JP2022176821A - 監視システム、および、監視方法 - Google Patents

Abstract

【課題】風力発電設備のブレードとの衝突を回避しながら点検可能な監視システムを提供すること。【解決手段】監視システム１００は、風車７０を構成するブレード７３の画像情報３１を撮影する撮影装置１１と、撮影装置１１に画像情報３１を撮影させるように制御するとともに撮影した画像情報３１を記憶部３０に記憶する制御装置２１と、を備え、制御装置２１が、ブレード７３の画像情報３１を撮影するときの撮影パラメータ情報を撮影装置１１に指示することで、撮影パラメータ情報に合致した撮影位置まで撮影装置１１を移動させてから画像情報３１を撮影させ、撮影パラメータ情報には、ブレード７３の長手方向であるＲ軸に対して垂直な平面であるＲ断面上の撮影装置１１から、同じＲ断面上のブレード７３に向けて焦点が合う離間距離を含める。【選択図】 図１

Description

本発明は、監視システム、および、監視方法に関わる。

特許文献１は、風力発電設備の点検報告書の作成業務を効率よく行うことが可能な報告書作成装置を開示する。また、特許文献１の段落００２７には、以下の記載がある。
「無人飛行体２は上述したように遠隔操作により飛行制御されるが、その飛行制御システムとして、無人飛行体２と衝突回避センサにより検出した構造物との距離を算出し、強風の環境下でも点検対象物に衝突しないよう必要な離隔距離をとりつつ、点検対象物の損傷等を観察可能な写真を撮影できるよう、十分に近接した飛行を行うよう制御する機能を有することが好ましい。」

特開２０１８－１８１２３５号公報

風力発電設備（サイト）を点検する工程では、風車のブレードに近づいて撮影し、その撮影画像から損傷箇所を検査する。各サイトには、多くの風車が稼働していることから、風車のブレードの撮影を効率化することで、点検に要する時間を短縮することが望まれる。
風車のブレードはタワー上の高所に存在するため、ドローンはブレードに近づくように飛行して撮影する。ここで、ドローンとブレードとの衝突が問題となる。

まず、操縦者が目視でドローンを手動操縦しながらブレードを撮影する場合、ブレードへの衝突を回避しながら撮影する必要があるため、撮影に時間を要する。
一方、特許文献１に記載のように、ドローンに衝突回避センサを設けると、ブレードへの衝突は回避される一方で、ドローンの制御が複雑になる。

そこで、本発明は、風力発電設備のブレードとの衝突を回避しながら点検可能な監視システムを提供することを主な課題とする。

上記の課題を解決するため、本発明の監視システムは以下の特徴を有する。
本発明は、風力発電設備を撮影した画像情報に基づき、前記風力発電設備を点検する監視システムであって、
前記風力発電設備を構成するブレードの前記画像情報を撮影する撮影装置と、前記撮影装置に前記画像情報を撮影させるように制御するとともに撮影した前記画像情報を記憶部に記憶する制御装置と、を備え、
前記制御装置が、前記ブレードの前記画像情報を撮影するときの撮影パラメータ情報を前記撮影装置に指示することで、前記撮影パラメータ情報に合致した撮影位置まで前記撮影装置を移動させてから前記画像情報を撮影させ、
前記撮影パラメータ情報には、前記ブレードの長手方向であるＲ軸に対して垂直な平面であるＲ断面上の前記撮影装置から、同じ前記Ｒ断面上の前記ブレードに向けて焦点が合う離間距離を含めることを特徴とする。
その他の手段は、後記する。

本発明によれば、風力発電設備のブレードとの衝突を回避しながら点検可能な監視システムを提供することができる。

実施例１に関する監視システムを示す構成図である。 実施例１に関する点検対象となる風車を示す立体図である。 実施例１に関するブレードを中心に定義する座標系を示す立体図である。 実施例１に関する無人飛行体の設置場所を示す側面図である。 実施例１に関するブレードのＲ軸に沿った飛行ルートの移動を示す立体図である。 実施例１に関する図５の側面図である。 実施例１に関する図３のＲ断面図である。 実施例１に関する図７のＲ断面図の変形例である。 実施例１に関するらせん状の飛行ルートＦを示す立体図である。 実施例１に関する撮影方法を示す側面図である。 実施例１に関する図１０の無人飛行体が移動する場合の側面図である。 実施例１に関する画像情報に付与された識別情報に対応する管理情報の一例を示すテーブルである。 実施例２に関する監視システムを示す構成図である。 実施例２に関する第１の画面表示ルールを指定した場合の表示画面図である。 実施例２に関する第２の画面表示ルールを指定した場合の表示画面図である。 実施例２に関する第３の画面表示ルールを指定した場合の表示画面図である。 実施例２に関する点検結果として正常であるか異常であるか区別した場合の表示画面図である。

以下、本発明の各実施例を、図面を用いて説明する。

図１は、実施例１の監視システム１００を示す構成図である。
監視システム１００は、図２に示す風車（風力発電設備）７０のブレード７３を撮影する無人飛行体１０（ドローン）と、無人飛行体１０を制御する制御装置２１と、制御装置２１からの出力情報を記憶する記憶部３０と、制御装置２１からの出力情報を表示する表示部４０とを備える。
無人飛行体１０は、ブレード７３を撮影する撮影装置１１と、無人飛行体１０に搭載されたモータの駆動制御を行うモータ駆動部１３と、撮影装置１１から出力された撮影画像である画像情報３１を制御装置２１へ送信する伝送装置１２とを備えている。
図１では、撮影装置１１が無人飛行体１０に収容される例を示すが、撮影装置１１に移動機能を備えるように構成してもよい。

制御装置２１は、無人飛行体１０に以下の情報を送信することで、無人飛行体１０の飛行制御（モータの駆動制御）および撮影制御を行う。
・後記する（ステップ１）～（ステップ４）の飛行ルート情報をモータ駆動部１３に送信する。これにより、ブレード７３を撮影するための離陸から着陸までの大まかな飛行ルートを指示できる。
・飛行ルートに沿った画像情報３１の撮影位置（カメラのシャッターを切る位置）を、撮影装置１１に送信する。
・撮影装置１１の位置からブレード７３の位置までのピント（焦点）が合った離間距離を、モータ駆動部１３に送信する。この送信した離間距離を満たすように、撮影装置１１は無人飛行体１０を飛行制御する。
これにより、飛行中の撮影装置１１の現在位置が、指定した離間距離を満たす位置（離間位置）に合致した時点で、画像情報３１の取得位置として撮影装置１１に撮影させることができる。

無人飛行体１０は、以下の（ステップ１）～（ステップ４）の順に飛行しつつ、ブレード７３を撮影することで点検作業を支援する。
（ステップ１）離陸およびブレード７３へ移動する工程。
（ステップ２）撮影開始地点まで移動する工程。
（ステップ３）ブレード７３に接近して追従しながら撮影する工程。
（ステップ４）目標位置へ着陸する工程。

制御装置２１は、以下の情報などを記憶部３０に記憶する。
・撮影装置１１から出力され、伝送装置１２を介して受信した撮影画像である画像情報３１（詳細は図１４）
・制御装置２１が画像情報３１に付与したユニークな識別情報３２（詳細は図５）
・ブレード７３の正常状態をあらかじめ撮影した画像情報３１である正常画像情報３３（詳細は図１６）
次に、図１に示す監視システム１００を用いた、ブレード７３の点検方法の詳細を順に説明する。

図２は、点検対象となる風車７０を示す立体図である。風車７０は、タワー７１上に設けられたナセル７２と、ナセル７２に固定されたブレード７３で構成されている。各ブレード７３は風力を受けて回転方向θに沿って回転し、この回転力を用いて発電が行われる。
また、以下の説明のために、ナセル７２の根本からブレード７３の先端に向かうブレード７３の長手方向に沿ったＲ軸を定義する。

図３は、ブレード７３を中心に定義する座標系を示す立体図である。
「Ｒ軸」は、図２で説明したようにブレード７３の長手方向に沿った軸である。回転方向θがどの方向を向いていても（上空向きでも、水平向きでも、地面向きでも）、Ｒ軸は回転方向θに追従して定義される。
「Ｒ断面」とは、Ｒ軸に垂直な平面であり、便宜上その１軸をＸ軸とし、もう１軸をＹ軸とする。

「撮影面」とは、ブレード７３をＲ断面のどの方向から撮影するかを規定する。
例えば、図３では、Ｙ軸プラス方向に画角を向けてブレード７３を撮影する撮影面aと、Ｘ軸マイナス方向に画角を向けてブレード７３を撮影する撮影面bと、Ｘ軸プラス方向の撮影面c（撮影面a,bの背後に隠れたので図示省略）と、Ｙ軸マイナス方向の撮影面d（撮影面a,bの背後に隠れたので図示省略）とで、合計４面の撮影面を例示した。
なお、ブレード周囲の撮影面は、図３に示すように４つ設けても良いし、５つなどの４つに限定せずに設けても良い。いずれにしても、ブレード７３を複数方向から撮影することで、未撮影の箇所が発生しないようにする。

図４は、無人飛行体１０の設置場所を示す側面図である。
以下、（ステップ１）として、離陸およびブレード７３へ移動する工程を説明する。
風車７０の監視員は、風車７０の正面から一定距離Ｗだけ離した場所に無人飛行体１０を設置する。地表面から風車７０のナセル７２までの高さＨは、風車７０の機種によって一定である。そのため、事前に距離Ｗを決めておくことで、無人飛行体１０は自動的に風車７０のナセル７２の近傍まで移動する。

風車７０の監視員は、無人飛行体１０を風車７０の正面に設置したのち、制御装置２１へブレード７３の点検を指示する。制御装置２１は、無人飛行体１０のモータ駆動部１３に対して、飛行ルート情報を送信する。飛行ルート情報を受信した無人飛行体１０は、ブレード７３のナセル７２の近傍まで移動する。
飛行ルート情報は、無人飛行体１０を離陸させて撮影対象物（ブレード７３）の撮影位置まで効率的かつ高速に接近させるための情報である。この飛行ルート情報の作成は、既存の技術を用いてよい。

以下、（ステップ２）として、撮影開始地点までの移動工程を説明する。
図５は、ブレード７３のＲ軸に沿った飛行ルート（往動時のＦ１，復動時のＦ２）の移動を示す立体図である。ナセル７２の近傍まで移動した無人飛行体１０は、ブレード７３の第１端部であるナセル７２の近傍の基準位置（r=1）に移動する。この基準位置が飛行ルートＦ１の始点である。
なお、１枚の画像情報３１に対して、２つの情報（No.1,r=1など）が付加される。まず、第１付加情報（No.1,No.2,…No.100)は、その撮影位置で撮影される画像ごとにユニークな識別情報３２である。つまり、識別情報３２は画像の撮影順序に従って採番された情報ともいえる。

一方、第２付加情報（r=1,2,…50)は、ブレード７３の第１端部（r=1）から対向する第２端部（r=50）までのＲ軸に沿った撮影位置の特定情報である。rの値が小さいほどナセル７２の近傍側の位置を示し、rの値が大きいほどブレード７３の先端側の位置を示す。
つまり、同じ撮影位置r=1であっても、飛行ルートＦ１に従い撮影面aを撮影するときには識別情報３２（No.1）が付され、飛行ルートＦ２に従い撮影面bを撮影するときには識別情報３２（No.100）が付される。

これにより、ブレードごとの撮影位置情報を画像情報３１に付与することで、ドローンが往復動した場合にも、ブレード全体を正しく画面表示できる。例えば、撮影位置r=1が同じである２つの画像（識別情報３２＝No.1とNo.100）とを並べて表示するなど、点検に適した表示をしやすく画像情報３１を管理できる。

以下、（ステップ３）として、ブレード７３に接近して追従しながら撮影する工程を説明する。
図６は、図５の側面図である。第１端部（r=1）まで移動した無人飛行体１０は、往動時の飛行ルートＦ１に従い、Ｒ断面においてブレード７３から所定の離間距離Ｄを保持しながら、第２端部（r=50）まで移動する。この移動時では、撮影装置１１は、ブレード７３の所定部位（撮影面a）を所定の等間隔（No.1,2,…,50まで50枚の撮影ができる間隔）で撮影する。
このとき、制御装置２１は、モータ駆動部１３に対して所定の離間距離Ｄを指定しているため、無人飛行体１０はブレード７３に接近しすぎて衝突したり、ブレード７３から遠ざかりすぎて不明瞭な撮影画像を取得したりすることを予防できる。

図５に戻って、ブレード７３の先端に到達した無人飛行体１０は、今まで撮影していた撮影面aとは別の撮影面bに対して、復動時の飛行ルートＦ２に沿って同様に撮影を開始する。つまり、無人飛行体１０は、ブレード７３から所定の離間距離Ｄを保持しながら、基準位置に遠い第２端部（ブレード７３先端のNo.51）から第１端部（ナセル７２の根本のNo.100）へ戻る方向に移動するとともに、所定の等間隔で撮影する。

図７は、図３のＲ断面図である。
図５の説明では、第１端部（r=1）から第２端部（r=50）まで移動中に、同じ撮影面aを撮影し続ける飛行ルートＦ１を例示した。一方、図７では、同じＲ軸の撮影位置（例えばr=3）について、ブレード７３の周囲をＲ断面に沿って旋回することで、４回の撮影で４方向の撮影面の画像を取得するらせん状の飛行ルートＦ（立体図は図９で後記）を示す。
つまり、撮影面aを撮影する位置P1→撮影面bを撮影する位置P2→撮影面cを撮影する位置P3→撮影面dを撮影する位置P4の順に、撮影が行われる。飛行ルートＦは、ブレード７３から所定の離間距離Ｄを保持しながら移動するので、Ｒ断面図では円周運動として表現される。

Ｒ断面図では、ブレード７３は表面と裏面とを有する流線形の板形状として近似される。よって、無人飛行体１０は、ブレード７３の表面を位置P1,P2で撮影し、ブレード７３の裏面を位置P3,P4で撮影することで、両面を撮影できる。
なお、ブレード７３の表面を位置P1,P2で撮影する代わりに、位置Puで撮影してもよい。同様に、ブレード７３の裏面を位置P3,P4で撮影する代わりに、位置Pdで撮影してもよい。これにより、撮影回数を４回から２回に削減できる。

しかし、位置Puに無人飛行体１０を移動させてしまうと、その位置Puはブレード７３の軌道上（円周方向θ上）なので、ブレード７３の位置が現在のP0から位置Puに回転してしまうと、無人飛行体１０と衝突することが懸念される。
通常、点検作業時はブレード７３の回転方向θを油圧ブレーキで固定することで、ブレード７３が回転しないようにできる。しかし、油圧ブレーキの給電が電源消失時に断たれてしまうと、ブレード７３の意図しない回転を抑止できない場合もある。

そこで、図７では、ブレード７３の円周方向θ（点Pu,P0,Pdを通過する線）と、Ｒ断面図のブレード７３面の長手方向（点Px,P0,Pyを通過する線）とが90°で直交しているとすると、その直交に対して約45°になるように撮影位置P1,P2,P3,P4を設定した。換言すると、制御装置２１は、無人飛行体１０の移動範囲（撮影位置）をブレード７３の回転方向θの範囲外に設定した。
これにより、仮にブレード７３の現在位置がP0から、PuやPdに移動してしまっても、ブレード７３の撮影位置での衝突を回避できる。

図８は、図７のＲ断面図の変形例である。
図８では、風車７０の監視員は、ブレード７３のナセル７２に対する固定角度（点Px,P0,Pyを通過する線）を、図７の通常稼働時（円周方向θに直交）から少し右下がりになるように、点検前にずらしておく。そして、無人飛行体１０は、ブレード７３の表面を位置P5で撮影し、ブレード７３の裏面を位置P6で撮影する。
これにより、点検前後でブレード７３の角度を調節する手間は発生してしまうが、無人飛行体１０とブレード７３との撮影位置での衝突を回避でき、かつ、撮影枚数も適切に削減できる。

図９は、らせん状の飛行ルートＦを示す立体図である。
無人飛行体１０は、ブレード７３の周囲をらせん状に旋回しながら、ナセル７２の根本からブレード７３の先端までＲ軸を徐々に進行する飛行ルートＦを移動してもよい。図７で説明したように、同じ撮影位置（r=3など）では、位置P1,P2,P3,P4の合計４回の撮影で４方向の撮影面の画像を取得する。

以上、図５～図９を参照して、Ｒ軸に沿って往復する飛行ルートと、Ｒ軸の周囲をらせん状に進行する飛行ルートとを説明した。双方の飛行ルートに共通するのは、飛行ルート上のどの位置も、ブレード７３から所定の離間距離Ｄを保っていることである。そのため、制御装置２１は、所定の離間距離Ｄ、撮影面などの撮影パラメータ情報を無人飛行体１０に指示する。所定の離間距離Ｄは、ブレード７３の長手方向であるＲ軸に対して垂直な平面であるＲ断面上の撮影装置１１から、同じＲ断面上のブレード７３に向けて焦点が合う距離である。

なお、離間距離Ｄの取りうる範囲は、ピント調節が可能な範囲となるので、撮影パラメータ情報のf値（絞り値）に依存する。ピント調節が可能な範囲を広く（被写界深度を深く）したい場合には、f値を大きくすればよい。ピント調節が可能な範囲を狭く（被写界深度を浅く）したい場合には、f値を小さくすればよい。

図１０は、Ｒ軸の撮影位置r=1における撮影方法を示す側面図である。この側面図では、横軸をＲ断面（Ｘ軸およびＹ軸）とし、縦軸をＲ軸とする。
無人飛行体１０は、基準位置においてブレード７３から離間距離Ｄを保持する。そのため、撮影位置１０１Ｑの無人飛行体１０（撮影装置１１）は、ブレード７３を被写体としてオートフォーカス機能によりピントを調節することで、ブレード７３までの現在の離間距離１１１を求める。

現在の離間距離１１１が離間距離Ｄよりも接近している場合には、現在の離間距離１１１を広げる方向（図１０の右方向）に無人飛行体１０を移動させる。
現在の離間距離１１１が離間距離Ｄよりも離れている場合には、現在の離間距離１１１を狭める方向（図１０の左方向）に無人飛行体１０を移動させる。
現在の離間距離１１１が離間距離Ｄとほぼ一致する場合には、図１０の横軸方向について、無人飛行体１０の位置調整は完了する。これにより、カメラのピントが離間距離Ｄだけ離れたブレード７３に合うので、両者の衝突を回避するとともに、ブレード７３表面の鮮明な画像を取得することが可能である。

なお、撮影装置１１には、24mm広角レンズ、50mm標準レンズ、200mm望遠レンズなど、焦点距離が異なる複数のレンズから、所望の画角１０１Ｋを撮影できるレンズが装着される。画角１０１Ｋも撮影パラメータ情報の１つとして制御装置２１が無人飛行体１０に指定する。
それぞれの画角１０１Ｋをもとに、撮影中心１０１Ｐを含むＲ軸方向の撮影範囲１０１Ｄが決定される。なお、レンズには、焦点距離を所定範囲内で変更できるズームレンズと、焦点距離が固定された単焦点レンズとが存在する。

よって、撮影装置１１に24mm広角レンズなどを採用して１枚の撮影範囲１０１Ｄを広げることで、撮影枚数を削減して画像情報３１のデータ量を削減できる。一方、撮影装置１１に200mm望遠レンズなどを採用して１枚の撮影範囲１０１Ｄを狭めることで、撮影枚数は増えるものの画像情報３１として鮮明な画像を撮影し、点検の精度を向上できる。

図１１は、図１０の無人飛行体１０が撮影位置r=1からr=2に移動する場合の側面図である。
無人飛行体１０が撮影位置r=1からr=2に移動する際、撮影位置r=1での撮影範囲１０１Ｄと、撮影位置r=2での撮影中心１０２Ｐを含む撮影範囲１０２Ｄとの間の位置関係を検討する。
制御装置２１は、以下の（撮影方針１）または（撮影方針２）に示すような撮影パラメータ情報を無人飛行体１０に指定することで、適切な画像情報３１（複数枚の撮影画像）を無人飛行体１０に撮影させる。

（撮影方針１）第１の撮影範囲１０１Ｄと第２の撮影範囲１０２Ｄとの間で重複箇所は許容するが、未撮部分は発生させないように指示する。これにより、ブレード７３の撮影範囲が網羅されるので、点検漏れを予防できる。
（撮影方針２）第１の撮影範囲１０１Ｄと第２の撮影範囲１０２Ｄとの間で重複箇所を許容せず、未撮部分も発生させないように指示する。つまり、撮影範囲１０１Ｄの端部（図１１では上端）と、撮影範囲１０２Ｄの端部（図１１では下端）とが接するように撮影する。これにより、点検漏れを予防しつつ撮影枚数を削減できる。

そのため、撮影パラメータ情報は、（撮影方針１）または（撮影方針２）を示す情報と、撮影範囲１０１Ｄ、１０２Ｄを示す情報（画角１０１Ｋ、１０２Ｋ）とを含む。なお、一般的には画角１０１Ｋ＝画角１０２Ｋであるが、ズームレンズを用いて画角１０１Ｋ≠画角１０２Ｋとしてもよい。
このように、制御装置２１は、あらかじめ指定した撮影装置１１の撮影パラメータ情報（焦点距離と撮影画角との関係など）に合うように、無人飛行体１０を自律的に移動させる。これにより、GPS（Global Positioning System）信号や衝突回避センサを用いずに、ブレード７３に対する無人飛行体１０の位置を簡易に決定できる。
ここで、「自律的」な移動とは、制御装置２１からの指示（撮影パラメータ情報）を受けた無人飛行体１０が、その指示に合致するように移動することである。人間がリモコン等を介して操縦していないから無人飛行体１０が自律的に移動するとも言える。

以下、（ステップ４）として、目標位置へ着陸する工程を説明する。
無人飛行体１０は、撮影完了となった場合や残り飛行時間が僅かな場合、強風により無人飛行体１０の自律的な撮影飛行が困難となった場合、あるいは図示しない通信部を通じて監視員から帰還指令を受信した場合に、任意の地点へ着陸する。
着陸する地点は無人飛行体１０が離陸した地点に加えて、離陸地点とは異なる着陸候補地点をあらかじめ複数設定しておいてもよい。これにより、バッテリー状態に応じた残り飛行時間や劣環境状態により適した地点を判断して着陸地点を適宜変更することができ、安全性を高めることもできる。

このように撮影された画像情報３１は、撮影装置１１から伝送装置１２を介して、制御装置２１へ送信される。制御装置２１では、基準位置に近い位置から順番にユニークな識別情報３２を画像情報３１に付与して（図５のNo.1,2,…50など）、記憶部３０へ送信する。また、撮影装置１１の復動時には、基準位置に遠い位置から順番に識別情報３２を付与して（図５のNo.51,…99,100など）記憶部３０に送信される。

図１２は、画像情報３１に付与された識別情報３２に対応する管理情報の一例を示すテーブルである。
このテーブルは、記憶部３０に格納されており、第１列の識別情報３２（No.）ごとに以下の情報を対応付ける。
・撮影日時（テーブル第４列）
・撮影対象（第２列のサイト名、第３列の号機番号、第５列のブレードNo）。
・撮影対象の撮影範囲（第６列のブレード撮影位置であるＲ軸のr=1,2,…と、第７列の撮影面a,b,c,d）
・撮影画像の点検結果である損傷状態（第８列の損傷種類、第９列の損傷レベル）

例えば、テーブル１行目の管理情報は、2017年6月10日の撮影画像として、Ａサイトの1号機のブレードNo.1を被写体として撮影位置r=1（基準位置）の撮影面aを撮影した画像に、識別情報３２＝No.1を割り当てたことを示す。そして、この撮影画像の点検結果で得られる損傷状態として、レベル2の摩耗状態が付加されている。

なお、制御装置２１は、風車７０が有する複数枚のブレードのうちのブレードごとの特定情報（ブレードNo）を各画像情報３１に対して付与して記憶部３０に記憶する。記憶したブレードNoは、制御装置２１の診断処理において同じブレードごとの特定情報が付された画像情報３１同士を比較するときに参照される。
このように、ブレードごとに画像情報３１を取得することで、ある号機のブレード（例えば、1号機のブレードNo.1）と、他の号機のブレード（2号機のブレードNo.1）とを容易に比較して診断処理に活用できる。

また、点検結果を得るために、あらかじめ記憶部３０には、ブレード７３の正常状態を示す正常画像情報３３が格納されている。そして、制御装置２１は、同一の識別情報３２ごとに、撮影装置１１から取得した今回の点検で撮影した画像情報３１と、事前に用意した正常画像情報３３とを比較する。比較結果として両者が異なるときには、制御装置２１は、今回の点検で撮影した画像情報３１を異常と診断する診断処理を行う。そして、制御装置２１は、図１２のテーブルに対して、診断結果として損傷状態を追加する。

以上説明した実施例１において、以下のような変形例としてもよい。
（変形例１）基準位置r=1をナセル７２の近傍としたが（図１０）、ブレード７３の先端としてもよい。基準位置r=1をブレード７３の先端とした場合、図５の飛行ルートＦ１を示す矢印と、飛行ルートＦ２を示す矢印とで、それぞれ矢印の向きが逆になる。つまり、往動時の飛行ルートＦ１はブレード７３の先端からナセル７２の近傍へ移動し、復動時はナセル７２の近傍からブレード７３の先端へ移動する。

（変形例２）制御装置２１は、点検結果が正常な画像情報３１を過去の所定期間に取得して統計的手法に基づいて学習することで、風車７０の健全性を評価するための正常画像情報３３を生成してもよい。
統計的手法に基づいた学習とは、例えば同じ被写体の同じ撮影範囲を別々の撮影日時に撮影した画像集合に対して、それらの平均画像を学習結果として求める処理である。これにより、ユーザが制御装置２１に正常画像情報３３を与えなくても、過去の期間に取得した画像情報３１から正常画像情報３３を生成できる。

実施例２は、無人飛行体１０が撮影した画像情報３１を表示部４０へ表示させるための構成である。
図１３は、実施例２の監視システム１００を示す構成図である。図１の監視システム１００と同様の構成については、その説明を省略する。図１３の監視システム１００は、図１の構成から入力部２２と、ルール設定部２３と、表示制御部２４とを追加した。

入力部２２は、ブレード７３の画像情報３１を表示部４０へ表示させる際の画面表示ルールなどの各種情報を点検者に入力させる入力手段である。入力手段は、例えば、キーボード、マウス、タッチパネルなどである。
ルール設定部２３は、入力部２２から受けた画面表示ルールを表示制御部２４に設定する。表示制御部２４は、設定された画面表示ルールに基づき、ブレード７３の画像情報３１を表示部４０に表示させる（詳細は図１４－図１６）。

図１４は、第１の画面表示ルールを指定した場合の表示画面図である。
第１の画面表示ルール２０１では、Ａサイトにおける1号機のブレードNo.1を撮影面aで撮影した画像集合が表示対象として指定されており、さらに、正常画像情報３３との比較表示も指定されている。
表示制御部２４は、第１の画面表示ルール２０１に合致した画像情報３１を画像集合２０２として表示し、第１の画面表示ルール２０１に合致した正常画像情報３３を画像集合２０３として、１つの画面２００内の左右に分割して表示する。

なお、画面２００内の縦方向は撮影位置（r=1,2,…）を示し、横方向は画像集合２０２の撮影日時を示す。つまり、同じ撮影位置の画像情報３１と、正常画像情報３３とが左右の対応する位置に並べて表示される。
このように、同じ撮影面aの画像情報３１および正常画像情報３３を比較して表示させることで、その表示を閲覧した点検者は、ブレード７３の損傷状態を容易に確認できる。また、制御装置２１は、診断処理の結果として画像情報３１ごとに正常であるか異常であるかを区別して、表示部４０に表示させてもよい（図１４では正常の結果を図示）。これにより、点検者は診断結果を画面２００で分かりやすく把握できる。

図１５は、第２の画面表示ルールを指定した場合の表示画面図である。
第２の画面表示ルール２１１では、図１２の管理情報の一部（撮影日時、サイト名、号機番号、ブレードNo）として、2017年6月10日に撮影された、Ａサイトの1号機におけるブレードNo.1の画像集合が表示対象として指定されている。さらに、撮影面a～dごとの比較表示も指定されている。
表示制御部２４は、第２の画面表示ルール２１１に合致した画像情報３１を撮影面a～dごとに分けて、１つの画面２１０内に表示させる。具体的には、表示制御部２４は、画面２１０内の横方向にそれぞれの撮影面a～dを並べ、画面２１０内の縦方向にブレード７３の撮影位置をr＝1（基準位置）から順に分割して表示させる。

図１６は、第３の画面表示ルールを指定した場合の表示画面図である。
第３の画面表示ルール２２１では、図１２の管理情報の一部（サイト名、号機番号、ブレードNo）として、Ａサイトの1号機におけるブレードNo.1を撮影した画像集合が表示対象として指定されている。さらに、撮影日時ごとの比較表示も指定されている。

表示制御部２４は、第３の画面表示ルール２２１に合致した画像情報３１を撮影日時ごとに分けて、１つの画面２２０内に表示させる。具体的には、表示制御部２４は、画面２２０内の横方向にそれぞれの撮影日時を並べ、画面２２０内の縦方向にブレード７３の撮影位置をr＝1（基準位置）から順に分割して表示させる。
このように、同じブレード７３の画像情報３１を時系列ごとに分割して表示させることで、ブレード７３の損傷状況の過程を、点検者が容易に確認できる。

図１７は、点検結果として正常であるか異常であるか区別した場合の表示画面図である。
図１５ではすべての表示画像が正常な場合を例示したが、一部の表示画像にだけ損傷が写っていることもある。その場合、表示制御部２４は、識別情報３２ごとの画像情報３１に対して、損傷の説明情報を併せて表示してもよい。

表示制御部２４は、画面２３０内の第１表示２３１として、同じブレード７３の同じ撮影位置を異なる時刻で撮影した画像情報３１を横に並べて表示する。各表示画像の下には、2018/4/1などの撮影日と、正常または異常の診断結果とい、異常の場合の損傷度合い（1%～100%で数値が大きいほど損傷が深刻）とが表示される。ここでは、2018/4/1には正常であったブレード７３が、2018/10/1には軽度の損傷２３１ａが発生し、2019/4/1には重度の損傷２３１ｂへと損傷度合いが進行している。
そのため、制御装置２１は、診断処理の結果として異常とした画像情報３１について同じ撮影位置のものを時系列で記憶部３０に記憶し、その時系列で記憶した同じ撮影位置の画像情報３１を比較することで損傷状態の進行度合いを算出する。

表示制御部２４は、画面２３０内の第２表示２３２として、異なるブレード７３の対応する撮影位置（例えばr=5）を同じ時刻に撮影した画像情報３１を横に並べて表示する。
ここでは、Aサイト1号機の損傷２３２ａと、XサイトN号機の損傷２３２ｂとで、同様の損傷が発見されている。このように、第１表示２３１または第２表示２３２により、ブレード全体のうちの損傷箇所を容易に把握できる。

以上説明した実施例２において、同じブレード７３の画像情報３１を撮影位置（r=1,2,…）に沿って縦方向に並べて表示させる画面でも、横方向に有益な比較対象を並べて点検者に比較させる。これにより、損傷の発見などの点検を１つの画面内で効率的に実現できる。

１０ 無人飛行体
１１ 撮影装置
１２ 伝送装置
１３ モータ駆動部
２１ 制御装置
２２ 入力部
２３ ルール設定部
２４ 表示制御部
３０ 記憶部
３１ 画像情報
３２ 識別情報
３３ 正常画像情報
４０ 表示部
７０ 風車（風力発電設備）
７１ タワー
７２ ナセル
７３ ブレード
１００ 監視システム

上記の課題を解決するため、本発明の監視システムは以下の特徴を有する。
本発明は、風力発電設備を撮影した画像情報に基づき、前記風力発電設備を点検する監視システムであって、
前記風力発電設備を構成するブレードの前記画像情報を撮影する撮影装置と、前記撮影装置に前記画像情報を撮影させるように制御するとともに撮影した前記画像情報を記憶部に記憶する制御装置と、を備え、
前記制御装置が、
前記ブレードの前記画像情報を撮影するときの、前記ブレードの長手方向であるＲ軸に対して垂直な平面をＲ断面とした際に、Ｒ断面上における前記撮影装置から前記ブレードまでの距離である所定の離間距離と、前記撮影装置から前記ブレードに向けて撮影するときの撮影面及び画角とを含む撮影パラメータ情報を前記撮影装置に指示することで、前記所定の離間距離と前記撮影面と前記画角とに合う撮影位置に基づいて前記撮影装置を自律的に移動させて、前記ブレードの前記画像情報を前記撮影装置に撮影させることを特徴とする。
その他の手段は、後記する。

上記の課題を解決するため、本発明の監視システムは以下の特徴を有する。
本発明は、風力発電設備を撮影した画像情報に基づき、前記風力発電設備を点検する監視システムであって、
前記風力発電設備を構成するブレードの前記画像情報を撮影する撮影装置と、前記撮影装置に前記画像情報を撮影させるように制御するとともに撮影した前記画像情報およびその画像情報に対する診断処理の結果を記憶部に記憶する制御装置と、前記診断処理の結果を表示する表示部とを備え、
前記制御装置が、
前記ブレードの前記画像情報を撮影するときの、前記ブレードの長手方向であるＲ軸に対して垂直な平面をＲ断面とした際に、Ｒ断面上における前記撮影装置から前記ブレードまでの距離である所定の離間距離と、前記撮影装置から前記ブレードに向けて撮影するときの撮影面及び画角とを含む撮影パラメータ情報を前記撮影装置に指示することで、前記所定の離間距離と前記撮影面と前記画角とに合う撮影位置に基づいて前記撮影装置を自律的に移動させて、前記ブレードの前記画像情報を前記撮影装置に撮影させ、
あらかじめ前記記憶部に記憶した前記ブレードの正常状態を示す正常画像情報と、今回の点検で撮影した前記画像情報とを比較し、双方が異なるときに今回の点検で撮影した前記画像情報を異常とする前記診断処理を行い、前記診断処理の結果として前記画像情報ごとに正常であるか異常であるかを区別し、かつ、異常であるときには前記ブレードの摩耗状態または前記ブレードの剥離状態に損傷種類を分類して、その分類結果を第１の画面表 示として前記表示部に表示させ、
前記診断処理の結果として異常とした前記画像情報について同じ撮影位置のものを時系列で前記記憶部に記憶し、その時系列で記憶した同じ撮影位置の前記画像情報を比較することで損傷状態である前記損傷種類の進行度合いを算出するとともに、その進行度合いを第２の画面表示として前記表示部に表示させ、
前記風力発電設備が有する複数枚の前記ブレードのうちの前記ブレードごとの特定情報を各前記画像情報に対して付与して前記記憶部に記憶し、前記診断処理において同じ前記ブレードごとの特定情報が付された前記画像情報同士を比較するとともに、その比較結果を第３の画面表示として前記表示部に表示させ、
前記表示部は、前記第１の画面表示と、前記第２の画面表示と、前記第３の画面表示とを一画面で同時に表示することを特徴とする。
その他の手段は、後記する。

Claims (13)

1. 風力発電設備を撮影した画像情報に基づき、前記風力発電設備を点検する監視システムであって、
   前記風力発電設備を構成するブレードの前記画像情報を撮影する撮影装置と、前記撮影装置に前記画像情報を撮影させるように制御するとともに撮影した前記画像情報を記憶部に記憶する制御装置と、を備え、
   前記制御装置は、前記ブレードの前記画像情報を撮影するときの撮影パラメータ情報を前記撮影装置に指示することで、前記撮影パラメータ情報に合致した撮影位置まで前記撮影装置を移動させてから前記画像情報を撮影させ、
   前記撮影パラメータ情報には、前記ブレードの長手方向であるＲ軸に対して垂直な平面であるＲ断面上の前記撮影装置から、同じ前記Ｒ断面上の前記ブレードに向けて焦点が合う離間距離を含めることを特徴とする
   監視システム。
2. 前記制御装置は、前記撮影装置から前記ブレードに向けて撮影するときの画角を前記撮影パラメータ情報に含めて前記撮影装置に指示し、
   前記撮影装置は、撮影位置に移動して指示された画角で前記ブレードを撮影する工程について、第１の画像情報と第２の画像情報とを続けて撮影するときに、第１の撮影範囲と第２の撮影範囲とで前記ブレードの未撮部分を作らないような撮影位置まで移動することを特徴とする
   請求項１に記載の監視システム。
3. 前記制御装置は、前記Ｒ断面上で前記ブレードに向けて撮影するときの複数の撮影面を前記撮影パラメータ情報に含めて前記撮影装置に指示し、
   前記撮影装置は、前記ブレードの第１端部から対向する第２端部までを前記Ｒ軸方向に沿って移動しながら続けて第１の撮影面を撮影し、その後に、前記ブレードの第２端部から第１端部までを前記Ｒ軸方向に沿って移動しながら続けて第２の撮影面を撮影することを特徴とする
   請求項１に記載の監視システム。
4. 前記制御装置は、前記ブレードの第１端部から第２端部までの前記Ｒ軸方向の位置情報を示す撮影位置と、撮影順序ごとに採番した識別情報とを各前記画像情報に対して付与して前記記憶部に記憶することを特徴とする
   請求項３に記載の監視システム。
5. 前記制御装置は、前記Ｒ断面上で前記ブレードに向けて撮影するときの複数の撮影面を前記撮影パラメータ情報に含めて前記撮影装置に指示し、
   前記撮影装置は、前記Ｒ断面上で前記ブレードの周囲を旋回しながら複数の撮影面を連続して撮影しつつ、前記ブレードの前記Ｒ軸方向に向かって移動するらせん状の飛行ルートに沿って移動しながら撮影することを特徴とする
   請求項１に記載の監視システム。
6. 前記制御装置は、前記Ｒ断面上で前記ブレードの回転方向の範囲外に、複数の撮影面を撮影するための各撮影位置を設定することを特徴とする
   請求項５に記載の監視システム。
7. 前記制御装置は、あらかじめ前記記憶部に記憶した前記ブレードの正常状態を示す正常画像情報と、今回の点検で撮影した前記画像情報とを比較し、双方が異なるときに今回の点検で撮影した前記画像情報を異常とする診断処理を行うことを特徴とする
   請求項１に記載の監視システム。
8. 前記監視システムは、さらに、表示部を備え、
   前記制御装置は、前記診断処理の結果として前記画像情報ごとに正常であるか異常であるかを区別して、前記表示部に表示させることを特徴とする
   請求項７に記載の監視システム。
9. 前記制御装置は、前記診断処理の結果として異常とした前記画像情報について同じ撮影位置のものを時系列で前記記憶部に記憶し、その時系列で記憶した同じ撮影位置の前記画像情報を比較することで損傷状態の進行度合いを算出するとともに、その進行度合いを前記表示部に表示させることを特徴とする
   請求項８に記載の監視システム。
10. 前記制御装置は、点検結果が正常な前記画像情報を過去の所定期間に取得して統計的手法に基づいて学習することで、前記風力発電設備の健全性を評価するための前記正常画像情報を生成することを特徴とする
    請求項７に記載の監視システム。
11. 前記制御装置は、前記風力発電設備が有する複数枚の前記ブレードのうちの前記ブレードごとの特定情報を各前記画像情報に対して付与して前記記憶部に記憶し、前記診断処理において同じ前記ブレードごとの特定情報が付された前記画像情報同士を比較することを特徴とする
    請求項７に記載の監視システム。
12. 前記撮影装置および伝送装置は無人飛行体に搭載されており、
    前記無人飛行体が飛行状態において前記撮影装置が前記ブレードを撮影した前記画像情報を、前記伝送装置から前記制御装置に伝送することを特徴とする
    請求項９に記載の監視システム。
13. 風力発電設備を撮影した画像情報に基づき、前記風力発電設備を点検する監視方法であって、
    監視システムは、撮影装置と、制御装置と、を備えており、
    前記撮影装置は、前記風力発電設備を構成するブレードの前記画像情報を撮影し、
    前記制御装置は、
    前記撮影装置に前記画像情報を撮影させるように制御するとともに撮影した前記画像情報を記憶部に記憶し、
    前記ブレードの前記画像情報を撮影するときの撮影パラメータ情報を前記撮影装置に指示することで、前記撮影パラメータ情報に合致した撮影位置まで前記撮影装置を移動させてから前記画像情報を撮影させ、
    前記撮影パラメータ情報には、前記ブレードの長手方向であるＲ軸に対して垂直な平面であるＲ断面上の前記撮影装置から、同じ前記Ｒ断面上の前記ブレードに向けて焦点が合う離間距離を含めることを特徴とする
    監視方法。

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