KR102587679B1 - 태양광 패널 이상 검출 장치 및 그 방법 - Google Patents

태양광 패널 이상 검출 장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 태양광 패널 이상 검출 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 태양광 패널을 촬영한 열화상 영상 데이터를 이용하여 태양광 패널에 포함된 각 셀의 온도 이상 유무를 제공하는 태양광 패널 이상 검출 장치 및 그 방법에 관한 것이다. 본 발명의 목적은 태양광 패널이 포함되는 영역에서 얻어진 열화상 영상 데이터를 이용하여 태양광 패널의 이상 유무를 검출하고 이상 상태의 셀을 해당 열화상 영상 데이터에 제공하기 위한 것이다. 본 발명에 따르면, 온도에 따른 태양광 패널의 이상 유무를 검출할 수 있다.

Description

태양광 패널 이상 검출 장치 및 그 방법{SOLAR PANEL ABNORMALITY DETECTION DEVICE AND METHOD THEREOF}
본 발명은 태양광 패널 이상 검출 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 태양광 패널을 촬영한 열화상 영상 데이터를 이용하여 태양광 패널에 포함된 각 셀의 온도 이상 유무를 제공하는 태양광 패널 이상 검출 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
태양광 패널은 대용량의 전력을 생성하기 위해 다수의 태양광 패널이 야외에서 운용되며, 각종 악천후의 환경에 노출되거나 동물의 오물 따위로 태양광 패널의 운용 과정에서 상태 이상이 발생할 수 있다. 이로 인해 이상상태가 발생한 태양광 패널의 개수가 누적되면 발전 효율이 크게 떨어지게 되므로, 이러한 이상상태가 발생한 태양광 패널을 신속하게 검출하여 유지보수가 이루어지도록 지원하는 것이 필요하다.
다수의 태양광 패널이 설치된 환경에서는 주로 다수의 패널이 하나의 인버터와 연결되어 있으며, 특정 패널에서 상태 이상이 발생했을 때, 인버터의 실시간 전력 값의 차이를 이용해 특정 태양광 패널의 상태 이상이 생겼음을 인지할 수는 있지만, 문제가 생긴 패널이 어떤 패널인지 특정 짓기 위해서는 육안으로 관찰해야하는 번거로움이 있다.
최근 드론을 이용한 촬영방법이 등장하고 있으며, 드론을 통해 얻어진 동영상을 관리자가 직접 육안으로 확인하여 태양광 패널의 상태를 모니터링 한다. 특히 모니터링을 위한 영상으로 열화상 카메라를 이용해 촬영한 열화상 영상을 이용하는데, 이는 태양광 패널의 특정 셀에서 손상이 일어나거나 그림자 따위로 태양열을 정상적으로 흡수하지 못하고 있을 때, 주변 셀과의 온도가 명확한 차이가 발생한다는 특징을 이용해 상태 이상 패널을 식별하는데 용이하기 때문이다. 이러한 드론 운용을 통한 태양광 패널의 관리 방식은 대부분 개별 영상을 관리자가 일일이 확인하는 방식으로 다수의 태양광 패널을 대규모로 운용하는 지역에서는 효율성이 떨어진다는 문제가 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 태양광 패널이 포함되는 영역에서 얻어진 열화상 영상 데이터를 이용하여 태양광 패널의 이상 유무를 검출하고 이상 상태의 셀을 해당 열화상 영상 데이터에 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 태양광 패널의 이상 유무를 분석하는 방법에 있어서, 프로세서는, (a) 상기 태양광 패널이 포함된 열화상 영상 데이터를 수신하는 단계, (b) 상기 열화상 영상 데이터로부터 관심영역을 추출하는 단계, (c) 상기 관심영역에서 적어도 하나의 이상 온도 픽셀을 검출하는 단계 및 (d) 상기 열화상 영상 데이터에 상기 이상 온도 픽셀을 포함하는 영역을 표시하는 단계를 포함하되, 상기 (b) 단계에서, 상기 열화상 영상 데이터의 각 픽셀 별 임계값을 분석하고 이진화하여 적어도 하나의 상기 태양광 패널을 포함하는 영역을 관심영역으로 설정하는 것을 특징으로 하는 태양광 패널 이상 유무 검출 방법이 개시된다.
실시예에 따르면, 상기 (b) 단계에서, (b-1) 오츠 알고리즘(Otsu Algorithm)을 이용하여 상기 열화상 영상 데이터의 픽셀 별 임계값 차이를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 패널 이상 유무 검출 방법이 개시된다.
실시예에 따르면, 상기 (b-1) 단계 이후에, (b-2) 산출된 상기 열화상 영상 데이터의 픽셀 별 임계값 차이에 기초하여 상기 열화상 영상 데이터를 흑색영역과 백색영역으로 이진화하는 단계, (b-3) 모폴로지 연산 및 블러링 중 적어도 하나를 이용하여 이진화된 상기 열화상 영상 데이터의 노이즈를 제거하는 단계 및 (b-4) 노이즈가 제거되고 이진화된 상기 열화상 영상 데이터로부터 상기 태양광 패널이 포함된 상기 백색영역을 관심영역으로 추출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 패널 이상 유무 검출 방법이 개시된다.
실시예에 따르면, 상기 (c) 단계에서, (c-1) 상기 관심영역에 포함되는 모든 픽셀의 평균 온도 값을 산출하는 단계, (c-2) 상기 평균 온도 값보다 소정 기준만큼 온도가 낮은 픽셀을 콜드 픽셀로 설정하는 단계 및 (c-3) 상기 콜드 픽셀에 기초하여 상기 이상 온도 픽셀을 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 패널 이상 유무 검출 방법이 개시된다.
실시예에 따르면, 상기 (c-3) 단계에서, 소정 시간 상기 평균 온도 값의 변화량과 상기 콜드 픽셀의 변화량을 산출하고, 상기 평균 온도 값의 변화량과 상기 콜드 픽셀의 변화량에 차이가 있는 경우 상기 콜드 픽셀이 포함된 영역을 상기 이상 온도 픽셀로 설정하는 것을 특징으로 하는 태양광 패널 이상 유무 검출 방법이 개시된다.
실시예에 따르면, 상기 (c) 단계에서, (c-1) 상기 관심영역에 포함되는 모든 픽셀의 평균 온도 값을 산출하는 단계, (c-2) 상기 평균 온도 값보다 소정 기준만큼 온도가 높은 픽셀을 핫 픽셀로 설정하는 단계 및 (c-3) 상기 핫 픽셀에 기초하여 상기 이상 온도 픽셀을 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 패널 이상 유무 검출 방법이 개시된다.
실시예에 따르면, 상기 (c-3) 단계에서, 소정 시간 상기 평균 온도 값의 변화량과 상기 핫 픽셀의 변화량을 산출하고, 상기 평균 온도 값의 변화량과 상기 핫 픽셀의 변화량에 차이가 있는 경우 상기 핫 픽셀이 포함된 영역을 상기 이상 온도 픽셀로 설정하는 것을 특징으로 하는 태양광 패널 이상 유무 검출 방법이 개시된다.
실시예에 따르면, 상기 (c) 단계에서, (c-1) 상기 관심영역에 포함되는 모든 픽셀의 평균 온도 값을 산출하는 단계, (c-2) 상기 평균 온도 값보다 소정 기준만큼 온도가 낮은 픽셀을 콜드 픽셀로 설정하고, 상기 평균 온도 값보다 소정 기준만큼 온도가 높은 픽셀을 핫 픽셀로 설정하는 단계 및 (c-3) 상기 콜드 픽셀 및 상기 핫 픽셀에 기초하여 상기 이상 온도 픽셀을 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 패널 이상 유무 검출 방법이 개시된다.
실시예에 따르면, 상기 (c-3) 단계에서, 소정 시간 상기 평균 온도 값의 변화량, 상기 핫 픽셀의 변화량 및 상기 콜드 픽셀의 변화량을 산출하고, 상기 평균 온도 값의 변화량과 상기 핫 픽셀의 변화량에 차이가 있는 경우 상기 핫 픽셀이 포함된 영역을 상기 이상 온도 픽셀로 설정하며, 상기 평균 온도 값의 변화량과 상기 콜드 픽셀의 변화량에 차이가 있는 경우 상기 콜드 픽셀이 포함된 영역을 상기 이상 온도 픽셀로 설정하는 것을 특징으로 하는 태양광 패널 이상 유무 검출 방법이 개시된다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 태양광 패널의 이상 유무를 분석하는 장치에 있어서, 상기 태양광 패널이 포함된 영역의 열화상 영상 데이터를 수신하는 영상 수신부, 상기 열화상 영상 데이터로부터 관심영역을 추출하는 영상 이진화부, 상기 관심영역에서 적어도 하나의 이상 온도 픽셀을 검출하는 이상 픽셀 검출부 및 상기 이상 온도 픽셀을 상기 열화상 영상 데이터에 표시하여 온도 이상 유무를 제공하는 영상 출력부를 포함하되, 상기 영상 이진화부는, 상기 열화상 영상 데이터의 각 픽셀 별 임계값을 분석하고 이진화하여 적어도 하나의 상기 태양광 패널을 포함하는 영역을 관심영역으로 설정하는 것을 특징으로 하는 태양광 패널 이상 유무 검출 장치가 개시된다.
실시예에 따르면, 상기 영상 이진화부는, 오츠 알고리즘(Otsu Algorithm)을 이용하여 상기 픽셀 별 임계값을 분석하고 이진화하는 것을 특징으로 하는 태양광 패널 이상 유무 검출 장치가 개시된다.
실시예에 따르면, 상기 영상 이진화부는, 모폴로지 연산 및 블러링 중 적어도 하나를 이용하여 이진화된 상기 열화상 영상 데이터의 노이즈를 제거하는 것을 특징으로 하는 태양광 패널 이상 유무 검출 장치가 개시된다.
본 발명에 따르면, 온도에 따른 태양광 패널의 이상 유무를 검출할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 태양광 패널의 각 셀에 대한 온도를 측정하고 정상 온도보다 온도가 낮거나 높은 태양광 패널의 셀을 검출할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 시간에 따른 태양광 패널의 온도의 변화량을 측정하여 일시적인 이상상태인지 지속적인 이상상태인지 여부를 판단할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 열화상 영상 데이터를 이진화하여 태양광 패널 영역에 대해서만 온도 이상 유무를 판단할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양광 패널 이상 유무 검출 장치의 구성을 나타내는 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 태양광 패널 이상 유무 검출 방법을 나타내는 순서도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 태양광 패널 이상 유무 검출 방법에 의한 태양광 패널 이상 유무 검출 예시도이다.
상술한 본 발명의 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 실시예를 통하여 보다 분명해질 것이다. 이하의 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 다른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서 또는 출원에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시예들은 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시 형태에 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 제1 및 /또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소들로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소는 제1 구성 요소로도 명명될 수 있다. 어떠한 구성 요소가 다른 구성 요소에 연결되어 있다거나 접속되어 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떠한 구성 요소가 다른 구성 요소에 직접 연결되어 있다거나 또는 직접 접속되어 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하기 위한 다른 표현들, 즉 ∼사이에와 바로 ∼사이에 또는 ∼에 인접하는과 ∼에 직접 인접하는 등의 표현도 마찬가지로 해석되어야 한다. 본 명세서에서 사용하는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써 본 발명을 상세히 설명하도록 한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양광 패널 이상 유무 검출 장치의 구성을 나타내는 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 패널 이상 유무 검출 장치(100)는 영상 수신부(110), 영상 이진화부(120), 이상 픽셀 검출부(130) 및 영상 출력부(140)를 포함할 수 있다.
영상 수신부(110)는 태양광 패널이 포함된 영역의 열화상 영상 데이터를 수신할 수 있다. 열화상 영상 데이터는 드론, 열화상 카메라, 이동식 카메라 등에 의해 촬영된 적외선 에너지(열)을 실화상으로 변환한 영상 데이터이며, 영상 수신부(110)는 유무선 통신으로 연결된 드론, 열화상 카메라, 이동식 카메라 등으로부터 열화상 영상 데이터를 수신할 수 있다. 영상 수신부(110)가 수신한 열화상 영상 데이터에는 태양광 패널을 촬영한 열화상 영상 데이터가 포함될 수 있다. 영상 수신부(110)는 열화상 영상 데이터를 수신하면 해당 영상을 필터링하여 회색조 영상 데이터로 변환하고 보다 선명하게 출력할 수 있다.
영상 이진화부(120)는 영상 수신부(110)에 의해 선명하게 필터링된 열화상 영상 데이터의 각 픽셀 별 임계값을 분석하고 이진화하여 흑색영역과 백색영역으로 구분하고, 백색영역을 관심영역으로 추출할 수 있다. 관심영역은 수신된 열화상 영상 데이터 중 태양광 패널이 촬영된 영역이다. 영상 이진화부(120)는 오츠 알고리즘(Otsu Algorithm)을 이용하여 열화상 영상 데이터의 픽셀 별 임계값을 분석하고 이진화 할 수 있다. 또한, 영상 이진화부(120)는 모폴로지 연산 및 블러링 기법 중 적어도 하나를 이용하여 이진화된 열화상 영상 데이터의 노이즈를 제거할 수 있다.
이상 픽셀 검출부(130)는 영상 이진화부(120)로부터 이진화된 영상 데이터를 수신하고, 영상 데이터 중 관심영역에서 이상 온도 픽셀을 검출할 수 있다. 이상 픽셀 검출부(130)는 관심영역 즉, 태양광 패널에 해당하는 영역에서 오츠 알고리즘을 통한 임계값 분석을 수행하여 전체 픽셀과 의미있는 차이를 보이는 픽셀을 검출할 수 있다. 이상 픽셀 검출부(130)는 전체 픽셀 대비 온도가 낮은 픽셀을 콜드 픽셀, 전체 픽셀 대비 온도가 높은 픽셀을 핫 픽셀로 지정하여 콜드 픽셀과 핫 픽셀이 포함된 이상 온도 픽셀을 출력할 수 있다.
이상 픽셀 검출부(130)는 관심영역에 포함되는 모든 픽셀의 평균 온도 값을 산출하고, 평균 온도 값보다 소정 기준만큼 온도가 낮은 픽셀을 콜드 픽셀로 지정할 수 있다. 또한, 이상 픽셀 검출부(130)는 관심영역에 포함되는 모든 픽셀의 평균 온도값을 산출하고, 평균 온도 값보다 소정 기준만큼 온도가 높은 픽셀을 핫 픽셀로 지정할 수 있다. 소정 기준은 사용 환경 및 사용자의 판단 하에 선정될 수 있다.
또한, 이상 픽셀 검출부(130)는 소정 시간 평균 온도 값의 변화량과 콜드 픽셀의 변화량을 산출하고, 평균 온도 값의 변화량과 콜드 픽셀의 변화량의 차이가 있는 경우 콜드 픽셀이 포함된 영역의 태양광 패널 셀에 이상이 있는 것으로 판단할 수 있다. 또한, 이상 픽셀 검출부(130)는 소정 시간 평균 온도 값의 변화량과 핫 픽셀의 변화량을 산출하고, 평균 온도 값의 변화량과 핫 픽셀의 변화량에 차이가 있는 경우 핫 픽셀이 포함된 영역의 태양광 패널 셀에 이상이 있는 것으로 판단할 수 있다. 일반적으로 태양광 패널은 외부에 설치되어 기후에 따라 태양광 패널의 온도가 변화한다. 이 때, 태양광 패널의 각 셀은 동일하게 온도가 변화할 것이다. 다만, 그림자 또는 오물, 파손 상태에 따라 온도 변화량이 상이할 수 있다. 이상 픽셀 검출부(130)는 소정 시간 각 셀에 대한 온도 변화량을 산출하고 의미있는 차이를 보이는 픽셀을 검출할 수 있다. 이상 픽셀 검출부(130)는 그림자가 진 셀의 경우 일정 시간대에서만 온도가 낮게 검출되기 때문에, 24시간 온도 변화량을 측정하면 이상이 없는 셀인 것을 판단할 수 있다. 다만, 이상 픽셀 검출부(130)는 오물이 묻거나, 파손된 셀의 경우 24시간 온도 변화량이 상이하기 때문에 문제가 발생한 것으로 판단할 수 있다.
영상 출력부(140)는 이상 픽셀 검출부(130)에 의해 검출된 이상 온도 픽셀을 원본 열화상 영상 데이터에 표시하여 출력할 수 있다. 즉, 영상 출력부(140)는 열화상 영상 데이터의 태양광 패널 영역에 콜드 픽셀과 핫 픽셀을 표시하여 출력할 수 있고, 사용자는 해당 열화상 영상 데이터를 통해 태양광 패널 중 어떤 셀에 이상이 발생했는지 판단할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 태양광 패널 이상 유무 검출 방법을 나타내는 순서도이다.
도 2를 참조하면, 태양광 패널 이상 유무 검출 방법은 태양광 패널이 포함된 열화상 영상 데이터를 수신하는 단계(S210), 열화상 영상 데이터의 각 픽셀 별 임계값을 분석하고 이진화하여 관심영역을 추출하는 단계(S220), 관심영역에서 이상 온도 픽셀을 검출하는 단계(S230) 및 이상 온도 픽셀을 영상 데이터에 표시하여 온도 이상 유무를 제공하는 단계(S240)를 포함할 수 있다. 태양광 패널 이상 유무 검출 방법의 각 단계는 신호 처리를 위한 프로세서에 의해 수행될 수 있다.
단계 S210에서, 프로세서는 태양광 패널이 포함된 영역의 열화상 영상 데이터를 수신할 수 있다. 열화상 영상 데이터는 드론, 열화상 카메라, 이동식 카메라 등에 의해 촬영된 적외선 에너지(열)을 실화상으로 변환한 영상 데이터이며, 프로세서는 유무선 통신으로 연결된 드론, 열화상 카메라, 이동식 카메라 등으로부터 열화상 영상 데이터를 수신할 수 있다. 프로세서가 수신한 열화상 영상 데이터에는 태양광 패널을 촬영한 열화상 영상 데이터가 포함될 수 있다. 프로세서는 열화상 영상 데이터를 수신하면 해당 영상을 필터링하여 회색조 영상 데이터로 변환하고 보다 선명하게 출력할 수 있다.
단계 S220에서, 프로세서는 선명하게 필터링된 열화상 영상 데이터의 각 픽셀 별 임계값을 분석하고 이진화하여 백색영역과 흑색영역으로 구분할 수 있다. 프로세서는 오츠 알고리즘(Otsu Algorithm)을 이용하여 열화상 영상 데이터의 픽셀 별 임계값을 분석하고 이진화 할 수 있다. 또한, 프로세서는 모폴로지 연산 및 블러링 기법 중 적어도 하나를 이용하여 이진화된 열화상 영상 데이터의 노이즈를 제거할 수 있다. 프로세서는 이진화되고 노이즈가 제거된 열화상 영상 데이터의 백색영역을 관심영역으로 추출할 수 있다. 관심영역은 태양광 패널이 포함된 영역이다.
단계 S230에서, 프로세서는 열화상 영상 데이터 중 관심영역에서 이상 온도 픽셀을 검출할 수 있다. 프로세서는 관심영역 즉, 태양광 패널에 해당하는 영역에서 오츠 알고리즘을 통한 임계값 분석을 수행하여 전체 픽셀과 의미있는 차이를 보이는 픽셀을 검출할 수 있다. 프로세서는 전체 픽셀 대비 온도가 낮은 픽셀을 콜드 픽셀, 전체 픽셀 대비 온도가 높은 픽셀을 핫 픽셀로 지정하여 콜드 픽셀과 핫 픽셀이 포함된 이상 온도 픽셀을 출력할 수 있다.
프로세서는 관심영역에 포함되는 모든 픽셀의 평균 온도 값을 산출하고, 평균 온도 값보다 소정 기준만큼 온도가 낮은 픽셀을 콜드 픽셀로 지정할 수 있다. 또한, 프로세서는 관심영역에 포함되는 모든 픽셀의 평균 온도값을 산출하고, 평균 온도 값보다 소정 기준만큼 온도가 높은 픽셀을 핫 픽셀로 지정할 수 있다. 소정 기준은 사용 환경 및 사용자의 판단 하에 선정될 수 있다.
또한, 프로세서는 소정 시간 평균 온도 값의 변화량과 콜드 픽셀의 변화량을 산출하고, 평균 온도 값의 변화량과 콜드 픽셀의 변화량의 차이가 있는 경우 콜드 픽셀이 포함된 영역의 태양광 패널 셀에 이상이 있는 것으로 판단할 수 있다. 또한, 프로세서는 소정 시간 평균 온도 값의 변화량과 핫 픽셀의 변화량을 산출하고, 평균 온도 값의 변화량과 핫 픽셀의 변화량에 차이가 있는 경우 핫 픽셀이 포함된 영역의 태양광 패널 셀에 이상이 있는 것으로 판단할 수 있다. 일반적으로 태양광 패널은 외부에 설치되어 기후에 따라 태양광 패널의 온도가 변화한다. 이 때, 태양광 패널의 각 셀은 동일하게 온도가 변화할 것이다. 다만, 그림자 또는 오물, 파손 상태에 따라 온도 변화량이 상이할 수 있다. 프로세서는 소정 시간 각 셀에 대한 온도 변화량을 산출하고 의미있는 차이를 보이는 픽셀을 검출할 수 있다. 프로세서는 그림자가 진 셀의 경우 일정 시간대에서만 온도가 낮게 검출되기 때문에, 24시간 온도 변화량을 측정하면 이상이 없는 셀인 것을 판단할 수 있다. 다만, 프로세서는 오물이 묻거나, 파손된 셀의 경우 24시간 온도 변화량이 상이하기 때문에 문제가 발생한 것으로 판단할 수 있다.
단계 S240에서, 프로세서는 검출된 이상 온도 픽셀을 원본 열화상 영상 데이터에 표시하여 출력할 수 있다. 즉, 프로세서는 열화상 영상 데이터의 태양광 패널 영역에 콜드 픽셀과 핫 픽셀을 표시하여 출력할 수 있고, 사용자는 해당 열화상 영상 데이터를 통해 태양광 패널 중 어떤 셀에 이상이 발생했는지 판단할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 태양광 패널 이상 유무 검출 장치 및 방법에 의한 태양광 패널 이상 유무 검출 예시도이다.
먼저, 도 3a을 참조하면 영상 수신부(110) 또는 프로세서는 태양광 패널이 포함된 영역의 열화상 영상 데이터를 수신할 수 있다. 열화상 영상 데이터는 드론, 열화상 카메라, 이동식 카메라 등에 의해 촬영된 적외선 에너지(열)을 실화상으로 변환한 영상 데이터이며, 영상 수신부(110) 또는 프로세서는 유무선 통신으로 연결된 드론, 열화상 카메라, 이동식 카메라 등으로부터 열화상 영상 데이터를 수신할 수 있다. 도 3a와 같이 태양광 패널은 태양열을 흡수하여 다른 영역에 비해 온도가 높게 나타난다.
도 3b를 참조하면 영상 수신부(110) 또는 프로세서는 열화상 영상 데이터를 필터링하여 회색조 영상 데이터로 변환하고 보다 선명하게 출력할 수 있다. 태양광 패널은 태양열을 흡수하여 다른 영역에 비해 온도가 높기 때문에 보다 밝게 표시된다.
이후 영상 이진화부(120) 또는 프로세서는 도 3c와 같이 열화상 영상 데이터를 이진화할 수 있다. 영상 이진화부(120) 또는 프로세서는 오츠 알고리즘을 이용하여 도 3c와 같이 관심영역인 태양광 패널 부분은 백색영역으로, 그 외의 영역은 흑색영역으로 분리할 수 있다. 또한, 영상 이진화부(120) 또는 프로세서는 모폴로지 연산 및 블러링 기법 중 적어도 하나를 이용하여 이진화된 영상의 노이즈를 제거할 수 있다.
이상 픽셀 검출부(130) 또는 프로세서는 도 3d 및 도 3e와 같이 관심영역에서 다시 한번 오츠 알고리즘을 이용한 임계값 분석 및 이진화를 수행하여 콜드 픽셀과 핫 픽셀을 검출할 수 있다. 관심영역에서 온도가 주변보다 낮은 픽셀은 도 3d와 같이 흑색으로 나타나고, 온도가 주변보다 높은 픽셀은 도 3e와 같이 백색으로 나타날 수 있다.
영상 출력부(140) 또는 프로세서는 도 3d 및 도 3e와 같이 검출된 콜드 픽셀과 핫 픽셀을 도 3a와 같은 열화상 영상 데이터 원본에 표시하여 도 3f와 같은 데이터를 출력할 수 있다. 도 3f를 참조하면 열화상 영상 데이터에 콜드 픽셀과 핫 픽셀이 표시되어 사용자가 태양광 패널 중 어떤 셀에 이상이 있는지 용이하게 판단할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것일 뿐이다. 따라서, 본 발명의 기술 사상은 개시된 각각의 실시예 뿐 아니라, 개시된 실시예들의 조합을 포함하고, 나아가, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능하며, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정은 균등물로서 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
100 : 태양광 패널 이상 유무 검출 장치
110 : 영상 수신부
120 : 영상 이진화부
130 : 이상 픽셀 검출부
140 : 영상 출력부

Claims (12)

  1. 태양광 패널의 이상 유무를 분석하는 방법에 있어서,
    프로세서는,
    (a) 상기 태양광 패널이 포함된 열화상 영상 데이터를 수신하는 단계;
    (b) 상기 열화상 영상 데이터로부터 관심영역을 추출하는 단계;
    (c) 상기 관심영역에서 적어도 하나의 이상 온도 픽셀을 검출하는 단계; 및
    (d) 상기 열화상 영상 데이터에 상기 이상 온도 픽셀을 포함하는 영역을 표시하는 단계;를 포함하되,
    상기 (b)단계에서, 상기 열화상 영상 데이터의 각 픽셀 별 임계값을 분석하고 이진화하여 적어도 하나의 상기 태양광 패널을 포함하는 영역을 관심영역으로 설정하고,
    상기 (b)단계에서, 상기 열화상 영상 데이터의 각 픽셀 별 임계값을 분석하고 이진화하여 적어도 하나의 상기 태양광 패널을 포함하는 영역을 관심영역으로 설정하고,
    (b-1) 오츠 알고리즘(Otsu Algorithm)을 이용하여 상기 열화상 영상 데이터의 픽셀 별 임계값 차이를 산출하는 단계;
    (b-2) 산출된 상기 열화상 영상 데이터의 픽셀 별 임계값 차이에 기초하여 상기 열화상 영상 데이터를 흑색영역과 백색영역으로 이진화하는 단계;
    (b-3) 모폴로지 연산 및 블러링 중 적어도 하나를 이용하여 이진화된 상기 열화상 영상 데이터의 노이즈를 제거하는 단계; 및
    (b-4) 상기 노이즈가 제거되고 이진화된 상기 열화상 영상 데이터로부터 상기 태양광 패널이 포함된 백색영역을 관심영역으로 추출하는 단계;를 더 포함하고,
    상기 (c)단계에서,
    (c-1) 상기 관심영역에 포함되는 모든 픽셀의 평균 온도 값을 산출하는 단계;
    (c-2) 상기 평균 온도 값보다 소정 기준만큼 온도가 낮은 픽셀을 콜드 픽셀로 설정하고, 상기 평균 온도 값보다 소정 기준 만큼 온도가 높은 픽셀을 핫 픽셀로 설정하는 단계; 및
    (c-3) 상기 콜드 픽셀 및 상기 핫 픽셀 중 적어도 하나에 기초하여 상기 이상 온도 픽셀을 설정하는 단계;를 포함하되,
    상기 (c-3)단계에서,
    소정 시간 상기 평균 온도 값의 변화량, 상기 핫 픽셀의 변화량 및 상기 콜드 픽셀의 변화량을 산출하고, 상기 평균 온도 값의 변화량과 상기 핫 픽셀의 변화량에 차이가 있는 경우 상기 핫 픽셀이 포함된 영역을 상기 이상온도 픽셀로 설정하며, 상기 평균 온도 값의 변화량과 상기 콜드 픽셀의 변화량에 차이가 있는 경우 상기 콜드 픽셀이 포함된 영역을 상기 이상 온도 픽셀로 설정하되,
    상기 평균 온도 값의 변화량, 상기 핫 픽셀의 변화량 및 상기 콜드 픽셀의 변화량은 24시간 동안의 온도 변화량을 측정하는 것을 특징으로 하는 태양광 패널 이상 유무 검출 방법.
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  10. 태양광 패널의 이상 유무를 분석하는 장치에 있어서,
    상기 태양광 패널이 포함된 영역의 열화상 영상 데이터를 수신하는 영상 수신부;
    상기 열화상 영상 데이터로부터 관심영역을 추출하는 영상 이진화부;
    상기 관심영역에서 적어도 하나의 이상 온도 픽셀을 검출하는 이상 픽셀 검출부; 및
    상기 이상 온도 픽셀을 상기 열화상 영상 데이터에 표시하여 온도 이상 유무를 제공하는 영상 출력부;를 포함하되,
    상기 영상 이진화부는, 상기 열화상 영상 데이터의 각 픽셀 별 임계값을 분석하고 이진화하여 적어도 하나의 상기 태양광 패널을 포함하는 영역을 관심영역으로 설정하되, 오츠 알고리즘(Otsu Algorithm)을 이용하여 상기 픽셀 별 임계값을 분석하고 이진화하고, 모폴로지 연산 및 블러링 중 적어도 하나를 이용하여 이진화된 상기 열화상 영상 데이터의 노이즈를 제거하며,
    상기 이상 픽셀 검출부는,
    상기 관심영역에 포함되는 모든 픽셀의 평균 온도 값을 산출하고 상기 평균 온도 값보다 소정 기준만큼 온도가 낮은 픽셀을 콜드 픽셀로 설정하고, 상기 평균 온도 값보다 소정 기준 만큼 온도가 높은 픽셀을 핫 픽셀로 설정하며 상기 콜드 픽셀 및 상기 핫 픽셀 중 적어도 하나에 기초하여 상기 이상 온도 픽셀을 설정하되,
    소정 시간 상기 평균 온도 값의 변화량, 상기 핫 픽셀의 변화량 및 상기 콜드 픽셀의 변화량을 산출하고, 상기 평균 온도 값의 변화량과 상기 핫 픽셀의 변화량에 차이가 있는 경우 상기 핫 픽셀이 포함된 영역을 상기 이상 온도 픽셀로 설정하며, 상기 평균 온도 값의 변화량과 상기 콜드 픽셀의 변화량에 차이가 있는 경우 상기 콜드 픽셀이 포함된 영역을 상기 이상 온도 픽셀로 설정하되, 상기 평균 온도 값의 변화량, 상기 핫 픽셀의 변화량 및 상기 콜드 픽셀의 변화량은 24시간 동안의 온도 변화량을 측정하는 것을 특징으로 하는 태양광 패널 이상 유무 검출 장치.

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