KR20140058481A - 태양광 모듈 오염도 추정을 위한 반사광을 이용한 유리표면 오염도 측정센서 - Google Patents

Abstract

본 발명은 태양광 발전소의 내의 옥외에 태양광 모듈과 같은 기울기로 설치하여 태양 이면에서 변조된 적외선 광 신호를 송신하여 반사판의 오염물질에 의해서 반사된 광 신호를 획득, 기 설정된 값과 비교하여 태양광 모듈들의 오염상태를 추정하고, 오염상태가 일정 수준을 초과하면 태양광 모듈의 세척 시점을 알려 태양광 발전소의 효율적인 관리에 도움을 주는 태양광 모듈 오염도 추정을 위한 반사광을 이용한 유리표면 오염도 측정 센서(이하 오염도 측정센서)에 관한 것이다.
이를 실현하기 위한 본 발명의 장치는,
일정 주파수로 변조한 신호를 반사판에 송신하면 반사된 광 신호를 수신부에서 수신하여 변조된 신호만 검파부에서 검파하고, AD컨버터(ADC)에서 디지털 신호로 변환된 데이터를 제어부에서 설정된 일정수준의 값을 초과하면 제어부의 통신(유무선)장치를 통해 관리센터에 태양광 발전소의 세척시점을 선제적으로 알려 태양광 발전의 효율적인 관리에 도움을 주는 오염도 측정센서이다.

Description

태양광 모듈 오염도 추정을 위한 반사광을 이용한 유리표면 오염도 측정센서{Glass surface pollution level measurement sensor which using reflected light for pollution estimate of PV Module}

본 발명은 태양광 발전소에서 눈, 비, 황사, 미세먼지 등의 오염물질에 의해서 태양광 모듈들 전체에 오염되어 태양광 발전 효율을 저하시키는 원인 중의 하나인 오염의 정도를 신속히 판별하고 태양광 모듈의 세척시점을 알려 태양광발전소의 효율적인 관리를 할 수 있도록 하는 오염도 측정센서에 관한 것이다.

태양광의 발전에서 발전량 감소의 여러 가지 원인들이 있지만 가장 큰 원인 중의 하나는 눈, 비, 황사, 미세먼지 등에 의한 태양광모듈의 오염이다. 이를 방치한 경우에 8 ~ 15% 정도의 발전량 감소가 일어난다.

현 태양광 발전소 모니터링 시스템에서는 일사량계를 통한 발전량을 감시하기도 하지만, 일사량계 자체도 오염으로 인한 일사량 측정 데이터의 오류가 있을 수 있고 정확히 어떤 원인에 의한 발전량의 감소인지를 정확하게 인지할 수 없고 또한 모든 태양광 모듈들을 직접적으로 상시 오염도를 측정할 수 없어 태양광의 발전소의 관리에는 여전히 효율적이지 못 한 점이다. 또한 발전량의 감소는 발전사업자에게 직접적인 금전 손실로 다가오지만 비전문가인 일반 태양광발전사업자들은 태양과의 발전량이 정상인지 비정상인지 알기가 쉽지 않다. 그리고 대부분의 태양광발전소는 무인관리 시스템으로 외주 관리업체에 정기기적인 방문위탁관리를 하고 있다. 이런 외주 관리업체에 의한 관리는 적극적이고 신속한 관리를 할 수 없는 문제점을 가지고 있다.

본 발명은 태양광발전소의 기존의 모니터링 방법에 더 효율적인 관리를 할 수 있도록 고안된 것으로 관리 인식 부족으로 방치되거나, 정기적으로 때가 되면 태양광모듈을 세척하는 것이 아니라 태양광모듈의 오염상태를 정확히 파악하여 관리자나 발전사업자에게 세척시점을 알려 태양광발전소의 능동적이고 효율적인 관리에 도움을 주는 데 목적이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 오연도 측정센서는 일정주파수로 변조한 신호를 설정된 크기로 증폭하여 적외선 광원을 송신하는 송신부; 송신부로부터 발사된 적외선 광원이 오염의 정도에 따라 반사시키는 반사판; 포토센서로부터 입력된 신호를 설정된 값으로 증폭하고 포토센서의 포화를 방지하기 위한 주변광을 제거장치로 이루어진 수신부; 변조된 신호만을 추출하기 위해서 위상 동기 된 기준신호로 검파하고 검파된 신호에서 AC신호를 제거하여 측정이 가능한 DC전압만 통과 시키는 로패스 필터로 구성된 검파부; 위의 DC전압 신호를 디지털신호를 바꾸는 AD컨버터(ADC); 변조신호의 검파부의 기준신호위상 등의 제어를 수행하고 측정된 데이터를 기 설정된 값과 비교, 판단하여 태양광모듈 오염의 상태를 통신(유무선)장치를 통해 발전사업자와 관리센터로 세척 시점을 알리는 제어부; 로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 변조된 적외선 광원의 반사량을 상시 기 설정된 데이터와 분석함으로써 태양광발전소 무인관리 시스템을 보완하고 태양광모듈 오염에 의한 태양광발전량 저하로 판별되면 신속하게 태양광 모듈을 세척할 시점을 알려 발전량 관리에 도움을 주는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 태양광 모듈 오염도 측정 장치의 연결 구성도
도 2는 본 발명에 따른 태양광 모듈 오염도 측정 장치의 상세 구성도

이하, 본 발명의 구체적으로 설명하기 위해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 살펴보기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 태양광 모듈 오염도 측정 장치의 연결 구성도이고 도 2는 본 발명에 따른 태양광 모듈 오염도 측정 장치의 상세 구성도이다.

먼저, 도 1의 구성을 살펴보면, 제어부(60)에서 일정 주파수로 변조한 신호를 일정한 각으로 적외선 광원을 반사판(20)에 송신하는 송신부(70)와, 외부에 태양광 모듈과 동일한 방향과 각으로 설치되어 비, 눈, 황사, 미세먼지 등과 같은 오염물질들로부터 태양광 모듈과 같이 오염되고 송신부(70)에서 송신한 적외선 변조신호를 오염의 정도 따라 반사된 광량을 달리하는 반사판(20)과, 반사판(20)의 오염상태에 따라 반사되어 온 반사광 신호를 수신하는 수신부(30)와, 수신부(30)에 반사 광변조신호와 더불어 반사판을 통해서 입력된 다양한 광 신호들을 속에서 일정주파수로 변조한 신호만을 검출하기 위해서 변조신호와 동일 주파수의 기준신호로 동기 시켜 측정하고자 하는 신호와 기준신호의 주파수 차이에 의해서 외부의 노이즈를 제거하고 추출하는 검파부(40)와, 검파부(40)에서 노이즈를 제거하고 검출한 신호를 디지털신호로 변환시키는 AD컨버터(ADC)(50)와, 오염도를 판단하고 제어신호 및 변조신호와 기준신호를 만드는 제어부(60)로 구성되어 있다.

상기의 송신부(70)는 상기의 변조신호발생장치(62)에서 일정 주파수로 변조된 신호를 일정 비율로 설정된 이득으로 증폭하는 증폭장치(72)와, 증폭된 변조신호를 상기한 반사판(20)에 일정 각도로 송신하는 적외선 광원(71)으로 구성되어 있다.

상기의 반사판(20)은 송신부(70)의 적외선 광원(71)으로 부터 발사된 신호를 태양광 모듈과 동일한 방향과 각으로 태양광 발전소의 실외에 설치하여 반사판(20) 외부면의 오염상태에 따라 크기를 달리하는 신호를 수신부(30)의 포토센서(31)로 반사시키는 역할을 한다.

상기의 수신부(30)는 반사판(20)으로부터 들어온 신호를 수신하는 포토센서(31)와, 미세한 포토센서(31)의 신호를 증폭하는 프리앰프(32)와, 햇빛이나 기타의 강한 주변광으로부터 포토센서(31)의 포화를 방지하는 주변광제거장치(33)를 포함하여 구성하는 것이 바람직하다.

상기의 검파부(40)는 제어부(60)의 위상변이장치(63)에서 동기화된 기준신호를 사용하여 수신부(30)에서 입력된 다양한 신호들 중에서 설정된 변조신호만을 검출하는 검파장치(41)와, 검파장치(41)에서 검파한 신호에서 DC 전압만을 통과 시키는 로패스필터(42)를 포함하여 구성되어 있다.

상기의 제어부(60)은 신호디지털변화부(ADC)(50)으로부터 입력된 신호를 데이터 수집 및 분석장치(61)에서 기 설정된 데이터와 비교하여 태양광 모듈의 오염의 상태와 세척 시점을 통신(유무선)장치(64)를 이용하여 발전사업자와 관리센터에 알린다. 또한 설정된 주파수의 변조신호를 변조신호발생장치(62)를 이용하여 생성하고 상기 검파부(40)의 동기기준신호를 위상변이장치(63)를 통해서 동기화하도록 구성되어 있다.

이와 같은 구성으로 이루어진 본 발명을 태양광모듈과 같이 동일한 각으로 발전소 내의 옥외에 설치하여 태양광모듈의 눈, 비, 황사, 미세먼지 등의 기타 오염물질들로부터 오염된 상태를 상시 감시하고 실시간으로 관리센터 알림으로써 태양광발전량의 저하를 줄이고 무인감시 시스템의 효율성을 높인다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 설명하였지만, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않고, 이하의 특허 청구 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

-

Claims (6)

1. 태양광 발전소 내의 옥외에 태양광 모듈과 동일한 각도로 설치하고 변조된 적외선을 송신하면 반사판에서 반사된 광 신호를 측정하여 눈, 비, 황사, 미세먼지 기타 오염 물질 등으로 오염된 정도를 판별, 태양광 모듈 세척시점을 알려 주는 오염도 측정센서에 있어서,
   
   제어신호를 생성하여 변조신호발생장치로부터 일정 주파수의 변조신호를 발생시키고 검파부의 기준신호의 위상을 변조하여 동기 시키는 위상변이장치와 AD컨버터(ADC)로 부터 입력된 신호를 판별하는 데이터 수집 및 분석장치, 이를 이용한 분석 결과를 관리 센터로 알리는 통신(유무선)장치로 구성된 제어부;
   
   상기 제어부의 변조신호발생장치로부터 일정 주파스로 변조된 신호는 증폭장치를 통해 일정크기의 신호로 증폭시키고 일정 각으로 반사판에 적외선 광원을 사용하여 송신하는 송신부;
   
   상기 송신부로부터 송신된 적외선 광 신호를 반사시키는 반사판;
   
   상기 반사판으로부터 반사되어 온 광 적외선 신호를 수신하는 수신부;
   
   상기 수신부로부터 다양한 주변광 잡음과 더불어 입력된 신호 중에서 일정 주파수로 변조한 신호만을 추출하기 위해서 상기 제어부의 위상변이장치로 동기화시킨 기준신호로 변조 신호만을 검파하는 검파부;
   
   상기 검파부로부터 들어온 아날로그 신호를 상기 제어부의 데이터 수집 및 분석장치에서 인식할 수 있는 디지털신호를 바꾸어 제어부로 보내는 AD컨버터(ADC);로 이루어진 것을 특징으로 하는 오염도 측정센서.
2. 상기 송신부는 제어부의 변조신호발생장치로부터 일정 주파수로 변조된 신호를 증폭하는 증폭장치;
   증폭신호를 송신하는 적외선 광원; 으로 이루어진 것을 특징으로 하는 오염도 측정센서.
3. 제1항에 있어서,
   
   상기 반사판은 태양의 반대편 송신부에서 출력한 변조신호가 반사판의 오염의 정도에 따라 반사량을 달리하는 것을 특징으로 하는 오염도 측정센서.
4. 제1항에 있어서,
   
   상기 수신부는 수신부 포토센서 포화 방지를 위한 주변광제거장치;
   이를 이용 외부의 강한 주변광을 제거하고 반사판으로부터 입력된 광 신호를 증폭하는 프리앰프; 로 이루어진 것을 특징으로 하는 오염도 측정센서.
5. 제1항에 있어서,
   
   상기 검파부는 수신부에서 입력된 신호 중에서 측정하고자 하는 신호와 기준신호의 주파수 차이에 의해서 외부의 노이즈를 제거하고 추출하기 위해서 제어부의 위상변이장치에서 동기 시킨 기준신호로 변조된 신호만을 검파하는 검파장치; 검파된 신호를 AC신호를 제거하고 DC 전압 성분만 통과시키는 로패스 필터; 로 이우어진 것을 특징으로 하는 오염도 측정센서.
6. 제1항에 있어서,
   
   상기 검파부는 수신부에서 입력된 신호 중에서 측정하고자 하는 신호와 기준신호의 주파수 차이에 의해서 외부의 노이즈를 제거하고 추출하기 위해서 제어부의 위상변이장치에서 동기 시킨 기준신호로 변조된 신호만을 검파하는 검파장치; 검파된 신호를 AC신호를 제거하고 DC 전압 성분만 통과시키는 로패스 필터; 로 이우어진 것을 특징으로 하는 오염도 측정센서.

Images