部分的な陰や不具合の影響を抑制することを目的として複数のブロックに分割されている。そして、これらのブロック毎に電流の遮断を防止するためにバイパスダイオードが組み込まれている。このバイパスダイオードの作用により、太陽電池モジュールの部分的な不具合等の影響が吸収される。この結果、太陽電池モジュールから安定した発電出力の供給が確保される。 On the other hand, the solar cell module is composed of a series circuit of cells. Generally, it is divided into a plurality of blocks for the purpose of suppressing the influence of partial shadows and defects in the module. A bypass diode is incorporated in each block to prevent current interruption. Due to the action of the bypass diode, the influence of a partial malfunction or the like of the solar cell module is absorbed. As a result, supply of stable power generation output from the solar cell module is ensured.
しかしながら、太陽電池モジュールの一部に汚染や破損などの不具合が生じている場合においては、陰や木々の飛散などの出力低下要因が重複すると、複数のバイパスダイオードが作動することにより急激に発電出力が低下する事態が発生し得る。このような事態の発生を未然に防止するためには、太陽電池モジュールの部分的な不具合を検出し、メンテナンスを実施することが好ましい。 However, in the case where a problem such as contamination or breakage occurs in a part of the solar cell module, if output reduction factors such as shadows and scattering of trees overlap, the power generation output is rapidly increased by the operation of multiple bypass diodes. May occur. In order to prevent the occurrence of such a situation, it is preferable to detect a partial malfunction of the solar cell module and perform maintenance.
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、コストの増大を抑制しつつ、急激に発電出力が低下する事態を未然に防止することができる太陽電池モジュール監視システムを提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of such a situation, and provides the solar cell module monitoring system which can prevent the situation where power generation output falls rapidly, suppressing the increase in cost. With the goal.
本発明に係る太陽電池モジュール監視システムは、太陽電池モジュールの表面を撮像する撮像装置と、前記撮像装置が撮像した前記太陽電池モジュールの表面画像データに応じて当該太陽電池モジュールの異常を監視する監視装置と、を具備する太陽電池モジュール監視システムであって、前記撮像装置は、撮像レンズ及び撮像素子を備え、前記太陽電池モジュールの表面で構成される被写体面、前記撮像レンズのレンズ面及び前記撮像素子の結像面がシャインフルークの条件を満たすように前記撮像レンズの角度を調整する撮像部と、前記撮像部で撮像した前記太陽電池モジュールの表面画像データを前記監視装置に送信する送信部とを有し、前記監視装置は、前記撮像装置から前記太陽電池モジュールの表面画像データを受信する受信部と、前記太陽電池モジュールの表面画像データを分析して当該太陽電池モジュールの異常を判定する判定部とを有することを特徴とする。 The solar cell module monitoring system according to the present invention includes an imaging device that images the surface of a solar cell module, and monitoring that monitors an abnormality of the solar cell module according to surface image data of the solar cell module captured by the imaging device. A solar cell module monitoring system, wherein the imaging device includes an imaging lens and an imaging element, a subject surface constituted by a surface of the solar cell module, a lens surface of the imaging lens, and the imaging An imaging unit that adjusts the angle of the imaging lens so that the imaging plane of the element satisfies the Shine Fluke condition, and a transmission unit that transmits surface image data of the solar cell module captured by the imaging unit to the monitoring device; And the monitoring device receives the surface image data of the solar cell module from the imaging device. , And having a abnormality determination unit of the solar cell module to analyze the surface image data of the solar cell module.
上記太陽電池モジュール監視システムによれば、撮像装置にて、シャインフルークの条件を満たすように撮像レンズの角度が調整された状態で太陽電池モジュールの表面が撮像される。これにより、太陽電池モジュールの表面全体にピントを合わせることができるので、太陽電池モジュールの表面を鮮明に撮像することができる。そして、監視装置にて、撮像装置から送信された鮮明な太陽電池モジュールの表面画像データを分析して太陽電池モジュールの異常が判定される。このため、太陽電池モジュールの表面に部分的に発生した異常を判定することができ、作業者等によるメンテナンスを促すことができる。これにより、陰や木々の飛散などの出力低下要因に応じて急激に発電出力が低下する事態を未然に防止することができる。また、太陽電池モジュールの異常の判定には、撮像装置で撮像され、監視装置に送信された太陽電池モジュールの表面画像データが利用される。このため、太陽電池モジュール毎に計測手段や通信手段等を設ける必要がなく、これらに要するコストを低減することができる。この結果、コストの増大を抑制しつつ、急激な発電出力の低下を未然に防止することが可能となる。 According to the solar cell module monitoring system, the imaging device images the surface of the solar cell module with the angle of the imaging lens adjusted so as to satisfy the Shine Fluke condition. Thereby, since it can focus on the whole surface of a solar cell module, the surface of a solar cell module can be imaged clearly. Then, the monitoring device analyzes the clear surface image data of the solar cell module transmitted from the imaging device, and determines the abnormality of the solar cell module. For this reason, the abnormality which generate | occur | produced partially on the surface of the solar cell module can be determined, and the maintenance by an operator etc. can be promoted. As a result, it is possible to prevent a situation in which the power generation output is suddenly reduced in accordance with output reduction factors such as shadows and scattering of trees. Moreover, the surface image data of the solar cell module imaged by the imaging device and transmitted to the monitoring device is used for determining the abnormality of the solar cell module. For this reason, it is not necessary to provide a measuring means, a communication means, etc. for every solar cell module, and the cost which these require can be reduced. As a result, it is possible to prevent a sudden decrease in power generation output while suppressing an increase in cost.
例えば、上記太陽電池モジュール監視システムにおいて、前記撮像部は、前記撮像装置が前記太陽電池モジュールを撮像するための撮像予定位置に配置されることで特定される前記被写体面及び前記結像面の角度に基づいて前記撮像レンズの角度を調整する。この構成によれば、撮像レンズの角度を調整する際の基準となる被写体面及び結像面の角度を検出するための制御を省略することができる。これにより、複雑な制御を必要とすることなく撮像レンズの角度を調整することが可能となる。 For example, in the solar cell module monitoring system, the imaging unit includes an angle of the subject plane and the imaging plane that is specified when the imaging device is arranged at a planned imaging position for imaging the solar cell module. The angle of the imaging lens is adjusted based on According to this configuration, it is possible to omit the control for detecting the angle of the subject surface and the imaging surface, which is a reference when adjusting the angle of the imaging lens. As a result, the angle of the imaging lens can be adjusted without requiring complicated control.
また、上記太陽電池モジュール監視システムにおいて、前記撮像装置は、当該撮像装置の現在位置を判定する位置判定部と、前記位置判定部の判定結果に基づいて前記撮像装置を前記撮像予定位置に移動する移動部とを有することが好ましい。この構成によれば、位置判定部の判定結果に基づいて撮像装置が撮像予定位置に移動されることから、自動的に撮像予定位置に撮像装置を配置することができる。これにより、作業者が撮像装置を撮像予定位置まで移動する作業を省略でき、太陽電池モジュールを検査するための労力を軽減することが可能となる。 In the solar cell module monitoring system, the imaging device moves the imaging device to the planned imaging position based on a position determination unit that determines a current position of the imaging device and a determination result of the position determination unit. It is preferable to have a moving part. According to this configuration, since the imaging apparatus is moved to the scheduled imaging position based on the determination result of the position determination unit, the imaging apparatus can be automatically arranged at the scheduled imaging position. Thereby, the operation | work which an operator moves an imaging device to an imaging scheduled position can be abbreviate | omitted, and it becomes possible to reduce the effort for test | inspecting a solar cell module.
さらに、上記太陽電池モジュール監視システムにおいて、前記撮像部は、赤外域又は紫外域の光線を利用して前記太陽電池モジュールの表面を撮像することが好ましい。この構成によれば、可視域の光線を利用して太陽電池モジュールの表面を撮像する場合と比較して、太陽電池モジュールの表面に存在する不具合を判別し易い表面画像データを得ることができる。これにより、可視域の光線を利用する場合と比較して効果的に太陽電池モジュールの異常を判定することが可能となる。 Furthermore, in the solar cell module monitoring system, it is preferable that the imaging unit images the surface of the solar cell module using infrared rays or ultraviolet rays. According to this configuration, it is possible to obtain surface image data that makes it easier to discriminate defects present on the surface of the solar cell module as compared with the case where the surface of the solar cell module is imaged using visible light rays. Thereby, it becomes possible to determine abnormality of a solar cell module effectively compared with the case where the light ray of a visible region is utilized.
特に、上記太陽電池モジュール監視システムにおいて、前記撮像部は、赤外域又は紫外域の光線に加え、可視域の光線を利用して前記太陽電池モジュールの表面を撮像することが好ましい。この構成によれば、赤外域又は紫外域の光線だけでなく、可視域の光線を利用して太陽電池モジュールの表面を撮像することから、複数種類の太陽電池モジュールの表面画像データから太陽電池モジュールの異常を判定することができる。これにより、それぞれの光線を単独で利用する場合と比較してより効果的に太陽電池モジュールの異常を検出することが可能となる。 In particular, in the solar cell module monitoring system, it is preferable that the imaging unit images the surface of the solar cell module using visible light in addition to infrared light or ultraviolet light. According to this configuration, since the surface of the solar cell module is imaged using not only infrared rays or ultraviolet rays but also visible rays, the solar cell module is obtained from the surface image data of a plurality of types of solar cell modules. Can be determined. Thereby, it becomes possible to detect abnormality of a solar cell module more effectively compared with the case where each light beam is used independently.
また、上記太陽電池モジュール監視システムにおいて、前記撮像部は、複数の前記太陽電池モジュールを一括的に撮像し、前記送信部は、複数の前記太陽電池モジュールを含む表面画像データを前記監視装置に送信することが好ましい。この構成によれば、監視装置にて、複数の太陽電池モジュールを含む表面画像データに基づいて太陽電池モジュールの異常が判定されることから、太陽電池モジュールの異常の判定に要する時間を短縮することができる。これにより、膨大な数の太陽電池モジュールを含むメガソーラーシステム等における太陽電池モジュールの監視処理を効率化することが可能となる。 In the solar cell module monitoring system, the imaging unit collectively images the plurality of solar cell modules, and the transmission unit transmits surface image data including the plurality of solar cell modules to the monitoring device. It is preferable to do. According to this configuration, since the abnormality of the solar cell module is determined based on the surface image data including the plurality of solar cell modules in the monitoring device, the time required for determining the abnormality of the solar cell module can be reduced. Can do. This makes it possible to improve the efficiency of the monitoring process of the solar cell module in a mega solar system including a huge number of solar cell modules.
さらに、上記太陽電池モジュール監視システムにおいて、前記監視装置は、判定対象となる前記太陽電池モジュールの正常状態の比較画像データを記憶する記憶部を有し、前記判定部は、前記比較画像データと前記撮像装置からの前記太陽電池モジュールの表面画像データとの差異を分析することで当該太陽電池モジュールの異常を判定することが好ましい。この構成によれば、太陽電池モジュールの正常状態の比較画像データとの差異が分析されることから、撮像装置からの太陽電池モジュールの表面画像データにおける異常箇所を適切に検出することができる。これにより、太陽電池モジュールの異常を高精度に判定することが可能となる。 Further, in the solar cell module monitoring system, the monitoring device includes a storage unit that stores comparison image data of a normal state of the solar cell module to be determined, and the determination unit includes the comparison image data and the comparison image data. It is preferable to determine the abnormality of the solar cell module by analyzing the difference from the surface image data of the solar cell module from the imaging device. According to this structure, since the difference with the comparison image data of the normal state of a solar cell module is analyzed, the abnormal location in the surface image data of the solar cell module from an imaging device can be detected appropriately. Thereby, it becomes possible to determine the abnormality of the solar cell module with high accuracy.
さらに、上記太陽電池モジュール監視システムにおいて、前記撮像装置は、前記太陽電池モジュールの表面の温度分布を検出する検出部を有し、前記送信部は、前記検出部で検出された温度分布データを前記監視装置に送信し、前記監視装置の前記判定部は、前記撮像装置から受信した前記温度分布データに応じて前記太陽電池モジュールの異常を判定するようにしてもよい。この構成によれば、監視装置にて、撮像装置から受信した温度分布データに応じて太陽電池モジュールの異常が判定されることから、太陽電池モジュールの表面画像データのみから検出できない太陽電池モジュールの異常を判定することが可能となる。これにより、太陽電池モジュールの異常を多面的に判定することが可能となる。 Furthermore, in the solar cell module monitoring system, the imaging device includes a detection unit that detects a temperature distribution on a surface of the solar cell module, and the transmission unit receives the temperature distribution data detected by the detection unit. The information may be transmitted to a monitoring device, and the determination unit of the monitoring device may determine abnormality of the solar cell module according to the temperature distribution data received from the imaging device. According to this configuration, since the abnormality of the solar cell module is determined by the monitoring device according to the temperature distribution data received from the imaging device, the abnormality of the solar cell module that cannot be detected only from the surface image data of the solar cell module Can be determined. Thereby, it becomes possible to determine the abnormality of a solar cell module from many aspects.
本発明によれば、コストの増大を抑制しつつ、急激に発電出力が低下する事態を未然に防止することすることができる。 According to the present invention, it is possible to prevent a situation in which the power generation output suddenly decreases while suppressing an increase in cost.
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。本実施の形態に係る太陽電池モジュール監視システム(以下、単に「監視システム」という)は、例えば、メガソーラーシステムにおける太陽電池モジュールの監視に好適に利用される。以下においては、本実施の形態に係る監視システムがメガソーラーシステムに適用される場合を例として説明する。しかしながら、本実施の形態に係る監視システムが適用される対象はメガソーラーシステムに限定されるものではなく、より小規模な太陽光発電システムに適用することができる。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The solar cell module monitoring system (hereinafter simply referred to as “monitoring system”) according to the present embodiment is suitably used for monitoring the solar cell module in a mega solar system, for example. Below, the case where the monitoring system which concerns on this Embodiment is applied to a mega solar system is demonstrated as an example. However, the target to which the monitoring system according to the present embodiment is applied is not limited to the mega solar system, and can be applied to a smaller-scale solar power generation system.
図1は、本実施の形態に係る監視システム10の構成を示すブロック図である。なお、図1においては、メガソーラーシステムを構成する多数の太陽電池アレイのうち、説明の便宜上、3個の太陽電池アレイ11〜13のみを示している。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a
図1に示すように、本実施の形態に係る監視システム10は、複数の太陽電池アレイ11〜13、パワーコンディショナ14、撮像装置15及び監視装置16を含んで構成される。監視システム10では、敷地内に設置された太陽電池アレイ11〜13を撮像装置15で撮像し、撮像した画像データを監視装置16で分析することにより、太陽電池アレイ11〜13を構成する太陽電池モジュール20の異常を監視するものである。
As shown in FIG. 1, the
それぞれの太陽電池アレイ11〜13は、例えば、最大出力250Wの太陽電池モジュール20が直列に9枚接続されることにより最大出力2250Wの太陽電池アレイとして構成される。太陽電池モジュール20は、太陽光を表面(モジュール表面)に受光し、太陽光エネルギーを電気エネルギー(直流)に変換する。なお、これらの太陽電池モジュール20は、太陽電池パネルと呼ぶこともできる。
Each of the
太陽電池アレイ11〜13は、監視システム10が設けられる敷地内に整列して配置されている。また、それぞれの太陽電池アレイ11〜13においては、太陽電池モジュール20が整列して配置されている。図1では、同図に示す上下方向に一定間隔で配置された3枚の太陽電池モジュール20が同図に左右方向に3列配置された場合について示している。それぞれの太陽電池アレイ11〜13における太陽電池モジュール20の位置は、互いに一致した状態となっている。太陽電池アレイ11〜13は、それぞれ逆流防止ダイオード(ブロッキングダイオード)21〜23を介してパワーコンディショナ14に接続されている。
The
図2は、本実施の形態に係る監視システム10に適用される太陽電池モジュール20の拡大図である。図2に示すように、太陽電池モジュール20は、複数の太陽電池セル201を含んでいる。太陽電池モジュール20内の太陽電池セル201は、インターコネクタのはんだ接続によって全て直列に配線された電気回路となっている。太陽電池モジュール20は、太陽電池モジュール20内の部分的な陰や故障・不具合の影響を抑えることを目的として複数の直列回路群に分割されている。これらの直列回路群には、これらの影、故障、不具合により発電及び継電能力が低下した直列群を迂回して、他の直列群からの電流を通すためのバイパスダイオード202が組み込まれている。なお、これらのバイパスダイオード202で分割された部分的な太陽電池セル群は、クラスタ203と呼ばれることがある。
FIG. 2 is an enlarged view of the
パワーコンディショナ14は、太陽電池アレイ11〜13の挙動を制御する。また、パワーコンディショナ14は、太陽電池アレイ11〜13によって生成された直流電力を交流電力に変換する。例えば、パワーコンディショナ14は、図示しない商用電源や負荷に接続される。このような場合、太陽電池アレイ11〜13で発電された電力は負荷で消費され、或いは、商用電源に売電される。
The
撮像装置15は、監視装置16の指示の下、太陽電池アレイ11〜13を構成する太陽電池モジュール20の表面を撮像する。撮像処理を行う際、撮像装置15は、太陽電池アレイ11〜13(より具体的には、太陽電池アレイ11〜13を構成する全ての太陽電池モジュール20)を撮像可能な位置まで移動する。そして、撮像装置15は、撮像した太陽電池モジュール20の表面の画像データ(以下、適宜「表面画像データ」という)を監視装置16に送信する。
The
監視装置16は、パワーコンディショナ14に接続され、太陽電池アレイ11〜13からの発電電力を判定することにより、太陽光発電システム全体の発電量を監視する。また、監視装置16は、撮像装置15で撮像した太陽電池モジュール20の表面画像データに基づいて太陽電池モジュール20の異常を監視する。なお、監視装置16における太陽電池モジュール20の異常監視動作については後述する。
The
ここで、このような監視システム10における太陽電池アレイ11と、撮像装置15との位置関係について説明する。図3は、本実施の形態に監視システム100の太陽電池アレイ11と撮像装置15との位置関係を示す模式図である。図3においては、太陽電池アレイ11を側方側から見た場合について示している。なお、太陽電池アレイ12、13に対する撮像装置15の位置関係は、太陽電池アレイ11に対する位置関係と共通するため省略する。
Here, the positional relationship between the
図3に示すように、太陽電池アレイ11は、例えば、水平面から10〜20度傾斜した状態の架台30の上面に設置される。この場合において、太陽電池アレイ11を構成する太陽電池モジュール20は、日光の差し込む方向に受光部(表面)を向けて架台30に設置されている。
As shown in FIG. 3, the
撮像装置15は、架台30の下端部側(図3に示す右端部側)であって、架台30から一定距離だけ離間した位置に配置される。撮像装置15は、本体部151と、本体部151を支持する支柱部152と、本体部151及び支柱部152を移動する移動部153とを含んで構成される。本体部151内には、後述する制御部154、通信部155、位置判定部156及び撮像部157が設けられる(図4参照)。移動部153は、例えば、駆動モータと、前後左右に撮像装置15を移動可能な車輪とを有する。このような構成を有し、撮像装置15は、本体部151内の撮像部157で架台30の下端部側から太陽電池モジュール20を撮像可能に構成されている。
The
次に、本実施の形態に係る監視システム10が有する撮像装置15及び監視装置16の構成について説明する。図4は、本実施の形態に係る監視システム10が有する撮像装置15の機能ブロック図である。図5は、本実施の形態に係る監視システム10が有する監視装置16の機能ブロック図である。図4及び図5においては、説明の便宜上、本発明と関連する構成要素のみを示している。なお、図4において、図3と共通する構成要素については同一の符号を付し、その説明を省略する。
Next, the configuration of the
図4に示すように、撮像装置15は、撮像装置15全体の制御を行う制御部154を有する。この制御部154には、移動部153、通信部155、位置判定部156及び撮像部157が接続されている。移動部153は、制御部154の指示の下、太陽電池モジュール20を撮像可能な位置(後述する撮像予定位置)に撮像装置15を移動する。
As illustrated in FIG. 4, the
通信部155は、監視装置16との間で情報を無線通信する。例えば、通信部155は、監視装置16から撮像処理を指示する信号(撮像指示信号)を受信する一方、撮像部157で撮像した画像データを監視装置16に送信する。通信部155は、例えば、モバイル通信技術を利用し、基地局装置を介して監視装置16と情報通信を行うことができる。また、通信部155は、無線LAN技術を利用し、アクセスポイントを介して監視装置16と情報通信を行うようにしてもよい。なお、この通信部155は、特許請求の範囲における送信部を構成する。
The
位置判定部156は、撮像装置15の現在位置を判定する。例えば、位置判定部156は、GPS(Global Positioning System)機能を備え、人工衛星が発信する電波を利用し、撮像装置15の緯度・経度・高度などを一定誤差(例えば、数cmの誤差)で判定する。以下においては、位置判定部156がGPS機能を備える場合について説明するものとする。位置判定部156による判定結果は、制御部154による移動部153の制御に利用される。
The
撮像部157は、撮像レンズ及び撮像素子を有し、太陽電池アレイ11〜13を構成する太陽電池モジュール20の表面を撮像する。ここでは、撮像部157は、太陽電池アレイ11〜13を構成する9枚の太陽電池モジュール20の表面を一括的に撮像する。撮像素子には、例えば、CCD(Charge Coupled Device)イメージセンサやCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサが使用される。例えば、撮像部157は、可視域の光線(可視光)を利用して太陽電池モジュール20を撮像する。詳細について後述するように、撮像部157は、所定の撮像条件の下において、太陽電池アレイ11〜13を構成する複数(本実施の形態では9枚)の太陽電池モジュール20の表面全体にピントを合わせた状態で撮像する。なお、この場合における撮像装置15(撮像部157)における撮像条件については後述する。
The
制御部154は、これらの構成要素を制御し、監視装置16の指示の下、撮像装置15を太陽電池モジュール20が撮像可能な位置に移動させる。そして、制御部154は、太陽電池アレイ11〜13を構成する太陽電池モジュール20の表面を撮像させる。さらに、制御部154は、撮像した太陽電池モジュール20の表面画像データを通信部155を介して監視装置16に送信させる。
The
一方、監視装置16は、図5に示すように、監視装置16全体の制御を行う制御部161を有する。この制御部161には、通信部162、記憶部163及び表示部164が接続されている。
On the other hand, as shown in FIG. 5, the
通信部162は、撮像装置15との間で情報を無線通信する。例えば、通信部162は、撮像装置15に対して撮像処理を指示する信号(撮像指示信号)を送信する一方、撮像装置15から太陽電池モジュール20の表面画像データを受信する。通信部162は、撮像装置15の通信部155と同様に、モバイル通信技術や無線LAN技術等を利用して撮像装置15と情報通信を行うことができる。なお、この通信部162は、特許請求の範囲における受信部を構成する。
The
記憶部163は、撮像装置15で撮像した太陽電池モジュール20の表面画像データと比較するための比較画像データを保持する。この比較画像データは、異常の判定対象となる太陽電池モジュール20の正常状態の画像データで構成される。例えば、記憶部163は、比較画像データとして、太陽光発電システムに設置前の状態の太陽電池モジュール20を撮像した表面画像データを保持する。
The
図6は、本実施の形態に係る監視システム10の監視装置16が保持する太陽電池モジュール20の比較画像データの模式図である。なお、図6においては、説明の便宜上、撮像装置15と各太陽電池モジュール20との間の距離を反映することなく平面的に示している。図9についても同様である。
FIG. 6 is a schematic diagram of comparison image data of the
図6に示すように、比較画像データは、9枚の太陽電池モジュール20を含む画像データであって、それぞれの太陽電池モジュール20の表面に汚染や破損などの不具合が生じていない画像データで構成されている。なお、比較画像データに含まれる太陽電池モジュール20の数は、撮像対象となる太陽電池モジュール20の数に応じて変化する。
As shown in FIG. 6, the comparison image data is image data including nine
表示部164は、監視装置16における各種情報を表示する。例えば、表示部164は、太陽光発電システムにおける発電量や、システム全体に生じた不具合を表示する。また、表示部164は、撮像装置15からの太陽電池モジュール20の表面画像データと、比較画像データとの差異分析に基づく太陽電池モジュール20の表面の異常の判定結果を表示する。
The
制御部161は、これらの構成要素を制御し、通信部162を介して撮像装置15に対して太陽電池モジュール20の撮像を指示する一方、撮像装置15から太陽電池モジュール20の表面画像データを受信する。そして、制御部161は、受信した太陽電池モジュール20の表面画像データと、記憶部163に保持された比較画像データとの差異分析を行い、太陽電池モジュール20の表面に発生した不具合の有無を判定する。さらに、制御部161は、その太陽電池モジュール20の表面の判定結果を表示部164に表示させる。なお、この制御部161は、特許請求の範囲における判定部を構成する。
The
ここで、複数の太陽電池モジュール20を撮像する際の撮像装置15における撮像条件について説明する。図7は、本実施の形態に係る監視システム10の撮像装置15で複数の太陽電池モジュール20を撮像する際の撮像条件を説明するための模式図である。なお、図7においては、撮像装置15の撮像部157が、その構成要素として撮像レンズ157a及び撮像素子157bを有する場合について示している。また、図7においては、撮像装置15が太陽電池モジュール20を撮像するための所定位置(撮像予定位置)に配置された場合について示している。
Here, imaging conditions in the
図7に示すように、撮像部157においては、撮像レンズ157aがレンズ中心Cを通過する直線を軸として傾動可能に本体部151に支持される(図3参照)。このため、撮像レンズ157aのレンズ面LPの角度は、レンズ中心Cを通過する直線を軸として変化する。一方、撮像素子157bは本体部151に固定されている。このため、撮像素子157bの結像面IPの角度が変化することはない。また、太陽電池アレイ11〜13を構成する太陽電池モジュール20は、架台30の上面に固定されている。このため、被写体面SPである太陽電池モジュール20の表面の角度が変化することはない。なお、撮像レンズ157aの中心Cと撮像素子157aとの間の距離aは、微調整可能に構成されている。なお、撮像レンズ157aの角度を調整する前の初期状態では、レンズ面LPは、結像面IPと平行に配置されている。図7では、初期状態におけるレンズ面を「LP´」と示している。
As shown in FIG. 7, in the
撮像部157においては、緩やかに傾斜した太陽電池モジュール20の表面全体にピントを合わせるため、被写体面SPである太陽電池モジュール20の表面、撮像レンズ157aのレンズ面LP及び撮像素子157bの結像面IPがシャインフルーク(Scheimpflug)の条件を満たすように撮像レンズ157aの角度が調整される。ここで、シャインフルークの条件とは、結像面IPとレンズ面LPとがある1つの直線で交わる場合において、被写体面SPにピントを合わせるためには被写体面SPも同一の直線で交わることが必要となることを示す。なお、このシャインフルークの条件は、シャインフルークの原理(Scheimpflug principle)に基づく。
In the
図7においては、結像面IP、レンズ面LP及び被写体面SPが紙面に垂直に延びる直線SLにて交わる場合について示している。このように結像面IP、レンズ面LP及び被写体面SPがシャインフルークの条件を満たす場合には、被写体面SPがレンズ面LPと平行でないため、撮像装置15から近距離にある太陽電池モジュール20及び遠距離にある太陽電池モジュール20に同時に焦点を合わせることができる。
FIG. 7 shows a case where the imaging surface IP, the lens surface LP, and the subject surface SP intersect with a straight line SL extending perpendicularly to the paper surface. As described above, when the imaging plane IP, the lens plane LP, and the subject plane SP satisfy the Shine Fluke condition, the subject plane SP is not parallel to the lens plane LP, and thus the
ここで、本実施の形態に係る撮像装置15の撮像部157における撮像レンズ157aの角度の調整方法について、図1、図3及び図7を参照しながら説明する。以下においては、説明の便宜上、撮像部157による撮像対象が太陽電池アレイ11に含まれる複数の太陽電池モジュール20であるものとする。
Here, a method of adjusting the angle of the
太陽電池アレイ11に含まれる複数の太陽電池モジュール20を撮像する際、撮像装置15においては、まず、位置判定部156により現在位置を特定すると共に、太陽電池モジュール20を撮像するための撮像予定位置を特定する。そして、現在位置から撮像予定位置まで移動部153により移動する。なお、撮像予定位置は、例えば、監視装置16から送信される撮像指示信号で指定される。
When imaging a plurality of
例えば、撮像予定位置としては、撮像部157の撮像レンズ157aの中心Cが、太陽電池アレイ11の中心(より具体的には、太陽電池アレイ11に含まれる中央列の太陽電池モジュール20の中心)に対応する位置であって、架台30の下端部から一定距離だけ離間した位置が想定される。なお、撮像予定位置については、これに限定されるものではなく適宜変更が可能である。
For example, as the imaging scheduled position, the center C of the
上述したように、撮像レンズ157aのレンズ面LPの角度は、レンズ中心Cを通過する直線を軸として変化する。一方、撮像素子157bの結像面IPの角度が変化することはない。また、被写体面SPである太陽電池モジュール20の表面の角度が変化することはない。したがって、撮像予定位置に位置すると、撮像素子157bの結像面IP及び被写体面SPの角度が特定される。また、これらの結像面IP及び被写体面SPと、撮像レンズ15aの中心Cとの相対位置関係も特定される。本実施の形態に係る撮像装置15においては、このように特定される情報を利用して撮像レンズ157aの角度を調整する。
As described above, the angle of the lens surface LP of the
このように結像面IP及び被写体面SPの角度が特定できる場合、これらの角度からシャインフルークの条件により求められる交線SLの位置を推定できる。この交線SLが推定されると、この交線SLと撮像素子157bの中心ICとの間の距離Ihは、計算により求めることができる。
When the angles of the imaging plane IP and the subject plane SP can be specified in this way, the position of the intersection line SL obtained from the Shine Fluke conditions can be estimated from these angles. When this intersection line SL is estimated, the distance Ih between the intersection line SL and the center IC of the
また、撮像素子157bと撮像レンズ157aの中心Cとの距離aは、撮像装置15の模擬装置を使って実測あるいは計算により求めることができる。被写体面SP上のSP1は、結像面IPとレンズ面LP´とが平行に配置されている状態でピントが合う仮の目標点を示している。撮像レンズ157aの中心CとこのSP1との間の距離b及び上述した距離aは、焦点距離(f)を求める際に利用される。なお、焦点距離(f)は、以下に示す(式1:レンズの公式)により求められる。
(式1)
1/f = 1/a + 1/b
Further, the distance a between the
(Formula 1)
1 / f = 1 / a + 1 / b
さらに、初期状態におけるレンズ面LP´における撮像レンズ157aの中心Cから結像面IPと直交し、交線SLを含む平面SLPまでの距離Lh´は、撮像レンズ157a及び撮像素子157bとの位置関係から求めることができる。また、交線SLと撮像レンズ157aの中心Cとの間の距離Lhは、計算により求めることができる。
Further, the distance Lh ′ from the center C of the
シャインフルークの条件を満たす撮像レンズ157aの角度αは、撮像レンズ157aの中心Cから直線SLまでの距離Lhと、撮像レンズ157aの中心Cから上記平面SLPまでの距離Lh´とを用いて以下の(式2)により求めることができる。
(式2)
α = arccos Lh´ / Lh
The angle α of the
(Formula 2)
α = arccos Lh ′ / Lh
撮像部157においては、このように求めた角度αで撮像レンズ157aの角度を調整する。これにより、被写体面SP、レンズ面LP及び結像面IPがシャインフルークの条件を満たすように撮像レンズ157aの角度が調整される。これにより、被写体面SP上に配置される全ての太陽電池モジュール20に焦点を合すことができる。この結果、全ての太陽電池モジュール20における鮮明な表面画像データを撮像することが可能となる。
In the
さらに、より鮮明な表面画像データを撮像する場合には、上述した要領で撮像レンズ157aの角度を調整した後、被写体面SP上の任意の一点に対してピントを合わせる制御を行う。この場合には、被写体面SP上の任意の一点に対してピントを合わせるだけで、複数の太陽モジュール20の表面に対して精度良くピントを合わせることが可能となる。
Further, when capturing clearer surface image data, after adjusting the angle of the
ここで、シャインフルークの原理を適用した撮像装置を利用して複数の太陽電池モジュール20を撮像する際の一般的な撮像レンズの角度調整方法について説明する。なお、以下においては、撮像部における撮像レンズ及び撮像素子の状態は、本実施の形態と同様であるものとする。すなわち、撮像レンズがそのレンズ中心を通過する直線を軸に傾動可能に支持される一方、撮像素子は固定されている。また、撮像レンズの角度を調整する前の初期状態においては、レンズ面LPと結像面IPとが平行に設定されるものとする。
Here, a general method for adjusting the angle of the imaging lens when imaging a plurality of
このような撮像装置においては、撮像処理を開始する際、まず、被写体面SP(太陽電池モジュールの表面)上の撮像装置に近い点に対してピントが合うように撮像素子に対する撮像レンズの位置を調整する。撮像レンズの位置を調整した後、被写体面SP(太陽電池モジュールの表面)上の撮像装置から遠い点にピントが合うように撮像レンズの角度を調整する。この角度調整の際、光軸のずれに伴い、撮像素子と撮像レンズとの間の距離(言い換えると、レンズ面LPと結像面IPとの間の距離)が微妙にずれてくる。このため、再度、撮像素子に対する撮像レンズの位置を調整する。しかしながら、この撮像レンズの位置調整により、結像面IPとレンズ面LPとの関係が変化するため、再度、撮像レンズの角度を調整する。このような作業を繰り返すことで、複数の太陽電池モジュールの撮像に最適な角度に撮像レンズの角度を調整する。 In such an image pickup apparatus, when starting the image pickup process, first, the position of the image pickup lens with respect to the image pickup element is focused so that a point close to the image pickup apparatus on the subject plane SP (the surface of the solar cell module) is in focus. adjust. After adjusting the position of the imaging lens, the angle of the imaging lens is adjusted so that a point far from the imaging device on the subject plane SP (the surface of the solar cell module) is focused. During this angle adjustment, the distance between the imaging element and the imaging lens (in other words, the distance between the lens surface LP and the imaging surface IP) slightly shifts with the shift of the optical axis. For this reason, the position of the imaging lens with respect to the imaging device is adjusted again. However, since the relationship between the imaging plane IP and the lens surface LP changes due to the position adjustment of the imaging lens, the angle of the imaging lens is adjusted again. By repeating such an operation, the angle of the imaging lens is adjusted to an optimum angle for imaging a plurality of solar cell modules.
このように一般的な撮像レンズの角度調整方法では、撮像素子に対する撮像レンズの位置調整と、撮像レンズの角度調整とを繰り返すことにより複数の太陽電池モジュールの撮像に最適な撮像レンズの角度に調整する。これに対し、本実施の形態に係る撮像装置15における撮像レンズ157aの角度調整方法では、撮像装置15を撮像予定位置に配置することで特定される情報(より具体的には、被写体面SP及び結像面IPの角度)を利用する。これにより、撮像レンズ157aの角度を調整する際の基準となる被写体面SP及び結像面IPの角度を検出するための制御を省略することができる。そして、これらの被写体面SP及び結像面IPの角度に基づいて撮像レンズ157aの角度を調整することから、上述したような撮像レンズの位置調整及び角度調整の反復を回避することができる。これにより、複雑な制御を必要とすることなく撮像レンズ157aの角度を調整することが可能となる。
As described above, in a general imaging lens angle adjustment method, the imaging lens position adjustment with respect to the imaging device and the imaging lens angle adjustment are repeated to adjust the imaging lens angle to be optimal for imaging of a plurality of solar cell modules. To do. On the other hand, in the angle adjustment method of the
次に、本実施の形態に係る監視システム10における太陽電池モジュール20の監視動作について説明する。図8は、本実施の形態に係る監視システム10における太陽電池モジュール20の監視動作を説明するためのフロー図である。なお、本実施の形態に係る監視システム10における太陽電池モジュール20の監視動作は、例えば、太陽光発電システムにおける発電量が所定値以下に低下した場合に実行される。なお、太陽電池モジュール20の監視動作の実行条件については、これに限定されるものではなく適宜変更が可能である。
Next, the monitoring operation of the
太陽電池モジュール20の監視動作の実行条件となる事象が発生すると、監視装置16は、撮像装置15に対して太陽電池モジュール20の表面の撮像処理を指示する(ステップ(以下、「ST」という)701)。この場合、制御部161は、通信部162を介して撮像処理を指示する信号(撮像指示信号)を撮像装置15に出力する。なお、この撮像指示信号には、撮像装置15による撮像予定位置を示す位置情報(経度/緯度情報)が指定される。
When an event serving as a condition for executing the monitoring operation of the
この撮像指示信号を受信すると、撮像装置15は、撮像指示信号で指定される撮像位置を示す位置情報に応じて撮像予定位置へ移動する(ST702)。この場合、撮像装置15は、位置判定部156で現在の位置情報を取得すると共に、撮像予定位置を示す位置情報との差異を判定する。制御部154は、位置判定部156の判定結果に応じて移動部153を制御することにより、撮像装置15を撮像予定位置へ移動する。
When receiving this imaging instruction signal,
このように本実施の形態に係る監視システム10においては、位置判定部156の判定結果に基づいて撮像装置15が撮像予定位置に移動されることから、自動的に撮像予定位置に撮像装置15を配置することができる。これにより、作業者が撮像装置15を撮像予定位置まで移動する作業を省略でき、太陽電池モジュール20を検査するための労力を軽減することができる。
As described above, in the
撮像予定位置に到達すると、撮像装置15は、撮像レンズ157aの角度調整処理を行う(ST703)。この場合、制御部154は、撮像部157に対して撮像レンズ157aの角度調整を指示する。この指示に応じて、撮像部157は、撮像レンズ157aの角度調整処理を行う。撮像部157は、上述したように、撮像予定位置に配置されることで特定される被写体面SP及び結像面IPの角度を利用して、被写体面SP、レンズ面LP及び結像面IPがシャインフルークの条件を満たすように撮像レンズ157aの角度を調整する。この角度調整処理により太陽電池アレイ11を構成する全ての太陽電池モジュール20の表面にピントが合った状態となる。
When the imaging scheduled position is reached, the
次に、撮像装置15は、太陽電池モジュール20の撮像処理を行う(ST704)。この場合、制御部154は、撮像部157に対して太陽電池モジュール20の撮像を指示する。この撮像処理では、上述した角度調整処理によってピントが調整された状態で撮像が行われる。このため、太陽電池アレイ11を構成する全ての太陽電池モジュール20の表面を鮮明に撮像することができる。
Next, the
ここでは、この撮像処理によりモジュール表面に汚染及び破損の不具合が存在する太陽電池モジュール20が撮像されたものと仮定する。図9は、本実施の形態に係る監視システム10の撮像装置15が撮像した太陽電池モジュール20の表面画像データの一例を示す模式図である。図9に示す表面画像データにおいては、破損箇所を含む太陽電池モジュール20a、20bと、鳥類の糞等の汚染箇所を含む太陽電池モジュール20cとを含む場合について示している。
Here, it is assumed that the
撮像処理を完了すると、撮像装置15は、表面画像データを監視装置16に送信する(ST705)。この場合、制御部154は、通信部155を介して撮像部157で撮像した表面画像データを監視装置16に送信する。ここでは、図9に示す太陽電池モジュール20の表面画像データが監視装置16に送信されるものとする。
When the imaging process is completed,
表面画像データを受信すると、監視装置16は、太陽電池モジュール20の異常を判定する処理(異常判定処理)を行う(ST706)。この場合、制御部161は、撮像装置15からの表面画像データと、記憶部163に保持された比較画像データとの差異分析を行い、太陽電池モジュール20の異常を判定する。ここでは、図9に示す表面画像データと、図6に示す比較画像データとの差異分析が行われる。これにより、破損箇所を含む太陽電池モジュール20a、20b及び汚染箇所を含む太陽電池モジュール20cが異常を有する太陽電池モジュール20として判定される。
When the surface image data is received,
そして、監視装置16は、この異常判定処理の判定結果を表示部164に表示する(ST707)。この場合、制御部161は、モジュール表面に不具合を有する太陽電池モジュール20の識別情報を表示部164に表示する。例えば、予め太陽電池モジュール20に割り当てられている識別番号や、太陽電池モジュール20の位置情報を表示することができる。また、複数の太陽電池アレイ11〜13を表示すると共に、不具合が発生した太陽電池モジュール20a〜20cを点滅表示することもできる。
And the
このように本実施の形態に係る監視システム10においては、撮像装置15にて、シャインフルークの条件を満たすように撮像レンズ157aの角度が調整された状態で太陽電池モジュール20の表面が撮像される。これにより、太陽電池モジュール20の表面全体にピントを合わせることができるので、太陽電池モジュール20の表面を鮮明に撮像することができる。そして、監視装置16にて、撮像装置15から送信された鮮明な太陽電池モジュール20の表面画像データを分析して太陽電池モジュール20の異常が判定される。このため、太陽電池モジュール20の表面に部分的に発生した異常を判定することができ、作業者等によるメンテナンスを促すことができる。これにより、陰や木々の飛散などの出力低下要因に応じて急激に発電出力が低下する事態を未然に防止することができる。また、太陽電池モジュール20の異常の判定には、撮像装置15で撮像され、監視装置16に送信された太陽電池モジュール20の表面画像データが利用される。このため、太陽電池モジュール20毎に計測手段や通信手段等を設ける必要がなく、これらに要するコストを低減することができる。この結果、コストの増大を抑制しつつ、急激な発電出力の低下を未然に防止することが可能となる。
As described above, in the
特に、本実施の形態に係る監視システム10では、太陽電池モジュール20から離間した位置に配置される撮像装置15を利用し、この撮像装置15の撮像部157にてシャインフルークの条件を満たすように撮像レンズ157aの角度が調整された状態で太陽電池モジュール20の表面を撮像する。撮像レンズのレンズ面LPと撮像素子の結像面とが平行に配置される一般的な撮像装置においては、緩やかに傾斜して設置される太陽電池モジュール20の上方側領域に配置する必要がある。したがって、このような撮像装置は、太陽モジュール20の表面に落下する虞がある。これに対し、本実施の形態に係る撮像装置15は、太陽電池モジュール20から離間した位置に配置されることから、太陽電池モジュール20の表面に落下する事態を防止することができる。
In particular, in the
しかも、監視装置16にて、撮像装置15から送信された鮮明な太陽電池モジュール20の表面画像データを分析して太陽電池モジュール20の異常が判定される。このため、目視による検査、サーモメーターによる発熱の検査、テスターによる電気的特性の検査等で検出し難かった太陽電池モジュール20の酸化被膜の剥離現象を検出することができる。これにより、太陽電池モジュール20の酸化被膜の剥離現象に起因する発電出力の低下を未然に防止することができる。
Moreover, the
また、本実施の形態に係る監視システム10においては、撮像装置15にて複数の太陽電池モジュール20を一括的に撮像し、監視装置16にて複数の太陽電池モジュール20を含む表面画像データに基づいて太陽電池モジュール20の異常を判定する。これにより、太陽電池モジュール20の異常の判定に要する時間を短縮することができる。この結果、膨大な数の太陽電池モジュール20を含むメガソーラーシステム等における太陽電池モジュール20の監視処理を効率化することが可能となる。
In the
また、本実施の形態に係る監視システム10においては、監視装置16にて、判定対象となる太陽電池モジュール20の正常状態の比較画像データとの差異が分析されることから、撮像装置15からの太陽電池モジュール20の表面画像データにおける異常箇所を適切に検出することができる。これにより、太陽電池モジュール20の異常を高精度に判定することが可能となる。
Further, in the
なお、上記実施の形態に係る撮像装置15においては、可視光を利用して複数の太陽電池モジュール20を撮像する場合について説明している。しかしながら、太陽電池モジュール20の表面の異常を判定する精度を向上することを目的として、可視光以外の波長を有する光線(例えば、赤外域や紫外域の光線)を利用して太陽電池モジュール20を撮像することは実施の形態として好ましい。この場合には、可視光を利用して太陽電池モジュール20の表面を撮像する場合と比較して、太陽電池モジュール20の表面に生じた不具合(破損や汚染)を判別し易い表面画像データを得ることができる。この結果、可視域の光線を利用する場合と比較して効果的に太陽電池モジュールの異常を判定することが可能となる。
In addition, in the
また、上記実施の形態に係る撮像装置15においては、単一の撮像レンズ157a及び撮像素子157bを備えることを前提として複数の太陽電池モジュール20を撮像する場合について説明している。しかしながら、太陽電池モジュール20の表面の異常を判定する精度を向上することを目的として複数の撮像レンズ及び撮像素子を備えることは実施の形態として好ましい。特に、複数の撮像レンズ及び撮像素子を備える場合において、異なる波長を有する光線(例えば、可視域の波長と赤外域の波長)を利用することは実施の形態として好ましい。この場合には、それぞれの波長の光線を単独で利用する場合と比較してより効果的に太陽電池モジュール20の異常を検出することが可能となる。
Moreover, in the
以下、本実施の形態に係る監視システム10の撮像装置15の変形例について説明する。図10は、変形例に係る撮像装置の要部を説明するための模式図である。なお、図10においては、上記実施の形態に係る撮像装置15の本体部151に相当する部分のみを示している。
Hereinafter, modified examples of the
図10に示すように、変形例に係る撮像装置25の本体部251は、本体部251を構成する筐体内に2個の撮像レンズ252(252a、252b)と、2個の撮像素子253(253a、253b)とを有する。また、本体部251を構成する筐体は、撮像レンズ252の光軸方向に分割された構成を有する。これらの筐体は、撮像素子253に対する撮像レンズ252の位置調整の際に伸縮する蛇腹部254を介して連結されている。
As illustrated in FIG. 10, the
撮像レンズ252a、252bは、光軸を平行にした状態で本体部251内に並べて配置されている。撮像素子253a、253bは、それぞれ撮像レンズ252a、252bに対応する位置に並べて配置されている。撮像レンズ252a、252bは、これらのレンズの中心を通過する直線Tを軸として傾動可能に本体部251に支持されている。なお、撮像レンズ252a、252bは、直線Tを軸として同一角度で傾動可能に構成されている。一方、撮像素子253a、253bは、本体部251内に固定されている。
The
撮像レンズ252a、252bは、上記実施の形態に係る撮像レンズ157aと同様に、そのレンズ面LP、撮像素子253a、253bの結像面IP及び太陽電池モジュール20の表面に構成される被写体面SPがシャインフルークの条件を満たすように、その角度が調整可能に構成される(図7参照)。このため、この撮像装置25においては、撮像レンズ252a、252bの双方で撮像装置25から近距離にある太陽電池モジュール20及び遠距離にある太陽電池モジュール20に同時に焦点を合わせることができる。
As with the
撮像装置25において、撮像レンズ252a及び撮像素子253aは、上記実施の形態の撮像レンズ157a及び撮像素子157bと同様に、可視光を利用して太陽電池モジュール20を撮像可能に構成される。例えば、撮像素子253aの前面に可視光を透過し、赤外域や紫外域の光線をカットするフィルタを装着することにより、可視光を利用して太陽電池モジュール20を撮像することができる。
In the
一方、撮像レンズ252b及び撮像素子253bは、赤外域の光線を利用して太陽電池モジュール20を撮像可能に構成される。例えば、撮像素子253bの前面に可視光を吸収し、波長の長い近赤外域の光線のみを透過させるフィルタを装着することにより、赤外域の光線を利用して太陽電池モジュール20を撮像することができる。
On the other hand, the
一般に赤外域の光線は、散乱(レイリー散乱やミー散乱)が発生し難い。このため、撮像レンズ252b及び撮像素子253bにより撮像された表面画像データは、通常の画像データよりも背景が暗くなる。したがって、撮像レンズ252b及び撮像素子253bを、赤外域の光線を利用して撮像可能に構成することにより、太陽電池モジュール20の表面に存在する破損箇所を明瞭に浮き出させることができる。この結果、モジュール表面に破損箇所が存在する太陽電池モジュール20を効果的に判別することが可能となる。
In general, light rays in the infrared region are unlikely to scatter (Rayleigh scattering or Mie scattering). For this reason, the surface image data imaged by the
また、撮像レンズ252b及び撮像素子253bは、紫外域の光線を利用して太陽電池モジュール20を撮像可能に構成してもよい。例えば、撮像素子253bの前面に可視光を吸収し、波長の短い紫外域の光線のみを透過させるフィルタを装着することにより、紫外域の光線を利用して太陽電池モジュール20を撮像することができる。
Further, the
一般に紫外域の光線を利用した撮像は、ガラス基板上の埃の認識に効果的であることが知られている。太陽電池モジュールの表面はガラス層で覆われており、表面の破断や傷に埃が付着し易くなり、紫外域の光線でこの破断や傷を認識する上で有効となる。したがって、撮像レンズ252b及び撮像素子253bを、紫外域の光線を利用して撮像可能に構成することにより、太陽電池モジュール20の表面の不具合(破損箇所や汚染箇所)に起因する光り方の変化を判別することができる。この結果、モジュール表面に不具合が発生した太陽電池モジュール20を効果的に判別し易くできる。
In general, it is known that imaging using light in the ultraviolet region is effective in recognizing dust on a glass substrate. The surface of the solar cell module is covered with a glass layer, so that dust easily adheres to the surface breaks and scratches, which is effective in recognizing the breakage and scratches with ultraviolet rays. Therefore, by configuring the
さらに、撮像レンズ252b及び撮像素子253bは、赤外域及び紫外域を利用して太陽電池モジュール20を撮像可能に構成してもよい。例えば、撮像素子253bの前面に可視光を吸収し、赤外域及び紫外域の光線のみを透過させるフィルタを装着することにより、赤外域及び紫外域の光線を利用して太陽電池モジュール20を撮像することができる。
Furthermore, the
図11は、赤外域及び紫外域を利用して太陽電池モジュール20を撮像する際に使用されるフィルタの透過特性の説明図である。図11に示すように、このフィルタにおいては、可視光(約420nm〜720nm)を吸収し、紫外域(約200nm〜380nm)及び赤外域(約780nm〜)の光線のみを透過させる特性を有する。このような特性を有するフィルタを撮像素子253bの前面に装着することにより、可視光を吸収し、赤外域及び紫外域の光線のみを透過させることが可能となる。
FIG. 11 is an explanatory diagram of the transmission characteristics of the filter used when imaging the
このように変形した撮像装置25においては、赤外域及び/又は紫外域の光線を利用して太陽電池モジュール20の表面を撮像すると共に、可視光を利用して太陽電池モジュール20の表面を撮像することができる。これにより、複数種類の太陽電池モジュール20の表面画像データから太陽電池モジュール20の異常を判定することができる。このため、それぞれの波長の光線を単独で利用する場合と比較してより効果的に太陽電池モジュール20の異常を検出することが可能となる。
In the
また、上記実施の形態に係る監視システム10においては、撮像装置15にて可視光(赤外域又は紫外域の光線)を利用して太陽電池モジュール20の表面を撮像し、監視装置16にて表面画像データを分析して太陽電池モジュール20の異常を判定する場合について説明している。一方で、太陽電池モジュール20には、モジュール内のセルの不具合や性能低下に起因して局部的に高温になるホットスポットが現れる場合がある。
Further, in the
このようなホットスポットは、太陽電池モジュール20の表面に異常が検出される場合と、検出されない場合とが存在する。前者は、上記実施の形態に係る監視システム10における太陽電池モジュール20の表面画像データによる判定で検出することができる。一方、後者は、上記実施の形態に係る監視システム10における太陽電池モジュール20の表面画像データによる判定で直接的に検出することはできない。
Such a hot spot may or may not be detected on the surface of the
このようなホットスポットが発生する場合においては、太陽電池モジュールの一部に生じた汚染や破損などの不具合と同様に、陰や木々の飛散などの出力低下要因が重複すると、急激に発電出力が低下する事態が発生し得る。このような事態の発生を未然に防止するためには、太陽電池モジュールに発生したホットスポットを検出し、メンテナンスを実施することが好ましい。 When such a hot spot occurs, the power generation output suddenly increases when output reduction factors such as shadows and scattering of trees overlap, as well as problems such as contamination and breakage that occur in a part of the solar cell module. A deteriorating situation can occur. In order to prevent such a situation from occurring, it is preferable to detect hot spots generated in the solar cell module and perform maintenance.
以下、このようなホットスポットを検出可能な変形例に係る撮像装置について説明する。図12は、本実施の形態の変形例に係る撮像装置の機能ブロック図である。図12において、図4と共通の構成要素については、同一の符号を付し、その説明を省略する。図12に示すように、変形例に係る撮像装置35は、制御部154に検出部158が接続されている点で、図4に示す撮像装置15と相違する。
Hereinafter, an imaging apparatus according to a modified example capable of detecting such a hot spot will be described. FIG. 12 is a functional block diagram of an imaging apparatus according to a modification of the present embodiment. In FIG. 12, the same components as those in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. As illustrated in FIG. 12, the
検出部158は、太陽電池モジュール20の表面の温度分布を検出する。例えば、検出部158は、検出対象物である太陽電池モジュール20の表面から出ている赤外線放射エネルギーを検出する。検出部158で検出された温度分布データは、通信部155を介して監視装置16に送信される。そして、監視装置16にて、太陽電池モジュール20の異常判定処理に利用される。
The
このような撮像装置35においては、上記実施の形態に係る撮像装置15(25)における撮像処理(図8:ST704参照)と同等のタイミングで温度分布検出処理を行う。この温度分布検出処理では、太陽電池モジュール20の表面の温度分布を検出する。この温度分布検出処理を完了すると、撮像装置15は、温度分布データを監視装置16に送信する。例えば、この温度分布データは、撮像部157で撮像した表面画像データと同時に送信することができる。
In such an
温度分布データを受信すると、監視装置16は、太陽電池モジュール20の異常を判定する処理(異常判定処理)を行う。この場合、制御部161は、温度分布データから太陽電池モジュール20において局部的に温度が上昇している箇所(ホットスポット)の有無を判定する。この異常判定処理は、図8(ST706)に示す表面画像データを用いた異常判定処理と並行して行うことが好ましい。
When the temperature distribution data is received, the
そして、監視装置16は、この異常判定処理の判定結果を表示部164に表示する。この判定結果の表示は、図8(ST707)に示す表面画像データを用いた判定結果と重ねて表示することが好ましい。この場合には、太陽電池モジュール20における汚染箇所や破損箇所と、ホットスポットの発生箇所とを一括的に表示することができる。これにより、メンテナンスが必要な太陽電池モジュール20を容易に特定することができる。
Then, the
このように変形例に係る撮像装置35を有する監視システム10においては、監視装置16にて、撮像装置35から受信した温度分布データに応じて太陽電池モジュール20の異常を判定する。このため、太陽電池モジュール20の表面画像データのみから検出できない太陽電池モジュール20の異常(例えば、ホットスポット)を判定することができる。これにより、太陽電池モジュール20に発生している異常を多面的に判定することが可能となる。
As described above, in the
なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、さまざまに変更して実施可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更が可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施可能である。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment, It can implement variously. In the above-described embodiment, the size, shape, and the like illustrated in the accompanying drawings are not limited thereto, and can be appropriately changed within a range in which the effect of the present invention is exhibited. In addition, various modifications can be made without departing from the scope of the object of the present invention.
例えば、上記実施の形態においては、撮像装置15が位置判定部156で現在位置を特定し、その判定結果に基づいて移動部153により撮像予定位置に自動的に移動する場合について説明している。しかしながら、撮像予定位置に対する撮像装置15の移動については、自動的に移動する場合に限定されるものではなく、作業者が手動で撮像装置15を撮像予定位置まで移動するようにしてもよい。このように作業者が手動で撮像装置15を撮像予定位置まで移動する場合においては、撮像装置15を移動する作業は発生するものの、コストの増大を抑制しつつ、急激な発電出力の低下を未然に防止するという上記実施の形態で奏する効果を得ることができる。
For example, in the above embodiment, a case has been described in which the
また、上記実施の形態においては、撮像装置15の位置判定部156がGPS機能を備え、人工衛星が発信する電波を利用して撮像予定位置に移動する場合について説明している。しかしながら、撮像予定位置に対する撮像装置15の移動については、このようなGPS機能を利用する場合に限定されない。例えば、太陽電池アレイ11〜13が設置される敷地内に撮像装置15の自走用の識別ラインや識別マーカを埋設しておき、撮像装置15でこれらの識別ラインや識別マーカを読み取って撮像予定位置に移動するようにしてもよい。
Further, in the above embodiment, a case has been described in which the
さらに、上記実施の形態においては、撮像装置15が単一の撮像予定位置で太陽電池モジュール20の表面を撮像し、監視装置16にてその太陽電池モジュール20の表面画像データに対応する比較画像データとの差異を分析することで太陽電池モジュール20の異常を判定する場合について説明している。しかしながら、撮像装置15が撮像する撮像予定位置の数については、これに限定されるものでなく、同一の太陽電池モジュール20に対して複数設けるようにしてもよい。この場合には、複数の角度から太陽電池モジュール20を撮像することができるので、より高精度に太陽電池モジュール20の異常を判定することができる。なお、この場合には、監視装置16にて、撮像予定位置の数に応じた比較画像データを保持しておき、これらとの差異を分析する必要がある。
Further, in the above-described embodiment, the
10 太陽電池モジュール監視システム(監視システム)
11〜13 太陽電池アレイ
14 パワーコンディショナ
15、25、35 撮像装置
151、251 本体部
152 支柱部
153 移動部
154 制御部
155 通信部
156 位置判定部
157 撮像部
157a 撮像レンズ
157b 撮像素子
158 検出部
16 監視装置
161 制御部
162 通信部
163 記憶部
164 表示部
20、20a〜20c 太陽電池モジュール
201 太陽電池セル
202 バイパスダイオード
21〜23 逆流防止ダイオード(ブロッキングダイオード)
25 撮像装置
251 本体部
252a、252b 撮像レンズ
253a、253b 撮像素子
254 蛇腹部
30 架台
10 Solar cell module monitoring system (monitoring system)
11 to 13
25
Claims (8)
前記撮像装置は、撮像レンズ及び撮像素子を備え、前記太陽電池モジュールの表面で構成される被写体面、前記撮像レンズのレンズ面及び前記撮像素子の結像面がシャインフルークの条件を満たすように前記撮像レンズの角度を調整する撮像部と、前記撮像部で撮像した前記太陽電池モジュールの表面画像データを前記監視装置に送信する送信部とを有し、
前記監視装置は、前記撮像装置から前記太陽電池モジュールの表面画像データを受信する受信部と、前記太陽電池モジュールの表面画像データを分析して当該太陽電池モジュールの異常を判定する判定部とを有することを特徴とする太陽電池モジュール監視システム。 A solar cell module monitoring system comprising: an imaging device that images the surface of a solar cell module; and a monitoring device that monitors an abnormality of the solar cell module according to surface image data of the solar cell module captured by the imaging device. Because
The imaging device includes an imaging lens and an imaging device, and the subject surface configured by the surface of the solar cell module, the lens surface of the imaging lens, and the imaging surface of the imaging device satisfy the Shine Fluke condition. An imaging unit that adjusts the angle of the imaging lens; and a transmission unit that transmits surface image data of the solar cell module captured by the imaging unit to the monitoring device;
The monitoring device includes a receiving unit that receives surface image data of the solar cell module from the imaging device, and a determination unit that analyzes the surface image data of the solar cell module and determines abnormality of the solar cell module. A solar cell module monitoring system.
前記監視装置の前記判定部は、前記撮像装置から受信した前記温度分布データに応じて前記太陽電池モジュールの異常を判定することを特徴とする請求項1記載の太陽電池モジュール監視システム。 The imaging device has a detection unit that detects a temperature distribution on the surface of the solar cell module, and the transmission unit transmits temperature distribution data detected by the detection unit to the monitoring device,
The solar cell module monitoring system according to claim 1, wherein the determination unit of the monitoring device determines an abnormality of the solar cell module according to the temperature distribution data received from the imaging device.
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