KR102084783B1 - System for managing the operation of Photovoltaic Power Generation based on machine learning - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 머신러닝기반 태양광발전운영 관리시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a machine learning based photovoltaic operation management system.
보다 구체적으로, 태양전지, 상기 태양전지의 설치위치 및 환경요인을 고려하여 기분석된 기준패턴을 실시간 수집되는 태양전지의 파라미터와 비교하여 상기 파라미터의 변화추이를 예측하고, 예측된 변화추이로부터 추출된 예측 변곡점 및 변화추이 예측에 이용된 파라미터 정보를 변화데이터로 생성하는 접속반 및 상기 접속반으로부터 파라미터별 변화데이터를 수신하고, 수신된 파라미터별 변화데이터를 머신러닝기반으로 분석한 파라미터별 기준패턴을 상기 접속반으로 전송하며, 상기 수신된 변화데이터로부터 이상감지시 알림 및 상기 접속반으로 이상제어를 위한 제어신호를 제공하는 관리서버를 포함하는 것을 특징으로 하는 머신러닝기반 태양광발전운영 관리시스템에 관한 것이다. More specifically, the change of the parameter is predicted by comparing the previously analyzed reference pattern with the parameters of the solar cell collected in real time in consideration of the solar cell, the installation location of the solar cell and environmental factors, and extracted from the predicted change. The reference panel for each parameter that receives the change data for each parameter from the access panel for generating the predicted inflection point and the parameter information used for the change trend prediction as change data, and analyzes the received change data for each parameter on the basis of machine learning. The machine learning based photovoltaic operation management system comprising a management server which transmits to the access panel and provides notification when an abnormality is detected from the received change data and a control signal for abnormal control to the access panel. It is about.
최근 화석연료의 과대한 사용에 따라 지구의 온난화 등 환경문제가 심각해지면서 국제적으로 이산화탄소 배출을 줄이기 위한 대책 마련이 시급한 실정이며 이의 대안으로 신재생 에너지에 대한 관심이 높아지고 있다. Recently, due to the excessive use of fossil fuels, environmental problems such as global warming have become serious, and it is urgent to prepare measures to reduce carbon dioxide emissions internationally, and as an alternative, interest in renewable energy is increasing.
또한, 태양전지를 비롯한 그린에너지 공급원들은 지구에 한정적으로 존재하는 화석연료를 사용하지 않는다는 장점과 이산화탄소 가스의 배출이 없으므로 환경 오염을 최소화할 수 있다는 큰 장점이 있으며, 이러한 장점들은 지구 온난화와 화석연료 고갈이 심각해 지는 가까운 미래를 대비해야 하는 현대인의 입장을 고려할 때 이의 중요도는 매우 높을 수밖에 없다.In addition, green energy sources, including solar cells, have the advantage of not using fossil fuels that are limited to the earth, and there is no carbon dioxide gas emission, which minimizes environmental pollution. These advantages include global warming and fossil fuels. Considering the position of the modern man who has to prepare for the near future, which is becoming increasingly depleted, its importance is very high.
우리나라의 경우에도, 근래 이산화탄소 배출을 규제하기 위해 태양광발전을 선두로 하여 신재생 에너지 보급에 대한 장려정책이 제도화되어 실시되고 있고, 이에 따라 태양광 발전시스템은 최근 몇 년간 주요한 신재생 에너지의 우선적인 발전시스템으로 권장되면서 수많은 발전설비 및 이의 운영에 필요한 인프라 시설들이 개발되었고 현재 수천MW 용량의 태양광발전 시설이 현장에서 설치 운용중에 있다.In Korea, in order to regulate CO2 emissions, incentive policies for the supply of new and renewable energy have been institutionalized and implemented, with the leading of photovoltaic power generation. As the power generation system is recommended, numerous power generation facilities and infrastructure facilities for its operation have been developed and thousands of MW photovoltaic power generation facilities are currently in operation.
이러한 태양전지모듈은 일사량을 많이 얻을 수 있는 건물의 옥상에 설치되거나 일조권이 잘 확보될 수 있는 야산과 같은 한적한 곳에 태양광에 직접 노출되어 설치되므로, 운영자의 접근이 대개 용이치 못하고 발전시스템이 설치되어 있는 현장에서 직접 육안으로 체크하는 방안이 현실적이지 못한 상황이다. 따라서, 원격 모니터링이나 발전시스템에 대한 자동 고장 인식의 중요도가 높아지게 되었다.These solar modules are installed directly on the roof of a building where a lot of solar radiation can be obtained, or in a secluded place such as Yasan where sunshine can be secured, so the operator's access is usually not easy and the power generation system is installed. It is not realistic to check with the naked eye at the site. Thus, the importance of automatic fault recognition for remote monitoring and power generation systems has increased.
한국등록특허 제10-0999978호는 태양광 에너지를 전기에너지로 변환하여 출력하는 다수의 태양전지모듈과, 상기 다수의 태양전지모듈로부터 출력되는 전력을 변환하는 인버터와, 발전된 전압과 전류를 측정함과 함께 각 태양전지모듈이 연결된 회로군에서 과전압 또는 과전류, 역전류의 이상 유무를 감시하고 제어하는 태양광발전 감시 제어 장치와, 이의 감시결과에 따라 전원을 차단하는 스위칭부 및 이의 정보를 전달받아 데이터를 수집하고 모니터링하는 데이터수집 및 모니터링 장치로 구성되는 것을 특징으로 하고 있다.Korean Patent No. 10-0999978 measures a plurality of solar cell modules for converting solar energy into electrical energy and outputting the inverter, an inverter for converting power output from the plurality of solar cell modules, and measures generated voltage and current. In addition, the photovoltaic monitoring control device that monitors and controls the abnormality of overvoltage, overcurrent and reverse current in the circuit group to which each solar cell module is connected, and the switching unit which cuts the power according to the monitoring result and the information thereof is received. It is characterized by consisting of a data collection and monitoring device for collecting and monitoring data.
하지만, 종래 기술에 따른 태양광 발전 관련 기술은 태양광 발전 설비를 구성하는 각 모듈의 개별적 성능 및 특정 파라미터 개선에만 주안점을 두고 그 개발이 이루어졌다. 이에, 태양광 발전 설비에 대한 전반적인 운용상의 효율성을 개선시키기 위한 기술 개발이 요구된다.However, the photovoltaic-related technology according to the prior art has been developed focusing only on the individual performance and specific parameter improvement of each module constituting the photovoltaic facility. Therefore, there is a need for technology development to improve the overall operational efficiency of the photovoltaic power generation facilities.
따라서, 본 출원인은 머신러닝기반으로 분석된 기준패턴을 이용하여 실시간 수집되는 파라미터의 변화를 예측하고, 예측된 변화를 통해 이상감지시 접속반을 제어하는 머신러닝기반 태양광발전운영 관리시스템을 제공하고자 한다. Accordingly, the present applicant provides a machine learning based photovoltaic operation management system that predicts the change of parameters collected in real time using the reference pattern analyzed based on machine learning, and controls the access panel when detecting abnormality through the predicted change. I would like to.
본 발명의 목적은, 본 발명은 머신러닝기반으로 분석된 기준패턴을 이용하여 실시간 수집되는 파라미터의 변화를 예측하고, 예측된 변화를 통해 이상감지시 접속반을 제어하는 머신러닝기반 태양광발전운영 관리시스템을 제공하는 데 있다.An object of the present invention, the machine learning based photovoltaic power generation operation for predicting the change in the parameters collected in real time using the reference pattern analyzed on the basis of machine learning, and control the access panel during abnormal detection through the predicted change To provide a management system.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 머신러닝기반 태양광발전운영 관리시스템은 복수의 태양전지모듈을 포함하는 태양전지, 접속반 및 상기 태양전지의 일조량, 상기 접속반의 전류 및 습도를 파라미터로 모니터링하는 관리서버를 포함하고,Machine learning-based photovoltaic power generation operation management system according to an embodiment of the present invention for achieving the above object includes a solar cell, a connection panel and the amount of sunshine of the solar cell, the connection panel including a plurality of solar cell modules It includes a management server for monitoring the current and humidity as parameters,
상기 접속반은, 상기 태양전지의 설치위치 및 환경요인을 고려하여 기분석된 파라미터별 기준패턴과 실시간 수집되는 파라미터와 비교하여 상기 파라미터의 변화추이를 예측하고, 예측된 변화추이로부터 추출된 예측 변곡점 및 변화추이 예측에 이용된 파라미터 정보를 변화데이터로 할 수 있다.The access panel predicts the change trend of the parameter by comparing the parameter of the parameter and the collected parameters in real time, considering the installation location and environmental factors of the solar cell, and predicting inflection points extracted from the predicted change trend. And parameter information used for the change trend prediction may be the change data.
또한, 상기 관리서버는, 상기 접속반으로부터 파라미터별 변화데이터를 수신하고, 수신된 파라미터별 변화데이터를 머신러닝기반으로 분석한 파라미터별 기준패턴을 상기 접속반으로 전송하며, 상기 수신된 변화데이터로부터 이상감지시 알림 및 상기 접속반으로 이상제어를 위한 제어신호를 제공할 수 있다.In addition, the management server receives the change data for each parameter from the access panel, and transmits the parameter reference pattern for each parameter analyzed based on the machine learning based on the received change data for each parameter to the access panel, from the received change data When an abnormality is detected, a notification and a control signal for abnormality control may be provided to the access panel.
또한, 상기 접속반은, 파라미터별로 변화추이를 예측하되, 실시간 수집되는 파라미터를 기설정된 관심구간 단위로 변화추이를 예측하고, 해당 관심구간에서 변화추이가 예측되는 경우에만 변화데이터를 생성하여 상기 관리서버로 전송할 수 있다.In addition, the access panel predicts the change trend for each parameter, but predicts the change trend in units of a predetermined interest section in real time, and generates the change data only when the change trend is predicted in the corresponding interest section. You can send it to the server.
또한, 상기 관리서버는, 일조량 기준패턴 및 전류량 기준패턴의 상관관계를 분석한 상관모델을 생성하고, 상기 실시간 수집되는 변화데이터로부터 실측 일조량 및 실측 전류량의 상관관계를 분석하여 상기 상관모델과의 유사도가 기설정률 이하이면 전류이상으로 판단할 수 있다.The management server may generate a correlation model that analyzes the correlation between the sunshine reference pattern and the current reference pattern, and analyzes the correlation between the measured sunshine amount and the measured current amount from the change data collected in real time to obtain a similarity with the correlation model. If is less than the preset rate can be determined as more than the current.
또한, 상기 관리서버는, 상기 전류이상을 판단시, 관리자 단말로 알림하고, 전류이상으로 판단된 해당 태양전지모듈의 스위치를 오프시키는 제어신호를 상기 접속반으로 전송할 수 있다.The management server may notify the manager terminal of the current abnormality and transmit a control signal to the access panel to switch off the solar cell module determined to be the current abnormality.
또한, 상기 접속반은 내부 습도 조절을 위한 히트펌프를 포함하고, 상기 관리서버는, 상기 실시간 수집되는 변화데이터로부터 분석된 예측습도가 기분석된 기준습도가 되도록 상기 히트펌프의 구동을 제어하는 제어신호를 상기 접속반으로 전송할 수 있다.In addition, the access panel includes a heat pump for adjusting the internal humidity, and the management server, the control to control the driving of the heat pump so that the predicted humidity analyzed from the real-time collected change data is analyzed based on the reference humidity A signal can be sent to the access panel.
또한, 상기 접속반은, 접속반 내부를 구분하여 영역별로 열화상 이미지를 생성하는 열화상 센서, 실시간 생성되는 영역별 열화상 이미지를 상기 관리서버로 전송하되, 기저장된 환경요인이 고려된 영역별 온도 기준패턴과 비교시, 특정 영역에서 기준패턴 대비 온도가 상승하면 상기 관리서버로 알림하는 제어부를 포함할 수 있다.In addition, the access panel, a thermal image sensor for generating a thermal image for each region by dividing the inside of the access panel, and transmits the thermal image for each region generated in real time to the management server, but for each region considering the pre-stored environmental factors In comparison with the temperature reference pattern, a control unit may notify the management server when the temperature rises in the specific region compared to the reference pattern.
또한, 상기 접속반의 제어부는, 상기 생성된 열화상 이미지로 분석된 특정 영역에서의 온도가 급상승하여 화재가 예상되면 소화부를 구동시키고, 상기 관리서버로 화재발생을 알림할 수 있다.The controller of the access panel may drive a fire extinguishing unit when a fire is expected due to a sudden rise in temperature in a specific region analyzed by the generated thermal image, and may notify the management server of the fire.
또한, 상기 관리서버는, 상기 영역별 열화상 이미지를 머신러닝기반으로 분석하되, 접속반의 환경요인이 고려된 영역별 온도 기준패턴을 생성하여 상기 접속반으로 전송할 수 있다.The management server may analyze the thermal image for each region on a machine learning basis, and generate a temperature reference pattern for each region in consideration of environmental factors of the access panel and transmit it to the access panel.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 머신러닝기반 태양광발전운영 관리시스템은 태양전지의 설치위치 및 환경요인(시간, 계절, 음영, 날씨 등)을 고려하여 빅데이터 분석된 기준패턴을 기반으로, 실시간 수집되는 파라미터의 변화추이를 예측하고 이상감지를 할 수 있다.As described above, the machine learning based photovoltaic operation management system of the present invention is based on the big data analyzed reference pattern in consideration of the installation location and environmental factors (time, season, shadow, weather, etc.) of the solar cell, It can predict the change trend of collected parameters in real time and detect abnormality.
또한, 실시간 수집되는 파라미터의 변화추이 예측시에만 관련 정보를 관리서버로 전송하고, 이를 빅데이터 분석함으로써 환경변화시에도 변화추이의 정확성을 향상시킬 수 있다.In addition, it is possible to improve the accuracy of the change trend even when the environment changes by transmitting the relevant information to the management server only when predicting the change trend of the parameters collected in real time, and analyzing the big data.
또한, 파라미터의 이상감지시 관리자 단말로 알림을 제공하고, 제어신호를 이용하여 접속반의 구동을 제어할 수 있다. 특히, 온도의 급상승 및 스파클 등으로 인한 화재예측시 접속반에서 즉시 소화부를 동작시킴으로써 화재로 인한 큰 피해를 방지하고, 전류이상이 감지된 스위치를 오프시켜 역전류 발생을 방지할 수 있다.In addition, when an abnormality of the parameter is detected, a notification may be provided to the manager terminal, and the driving of the access panel may be controlled using a control signal. In particular, when the fire is predicted due to a sudden rise in temperature and sparkle, the fire extinguishing unit is immediately operated in the connection panel to prevent a large damage due to the fire, and to prevent the occurrence of reverse current by turning off the switch in which the current abnormality is detected.
또한, 실시간 수집되는 파라미터의 변화추이 및 이상감지에 따른 파라미터 정보를 시각화하여 제공함으로써 모니터링할 수 있다.In addition, it can be monitored by visualizing and providing parameter information according to the change trend and abnormality detection of parameters collected in real time.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 머신러닝기반 태양광발전운영 관리시스템의 개략적인 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 도 1의 제어부의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 파라미터 변화추이 예측을 설명하기 위한 그래프이다.
도 4는 도 1의 관리서버의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 일조량 및 전류량 변화 기준패턴의 상관관계를 설명하기 위한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 실시간 수집되는 일조량 및 전류량 변화패턴의 이상를 설명하기 위한 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 머신러닝기반 태양광발전운영 관리방법을 설명하기 위한 흐름도이다.1 is a block diagram showing a schematic configuration of a machine learning based photovoltaic operation management system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of the controller of FIG. 1.
3 is a graph illustrating a parameter change trend prediction according to an embodiment of the present invention.
4 is a block diagram showing the configuration of the management server of FIG.
5 is a graph illustrating the correlation between the amount of sunshine and the change amount of current reference pattern according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a graph illustrating an abnormality of a sunshine amount and a current amount change pattern collected in real time according to an exemplary embodiment.
7 is a flowchart illustrating a machine learning based photovoltaic operation management method according to an embodiment of the present invention.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.The terms or words used in this specification and claims are not to be construed as limiting in their usual or dictionary meanings, and the inventors may appropriately define the concepts of terms in order to best describe their invention. It should be interpreted as meanings and concepts corresponding to the technical idea of the present invention based on the principle that the present invention.
따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in the specification and the configuration shown in the drawings are only the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all of the technical idea of the present invention, various equivalents that may be substituted for them at the time of the present application It should be understood that there may be water and variations.
이하, 도면을 참조하여 설명하기에 앞서, 본 발명의 요지를 드러내기 위해서 필요하지 않은 사항 즉 통상의 지식을 가진 당업자가 자명하게 부가할 수 있는 공지 구성에 대해서는 도시하지 않거나, 구체적으로 기술하지 않았음을 밝혀둔다.Before describing the present invention with reference to the drawings, it is not shown or specifically described for the matters that are not necessary to reveal the gist of the present invention, that is, can be obviously added to those skilled in the art. Make a note.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 머신러닝기반 태양광발전운영 관리시스템의 개략적인 구성을 나타내는 블록도이다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 머신러닝기반 태양광발전운영 관리시스템(이하, 시스템이라함)은 태양전지(100), 일조량센서(110), 접속반(200), 관리서버(300) 및 DB(400)를 포함할 수 있다.1 is a block diagram showing a schematic configuration of a machine learning based photovoltaic operation management system according to an embodiment of the present invention. Machine learning-based photovoltaic power generation operation management system according to an embodiment of the present invention (hereinafter referred to as a system) is a
본 발명의 시스템은, 태양광발전운영시 태양전지(100)의 일조량, 전류량, 접속반(200)의 습도 및 온도를 파라미터로 모니터링하여 시각적으로 제공하고, 모니터링시 위험요소가 예측될 때 관리자 단말(미도시)로 알림할 수 있다. The system of the present invention provides a visual monitoring and monitoring of the amount of sunshine, the amount of current, the humidity and temperature of the
이때, 본 발명의 시스템은 실시간 수집되는 파라미터를 빅데이터 머신러닝기반으로 분석된 기준패턴과 비교하여 변화추이를 예측하고, 이를 기반으로 기준패턴을 주기적으로 업데이트함으로써 변화추이를 정확하게 예측할 수 있다.At this time, the system of the present invention can predict the change trend by comparing the parameters collected in real time with the reference pattern analyzed based on big data machine learning, and update the reference pattern periodically based on this to accurately predict the change trend.
태양전지(100)는 태양으로부터 입사되는 빛 에너지를 전기에너지로 변환하여 출력시킨다. 이러한 태양전지(100)는 다수의 태양전지 어레이(100a 내지 100n)를 포함한다. 또한, 태양전지 어레이는 다수의 태양전지 모듈을 포함한다. 각 태양전지 어레이의 구성요소인 다수의 태양전지 모듈은 상호 직렬로 연결되어 구성된다. The
일조량 센서(110)는 태양전지(100)의 패널에 설치되어, 태양전지(100)가 설치된 위치의 일조량을 실시간으로 센싱하고, 센싱되는 일조량을 접속반(200)의 통신부(240)를 통해 제어부(230)로 전송할 수 있다.The
접속반(200)은 일조량 센서(110)로부터 실시간 수신되는 일조량, 태양전지(100)로부터 수신되는 출력전류, 접속반(200) 내의 습도 및 온도를 대응되는 기준패턴과 비교하여 파라미터별로 변화추이를 예측할 수 있다. The
도 1을 참고하면, 접속반(200)은 스위치(210), 센서부(220), 제어부(230:MCU), 통신부(240), 제어회로부(250), 히트펌프(260) 및 소화부(270)를 포함하고, 센서부(220)는 전류센서(221), 습도센서(222) 및 열화상센서(223)를 포함할 수 있다. 또한, 접속반(200)은 고어텍스(Gore-Tex) 같은 기능성 섬유를 이용하여 패키징될 수 있고, 함체 결합시에도 고어텍스를 적용한 볼트 등을 이용할 수 있다. 이에, 온도 변화로 인한 차압 발생시, 고어텍스를 이용한 접속반(200)의 패키징 및 결합볼트 등에 의해, 접속반(200) 내외부의 압력 평형을 이루어 외부 유체(일예로, 비(雨) 등)의 침투를 방지하고, 결로발생을 방지할 수 있다..Referring to FIG. 1, the
스위치(210)는 태양전지(100)의 출력전력을 스트링 단위로 수신할 수 있다. 이때, 제어회로부(250)는 제어부(230)의 제어에 따라 수신되는 스트링단위의 출력전력을 병합하여 인버터에 제공할 수 있다. The
전류센서(222)는 태양전지(100)의 스트링단위로 수신되는 출력전력으로부터, 각 스트링단위의 전류를 센싱하여 제어부(230)에 제공할 수 있다.The
습도센서(222)는 접속반(300) 내의 습도를 실시간으로 센싱하여 제어부(230)에 제공할 수 있다. The
열화상센서(223)는 접속반(300)내의 열화상을 실시간으로 촬영하여 얻어지는 열화상이미지를 제어부(230)에 제공할 수 있다. 이때, 열화상 이미지는 접속반(300)내의 영역을 복수 개로 구분하여 영역별로 촬영하여 얻어질 수 있다. 이때, 열 발생 온도가 높은 제어회로부(250)를 집중적으로 센싱할 수 있다.The
구체적으로, 열화상센서(220)는 제어회로부(250)의 영역을 회로구성별로 구분하거나, 단위영역으로 구분하여 제어회로부(250)의 영역 위치별로 실시간 열화상 이미지를 획득할 수 있다. 이때, 실시간 생성되는 열화상 이미지는 제어부(230)로 전송될 수 있다.In detail, the
도 2를 참고하면, 제어부(230)는 메모리(231) 및 프로세서(232)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 2, the
메모리(231)는 각 센서(110,220)로부터 센싱된 파라미터별 센싱값을 수신할 수 있다. 즉, 메모리(231)는 일조량, 스트링별 전류량, 습도량 및 영역별 열화상 이미지를 저장하고, 관리서버(300)로부터 기설정주기로 업데이트되는 파라미터별 기준패턴을 저장할 수 있다. The
여기서, 파라미터별 기준패턴은 관리서버(300)에서 빅데이터 머신러닝기반으로 각 파라미터의 변화량을 분석한 패턴으로, 태양전지의 설치위치(장소, 음영 등), 날씨, 계절, 시간 등의 환경적인 요인을 고려하여 분석될 수 있다. Here, the reference pattern for each parameter is a pattern in which the
이때, 태양전지의 설치위치는 지역 및 지역 내에 설치된 복수 개의 개소별로 구분될 수 있고, 본 발명의 시스템은 각 개소의 위치별, 지역별로 파라미터를 분석 및 관리하여 모니터링할 수 있다. 한편, 파라미터별 기준패턴의 분석은 관리서버(300)의 설명시 구체적으로 설명하도록 한다.At this time, the installation location of the solar cell can be divided into a plurality of places installed in the region and the area, the system of the present invention can monitor by analyzing and managing the parameters by location and region of each location. On the other hand, the analysis of the reference pattern for each parameter to be described in detail in the description of the management server (300).
프로세서(232)는 메모리(231)에 실시간 저장되는 파라미터별 센싱값과 대응되는 파라미터의 기준패턴을 비교하여, 실시간 파라미터 센싱값의 변화추이를 예측할 수 있다. 도 3을 통해, 프로세서(232)의 파라미터 변화추이 예측을 설명하도록 한다.The
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 파라미터 변화추이 예측을 설명하기 위한 그래프이다. 도 3을 참고하면, 프로세서(232)는 실시간 수집되는(실측) 파라미터의 패턴을 메모리(231)에 기저장된 기준패턴과 비교할 수 있다. 이때, 실측파라미터의 패턴 및 기준패턴은 파라미터 센싱값의 시간별 센싱값 변화정도를 나타낼 수 있다.3 is a graph for explaining parameter change trend prediction according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3, the
이때, 프로세서(232)는 실시간 수집되는 파라미터의 센싱값을 기설정 시간구간단위로 샘플링하여 센싱값 추이 예측을 위한 관심구간(샘플링된 단위구간)을 설정하고, 관심구간 내의 파라미터의 센싱값들과 기준패턴의 대응되는 관심구간 내의 패턴값들을 비교하여 현시점(t1)을 기준으로 센싱값 추이를 예측할 수 있다.In this case, the
이때, 센싱값 추이 예측은 STLF(Short-term load forecasting) 분석 기법을 이용할 수 있다. 프로세서(232)는 STLF 분석기법을 통해 예측된 센싱값 추이 패턴으로부터 예측변곡점(P)을 추출할 수 있다.In this case, the sensing value trend prediction may use a short-term load forecasting (STLF) analysis technique. The
프로세서(232)는 예측변곡점(P)을 추출시, 예측변곡점(P) 예측에 이용된 관심구간 내의 센싱값 변화량과 예측변곡점(P)를 포함하는 메타데이터를 변화데이터로 생성하여 관리서버(300)로 전송할 수 있다. 즉, 기준패턴에 따른 파라미터의 변화추이가 예측되는 경우에만 관련정보들을 관리서버(300)로 전송할 수 있다.When extracting the predicted inflection point P, the
이때, 파라미터는 일조량, 전류량 및 습도량 등이 될 수 있고, 시간정보도 포함하는 벡터가 될 수 있다.In this case, the parameter may be the amount of sunshine, the amount of current, the amount of humidity, and the like, and may be a vector including time information.
한편, 프로세서(232)는 열화상 센서(222)로부터 실시간 수집되는 영역별 열화상 이미지를 통신부(240)를 통해 관리서버(300)로 전송할 수 있다. 이때, 프로세서(232)는 실시간 생성되는 영역별 열화상 이미지를, 기저장된 환경요인이 고려된 영역별 온도 기준패턴과 비교하여 기준패턴 대비 온도가 상승하면 영역이 있는 경우, 해당 영역에 대한 온도상승을 관리서버(300)로 알림할 수 있다.On the other hand, the
또한, 프로세서(232)는 특정 영역에서의 스파크 발생 또는 특정 영역에서의 온도가 기설정 온도 이상으로 급상승하여 화재가 예상되면 소화부(270)를 즉시 구동시켜 화재를 진압하고, 관리서버(300)로 화재발생을 알림할 수 있다.In addition, when a spark is expected in a specific region or a temperature in a specific region rises above a predetermined temperature and a fire is expected, the
통신부(240)는 일조량 센서(110) 및 센서부(120)로부터 수신되는 센싱값을 실시간 수신할 수 있고, 제어부(230)와 관리서버(300)간의 데이터 송수신을 수행할 수 있다. The
제어 회로부(250)는 제어부(230)의 제어에 따라 스위치(210), 히트펌프(260) 및 소화부(270)의 구동을 제어할 수 있다. 이때, 제어부(230)는 관리서버(300)에서 수신한 제어신호에 따라 제어 회로부(250)로 각 구성의 구동을 제어할 수 있다.The
일 예로, 제어신호는 이상전류가 감지된 스위치의 오프, 습도조절을 위한 히트펌프의 구동 등을 제어하는 신호가 될 수 있다.For example, the control signal may be a signal for controlling the off of the switch in which the abnormal current is sensed, the driving of the heat pump for humidity control, and the like.
히트펌프(260)는 접속반(200) 내의 결로발생을 방지할 수 있다. 접속반(200)에 공기열원방식의 히트펌프(260)를 구비하여 접속반 내부의 냉난방을 제어함으로써 습도를 조절할 수 있다. 이때, 냉난방 제어시 기준은 결로를 방지하기 위한 기준습도가 될 수 있다.The
제어회로부(250)는 접속반(200) 내부의 습도가 기준습도가 되도록 제어하기 위한 히트펌프 구동 제어신호를 분석서버(300)로부터 수신하여 히트펌프(260)의 구동을 제어할 수 있다. 즉, 히트펌프(260)는 제어 회로부(250)의 제어신호에 따라 구동됨으로써 접속반(200) 내부의 습도를 조절할 수 있다.The
이에 따라, 본 발명의 일 실시 예에 따른 접속반(200)은 고어텍스를 이용한 접속반(200)의 패키징 및 볼트 결합구조 및 히트펌프(260)의 구동을 제어하는 제어신호에 의해 결로발생을 방지할 수 있다.Accordingly, the
도 4는 도 1의 관리서버의 구성을 나타내는 블록도이다. 도 4를 참고하면, 관리서버(300)는 데이터 수집부(310), 기준패턴 생성부(320), 상관분석부(330), 이상예측부(340) 및 모니터링부(350)를 포함할 수 있다.4 is a block diagram showing the configuration of the management server of FIG. Referring to FIG. 4, the
데이터 수집부(310)는 적어도 하나의 접속반(200)으로부터 전송되는 파라미터 센싱값들을 수집하여 DB(400)에 저장할 수 있다. 즉, 실시간 수집되는 일조량, 전류량 및 습도량 각각에 대한 변화데이터 및 영역별 열화상 이미지를 시간을 기준으로 저장할 수 있다. 이때, 각 정보들은 접속반(200)별로 구분될 수 있다.The
또한, 데이터 수집부(310)는 기상청으로부터 접속반(200)과 연결된 태양전지(100)의 위치별 날씨, 온도, 습도, 강우량, 일조량 등의 정보를 수집하여 DB(400)에 저장할 수 있다.In addition, the
기준패턴 생성부(320)는 데이터 수집부(310)에서 수집하여 DB(400)에 저장한 데이터들을 이용하여 각 파라미터에 대한 모델 즉, 기준패턴을 생성할 수 있다.The
기준패턴 생성부(320)는 접속반(200)별로 기준패턴을 생성하되, 환경요인(태양전지 설치위치, 음영, 계절, 날씨 등)을 고려하여 기설정주기(일 예로, 하루)동안의 파라미터 패턴을 생성할 수 있다. 이에, 일조량, 전류 및 습도 각각의 파라미터에 대한 기준패턴은 고정된 임계치를 갖는 패턴이 아닌, 환경요인에 따라 동일 시간이라 하더라도 서로 다른 모델로 생성될 수 있다.The
또한, 기준패턴 생성부(320)는 영역별 열화상 이미지를 머신러닝기반으로 분석하되, 접속반 환경요인이 고려된 영역별 온도 기준패턴을 생성하여 접속반으로 전송할 수 있다. In addition, the
기준패턴 생성부(320)는 생성되는 기본패턴을 기설정 주기로 접속반(200)에 전송하여 업데이트시킬 수 있다.The
상관분석부(330)는 수집된 일조량의 변화데이터를 기반으로 분석된 일조량 기본패턴과 수집된 전류량의 변화데이터를 기반으로 분석된 전류량 기본패턴과의 상관관계를 분석한 상관모델을 생성할 수 있다. 이때, 상관모델도 환경요인을 고려하여 생성될 수 있다.The
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 일조량 및 전류량 기준패턴의 상관관계를 설명하기 위한 그래프이다. 도 5를 참고하면, 일조량과 전류량은 시간에 따른 변화량 추이를 확인할 수 있다. 이를 통해, 일조량 기준패턴과 전류량 기준패턴의 시간추이에 따른 상관관계를 파악할 수 있다.5 is a graph illustrating a correlation between the amount of sunshine and the amount of current reference pattern according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 5, the amount of sunshine and the amount of current can be seen as the amount of change over time. Through this, the correlation between the sunshine reference pattern and the current reference pattern can be identified.
이상 예측부(340)는 실시간 수집된 일조량 변화데이터 및 전류 변화데이터의 분석을 통해 전류 이상을 예측하고, 습도 변화데이터의 분석을 통해 습도 이상을 예측하고, 영역별 실시간 수집된 열화상 이미지의 분석을 통해 온도 이상을 예측할 수 있다. The
구체적으로 이상 예측부(340)는 실시간 수집되는 변화데이터로부터 실측 일조량 및 실측 전류량의 상관관계를 분석하고, 일조량 기준패턴 및 전류량 기준패턴의 상관관계를 분석한 상관모델과의 유사도를 판단하여, 유사도가 기설정률 이하이면 전류이상으로 판단할 수 있다.Specifically, the
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 실시간 수집되는 일조량 및 전류량 변화패턴의 이상를 설명하기 위한 그래프이다. 도 6을 참고하면, 실측 일조량 패턴은 일조량 변화데이터를 머신러닝기반으로 분석하여 생성된 패턴이 될 수 있다. 또한, 실측 전류량 패턴은 전류량 변화데이터를 머신러닝기반으로 분석하여 생성된 패턴이 될 수 있다.FIG. 6 is a graph illustrating an abnormality in the amount of sunshine and a current variation pattern collected in real time according to an exemplary embodiment. Referring to FIG. 6, the measured sunshine amount pattern may be a pattern generated by analyzing sunshine amount change data on a machine learning basis. In addition, the measured current amount pattern may be a pattern generated by analyzing the current amount change data on a machine learning basis.
이상 예측부(340)는 실측 일조량 패턴과 실측 전류량 패턴의 상관관계가 도 5의 일조량 기준패턴과 전류량 기준패턴 상관관계와의 유사도를 판단할 수 있다. 도 6을 참고하면, 일조량 기준패턴과 전류량 기준패턴의 상관관계와 비교시, 실측 일조량 패턴과 실측 전류량 패턴의 상관관계가 달라지는 위치 즉, 상관관계 유사도가 낮은 부분(이상예측)에서 이상발생이 예측될 수 있다.The
이상 예측부(340)는 전류이상을 판단시, 관리자 단말(미도시)로 알림하고, 전류이상으로 판단된 해당 태양전지모듈의 스위치를 오프시키는 제어신호를 접속반(200)으로 전송하여 해당 스위치(210)를 제어함으로써 역전류를 방지할 수 있다.The
또한, 이상 예측부(340)는 실시간 수집되는 습도 변화데이터로부터 분석된 예측습도가 기분석된 기준습도의 오차범위를 벗어나면, 이상습도로 판단하여 기분석된 기준습도가 되도록 제어하기 위한 히트펌프 구동 제어신호를 접속반(200)으로 전송할 수 있다.In addition, the
또한, 이상 예측부(340)는 접속반(200)으로부터 특정영역의 열화상 이미지로부터 온도상승에 의한 알림을 수신한 경우, 해당 영역을 집중모니터링할 수 있도록 모니터링부(350)로 해당 영역의 열화상 이미지에 따른 온도패턴 및 온도 상승에 따른 이상을 관리자 단말로 알림할 수 있다.In addition, when the
모니터링부(350)는 실시간 수집된 변화데이터 및 기준패턴을 기반으로 예측되는 변화추이를 시각적으로 제공하며, 알림 발생시 인지할 수 있는 표식 및 알림음 등을 제공할 수 있다.The
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 머신러닝기반 태양광발전운영 관리방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 1 내지 도 6을 참고하여 설명하면, 접속반(200)에서, 태양전지(100)의 일조량, 전류량, 접속반(200)의 습도 및 영역별 열화상 이미지를 실시간으로 수집할 수 있다(S10).7 is a flowchart illustrating a machine learning based photovoltaic operation management method according to an embodiment of the present invention. Referring to FIGS. 1 to 6, in the
다음으로, 접속반(200)에서, 각 수집되는 파라미터의 관심구간과 기분석된 기준패턴을 비교하여(S15), 변화추이가 예측되는지 판단할 수 있다. Next, in the
이때, 변화추이가 예측되면(S20:Y), 변화추이가 예측된 예측 변곡점(P) 및 변화추이 예측에 이용된 관심구간동안 수집된 파라미터 센싱값을 포함하는 메타데이터를 변화데이터로 생성하여(S25) 관리서버(300)로 전송할 수 있다.At this time, if the change trend is predicted (S20: Y), metadata including the parameter indices collected during the interval of interest used for the change trend prediction and the predicted inflection point P predicted by the change trend is generated as change data (S20: Y). S25) can be transmitted to the management server (300).
다음으로, 관리서버(300)에서, 변화데이터를 수신하여 이상발생을 예측할 수 있다(S30). 이때, 파라미터에 따라 이상 예측을 할 수 있다.Next, the
구체적으로, 전류 이상 예측은, 실시간 수집되는 일조량 변화데이터 및 전류 변화데이터로부터 실측 일조량 및 실측 전류량의 상관관계를 분석하고, 일조량 기준패턴 및 전류량 기준패턴의 상관관계를 분석한 상관모델과의 유사도를 판단하여, 유사도가 기설정률 이하이면 전류이상으로 판단할 수 있다.Specifically, the current anomaly prediction analyzes the correlation between the amount of sunshine and the amount of current measured from the amount of sunshine change data and the current change data collected in real time, and compares the similarity with the correlation model that analyzes the correlation between the sunshine reference pattern and the current reference pattern. By judging, if the similarity is equal to or less than the preset rate, it may be determined that the current is higher.
또한, 습도 이상 예측은, 실시간 수집되는 습도 변화데이터로부터 분석된 예측습도가 기분석된 기준습도의 오차범위를 벗어나면, 이상습도로 감지할 수 있다.In addition, the humidity abnormality prediction may be detected as the abnormal humidity when the predicted humidity analyzed from the humidity change data collected in real time is out of the error range of the previously analyzed standard humidity.
다음으로, 이상 예측시 관리자 단말로 알림하고, 이상 예측에 따른 접속반(200) 제어신호를 생성하여 접속반(200)으로 전송할 수 있다(S35). 이를 수신한 접속반(200)에서는, 제어신호에 따라 스위치(210), 히트펌프(260)를 제어할 수 있다.Next, when the abnormal prediction is notified to the manager terminal, it is possible to generate a control signal to the
또한, 실시간 파라미터 및 기준패턴을 모니터링할 수 있도록 시각화된 정보를 제공할 수 있다. 즉, 실시간 수집되는 파라미터의 변화추이 및 이상감지에 따른 파라미터 정보를 시각화하여 제공함으로써 모니터링할 수 있다.In addition, visualized information may be provided to monitor real-time parameters and reference patterns. That is, it can be monitored by visualizing and providing parameter information according to the change trend and abnormality detection of parameters collected in real time.
특히, 열화상 이상예측시 즉, 특정영역의 열화상 이미지로부터 온도상승에 의한 알림을 수신한 경우, 해당 영역을 집중 모니터링할 수 있도록 모니터링부(350)로 해당 영역의 열화상 이미지에 따른 온도패턴 및 온도 상승에 따른 이상을 관리자 단말로 알림할 수 있다.In particular, when a thermal image abnormality is predicted, that is, when a notification of a temperature rise is received from a thermal image of a specific region, the
한편, 기준패턴은 실시간 수집되는 파라미터에 의해 기설정주기로 업데이트 될 수 있으며, 업데이트된 기준패턴은 접속반(200)으로 전송될 수 있다. On the other hand, the reference pattern may be updated at a predetermined period by the parameters collected in real time, the updated reference pattern may be transmitted to the
한편, 상기에서 도 1 내지 도 6을 이용하여 서술한 것은, 본 발명의 주요 사항만을 서술한 것으로, 그 기술적 범위 내에서 다양한 설계가 가능한 만큼, 본 발명이 도 1 내지 도 6의 구성에 한정되는 것이 아님은 자명하다.In addition, what was described above using FIG. 1 thru | or 6 described only the main matter of this invention, and this invention is limited to the structure of FIG. 1 thru | or 6 as many designs are possible within the technical scope. It is not clear.
100 : 태양전지 100a ~ 100n : 태양전지모듈
110 : 일조량 센서 200 : 접속반
210 : 스위치 220 : 센서부
221 : 전류센서 222 : 습도센서
223 : 열화상 센서 230 : 제어부(MCU)
231 : 메모리 232 : 프로세서
240 : 통신부 250 : 제어회로부
260 : 히트펌프 270 : 소화부
300 : 관리서버 400 : DB
310 : 데이터 수집부 320 : 기준패턴 생성부
330 : 상관분석부 340 : 이상예측부
350 : 모니터링부100:
110: sunshine sensor 200: connection panel
210: switch 220: sensor
221: current sensor 222: humidity sensor
223: thermal image sensor 230: control unit (MCU)
231: memory 232: processor
240: communication unit 250: control circuit unit
260
300: management server 400: DB
310: data collection unit 320: reference pattern generation unit
330: correlation analysis unit 340: abnormal prediction unit
350: monitoring unit
Claims (8)
상기 접속반은,
상기 태양전지의 설치위치 및 환경요인을 고려하여 기분석된 파라미터별 기준패턴과 실시간 수집되는 파라미터와 비교하여 상기 파라미터의 변화추이를 예측하고, 예측된 변화추이로부터 추출된 예측 변곡점 및 변화추이 예측에 이용된 파라미터 정보를 변화데이터로 생성하며,
상기 관리서버는,
상기 접속반으로부터 파라미터별 변화데이터를 수신하고, 수신된 파라미터별 변화데이터를 머신러닝기반으로 분석한 파라미터별 기준패턴을 상기 접속반으로 전송하며, 상기 수신된 변화데이터로부터 이상감지시, 알림 및 상기 접속반으로 이상제어를 위한 제어신호를 제공하고,
상기 관리서버는,
일조량 기준패턴 및 전류량 기준패턴의 상관관계를 분석한 상관모델을 생성하고, 상기 실시간 수집되는 변화데이터로부터 실측 일조량 및 실측 전류량의 상관 관계를 분석하여 상기 상관모델과의 유사도가 기설정률 이하이면 전류이상으로 판단하며,
상기 접속반은,
상기 접속반 내부로의 비의 침투를 방지하고 상기 접속반 내부의 결로발생을 방지하는 기능성 섬유로 패키징되는 것을 특징으로 하는 머신러닝기반 태양광발전운영 관리시스템.
A solar cell including a plurality of solar cell modules; Connection board; And a management server that monitors the amount of sunshine of the solar cell, the current and humidity of the connection panel as parameters.
The connecting panel,
In consideration of the installation position and environmental factors of the solar cell, and compared with the standard analysis parameters and the parameters collected in real time to predict the change trend of the parameter, and to predict the predicted inflection point and change trend extracted from the predicted change trend Generates the used parameter information as change data,
The management server,
Receives the change data for each parameter from the access panel, and transmits the reference pattern for each parameter, which is analyzed based on the machine learning based on the received change data for each parameter to the access panel, when detecting abnormality from the received change data, notification and the Provides a control signal for abnormal control to the connection panel,
The management server,
Generating a correlation model analyzing the correlation between the sunshine reference pattern and the current reference reference pattern, and analyzing the correlation between the measured sunshine amount and the measured current amount from the change data collected in real time, and if the similarity with the correlation model is equal to or less than a preset rate, the current Judging by the above,
The connecting panel,
Machine learning-based photovoltaic power generation operation management system characterized in that it is packaged with functional fibers to prevent the penetration of rain into the connection panel and prevent the occurrence of condensation inside the connection panel.
상기 접속반은, 파라미터별로 변화추이를 예측하되,
실시간 수집되는 파라미터를 기설정된 관심구간 단위로 변화추이를 예측하고, 해당 관심구간에서 변화추이가 예측되는 경우에만 변화데이터를 생성하여 상기 관리서버로 전송하는 것을 특징으로 하는 머신러닝기반 태양광발전운영 관리시스템.
The method of claim 1,
The access panel predicts a change trend for each parameter,
Machine learning based photovoltaic power generation operation characterized by predicting the change trend in units of a predetermined interest section in real time collected parameters, and generating the change data and transmitting it to the management server only when the change trend is predicted in the corresponding interest section. Management system.
상기 관리서버는,
상기 전류이상을 판단시, 관리자 단말로 알림하고, 전류이상으로 판단된 해당 태양전지모듈의 스위치를 오프시키는 제어신호를 상기 접속반으로 전송하는 것을 특징으로 하는 머신러닝기반 태양광발전운영 관리시스템.
The method of claim 1,
The management server,
When the current abnormality is determined, notifying the manager terminal, and transmits a control signal for switching off the corresponding solar cell module determined to be the current abnormality to the access panel to the machine learning based solar power generation operation management system.
상기 접속반은 내부 습도 조절을 위한 히트펌프를 포함하고,
상기 관리서버는,
상기 실시간 수집되는 변화데이터로부터 분석된 예측습도가 기분석된 기준습도가 되도록 상기 히트펌프의 구동을 제어하는 제어신호를 상기 접속반으로 전송하는 것을 특징으로 하는 머신러닝기반 태양광발전운영 관리시스템.
The method of claim 2,
The connection panel includes a heat pump for adjusting the internal humidity,
The management server,
And a control signal for controlling driving of the heat pump to the access panel so that the predicted humidity analyzed from the real-time collected change data is previously analyzed.
상기 접속반은,
접속반 내부를 구분하여 영역별로 열화상 이미지를 생성하는 열화상 센서;
실시간 생성되는 영역별 열화상 이미지를 상기 관리서버로 전송하되, 기저장된 환경요인이 고려된 영역별 온도 기준패턴과 비교시, 특정 영역에서 기준패턴 대비 온도가 상승하면 상기 관리서버로 알림하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 머신러닝기반 태양광발전운영 관리시스템.
The method of claim 1,
The connecting panel,
A thermal image sensor for generating a thermal image for each region by dividing the inside of the access panel;
The control unit transmits a thermal image of each region generated in real time to the management server, but notifies the management server when the temperature is increased compared to the reference pattern in a specific area when compared with the temperature reference pattern for each area in consideration of pre-stored environmental factors. Machine learning based photovoltaic power generation operation management system comprising a.
상기 접속반의 제어부는,
상기 생성된 열화상 이미지로 분석된 특정 영역에서의 온도가 급상승하여 화재가 예상되면 소화부를 구동시키고, 상기 관리서버로 화재발생을 알림하는 것을 특징으로 하는 머신러닝기반 태양광발전운영 관리시스템.
The method of claim 6,
The control unit of the connection panel,
Machine running based photovoltaic power generation operation management system, characterized in that to drive the fire extinguisher if the temperature is expected to rise in a specific region analyzed by the thermal image generated by the fire, and to notify the fire to the management server.
상기 관리서버는,
상기 영역별 열화상 이미지를 머신러닝기반으로 분석하되, 환경요인이 고려된 영역별 온도 기준패턴을 생성하여 상기 접속반으로 전송하는 것을 특징으로 하는 머신러닝기반 태양광발전운영 관리시스템.
The method of claim 6,
The management server,
Machine thermal analysis of each area based on the machine learning, the machine learning based photovoltaic power generation operation management system, characterized in that for generating a reference temperature pattern for each area in consideration of environmental factors and transmitting to the access panel.
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