JP2024000149A - Photovoltaic power generation system inspection device and inspection method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、太陽光発電システム点検装置および点検方法に関する。 Embodiments of the present invention relate to a solar power generation system inspection device and an inspection method.
太陽光発電システムの運用および保守点検は、近年の自然災害の激甚化や、電気保安人材の将来的な不足に対する懸念などから、自動点検装置などによる省力化・無人化が求められている。 Due to the recent intensification of natural disasters and concerns about a future shortage of electrical safety personnel, there is a need for labor-saving and unmanned operations and maintenance inspections of solar power generation systems using automatic inspection devices.
太陽光発電システムの設置環境は、傾斜地や水上など多様であり、太陽光発電システムの設置環境によっては、点検作業者のアクセスが困難な場合がある。このため、従来からドローンや走行ロボットなどを用いた点検ツールを用いて太陽光発電システムを点検することが提案されている。 There are various installation environments for solar power generation systems, such as on slopes and on water, and depending on the installation environment of the solar power generation system, it may be difficult for inspection workers to access the system. For this reason, it has been proposed to inspect solar power generation systems using inspection tools such as drones and traveling robots.
上述したとおり、太陽光発電システムの設置環境は多様であり、設置環境によっては、盛土・切土による土壌の安定性、敷地周囲の崖の法面の安定性など、設備全体の保全および周辺環境への安全性を配慮する必要性が生じる場合がある。特に、近年の自然災害の激甚化において、土砂崩れの被害などの事例もあり、客観的な評価・予測技術が求められている。 As mentioned above, there are various installation environments for solar power generation systems. There may be cases where it is necessary to take safety into account. In particular, as natural disasters have become more severe in recent years, including damage caused by landslides, there is a need for objective evaluation and prediction techniques.
しかしながら、太陽光発電システムを設置したエリアにおける、土壌の安定性、周囲の崖の法面などの安定性の評価は、従来、点検作業員による目視点検にて行うことが多く、従来の太陽光発電システム点検装置では、定量的な経時変化の評価は十分になされていなかった。 However, in the past, evaluations of the stability of the soil and the stability of surrounding cliffs in areas where solar power generation systems have been installed were often carried out by visual inspections by inspection workers; Quantitative evaluation of changes over time has not been sufficiently conducted using power generation system inspection equipment.
本発明は、上記した従来の事情に対処してなされたものであり、その目的は、太陽光発電システムが設置された環境において、太陽光発電システムの健全性に影響を与える可能性のある土壌の状態を自動的かつ客観的に評価することのできる太陽光発電システム点検装置および点検方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in response to the above-mentioned conventional circumstances, and its purpose is to eliminate soil that may affect the health of the solar power generation system in the environment where the solar power generation system is installed. The purpose of the present invention is to provide a solar power generation system inspection device and inspection method that can automatically and objectively evaluate the condition of a solar power generation system.
実施形態の太陽光発電システム点検装置は、太陽光発電システムの稼働状況をモニタリングする太陽光発電システム点検装置であって、前記太陽光発電システムが設置された地域及びその周辺地域について、土壌の状態を検出する土壌状態検出機構と、前記土壌状態検出機構によって検出された土壌の状態を示すデータを記憶するデータ収録部と、前記土壌状態検出機構によって検出され、前記データ収録部に記憶された最新のデータを解析するデータ解析部と、前記データ解析部による解析結果に基づいて土壌の状態の異常の有無を判定するデータ判定部と、を具備している。 The solar power generation system inspection device of the embodiment is a solar power generation system inspection device that monitors the operating status of the solar power generation system, and is configured to monitor soil conditions in the area where the solar power generation system is installed and its surrounding areas. a soil condition detection mechanism that detects the soil condition; a data recording section that stores data indicating the soil condition detected by the soil condition detection mechanism; and a data recording section that stores the latest data detected by the soil condition detection mechanism and stored in the data recording section. and a data determination section that determines whether or not there is an abnormality in the soil condition based on the analysis result by the data analysis section.
本発明の実施形態によれば、太陽光発電システムが設置された環境において、太陽光発電システムの健全性に影響を与える可能性のある土壌の状態を自動的かつ客観的に評価することのできる太陽光発電システム点検装置および点検方法を提供することができる。 According to embodiments of the present invention, it is possible to automatically and objectively evaluate soil conditions that may affect the health of a solar power generation system in an environment where the solar power generation system is installed. A solar power generation system inspection device and inspection method can be provided.
以下、実施形態について、図面を参照して説明する。図1は、実施形態においてその点検を行う太陽光発電システム1の概略構成を模式的に示すものである。図1に示すように、太陽光発電システム1を構成する太陽光パネル101等の構造物の多くは、土壌2に杭を打ち込んだ架台102などの上に設置されている。土壌2は、整備された地形をしていることが多いが、斜面や複雑な形状をしている場合もあり、また周辺環境については、崖の法面3などがむき出しになっていることも多い。
Embodiments will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 schematically shows a schematic configuration of a solar
台風などの自然災害、地震などの地殻変動などの影響により、土壌2や法面3の形状が変化し、その変化の程度が大きくなると、土壌の陥没や土砂崩れなどにより、太陽光発電システム1の一部が損壊してしまう懸念がある。
Due to the influence of natural disasters such as typhoons, crustal movements such as earthquakes, etc., the shape of the
このような土壌2、法面3の変化を定期点検時に定量的に計測し、変化傾向を捉えることは、太陽光発電システム1の運転・保全において、非常に重要な情報となる。さらに、定期点検時のデータ取得は、太陽光発電システム1の設定環境によっては、点検作業員ではアクセスが難しい場合などがあるため、点検作業員のアクセスを必要とせずに点検可能な自動点検ツールを用いて行うことが望まれる。
Quantitatively measuring such changes in the
そこで、本実施形態では、ドローン103などの移動体104に、土壌状態検出機構105を搭載し、土壌の状態を検出する。図1に示す例では、土壌状態検出機構105としてレーザスキャナ106を用いた場合を示しており、レーザスキャナ106から照射されるレーザ107により土壌2および法面3の形状計測を定期的に行う。そして、例えば今回の形状計測結果を、以前の形状計測結果と比較することによって、土壌2および法面3の形状の変化を検知することができ、その安定性を評価することができる。なお、土壌についての監視対象は、太陽光発電システム1が設置された地域(図1の土壌2)及びその周辺地域(図1の法面3等)であり、その周辺地域とは、図1に示すがけの法面3など、陥没や土砂崩れなどにより、太陽光発電システム1の損壊等が生じる恐れのある地域のことを示している。
Therefore, in this embodiment, a soil
特に太陽光発電システム1の場合、太陽光パネル101を載せた架台102の足など、土壌に接地している箇所が周期的に存在し、その位置が定点であることから、形状計測の基準点108として利用することが可能である。したがって、定期点検を行い、経過時間変化を評価する場合、基準点108を用いて容易に位置合わせができるという利点がある。
In particular, in the case of the solar
図2は、本実施形態に係る太陽光発電システム点検装置の全体構成を模式的に示す図である。図2に示すように、太陽光発電システム点検装置は、ドローン103などの移動体104と、太陽光発電システム点検装置本体部200とを具備している。太陽光発電システム点検装置本体部200には、データサーバ121が設けられている。データサーバ121は、データ収録部122、データ解析部123、データ判定部124を具備している。データ判定部124には、評価指示機構125が接続されている。ドローン103などの移動体104には、前述した土壌状態検出機構105と、データサーバ121と通信するためのデータ通信機構120が搭載されている。
FIG. 2 is a diagram schematically showing the overall configuration of the solar power generation system inspection device according to the present embodiment. As shown in FIG. 2, the solar power generation system inspection device includes a
ドローン103などの移動体104に搭載された土壌状態検出機構105によって得られたデータは、データ通信機構120により、データサーバ121に送信され、データ収録部122に保存していくことで有効に活用することができる。なお、図2以外の図では、図示が省略されているが、各図に示されている移動体104には、データ通信機構120が搭載されている。
Data obtained by the soil
データ収録部122に収録されたデータは、データ解析部123にて解析される。その一つは定期点検毎の経時変化評価であり、今回検出された最新のデータと、以前に検出されたデータとを比較することによって地形等の経時的な変化を検出することができる。この他、今回検出された最新のデータと理論値との比較、機械学習による異常値抽出などの解析を行うことが可能である。 The data recorded in the data recording section 122 is analyzed by the data analysis section 123. One of these is the evaluation of changes over time at each periodic inspection, and by comparing the latest data detected this time with previously detected data, it is possible to detect changes over time in topography, etc. In addition, it is possible to perform analyzes such as comparing the latest data detected this time with theoretical values and extracting abnormal values using machine learning.
上記のようにデータ解析部123にて解析された結果は、データ判定部124に入力される。データ判定部124では、入力された解析結果により、土壌2や法面3に問題があるか、否かを判定する。そして、陥没や崩落の危険性が認められた場合は、評価指示機構125から移動体104に点検指示を出して、さらなる調査を行う、あるいは、緊急で点検作業員を派遣し現地による確認を行う、など、次の作業へと進むことができる。例えば、上記した地形の経時的な変化を検出する場合、その経時的な変化が大きく、以前の地形から大きく変化している場合は、陥没や崩落の危険性が高いと評価することができる。後述する水分量等の場合も同様である。
The results analyzed by the data analysis unit 123 as described above are input to the
次に、土壌状態検出機構105として、土壌中の水分量を計測する水分量計測機構を使用し、土壌2や法面3の安定性を示す指標として、水分を用いる手法について、図3を参照して説明する。
Next, see FIG. 3 for a method in which a moisture measurement mechanism that measures the moisture content in the soil is used as the soil
図3に示す例では、水分量計測機構として近赤外線カメラ109を用いている。近赤外線カメラ109によって、土壌2、法面3からの近赤外線を捉えることが可能であり、水分量による近赤外光の吸収量の違いから、水分の分布を画像化して評価することが可能である。図3に示すように、例えばドローン103等の移動体104に近赤外線カメラ109を搭載し、評価対象となるエリアを航行して、画像を取得することで、水分量および水分の分布を評価することができる。そして、前述したデータサーバ121において、過去の定期点検結果と比較することで、水分量が増加している箇所がわかり、土壌2、法面3の崩壊の予兆を知ることができる。
In the example shown in FIG. 3, a near-
水分量計測機構としては、上記の近赤外線カメラ109の他、一般的な水分計、例えば電気抵抗を計測する方式の電気抵抗計測式水分計110、マイクロ波を用いて計測する方式のマイクロ波計測式水分計111等を用いることができる。この場合、図4に示すように、移動体104として地面の上を走行する自走式の車両113を使用し、プローブ114等を土壌中に差し込んで計測する方法を用いても良い。
In addition to the above-mentioned near-
また、土壌2、法面3の安定性を検出するための土壌状態検出機構105としては、設置安定性評価機構112を用いることもできる。この場合、設置安定性評価機構112から、弾性波を発生させ、その伝播速度を求め、土壌2の密度を求めることから評価することも可能である。
Moreover, the installation
その際、設置安定性評価機構112を、土壌に接触させて、弾性波を土壌中に送信、土壌中の地層や水分などの界面から反射されてくる弾性波を受信する。弾性波を送信、受信するプローブ114は別々でも、同一でも良く、地表を伝搬する弾性波を評価することも可能である。さらに、図5に示すように、太陽光パネル101の架台102の足にプローブ114を接触させ、架台102の足を介して、土壌中に弾性波を送信、土壌からの弾性波を受信する方法を取ることも可能である。
At this time, the installation
図1等では、移動体104にドローン103を使用し、1台のドローン103が航行している様子を示しているが、図6に示すように、移動体104として複数機のドローン103を用いても良く、ドローン103は自動航行でも、人による操作により航行するものでも良い。また、マイクロドローンと呼ばれる超小型のドローン103を用いることも可能である。また、移動体104としてのドローン103を地面に近づける代わりに、土壌状態検出機構105を、移動体104としてのドローン103から吊り下げることで計測を行う方法も考えられる。
1 etc., a
図6は、移動体104として複数のドローン103を使用した場合を示しているが、図7に示すような複数の自走式の車両113、図8に示すような複数の歩行ロボット115を用いてもでも良く、他の形態のものを用いても良い。
Although FIG. 6 shows a case where a plurality of
図2に示した太陽光発電システム点検装置本体部200のデータサーバ121には、前述した土壌状態検出機構105からの検出データの他、各種のデータ、例えば、発電量、日照量、温度、湿度、監視映像等のモニタリングデータが入力され、これらのモニタリングデータは、データ収録部122に収集、保存される。そして、データ解析部123は、これらのデータを解析し、この解析結果からデータ判定部124が異常の有無を判定する。これによって、太陽光発電システム1の稼働状況をモニタリングする。
In addition to the detection data from the soil
なお、上記したデータサーバ121のデータ収録部122、データ解析部123、データ判定部124等は、前述した土壌状態検出機構105からの検出データを扱うものと、発電量、日照量、温度、湿度、監視映像等のモニタリングデータを扱うものに分けて構成しても良い。
The data recording unit 122, data analysis unit 123,
上記モニタリングデータの場合、異常な状態としては、例えば、パネルの損傷や、電気系統のショート、積雪、パネル温度上昇、影の影響などによる発電量低下などが挙げられる。さらに、データ解析部123では、データの変化傾向に特徴があるかについても解析する。データの変化傾向の特徴としては、例えば、一時的に発電量が低下して直ぐに回復した場合や、発電量が徐々に低下していく場合等がある。 In the case of the above monitoring data, examples of abnormal conditions include damage to the panel, short circuit in the electrical system, snow accumulation, increase in panel temperature, and decrease in power generation due to the influence of shadows. Furthermore, the data analysis unit 123 also analyzes whether there are any characteristics in the data change trends. Characteristics of data change trends include, for example, cases where the amount of power generation temporarily decreases and then recovers immediately, or cases where the amount of power generation gradually decreases.
データ判定部124の判定の結果、太陽光発電システム1に異常があると判定された場合、評価指示機構125にて移動体104に点検指示を出して、さらなる調査を行う、あるいは、緊急で点検作業員を派遣し現地による確認を行う、など、次の作業へと進むことができる。この場合に出動される移動体104については、前述した土壌状態検出機構105の他、例えば、可視光の撮像装置、ホットスポットと呼ばれる高温領域の有無を検出するためのサーモグラフィ装置、放電現象などを捉えるための紫外線カメラ、その他の各種センサを搭載したものを使用する。
If it is determined that there is an abnormality in the solar
移動体104に搭載する上記の各種センサとしては、例えば、匂いセンサ、電磁波測定器、非接触温度計、レーザ距離計、レーザ振動計、レーザ誘起ブレークダウン分光装置、渦電流センサ、超音波センサ、レーザ誘起ブレークダウン分光装置などがあるが、その他のセンサを用いても良い。
Examples of the above-mentioned various sensors mounted on the moving
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として掲示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although several embodiments of the present invention have been described above, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, substitutions, and changes can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and their modifications are included within the scope and gist of the invention, as well as within the scope of the invention described in the claims and its equivalents.
1……太陽光発電システム、2……土壌、3……法面、101……太陽光パネル、102……架台、103……ドローン、104……移動体、105……土壌状態検出機構、106……レーザスキャナ、107……レーザ、108……基準点、109……近赤外線カメラ、110……電気抵抗計測式水分計、111……マイクロ波計測式水分計、112……設置安定性評価機構、113……自走式の車両、114……プローブ、115……歩行ロボット、120……データ通信機構、121……データサーバ、122……データ収録部、123……データ解析部、124……データ判定部、125……評価指示機構、200……太陽光発電システム点検装置本体部。 1... Solar power generation system, 2... Soil, 3... Slope, 101... Solar panel, 102... Frame, 103... Drone, 104... Mobile object, 105... Soil condition detection mechanism, 106...Laser scanner, 107...Laser, 108...Reference point, 109...Near infrared camera, 110...Electric resistance measuring moisture meter, 111...Microwave measuring moisture meter, 112...Installation stability Evaluation mechanism, 113...Self-propelled vehicle, 114...Probe, 115...Walking robot, 120...Data communication mechanism, 121...Data server, 122...Data recording unit, 123...Data analysis unit, 124...Data determination unit, 125...Evaluation instruction mechanism, 200...Solar power generation system inspection device main unit.
Claims (14)
前記太陽光発電システムが設置された地域及びその周辺地域について、土壌の状態を検出する土壌状態検出機構と、
前記土壌状態検出機構によって検出された土壌の状態を示すデータを記憶するデータ収録部と、
前記土壌状態検出機構によって検出され、前記データ収録部に記憶された最新のデータを解析するデータ解析部と、
前記データ解析部による解析結果に基づいて土壌の状態の異常の有無を判定するデータ判定部と、
を具備したことを特徴とする太陽光発電システム点検装置。 A solar power generation system inspection device that monitors the operating status of a solar power generation system,
a soil condition detection mechanism that detects soil conditions in the area where the solar power generation system is installed and its surrounding area;
a data recording unit that stores data indicating the soil condition detected by the soil condition detection mechanism;
a data analysis unit that analyzes the latest data detected by the soil condition detection mechanism and stored in the data recording unit;
a data determination unit that determines whether there is an abnormality in the soil condition based on the analysis result by the data analysis unit;
A solar power generation system inspection device characterized by comprising:
前記土壌状態検出機構が、土壌の形状を検出する土壌形状検出機構を具備したことを特徴とする太陽光発電システム点検装置。 The solar power generation system inspection device according to claim 1,
A solar power generation system inspection device, wherein the soil condition detection mechanism includes a soil shape detection mechanism that detects the shape of soil.
前記土壌形状検出機構が、レーザをスキャン照射して形状を検出するレーザスキャン形状計測機構であることを特徴とする太陽光発電システム点検装置。 The solar power generation system inspection device according to claim 2,
A solar power generation system inspection device characterized in that the soil shape detection mechanism is a laser scan shape measurement mechanism that scans and irradiates a laser to detect the shape.
前記土壌形状検出機構が、前記レーザスキャン形状計測機構により、前記太陽光発電システムを構成する構造物の土壌と接触している箇所の位置情報に基づいて土壌形状を検出することを特徴とする太陽光発電システム点検装置。 The solar power generation system inspection device according to claim 3,
The soil shape detection mechanism detects the soil shape based on positional information of a portion of a structure that constitutes the solar power generation system that is in contact with the soil by the laser scanning shape measurement mechanism. Photovoltaic system inspection device.
前記太陽光発電システムを構成する構造物の土壌と接触している箇所の位置情報として、太陽光パネルの架台の足の接地位置情報を用いることを特徴とする太陽光発電システム点検装置。 The solar power generation system inspection device according to claim 4,
A solar power generation system inspection device characterized in that ground contact position information of a leg of a solar panel mount is used as position information of a portion of a structure constituting the solar power generation system that is in contact with soil.
前記土壌状態検出機構が、土壌の水分量を検出する水分量計測機構を具備したことを特徴とする太陽光発電システム点検装置。 The solar power generation system inspection device according to claim 1 or 2,
A solar power generation system inspection device, wherein the soil condition detection mechanism includes a moisture content measurement mechanism that detects the moisture content of the soil.
前記水分量計測機構が、近赤外線を用いた撮像画像、電気抵抗の計測、マイクロ波の減衰の計測、のうちの少なくとも1種により土壌の水分量を検出することを特徴とする太陽光発電システム点検装置。 The solar power generation system inspection device according to claim 6,
A solar power generation system characterized in that the moisture content measuring mechanism detects the moisture content of soil by at least one of a captured image using near-infrared rays, measurement of electrical resistance, and measurement of attenuation of microwaves. Inspection equipment.
前記土壌状態検出機構が、土壌に設置された前記太陽光発電システムを構成する構造物の、土壌に対する設置安定性を、弾性波を用いて評価する設置安定性評価機構を具備したことを特徴とする太陽光発電システム点検装置。 The solar power generation system inspection device according to claim 1 or 2,
The soil condition detection mechanism is characterized in that the soil condition detection mechanism includes an installation stability evaluation mechanism that uses elastic waves to evaluate the installation stability of a structure that constitutes the solar power generation system installed on the soil with respect to the soil. A solar power generation system inspection device.
前記設置安定性評価機構が、弾性波の入出力位置に、前記太陽光発電システムを構成する太陽光パネルの架台の足を用いることを特徴とする太陽光発電システム点検装置。 The solar power generation system inspection device according to claim 8,
A solar power generation system inspection device characterized in that the installation stability evaluation mechanism uses legs of a mount of a solar panel that constitutes the solar power generation system as an input/output position of elastic waves.
前記土壌状態検出機構が、自動航行可能な移動体に装着されていることを特徴とする太陽光発電システム点検装置。 The solar power generation system inspection device according to claim 1 or 2,
A solar power generation system inspection device, wherein the soil condition detection mechanism is mounted on a moving body capable of automatically navigating.
前記移動体が、ドローン、自走式の車両、歩行ロボットの何れか1種を含むことを特徴とする太陽光発電システム点検装置。 The solar power generation system inspection device according to claim 10,
A solar power generation system inspection device, wherein the mobile object includes any one of a drone, a self-propelled vehicle, and a walking robot.
前記移動体が、ドローンであり、前記土壌状態検出機構が、前記ドローンから吊り下げられていることを特徴とする太陽光発電システム点検装置。 The solar power generation system inspection device according to claim 11,
A solar power generation system inspection device, wherein the mobile object is a drone, and the soil condition detection mechanism is suspended from the drone.
前記太陽光発電システムの稼働状況に関するモニタリングデータを収録するデータ収録部と、
前記データ収録部に記憶されたモニタリングデータを解析するデータ解析部と、
前記データ解析部による解析結果に基づいて異常の有無を判定するデータ判定部と、
を具備することを特徴とする太陽光発電システム点検装置。 The solar power generation system inspection device according to claim 1 or 2,
a data recording unit that records monitoring data regarding the operating status of the solar power generation system;
a data analysis unit that analyzes the monitoring data stored in the data recording unit;
a data determination unit that determines the presence or absence of an abnormality based on the analysis result by the data analysis unit;
A solar power generation system inspection device comprising:
前記太陽光発電システムが設置された地域及びその周辺地域について、土壌の状態を検出する土壌状態検出機構と、
前記土壌状態検出機構によって検出された土壌の状態を示すデータを記憶するデータ収録部と、
前記土壌状態検出機構によって検出され、前記データ収録部に記憶された最新のデータを解析するデータ解析部と、
前記データ解析部による解析結果に基づいて土壌の状態の異常の有無を判定するデータ判定部と、
を具備した太陽光発電システム点検装置を用いて点検を実施することを特徴とする太陽光発電システム点検方法。 A solar power generation system inspection method for monitoring the operating status of a solar power generation system, the method comprising:
a soil condition detection mechanism that detects soil conditions in the area where the solar power generation system is installed and its surrounding area;
a data recording unit that stores data indicating the soil condition detected by the soil condition detection mechanism;
a data analysis unit that analyzes the latest data detected by the soil condition detection mechanism and stored in the data recording unit;
a data determination unit that determines whether there is an abnormality in the soil condition based on the analysis result by the data analysis unit;
1. A method for inspecting a solar power generation system, comprising carrying out an inspection using a solar power generation system inspection device equipped with.
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