KR102023465B1 - Defect diagnosis system and the method of photovoltaic power generation equipment using Internet of Things - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a fault diagnosis system of a solar power generating device using Internet of Things (IoT) and a method thereof. The system comprises: a sensor unit operating by an executable program (application) downloaded through the Internet and monitoring fault or error occurrence of the solar power generating device; a central management server unit analyzing and storing information obtained through the IoT and information input from the sensor unit; a gateway unit comprising a wireless interface connecting the central management server unit and the sensor unit; a sensor sensing wireless network communicating with the central management server and providing a wireless network environment; a data collecting unit collecting data to be used for a diagnostic evaluation by receiving the weather environment data measured from the sensor unit and the data measured from a power plant measuring device; a diagnostic device capable of data communication with the data collection unit, analyzing the input data to diagnose the failure of the solar panel on the basis of the average generation amount and solar radiation amount for the solar module, and having a failure notification function; and a control unit receiving the information transmitted from the central management server unit to monitor the situation related to the information or notify the relevant organizations of the situation. Thus, the present invention can provide useful effects for efficient operation, maintenance and management of existing or new solar power plants.

Description

사물인터넷을 이용한 태양광 발전장치의 고장진단시스템 및 그 방법{Defect diagnosis system and the method of photovoltaic power generation equipment using Internet of Things}Fault diagnosis system and method of photovoltaic power generation using internet of things}

본 발명은 사물인터넷(IoT)을 이용한 태양광 발전장치의 고장진단시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 태양광을 이용해서 에너지를 생성하는 태양광 발전장치의 이상 진단과 상태를 확인할 수 있는 사물인터넷(IoT)을 이용한 태양광 발전장치의 고장진단시스템 및 그 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a failure diagnosis system and a method of a photovoltaic device using the Internet of Things (IoT), and more specifically, to diagnose the abnormality and status of the photovoltaic device generating energy using sunlight. The present invention relates to a failure diagnosis system and a method of a photovoltaic device using the Internet of Things (IoT).

현재 사용 중인 에너지의 대부분을 차지하는 화석연료의 고갈과 기후협약에 의한 온실가스 감축에 의한 요인에 의해 대체에너지 기술이 각광받고 있다.Alternative energy technologies are in the spotlight due to the depletion of fossil fuel, which accounts for most of the energy currently being used, and the reduction of greenhouse gases caused by climate agreements.

이중 태양광 발전시스템은 에너지원의 다양화 분산화가 추진되는 상황에서 지역에 상관 없고 설치 규모를 필요에 따라 자유롭게 결정할 수 있는 장점에 의해 보급이 확대되고 있다.The solar power generation system is expanding due to the advantage that the installation size can be freely determined according to the needs regardless of the region in the context of diversification and diversification of energy sources.

일반적으로 태양광 발전시스템은 태양광 에너지를 직류 전기로 바꾸어 전력을 생산하기 위한 것으로서, 다수의 태양전지들이 스트링 결선에 의해 어레이(array)된 태양광모듈을 이용하여 전기를 대규모로 생산하는 발전설비이다.In general, photovoltaic power generation system is to produce electricity by converting solar energy into direct current electricity, and a large number of solar cells generate electricity using a photovoltaic module arrayed by string connection. to be.

이러한 태양광 발전시스템은 도 1에 나타난 대로, 일반적으로 태양광을 받아 직류전기를 발생시키는 태양광모듈 어레이와, 상기 태양광모듈 어레이에서 발생된 직류 전기를 단위 스트링별로 모을 수 있도록 연결되는 접속반과, 상기 접속반에 모인 전체 직류전기를 교류 전기로 변환시키는 인버터와, 상기 인버터를 통해 변환된 교류 전기를 한전계통에 보내는 분전반등을 포함하는 구성으로 이루어진다. Such a photovoltaic power generation system generally includes a photovoltaic module array for generating direct current electricity by receiving sunlight, and a connection panel connected to collect direct current electricity generated by the photovoltaic module array for each unit string. And an inverter for converting all direct current electricity collected in the connection panel into alternating current electricity, and a distribution panel for sending alternating current electricity converted through the inverter to the electric field system.

상기 각 태양광모듈 어레이는 대부분이 다수의 태양광모듈을 직렬로 연결하고, 이러한 각 어레이를 다시 접속반에서 병렬 연결하는 형태로 구성하고 있다.Each of the photovoltaic module arrays is configured in such a way that most of the plurality of photovoltaic modules are connected in series, and each such array is connected in parallel in a connection panel.

이때, 상기 다수의 태양광모듈이 직렬 연결되는 각 어레이에서 발전을 시작하면, 각각의 단위 스트링을 통해 전류가 흐르게 되고 이와 동시에 접속반에서는 각각의 단위 스트링별로 전류를 수집하여 전송하게 되며, 통상 접속반을 통하여 각 어레이별 전류와 전압 및 전력 등을 모니터링하고 있다.In this case, when power generation is started in each array in which the plurality of solar modules are connected in series, current flows through each unit string, and at the same time, the connection panel collects and transmits current for each unit string, and is normally connected. The class monitors the current, voltage and power of each array.

하지만, 종래 태양광 발전장치는 기 구축된 태양광 발전장치에 있어 설치에 따른 시간경과로 인하여 노후화가 많이 이루어지고 있는데, 장치의 상태에 대한 단순 모니터링과 설비의 고장시 단순 유지보수 만을 수행하고 있으며, 보다 구체적인 유지보수 및 관리 등에 실증이 부재하는 등 실질적인 해결이 되지 못하고 있는 실정에 있다.However, in the conventional photovoltaic device, the aging of the photovoltaic device has been aging due to the passage of time due to the installation, and only the simple monitoring of the state of the device and the simple maintenance in case of failure of the facility are performed. In other words, there is no practical solution such as the absence of more specific maintenance and management.

또한, 각 태양광모듈에 있어 태양광에 의한 자외선 노출로 인해 자연적인 효율 감소가 이루어지고 있고, 태양전지 셀의 열화 등 여러 가지 고장 원인으로 인해 태양광 모듈별 발전효율이 떨어져 생산되는 전력이 감소하고 있다. In addition, the natural efficiency of each solar module is reduced due to UV exposure by sunlight, and the power generated by each solar module decreases due to various failure causes such as deterioration of solar cells. Doing.

이에 따라, 태양광 발전설비의 고장 및 이상 유무를 정확히 진단하고 예상할 수 있으며, 기존은 물론 신규 태양광 발전설비에 대해서도 운용효율을 높일 수 있도록 하면서 유지보수 및 관리에 따른 효율성까지 향상시킬 수 있도록 하는 대책들이 요구되고 있는 실정에 있다.Accordingly, it is possible to accurately diagnose and predict failures and abnormalities of photovoltaic power generation facilities, and to improve the efficiency according to maintenance and management while increasing operational efficiency for existing and new photovoltaic power generation facilities. There is a need for measures.

또한, 빛 에너지를 전기 에너지로 변환하여 사용하기 때문에, 날씨 및 일사량에 따라 전력 공급에 문제가 발생할 수 있는 것은 물론, 열에너지를 사용하는데에 있어서 화재로 인한 고장의 가능성이 존재하는 바, 태양광 발전장치에 생기는 다양한 오염 물질 및 내부적인 회로 등의 고장 및 출력 저하에 대한 원인을 해결하기 위해 고장 진단을 위한 시스템 및 방법에 관련되는 연구가 활발하게 진행되고 있다. In addition, since light energy is converted into electric energy and used, power supply may not only occur depending on weather and insolation, but also there is a possibility of failure due to fire in using thermal energy. In order to solve the causes of failures and output degradation of various contaminants and internal circuits generated in the apparatus, researches on systems and methods for fault diagnosis are actively conducted.

대한민국 특허공개 제2013-0106532호Republic of Korea Patent Publication No. 2013-0106532 대한민국 공개특허 제2016-0000485호Republic of Korea Patent Publication No. 2016-0000485 대한민국 공개특허 제2018-0059006호Republic of Korea Patent Publication 2018-0059006

따라서, 본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위하여 창안된 것으로, 사물인터넷(IoT)을 활용하여 고장을 실시간으로 진단하여 유지보수 및 관리를 용이하게 할 수 있도록 하는 고장진단이 가능한 사물인터넷을 이용한 태양광 발전장치 고장 진단시스템 및 진단방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Therefore, the present invention was devised to solve such a problem, and utilizes the Internet of Things (IoT) to diagnose failures in real time to facilitate maintenance and management. The purpose of the present invention is to provide a failure diagnosis system and a diagnosis method of power generation apparatus.

이러한 문제를 해결하기 위하여 본 발명은 사물인터넷(IoT)을 이용한 태양광 발전장치의 고장진단시스템에 있어서, 상기 태양광 발전장치의 고장 또는 에러의 발생을 감시하여 인식, 입력하는 센서부와 사물인터넷을 통하여 얻어진 정보와 상기 센서부로부터 입력되는 정보를 분석하여 저장시키는 중앙관리서버부와 상기 중앙관리서버부와 상기 센서부을 연결하는 무선 인터페이스로 이루어진 게이트웨이부와 상기 중앙관리서버부와 통신하며 무선 네트워크 환경을 제공하는 센서감지 무선 네트워크와 상기 센서부로부터 계측된 기상환경 데이터와 상기 발전소 측정장치로부터 계측된 데이터를 전송받아 진단평가에 사용할 데이터를 수집하는 데이터 수집부와 상기 데이터수집부와 데이터 통신이 가능하고, 입력되는 데이터를 분석하여, 상기 태양광모듈에 대한 평균발전량과 일사량을 바탕으로 상기 태양광패널의 고장여부를 진단하고, 고장통보 기능이 있는 진단장치와 상기 중앙관리서버부에서 전송되는 정보를 수신하여, 상기 정보와 관련된 상황을 모니터링하거나 관련기관에 통보할수 있는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다. In order to solve this problem, the present invention provides a fault diagnosis system for a photovoltaic device using the Internet of Things (IoT), the sensor unit and the IoT to monitor and recognize and input the occurrence or failure of the photovoltaic device Communication with the central management server unit and the central management server unit comprising a central management server unit for analyzing and storing the information obtained through the sensor and the information input from the sensor unit and a wireless interface connecting the central management server unit and the sensor unit A sensor collection wireless network providing an environment, a data collection unit for receiving weather environment data measured from the sensor unit and data measured from the power plant measuring device and collecting data for use in diagnostic evaluation, and a data communication unit with the data collection unit Possible, by analyzing the input data, Diagnose the failure of the photovoltaic panel based on the average generation amount and insolation amount of the module, and receive the information transmitted from the diagnostic device and the central management server unit with a failure notification function, to monitor the situation related to the information or It characterized in that it comprises a control unit that can notify the related organizations.

또한, 상기 중앙관리서버부에 저장되는 정보를 빅데이터화하여 상기 빅데이터화된 정보를 통해 데이터의 자료로 활용하는 것을 특징으로 한다.In addition, the information stored in the central management server is characterized in that the big data to be utilized as the data of the data through the big dataized information.

또한, 상기 센서감지 무선 네트워크는 무선 메쉬 네트워크방식인 것을 특징으로 하는 것이다. In addition, the sensor sensing wireless network is characterized in that the wireless mesh network method.

또한, 상기 게이트웨이부는 상기 데이터수집부의 데이터 통신을 가능하도록 하여 데이터를 수집하게 하는 중계적 기능을 하는 것을 특징으로 한다.In addition, the gateway unit is characterized in that the relay function to enable the data communication of the data collection unit to collect data.

또한, 상기 데이터수집부는 태양전지 모듈의 온도를 측정하는 측정부 및 상기 측정부로부터 상기 태양전지 모듈의 온도에 관한 정보를 공급받아 전송하는 데이터 전송부를 포함하는 것을 특징으로 한다. The data collecting unit may include a measuring unit measuring a temperature of the solar cell module and a data transmitting unit receiving and transmitting information regarding the temperature of the solar cell module from the measuring unit.

그리고, 상기 중앙관리서버부에는 저장된 날짜 및 시간대별 실시간 변화 추이를 상기 실시간 날씨 및 상기 실시간 측정된 전력량과 대응시켜, 차후 상기 태양광발전장치 또는 태양광 모듈의 고장이나 이상 여부를 예측하는 데 이용하기 위한 예측 데이터베이스가 더 구비되는 것을 특징으로 한다. In addition, the central management server unit is used to predict the failure or abnormality of the photovoltaic device or the solar module in the future by matching the real-time change trend for each date and time zone with the real-time weather and the real-time measured power amount. It is characterized in that the prediction database for further provided.

따라서, 본 발명은 사물인터넷(IoT)을 이용하여 종래 원격지에서의 단순 모니터링 방식이 아닌 태양광 발전장치가 설치된 현장에서 고장을 예상 및 진단할 수 있으며, 기존 또는 신규 태양광 발전설비에 대한 효율적인 운용과 유지보수 및 관리를 수행할 수 있는 유용한 효과를 제공할 수 있다.Therefore, the present invention can predict and diagnose a failure at a site where a photovoltaic device is installed, rather than a simple remote monitoring method using a IoT, and efficiently operate existing or new photovoltaic power generation facilities. It can provide useful effects for performing maintenance and management.

도 1은 일반적인 태양광 발전장치의 구성을 나타내는 사진.
도 2는 본 발명에 의한 사물인터넷을 이용한 태양광 발전장치의 고장 진단시스템의 블록도.
도 3은 무선메쉬네트워크에 대한 설명을 위한 사진.
도 4는 본 발명에 의한 사물인터넷을 이용한 태양광 발전장치의 고장 진단방법의 흐름도.
도 5는 본 발명에 제2실시에에 의한 고장진단 시스템의 구성도.
도 6은 본 발명에 제2실시예 의한 고장진단 모니터링 방법의 흐름도.
1 is a photograph showing the configuration of a general photovoltaic device.
2 is a block diagram of a failure diagnosis system of a photovoltaic device using the Internet of Things according to the present invention.
Figure 3 is a photograph for explaining the wireless mesh network.
4 is a flowchart of a fault diagnosis method for a photovoltaic device using the Internet of Things according to the present invention.
5 is a configuration diagram of a failure diagnosis system according to a second embodiment of the present invention.
6 is a flowchart of a fault diagnosis monitoring method according to a second embodiment of the present invention;

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시가 되더라도 가능한 한 동일 부호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention will be described in detail. First, in adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same reference numerals are assigned to the same components as much as possible even if displayed on different drawings.

또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. In addition, in the following description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

도 1은 일반적인 태양광 발전장치의 구성을 나타내는 사진이고, 도 2는 본 발명에 의한 사물인터넷을 이용한 태양광 발전장치의 고장진단 시스템의 블록도이고, 도 3은 무선메쉬네트워크에 대한 설명을 위한 사진이고, 도 4는 본 발명에 의한 사물인터넷을 이용한 태양광 발전장치의 고장진단 방법의 흐름도이고, 도 5는 본 발명에 제2실시예에 의한 고장진단 시스템의 구성도이고, 도 6은 본 발명에 제2실시예에 의한 고장진단 모니터링 방법의 흐름도이다.1 is a photograph showing the configuration of a general photovoltaic device, Figure 2 is a block diagram of a failure diagnosis system of a photovoltaic device using the Internet of Things according to the present invention, Figure 3 is for explaining the wireless mesh network 4 is a flowchart of a fault diagnosis method for a photovoltaic device using the Internet of Things according to the present invention, FIG. 5 is a configuration diagram of a fault diagnosis system according to a second embodiment of the present invention, and FIG. It is a flowchart of the fault diagnosis monitoring method according to the second embodiment of the present invention.

본 발명의 전체적인 구성은 도 1에 도시된 바와 같이, 태양광 발전장치(도면부호는 생략)의 고장 또는 에러발생을 감시하여 인식하며, 그 사실을 전송하는 센서부(10)와 사물인터넷(Internet of Things)을 통하여 얻어진 정보와 상기 센서부(10)로부터 입력되는 정보를 분석하여 저장하는 중앙관리서버부(20)와 상기 중앙관리서버부(20)와 상기 센서부(10)를 연결하는 무선 인터페이스로 이루어진 게이트웨이부(30)와,The overall configuration of the present invention, as shown in Figure 1, monitors and recognizes the failure or error occurrence of the photovoltaic device (not shown), and transmits the fact that the sensor unit 10 and the Internet of Things (Internet) wireless connection between the central management server unit 20 and the central management server unit 20 and the sensor unit 10 for analyzing and storing the information obtained through the things and information input from the sensor unit 10. Gateway unit 30 made of an interface,

상기 중앙관리서버부(20)와 통신하며 무선 네트워크 환경을 제공하는 센서감지 무선 네트워크(40)와 상기 센서부(10)로부터 계측된 기상환경 데이터와 발전소의 측정장치(미도시)로부터 계측된 데이터를 전송받아 진단평가에 사용할 데이터를 수집하는 데이터 수집부(50)와 상기 데이터수집부(50)와 데이터통신이 가능하고, 입력되는 데이터를 분석하여 태양광모듈(M)에 대한 평균발전량과 일사량을 바탕으로 상기 태양광 발전장치의 고장여부를 진단하고, 전송하는 기능이 있는 진단장치(60)와 상기 중앙관리서버부(20)에서 전송되는 정보를 수신하여, 상기 정보와 관련된 상황을 모니터링하거나 관련기관에 통보할 수 있는 제어부(70)를 포함하는 것이다. The sensor-sensing wireless network 40 and the meteorological environment data measured by the sensor unit 10 that communicate with the central management server unit 20 and provide a wireless network environment, and data measured by a measuring device (not shown) of a power plant. Data collection unit 50 and data collection unit 50 to collect the data to be used for the diagnostic evaluation is received, and the average power generation and solar radiation amount for the solar module (M) by analyzing the input data Based on the diagnosis of the failure of the photovoltaic device, and receiving the information transmitted from the diagnostic device 60 and the central management server 20 having a function to transmit, monitor the situation related to the information or It includes a control unit 70 that can notify the related organizations.

본 발명의 구성을 설명하기에 앞서, 유의할 점은 본 발명을 작동할수 있도록 하기 위하여 인터넷을 통해 다운받은 실행 프로그램(어플, 앱)이 사용자 또는 관리자의 스마트폰(5)에 깔려져 있는 것이다. Before explaining the configuration of the present invention, it is to be noted that the executable program (app, app) downloaded through the Internet to be able to operate the present invention is laid on the user's or administrator's smartphone (5).

그리고, 본 명세서 상에서 나오는 계통별이라는 단어는 태양광발전장치를 구성하는 요소인 모듈 어레이, 인버터, 접속반, 분전반등을 의미한다. 상기 요소는 널리 알려진 구성이므로 도면에의 도시는 생략하기로 한다. In addition, the word for each system appearing in the present specification means a module array, an inverter, a connection board, a distribution board, and the like that constitute the photovoltaic device. Since the element is a well-known configuration, it will not be shown in the drawings.

상기 센서부(10)는 상기 태양광 발전장치의 각 계통별 장비(어레이. 분전반, 접속반 등)의 기상환경을 계측하기 위하여 현장에 설치되며, 블루투스, 비콘 등과 같은 무선통신으로 작동하며, 이하에서 언급할 사물인터넷(IoT)과 연동한다. The sensor unit 10 is installed in the field to measure the meteorological environment of the equipment (array, distribution panel, connection panel, etc.) for each system of the photovoltaic device, and operates by wireless communication such as Bluetooth, beacon, etc. Works with the Internet of Things (IoT) mentioned in

상기 센서부(10)는 태양광 발전장치의 온도, 습도, 일사량, 풍속의 기상환경 인자를 측정하기 위한 다수의 센서와 각각의 데이터(환경데이터, 기상데이터)를 포함하여 이루어진다. 상기 센서들의 종류로는 온도센서, 습도센서, 일사량센서, 풍속센서 등이 사용되며, 이동이 가능하도록 설계가 가능한 것이다. The sensor unit 10 includes a plurality of sensors and respective data (environmental data, weather data) for measuring the weather environment factors of temperature, humidity, solar radiation, wind speed of the photovoltaic device. As the types of the sensors, a temperature sensor, a humidity sensor, an insolation sensor, a wind speed sensor, or the like is used, and it is possible to design to be movable.

상기 중앙관리서버부(20)는 사물인터넷(Internet of Things)을 통하여 얻어진 정보와 상기 센서부(10)로부터 입력되는 정보를 분석하여 저장하는 것인데, 상기 얻어진 정보와 상기 입력되는 정보를 분석, 저장 및 제어를 할 수 있는 소프트웨어 및 알고리즘을 내부에 탑재하였다. The central management server 20 analyzes and stores the information obtained through the Internet of Things and the information input from the sensor unit 10, and analyzes and stores the obtained information and the input information. And the software and algorithm which can control is mounted inside.

이는 PC나 스마트폰을 이용하여 일정한 특정공간(본 발명의 경우는 태양광발전장치가 설치된 장소와 그 인접지역)의 사물인터넷 설비를 총괄하면서 현장의 센서들에게서 들어오는 각종 정보를 분석, 저장과 제어를 할수 있는 소프트웨어와 알고리즘으로 하여금 계속하여 정보를 누적시켜 데이터화하여 활용하는 것이다. It analyzes, stores and controls various information coming from sensors in the field while overseeing IoT facilities in a certain specific space (in the present invention, the place where the photovoltaic device is installed and its adjacent area) using a PC or a smart phone. Software and algorithms that can be used continuously accumulate information and use it as data.

따라서, 상기 중앙관리서버부(20)는 센서부(10)에서 입력받은 모든 정보를 통합, 관리하며 상기 정보들을 근거로 고장이나 이상 여부가 예측, 진단되면 사용자나 관리자의 휴대폰(5)에 오류메시지를 실시간으로 송신하는 역할도 수행한다.Therefore, the central management server unit 20 integrates and manages all the information input from the sensor unit 10 and if the failure or abnormality is predicted and diagnosed based on the information, an error occurs in the user's or administrator's mobile phone 5. It also serves to send messages in real time.

그리고, 상기 센서부(10)와 상기 중앙관리서버부(20)의 연결은 게이트웨이부(30)를 통한 무선 인터페이스로 이루어진다. In addition, the sensor unit 10 and the central management server unit 20 are connected to each other through a wireless interface through the gateway unit 30.

상기 인터페이스는 무선 방식의 LAN은 물론이고, 이하에서 설명할 센서감지 무선 네트워크(40)를 통하여 상호 데이터 통신이 가능한 직렬, 병렬 또는 PCI방식 등의 인터페이스 카드로 구비된다. The interface is provided with an interface card such as a serial, parallel, or PCI system capable of data communication with each other through a sensor-sensing wireless network 40 as well as a wireless LAN.

이것은 상기 게이트웨이부(30)는 상기 센서부(10)와 상기 중앙관리서버부(20)를 양방향 통신이 효과적으로 이루어지도록 하며 상기 센서부(10)의 올바른 작동이 이루어지도록 하는 것이다. This is the gateway unit 30 is to make the two-way communication between the sensor unit 10 and the central management server unit 20 effectively and to ensure the correct operation of the sensor unit 10.

또한, 상기 게이트웨이부(30)는 중앙관리서버부(20)와의 연결은 물론, 센서부(10)와 사용자의 스마트폰(5) 사이에서 사물인터넷 서비스를 위한 정보와 송수신을 중계하는 범용 게이트웨어로서 마이크로프로세서를 이용하여 상기 센서부(10)에 사물인터넷(IoT)서비스를 위한 정보를 송신하거나 정보를 수신하여, 스마트폰(5)으로 상기 사물인터넷 서비스를 위한 정보를 송신하거나 상기 스마트폰(5)으로부터 상기 정보를 수신하되, 상기 센서감지 무선 네트워크(40)로 상기 센서부(10)와 통신하여 상기 사물인터넷 서비스를 위한 정보를 송수신하고 상기 스마트폰(5)과 연동하여 상기 중앙관리서버부(20)와 통신하여 상기 사물인터넷 서비스를 위한 정보를 송수신하는 서비스를 제공한다.In addition, the gateway unit 30 is connected to the central management server unit 20, as well as the general-purpose gateway to relay information and transmission and reception for the IoT service between the sensor unit 10 and the user's smart phone (5) As a microprocessor, the sensor unit 10 transmits or receives information for the IoT service to the sensor unit 10, and transmits the information for the IoT service to the smartphone 5 or the smartphone ( 5) receiving the information from the sensor-sensing wireless network 40 to communicate with the sensor unit 10 to transmit and receive information for the IoT service and the central management server in conjunction with the smart phone (5) Communication with the unit 20 provides a service for transmitting and receiving information for the IoT service.

상기 게이트웨이부(30)는 이하에서 설명할 데이터수집부(50)와 데이터통신을 가능하게 하는 것으로 데이터 수집을 가능하도록 중계하는 기능을 한다. The gateway unit 30 functions to relay data to enable data communication with the data collection unit 50 to be described below.

특별히, 상기 게이트웨이부(30)는 LoRa(Long Range) 무선통신 방식을 기반으로 하므로 통신 기지국망이 별도로 필요없고, 저전력의 무선통신을 가능하게 하여 데이터 전송의 신뢰성 및 확장성을 제공할 수 있다. In particular, since the gateway unit 30 is based on a LoRa (Long Range) wireless communication method, a communication base station network is not required separately, and low-power wireless communication may be enabled to provide reliability and expandability of data transmission.

센서감지 무선 네트워크(40)는 상기 중앙관리서버부(20)와 양방향 통신하며 무선 네트워크 환경을 제공하는데, 상기 양방향 통신이란 전화처럼 상호간의 정보교환이 가능한 시스템이다. 즉, 상기 센서감지 무선 네트워크(40)는 무선 네트워크 환경을 제공하여 상기 센서부(10)와 상기 중앙관리서버부(20) 사이를 다자간 연결하여 상호간에 유기적이면서도 효율적인 소통이 가능하도록 하는 것이다. The sensor sensing wireless network 40 communicates with the central management server 20 in both directions and provides a wireless network environment. The bidirectional communication is a system capable of exchanging information with each other like a telephone. That is, the sensor-sensing wireless network 40 provides a wireless network environment to enable multi-connection between the sensor unit 10 and the central management server unit 20 to enable organic and efficient communication with each other.

이를 더 자세히 설명하면, 상기 센서감지 무선 네트워크(40)는 도 3에 나타난 바와 같이 무선 메쉬 네트워크(wireless mesh network) 방식을 적용하고 있기 때문인데, 이하에서는, 상기 메쉬 네트워크(mesh network)방식에 대해 간략하게 설명한다.In more detail, the sensor-sensing wireless network 40 applies a wireless mesh network method as shown in FIG. 3. Hereinafter, the mesh network method will be described. Briefly explain.

기존 유선 네트워크 환경이 액세스포인트(AP)라고 하여 중계기 또는 무선공유기를 통해 신호를 연결해가는 방식으로 모든 AP가 유선으로 연결된 형태인 것이다. 그러나, 메쉬네트워크는 대표 AP만 유선으로 연결되면 기존의 무선통신기지국처럼 안테나 역할을 한 무선통신 라우터들이 메쉬노드가 되어 모든 구간을 무선으로 연결하는 방식인 것이다. 따라서, 기존 무선랜의 한계를 극복하여 사용자는 마치 와이파이를 접속하는 것과 유사한 절차로 유기적 네트워크의 사용이 가능한 것이다. The existing wired network environment is called an access point (AP), and all APs are connected by wire by connecting signals through a repeater or a wireless router. However, when only a representative AP is connected by wire, the mesh network is a method in which wireless communication routers serving as antennas like a conventional wireless communication base station become mesh nodes and wirelessly connect all sections. Thus, by overcoming the limitations of the existing WLAN, the user can use the organic network in a similar procedure to accessing Wi-Fi.

또한, 상기 센서감지 무선 네트워크(40)는 고장예상 데이터와 고장진단 데이터를 외부와 무선통신 가능하게 하는 구성으로서 상기 중앙관리서버부(20)에 데이터를 무선으로 전송하기 위한 역할을 한다. In addition, the sensor-sensing wireless network 40 serves to wirelessly transmit data to the central management server unit 20 as a configuration for enabling wireless communication with the failure prediction data and the failure diagnosis data.

데이터 수집부(50)는 상기 센서부(10)로부터 계측된 기상환경 데이터와 상기 태양광 발전장치의 측정장치(미도시)로부터 계측된 상기 태양광 발전장치가 설치된 장소의 일사량 데이터(일사량의 날짜 및 시간대별 실시간 변화량)를 전송받아 진단평가에 사용할 데이터를 수집한다. 상기 데이터는 태양광 발전장치가 설치된 장소의 지역적, 지리적인 특성에 맞는 데이터를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 데이터의 수집도 센서 네트워크 방식으로 확장성있게 데이터를 수집하는 것이다. The data collection unit 50 includes the solar radiation data of the place where the meteorological environment data measured by the sensor unit 10 and the photovoltaic device measured from the measuring device (not shown) of the photovoltaic device are installed (the date of insolation amount). And real-time change amount according to time slot) to collect data to be used for diagnostic evaluation. The data may preferably include data suitable for the local and geographical characteristics of the place where the photovoltaic device is installed. The collection of data is also to collect data in a scalable manner in a sensor network method.

즉, 상기 센서부(10)로부터 계측된 각 계통별 기상환경데이터와 태양광 발전장치의 계측된 발전데이터를 전송받아 각 계통별 고장진단 평가에 사용할 데이터를 수집하여 수집된 데이터를 디지털값으로 변환하여 상기 중앙관리서버부(20)로 전송하는 것이다. That is, by receiving the meteorological environment data of each system measured by the sensor unit 10 and the measured power generation data of the photovoltaic device, collect data to be used for failure diagnosis evaluation of each system and convert the collected data into digital values. To the central management server 20.

상기 중앙관리서버부(20)에는 고장예상이나 고장진단에 비교데이터로서 사용할 데이터베이스가 있는 저장부(미도시)가 생성되며, 이들을 전체적으로 제어하기 위한 MCU(Micro Controller Unit: 미도시)를 포함한다. The central management server unit 20 generates a storage unit (not shown) having a database to be used as comparison data for failure prediction or failure diagnosis, and includes an MCU (Micro Controller Unit) (not shown) to control them as a whole.

더 나아가, 상기 중앙관리서버부(20)에는 저장된 날짜 및 시간대별 실시간 변화 추이를 상기 실시간 날씨 및 상기 실시간 측정된 전력량과 대응시켜, 차후 상기 태양광발전장치 또는 태양광 모듈(M)의 고장이나 이상 여부를 예측하는 데 이용하기 위한 예측 데이터베이스(도시는 생략)도 구비된다. Furthermore, the central management server unit 20 corresponds to the real-time change trend for each date and time zone and the real-time weather and the real-time measured power amount, so that the failure of the photovoltaic device or the solar module M in the future A prediction database (not shown) is also provided for use in predicting abnormality.

더 나아가, 상기 데이터수집부(50)는 태양전지 모듈(M)의 온도를 측정하는 측정부(51) 및 상기 측정부(51)로부터 상기 태양전지 모듈(M)의 온도에 관한 정보를 공급받아 전송하는 데이터 전송부(52)를 포함한다. Furthermore, the data collecting unit 50 receives information about the temperature of the solar cell module M from the measuring unit 51 measuring the temperature of the solar cell module M and the measuring unit 51. And a data transmitter 52 for transmitting.

상기 측정부(51)는 각종 센서(미도시)를 이용하여 태양전지 모듈(M)의 상태를 측정할수 있으며, 모듈을 구성하는 각각의 셀에 온도센서 등을 설치하여 모듈의 온도를 실시간으로 측정할 수 있는 것이다. 그리고, 상기 측정부(51)는 일사량, 출력전압, 전류, 기후환경등 다양한 인자를 측정 가능하며, 이것은 설계자나 관리자의 의도에 따라 다양한 정보 측정 가능한 수단을 도입하여 선택적인 측정이 가능한 것이다. The measuring unit 51 may measure the state of the solar cell module (M) using various sensors (not shown), and measure the temperature of the module in real time by installing a temperature sensor in each cell constituting the module. You can do it. In addition, the measurement unit 51 can measure various factors such as solar radiation, output voltage, current, and climate environment, which can be selectively measured by introducing various information measuring means according to the intention of the designer or the administrator.

진단장치(60)는 상기에서 설명한 데이터수집부(50)와 데이터 통신이 가능하고 입력되는 데이터를 분석하여, 상기 태양광모듈(M)에 대한 평균발전량과 일사량을 바탕으로 상기 태양광의 고장여부를 진단하고, 고장된 상황을 통보한다. The diagnostic apparatus 60 is capable of data communication with the data collector 50 described above and analyzes the input data to determine whether the solar light is broken based on the average generation amount and the solar radiation amount of the solar module M. Diagnose and notify failures.

상기 진단장치(60)는 상기 데이터수집부(50)를 통해 수집 된 현장에서의 각 기상환경 데이터 및 발전데이터와 상기 중앙관리서버부(20) 저장부의 데이터베이스를 불러들여 사전에 저장되어 있는 평균발전량과 평균 일사량과 비교하여 분석함으로서 태양광 발전설비의 각 계통별 이상유무를 점검하여 고장을 진단하도록 처리하는 프로그램을 갖는 구성이다. The diagnostic apparatus 60 loads each meteorological environment data and power generation data collected from the data collection unit 50 and a database of the central management server 20 storage unit, and stores the average generation amount stored in advance. It is a configuration that has a program to check and analyze the abnormality of each system of the photovoltaic power generation facilities and diagnose the failure by comparing with the average solar radiation.

상기 저장부의 데이터베이스에 속한 데이터는 태양광 발전장치가 설치된 지역에 맞는 데이터이며, 시간대별 데이터의 기록이다. Data belonging to the database of the storage unit is data for the region where the photovoltaic device is installed, and is a record of time zone data.

상기 제어부(70)는 상기 중앙관리서버부(20)에서 전송되는 정보를 수신하여, 상기 정보와 관련된 상황을 모니터링하거나 관련기관에 통보하는 역할을 한다. The control unit 70 receives information transmitted from the central management server unit 20, and monitors a situation related to the information or notifies a related organization.

이를 설명하면, 상기 중앙관리서버부(20)가 스마트폰(5)으로부터 전송되는 데이터를 수신하고 수신된 데이터를 바탕으로 생성된 정보를 상기 제어부(70)에 접수하며, 상기 제어부(70)는 접수된 정보를 관리자에게 알려주어 상기 정보를 스마트폰(5)의 화면으로 전송하여 모니터링하도록 하는 것이다. In this case, the central management server unit 20 receives the data transmitted from the smartphone 5 and receives the information generated based on the received data to the control unit 70, the control unit 70 Inform the received information to the administrator to transmit the information to the screen of the smart phone (5) to monitor.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명에 의한 사물인터넷(IoT)을 이용한 태양광 발전장치의 고장진단시스템(100)의 작동관계와 효과에 대하여 설명하기로 한다. Hereinafter, with reference to the drawings will be described the operation relations and effects of the failure diagnosis system 100 of the photovoltaic device using the Internet of Things (IoT) according to the present invention.

도 2에 도시된 대로, 중앙관리서버부(20)는 pc등을 이용하여 특정 공간에 자리한 사물인터넷(IoT) 설비를 총괄적으로 관리하면서 센서부(10)에서 들어오는 각종 정보를 분석, 저장 및 제어를 한다. As shown in FIG. 2, the central management server unit 20 analyzes, stores, and controls various information coming from the sensor unit 10 while collectively managing an Internet of Things (IoT) facility located in a specific space using a PC or the like. Do

또한, 상기 중앙관리서버부(20)는 상기 센서부(10)를 통하여 들어오는 모든 정보를 저장하여 빅데이터화한다. 상기와 같이 현장에서 얻은 데이터의 업데이트에 의한 데이터 마이닝을 통해 유용하게 활용할수 있는 빅데이터화된 정보를 통해 데이터의 정보나 자료로 활용하여, 더욱 정확한 태양광 발전장치의 고장이나 이상 상태의 진단을 통하여 유지 관리에 만전을 기할수 있는 것이다. In addition, the central management server unit 20 stores all the information coming through the sensor unit 10 to the big data. Through data mining by updating data obtained in the field as described above, it can be utilized as data information or data through big dataized information, and more accurate diagnosis of failure or abnormal condition of photovoltaic device The maintenance can be perfect.

게이트웨이부(30)는 상기 센서부(10)와 중앙관리서버부(20)와의 인터페이스를 통하여 센서감지 무선 네트워크(40)와 연결된다. 상기 센서감지 무선 네트워크(40)는 상기 중앙관리서버부(20)는 양방향 소통을 하며 무선 메쉬 네트워크 방식을 하는 것이다. The gateway unit 30 is connected to the sensor sensing wireless network 40 through an interface between the sensor unit 10 and the central management server unit 20. The sensor-sensing wireless network 40 is the central management server unit 20 is a two-way communication and a wireless mesh network.

도 3을 참조하며, 상기 무선 메쉬 네트워크(wireless mesh network)방식에 대하여 간략하게 설명한다.Referring to FIG. 3, the wireless mesh network method will be briefly described.

일반적으로, 무선 AP(Access Point)라고 하는 장치에 노트북 PC나 PDA 등과 같은 무선 기기들을 2.4GHz 라고 하는 무선 주파수를 활용해서 인터넷 등을 사용할 수 있는 것이 전형적인 무선랜 환경이다. In general, it is a typical WLAN environment that a wireless AP such as a notebook PC or a PDA can be used for a device called a wireless access point (APP) using a wireless frequency of 2.4 GHz.

이를 자세히 보면 무선 구간은 AP와 노트북 단말만 무선 구간이 되어 있고 AP와 실제 데이터를 주고 받고 하는 시스템(Switch)은 유선으로 연결되어 있는 것이다. (그림 1)In detail, the wireless section is a wireless section only between the AP and the notebook terminal, and the system (Switch) that sends and receives actual data with the AP is connected by wire. (Figure 1)

그러면, 여기에 본 발명에서 적용되는 무선 메쉬 네트워크가 도입이 되면 우측의 (그림 2)처럼 변경된다. 이때, AP에 연결되어 있던 케이블 대신 메쉬 노드라고 하는 무선 메쉬네트워크를 구성하는 시스템이 들어감으로써 모든 구간을 무선화가 가능하게 되는 것이다. Then, when the wireless mesh network applied in the present invention is introduced here, it is changed as shown in (Figure 2) on the right. At this time, a wireless constituent network, called a mesh node, instead of a cable connected to an AP enters the wireless network.

따라서, 본 발명에서 적용되는 센서감지 무선 네트워크(40)는 센서부(10)와 중앙관리서버부(20)와의 연결이나 각 센서(센서부(10)의 센서들과 측정부(51)의 온도센서 등)들 간의 사이, 스마트폰(5)과 제어부(70)와 다자간으로 연결해주는 역할을 하는 것이다. 다시 말해서, 사물인터넷(IoT)을 기반으로 하여 실시간 무선 네트워크를 통하여 태양광 발전장치의 고장유무를 판단할수 있는 것이다. Therefore, the sensor sensing wireless network 40 applied in the present invention is connected to the sensor unit 10 and the central management server unit 20 or the temperature of each sensor (sensors of the sensor unit 10 and the measuring unit 51). Between the sensor, etc., the smart phone 5 and the controller 70 is to serve to multi-party connection. In other words, based on the Internet of Things (IoT) it is possible to determine the failure of the photovoltaic device through a real-time wireless network.

따라서, 사물인터넷(IoT) 기반위에 무선 네트워크 환경을 제공하고 상기 중앙관리서버부(20)와 양방향소통으로 인하여 일원적으로 태양광 발전장치의 상태와 정보를 수신하여 분석할수 있도록 하여 상기 중앙관리서버부(20)의 유기적이면서도 통합적인 빅데이터화가 가능하게 되는 것이다. Accordingly, the central management server unit provides a wireless network environment on the basis of the Internet of Things (IoT) and receives and analyzes the status and information of the photovoltaic device unit due to bidirectional communication with the central management server unit 20. The organic and integrated big data of (20) becomes possible.

서버부(10)에서는 태양광 발전장치의 온도, 습도. 일사량, 풍속의 기상환경인자를 측정하면 내장된 환경데이터와 기상 데이터를 비교 분석하게 된다. In the server unit 10, the temperature and humidity of the photovoltaic device. When measuring meteorological factors such as insolation and wind speed, the built-in environmental data is compared with the weather data.

상기 서버부(10)는 상기와 같은 비교 또는 분석기록을 저장하여 상기 중앙관리서버부(20)에 전송한다. The server unit 10 stores the comparison or analysis record as described above and transmits it to the central management server unit 20.

데이터수집부(50)에 형성된 측정부(51)는 태양전지 모듈(M)의 온도를 측정하고, 측정된 온도에 관한 정보를 데이터전송부(52)로 전송한다. 상기 측정부(51)는 필요에 따라 상기 태양전지 모듈(M)의 출력전압, 일사량, 전류등과 같은 주변 정보를 측정할 수도 있다. The measuring unit 51 formed in the data collecting unit 50 measures the temperature of the solar cell module M and transmits information about the measured temperature to the data transmitting unit 52. The measurement unit 51 may measure peripheral information such as output voltage, solar radiation amount, current, etc. of the solar cell module M as necessary.

상기 데이터전송부(52)는 상기 측정부(51)에서 상술한 정보를 공급받아 그 정보를 중앙관리서버부(20)로 이송한다. 상기 정보는 기상환경데이터 및 발전데이터와 저장부의 데이터베이스 내용인데, 데이터 마이닝을 통해 빅데이터를 생성하여 태양광 발전장치의 유지보수 및 관리에 활용할 수 있는 것이다. The data transmission unit 52 receives the above-described information from the measurement unit 51 and transfers the information to the central management server unit 20. The information is the weather environment data and the power generation data and the database contents of the storage unit, by generating big data through data mining can be utilized for the maintenance and management of the photovoltaic device.

진단장치(60)는 상기 중앙관리서버부(20)로부터 전송된 정보를 임계 온도값이상이거나 상기 센서부(10)로부터 수신된 기상환경데이터 및 발전데이터와 저장부의 데이터베이스의 내용을 불러와서, 비교 분석하여 태양광 발전장치의 발전량을 예상하고 그 예상 발전량과 실측 발전량을 비교, 분석하여 고장여부를 예상하는 데이터를 출력한다. 상기와 같은 과정으로 이상 진단이 예상되면, 제어부(70)에 통보한다.The diagnostic apparatus 60 compares the information transmitted from the central management server unit 20 with a temperature above a threshold temperature or retrieves the weather environment data and power generation data received from the sensor unit 10 and the contents of the database of the storage unit. Analyze the power generation of the photovoltaic device, and compare and analyze the expected power generation and the actual power generation to output the data to predict the failure. If an abnormal diagnosis is expected in the above-described process, the controller 70 notifies.

그러면, 상기 제어부(70)는 관리자의 스마트폰(5)에 이 사실을 문자메세지 또는 카카오 토크 등과 같은 알림수단으로 이 사실을 통보하기도 하며, 상기 스마트폰(5)의 화면에 고장이나 이상 진단이 발생한 해당 계통 부위를 디스플레이하여 확인할 수 있도록 전송한다. Then, the control unit 70 also notifies the fact to the administrator's smartphone 5 by a notification means such as a text message or Kakao Talk, and the failure or abnormality diagnosis on the screen of the smartphone 5 Display the affected system area and send it for identification.

이하에서는 본 발명에 의한 사물인터넷(IoT)을 이용한 태양광 발전장치의 고장 진단방법을 도면을 참조하여 설명하고자 한다. 상기 구성과 작용의 실시예와 중복되는 설명은 어느정도 생략하기로 한다. Hereinafter, a failure diagnosis method of a photovoltaic device using the Internet of Things (IoT) according to the present invention will be described with reference to the drawings. The description overlapping with the embodiment of the configuration and operation will be omitted to some extent.

먼저, 태양광 발전장치에서 태양광 발전을 수행한다. (제1단계)First, photovoltaic power generation in the photovoltaic device. (Step 1)

다음으로, 상기 태양광 발전장치의 모듈(M)의 전력량과 온도를 실시간으로 측정하게 된다.(제2단계) 상기 모듈(M)의 측정은 센서부(10) 또는 데이터수집부(50)의 온도센서에서 실행한다. Next, the amount of power and the temperature of the module M of the photovoltaic device are measured in real time. (Second step) The measurement of the module M is performed by the sensor unit 10 or the data collector 50. Run on the temperature sensor.

상기 센서부(10)에서 중앙관리서버부(20)로 정보를 전송하면 정보를 저장하여 데이터화시키는 것이다. (제3단계)When the sensor unit 10 transmits the information to the central management server unit 20, the information is stored and made into data. (Step 3)

상기 제3단계에서 정보란 일사량, 출력정보, 전류, 기후환경 등의 다양한 인자가 반영된다.In the third step, the information reflects various factors such as insolation, output information, current, and climate environment.

상기와 같은 데이터를 업데이트하여 데이터 마이닝을 통한 태양광 발전장치의 빅데이터화하여 정보를 분석할 때, 고려 사항이 되는 것이다. This is a consideration when analyzing the information by updating the data as big data of the photovoltaic device through data mining.

상기 센서부(10)가 상기 태양광 발전장치가 설치된 장소의 일사량 및 태양광 발전모듈(M)의 온도를 실시간으로 감지하여 상기 중앙관리서버부(20)에 전송한다. (제4단계)The sensor unit 10 detects the amount of solar radiation and the temperature of the photovoltaic module (M) in a place where the photovoltaic device is installed in real time and transmits it to the central management server unit (20). (Step 4)

즉, 상기 센서부(10)에서는 각 계통별 기기의 온도와 습도, 일사량, 풍속등에 대한 평균 기상환경 데이터와 전압, 전류, 발전량 등과 같은 평균적 발전데이터를 포함하는 것이다. 이러한 측정을 실행한 후, 상기 센서부(10)는 중앙관리서버부(20)에 상기 정보를 전송하는 것이다.  That is, the sensor unit 10 includes average meteorological environment data of temperature, humidity, solar radiation, wind speed, etc. of the equipment for each system, and average power generation data such as voltage, current, and power generation amount. After performing such a measurement, the sensor unit 10 transmits the information to the central management server unit 20.

상기 중앙관리서버부(20)가 상기 제4단계에서 상기 센서부(10)에서 전송된 정보를 분석하고, 실시간 측정된 전력량과 산출된 태양광발전장치의 실시간 발전예상량을 출력하고, 상기 예상 발전량과 실제측정한 실측발전량을 다시 비교, 분석하여 대비하여 고장이나 이상 여부를 예측하여 진단장치(60)로 전송한다. (제5단계) The central management server unit 20 analyzes the information transmitted from the sensor unit 10 in the fourth step, outputs the real-time measured power amount and the calculated real-time power generation estimated amount of the photovoltaic device, and the expected power generation amount And compare and analyze the actual measured power generation again to prepare for prediction of failure or abnormality and transmits it to the diagnostic apparatus (60). (Step 5)

즉, 상기 제5단계에서는 상기 예측을 통하여 상기 태양광 발전장치의 각 계통별 고장 여부를 예상하는 데이터를 생성하여 출력시키는 것이다. That is, the fifth step is to generate and output data for estimating the failure of each system of the photovoltaic device through the prediction.

상기 진단장치(60)에서는 상기 제5단계에서 비교 또는 분석에 의해 출력된 고장 진단데이터, 기상환경데이터 및 발전데이터를 상기 중앙관리서버부(20)로 재전송하고 차후 태양광발전장치의 유지보수 및 관리에 참고할수 있도록 하는 것이다. (제6단계) The diagnostic device 60 retransmits the fault diagnosis data, the weather environment data, and the power generation data output by the comparison or analysis in the fifth step to the central management server unit 20, and subsequently maintains and maintains the photovoltaic device. This is for reference in management. (Step 6)

상기 진단장치(60)는 상기 단계에서의 비교와 분석을 통하여 이상진단이 출력되는 경우에 상기 진단장치(60)는 태양광 발전장치의 각 계통별 이상부위를 제어부(70)로 전송한다. When the diagnosis device 60 outputs an abnormal diagnosis through comparison and analysis in the step, the diagnosis device 60 transmits an abnormal part of each system of the photovoltaic device to the control unit 70.

상기 진단장치(60)로부터 각 계통별 이상부위의 정보를 전송받은 상기 제어부(70)는 사용자 또는 관리자의 스마트폰(5)에 상기 정보를 전송한다. (제7단계)The control unit 70 receiving the information on the abnormal part of each system from the diagnosis device 60 transmits the information to the user's or administrator's smartphone 5. (Step 7)

즉, 상기 제어부(70)는 상기 이상부위의 정보는 문자메세지 또는 카카오토크의 방식으로 사용자나 관리자의 스마트폰(5)으로 전송되는 것이다. 동시에 상기 제어부(70)는 태양광발전장치의 발전작동을 이상부위 정보의 경중(輕重)에 따라 차단할수 있는 것이다. That is, the control unit 70 is the information of the abnormal part is transmitted to the smart phone 5 of the user or administrator in the manner of a text message or KakaoTalk. At the same time, the control unit 70 can block the power generation operation of the photovoltaic device according to the weight of the abnormal site information.

정보를 전송받은 상기 스마트폰(5)은 이상진단이 발생된 부위를 상기 스마트폰(5)의 화면에 디스플레이하여 사용자 또는 관람자가 확인하여 볼수 있도록 하는 것이다.(제8단계) 앞서서도 언급했지만, 상기 스마트폰(5)은 이러한 작동을 실행할수 있도록 하는 앱이 깔려져 있는 것이다. The smartphone 5 receiving the information is displayed on the screen of the smartphone 5 where the abnormal diagnosis is generated so that the user or the viewer can check and view it. (Eighth step) As mentioned above, The smartphone 5 is equipped with an app that can execute this operation.

따라서, 사용자 또는 관리자는 상기 스마트폰(5)을 통해 디스플레이된 화면을 통해 실시간의 모니터링할 수 있는 것은 물론이고, 상기 진단장치(60)를 통해 출력되는 데이터를 통해 실시간으로 태양광 발전장치의 발전량, 전압, 전류, 온도 등과 같은 통계정보를 모니터링할 수 있다.Therefore, the user or administrator can monitor in real time through the screen displayed through the smart phone 5, as well as the amount of power generation of the photovoltaic device in real time through the data output through the diagnostic device (60) You can monitor statistical information such as voltage, current, and temperature.

이하에서는 본 발명의 사물인터넷(IoT)을 이용한 태양광 발전장치의 진단시스템 및 진단방법의 제2실시예로서 도 5와 도 6을 참조하여 본 발명의 태양광 발전장치의 고장진단 모니터링 시스템 및 방법을 설명하기로 한다. 앞서 설명한 실시예와 중복된 내용의 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, as a second embodiment of a diagnosis system and method for diagnosing a photovoltaic device using the Internet of Things (IoT) of the present invention, a failure diagnosis monitoring system and method of the photovoltaic device according to the present invention will be described with reference to FIGS. 5 and 6. Will be described. Description of the duplicated content with the above-described embodiment will be omitted.

참고로, 본 제2실시예인 모니터링 시스템의 해당 진단시스템(100`)은 앞에서 설명한 실시예인 진단시스템(100)을 또 다른 형태로 변형한 것이다. For reference, the diagnosis system 100 ′ of the monitoring system according to the second embodiment is a modification of the diagnosis system 100 according to the embodiment described above into another form.

상기 도 5를 참조하여 고장진단의 시스템과 모니터링 방법은 고장진단시스템(100`)에 있어서, 상기 고장진단시스템(100`)의 구성은 음성신호를 입력하는 입력부(300), 상기 시스템(100`)을 제어하는 주제어부(S), 상기 입력부(300)로부터 입력된 음성신호를 증폭시키는 증폭기(400), 상기 주제어부(S)의 제어를 받아 상기 증폭기(400)로부터 증폭된 음성신호를 각 스피커(200)에 분배하는 인터페이스 보드(500), 상기 증폭기(400)에서 증폭된 음성신호를 재생하는 하나 이상의 스피커로 이루어진 출력부(200)로 이루어진다. 5 is a fault diagnosis system and a monitoring method of the fault diagnosis system 100`, the fault diagnosis system 100` is composed of an input unit 300 for inputting a voice signal, the system 100` The main control unit (S) for controlling the), the amplifier 400 for amplifying the voice signal input from the input unit 300, each of the audio signal amplified from the amplifier 400 under the control of the main control unit (S) The interface board 500 is distributed to the speaker 200, and the output unit 200 includes one or more speakers for reproducing the voice signal amplified by the amplifier 400.

상기와 같은 진단시스템(100`)의 각 구성요소에 도 5와 같이 테스트 포인트(TP-a, TPa', TP-b, TP-b', TP-c, TP-c', TP-d)를 설치하게 된다.Test components (TP-a, TPa ', TP-b, TP-b', TP-c, TP-c ', and TP-d) as shown in FIG. 5 in each component of the diagnostic system 100` as described above. Will install

도 5와 같이 설치된 테스트 포인트(TP-a, TP-a', TP-b, TP-b', TP-c, TP-c', TP-d)들은 각기 진단장치 인터페이스(110)에 연결되고, 이러한 진단장치 인터페이스(110)는 각 테스트 포인트(TP-a, TP-a', TP-b, TP-b', TP-c, TP-c', TP-d)에서 전달된 정보를 취합하여 진단장치 제어부(120)에 전달한다.Test points installed as shown in FIG. 5 (TP-a, TP-a ', TP-b, TP-b', TP-c, TP-c ', TP-d) are connected to the diagnostic device interface 110, respectively. The diagnostic device interface 110 collects information transmitted from each test point (TP-a, TP-a ', TP-b, TP-b', TP-c, TP-c ', TP-d). It is transmitted to the diagnostic device control unit 120.

이후, 상기 진단장치 제어부(120)는 각 테스트 포인트(TP-a, TP-a', TP-b, TP-b', TP-c, TP-c', TP-d)로 부터 전달된 정보를 도 6과 같은 순서로서 판단하여 태양광 발전장치의 고장진단을 하게 된다.Thereafter, the diagnostic apparatus control unit 120 transfers information from each test point (TP-a, TP-a ', TP-b, TP-b', TP-c, TP-c ', TP-d). It is determined in the order as shown in Figure 6 to diagnose the failure of the photovoltaic device.

상기 고장진단의 모니터링 순서는 도 6을 참고하면, 출력부(200)의 재생 이상을 확인하는 단계(A), 상기 각 테스트 포인트(TP-a, TP-a', TP-b, TP-b', TP-c, TP-c', TP-d)의 신호 미감지 부분을 감지하는 단계(B), 상기 미감지 부분의 신호라인에서, 상기 미감지 부분의 테스트 포인트(TP)보다 신호 도달순서가 빠른 순서로 인접 테스트 포인트(TP)들의 신호입력을 확인하는 단계(C), 신호가 확인된 테스트 포인트(TP)와 상기 신호 미감지 부분의 테스트 포인트(TP)사이의 이상 부품을 판단하는 단계(D), 상기 이상 부품 및 신호 미감지 테스트 포인트(TP)를 보고하는 단계(E)로 진행된다.Referring to FIG. 6, in order to monitor the failure diagnosis, a step (A) of checking the reproduction abnormality of the output unit 200, the test points TP-a, TP-a ', TP-b, and TP-b (B) detecting a signal undetected portion of ', TP-c, TP-c', TP-d, and reaching a signal at a signal line of the undetected portion, than a test point TP of the undetected portion (C) checking signal inputs of adjacent test points (TP) in the order of rapidity, and determining abnormal components between the test point (TP) from which the signal is confirmed and the test point (TP) of the undetected portion of the signal. In step D, the abnormal component and the signal undetected test point TP are reported.

또한, 하나의 신호라인에서 신호 미감지 테스트 포인트(TP)가 다수 감지된다면, 진단장치 제어부(120)에서 신호도달 순서가 가장 빠른 테스트 포인트(TP)로 점검신호(a)를 입력하는 단계(F), 나머지 테스트 포인트(TP)들의 점검신호(a)의 입력유무를 확인하는 단계(G)를 더 거쳐 이상 부품을 판단하는 단계(D)로 다시 이어진다.In addition, if a plurality of signal undetected test points TP are detected in one signal line, the diagnostic apparatus controller 120 inputs a check signal a to the test point TP having the fastest signal arrival order (F). ), The step (G) of checking the presence or absence of input of the check signal (a) of the remaining test points (TP) is continued to the step (D) of determining the abnormal component.

도 5를 참고하여 예를 들어 설명하면, 신호 미감지 부분이 테스트 포인트(TP-c)라면, 신호도달의 순서는 입력부(300), 주제어부(S), 증폭기(400), 출력부(200)의 순서이므로 테스트 포인트(TP-c)보다 신호도달 순서가 빠른 인접 테스트 포인트(TP-b')의 신호 입력 유무를 확인하게 된다.For example, referring to FIG. 5, if the signal undetected part is the test point TP-c, the signal delivery sequence is the input unit 300, the main control unit S, the amplifier 400, and the output unit 200. In this case, the signal input sequence of the adjacent test point TP-b 'is faster than the test point TP-c.

이러한, 테스트 포인트(TP-b')의 신호가 정상적으로 입력되고 있다면, 입력되는 신호가 증폭기(400)에서 망실되고 있으므로, 고장부위는 증폭기(400)가 되고, 진단장치 제어부(120)에서 상기 미감지된 테스트 포인트(TP-c)와 함께 reporting하여 송신부(130)를 통해 관리자의 스마트폰(5`)으로 문자메세지(SMS)나 음성메세지(VMS) 또는 카카오토크로 송신하고, 진단결과 표시장치(140)에 그 사실을 출력하게 된다.If the signal of the test point TP-b 'is normally input, since the input signal is lost in the amplifier 400, the failure site becomes the amplifier 400, and the diagnostic device control unit 120 determines that the signal is lost. Reporting with the detected test point (TP-c) and transmits the text message (SMS), voice message (VMS) or cacao to the administrator's smartphone (5`) via the transmitter 130, and display the diagnostic result The fact is output to 140.

또 다른 예로서, 신호 미감지 부분이 테스트 포인트(TP-b')라면, 신호도달 순서는 입력부(300), 주제어부(S), 증폭기(400), 인터페이스 보드(500), 출력부(200)의 순서이므로, 테스트 포인트(TP-b')보다 신호도달 순서가 빠른 인접 테스트 포인트(TP-b)의 신호 입력유무를 확인하게 된다.As another example, if the signal undetected portion is the test point (TP-b '), the signal delivery sequence may include the input unit 300, the main control unit S, the amplifier 400, the interface board 500, and the output unit 200. ), It is checked whether the signal input of the adjacent test point (TP-b) is faster than the test point (TP-b ').

이러한, 테스트 포인트(TP-b)의 신호가 정상적으로 입력되고 있다면, 입력되는 신호가 테스트 포인트(TP-b')와 테스트 포인트(TP-b)를 연결하는 전선에서 망실 되고 있으므로, 고장부위는 테스트 포인트(TP-b')와 테스트 포인트(TP-b)사이의 전선이 되고, 진단장치 제어부(120)에서 상기 미감지된 테스트 포인트(TP-b')와 함께 reporting하여 송신부(130)를 통해 관리자에게 스마트폰(5`)으로 문자메세지나 카카오토크 또는 VMS로 송신하고, 진단결과 표시장치(140)에 이를 출력하게 된다.If the signal of the test point TP-b is normally input, since the input signal is lost in the wire connecting the test point TP-b 'and the test point TP-b, the failure site is tested. It becomes a wire between the point TP-b 'and the test point TP-b, and the diagnostic device controller 120 reports the undetected test point TP-b' together with the transmission unit 130. The text message, KakaoTalk, or VMS is transmitted to the manager by the smartphone 5`, and the diagnostic result is displayed on the display device 140.

또 다른 예로서, 신호 미감지 테스트 포인트(TP)가 한 신호라인에서 다수(TP-b, TP-b', TP-c, TP-c')가 감지된다면, 진단장치 제어부(120)에서 신호도달 순서가 가장 빠른 테스트 포인트(TP-b)로 점검신호(a)를 입력하고, 나머지 테스트 포인트(TP-b', TP-c, TP-c')의 점검신호(a)의 입력유무를 확인하게 된다.As another example, if a plurality of undetected test points TP are detected in one signal line (TP-b, TP-b ', TP-c, and TP-c'), the diagnostic apparatus controller 120 may output a signal. The check signal a is input to the test point TP-b having the fastest arrival order, and whether the check signal a of the remaining test points TP-b ', TP-c, and TP-c' is input. You will be confirmed.

즉, 나머지 테스트 포인트(TP-b', TP-c, TP-c')의 점검신호(a)가 정상적으로 감지된다면, 나머지 부분은 정상작동하는 것으로 판단하고, 테스트 포인트(TP-b)로 신호를 보내주는 주제어부(S)를 고장 부위로 판단하여, 이를 송신부(130)를 통해 관리자에게 역시 문자메세지나 VMS 또는 카카오토크를 통해 송신하고, 진단결과 표시장치(140)에 이를 출력하게 된다.That is, if the check signal (a) of the remaining test points (TP-b ', TP-c, TP-c') is normally detected, the remaining part is determined to operate normally, the signal to the test point (TP-b) Determining the main control unit (S) to send as a failure site, it is also sent to the administrator through the transmission unit 130 via a text message or VMS or KakaoTalk, and outputs it to the diagnostic result display device 140.

이상에서와 같이, 상기 서술한 내용은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. As described above, the above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and those skilled in the art to which the present invention pertains may vary without departing from the essential characteristics of the present invention. Modifications, changes and substitutions will be possible.

따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Accordingly, the embodiments disclosed in the present invention and the accompanying drawings are not intended to limit the technical spirit of the present invention but to describe the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by the embodiments and the accompanying drawings. The protection scope of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the equivalent scope should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

5, 5`: 스마트폰
10 : 센서부 20 : 중앙관리서버부
30 : 게이트웨이부 40 : 센서감지 무선 네트워크
50 : 데이터 수집부 51 : 측정부
52 : 데이터 전송부 60 : 진단장치
70 : 제어부 100, 100`: 고장진단시스템
M : 태양광 모듈
S : 주제어부 110 : 진단장치 인터페이스
120 : 진단장치 제어부 130 : 송신부
140 : 진단결과 표시장치 200 : 출력부
300 : 입력부 400 : 증폭기
500 : 인터페이스 보드
5, 5`: smartphone
10: sensor unit 20: central management server unit
30: gateway unit 40: sensor detection wireless network
50: data acquisition unit 51: measurement unit
52: data transmission unit 60: diagnostic device
70: control part 100, 100`: failure diagnosis system
M: Solar Module
S: Main control part 110: Diagnostic device interface
120: diagnostic unit control unit 130: transmission unit
140: diagnosis result display device 200: output unit
300: input unit 400: amplifier
500: interface board

Claims (7)

사물인터넷(IoT)을 이용한 태양광 발전장치의 고장진단시스템에 있어서,
상기 사물인터넷과 연동하며, 상기 태양광 발전장치의 온도,습도,일사량,풍속의 기상환경 인자를 측정하기 위한 센서와 환경 및 기상데이터를 포함하여 이루어지며, 고장 또는 에러의 발생을 감시하여 인식하는 센서부;
상기 사물인터넷을 통하여 얻어진 정보와 상기 센서부로부터 입력되는 정보를 분석하여 저장시키고, 고장예상이나 고장진단에 비교데이터로 사용하는 데이터베이스가 있는 저장부가 생성되며, 저장되는 정보를 빅데이터화하여 상기 빅데이터화된 정보를 통해 데이터의 자료로 활용하며, 상기 정보들을 근거로 고장이나 이상 여부가 예측 진단되면, 사용자나 관리자의 휴대폰에 실시간으로 오류메세지를 송신하는 중앙관리서버부;
상기 중앙관리서버부와 상기 센서부을 연결하는 무선 인터페이스로 이루어지며, 데이터수집부의 데이터 통신을 가능하도록 데이터를 수집하게 하는 중계적 기능을 하는 게이트웨이부;
상기 중앙관리서버부와 통신하며 무선 네트워크 환경을 제공하며 고장예상 데이터와 고장진단 데이터를 외부와 무선통신 가능하게 하는 구성으로 상기 중앙관리서버부에 데이터를 무선 전송하는 메쉬노드 시스템이 구비되어 있는 무선 메쉬네트워크방식의 센서감지 무선 네트워크;
상기 센서부로부터 계측된 각 계통별 기상환경데이터와 태양광 발전장치의 계측된 발전데이터를 전송받아 각 계통별 고장진단평가에 사용할 데이터를 수집하여 수집된 데이터를 디지털값으로 변환하여 상기 중앙관리서버부에 전송하는 데이터 수집부;
상기 데이터수집부와 데이터 통신이 가능하고, 입력되는 데이터를 분석하여, 태양광모듈에 대한 평균발전량과 일사량을 바탕으로 상기 태양광모듈의 고장여부를 진단하고 전송하는 진단장치;
상기 중앙관리서버부에서 전송되는 정보를 수신하여, 상기 정보와 관련된 상황을 모니터링하거나 관련 기관에 통보할 수 있는 제어부를 포함하는 고장진단시스템; 및
상기 고장진단시스템을 모니터링하는 시스템은
음성신호를 입력하는 입력부, 상기 시스템을 제어하는 주제어부,
상기 입력부로부터 입력된 음성신호를 증폭시키는 증폭기,
상기 주제어부의 제어를 받아 상기 증폭기로부터 증폭된 음성신호를 각 스피커에 분배하는 인터페이스 보드,
상기 증폭기에서 증폭된 음성신호를 재생하는 하나 이상의 스피커로 이루어진 출력부를 포함하는 것을 특징으로 하는 사물인터넷(IoT)을 이용한 태양광 발전장치의 고장진단시스템.
In the fault diagnosis system of the photovoltaic device using the Internet of Things (IoT),
Interlocked with the Internet of Things, including a sensor for measuring the temperature, humidity, solar radiation, weather environment factors of the wind speed and environment and weather data, and monitors and recognizes the occurrence of failure or error Sensor unit;
The storage unit analyzes and stores the information obtained through the Internet of Things and the information input from the sensor unit, and generates a storage unit having a database used as comparative data in predicting failure or diagnosis, and converts the stored information into big data to make the big data. Central management server unit for utilizing as a data of the data through the received information, and if the failure or abnormality is predicted diagnosis based on the information, sending an error message in real time to the mobile phone of the user or administrator;
A gateway unit having a wireless interface connecting the central management server unit and the sensor unit to collect data to enable data communication of the data collecting unit;
The wireless communication system is provided with a mesh node system for wirelessly transmitting data to the central management server in a configuration that communicates with the central management server, provides a wireless network environment, and enables wireless communication with failure prediction data and failure diagnosis data. Sensor network based on mesh network;
The central management server converts the collected data into digital values by collecting meteorological environment data of each system measured from the sensor unit and measured power generation data of the photovoltaic device, and collecting data to be used for fault diagnosis of each system. A data collection unit for transmitting to the unit;
A diagnostic apparatus capable of data communication with the data collection unit and analyzing the input data to diagnose and transmit a failure of the solar module based on the average generation amount and solar radiation amount of the solar module;
A failure diagnosis system including a control unit which receives information transmitted from the central management server unit and monitors a situation related to the information or notifies a related organization; And
The system for monitoring the fault diagnosis system
An input unit for inputting a voice signal, a main control unit for controlling the system,
An amplifier for amplifying a voice signal input from the input unit;
An interface board for distributing the amplified voice signal from the amplifier to each speaker under the control of the main controller;
System for fault diagnosis of photovoltaic devices using the Internet of Things (IoT), characterized in that it comprises an output consisting of one or more speakers for reproducing the voice signal amplified by the amplifier.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 데이터 수집부는 태양전지 모듈의 온도를 측정하는 측정부 및 상기 측정부로부터 상기 태양전지 모듈의 온도에 관한 정보를 공급받아 전송하는 데이터 전송부를 포함하는 것을 특징으로 하는 사물인터넷(IoT)을 이용한 태양광 발전장치의 고장진단시스템.
The method of claim 1,
The data collector includes a measuring unit measuring a temperature of the solar cell module and a data transmitting unit receiving and transmitting information on the temperature of the solar cell module from the measuring unit. Fault diagnosis system of photovoltaic device.
제1항에 있어서,
상기 중앙관리서버부에는 저장된 날짜 및 시간대별 실시간 변화 추이를 상기 실시간 날씨 및 상기 실시간 측정된 전력량과 대응시켜, 차후 상기 태양광발전장치 또는 태양광 모듈의 고장이나 이상 여부를 예측하는 데 이용하기 위한 예측 데이터베이스가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 태양광 발전장치의 고장진단시스템.
The method of claim 1,
The central management server unit corresponds to the real-time change trend for each date and time zone and the real-time weather and the real-time measured power amount, to be used to predict the failure or abnormality of the photovoltaic device or solar module in the future. Failure diagnosis system for a photovoltaic device further comprising a prediction database.
사물인터넷(IoT)을 이용한 태양광 발전장치의 고장 진단방법에 있어서,
태양광 발전장치에서 태양광 발전을 수행하는 제1단계;
상기 태양광 발전장치의 모듈의 전력량을 실시간으로 측정하는 제2단계;
센서부에서 중앙관리서버부로 정보를 전송하면 정보를 저장하여 데이터화하는 제3단계;
상기 센서부가 상기 태양광 발전장치가 설치된 장소의 일사량 및 태양광 발전모듈의 온도를 실시간으로 감지하는 제4단계;
상기 중앙관리서버부가 실시간 측정된 전력량과 산출된 태양광발전 실시간 예상량을 대비하여 고장이나 이상여부를 예측하는 제5단계;
진단장치에서는 비교 또는 분석에 의해 출력된 고장 진단데이터, 기상환경데이터 및 발전데이터를 상기 중앙관리서버부로 전송하고 빅데이터화하여 유지보수 및 관리에 이용하는 제6단계;
상기 진단장치로부터 각 계통별 이상부위의 정보를 전송받은 제어부는 사용자 또는 관리자의 스마트폰에 상기 정보를 전송하는 제7단계;
상기 스마트폰에서는 상기 정보가 이상진단일 경우에는 이상진단이 발생된 부위를 상기 스마트폰의 화면에 디스플레이하는 제8단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 사물인터넷을 이용한 태양광 발전장치의 고장 진단방법.



In the fault diagnosis method of the photovoltaic device using the Internet of Things (IoT),
A first step of performing photovoltaic power generation in a photovoltaic device;
A second step of measuring in real time the amount of power of the module of the solar cell apparatus;
Transmitting information from the sensor unit to the central management server unit to store the information and convert the data into data;
A fourth step of sensing, by the sensor unit, the amount of insolation and the temperature of the photovoltaic module in a place where the photovoltaic device is installed in real time;
A fifth step in which the central management server predicts a failure or abnormality by comparing the measured amount of power in real time with the calculated real-time estimated amount of photovoltaic power generation;
In the diagnostic apparatus, a sixth step of transmitting fault diagnosis data, meteorological environment data, and power generation data output by comparison or analysis to the central management server and converting the data into big data for use in maintenance and management;
A control unit which has received the information on the abnormal part of each system from the diagnosis apparatus, transmitting the information to a smart phone of a user or an administrator;
In the smartphone, when the information is an abnormal diagnosis, an error diagnosis method of a solar power generation apparatus using the Internet of Things, characterized in that it comprises an eighth step of displaying the area where the abnormal diagnosis occurred on the screen of the smartphone.



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