KR102162342B1 - 태양광 패널 검사용 고품질 영상 획득을 위한 무인 비행체 및 그의 비행 제어 방법 - Google Patents

태양광 패널 검사용 고품질 영상 획득을 위한 무인 비행체 및 그의 비행 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 태양광 패널 검사용 고품질 영상을 획득하기 위한 무인 비행체로서, 태양광 패널을 촬영하여 분석용 영상을 획득하는 촬영부; 태양광 패널의 패턴을 기반으로 캘리브레이션 알고리즘을 이용하여 분석용 영상을 처리하는 영상 처리부; 처리 결과에 따른 분석용 영상의 촬영 조건 정보에 대한 적합 여부를 판단하는 영상 판단부; 분석용 영상의 촬영 조건 정보가 적합한 경우, 촬영 조건 정보를 저장하는 저장부; 및, 촬영 조건 정보를 기반으로 태양광 패널을 촬영하여 검사용 영상을 획득하도록 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.

Description

태양광 패널 검사용 고품질 영상 획득을 위한 무인 비행체 및 그의 비행 제어 방법{DRONE FOR OBTAINING HIGH QUALITY IMAGE TO INSPECT SOLAR PANEL AND FLIGHT CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은 태양광 패널 검사용 고품질 영상 획득을 위한 무인 비행체 및 그의 비행 제어 방법에 관한 것으로서, 특히 태양광 패널의 패턴을 이용하여 태양광 패널의 촬영 조건 정보를 파악하고 고품질 영상을 획득하도록 비행을 제어하는 무인 비행체 및 그의 비행 제어 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 경사가 있는 지붕이나 산비탈에 설치된 태양광 패널의 고품질 영상을 획득하기 위하여 태양광 패널 스트링 단위로 획득한 분석용 영상의 촬영 조건 정보의 적합 여부를 판단하고, 부적합 상태 정보에 따라 촬영 조건을 제어하여 적합한 경우에 검사용 영상을 획득하도록 제어하는 무인 비행체 및 그의 비행 제어 방법에 관한 것이다.
근래 들어, 신재생 에너지 중에서 발전 시설의 설치 비용이 저렴하면서 설치가 편리한 태양광을 이용한 발전이 가장 주목받고 있으며, 이러한 태양광 발전 시설은 태양광 패널을 이용하여 스트링(String) 혹은 어레이(Array) 단위로 설치되고 있다. 여기서, 태양광 패널은 태양광을 통해 전력을 생성하므로 야외에 설치되어야 하며, 이로 인해 각종 악천후의 환경에 노출되어 태양광 패널의 운용 과정에서 손상으로 인한 불량이 발생한다. 태양광 패널의 불량은 그 개수가 누적될 수록 발전 효율이 크게 떨어지게 되므로, 불량이 발생한 태양광 패널을 신속하게 검출하여 유지보수가 이루어지도록 해야 한다.
이에 태양광 패널의 검사를 위한 다양한 기술이 도입되고 있다. 최근에는 무인 비행체를 통해 촬영한 동영상을 관리자가 직접 육안으로 확인하여 불량 태양광 패널을 찾는 방식으로 운용되고 있다.
태양광 패널의 검사 방법은 무인 비행체에 장착된 열화상 카메라를 이용한 태양광 패널의 비접촉식 검사 방법으로, 불량이나 이상 패널이 주변 정상 패널보다 상대적으로 태양광으로 발전이 되는 순간에 높은 온도로 표시되기 때문에 열화상 카메라의 영상을 획득하여 태양광 패널의 불량을 검사하였다.
기존의 열화상 카메라로 촬영 시에는 고품질의 영상이 필요 없었으나, 열화상 카메라를 이용한 방식으로는 다양한 불량 원인을 식별하는 데 한계가 있기 때문에, 이를 개선하고자 열화상 카메라와 일반(RGB/EO) 카메라를 무인 비행체에 같이 장착하고 듀얼 영상을 분석하여 불량 발견과 불량 원인 식별을 더욱 정확하게 하는 방법이 도입되고 있다.
무인 비행체를 이용하여 태양광 발전소 상공을 비행하면서 고품질의 영상을 획득하기 위해서는 태양광 패널 상공을 비행하면서 영상을 획득하여야 하므로 무인 비행체의 비행 제어가 중요하며, 바람의 세기에 따라 공중에 정지하고 있는 동안의 위치가 변경되는 것을 고려해야 한다.
또한, 태양광 발전소가 설치된 환경이 다양하다는 변수가 존재한다. 예를 들어, 수상 태양광, 평지 태양광, 산비탈 태양광, 건물 지붕 태양광 등, 설치 장소가 다양하다. 특히, 경사가 있는 지붕이나 산비탈에 설치된 태양광은 경사가 존재하는 상태에서 태양광 패널이 낮은 곳에서 높은 곳으로 걸쳐 설치되어 있어 패널의 경사와 각도를 맞추기 위해서 무인 비행체는 태양광 패널 스트링마다 카메라의 각도가 다르게 된다.
또한, 태양광 패널에서 사계절 내내 태양의 고도화 최적의 패널 경사를 맞추기 위해 패널의 지지대에서 경사각을 조절하는 모델도 존재하는데 이러한 경우도, 무인 비행체의 카메라 각도를 조절하는 입장에서 경사가 있는 지붕이나 산비탈에 설치된 태양광 패널과 같은 이슈가 존재한다.
따라서, 경사가 있는 지붕이나 산비탈에 설치된 태양광 패널을 검사하기 위한 고품질 영상을 획득하기 위한 무인 비행체의 비행 제어 기법이 요구되고 있는 실정이다.
대한민국 등록특허공보 제10-2032722호(2019.10.10. 등록)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 태양광 패널의 패턴을 이용하여 태양광 패널의 촬영 조건 정보를 파악하고 고품질 영상을 획득하도록 비행을 제어하는 무인 비행체 및 그의 비행 제어 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 경사가 있는 지붕이나 산비탈에 설치된 태양광 패널의 고품질 영상을 획득하기 위하여 태양광 패널 스트링 단위로 획득한 분석용 영상의 촬영 조건 정보의 적합 여부를 판단하고, 부적합 상태 정보에 따라 촬영 조건을 제어하여 적합한 경우에 검사용 영상을 획득하도록 제어하는 무인 비행체 및 그의 비행 제어 방법을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 패널 검사용 고품질 영상을 획득하기 위한 무인 비행체는, 상기 태양광 패널을 촬영하여 분석용 영상을 획득하는 촬영부, 상기 태양광 패널의 패턴을 기반으로 캘리브레이션 알고리즘을 이용하여 상기 분석용 영상을 처리하는 영상 처리부, 상기 처리 결과에 따른 상기 분석용 영상의 촬영 조건 정보에 대한 적합 여부를 판단하는 영상 판단부, 상기 분석용 영상의 촬영 조건 정보가 적합한 경우, 상기 촬영 조건 정보를 저장하는 저장부, 및, 상기 촬영 조건 정보를 기반으로 상기 태양광 패널을 촬영하여 검사용 영상을 획득하도록 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 분석용 영상의 촬영 조건 정보가 부적합한 경우, 부적합 상태 정보에 따라 상기 촬영 조건을 제어할 수 있다.
그리고, 상기 제어부는, 상기 촬영 조건 정보가 적합할 때까지 상기 분석용 영상을 획득하고, 상기 분석용 영상을 처리하고, 상기 분석용 영상의 촬영 조건 정보에 대한 적합 여부를 판단하는 동작을 반복 수행하도록 제어할 수 있다.
또한, 상기 영상 처리부는, 상기 캘리브레이션 알고리즘을 이용하여 촬영부와 상기 태양광 패널의 각도차에 따른 상기 태양광 패널의 왜곡 상태, 포커싱 상태 및 해상도를 산출하여 상기 촬영 조건 정보를 분석할 수 있다.
상기 영상 판단부는, 상기 분석된 촬영 조건 정보에 대한 태양광 패널의 왜곡 상태의 적합 여부를 제1 판단하고, 상기 포커싱 상태의 적합 여부를 제2 판단하고, 상기 해상도의 적합 여부를 제3 판단하여 적합 상태 정보 또는 부적합 상태정보를 판단할 수 있다.
나아가, 상기 영상 판단부는, 상기 제1 판단, 상기 제2 판단, 상기 제3 판단 중 어느 하나라도 적합하지 않은 상태로 판단되면 상기 분석용 영상의 촬영 조건 정보를 부적합 상태 정보로 판단할 수 있다.
다르게는, 상기 영상 판단부는, 상기 제1 판단, 상기 제2 판단, 상기 제3 판단 모두 적합한 상태로 판단되면 상기 분석용 영상의 촬영 조건 정보를 적합 상태 정보로 판단할 수 있다.
상기 태양광 패널의 패턴은, 상기 캘리브레이션 알고리즘의 캘리브레이터로 사용되며, 단결정 태양광 패널의 패턴 또는 다결정 태양광 패널의 패턴을 이용할 수 있다.
다른 실시예에 따른 태양광 패널 검사용 고품질 영상을 획득하기 위한 무인 비행체의 비행 제어 방법은 태양광 패널 검사를 위한 호버링하는 단계; 상기 태양광 패널을 촬영하여 분석용 영상을 획득하는 단계; 상기 태양광 패널의 패턴을 기반으로 캘리브레이션 알고리즘을 이용하여 상기 분석용 영상을 처리하는 단계; 상기 처리 결과에 따른 상기 분석용 영상의 촬영 조건 정보에 대한 적합 여부를 판단하는 단계; 상기 분석용 영상의 촬영 조건 정보가 적합한 경우, 상기 촬영 조건 정보를 저장하는 단계; 및, 상기 촬영 조건 정보를 기반으로 상기 태양광 패널을 촬영하여 검사용 영상을 획득하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 적합 여부를 판단하는 단계는, 상기 분석용 영상의 촬영 조건 정보가 부적합한 경우, 부적합 상태 정보에 따라 상기 촬영 조건을 제어하는 단계를 포함하며, 상기 촬영 조건 정보가 적합할 때까지 상기 분석용 영상을 획득하는 단계를 반복 수행할 수 있다.
상기 분석용 영상을 처리하는 단계는, 상기 캘리브레이션 알고리즘을 이용하여 촬영부와 상기 태양광 패널의 각도차에 따른 상기 태양광 패널의 왜곡 상태, 포커싱 상태 및 해상도를 산출하여 상기 촬영 조건 정보를 분석할 수 있다.
상기 적합 여부를 판단하는 단계는, 상기 분석된 촬영 조건 정보에 대한 태양광 패널의 왜곡 상태의 적합 여부를 제1 판단하고, 상기 포커싱 상태의 적합 여부를 제2 판단하고, 상기 해상도의 적합 여부를 제3 판단하여 적합 상태 정보 또는 부적합 상태 정보를 판단할 수 있다.
상기 적합 여부를 판단하는 단계는, 상기 제1 판단, 상기 제2 판단, 상기 제3 판단 중 어느 하나라도 적합하지 않은 상태로 판단되면 상기 분석용 영상의 촬영 조건 정보를 부적합 상태 정보로 판단할 수 있다.
상기 적합 여부를 판단하는 단계는, 상기 제1 판단, 상기 제2 판단, 상기 제3 판단 모두 적합한 상태로 판단되면 상기 분석용 영상의 촬영 조건 정보를 적합 상태 정보로 판단할 수 있다.
상기 태양광 패널의 패턴은,
상기 캘리브레이션 알고리즘의 캘리브레이터로 사용되며, 단결정 태양광 패널의 패턴 또는 다결정 태양광 패널의 패턴을 이용할 수 있다.
본 발명에 따른 무인 비행체 및 그의 비행 제어 방법은 태양광 패널의 패턴을 이용하여 태양광 패널의 촬영 조건 정보를 파악하고 비행을 제어함으로써, 고품질 영상을 획득하여 보다 정밀하고 정확한 태양광 패널의 검사가 가능하다.
특히, 본 발명에 따르면, 경사가 있는 지붕이나 산비탈에 설치된 태양광 패널의 고품질 영상을 획득하기 하기 위하여 태양광 패널 스트링 단위로 획득한 분석용 영상의 촬영 조건 정보의 적합 여부를 판단하고, 부적합 상태 정보에 따라 촬영 조건을 제어하여 적합한 경우에 검사용 영상을 획득함으로써, 바람에 의한 촬영 위치 변동 변수나 산비탈과 같은 경사 및 지지대의 각도 변화에 대한 변수에도 태양광 패널의 검사용 고품질 영상을 용이하게 획득할 수 있다.
나아가, 본 발명은 태양광 패널 검사용 고품질의 영상을 획득함으로써, 영상 처리 및/또는 관리자의 육안 검사를 통해 패널의 불량을 조기에 발견하고, 불량 패널의 신속 교체를 통한 태양광 발전소의 발전량을 지속적으로 유지하는 함으로써 신재생 발전량 확보를 통한 3020 계획 달성 및 저탄소 구현에 이바지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무인 비행체를 이용하여 태양광 패널의 고품질 영상을 획득하는 방법을 개략적으로 나타내는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 패널 검사용 고품질 영상을 획득하기 위한 무인 비행체의 구성을 구체적으로 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 패널 검사용 고품질 영상을 획득하기 위한 무인 비행체 비행 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4a는 일반적인 캘리브레이터를 나타내는 예시도이고, 도 4b는 단결정 태양광 패널의 패턴을 나타내는 예시도이고, 도 4c는 다결정 태양광 패널의 패턴을 나타내는 예시도이다.
이하에서 본 발명의 기술적 사상을 명확화하기 위하여 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성요소에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 도면들 중 실질적으로 동일한 기능구성을 갖는 구성요소들에 대하여는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호들 및 부호들을 부여하였다. 설명의 편의를 위하여 필요한 경우에는 장치와 방법을 함께 서술하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무인 비행체를 이용하여 태양광 패널의 고품질 영상을 획득하는 방법을 개략적으로 나타내는 개략도이다.
도 1을 참조하면, 무인 비행체(100)는 호버링 상태에서 경사가 있는 장소에 설치된 태양광 패널 어레이(10)의 고품질 영상을 획득할 수 있다. 태양광 패널 어레이(10)는 복수의 태양광 패널 스트링(10_1, 10_2, 10_3)을 병렬로 연결하여 구성될 수 있다.
무인 비행체(100)가 태양광 패널 어레이(10) 상공을 비행하면서 고품질의 영상을 획득할 때 고려되어야 하는 사항은 무인 비행체의 카메라와 태양광 패널의 각도, 기준 거리, 포커싱 등이 있다. 여기서, 기준 거리는 영상의 해상도와 관련이 있으며, 포커싱은 태양광 패널의 영상 품질과 관련이 있다. 이에, 태양광 패널 어레이(10) 상공을 비행하면서 영상을 획득하려면 앞서 언급된 고려해야 할 조건을 만족하기 위한 무인 비행체 비행 제어가 중요하다.
무인 비행체(100)가 태양광 패널 스트링(10_1)과의 기준 거리(L1) 및 각도(θ1)를 유지하도록 수동으로 비행을 제어하는 것은 비생산적이다. 이에, 본 발명은 무인 비행체(100)에 자율비행 기술을 결합하여 기준 거리(L1)와 각도(θ1)가 맞는지를 판단하여 비행하면서 자동으로 제어하는 방법을 개시한다.
이를 위해, 무인 비행체(100)는 고품질의 영상을 획득할 수 있도록 피사체(태양광 패널)와의 기준 거리(L1)와 각도(θ1), 그리고 포커싱 조건을 만족하는지를 영상 처리를 통해 분석하고 판단하여 촬영 조건을 보정하도록 제어함으로써 보정된 촬영 조건으로 다시 취득한 영상을 통해 최적의 위치 여부를 판단할 수 있다.
무인 비행체(100)는 태양광 패널 스트링(10_1) 단위로 촬영 조건 정보를 산출하고 적합한 상태 정보만을 저장하여 같은 태양광 발전소에서 향후 재활용 가능하도록 할 수 있다. 여기서, 촬영 조건 정보는 고화질 영상 획득 위치 정보 및 기준 거리(L1)와 각도(θ1) 정보일 수 있다. 무인 비행체(100)는 태양광 패널 스트링(10_1) 단위로 이동하면서 영상을 획득할 수 있다. 무인 비행체(100)은 태양광 패널 스트링(10_1) 단위의 촬영이 완료되면 다음 행의 태양광 패널 스트링(10_2)으로 이동하여 고품질 영상 획득을 위한 동작을 반복 수행할 수 있다. 무인 비행체(100)는 태양광 패널 어레이(10)의 복수의 태양광 패널 스트링(10_1, 10_2, 10_3) 전체에 대한 태양광 패널 검사를 수행하고자 고품질 영상 획득을 위한 동작을 반복 수행할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 패널 검사용 고품질 영상을 획득하기 위한 무인 비행체의 구성을 구체적으로 나타내는 블록도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 무인 비행체(100)는 촬영부(110), 영상 처리부(120), 영상 판단부(130), 저장부(140) 및 제어부(150)를 포함할 수 있다. 또한, 무인 비행체(100)는 센서부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
촬영부(110)는 서로 다른 종류의 복수의 카메라를 포함할 수 있다. 복수의 카메라는 RGB로 구성된 가시광 이미지를 생성하는 일반 카메라, 열화상 이미지를 생성하는 열화상 카메라를 포함하여 구성될 수 있다. 또한, EL 카메라를 더 포함하여 구성될 수 있다. 촬영부(110)는 태양광 패널의 표면이 정확하게 촬영되도록 하기 위해 태양광 패널의 표면과 마주보도록 촬영 각도와 상이한 소정의 각도로 무인 비행체(100)의 외측 일부에 설치 또는 장착되어 구성될 수 있다.
열화상 카메라는 태양광 패널이 불량 상태인 경우 주변의 정상 패널과 다른 색으로 나타나 불량을 검출하기 용이하다. 열화상 카메라가 찾지 못하는 불량 유형이 존재하는데, 예를 들어 먼지나 오물이 태양광 패널 위에 존재하는 경우 태양광과의 접촉을 방해하는 현상이 발생할 수 있다. 이러한 경우는 열화상 카메라보다는 일반 카메라가 효율적이다. 또한, 태양광 패널의 내부의 미세한 크랙이 발생한 경우는 EL 카메라의 EL 영상을 통해 검출이 용이해질 수 있다.
촬영부(110)는 제어부(150)의 제어 하에 태양광 패널에 대한 촬영을 수행하고, 촬영에 의해 생성한 가시광 이미지를 영상 처리부(120)로 제공할 수 있다. 또한 촬영부(110)는 태양광 패널을 촬영하여 생성한 가시광 이미지, 열화상 이미지 및 EL 이미지를 제어부(150)로 제공할 수 있다.
일 실시예에 따라 촬영부(110)는 일반 카메라를 통해 태양광 패널을 촬영하여 촬영 조건 상태의 적합 여부를 판단하기 위하여 분석용 영상을 획득하고, 이후 일반 카메라와 열화상 카메라를 통해 태양광 패널을 촬영하여 고품질의 검사용 영상을 획득할 수 있다. 또한 EL 카메라를 통해 태양광 패널을 촬영하여 고해상도의 검사용 영상을 획득할 수 있다. 상황에 따라 적절하게 카메라를 활용하여 검사를 수행할 수 있다.
영상 처리부(120)는 촬영부(110)를 통해 획득한 분석용 영상을 처리할 수 있다. 나아가, 영상 처리부(120)는 태양광 패널의 패턴을 기반으로 캘리브레이션 알고리즘을 이용하여 분석용 영상을 처리할 수 있다. 캘리브레이션 알고리즘은 태양광 패널의 패턴을 기반으로 분석용 영상을 통해 촬영부(110)와 태양광 패널면의 각도 차에 따른 패널 왜곡, 포커싱, 해상도를 체크하여 그 결과를 산출한다.
여기서, 태양광 패널의 패턴을 캘리브레이터로 사용하는 것에 대하여 도 4를 참조하여 설명한다.
도 4a를 참조하면, 일반적인 카메라의 격자 무늬 패턴인 캘리브레이터로, 태양광 패널 검사 현장에서 관리자가 태양광 패널 위에 캘리브레이터를 올려놓고 영상을 촬영하는 과정에서 수동 작업이 수반됨으로써, 무인 비행체만으로 자동화 작업을 진행하기에는 적합하지 않게 된다. 이에, 도 4b와 같이 단결정 태양광 패널의 패턴이나 도 4c와 같은 다결정 태양광 패널의 패턴을 캘리브레이터로 활용할 수 있다. 이러한, 단결정 태양광 패널이나 다결정 태양광 패널은 격자 형태의 패턴을 가지고 있으므로 별도의 캘리브레이터가 필요하지 않다.
즉, 영상 처리부(120)는 태양광 패널의 패턴을 기반으로 분석용 영상을 비교 분석하여 패널의 왜곡 상태, 포커싱 상태, 해상도 결과를 산출하고, 결과에 따른 촬영 조건 정보를 분석한다. 결국, 영상 처리부(120)는 촬영 조건인 태양광 패널과의 기준 거리(L1)와 각도(θ1), 포커싱(초점) 그리고 무인 비행체(100)의 위치 정보를 분석한다. 여기서, 촬영 조건 정보는 고화질 영상 취득 위치 정보 및 기준 거리(L1)와 각도(θ1)를 의미할 수 있다.
이에, 영상 처리부(120)는 분석한 촬영 조건 정보를 제어부(150)의 제어 하에 영상 판단부(130)로 제공할 수 있다.
영상 판단부(130)는 처리 결과에 따른 분석용 영상의 촬영 조건 정보에 대한 적합 여부를 판단할 수 있다. 나아가, 영상 판단부(130)는 분석된 촬영 조건 정보에 대한 태양광 패널의 왜곡 상태의 적합 여부를 제1 판단하고, 상기 포커싱 상태의 적합 여부를 제2 판단하고, 상기 해상도의 적합 여부를 제3 판단할 수 있다. 즉, 영상 판단부(130)는 태양광 패널의 왜곡 상태를 판단하는 제1 판단, 포커싱 상태를 판단하는 제2 판단, 해상도를 판단하는 제3 판단을 통하여 분석용 영상의 촬영 조건 정보가 적합 상태 정보 또는 부적합 상태 정보를 판단할 수 있다.
영상 판단부(130)는 태양광 패널의 왜곡 상태를 판단하는 제1 판단, 포커싱 상태를 판단하는 제2 판단, 해상도를 판단하는 제3 판단 중 어느 하나라도 적합하지 않은 상태로 판단되면 분석용 영상의 촬영 조건 정보를 부적합 상태 정보로 판단할 수 있다. 영상 판단부(130)는 제1 판단, 제2 판단, 제3 판단 결과가 모두 적합한 것으로 판단되면 분석용 영상의 촬영 조건 정보를 적합 상태 정보로 판단할 수 있다.
이에, 영상 판단부(130)는 적합 상태 정보로 판단된 촬영 조건 정보를 저장하도록 저장부(140)로 제공할 수 있다. 또한, 영상 판단부(130)는 제어부(150)로 부적합 상태 정보를 제공할 수 있다. 즉, 영상 판단부(130)는 제어부(150)로 부적합 상태 정보를 피드백하여 촬영 조건 정보가 보정되도록 할 수 있다.
저장부(140)는 적합 상태 정보로 판단된 촬영 조건 정보를 저장할 수 있다. 저장된 촬영 조건 정보는 나아가 같은 태양광 발전소에서 향후 재활용이 가능할 수 있다.
또한, 저장부(140)는 촬영부(110)를 통해 획득한 태양광 패널의 검사용 영상을 저장할 수 있다. 이때, 검사용 영상은 일반 카메라로 생성한 가시광 이미지, 열화상 카메라로 생성한 열화상 이미지 또는 EL 카메라로 생성한 EL 이미지일 수 있다.
또한, 저장부(140)는 무인 비행체(100)에서 구동되는 다수의 응용 프로그램(Application Program), 애플리케이션(Application), 무인 비행체(100)의 동작을 위한 데이터들, 명령어들을 저장할 수 있다.
제어부(150)는 무인 비행체(100)을 구동하기 위한 다양한 모듈들을 제어할 수 있다. 제어부(150)는 저장부(140)에 저장된 적합 상태 정보로 판단된 촬영 조건 정보를 기반으로 태양광 패널을 촬영하여 검사용 영상을 획득하도록 촬영부(110)를 제어할 수 있다. 이때, 제어부(150)는 태양광 패널 스트링 단위로 태양광 패널을 촬영하도록 제어하며, 하나의 태양광 패널 스트링 촬영이 완료되면 다른 태양광 패널 스트링으로 무인 비행체를 이동하여 태양광 패널을 촬영하도록 제어할 수 있다.
제어부(150)는 새로운 태양광 패널 스트링에서 태양광 패널에 대한 고품질의 검사용 영상을 획득하기 위하여 호버링 상태부터 촬영 조건 정보의 적합 여부를 판단하는 과정을 반복 수행하도록 제어할 수 있다. 호버링(Hovering)은 무인 비행체(100)를 태양광 패널 상공에 띄워서 움직이지 않고 그 자리에 머물게 하는 동작이며, 태양광 패널의 영상을 촬영하기 위한 준비가 완료되었음을 의미한다.
제어부(150)는 영상 판단부(150)로부터 피드백된 부적합 상태 정보에 따른 촬영 조건 정보를 보정하여 태양광 패널을 재촬영하도록 제어할 수 있다. 즉, 제어부(150)는 부적합 상태 정보에 따라 태양광 패널과의 기준 거리(L1) 조절, 촬영부(110)의 카메라 각도(θ1) 조절, 그리고 무인 비행체(100)의 위치를 조절하도록 제어할 수 있다. 이후, 제어부(150)는 태양광 패널을 재촬영하기 위한 호버링 상태로 구동하도록 무인 비행체(100)를 제어할 수 있다. 이때, 제어부(150)는 호버링 상태부터 촬영 조건 정보의 적합 여부를 판단하는 과정을 반복 수행하여 고품질의 검사용 영상을 획득하도록 제어할 수 있다.
센서부는 GPS 모듈, 고도 센서, 가속도 센서, 자이로 센서 등을 포함할 수 있다. 또한, 센서부는 GPS 모듈 중 RTK GPS(Real Time Kinematic Global Positioning System) 모듈을 포함하여 구현할 수 있다. RTK GPS 모듈은 실시간으로 무인 비행체(100)의 현재 위치를 측정하며, 5cm 이내의 위치 오차로 매우 정밀한 위치 정보를 제공할 수 있다. 즉, RTK GPS 모듈은 위성으로부터 전송된 GPS 신호를 수신하고 수신된 GPS 신호에 포함된 경도 좌표 및 위도 좌표를 근거로 무인 비행체(100)의 위치 데이터를 실시간으로 발생시키고, 발생된 위치 데이터인 위치 정보를 제어부(150)로 제공한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 패널 검사용 고품질 영상을 획득하기 위한 무인 비행체 비행 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 4a는 일반적인 캘리브레이터를 나타내는 예시도이고, 도 4b는 단결정 태양광 패널의 패턴을 나타내는 예시도이고, 도 4c는 다결정 태양광 패널의 패턴을 나타내는 예시도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 태양광 패널 검사용 고품질 영상을 획득하기 위한 무인 비행체의 비행 제어 방법은 태양광 패널 상공에 무인 비행체(100)를 호버링하는 단계(S210)로부터 시작될 수 있다. 여기서, 호버링은 무인 비행체(100)를 태양광 패널 상공에 띄워서 움직이지 않고 그 자리에 머물게 하는 동작이며, 태양광 패널의 영상을 촬영하기 위한 준비가 완료되었음을 의미할 수 있다.
이후, 촬영부(110)는 태양광 패널을 촬영하여 분석용 영상을 획득하는 단계를 수행한다(S220). 획득한 분석용 영상은 일반 카메라로 촬영하여 생성한 가시광 이미지일 수 있다. 즉, 촬영부(110)는 제어부(150)의 제어 하에 태양광 패널에 대한 촬영을 수행하고, 촬영에 의해 생성한 가시광 이미지를 영상 처리부(120)로 제공할 수 있다.
영상 처리부(120)는 촬영부(110)로부터 제공받은 분석용 영상을 처리할 수 있다. 즉, 영상 처리부(120)는 태양광 패널의 패턴을 기반으로 캘리브레이션 알고리즘을 이용하여 분석용 영상을 처리하는 단계를 수행한다(S230). 캘리브레이션 알고리즘은 태양광 패널의 패턴을 기반으로 분석용 영상을 통해 촬영부(110)와 태양광 패널면의 각도 차에 따른 패널 왜곡, 포커싱, 해상도를 체크하여 그 결과를 산출한다.
캘리브레이터 알고리즘을 이용함에 있어서 태양광 패널의 패턴을 캘리브레이터로 사용하는 것은, 도 4a를 참조하면, 일반적인 카메라의 격자 무늬 패턴인 캘리브레이터로, 태양광 패널 검사 현장에서 관리자가 태양광 패널 위에 캘리브레이터를 올려놓고 영상을 촬영하는 과정에서 수동 작업이 수반됨으로써, 무인 비행체만으로 자동화 작업을 진행하기에는 적합하지 않게 된다. 이에, 도 4b와 같이 단결정 태양광 패널의 패턴이나 도 4c와 같은 다결정 태양광 패널의 패턴을 캘리브레이터로 활용할 수 있다. 이러한, 단결정 태양광 패널이나 다결정 태양광 패널은 격자 형태의 패턴을 가지고 있으므로 별도의 캘리브레이터가 필요하지 않다.
영상 처리부(120)는 태양광 패널의 패턴을 기반으로 분석용 영상을 비교 분석하여 패널의 왜곡 상태, 포커싱 상태, 해상도 결과를 산출하고, 결과에 따른 촬영 조건 정보를 분석한다. 결국, 영상 처리부(120)는 촬영 조건인 태양광 패널과의 기준 거리(L1)와 각도(θ포커싱(초점) 그리고 무인 비행체(100)의 위치 정보를 분석한다. 여기서, 촬영 조건 정보는 고화질 영상 취득 위치 정보 및 기준 거리(L1)와 각도(θ를 의미할 수 있다. 이에, 영상 처리부(120)는 분석한 촬영 조건 정보를 제어부(150)의 제어 하에 영상 판단부(130)로 제공할 수 있다.
이후, 영상 판단부(130)는 처리 결과에 따른 분석용 영상의 촬영 조건 정보에 대한 적합 여부를 판단하는 단계를 수행한다(S240). 나아가, 영상 판단부(130)는 분석된 촬영 조건 정보에 대한 태양광 패널의 왜곡 상태의 적합 여부를 제1 판단하고, 상기 포커싱 상태의 적합 여부를 제2 판단하고, 상기 해상도의 적합 여부를 제3 판단할 수 있다. 즉, 영상 판단부(130)는 태양광 패널의 왜곡 상태를 판단하는 제1 판단, 포커싱 상태를 판단하는 제2 판단, 해상도를 판단하는 제3 판단을 통하여 분석용 영상의 촬영 조건 정보가 적합 상태 정보 또는 부적합 상태 정보를 판단할 수 있다.
영상 판단부(130)는 태양광 패널의 왜곡 상태를 판단하는 제1 판단, 포커싱 상태를 판단하는 제2 판단, 해상도를 판단하는 제3 판단 중 어느 하나라도 적합하지 않은 상태로 판단되면 분석용 영상의 촬영 조건 정보를 부적합 상태 정보로 판단하는 단계를 수행한다(S240: 부적합). 반면, 영상 판단부(130)는 제1 판단, 제2 판단, 제3 판단 결과가 모두 적합한 것으로 판단되면 분석용 영상의 촬영 조건 정보를 적합 상태 정보로 판단하는 단계를 수행한다(S240: 적합). 이에, 영상 판단부(130)는 적합 상태 정보로 판단된 촬영 조건 정보를 저장하도록 저장부(140)로 제공할 수 있다.
저장부(140)는 적합 상태 정보로 판단된 촬영 조건 정보를 저장하는 단계를 수행한다(S250). 저장된 촬영 조건 정보는 나아가 같은 태양광 발전소에서 향후 재활용이 가능할 수 있다.
제어부(150)는 저장부(140)에 저장된 적합 상태 정보로 판단된 촬영 조건 정보를 기반으로 태양광 패널을 촬영하여 검사용 영상을 획득하도록 촬영부(110)를 제어할 수 있다. 이에, 촬영부(110)는 촬영조건 정보를 기반으로 일반 카메라와 열화상 카메라를 통해 태양광 패널을 촬영하여 고품질의 검사용 영상을 획득하는 단계를 수행한다(S260). 또한, 촬영부(110)는 EL 카메라를 통해 태양광 패널을 촬영하여 고해상도의 검사용 영상을 획득할 수도 있다. 상황에 따라 적절하게 카메라를 활용하여 검사를 수행할 수 있다.
이후, 제어부(150)는 태양광 패널 스트링 단위로 태양광 패널을 촬영하도록 촬영부(110)를 제어하며, 즉, 제어부(150)는 하나의 태양광 패널 스트링에 대한 태양광 패널의 검사용 영상을 획득하기 위하여 옆으로 이동하며 촬영 동작을 반복 수행하도록 제어할 수 있다(S270:N) 이후, 해당 태양광 패널 스트링 촬영이 완료되면(S270:Y), 다른 태양광 패널 스트링으로 무인 비행체를 이동하여 태양광 패널을 촬영하도록 제어할 수 있다.
이에, 제어부(150)는 새로운 태양광 패널 스트링에서 태양광 패널에 대한 고품질의 검사용 영상을 획득하기 위하여 호버링 상태부터 촬영 조건 정보의 적합 여부를 판단하는 과정을 반복 수행하도록 제어할 수 있다.
한편, 영상 판단부(130)는 제어부(150)로 부적합 상태 정보를 제공할 수 있다. 즉, 영상 판단부(130)는 제어부(150)로 부적합 상태 정보를 피드백하여 촬영 조건 정보가 보정되도록 할 수 있다.
제어부(150)는 영상 판단부(150)로부터 피드백된 부적합 상태 정보에 따른 촬영 조건을 제어하는 단계를 수행한다(S245). 즉, 제어부(150)는 부적합 상태 정보에 따른 촬영 조건 정보를 보정하여 태양광 패널을 재촬영하도록 제어할 수 있다. 여기서, 부적합 상태 정보는 태양광 패널의 왜곡 상태를 판단하는 제1 판단, 포커싱 상태를 판단하는 제2 판단, 해상도를 판단하는 제3 판단 중 어느 하나라도 적합하지 않은 상태의 분석용 영상의 촬영 조건 정보를 의미한다.
제어부(150)는 부적합 상태 정보에 따라 판단 기준에 따른 촬영 조건을 제어하는 바, 태양광 패널과의 기준 거리(L1) 조절, 촬영부(110)의 카메라 각도(θ조절, 그리고 무인 비행체(100)의 위치를 조절하도록 제어할 수 있다.
예를 들면, 포커싱 상태를 판단하는 제2 판단과 해상도를 판단하는 제3 판단 기준에 부적합 상태로 판단된 경우, 제어부(150)는 태양광 패널과의 초점을 맞추기 위해 무인 비행체(100)의 위치를 변경하거나 태양광 패널과의 기준 거리(L1)를 조절하여 촬영 조건 정보를 보정할 수 있다.
다른 예로, 태양광 패널의 왜곡 상태를 판단하는 제1 판단 기준에 부적합 상태로 판단된 경우, 제어부(150)는 태양광 패널의 왜곡을 바로잡기 위하여 촬영부(110)의 카메라 각도(θ1)를 조절하여 촬영 조건 정보를 보정할 수 있다. 또한, 제1 판단 내지 제3 판단 기준에 모두 부적합 상태로 판단된 경우, 제어부(150)는 태양광 패널과의 기준 거리(L1) 조절, 촬영부(110)의 카메라 각도(θ조절, 그리고 무인 비행체(100)의 위치를 조절하여 촬영 조건 정보를 최적의 상태로 보정할 수 있다.
이후, 제어부(150)는 태양광 패널을 재촬영하기 위한 호버링 상태로 구동하도록 무인 비행체(100)를 제어할 수 있다. 이때, 제어부(150)는 호버링 상태부터 보정된 촬영 조건 정보로 분석용 영상을 획득하고 분석용 영상의 촬영 조건 정보의 적합 여부를 판단하는 과정을 반복 수행하여 고품질의 검사용 영상을 획득하도록 제어할 수 있다.
이로써, 본 발명은 경사가 있는 지붕이나 산비탈에 설치된 태양광 패널의 고품질 영상을 획득하기 하기 위하여 태양광 패널 스트링 단위로 획득한 분석용 영상의 촬영 조건 정보의 적합 여부를 판단하고, 부적합 상태 정보에 따라 촬영 조건을 제어하여 적합한 경우에 검사용 영상을 획득함으로써, 바람에 의한 촬영 위치 변동 변수나 산비탈과 같은 경사 및 지지대의 각도 변화에 대한 변수에도 태양광 패널의 검사용 고품질 영상을 용이하게 획득할 수 있다.
나아가, 본 발명은 태양광 패널 검사용 고품질의 영상을 획득함으로써, 영상 처리 및/또는 관리자의 육안 검사를 통해 패널의 불량을 조기에 발견하고, 불량 패널의 신속 교체를 통한 태양광 발전소의 발전량을 지속적으로 유지함으로써 신재생 발전량 확보를 통한 3020 계획 달성 및 저탄소 구현에 이바지할 수 있다.
지금까지 본 발명에 대하여 도면에 도시된 바람직한 실시예들을 중심으로 상세히 살펴보았다. 이러한 실시예들은 이 발명을 한정하려는 것이 아니라 예시적인 것에 불과하며, 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 전술한 설명이 아니라 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해서 정해져야 할 것이다. 비록 본 명세서에 특정한 용어들이 사용되었으나 이는 단지 본 발명의 개념을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 본 발명의 각 단계는 반드시 기재된 순서대로 수행되어야 할 필요는 없고, 병렬적, 선택적 또는 개별적으로 수행될 수 있다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 본질적인 기술사상에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 형태 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 균등물은 현재 공지된 균등물뿐만 아니라 장래에 개발될 균등물 즉 구조와 무관하게 동일한 기능을 수행하도록 발명된 모든 구성요소를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
10: 태양광 패널 어레이 100: 무인 비행체
110: 촬영부 120: 영상 처리부
130: 영상 판단부 140: 저장부
150: 제어부

Claims (15)

  1. 태양광 패널 검사용 고품질 영상을 획득하기 위한 무인 비행체로서,
    상기 태양광 패널을 촬영하여 분석용 영상을 획득하는 촬영부;
    상기 태양광 패널의 패턴을 기반으로 캘리브레이션 알고리즘을 이용하여 상기 분석용 영상을 처리하는 영상 처리부;
    상기 처리 결과에 따른 상기 분석용 영상의 촬영 조건 정보에 대한 적합 여부를 판단하는 영상 판단부;
    상기 분석용 영상의 촬영 조건 정보가 적합한 경우, 상기 촬영 조건 정보를 저장하는 저장부; 및,
    상기 촬영 조건 정보를 기반으로 상기 태양광 패널을 촬영하여 검사용 영상을 획득하도록 제어하는 제어부;를 포함하며,
    상기 영상 처리부는,
    상기 캘리브레이션 알고리즘을 이용하여 상기 촬영부와 상기 태양광 패널의 각도차에 따른 상기 태양광 패널의 왜곡 상태, 포커싱 상태 및 해상도를 산출하여 상기 촬영 조건 정보를 분석하고,
    상기 영상 판단부는,
    상기 분석된 촬영 조건 정보에 대한 태양광 패널의 왜곡 상태의 적합 여부를 제1 판단하고, 상기 포커싱 상태의 적합 여부를 제2 판단하고, 상기 해상도의 적합 여부를 제3 판단하여 적합 상태 정보 또는 부적합 상태 정보를 판단하되, 상기 제1 판단, 상기 제2 판단, 상기 제3 판단 중 어느 하나라도 적합하지 않은 상태로 판단되면 상기 분석용 영상의 촬영 조건 정보를 부적합 상태 정보로 판단하며,
    상기 제어부는,
    상기 분석용 영상의 촬영 조건 정보가 부적합한 경우, 부적합 상태 정보에 따라 상기 촬영 조건을 제어하며,
    상기 촬영 조건 정보는 고화질 영상 취득 위치 정보 및 상기 태양광 패널과의 기준 거리(L1)와 상기 촬영부의 카메라 각도(θ1) 정보인 것을 특징으로 하는 무인 비행체.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 촬영 조건 정보가 적합할 때까지 상기 분석용 영상을 획득하고, 상기 분석용 영상을 처리하고, 상기 분석용 영상의 촬영 조건 정보에 대한 적합 여부를 판단하는 동작을 반복 수행하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 무인 비행체.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 영상 판단부는,
    상기 제1 판단, 상기 제2 판단, 상기 제3 판단 모두 적합한 상태로 판단되면 상기 분석용 영상의 촬영 조건 정보를 적합 상태 정보로 판단하는 것을 특징으로 하는 무인 비행체.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 태양광 패널의 패턴은,
    상기 캘리브레이션 알고리즘의 캘리브레이터로 사용되며, 단결정 태양광 패널의 패턴 또는 다결정 태양광 패널의 패턴을 이용하는 것을 특징으로 하는 무인 비행체.
  9. 태양광 패널 검사용 고품질 영상을 획득하기 위한 무인 비행체의 비행 제어 방법으로서,
    태양광 패널 검사를 위한 호버링하는 단계;
    상기 태양광 패널을 촬영하여 분석용 영상을 획득하는 단계;
    상기 태양광 패널의 패턴을 기반으로 캘리브레이션 알고리즘을 이용하여 상기 분석용 영상을 처리하는 단계;
    상기 처리 결과에 따른 상기 분석용 영상의 촬영 조건 정보에 대한 적합 여부를 판단하는 단계;
    상기 분석용 영상의 촬영 조건 정보가 적합한 경우, 상기 촬영 조건 정보를 저장하는 단계; 및,
    상기 촬영 조건 정보를 기반으로 상기 태양광 패널을 촬영하여 검사용 영상을 획득하는 단계;를 포함하며,
    상기 분석용 영상을 처리하는 단계는,
    상기 캘리브레이션 알고리즘을 이용하여 촬영부와 상기 태양광 패널의 각도차에 따른 상기 태양광 패널의 왜곡 상태, 포커싱 상태 및 해상도를 산출하여 상기 촬영 조건 정보를 분석하고,
    상기 적합 여부를 판단하는 단계는,
    상기 분석된 촬영 조건 정보에 대한 태양광 패널의 왜곡 상태의 적합 여부를 제1 판단하고, 상기 포커싱 상태의 적합 여부를 제2 판단하고, 상기 해상도의 적합 여부를 제3 판단하여 적합 상태 정보 또는 부적합 상태 정보를 판단하되,
    상기 제1 판단, 상기 제2 판단, 상기 제3 판단 중 어느 하나라도 적합하지 않은 상태로 판단되면 상기 분석용 영상의 촬영 조건 정보를 부적합 상태 정보로 판단하며,
    상기 적합 여부를 판단하는 단계는,
    상기 분석용 영상의 촬영 조건 정보가 부적합 경우, 부적합 상태 정보에 따라 상기 촬영 조건을 제어하되, 상기 태양광 패널과의 기준 거리(L1) 조절, 상기 촬영부의 카메라 각도(θ1) 조절, 무인 비행체의 위치를 조절하여 상기 촬영 조건 정보를 보정하도록 제어하는 단계;를 포함하며,
    상기 촬영 조건 정보가 적합할 때까지 상기 분석용 영상을 획득하는 단계부터 반복 수행하는 것을 특징으로 하는 무인 비행체의 비행 제어 방법.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 제9항에 있어서,
    상기 적합 여부를 판단하는 단계는,
    상기 제1 판단, 상기 제2 판단, 상기 제3 판단 모두 적합한 상태로 판단되면 상기 분석용 영상의 촬영 조건 정보를 적합 상태 정보로 판단하는 것을 특징으로 하는 무인 비행체의 비행 제어 방법.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 태양광 패널의 패턴은,
    상기 캘리브레이션 알고리즘의 캘리브레이터로 사용되며, 단결정 태양광 패널의 패턴 또는 다결정 태양광 패널의 패턴을 이용하는 것을 특징으로 하는 무인 비행체의 비행 제어 방법.
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