産業用ドローンシステム

2014年 4月 国内・世界特許出願済
世界初、赤外線ドローンによる太陽光パネル故障検出探査システム

SKYSCAN®PRO(スカイスキャン®プロ)は、ドローンにより、太陽光パネルの異常個所や故障個所を、上空の最適な位置から検出する事が可能な、故障検出探査システムです。
1MWの太陽光発電施設を、発電を止める事なく、2時間以内に探査およびデータ解析します。


技術背景

太陽光パネルは、変換効率の向上と生産コストの低下により、現在では、一般家庭にまで広く普及すると同時に、メンテナンスの需要も高まり、目視によるものから、固定機械式によるものなど、様々な検出システムが開発されています。

太陽光パネルは、電気的に相互に接続された、複数のパネル、およびセルの集合体からなります。
太陽光パネルは、モジュールまたはセルの温度が、上昇するほど変換効率が低下する、という現象が現れるので、故障していなくても変換効率が低下する、という問題があります。
パネル、またはセルの故障等による発電や経年劣化等を原因とする発熱などによる温度の上昇を、赤外線サーモグラフィカメラで検出を行う異常検出システム等が、開発されています。

通常の故障個所検出方法は、パネルを直列に接続したストリング、またはストリングを並列に接続したアレイ毎に、検出器を設置して、発電状態を監視することにより、異常の検出を行っていますが、どのパネルのどのセルに故障が起こっているかを検知するまでに、手間と時間を要していました。

検査員が赤外線サーモグラフィカメラ等の測定器を現場に持って行って、直接太陽光パネルを撮影するものや、定点に赤外線サーモグラフィカメラ等を設置しておいて、定期的に表面温度の異常を検出するものや、検査の都度、赤外線サーモグラフィカメラ等の機械制御検出機を、直接太陽光パネルに取付けて、機械制御で表面上に、一定の間隔を設けてスライドさせて、一定角度で異常を検出する取付式のものなど、各種のシステムが開発されています。

産業上利用可能なサイズの太陽光パネルは、一定以上の大きさが必要となり、また、太陽光を利用する関係上、設置場所が広範囲におよび、容易に検査を行うことが出来ない場所に設置されていることが多いのが実情です。

従来の探査検出方法では、探査検出時に太陽光パネルに対して、赤外線サーモグラフィカメラ等の検出機械を、最適の角度または一定の距離に保つことが出来ない、という問題が発生していました。
一方、取付式のものは、太陽光パネルから、一定の角度と距離を保つことは可能ですが、検出機の取付が必要となり、規模の大きな太陽光発電施設になると、機器の設置に多額の費用と時間を要する、という問題が発生していました。

また、太陽光パネルは、同一形状の複数枚のモジュール(またはセル)を、電気的に連続的に接続した構成であるため、太陽光発電施設の規模が大きい場合には、検出データから異常を発見できたとしても、後のパネル(またはセル)単位での部品交換作業時に、故障したパネル(またはセル)の、正確な位置を特定するのに、時間を要するという問題も発生していました。

そこで、多くの人員の派遣を要さず、現場で太陽光パネルに探査装置を設置する必要が無く、更に、検出した異常または故障個所を、交換作業時に、瞬時に、正確かつ的確に把握することが可能な、太陽光パネルの故障を検出する探査システムの開発が望まれていました。

SKYSCAN®PROは、この様な課題を解決するために誕生した、太陽光パネルの探査システムです。


効果・特長
No01

ドローンに搭載された
赤外線サーモグラフィカメラにより、
太陽光パネルの異常箇所を特定します。

太陽光パネルに劣化や故障で異常が発生すると、パネル面およびセル面の異常箇所が、熱を帯びるという特性をとらえて、赤外線サーモグラフィカメラで温度変化を検出して、異常箇所を正確に特定します。

SKYSCAN®PROは、太陽光パネル、およびセルの故障を検出するために開発されたものですが、様々な角度、高度、範囲に及んでドローンが飛行し、発熱部分を検出することが可能であるため、赤外線サーモグラフィカメラで、太陽光発電システムの全体を検査することも可能です。

太陽光パネルの、接続部品や蓄電池などの周辺機器等においても、異常または故障が生じて熱を持った箇所を発見し、管理保守することで、太陽光発電システム全体の故障を未然に防ぎます。 このため、長期に亘って安全に効率よく、再生可能エネルギーを利用することを可能にします。

No02

超音波で、太陽光パネルとの距離や
角度を測定し、最適探査状態を
保ちながら、探査を行う事ができます。

ドローンの飛行角度制御機構と、角度検知センサによる角度調整と超音波により、赤外線サーモグラフィカメラとHDカメラの角度が、太陽光パネルに対して、一定の角度を保つことが可能です。

グラウンドステーションと超音波により、どのような規模、または地形に設置された太陽光パネルであっても、ドローンと太陽光パネルの距離を、一定に保つことが可能です。

対象となる太陽光パネルの種類や設置角度、使用する機器や検査方法および天候等によって、探査時の最適角度や距離は異なるので、正確な探査結果を得るためには、各太陽光発電施設ごとの状況に応じた、最適な計測角度や距離の認識と調整が必須となります。
SKYSCAN®PROは、そういった対象物の様々な変化にも対応でき、その最適な計測角度や距離を、自動的に補正しながら維持し、正確に探索検出することを可能にしたものです。

更に、従来のような多数の人員を動員することなく、多くの機器を設置することもなく、地上からの指令信号だけで、的確かつ正確な探査検出を行うことが可能となりました。

No03

可搬型のグラウンドステーションで太陽光パネルの画像データを、自動的に解析します。

飛行中のドローンが、赤外線サーモグラフィカメラやHDカメラによって撮影した、太陽光パネルの画像データを、グラウンドステーションへ送信し、リアルタイムで地上で受信する事が可能。 受信した探査結果や測定結果は、自動的に画像解析をするSKYANALYZER®ソフトウェアのスクリーンに表示されます。

SKYANALYZER®ソフトウェアは、グラウンドステーションに組み込まれた画像解析システムであり、受信した太陽光パネル(またはセル)の、サーモグラフィデータを解析し、画像に映し出された温度の変化により、異常または故障であるか否か、の判断をします。

太陽光パネルの解析結果を、自動的にレポート化する事が可能です。

No04

ドローンの飛行時においては、
複数の安全対策が施されています。

ドローンは、複数個所に、超音波センサからなる障害物検出装置を装備し、障害物(太陽光パネルを含む)に一定距離以上接近すると警告音を発し、飛行位置の修正を行うので、ドローンが障害物に接触するのを回避して、安全な飛行を行うことが可能です。

故障等による墜落の衝撃から、太陽光パネルおよびドローンを保護するため、飛行不能状態となった際に、非常用のパラシュートが作動展開する、自動事故回避機構を備えています。 これにより、太陽光パネルなどの設備および、ドローン自体と搭載されている機器等を、破損から保護し、被害を最小限に抑えることが可能です。

No05

パネルの交換作業時に、
故障個所を瞬時に明確に、
判別することが可能です。

ドローンは、異常または故障したパネルやセルの位置を特定する為に、レーザーポインタで該当箇所を照準照射するとともに、マーキング用カラーボールを発射する発射装置を備えています。 ドローンに搭載されたカラーボール発射装置は、塗料が封入されたカラーボール弾を発射する機構であり、赤外線サーモグラフィカメラにより検出した発熱部分に、カラーボール弾を発射し正確に着弾させ、マーキングを行います。

レーザーポインタ照準器で発熱箇所に正確にピンポイントで、マーキングを行うことで、異常の発生しているパネルの位置を的確に示します。 さらに、カラーボールで的確にマーキングすることにより、どの位置に故障が生じているのかも明示することが出来ます。

No06

コンクリート建造物の劣化点検や、
建築現場やゴルフ場の空撮等にも
使用できます。


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