KR101664909B1 - Unmanned air vehicle for monitoring solar cell panel using shape of solar cell panel and posture control method of the same - Google Patents

Unmanned air vehicle for monitoring solar cell panel using shape of solar cell panel and posture control method of the same Download PDF

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Abstract

태양광 패널의 고유 형상을 활용하여 영상 데이터를 분석함으로써 태양광 패널을 감시하기 위한 정확한 비행체 자세 제어가 가능한 태양광 패널 감시용 무인 비행체 및 그의 자세 제어 방법이 개시된다. 상기 태양광 패널 감시용 무인 비행체는, 상공에서 태양광 패널을 촬영하여 태양광 패널의 불량 여부를 감시하는 태양광 패널 감시용 무인 비행체로서, 상기 무인 비행체의 전후, 좌우 및 상하 기동을 위한 동력을 제공하는 동력 제공 수단; 검사 대상 태양광 패널의 영상을 촬영하는 카메라; 상기 카메라에서 촬영된 영상 내에서 상기 검사 대상 태양광 패널에 대응되는 영역을 검출하는 영상 분석부; 상기 태양광 패널에 대응되는 영역의 형상을 이용하여 상기 카메라에서 촬영된 영상이 상기 검사 대상 태양광 패널의 중심에서 수직인 위치에서 촬영된 영상인지 판단하는 영상 판단부; 및 상기 영상 판단부에서 상기 검사 대상 태양광 패널의 중심에서 수직인 위치에서 촬영된 영상으로 판단될 때까지 상기 동력제공 수단을 제어하여 상기 무인비행체를 이동시키는 제어부를 포함한다.Disclosed is an unmanned aerial vehicle for surveillance of a photovoltaic panel and its attitude control method capable of accurate attitude control of an attitude for monitoring a photovoltaic panel by analyzing image data by utilizing a unique shape of the photovoltaic panel. The photovoltaic panel monitoring unmanned aerial vehicle is a photovoltaic panel monitoring unmanned aerial vehicle for monitoring a failure of a photovoltaic panel by photographing a photovoltaic panel in the sky and monitoring the power of the unmanned aerial vehicle for forward, Power providing means for providing power; A camera for capturing an image of a solar panel to be inspected; An image analyzer for detecting an area corresponding to the inspection target solar panel in the image photographed by the camera; An image judging unit for judging whether the image photographed by the camera is photographed at a position vertical to the center of the inspection target photovoltaic panel using the shape of the area corresponding to the photovoltaic panel; And a controller for controlling the power providing unit to move the unmanned aerial vehicle until the image determining unit determines that the image is photographed at a position vertical to the center of the solar panel to be inspected.

Description

태양광 패널의 형상을 활용한 태양광 패널 감시용 무인 비행체 및 그의 자세 제어 방법{UNMANNED AIR VEHICLE FOR MONITORING SOLAR CELL PANEL USING SHAPE OF SOLAR CELL PANEL AND POSTURE CONTROL METHOD OF THE SAME}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to an unmanned aerial vehicle for monitoring a solar panel using a shape of a solar panel, and a method of controlling the attitude of the unmanned air vehicle. [0002]

본 발명은 태양광 패널 감시용 무인 비행체 및 그의 자세 제어 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 검사 대상 태양광 패널을 촬영한 영상 데이터를 태양광 패널의 고유 형상을 활용하여 분석함으로써 태양광 패널을 감시하기 위한 정확한 비행체 자세 제어가 가능한 태양광 패널 감시용 무인 비행체 및 그의 자세 제어 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to an unmanned aerial vehicle for monitoring a photovoltaic panel and a method of controlling the attitude thereof, and more particularly, to a method for controlling a photovoltaic panel by monitoring image data of a photovoltaic panel to be inspected The present invention relates to an unmanned aerial vehicle for surveillance of a photovoltaic panel and an attitude control method thereof.

최근 석유나 석탄과 같은 화석 에너지를 대체하는 친환경 에너지원으로 태양광 발전에 대한 관심과 기술 개발이 활발하게 이루어지고 있다. 태양광 발전은 수광한 태양광을 전기 에너지로 변환하는 솔라셀을 이용하여 에너지를 생산하는 것으로, 복수의 솔라셀을 배열한 태양광 패널을 태양광을 채광하기 좋은 위치에 설치하여 에너지를 생산하고 있다.Recently, interest in solar power generation and technological development have been actively promoted as eco-friendly energy sources that replace fossil fuels such as petroleum and coal. Photovoltaic power generation uses solar cells that convert received sunlight into electric energy to generate energy. Solar panels, which are arranged in multiple solar cells, are installed in a position where they can be sunlighted to produce energy. have.

일반적으로, 태양광 패널은 많은 에너지 생산을 위해 매우 넓은 구역에 다수 설치되거나, 태양광을 채광하기 좋은 건물의 옥상이나 지붕 등에 설치된다. 따라서, 태양광 패널의 이상 동작이나 고장을 검사하는데 있어, 관리자가 직접 솔라셀 패널을 검사하는 것은 매우 어렵고 위험한 작업이 될 수 있다.Generally, solar panels are installed in a very large area for a lot of energy production, or installed on a roof or roof of a building that is good for sunlight. Therefore, it is very difficult and dangerous for the manager to directly inspect the solar cell panel for abnormal operation or failure of the solar panel.

이러한 태양광 패널의 검사를 위해서 다양한 기술이 도입되고 있는데, 그 중 하나가 태양광 패널이 설치된 위치로 카메라가 설치된 무인 비행체를 띄워 상공에서 태양광 패널을 촬영한 영상을 분석하여 검사하는 기법이다.In order to inspect such a solar panel, various technologies have been introduced. One of them is a technique of inspecting an image of a photovoltaic panel photographed in the sky by installing a camera on a unmanned aerial vehicle.

종래에 무인 비행체를 이용한 태양광 패널 검사 기법은 대상이 되는 태양광 패널이 설치된 위치로 무인 비행체를 이동시켜 단순히 열영상 등을 촬영하여 이상 여부를 판단하는 것으로, 개별 태양광 패널에 대한 정밀한 검사가 어렵다. 또한, 태양광 패널의 영상을 촬영하기 위해 무인 비행체가 공중에 정지해있는 동안 바람 등의 외란으로 인해 촬영 위치가 변경되는 경우에 다시 태양광 패널을 정확하게 촬영할 수 있는 위치로 무인 비행체의 자세를 변경하는 것이 불가능하다.Conventionally, a solar panel inspection technique using an unmanned aerial vehicle is performed by moving an unmanned aerial vehicle to a location where a target solar panel is installed, it's difficult. In addition, in order to photograph a photovoltaic panel, if the position of the photovoltaic panel is changed due to disturbance such as wind while the photovoltaic device is stationary in the air, the position of the unmanned aerial vehicle can be changed It is impossible to do.

따라서, 개별 태양광 패널에 대한 정밀한 검사를 위해서, 각각의 태양광 패널에 대한 영상을 획득이 가능하며, 특히 외란에 의한 촬영위치 변동이 발생하는 경우 다시 촬영위치로 무인 비행체의 자세를 제어할 수 있는 무인 비행체의 자세 제어 기법이 요구되고 있는 실정이다.Therefore, in order to precisely inspect individual solar panels, it is possible to acquire an image for each of the solar panels, and in particular, when the photographing position change due to disturbance occurs, the posture of the unmanned aerial vehicle can be controlled again to the photographing position The attitude control method of the unmanned aerial vehicle is required.

본 발명은, 태양광 패널의 고유 형상을 활용하여 영상 데이터를 분석함으로써 태양광 패널을 감시하기 위한 정확한 비행체 자세 제어가 가능한 태양광 패널 감시용 무인 비행체 및 그의 자세 제어 방법을 제공하는 것을 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다. 특히, 본 발명은 바람 등의 외란으로 인해 태양광 패널을 촬영하는 위치가 변동되는 경우에 다시 촬영 가능한 위치로 이동이 가능한 태양광 패널 감시용 무인 비행체 및 그의 자세 제어 방법을 제공하는 것을 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.An object of the present invention is to provide a unmanned aerial vehicle for monitoring a photovoltaic panel capable of accurately controlling an attitude of an aviation body for monitoring a solar panel by analyzing image data utilizing a unique shape of the solar panel and a method of controlling the attitude thereof It is a technical task. In particular, the present invention provides a unmanned aerial vehicle for monitoring a photovoltaic panel and its attitude control method capable of moving to a photographable position again when the position of photographing the photovoltaic panel is changed due to disturbance such as wind or the like It is a technical task.

상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 상공에서 태양광 패널을 촬영하여 태양광 패널의 불량 여부를 감시하는 태양광 패널 감시용 무인 비행체로서, (1) 무인 비행체의 전후, 좌우 및 상하 기동을 위한 동력을 제공하는 동력 제공 수단, (2) 검사 대상 태양광 패널의 영상을 촬영하는 카메라, (3) 카메라에서 촬영된 영상 내에서 사전 저장된 태양광 패널의 영상이 갖는 패턴과 동일한 패턴을 갖는 영역을 검사 대상 태양광 패널에 대응되는 영역으로 검출하는 영상 분석부, (4) 태양광 패널에 대응되는 영역의 형상을 이용하여 카메라에서 촬영된 영상이 검사 대상 태양광 패널 중심의 수직 위치에서 촬영된 영상인지 판단하는 영상 판단부, (5) 영상 판단부에서 검사 대상 태양광 패널의 중심에서 수직인 위치에서 촬영된 영상으로 판단될 때까지 동력제공 수단을 제어하여 무인비행체를 이동시키는 제어부, (6) 태양광 패널 감시용 무인 비행체의 위치를 검출하는 센서부를 포함한다.
상기 영상 판단부는 영상 분석부가 검사 대상 태양광 패널에 대응되는 영역의 꼭지점을 추출한 후 추출된 꼭지점을 연결한 직선을 변으로 하는 사각형을 생성하는 경우, 각 꼭지점에서 만나는 직선이 서로 상호 직교하거나 상호 대향하는 직선이 동일한 길이를 가지면, 카메라에서 촬영된 영상이 검사 대상 태양광 패널 중심의 수직 위치에서 촬영된 영상으로 판단할 수 있다.
상기 영상 판단부는 영상 분석부가 검사 대상 태양광 패널에 대응되는 영역 중 복수의 솔라셀 배열에 의해 형성된 직선을 추출하는 경우, 추출된 직선 중 가로 방향의 중심선과 세로 방향의 중심선이 상호 직교하면서 최대 길이를 가지면, 카메라에서 촬영된 영상이 검사 대상 태양광 패널 중심의 수직 위치에서 촬영된 영상으로 판단할 수 있다.
상기 제어부는 카메라에서 촬영된 영상이 검사 대상 태양광 패널의 중심에서 수직인 위치에서 촬영된 영상으로 영상 판단부에서 판단된 이후에 센서부에서 검출된 위치가 변동하는 경우, 카메라, 영상 분석부 및 영상 판단부의 동작을 다시 수행하도록 제어할 수 있다.
본 발명에 따른 태양광 패널의 형상을 활용한 태양광 패널 감시용 무인 비행체는 카메라에서 촬영된 영상이 검사 대상 태양광 패널 중심의 수직 위치에서 촬영된 영상으로 영상 판단부에서 판단된 경우, 해당 위치에서 검사 대상 태양광 패널의 검사용 영상을 적외선 촬영하는 열화상 카메라를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 본 발명에 따른 태양광 패널의 형상을 활용한 태양광 패널 감시용 무인 비행체는 열화상 카메라에서 촬영된 적외선 열화상을 분석하여 검사 대상 태양광 패널의 이상 또는 고장 여부를 판단하는 불량 분석부를 더 포함할 수 있다.
상기 불량 분석부는 열화상 카메라에서 촬영된 적외선 열화상에서 검사 대상 태양광 패널의 일부 영역이 주변 영역보다 높은 온도 또는 낮은 온도인 경우, 불량이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
본 발명에 따른 태양광 패널의 형상을 활용한 태양광 패널 감시용 무인 비행체는 불량 분석부에서 판단된 불량 여부에 대한 정보를 무선 전송하는 무선 통신부를 더 포함할 수 있다.
상기 무선 통신부는 3G 또는 4G의 셀룰러 방식으로 통신할 수 있다.
상기 제어부는 카메라에서 촬영된 영상이 검사 대상 태양광 패널 중심의 수직 위치에서 촬영된 영상이 아닌 것으로 영상 판단부에서 판단된 경우, 사전 설정된 일정 거리만큼 무인 비행체가 이동하도록 동력 제공 수단을 제어할 수 있다.
또한, 상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 상공에서 태양광 패널을 촬영하여 태양광 패널의 불량 여부를 감시하는 태양광 패널 감시용 무인 비행체의 자세 제어 방법으로서, (1) 검사 대상 태양광 패널의 상공에서 검사 대상 태양광 패널의 영상을 촬영하는 제1단계, (2) 제1 단계에서 촬영된 영상 내에서 사전 저장된 태양광 패널의 영상이 갖는 패턴과 동일한 패턴을 갖는 영역을 검사 대상 태양광 패널에 대응되는 영역으로 검출하는 제2단계, (3) 태양광 패널에 대응되는 영역의 형상을 이용하여 검사 대상 태양광 패널의 영상이 검사 대상 태양광 패널 중심의 수직인 위치에서 촬영된 영상인지 판단하는 제3단계, (4) 제3단계에서 검사 대상 태양광 패널 중심의 수직 위치에서 촬영된 영상으로 판단할 때까지 무인 비행체의 위치를 이동시키고 제2단계 및 제3단계를 반복하는 제4단계, (5) 검사 대상 태양광 패널의 영상이 검사 대상 태양광 패널 중심의 수직 위치에서 촬영된 영상으로 판단된 이후에 무인 비행체의 위치 변동이 발생하는 경우, 제4단계를 다시 실행하는 제5단계를 포함한다.
상기 제3단계는 제2단계에서 검사 대상 태양광 패널에 대응되는 영역의 꼭지점을 추출한 후 추출된 꼭지점을 연결한 직선을 변으로 하는 사각형을 생성하는 경우, 각 꼭지점에서 만나는 직선이 서로 상호 직교하거나 상호 대향하는 직선이 동일한 길이를 가지면, 카메라에서 촬영된 영상이 검사 대상 태양광 패널 중심의 수직 위치에서 촬영된 영상으로 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제3단계는 제2단계에서 검사 대상 태양광 패널에 대응되는 영역에서 태양광 패널 내 복수의 솔라셀 배열에 의해 형성된 직선을 추출하는 경우, 추출된 직선 중 가로 방향의 중심선과 세로 방향의 중심선이 상호 직교하면서 최대 길이를 가지면, 카메라에서 촬영된 영상이 검사 대상 태양광 패널 중심의 수직 위치에서 촬영된 영상으로 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 태양광 패널의 형상을 활용한 태양광 패널 감시용 무인 비행체의 자세 제어 방법은 제1단계에서 촬영된 영상이 검사 대상 태양광 패널 중심의 수직 위치에서 촬영된 영상으로 제3단계에서 판단된 경우, 해당 위치에서 검사 대상 태양광 패널의 검사용 열화상을 적외선 촬영하는 제6단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 태양광 패널의 형상을 활용한 태양광 패널 감시용 무인 비행체의 자세 제어 방법은 제6단계에서 촬영된 적외선 열화상을 분석하여 검사 대상 태양광 패널의 이상 또는 고장 여부를 판단하는 제7단계를 더 포함할 수 있다.
상기 제7단계는 제5단계에서 촬영된 적외선 열화상에서 검사 대상 태양광 패널의 일부 영역이 주변 영역보다 높은 온도 또는 낮은 온도인 경우, 불량이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
본 발명에 따른 태양광 패널의 형상을 활용한 태양광 패널 감시용 무인 비행체의 자세 제어 방법은 제7단계에서 판단된 불량 여부에 대한 정보를 무선 전송하는 제8단계를 더 포함할 수 있다.
상기 제8단계는 3G 또는 4G의 셀룰러 방식으로 통신할 수 있다.
상기 제4단계는 카메라에서 촬영된 영상이 검사 대상 태양광 패널 중심의 수직 위치에서 촬영된 영상이 아닌 것으로 제3단계에서 판단된 경우, 사전 설정된 일정 거리만큼 무인 비행체가 이동시키는 단계를 더 포함할 수 있다.In order to solve the above technical problem, the present invention provides a monitoring system for a solar panel monitoring a photovoltaic panel to monitor whether or not the photovoltaic panel is defective by photographing the photovoltaic panel in the sky, (2) a camera for capturing an image of a solar panel to be inspected, (3) a region having the same pattern as a pattern of an image of a solar panel previously stored in the image captured by the camera, (4) An image captured by the camera using the shape of the area corresponding to the solar panel is photographed at a vertical position in the center of the solar panel to be inspected (5) an image judging unit for judging whether the image is photographed or not, (5) an image judging unit for judging whether the image is photographed at a position vertical to the center of the photovoltaic panel to be inspected, Control the ball by means comprises a sensor for detecting a position of the unmanned air vehicle for control, 6 for moving the solar panel monitor unmanned air vehicle.
When the image analyzing unit extracts vertices of a region corresponding to a solar panel to be inspected and then generates a rectangle that forms a straight line connecting extracted vertices, the image determining unit determines that the straight lines that meet at the vertexes are orthogonal to each other, The image taken by the camera can be judged as an image photographed at a vertical position in the center of the solar panel to be inspected.
Wherein when the image analyzing unit extracts a straight line formed by a plurality of solar cell arrays among the regions corresponding to the solar panel to be inspected, the image determining unit determines that the center line in the horizontal direction and the center line in the vertical direction among the extracted straight lines are mutually orthogonal, The image photographed by the camera can be judged as an image photographed at a vertical position in the center of the solar panel to be inspected.
If the position detected by the sensor unit changes after the image taken by the camera is determined by the image determining unit as an image photographed at a vertical position at the center of the solar panel to be inspected, So that the operation of the image determination unit can be controlled again.
When the image judging unit judges that the image photographed by the camera is an image photographed at a vertical position in the center of the solar panel to be inspected, the unmanned aerial vehicle for monitoring the solar panel using the shape of the solar panel according to the present invention, And a thermal imaging camera for infrared imaging the inspection image of the solar panel to be inspected.
The unmanned aerial vehicle for monitoring the solar panel using the shape of the solar panel according to the present invention according to the present invention can be used to analyze the infrared image captured by the infrared camera to determine whether the failure or failure of the solar panel to be inspected And may further include an analysis section.
The failure analysis unit may determine that a failure has occurred when a part of the region of the solar panel to be inspected on the infrared deterioration photographed by the thermal imaging camera is higher or lower in temperature than the surrounding region.
The photovoltaic panel monitoring unmanned aerial vehicle utilizing the shape of the solar panel according to the present invention may further include a wireless communication unit for wirelessly transmitting information on the failure determined by the failure analysis unit.
The wireless communication unit can communicate by 3G or 4G cellular system.
When the image judging unit judges that the image photographed by the camera is not an image photographed at a vertical position in the center of the solar panel to be inspected, the control unit may control the power providing unit to move the unmanned aerial vehicle by a predetermined distance have.
According to another aspect of the present invention, there is provided an attitude control method for an unmanned aerial vehicle for monitoring a photovoltaic panel, the method comprising the steps of: (1) A first step of photographing an image of a solar panel to be inspected in a space above the panel, (2) a step of photographing a region having the same pattern as the pattern of the image of the photovoltaic panel previously stored in the image photographed in the first step, (3) detecting the image of the solar panel to be inspected at a position perpendicular to the center of the solar panel to be inspected using the shape of the area corresponding to the solar panel (4) In the third step, the position of the unmanned aerial vehicle is moved until it is determined that the image is photographed at a vertical position in the center of the solar panel to be inspected, (4) a fourth step of repeating step (3) and step (3); (5) when the position of the unmanned aerial vehicle changes after the image of the solar panel to be inspected is determined to be an image photographed at a vertical position of the center of the solar panel , And a fifth step of executing the fourth step again.
In the third step, when a vertex of a region corresponding to a solar panel to be inspected is extracted in a second step, and a rectangle connecting the extracted vertexes is formed, the straight lines that meet at the vertexes are orthogonal to each other And determining that the image photographed by the camera is an image photographed at a vertical position in the center of the solar panel to be inspected, if the mutually opposing straight lines have the same length.
In the third step, when a straight line formed by a plurality of solar cell arrays in the solar panel is extracted in an area corresponding to the solar panel to be inspected in the second step, a center line in the horizontal direction and a center line in the vertical direction And determining that the image photographed by the camera is an image photographed at a vertical position in the center of the photovoltaic panel to be inspected, if they are mutually orthogonal and have a maximum length.
The method for controlling the attitude of the unmanned aerial vehicle for monitoring the solar panel using the shape of the solar panel according to the present invention is a method for controlling the attitude of the unmanned air vehicle And a sixth step of infrared-photographing a thermal image for inspection of the photovoltaic panel to be inspected at the corresponding position, when judged.
The method for controlling the attitude of the unmanned aerial vehicle for monitoring the solar panel using the shape of the solar panel according to the present invention includes analyzing the infrared thermal image taken in the sixth step to determine whether the solar panel to be inspected is abnormal or faulty 7 < / RTI > steps.
In the seventh step, it can be determined that a failure occurs when a part of the area of the solar panel to be inspected on the infrared deterioration photographed in the fifth step is higher or lower than the surrounding area.
The method for controlling the attitude of the unmanned aerial vehicle for monitoring the solar panel using the shape of the solar panel according to the present invention may further include an eighth step of wirelessly transmitting information on the failure determined in the seventh step.
The eighth step may be a 3G or 4G cellular communication.
The fourth step further includes a step of moving the unmanned aerial vehicle by a predetermined distance when it is determined in the third step that the image photographed by the camera is not an image photographed at a vertical position of the center of the solar panel to be inspected .

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본 발명에 따르면, 태양광 패널의 고유 형상을 활용하여 영상 데이터를 분석함으로써 검사 대상 태양광 패널의 중심에서 수직인 위치에서 태양광 패널을 촬영 가능하게 한다. 이를 통해, 본 발명은 무인 비행체를 활용하여 더욱 정확하고 정밀한 태양광 패널의 검사를 가능하게 한다.According to the present invention, the solar panel can be photographed at a position perpendicular to the center of the solar panel to be inspected by analyzing the image data utilizing the unique shape of the solar panel. Accordingly, the present invention makes it possible to inspect solar panels more accurately and precisely by utilizing an unmanned aerial vehicle.

특히, 본 발명에 따르면, 바람 등의 외란으로 인해 태양광 패널의 검사 영상을 촬영하는 위치가 변동되는 경우에 다시 촬영 가능한 위치로 이동할 수 있도록 함으로써 외란이 발생한 경우에도 검사를 위한 영상을 용이하게 촬영할 수 있다.Particularly, according to the present invention, when a position of photographing an inspection image of a solar panel due to disturbance such as wind is changed, the image can be moved to a position where it can be photographed again, so that even when disturbance occurs, .

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 태양광 패널의 형상을 활용한 태양광 패널 감시용 무인 비행체의 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 태양광 패널의 형상을 활용한 태양광 패널 감시용 무인 비행체의 자세 제어 방법을 도시한 흐름도이다.
도 3은 태양광 패널 감시용 무인 비행체를 이용하여 검사 대상 태양광 패널을 촬영하는 개념을 도시한 도면이다.
도 4는 표준화된 태양광 패널을 도시한 사진이다.
도 5는 본 발명의 일 실시형태에 따른 태양광 패널의 형상을 활용한 태양광 패널 감시용 무인 비행체의 자세 제어 방법에 의해 도 4에 도시된 태양광 패널의 촬영 영상에서 추출한 태양광 패널 대응 영역을 도시한 도면이다.1 is a block diagram of a solar panel monitoring unmanned aerial vehicle utilizing the shape of a solar panel according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart illustrating a method for controlling a position of a unmanned aerial vehicle for monitoring a solar panel using a shape of a solar panel according to an embodiment of the present invention.
3 is a view showing a concept of photographing a solar panel to be inspected using a unmanned aerial vehicle for monitoring a solar panel.
4 is a photograph showing a standardized solar panel.
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the photovoltaic panel corresponding region extracted from the photographed image of the photovoltaic panel shown in FIG. 4 by the posture control method of the unmanned aerial vehicle for monitoring the photovoltaic panel utilizing the shape of the photovoltaic panel according to the embodiment of the present invention, Fig.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명되는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시형태는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 정의되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의 내려진 것으로, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로, 본 발명의 기술적 구성요소를 한정하는 의미로 이해되어서는 아니 될 것이다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the embodiments of the present invention can be modified into various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. The embodiments of the present invention are provided to more fully describe the present invention to those skilled in the art. In addition, in describing the present invention, the defined terms are defined in consideration of the functions of the present invention, and they may be changed depending on the intention or custom of the technician working in the field, so that the technical components of the present invention are limited It will not be understood as meaning.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 태양광 패널의 형상을 활용한 태양광 패널 감시용 무인 비행체의 블록 구성도이다.1 is a block diagram of a solar panel monitoring unmanned aerial vehicle utilizing the shape of a solar panel according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 태양광 패널의 형상을 활용한 태양광 패널 감시용 무인 비행체(10)는, 동력 제공 수단(11), 카메라(12), 영상 분석부(13), 영상 판단부(14) 및 제어부(15)를 포함하여 구성될 수 있다. 이에 더하여, 본 발명의 일 실시형태에 따른 태양광 패널 감시용 무인 비행체(10)는, 열화상 카메라(16), 불량 분석부(17) 및 무선 통신부(18)을 더 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 1, a solar panel monitoring unmanned aerial vehicle 10 utilizing a shape of a solar panel according to an embodiment of the present invention includes a power providing unit 11, a camera 12, an image analysis unit 13, an image determination unit 14, and a control unit 15. In addition, the solar panel monitoring unmanned aerial vehicle 10 according to an embodiment of the present invention may further include a thermal imaging camera 16, a failure analysis unit 17, and a wireless communication unit 18 .

동력 제공 수단(11)은 태양광 패널 감시용 무인 비행체(10) 상하, 좌우, 전후 이동을 위한 동력을 제공하는 수단으로, 예를 들어 전기 모터나 내연 기관 등이 될 수 있다. 예를 들어, 복수의 프로펠러를 적용한 멀티콥터의 경우 복수의 프로펠러를 각각 회전시키기 위해 각각의 프로펠러에 마련된 전기 모터가 동력 제공 수단이 될 수 있다(11). 동력 제공 수단(11)은 후술하는 제어부(15)에 의해 제공하는 동력의 크기가 제어될 수 있다. The power providing means 11 may be, for example, an electric motor, an internal combustion engine, or the like as a means for providing power for moving up and down, right and left, and back and forth of the unmanned aerial vehicle 10 for monitoring the solar panel. For example, in the case of a multi-copter using a plurality of propellers, an electric motor provided in each propeller may be a power providing means for rotating a plurality of propellers (11). The power providing means 11 can control the magnitude of the power provided by the control unit 15, which will be described later.

카메라(12)는 태양광 패널 감시용 무인 비행체(10) 상공에 떠 있는 상태에서 검사 대상이 되는 태양광 패널의 영상을 촬영한다. 카메라(12)는 통상적인 디지털 화상 및 동영상을 생성하는 디지털 카메라가 적용될 수 있다.The camera 12 captures an image of the solar panel to be inspected while floating on the unmanned air vehicle for monitoring the solar panel 10. The camera 12 may be a digital camera that generates a typical digital image and moving image.

영상 분석부(13)는 카메라(12)에서 촬영된 영상 내에서 검사 대상 태양광 패널에 대응되는 영역을 검출할 수 있다. The image analyzing unit 13 can detect an area corresponding to the solar panel to be inspected in the image photographed by the camera 12. [

영상 분석부(13)가 카메라 촬영 영상에서 검사 대상 태양광 패널에 대응되는 영역을 검출하는 기법으로는, 영상 분석부(13) 내부 또는 외부에 마련된 메모리(미도시)에 태양광 패널의 영상이 갖는 패턴을 사전 저장한 후, 카메라(12)에서 촬영된 영상을 입력 받아 입력된 영상 내에서 사전에 저장된 태양광 패널의 영상이 갖는 패턴과 동일한 패턴을 찾는 방식이 적용될 수 있다.As a technique for the image analysis unit 13 to detect an area corresponding to a solar panel to be inspected from a camera photographed image, there is a technique in which an image of a solar panel is stored in a memory (not shown) provided inside or outside the image analysis unit 13 A method of finding a pattern identical to a pattern of an image of a photovoltaic panel stored in advance in the input image by receiving the image photographed by the camera 12 may be applied.

이러한 영상 분석부(13)의 영상분석 과정에서 디지털 영상에서 윤곽선을 추출하는 기법, 추출된 윤곽선에 대한 세선화 기법, 디지털 영상을 이진화하는 기법, 또는 패턴 대조 기법 등이 필요에 따라 적용될 수 있다.In the image analysis process of the image analysis unit 13, a technique of extracting a contour line in a digital image, a thinning technique of an extracted contour line, a technique of binarizing a digital image, or a pattern matching technique can be applied as needed.

영상 판단부(14)는 영상 분석부(13)에서 추출된 태양광 패널에 대응되는 영역의 형상을 이용하여 카메라에서 촬영된 영상이 검사 대상 태양광 패널의 중심에서 수직인 위치에서 촬영된 영상인지 판단한다.The image determination unit 14 determines whether the image photographed by the camera is a photographed image at a vertical position at the center of the photovoltaic panel to be inspected using the shape of the area corresponding to the photovoltaic panel extracted by the image analysis unit 13 .

일반적으로 태양광 패널은 태양광의 채광량을 최대화 하기 위해 지면과 소정 각도를 갖도록 배치된다. 또한, 태양광 패널의 검사를 위한 비행체에 설치된 카메라 역시 지면을 수직으로 촬영하는 것이 아니라 소정 각도로 기울어져 설치된다. 따라서, 태양광 패널의 정확한 검사를 위해서는 태양광 패널의 중심에서 수직인 위치에서 영상을 촬영하는 것이 가장 바람직하며, 이를 위해 태양광 패널 검사용 비행체는 최적의 촬영위치(태양광 패널의 중심에서 수직인 위치)에 정지된 상태에서 태양광 패널의 영상을 촬영하여야 한다.Generally, a solar panel is arranged to have a certain angle with the ground in order to maximize the quantity of sunlight. In addition, a camera installed in a flight vehicle for inspection of a solar panel is not tilted vertically but installed at a predetermined angle. Therefore, it is most preferable to take an image at a vertical position from the center of the solar panel for accurate inspection of the solar panel. For this purpose, The image of the photovoltaic panel must be taken in a stationary state.

영상 판단부(14)는 영상 분석부(13)에서 추출된 태양광 패널에 대응되는 영역의 형상을 분석하여 해당 영상이 검사 대상 태양광 패널의 중심에서 수직인 위치에서 촬영된 영상인지 판단한다. 영상 판단부(14)의 구체적인 판단 기법은 후술하기로 한다. The image determination unit 14 analyzes the shape of the area corresponding to the photovoltaic panel extracted by the image analysis unit 13 to determine whether the corresponding image is photographed at a vertical position in the center of the photovoltaic panel to be inspected. A specific determination technique of the image determination unit 14 will be described later.

한편, 영상 판단부(14)는 영상 분석부(13)에서 추출된 태양광 패널에 대응되는 영역의 형상의 분석을 통해 수직인 위치에서 촬영을 위해 무인 비행체(10)가 이동하여야 하는 방향을 판단할 수도 있다.The image determining unit 14 analyzes the shape of the area corresponding to the photovoltaic panel extracted by the image analyzing unit 13 to determine a direction in which the unmanned air vehicle 10 should move for photographing at a vertical position You may.

제어부(15)는, 영상 판단부(14)에서 검사 대상 태양광 패널의 중심에서 수직인 위치에서 촬영된 영상으로 판단할 때까지 동력 제공 수단(11)을 제어하여 비행체(10)를 이동시킨다. 즉, 제어부(15)는 영상 판단부(14)의 판단 결과에 따라 사전 설정된 거리만큼 무인 비행체가 전후, 좌우 또는 상하로 이동하도록 동력 제공 수단(11)을 제어하며, 이동된 위치에서 영상 판단부(14)는 추출된 태양광 패널에 대응되는 영역의 형상을 분석하여 해당 영상이 검사 대상 태양광 패널의 중심에서 수직인 위치에서 촬영된 영상인지 판단하게 된다. The control unit 15 controls the power providing unit 11 to move the air vehicle 10 until the image determining unit 14 determines that the image is photographed at a position vertical to the center of the solar panel to be inspected. That is, the control unit 15 controls the power providing unit 11 to move the unmanned aerial vehicle back and forth, right and left or up and down by a predetermined distance according to the determination result of the image determination unit 14, The controller 14 analyzes the shape of the area corresponding to the extracted photovoltaic panel and judges whether the photovoltaic image is photographed at a position perpendicular to the center of the photovoltaic panel to be inspected.

이러한 과정을 반복함으로써, 최종적으로 검사 대상 태양광 패널의 중심에서 수직인 위치에서 촬영이 가능하게 된다.By repeating this process, it is finally possible to take a photograph at a position vertical to the center of the solar panel to be inspected.

한편, 열화상 카메라(16)는 검사 대상 태양광 패널의 중심에서 수직인 위치가 결정된 후 해당 위치에서 검사 대상이 되는 태양광 패널에 대한 적외선 열화상을 촬영한다. On the other hand, after the vertical position is determined at the center of the solar panel to be inspected, the infrared camera 16 takes an infrared thermal image of the solar panel to be inspected at the position.

불량 분석부(17)는 열화상 카메라(16)에서 촬영된 적외선 열화상을 분석하여 검사 대상 태양광 패널의 이상 또는 고장 여부를 판단할 수 있다. 불량 분석부(17)는 열화상에 촬영된 태양광 패널의 일부 영역이 주변 영역보다 과도하게 높은 온도 또는 낮은 온도를 나타내는 경우 불량이 발생한 것으로 판단할 수 있다.The failure analysis unit 17 can analyze an infrared thermal image taken by the thermal imaging camera 16 and determine whether the solar panel to be inspected is abnormal or faulty. The failure analysis unit 17 can determine that a failure has occurred when a part of the photovoltaic panel photographed in the thermal image indicates a temperature which is excessively higher or lower than that of the surrounding area.

무선 통신부(18)는 불량 분석부(17)에서 판단된 불량 여부에 대한 정보를 태양광 패널의 관리 서버로 무선 전송할 수 있다. 일반적으로 태양광 패널이 설치되는 범위는 매우 넓으므로 무선 통신부(18)는 근거리 통신 보다는 원거리 통신이 가능한 3G 또는 4G의 셀룰러 통신 방식을 적용하여 통신을 수행할 수 있다.
The wireless communication unit 18 can wirelessly transmit information on the failure determined by the failure analysis unit 17 to the management server of the solar panel. In general, since the range in which the solar panel is installed is very wide, the wireless communication unit 18 can perform communication by applying a 3G or 4G cellular communication method capable of long distance communication rather than a short distance communication.

본 발명은 상술한 것과 같은 구성을 갖는 태양광 패널 감시용 무인 비행체의 자세 제어 방법도 제공한다. 이하에서 이루어지는 태양광 패널 감시용 무인 비행체의 자세 제어 방법에 대한 상세한 설명을 통해 상술한 구성의 태양광 패널 감시용 무인 비행체의 작용이 설명될 수 있다.The present invention also provides a method of attitude control of a unmanned aerial vehicle for monitoring a solar panel having the above-described configuration. Hereinafter, the operation of the unmanned aerial vehicle for monitoring the solar panel of the above-described configuration can be explained through the detailed description of the attitude control method of the unmanned aerial vehicle for monitoring the solar panel.

도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 태양광 패널의 형상을 활용한 태양광 패널 감시용 무인 비행체의 자세 제어 방법을 도시한 블록도이다.2 is a block diagram showing a method for controlling a position of a unmanned aerial vehicle for monitoring a solar panel using a shape of a solar panel according to an embodiment of the present invention.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 태양광 패널 감시용 무인 비행체의 자세 제어 방법은, 태양광 패널 감시용 무인 비행체가 이륙 지점에서 검사 대상 태양광 패널로 이동하는 단계(S11)로부터 시작될 수 있다. 이 단계(S11)에서 태양광 패널 감시용 무인 비행체(10)는 GPS 수신기, 지자계 센서, 고도 센서, 가속도 센서 등을 포함하는 센서부(19)에서 검출된 각종 항법제어를 위한 정보들을 활용하여 사전 설정된 검사 대상 태양광 패널까지 이동할 수 있다.Referring to FIGS. 1 and 2, the method for controlling the attitude of the unmanned airplane for monitoring the solar panel according to the embodiment of the present invention includes the steps of moving the unmanned airplane for monitoring the solar panel from the take- (S11). In this step S11, the solar panel monitoring unmanned air vehicle 10 utilizes the information for various navigation controls detected by the sensor unit 19 including the GPS receiver, the earth sensor, the altitude sensor, the acceleration sensor, It can be moved to a predetermined solar panel to be inspected.

이어, 태양광 패널 감시용 무인 비행체(10)가 검사 대상 태양광 패널의 상공에 도달하면, 카메라(12)는 검사 대상 태양광 패널의 영상을 촬영한다(S12).When the solar panel monitoring unmanned air vehicle 10 reaches the upper side of the solar panel to be inspected, the camera 12 takes an image of the solar panel to be inspected (S12).

도 3은 태양광 패널 감시용 무인 비행체를 이용하여 검사 대상 태양광 패널을 촬영하는 개념을 도시한 도면이다.3 is a view showing a concept of photographing a solar panel to be inspected using a unmanned aerial vehicle for monitoring a solar panel.

도 3을 참조하면, 태양광 패널 감시용 무인 비행체(10)는 검사 대상 태양광 패널(20)의 상공에서 검사 대상 태양광 패널(20)의 영상을 촬영한다. 태양광 패널(20)은 채광량을 최대화 하기 위해 지면과 소정 각도(α)를 갖도록 기울어진 상태로 설치되고, 태양광 패널 감시용 무인 비행체(10)는 태양광 패널(20)의 전방 상공에서 소정 각도로 기울어져 설치된 카메라(12)를 이용하여 검사 대상 태양광 패널(20)의 영상을 촬영하게 된다. 이 때, 정확하고 효율적인 감시가 가능하도록 태양광 패널의 영상을 촬영하기 위해서는 태양광 패널(20)의 중앙(C)에서 수직인 위치에서 영상을 촬영하는 것이 바람직하다.Referring to FIG. 3, the photovoltaic panel monitoring unmanned aerial vehicle 10 photographs the image of the solar panel 20 to be inspected over the solar panel 20 to be inspected. In order to maximize the amount of light, the solar panel 20 is installed in a tilted state so as to have a predetermined angle a with respect to the ground surface, and the solar panel monitoring unmanned air vehicle 10 is installed at a predetermined position in front of the solar panel 20 An image of the solar panel 20 to be inspected is photographed using the camera 12 installed at an angle. At this time, in order to capture an image of the solar panel 20 so that accurate and efficient monitoring can be performed, it is preferable to photograph the image at a vertical position at the center C of the solar panel 20.

본 발명의 일 실시형태에 따른 태양광 패널의 형상을 활용한 태양광 패널 감시용 무인 비행체의 자세 제어 방법은, 검사 대상 태양광 패널(20)의 중앙(C)에서 수직인 위치에서 영상 획득이 가능하도록 무인 비행체(10)의 자세를 제어하는 기법을 제공한다.The method for controlling the attitude of the unmanned aerial vehicle for monitoring the photovoltaic panel utilizing the shape of the solar panel according to the embodiment of the present invention is characterized in that image acquisition at a vertical position at the center C of the solar panel 20 to be inspected A method of controlling the attitude of the unmanned aerial vehicle 10 is provided.

이를 위해서, 단계(S13)에서 영상 분석부(13)는 카메라(11)가 촬영한 영상에서 검사 대상 태양광 패널(20)에 대응되는 영역을 영상 분석 기법을 이용하여 검출한다. 예를 들어, 단계(S13)에서 영상 분석부(13)는 그 내부 또는 외부에 마련된 메모리(미도시)에 태양광 패널의 영상이 갖는 패턴을 사전 저장한 후, 카메라(12)에서 촬영된 영상을 입력 받아 입력된 영상 내에서 사전에 저장된 태양광 패널의 영상이 갖는 패턴과 동일한 패턴을 찾는 방식이 적용될 수 있다. 이 과정에서, 영상 분석부(13)는 디지털 영상에서 윤곽선을 추출하는 기법, 추출된 윤곽선에 대한 세선화 기법, 디지털 영상을 이진화하는 기법, 또는 패턴 대조 기법 등이 필요에 따라 적용할 수 있다.To this end, in step S13, the image analysis unit 13 detects an area corresponding to the solar panel 20 to be inspected in the image photographed by the camera 11 using an image analysis technique. For example, in step S13, the image analysis unit 13 preliminarily stores a pattern of the image of the solar panel in a memory (not shown) provided inside or outside the image analyzing unit 13, A method of finding a pattern identical to a pattern of an image of a photovoltaic panel stored in advance in the input image may be applied. In this process, the image analyzer 13 can apply a technique for extracting contour lines in a digital image, a thinning technique for extracted contours, a technique for binarizing digital images, or a pattern matching technique.

도 4는 표준화된 태양광 패널을 도시한 사진이며, 도 5는 본 발명의 일 실시형태에 따른 태양광 패널의 형상을 활용한 태양광 패널 감시용 무인 비행체의 자세 제어 방법에 의해 도 4에 도시된 태양광 패널의 촬영 영상에서 추출한 태양광 패널 대응 영역을 도시한 도면이다.FIG. 4 is a photograph showing a standardized solar panel, and FIG. 5 is a graph showing the results of the attitude control of the unmanned air vehicle for monitoring the solar panel using the shape of the solar panel according to the embodiment of the present invention. Which is extracted from a photographed image of a photovoltaic panel.

도 4에 도시된 것과 같이, 표준화된 태양광 패널은 수광면이 직사각형 형태를 가지며, 수광면에 복수의 솔라셀(21)이 일정한 패턴으로 배치된다. 전술한 단계(S13)에서 영상 분석부(13)는 도 4에 도시된 것과 같은 검사 대상 태양광 패널을 촬영한 영상에서 태양광 패널에 대응되는 영역을 추출하고 태양광 패널에 대응되는 영역에서 태양광 패널의 네 꼭지점(P1, P2, P3, P4)에 해당하는 위치 및 태양광 패널의 변에 해당하는 네 꼭지점(P1, P2, P3, P4)을 연결한 직선을 생성하여 사각형을 형성할 수 있다. 또한, 영상 분석부(13)는 도 4에 도시된 것과 같이 솔라셀 패널의 수광면에 형성된 복수의 솔라셀 배열에 의해 생성되는 직선을 추출할 수 있다. 특히, 후술하는 단계(S14)에서, 촬영된 영상이 솔라셀 패널의 중심에서 촬영된 것으로 판단하는 과정에는 솔라셀 배열에 의해 생성되는 직선 중 가로방향 및 세로방향의 중심선(L1, L2)가 사용될 수 있다. As shown in FIG. 4, the standardized solar panel has a rectangular light receiving surface, and a plurality of solar cells 21 are arranged in a predetermined pattern on the light receiving surface. In the above-described step S13, the image analyzing unit 13 extracts an area corresponding to the solar panel from the image of the solar panel to be inspected as shown in Fig. 4, It is possible to form a rectangle by forming a straight line connecting four vertexes (P1, P2, P3, P4) corresponding to four vertexes (P1, P2, P3, P4) have. Also, the image analyzing unit 13 can extract a straight line generated by a plurality of solar cell arrays formed on the light receiving surface of the solar cell panel as shown in FIG. Particularly, in the process of determining that the photographed image is photographed at the center of the solar cell panel in step S14 described later, the center lines L1 and L2 of the horizontal and vertical directions of the straight line generated by the arrangement of the solar cells are used .

단계(S13)에서 추출된 태양광 패널에 대응되는 영역에 해당하는 이미지는 도 5와 같을 수 있다.An image corresponding to the area corresponding to the photovoltaic panel extracted in step S13 may be as shown in FIG.

이어, 단계(S14)에서 영상 판단부(14)는 단계(S13)에서 검출된 태양광 패널에 대응되는 영역의 형상을 이용하여 카메라(11)에서 촬영된 영상이 검사 대상 태양광 패널의 중심에서 수직인 위치에서 촬영된 영상인지 판단한다.Next, in step S14, the image determining unit 14 determines whether the image photographed by the camera 11 using the shape of the area corresponding to the photovoltaic panel detected in step S13 is the center of the photovoltaic panel It is determined whether the image is photographed at a vertical position.

일례로, 단계(S14)에서 영상 판단부(14)는 단계(S13)에서 추출된 태양광 패널에 대응되는 영역이 형성하는 사각형이 직사각형인지 판단할 수 있다. 검사 대상 태양광 패널의 중심에서 수직인 위치에서 영상이 촬영된 경우 중심을 기준으로 상하 좌우 대칭인 영상이 형성되어야 하므로 촬영된 검사 대상 태양광 패널은 직사각형의 형상을 띄게 되며, 영상 판단부(14)는 이러한 점을 근거로 중심에서 수직인 위치에서 영상이 촬영된 것인지 판단할 수 있다. 이를 위해, 영상 판단부(14)는 사각형의 각 꼭지점(P1, P2, P3, P4)을 연결한 직선이 서로 만나는 꼭지점에서 상호 직교하는지 판단하거나 서로 대향하는 변의 길이가 상호 동일한지 판단하여 직사각형 여부를 판단할 수 있다. For example, in step S14, the image determination unit 14 may determine whether the rectangle formed by the area corresponding to the photovoltaic panel extracted in step S13 is a rectangle. When the image is photographed at a position vertical to the center of the solar panel to be inspected, the photographed photovoltaic panel to be inspected is shaped like a rectangle, ) Can judge whether the image is taken at a position vertical to the center based on this point. For this, the image determination unit 14 determines whether the straight lines connecting the vertexes P1, P2, P3, and P4 of the rectangle are orthogonal to each other at the vertexes where they meet, or whether the lengths of the opposite sides are equal to each other, Can be determined.

다른 예로, 단계(S14)에서는 추출된 직선 중 가로 방향의 중심선과 세로 방향의 중심선이 상호 직교하며 최대 길이를 갖는지 판단할 수 있다. 이러한 기법 역시 검사 대상 태양광 패널의 중심에서 수직인 위치에서 영상이 촬영된 경우 중심을 기준으로 상하 좌우 대칭인 영상이 형성되었는지를 판단하기 위한 것으로, 표준화된 태양광 패널의 고유의 형상(솔라셀의 배열 구조)을 이용하여 가로 및 세로 방향의 중심선을 구하고 두 중심선이 직교하면서 최대 길이를 갖는 경우 상하좌우 어느쪽에도 치우치지 않는 중심에서 촬영이 이루어진 것으로 판단할 수 있다.As another example, in step S14, it is possible to determine whether the extracted center line of the horizontal direction and the centerline of the vertical direction are orthogonal to each other and have the maximum length. This technique is also used to determine whether an image is formed in the vertical, horizontal, and left-right symmetry with respect to the center when an image is taken at a vertical position from the center of the solar panel to be inspected. The inherent shape of the standardized solar panel It can be judged that the photographing is performed at the center where the center line is orthogonal and the maximum length is not deviated to either the upper, lower, left, or right sides.

단계(S14)에서, 검사 대상 태양광 패널을 촬영한 영상이 검사 대상 태양광 패널의 중심에서 수직인 위치에서 촬영된 영상이 아닌 것으로 판단된 경우, 단계(S15)에서 제어부(15)는 동력 제공 수단(11)을 제어하여 사전 설정된 거리만큼 무인 비행체가 전후, 좌우 또는 상하로 이동 시킨다. 제어부(15)는 태양광 패널에 대응되는 사각형의 형상에 따라 이동 방향을 결정할 수 있으며, 이동 거리는 사전에 일정 단위로 결정될 수 있다. 제어부(15)의 이동방향 및 이동거리 제어에는 센서부(19)에 구비된 각종 위치 센서들이 활용될 수 있다.If it is determined in step S14 that the photographed image of the photovoltaic panel to be inspected is not an image photographed at a position vertical to the center of the photovoltaic panel to be inspected, the control unit 15, in step S15, Controls the means (11) to move the unmanned aerial vehicle back and forth, left or right or up and down by a predetermined distance. The control unit 15 can determine the moving direction according to the shape of the quadrangle corresponding to the solar panel, and the moving distance can be previously determined in a predetermined unit. Various position sensors provided in the sensor unit 19 may be utilized for controlling the movement direction and the movement distance of the control unit 15. [

단계(S12), 단계(S13), 단계(S14) 및 단계(S15)는 단계(S14)의 판단 결과 카메라(11) 촬영 영상이 태양광 패널의 중심에서 수직인 위치에서 촬영된 영상으로 판단될 때까지 반복될 수 있다.If it is determined that the photographed image of the camera 11 is photographed at a position vertical to the center of the photovoltaic panel as a result of the determination of step S14, steps S12, S13, S14, and S15 Can be repeated until.

단계(S14)에서 검사 대상 태양광 패널을 촬영한 영상이 검사 대상 태양광 패널의 중심에서 수직인 위치에서 촬영된 영상으로 판단된 경우, 단계(S17)에서 열화상 카메라(16)가 검사 대상이 되는 태양광 패널에 대한 적외선 열화상을 촬영하고, 불량 분석부(17)가 열화상 카메라(16)에서 촬영된 적외선 열화상을 분석하여 검사 대상 태양광 패널의 이상 또는 고장 여부를 판단하며, 무선 통신부(18)가 열화상 카메라(16)에 의해 촬영된 적외선 열화상 및 불량 분석부(17)에서 판단된 불량 여부에 대한 정보를 태양광 패널의 관리 서버로 무선 전송할 수 있다. If it is determined in step S14 that the image photographed by the photovoltaic panel to be inspected is an image photographed at a position vertical to the center of the photovoltaic panel to be inspected, in step S17, The failure analysis unit 17 analyzes the infrared image captured by the thermal imaging camera 16 to determine whether the solar panel to be inspected is abnormal or faulty, The communication unit 18 can wirelessly transmit the infrared thermal image photographed by the thermal imaging camera 16 and the information about the failure determined by the failure analysis unit 17 to the management server of the solar panel.

한편, 본 발명의 일 실시형태는 단계(S14)에서 검사 대상 태양광 패널을 촬영한 영상이 검사 대상 태양광 패널의 중심에서 수직인 위치에서 촬영된 영상으로 판단된 이후에, 바람 등의 외란에 의해 무인 비행체의 위치가 변동되는 경우 다시 단계(S12) 내지 단계(S14)를 반복하여 검사를 위한 열화상 촬영의 위치를 재 설정할 수 있다(S16). 즉, 단계(S16)은 센서부(19)에 의해 무인 비행체의 위치에 대한 정보를 지속적으로 입력 받고, 단계(S14)에 의해 검사를 위한 열화상 촬영의 위치가 결정된 이후에 무인 비행체의 위치 변동이 발생한 경우 센서부(19)에서 발생하는 위치 변동에 대한 정보를 제어부(15)가 입력 받고 다시 단계(S12) 내지 단계(S14)를 반복하는 과정을 실행하게 함으로써 검사용 열화상을 촬영하기 위한 위치를 재 설정하는 단계이다.
On the other hand, in the embodiment of the present invention, after the image of the photovoltaic panel to be inspected is judged to be photographed at a position vertical to the center of the photovoltaic panel to be inspected in step S14, If the position of the unmanned aerial vehicle is changed, steps S12 to S14 may be repeated to reset the position of the thermal imaging for inspection (S16). That is, in step S16, information on the position of the unmanned air vehicle is continuously inputted by the sensor unit 19, and after the position of the thermal imaging for inspection is determined in step S14, The control unit 15 receives the information about the positional fluctuation generated in the sensor unit 19 and repeats the steps S12 to S14 to repeat the steps S12 to S14, Resetting the position.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시형태에 따른 태양광 패널의 형상을 활용한 태양광 패널 감시용 무인 비행체 및 그의 자세 제어 방법은, 태양광 패널의 고유 형상을 활용하여 영상 데이터를 분석함으로써 검사 대상 태양광 패널의 중심에서 수직인 위치에서 태양광 패널을 촬영 가능하게 한다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시형태에 따르면 더욱 정확하고 정밀한 태양광 패널의 검사를 가능하게 할 수 있다. 특히, 본 발명의 일 실시형태에 따른 태양광 패널의 형상을 활용한 태양광 패널 감시용 무인 비행체 및 그의 자세 제어 방법은 바람 등의 외란으로 인해 태양광 패널의 검사 영상을 촬영하는 위치가 변동되는 경우에 다시 촬영 가능한 위치로 이동할 수 있도록 함으로써 외란이 발생한 경우에도 검사를 위한 영상을 용이하게 촬영할 수 있다.
As described above, the unmanned aerial vehicle for monitoring the solar panel using the shape of the solar panel according to the embodiment of the present invention and the attitude control method thereof can analyze the image data utilizing the unique shape of the solar panel The photovoltaic panel can be photographed at a position vertical to the center of the photovoltaic panel to be inspected. Thus, according to the embodiment of the present invention, more accurate and precise inspection of the solar panel can be performed. Particularly, the unmanned aerial vehicle for monitoring the solar panel and the attitude control method thereof utilizing the shape of the solar panel according to an embodiment of the present invention are capable of changing the position of shooting the inspection image of the solar panel due to wind disturbance It is possible to easily take an image for inspection even when a disturbance occurs.

본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관하여 설명하였으나 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되지 않으며, 후술되는 특허청구의 범위 및 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Although the present invention has been described in connection with certain exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the embodiments described, but should be determined by the scope of the following claims and equivalents thereof.

10: 태양광 패널 감시용 무인 비행체
11: 동력 제공 수단 12: 카메라
13: 영상 분석부 14: 영상 판단부
15: 제어부 16: 열화상 카메라
17: 불량 분석부 18: 무선 통신부
19: 센서부10: Solar panel monitoring unmanned aerial vehicle
11: Power supply means 12: Camera
13: Image analysis unit 14: Image judgment unit
15: control unit 16: thermal imaging camera
17: Bad analysis section 18: Wireless communication section
19:

Claims (16)

상공에서 태양광 패널을 촬영하여 태양광 패널의 불량 여부를 감시하는 태양광 패널 감시용 무인 비행체로서,
무인 비행체의 전후, 좌우 및 상하 기동을 위한 동력을 제공하는 동력 제공 수단;
검사 대상 태양광 패널의 영상을 촬영하는 카메라;
카메라에서 촬영된 영상 내에서 사전 저장된 태양광 패널의 영상이 갖는 패턴과 동일한 패턴을 갖는 영역을 검사 대상 태양광 패널에 대응되는 영역으로 검출하는 영상 분석부;
태양광 패널에 대응되는 영역의 형상을 이용하여 카메라에서 촬영된 영상이 검사 대상 태양광 패널 중심의 수직 위치에서 촬영된 영상인지 판단하는 영상 판단부;
영상 판단부에서 검사 대상 태양광 패널의 중심에서 수직인 위치에서 촬영된 영상으로 판단될 때까지 동력제공 수단을 제어하여 무인비행체를 이동시키는 제어부; 및
태양광 패널 감시용 무인 비행체의 위치를 검출하는 센서부;를 포함하며,
상기 영상 판단부는,
영상 분석부가 검사 대상 태양광 패널에 대응되는 영역의 꼭지점을 추출한 후 추출된 꼭지점을 연결한 직선을 변으로 하는 사각형을 생성하는 경우,
각 꼭지점에서 만나는 직선이 서로 상호 직교하거나 상호 대향하는 직선이 동일한 길이를 가지면, 카메라에서 촬영된 영상이 검사 대상 태양광 패널 중심의 수직 위치에서 촬영된 영상으로 판단하고,
영상 분석부가 검사 대상 태양광 패널에 대응되는 영역 중 복수의 솔라셀 배열에 의해 형성된 직선을 추출하는 경우,
추출된 직선 중 가로 방향의 중심선과 세로 방향의 중심선이 상호 직교하면서 최대 길이를 가지면, 카메라에서 촬영된 영상이 검사 대상 태양광 패널 중심의 수직 위치에서 촬영된 영상으로 판단하며,
상기 제어부는,
카메라에서 촬영된 영상이 검사 대상 태양광 패널의 중심에서 수직인 위치에서 촬영된 영상으로 영상 판단부에서 판단된 이후에 센서부에서 검출된 위치가 변동하는 경우,
카메라, 영상 분석부 및 영상 판단부의 동작을 다시 수행하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 태양광 패널 감시용 무인 비행체.It is a unmanned aerial vehicle for surveillance of a photovoltaic panel that monitors the failure of a photovoltaic panel by photographing the photovoltaic panel in the sky,
A power providing means for providing power for front, rear, right and left maneuvering of the unmanned aerial vehicle;
A camera for capturing an image of a solar panel to be inspected;
An image analyzer for detecting an area having the same pattern as a pattern of an image of a photovoltaic panel previously stored in an image photographed by a camera, as an area corresponding to a photovoltaic panel to be inspected;
An image judging unit for judging whether the image photographed by the camera using the shape of the area corresponding to the photovoltaic panel is a photographed image at a vertical position in the center of the photovoltaic panel to be inspected;
A control unit for controlling the power providing unit to move the unmanned aerial vehicle until the image determining unit determines that the image is photographed at a position vertical to the center of the solar panel to be inspected; And
And a sensor unit for detecting the position of the unmanned air vehicle for monitoring the solar panel,
The image judging unit judges,
When the image analysis unit extracts the vertices of the area corresponding to the solar panel to be inspected and then generates a rectangle that forms a straight line connecting the extracted vertexes,
If the straight lines that meet at each vertex point are orthogonal to each other or have mutually opposing straight lines having the same length, the image photographed by the camera is judged to be an image photographed at a vertical position in the center of the photovoltaic panel to be inspected,
When the image analyzing unit extracts a straight line formed by the plurality of solar cell arrays among the regions corresponding to the solar panel to be inspected,
When the center line of the horizontal direction and the center line of the vertical direction are perpendicular to each other and have the maximum length among the extracted straight lines, the image photographed by the camera is judged as the image photographed at the vertical position of the center of the solar panel to be examined,
Wherein,
When the position detected by the sensor unit changes after the image determination unit determines that the image photographed by the camera is photographed at a vertical position at the center of the solar panel to be inspected,
And controls the operation of the camera, the image analysis unit, and the image determination unit to be performed again. 제1항에 있어서,
상기 카메라에서 촬영된 영상이 검사 대상 태양광 패널 중심의 수직 위치에서 촬영된 영상으로 영상 판단부에서 판단된 경우, 해당 위치에서 검사 대상 태양광 패널의 검사용 영상을 적외선 촬영하는 열화상 카메라를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 패널 감시용 무인 비행체.The method according to claim 1,
When an image photographed by the camera is judged by the image judging unit as an image photographed at a vertical position in the center of the solar panel to be inspected, an infrared camera for infrared ray photographing the inspection image of the solar panel to be inspected at the position Wherein the monitoring unit is configured to monitor the solar panel. 제2항에 있어서,
상기 열화상 카메라에서 촬영된 적외선 열화상을 분석하여 검사 대상 태양광 패널의 이상 또는 고장 여부를 판단하는 불량 분석부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 패널 감시용 무인 비행체.3. The method of claim 2,
Further comprising a failure analyzer for analyzing an infrared image captured by the thermal imaging camera to determine whether the failure is caused by an abnormality or failure of the solar panel to be inspected. 제3항에 있어서,
상기 불량 분석부는,
열화상 카메라에서 촬영된 적외선 열화상에서 검사 대상 태양광 패널의 일부 영역이 주변 영역보다 높은 온도 또는 낮은 온도인 경우, 불량이 발생한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 태양광 패널 감시용 무인 비행체.The method of claim 3,
Wherein the failure analysis unit comprises:
Wherein the control unit determines that a failure occurs when a part of the solar panel to be inspected on the infrared deterioration photographed by the thermal imaging camera has a temperature higher or lower than the surrounding area. 제4항에 있어서,
상기 불량 분석부에서 판단된 불량 여부에 대한 정보를 무선 전송하는 무선 통신부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 패널 감시용 무인 비행체.5. The method of claim 4,
Further comprising a wireless communication unit for wirelessly transmitting information on the failure determined by the failure analysis unit. 제5항에 있어서,
상기 무선 통신부는,
3G 또는 4G의 셀룰러 방식으로 통신하는 것을 특징으로 하는 태양광 패널 감시용 무인 비행체.6. The method of claim 5,
The wireless communication unit includes:
3G or 4G cellular communication method. 제1항에 있어서,
상기 제어부는,
카메라에서 촬영된 영상이 검사 대상 태양광 패널 중심의 수직 위치에서 촬영된 영상이 아닌 것으로 영상 판단부에서 판단된 경우, 사전 설정된 일정 거리만큼 무인 비행체가 이동하도록 동력 제공 수단을 제어하는 것을 특징으로 하는 태양광 패널 감시용 무인 비행체.The method according to claim 1,
Wherein,
When the image determining unit determines that the image photographed by the camera is not an image photographed at a vertical position in the center of the solar panel to be inspected, controls the power providing unit to move the unmanned aerial vehicle by a predetermined distance. Solar panel monitoring unmanned aerial vehicle. 삭제delete 상공에서 태양광 패널을 촬영하여 태양광 패널의 불량 여부를 감시하는 태양광 패널 감시용 무인 비행체의 자세 제어 방법으로서,
검사 대상 태양광 패널의 상공에서 검사 대상 태양광 패널의 영상을 촬영하는 제1단계;
제1 단계에서 촬영된 영상 내에서 사전 저장된 태양광 패널의 영상이 갖는 패턴과 동일한 패턴을 갖는 영역을 검사 대상 태양광 패널에 대응되는 영역으로 검출하는 제2단계;
태양광 패널에 대응되는 영역의 형상을 이용하여 검사 대상 태양광 패널의 영상이 검사 대상 태양광 패널 중심의 수직인 위치에서 촬영된 영상인지 판단하는 제3단계;
제3단계에서 검사 대상 태양광 패널 중심의 수직 위치에서 촬영된 영상으로 판단할 때까지 무인 비행체의 위치를 이동시키고 제2단계 및 제3단계를 반복하는 제4단계; 및
검사 대상 태양광 패널의 영상이 검사 대상 태양광 패널 중심의 수직 위치에서 촬영된 영상으로 판단된 이후에 무인 비행체의 위치 변동이 발생하는 경우, 제4단계를 다시 실행하는 제5단계;를 포함하며,
상기 제3단계는,
제2단계에서 검사 대상 태양광 패널에 대응되는 영역의 꼭지점을 추출한 후 추출된 꼭지점을 연결한 직선을 변으로 하는 사각형을 생성하는 경우,
각 꼭지점에서 만나는 직선이 서로 상호 직교하거나 상호 대향하는 직선이 동일한 길이를 가지면, 카메라에서 촬영된 영상이 검사 대상 태양광 패널 중심의 수직 위치에서 촬영된 영상으로 판단하는 단계를 포함하고,
제2단계에서 검사 대상 태양광 패널에 대응되는 영역에서 태양광 패널 내 복수의 솔라셀 배열에 의해 형성된 직선을 추출하는 경우,
추출된 직선 중 가로 방향의 중심선과 세로 방향의 중심선이 상호 직교하면서 최대 길이를 가지면, 카메라에서 촬영된 영상이 검사 대상 태양광 패널 중심의 수직 위치에서 촬영된 영상으로 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 패널 감시용 무인 비행체의 자세 제어 방법.A method for attitude control of an unmanned aerial vehicle for monitoring a photovoltaic panel for monitoring a failure of a solar panel by photographing a solar panel in the sky,
A first step of photographing a photovoltaic panel to be inspected on a solar panel to be inspected;
A second step of detecting a region having the same pattern as the pattern of the image of the photovoltaic panel previously stored in the image photographed in the first step, as a region corresponding to the photovoltaic panel to be inspected;
A third step of determining whether the image of the solar panel to be inspected is photographed at a position vertical to the center of the solar panel using the shape of the area corresponding to the solar panel;
Moving the position of the unmanned aerial vehicle until the image is photographed at a vertical position in the center of the solar panel to be inspected in the third step, and repeating the second and third steps; And
And a fifth step of repeating the fourth step when the position of the unmanned aerial vehicle is changed after the image of the solar panel to be inspected is determined as an image photographed at a vertical position of the center of the solar panel to be inspected ,
In the third step,
When a vertex of an area corresponding to a solar panel to be inspected is extracted in a second step and a rectangle is formed with a straight line connecting extracted vertexes,
And determining that the image photographed by the camera is an image photographed at a vertical position in the center of the solar panel to be inspected, if the straight lines that meet at the respective vertexes are orthogonal to each other or mutually opposite straight lines have the same length,
In the case where a straight line formed by a plurality of solar cell arrays in the solar panel is extracted in an area corresponding to the solar panel to be inspected in the second step,
And determining that the image photographed by the camera is an image photographed at a vertical position in the center of the solar panel to be inspected if the center line of the horizontal direction and the center line of the extracted vertical line are perpendicular to each other and have a maximum length A method for attitude control of a unmanned aerial vehicle for monitoring a photovoltaic panel. 제9항에 있어서,
상기 제1단계에서 촬영된 영상이 검사 대상 태양광 패널 중심의 수직 위치에서 촬영된 영상으로 제3단계에서 판단된 경우, 해당 위치에서 검사 대상 태양광 패널의 검사용 적외선 열화상을 촬영하는 제6단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 패널 감시용 무인 비행체의 자세 제어 방법.10. The method of claim 9,
When the image photographed in the first step is an image photographed at a vertical position in the center of the solar panel to be inspected, in the third step, the sixth infrared Further comprising the step of controlling the attitude of the unmanned aerial vehicle for monitoring the photovoltaic panel. 제10항에 있어서,
상기 제6단계에서 촬영된 적외선 열화상을 분석하여 검사 대상 태양광 패널의 이상 또는 고장 여부를 판단하는 제7단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 패널 감시용 무인 비행체의 자세 제어 방법.11. The method of claim 10,
Further comprising a seventh step of analyzing the thermal image of the infrared ray photographed in the sixth step to determine whether the solar panel to be inspected is abnormal or faulty. 제11항에 있어서,
상기 제7단계는,
제6단계에서 촬영된 적외선 열화상에서 검사 대상 태양광 패널의 일부 영역이 주변 영역보다 높은 온도 또는 낮은 온도인 경우, 불량이 발생한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 태양광 패널 감시용 무인 비행체의 자세 제어 방법.12. The method of claim 11,
In the seventh step,
Wherein the control unit determines that a failure has occurred when a certain region of the solar panel to be inspected on the infrared deterioration photographed in the sixth step is at a higher temperature or lower temperature than the surrounding region . 제12항에 있어서,
상기 제7단계에서 판단된 불량 여부에 대한 정보를 무선 전송하는 제8단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 패널 감시용 무인 비행체의 자세 제어 방법.13. The method of claim 12,
The method of claim 1, further comprising the step of wirelessly transmitting information on whether or not a failure is detected in the seventh step. 제13항에 있어서,
상기 제8단계는,
3G 또는 4G의 셀룰러 방식으로 통신하는 것을 특징으로 하는 태양광 패널 감시용 무인 비행체의 자세 제어 방법.14. The method of claim 13,
In the eighth step,
3G or 4G cellular system. The method of controlling the attitude of the unmanned aerial vehicle for monitoring the solar panel. 제9항에 있어서,
상기 제4단계는,
카메라에서 촬영된 영상이 검사 대상 태양광 패널 중심의 수직 위치에서 촬영된 영상이 아닌 것으로 제3단계에서 판단된 경우, 사전 설정된 일정 거리만큼 무인 비행체가 이동시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 패널 감시용 무인 비행체의 자세 제어 방법.10. The method of claim 9,
In the fourth step,
Further comprising the step of moving the unmanned aerial vehicle by a predetermined distance when it is determined in the third step that the image photographed by the camera is not an image photographed at a vertical position in the center of the solar panel to be inspected Attitude Control Method for Unmanned Aerial Vehicle for Optical Panel Monitoring. 삭제delete
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