KR102536565B1 - 태양광 발전 설비 모니터링 시스템 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일실시예에 따른 태양광 발전 설비 모니터링 시스템 및 방법은, 복수의 태양전지 셀을 포함하여 구성되는 태양전지 어레이와, 상기 태양전지 어레이로부터 생산된 직류 전류를 취합하여 출력하는 접속반과, 상기 접속반을 통해 전달된 직류 전류를 교류 전류로 변환하여 전력 수용처로 공급하는 인버터와, 상기 태양전지 어레이의 오염 여부를 검출하는 오염검출 센서부 및 상기 접속반, 상기 인버터 및 상기 오염검출 센서부와 유선 또는 무선의 네트워크로 연결되어 태양광 발전 상태를 모니터링하고 상기 접속반, 상기 인버터 및 상기 오염검출 센서부의 동작을 제어하는 모니터링부를 포함하고, 상기 모니터링부가 상기 오염검출 센서부에서 수신된 데이터를 기초로 오염된 태양전지 셀을 판별할 수 있다.
Description
본 발명은 태양광 발전 설비 관리를 위한 인버터 모니터링 및 제어 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 인버터를 통하여 태양전지 어레이의 오염 상태를 판단하고 오염된 태양전지 어레이를 세척할 수 있는 태양광 발전 설비 관리를 위한 인버터 모니터링 및 제어 시스템에 관한 것이다.
최근 친환경 에너지에 대한 관심이 증가함에 따라 태양광 발전 설비에 대한 기술도 발전되고 있다. 태양광 발전 설비에 사용되는 태양전지는 태양빛의 에너지를 전기에너지도 바꾸는 역할을 하며, P형 반도체와 N형 반도체를 이용하여 전기를 발생시킨다. 구체적으로 태양전지에 빛이 가해지면 내부에서 전자와 정공이 발생하고, 발생된 전하들이 P극 및 N극으로 이동하며 이에 따라 P극과 N극에 발생된 전위차에 의하여 연결된 부하에 전류가 흐르게 된다.
이러한 태양전지는 필요에 따라 직병렬로 연결하여 자연환경 및 일정 외부충격에 견딜 수 있는 구조로 만들어 사용하게 되는데, 여기서 태양전지 셀은 전기를 일으키는 최소 단위이고, 태양전지 모듈은 전기를 출력하는 최소 단위로서 다수의 셀을 직병렬로 연결하여 이루어지며 일반적으로 규격화되어 사용된다.
일반적인 태양광 발전장치는 사용가능한 충분한 전기를 공급하기 위하여 태양전지 모듈을 직병렬로 연결한 태양전지 어레이와, 전력을 저장하기 위한 축전지, 전력의 세기를 일정하게 조정하기 위한 전력조정기 및 전류를 사용가능한 교류로 전환하기 위한 인버터 등 주변장치를 포함하여 구성되며, 주로 콘크리트 바닥면이나 토사로 이루어진 노면 등에 현장구조물을 먼저 설치하고 설치된 현장구조물 위에 태양전지 어레이가 장착되는 구조를 취하고 있다.
통상 태양전지 어레이는 다수의 태양전지 모듈을 격자 형상의 프레임에 고정한 구조로 만들어지는데, 먼저 아연도금 강관 소재의 프레임을 현장구조물 상에 고정 설치한 다음, 다수의 태양전지 모듈을 상기 프레임에 하나씩 배치한 후 체결 고정하게 된다.
많은 종래의 태양광 발전 설비 모니터링 및 제어 시스템은 태양전지 어레이 및 인버터에 연결되는 모니터링 장치를 구비하여 이상이 있는 태양전지 셀 또는 인버터 부품 등을 검출하는 구성을 포함하고 있다. 하지만 이러한 종래의 시스템은 태양전지 셀 또는 인버터 부품 등이 작동하지 않거나 오작동 하는 등을 검출하여 작업자가 해당 부품의 수리를 유도하는 것에 그쳤다.
하지만, 태양전지 셀은 고장이 나지 않더라도 빛을 수광하는 상부면이 심하게 오염되는 경우 수광 효율이 떨어져 발전 효율이 떨어지는 경우가 발생하게 된다. 이에 따라 오염된 태양전지 셀을 발견하여 세척하는 작업이 필요하나 이를 사람이 수작업으로 하는 것은 많은 시간과 비용이 소요되는 한계가 있다.
특히, 많은 태양전지 셀 중에서 일부의 태양전지 셀만 오염되는 경우 해당 오염된 태양전지 셀을 발견하는 것도 어려울 뿐만 아니라, 많은 태양전지 셀 중에서 일부 오염된 셀을 세척하기 위하여 인력을 투입하는 것도 효율성이 좋지 않다는 문제점이 있다.
따라서, 수많은 태양전지 셀 중에서 오염된 태양전지 셀을 자동적으로 발견하고 자동으로 세척할 수 있도록 하는 모니터링 및 제어 시스템이 필요한 실정이다.
본 발명은 위와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로, 태양광 발전 설비의 태양전지 어레이의 오염 여부를 자동으로 검출하여 세척할 수 있는 태양광 발전 설비 모니터링 시스템 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 태양광 발전 설비 모니터링 시스템은, 복수의 태양전지 셀을 포함하여 구성되는 태양전지 어레이; 상기 태양전지 어레이로부터 생산된 직류 전류를 취합하여 출력하는 접속반; 상기 접속반을 통해 전달된 직류 전류를 교류 전류로 변환하여 전력 수용처로 공급하는 인버터; 상기 태양전지 어레이의 오염 여부를 검출하는 오염검출 센서부; 및 상기 접속반, 상기 인버터 및 상기 오염검출 센서부와 유선 또는 무선의 네트워크로 연결되어 태양광 발전 상태를 모니터링하고 상기 접속반, 상기 인버터 및 상기 오염검출 센서부의 동작을 제어하는 모니터링부를 포함하고, 상기 모니터링부는 상기 오염검출 센서부에서 수신된 데이터를 기초로 오염된 태양전지 셀을 판별할 수 있다.
상기 오염검출 센서부는 상기 태양전지 어레이의 상기 복수의 태양전지 셀의 발전 전력을 측정하고, 상기 측정된 발전 전력의 값이 표준 발전 전력 기준 미리 설정된 기준값 이하인 경우에 해당 태양전지 셀이 오염된 것으로 판단할 수 있다.
또한 상기 오염검출 센서부는 상기 복수의 태양전지 어레이의 상기 복수의 태양전지 셀의 수광면을 촬영하는 카메라 모듈을 포함하여 구성되고, 상기 카메라 모듈이 촬영한 이미지를 분석하여 상기 태양전지 셀의 오염 여부를 판단할 수 있다.
상기 오염검출 센서부는 상기 카메라 모듈을 포함하는 무인 비행체이며, 상기 무인 비행체는 미리 설정된 비행 경로를 자동으로 비행하며 상기 복수의 태양 전지 셀의 수광면을 촬영하도록 구성될 수 있다.
또한 본 발명의 일실시예에 따른 태양광 발전 설비 모니터링 시스템은 상기 태양전지 어레이의 상기 복수의 태양전지 셀의 수광면을 세척하는 세척부를 더 포함하고, 상기 모니터링 부는 상기 세척부를 제어하여 상기 판별된 오염된 태양전지 셀의 세척할 수 있다.
상기 세척부는 상기 태양전지 어레이의 상기 복수의 태양전지 셀의 수광면에 세척 용액을 분사하는 노즐부를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 세척부는 상기 노즐부를 포함하는 무인 비행체로 구성될 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 태양광 발전 설비 모니터링 방법은 (a) 오염검출 센서부를 이용하여 상기 태양전지 어레이의 오염 여부를 검출하는 단계; 및 (b) 세척부를 이용하여 상기 태양전지 어레이 중 오염된 것으로 판단된 태양전지 셀을 세척하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 (a) 단계는, 상기 태양전지 어레이의 상기 복수의 태양전지 셀의 발전 전력을 측정하는 단계; 및 상기 측정된 발전 전력의 값이 표준 발전 전력 기준 미리 설정된 기준 비율 이하인 경우에 해당 태양전지 셀이 오염된 것으로 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
또한 상기 (a) 단계는, 상기 태양전지 어레이의 상기 복수의 태양전지 셀의 수광면을 카메라 모듈을 이용하여 촬영하는 단계; 및 상기 촬영된 이미지를 분석하여 상기 태양전지 셀의 오염 여부를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 (b) 단계는, 상기 세척부는 상기 태양전지 어레이의 상기 복수의 태양전지 셀의 수광면에 세척 용액을 분사하는 노즐부를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 세척부는 상기 노즐부를 포함하는 무인 비행체로 구성될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 태양광 발전 설비 모니터링 시스템 및 방법은 태양광 발전 설비의 태영전지 어레이의 오염 여부를 자동으로 검출하여 세척함으로써 태양광 발전 설비의 발전 효율을 극대화시킬 수 있다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 태양광 발전 설비 모니터링 시스템의 개략 구성도이다.
도 2는 도 1의 오염검출 센서부의 개략 구성도이다.
도 3은 다른 일실시예에 따른 도 1의 오염검출 센서부의 개략 구성도이다.
도 4의 도 1의 세척부의 개략 구성도이다.
도 5은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양광 발전 설비 모니터링 시스템의 개략 구성도이다.
도 2는 도 1의 오염검출 센서부의 개략 구성도이다.
도 3은 다른 일실시예에 따른 도 1의 오염검출 센서부의 개략 구성도이다.
도 4의 도 1의 세척부의 개략 구성도이다.
도 5은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양광 발전 설비 모니터링 시스템의 개략 구성도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하, 본 발명의 실시예들에 따른 태양광 발전 설비 모니터링 시스템 및 방법을 도면을 참고하여 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 태양광 발전 설비 모니터링 시스템의 개략 구성도이다.
도 1을 참조하면 본 발명의 일실시예에 따른 태양광 발전 설비 모니터링 시스템(10)은 태양전지 어레이(100), 접속반(200), 인버터(300), 오염검출 센서부(500), 세척부(600) 및 모니터링부(700)를 포함하여 구성된다.
태양전지 어레이(100)는 태양으로부터 입사되는 태양광을 집광하여 전기를 발생시키는 역할을 하며, P형 반도체 및 N형 반도체가 접합되어 구성된다. 일반적으로 태양전지 어레이(100)는 대면적은 P-N 접합 다이오드로 이루어져 있으며, 상기 P-N 접합 다이오드의 양극단에 발생된 기전력을 외부 회로에 연결하여 사용하게 된다.
태양전지 어레이(100)의 최소 단위를 셀(Cell)이라고 하는데, 실제로 태양전지를 셀 그대로 사용하는 일은 거의 없다. 실제 사용되는데 필요한 전압이 수 볼트(V)에서 수십 혹은 수백 볼트(V) 이상인데 비하여 셀 1개로부터 나오는 잔업은 약 0.5V로 매우 작기 때문이다. 따라서, 다수의 단위 태양전지들을 필요한 단위 용량으로 직렬 또는 병렬 연결하여 사용하고 있다.
또한, 태양전지 어레이(100)가 야외에서 사용되는 경우 여러가지 혹독한 환경에 처하게 되므로, 필요한 단위 용량으로 연결된 다수의 셀을 혹독한 환경에서 보호하기 위하여 복수의 셀을 패키지로 구성하여 사용한다.
접속반(200)에는 태양전지 어레이(100) 및 인버터(300)의 사이에 배치되어 태양전지 어레이(100)에서 발생되는 직류 전력을 직렬 및 병렬로 연결하여 결합시킬 수 있으며 내부에는 퓨즈 및 역전류 방지를 위한 다이오드가 설치될 수 있다.
인버터(300)는 접속반(200)에서 직류 형태로 제공되는 발전 전력을 교류로 변환시켜 부하단에 해당하는 전력 수용처(400)에 공급하도록 구성될 수 있다.
오염검출 센서부(500)는 태양전지 어레이(100)에 인접하게 배치되어 태양전지 어레이(100)의 오염 여부를 검출하는 역할을 한다. 오염검출 센서부(500)는 각각의 태양전지 셀의 오염 여부를 검출하기 위하여 단일의 모듈로 구성되거나 복수의 모듈로 구성될 수 있다.
오염검출 센서부(50)가 단일의 모듈로 구성되는 경우 각각의 태양전지 셀로부터 유무선 네트워크로 연결되어 데이터를 수집할 수 있도록 구성되거나 구동부에 의하여 이동하면서 각각의 태양전지 셀의 오염 여부를 검출할 수 있도록 구성될 수 있다.
오염검출 센서부(50)가 복수의 모듈로 구성되는 경우 각각의 모듈은 각각의 태양전지 셀의 오염 여부를 검출할 수 있도록 대응되는 셀에 인접하여 배치되도록 구성될 수 있다.
오염검출 센서부(50)의 구체적인 실시예에 대해서는 도 2 및 도 3을 참조하여 후술한다.
세척부(600)는 태양전지 어레이(100)의 복수의 태양전지 셀의 수광면을 세척하는 역할을 한다. 세척부(600)는 각각의 태양전지 셀에 인접하는 복수의 세척 모듈로 구성될 수 있으며, 세척 모듈은 자동차 와이퍼와 같이 셀의 수광면을 청소할 수 있는 솔 또는 와이퍼로 구성되거나 세척 용액을 분사하는 노즐 유닛으로 구성될 수 있다.
또한 세척부(600)는 단일의 모듈로 구성되어 복수개의 태양전지 셀의 수광면을 세척할 수 있도록 이동할 수 있는 형태로 구성될 수도 있다.
세척부(600)의 구체적인 실시예에 대해서는 도 4를 참조하여 후술한다.
모니터링부(700)는 접속반(200), 인버터(300), 오염검출 센서부(500), 세척부(600) 및 단말기(800)에 유선 또는 무선의 네트워크로 연결되어 태양광 발전 상태를 모니터링하고 단말기(800)에 이를 출력하는 역할을 한다.
또한 모니터링부(700)는 오염검출 센서부(500)에서 수신된 데이터를 기초로 오염된 태양전지 셀을 판별하여 이를 단말기(800)로 출력할 수 있다.
또한 모니터링부(700)는 미리 설정된 알고리즘에 따라 자동으로 혹은 단말기(800)로부터 수신되는 관리자의 제어 명령에 따라 세척부(600)를 제어하여 태양전지 셀을 세척할 수 있다.
또한 모니터링부(700)는 접속반(200) 및 인버터(300)에서 수신되는 각종 데이터 신호 및 센서 신호를 수신하고 이를 기반으로 단말기(800)로 접속반(200) 및 인버터(300)의 동작 상태를 출력하도록 할 수 있다.
단말기(800)는 모니터링부(700)에 유선 또는 무선의 네트워크로 연결되는 스마트폰, 태블릿, 컴퓨터 등의 관리자가 사용하는 단말기를 의미한다. 관리자는 단말기(800)에 설치된 프로그램 또는 어플리케이션을 통하여 모니터링부(700)가 출력하는 태양광 발전 상태를 확인하고, 필요한 경우 제어 신호를 단말기(800)을 통하여 모니터링부(700)로 전달할 수 있다.
도 2는 도 1의 오염검출 센서부의 개략 구성도이다.
도 2를 참조하면 본 발명의 일실시예에 따른 오염검출 센서부(500)는 전력 측정부(510), 저장부(530) 및 판단부(550)를 포함하여 구성된다.
전력 측정부(50)는 태양전지 어레이(100)의 복수의 태양전지 셀의 발전 전력을 측정하는 역할을 한다. 구체적으로 전력 측정부(50)는 각 태양전지 셀의 출력전류 및 전압을 측정함으로써 발전 전력을 측정할 수 있다.
저장부(530)는 상기 전력 측정부(50)에서 측정되는 발전 전력을 저장하는 역할을 한다.
판단부(550)는 전력 측정부(50)에서 측정된 발전 전력 정보를 기초로 각각의 태양전지 셀이 오염여부를 판단하는 역할을 한다.
구체적으로 판단부(550)는 측정된 발전 전력의 값이 표준 발전 전력 기준 대비 미리 설정된 기준 비율 이하인 경우에 해당 태양전지 셀이 오염된 것으로 판단할 수 있다.
예를 들어 각 태양전지 셀의 초기 상태의 표준 발전 전력을 100이라고 가정하면 측정된 발전 전력의 값이 표준 발전 전력의 85% 이하인 경우에 해당 태양전지 셀이 오염된 것으로 판단할 수 있다. 해당 태양전지 셀의 수광면이 오염되어 집광 효율이 떨어진 것으로 판단하는 것이다.
하지만 위는 일실시예일 뿐이며 표준 발전 전력을 태양전지 셀의 초기 상태의 전력 값이 아닌 다른 값으로 설정할 수도 있다. 예를 들어, 태양전지의 발전 효율을 태양전지의 사용 시간이 증가함에 따라서 낮아질 수 있다. 그러므로 태양전지 셀의 최초 제작시 설정된 표준 발전 전력 값을 기준으로 하는 경우에는 오류가 발생할 수 있다.
따라서, 태양전지 셀의 최초 제작시 설정된 표준 발전 전력 값 대신에 태양전지 셀의 수광면이 깨끗할 때를 기준으로 전체 태양전지 셀의 평균 발전전력 값을 표준 발전 전력 값으로 설정할 수 있다.
이렇게 설정하는 경우에는 태양전지 셀의 발전 효율의 자연적인 저하에 따른 용량 저하를 고려하여 평균적인 발생 전력을 기준으로 오염 여부를 판단할 수 있어 판단의 정확성을 더 높일 수 있다.
상기 예에서 비율이 85%인 경우를 예로 들었지만 이는 관리자의 제어 설정에 따라 가변될 수 있다.
도 3은 다른 일실시예에 따른 도 1의 오염검출 센서부의 개략 구성도이다.
도 3을 참조하면 본 발명의 다른 일실시예에 따른 오염검출 센서부(500')는 카메라부(510'), 이미지 처리부(530') 및 판단부(550')를 포함하여 구성된다.
카메라부(510')는 태양전지 어레이(100)의 복수의 태양전지 셀의 수광면을 촬영하는 역할을 한다. 카메라부(510')는 각각의 태양전지 셀의 수광면을 촬영할 수 있도록 복수의 카메라 모듈로 구성되거나 이동할 수 있는 단일의 카메라로 구성될 수 있다.
만약, 카메라부(510')가 단일로 구성되는 경우에는 오염검출 센서부(500')는 드론과 같이 무인으로 비행할 수 있는 무인 비행체일 수 있다.
이미지 처리부(530')는 카메라부(510')에서 촬영된 이미지 데이터를 전달받아 미리 설정된 알고리즘에 따라 이미지를 분석하는 역할을 한다. 예를 들어, 이미지 처리부(530)'는 이미지를 분석하여 태양전지 셀의 수광면의 오염된 부분과 비오염된 부분을 판단할 수 있다.
이미지 처리부(530')는 예를 들어 특징점을 추출하는 방식 등의 이미지 분석 기법을 이용할 수 있다. 이때, 딥러닝 등 AI 알고리즘을 활용하여 데이터 학습을 통해 이미지 분석 효율을 높일 수 있도록 구성될 수 있다.
판단부(550')는 이미지 처리부(530')가 처리한 이미지 분석 정보를 기반으로 태양전지 셀의 오염된 정보를 판단하는 역할을 한다. 판단부(550')는 오염되지 않은 태양전지 셀의 이미지 정보를 미리 저장하고 있으며 이와 분석 이미지를 비교함으로써 오염된 정보를 판단할 수 있다.
이때 판단부(550')는 빛의 수광 효율을 보다 저 정확하게 판단하기 위하여 오염된 부분의 특징점 분포 영역의 비율만을 고려하는 것이 아니라 해당 영역의 투명도를 같이 고려할 수 있다. 즉, 먼지가 쌓여 있을 경우에 해당 먼지가 오염된 부분으로 파악되더라도 해당 먼지가 쌓인 영역에 빛이 투과되는 것이 가능하므로 투명도의 정도를 고려하여 오염도를 판단할 수 있다.
도 4의 도 1의 세척부의 개략 구성도이다.
도 4를 참조하면 본 발명의 일실시예에 따른 세척부(600)는 세척용액 저장부(610), 노즐부(630) 및 구동부(650)를 포함하여 구성된다.
세척용액 저장부(610)는 물 또는 세척 용액을 저장하는 역할을 한다. 저온에서도 얼지 않고 동작하기 위해서는 자동차 워셔액과 같이 어는 점이 낮고 세척 효과를 갖는 첨가제를 포함하는 용액을 저장하는 것이 바람직하다.
노즐부(630)는 세척용액 저장부(610)에 저장된 세척 용액을 태양전지 셀의 수광부 표면에 분사하여 세척하는 역할을 한다.
구동부(650)는 모니터링부(700)의 제어 신호에 따라 세척이 필요한 태양전지 셀에 인접하여 배치된 노즐부(630)를 동작시켜 세척을 수행할 수 있도록 한다.
도 4의 세척부(600)는 각각의 태양전지 셀에 인접하여 배치된 복수의 노즐부(630)를 포함하여 구성된 형태를 상정한 것이지만 노즐부(630)가 단일로 구성되는 경우 세척부(600)가 드론과 같은 무인 비행체인 경우도 가능할 것이다.
도 5은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양광 발전 설비 모니터링 시스템의 개략 구성도이다.
도 5를 참조하면 본 발명의 다른 일실시예에 따른 태양광 발전 설비 모니터링 시스템(10)은 태양전지 어레이(100), 접속반(200), 인버터(300), 무인 비행체(900) 및 모니터링부(700)를 포함하여 구성된다.
도 1과 비교하여 태양전지 어레이(100), 접속반(200), 인버터(300), 모니터링부(700)의 구성은 동일하므로 이에 대한 설명은 생략하고 무인 비행체(900)를 중심으로 설명하기로 한다.
무인 비행체(900)는 오염검출 센서부(910) 및 세척부(930)를 포함하여 구성된다.
오염검출 센서부(910)는 도 3의 실시예와 같이 카메라, 이미지 처리부 및 판단부를 포함하여 구성될 수 있다.
세척부(930)는 도 4의 실시예와 같이 세척용액 저장부, 노즐부 및 구동부를 포함하여 구성될 수 있다.
무인 비행체(900)는 태양전지 어레이(100)에 인접하여 배치되는 드론과 같은 무인 비행체일 수 있으며, 미리 설정된 알고리즘에 따라 자동으로 혹은 모니터링부(700)의 제어 신호에 따라 태양전지 어레이(100)의 상부를 비행 이동하면서 각 태양전지 패널의 수광면의 오염 여부를 판단하고, 세척이 필요하다고 판단되면 즉시 노즐부에서 세척 용액을 분사하여 세척을 수행할 수 있다.
이때, 무인 비행체(900)의 비행은 미리 입력된 비행 경로에 따라서 자동으로 수행될 수 있으며 세척 동작 역시 미리 입력된 동작에 따라서 자동으로 수행될 수 있다. 다만, 세척 동작시 카메라로부터 촬영된 이미지를 기반으로 오염된 영역을 중심으로 세척을 진행할 수 있도록 할 수 있다.
또한, 필요시에는 비행 또는 세척 동작시 단말기(800)를 통한 관리자의 제어 신호에 따라 수동 제어가 전체 또는 일부로 진행되게 할 수도 있다.
상기 실시예에서 오염검출 센서부(910)가 카메라 모듈을 이용한 영상 분석을 하는 장치인 것을 예로 들었지만 도 2와 같이 태양전지 셀의 전력을 측정하는 방식도 가능할 것이다. 예를 들어, 무인 비행체(900)가 무선 통신 방식으로 각각의 태양전시 셀의 발생 전력 정보를 수신하여 이를 기초로 오염 여부를 판단하도록 구성될 수도 있다.
물론, 무인 비행체(900)에 카메라를 이용한 이미지 분석 및 전력 정보 분석을 모두 이용하여 오염 여부를 판단하도록 하는 것도 가능할 것이다.
상기와 같은 본 발명의 일실시예에 따른 태양광 발전 설비 모니터링 시스템 및 방법에 의하면 태양전지 셀의 수광면의 오염 여부를 자동으로 판단하고, 필요한 경우 즉각적으로 세척을 수행할 수 있도록 함으로써 태양광 발전 효율을 극대화시킬 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 태양전지 어레이 200: 접속반
300: 인버터 400: 오염검출 센서부
500: 모니터링부 600: 세척부
610: 세척용액 저장부 630: 노즐부
650: 구동부 700: 모니터링부
800: 단말기 900: 무인 비행체
300: 인버터 400: 오염검출 센서부
500: 모니터링부 600: 세척부
610: 세척용액 저장부 630: 노즐부
650: 구동부 700: 모니터링부
800: 단말기 900: 무인 비행체
Claims (12)
- 복수의 태양전지 셀을 포함하여 구성되는 태양전지 어레이;
상기 태양전지 어레이로부터 생산된 직류 전류를 취합하여 출력하는 접속반;
상기 접속반을 통해 전달된 직류 전류를 교류 전류로 변환하여 전력 수용처로 공급하는 인버터;
상기 태양전지 어레이의 오염 여부를 검출하는 제1 오염검출 센서부;
상기 태양전지 어레이의 오염 여부를 검출하는 제2 오염검출 센서부와, 상기 태양전지 어레이의 상기 복수의 태양전지 셀의 수광면을 세척하는 세척부를 포함하고 미리 설정된 비행 경로를 자동으로 비행하면서 상기 복수의 태양 전지 셀의 수광면을 촬영하는 무인 비행체; 및
상기 접속반, 상기 인버터, 상기 제1 오염검출 센서부 및 상기 무인 비행체와 유선 또는 무선의 네트워크로 연결되어 태양광 발전 상태를 모니터링하고 상기 접속반, 상기 인버터, 상기 오염검출 센서부 및 상기 무인 비행체의 동작을 제어하는 모니터링부를 포함하고,
상기 모니터링부는 상기 제1 오염검출 센서부 및 상기 제2 오염검출 센서부에서 수신된 데이터를 기초로 오염된 태양전지 셀을 판별하고, 상기 세척부를 제어하여 상기 판별된 오염된 태양전지 셀을 세척하고,
상기 제1 오염검출 센서부는 상기 태양전지 어레이의 상기 복수의 태양전지 셀의 발전 전력을 측정하는 전력 측정부와, 상기 전력 측정부에서 측정된 발전 전력의 값이 표준 발전 전력 기준 값 대비 미리 설정된 기준 비율 이하인 경우 해당 태양전지 셀이 오염된 것으로 판단하는 제1 판단부를 포함하여 구성되고,
상기 제2 오염검출 센서부는 상기 복수의 태양전지 어레이의 상기 복수의 태양전지 셀의 수광면을 촬영하는 카메라 모듈과, 상기 카메라 모듈을 촬영한 이미지를 AI 알고리즘을 이용하여 분석하는 이미지 처리부와, 상기 이미지 처리부가 처리한 이미지 분석 정보를 기초로 상기 태양전지 셀의 오염 여부를 판단하는 제2 판단부를 포함하여 구성되고,
상기 세척부는 상기 태양전지 어레이의 상기 복수의 태양전지 셀의 수광면에 세척 용액을 분사하는 노즐부를 포함하여 구성되고,
상기 표준 발전 전력 기준 값은 태양전지 셀의 수광면이 깨끗한 때를 기준으로 측정된 전체 태양전지 셀의 평균 발전 전력 값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 설비 모니터링 시스템. - 삭제
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- 복수의 태양전지 셀을 포함하여 구성되는 태양전지 어레이를 포함하는 태양광 발전 설비를 모니터링하는 방법에 있어서,
(a) 제1 오염검출 센서부를 이용하여 상기 복수의 태양전지 셀의 발전 전력을 측정하는 단계;
(b) 상기 제1 오염검출 센서부가 상기 측정된 발전 전력의 값이 표준 발전 전력 기준 값 대비 미리 설정된 기준 비율 이하인 경우 해당 태양전지 셀이 오염된 것으로 판단하는 단계;
(c) 카메라 모듈을 포함하는 제2 오염검출 센서부와 세척부를 포함하는 무인 비행체가 미리 설정된 비행 경로를 자동으로 비행하면서 상기 복수의 태양 전지 셀의 수광면을 촬영하는 단계;
(d) 상기 제2 오염검출 센서부가 상기 카메라 모듈이 촬영한 이미지를 AI 알고리즘을 이용하여 분석하여 상기 태양전지 셀의 오염 여부를 판단하는 단계; 및
(e) 모니터링부가 상기 제1 오염검출 센서부 및 상기 제2 오염검출 센서부에서 수신된 데이터를 기초로 오염된 태양전지 셀을 판별하고, 상기 세척부에 포함된 노즐부를 제어하여 상기 판별된 오염된 태양전지 셀에 세척 용액을 분사하여 세척하는 단계를 포함하고,
상기 표준 발전 전력 기준 값은 태양전지 셀의 수광면이 깨끗한 때를 기준으로 측정된 전체 태양전지 셀의 평균 발전 전력 값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 설비 모니터링 방법. - 삭제
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