KR20180138354A

KR20180138354A - 무인 비행장치를 이용한 태양광 모듈 진단 시스템

Info

Publication number: KR20180138354A
Application number: KR1020170078476A
Authority: KR
Inventors: 이성준; 유영규; 손상기; 최화영
Original assignee: 엘에스산전 주식회사
Priority date: 2017-06-21
Filing date: 2017-06-21
Publication date: 2018-12-31
Also published as: KR102337578B1

Abstract

무인 비행장치를 이용한 태양광 모듈 진단 시스템에 대해 개시한다. 본 발명에 따른 무인 비행장치를 이용한 태양광 모듈 진단 시스템은 태양전지와 발광 소자를 포함하고 태양전지를 이용해 전력을 생성하는 복수의 태양광 모듈, 태양광 모듈 각각의 고유 정보와 동작 상태 정보를 무선으로 송출하고, 동작 상태 정보에 따라 발광 소자를 동작시키는 복수의 상태 진단 모듈, 및 복수의 태양광 모듈로부터 순서대로 고유 정보와 동작 상태 정보를 수신하고, 수신된 고유 정보와 동작 상태 정보를 관제 서버로 전송하는 무인 비행장치를 포함하는바, 태양광 모듈의 고장 여부와 고장 판단된 부속기기까지 빠르고 정확하게 검출할 수 있도록 함으로써 태양광 발전소들의 운용 효율을 향상시킬 수 있다.

Description

무인 비행장치를 이용한 태양광 모듈 진단 시스템{SYSTEM FOR DETECTION OF PHOTOVOLTAIC MODULE USING THE UNMANNED AERIAL VEHICLE}

본 발명은 무인 비행장치로 광범위한 지역에 분포된 태양광 모듈의 동작 상태를 확인할 수 있도록 하고, 태양광 모듈에 고장 여부를 알리는 가시광선 발광 소자가 구성되도록 한 후, 무인 비행장치로 가시광선을 감지하여 태양광 모듈의 고장을 빠르고 정확하게 검출할 수 있도록 한 무인 비행장치를 이용한 태양광 모듈 진단 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 태양광 발전은 태양광을 전기 에너지로 바꾸어 전력을 생산하기 위한 것으로서, 다수의 태양 전지들이 어레이(array)된 태양광 모듈을 이용하여 전기를 대규모로 생산하는 발전 시스템이다.

이러한 태양광 발전 시스템은 태양의 빛을 받아 직류 전기를 발생시키는 태양전지가 어레이된 다수의 태양광 모듈, 각각의 태양광 모듈에서 발생된 직류 전기를 단위 스트링별로 모을 수 있도록 연결되는 접속 모듈, 및 각각의 접속 모듈에 모인 전체 직류 전기를 교류 전기로 변환시키는 전력 변환 장치(PCS: Power Conditioning System)를 포함하는 구성으로 이루어진다.

태양전지가 어레이(PV-array)된 다수의 태양광 모듈(Photovoltaic Module)은 직/병렬 구조로 접속 모듈에 연결되어, 단위 스트링별로 직류 전기들을 접속 모듈로 통합 전송한다.

이러한 다수의 태양광 모듈은 외부 환경에 노출된 상태로 장시간 배치 및 유지되기 때문에 환경 변화의 영향을 많이 받게 된다. 따라서, 대량으로 배치된 태양광 모듈일수록 고장 진단 및 유지 관리 보수가 철저해야 그 효율을 유지할 수 있다.

하지만, 대단위의 태양광 발전 시스템은 광범위하게 넓은 부지를 이용하고 있으며, 주로 접근성이 좋지 않은 곳에 설치된다. 이러한 대단위의 태양광 발전 시스템의 고장 진단을 위해 유선 통신을 이용하게 되면, 케이블 라인 설치 비용 등이 매우 많이 소요되는 문제가 있었다.

이에. 최근에는 드론 등의 무인 비행장치에 열화상 카메라 등을 장착하여 태양광 모듈의 고장 여부를 확인하는 방식이 제안되기도 하였다. 하지만, 종래에 제안된 드론 활용 방식은 단순히 열화상을 통해 태양광 모듈의 동작 상태만을 판단할 수 있으며, 태양광 모듈의 부속기기들의 고장을 확인할 수 없다는 문제들이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 광범위한 지역에 분포된 태양광 모듈의 동작 상태를 확인할 수 있도록 하고, 태양광 모듈에 고장 여부를 알리는 가시광선 발광 소자가 구성되도록 한 후, 드론 등의 무인 비행장치로 가시광선을 감지하여 태양광 모듈의 고장 여부와 고장 판단된 부속기기까지 빠르고 정확하게 검출할 수 있도록 함으로써, 태양광 발전소들의 운용 효율을 향상시킬 수 있도록 한 무인 비행장치를 이용한 태양광 모듈 진단 시스템을 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 실시 예에 따른 무인 비행장치를 이용한 태양광 모듈 진단 시스템은 태양전지와 발광 소자를 포함하고 태양전지를 이용해 전력을 생성하는 복수의 태양광 모듈, 태양광 모듈 각각의 고유 정보와 동작 상태 정보를 근거리 무선 통신 방식으로 송출하고, 동작 상태 정보에 따라 발광 소자를 동작시키는 복수의 상태 진단 모듈, 및 복수의 태양광 모듈로부터 순서대로 고유 정보와 동작 상태 정보를 수신하고, 수신된 고유 정보와 동작 상태 정보를 관제 서버로 전송하는 무인 비행장치를 포함한다.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제2 실시 예에 따른 무인 비행장치를 이용한 태양광 모듈 진단 시스템은 태양전지와 발광 소자를 구비하고 태양 전지를 이용해 전력을 생성하는 태양광 모듈, 태양광 모듈에 포함된 부속기기의 고장 여부를 진단하고, 고장 판단시 고장 판단된 부속기기의 종류에 따라 서로 다른 발광 패턴으로 상기 발광 소자를 동작시키는 상태 진단 모듈, 및 발광 소자의 발광 패턴을 감지하여 고장 판단된 부속기기에 대한 정보를 관제 서버로 전송하는 무인 비행장치를 포함한다.

상기와 같은 다양한 기술 특징을 갖는 본 발명의 실시 예에 따른 태양광 모듈 진단 시스템은 무인 비행장치로 광범위한 지역에 분포된 태양광 패널의 동작 상태를 확인할 수 있도록 함과 아울러, 태양광 패널에서 고장 등의 문제가 발생한 상황에서는 동작 상태를 빠르게 전달 및 확인할 수 있는 효과가 있다.

또한, 태양광 모듈에 고장 여부를 알리는 가시광선 발광 소자가 구성되도록 한 후, 드론 등의 무인 비행장치로 가시광선을 감지하여 태양광 모듈의 고장 여부와 고장 판단된 부속기기까지 빠르고 정확하게 검출할 수 있도록 함으로써, 태양광 발전소들의 운용 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

그리고 태양광 모듈의 태양전지와 부속기기들의 고장여부까지 가시광선의 패턴으로 빠르게 확인할 수 있도록 하고, 고장 검출된 태양광 모듈의 위치를 주변 태양광 모듈들이 알릴 수 있도록 함으로써, 무인 비행장치의 활용 효율을 더욱 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 무인 비행장치를 이용한 태양광 모듈 진단 시스템을 나타낸 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 상태 진단 모듈을 구체적으로 나타낸 구성도이다.
도 3은 제1 실시 예에 따라 고장 판단된 태양광 모듈 및 주변 태양광 모듈의 위치 알림 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 제2 실시 예에 따라 태양광 모듈의 고장 부위 알림 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 4와 다른 구성의 태양광 모듈로 고장 부위를 알리는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 무인 비행장치를 이용한 태양광 모듈 진단 시스템을 나타낸 구성도이다.

도 1에 도시된 태양광 모듈 진단 시스템은 태양전지와 발광 소자(110)를 포함하고 태양전지를 이용해 전력을 생성하는 복수의 태양광 모듈(100), 무선 통신부를 이용해서 태양광 모듈(100) 각각의 고유 정보와 동작 상태 정보를 송출하고, 동작 상태 정보에 따라 발광 소자(110)를 동작시키는 복수의 상태 진단 모듈(110), 및 복수의 태양광 모듈(100)로부터 순서대로 고유 정보와 동작 상태 정보를 수신하고, 수신된 고유 정보와 동작 상태 정보를 관제 서버(400)로 전송하는 무인 비행장치(300)를 포함한다. 이와 더불어, 적어도 하나의 태양광 모듈(100)로부터 수신되는 발전 전력, 구체적으로는 발전 전압이나 전류를 취합하여 직류/교류 전압으로 인버팅하는 전력 인버팅 장치를 더 포함하기도 한다.

적어도 하나의 태양광 모듈(100)에는 복수의 태양전지가 직사각 또는 곡선형의 프레임에 n×m 형태로 배열되도록 구성되는바, 각각의 태양 전지들을 이용해서 발전 전력을 생성한다. 여기서, n과 m은 0을 제외한, 서로 동일하거나 다른 자연수이다. 이렇게 배열된 각각의 태양 전지들을 통해서는 직류 또는 교류 전압을 생성하고 전류를 발생시킬 수 있다. 여기서 생성된 직류 또는 교류 전압과 전류는 발전 전력으로서 전력 인버팅 장치에 일괄 전송된다.

직사각 또는 곡선형으로 배열된 태양 전지들의 사이, 전면, 측면, 및 외곽 프레임 중 적어도 한 부분에는 복수의 발광 소자(110)가 구성된다. 이러한 복수의 발광 소자(110)는 n×m 형태로 배열된 태양 전지들의 사이사이에 포함되거나, 적어도 어느 하나의 태양전지 전면, 측면, 또는 외곽 프레임 등에 실장될 수 있다. 복수의 발광 소자(110)는 가시광선 발광 소자 예를 들어, 가시광선 LED(Visible Light Emitting Diode)가 될 수 있다.

이와 같이 구성된, 태양광 모듈(100)의 태양 전지들은 태양광을 최대한 많이 받을 수 있도록 장시간 외부 환경에 노출될 수밖에 없다. 따라서, 모든 태양광 모듈(100)은 잦은 고장의 위험을 감수할 수밖에 없다. 이러한 태양 전지들의 고장 여파는 가장 먼저 발전 전력량에 영향을 미치기 때문에, 적어도 하나의 태양광 모듈(100)에 대응되는 상태 진단 모듈(200)을 통해 발전 전력의 전압 값, 전류 값 또는 전력 값을 실시간 센싱함으로서, 그 고장 여부를 판단할 수 있다.

상태 진단 모듈(200)은 각각의 태양광 모듈(100) 각각에 일대일 대응되도록 구성되며, 각 태양광 모듈(100)에 내장되거나 태양광 모듈(100)의 발전 전력 출력단에 별도로 구성될 수 있다. 이러한 각각의 상태 진단 모듈(200)은 다른 상태 진단 모듈(200)과는 미리 설정된 네트워크망을 통해 연결될 수 있다.

상태 진단 모듈(200)은 실시간으로 고유 정보와 동작 상태 정보를 무선으로 송출하는데, 고유 정보와 동작 상태 정보를 무선으로 송출하지 않는 적어도 하나의 태양광 모듈이 발견되면, 만일, 무인 비행장치(300)에서는 무선 통신신호를 보내서 고유 정보와 상기 동작 상태 정보를 다시 요청한 후, 적어도 하나의 태양광 모듈(100)을 촬영하여 관제 서버(400)로 전송하게 된다.

한편으로, 각각의 상태 진단 모듈(200)은 태양광 모듈(100)의 고장 여부를 진단하여 미리 설정된 제1 색(예를 들어, 적색)으로 발광 소자(110)를 동작시키거나, 태양광 모듈(100)에 인접한 다른 태양광 모듈의 고장 여부 및 위치 정보를 수신하여 미리 설정된 제1 색과 다른 제2 색(예를 들어, 녹색, 청색, 노란색, 백색 등)으로 발광 소자(110)를 동작시킨다.

구체적으로, 상태 진단 모듈(200)은 태양광 모듈(100)의 고장 판단시, 미리 설정된 제1 색으로 발광 소자(110)가 고장을 표시하도록 하고, 고장 판단된 태양광 모듈(100)의 위치 정보를 인접한 다른 상태 진단 모듈로 전송하게 된다. 하지만, 외부의 다른 상태 진단 모듈(200)로부터 고장 판단된 태양광 모듈(100)의 위치 정보를 수신하면, 고장 판단된 다른 태양광 모듈(100)의 방향 정보를 분석하여 분석된 방향 정보에 따라 제1 색과는 다른 제2 색이 발광 소자(110)에 표시되도록 한다.

무인 비행장치(300)는 먼저, 미리 설정된 경로를 따라 비행을 하며, 각 태양광 모듈(100)의 상태 진단 모듈(200)로부터 태양광 모듈(100)의 고유정보와 동작 상태 정보를 순차적으로 수신한다. 무인 비행장치(300)로는 드론이나 모형 항공기 등이 활용되는바, 이러한 무인 비행장치(300)는 미리 설정된 프로그램 정보에 따라 미리 설정된 경로로 이동하며 태양광 모듈(100)을 순차적으로 모니터링 한다. 이렇게 이동 감지하는 과정에서, 각 태양광 모듈(100)의 상태 진단 모듈(200)로부터 태양광 패널(100)의 고유정보와 고장 판단 결과 정보를 순차적으로 수신한다. 그리고 수신된 고유정보에 포함된 식별번호와 위치 정보를 순차적으로 자체 등록함으로써, 각 상태 진단 모듈(200)의 위치를 저장한다. 여기서, 고유 정보는 각 태양광 모듈(100)의 위치 좌표 정보, 고유 ID 정보, 제조사 정보, 패널 타입 정보, 제조일자 정보 중 적어도 하나의 정보를 포함한다. 그리고 동작 상태 정보는 각 태양광 패널의 고장 판단 정보, 현재 동작 여부 정보, 태양광 발전 정보 중 적어도 하나의 정보를 포함할 수 있다.

이후, 무인 비행장치(300)는 각각의 태양광 모듈(100) 상에서 발광 소자(110)의 발광 상태를 감지하여 고장 판단된 태양광 모듈(100)에 대한 위치 정보를 계산하고, 계산된 위치 정보를 관제 서버(400)로 전송한다. 다시 말해, 무인 비행장치(300)는 태양광 모듈(100)에 구성된 발광 소자(110)의 발광 색을 통해 고장 판단된 어느 한 태양광 모듈(100)의 방향 정보를 감지하면, 인접한 다른 발광 소자(110)들의 방향 정보도 이용하여 고장 판단된 태양광 모듈(100)을 추적한다. 그리고 고장 판단된 태양광 모듈(100)이 찾아지면, 고장 판단된 태양광 모듈(100)의 위치 정보를 계산하여, 계산된 위치 정보를 관제 서버(400)로 전송한다. 여기서 무인 비행장치(300)에서 계산된 위치정보는 위도 및 경도 등에 따른 위치 데이터, 또는 위치 데이터에 대응되도록 미리 저장된 태양광 모듈의 식별 번호 등이 될 수 있다.

본 발명의 제1 실시 예에 따른 상태 진단 모듈(200)은 태양광 모듈(100)에서 각각 생성된 전압 값, 전류 값, 또는 전력 값을 미리 설정된 기준치와 비교한다. 그리고 비교 결과에 따라 정상 또는 고장을 판단한 후, 고장 판단시에는 태양광 모듈(100)이 고장 판단되었음을 발광 소자(110)로 표시한다. 여기서, 고장 판단되었음을 알리기 위해 상태 진단 모듈(200)은 발광 소자(110)가 제1 색인 적색의 가시광으로 발광하도록 제어할 수 있다. 그리고 상태 진단 모듈(200)은 자신이 센싱한 태양광 모듈(100)이 고장 판단되었음을 알리기 위해 고장 판단된 태양광 모듈(100)의 위치 정보를 네트워크망으로 연결된 다른 인접한 상태 진단 모듈들로 전송한다.

네트워크망으로 연결된 다른 상태 진단 모듈들은 고장 판단된 태양광 모듈(100)의 위치 정보를 수신하면, 고장 판단된 다른 태양광 모듈(100)의 방향 정보에 대한 색이 자신이 제어하는 발광 소자(110)로 표시되도록 한다. 만일, 각각의 상태 진단 모듈(200)은 고장 판단된 태양광 모듈(100)이 자신의 위치 대비 동쪽에 위치하면 발광 소자(110)가 제2 색인 녹색의 가시광을 발광되도록 하고, 자신의 위치 대비 서쪽에 위치하면 발광 소자(110)가 청색의 가시광을 발광되도록 제어할 수 있다. 그리고 고장 판단된 태양광 모듈(100)이 자신의 위치 대비 남쪽에 위치하면 발광 소자(110)가 백색의 가시광을 발광되도록 하고, 자신의 위치 대비 북쪽에 위치하면 발광 소자(110)가 주황색이나 노란색의 가시광을 발광되도록 제어할 수 있다.

이에, 무인 비행장치(300)는 미리 설정된 경로로 이동하며 감지하는 과정에서, 복수의 태양광 모듈(100) 중 적어도 하나의 태양광 모듈(100)에 구성된 발광 소자(110)를 통해 녹색, 청색, 백색, 주황색 등의 가시광선으로 방향 정보를 감지하면, 주변의 또 다른 발광 소자(110)들의 색으로 방향을 판단하여 이동함으로써, 적색으로 발광하고 있는 고장 판단된 태양광 모듈(100)을 추적한다. 그리고 고장 판단된 태양광 모듈(100)이 찾아지면, 고장 판단된 태양광 모듈(100)의 위치 정보를 계산하여 계산된 위치 정보를 관제 서버(400)로 전송하여 관리자가 인지할 수 있도록 한다.

관제 서버(400)는 복수의 태양광 모듈(100) 중 발전 효율이 미리 설정된 기준 이하로 저하된 태양광 패널의 고유 정보를 무인 비행장치(300)로 전송한다. 이때, 무인 비행장치(300)는 관제 서버(400)로부터 수신된 고유 정보에 해당되는 태양광 모듈(100)로 이동하여 발전 효율이 저하된 태양광 패널을 세척할 수 있다. 이를 위해, 무인 비행장치(300)에는 세정액을 분사할 수 있는 분사 장치가 더 포함될 수 있으며, 이러한 분사 장치는 원격 제어될 수도 있다.

도 2는 도 1에 도시된 상태 진단 모듈을 구체적으로 나타낸 구성도이다.

도 1과 함께 도 2를 참조하여, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 상태 진단 모듈(200) 구성을 설명하면 다음과 같다. 즉, 제1 실시 예에 따른 상태 진단 모듈(200)은 태양광 모듈(100)로부터 전압 값, 전류 값 또는 전력 값을 센싱하는 검출부(210), 태양광 모듈(100)의 위치 정보 및 인접한 다른 태양광 모듈(100)의 위치 정보를 미리 저장하고 공유하는 데이터베이스(250), 발광 소자(110)가 발광하도록 구동하는 발광 소자 구동부(220), 각 태양광 모듈(100)의 고유 정보와 동작 상태 정보를 무선으로 송출함과 아울러, 인접한 다른 태양광 모듈(100)로부터 위치 정보를 수신하는 무선 통신부(240), 및 센싱된 전압 값, 전류 값 또는 전력 값을 미리 설정된 기준치와 비교하여 태양광 모듈(100)의 고장을 판단하고, 검출부(210), 발광 소자 구동부(220), 무선 통신부(240)를 제어하는 제어부(230)를 포함한다.

검출부(210)는 태양광 모듈(100)의 태양 전지, 인버터, 캐패시터 등의 미리 설정된 부속기기 각각으로부터 전압 값, 전류 값 또는 전력 값을 센싱한다. 이를 위해, 검출부(210)는 태양광 모듈(100)의 태양 전지로부터 전압 값, 전류 값 또는 전력 값을 센싱하는 패널 상태 진단 모듈(211), 태양광 모듈(100)의 인버터로부터 전압 값, 전류 값 또는 전력 값을 센싱하는 인버터 상태 진단 모듈(212), 및 태양광 모듈(100)의 캐패시터로부터 전압 값, 전류 값 또는 전력 값을 센싱하는 캐패시터 상태 진단 모듈(213)를 포함한다. 이 외에도 검출부(210)는 태양광 모듈(100)의 또 다른 부속기기로부터 전압 값, 전류 값 또는 전력 값을 센싱하기 위한 다양한 검출 구성부를 더 구비할 수 있다.

제어부(230)는 태양 전지로부터 센싱된 전압 값, 전류 값 또는 전력 값을 미리 설정된 기준치와 비교하여, 태양 전지로부터 센싱된 전압 값, 전류 값 또는 전력 값이 기준치 이상인지 또는 미만인지 여부에 따라 태양 전지의 고장을 판단할 수 있다. 마찬가지로, 제어부(230)는 인버터로부터 센싱된 전압 값, 전류 값 또는 전력 값을 미리 설정된 기준치와 비교하여, 인버터의 고장을 판단할 수 있다. 그리고 제어부(230)는 캐패시터로부터 센싱된 전압 값, 전류 값 또는 전력 값을 미리 설정된 기준치와 비교하여, 캐패시터의 고장을 판단할 수 있다.

이렇게, 제어부(230)는 태양전지, 인버터, 및 캐패시터 중 적어도 하나로부터 센싱된 전압 값, 전류 값 또는 전력 값을 미리 설정된 기준치와 비교하여 태양광 모듈(100)의 고장을 판단한다. 이때, 태양광 모듈(100)의 고장을 판단하면, 발광 소자 구동부(220)를 제어하여 발광 소자 구동부(220)의 구동으로 발광 소자(110)에서 제1색인 적색의 가시광이 발광되도록 한다. 이어, 제어부(230)는 데이터베이스(250)로부터 고장 판단된 태양광 모듈(100)의 위치 정보를 받고, 고장 판단된 태양광 모듈(100)의 위치 정보가 무선 통신부(240)를 통해 네트워크망으로 연결된 다른 상태 진단 모듈로 전송되도록 한다.

한편, 제어부(230)는 무선 통신부(240)를 통해 인접한 다른 상태 진단 모듈(200)로부터 고장 판단된 태양광 모듈(100)의 위치 정보를 수신하면, 데이터베이스(250)로부터 자신의 위치 정보와 고장 판단된 태양광 모듈(100)의 위치 정보를 받아 비교한다. 그리고 비교 결과에 따라 고장 판단된 다른 태양광 모듈(100)의 방향 정보 생성하고 발광 소자 구동부(220)를 제어함으로써, 자신이 제어하는 발광 소자(110)를 통해 제2 색으로 방향 정보가 표시되도록 한다.

무선 통신부(240)는 제어부(230)의 제어에 따라, 태양광 모듈(100)의 고유정보 및 고장 판단 결과 정보를 근거리 무선 통신 방식으로 송출한다. 이러한 무선 통신부(240)는 비콘(iBeacon), 블루투스(Bluetooth), 와이 파이(Wi-Fi), 와이다이(Wi-Di), 지그비(Zigbee) 중 적어도 어느 하나의 근거리 무선 통신 방식을 수행하기 위한 근거리 통신 신호 송출기기를 포함하여 구성된다.

도 3은 제1 실시 예에 따라 고장 판단된 태양광 모듈 및 주변 태양광 모듈의 위치 알림 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 제어부(230)는 자신의 위치 정보와 고장 판단된 태양광 모듈(100)의 위치 정보를 비교하여, 고장 판단된 태양광 모듈(100)이 자신의 위치 대비 동쪽에 위치하면 발광 소자(110)가 녹색의 가시광을 발광하도록 한다. 반면, 고장 판단된 태양광 모듈(100)이 자신의 위치 대비 서쪽에 위치하면 발광 소자(110)가 청색의 가시광을 발광하도록 제어할 수 있다.

한편, 제어부(230)는 고장 판단된 태양광 모듈(100)이 자신의 위치 대비 남쪽에 위치하면 발광 소자(110)가 백색의 가시광을 발광하도록 하고, 자신의 위치 대비 북쪽에 위치하면 발광 소자(110)가 주황색이나 노란색의 가시광을 발광하도록 제어할 수 있다.

본 발명에서는 가시광선을 발생하는 발광 소자(110)를 사용하기 때문에, 태양광이 강하고 날씨가 맑은 날에도 구름이나 그늘에 의해 일시적으로 태양광이 가려지면, 원거리에서도 더욱 정확하게 방향 정보를 감지할 수 있다. 이에, 드론이나 모형 항공기 등의 무인 비행장치(300)에 가시광선 감지 센서를 구성하여, 발광 소자(110)를 통해 녹색, 청색, 백색, 주황색 등의 방향 정보를 감지하면, 주변의 또 다른 발광 소자(110)들의 색으로 방향을 판단하여 적색으로 발광하고 있는 고장 판단된 태양광 모듈(100)을 추적할 수 있다.

도 4는 제2 실시 예에 따라 태양광 모듈의 고장 부위 알림 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 1과 함께 도 4를 참조하여, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 고장 검출 시스템 구성을 설명하면 다음과 같다. 즉, 제2 실시 예에 따른 태양광 모듈 진단 시스템은 태양전지와 발광소자(110)를 구비하고 태양 전지를 이용해 전력을 생성하는 태양광 모듈(100), 태양광 모듈(100)에 포함된 부속기기의 고장 여부를 진단하고, 고장 판단시 고장 판단된 부속기기의 종류에 따라 서로 다른 발광 패턴으로 발광 소자(110)를 동작시키는 상태 진단 모듈(200), 및 발광 소자(110)의 발광 패턴을 감지하여 고장 판단된 부속기기에 대한 정보를 관제 서버(400)로 전송하는 무인 비행장치(300)를 포함한다.

상태 진단 모듈(200)은 태양광 모듈(100)의 부속기기들에 대한 고장 여부를 진단하여, 고장 판단시 고장 판단된 부속기기 종류에 따라 서로 다른 발광 패턴이 발광 소자(110)에 의해 표시되도록 한다. 구체적으로, 상태 진단 모듈(200)은 태양광 모듈(100)의 부속기기별로 각각 생성된 전압 값, 전류 값, 또는 전력 값을 미리 설정된 기준치와 비교한다. 그리고 비교 결과에 따라 부속기기별로 정상 또는 고장을 판단한 후, 고장 판단시에는 고장 판단된 부속기기의 종류를 확인하여 고장으로 판단되는 부속기기 종류와 대응하는 미리 설정된 발광 패턴이 발광 소자(110)로 표시되도록 한다.

전술한 바와 같이, 복수의 발광 소자(110)는 가시광 발광 소자로 구성되는바, 상태 진단 모듈(200)은 고장 판단된 태양광 모듈(100)의 부속기기에 따라 서로 다른 발광 패턴이나 서로 다른 색으로 표시되도록 적어도 하나의 발광 소자(110)를 발광시킬 수 있다.

이를 위해, 제2 실시 예에 따른 상태 진단 모듈(200)은, 태양광 모듈(100)의 부속기기에 따라 전압 값, 전류 값 또는 전력 값을 센싱하는 검출부(210), 부속기기의 종류별로 고장 판단 결과를 표시하기 위한 미리 설정된 발광 패턴 정보를 저장하고 저장된 부속기기별 발광 패턴 정보를 공유하는 데이터베이스(250), 및 발광 소자(110)를 동작시켜 발광 소자(110)에 의해 발광 패턴이 표시되도록 하는 발광 소자 구동부(220), 및 부속기기별로 센싱된 전압 값, 전류 값 또는 전력 값을 미리 설정된 기준치와 비교하여 태양광 모듈(100)의 부속기기별로 고장을 판단하고, 검출부(210)와 발광 소자 구동부(220)를 제어하는 제어부(230)를 포함한다.

검출부(210)는 태양광 모듈(100)의 태양 전지, 인버터, 캐패시터 등의 미리 설정된 부속기기 각각으로부터 전압 값, 전류 값 또는 전력 값을 센싱한다. 이를 위해, 검출부(210)는 태양광 모듈(100)의 태양 전지로부터 전압 값, 전류 값 또는 전력 값을 센싱하는 패널 상태 진단 모듈(211), 태양광 모듈(100)의 인버터로부터 전압 값, 전류 값 또는 전력 값을 센싱하는 인버터 상태 진단 모듈(212), 및 태양광 모듈(100)의 캐패시터로부터 전압 값, 전류 값 또는 전력 값을 센싱하는 캐패시터 상태 진단 모듈(213)를 포함한다. 이 외에도 검출부(210)는 태양광 모듈(100)의 또 다른 부속기기로부터 전압 값, 전류 값 또는 전력 값을 센싱하기 위한 검출 구성부를 더 구비할 수 있다.

이렇게, 제어부(230)는 태양전지, 인버터, 및 캐패시터 중 적어도 하나로부터 센싱된 전압 값, 전류 값 또는 전력 값을 미리 설정된 기준치와 비교하여 태양전지, 인버터, 및 캐패시터 중 적어도 하나의 고장을 판단한다. 그리고 태양전지, 인버터, 및 캐패시터 중 적어도 하나의 고장을 판단하면, 발광 소자 구동부(220)를 제어하여, 태양전지, 인버터, 및 캐패시터 중 적어도 하나의 종류에 따라 발광 소자(110)가 미리 설정된 발광 패턴으로 발광되도록 제어한다.

도 4의 (a)을 참조하면, 제어부(230)는 태양전지, 인버터, 및 캐패시터 중 적어도 하나의 고장 판단 결과, 상기 태양전지의 고장으로 판단되면 상기 태양 전지의 n×m 배열에 따라 제1 위치에 구성된 발광 소자가 미리 설정된 제1 색으로 발광되도록 하는 제1 패턴이 표시되도록 상기 발광 소자 구동부(220)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 태양전지의 1×1 위치에 실장된 발광 소자가 미리 설정된 적색으로 발광될 수 있도록 발광 소자 구동부(220)를 제어할 수 있다.

그리고 도 4의 (b)을 참조하면, 제어부(230)는 태양전지, 인버터, 및 캐패시터 중 적어도 하나의 고장 판단 결과, 상기 인버터의 고장으로 판단되면 상기 태양 전지의 n×m 배열에 따라 제2 위치에 구성된 발광 소자가 미리 설정된 제2 색으로 발광되도록 상기 발광 소자 구동부(220)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 태양전지의 2×2 위치에 실장된 발광 소자가 미리 설정된 청색으로 발광될 수 있도록 발광 소자 구동부(220)를 제어할 수 있다.

또한, 도 4의 (c)를 참조하면, 제어부(230)는 태양전지, 인버터, 및 캐패시터 중 적어도 하나의 고장 판단 결과, 캐패시터의 고장으로 판단되면 태양 전지의 n×m 배열에 따라 제1 및 제2 위치에 구성된 발광 소자가 모두 미리 설정된 제2 색으로 발광되도록 발광 소자 구동부(220)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 태양전지의 1×1 위치 및 2×2 위치에 실장된 두개의 발광 소자가 미리 설정된 청색으로 동시에 발광되도록 발광 소자 구동부(220)를 제어할 수 있다.

도 5는 도 4와 다른 구성의 태양광 모듈로 고장 부위를 알리는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 5의 (a)을 참조하면, 제어부(230)는 태양전지, 인버터, 및 캐패시터 중 적어도 하나의 고장 판단 결과, 인버터의 고장으로 판단되면 3×3 이상의 발광 소자 배열에 따라 "I" 형태의 패턴이 표시되도록 발광 소자 구동부(220)를 제어할 수 있다.

그리고 도 5의 (b)을 참조하면, 제어부(230)는 태양전지, 인버터, 및 캐패시터 중 적어도 하나의 고장 판단 결과, 캐패시터 고장으로 판단되면 3×3 이상의 발광 소자 배열에 따라 "C" 형태의 패턴이 표시되도록 발광 소자 구동부(220)를 제어할 수 있다.

또한, 도 5의 (c)를 참조하면, 제어부(230)는 태양전지, 인버터, 및 캐패시터 중 적어도 하나의 고장 판단 결과, 태양전지의 고장으로 판단되면 3×3 이상의 발광 소자 배열에 따라 "-" 형태의 패턴이 표시되도록 상기 발광 소자 구동부(220)를 제어할 수 있다.

이에, 무인 비행장치(300)로는 복수의 태양광 모듈(100) 중 적어도 하나의 태양광 모듈(100)에 구성된 발광 소자(110)를 통해 미리 설정된 패턴을 감지하면, 감지된 태양광 모듈(100)의 위치 정보를 계산하여 계산된 위치 정보와 고장 판단된 부속기기 종류에 대한 정보를 관제 서버(400)로 전송하여, 관리자가 인지할 수 있도록 한다.

이상 상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 무인 비행장치를 이용한 태양광 모듈 진단 시스템은 광범위한 지역에 분포된 태양광 모듈(100)에 고장을 알리는 가시광선 발광 소자(110)가 구성되도록 하고, 드론이나 모형 항공기 등의 무인 비행장치(300)로 가시광선을 감지하여 태양광 모듈(100)의 고장 여부와 고장 판단된 부속기기 종류를 빠르고 정확하게 검출할 수 있도록 함으로써, 태양광 발전소들의 운용 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 태양광 모듈의 태양전지와 부속기기들의 고장 여부까지 가시광선 패턴으로 확인할 수 있도록 하고, 고장 검출된 태양광 모듈의 위치를 주변 태양광 모듈들이 알릴 수 있도록 함으로써, 무인 비행장치의 활용 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.

상기에서는 도면 및 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 실시 예의 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 실시 예는 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음은 이해할 수 있을 것이다.

100: 태양광 모듈
110: 발광 소자
200: 상태 진단 모듈
210: 검출부
220: 발광소자 구동부
230: 제어부
240: 무선 통신부
250: 데이터베이스

Claims

태양전지와 발광 소자를 포함하고 상기 태양전지를 이용해 전력을 생성하는 복수의 태양광 모듈;
상기 태양광 모듈 각각의 고유 정보와 동작 상태 정보를 무선 송출하고, 상기 동작 상태 정보에 따라 상기 발광 소자를 동작시키는 복수의 상태 진단 모듈; 및
상기 복수의 태양광 모듈로부터 순서대로 상기 고유 정보와 상기 동작 상태 정보를 수신하고, 상기 수신된 고유 정보와 상기 동작 상태 정보를 관제 서버로 전송하는 무인 비행장치를 포함하는 무인 비행장치를 포함하는
무인 비행장치를 이용한 태양광 모듈 진단 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 무인 비행장치는
상기 고유 정보와 상기 동작 상태 정보를 송출하지 않는 적어도 하나의 상태 진단 모듈이 발견되면, 상기 무선 통신신호를 보내서 상기 고유 정보와 상기 동작 상태 정보를 다시 요청한 후, 상기 적어도 하나의 태양광 모듈을 촬영하여 상기 관제 서버로 전송하는
무인 비행장치를 이용한 태양광 모듈 진단 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 관제 서버는
상기 복수의 태양광 모듈 중 발전 효율이 미리 설정된 기준 이하로 저하된 태양광 모듈의 고유 정보를 상기 무인 비행장치로 전송하고,
상기 무인 비행장치는
상기 관제 서버로부터 수신된 고유 정보에 해당되는 태양광 모듈로 이동하여 상기 발전 효율이 저하된 태양광 모듈을 세척하는
무인 비행장치를 이용한 태양광 모듈 진단 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 무인 비행장치는
미리 설정된 경로와 프로그램에 따라 무인 비행을 수행하여, 상기 태양광 모듈 및 인접한 다른 태양광 모듈의 상태 진단 모듈로부터 상기 각 태양광 모듈의 상기 고유 정보와 상기 동작 상태 정보를 순차적으로 수신하며,
상기 태양광 모듈의 고유정보에 포함된 고유 ID 정보와 위치 좌표 정보를 순차적으로 등록함으로써, 상기 각 태양광 모듈의 위치를 저장하는
무인 비행장치를 이용한 태양광 모듈 진단 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 상태 진단 모듈은
상기 태양광 모듈의 고장 여부를 판단하여 제1 색으로 상기 발광 소자를 동작시키거나, 상기 태양광 모듈에 인접한 다른 태양광 모듈의 고장 여부 및 위치 정보를 수신하여 상기 제1 색과 다른 제2 색으로 상기 발광 소자를 동작시키고,
상기 무인 비행장치는
상기 태양광 모듈 상에서 상기 발광 소자의 발광 상태를 감지하여 상기 고장 판단된 태양광 모듈에 대한 위치 정보를 계산하고, 계산된 위치 정보를 상기 관제 서버로 전송하는
무인 비행장치를 이용한 태양광 모듈 진단 시스템.
제 5 항에 있어서,
상기 상태 진단 모듈은
상기 태양광 모듈에 일대일 대응되어 인접한 다른 상태 진단 모듈과는 미리 설정된 네트워크망을 통해 연결되며,
자신과 일대일 대응된 상기 태양광 모듈의 고장 판단시, 상기 발광 소자가 상기 제1 색의 가시광으로 발광되도록 제어하고, 상기 고장 판단된 태양광 모듈에 대한 고장 여부 및 위치 정보를 상기 네트워크망으로 연결된 다른 상태 진단 모듈로 전송하는
무인 비행장치를 이용한 태양광 모듈 진단 시스템.
제 6 항에 있어서,
상기 상태 진단 모듈은
상기 다른 상태 진단 모듈로부터 고장 판단된 태양광 모듈의 고장 여부와 위치 정보를 수신하면,
상기 수신된 위치정보와 자신의 위치 정보를 비교함으로써, 상기 고장 판단된 태양광 모듈이 자신의 위치 정보 대비 동쪽에 위치하면 상기 발광 소자에서 녹색의 가시광이 발광되도록 하고, 상기 자신의 위치 정보 대비 서쪽에 위치하면 상기 발광 소자에서 청색의 가시광이 발광되도록 제어하고,
상기 고장 판단된 태양광 모듈이 상기 자신의 위치 정보 대비 남쪽에 위치하면 상기 발광 소자에서 백색의 가시광이 발광되도록 하며, 상기 자신의 위치 정보 대비 북쪽에 위치하면 상기 발광 소자에서 주황색이나 노란색의 가시광이 발광되도록 제어하는
무인 비행장치를 이용한 태양광 모듈 진단 시스템.
제 7 항에 있어서,
상기 상태 진단 모듈은
상기 태양광 모듈로부터 전압 값, 전류 값 또는 전력 값을 센싱하는 검출부;
상기 태양광 모듈의 위치 정보 및 상기 인접한 다른 태양광 모듈의 위치 정보를 미리 저장하고 공유하는 데이터베이스;
상기 발광 소자를 동작시키는 발광 소자 구동부;
상기 태양광 모듈의 고유 정보와 동작 상태 정보를 무선으로 송출함과 아울러, 인접한 다른 태양광 모듈로부터 위치 정보를 수신하는 무선 통신부; 및
상기 센싱된 전압 값, 상기 전류 값 또는 상기 전력 값을 미리 설정된 기준치와 비교하여 상기 태양광 모듈의 고장을 판단하고, 상기 검출부, 상기 발광 소자 구동부, 및 상기 무선 통신부를 제어하는 제어부를 포함하는
무인 비행장치를 이용한 태양광 모듈 진단 시스템.
제 8 항에 있어서,
상기 제어부는
상기 센싱된 전압 값, 상기 전류 값 또는 상기 전력 값을 상기 미리 설정된 기준치와 비교하여 상기 태양광 모듈의 고장을 판단하고,
상기 태양광 모듈의 고장이 판단되면, 상기 발광 소자 구동부를 제어하여, 상기 발광 소자 구동부에 의해 상기 발광 소자에서 상기 제1 색의 가시광이 발광되도록 하며,
상기 데이터베이스로부터 상기 고장 판단된 태양광 모듈의 위치 정보를 받아서 상기 위치 정보가 상기 무선 통신부를 통해 상기 네트워크망으로 연결된 상기 다른 상태 진단 모듈로 전송되도록 하는
무인 비행장치를 이용한 태양광 모듈 진단 시스템.
태양전지와 발광 소자를 구비하고 상기 태양 전지를 이용해 전력을 생성하는 태양광 모듈;
상기 태양광 모듈에 포함된 부속기기의 고장 여부를 진단하고, 고장 판단시 고장 판단된 상기 부속기기의 종류에 따라 서로 다른 발광 패턴으로 상기 발광 소자를 동작시키는 상태 진단 모듈; 및
상기 발광 소자의 발광 패턴을 감지하여 상기 고장 판단된 상기 부속기기에 대한 정보를 관제 서버로 전송하는 무인 비행장치를 포함하는
무인 비행장치를 이용한 태양광 모듈 진단 시스템.
제 10 항에 있어서,
상기 상태 진단 모듈은
상기 태양광 모듈의 부속기기로부터 각각 센싱한 전압 값, 전류 값, 또는 전력 값을 상기 부속기기에 따라 미리 설정된 기준치와 비교하고,
상기 비교 결과에 따라 상기 부속기기의 고장이 판단되면, 상기 고장 판단된 부속기기의 종류에 따라 미리 설정된 상기 발광 패턴이 상기 발광 소자에 의해 표시되도록 제어하는
무인 비행장치를 이용한 태양광 모듈 진단 시스템.
제 10 항에 있어서,
상기 상태 진단 모듈은
상기 태양광 모듈의 부속기기에 따라 전압 값, 전류 값 또는 전력 값을 센싱하는 검출부;
상기 부속기기의 종류별로 고장 판단 결과를 표시하기 위한 미리 설정된 발광 패턴 정보를 저장하고 상기 부속기기별 발광 패턴 정보를 공유하는 데이터베이스; 및
상기 발광 소자를 동작시켜 상기 발광 소자에 의해 상기 발광 패턴이 표시되도록 하는 발광 소자 구동부; 및
상기 부속기기별로 센싱된 전압 값, 전류 값 또는 전력 값을 미리 설정된 기준치와 비교하여 상기 태양광 모듈의 부속기기별로 고장을 판단하고, 상기 검출부와 상기 발광 소자 구동부를 제어하는 제어부를 포함하는
무인 비행장치를 이용한 태양광 모듈 진단 시스템.
제 12 항에 있어서,
상기 검출부는
상기 태양광 모듈의 태양 전지로부터 전압 값, 전류 값 또는 전력 값을 센싱하는 패널 상태 진단 모듈;
상기 태양광 모듈의 인버터로부터 전압 값, 전류 값 또는 전력 값을 센싱하는 인버터 상태 진단 모듈; 및
상기 태양광 모듈의 캐패시터로부터 전압 값, 전류 값 또는 전력 값을 센싱하는 캐패시터 상태 진단 모듈을 포함하는
무인 비행장치를 이용한 태양광 모듈 진단 시스템.
제 13 항에 있어서,
상기 제어부는
상기 태양전지, 상기 인버터, 및 상기 캐패시터 중 적어도 하나로부터 센싱된 전압 값, 전류 값 또는 전력 값을 상기 미리 설정된 기준치와 비교하여 상기 태양전지, 상기 인버터, 및 상기 캐패시터 중 적어도 하나의 고장을 판단하고,
상기 태양전지, 상기 인버터, 및 상기 캐패시터 중 적어도 하나의 고장을 판단하면, 상기 발광 소자 구동부를 제어하여, 상기 태양전지, 상기 인버터, 및 상기 캐패시터 중 적어도 하나의 종류에 따라 상기 발광 소자가 미리 설정된 발광 패턴으로 발광되도록 제어하는
무인 비행장치를 이용한 태양광 모듈 진단 시스템.
제 14 항에 있어서,
상기 제어부는
상기 태양전지, 상기 인버터, 및 상기 캐패시터 중 적어도 하나의 고장 판단 결과, 상기 태양전지의 고장으로 판단되면, 상기 태양 전지의 n×m 배열에 따라 제1 위치에 구성된 발광 소자가 미리 설정된 제1 색으로 발광되도록 하고,
상기 인버터의 고장으로 판단되면 상기 태양 전지의 n×m 배열에 따라 제2 위치에 구성된 발광 소자가 미리 설정된 제2 색으로 발광되도록 하며,
상기 캐패시터의 고장으로 판단되면 상기 태양 전지의 n×m 배열에 따라 제1 및 제2 위치에 구성된 발광 소자가 모두 상기 미리 설정된 제2 색으로 발광되도록 상기 발광 소자 구동부를 제어하는
무인 비행장치를 이용한 태양광 모듈 진단 시스템.
제 14 항에 있어서,
상기 제어부는
상기 태양전지, 상기 인버터, 및 상기 캐패시터 중 적어도 하나의 고장 판단 결과, 상기 인버터의 고장으로 판단되면 3×3 이상의 상기 발광 소자 배열에 따라 "I" 형태의 패턴이 표시되도록 상기 발광 소자 구동부를 제어하고,
상기 캐패시터 고장으로 판단되면 상기 3×3 이상의 발광 소자 배열에 따라 "C" 형태의 패턴이 표시되도록 상기 발광 소자 구동부를 제어하며,
상기 태양전지의 고장으로 판단되면 상기 3×3 이상의 발광 소자 배열에 따라 "-" 형태의 패턴이 표시되도록 상기 발광 소자 구동부를 제어하는
무인 비행장치를 이용한 태양광 모듈 진단 시스템.