JP6423767B2 - 太陽光発電装置の監視装置および太陽光発電装置の監視方法 - Google Patents

Description

本発明は、太陽光発電装置の監視装置および太陽光発電装置の監視方法に関する。

複数の太陽電池モジュールを備えた太陽光発電装置を赤外線カメラにより監視する技術について、例えば特許文献１に、複数の太陽電池セルから成る太陽電池モジュールが複数個配列された太陽電池アレイと、太陽電池アレイの表面を赤外線撮影する撮像機と、撮像機を移動させる移動機構と、移動機構によって移動される撮像機で赤外線撮影して得られた画像を表示する監視用モニタと、撮像機の赤外線撮影および移動機構の移動を制御する制御装置を備える構成が記載されている。さらに、特許文献１には、撮像機の影が映りこまない画像を得ることができるように、撮影機の高さを制限したり、撮影機を複数用いることも記載されている。

特開２０１１−１４６４７２号公報

しかしながら、複数の太陽電池モジュールを備えた太陽光発電装置において、比較的低い撮影位置で赤外線カメラを用いて監視しようとすると、周囲の建物等の地面から立設するような物体が太陽電池モジュールに投射され、太陽電池モジュール表面で反射され、これらの反射画像が撮影画像に映り込んでしまい、適切な監視を行うことができない場合があった。

本発明は、上記問題に鑑み、従来よりも適切な監視が可能な太陽光発電装置の監視装置および太陽光発電装置の監視方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の陽光発電装置の監視装置は、複数の太陽電池モジュールを備えた太陽光発電装置を監視する太陽光発電装置の監視装置であって、前記太陽電池モジュールを撮影する赤外線カメラと、前記赤外線カメラを移動させる移動部と、前記赤外線カメラで撮影した画像を処理する画像処理部とを備え、前記移動部により前記赤外線カメラを前記太陽電池モジュールの表面で当該赤外線カメラが反射した画像を撮影し、前記太陽電池モジュールを上方から撮影可能なように前記移動部を用いて前記赤外線カメラを移動させて、前記太陽電池モジュールの表面で前記赤外線カメラが反射して写り込む位置で画像を撮影し、さらにこの画像とは撮影位置が異なるように前記移動部により前記赤外線カメラを移動させて、少なくとも一部が重なる別の画像を撮影し、前記画像処理部では、前記赤外線カメラにより撮影した複数の画像を用いて前記赤外線カメラの写り込み領域を補間する処理を行う。

また、本発明の太陽光発電装置の監視方法は、太陽光発電装置を構成する複数の太陽電池モジュールを赤外線カメラで撮影して監視する太陽光発電装置の監視方法であって、前記太陽電池モジュールを上方から撮影可能なように前記赤外線カメラを移動させて、前記太陽電池モジュールの表面で当該赤外線カメラが反射して写り込む位置で画像を撮影し、さらにこの画像とは撮影位置が異なるように前記赤外線カメラを移動させて別の画像を撮影し、前記赤外線カメラにより撮影した複数の画像を用いて前記赤外線カメラの写り込み領域を補間する処理を行う。

本発明によれば、従来よりも適切な太陽光発電装置の監視が可能となる。

実施の形態１の太陽光発電装置の監視装置の概略構成を示す模式図である。 実施の形態１の太陽光発電装置の撮影時に側方から見た様子を示す模式図である。 実施の形態１の太陽光発電装置の太陽電池モジュール受光面に対して略垂直方向から撮影領域Ｘの撮影時の様子を示す模式図である。 実施の形態１の太陽光発電装置の太陽電池モジュール受光面に対して略垂直方向から撮影領域Ｙの撮影時の様子を示す模式図である。 実施の形態１の太陽光発電装置の太陽電池モジュール受光面に対して略垂直方向から撮影領域Ｚの撮影時の様子を示す模式図である。 実施の形態２の太陽光発電装置の太陽電池モジュール受光面に対して略垂直方向から撮影領域Ｘの撮影時の様子を示す模式図である。 実施の形態２の太陽光発電装置の太陽電池モジュール受光面に対して略垂直方向から撮影領域Ｙの撮影時の様子を示す模式図である。 実施の形態２の太陽光発電装置の太陽電池モジュール受光面に対して略垂直方向から撮影領域Ｚの撮影時の様子を示す模式図である。 実施の形態３の太陽光発電装置の監視装置の概略構成を示す模式図である。

以下に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、これらの図面において、同一の参照符号は同一部分または相当部分を表すものとする。

＜実施の形態１＞
図１は、実施の形態１の太陽光発電装置の監視装置の概略構成を示す模式図である。

図１に示すように、本実施の形態の太陽光発電装置の監視装置は、赤外線カメラ１と、赤外線カメラ１を移動させる移動部である無人航空機２と、赤外線カメラ１との間で無線通信を行う制御部３と備える。無人航空機２は、図示しないリモコン装置を用いて地上から遠隔操作される。制御部３は、赤外線カメラ１により撮影された画像を処理する画像処理部を含む。赤外線カメラ１も地上から遠隔操作可能である。赤外線カメラ１及び無人航空機２の遠隔操作の少なくとも一部を制御部３で制御可能としても良い。

赤外線カメラを用いて監視することにより、太陽電池モジュールの発熱等の熱的状態を検出することができ、不具合による太陽電池モジュールの異常や故障などを検出することができる。

図２は、本実施の形態において、赤外線カメラによる太陽光発電装置の撮影時の側方から見た様子を示す模式図である。図３から図５は、本実施の形態において、赤外線カメラによる太陽光発電装置の撮影時の太陽電池モジュール受光面の垂直方向から見た様子を示す模式図である。

図２から図５に示すように、太陽光発電装置５は、複数の太陽電池モジュール４から構成されており、ここでは上下２段で横方向に３枚の太陽モジュールを配列した例を示しているが、太陽電池モジュールの数量はこれに限定されず、これ以外の数量であっても良い。

赤外線カメラ１は、太陽電池モジュール４の受光面に対して略垂直（垂直含む）となる方向から撮影する。図３では撮影領域Ｘでの撮影時の様子を示し、図４では撮影領域Ｙでの撮影時の様子を示し、図５では撮影領域Ｚでの撮影時の様子を示している。なお、図２は、太陽光発電装置の撮影時の側方から見た様子を示すものなので、撮影領域Ｘ，Ｙ，Ｚのいずれにも共通する。

太陽電池モジュール４の受光面に対して略垂直な方向から赤外線カメラ１で撮影しようとすると、赤外線カメラ１自身のカメラ反射画像Ａが写り込む。このカメラ反射画像Ａのサイズは、赤外線カメラ１と太陽電池モジュール４との距離に応じて変化する。そして、カメラ反射画像Ａの形状が予めわかっており、カメラ反射画像Ａのサイズから赤外線カメラ１と太陽電池モジュール４との距離がわかる。したがって、例えばカメラ反射画像Ａの輪郭と太陽電池モジュール４の境界部分（外周部分）の輪郭とを用いて画像処理することにより、太陽電池モジュール４（太陽光発電装置５）に対する赤外線カメラ１の相対的な位置と距離とがわかる。

これを利用して、図３に示すものでは、撮影領域Ｘが図面左側に位置する４枚の太陽電池モジュール４の受光面であり、赤外線カメラ１と太陽電池モジュール４との距離が所定の距離となるように、カメラ反射画像Ａが４枚の太陽電池モジュール４の受光面の中央に位置して所定のサイズとなるように、無人航空機２により赤外線カメラ１の位置を調整する。そして、赤外線カメラ１を所定の位置に調整できたら、太陽電池モジュール４の撮影を行う。

この際、太陽電池モジュール４の受光面に対して略垂直な方向から赤外線カメラ１で撮影するので、地面から立設するような周囲の建物、山、樹木等が、太陽電池モジュール４の受光面で反射して、赤外線カメラ１で撮影する画像の中に写り込むことはほとんどない。したがって、不要な物体の写り込みによる誤認識を低減することができる。

なお、赤外線カメラ１で撮影した画像について、赤外線カメラ１自身のカメラ反射画像Ａについては、誤認識の可能性があるので、監視領域から除外する。

次に、赤外線カメラ１を無人航空機２により移動させて、図４に示すような撮影を行う。図４に示すものでは、撮影領域Ｙが図面中央に位置する４枚の太陽電池モジュール４の受光面であり、上記図３の説明と同様にして、無人航空機２により赤外線カメラ１の位置を調整して、太陽電池モジュール４の撮影を行う。

次に、赤外線カメラ１を無人航空機２により更に移動させて、図５に示すような撮影を行う。図５に示すものでは、撮影領域Ｘが図面右側に位置する４枚の太陽電池モジュール４の受光面であり、上記図３，４の説明と同様にして、無人航空機２により赤外線カメラ１の位置を調整して、太陽電池モジュール４の撮影を行う。

このように、図３，４，５のようにして撮影した３枚の画像を用いれば、監視領域から除外したカメラ反射画像Ａの写り込んだ領域も監視可能となる。例えば、図４での撮影画像における監視除外部分のカメラ反射画像Ａの写り込んだ領域は、図３での撮影画像と図５での撮影画像により補間することができる。

ここで、上述の説明では、図３，５のように、横方向端部に位置する太陽電池モジュール４を撮影した場合には、カメラ反射画像Ａの写り込んだ領域の半分しか補間できない。このような場合には、例えば、図３と図４との間（撮影領域Ｘと撮影領域Ｙとの間）や図４と図５との間（撮影領域Ｙと撮影領域Ｚとの間）の位置で赤外線カメラ１による撮影を行うなど、別の位置で撮影すれば、カメラ反射画像Ａの写り込んだ領域の全てを補間して、全領域を監視領域とすることができる。

＜実施の形態２＞
上記実施の形態１で説明したように、太陽電池モジュール４の受光面に対して垂直な方向から赤外線カメラ１で撮影するので、周囲の建物、山、樹木等の地面から立設されるような状態のものはほとんど写り込むことはないが、空中に浮かぶような雲等は写り込むことがある。実施の形態２では、このような場合について説明する。

本実施の形態で用いる監視装置は、図１を用いて説明した上記実施の形態１と同様であり、図３から図５に示したような撮影画像が異なるので、以下ではその異なる点について説明する。

図６から図８は、本実施の形態において、赤外線カメラによる太陽光発電装置の撮影時の太陽電池モジュール受光面の略垂直方向から見た様子を示す模式図であり、上記実施の形態１の図３から図５に対応する図である。

図６から図８が、図３から図５と異なる点は、雲反射画像Ｂが赤外線カメラに写り込む点である。図６から図８に示すように、赤外線カメラ１を図面横方向に移動させて、撮影領域を撮影領域Ｘ、撮影領域Ｙ、撮影領域Ｚと順次変化させても、雲が十分に遠く、通常雲の移動速度が遅いので、いずれの撮影領域Ｘ，Ｙ，Ｚにおいても、雲反射画像Ｂは、通常はほぼ同じ位置かつほぼ同じ形状で写り込む。

そこで、例えば、図６の撮影領域Ｘでの撮影画像と図７での撮影領域Ｙの撮影画像とを差分処理したり、図７の撮影領域Ｙでの撮影画像と図８での撮影領域Ｚの撮影画像とを差分処理することにより、雲反射画像Ｂを監視領域から除外することができる。このように不要な雲反射画像Ｂを監視領域から除外することにより、不要な画像の写り込みによる誤認識を低減することができる。

さらに、実施の形態２では、上記実施の形態１で撮影画像における監視除外部分のカメラ反射画像Ａの写り込んだ領域を補間するのに代えて、撮影画像における監視除外部分の雲反射画像Ｂの写り込んだ領域を補間する。例えば、図６，７，８の３枚の画像を用いる場合には、図６での撮影画像における監視除外部分の雲反射画像Ｂの写り込んだ領域は、図７での撮影画像により補間することができ、図７での撮影画像における監視除外部分の雲反射画像Ｂの写り込んだ領域は、図８での撮影画像により補間することができる。そして、図８での撮影画像における監視除外部分の雲反射画像Ｂの写り込んだ領域は、図８の図面右端の２枚の太陽電池モジュールに雲反射画像Ｂが写り込まない位置となるように、赤外線カメラ１を無人航空機２により移動させて撮影した画像を用いて補間することができる。

このようにして、雲反射画像Ｂの写り込んだ領域の全てを補間して、全領域を監視領域とすることができる。

＜実施の形態３＞
上記実施の形態１，２では移動部として無人航空機を用いたものについて説明したが、本実施の形態３では、移動部として移動体を用いたものについて説明する。

図９は、実施の形態３の太陽光発電装置の監視装置の概略構成を示す模式図である。

図９に示すように、移動部として、実施の形態１の太陽光発電装置の監視装置で用いた無人航空機２に代えて、移動体２’を用いる。移動体２’は、４つ車輪を含むキャスタ部２’ａと、キャスタ部２’ａから立設する支柱２’ｂと、支柱２’ ｂの上部からアーム部２’ｃとを備え、アーム部２’ｃに赤外線カメラ１が取り付けられる。アーム部２’ｃが支柱２’ ｂに対して縦方向に移動可能であり、アーム部２’ｃにおける赤外線カメラ１の取り付け位置が横方向に移動可能となっており、これらの機構により赤外線カメラ１の撮影位置を調整することができる。また、移動体２’も、上記実施の形態１，２の無人航空機２と同様に、図示しないリモコン装置を用いて地上から遠隔操作される。

これ以外については、上記実施の形態１，２と同様にして、太陽光発電装置の監視を行うことができるので、説明を繰り返さない。

今回開示された実施の形態及び実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 赤外線カメラ
２ 無人航空機（移動部）
２’ 移動体（移動部）
３ 制御部（画像処理部）
４ 太陽電池モジュール
５ 太陽光発電装置

Claims (5)

1. 複数の太陽電池モジュールを備えた太陽光発電装置を監視する太陽光発電装置の監視装置であって、
   前記太陽電池モジュールを撮影する赤外線カメラと、
   前記赤外線カメラを移動させる移動部と、
   前記赤外線カメラで撮影した画像を処理する画像処理部とを備え、
   前記移動部により前記赤外線カメラを前記太陽電池モジュールの表面で当該赤外線カメラが反射した画像を撮影し、
   前記太陽電池モジュールを上方から撮影可能なように前記移動部を用いて前記赤外線カメラを移動させて、前記太陽電池モジュールの表面で前記赤外線カメラが反射して写り込む位置で画像を撮影し、さらにこの画像とは撮影位置が異なるように前記移動部により前記赤外線カメラを移動させて、少なくとも一部が重なる別の画像を撮影し、
   前記画像処理部では、前記赤外線カメラにより撮影した複数の画像を用いて前記赤外線カメラの写り込み領域を補間する処理を行う、太陽光発電装置の監視装置。
2. 前記画像処理部では、前記赤外線カメラにより撮影した複数の画像において類似する形状の部分を除去する処理を行う、請求項１に記載の太陽光発電装置の監視装置。
3. 前記画像処理部では、前記除去した形状の部分を前記赤外線カメラにより撮影した他の画像を用いて補間する処理を行う、請求項２に記載の太陽光発電装置の監視装置。
4. 前記移動部は、無人航空機である、請求項１から３のいずれか１項に記載の太陽光発電装置の監視装置。
5. 太陽光発電装置を構成する複数の太陽電池モジュールを赤外線カメラで撮影して監視する太陽光発電装置の監視方法であって、
   前記太陽電池モジュールを上方から撮影可能なように前記赤外線カメラを移動させて、前記太陽電池モジュールの表面で当該赤外線カメラが反射して写り込む位置で画像を撮影し、
   さらにこの画像とは撮影位置が異なるように前記赤外線カメラを移動させて別の画像を撮影し、
   前記赤外線カメラにより撮影した複数の画像を用いて前記赤外線カメラの写り込み領域を補間する処理を行う、太陽光発電装置の監視方法。

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