KR20160048276A - 태양광 패널 감시용 무인 비행체 및 그의 정밀 위치 이동 방법 - Google Patents

태양광 패널 감시용 무인 비행체 및 그의 정밀 위치 이동 방법 Download PDF

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Abstract

검사 대상 태양광 패널을 촬영하기 위한 위치로 무인 비행체를 이동시키는 과정에서 GPS 정보 및 영상 정보를 함께 이용함으로써 검사 대상 태양광 패널을 촬영하기 위한 정밀한 위치 이동이 가능한 태양광 패널 감시용 무인 비행체 및 그의 정밀 위치 이동 방법이 개시된다. 상기 태양광 패널 감시용 무인 비행체는, 무인 비행체의 전후, 좌우 및 상하 기동을 위한 동력을 제공하는 동력 제공 수단; GPS 신호를 수신하여 상기 무인 비행체의 현재 위치 정보를 생성하는 GPS 부; 상기 사전 설정된 위치 좌표와 상기 GPS부의 현재 위치 정보가 일치하는 위치에서 상기 무인 비행체의 하부 영상을 촬영하는 카메라; 상기 카메라에서 촬영된 상기 하부 영상을 분석하여 상기 하부 영상과 사전 설정된 검사 대상 태양광 패널의 식별 영상을 비교하여 상호 일치 여부를 판단하는 영상 판단부; 및 상기 GPS 부의 현재 위치 정보를 참조하여 검사 대상 태양광 패널에 대해 사전 설정된 위치 좌표로 이동하도록 상기 동력 제공 수단을 제어하며, 상기 사전 설정된 위치 좌표와 상기 GPS부의 현재 위치 정보가 일치하는 경우 상기 영상 판단부에 의해 상기 하부 영상이 상기 식별 영상과 일치하는 것으로 판단되도록 상기 동력 제공 수단을 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

태양광 패널 감시용 무인 비행체 및 그의 정밀 위치 이동 방법{UNMANNED AIR VEHICLE FOR MONITORING SOLAR CELL PANEL AND ACCURATE MOVING METHOD OF THE SAME}
태양광 패널 감시용 무인 비행체 및 그의 정밀 위치 이동 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 검사 대상 태양광 패널을 촬영하기 위한 위치로 무인 비행체를 이동시키는 과정에서 GPS 정보 및 영상 정보를 함께 이용함으로써 검사 대상 태양광 패널을 촬영하기 위한 정밀한 위치 이동이 가능한 태양광 패널 감시용 무인 비행체 및 그의 정밀 위치 이동 방법에 관한 것이다.
최근 석유나 석탄과 같은 화석 에너지를 대체하는 친환경 에너지원으로 태양광 발전에 대한 관심과 기술 개발이 활발하게 이루어지고 있다. 태양광 발전은 수광한 태양광을 전기 에너지로 변환하는 솔라셀을 이용하여 에너지를 생산하는 것으로, 복수의 솔라셀을 배열한 태양광 패널을 태양광을 채광하기 좋은 위치에 설치하여 에너지를 생산하고 있다.
일반적으로, 태양광 패널은 많은 에너지 생산을 위해 매우 넓은 구역에 다수 설치되거나, 태양광을 채광하기 좋은 건물의 옥상이나 지붕 등에 설치된다. 따라서, 태양광 패널의 이상 동작이나 고장을 검사하는데 있어, 관리자가 직접 솔라셀 패널을 검사하는 것은 매우 어렵고 위험한 작업이 될 수 있다.
이러한 태양광 패널의 검사를 위해서 다양한 기술이 도입되고 있는데, 그 중 하나가 태양광 패널이 설치된 위치로 카메라가 설치된 무인 비행체를 띄워 상공에서 태양광 패널을 촬영한 영상을 분석하여 검사하는 기법이다.
종래에 무인 비행체를 이용한 태양광 패널 검사 기법은 대상이 되는 태양광 패널이 설치된 위치로 무인 비행체를 이동시키는 과정에서 단순히 GPS 정보를 이용하였다. GPS 정보를 이용하는 경우 오차가 수 미터 내지 수십 미터까지 발생하여 검사 대상의 태양광 패널을 원하는 위치에서 정확하게 촬영하는 것이 불가능하다.
따라서, 당 기술분야에서는 무인 비행체를 이용하여 태양광 패널을 검사하는 과정에서 태양광 패널의 영상을 촬영하고자 하는 위치로 정확하고 정밀하게 무인 비행체를 이동시키는 기술이 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은, 태양광 패널 감시용 무인 비행체를 사전 설정된 영상 촬영 위치로 이동시키는데 있어서, GPS 정보와 함께 영상 촬영 위치 주변의 영상 데이터를 분석함으로써 태양광 패널을 감시하기 위한 영상 촬영 위치로 정확하게 무인 비행체를 이동 시킬 수 있는 태양광 패널 감시용 무인 비행체 및 그의 정밀 위치 이동 방법을 제공하는 것을 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서 본 발명은,
상공에서 태양광 패널을 촬영하여 태양광 패널의 불량 여부를 감시하는 태양광 패널 감시용 무인 비행체에 있어서,
상기 무인 비행체의 전후, 좌우 및 상하 기동을 위한 동력을 제공하는 동력 제공 수단;
GPS 신호를 수신하여 상기 무인 비행체의 현재 위치 정보를 생성하는 GPS 부;
상기 사전 설정된 위치 좌표와 상기 GPS부의 현재 위치 정보가 일치하는 위치에서 상기 무인 비행체의 하부 영상을 촬영하는 카메라;
상기 카메라에서 촬영된 상기 하부 영상을 분석하여 상기 하부 영상과 사전 설정된 검사 대상 태양광 패널의 식별 영상을 비교하여 상호 일치 여부를 판단하는 영상 판단부; 및
상기 GPS 부의 현재 위치 정보를 참조하여 검사 대상 태양광 패널에 대해 사전 설정된 위치 좌표로 이동하도록 상기 동력 제공 수단을 제어하며, 상기 사전 설정된 위치 좌표와 상기 GPS부의 현재 위치 정보가 일치하는 경우 상기 영상 판단부에 의해 상기 하부 영상이 상기 식별 영상과 일치하는 것으로 판단되도록 상기 동력 제공 수단을 제어하는 제어부
를 포함하는 태양광 패널 감시용 무인 비행체를 제공한다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 식별 영상은 상기 검사 대상 태양광 패널의 시각적 특징점을 포함하며, 상기 영상 판단부는 상기 하부 영상에서 상기 시각적 특징점에 대응되는 영역을 검출하고, 상기 식별 영상에 포함된 시각적 특징점과 상기 하부 영상에서 검출된 대응되는 영역을 비교하여 상호 일치 여부를 판단할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 시각적 특징점은, 상기 검사 대상 태양광 패널의 프레임 형상, 상기 프레임의 에지, 상기 프레임의 코너 및 상기 검사 대상 태양광 패널에 포함된 솔라셀 배열 패턴 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 카메라의 촬영 각도를 변경하는 카메라 각도 조정부를 더 포함하며, 상기 제어부는 상기 사전 설정된 위치 좌표와 상기 GPS부의 현재 위치 정보가 일치하는 위치에서 상기 카메라의 촬영 각도를 지면에 수직인 방향이 되도록 상기 카메라 각도 조정부를 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제어부는, 상기 영상 판단부에 의해 상기 하부 영상이 상기 식별 영상과 일치하는 것으로 판단된 경우, 상기 무인 비행체가 상기 검사 대상 태양광 패널의 수광면에서 사전 설정된 거리만큼 이격되도록 상기 동력 제공 수단을 제어하여 상기 검사 대상 태양광 패널의 검사 영상 촬영 위치를 결정하며, 상기 검사 영상 촬영 위치에서 상기 카메라의 촬영 방향과 지면에 수평한 면이 형성하는 제1 각도를 상기 검사 대상 태양광 패널이 지면과 형성하는 제2 각도에 따라 변경되도록 상기 카메라 각도 조정부를 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제어부는, 상기 제1 각도와 상기 제2 각도의 합이 100 ° 내지 170 °가 되도록 상기 카메라 각도 조정부를 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태는, 상기 검사 영상 촬영 위치에서 상기 카메라와 동일한 촬영 각도를 갖도록 상기 카메라 각도 조정부에 의해 촬영 각도가 조정되며, 상기 검사 대상 태양광 패널의 검사용 영상을 촬영하는 열화상 카메라를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 검사용 영상을 분석하여 상기 검사 대상 태양광 패널의 불량 여부를 판단하는 불량 판단부를 더 포함할 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 다른 수단으로서 본 발명은,
상공에서 태양광 패널을 촬영하여 태양광 패널의 불량 여부를 감시하는 태양광 패널 감시용 무인 비행체의 위치 이동 방법에 있어서,
GPS에 의한 현재 위치 정보를 참조하여 검사 대상 태양광 패널에 대해 사전 설정된 위치 좌표로 이동하는 단계;
상기 사전 설정된 위치 좌표와 상기 GPS에 의한 현재 위치 정보가 일치하는 위치에서 이동을 중단하고 하부 영상을 촬영하는 단계;
상기 촬영하는 단계에서 촬영된 상기 하부 영상을 분석하여 상기 하부 영상과 사전 설정된 검사 대상 태양광 패널의 식별 영상을 비교하여 상호 일치 여부를 판단하는 단계; 및
상기 판단하는 단계에서 상기 하부 영상이 상기 식별 영상과 일치하는 것으로 판단할 때까지 상기 무인 비행체의 위치를 이동시키고 상기 촬영하는 단계 및 판단하는 단계를 반복하는 단계
를 포함하는 태양광 패널 감시용 무인 비행체의 위치 이동 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 식별 영상은 상기 검사 대상 태양광 패널의 시각적 특징점을 포함하며, 상기 판단하는 단계는 상기 하부 영상에서 상기 시각적 특징점에 대응되는 영역을 검출하고, 상기 식별 영상에 포함된 시각적 특징점과 상기 하부 영상에서 검출된 대응되는 영역을 비교하여 상호 일치 여부를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 시각적 특징점은, 상기 검사 대상 태양광 패널의 프레임 형상, 상기 프레임의 에지, 상기 프레임의 코너 및 상기 검사 대상 태양광 패널에 포함된 솔라셀 배열 패턴 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 하부 영상을 촬영하는 단계는, 상기 사전 설정된 위치 좌표와 상기 GPS부의 현재 위치 정보가 일치하는 위치에서 상기 하부 영상을 촬영하는 카메라의 촬영 각도를 지면에 수직인 방향이 되도록 조정하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태는, 상기 판단하는 단계에서 상기 하부 영상이 상기 식별 영상과 일치하는 것으로 판단된 경우, 상기 검사 대상 태양광 패널의 수광면에서 사전 설정된 거리만큼 이격되도록 상기 무인 비행체를 이동시켜 상기 검사 대상 태양광 패널의 검사 영상 촬영 위치를 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이 실시형태에서, 상기 검사 영상 촬영 위치를 결정하는 단계는, 상기 검사 영상 촬영 위치에서 상기 카메라의 촬영 방향과 지면에 수평한 면이 형성하는 제1 각도를 상기 검사 대상 태양광 패널이 지면과 형성하는 제2 각도에 따라 변경되도록 조정하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제2 각도에 따라 변경되도록 조정하는 단계는, 상기 제1 각도와 상기 제2 각도의 합이 100 ° 내지 170 °가 되도록 상기 제1 각도를 조정하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태는, 상기 검사 영상 촬영 위치에서 상기 제1 각도로 상기 검사 대상 태양광 패널의 검사용 열화상을 촬영하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태는, 상기 검사용 열화상을 분석하여 상기 검사 대상 태양광 패널의 불량 여부를 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, GPS 신호를 기반으로 한 항법 제어를 통해 사전 설정된 검사 대상 태양광 패널의 위치 좌표로 이동한 후, GPS 신호에 의한 위치 결정 과정에서 발생하는 오차를 수정하기 위해 카메라에 의해 촬영된 영상과 사전에 저장된 검사 대상 태양광 패널의 식별 영상을 비교하여 다시 정확한 검사 영상의 촬영위치를 결정하는 과정을 수행함으로써 태양광 패널 감시용 무인 비행체가 더욱 정밀한 검사 영상 촬영 위치를 결정할 수 있게 한다.
또한, 본 발명에 따르면, 태양광 패널 자체의 영상을 이용하여 검사 영상 촬영 위치를 결정하므로 별도의 촬영 위치를 결정하기 위한 표식을 필요로 하지 않으며, 연속적인 태양광 패널의 검사를 반복하는 과정에서 무인 비행체에 문제가 발생하여 검사 과정이 중단된 경우에도, 추후 검사 과정 재개 시 검사가 중단된 위치로 용이하게 이동이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 태양광 패널 감시용 무인 비행체의 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 태양광 패널 감시용 무인 비행체의 위치 이동 방법을 도시한 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 태양광 패널 감시용 무인 비행체의 이동 방법에서 카메라의 하부 영상 촬영 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 태양광 패널 감시용 무인 비행체의 이동 방법에서 감시 대상 태양관 패널의 검사 영상을 촬영하는 단계를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명되는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시형태는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 정의되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의 내려진 것으로, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로, 본 발명의 기술적 구성요소를 한정하는 의미로 이해되어서는 아니 될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 태양광 패널 감시용 무인 비행체의 블록 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 태양광 패널 감시용 무인 비행체(10)는, 동력 제공 수단(11), GPS 부(12), 카메라(13), 영상 판단부(14) 및 제어부(15)를 포함하여 구성될 수 있다. 이에 더하여, 본 발명의 일 실시형태에 따른 태양광 패널 감시용 무인 비행체(10)는, 카메라 각도 조정부(16), 열화상 카메라(17), 불량 판단부(18) 및 센서부(19)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
동력 제공 수단(11)은 태양광 패널 감시용 무인 비행체(10) 상하, 좌우, 전후 이동을 위한 동력을 제공하는 수단으로, 예를 들어 전기 모터나 내연 기관 등이 될 수 있다. 예를 들어, 복수의 프로펠러를 적용한 멀티콥터의 경우 복수의 프로펠러를 각각 회전시키기 위해 각각의 프로펠러에 마련된 전기 모터가 동력 제공 수단이 될 수 있다(11). 동력 제공 수단(11)은 후술하는 제어부(15)에 의해 제공하는 동력의 크기가 제어될 수 있다.
GPS 부(12)는 복수의 GPS 위성으로부터 GPS 신호를 수신하여 현재 무인 비행체(10)의 위치 정보를 생성한다. GPS 부(12)는 지구 상공에서 정해진 궤도를 따라 지구 주위를 공전하면서 자신의 천체 위치와 시스템 시간을 포함하는 GPS 신호를 브로드캐스팅 하는 적어도 4개의 GPS 위성으로부터 동시에 GPS 신호를 수신하고, 수신된 GPS 신호들의 상대적인 도착 시간들을 계산하여 정확한 시간과 자신이 설치된 무인 비행체(10)자신의 위치를 결정할 수 있다.
카메라(13)는 태양광 패널 감시용 무인 비행체(10) 상공에 떠 있는 상태에서 검사 대상이 되는 태양광 패널의 영상을 촬영한다. 특히, 카메라(13)는 사전 설정된 위치 좌표와 GPS 부(12)에서 생성한 현재 위치 정보가 일치하는 위치에서 무인 비행체(10)의 하부 영상을 촬영할 수 있다.
카메라(13)는 통상적인 디지털 화상 및 동영상을 생성하는 디지털 카메라 또는 열화상을 촬영하는 열화상 카메라가 적용될 수 있다.
영상 판단부(14)는, 카메라(13)에서 촬영된 무인 비행체(10) 하부 영상을 분석하여 하부 영상과 사전 설정된 검사 대상 태양광 패널의 식별 영상을 비교하여 상호 일치 여부를 판단할 수 있다. 영상 판단부(14)의 내부 또는 외부에 마련된 메모리(미도시)에는 항공 촬영을 통해 검사를 하고자 하는 태양광 패널의 식별 영상이 저장될 수 있으며, 영상 판단부(14)는 GPS 부(12)의 위치 정보에 따라 이동한 후 카메라(13)에 의해 촬영된 무인 비행체(10) 하부 영상을 제공받아 이를 분석하여 사전 저장한 식별영상과 일치되는 부분이 있는지 판단할 수 있다.
특히, 영상 판단부(14)는 카메라에 의해 촬영된 하부 영상에서 시각적 특징점에 대응되는 영역을 검출하고, 식별 영상에 포함된 시각적 특징점과 하부 영상에서 검출된 대응되는 영역을 비교하여 상호 일치 여부를 판단할 수 있다. 시각적 특징점은 검사 대상 태양광 패널의 프레임 형상, 프레임의 에지, 프레임의 코너 및 검사 대상 태양광 패널에 포함된 솔라셀 배열 패턴 중에 해당 검사 대상 태양과 패널이 갖는 고유의 형상이 될 수 있는 것을 선택적으로 적용할 수 있다.
제어부(15)는 GPS 부(12)의 현재 위치 정보를 참조하여 검사 대상 태양광 패널에 대해 사전 설정된 위치 좌표로 이동하도록 동력 제공 수단(11)을 제어한다. 제어부(15)는 GPS 부(12)의 현재 위치 정보가 사전 설정된 검사 대상 태양광 패널의 위치 좌표와 일치하도록 동력 제공 수단(11)을 제어하는데, 이 과정에서 지자계 센서, 고도 센서, 가속도 센서 등을 포함하는 센서부(19)에서 검출된 각종 항법제어를 위한 정보들을 활용하여 동력 제공 수단(11)을 제어하는 항법 제어 과정을 수행할 수 있다.
또한, 제어부(15)는 사전 설정된 위치 좌표와 GPS부의 현재 위치 정보가 일치하는 경우 이동을 중단하고 카메라(13) 및 영상 판단부(13)의 동작을 개시하도록 제어하며, 영상 판단부(13)에 의해 촬영된 무인 비행체(10)의 하부 영상이 식별 영상과 일치하는 것으로 판단되도록 동력 제공 수단(10)을 제어함으로써 추가적인 검사 위치 결정 과정이 수행되게 한다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시형태에 따른 태양광 패널 감시용 무인 비행체는 GPS 신호를 기반으로 한 항법 제어를 통해 사전 설정된 검사 대상 태양광 패널의 위치 좌표로 이동한 후, GPS 신호에 의한 위치 결정 과정에서 발생하는 오차를 수정하기 위해 카메라(13)에 의해 촬영된 영상과 사전에 저장된 검사 대상 태양광 패널의 식별 영상을 비교하여 다시 정확한 검사 영상의 촬영위치를 결정함으로써 더욱 정밀한 검사 영상 촬영 위치를 결정할 수 있다.
한편, 카메라 각도 조정부(16)는 무인 비행체(10)에 설치된 카메라(13) 및 후술하는 열화상 카메라(17)의 촬영 각도를 조정하기 위한 요소이다. 카메라 각도 조정부(16)는 제어부(15)에서 제공되는 제어 신호에 따라 카메라(13) 및 열화상 카메라(17)의 촬영각도를 조정할 수 있다. 카메라 각도 조정부(16)는 카메라(13) 및 열화상 카메라(17)의 일단에 축을 형성하여 회전력을 제공하는 모터(미도시) 및 모터의 구동회로(미도시)를 포함할 수 있다.
열화상 카메라(17)는 검사 대상 태양광 패널의 중심에서 수직인 위치가 결정된 후 해당 위치에서 검사 대상이 되는 태양광 패널에 대한 적외선 열화상을 촬영한다. 카메라(13)가 흑백 또는 컬러 영상을 촬영하는 일반적인 디지털 카메라가 적용된 경우, 검사 대상 태양광 패널의 표면 온도 촬영을 위해 추가적으로 열화상 카메라 (17)가 구비될 수 있다. 카메라(13)가 열화상 카메라이거나 일반 영상 및 열화상을 함께 촬영할 수 있는 겸용 카메라인 경우 별도의 열화상 카메라(17)는 생략될 수도 있으며, 이 경우에 열화상 카메라(17)는 카메라(13)를 지칭하는 것으로 이해되어야 할 것이다.
불량 분석부(18)는 카메라(13) 또는 열화상 카메라(17)에서 촬영된 적외선 열화상을 분석하여 검사 대상 태양광 패널의 이상 또는 고장 여부를 판단할 수 있다. 불량 분석부(18)는 열화상에 촬영된 태양광 패널의 일부 영역이 주변 영역보다 과도하게 높은 온도 또는 낮은 온도를 나타내는 경우 불량이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
본 발명은 전술한 것과 같은 구성을 갖는 태양광 패널 감시용 무인 비행체의 정밀 이동 방법도 제공한다. 이하에서 이루어지는 태양광 패널 감시용 무인 비행체의 이동 방법에 대한 상세한 설명을 통해 상술한 구성의 태양광 패널 감시용 무인 비행체의 작용이 설명될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 태양광 패널 감시용 무인 비행체의 이동 방법을 도시한 블록도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 태양광 패널 감시용 무인 비행체의 이동 방법은, 태양광 패널 감시용 무인 비행체가 이륙 지점에서 검사 대상 태양광 패널로 이동하는 단계(S11)로서, 태양광 패널 감시용 무인 비행체(10)의 제어부(15)는 GPS 부(12)에서 생성된 현재 무인 비행체(10)의 위치 정보와 사전 설정된 검사 대상 태양광 패널의 위치 좌표를 상호 비교하교, GPS 부(12)의 위치 정보 및 사전 설정된 위치 좌표가 상호 동일해지도록 수신기, 지자계 센서, 고도 센서, 가속도 센서 등을 포함하는 센서부(19)에서 검출된 각종 항법제어를 위한 정보들을 활용한 항법 제어를 수행함으로써 검사 대상 태양광 패널에 대해 설정된 위치 좌표까지 이동할 수 있다.
이어, 태양광 패널 감시용 무인 비행체(10)의 현재 위치 정보와 사전 설정된 검사 대상 태양광 패널의 위치정보가 일치하는 지점에서 이동을 중지하고 카메라(13)는 해당 위치에서 무인 비행체(10) 하부 영상을 촬영한다(S13).
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 태양광 패널 감시용 무인 비행체의 이동 방법에서 카메라의 하부 영상 촬영 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 3에 도시한 것과 같이, 하부 영상을 촬영하는 단계(S13)에서, 제어부(15)는 카메라 각도 조정부(16)를 제어하여 카메라(13)의 촬영 각도를 지면에 수직(θ1=90°)이 되도록 조정한 후 하부 영상을 촬영한다. 이는 이후의 영상 비교 판단과정(S14)에서 촬영한 하부 영상과 사전 설정된 식별 영상을 비교할 때 정확한 촬영 위치를 특정하기 위한 기준을 마련하기 위한 것이다. 즉, 수직이 아닌 각도로 촬영하는 경우 카메라의 촬영 각도에 따른 하부 영상들의 차이가 거의 없으므로 이후 비교 과정(S14)에서 촬영한 하부 영상과 사전 저장된 식별 영상이 일치하는 지점을 일정하게 특정하기 어렵다. 따라서, 본 발명의 일 실시형태에서는 GPS 정보를 이용한 위치 이동이 이루어진 후 카메라(13)의 각도를 수직으로 설정하여 하부 영상을 촬영하고(S13), 사전 저장된 식별 영상과 촬영된 하부 영상을 비교하는 과정(S14)을 수행하여 일치하는 위치를 정확하게 특정하고자 한다. 사전 저장된 식별 영상 역시 사전에 비행체를 이용하여 특정 위치에서 카메라 촬영 각도를 지면에 수직으로 설정하여 촬영된 영상에 의해 결정된 것임은 물론이다.
이어, 영상 판단부(14)는 촬영하는 단계(S13)에서 촬영된 하부 영상을 분석하여 하부 영상과 사전 설정된 검사 대상 태양광 패널의 식별 영상을 비교하여 상호 일치 여부를 판단한다(S14).
단계(S14)에서 영상 판단부(14)의 내부 또는 외부 메모리에 사전 저장되는 식별 영상은 검사 대상 태양광 패널의 시각적 특징점을 포함할 수 있다. 단계(S14)에서 영상 판단부(14)는 하부 영상에서 시각적 특징점에 대응되는 영역을 검출하고, 사전 저장된 식별 영상에 포함된 시각적 특징점과 하부 영상에서 검출된 대응되는 영역을 비교하여 상호 일치 여부를 판단할 수 있다. 시각적 특징점은, 검사 대상 태양광 패널(20)의 프레임 형상, 상기 프레임의 에지, 상기 프레임의 코너 및 상기 검사 대상 태양광 패널에 포함된 솔라셀 배열 패턴 중 적어도 하나가 될 수 있다.
단계(S14)에서, 영상 판단부(14)가 하부 영상에서 시각적 특징점에 대응되는 영역을 검출하는 과정에서는, 디지털 영상에서 윤곽선을 추출하는 기법, 추출된 윤곽선에 대한 세선화 기법, 디지털 영상을 이진화하는 기법, 또는 패턴 대조 기법 등이 필요에 따라 적용될 수 있다.
판단하는 단계(S14)에서 하부 영상이 식별 영상과 일치하지 않는 것으로 판단된 경우, 단계(S15)에서 제어부(15)는 동력 제공 수단(11)을 제어하여 사전 설정된 거리만큼 무인 비행체가 전후, 좌우 또는 상하로 이동 시킨다. 제어부(15)는 태양광 패널에 대응되는 사각형의 형상에 따라 이동 방향을 결정할 수 있으며, 이동 거리는 사전에 일정 단위로 결정될 수 있다. 제어부(15)의 이동방향 및 이동거리 제어에는 센서부(19)에 구비된 각종 위치 센서들이 활용될 수 있다.
단계(S13), 단계(S14) 및 단계(S15)는 단계(S14)의 판단 결과 카메라(13)에 의해 촬영된 하부 영상이 사전 설정된 식별 영상과 일치하는 것으로 판단될 때까지 반복될 수 있다.
판단하는 단계(S14)에서 하부 영상이 식별 영상과 일치하는 것으로 판단된 경우, 검사 대상 태양광 패널에 대한 검사 영상을 촬영하고 이상 또는 고장 여부를 판단하는 단계가 수행될 수 있다. 검사 대상 태양광 패널에 대한 검사 영상을 촬영하고 이상 또는 고장 여부를 판단하는 단계는 단계(S16), 단계(S17) 및 단계(S18)를 포함할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 태양광 패널 감시용 무인 비행체의 이동 방법에서 감시 대상 태양관 패널의 검사 영상을 촬영하는 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 4에 도시한 것과 같이, 판단하는 단계(S14)에서 카메라(13)에 의해 촬영된 하부 영상이 사전 저장된 식별 영상과 일치하는 것으로 판단된 경우, 제어부(15)는 무인 비행체(10)가 검사 대상 태양광 패널(20)의 수광면에서 사전 설정된 거리(d)만큼 이격되도록 동력 제공 수단(11)을 제어한다(S16). 전술한 하부 영상 촬영 단계(S13)에서는 검사 대상 태양광 패널의 수직 상부에서 영상을 촬영하여 위치 판단이 이루어지고 태양광 패널(20)은 지면과 소정 각도(θ2)로 기울어져 설치되므로, 태양광 패널(20)의 수광면을 정확하게 촬영하기 위해서는 수광면이 바라보는 방향에서 멀어지도록 무인 비행체(10)를 이동시켜야 한다. 이 때, 무인 비행체(10)가 상공에 떠 있는 높이는 검사 대상 태양광 패널(20)이 설치된 높이(H1) 보다 소정 높이(H2)만큼 더 높아야 함은 물론이다.
이어, 검사 대상 태양광 패널(20)의 검사 영상(열화상)을 촬영하기 위한 촬영각도를 조정할 수 있다(S17). 단계(S17)에서, 제어부(15)는 카메라 각도 조정부(16)를 제어하여 카메라(13)의 촬영 각도가 지면과 소정 각도(θ1)가 되도록 조정할 수 있다. 열화상을 생성하기 위한 별도의 열화상 카메라(17)가 구비되는 경우, 열화상 카메라(17) 역시 촬영 각도가 지면과 소정 각도(θ1)가 되도록 조정될 수 있다.
검사 대상 태양광 패널을 촬영하는 경우, 검사 대상 태양광 패널 수광면 표면에서 발생하는 반사 등의 회피하여 정확한 검사 영상을 촬영하기 위해서는 카메라의 촬영 각도(θ1)와 태양광 패널의 설치 각도(θ2)의 합이 100 ° 내지 170 °의 범위가 되어야 한다. 따라서, 단계(S17)에서, 제어부(15)는 사전 결정된 검사 대상 태양광 패널의 설치 각도(θ2)를 참조하여 카메라 각도 조정부(16)를 제어하여 두 각의 합(θ1+θ2)이 100 ° 내지 170 °의 범위가 되도록 카메라(13) 또는 열화상 카메라(17)의 촬영 각도(θ1)를 설정할 수 있다.
이어, 단계(S18)에서 불량 판단부(18)가 카메라(13) 또는 열화상 카메라(17)에서 촬영된 적외선 열화상을 분석하여 검사 대상 태양광 패널의 이상 또는 고장 여부를 판단할 수 있다. 도시하지는 않았지만, 단계(S18) 이후, 카메라(13) 또는 열화상 카메라(16)에 의해 촬영된 적외선 열화상 및 불량 판단부(18)에서 판단된 불량 여부에 대한 정보를 태양광 패널의 관리 서버로 무선 전송될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시형태는 GPS 신호를 기반으로 한 항법 제어를 통해 사전 설정된 검사 대상 태양광 패널의 위치 좌표로 이동한 후, GPS 신호에 의한 위치 결정 과정에서 발생하는 오차를 수정하기 위해 카메라에 의해 촬영된 영상과 사전에 저장된 검사 대상 태양광 패널의 식별 영상을 비교하여 다시 정확한 검사 영상의 촬영위치를 결정하는 과정을 수행함으로써 태양광 패널 감시용 무인 비행체가 더욱 정밀한 검사 영상 촬영 위치를 결정할 수 있게 한다.
특히, 본 발명의 일 실시형태는 태양광 패널 자체의 영상을 이용하여 검사 영상 촬영 위치를 결정하므로 별도의 촬영 위치를 결정하기 위한 표식을 필요로 하지 않으며, 연속적인 태양광 패널의 검사를 반복하는 과정에서 무인 비행체에 문제가 발생하여 검사 과정이 중단된 경우에도, 추후 검사 과정 재개 시 검사가 중단된 위치로 용이하게 이동이 가능하다.
본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관하여 설명하였으나 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되지 않으며, 후술되는 특허청구의 범위 및 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
10: 태양광 패널 감시용 무인 비행체
11: 동력 제공 수단 12: GPS 부
13:카메라 14: 영상 판단부
15: 제어부 16: 카메라 각도 조정부
17: 열화상 카메라 18: 불량 판단부
19: 센서부

Claims (16)

  1. 상공에서 태양광 패널을 촬영하여 태양광 패널의 불량 여부를 감시하는 태양광 패널 감시용 무인 비행체에 있어서,
    상기 무인 비행체의 전후, 좌우 및 상하 기동을 위한 동력을 제공하는 동력 제공 수단;
    GPS 신호를 수신하여 상기 무인 비행체의 현재 위치 정보를 생성하는 GPS 부;
    상기 사전 설정된 위치 좌표와 상기 GPS부의 현재 위치 정보가 일치하는 위치에서 상기 무인 비행체의 하부 영상을 촬영하는 카메라;
    상기 카메라에서 촬영된 상기 하부 영상을 분석하여 상기 하부 영상과 사전 설정된 검사 대상 태양광 패널의 식별 영상을 비교하여 상호 일치 여부를 판단하는 영상 판단부; 및
    상기 GPS 부의 현재 위치 정보를 참조하여 검사 대상 태양광 패널에 대해 사전 설정된 위치 좌표로 이동하도록 상기 동력 제공 수단을 제어하며, 상기 사전 설정된 위치 좌표와 상기 GPS부의 현재 위치 정보가 일치하는 경우 상기 영상 판단부에 의해 상기 하부 영상이 상기 식별 영상과 일치하는 것으로 판단되도록 상기 동력 제공 수단을 제어하는 제어부
    를 포함하는 태양광 패널 감시용 무인 비행체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 식별 영상은 상기 검사 대상 태양광 패널의 시각적 특징점을 포함하며,
    상기 영상 판단부는 상기 하부 영상에서 상기 시각적 특징점에 대응되는 영역을 검출하고, 상기 식별 영상에 포함된 시각적 특징점과 상기 하부 영상에서 검출된 대응되는 영역을 비교하여 상호 일치 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 태양광 패널 감시용 무인 비행체.
  3. 제2항에 있어서, 상기 시각적 특징점은,
    상기 검사 대상 태양광 패널의 프레임 형상, 상기 프레임의 에지, 상기 프레임의 코너 및 상기 검사 대상 태양광 패널에 포함된 솔라셀 배열 패턴 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 패널 감시용 무인 비행체.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 카메라의 촬영 각도를 변경하는 카메라 각도 조정부를 더 포함하며,
    상기 제어부는 상기 사전 설정된 위치 좌표와 상기 GPS부의 현재 위치 정보가 일치하는 위치에서 상기 카메라의 촬영 각도를 지면에 수직인 방향이 되도록 상기 카메라 각도 조정부를 제어하는 것을 특징으로 하는 태양광 패널 감시용 무인 비행체.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 영상 판단부에 의해 상기 하부 영상이 상기 식별 영상과 일치하는 것으로 판단된 경우, 상기 무인 비행체가 상기 검사 대상 태양광 패널의 수광면에서 사전 설정된 거리만큼 이격되도록 상기 동력 제공 수단을 제어하여 상기 검사 대상 태양광 패널의 검사 영상 촬영 위치를 결정하며,
    상기 검사 영상 촬영 위치에서 상기 카메라의 촬영 방향과 지면에 수평한 면이 형성하는 제1 각도를 상기 검사 대상 태양광 패널이 지면과 형성하는 제2 각도에 따라 변경되도록 상기 카메라 각도 조정부를 제어하는 것을 특징으로 하는 태양광 패널 감시용 무인 비행체.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 제1 각도와 상기 제2 각도의 합이 100 ° 내지 170 °가 되도록 상기 카메라 각도 조정부를 제어하는 것을 특징으로 하는 태양광 패널 감시용 무인 비행체.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 검사 영상 촬영 위치에서 상기 카메라와 동일한 촬영 각도를 갖도록 상기 카메라 각도 조정부에 의해 촬영 각도가 조정되며, 상기 검사 대상 태양광 패널의 검사용 영상을 촬영하는 열화상 카메라를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 패널 감시용 무인 비행체.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 검사용 영상을 분석하여 상기 검사 대상 태양광 패널의 불량 여부를 판단하는 불량 판단부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 패널 감시용 무인 비행체.
  9. 상공에서 태양광 패널을 촬영하여 태양광 패널의 불량 여부를 감시하는 태양광 패널 감시용 무인 비행체의 위치 이동 방법에 있어서,
    GPS에 의한 현재 위치 정보를 참조하여 검사 대상 태양광 패널에 대해 사전 설정된 위치 좌표로 이동하는 단계;
    상기 사전 설정된 위치 좌표와 상기 GPS에 의한 현재 위치 정보가 일치하는 위치에서 이동을 중단하고 하부 영상을 촬영하는 단계;
    상기 촬영하는 단계에서 촬영된 상기 하부 영상을 분석하여 상기 하부 영상과 사전 설정된 검사 대상 태양광 패널의 식별 영상을 비교하여 상호 일치 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 판단하는 단계에서 상기 하부 영상이 상기 식별 영상과 일치하는 것으로 판단할 때까지 상기 무인 비행체의 위치를 이동시키고 상기 촬영하는 단계 및 판단하는 단계를 반복하는 단계
    를 포함하는 태양광 패널 감시용 무인 비행체의 위치 이동 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 식별 영상은 상기 검사 대상 태양광 패널의 시각적 특징점을 포함하며,
    상기 판단하는 단계는 상기 하부 영상에서 상기 시각적 특징점에 대응되는 영역을 검출하고, 상기 식별 영상에 포함된 시각적 특징점과 상기 하부 영상에서 검출된 대응되는 영역을 비교하여 상호 일치 여부를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 패널 감시용 무인 비행체의 위치 이동 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 시각적 특징점은,
    상기 검사 대상 태양광 패널의 프레임 형상, 상기 프레임의 에지, 상기 프레임의 코너 및 상기 검사 대상 태양광 패널에 포함된 솔라셀 배열 패턴 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 패널 감시용 무인 비행체의 위치 이동 방법.
  12. 제9항에 있어서, 상기 하부 영상을 촬영하는 단계는,
    상기 사전 설정된 위치 좌표와 상기 GPS부의 현재 위치 정보가 일치하는 위치에서 상기 하부 영상을 촬영하는 카메라의 촬영 각도를 지면에 수직인 방향이 되도록 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 패널 감시용 무인 비행체의 위치 이동 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 판단하는 단계에서 상기 하부 영상이 상기 식별 영상과 일치하는 것으로 판단된 경우, 상기 검사 대상 태양광 패널의 수광면에서 사전 설정된 거리만큼 이격되도록 상기 무인 비행체를 이동시켜 상기 검사 대상 태양광 패널의 검사 영상 촬영 위치를 결정하는 단계를 더 포함하며,
    상기 검사 영상 촬영 위치를 결정하는 단계는, 상기 검사 영상 촬영 위치에서 상기 카메라의 촬영 방향과 지면에 수평한 면이 형성하는 제1 각도를 상기 검사 대상 태양광 패널이 지면과 형성하는 제2 각도에 따라 변경되도록 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 패널 감시용 무인 비행체의 위치 이동 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 제2 각도에 따라 변경되도록 조정하는 단계는,
    상기 제1 각도와 상기 제2 각도의 합이 100 ° 내지 170 °가 되도록 상기 제1 각도를 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 패널 감시용 무인 비행체의 위치 이동 방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 검사 영상 촬영 위치에서 상기 제1 각도로 상기 검사 대상 태양광 패널의 검사용 열화상을 촬영하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 패널 감시용 무인 비행체의 이동 방법.
  16. 제16항에 있어서,
    상기 검사용 열화상을 분석하여 상기 검사 대상 태양광 패널의 불량 여부를 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 패널 감시용 무인 비행체의 이동 방법.
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