KR20190018721A

KR20190018721A - 풍력 발전 단지 항공기 비콘 시스템 및 상기 시스템을 구비하는 풍력 발전 단지 및 풍력 발전 단지에 비콘을 제공하기 위한 방법

Info

Publication number: KR20190018721A
Application number: KR1020197001773A
Authority: KR
Inventors: 스테판 하름스; 헬게 예츠
Original assignee: 보벤 프로퍼티즈 게엠베하
Priority date: 2016-06-20
Filing date: 2017-06-19
Publication date: 2019-02-25
Also published as: EP3472460B1; DE102016111222A1; RU2716936C1; US20190257293A1; DK3472460T3; JP2019527312A; CA3026820A1; BR112018076252A2; WO2017220496A1; CN109312720A; EP3472460A1

Abstract

본 발명은 풍력 발전 단지 항공기 비콘 시스템 및 상기 풍력 발전 단지 항공기 비콘 시스템을 구비하는 풍력 발전 단지(112) 및 풍력 발전 단지(112)에 비콘을 제공하기 위한 방법에 관한 것이다. 본 발명은 복수의 항공기 비콘 장치(30) 및 이미지를 수신하기 위한 적어도 하나의 카메라(20) 및 비행 물체 위치를 검출하기 위한 평가 장치(24)를 포함한다. 상기 평가 장치(24)는 상기 카메라 데이터, 특히 기록된 이미지를 평가함으로써 비행 물체 위치를 검출한다. 또한, 상기 풍력 발전 단지 항공기 비콘 시스템은 평가 장치(24)에 의해 검출된 비행 물체의 위치에 따라, 항공기 비콘 장치들(30) 중 적어도 하나를 스위칭 온하거나 또는 오프하기 위한 스위칭 장치(28)를 포함한다.

Description

풍력 발전 단지 항공기 비콘 시스템 및 상기 시스템을 구비하는 풍력 발전 단지 및 풍력 발전 단지에 비콘을 제공하기 위한 방법

본 발명은 풍력 발전 단지 항공기 비콘 시스템, 즉 풍력 발전 단지에 항공기 방해 비콘을 제공하기 위한 시스템 및 이러한 유형의 풍력 발전 단지 항공기 비콘 시스템을 구비하는 풍력 발전 단지에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 풍력 발전 단지에 비콘을 제공하기 위한 방법에 관한 것이다.

종래의 기술에 따르면, 항공기 방해 비콘을 제공하기 위한 시스템은 이하에서 또한 항공기 비콘을 제공하기 위한 시스템 또는 항공기 비콘 시스템으로도 줄여서 언급되고, 이러한 항공기 비콘 시스템은 풍력 발전 단지의 풍력 터빈에 비콘을 제공하기 위해 사용되는 것으로 알려져 있다.

항공기 비콘은 풍력 터빈 상에 배치되어 시야가 좋지 않거나 또는 야간의 어둠 속에서 비행 물체를 항공기 궤도의 영역에 위치되는 풍력 터빈에 대해 주의를 상기시키기 위한 역할을 하는 하나 이상의 조명을 포함한다.

풍력 발전 단지를 위한 복수의 상이한 항공기 비콘 시스템이 알려져 있다. 제1 시스템에 따르면, 예를 들어 항공기 비콘 시스템의 조명의 제어기는 에너지를 절약하기 위해 낮 동안에 스위칭 오프되도록 수행된다. 그러나, 항공기 비콘의 낮 시간에 의존하는 제어기는 낮 동안에도 항공기 비콘의 스위칭 온을 필요로 하는 좋지 않은 시야가 존재할 수 있는 문제를 야기한다. 또한, 풍력 터빈의 비콘을 밤에도 연속적으로 사용하는 것은 풍력 터빈의 영역의 거주자들에게 방해가 된다.

따라서, 필요한 경우에 항공기 비콘을 스위칭 온하기 위한 추가적인 제안이 이미 이루어졌다. 상기 필요한 경우는 비행 물체가 풍력 터빈 또는 풍력 발전 단지의 영역에 접근하는 경우에 발생한다.

비행 물체가 접근하는 것은 상기 알려진 항공기 비콘 시스템에 따르면, 예를 들어 비행 물체의 트랜스폰더 신호를 검출하고 검출에 따라 조명을 스위칭 온 또는 오프하는 수동 2차 레이더에 의해 인식된다. 그러나, 이러한 시스템은 여기에서 비행 물체의 트랜스폰더 신호와 같은 외부 신호에 의존한다.

또한, 풍력 발전 단지의 각 풍력 터빈에 복수의 능동 레이더가 제공되어, 비행 물체의 트랜스폰더 신호가 생략될 수 있는 독립적인 시스템도 또한 알려져 있다. 그러나, 능동 레이더는 매우 비용이 든다.

능동 레이더의 높은 가격으로 인해, 예를 들어 비행 물체를 그의 방사된 노이즈를 통해 검출하고 따라서 노이즈의 검출에 따라 조명을 스위칭 온 또는 오프하기 위한 마이크로폰 어레이를 제공하는 다른 대안적인 시스템이 제안되었다.

풍력 발전 단지 항공기 비콘 시스템을 위한 다양한 해결 방안이 이미 알려져 있음에도 불구하고, 구현 시의 높은 비용 또는 오작동이 완전히 배제되지는 않는다. 예를 들어 수동 레이더 시스템에서, 트랜스폰더 신호를 송신하기 위한 비행 물체의 송신 유닛은 정지될 수 있다.

따라서, 본 발명의 과제는 이미 알려진 시스템들에 대해 한편으로는 예를 들어 정지된 트랜스폰더 신호를 통한 오작동을 최소화하고 다른 한편으로는 비용 효율적이고 신뢰성 있는 풍력 발전 단지 비콘 시스템을 제공하는 대안을 발견하는 것이다.

독일 특허 및 상표청은 본 출원에 대한 우선권 출원에서 다음과 같은 종래 기술들을 조사하였다: US 2016/0053744 A1호, US 2014/0313345 A1호 및 US 2011/0043630 A1호.

따라서 본 발명에 따르면, 풍력 발전 단지 항공기 비콘 시스템, 즉 풍력 발전 단지의 풍력 터빈에 항공기 방해 비콘을 제공하기 위한 시스템이 제안된다. 풍력 발전 단지 항공기 비콘 시스템은 특히 조명을 포함하는 복수의 항공기 비콘 장치를 포함한다. 또한, 풍력 발전 단지 항공기 비콘 시스템은 이미지를 기록하기 위한 적어도 하나의 카메라를 포함한다. 카메라는 예를 들어, 이미지 또는 비디오를 기록하도록 구성된다.

또한, 풍력 발전 단지 항공기 비콘 시스템은 평가 장치를 포함하고, 상기 평가 장치에 의해 비행 물체의 위치, 즉 비행 물체 위치가 검출될 수 있다. 평가 장치는 카메라 데이터, 특히 카메라에 의해 기록된 이미지의 평가를 통해 비행 물체 위치를 검출한다. 적어도 하나의 스위칭 장치에 의해, 평가 장치에 의해 검출된 비행 물체 위치에 따라 항공기 비콘 장치들 중 적어도 하나가 스위칭 온 또는 오프된다.

따라서, 매우 비용이 드는 레이더 또는 트랜스폰더 시스템의 사용이 필요하지 않다. 또한, 본 발명에 따른 해결 방안은 신뢰성 있는 대안을 제시한다. 카메라의 정지는 - 정지된 항공기 트랜스폰더와는 대조적으로 - 즉시 발견될 것이다. 따라서, 정지된 카메라의 결함의 경우 예를 들어 항공기 비콘 장치가 지속적으로 스위칭 온됨으로써 즉시 반응될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 평가 장치에서 비행 물체의 항공기 궤도가 카메라 데이터, 즉 기록된 이미지에 기초하여 이미지 처리 소프트웨어에 의해 인식된다. 비행 물체는 예를 들어, 정확하게 추적될 수 있다. 따라서, 풍력 발전 단지의 영역에 진입하여 이 영역으로부터 빠져 나오는 오브젝트가 정확하게 추적되는 것뿐만 아니라, 예를 들어 심지어 계수되는 것도 또한 가능하다. 진입하고 빠져 나오는 오브젝트의 개수를 비교함으로써, 현재 오브젝트, 즉 비행 물체가 항공기 비콘 장치의 스위칭 온을 필요로 하는 풍력 터빈의 영역에 존재하는지 여부가 항상 인식된다.

또한 바람직한 실시예에 따르면, 항공기 궤도가 - 예를 들어, 구조용 헬리콥터의 착륙과 같은 경우가 될 수 있는 - 풍력 발전 단지의 영역으로부터 다시 빠져 나오지 않는 경우, 항공기 비콘 장치는 항공기 궤도가 풍력 발전 단지의 영역으로부터 다시 빠져나갈 때까지 그 동안 스위칭 온되어 유지되는 것이 심지어 가능하다. 그러나, 다른 실시예에 따르면, 항공기 비콘은 사전 정의된 기간 동안만, 예를 들어 하루 동안만 스위칭 온되어 유지되는데, 그 이유는 비행 물체가 풍력 발전 단지의 영역에 착륙하고 바닥 위로 수송되어, 항공기 궤도가 풍력 발전 단지의 영역으로부터 빠져 나올 수 없는 경우가 나타날 수 있기 때문이다.

다른 실시예에 따르면, 카메라는 대물렌즈를 포함한다. 카메라의 대물렌즈 및 평가 장치는, 특히 그 크기와는 무관하게, 카메라에 대해 사전 정의된 제1 거리 내에 위치되는 비행 물체를 인식하고 그리고/또는 사전 정의된 제2 거리 밖에 있는 비행 물체를 인식하지 않도록 서로 조정된다.

따라서, 즉 제1 및 제2 거리가 결정되고, 대물렌즈 및 평가 장치는 예를 들어 평가 장치의 소프트웨어의 설계를 통해, 제1 거리를 통해 정의된 것보다 카메라에 더 가까이 있는, 모든 관심 비행 물체가 인식되도록 서로 조정된다. 따라서, 작은 항공기는 더 큰 비행 물체보다 카메라에 대해 더 가까운 거리에서만 검출되고, 이 경우 그러나 큰 비행 물체뿐만 아니라 작은 비행 물체도 대물렌즈 및 평가 장치의 설계 또는 조정으로 인해 어떠한 경우에도 이들이 카메라에 대해 제1 거리 미만에 위치하는 경우 인식된다.

대안적으로 또는 추가적으로, 제2 거리를 통해 정의된 것보다 카메라로부터 더 멀리 있는 모든 관심 비행 물체는 인식되지 않는다. 따라서, 큰 비행 물체뿐만 아니라 작은 비행 물체도 대물렌즈 및 평가 장치의 설계 및 조정으로 인해 어떠한 경우에도 이들이 카메라에 대해 제2 거리를 초과하여 위치되는 경우 인식되지 않는다.

다른 실시예에 따르면, 적어도 하나의 카메라는 적외선 카메라이다. 열 이미지 카메라라고도 언급되는 적외선 카메라는 일반적인 카메라와 유사하지만, 그러나 적외선 복사를 수신하는 이미지 장치이다. 적외선 복사는 약 0.7 μm 내지 1000 μm의 파장 범위에 있다. 따라서, 야간의 어둠 속에서도 비행 물체를 검출하기 위한 이러한 유형의 카메라의 사용이 가능하다. 카메라는 바람직하게는 수평 및/또는 수직으로 선회될 수 있고 그리고/또는 회전될 수 있으므로, 풍력 터빈 또는 풍력 발전 단지 주변의 전체 공간이 단 하나의 카메라에 의해 모니터링될 수 있다.

다른 실시예에 따르면, 적어도 하나의 카메라는 포토 및/또는 비디오 카메라이다. 포토 및/또는 비디오 카메라는 낮에 항공기 비콘의 스위칭을 위해서도 또한 사용될 수 있다. 카메라는 바람직하게는 수평 및/또는 수직으로 선회될 수 있고 그리고/또는 회전될 수 있으므로, 풍력 터빈 또는 풍력 발전 단지 주변의 전체 공간이 단 하나의 카메라에 의해 모니터링될 수 있다.

다른 실시예에 따르면, 카메라는 입체 카메라 또는 입체 영상 기법에 따라 작동되는 카메라이다. 대안적으로 또는 추가적으로, 풍력 발전 단지 항공기 비콘 시스템은 적어도 2개의 카메라를 포함한다. 따라서, 유리하게는 검출된 비행 물체까지의 거리가 또한 간단한 방식으로 결정될 수 있다. 물론 수동 오토 포커스의 영역에서 알려진 바와 같이, 예를 들어 에지 콘트라스트 측정이 수행됨으로써 단지 하나의 카메라에 의해서도 거리가 검출될 수도 있다. 그러나, 2개의 카메라에 의한 거리 검출이 보다 신속하고 보다 정확하게 이루어진다.

따라서, 우선 예를 들어 이미지 처리 소프트웨어에 의해 평가 장치에서 오브젝트는 특히 카메라에 의해 기록된 이미지 내의 카메라 데이터에 기초하여 검출된다. 그로 인해 검출된 오브젝트의 거리 및/또는 높이, 즉 그 위치가 결정된다. 그 후, 결정된 위치에 기초하여 하나 이상의 항공기 비콘 장치가 스위칭 온되어야 하는지 또는 스위칭 오프되어야 하는지의 여부가 평가 장치에 의해 결정된다.

다른 실시예에 따르면, 풍력 발전 단지 항공기 비콘 시스템은 적어도 3개의 카메라를 포함한다. 또한, 카메라는 서로 이격되어 배치될 수 있다. 이를 통해, 예를 들어 다른 풍력 터빈의 로터 블레이드를 통해 발생할 수 있는 예를 들어 카메라들 중 하나의 이미지 영역에서의 장애물에도 불구하고 반대로 작용되는 것이 가능하다.

대안적으로, 카메라는 실질적으로 동일한 위치에 배치될 수 있으므로, 카메라의 선회 가능성 또는 회전 가능성이 생략될 수 있고, 그럼에도 불구하고 360도로 주변 영역이 모니터링될 수 있다. 따라서, 유지 보수 작업을 필요로 하는 움직이는 부품이 생략될 수 있다.

다른 실시예에 따르면, 풍력 발전 단지 항공기 비콘 시스템은 소나(sonar) 장치, 레이저 간격 측정 장치 또는 레이저 거리 측정 장치와 같은, 특히 주행 시간 측정(transit-time measurement)을 갖는 적어도 하나의 거리 측정 장치를 포함한다. 따라서, 주행 시간 측정 원리에 따라 작동하는, 예를 들어 소나 장치 또는 레이저 거리 측정 장치와 같은 거리 측정 장치는 개별 카메라의 사용 및 이와 동시에 카메라에 의해 검출된 오브젝트에 대한 정확한 거리 또는 간격 측정을 거리 측정 장치에 의해 수행되는 것을 가능하게 한다.

다른 실시예에 따르면, 풍력 발전 단지 항공기 비콘 시스템은 이동 송신기, 특히 항공기 무선 트랜스폰더의 신호를 수신하기 위한 적어도 하나의 수신기를 포함한다. 따라서, 이동 송신기는 예를 들어, 비행 물체 내에 배치될 수 있고 비행 물체가 고유하게 또는 적어도 비행 물체의 유형이 인식될 수 있게 하는 예를 들어 24 비트 식별자와 같은 식별자를 전송하는 항공기 무선 트랜스폰더이다. 풍력 발전 단지 항공기 비콘 시스템의 수신기는 이러한 신호를 수신하고, 따라서 송신 및 수신국에 의해 검출된 오브젝트를 고유하게 분류하고 그 항공기 궤도를 추적할 수 있다.

따라서 예를 들어, 항공기 궤도를 가로지르는 비행 물체들이 서로 고유하게 구별될 수 있다.

또한, 풍력 발전 단지의 영역에서 비행 물체의 중복 인식이 가능한데, 그 이유는 한편으로는 이동 트랜스폰더의 신호에 의해 그리고 다른 한편으로는 평가 장치에 의해 풍력 발전 단지의 영역에 진입하는 비행 물체가 인식될 수 있기 때문이다.

이러한 실시예의 다른 양태에 따르면, 이동 송신기의 신호에 의해 그리고 또한 평가 장치에 의해 검출된 비행 물체의 항공기 궤도는 사전 결정된 기간, 예를 들어 1년 또는 6개월에 걸쳐 저장된다.

저장된 데이터는 풍력 발전 단지 항공기 비콘 시스템의 유지 보수 간격에서 검색될 수 있고, 그 다음 풍력 발전 단지 항공기 비콘 시스템의 올바른 기능을 검증하는 역할을 한다. 이를 위해, 예를 들어 동일한 비행 물체에 대해 다양한 방식으로 동일한 시간에 검출된 위치가 비교된다. 일치되는 경우, 풍력 발전 단지 항공기 비콘 시스템은 올바르게 기능하는 것으로 가정되고, 일치되지 않는 경우에는 오작동이 추론된다.

다른 실시예에 따르면, 스위칭 장치에서는 풍력 발전 단지에 대해 섹터가 정의될 수 있다. 이러한 섹터는 특히 이전에 언급된 풍력 발전 단지의 영역에 대응한다. 따라서 평가 장치에 의해 풍력 발전 단지 주변의 사전 정의된 섹터 내에 있는 하나 이상의 비행 물체 위치가 검출되는 경우, 스위칭 장치는 적어도 하나의, 복수의 또는 모든 항공기 비콘 장치를 스위칭 온하거나 또는 상기 적어도 하나의, 복수의 또는 모든 항공기 비콘 장치가 스위칭 온되게 하도록 구성된다.

다른 실시예에 따르면, 평가 장치에 의해 풍력 발전 단지 주변의 사전 정의된 섹터 내에 있는 비행 물체의 위치, 즉 비행 물체 위치가 검출되지 않는 경우, 스위칭 장치는 항공기 비콘 장치들 중 적어도 하나를 스위칭 오프하거나 또는 상기 항공기 비콘 장치들 중 적어도 하나가 스위칭 오프되게 하도록 추가로 구성된다.

따라서, 섹터의 정의를 통해, 예를 들어 법적 가이드라인 또는 지침에 따라 그 안에 비행 물체가 체류하는 것이 풍력 터빈의 항공기 비콘의 스위칭 온을 발생시켜야 하는 영역으로서 정의되는 풍력 발전 단지 주변의 영역이 결정된다. 섹터는 예를 들어 스위칭 장치의 x, y 및 z 좌표로 정의되는 3차원 공간 또는 영역에 대응한다.

따라서, 이러한 유형의 섹터는 예를 들어 풍력 발전 단지의 풍력 터빈이 설치되는 지면을 통해 하부면이 정의되는 영역 또는 공간을 포함한다. 섹터의 상부면은 전체적으로 하부면에서 적어도 수백 미터 위에, 예를 들어 하부면에서 600 미터 위에 있는 표면을 통해 형성된다. 또한, 섹터의 측면은 상기 측면의 각각이 풍력 발전 단지의 외측에 위치하는 풍력 터빈을 통해 정의된 윤곽으로부터 수평 방향으로 적어도 수 킬로미터, 특히 4 킬로미터 떨어져 있도록 정의된다.

따라서, 섹터의 상부면 및 하부면과 함께 측면을 통해 3차원 공간 또는 영역이 정의되고, 전체 풍력 터빈에 걸친 이 3차원 공간 또는 영역의 수평 확장은 풍력 발전 단지의 외측에 위치하는 풍력 터빈에 대해 적어도 수 킬로미터, 특히 4 킬로미터의 거리로 연장된다.

따라서 항공기가 이러한 영역, 즉 풍력 발전 단지 주변의 정의된 섹터 내로 진입하면, 항공기 비콘 장치는 비행 물체에 경고를 제공하기 위해 스위칭 온된다. 이러한 영역, 즉 정의된 섹터 내에 더 이상 비행 물체가 없으면, 항공기 비콘 장치는 스위칭 오프된다. 따라서, 추가적인 에너지 비용을 절약하면서, 비행 물체에 시기 적절하게 경고를 제공하는 것이 보장된다.

다른 실시예에 따르면, 풍력 발전 단지의 각 풍력 터빈은 각각 정확히 하나의 항공기 비콘 장치를 포함하며, 상기 항공기 비콘 장치는 바람직하게는 수평으로 각각 360도 방사되는 특히 2개의 조명을 포함한다. 따라서, 비행 물체는 시야가 좋지 않을 때에도 각 개별 풍력 터빈을 유리한 방식으로 인식할 수 있고, 항공기 궤도를 이에 대응하여 맞출 수 있다.

다른 실시예에 따르면, 스위칭 장치에서는 풍력 발전 단지의 하나 이상의 풍력 터빈에 대해 각각 복수의 부분 섹터가 정의될 수 있다. 특히, 스위칭 장치에서 각 풍력 터빈에 대해 고유의 부분 섹터가 정의될 수 있다. 각각의 부분 섹터는 예를 들어 스위칭 장치에서 x, y 및 z 좌표를 통해 정의되는 3차원 공간 또는 영역에 대응한다.

이를 위해, 각각의 부분 섹터는 예를 들어 하부면이 지면을 통해 정의되는 영역 또는 공간을 포함하고, 이 지면 위에는 각각의 부분 섹터에 할당되는 풍력 터빈 또는 각각의 부분 섹터에 할당되는 복수의 풍력 터빈이 설치된다. 각 부분 섹터의 상부면은 각각 전체적으로 각각의 부분 섹터의 하부면에서 적어도 수백 미터 위에, 예를 들어 하부면에서 600 미터 위에 위치하는 표면을 통해 형성된다. 각 부분 섹터의 측면은 각각의 부분 섹터에 할당되는 풍력 터빈 또는 각각의 부분 섹터에 할당되는 복수의 풍력 터빈으로부터 수평 방향으로 적어도 수 킬로미터, 특히 4 킬로미터 떨어져 있도록 정의된다. 따라서, 각 부분 섹터는 3차원 공간에 대응하고, 이 경우 부분 섹터는 물론 교차될 수도 있다.

또한, 평가 장치에 의해 각각의 풍력 터빈 또는 복수의 풍력 터빈에 대해 정의된 부분 섹터 내에 있는 하나 이상의 비행 물체 위치가 검출되는 경우, 스위칭 장치는 풍력 터빈 또는 복수의 풍력 터빈의 항공기 비콘 장치를 스위칭 온하거나 또는 상기 항공기 비콘 장치가 스위칭 온되게 하도록 구성된다.

다른 실시예에 따르면, 평가 장치에 의해 각각의 풍력 터빈 또는 복수의 풍력 터빈에 대해 정의된 부분 섹터 내에 있는 비행 물체 위치가 검출되지 않는 경우, 스위칭 장치는 또한 풍력 터빈 또는 복수의 풍력 터빈의 항공기 비콘 장치를 스위칭 오프하거나 또는 상기 항공기 비콘 장치가 스위칭 오프되게 하도록 구성된다.

따라서, 풍력 터빈의 항공기 비콘 장치의 선택적인 스위칭 온 및 오프가 가능하다. 이것은 예를 들어 수 킬로미터의 확장 방향을 포함하는 매우 큰 풍력 발전 단지에 특히 유리하다. 따라서, 이러한 유형의 풍력 발전 단지에서 비행 물체가 각각의 풍력 터빈의 부분 섹터로 진입하는 경우, 풍력 터빈의 항공기 비콘 장치만이 스위칭 온된다.

즉, 예를 들어 서쪽에서 동쪽으로 10 킬로미터의 확장을 포함하고 풍력 발전 단지의 서쪽 경계 영역에서 비행 물체가 접근하는 풍력 발전 단지에서, 우선 예를 들어 비행 물체에 대해 약 4 내지 5 킬로미터의 거리를 포함하는, 서쪽에 위치하는 풍력 터빈만이 스위칭 온되는 것이 가능하다. 보다 동쪽에 위치하는 항공기 비콘 장치는 우선 스위칭 오프되어 유지될 수 있으므로, 이 항공기 비콘 장치의 작동을 위한 에너지가 절약된다.

다른 실시예에 따르면, 스위칭 장치에는 오브젝트의 토폴로지 및 지리 데이터(Geodata)가 저장될 수 있다. 바람직하게는, 풍력 발전 단지의 정의된 섹터 및/또는 정의된 부분 섹터의 오브젝트의 토폴로지 및 지리 데이터가 저장될 수 있다.

또한, 평가 장치는 카메라에 의해 기록된 이미지 또는 카메라 데이터의 평가를 통해 오브젝트 위치 및 지리 데이터를 검출하고, 검출된 오브젝트 위치 및 지리 데이터를 스위칭 장치에 전송하도록 구성된다. 또한, 스위칭 장치는 전송된 데이터의 시간적인 변화의 관찰 또는 특히 시간적으로 변하지 않는 데이터의 마킹을 통해 특히 풍력 발전 단지의 정의된 섹터 및/또는 정의된 부분 섹터의 오브젝트의 토폴로지 및 지리 데이터를 생성하도록 구성된다. 따라서, 이러한 오브젝트 및 지리 데이터는 그 위치가 시간에 걸쳐 관찰될 때 자연스럽게 변경되는 비행 물체가 아니다.

따라서, 토폴로지 데이터는 스위칭 장치에 저장되고, 이 토폴로지 데이터에 의해 항공기 비콘의 스위칭 온 또는 오프가 이루어지기 전에, 평가 장치에 의해 검출된 비행 물체가 실제로 비행 물체인지의 여부가 검증될 수 있다. 예를 들어, 토폴로지 데이터로부터 도로 또는 고속도로 코스가 추론될 수 있고, 따라서 도로 또는 고속도로 코스의 영역에서 움직이는 오브젝트가 실제로 비행 물체가 아닌 오브젝트로서 명확하게 검증될 수 있다.

또한, 토폴로지 데이터는 풍력 발전 단지 항공기 비콘 시스템 자체를 검증하는 역할을 한다. 일 실시예에 따르면, 평가 장치에 의해 검출된 토폴로지 데이터가 저장된 토폴로지 데이터와 일치함에 의해, 풍력 발전 단지 항공기 비콘 시스템이 적절하게 기능하는지의 여부를 검사하거나 또는 검증하는 것이 가능하다. 이를 통해, 예를 들어 검출된 토폴로지 데이터가 저장된 토폴로지 데이터와 일치하지 않는 것으로 결정됨으로써, 예를 들어 안개, 우박 또는 번개가 검출될 수도 있다.

다른 실시예에 따르면, 스위칭 장치는 적어도 하나의 항공기 비콘 장치의 스위칭 오프를 위해 데이터 신호, 특히 브로드캐스트 신호의 플래그를 항공기 비콘 장치에 주기적으로 전송하도록 구성된다.

따라서, 항공기 비콘 장치에는 스위칭 온/오프 신호가 전송되는 것이 아니라, "비콘 억제" 신호가 주기적으로 전송된다. 주기적이라 함은, 신호가 고정된 또는 가변적인 간격으로 반복적으로 전송되는 것을 의미한다. 이러한 신호는 플래그의 형태로, 바람직하게는 브로드캐스트로서 모든 비콘 시스템에 전송될 수 있으며, 이 경우 플래그는 비콘의 정상적인 작동을 억제한다(비콘 오프). 따라서, 플래그는 필요한 경우 비콘을 스위칭 온할 수 있으며, 이 경우 이를 위해 억제가 해제되고 이에 따라 상황에 따라 작동, 즉 스위칭 온된 항공기 비콘 장치가 실행된다.

여기서, 고장(플래그의 부재)의 경우 항공기 비콘 장치가 스위칭 온되는 자립적 작동으로 전환되고, 이에 따라 비콘의 안정적인 작동이 보장된다는 이점이 있다.

또한, 본 발명은 상기 실시예들 중 하나에 따른 풍력 발전 단지 항공기 비콘 시스템을 구비하는 풍력 발전 단지에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 풍력 발전 단지에 비콘, 즉 항공기 비콘을 제공하기 위한 방법에 관한 것이다. 상기 방법에 따르면, 전자기파 및/또는 음파가 송신국에 의해 전송된다. 또한, 전자기파 및/또는 음파가 적어도 하나의 수신국 및/또는 송신국에 의해 수신되고, 평가 장치에 의해 전송된 및/또는 수신된 전자기파 및/또는 음파를 평가함으로써 비행 물체의 위치, 즉 비행 물체 위치가 검출된다.

또한, 항공기 비콘 장치들 중 적어도 하나는 평가 장치에 의해 검출된 비행 물체 위치에 따라 스위칭 온 및/또는 오프된다.

이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예가 예시적으로 보다 상세히 설명된다.

도 1은 풍력 터빈을 도시한다.
도 2는 풍력 발전 단지 항공기 비콘 시스템의 실시예를 갖는 풍력 발전 단지를 도시한다.
도 3은 카메라를 갖는 풍력 터빈의 나셀을 도시한다.

도 1은 타워(102) 및 나셀(104)을 갖는 풍력 터빈(100)을 도시한다. 나셀(104) 상에는 3개의 로터 블레이드(108)와 스피너(110)를 가진 로터(106)가 배치된다. 로터(106)는 작동 시 풍력에 의해 회전 운동하고, 이로 인해 나셀(104) 내의 발전기를 구동한다.

도 1의 풍력 터빈(100)은 도 2를 참조하여 이하에서 설명되는 바와 같이, 또한 풍력 발전 단지의 복수의 다른 풍력 터빈(100)과 결합하여 작동될 수 있다.

도 2에는 예시적인 4개의 풍력 터빈(100a 내지 100d)을 갖는 풍력 발전 단지(112)이 도시된다. 4개의 풍력 터빈(100a 내지 100d)은 동일하거나 또는 상이할 수 있다. 따라서, 풍력 터빈(100a 내지 100d)은 기본적으로 풍력 발전 단지(112)의 임의의 개수의 풍력 터빈(100)을 나타낸다. 풍력 터빈(100)은 그들의 전력, 즉 생성된 전류를 특히 전기 발전 지역 네트워크(114)를 통해 제공한다. 이 경우, 개별적인 풍력 터빈(100)의 각각 생성된 전류 또는 전력이 합산되고, 대부분 변압기(116)가 제공되는데, 상기 변압기는 일반적으로 PCC로도 지칭되는 공급 지점(118)에서 공급 네트워크(120)로 전력을 공급하기 위해 발전 지역 내의 전압을 상향 변압한다.

도 2는 물론 전력 제어기가 존재함에도 불구하고, 예로써 전력 제어기가 도시되어 있지 않은 풍력 발전 단지(112)의 단지 간략화된 도면이다. 또한, 예를 들어 단지 다른 실시예를 언급하자면, 예를 들어 각 풍력 터빈(100)의 출력부에 변압기가 또한 존재함으로써 발전 지역 네트워크(114)가 다르게 설계될 수도 있다.

또한, 풍력 발전 단지 항공기 비콘 시스템의 실시예가 도시된다. 구체적으로, 풍력 터빈(100a 내지 100d)은 각각 카메라(20)를 포함한다.

여기서 적외선 카메라인 카메라(20)에 의해 이미지, 즉 열 이미지가 기록되고, 기록된 이미지는 데이터, 즉 카메라 데이터의 형태로 평가 장치(24)에 공급된다.

평가 장치(24)에서 카메라 데이터의 평가를 통해 비행 물체 위치, 즉 비행 물체의 위치가 검출된다. 이를 위해, 예를 들어 이미지 처리 소프트웨어는 카메라에 의해 기록된 이미지에서 자동으로 움직이는 오브젝트를 검출하고, 검출된 오브젝트까지의 거리를 결정한다. 거리 결정은 예를 들어, 주행 시간 측정 원리에 따라 간격 측정을 수행하는 레이저 간격 측정 장치에 의해 이루어질 수 있다.

또한, 여기에서 예시적으로 마찬가지로 제어기(26)의 부품인 스위칭 장치(28)가 제공된다. 각 풍력 터빈(100a 내지 100d)의 나셀(104) 상에 배치된 항공기 비콘 장치(30)는 스위칭 장치(28)에 의해 스위칭 온 및 오프될 수 있다. 따라서, 항공기 비콘 장치(30)는 평가 장치(24)에 의해 결정된 비행 물체 위치에 따라 스위칭 온 또는 오프된다.

항공기 비콘 장치를 스위칭 오프하기 위해, 여기서 데이터 신호가 스위칭 장치(28)로부터 항공기 비콘 장치(30)로 주기적으로 전송된다. 이러한 데이터 신호는 예를 들어, 모든 풍력 터빈에 대한 브로드캐스트 신호에 대응한다. 따라서, 항공기 비콘 장치(30)에 스위칭 온/오프 신호가 전송되는 것이 아니라, 주기적인 "비콘 억제" 신호가 전송된다. 주기적이라 함은, 신호가 고정되거나 또는 가변적인 간격으로 반복적으로 전송되는 것을 의미한다.

이러한 신호는 플래그의 형태로, 바람직하게는 브로드캐스트로서 모든 비콘 시스템에 전송될 수 있으며, 여기서 플래그는 비콘의 정상적인 작동을 억제한다(비콘 오프). 따라서, 필요한 경우 비콘은 플래그를 통해 스위칭 온될 수도 있다. 이러한 신호가 없는 경우, 항공기 비콘 장치(30)는 자동으로 스위칭 온된다.

항공기 비콘 장치(30)가 스위칭 온되는지 또는 오프되는지의 여부는, 비행 물체의 정확한 위치에 의존한다. 이를 위해, 섹터(32)가 스위칭 장치(28)에서 정의된다. 이러한 섹터(32)는 도 2에서 예시적으로 2차원으로 도시되어 있는데, 상기 섹터는 보통 3차원 범위, 즉 예를 들어 넓이, 높이 및 깊이를 가지며, 풍력 터빈(100a 내지 100d)은 섹터(32)의 실질적으로 중심에 위치된다.

또한, 도 2에서 섹터(32)는 풍력 터빈(100a 내지 100d)에 매우 가깝게 도시되어 있고, 섹터(32)의 외부 경계는 보통 적어도 수평 방향으로 풍력 터빈에 대해 수 킬로미터의 거리를 포함할 수 있다.

이제 평가 장치(24)에 의해 비행 물체의 위치, 즉 비행 물체 위치가 이러한 섹터(32) 내에서 검출되면, 섹터(32)에서 다른 비행 물체가 이미 이전에 검출되었을 경우, 본 실시에에 따라 항공기 비콘 장치(30)가 스위칭 온되거나 또는 스위칭 온되어 유지된다.

섹터(32)에서 (더 이상) 비행 물체가 검출되지 않는 경우, 즉 비행 물체 위치가 섹터(32) 내에서 검출되지 않는 경우, 항공기 비콘 장치(30)는 스위칭 오프되거나 또는 스위칭 오프되어 유지된다.

여기에 전체 풍력 발전 단지(112)을 "프레임화"한 섹터(32)가 도시되어 있다. 그러나, 여기에 도시되지 않은 다른 실시예에 따르면, 평가 장치(24)에 의해 개별적으로 모니터링되는 고유의 부분 섹터가 각 풍력 터빈(100a 내지 100d)에 대해 각각 정의되는 것도 또한 가능하다.

따라서, 비행 물체가 풍력 터빈(100a 내지 100d)의 각각의 부분 섹터에 진입하거나 또는 풍력 터빈(100a 내지 100d)의 이러한 부분 섹터에서 검출되는 경우에, 풍력 터빈(100a 내지 100d)의 항공기 비콘(30)이 스위칭 온된다. 따라서, 비행 물체 위치에 따라 개별적인 항공기 비콘 장치(30)의 선택적인 스위칭 온이 가능하다. 따라서, 특히 수 킬로미터의 표면에 걸쳐 연장되는 대형 풍력 발전 단지의 경우, 비행 물체에 대해 실질적인 위험이 나타날 수 있는 풍력 발전 단지(112)의 부분에서만 항공기 비콘 장치(30)가 활성화될 수 있다.

도 3은 풍력 터빈(100)의 나셀(104)의 정면도를 확대된 도면으로 도시한다. 나셀(104) 상에는 안테나 캐리어(34)가 배치되고, 나셀(104)과 고정적으로 연결된다. 안테나 캐리어(34)는 카메라(20)를 포함한다. 카메라(20)는 대물렌즈(36) 및 거리 측정 장치(37), 즉 레이저 간격 측정 장치를 포함한다. 카메라(20)는 수평 및 수직으로 선회될 수 있다.

여기에 도시되지 않은 또 다른 실시예에 따르면, 카메라(20)에는 360도 라운드 뷰를 허용하는 광학 시스템이 제공된다. 따라서, 이러한 경우에는 카메라(20)의 선회가 필요하지 않다.

또한, 풍력 터빈(100)의 항공기 비콘 장치(30)를 함께 형성하는 2개의 조명(38)이 제공된다. 조명(38)의 이격된 배치를 통해 시스템의 더블링이 이루어지므로, 로터 블레이드(108)에 의한 부분적인 섀도우에도 불구하고 풍력 발전 단지 항공기 비콘 시스템의 결함 없는 기능이 보장된다.

Claims

풍력 발전 단지 항공기 비콘 시스템에 있어서,
- 적어도 하나의 항공기 비콘 장치(30);
- 이미지를 기록하기 위한 적어도 하나의 카메라(20);
- 상기 카메라의 데이터, 특히 기록된 이미지의 평가를 통해 비행 물체 위치를 검출하기 위한 평가 장치(24); 및
- 상기 평가 장치에 의해 검출된 상기 비행 물체 위치에 따라 상기 항공기 비콘 장치(30) 중 적어도 하나를 스위칭 온 또는 오프하기 위한 적어도 하나의 스위칭 장치(28)
를 포함하는, 풍력 발전 단지 항공기 비콘 시스템.
제1항에 있어서,
상기 카메라(20)의 대물렌즈(36) 및 상기 평가 장치(24)는, 특히 그 크기와는 무관하게, 카메라에 대해 사전 정의된 제1 거리 내에 위치되는 비행 물체를 인식하고 그리고/또는 사전 정의된 제2 거리 밖에 있는 비행 물체를 인식하지 않도록 서로 조정되는 것인, 풍력 발전 단지 항공기 비콘 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서,
적어도 하나의 카메라(20)는 바람직하게는 수평 및/또는 수직으로 선회될 수 있고 그리고/또는 회전될 수 있는 적외선 카메라인 것인, 풍력 발전 단지 항공기 비콘 시스템.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
적어도 하나의 카메라(20)는 바람직하게는 수평 및/또는 수직으로 선회될 수 있고 그리고/또는 회전될 수 있는 포토 및/또는 비디오 카메라인 것인, 풍력 발전 단지 항공기 비콘 시스템.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 카메라(20)는 입체 카메라(20) 또는 입체 영상 기법에 따라 작동되는 카메라(20)이고 그리고/또는 상기 풍력 발전 단지 항공기 비콘 시스템은 적어도 2개의 카메라(20)를 포함하는 것인, 풍력 발전 단지 항공기 비콘 시스템.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 풍력 발전 단지 항공기 비콘 시스템은 적어도 3개의 카메라(20)를 포함하고, 상기 카메라는 서로 이격되거나 또는 실질적으로 동일한 위치에 배치될 수 있는 것인, 풍력 발전 단지 항공기 비콘 시스템.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 풍력 발전 단지 항공기 비콘 시스템은 소나(sonar) 장치 및/또는 레이저 간격 측정 장치 또는 레이저 거리 측정 장치와 같은, 특히 주행 시간 측정(transit-time measurement)을 갖는 적어도 하나의 거리 측정 장치(37)를 포함하는 것인, 풍력 발전 단지 항공기 비콘 시스템.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 풍력 발전 단지 항공기 비콘 시스템은 이동 송신기, 특히 항공기 무선 트랜스폰더의 신호를 수신하기 위한 적어도 하나의 수신기를 포함하는 것인, 풍력 발전 단지 항공기 비콘 시스템.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 스위칭 장치(28)에서는 상기 풍력 발전 단지(112)에 대해 섹터(32)가 정의될 수 있고, 상기 평가 장치(24)에 의해 상기 풍력 발전 단지(112) 주변의 상기 사전 정의된 섹터(32) 내에 있는 하나 이상의 비행 물체 위치가 검출되는 경우, 상기 스위칭 장치(28)는 상기 항공기 비콘 장치들(30) 중 적어도 하나를 스위칭 온하거나 또는 상기 항공기 비콘 장치들 중 적어도 하나가 스위칭 온되게 하도록 구성되는 것인, 풍력 발전 단지 항공기 비콘 시스템.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 스위칭 장치(28)에서는 상기 풍력 발전 단지(112)에 대해 섹터(32)가 정의될 수 있고, 상기 평가 장치(24)에 의해 상기 풍력 발전 단지(112) 주변의 상기 사전 정의된 섹터(32) 내에 있는 비행 물체 위치가 검출되지 않는 경우, 상기 스위칭 장치(28)는 상기 항공기 비콘 장치들(30) 중 적어도 하나를 스위칭 오프하거나 또는 상기 항공기 비콘 장치들 중 적어도 하나가 스위칭 오프되게 하도록 구성되는 것인, 풍력 발전 단지 항공기 비콘 시스템.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 풍력 발전 단지(112)의 각각의 풍력 터빈(100)에 대해 각각 정확히 하나의 항공기 비콘 장치(30)가 제공되는 것인, 풍력 발전 단지 항공기 비콘 시스템.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 스위칭 장치(28)에서는 상기 풍력 발전 단지(112)의 복수의 또는 각각의 풍력 터빈(100)에 대해 각각 부분 섹터가 정의될 수 있고, 상기 평가 장치(24)에 의해 상기 풍력 터빈(100) 또는 복수의 풍력 터빈(100)에 대해 정의된 상기 부분 섹터 내에 있는 하나 이상의 비행 물체 위치가 검출되는 경우, 상기 스위칭 장치(28)는 상기 각각의 부분 섹터에 할당되는 상기 풍력 터빈(100) 또는 복수의 풍력 터빈(100)의 상기 항공기 비콘 장치(30)를 스위칭 온하거나 또는 상기 항공기 비콘 장치가 스위칭 온되게 하도록 구성되는 것인, 풍력 발전 단지 항공기 비콘 시스템.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 스위칭 장치(28)에서는 상기 풍력 발전 단지(112)의 복수의 또는 각각의 풍력 터빈(100)에 대해 각각 부분 섹터가 정의될 수 있고, 상기 평가 장치(24)에 의해 상기 풍력 터빈(100) 또는 복수의 풍력 터빈(100)에 대해 상기 정의된 부분 섹터 내에 있는 비행 물체 위치가 검출되지 않는 경우, 상기 스위칭 장치(28)는 상기 각각의 부분 섹터에 할당되는 상기 풍력 터빈(100) 또는 복수의 풍력 터빈(100)의 상기 항공기 비콘 장치(30)를 스위칭 오프하거나 또는 상기 항공기 비콘 장치가 스위칭 오프되게 하도록 구성되는 것인, 풍력 발전 단지 항공기 비콘 시스템.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 스위칭 장치(28)에는 특히 상기 풍력 발전 단지의 정의된 섹터 및/또는 정의된 부분 섹터의, 오브젝트의 토폴로지 및 지리 데이터(Geodata)가 저장될 수 있고, 그리고/또는
상기 평가 장치(24)는 상기 카메라의 데이터, 특히 기록된 이미지의 평가를 통해 오브젝트 위치 및 지리 데이터를 검출하고, 상기 검출된 오브젝트 위치 및 지리 데이터를 상기 스위칭 장치(28)에 전송하도록 구성되고, 상기 스위칭 장치(28)는 상기 전송된 데이터의 시간적으로 변하지 않는 상기 오브젝트 위치 및 지리 데이터의 관찰 또는 마킹을 통해 특히 상기 풍력 발전 단지의 정의된 섹터 및/또는 정의된 부분 섹터의 오브젝트의 토폴로지 및 지리 데이터를 생성하도록 구성되는 것인, 풍력 발전 단지 항공기 비콘 시스템.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 스위칭 장치(28)는 상기 적어도 하나의 항공기 비콘 장치(30)의 스위칭 오프를 위해 데이터 신호, 특히 브로드캐스트 신호의 플래그를 상기 항공기 비콘 장치(30)에 주기적으로 전송하도록 구성되는 것인, 풍력 발전 단지 항공기 비콘 시스템.
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 풍력 발전 단지 항공기 비콘 시스템을 구비하는 풍력 발전 단지.
특히 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 풍력 발전 단지 항공기 비콘 시스템을 구비하는 풍력 발전 단지에 비콘을 제공하기 위한 방법에 있어서,
- 적어도 하나의 카메라(20)에 의해 이미지를 기록하는 단계;
- 평가 장치(24)에 의해 상기 카메라의 데이터, 특히 기록된 이미지를 평가함으로써 비행 물체 위치를 검출하는 단계; 및
- 상기 평가 장치(24)에 의해 검출된 상기 비행 물체 위치의 위치에 따라, 스위칭 장치(28)에 의해 상기 항공기 비콘 장치들(30) 중 적어도 하나를 스위칭 온하거나 또는 스위칭 오프하는 단계
를 포함하는, 방법.