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KR-20260060640-A - CONTROL METHOD OF ELECTRONIC DEVICE FOR IDENTIFYING ABNORMAL HEATING OF SOLAR PANEL BASED ON ARTIFICIAL INTELLIGENCE MODEL AND DRONE

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Abstract

태양광 패널의 이상 발생을 식별하는 전자 장치의 동작 방법이 개시된다. 본 개시에 따른 전자 장치의 동작 방법은, 드론으로부터 태양광 패널이 촬영된 열화상 이미지 및 지형 정보를 획득하는 단계, 획득된 열화상 이미지로부터 복수의 태양광 패널을 추출하는 단계 및 추출된 복수의 태양광 패널 중 이상이 발생한 적어도 하나의 태양광 패널을 식별하는 단계를 포함한다.

Inventors

  • 김기홍
  • 안승효

Assignees

  • 국립강릉원주대학교산학협력단

Dates

Publication Date
20260506
Application Date
20241025

Claims (4)

  1. 태양광 패널의 이상 발생을 식별하는 전자 장치의 동작 방법에 있어서, 드론으로부터 태양광 패널이 촬영된 열화상 이미지 및 지형 정보를 획득하는 단계; 상기 획득된 열화상 이미지로부터 복수의 태양광 패널을 추출하는 단계; 상기 추출된 복수의 태양광 패널 중 이상이 발생한 적어도 하나의 태양광 패널을 식별하는 단계;를 포함하는, 전자 장치의 동작 방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 열화상 이미지 및 지형 정보를 획득하는 단계는, 상기 드론에 구비된 적어도 하나의 라이다 센서를 기초로 상기 태양광 패널이 설치된 구역에 대한 3차원 포인트 클라우드 데이터를 획득하는 단계; 상기 획득된 3차원 포인트 클라우드 데이터를 기초로 상기 태양광 패널이 설치된 구역에 대한 지형 정보를 획득하는 단계; 및 상기 획득된 3차원 포인트 클라우드 데이터와 상기 획득된 열화상 이미지를 기초로 상기 태양광 패널에 대한 정사영 이미지를 획득하는 단계;를 포함하는, 전자 장치의 동작 방법.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 획득된 열화상 이미지로부터 복수의 태양광 패널을 추출하는 단계는, 사용자 입력에 따라 설정된 객체를 식별하여 분할하는 객체 인식 모델에 상기 획득된 열화상 이미지를 입력하여, 상기 복수의 태양광 패널만을 포함하는 이미지를 획득하는 단계;를 포함하고, 상기 이상이 발생한 적어도 하나의 태양광 패널을 식별하는 단계는, 상기 복수의 태양광 패널의 열화상 이미지를 통해 복수의 태양광 패널 각각의 온도를 식별하는 단계; 및 기 설정된 임계 범위 이외의 온도에 해당하는 적어도 하나의 태양광 패널을 이상이 발생한 태양광 패널로 식별하는 단계;를 포함하는, 전자 장치의 동작 방법.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 전자 장치의 동작 방법은, 태양광 패널의 이상 원인을 판단하도록 훈련된 인공지능 모델에 상기 열화상 이미지를 입력하여, 상기 이상이 발생한 태양광 패널의 이상 원인을 식별하는 단계;를 포함하는, 전자 장치의 동작 방법.

Description

인공지능 모델 및 드론을 기반으로 태양광 패널의 이상 발열을 식별하는 전자 장치의 동작 방법 { CONTROL METHOD OF ELECTRONIC DEVICE FOR IDENTIFYING ABNORMAL HEATING OF SOLAR PANEL BASED ON ARTIFICIAL INTELLIGENCE MODEL AND DRONE } 본 개시는 인공지능 모델 및 드론 기반의 태양광 패널의 이상 발열을 검출하기 위한 시스템의 동작 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 태양광 모듈의 효율적인 관리와 정기적인 유지 관리 및 고장 점검을 위해 드론에 구비된 열화상 카메라로부터 촬영된 이미지를 인공지능 모델을 바탕으로 태양광 패널의 이상 발열 지점을 검출하기 위한 시스템의 동작 방법에 관한 것이다. 태양광 발전은 탄소 중립을 실현하는 데 중요한 신재생에너지 기술로, 태양의 빛을 활용해 전기를 생산하면서 이산화탄소와 같은 온실가스를 거의 배출하지 않는다는 장점이 있어 관련 분야가 지속적으로 성장하고 있다. 태양광 발전은 지속 가능한 에너지 자원으로써 화석 연료의 의존도를 낮춰 환경 오염을 줄이며, 탄소 중립 목표를 달성하는데 핵심적인 역할을 하고 있다. 현재 태양광 발전은 정부의 지원을 통해 국내외에서 활발히 보급 및 활용되고 있다. 태양광 발전에 사용되는 태양 전지 모듈은 제작 방식에 따라 약 10년에서 20년의 수명을 가지며, 일단 설치되면 유지보수 비용이 거의 발생하지 않는다는 장점이 있다. 또한, 설치 장소에 따라 시스템의 크기를 소형부터 대형까지 유연하게 조정할 수 있다는 장점을 지닌다. 그러나, 태양광 패널이 설치되어 있는 곳은 사람이 접근하여 점검하기 어려운 경우가 존재한다. 이로 인해 태양광 패널을 점검하는데 많은 시간과 비용이 소모되고 있다. 최근에는 드론을 이용해 태양광 패널을 확인하는 방법을 사용하고 있으나, 넓은 면적을 보유한 태양광 발전소 단지에서는 다량의 패널 수로 인해 고해상도의 영상을 제작하는데 상당한 시간이 소요된다. 이는 태양광 패널의 이상 여부를 분석하는 과정에서도 많은 시간을 소비하게 된다. 도 1은 본 개시의 일 실시 예에 따른 전자 장치가 드론과 통신을 수행하는 동작을 설명하기 위한 도면, 도 2는 본 개시의 일 실시 예에 따른 전자 장치의 동작을 설명하기 위한 흐름도, 도 3 내지 도 11은 태양광 발전 시설과 관련된 이미지를 획득하고, 획득된 이미지에서 이상이 발생한 태양광 패널을 식별하기 위한 전자 장치의 동작을 설명하기 위한 도면, 도 12는 본 개시의 일 실시 예에 따른 전자 장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다. 본 개시에 대하여 구체적으로 설명하기에 앞서, 본 명세서 및 도면의 기재 방법에 대하여 설명한다. 먼저, 본 명세서 및 청구범위에서 사용되는 용어는 본 개시의 다양한 실시 예들에서의 기능을 고려하여 일반적인 용어들을 선택하였다. 하지만, 이러한 용어들은 당해 기술 분야에 종사하는 기술자의 의도나 법률적 또는 기술적 해석 및 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 일부 용어는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있다. 이러한 용어에 대해서는 본 명세서에서 정의된 의미로 해석될 수 있으며, 구체적인 용어 정의가 없으면 본 명세서의 전반적인 내용 및 당해 기술 분야의 통상적인 기술 상식을 토대로 해석될 수도 있다. 또한, 본 명세서에 첨부된 각 도면에 기재된 동일한 참조번호 또는 부호는 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 부품 또는 구성요소를 나타낸다. 설명 및 이해의 편의를 위해서 서로 다른 실시 예들에서도 동일한 참조번호 또는 부호를 사용하여 설명한다. 즉, 복수의 도면에서 동일한 참조 번호를 가지는 구성요소를 모두 도시되어 있다고 하더라도, 복수의 도면들이 하나의 실시 예를 의미하는 것은 아니다. 또한, 본 명세서 및 청구범위에서는 구성요소들 간의 구별을 위하여 "제1", "제2" 등과 같이 서수를 포함하는 용어가 사용될 수 있다. 이러한 서수는 동일 또는 유사한 구성요소들을 서로 구별하기 위하여 사용하는 것이며 이러한 서수 사용으로 인하여 용어의 의미가 한정 해석되어서는 안 된다. 일 예로, 이러한 서수와 결합된 구성요소는 그 숫자에 의해 사용 순서나 배치 순서 등이 제한되어서는 안 된다. 필요에 따라서는, 각 서수들은 서로 교체되어 사용될 수도 있다. 본 명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "구성되다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 본 개시의 실시 예에서 "모듈", "유닛", "부(part)" 등과 같은 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 수행하는 구성요소를 지칭하기 위한 용어이며, 이러한 구성요소는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, 복수의 "모듈", "유닛", "부(part)" 등은 각각이 개별적인 특정한 하드웨어로 구현될 필요가 있는 경우를 제외하고는, 적어도 하나의 모듈이나 칩으로 일체화되어 적어도 하나의 프로세서로 구현될 수 있다. 또한, 본 개시의 실시 예에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적인 연결뿐 아니라, 다른 매체를 통한 간접적인 연결의 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 포함한다는 의미는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 개시의 다양한 실시 예를 상세하게 설명한다. 도 1은 본 개시의 일 실시 예에 따른 전자 장치가 드론과 통신을 수행하는 동작을 설명하기 위한 도면이다. 전자 장치(100)는 태양광 발전소가 촬영된 열화상 이미지를 기초로 이상이 발생한 태양광 패널을 식별하기 위한 구성이다. 구체적으로, 전자 장치(100)는 열화상 이미지에서 측정되는 태양광 패널의 온도를 기초로 이상이 발생한 태양광 패널을 식별할 수 있다. 이에 따른 전자 장치(100)는 적어도 하나의 컴퓨터를 포함하는 서버 장치 내지는 시스템에 해당할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치는 데스크탑 PC, 노트북 PC, 태블릿 PC, 스마트폰 등 단말 기기에 해당할 수 있다. 이때, 전자 장치(100)는 태양광 발전소 시설의 촬영을 위해 라이다 센서 및 열화상 카메라 등을 구비한 적어도 하나의 드론(200)과 통신을 수행하여 열화상 이미지 및 태양광 발전소에 대한 지형 정보를 획득할 수 있다. 도 2는 본 개시의 일 실시 예에 따른 전자 장치의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 2에 따르면, 전자 장치(100)는 태양광 패널이 촬영된 열화상 이미지 및 지형 정보를 획득할 수 있다(S210). 이후, 전자 장치(100)는 획득된 열화상 이미지로부터 복수의 태양광 패널을 추출할 수 있다(S220). 그리고, 전자 장치(100)는 복수의 태양광 패널 중 이상이 발생한 적어도 하나의 태양광 패널을 식별할 수 있다(S230). 도 3 내지 도 11은 이러한 태양광 발전 시설과 관련된 이미지를 획득하고, 획득된 이미지에서 이상이 발생한 태양광 패널을 식별하기 위한 전자 장치(100)의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도 3은 드론을 통해 태양광 발전 시설의 이미지를 획득하기 위한 사전 작업을 위해 수집되는 주변 지형과 관련된 환경 정보의 예시이다. 예를 들어, 태양광 발전 시설이 위치한 지역의 조감도, 위치도, 배치도, 항공사진, 위성영상, 도면, 현장 사진 등이 환경 정보에 해당할 수 있다. 이 경우, 전자 장치(100)는 별도의 외부 서버로부터 환경 정보를 획득할 수 있다. 도 4는 태양광 발전 시설의 이미지를 획득하기 위한 드론의 비행 계획을 위해 현장 답사 시 필요한 지상 기준점 설치를 선정하는 것을 설명하기 위한 도면이다. 구체적으로, 도 3의 환경 정보를 토대로 전자 장치(100)는 드론(200)의 이착륙에 방해가 되지 않는 장애물이 없는 위치를 선정할 수 있으며, 환경 정보를 토대로 이미지에 영향을 미치는 태양 고도와 방위각을 식별한다. 또한 전자 장치(100)는 GNSS 측량을 위한 지상기준점(GCP)를 추가로 선정할 수도 있다. 도 5는 GNSS 측량을 위한 대공 표지를 설명하기 위한 도면이다. GNSS 측량 방식은 두 개의 GPS 수신기를 사용하여 위치를 알고 있는 기준점(: GCP)에 기준국(Base) GPS 수신기를 설치하고, 측정이 필요한 지점에 이동국(Rover) GPS 수신기를 배치한 후, 기준국에서 발생하는 오차를 이동국으로 전송하여 이를 보정하는 방법을 통해 정확한 위치를 얻는 방식이다. 즉, 전자 장치(100)는 선정된 지상관측점에서 GNSS 측량을 수행하여 태양광 발전 시설의 정확한 위치를 식별할 수 있다. 도 6은 열화상 카메라를 통해 태양광 발전 시설 및 주변 지형이 촬영된 이미지를 설명하기 위한 도면으로, 드론(200)에 구비된 열화상 카메라를 통해 실질적으로 태양광 발전 시설이 촬영된 열화상 이미지를 획득하는 단계에 해당한다. 전자 장치(100)는 획득된 열화상 이미지를 이용해 태양열 패널의 온도 변화를 시각화하고, 태양열 패널의 상태를 분석할 수 있다. 구체적으로, 열화상 카메라는 물체에서 방출되는 적외선 에너지를 감지하여 온도 차이를 측정하고 열화상 이미지로 이를 시각적으로 표현할 수 있다. 도 7은 전자 장치가 드론의 라이다 촬영을 통해 표현되는 3차원 포인트 클라우드 데이터가 반영된 이미지에 관한 예시이다. 드론(200)은 열화상 카메라 외에도 적어도 하나의 라이다(LiDAR) 센서가 구비될 수 잇으며, 드론(200)에 장착된 라이다 센서는 레이저를 지표면이나 물체에 발사해 해당 지점의 좌표를 계산한다. 이 데이터를 통해 수백만 개의 3차원 포인트 클라우드 데이터로 표현되는 지형 정보가 산출될 수 있다. 구체적으로, 드론(200)으로부터 3차원 포인트 클라우드 데이터를 얻은 후, 전자 장치(100)는 이를 3