JP7089629B1 - 風力発電装置の劣化検知システム、劣化検知方法およびブレード - Google Patents

Abstract

【課題】ブレードの内部の圧力や着色剤を利用する劣化検知方法に比べ、風力発電装置のブレードの劣化をより詳細に検知する。【解決手段】風力発電装置の劣化検知システムは、風力発電装置のブレードの内側へ光を照射する照射手段と、照射手段により照射されブレードの外側へ漏れた光によりブレードの劣化を検知する検知手段と、を有する。【選択図】図２

Description

本発明は、風力発電装置の劣化検知システム、劣化検知方法およびブレードに関する。

従来、風力発電装置のブレードが中空構造であることを利用して、ブレードの劣化を検知する技術が存在する。例えば、特許文献１には、風車翼内部の圧力を計測する圧力センサと、計測された圧力に基づいて損傷を検知するナセル側制御装置とを具備する風車翼の外皮損傷検知装置について記載されている。また例えば、特許文献２には、風車翼の外皮内面の主要４個所に赤い顔料が長さ方向に付着されており、外皮に亀裂が生じるとその亀裂から着色剤がにじみ出るために、亀裂の検知が容易な風車翼について記載されている。

特開２０１３－１０８３９１号公報 実開平５－１７１７４号公報

しかしながら、ブレードの内部の圧力を計測する方法では、亀裂の有無を判断するに留まり、亀裂の大きさや個数等の詳細を把握することはできない。また、圧力を計測する方法と着色剤のにじみ出し観測する方法とは何れも、亀裂や割れ等のブレードの外皮の破壊を伴う劣化を検出するに留まり、例えばブレードの表面に形成された塗膜の薄膜化を検知することはできない。
本発明の風力発電装置の劣化検知システム等は、ブレードの内部の圧力や着色剤を利用する劣化検知方法に比べ、風力発電装置のブレードの劣化をより詳細に検知することを目的とする。

請求項１に係る発明は、風力発電装置のブレードの内側へ光を照射する照射手段と、前記照射手段により照射され前記ブレードの外側へ漏れた光により当該ブレードの劣化を検知する検知手段と、を有し、前記検知手段は、前記ブレードの外側へ漏れた光の強度により前記ブレードの劣化を検知することを特徴とする、風力発電装置の劣化検知システムである。
請求項２に係る発明は、前記照射手段は、前記検知手段による検知の際に前記ブレードの内側へ光を照射することを特徴とする、請求項１に記載の風力発電装置の劣化検知システムである。
請求項３に係る発明は、前記検知手段により検知される前記ブレードの劣化状態は、当該ブレードを構成する部材の厚さの低下であることを特徴とする、請求項１に記載の風力発電装置の劣化検知システムである。
請求項４に係る発明は、前記ブレードを前記外側から撮影したブレード画像を取得する取得手段をさらに有し、前記検知手段は、前記照射手段により照射された光が漏れた前記ブレードが撮影されたブレード画像から、当該ブレードの劣化を検知することを特徴とする、請求項１に記載の風力発電装置の劣化検知システムである。
請求項５に係る発明は、前記検知手段は、前記ブレードにおける前記劣化が生じた劣化領域を前記ブレード画像により特定することを特徴とする、請求項４に記載の風力発電装置の劣化検知システムである。
請求項６に係る発明は、前記照射手段により照射される光は、赤外光であることを特徴とする、請求項１に記載の風力発電装置の劣化検知システムである。
請求項７に係る発明は、風力発電装置の劣化を検知する劣化検知方法であって、前記風力発電装置のブレードの内側へ光を照射し、照射され前記ブレードの外側へ漏れた光の強度により当該ブレードの劣化を検知することを特徴とする劣化検知方法である。
請求項８に係る発明は、前記ブレードの内側へ照射される光は、可視光であることを特徴とする、請求項７に記載の劣化検知方法である。
請求項９に係る発明は、風力発電装置のブレードであって、内側に空洞を有する外皮と、前記外皮により形成される前記空洞に光を照射する光源と、を有し、前記光源により照射され前記外皮の外側に漏れた光の強度により劣化が検知されることを特徴とするブレードである。
請求項１０に係る発明は、前記外皮よりも外側に設けられ、当該外皮が透過した光を減衰させる塗膜をさらに備え、前記外皮の外側かつ前記塗膜の外側に漏れた光の強度により劣化が検知されることを特徴とする、請求項９に記載のブレードである。

本発明の風力発電装置の劣化検知システム等は、ブレードの内部の圧力や着色剤を利用する劣化検知方法に比べ、風力発電装置のブレードの劣化をより詳細に検知することができる。

本実施の形態が適用される劣化検知システムの全体構成の一例を示す図である。 風力発電装置について説明する図であり、（Ａ）は風力発電装置の全体構成、（Ｂ）はブレードの断面構造の概略図である。 本実施の形態に係るユーザ端末のハードウェア構成の一例を示す図である。 本実施の形態に係るユーザ端末の機能構成の一例を示す図である。 劣化検知の対象となるブレードの例を示す図であり、（Ａ）は光源がＯＦＦの状態のブレード、（Ｂ）は光源がＯＮの状態のブレードの図である。 ブレードの長さ方向の位置と、長さ方向に並ぶ画素の輝度との関係を示すグラフである。 ユーザ端末における処理手順の一例を示すフローチャートである。 ユーザ端末における検知結果の表示例を示す図である。 部材の厚さｘとブレード画像における輝度ｙとの関係を示すグラフである。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
［劣化検知システム１の全体構成］
図１は、本実施の形態が適用される劣化検知システム１の全体構成の一例を示す図である。
劣化検知システム１は、所謂ウインドファーム等の風力発電施設に設置された風力発電装置３０の劣化を検知するために利用されるシステムである。より詳しくは、本実施の形態が適用される劣化検知システム１は、風力発電装置３０のブレード３１に生じた劣化を検知して、検知した結果をユーザへ提供する。ユーザは、本サービスを利用することで、ブレード３１の劣化状態を把握し、補修の要否の判断等に活用することができる。
なお、劣化検知の対象となる風力発電装置３０およびブレード３１については図２を用いて詳細を後述する。

図１に示すように、劣化検知システム１は、劣化検知の結果（以下、「検知結果」と呼ぶ。）をユーザに提供するユーザ端末１０と、ブレード３１を撮影するためのカメラ２１を備えたドローン２０と、ユーザ端末１０とドローン２０とを通信可能に接続するネットワーク９０とを備えている。

ネットワーク９０は、ユーザ端末１０とドローン２０との間のデータ通信に利用可能であれば特に限定されず、例えばＬＡＮ（Local Area Network）、ＷＡＮ（Wide Area Network）、インターネット等を用いて良い。また、ユーザ端末１０とドローン２０とは、ゲートウェイ装置やルータ等の中継装置を用い、複数のネットワークや通信回線を介して接続されても良い。なお、本実施の形態においては、ドローン２０の移動を妨げないように、無線通信によってネットワーク９０を実現している。

ドローン２０は、飛行による移動が可能な装置であり、ブレード３１を撮影するためのカメラ２１を備えている。本実施の形態に係るドローン２０は、飛行によりブレード３１へ接近し、カメラ２１によりブレード３１を撮影する。そして、カメラ２１により生成された、ブレード３１を被写体とするブレード画像を、ネットワーク９０を介してユーザ端末１０へ送信する。

ドローン２０は、例えば、コントローラ等の入力装置（不図示）を介して入力されるユーザ操作に応じて飛行および撮影を行う。この場合、ユーザは、ドローン２０がブレード３１の撮影に適切な場所や高度に位置するように操作し、撮影の指示を行う。なお、この「適切な場所や高度」とは、ユーザ端末１０による劣化検知のための画像処理（後述）に適したブレード画像を撮影可能な場所や高度を指す。
また例えば、ドローン２０は、ユーザにより予め定められた運転プログラムに従って飛行および撮影を行っても良い。この場合、運転プログラムには、ドローン２０の移動経路や撮影を行う場所や高度、撮影の予定日および予定時間等が定義されているものとする。

カメラ２１は、可視領域および赤外領域の光を感受して被写体の撮影を行う撮影装置である。本実施の形態に係るカメラ２１は、赤外領域の光を遮蔽する赤外カットフィルタ（不図示）を用い、可視領域の光を感受してブレード３１を撮影し、ブレード画像を生成する。また、この赤外カットフィルタを用いずに、赤外領域の光を感受してブレード３１を撮影し、ブレード画像に対応する赤外画像を生成する。なお、「ブレード画像に対応する」とは、ブレード画像においてブレード３１が映っている領域と、赤外画像においてブレード３１が映っている領域が一致することを指す。
ここで、「可視領域の光」とは、下限を３６０～４００ｎｍ、上限を７６０～８３０ｎｍとする波長帯の光を指し、本実施の形態に係るカメラ２１は例えば、４００～８００ｎｍの光を感受して撮影を行う。また、「赤外領域の光」とは、０．７～１０００μｍの波長帯の光を指し、本実施の形態に係るカメラ２１は例えば、０．７～１．０μｍの、いわゆる近赤外領域の光を感受して撮影を行う。

カメラ２１により生成されたブレード画像には、例えば、撮影した日時（以下、「撮影日」と呼ぶ。）の情報と、撮影した場所や高度の情報（以下、「位置情報」と呼ぶ。）とが付与される。
本実施の形態に係るドローン２０は、撮影日の情報および位置情報が付与されたブレード画像と赤外画像とを紐づけて、ユーザ端末１０へ送信する。

ユーザ端末１０は、ブレード３１の劣化を検知し、検知結果をユーザに提供する情報処理装置である。より詳しくは、本実施の形態に係るユーザ端末１０は、ドローン２０から受信したブレード画像に基づいてブレード３１の劣化状態を検知し、検知結果を表示部１６（後述）に表示することにより、ユーザへ提供する。
ユーザ端末１０としては、例えば、パーソナルコンピュータ、タブレット端末、スマートフォン等が挙げられる。

以降、本実施の形態では、ドローン２０は、毎週同じ曜日の同じ時間に、ユーザ操作に基づいて飛行および撮影を行い、その都度撮影したブレード画像をユーザ端末１０へ送信するものとして説明する。すなわち、ユーザ端末１０は、１週間毎に最新のブレード画像を取得する。なお、撮影を行う時間は、１年を通して日の入り後且つ日の出前となる時間（夜間）に設定し、ドローン画像および赤外画像における太陽光の影響を無視できるようにする。なお、ブレード画像の撮影は、風力発電装置３０が稼働している状態で行われても、停止している状態で行われても良い。

［風力発電装置３０］
次に、劣化検知の対象となる風力発電装置３０について説明する。図２は、風力発電装置３０について説明する図であり、（Ａ）は風力発電装置３０の全体構成、（Ｂ）はブレード３１のＩＡ－ＩＡ断面構造の概略図である。

図２（Ａ）に示すように、風力発電装置３０は、風力を受ける羽根である複数のブレード３１および回転軸となるハブ３２により構成されるロータ３３と、増速機や発電機等（不図示）が格納されたナセル３４と、ロータ３３およびナセル３４を支える支柱であるタワー３５と、を備えている。
風力発電装置３０においては、ブレード３１が風力を受けると、ロータ３３がハブ３２を中心に回転し、この回転エネルギーがナセル３４内の発電機により電気エネルギーへと変換されることで、風力発電が行われる。

図２（Ｂ）に示すように、ブレード３１は、ブレード３１全体の羽根型を形成する外皮３１１と、外皮３１１の外側の表面に形成された塗膜３１２と、外皮３１１の中空構造を支持する支持構造３１３と、ブレード３１の内側へ光を照射する光源４０とを備えている。なお、本実施形態では、外皮３１１や塗膜３１２等によりブレード３１を構成する層構造を部材３１０と呼ぶことがある。

外皮３１１は、ブレード３１全体の羽根型を形成する層であり、内側に空洞を有する中空構造を有している。図２（Ｂ）に示すように、本実施の形態に係る外皮３１１は、上側外皮３１１ａおよび下側外皮３１１ｂを接着剤等によって接合することで構成されている。外皮３１１は例えば、ポリエステル樹脂やエポキシ樹脂、ポリアミド樹脂等を母材とするガラス繊維強化樹脂複合材料、または炭素繊維強化樹脂複合材料を基材として製造される。
本実施の形態に係る外皮３１１は、ポリエステル樹脂を母材とするガラス繊維強化樹脂複合材料を基材としており、半透明である。したがって、外皮３１１は、光源４０が照射した光の一部を透過する。このように、本実施の形態に係る外皮３１１は、光源４０が照射する光の少なくとも一部を透過するように構成された第１層の一例である。

塗膜３１２は、外皮３１１の外側の表面に形成された層であり、外皮３１１の略全体を覆うようにして形成されている。この塗膜３１２を形成するための塗料としては、例えば、フッ素樹脂塗料やウレタン樹脂塗料が用いられる。本実施の形態では、塗膜３１２は、フッ素樹脂塗料を外皮３１１の表面に塗布することで形成されている。
この塗膜３１２は、可視領域の光を吸収および反射して、外皮３１１を透過した光を減衰させる。このように、本実施の形態に係る塗膜３１２は、外皮３１１（第１層の一例）よりも外側に設けられ、外皮３１１が透過した光を減衰させる第２層の一例である。

支持構造３１３は、上側外皮３１１ａと下側外皮３１１ｂとの間において、ブレード３１の長さ方向に沿って設けられ、外皮３１１の中空構造を支持している。本実施の形態においては、図２（Ｂ）に示すように、ブレード３１の回転方向に並ぶ２つの支持構造３１３ａ，３１３ｂが設けられ、中空構造を３つの領域に分けている。

光源４０は、ブレード３１の内側の中空構造へ可視光を照射する。先述したように、本実施の形態に係るブレード３１の内側の中空構造は、支持構造３１３により３つの領域に分けられているので、この３つの領域の夫々に光源４０ａ，４０ｂ，４０ｃが設けられている。なお、光源４０の数は特に限定されるものではなく、支持構造３１３により分けられた夫々の領域に光を照射できれば良い。
また、光源４０は、可視光を含む光を照射可能であれば特に限定されず、ハロゲンランプやキセノンランプ、発光ダイオード等を用いて良い。
光源４０の電力としては、例えば、ナセル３４により発電された電力を用いて良い。また例えば、バッテリ等を利用して外部から電力を供給しても良い。

光源４０は、少なくともカメラ２１がブレード画像を撮影する際に光を照射すれば良く、風力発電装置３０の駆動中は常時光を照射する構成としても良い。
本実施の形態においては、リモートコントローラ等の入力装置にて入力されるユーザ操作に基づいて、光源４０のＯＮ／ＯＦＦを切り替えることができる。ユーザは、ドローン２０を用いた撮影の前に光源４０をＯＮにする操作を行い、光源４０により光が照射された状態におけるブレード画像が生成されるようにする。

なお、図２（Ｂ）では、上記したように、フッ素樹脂塗料により一層の塗膜３１２を形成する例を示したが、複数の種類の塗料を用いて２層以上の塗膜３１２を形成しても良い。
また、図示した風力発電装置３０の構成は一例であって、内部に光源４０を有するブレード３１を１つ以上備えていれば、劣化検知システム１による検知の対象とすることができる。

本実施の形態に係るブレード３１の新品状態においては、外皮３１１の厚さが約４～１０ｍｍ、塗膜３１２の厚さが約３００μｍである。この新品状態において、光源４０から照射される光は、ブレード３１の外側へ漏れることがない。より詳しくは、光源４０が照射する光は、外皮３１１および塗膜３１２により吸収および反射され、ブレード３１の外側まで透過しない。
なお、本明細書において、「新品状態」とはブレード３１の劣化が生じていない、または無視できるほど小さい状態を指し、例えば風力発電装置３０の設置直後且つ風力発電装置３０の稼働前の状態を指す。

風力発電装置３０が稼働を開始すると、ブレード３１は、回転や風力による摩擦や歪み、飛来物の衝突、雨や雪といった降水等の負荷を受ける。そして、これらの負荷により、外皮３１１および塗膜３１２に亀裂や割れが発生し、厚さがゼロとなる領域が生じる。また、塗膜３１２が剥離または消耗して薄膜化し、新品状態に比べ厚さが低下した領域が生じる。本実施の形態が適用される劣化検知システム１は、このようなブレード３１を構成する部材３１０の厚さの低下を伴う劣化を検知し、検知結果をユーザへ提供する。

［ユーザ端末１０のハードウェア構成］
図３は、本実施の形態に係るユーザ端末１０のハードウェア構成の一例を示す図である。
本実施の形態に係るユーザ端末１０は、自装置全体を制御するＣＰＵ（Central Processing Unit）である制御部１１と、演算に際して作業エリアとして用いられるＲＡＭ（Random Access Memory）等のメモリ１２と、各種データ等の記憶に用いられるＨＤＤ（Hard Disk Drive）や半導体メモリ等の記憶装置である記憶部１３と、ネットワーク９０を介してデータの送受信を行う通信部１４とを有している。更に、ユーザからの入力操作を受け付けるキーボード、ポインティングデバイス、タッチパネル等の操作部１５と、ユーザに対して画像やテキスト情報等を表示する液晶ディスプレイ等からなる表示部１６と、表示部１６への表示を制御する表示制御部１７とを有している。
なお、記憶部１３には、ドローン２０から受信した画像データ等が記憶される他、劣化検知に際し実行されるプログラムが記憶されている。劣化検知に際しては、制御部１１がこのプログラムを読み込むことによって、ユーザ端末１０の各処理が実行される。また、記憶部１３は、各種データを格納するための格納場所を提供し、格納されたデータを記憶する。

［ユーザ端末１０の機能構成］
図４は、本実施の形態に係るユーザ端末１０の機能構成の一例を示す図である。
本実施の形態に係るユーザ端末１０は、ドローン２０との情報の送受信に係る処理を行う通信処理部１１１と、ブレード画像を取得するブレード画像取得部１１２と、ブレード画像においてブレード３１が映っている領域を特定するブレード領域特定部１１３と、ブレード画像における輝度の情報を取得する輝度情報取得部１１４と、ブレード画像における輝度からブレード３１の劣化を検知する劣化検知部１１５と、表示部１６に検知結果として表示するための情報を出力する情報出力部１１６とを有している。
また、ユーザ端末１０は、各種データを格納するための格納場所として、ブレード画像が格納されるブレード画像データベース１３１と、劣化検知部１１５にて用いられる基準値が格納される基準値データベース１３２と、情報出力部１１６により出力された検知結果が格納される検知結果データベース１３３とを有している。

ブレード画像データベース１３１には、ドローン２０から受信したブレード画像が格納される。また、対応する赤外画像が、ブレード画像に紐づけて格納される。
本実施の形態におけるドローン２０は、１週間に１度撮影を行うため、ブレード画像データベース１３１には、１週間毎に最新のブレード画像が格納されることになる。なお、格納されたブレード画像は、撮影日により管理される。

基準値データベース１３２には、劣化検知部１１５にて用いられる各種基準値が格納されている。この基準値は、例えば、ユーザにより予め定められた輝度の基準値Ｌ_０，Ｌ_１，Ｌ_２である。なお、輝度の基準値Ｌ_０，Ｌ_１，Ｌ_２については、図６を用いて詳細を後述する。

検知結果データベース１３３には、情報出力部１１６が出力した検知結果が格納される。本実施の形態においては、検知結果は、ブレード画像の撮影日ごとに管理される。ユーザは例えば、検知結果データベース１３３にアクセスし、所望の撮影日を指定することにより、過去に出力された検知結果を表示部１６に表示させて参照することができる。

通信処理部１１１は、ドローン２０との通信部１４を介した情報の送受信に係る処理を行う。例えば、ドローン２０からブレード画像を受信し、ブレード画像データベース１３１に格納する処理を行う。

ブレード画像取得部１１２は、ドローン２０により撮影されたブレード画像を取得する。本実施の形態においては、ブレード画像取得部１１２は、ユーザにより指定されたブレード画像と、そのブレード画像に紐づけられた赤外画像とを、ブレード画像データベース１３１から取り出して取得する。例えば、ブレード画像データベース１３１に格納されたブレード画像について、表示部１６に撮影日の一覧を表示し、ユーザにより何れかの撮影日が指定された場合に、その撮影日のブレード画像および赤外画像を取り出して取得する。

ブレード領域特定部１１３は、ブレード画像取得部１１２が取得したブレード画像において、ブレード３１が映っている領域（以下、「ブレード領域」と呼ぶ。）を特定する。
本実施の形態においては、夜間に撮影を行っており、ブレード画像からブレード領域を特定することが困難な場合がある。このため、ブレード領域特定部１１３は、対応する赤外画像に基づいてブレード領域を特定する。赤外画像は、ブレード３１から輻射された赤外線を感受して生成されるため、ブレード３１が映っている領域の輝度が、他の領域の輝度に比べ高くなる。したがって、ブレード領域特定部１１３は、赤外画像において輝度が閾値以上である領域を抽出し、ブレード画像の対応する領域をブレード領域として特定する。
また、ブレード領域特定部１１３は、ユーザが表示部１６に表示されたブレード画像の少なくとも一部の領域を指定する操作を行った場合に、指定された領域をブレード領域として特定しても良い。

輝度情報取得部１１４は、ブレード画像における各画素の輝度の情報を取得する。より詳しくは、輝度情報取得部１１４は、ブレード領域特定部１１３が特定したブレード領域における各画素の輝度の値を取得する。
ここで、輝度情報取得部１１４が取得する輝度の情報と、ブレード３１の劣化との関係について、図５，６を用いて説明する。
図５は、劣化検知の対象となるブレード３１の例を示す図であり、（Ａ）は光源４０がＯＦＦの状態のブレード３１、（Ｂ）は光源４０がＯＮの状態のブレード３１の図である。
図６は、図５（Ｂ）のＩＩＢ－ＩＩＢ領域におけるブレード３１の長さ方向の位置（横軸）と、ブレード画像において長さ方向に並ぶ画素の輝度（縦軸）との関係を示すグラフである。

図５（Ａ），（Ｂ）に示すように、劣化検知の対象となるブレード３１は、図中矩形で示す劣化領域を有している。
図５（Ａ）に示すように、劣化領域においては、亀裂が発生した領域Ａと、塗膜３１２の薄膜化が進行した領域Ｂ（薄膜化大）と、領域Ｂよりも程度は小さいものの塗膜３１２の薄膜化が発生している領域Ｃ（薄膜化小）とがブレード３１の長さ方向に並んでいる。また、劣化領域以外の領域に関しては、略新品状態であるとする。

光源４０をＯＮにすると、図５（Ｂ）に網掛けで示すように、劣化領域において光源４０の光が漏れる。劣化領域のうち、領域Ａでは、外皮３１１および塗膜３１２の厚さがゼロのため、光が遮られることがなく、漏れる光の強度が大きくなる。また、領域Ｃでは、外皮３１１および塗膜３１２により光が減衰し、漏れる光の強度が小さくなる。さらに、領域Ｂでは、領域Ｃに比べ光の減衰が小さく、漏れる光の強度は中程度になる。
一方、劣化領域以外の領域は略新品状態のため、光源４０がＯＮであっても光の漏れは発生せず、強度はゼロとなる。

ここで、ブレード画像の各画素における輝度は、ブレード３１から漏れる光の強度に対応する。したがって、図５（Ｂ）のブレード３１を撮影した場合、図６に示すように、光の強度が大きい領域Ａに対応する画素の輝度は最も高くなる。また、光の強度が小さい領域Ｃに対尾する画素の輝度は低くなる。さらに、光の強度が中程度である領域Ｂに対応する画素の輝度は、領域Ａよりも低く領域Ｃよりも高くなる。また、劣化領域以外の領域では、画素の輝度は略ゼロとなる。
このように、輝度情報取得部１１４が取得する輝度の情報と、ブレード３１の劣化とは、劣化により部材３１０の厚さが低下するほど輝度が高くなる、という関係を有している。
また、ユーザは、図６に示すような輝度の情報とブレード３１との劣化との関係を実験により把握し、亀裂の発生を判定するための輝度の基準値Ｌ_２と、薄膜化の進行を判定するための輝度の基準値Ｌ_１と、薄膜化の発生を判定するための輝度の基準値Ｌ_０とを定めることができる。

次に、図４の劣化検知部１１５は、輝度情報取得部１１４が取得した輝度の情報に基づいて、ブレード３１の劣化を検知する。より詳しくは、劣化検知部１１５は、輝度の基準値Ｌ_０，Ｌ_１，Ｌ_２を取り出し、ブレード領域における各画素の輝度と比較する。まず、ブレード領域において輝度がＬ_０以上である画素が存在することに基づいて、ブレード３１に劣化が発生していると判定する。そして、輝度がＬ_２以上である領域を、亀裂が発生した領域として特定する。また、輝度がＬ_２よりも小さくＬ_１以上である領域を、薄膜化が進行している領域（薄膜化大）として特定する。さらに、輝度がＬ_１よりも小さくＬ_０以上である領域を、薄膜化が発生している領域（薄膜化小）として特定する。
その他、本実施の形態に係る劣化検知部１１５は、補修が必要な領域の面積を算出する。例えば、亀裂が発生した領域および薄膜化が進行している領域（薄膜化大）を補修が必要な領域として、面積の算出を行う。面積の算出方法は限定されないが、例えば補修が必要な領域の画素数とブレード領域全体の画素数との比を算出し、実際のブレードの面積と乗することにより、補修が必要な領域の面積を算出することができる。

情報出力部１１６は、検知結果として表示部１６に表示するための情報を出力する。より詳しくは、情報出力部１１６は、劣化検知部１１５が検知した劣化領域や補修が必要な領域の情報を纏め、表示部１６に表示するための画像またはテキスト等として出力する。本実施の形態に係る情報出力部１１６は例えば、ブレード画像において、ブレード領域の輪郭を描画し、亀裂が発生した領域、薄膜化が進行している領域（薄膜化大）、薄膜化が発生している領域（薄膜化小）を強調する処理を施して出力する。
なお、情報出力部１１６が出力した情報は、表示部１６への表示に用いられる他、検知結果として検知結果データベース１３３に格納されて管理される。

［ユーザ端末１０が行う処理］
ブレード３１の劣化検知およびユーザへの検知結果の提供に際し、ユーザ端末１０が行う処理について、図３～８を用いて説明する。
図７は、ユーザ端末１０が行う処理手順の一例を示すフローチャートである。
図８は、ユーザ端末１０における検知結果の表示例を示す図である。

まず、ユーザ端末１０は、ユーザから、検知結果を表示する旨の指示を受け付ける（ステップ７０１）。本実施の形態においては、表示部１６に表示されたブレード画像の撮影日の一覧のうち、ｙｙｙｙ年ｍｍ月ｄｄ日（ｙｙｙｙ／ｍｍ／ｄｄ）がユーザにより指定されたことを、検知結果を表示する旨の指示として受け付ける。
ステップ７０２では、ブレード画像取得部１１２は、ユーザにより指定された撮影日ｙｙｙｙ年ｍｍ月ｄｄ日のブレード画像を、ブレード画像データベース１３１から取り出して取得する。また、ブレード画像に紐づけられた赤外画像を取り出して取得する。

次に、ブレード領域特定部１１３（図４参照）は、ブレード画像取得部１１２にて取得されたブレード画像において、ブレード３１が映っている領域（ブレード領域）を特定する（ステップ７０３）。
ステップ７０４では、輝度情報取得部１１４は、ブレード領域の各画素における輝度の情報を取得する。換言すると、輝度情報取得部１１４は、ブレード３１の各位置において、外側に漏れる光の強度の情報を取得する。

ステップ７０５にて、劣化検知部１１５は、ブレード３１の各位置における劣化状態を検知する。より詳しくは、劣化検知部１１５は、ブレード領域の各画素の輝度と、基準値データベース１３２から取り出した輝度の基準値Ｌ_０，Ｌ_１，Ｌ_２を比較して、劣化が発生しているか否かの判定、および、亀裂が発生した領域Ａ、薄膜化が進行した領域Ｂ（薄膜化大）、薄膜化が発生した領域（薄膜化小）の特定を行う。また、劣化検知部１１５は、補修が必要な領域の面積を算出する。

次に、ステップ７０６にて、情報出力部１１６は、劣化検知部１１５が検知した劣化領域や補修が必要な領域の情報を纏め、検知結果として表示するための画像および適すｙｐを出力する。なお、ステップ７０５にて劣化が発生していないと判定された場合は、その旨をテキスト等により出力する。
そして、表示制御部１７の制御により、情報出力部１１６から出力された検知結果が表示部１６に表示される（ステップ７０７）。

ここで、図８を用いて、検知結果の表示について具体例を説明する。
図示するように、検知結果の表示に際しては、ブレード画像においてブレード領域の輪郭が描画され、亀裂が発生した領域Ａと、薄膜化が進行している領域Ｂ（薄膜化大）と、薄膜化が発生している領域Ｃ（薄膜化小）とが強調して表示される。この例では、領域Ａ、領域Ｂ、領域Ｃの夫々が着色（図中では網掛けで表現する。）により強調されている。この「強調」の態様は限定されるものではなく、例えば各領域の輪郭線の描画や、他の領域に比べ領域の内部の明度／彩度／輝度等を大きく異ならせる処理、明滅表示等であって良い。また、図示するように、ブレード画像の撮影日を示すためのテキストｍｓｇ１や、ユーザに対して劣化の詳細と補修の推奨とを通知するテキストｍｓｇ２が表示される。さらに、テキストｍｓｇ３のように、補修が必要な領域の面積が表示される。

以上記載したステップ７０１～７０７の処理手順により、本実施の形態が適用される劣化検知システム１では、ドローン２０が撮影したブレード画像に基づいて、ブレード３１の劣化の検知が行われ、検知結果がユーザに提供される。ユーザはこの検知結果を参照することで、劣化検知システム１を用いない場合に比べ、ブレード３１の補修の要否や、いつ補修を行うかという補修時期等の判断をより適切に行うことができる。

［変形例等］
（劣化検知の方法）
上記した本実施の形態では、ブレード画像における各画素の輝度と、輝度の基準値Ｌ_０，Ｌ_１，Ｌ_２とを比較して、劣化の検知を行った。他の実施の形態では、例えば、各画素の輝度から部材３１０の厚さを算出し、劣化を検知しても良い。先述したように、ブレード３１が劣化して部材３１０の厚さが低下するほど、ブレード画像における画素の輝度は大きくなる。すなわち、部材３１０の厚さｘと、ブレード画像における画素の輝度ｙとは、負の相関を有している。したがって、この相関を示す関係式を用いることで、ブレード画像の各画素の輝度から、ブレード３１の各位置における部材３１０の厚さを算出することができる。
図９は、部材３１０の厚さｘと輝度ｙとの関係を示すグラフである。ユーザは例えば、部材３１０の厚さを異ならせた複数のサンプルを用意し、カメラ２１により撮影することで、図中の各プロット（実験により求めた値）を得ることができる。そして、得られたプロットから、図中破線で示す近似曲線の式ｙ＝ｆ（ｘ）が導出できる。このｙ＝ｆ（ｘ）を、先述した関係式として用いることができる。
この場合、ユーザ端末１０は、算出した部材３１０の厚さがユーザにより予め定められた基準値以下であることに基づいて、ブレード３１の劣化を検知しても良い。また、検知結果として、ブレード３１の各位置における部材３１０の厚さの二次元分布を表示しても良い。

（ブレード画像の撮影）
上記した本実施の形態では、カメラ２１を備えたドローン２０によりブレード画像を撮影したが、限定されない。例えば、地表に三脚等を用いて設置したカメラ２１を用いて撮影しても良い。また例えば、ユーザがカメラ２１を用いて撮影を行っても良い。ただし、本実施の形態に係るドローン２０のように、カメラ２１に移動手段を設けることで、複数の風力発電装置３０を対象とした撮影が容易になる。また、飛行による移動を可能にすることで、風力発電装置３０が洋上に設置されている場合のように、地上走行による移動が困難な場合であっても、風力発電装置３０への接近および撮影が可能になる。

（太陽光の存在下での撮影）
上記した本実施の形態では、夜間にブレード画像の撮影を行う場合の例について説明したが、朝や昼等に撮影を行っても良い。この場合、輝度の補正を行って太陽光の影響を排除することが好ましい。補正の方法としては、劣化が生じていない部分の輝度の値をゼロとするゼロ点補正が挙げられる。
適切な管理が行われている風力発電装置３０においては、通常、劣化が生じていない部分（もしくは、無視できる程度の劣化が生じている部分）が存在する。そして、この劣化が生じていない部分では、光源４０からの光が漏れないため、ブレード領域において最も輝度が低くなると考えられる。したがって、ブレード領域において最も低い輝度の値を、劣化が生じていない部分の輝度の値と見做してゼロ点補正を行うことで、太陽光の影響を排除することができる。

（光センサによる検知）
上記した本実施の形態では、ブレード３１の外側に漏れた光を、ブレード画像を撮影することにより検出したが、例えば光センサ等を用い、光の漏れが検出されたことに基づいて劣化を検知しても良い。しかしながら、本実施の形態のようにブレード画像を用いることで、ブレード３１の各位置において漏れた光の強度を把握することができ、劣化の種類の区別や、劣化領域の特定を行うことができる。

（光源４０が照射する光）
また、光源４０が照射する光の種類は限定されない。例えば、赤外領域の光を照射しても良い。この場合、ドローン２０が備えるカメラ２１は、赤外領域の光のみを感受するように構成しても良く、撮影された赤外画像をブレード画像として用いることで、劣化の検知を行うことができる。また例えば、光源４０により紫外領域の光を照射し、カメラ２１が紫外領域の光のみを感受するように構成しても良い。ただし、例えば外皮３１１や塗膜３１２等に樹脂系の材料を含む場合、紫外領域の光が樹脂系の材料を劣化させる恐れがある。したがって、光源４０からの光が照射され得る部分に樹脂系の材料を含む場合には、可視光や赤外光を用いることが好ましい。

（ブレード領域の特定）
さらに、ブレード領域の特定を行わずに、ブレード画像の全体について輝度の情報を取得し、劣化検知を行っても良い。しかしながら、本実施の形態のように、ブレード領域の特定を行い、その領域内のみを検知の対象とすることで、より精度良く補修領域の検出等を行うことができる。また、検知結果の表示に際し、ユーザにとって分かり易い表示を行うことができる。

（補修時期の予測）
また、劣化検知システム１は、時間の経過に応じた輝度の変化から、補修時期の予測を行っても良い。例えば、上記した本実施の形態では、１週間間隔で輝度の情報が蓄積されるため、経過時間と輝度との関係式を導出することができる。そして、この関係式から、輝度が基準値以上となる時期を算出することで、補修時期が予測できる。

（複数の装置による処理）
上記した本実施の形態では、各種データベース（データベース１３１，１３２，１３３）の管理、および、ブレード画像の取得から検知結果の表示までの一連の処理を、単独の情報処理装置（ユーザ端末１０）にて行う構成について説明したが、各処理は複数の情報処理装置により分担または協働して行われても良い。例えば、ネットワーク９０に接続されたサーバ装置にて、各種データベースの管理、および、ブレード画像の取得から検知結果として表示するための情報の出力までを行い、ユーザ端末１０は検知結果の表示のみを行う構成としても良い。またこの場合、ネットワーク９０に接続された複数のユーザ端末１０において、各種データベースへのアクセスや検知結果の表示を可能にしても良い。

（劣化検知方法）
また、上記した本実施の形態は、風力発電装置３０の劣化を検知する劣化検知方法としても理解される。より詳しくは、本実施の形態は、風力発電装置３０のブレード３１の内側へ光を照射し、照射されブレード３１の外側へ漏れた光によりブレード３１の劣化を検知する劣化検知方法と捉えることができる。
この劣化検知方法は、上記した本実施の形態のようにユーザ端末１０にて劣化検知を行うものに限定されない。例えば、ブレード３１の外側に漏れた光を、ユーザが目視することにより、劣化検知を行っても良い。この場合、ブレード３１の内側に照射される光が可視光であることにより、肉眼でも検知を行うことができる。

１…劣化検知システム、１０…ユーザ端末、１１…制御部、２０…ドローン、２１…カメラ、３０…風力発電装置、３１…ブレード、４０…光源、１１２…ブレード画像取得部、１１３…ブレード領域特定部、１１４…輝度情報取得部、１１５…劣化検知部、３１０…部材、３１１…外皮、３１２…塗膜

Claims (10)

1. 風力発電装置のブレードの内側へ光を照射する照射手段と、
   前記照射手段により照射され前記ブレードの外側へ漏れた光により当該ブレードの劣化を検知する検知手段と、
   を有し、
   前記検知手段は、前記ブレードの外側へ漏れた光の強度により前記ブレードの劣化を検知することを特徴とする、風力発電装置の劣化検知システム。
2. 前記照射手段は、前記検知手段による検知の際に前記ブレードの内側へ光を照射することを特徴とする、請求項１に記載の風力発電装置の劣化検知システム。
3. 前記検知手段により検知される前記ブレードの劣化状態は、当該ブレードを構成する部材の厚さの低下であることを特徴とする、請求項１に記載の風力発電装置の劣化検知システム。
4. 前記ブレードを前記外側から撮影したブレード画像を取得する取得手段をさらに有し、
   前記検知手段は、前記照射手段により照射された光が漏れた前記ブレードが撮影されたブレード画像から、当該ブレードの劣化を検知する
   ことを特徴とする、請求項１に記載の風力発電装置の劣化検知システム。
5. 前記検知手段は、前記ブレードにおける前記劣化が生じた劣化領域を前記ブレード画像により特定することを特徴とする、請求項４に記載の風力発電装置の劣化検知システム。
6. 前記照射手段により照射される光は、赤外光であることを特徴とする、請求項１に記載の風力発電装置の劣化検知システム。
7. 風力発電装置の劣化を検知する劣化検知方法であって、
   前記風力発電装置のブレードの内側へ光を照射し、
   照射され前記ブレードの外側へ漏れた光の強度により当該ブレードの劣化を検知する
   ことを特徴とする劣化検知方法。
8. 前記ブレードの内側へ照射される光は、可視光であることを特徴とする、請求項７に記載の劣化検知方法。
9. 風力発電装置のブレードであって、
   内側に空洞を有する外皮と、
   前記外皮により形成される前記空洞に光を照射する光源と、
   を有し、
   前記光源により照射され前記外皮の外側に漏れた光の強度により劣化が検知されることを特徴とするブレード。
10. 前記外皮よりも外側に設けられ、当該外皮が透過した光を減衰させる塗膜をさらに備え、
    前記外皮の外側かつ前記塗膜の外側に漏れた光の強度により劣化が検知されること
    を特徴とする、請求項９に記載のブレード。

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