日本綜合警備保障公司（ALSOK）將從2015年4月開始利用小型無人直升機為百萬瓦級光伏電站提供服務。之前，該公司已從2014年10月開始，已在其提供警備服務的部分光伏電站開始了試用服務。

　　綜合警備保障公司百萬瓦級光伏電站用無人直升機機身采用結實輕量的碳纖維制造。為防灰塵、污漬和雨水而安裝了樹脂防護蓋。下圖為拿掉防護蓋后的狀態

　　綜合警備保障公司說，截至2014年3月，日本國內投入運營的光伏電站，利用警備服務的約有550座，其中約7成為自己的客戶。該公司的方針是，發揮擁有如此高份額的優勢，開展多種服務。

　　首先將開始提供能以短時間、高效率發現太陽能電池板輸出異常的服務。這樣，綜合警備保障公司面向百萬瓦級光伏電站的服務，就有可能突破原來的警備范疇，擴大到平時的O&M（運行、維護）領域。

　　并且，該公司還有把服務上溯擴展到光伏電站投入運營前的開發階段，諸如利用航拍圖像生成三維地形數據，提供建設用地的選擇參考；定期航拍圖像為施工進展管理提供支援等的構想。

　　1MW光伏電站的所有電池板10分鐘可拍攝完畢

　　綜合警備保障公司的機器人應用開發始于1982年著手的自走型機器人。目的是將警衛人員的部分工作自動化。該公司2002年開始銷售室內使用的自走型機器人。但該機器人無法用于室外。

　　直到大約3年前，使用多個旋轉尾翼飛行，被稱為“多軸飛行器”或“多旋翼飛行器”的小型無人直升機誕生了。在空中飛行的無人機可以不受地面障礙物等的限制自由移動。

　　但在安全性達到能在人附近使用的水平之前，還是準備盡量在沒有人的地方提供服務。

　　在這種用途上，百萬瓦級光伏電站是最合適不過了：光伏電站基本處在無人的環境，為了掌握大量設置的太陽能電池板產生的故障，工作人員需要步行用紅外相機一塊塊地檢測電池板的老方法，相當費時費力。

　　若使用小型無人直升機，可以大大提高太陽能電池板的檢測效率。

　　從綜合警備保障公司的實踐來看，在以往的方法中，用紅外相機獲取電池板圖像所需的時間，輸出功率為1MW的光伏電站為2小時，而利用無人直升機可縮短至10分鐘。能夠用很少的時間發現可能出現故障的電池板。

　　該公司還開發了檢查橋梁老化的用途，其在無人接近之處使用這一點上是相同的。能靠近橋側和橋下拍攝圖像，可適用于日本國土交通省規定的2014年7月起必須要目視檢測的用途。

　　綜合警備保障公司在開發無人直升機應用的過程中，還參加了以多軸飛行器的開發而聞名的千葉大學教授野波健藏主導成立的組織“Mini-Surveyor Consortium”，并專為用于百萬瓦級光伏電站而購買了5架無人直升機作了研究。

　　最終的結果，決定訂制也參加了該聯盟的多軸飛行器廠商enRoute公司（埼玉縣富士見野市）的現有機型使用。

　　該機型有6個螺旋槳，配備有相機，適合邊飛行邊航拍和觀測。

　　訂制有三個要點：一是配備拍攝普通照片的數碼相機和紅外相機各一臺；二是將蓄電池由通常的兩塊增加到四塊；三是能自動飛行。

　　普通相機和紅外相機各配備一部的理由是，通過比較用紅外相機和普通相機同時拍攝的太陽能電池板的溫度分布（熱圖像）和外觀圖像，更容易掌握可能出現輸出異常的位置及原因。例如，容易發現電池板局部異常發熱的“熱點”等。

　　相機能控制著一直朝著正下方。例如，即使機器人的姿勢在飛行中改變，由于相機一直朝著下方拍攝，也能保證圖像的均一性。

　　綜合警備保障公司說，相機的選擇頗費了心思。配備在無人直升機上并能保證穩定飛行的相機重量兩部重量在1kg以下。分辨率越高的相機一般體積越大且越重。在滿足航拍高度和所需分辨率的同時，將重量控制在1kg以內非常困難。

　　其中，紅外相機的輕量化尤為困難。綜合警備保障購買了法國FLIR Systems公司通常作為便攜式相機銷售的640×480像素產品的模塊和圖像處理引擎配備在無人機上。

　　結果，僅紅外相機相關的費用就有約100萬日元。拍攝普通照片的相機也配備了1920×1080像素的高分辨率機型。

　　追加蓄電池是為了延長飛行時間，不用更換電池就可航拍整個百萬瓦級光伏電站。充滿電后可飛行約20分鐘。這期間能航拍面積約4公頃、輸出功率約2MW的百萬瓦級光伏電站的太陽能電池板。

　　要求自動飛行，是因為航拍百萬瓦級光伏電站內的太陽能電池板時，很難保證擁有能安全、正確地操作無人直升機技能的警衛人員。

　　會導致技能上大的差異的，是能否令飛行機器人沿著太陽能電池板上的飛行路線正確、穩定地飛行。若不是每位警衛人員無論其無線電控制操作的熟練程度如何都能安全、正確地操作無人直升機，則難以實現同質服務。

　　因此，無人機增加了以內置的傳感器檢測無人直升機的方向、傾斜度和高度等以控制姿勢，并基于GPS（全球定位網）沿著事先編排好的軌道自動飛往目的地的功能。

　　為了讓任何人都能安全、正確地操作而采取的措施，也是無人直升機原來就具備的要素。折疊起支撐6個螺旋槳的機械臂之后能收納在小箱子中，可用汽車輕松搬運。采用了利用普通工具就能完成組裝和折疊的設計。這一點也與綜合警備保障公司的需求相符。

　　使用這樣的無人直升機航拍百萬瓦級光伏電站，是在約40m的高度，從太陽能電池板東西方向長列的一端開始依次拍攝。

　　飛行高度設定為40m左右的理由有兩點。一是飛行上的原因，據稱高度較高飛行會較穩定。

　　多軸飛行器雖然不容易受橫向風力的影響，但容易受上下方向風力的影響。uin太陽能電池板等地面構造物的影響，地表附近的風會吹向上空，如果飛行機器人的高度較低，有時會妨礙穩定飛行。

　　另一個是拍攝圖像畫質上的原因。無人直升機的航拍高度越高，每張照片中拍攝的太陽能電池板的數量就越多。但如果相機分辨率不夠高，圖像就會不清晰，從而導致無法辨別電池板內可能會出現輸出異常的位置。

　　從無人直升機配備的相機來看，考慮到在維持所需畫質的同時，拍攝盡量多的電池板，40m的高度最合適。

　　每張圖像能拍東西方向的2.5行太陽能電池板。這樣一次可拍攝2行，如果有10行，理論上只需沿東西方向飛行5次即可拍完，可提高效率。

　　但據稱目前很難實現。因相機的方向和太陽能電池板的角度問題，電池板的表面會反射光，或者倒映云彩等，有時圖像拍得不清晰，為保證準確性，需要對電池板從不同角度進行拍攝，因此是一行一行地拍攝。

　　圖像是紅外相機和普通相機同時拍攝的。由此可確認熱分布存在異常的部分以及該部分的電池板表面狀態。該公司稱，在驗證實驗和試用服務中，已經掌握了諸如： 熱點發生、鳥糞附著、隨電池單元輸出異常的旁路二極管回避、被雜草覆蓋導致輸出功率部分降低、接線盒故 障導致電池板整體停止發電、玻璃破碎等問題。玻璃破碎一般很難通過圖像辨別，但無人直升機采用的是1920×1080像素的高分辨率相機，因此能夠辨別出來。

　　紅外相機的圖像是黑白顯示的。相對于彩色，黑白圖像能以純白色顯示發生輸出異常的部分，視覺上更清晰。據稱如果與正常發電的部分之間有30℃的溫度差，在黑白圖像上就清晰可辨。

鳥糞附著

電池板整體停止發電（用紅線圈住的電池板） 無人直升機在百萬瓦級光伏電站拍攝的結果

　　綜合警備保障公司預計，今后，把對太陽能電池板持續進行定點觀測拍攝的熱圖像和普通圖像積累起來，其價值會不斷升高。

　　這是因為，對從同一角度定期拍攝的熱圖像進行比較，可推測太陽能電池板的故障率，或者估算維護成本，是影響20年發電業務利潤的重要數據。

　　在與40MW級光伏電站談判

　　利用無人直升機航拍也存在限制和課題。例如，風力較大時很難保持穩定的飛行。綜合警備保障公司的無人直升機規定的飛行條件為廠商推薦的5m/s以下的風速。

　　在風速超過5m/s的日子以及降雨的日子要延后飛行，因此該公司稱正在考慮提供能靈活應對變化的服務內容，比如“在一定期間內實施一次航拍”等。

　　另外，一架無人直升機一天能航拍的發電站最多只有四座，因此業務模式的構筑也是個課題。

　　航拍數量有限是因為，飛行時間基本只限于上午。因為大多時候上午很少出現刮風和下雨的情況。

　　而且，上午的日照量較多，發生熱點等故障的部分和正常部分的溫差會增大，更容易發現異常。

　　在目前的試用服務階段，為最大約2MW的百萬瓦級光伏電站提供了無人直升機服務，另外還正在與40MW級百萬瓦級光伏電站談判。關于費用，已經告知了享受試用服務的客戶。

　　另外，無人直升機僅限在遠離住宅區、行人較少之處設置的光伏電站使用。這樣，萬一飛行中的小型無人直升機出現故障時，能盡可能優先保證安全。

　　此外，GPS的精度也是個問題。現在受GPS精度的影響，在最大2m的范圍內設定的路線和飛行路線會出現偏差。

　　在太陽能電池板排列得滿滿、沒有多余空間的百萬瓦級光伏電站進行航拍時，飛行路線偏差可能會導致飛行機器人降落在電池板上。為防止出現這種情況，降落時切換為了手動操作。