JP6695581B1 - 汚れ検査装置、汚れ検査方法、及び、太陽光発電モジュールの管理方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、汚れ検査装置1の構成例を示す模式図である。本実施形態に係る汚れ検査装置1は、太陽光発電モジュール300の受光面301に載置され、受光面301の汚れ度合いを検査する。
図1に示すように、汚れ検査装置1は、ハウジング11と、照明装置12と、照明駆動装置13と、カメラ14と、メモリ15と、制御装置16と、表示装置17と、入力装置18と、通信装置19と、外部電源端子20と、内蔵電源21と、を備える。
次に、汚れ検査装置1を用いた太陽光発電モジュール300の受光面301の汚れ検査方法を説明する。図2は、汚れ検査装置1を用いた汚れ検査方法の一例を示す模式図である。図3は、汚れ検査装置1を用いた汚れ検査方法の一例を説明するためのフローチャートである。なお、図2は、汚れ度合いを測定する際の太陽光発電モジュール300と汚れ検査装置1との位置関係を示す。また、図2の破線は、太陽光発電モジュール300の受光面301の縦幅aの方向における中央と横幅bの方向における中央とを表している。
次に、第1実施形態における汚れ度合いの数値化の手法の実施例とその変形例とを説明する。
図4は、第1実施形態の実施例における汚れ度合いの数値化の手法を説明するためのフローチャートである。図5Aは、実施例における基準画像の色空間の一例である。図5Bは、測定画像の色空間の一例である。なお、図5Aにおいて、黒丸印は基準画像の画素Paである。図5Bにおいて、丸印は測定画像の画素Pbである。また、図5A及び図5Bでは、図を見易くするため、図示する画素Pa、Pbの数を実際よりも大幅に少なくしている。
上述の実施例ではティーチングの際、画像処理部161はたとえば、基準画像の色空間内において基準球Saを各軸方向に1階調ずつ移動させて、その都度、基準球Sa内にある基準画素数mを検出する。但し、この手法では、たとえば各色成分値の階調数の3乗(本実施形態では163)回の検出処理を行うことになるため、演算負荷が高くなり易い。さらに、各色成分値の階調数が多いほど、演算負荷は大幅に増大する。このような演算負荷を軽減するため、変形例では、以下に説明する手法で汚れ度合いの測定値を算出する。
次に、汚れ検査装置1を用いた汚れ検査方法を応用した太陽光発電モジュール300の管理方法の一例を説明する。通常、屋外に設置された太陽光発電モジュール300は、風雨、温度、汚染ガス、飛散物、積雪、生物体汚染などの厳しい環境下に置かれる。そのため、設置から数年経過すると、”洗浄時期”になった、”そろそろ洗浄時期に近づいた”などの意見が、太陽光発電モジュール300のO&M(operation and maintenance)業者、又は太陽光発電所の管理者から出される。従来では、太陽光発電モジュール300の受光面301の汚れ度合いを測定する方法が確立されていなかったため、実務経験又は慣例などにより受光面301の洗浄時期が決められていた。そして、手動の洗浄、高圧水洗浄、受光面301に載置される自走式の自動洗浄装置による洗浄などが行われ、洗浄前後の発電電力の差に基づいて発電電力の回復量が評価されるのみであった。つまり、受光面301の汚れ度合いと洗浄による発電電力の回復量とを数値化しておらず、両者の相関関係を理論的に管理されていなかった。以下に説明する太陽光発電モジュール300の管理方法は、これらを新規に改善するものである。
上述の第1実施形態では、受光面301を覆う汚れの色相は考慮していない。しかしながら、実際には、汚れの色相は、太陽光発電モジュール300の発電電力の変動に大きく影響する。たとえば、色相を考慮しない汚れ度合いが同程度であっても、汚れの色が黒に近いほど、発電電力の低下はより大きくなる。一方、汚れの色が白に近いほど、発電電力の低下は軽減される。そこで、第2実施形態では、第1実施形態(図4参照)又はその変形例(図6参照)で算出した測定値を汚れの色相を考慮して補正した補正測定値を算出する。これ以外は、第1実施形態と同様である。以下では、第1実施形態と異なる構成を説明する。また、第1実施形態と同様の構成要素には同じ符号を付し、さらに、第1実施形態と同様の構成の説明を省略することがある。
第2実施形態において、汚れ検査装置1の画像処理部161は、測定画像の各々の画素の色座標(R、G、B)と、基準色座標(Ra、Ga、Ba)と、測定画像の各々の画素の色座標(R、G、B)に対応する色成分別の補正値Nr、Ng、Nbとに基づいて、受光面301の汚れ度合いの補正測定値を算出する。色成分別の補正値Nr、Ng、Nbはそれぞれ、測定画像の各々の画素Pbの色座標(R、G、B)に対応して設定されている。色成分別の補正値Nr、Ng、Nbの設定情報は、たとえばメモリ15に記憶されている。
次に、第2実施形態における汚れ度合いの数値化の手法の実施例とその変形例とを説明する。
図11は、第2実施形態の実施例における汚れ度合いの数値化の手法を説明するためのフローチャートである。なお、図11のステップS901〜S915は、第1実施形態の実施例(図4)のステップS301〜S315と同様である。
なお、ティーチングの際の演算負荷を軽減するため、図4(つまり第1実施形態の変形例)と同様の手法が採用されてもよい。図12は、第2実施形態の変形例における汚れ度合いの数値化の手法を説明するためのフローチャートである。図12のステップS1101〜S1115は、第1実施形態の変形例(図6)のステップS501〜S515と同様である。さらに、図12のステップS1116〜S1117は、第2実施形態の実施例(図11)のステップS916〜S917と同様である。画像処理部161は、カメラ14で測定画像を撮像する毎に、図12の処理を実施する。なお、測定開始ボタンを1回押したときに複数の測定画像が撮像される際には、測定値の平均値が、1回の測定における代表の測定値とされてもよい。
第2実施形態では、汚れ検査装置1を用いた汚れ検査方法を応用した太陽光発電モジュール300の管理方法(図8参照)において、上述の補正測定値を用いる。たとえば、図8のステップS701及びS705において、受光面301の汚れ度合いSb、Saの補正測定値が、たとえば、上述の汚れ検査装置1(図1参照)を用いて、上述の汚れ検査方法(図11、図12参照)により測定される。つまり、測定画像の各々の画素Pbの色空間における色座標(R、G、B)と、色空間における基準色座標(Ra、Ga、Ba)とに基づく汚れ度合いの測定値Sb、Saを、色座標(R、G、B)に対応する色成分別の補正値Nr、Ng、Nbに基づいて補正した汚れ度合いの補正測定値が算出される。そして、上述の汚れ度合いの各々の補正測定値と、図8のステップS701及びS705にて測定した各々の発電電力Wb、Waと、経過期間Tとに基づいて、受光面301の洗浄時期が決定される。色相を考慮した汚れ度合いの補正測定値を用いることにより、太陽光発電モジュール300の発電電力が低下する傾向をさらに正確に検出できる。従って、受光面301の洗浄時期をさらに精度良く算出できる。
以上、本発明の実施形態について説明した。なお、上述の実施形態は例示であり、その各構成要素及び各処理の組み合わせに色々な変形が可能であり、本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
1 汚れ検査装置
11 ハウジング
111 開口
12 照明装置
121 基体
122 LEDアレイ
13 照明駆動装置
14 カメラ
141 レンズ
142 撮像素子
15 メモリ
16 制御装置
161 画像処理部
17 表示装置
18 入力装置
19 通信装置
20 外部電源端子
21 内蔵電源
300 太陽光発電モジュール
301 受光面
310 透光性基板
320 封止樹脂層
330 太陽電池セル
340 バックフィルム
OT 外部端末
AC 外部電源
L0 基準領域
L1〜L5 測定領域
Pa、Pb 画素
Pam 基準画素
Pbn 範囲内画素
Sa 基準球
Sb 測定球
Ar 最多重領域
Claims (11)
- 太陽光発電モジュールの受光面の一部領域を覆うハウジングと、
前記一部領域に光を照射する照明装置と、
前記一部領域を撮像する撮像装置と、
前記撮像装置により撮像された測定画像の各々の画素の色空間における第1色座標と、前記色空間における基準色座標とに基づいて、前記受光面の汚れ度合いを算出する画像処理部と、
を備え、
前記画像処理部は、前記色空間において、前記基準色座標を中心とする所定の大きさの基準色範囲内に第2色座標がある基準画像の画素の数が最大となるように、前記基準色座標を決定する、汚れ検査装置。 - 太陽光発電モジュールの受光面の一部領域を覆うハウジングと、
前記一部領域に光を照射する照明装置と、
前記一部領域を撮像する撮像装置と、
前記撮像装置により撮像された測定画像の各々の画素の色空間における第1色座標と、前記色空間における基準色座標とに基づいて、前記受光面の汚れ度合いを算出する画像処理部と、
を備え、
前記画像処理部は、前記色空間において、基準画像の各々の画素の第2色座標を中心とする所定の大きさの基準色範囲の重なりが最も多い領域を算出し、該領域に基づいて前記基準色座標を決定する、汚れ検査装置。 - 前記画像処理部は、さらに前記第1色座標に対応する色成分別の補正値に基づいて前記汚れ度合いを補正する、請求項1又は請求項2に記載の汚れ検査装置。
- 太陽光発電モジュールの受光面の一部領域を覆うハウジングと、
前記一部領域に光を照射する照明装置と、
前記一部領域を撮像する撮像装置と、
前記撮像装置により撮像された測定画像の各々の画素の色空間における第1色座標と、前記色空間における基準色座標とに基づいて、前記受光面の汚れ度合いを算出する画像処理部と、
を備え、
前記画像処理部は、さらに前記第1色座標に対応する色成分別の補正値に基づいて前記汚れ度合いを補正する、汚れ検査装置。 - 前記画像処理部は、前記色空間において、
前記基準色範囲内に前記第1色座標がある前記測定画像の画素を検出し、
前記画素の検出結果に基づいて前記受光面の汚れ度合いを算出する、請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の汚れ検査装置。 - 太陽光発電モジュールの受光面のうちのハウジングで覆われ且つ照明装置により光が照射された一部領域を撮像装置で撮像するステップと、
前記撮像装置により撮像された測定画像の各々の画素の色空間における第1色座標と、前記色空間における基準色座標とに基づいて、前記受光面の汚れ度合いを算出するステップと、
を備え、
前記算出するステップでは、前記色空間において、前記基準色座標を中心とする所定の大きさの基準色範囲内に第2色座標がある基準画像の画素の数が最大となるように、前記基準色座標を決定する、汚れ検査方法。 - 太陽光発電モジュールの受光面のうちのハウジングで覆われ且つ照明装置により光が照射された一部領域を撮像装置で撮像するステップと、
前記撮像装置により撮像された測定画像の各々の画素の色空間における第1色座標と、前記色空間における基準色座標とに基づいて、前記受光面の汚れ度合いを算出するステップと、
を備え、
前記算出するステップでは、前記色空間において、基準画像の各々の画素の第2色座標を中心とする所定の大きさの基準色範囲の重なりが最も多い領域を算出し、該領域に基づいて前記基準色座標を決定する、汚れ検査方法。 - 太陽光発電モジュールの受光面のうちのハウジングで覆われ且つ照明装置により光が照射された一部領域を撮像装置で撮像するステップと、
前記撮像装置により撮像された測定画像の各々の画素の色空間における第1色座標と、前記色空間における基準色座標とに基づいて、前記受光面の汚れ度合いを算出するステップと、
を備え、
前記算出するステップでは、さらに前記第1色座標に対応する色成分別の補正値に基づいて前記汚れ度合いを補正する、汚れ検査方法。 - 太陽光発電モジュールの受光面の一部領域を覆うハウジングと、前記一部領域に光を照射する照明装置と、前記一部領域を撮像する撮像装置と、前記撮像装置により撮像された測定画像の各々の画素の色空間における第1色座標と、前記色空間における基準色座標とに基づいて前記受光面の汚れ度合いを算出する画像処理部と、を備える汚れ検査装置を用いて前記太陽光発電モジュールの前記受光面の前記汚れ度合いを測定するとともに、前記太陽光発電モジュールの発電電力を測定する第1の測定ステップと、
前記第1の測定ステップを実施した時点から所定の経過期間の後に、前記汚れ検査装置を用いて前記汚れ度合いを測定するとともに、前記発電電力を測定する第2の測定ステップと、
前記第1の測定ステップ及び前記第2の測定ステップでそれぞれ測定した前記汚れ度合い及び前記発電電力と、前記経過期間とに基づいて、前記受光面の洗浄時期を決定する決定ステップと、
を備える、太陽光発電モジュールの管理方法。 - 前記第1の測定ステップ及び前記第2の測定ステップにおいて、前記汚れ度合いの補正測定値が算出され、
前記補正測定値は、前記第1色座標と前記基準色座標とに基づく前記汚れ度合いの測定値を、前記第1色座標に対応する色成分別の補正値に基づいて補正した値である、請求項9に記載の太陽光発電モジュールの管理方法。 - 少なくとも前記第1の測定ステップ及び前記第2の測定ステップが、一日のうちの早朝及び夕方のうちの少なくとも一方で実施される、請求項9又は請求項10に記載の太陽光発電モジュールの管理方法。
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