KR20220114852A - 증강현실 기반의 태양광 발전 모니터링 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 증강현실 기반의 태양광 발전량 모니터링 시스템에 관한 것으로, 이는 다수의 태양광 발전 유닛을 등록하고, 상기 다수의 태양광 발전 유닛의 현재 상태를 모니터링하고 진단하되, 현재 위치 정보를 포함하는 진단 요청 메시지가 수신되면, 상기 현재 위치 정보에 기반하여 태양광 발전 유닛을 식별한 후, 상기 태양광 발전 유닛에 대응되는 진단 정보를 획득 및 제공하는 관제 장치; 및 사용자가 태양광 발전 유닛을 촬영하여 진단 요청하면, 상기 현재 위치 정보를 포함하는 진단 요청 메시지를 생성하여 상기 관제 장치에 제공하고, 상기 관제 장치로부터 피드백되는 진단 정보를 증강 현실 방식으로 사용자 안내하는 사용자 단말을 포함할 수 있다.

Description

증강현실 기반의 태양광 발전 모니터링 시스템{Augmented reality-based solar power generation monitoring system}
본 발명은 태양광 발전량 모니터링하는 기술에 관한 것으로, 특히 증강현실 기반의 새로운 방식으로 태양광 발전량을 모니터링할 수 있도록 하는 시스템에 관한 것이다.
태양광 발전은 태양으로부터의 빛에너지를 직접 전기에너지로 바꾸어주는 발전 방식이다. 태양광 발전 시스템은 에너지원이 청정하고 무제한인 점, 필요한 장소에서 필요한 양만 발전이 가능하다는 점, 유지 보수가 용이하고 무인화가 가능하다는 점, 20년 이상의 장수명이 가능하다는 점, 건설기간이 짧아 수요 증가에 신속한 대응이 가능하다는 점에서, 태양광 발전 시스템은 전체 발전량에서 그 비중이 점점 증가하고 있는 추세이다.
이러한 태양광 발전의 핵심은 일반적으로 pn 접합 구조를 가진 태양 전지(solar cell)로서 외부로부터 광자 (photon)가 태양전지의 내부로 흡수되면 광자가 지닌 에너지에 의해 태양전지 내부에서 전자와 정공의 쌍이 생 성된다. 생성된 전자-정공 쌍은 pm 접합에서 발생한 전기장에 의해 전자는 n 형 반도체로 이동하고, 정공은 p 형 반도체로 이동해서 각각의 표면에 있는 전극에서 수집된다. 각각의 전극에서 수집된 전하는 외부 회로에 부 하가 연결된 경우, 부하에 흐르는 전류로서 부하를 동작시키는 에너지의 원천이 된다.
이러한, 태양광 발전은 MW 급 이상에서 수 KW 급까지 다양한 용량으로 설치된다. MW 급 이상인 대용량의 경우 적게는 수십개 많게는 수백개 이상의 태양광 어레이가 설치된다. 이러한 다수의 태양광 어레이의 상태를 운영자 가 직접 진단하는 데는 매우 많은 인력 및 시간이 소요된다. 따라서, 대용량 태양광 발전의 경우, 태양광 발전 상태를 실시간 자동으로 모니터링하기 위한 시스템이 구축된다.
대규모 태양광 발전 모니터링을 위해서 매우 많은 수의 센서 노드가 구축된다. 대규모 태양광 발전에 특화된 기술로서, 태양광 발전 모니터링 네트워크 운영 기술이 주를 이룬다.
이와 관련해, 일본공개특허 제2013-157409호(출원인: SHARP, 발명의 명칭: 태양광 발전 시스템)는 태양광 발전 모니터링 네트워크 관련 기술을 개시하고 있다. 일본공개특허 제2013-157409호는 매우 많은 센서 노드로부터 태 양광 발전 관련 데이터를 수집한 중간 노드가 상위 노드로 데이터를 전송하는 기법에 대한 기술이다.
이와 같은 대규모 태양광 발전 모니터링 기술은 다량의 센서 노드(최하위 노드), 중간 노드(게이트 웨이) 및 상위 노드(서버)를 기본 구조로 하고, 센서 노드와 중간 노드는 근거리 무선 통신 프로토콜로 통신하며 중간 노드와 상위 노드는 TCP/IP에 따라 통신한다. 그리고, 센서 노드에서 센싱된 태양광 발전 관련 데이터는 실시간으로 중간 노드를 거쳐 상위 노드에 전달된다.
그러나 이러한 방식은 원격지에 위치하는 중앙 관제실에서만 태양광 발전 관련 데이터를 수집 및 모니터링할 수 있도록 하는 한계가 있다.
국내공개특허 제10-2013-070132호(2013.06.27.)
이에 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 중앙 관제실에서 벗어나 태양광 발전 유닛 설치 장소에 방문하여 태양광 발전 유닛의 현재 상태를 직접 모니터링할 수 있도록 하는 증강현실 기반의 태양광 발전 모니터링 시스템을 제공하고자 한다.
또한 증강현실 방식으로 진단 동작을 요청하고, 이의 정보를 제공받을 수 있도록 함으로써, 사용자의 편이성과 정보의 시인성 모두가 극대화될 수 있도록 하는 증강현실 기반의 태양광 발전 모니터링 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 증강현실 기반의 새로운 방식으로 다수의 태양광 발전 유닛을 등록하고, 상기 다수의 태양광 발전 유닛의 현재 상태를 모니터링하고 진단하되, 현재 위치 정보를 포함하는 진단 요청 메시지가 수신되면, 상기 현재 위치 정보에 기반하여 태양광 발전 유닛을 식별한 후, 상기 태양광 발전 유닛에 대응되는 진단 정보를 획득 및 제공하는 관제 장치; 및 사용자가 태양광 발전 유닛을 촬영하여 진단 요청하면, 상기 현재 위치 정보를 포함하는 진단 요청 메시지를 생성하여 상기 관제 장치에 제공하고, 상기 관제 장치로부터 피드백되는 진단 정보를 증강 현실 방식으로 사용자 안내하는 사용자 단말을 포함하는 증강현실 기반의 태양광 발전 모니터링 시스템을 제공한다.
상기 사용자 단말은 카메라 영상과 카메라 시점 정보를 추가 제공하는 기능을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 관제 장치는 카메라 영상과 카메라 시점 정보를 추가 제공되는 경우, 상기 카메라 영상로부터 적어도 하나의 태양광 발전 유닛을 개별 검출한 후, 카메라 영상과 카메라 시점 정보에 기반하여 개별 검출된 태양광 발전 유닛 각각을 식별하는 기능을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 진단 정보는 오염도, 열화도, 발전 효율 중 적어도 하나인 것을 특징으로 한다.
상기 진단 정보는 상기 사용자 단말을 통해 획득된 카메라 영상에 오버레이되어 표시되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서는 중앙 관제실에서 벗어나 태양광 발전 유닛 설치 장소에 방문하여 태양광 발전 유닛의 현재 상태를 직접 모니터링함으로써, 모니터링 작업의 현장성을 높여줄 수 있도록 한다.
또한 증강현실 방식으로 진단 동작을 요청하고, 이의 정보를 제공받을 수 있도록 함으로써, 사용자의 편이성과 정보의 시인성 모두가 극대화될 수 있도록 한다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전 모니터링 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 관제 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 단말을 설명하기 위한 도면이다.
도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 모니터링 어플리케이션을 설명하기 위한 도면이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 증강 현실 방식에 따른 진단 정보 제공 화면들의 예들을 도시한 도면이다.
본 발명의 목적 및 효과, 그리고 그것들을 달성하기 위한 기술적 구성들은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다.
그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전 모니터링 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 시스템은 다수의 태양광 발전 유닛(110), 다수의 모니터링 장치(120), 관제 장치(300), 발전 유닛 정보 데이터베이스(410), 센싱 정보 데이터베이스(420), 및 사용자 단말(500) 등을 포함하여 구성된다.
태양광 발전 유닛(110)은 복수의 발전 구역에 걸쳐 분포한다. 여기서 복수의 발전 구역은 지리적 위치에 따라 구분될 수 있으며, 동일 발전 구역은 동일 기상 조건에서 그 동일 발전 구역에 속하는 복수의 태양광 발전 유닛(110)에서의 일조량 및 온도가 동일할 수 있다. 태양광 발전 모니터링 시스템 구축자에 의해, 발전 구역은 구획될 수 있다. 그리고 그 발전 구역에 속하는 복수의 태양광 발전 유닛(110)의 식별 정보는 발전 유닛 정보 데이터베이스(410)과 센싱 정보 데이터베이스(420)에 저장될 수 있다.
복수의 발전 구역에 설치된 복수의 태양광 발전 유닛(110) 각각은 운영 주체가 상이할 수 있다. 즉, 태양광 발전 유닛(110)이라 함은 동일 운영자에 의해 운영되는 태양광 발전 설비 단위일 수 있다. 태양광 발전 유닛 각각은 소용량일 수 있다.
모니터링 장치(120)는 적어도 하나의 태양광 발전 유닛에 할당될 수 있으며, 이는 태양광 발전 유닛(110)에서의 일조량, 온도, 출력 전압 및 출력 전류를 기 설정된 주기로 센싱하고, 그 센싱된 일조량, 온도, 출력 전압값 및 출력 전류값을 관제 장치(300)에 제공하도록 한다.
관제 장치(300)는 도 2에서와 같이, 수집부(310), 태양광 발전 유닛 식별부(320) 및 진단부(330) 등을 포함하여 구성되며, 다수의 태양광 발전 유닛을 등록하고, 다수의 태양광 발전 유닛의 현재 상태를 모니터링하고 진단하되, 사용자 단말(500)로부터 현재 위치 정보를 포함하는 진단 요청 메시지가 수신되면, 상기 현재 위치 정보에 기반하여 태양광 발전 유닛을 식별한 후, 상기 태양광 발전 유닛에 대응되는 진단 정보를 획득 및 제공할 수 있도록 한다.
수집부(310)는 태양광 발전 유닛 각각을 등록하고, 등록 완료된 태양광 발전 유닛 각각의 정보를 태양광 발전 유닛 정보 DB(Data Base)(410)에 저장한다. 또한 모니터링 장치(120)에 의해 획득 및 제공되는 모니터링 정보를 태양광 발전 유닛 단위로 구분하여, 모니터링 정보 DB(420)에 저장한다.
이때, 태양광 발전 유닛 정보는 태양광 발전 유닛 설치 위치, 제조사, 기준 온도, 기준 온도에서의 태양광 발전 유닛 전압값, 태양광 발전 유닛 전압값/온도 특성(V/℃), 기준 일조량, 기준 일조량에서의 태양광 발전 유닛의 전류값, 태양광 발전 유닛 전류값/일조량 특성(A/kW/m^2)을 포함할 수 있다. 태양광 발전 유닛 전압값/온도 특성은 온도 변화에 따른 태양광 발전 유닛의 전압값 변동 특성으로 기준 온도 예를 들어, 25 ℃에서 온도가 기준 온도 단위 예를 들어, 1 ℃ 증가시 마다 감소되는 전압값과 같은 형태로 제공될 수 있고, 이와 달리, 전압값/온도 특성을 대변 하는 기 설정된 방정식의 형태로 제공될 수도 있다. 태양광 발전 유닛 전류값/일조량 특성은 일조량 변화에 따른 태양광 발전 유닛의 전류값 변동 특성으로 기준 일조량 예를 들어, 100 kW/m^2에서 일조량이 기준 일조량 단위 예를 들어, 10 kW/m^2 증가시 마다 증가되는 전류값과 같은 형태로 제공될 수 있고, 이와 달리, 전류값/일조량 특성을 대변하는 기 설정된 방정식의 형태로 제공될 수도 있다.
태양광 발전 유닛 식별부(320)는 사용자 단말(500)이 단말 위치 정보를 포함하는 진단 요청 메시지가 수신되면, 단말 위치 정보에 기반하여 진단 요청된 태양광 발전 유닛을 식별할 수 있도록 한다.
다만, 다수개의 태양광 발전 유닛이 밀접 설치된 경우에는, 사용자 단말(500)로부터 카메라 영상과 카메라 시점 정보를 추가 제공받도록 하고, 카메라 영상으로부터는 사용자가 촬영한 소정개의 태양광 발전 유닛 각각을 검출하고, 카메라 시점 정보 및 단말 위치 정보를 고려하여 검출된 태양광 발전 유닛 각각의 상세 위치값을 산출한 후, 상세 위치값에 따라 태양광 발전 유닛 각각을 개별적으로 식별할 수 있도록 한다.
즉, 태양광 발전 유닛의 밀집도에 따라 태양광 발전 유닛 하나만을 식별하거나, 다수개의 동시 식별할 수도 있도록 한다.
진단부(330)는 태양광 발전 유닛 정보 DB(410) 및 모니터링 정보 DB(420)를 검색하여, 현재 진단 요청된 태양광 발전 유닛에 대응되는 태양광 발전 유닛 정보과 모니터링 정보를 획득한다.
그리고 획득된 태양광 발전 유닛 정보과 모니터링 정보에 기반하여 태양광 발전 유닛의 오염도, 열화도, 발전 효율 중 적어도 하나를 진단한 후, 진단 결과를 사용자 단말(500)에 즉각 피드백하도록 한다.
이때, 태양광 발전 유닛의 오염도는 태양광 발전 유닛 정보에 포함된 전류값/일조량 특성에 기반하여 모니터링 장치(120)로부터 가장 최근에 수신한 일조량에 대응되는 전류값을 산출하고, 전류값 산출 결과와 모니터링 모듈에 의해 센싱된 전류값 과의 차이 기반으로 산출될 수 있다.
태양광 발전 유닛의 열화도는 태양광 발전 유닛 정보에 포함된 전압값/온도 특성에 기반하여 모니터링 장치(120)로부터 가장 최근에 수신한 온도에 대응되는 전압값을 산출하고, 전압값 산출 결과와 모니터링 모듈에 의해 센싱된 전압값 과의 차이 기반으로 산출될 수 있다.
태양광 발전 유닛의 발전 효율은 전류값 산출 결과와 전압값 산출 결과에 기반한 전력값과 모니터링 모듈에 의해 센싱된 전류값과 전압값에 기반한 전력값을 비교 분석함으로써, 용이하게 산출될 수 있다.
사용자 단말(500)는 도 3에서와 같이, 태양광 발전 모니터링을 위한 어플리케이션(510)이 추가 설치 및 실행될 수 있다.
그리고 운영자가 사용자 단말(500) 상에 설치된 모니터링 어플리케이션을 실행하는 것에 의해, 사용자 단말(500) 상에서 태양광 발전 모니터링을 위한 인터페이싱 기능과 진단 요청 기능을 가질 수 있다.
즉, 모니터링 어플리케이션(510는 사용자 단말(500) 상에서 인터페이싱부(511)과 진단 요청부(512)를 포함하여, 사용자가 태양광 발전 유닛을 촬영하여 진단 요청하면, 진단 요청 메시지를 생성하여 관제 장치(300)에 제공하고, 관제 장치(300)가 이에 응답하여 피드백하는 진단 정보를 증강 현실 방식으로 사용자 안내하도록 한다.
여기서, 사용자 단말(500)은 태양광 발전 유닛의 운영자 소유일 수 있다. 후술하는 바와 같이, 본 발명은 태양광 발전 유닛 운영자 소유인 사용자 단말을 사용해 태양광 발전 상태를 진단할 수 있게 한다. 이때, 사용자 단말은 통신망을 통해 서비스 장치의 리소스를 활용하여 태양광 발전 유닛의 발전 상태를 진단할 수 있다.
인터페이싱부(511)는 운영자에게 인터페이싱 예를 들어, 조작 수신, 조작 화면 디스플레이 및 진단 결과 디스 플레이를 제공할 수 있다.
진단 요청부(512)는 운영자가 진단 요청 버튼을 터치하는 것에 대응하여 카메라(530) 및 GPS 장치(540)를 동작 활성화하고, 카메라(530)를 통해서는 카메라 영상과 카메라 시점 정보를 획득하고, GPS 장치(540)를 통해서는 단말 위치 정보를 획득한다.
만약, 사용자가 하나의 태양광 발전 유닛을 촬영한 경우에는 단말 위치 정보만을 포함하는 진단 요청 메시지를 생성하고, 다수개를 동시 촬영한 경우에는 카메라 영상, 카메라 시점 정보 및 단말 위치 정보 모두를 포함하는 진단 요청 메시지를 생성하도록 한다.
그리고 진단 요청 메시지를 관제 장치(300)로 제공하고, 관제 장치(300)가 이에 응답하여 진단 정보를 전송하면, 이를 수신하여 도 5 또는 도 6의 증강 현실 방식으로 카메라 영상 상에 오버레이하여 표시하도록 한다.
그 결과, 사용자는 사용자 단말(500)에 내장된 카메라를 통해 특정 태양광 발전 유닛을 촬영하는 단순 동작만을 수행함으로써, 해당 태양광 발전 유닛의 현재 상태를 증강 현실 방식으로 실시간 확인할 수 있게 된다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (5)

  1. 다수의 태양광 발전 유닛을 등록하고, 상기 다수의 태양광 발전 유닛의 현재 상태를 모니터링하고 진단하되, 현재 위치 정보를 포함하는 진단 요청 메시지가 수신되면, 상기 현재 위치 정보에 기반하여 태양광 발전 유닛을 식별한 후, 상기 태양광 발전 유닛에 대응되는 진단 정보를 획득 및 제공하는 관제 장치; 및
    사용자가 태양광 발전 유닛을 촬영하여 진단 요청하면, 상기 현재 위치 정보를 포함하는 진단 요청 메시지를 생성하여 상기 관제 장치에 제공하고, 상기 관제 장치로부터 피드백되는 진단 정보를 증강 현실 방식으로 사용자 안내하는 사용자 단말을 포함하는 증강현실 기반의 태양광 발전 모니터링 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 사용자 단말은
    카메라 영상과 카메라 시점 정보를 추가 제공하는 기능을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 증강현실 기반의 태양광 발전 모니터링 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 관제 장치는
    카메라 영상과 카메라 시점 정보를 추가 제공되는 경우, 상기 카메라 영상로부터 적어도 하나의 태양광 발전 유닛을 개별 검출한 후, 카메라 영상과 카메라 시점 정보에 기반하여 개별 검출된 태양광 발전 유닛 각각을 식별하는 기능을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 증강현실 기반의 태양광 발전 모니터링 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 진단 정보는
    오염도, 열화도, 발전 효율 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 증강현실 기반의 태양광 발전 모니터링 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 진단 정보는
    상기 사용자 단말을 통해 획득된 카메라 영상에 오버레이되어 표시되는 것을 특징으로 하는 증강현실 기반의 태양광 발전 모니터링 시스템.
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