JP2023130749A - Inspection device - Google Patents

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聡史 浅井
Satoshi Asai
俊至 田中
Shunji Tanaka
倫生 石井
Michio Ishii
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Abstract

To provide an inspection device capable of solving a problem of conventional technology without relying on a diver as well as grasping a position of a detected abnormal place and the like.SOLUTION: An inspection device for inspecting an ocean wind power generation facility includes an unmanned probe, image acquiring means, and underwater positioning means. The underwater positioning means has a transceiver installed on the ocean wind power generation facility and measures the position of the unmanned probe when the image acquiring means captures based on a signal received by the transceiver. Then, the state of exterior appearance of each facility composing the ocean wind power generation facility can be determined from an inspection image included in video acquired by the image acquiring means.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本願発明は、洋上風力発電施設の点検技術に関するものであり、より具体的には、遠隔操作によって水中を移動可能な無人探査機を利用して洋上風力発電施設の各要素を点検することができる点検装置に関するものである。 The present invention relates to an inspection technique for an offshore wind power generation facility, and more specifically, it is possible to inspect each element of an offshore wind power generation facility using an unmanned exploration vehicle that can move underwater by remote control. This relates to inspection equipment.

我が国における電力消費量は、2008年の世界的金融危機の影響により一旦は減少に転じたものの、オイルショックがあった1973年以降継続的に増加しており、1973年度から2007年度の間には2.6倍にまで拡大している。その背景には、生活水準の向上に伴うエアコンや電気カーペットといったいわゆる家電製品の普及、あるいはオフィスビルの増加に伴うOA(Office Automation)機器や通信機器の普及などが挙げられる。 Although electricity consumption in Japan temporarily began to decline due to the effects of the global financial crisis in 2008, it has continued to increase since the oil crisis in 1973, and between 1973 and 2007, It has expanded to 2.6 times. The reasons behind this include the spread of so-called home appliances such as air conditioners and electric carpets as living standards improve, and the spread of office automation (OA) equipment and communication equipment as the number of office buildings increases.

これまで、莫大な量の電力需要を主に支えてきたのは、石油、石炭等いわゆる化石燃料による発電であった。ところが近年、化石燃料の枯渇化問題や、地球温暖化に伴う環境問題が注目されるようになり、これに応じて発電方式も次第に変化してきた。その結果、先に説明した1973年頃には、石油、石炭による発電が全体の約90%を占めていたのに対し、2010年にその割合は66%まで減少している。代わりに増加したのが全体の約10%強(2010年)を占めている原子力発電である。原子力発電は、従来の発電方式に比べ温室効果ガスの削減効果が顕著であるうえ、低コストで電力を提供できることから、我が国の電力需要にも大きく貢献してきた。 Up until now, the huge demand for electricity has been mainly supported by power generation using so-called fossil fuels such as oil and coal. However, in recent years, the depletion of fossil fuels and environmental problems associated with global warming have attracted attention, and power generation methods have gradually changed in response. As a result, while around 1973, as mentioned earlier, oil and coal-based power generation accounted for approximately 90% of the total power generation, by 2010 that proportion had decreased to 66%. Instead, nuclear power generation, which accounted for just over 10% of the total (in 2010), has increased. Nuclear power generation has a significant effect on reducing greenhouse gas emissions compared to conventional power generation methods, and because it can provide electricity at low cost, it has greatly contributed to Japan's electricity demand.

また、温室効果ガスの排出を抑制することができるという点において、再生可能エネルギーによる発電方式も採用されるようになっている。この再生可能エネルギーは、太陽光や風力、地熱、中小水力、木質バイオマスなど文字どおり再生することができるエネルギーであり、温室効果ガスの排出を抑え、また国内で生産できることから、有望な低炭素エネルギーとして期待されている。 Furthermore, power generation methods using renewable energy are increasingly being adopted because they can reduce greenhouse gas emissions. This renewable energy is energy that can literally be regenerated, such as sunlight, wind, geothermal, small and medium-sized hydropower, and woody biomass.It is a promising low-carbon energy source because it reduces greenhouse gas emissions and can be produced domestically. It is expected.

再生可能エネルギーのうち特に風力を利用した発電方式は、電気エネルギーの変換効率が高いという特長を備えている。一般に、太陽光発電の変換効率は約20%、木質バイオマス発電は約20%、地熱発電は10~20%とされているのに対して、風力発電は20~40%とされているように、他の発電方法よりも高効率でエネルギーを電気に変換できる。また、太陽光発電とは異なり昼夜問わず発電することができることも風力発電の特長である。このような特徴を備えていることもあって、風力発電は既にヨーロッパで主要な発電方法として多用されており、我が国でも「エネルギーミックス」の取り組みにおいて2030年には電源構成のうち1.7%を担うことを目指している。 Among renewable energies, power generation methods that use wind power in particular have the advantage of high conversion efficiency of electrical energy. In general, the conversion efficiency of solar power generation is said to be about 20%, woody biomass power generation is about 20%, geothermal power generation is 10-20%, while wind power generation is said to be 20-40%. , can convert energy into electricity with higher efficiency than other power generation methods. Another feature of wind power generation is that, unlike solar power generation, it can generate electricity day and night. Due to these characteristics, wind power generation is already widely used as a main power generation method in Europe, and in Japan, it is expected to account for 1.7% of the power source mix in 2030 in efforts to improve the energy mix. We aim to take on the role of

風力発電はその設置場所によって陸上風力発電と洋上風力発電に大別され、このうち陸上風力発電は洋上風力発電に比べ設置が容易であり、したがってそのコストも抑えることができるといった特長を備えている。一方、洋上風力発電は、陸上風力発電が抱える騒音問題が生ずることがなく、また転倒等による被害リスクも回避でき、なにより陸上に比して大きな風力を安定的に得ることができるという特長を備えている。世界第6位の排他的経済水域を持つ我が国は、洋上風力発電にとって適地であり、将来的には再生可能エネルギーの有望な産出地となり得ると考えられる。 Wind power generation is broadly divided into onshore wind power generation and offshore wind power generation, depending on the installation location.Of these, onshore wind power generation has the advantage of being easier to install than offshore wind power generation, and therefore can reduce costs. . On the other hand, offshore wind power generation does not suffer from the noise problems that land-based wind power generation has, it also avoids the risk of damage from falls, etc., and above all, it has the advantage of being able to stably obtain a large amount of wind power compared to land-based wind power generation. We are prepared. Japan, which has the world's sixth largest exclusive economic zone, is a suitable location for offshore wind power generation, and is thought to have the potential to become a promising source of renewable energy in the future.

また洋上風力発電は、その設置場所によって異なる形式が採用され、50m以浅の海域では着床式洋上風力発電が適しており、50m以深の海域では浮体式洋上風力発電が適しているとされている。このうち浮体式洋上風力発電は、海水に浮かべる浮体を利用するものであり、係留索で繋がれた浮体上に発電機構を設置し、この発電機構によって発電する方式である。なお浮体形式には、バージ型、セミサブ型、スパー型、緊張係留型(TLP:Tension Leg Platform)などが挙げられる。 In addition, different types of offshore wind power generation are adopted depending on the installation location, with fixed offshore wind power generation being suitable for waters shallower than 50 meters, and floating offshore wind power generation being suitable for waters deeper than 50 meters. . Among these, floating offshore wind power generation uses floating bodies floating in seawater, and is a method in which a power generation mechanism is installed on the floating body connected with mooring ropes, and the power generation mechanism generates electricity. Examples of floating body types include barge type, semi-sub type, spar type, and tension leg platform (TLP) type.

図8は、スパー型の洋上風力発電施設を模式的に示す側面図である。この図に示すようにスパー型の洋上風力発電施設は、海中に浮かべるスパー型浮体と、その上に設置されるタワーやローター、ナセルなどを含んで構成される。タワーはローターやナセルを支持する構造体であり、さらにスパー型浮体がタワーの基礎として機能している。そしてブレード(羽根)とハブからなるローターによって風を動力に変換し、増速機や発電機、変圧器などを含むナセルによって動力を電気に変換して、電力ケーブル(ダイナミックケーブルと海底ケーブル)を通じて陸域まで送電するわけである。なおスパー型浮体は、カテナリー(懸垂線)形状とされた係留索の自重によって係留されるのが一般的である。 FIG. 8 is a side view schematically showing a spar type offshore wind power generation facility. As shown in this figure, a spar-type offshore wind power generation facility consists of a spar-type floating body floating in the sea, and a tower, rotor, nacelle, etc. installed on top of the spar-type floating body. The tower is a structure that supports the rotor and nacelle, and a spar-type floating body serves as the foundation of the tower. The rotor, which consists of blades and a hub, converts the wind into power, and the nacelle, which includes a speed increaser, generator, and transformer, converts the power into electricity, which is then transmitted through power cables (dynamic cables and submarine cables). This means that electricity is transmitted to land areas. Note that spar-type floating bodies are generally moored by the weight of catenary-shaped mooring lines.

欧州ではいち早く洋上風力への取り組みがなされており、特に遠浅の海域が拡がる北海沿岸では既に着床式洋上風力発電によるウィンドファームが建設されている。これに対して我が国は、欧州のように着床式洋上風力に適した遠浅の海域に恵まれていないため、浮体式洋上風力発電が有力である。実際、近年では浮体式洋上風力発電について積極的に検討する動きがあり、実証実験を行うなど実現に向けたプロジェクトなども進められているところである。また、浮体式洋上風力発電に関する新たな技術も提案されており、例えば特許文献1ではスパー型浮体を製造するための効果的な技術を、特許文献2ではスパー型浮体を海上で立起こすための効果的な技術を提案している。 Europe has been among the first to tackle offshore wind power generation, and wind farms using fixed-type offshore wind power generation have already been constructed, especially along the North Sea coast where there is a wide range of shallow waters. In Japan, on the other hand, unlike Europe, we are not blessed with shallow sea areas suitable for fixed offshore wind power generation, so floating offshore wind power generation is a promising option. In fact, in recent years there has been a movement to actively consider floating offshore wind power generation, and projects such as demonstration experiments are underway to make it a reality. New technologies related to floating offshore wind power generation have also been proposed; for example, Patent Document 1 describes an effective technique for manufacturing a spar-type floating body, and Patent Document 2 describes an effective technique for manufacturing a spar-type floating body on the sea. We are proposing effective techniques.

特開2022-001474号公報Japanese Patent Application Publication No. 2022-001474 特開2022-014509号公報Japanese Patent Application Publication No. 2022-014509

洋上風力発電は当然ながら長期にわたって電力を供給することが求められ、すなわちその施設は長期にわたって運用されることとなる。したがって、洋上風力発電施設は健全な状態が維持されなければならず、そのためには定期的あるいは臨時的な点検が欠かせない。例えば、「浮体式洋上風力発電設備に関するガイドライン(一般財団法人日本海事協会)」では、運用後に定期検査や臨時点検を実施することと規定しており、浮体施設と海底係留点の設置位置の確認や、係留ライン全長の現状検査、係留ラインに対する衰耗量の計測など、種々の点検項目を示している。またこのガイドラインでは、水中カメラ及び水中テレビ操作に熟練したダイバー、又は承認された水中検査用ロボットを当てなければならないと規定している。 Offshore wind power generation is naturally required to supply electricity over a long period of time, meaning that the facility will be operated for a long period of time. Therefore, offshore wind power generation facilities must be maintained in a healthy condition, and regular or temporary inspections are essential for this purpose. For example, the "Guidelines for Floating Offshore Wind Power Generation Facilities (Nippon Kaiji Kyokai)" stipulates that regular inspections and extraordinary inspections should be conducted after operation, and confirmation of the installation locations of floating facilities and seabed mooring points. It shows various inspection items, such as current status inspection of the entire length of the mooring line, and measurement of the amount of wear and tear on the mooring line. The guidelines also stipulate that underwater cameras and underwater televisions must be operated by skilled divers or approved underwater inspection robots.

ところが、上記したガイドラインを含め従来の点検手法では、点検した位置を把握する技術について具体的に提示されることがなかった。そのため、ダイバーや水中検査用ロボットが異常個所を検出してその画像を取得できたとしても、その位置を特定することができないためその対策を講じることは難しい。作業船に衛星測位システム(GNSS:Global Navigation Satellite System)の衛星受信機を搭載し、その作業船を基準として測位することも考えられるが、点検を行うたびに作業船を出航させる必要があり、点検を開始するまでの迅速性に欠けるうえ、低コスト化にもつながらない。 However, in conventional inspection methods including the above-mentioned guidelines, techniques for determining the inspected position have not been specifically presented. Therefore, even if a diver or an underwater inspection robot is able to detect an abnormal location and obtain an image thereof, it is difficult to take countermeasures because the location cannot be specified. It is possible to install a satellite receiver for a Global Navigation Satellite System (GNSS) on a work boat and use that work boat as a reference for positioning, but this would require the work boat to depart each time an inspection is carried out. In addition to lacking speed in starting inspections, it also does not lead to cost reductions.

また、ダイバーによる点検に関しても、いくつか問題を指摘することができる。浮体式洋上風力発電のスパー型浮体は喫水が100m程度になることもあり、これをダイバーが網羅的に確認することは極めて困難であり、そもそも潜水制限による作業効率の低下や安全性の問題もある。さらに、海底係留点(アンカー)の設置位置を確認するためには、海底付近まで潜水する必要があるが、ダイバーの安全性を考えるとこれも現実的ではない。ダイバーに頼ることなく施設ごとに点検装置を常設することも考えられるが、台風時など気象海象条件が厳しい状況になるたびにその点検装置が故障したり損傷したりすることが考えられ、この点検手法も妥当とは言えない。 Additionally, some issues can be pointed out regarding inspections by divers. The spar-type floating bodies used for floating offshore wind power generation can have a draft of around 100 meters, making it extremely difficult for divers to comprehensively check this, and in the first place, there are problems with reduced work efficiency and safety due to diving restrictions. be. Furthermore, in order to confirm the installation position of the seabed mooring point (anchor), it is necessary to dive close to the seabed, but this is also not realistic when considering the safety of the diver. It is possible to permanently install inspection equipment at each facility without relying on divers, but the inspection equipment may break down or be damaged each time the weather and sea conditions become severe, such as during a typhoon, so this inspection method is not recommended. can't be said to be reasonable either.

本願発明の課題は、従来技術が抱える問題を解決することであり、すなわち、ダイバーに頼ることなく、しかも検出した異常個所等の位置を把握することができる点検装置を提供することである。 An object of the present invention is to solve the problems faced by the prior art, that is, to provide an inspection device that can determine the location of a detected abnormality without relying on a diver.

本願発明は、遠隔操作によって水中を移動する無人探査機を利用するとともに、水中で移動する無人探査機の位置を測定しながら点検を行う、という点に着目してなされたものであり、これまでにない発想に基づいて行われたものである。 The present invention has been made by focusing on the use of an unmanned probe that moves underwater by remote control, and also performs inspections while measuring the position of the unmanned probe that moves underwater. This was done based on a completely new idea.

本願発明の点検装置は、洋上風力発電施設を点検する装置であって、無人探査機と画像取得手段、水中測位手段を備えたものである。このうち無人探査機は、遠隔操作によって水中を移動可能な手段である。また、画像取得手段は、無人探査機に搭載され静止画や動画を取得する手段、水中測位手段は、水中で移動する無人探査機の位置を測定する手段である。水中測位手段は、洋上風力発電施設(特に、浮体)に設置される送受信機(無人探査機に対して信号を発信するとともに無人探査機からの信号を受信する機器)を有しており、送受信機が受信した信号に基づいて画像取得手段が撮影したときの無人探査機の位置を測定する。そして、画像取得手段によって取得された動画(あるいは、静止画)に含まれる点検画像から、洋上風力発電施設を構成する各施設(例えば、浮体)の外観の状況を判定することができる。 The inspection device of the present invention is a device for inspecting an offshore wind power generation facility, and includes an unmanned probe, an image acquisition device, and an underwater positioning device. Among these, unmanned exploration vehicles are means that can move underwater by remote control. Further, the image acquisition means is a means mounted on the unmanned exploration vehicle to acquire still images and moving images, and the underwater positioning means is means for measuring the position of the unmanned exploration vehicle moving underwater. Underwater positioning means has a transmitter/receiver (equipment that sends signals to the unmanned probe and receives signals from the unmanned probe) installed on the offshore wind power generation facility (particularly on a floating body), and transmits and receives signals from the unmanned probe. The position of the unmanned probe is measured based on the signal received by the unmanned probe when the image acquisition means takes the image. Then, the external appearance of each facility (for example, a floating body) constituting the offshore wind power generation facility can be determined from the inspection image included in the moving image (or still image) acquired by the image acquisition means.

本願発明の点検装置は、画像解析手段をさらに備えたものとすることもできる。この画像解析手段は、機械学習によって構築された学習済みモデルに、点検画像を入力することによって、洋上風力発電施設を構成する各施設(例えば、浮体)の異常個所を自動検出する手段である。 The inspection device of the present invention may further include image analysis means. This image analysis means automatically detects abnormalities in each facility (for example, a floating body) that constitutes an offshore wind power generation facility by inputting an inspection image into a trained model constructed by machine learning.

本願発明の点検装置は、浮体に設置される衛星受信手段を、さらに備えたものとすることもできる。この場合、全球測位衛星システムによって算出された衛星受信手段の位置と送受信機が受信した信号に基づいて無人探査機の位置(例えば、日本測地系や世界測地系の座標)が求められる。 The inspection device of the present invention may further include a satellite receiving means installed on the floating body. In this case, the position of the unmanned probe (for example, the coordinates of the Japanese geodetic system or the world geodetic system) is determined based on the position of the satellite receiving means calculated by the global positioning satellite system and the signal received by the transceiver.

本願発明の点検装置は、無人探査機に搭載されるレーザ照射手段を、さらに備えたものとすることもできる。このレーザ照射手段は、あらかじめ定められた幅で2条のレーザを照射する手段である。この場合、画像取得手段は、レーザ照射手段によってレーザが照射された洋上風力発電施設(浮体)の係留索の画像を取得する。そして、画像取得手段が取得した画像中の係留索と2条のレーザを照らし合わせることによって、係留索の衰耗の程度を判定することができる。 The inspection device of the present invention may further include a laser irradiation means mounted on an unmanned exploration vehicle. This laser irradiation means is a means for irradiating two laser beams with a predetermined width. In this case, the image acquisition means acquires an image of the mooring line of the offshore wind power generation facility (floating body) irradiated with laser by the laser irradiation means. Then, by comparing the mooring rope in the image acquired by the image acquisition means with the two laser beams, the degree of wear and tear of the mooring rope can be determined.

本願発明の点検装置は、無人探査機に搭載され傾斜センサを有する傾斜測定手段を、さらに備えたものとすることもできる。オペレータは、画像取得手段で取得された画像を確認しながら遠隔操作することによって、傾斜センサの位置と姿勢を制御することができる。そして、オペレータが洋上風力発電施設(浮体)の係留索に傾斜センサを接近させるとともに、係留索の傾斜に合わせるように傾斜センサを傾けることによって、係留索の傾斜を測定することができる。 The inspection device of the present invention may further include a tilt measuring means that is mounted on an unmanned exploration vehicle and has a tilt sensor. The operator can control the position and orientation of the tilt sensor by remotely operating the tilt sensor while checking the image acquired by the image acquisition means. The inclination of the mooring line can be measured by the operator bringing the inclination sensor close to the mooring line of the offshore wind power generation facility (floating body) and tilting the inclination sensor to match the inclination of the mooring line.

本願発明の点検装置は、無人探査機に搭載される磁気探査手段を、さらに備えたものとすることもできる。この磁気探査手段は、洋上風力発電施設(浮体)の係留索に取り付けられたアンカーを検知することができる手段である。この場合、水中測位手段は、磁気探査手段がアンカーを検知したときの無人探査機の位置を測定可能である。そして、磁気探査手段と水中測位手段によって、アンカーの設置位置を測定することができる。 The inspection device of the present invention may further include magnetic exploration means mounted on an unmanned exploration vehicle. This magnetic exploration means is a means that can detect an anchor attached to a mooring line of an offshore wind power generation facility (floating body). In this case, the underwater positioning means can measure the position of the unmanned probe when the magnetic exploration means detects the anchor. Then, the installation position of the anchor can be measured by the magnetic exploration means and the underwater positioning means.

本願発明の点検装置は、洋上風力発電施設(特に、浮体)のうち水中に位置する部分に無人探査機を収容する格納庫が設けられたものとすることもできる。この場合、点検を行う際に無人探査機は格納庫から発進し、非点検時には無人探査機は格納庫に収容される。 The inspection device of the present invention may also be configured such that a hangar for accommodating an unmanned probe is provided in a portion of an offshore wind power generation facility (particularly a floating body) located underwater. In this case, the unmanned exploration vehicle departs from the hangar when performing inspections, and is housed in the hangar when not inspecting.

本願発明の点検装置には、次のような効果がある。
(1)的確に、しかも低コストで安全に洋上風力発電施設の点検を行うことができることから、施設の健全な状態を維持することができる。
(2)無人探査機の位置を把握しながら各施設の点検を行うことができることから、検出された異常個所の位置を特定することができ、したがって難なくその対策を講じることができる。
(3)ダイバーに頼ることなく点検を行うことができることから、海底係留点を含み広範囲の点検が可能となり、また潜水制限を受けることなく効率的に作業を行うことができる。
(4)無人探査機を収容する格納庫を設けることによって、台風時など気象海象条件が厳しい状況においても故障や損傷を抑制することができ、また点検を行うたびに出航する必要がなく迅速かつ適時に点検を開始することができる。
The inspection device of the present invention has the following effects.
(1) Since offshore wind power generation facilities can be inspected accurately, at low cost, and safely, the healthy state of the facilities can be maintained.
(2) Since each facility can be inspected while grasping the location of the unmanned probe, the location of detected abnormalities can be identified, and countermeasures can therefore be taken without difficulty.
(3) Since inspections can be carried out without relying on divers, inspections can be carried out over a wide range of areas, including submarine mooring points, and work can be carried out efficiently without being subject to diving restrictions.
(4) By providing a hangar to house the unmanned probe, it is possible to prevent breakdowns and damage even in severe weather and sea conditions such as during typhoons, and there is no need to leave the ship every time inspections are carried out, allowing quick and timely inspections. The inspection can be started immediately.

本願発明の点検装置を用いて浮体式洋上風力発電施設を点検する状況を模式的に示す側面図。FIG. 2 is a side view schematically showing a situation in which a floating offshore wind power generation facility is inspected using the inspection device of the present invention. 本願発明の点検装置の主な構成を示すブロック図。FIG. 1 is a block diagram showing the main configuration of the inspection device of the present invention. (a)トランスポンダーによって測位する状況を模式的に示す側面図、(b)は衛星受信手段を模式的に示す部分断面図。(a) A side view schematically showing a situation in which positioning is performed by a transponder, and (b) a partial sectional view schematically showing a satellite receiving means. (a)はレーザ照射手段が係留索に対してレーザを照射している状況を模式的に示す側面図、(b)は係留索に2条のレーザを重ねた状態で撮影した点検画像を模式的に示すモデル図。(a) is a side view schematically showing the situation in which the laser irradiation means irradiates the mooring rope with laser, and (b) is a schematic diagram of an inspection image taken with two laser beams superimposed on the mooring rope. Model diagram shown. 傾斜測定手段が係留索の傾斜角度を測定している状況を模式的に示す側面図。FIG. 3 is a side view schematically showing a situation where the inclination measuring means measures the inclination angle of the mooring line. 磁気探査手段がアンカーの設置位置を測定している状況を模式的に示す側面図。FIG. 3 is a side view schematically showing a situation where the magnetic exploration means is measuring the installation position of the anchor. (a)は格納庫から発進する無人探査機を模式的に示す断面図、(b)は格納庫に収容された無人探査機を模式的に示す断面図。(a) is a cross-sectional view schematically showing an unmanned probe taking off from a hangar, and (b) is a cross-sectional view schematically showing an unmanned probe housed in the hangar. スパー型の洋上風力発電施設を模式的に示す側面図。A side view schematically showing a spar-type offshore wind power generation facility.

本願発明の点検装置の実施形態の一例を図に基づいて説明する。 An example of an embodiment of the inspection device of the present invention will be described based on the drawings.

図1は、本願発明の点検装置を用いて洋上風力発電施設(特に、浮体式洋上風力発電施設)を点検する状況を模式的に示す側面図である。この図に示すように本願発明の点検装置は、無人探査機101が水中を移動しつつ、その無人探査機101に搭載された画像取得手段102で画像を取得することによって、種々の点検を行うことができるものである。なお便宜上ここでは、点検中に画像取得手段102が取得した画像のことを特に「点検画像」ということとする。 FIG. 1 is a side view schematically showing a situation in which an offshore wind power generation facility (in particular, a floating offshore wind power generation facility) is inspected using the inspection device of the present invention. As shown in this figure, the inspection device of the present invention performs various inspections by acquiring images with the image acquisition means 102 mounted on the unmanned exploration vehicle 101 while the unmanned exploration vehicle 101 moves underwater. It is something that can be done. For convenience, here, the image acquired by the image acquisition means 102 during the inspection will be particularly referred to as an "inspection image."

本願発明の点検装置は、洋上風力発電施設の各所を点検することができ、例えば、浮体式洋上風力発電施設を構成する浮体FBの外観や、中間ブイBMを含むダイナミックケーブルDC(海中送電線)の外観を確認することができ、さらに浮体FBの係留索MLの衰耗を判定したり、係留索MLの傾斜を測定したり、アンカーACの設置位置を測定したりすることができる。 The inspection device of the present invention can inspect various parts of the offshore wind power generation facility, such as the appearance of the floating body FB that constitutes the floating offshore wind power generation facility, and the dynamic cable DC (undersea power line) including the intermediate buoy BM. In addition, it is possible to determine the wear and tear of the mooring line ML of the floating body FB, to measure the inclination of the mooring line ML, and to measure the installation position of the anchor AC.

図2は、本願発明の点検装置100の主な構成を示すブロック図である。この図に示すように本願発明の点検装置100は、無人探査機101と画像取得手段102、水中測位手段103を含んで構成され、さらに衛星受信手段104やレーザ照射手段105、傾斜測定手段106、磁気探査手段107、画像解析手段108、モデル生成手段109、点検画像記憶手段110、学習済みモデル記憶手段111を含んで構成することもできる。 FIG. 2 is a block diagram showing the main configuration of the inspection device 100 of the present invention. As shown in this figure, the inspection device 100 of the present invention includes an unmanned probe 101, an image acquisition means 102, an underwater positioning means 103, and further includes a satellite reception means 104, a laser irradiation means 105, an inclination measurement means 106, It can also be configured to include magnetic exploration means 107, image analysis means 108, model generation means 109, inspection image storage means 110, and learned model storage means 111.

点検装置100を構成する主な要素のうち画像解析手段108とモデル生成手段109は、専用のものとして製造することもできるし、汎用的なコンピュータ装置を利用することもできる。このコンピュータ装置は、CPU等のプロセッサ、ROMやRAMといったメモリ、マウスやキーボード等の入力手段やディスプレイを具備するもので、パーソナルコンピュータ(PC)やサーバー、iPad(登録商標)といったタブレット型PC、スマートフォンを含む携帯端末などによって構成される。また、点検画像記憶手段110と学習済みモデル記憶手段111は、汎用的コンピュータの記憶装置を利用することもできるし、データベースサーバーに構築することもできる。データベースサーバーに構築する場合、ローカルなネットワーク(LAN:Local Area Network)に置くこともできるし、インターネット経由で保存するクラウドサーバーとすることもできる。また画像取得手段102は、静止画や動画を取得することができるものであり、デジタルビデオカメラやデジタルカメラ、あるいはスマートフォン、タブレット型PCなどを利用することができる。 Among the main elements constituting the inspection device 100, the image analysis means 108 and the model generation means 109 can be manufactured as dedicated devices, or can be made using a general-purpose computer device. This computer device is equipped with a processor such as a CPU, memory such as ROM and RAM, input means such as a mouse and keyboard, and a display, and includes a personal computer (PC), a server, a tablet PC such as an iPad (registered trademark), and a smartphone. It is composed of mobile terminals, etc. Further, the inspection image storage means 110 and the trained model storage means 111 can be stored in a general-purpose computer, or can be constructed in a database server. When building a database server, it can be placed on a local network (LAN: Local Area Network), or it can be a cloud server that stores it via the Internet. The image acquisition means 102 is capable of acquiring still images and moving images, and can use a digital video camera, a digital camera, a smartphone, a tablet PC, or the like.

以下、本願発明の点検装置100を構成する主な要素ごとに詳しく説明する。 Hereinafter, each main element constituting the inspection device 100 of the present invention will be explained in detail.

(無人探査機)
無人探査機101は、水中ドローンとも呼ばれるROV(Remotely Operated Vehicle)であり、遠隔操作によって水中を移動することができる移動体である。なお、従来用いられている様々なROVを無人探査機101として利用することができ、特に超小型ROV(例えば、質量30kg以下)を採用すると好適である。また無人探査機101には、後述するように発信機103Bやレーザ照射手段105、傾斜測定手段106、磁気探査手段107が搭載され、すなわちこれらを搭載した状態で水中を移動することができる。
(Unmanned probe)
The unmanned exploration vehicle 101 is an ROV (Remotely Operated Vehicle), also called an underwater drone, and is a mobile body that can move underwater by remote control. Note that various conventionally used ROVs can be used as the unmanned exploration vehicle 101, and it is particularly preferable to employ an ultra-small ROV (for example, a mass of 30 kg or less). Further, as described later, the unmanned exploration vehicle 101 is equipped with a transmitter 103B, a laser irradiation means 105, an inclination measurement means 106, and a magnetic exploration means 107, and can move underwater with these installed.

(水中測位手段)
水中測位手段103は、水中を移動している無人探査機101の位置を測定するものであり、レーザによる測位手法や、写真測量技術を利用した測位手法、電波を用いた測位手法、あるいはトランスポンダーによる測位手法など、従来用いられている種々の測位手法を採用することができる。このうちトランスポンダーは、図3(a)に示すように、浮体FB(特に水中部)に設置される送受信機103Aと、無人探査機101に搭載される発信機103Bを用いて、発信機103B(つまり、無人探査機101)の位置を測定する技術である。以下、トランスポンダーを用いた測位手順について説明する。
(Underwater positioning means)
The underwater positioning means 103 measures the position of the unmanned probe 101 moving underwater, and uses a positioning method using a laser, a positioning method using photogrammetry, a positioning method using radio waves, or a positioning method using a transponder. Various conventionally used positioning methods such as positioning methods can be employed. Among these, the transponder is a transmitter 103B ( In other words, it is a technique for measuring the position of an unmanned probe 101). The positioning procedure using the transponder will be explained below.

送受信機103Aが特定の音響信号である質問信号SQを発信すると、これを受け取った発信機103Bが応答信号SRを発信し、送受信機103Aがその応答信号SRを受信する。そして、送受信機103Aが質問信号SQを発信した時刻と応答信号SRを受信した時刻に基づいて、送受信機103Aと発信機103Bとの距離を求める。送受信機103Aの位置座標(3次元座標)が既知とされ、さらに3以上の箇所に送受信機103Aが配置されていると、3種類の球面を設定するとともにこれらの交点を発信機103Bの位置座標(3次元座標)として求めることができる。あるいは、送受信機103Aが質問信号SQや応答信号SRの方向(3次元空間における方向)を把握するものであれば、1箇所の送受信機103Aによって発信機103Bの位置座標を求めることができる。 When the transceiver 103A transmits an interrogation signal SQ, which is a specific acoustic signal, the transmitter 103B that receives this transmits a response signal SR, and the transceiver 103A receives the response signal SR. Then, the distance between the transceiver 103A and the transmitter 103B is determined based on the time when the transceiver 103A transmits the interrogation signal SQ and the time when the response signal SR is received. If the positional coordinates (three-dimensional coordinates) of the transmitter/receiver 103A are known and the transmitter/receiver 103A is arranged at three or more locations, three types of spherical surfaces are set and their intersection points are determined as the positional coordinates of the transmitter 103B. (three-dimensional coordinates). Alternatively, if the transceiver 103A grasps the direction of the interrogation signal SQ and the response signal SR (direction in three-dimensional space), the position coordinates of the transmitter 103B can be determined by one transceiver 103A.

ところで送受信機103Aの位置座標が既知とされる場合であっても、揺動等によって浮体FBの位置は変化し、これに伴って送受信機103Aの位置も変化する。そこで、浮体FB(特に気中部)に衛星受信手段104を設置し、衛星測位システム(GNSS)によってその位置を測定することもできる。図3(b)は、衛星受信手段104を模式的に示す部分断面図であり、GNSSのうち特にGPS(Global Positioning System)を採用した例を示している。この図に示すように衛星受信手段104は、RTK(Real Time Kinematic)-GPSアンテナ104Aと、GPSコンパスアンテナ104B、モーションセンサー104Cを含んで構成することができる。RTK-GPSアンテナ104AとGPSコンパスアンテナ104Bが衛星からの電波を受信することで衛星受信手段104の位置座標(3次元座標)を求めることができ、モーションセンサー104Cによって衛星受信手段104の揺動を特定することができる。そして、浮体FBにおける衛星受信手段104と送受信機103Aとの配置関係をあらかじめ把握しておくことで、衛星受信手段104の位置座標に基づいて送受信機103Aの位置座標を求めることができ、その結果、発信機103B(つまり、無人探査機101)の位置座標を求めることができる。なおこのような位置座標を算出するための空間演算処理は、送受信機103Aや衛星受信手段104から無線(あるいは有線)通信手段を介して陸上の演算装置(例えば、PC)に種々のデータ(送受信時刻など)を伝送したうえで、その演算装置に実行させるとよい。 By the way, even if the position coordinates of the transceiver 103A are known, the position of the floating body FB changes due to rocking or the like, and the position of the transceiver 103A also changes accordingly. Therefore, it is also possible to install a satellite receiving means 104 on the floating body FB (particularly in the air) and measure its position using a satellite positioning system (GNSS). FIG. 3(b) is a partial cross-sectional view schematically showing the satellite receiving means 104, and shows an example in which GPS (Global Positioning System) is particularly adopted among GNSS. As shown in this figure, the satellite receiving means 104 can be configured to include an RTK (Real Time Kinematic)-GPS antenna 104A, a GPS compass antenna 104B, and a motion sensor 104C. The RTK-GPS antenna 104A and the GPS compass antenna 104B receive radio waves from the satellite to determine the position coordinates (three-dimensional coordinates) of the satellite receiving means 104, and the motion sensor 104C detects the shaking of the satellite receiving means 104. can be specified. By understanding in advance the positional relationship between the satellite receiving means 104 and the transmitter/receiver 103A on the floating body FB, the positional coordinates of the transmitter/receiver 103A can be determined based on the positional coordinates of the satellite receiving means 104. , the position coordinates of the transmitter 103B (that is, the unmanned probe 101) can be determined. Note that the spatial arithmetic processing for calculating such position coordinates involves transmitting and receiving various data (transmission/reception) from the transceiver 103A or the satellite receiving means 104 to a land-based arithmetic device (for example, a PC) via a wireless (or wired) communication means. It is preferable to transmit the information (time, etc.) and then have the arithmetic device execute it.

(画像取得手段)
無人探査機101に搭載される画像取得手段102は、水中で静止画や動画を取得することができるものであり、デジタルカメラやデジタルビデオカメラ、あるいはスマートフォンなどを利用することができる。また画像取得手段102は、無人探査機101が水中を移動している間は常時(定期的に)撮影する仕様とすることもできるし、陸上や船上のオペレータが行う遠隔操作に応じて静止画や動画を取得する仕様とすることもできる。遠隔操作に応じて撮影する場合、画像取得手段102が映す画像をリアルタイムでディスプレイ等に表示することとし、オペレータがその状況を確認しながら遠隔操作を行うことができる仕様にするとよい。さらに、撮影範囲を照らすことができる照明手段を無人探査機101に搭載してもよい。そして画像取得手段102によって取得された点検画像は、点検画像記憶手段110に記憶される。点検画像を記憶するにあたっては、画像取得手段102に構成された点検画像記憶手段110に直接記憶させる仕様とすることもできるし、画像取得手段102から無線(あるいは有線)通信手段を介して陸上の点検画像記憶手段110に点検画像を伝送して記憶させる仕様とすることもできる。
(Image acquisition means)
The image acquisition means 102 mounted on the unmanned exploration vehicle 101 is capable of acquiring still images and moving images underwater, and can use a digital camera, a digital video camera, a smartphone, or the like. Further, the image acquisition means 102 can be configured to constantly (regularly) take images while the unmanned exploration vehicle 101 is moving underwater, or can take still images in response to remote control performed by an operator on land or on a ship. It is also possible to specify specifications for acquiring videos. In the case of photographing in response to remote control, it is preferable to display the image captured by the image acquisition means 102 on a display or the like in real time, so that the operator can perform remote control while checking the situation. Furthermore, the unmanned exploration vehicle 101 may be equipped with illumination means capable of illuminating the photographing range. The inspection image acquired by the image acquisition means 102 is then stored in the inspection image storage means 110. In storing the inspection image, it may be possible to store the inspection image directly in the inspection image storage means 110 configured in the image acquisition means 102, or it can be stored directly in the inspection image storage means 110 configured in the image acquisition means 102, or it can be stored on land from the image acquisition means 102 via wireless (or wired) communication means. The inspection image may be transmitted to the inspection image storage means 110 and stored therein.

また点検画像は、その取得(撮影)時刻と関連付けたうえで(紐づけたうえで)点検画像記憶手段110に記憶するとよい。水中測位手段103は、比較的短い間隔で無人探査機101の位置を測定するとともにその時刻を記録することから、点検画像の取得時刻と無人探査機101の位置測定時刻を照合することによって、点検画像を取得したときの無人探査機101の位置(以下、「撮影位置」という。)、すなわち点検対象の位置を把握することができるわけである。これにより、例えば浮体FBの外観観察のために点検画像を取得する場合、その撮影位置(平面位置や高さ)が求められ、したがって浮体FBのうち異常個所などの位置(平面位置や高さ)を把握することができる。 Further, it is preferable that the inspection image is stored in the inspection image storage means 110 in association with its acquisition (photographing) time (linked). The underwater positioning means 103 measures the position of the unmanned probe 101 at relatively short intervals and records the time. This makes it possible to grasp the position of the unmanned probe 101 at the time the image was acquired (hereinafter referred to as the "photographing position"), that is, the position of the inspection target. As a result, for example, when acquiring an inspection image to observe the external appearance of the floating body FB, the photographing position (plane position and height) is determined, and therefore the position (plane position and height) of an abnormal part on the floating body FB. can be understood.

(レーザ照射手段)
無人探査機101に搭載されるレーザ照射手段105は、図4(a)に示すように点検対象(特に、係留索ML)に対してレーザLSを照射するものであり、あらかじめ定められた幅で2条のレーザLSを照射するものである。またレーザ照射手段105は、無人探査機101が水中を移動している間は常時(定期的に)照射する仕様とすることもできるし、陸上や船上のオペレータが行う遠隔操作に応じてレーザLSを照射する仕様とすることもできる。遠隔操作に応じて照射する場合、画像取得手段102が映す画像をリアルタイムでディスプレイ等に表示することとし、オペレータがその状況を確認しながら遠隔操作を行うことができる仕様にするとよい。
(Laser irradiation means)
The laser irradiation means 105 mounted on the unmanned exploration vehicle 101 irradiates the inspection target (especially the mooring line ML) with a laser LS, as shown in FIG. 4(a), with a predetermined width. It irradiates with two laser beams LS. Further, the laser irradiation means 105 can be designed to constantly (periodically) irradiate while the unmanned exploration vehicle 101 is moving underwater, or the laser irradiation means 105 can be configured to irradiate the unmanned probe 101 at all times (periodically) while it is moving underwater, or the laser irradiation means 105 can be configured to irradiate the unmanned probe 101 at all times (regularly) while it is moving underwater, or the laser irradiation means 105 can be configured to irradiate at all times (regularly) while the unmanned exploration vehicle 101 is moving underwater. It can also be designed to irradiate. When irradiating in response to remote control, it is preferable to display the image projected by the image acquisition means 102 on a display or the like in real time, so that the operator can perform remote control while checking the situation.

レーザ照射手段105が照射する2条のレーザLSの幅は、点検画像に収められたときに係留索ML(チェーンを構成するリング)の正規の(健全時の)肉厚と同等の寸法で設定するとよい。これにより、係留索MLに2条のレーザLSを重ねた状態で撮影すると、その点検画像から係留索MLの衰耗の程度を判定することができる。例えば図4(b)では、係留索MLのうちリンクが重なる箇所が2条のレーザLSの幅よりも小さくなっていることから、衰耗がある程度進行していると判定することができる。このとき、水中測位手段103によって撮影位置が求められていることから、点検画像に収められた係留索MLの位置も把握することができる。なお図4の例では、係留索MLのリンクが重なる箇所(一般的に、最も衰耗が生じやすい箇所)にレーザLSを照射して撮影しているが、もちろんこれに限らず係留索MLのうち任意の箇所にレーザLSを照射して撮影することができる。 The width of the two laser beams LS irradiated by the laser irradiation means 105 is set to a dimension equivalent to the normal (when healthy) wall thickness of the mooring line ML (ring that constitutes the chain) when captured in the inspection image. It's good to do that. Thereby, by photographing the mooring rope ML with two laser beams LS superimposed on it, the degree of wear and tear of the mooring rope ML can be determined from the inspection image. For example, in FIG. 4(b), since the portion of the mooring rope ML where the links overlap is smaller than the width of the two laser beams LS, it can be determined that the wear has progressed to some extent. At this time, since the photographing position has been determined by the underwater positioning means 103, the position of the mooring line ML included in the inspection image can also be grasped. In the example of FIG. 4, the laser LS is irradiated and photographed at the location where the links of the mooring rope ML overlap (generally, the location where wear and tear is most likely to occur), but of course this is not limited to this. It is possible to irradiate the laser LS to any part of the area and photograph it.

(傾斜測定手段)
無人探査機101に搭載される傾斜測定手段106は、図5に示すように点検対象(特に、係留索ML)の傾斜角度を測定するものである。ここで測定された係留索MLの傾斜角度を用いることによって、係留索MLに作用する緊張力を算出することができ、すなわち係留索MLの健全度を評価することができる。この図に示すように傾斜測定手段106は、傾斜角度を測定する傾斜センサ106Aと、伸縮可能なアーム106B、アーム106Bの先端に取り付けられる定規バー106Cによって構成することできる。定規バー106Cは、例えば山形鋼を利用した棒状の部材であり、その一部に傾斜センサ106Aが固定される。以下、図5に示す傾斜測定手段106によって係留索MLの傾斜角度を測定する手順について説明する。
(Inclination measurement means)
The inclination measuring means 106 mounted on the unmanned exploration vehicle 101 measures the inclination angle of the object to be inspected (in particular, the mooring line ML), as shown in FIG. By using the inclination angle of the mooring line ML measured here, the tension force acting on the mooring line ML can be calculated, that is, the soundness of the mooring line ML can be evaluated. As shown in this figure, the inclination measuring means 106 can be composed of an inclination sensor 106A that measures the inclination angle, an extendable arm 106B, and a ruler bar 106C attached to the tip of the arm 106B. The ruler bar 106C is a rod-shaped member made of angle iron, for example, and the inclination sensor 106A is fixed to a portion thereof. Hereinafter, a procedure for measuring the inclination angle of the mooring line ML using the inclination measuring means 106 shown in FIG. 5 will be described.

画像取得手段102が映す画像をリアルタイムでディスプレイ等に表示し、これを陸上や船上のオペレータが確認しながら遠隔操作を行うことで、無人探査機101を目的の係留索MLに接近させる。無人探査機101が係留索MLに一定程度接近すると、オペレータがディスプレイ等の画像を確認しながら遠隔操作を行ってアーム106Bを伸長し、定規バー106Cを係留索MLに当接するとともに、オペレータが無人探査機101(あるいは、アーム106B)の姿勢を制御することによって係留索MLと定規バー106Cの傾斜を合わせる。そして、定規バー106Cが係留索MLに沿った状態とされると、傾斜センサ106Aが測定した値(つまり、係留索MLの傾斜角度)を記録する。このとき、水中測位手段103によって無人探査機101の位置が求められていることから、係留索MLの測定位置も把握することができる。なお傾斜センサ106Aの測定値を記録するにあたっては、傾斜センサ106Aから無線(あるいは有線)通信手段を介して陸上の記憶手段にその測定値を伝送して記憶させる仕様とすることができる。 An image projected by the image acquisition means 102 is displayed on a display or the like in real time, and an operator on land or on a ship remotely controls the image while checking the image, thereby causing the unmanned exploration vehicle 101 to approach the target mooring line ML. When the unmanned probe 101 approaches the mooring line ML to a certain extent, the operator performs remote control while checking the image on the display etc. to extend the arm 106B and bring the ruler bar 106C into contact with the mooring line ML. By controlling the attitude of the probe 101 (or the arm 106B), the inclinations of the mooring rope ML and the ruler bar 106C are matched. When the ruler bar 106C is placed along the mooring line ML, the value measured by the inclination sensor 106A (that is, the inclination angle of the mooring line ML) is recorded. At this time, since the position of the unmanned probe 101 has been determined by the underwater positioning means 103, the measured position of the mooring line ML can also be grasped. Note that when recording the measured value of the tilt sensor 106A, the measured value can be transmitted from the tilt sensor 106A via a wireless (or wired) communication means to a storage means on land and stored therein.

(磁気探査手段)
無人探査機101に搭載される磁気探査手段107は、図6に示すように点検対象(特に、アンカーAC)の設置位置を測定するものである。この図に示すように、アンカーACはその一部あるいは全部が海底地盤内に埋まっていることもあり、その場合、画像取得手段102ではアンカーACを発見することが難しい。そこで、磁気探査手段107を利用することによってアンカーACの設置位置を測定するわけである。磁気探査手段107は、陸上や船上のオペレータが行う遠隔操作に応じて探査を開始する。このとき、画像取得手段102が映す画像をリアルタイムでディスプレイ等に表示することとし、オペレータがその状況を確認しながら遠隔操作を行うことができる仕様にするとよい。あるいは、無人探査機101が水中を移動している間は常時(定期的に)測定することとし、その測定時刻とともに測定結果を記録する仕様とすることもできる。
(Magnetic exploration means)
The magnetic exploration means 107 mounted on the unmanned exploration vehicle 101 measures the installation position of the inspection target (especially the anchor AC), as shown in FIG. As shown in this figure, the anchor AC may be partially or completely buried in the seabed, and in that case, it is difficult for the image acquisition means 102 to discover the anchor AC. Therefore, the installation position of the anchor AC is measured by using the magnetic exploration means 107. The magnetic exploration means 107 starts exploration in response to a remote control performed by an operator on land or on a ship. At this time, it is preferable to display the image projected by the image acquisition means 102 on a display or the like in real time, so that the operator can perform remote control while checking the situation. Alternatively, measurements may be taken at all times (regularly) while the unmanned exploration vehicle 101 is moving underwater, and the measurement results may be recorded together with the measurement time.

磁気探査手段107が所定強度の磁気を測定したとき、すなわちアンカーACを発見したときの無人探査機101の位置から、アンカーACの設置位置を把握する。ここまで説明したように、無人探査機101の位置は水中測位手段103によって求められる。また点検装置100は、磁気探査手段107が所定強度の磁気を測定したときに、陸上や船上のオペレータに通知するアラート手段を備えることもできる。この場合、無人探査機101に搭載されたアラート手段が、無線(あるいは有線)通信手段を介して陸上や船上の出力手段にアンカーAC発見の情報を伝送する仕様とすることができる。 The installation position of the anchor AC is determined from the position of the unmanned probe 101 when the magnetic exploration means 107 measures magnetism of a predetermined strength, that is, when the anchor AC is discovered. As described above, the position of the unmanned probe 101 is determined by the underwater positioning means 103. The inspection device 100 can also include an alert unit that notifies an operator on land or on a ship when the magnetic exploration unit 107 measures magnetism of a predetermined intensity. In this case, the alert means mounted on the unmanned exploration vehicle 101 may be configured to transmit information on the discovery of the anchor AC to output means on land or on a ship via a wireless (or wired) communication means.

(画像解析手段)
画像解析手段108は、点検画像に収められた浮体FBや、中間ブイBMを含むダイナミックケーブルDCの外観を判定する手段であり、モデル生成手段109によって生成された「学習済みモデル」に点検画像を入力することによって異常個所を自動検出するものである。この学習済みモデルは、正常な状態の浮体FB等の外観画像と、異常な状態の浮体FB等の外観画像からなる「教師データ」を数多く機械学習することによって生成される。特に、ダイナミックケーブルDCや中間ブイBMに想定を超える海洋生物が付着することでダイナミックケーブルDCが着底し、その結果外装の一部損傷が発生することから、大量の海洋生物が付着したダイナミックケーブルDCや中間ブイBMの点検画像を教師データとして機械学習させるとよい。学習済みモデルを生成するための機械学習は、CNN(Convolutional Neural Network)などの深層学習(deep learning)のほか、従来用いられている種々の機械学習技術を採用することができる。またモデル生成手段109によって生成された学習済みモデルは、学習済みモデル記憶手段111に記憶される。
(Image analysis means)
The image analysis means 108 is a means for determining the external appearance of the floating body FB and the dynamic cable DC including the intermediate buoy BM included in the inspection image, and applies the inspection image to the "trained model" generated by the model generation means 109. Abnormal locations are automatically detected by inputting information. This trained model is generated by machine learning a large amount of "teacher data" consisting of external images of the floating body FB, etc. in a normal state and external images of the floating body FB, etc. in an abnormal state. In particular, the dynamic cable DC and the intermediate buoy BM may be attached to more marine organisms than expected, causing the dynamic cable DC to land on the bottom, resulting in partial damage to the exterior. It is preferable to perform machine learning using inspection images of the DC and intermediate buoy BM as training data. Machine learning for generating a trained model can employ various conventionally used machine learning techniques in addition to deep learning such as CNN (Convolutional Neural Network). Further, the learned model generated by the model generation means 109 is stored in the learned model storage means 111.

(格納庫)
格納庫112は、浮体FBのうち水中に位置する部分に設けられる空間であって、無人探査機101を収容することができるものである。また、陸上や船上のオペレータが行う遠隔操作に応じて開閉する開閉扉DRを備えたものとすることもできる。図7(a)に示すように、点検を開始するときは開閉扉DRを開放して無人探査機101が格納庫112から発進し、点検が終了すると無人探査機101は格納庫112まで移動する。そして図7(b)に示すように、無人探査機101が格納庫112内に収容されると開閉扉DRを閉じる。したがって点検しないとき、無人探査機101は常に格納庫112内に収容されている。
(hangar)
The hangar 112 is a space provided in a portion of the floating body FB located underwater, and is capable of accommodating the unmanned exploration vehicle 101. Further, it may be provided with an opening/closing door DR that opens and closes in response to remote control performed by an operator on land or on a ship. As shown in FIG. 7A, when starting an inspection, the unmanned probe 101 starts from the hangar 112 by opening the door DR, and when the inspection is finished, the unmanned probe 101 moves to the hangar 112. Then, as shown in FIG. 7(b), when the unmanned probe 101 is accommodated in the hangar 112, the opening/closing door DR is closed. Therefore, when not being inspected, the unmanned probe 101 is always housed in the hangar 112.

無人探査機101を収容したときの格納庫112は、海水が充満する構造とすることもできるし、海水が浸入しないいわばドライな構造とすることもできる。海水が充満する構造とする場合、開閉扉DRは柵状の構造とするか、あるいは開閉扉DRを設けない構造にするとよい。一方、ドライな構造とする場合、格納庫112は開閉扉DRによって密閉され、さらに開閉扉DRの開放時に浸入した海水を強制排水するポンプ等を設ける。また格納庫112をドライな構造とする場合、無人探査機101を充電する施設を備えることもできる。なお図7(b)では、充電施設としてコンセントを示しているが、これに限らず無人探査機101が載置されたときに充電を行う充電盤など、種々の充電施設を設置することができる。 The hangar 112 that houses the unmanned exploration vehicle 101 can have a structure that is filled with seawater, or can have a so-called dry structure that does not allow seawater to enter. If the structure is filled with seawater, the opening/closing door DR may have a fence-like structure, or the opening/closing door DR may not be provided. On the other hand, in the case of a dry structure, the hangar 112 is sealed by an opening/closing door DR, and is further provided with a pump or the like for forcibly draining seawater that has entered when the opening/closing door DR is opened. Furthermore, when the hangar 112 has a dry structure, it can also be provided with a facility for charging the unmanned exploration vehicle 101. Although FIG. 7B shows an outlet as a charging facility, various charging facilities can be installed, such as a charging board that charges when the unmanned exploration vehicle 101 is placed. .

(使用例)
本願発明の点検装置100を用いて洋上風力発電施設を点検する例について説明する。まず開閉扉DRを開放して無人探査機101を格納庫112から発進させる。そして、画像取得手段102が映す画像をリアルタイムで陸上や船上のディスプレイに表示し、オペレータがその状況を確認しながら遠隔操作を行って無人探査機101を移動する。
(Example of use)
An example of inspecting an offshore wind power generation facility using the inspection device 100 of the present invention will be described. First, the door DR is opened and the unmanned probe 101 is launched from the hangar 112. Then, the image captured by the image acquisition means 102 is displayed in real time on a display on land or on a ship, and the operator moves the unmanned exploration vehicle 101 by remote control while checking the situation.

画像取得手段102が浮体FBの外観の点検画像を取得すると、その点検画像が画像取得手段102から陸上(あるいは船上)の画像解析手段108に伝送され、そして学習済みモデルに点検画像を入力することによって浮体FBの外観の正常あるいは異常を判定する。このとき、水中測位手段103によって撮影位置が求められていることから、正常/異常が判定された浮体FBの位置を把握することができる。 When the image acquisition means 102 acquires an inspection image of the external appearance of the floating body FB, the inspection image is transmitted from the image acquisition means 102 to the image analysis means 108 on land (or on a ship), and the inspection image is input into the learned model. It is determined whether the appearance of the floating body FB is normal or abnormal. At this time, since the photographing position has been determined by the underwater positioning means 103, it is possible to grasp the position of the floating body FB that has been determined to be normal/abnormal.

陸上や船上のオペレータがディスプレイに表示された係留索MLを確認すると、係留索MLに2条のレーザLSを重ねた状態の点検画像を取得する。そして、その点検画像が画像取得手段102からディスプレイに伝送され、オペレータがその点検画像から係留索MLの衰耗の程度を判定する。このとき、水中測位手段103によって撮影位置が求められていることから、係留索MLの判定位置を把握することができる。 When an operator on land or on a ship confirms the mooring line ML displayed on the display, an inspection image of the two laser beams LS superimposed on the mooring line ML is obtained. Then, the inspection image is transmitted from the image acquisition means 102 to the display, and the operator determines the degree of wear and tear of the mooring line ML from the inspection image. At this time, since the photographing position has been determined by the underwater positioning means 103, it is possible to grasp the determined position of the mooring line ML.

また、陸上や船上のオペレータがディスプレイに表示された係留索MLを確認すると、アーム106Bや無人探査機101を遠隔操作することによって、定規バー106Cが係留索MLに沿った状態となるよう制御する。そして、そのときの傾斜センサ106Aが測定した値(つまり、係留索MLの傾斜角度)を記録するとともに、その測定値に基づいて係留索MLに作用する張力を算出してその健全度を評価する。このとき、水中測位手段103によって無人探査機101の位置が求められていることから、係留索MLの測定位置を把握することができる。 Furthermore, when an operator on land or on a ship confirms the mooring line ML displayed on the display, the ruler bar 106C is controlled to be in line with the mooring line ML by remotely controlling the arm 106B and the unmanned exploration vehicle 101. . Then, the value measured by the inclination sensor 106A at that time (that is, the inclination angle of the mooring line ML) is recorded, and the tension acting on the mooring line ML is calculated based on the measured value to evaluate its soundness. . At this time, since the position of the unmanned probe 101 has been determined by the underwater positioning means 103, the measured position of the mooring line ML can be grasped.

無人探査機101が、当初(あるいは前回点検時)のアンカーAC付近まで移動すると、陸上や船上のオペレータが遠隔操作することによって磁気探査手段107による測定を開始し、磁気探査手段107が所定強度の磁気を測定したときに今回のアンカーACの設置位置として記録する。このとき、水中測位手段103によって無人探査機101の位置が求められていることから、アンカーACの設置位置も把握することができる。 When the unmanned exploration vehicle 101 moves to the vicinity of the initial (or previous inspection) anchor AC, the operator on land or on the ship starts measurement by the magnetic exploration means 107 by remote control, and the magnetic exploration means 107 reaches a predetermined strength. When the magnetic field is measured, it is recorded as the current anchor AC installation position. At this time, since the position of the unmanned probe 101 has been determined by the underwater positioning means 103, the installation position of the anchor AC can also be grasped.

一連の点検が終了すると、無人探査機101を格納庫112まで移動し、そして無人探査機101が格納庫112内に収容された状態で開閉扉DRを閉じる。 When the series of inspections is completed, the unmanned probe 101 is moved to the hangar 112, and the opening/closing door DR is closed with the unmanned probe 101 housed in the hangar 112.

本願発明の点検装置は、スパー型のほか、バージ型やセミサブ型、緊張係留型など種々の浮体式洋上風力発電に利用することができる。本願発明によれば的確かつ低コストでしかも安全に洋上風力発電施設の点検を行うことができ、その結果、施設の健全な状態を維持することができることから、洋上風力発電に対するより積極的な動機を期待することができ、ひいては温室効果ガスの排出を抑えたうえで安定的にエネルギーを供給することを考えれば、本願発明は産業上利用できるばかりでなく社会的にも大きな貢献を期待し得る発明といえる。 The inspection device of the present invention can be used for various types of floating offshore wind power generation, such as spar type, barge type, semi-sub type, and tension mooring type. According to the present invention, it is possible to accurately and safely inspect offshore wind power generation facilities at low cost, and as a result, the healthy state of the facilities can be maintained, which provides more active motivation for offshore wind power generation. Considering that the invention can be expected to provide a stable supply of energy while suppressing greenhouse gas emissions, the claimed invention can not only be used industrially, but can also be expected to make a significant contribution to society. It can be called an invention.

100 点検装置
101 無人探査機
102 画像取得手段
103 水中測位手段
103A 送受信機
103B 発信機
104 衛星受信手段
104A RTK-GPSアンテナ
104B GPSコンパスアンテナ
104C モーションセンサー
105 レーザ照射手段
106 傾斜測定手段
106A 傾斜センサ
106B アーム
106C 定規バー
107 磁気探査手段
108 画像解析手段
109 モデル生成手段
110 点検画像記憶手段
111 学習済みモデル記憶手段
112 格納庫
AC アンカー
BM 中間ブイ
DC ダイナミックケーブル
FB 浮体
LS レーザ
ML 係留索
SQ 質問信号
SR 応答信号
100 Inspection device 101 Unmanned probe 102 Image acquisition means 103 Underwater positioning means 103A Transmitter/receiver 103B Transmitter 104 Satellite receiving means 104A RTK-GPS antenna 104B GPS compass antenna 104C Motion sensor 105 Laser irradiation means 106 Inclination measuring means 106A Inclination sensor 106B arm 106C Ruler bar 107 Magnetic exploration means 108 Image analysis means 109 Model generation means 110 Inspection image storage means 111 Learned model storage means 112 Hangar AC Anchor BM Intermediate buoy DC Dynamic cable FB Floating body LS Laser ML Mooring line SQ Question signal SR Response signal

Claims (7)

洋上風力発電施設を点検する装置であって、
遠隔操作によって水中を移動可能な無人探査機と、
前記無人探査機に搭載され、静止画又は動画を取得する画像取得手段と、
水中で移動する前記無人探査機の位置を測定する水中測位手段と、を備え、
前記水中測位手段は、前記洋上風力発電施設に設置され、前記無人探査機に対して信号を発信するとともに該無人探査機からの信号を受信する送受信機を、有し、
また前記水中測位手段は、前記送受信機が受信した信号に基づいて、前記画像取得手段が撮影したときの前記無人探査機の位置を測定可能であり、
前記画像取得手段によって取得された前記静止画又は動画に含まれる点検画像から、前記洋上風力発電施設を構成する施設の外観の状況を判定することができる、
ことを特徴とする点検装置。
A device for inspecting an offshore wind power generation facility,
An unmanned exploration vehicle that can move underwater by remote control,
an image acquisition means that is installed on the unmanned probe and acquires still images or videos;
underwater positioning means for measuring the position of the unmanned probe moving underwater;
The underwater positioning means is installed in the offshore wind power generation facility, and includes a transceiver that transmits a signal to the unmanned exploration vehicle and receives a signal from the unmanned exploration vehicle,
Further, the underwater positioning means is capable of measuring the position of the unmanned probe when the image acquisition means takes the image, based on the signal received by the transmitter/receiver,
From the inspection images included in the still images or videos acquired by the image acquisition means, it is possible to determine the external appearance of the facilities constituting the offshore wind power generation facility;
An inspection device characterized by:
機械学習によって構築された学習済みモデルに、前記点検画像を入力することによって、前記洋上風力発電施設を構成する施設の異常個所を自動検出する画像解析手段を、さらに備えた、
ことを特徴とする請求項1記載の点検装置。
further comprising image analysis means for automatically detecting abnormalities in the facilities constituting the offshore wind power generation facility by inputting the inspection image into a trained model constructed by machine learning;
The inspection device according to claim 1, characterized in that:
前記洋上風力発電施設に設置される衛星受信手段を、さらに備え、
全球測位衛星システムによって算出された前記衛星受信手段の位置と、前記送受信機が受信した信号と、に基づいて前記無人探査機の位置を求める、
ことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の点検装置。
further comprising a satellite receiving means installed at the offshore wind power generation facility,
determining the position of the unmanned probe based on the position of the satellite receiving means calculated by a global positioning satellite system and the signal received by the transceiver;
The inspection device according to claim 1 or 2, characterized in that:
前記無人探査機に搭載されるレーザ照射手段を、さらに備え、
前記レーザ照射手段は、あらかじめ定められた幅で2条のレーザを照射し、
前記画像取得手段は、前記レーザ照射手段によってレーザが照射された前記洋上風力発電施設の係留索の画像を取得し、
前記画像取得手段が取得した画像中の前記係留索と2条のレーザを照らし合わせることによって、該係留索の衰耗を判定することができる、
ことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の点検装置。
Further comprising a laser irradiation means mounted on the unmanned exploration vehicle,
The laser irradiation means irradiates two laser beams with a predetermined width,
The image acquisition means acquires an image of the mooring line of the offshore wind power generation facility irradiated with a laser by the laser irradiation means,
By comparing the mooring rope in the image acquired by the image acquisition means with the two laser beams, the wear and tear of the mooring rope can be determined.
The inspection device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that:
前記無人探査機に搭載され、傾斜センサを有する傾斜測定手段を、さらに備え、
オペレータは、前記画像取得手段で取得された画像を確認しながら遠隔操作することによって、前記傾斜センサの位置、及び姿勢を制御可能であり、
オペレータが、前記洋上風力発電施設の係留索に前記傾斜センサを接近させるとともに、該係留索の傾斜に合わせるように前記傾斜センサを傾けることによって、該係留索の傾斜を測定することができる、
ことを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の点検装置。
Further comprising a tilt measuring means mounted on the unmanned exploration vehicle and having a tilt sensor,
The operator can control the position and orientation of the tilt sensor by remotely operating the image while checking the image acquired by the image acquisition means,
The operator can measure the inclination of the mooring line by bringing the inclination sensor close to the mooring line of the offshore wind power generation facility and tilting the inclination sensor to match the inclination of the mooring line.
The inspection device according to any one of claims 1 to 4, characterized in that:
前記無人探査機に搭載される磁気探査手段を、さらに備え、
前記磁気探査手段は、前記洋上風力発電施設の係留索に取り付けられたアンカーを検知可能であり、
前記水中測位手段は、前記磁気探査手段が前記アンカーを検知したときの前記無人探査機の位置を測定可能であり、
前記磁気探査手段と前記水中測位手段によって、前記アンカーの設置位置を測定することができる、
ことを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の点検装置。
Further comprising a magnetic exploration means mounted on the unmanned probe,
The magnetic exploration means is capable of detecting an anchor attached to a mooring line of the offshore wind power generation facility,
The underwater positioning means is capable of measuring the position of the unmanned probe when the magnetic exploration means detects the anchor,
The installation position of the anchor can be measured by the magnetic exploration means and the underwater positioning means,
The inspection device according to any one of claims 1 to 5, characterized in that:
前記洋上風力発電施設のうち水中に位置する部分に、前記無人探査機を収容する格納庫が設けられ、
点検を行う際に前記無人探査機は前記格納庫から発進し、非点検時には該無人探査機は該格納庫に収容される、
ことを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれかに記載の点検装置。
A hangar for accommodating the unmanned exploration vehicle is provided in a portion of the offshore wind power generation facility located underwater,
When conducting an inspection, the unmanned probe departs from the hangar, and when not inspecting, the unmanned probe is stored in the hangar.
The inspection device according to any one of claims 1 to 6, characterized in that:
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