KR101229105B1

KR101229105B1 - 다항목 센서 일체형 데이터 수집 장치

Info

Publication number: KR101229105B1
Application number: KR1020100093653A
Authority: KR
Inventors: 양수영; 김종실; 정인성
Original assignee: 주식회사 엘시스
Priority date: 2010-09-28
Filing date: 2010-09-28
Publication date: 2013-02-01
Also published as: KR20120032167A

Abstract

본 발명에 따른 다항목 센서 일체형 데이터 수집 장치는 원예시설(1) 내부에 설치되는 가이드프레임(10); 상기 가이드프레임(10)을 따라 이동되고 상기 원예시설(1)의 생육환경에 대한 데이터를 수집하는 로거장치(20); 상기 로거장치(20)에서 수집된 데이터를 무선으로 전송하는 통신모듈100)을 포함하고, 상기 로거장치(20)는 상기 가이드프레임(10)을 따라 이동되는 바디(30); 상기 바디(30)에 장착되고 상기 가이드프레임(10)을 따라 상기 바디(30)를 이동시키는 구동모듈(40); 상기 바디(30)에 설치되어 상기 원예시설(1) 내부의 환경변화를 감지하는 센서모듈(50); 상기 센서모듈(50)에서 감지된 데이터를 저장하는 데이터저장부(70); 상기 구동모듈(40) 및 센서모듈(50)에 전원을 공급하는 주전원부(90); 상기 주전원부(90)의 전원이 단전되었을 때 상기 각 모듈에 비상전원을 공급하는 비상전원부(95)를 포함하는기 때문에, 원예시설 내부의 각 위치에 따른 생육환경 데이터를 보다 용이하게 수집할 수 있고, 상기 센서모듈(50)에 수집되는 데이터의 종류별로 하나의 센서만을 설치하기 때문에, 설치비용이 최소화되는 효과가 있다.

Description

다항목 센서 일체형 데이터 수집 장치{Data gathering robot equipped with all-in-one multi sensors}

본 발명은 다항목 센서 일체형 데이터 수집 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 농작물의 생육환경을 감지하기 위해 다양한 종류의 센서가 일체로 장착되고, 원예시설 내부를 주행하면서 원예시설 내부의 생육환경에 관한 데이터를 취합 후 저장하며, 저장된 데이터를 무선통신을 이용하여 전달하는 다항목 센서 일체형 데이터 수집 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 비닐하우스 및 유리온실과 같은 시설원예는 토마토, 오이, 고추 및 딸기와 같은 농작물을 계절에 관계없이 수확하기 위해 키우기 위한 것으로서, 농작물은 온도에 민감하기 때문에 언제나 적정한 온도를 제공하여 농작물의 생육을 원활하게 하고, 시설원예의 환경 이상(異常)을 신속하게 대처하여 농작물의 피해를 방지하는 것이 매우 중요하다.

또한, 비닐 하우스 및 유리온실은 대부분 양 끝에 온풍기가 장착되어 있으며 이로 인하여 시설물의 끝 부분과 중앙 부분의 온도차는 상당히 크다. 하지만 대부분의 온풍기는 온풍기 주변의 온도를 측정하여 정해진 온도에 작동하기 때문에 시설물의 내부 온도가 일정하지 형성되지 않는다.

이를 해결하기 위하여 종래 기술로는 다수의 온도 센서를 부착하여 위치별 온도를 측정하고, 이를 통하여 환풍기 및 팬을 통하여 일정 온도를 유지하고 있다. 하지만 이 또한 시설물의 균일한 온도를 유지하기에는 다수개의 센서를 설치해야 하는 바 그 비용이 증대되고, 비용을 절약하기 위해서는 설치되는 센서의 개수를 줄여야 하는 문제점이 있다.

이와 더불어 습도 및 이산화탄소량, pH 농도를 위치별로 측정하여 균일한 생장환경을 유지하고자 하나, 센서의 가격이 매우 고가여서 다수의 센서를 복수개의 위치에 장착하기에는 비용의 증가가 매우 클 뿐만 아니라 이를 유지 보수하기 위한 비용 또한 매우 증가되는 문제점이 있다.

본 발명은 농작물의 생육환경을 감지하기 위해 다양한 종류의 센서 또는 영상모듈이 일체로 장착되고, 원예시설 내부를 주행하면서 원예시설 내부의 생육환경에 관한 데이터를 취합 후 저장하며, 저장된 데이터를 무선통신을 이용하여 전달하는 다항목 센서 일체형 데이터 수집 장치를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명의 일측면은 원예시설(1) 내부에 설치되는 가이드프레임(10); 상기 가이드프레임(10)을 따라 이동되고 상기 원예시설(1)의 생육환경에 대한 데이터를 수집하는 로거장치(20); 상기 로거장치(20)에서 수집된 데이터를 무선으로 전송하는 통신모듈100)을 포함하고, 상기 로거장치(20)는 상기 가이드프레임(10)을 따라 이동되는 바디(30); 상기 바디(30)에 장착되고 상기 가이드프레임(10)을 따라 상기 바디(30)를 이동시키는 구동모듈(40); 상기 바디(30)에 설치되어 상기 원예시설(1) 내부의 환경변화를 감지하는 센서모듈(50); 상기 센서모듈(50)에서 감지된 데이터를 저장하는 데이터저장부(70); 상기 구동모듈(40) 및 센서모듈(50)에 전원을 공급하는 주전원부(90); 상기 주전원부(90)의 전원이 단전되었을 때 상기 각 모듈에 비상전원을 공급하는 비상전원부(95)를 포함하는 다항목 센서 일체형 데이터 수집 장치를 제공한다.

여기서 상기 로거장치(20)는 상기 센서모듈(50)의 상하 위치를 조정시키는 위치조정모듈(60)을 더 포함하고, 상기 위치조정모듈(60)은 상기 바디(30)에 장착되는 위치조정모터(62)와, 상기 위치조정모터(62)에 의해 회전되는 드럼(64)과, 상기 드럼(64)에 고정되어 상기 센서바디(52)에 고정되는 와이어(66)를 포함할 수 있다.

또한, 상기 가이드프레임(10)은 상기 원예시설(1)에 설치되는 제 1, 2 가이드(12)(14)를 포함하고, 상기 구동모듈(40)은 상기 바디(30)에 장착되고, 상기 제 1, 2 가이드(12)(14)에 각각 배치되어 회전되는 휠(42); 상기 휠(42)을 회전시키는 모터(44)를 포함하며, 상기 제 1, 2 가이드(12)(14)는 상기 휠(42)의 이탈을 방지하는 걸림턱(12a)(14a)이 형성되고, 상기 걸림턱(12a)(14a)은 상측으로 절곡되어 형성될 수 있다.

또한, 상기 비상전원부(95)는 상기 바디(30)의 상측에 배치된 태양광패널(96); 상기 태양광패널(96)에서 변환된 전기를 저장하는 축전지(97)를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 다항목 센서 일체형 데이터 수집 장치는 원예시설(1)에 설치된 가이드프레임(10)을 따라 로거장치(20)가 이동하면서 높낮이에 따른 생육환경 데이터를 수집하기 때문에 원예시설 내부의 각 위치에 따른 생육환경 데이터를 보다 용이하게 수집할 수 있는 효과가 있다.

또한 다항목 센서 일체형 데이터 수집 장치는 로거장치(20)의 센서모듈(50)에 수집되는 데이터의 종류별로 하나의 센서만을 설치하기 때문에, 설치비용이 최소화되는 효과가 있다.

또한 다항목 센서 일체형 데이터 수집 장치는 센서모듈(50)이 상하로 위치이동될 뿐만 아니라 원예시설을 따라 이동되면서 생육환경 데이터를 수집하기 때문에 보다 정확한 데이터를 수집할 수 있고, 수집된 데이터를 무선으로 전송시키기 때문에 설치에 따른 제약을 최소화시키는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다항목 센서 일체형 데이터 수집 장치가 도시된 사시도
도 2는 도 1에 도시된 로거장치의 사시도
도 3은 도 2의 로거장치 정면도
도 4는 도 2의 로거장치의 측면도
도 5는 도 2의 로거장치 구성도

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다항목 센서 일체형 데이터 수집 장치가 도시된 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 로거장치의 사시도이고, 도 3은 도 2의 로거장치 정면도이고, 도 4는 도 2의 로거장치의 측면도이고, 도 5는 도 2의 로거장치 구성도이다.

도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 다항목 센서 일체형 데이터 수집 장치는 비닐하우스 또는 유리온실과 같은 원예시설(1) 내부에 설치되고, 상기 원예시설(1) 내부를 주행하면서 원예시설 내부의 환경변화를 감지하며, 이를 저장하는 장치이다.

상기 다항목 센서 일체형 데이터 수집 장치는 상기 원예시설(1) 내부에 설치되는 가이드프레임(10)과, 상기 가이드프레임(10)을 따라 이동되고 상기 원예시설(1)의 생육환경에 대한 데이터를 수집하는 로거장치(20)와, 상기 로거장치(20)에서 수집된 데이터를 무선으로 전송하는 통신모듈(100)을 포함한다.

상기 로거장치(20)는 바디(30)와, 상기 바디(30)에 장착되고 상기 가이드프레임(10)을 따라 주행되는 구동모듈(40)과, 상기 바디(30)에 설치되어 상기 원예시설(1) 내부의 환경변화를 감지하는 센서모듈(50)과, 상기 센서모듈(50)의 위치를 조정하는 위치조정모듈(60)과, 상기 센서모듈(50)에서 감지된 데이터를 저장하는 데이터저장부(70)와, 상기 로거장치(20)의 각 모듈을 제어하는 제어부(80)와, 상기 각 모듈에 전원을 공급하는 주전원부(90)와, 상기 주전원부(90)의 전원이 단전되었을 때 상기 각 모듈에 비상전원을 공급하는 비상전원부(95)를 포함한다.

상기 가이드프레임(10)은 상기 원예시설(1)에 설치되는 것으로서, 본 실시예에서는 원예시설(1)의 내부 상측에 길이방향으로 길게 배치된다. 또한 상기 가이드프레임(10)은 상기 원예시설(1)의 하중을 지지하는 구조물(미도시)에 고정되는 것이 바람직하고, 상기 로거장치(20)의 이동방향을 안내하는 제 1, 2 가이드(12)(14)와, 상기 제 1, 2 가이드(12)(14)를 상기 원예시설(1)의 구조물에 연결시키는 연결프레임(16)을 포함하여 구성되며, 상기 연결프레임(16)과 상기 제 1, 2 가이드(12)(14)가 일체로 형성되어도 무방하다.

여기서 상기 제 1, 2 가이드(12)(14)는 좌/우 방향으로 소정거리 이격되어 배치되어 상기 로거장치(20)의 하측이 개방될 수 있도록 형성된다. 또한 상기 가이드프레임(10)의 상측은 햇빛을 받을 수 있도록 개방되게 배치된다.

상기 구동모듈(40)은 상기 바디(30)에 장착되고, 상기 바디(30)를 상기 가이드프레임(10)을 따라 이동시키기 위한 것으로서, 상기 바디(30)에 장착되어 회전되는 휠(42)과, 상기 휠(42)을 회전시키는 모터(44)를 포함하여 구성된다.

상기 휠(42)은 상기 바디(30)의 좌/우측에 각각 배치되고, 상기 모터(44)는 상기 각 휠(42)에 연결되어 상기 바디(30)에 배치된다. 본 실시예에서는 복수개의 모터(44)가 사용되었으나 동력전달수단을 일체화하여 하나의 모터를 사용하여 상기 2개의 휠(42)을 모두 구동할 수 있도록 구성하여도 무방하고, 하나의 휠(42) 및 하나의 모터(44)만을 통해 구동되도록 구성하여도 무방하다. 여기서 상기 모터(44)의 작동 및 정지는 상기 제어부(80)에 의해 제어된다.

한편, 상기 휠(42)은 상기 제 1, 2 가이드(12)(14)를 따라 이동되고, 상기 제 1, 2 가이드(12)(14)는 상기 휠(42)이 이탈되는 방지하기 위해 걸림턱(12a)(14a)이 상측으로 절곡되게 형성됨으로서, 상기 휠(42)의 주행 시 상기 개구된 하측으로 진입하여 상기 로거장치(20)가 하측으로 낙하되는 것을 방지한다.

상기 센서모듈(50)은 복수개의 센서(51a)(51b)(51c)와, 상기 센서(51a)(51b)(51c)가 장착된 센서바디(52)를 포함하여 구성되며, 상기 센서(51a)(51b)(51c)에서 감지된 데이터는 상기 제어부(80)에서 처리되어 상기 데이터저장부(70)에 저장된다. 여기서 상기 센서바디(52)는 상기 위치조정모듈(60)에 의해 상하방향으로 이동될 수 있고, 상기 바디(30)의 하측에 수납될 수 있다. 그래서 상기 바디(30)의 하부에는 상기 센서바디(52)가 수납되기 위한 센서바디수납홈(32)이 형성된다. 상기 센서(51a)(51b)(51c)는 수집하기 위한 데이터의 종류에 따라 달라 질수 있고, 본 실시예에서는 온도, 습도, 조도를 감지하기 위한 센서가 사용된다.

여기서 온도센서는 식물의 생육에 적합한 온도를 검출하기 위함이고, 습도센서는 식물의 생육에 적합한 물을 공급하기 위함이며, 조도센서는 식물의 생육에 적합한 일조량을 감지하기 위함이다.

상기 위치조정모듈(60)은 상기 바디(30)에 장착되는 위치조정모터(62)와, 상기 위치조정모터(62)에 의해 회전되는 드럼(64)과, 상기 드럼(64)에 고정되어 상기 센서바디(52)에 고정되는 와이어(66)를 포함한다.

상기 위치조정모터(62)는 상기 제어부(80)에 의해 작동이 제어된다.

상기 드럼(64)은 상기 위치조정모터(62)에 연결되어 정방향 또는 역방향으로 회전된다.

상기 와이어(66)는 상기 드럼(64)에 권선되고 상기 드럼(64)의 회전에 의해 풀리거나 감기면서 상기 센서바디(52)의 높낮이를 조정한다.

상기 위치조정모듈(60)은 상기 로거장치(20)의 설치위치에 국한되어 데이터를 수집하는 것이 아니라 상기 센서바디(52)를 상하로 이동시켜 상기 로거장치(20)의 설치 위치에 의한 제약을 극복할 수 있고, 이를 통해 원예시설(1)의 환경변화를 보다 정밀하게 감지할 수 있다.

상기 데이터저장부(70)는 상기 센서(51a)(51b)(51c)에서 감지된 데이터를 저장하기 위한 것으로서, 플래시메모리 또는 하드디스크 드라이브의 형태로 장착될 수 있고, 본 실시예와 달리 상기 로거장치(20)와 물리적으로 분리되어 설치되어도 무방하다.

상기 주전원부(90)는 상기 로거장치(20)를 구동시키기 위한 전원을 제공하는 것으로서, 본 실시예에서는 원예시설(1)에 공급되는 일반적인 전기배선을 통해 공급되는 전기이다.

상기 비상전원부(95)는 예기치 않은 정전 등에 의한 상황에서 상기 주전원부(90)에서 공급되는 전원이 차단되었을 때, 수집된 데이터를 저장하고, 상기 로거장치(20)를 초기위치로 안전하게 복귀시키기 위한 것이다. 이를 위해 본 실시예에서는 상기 로거장치(20)의 바디(30) 상측에 태양광을 전기로 변환시키는 태양광패널(96)과 상기 태양광패널(96)에서 변환된 전기를 저장하는 축전지(97)를 포함한다.

상기 제어부(80)는 상기 주전원부(90)에서 공급되는 전원이 차단되었을 때, 상기 축전지(97)로부터 전원을 공급받아 수집된 데이터를 상기 데이터저장부(70)에 저장하고, 상기 구동모듈(40)을 작동시켜 상기 로거장치(20)를 초기위치로 안전하게 복귀시킨다.

상기 통신모듈(100)은 상기 각 모듈의 상태 또는 상기 감지된 데이터를 무선으로 전송하기 위한 것으로서, 본 실시예에서는 상기 로거장치(20)에 일체로 제작되고, 본 실시예와 달리 상기 로거장치(20)와 물리적으로 분리되어 설치되어도 무방하다.

상기 통신모듈(100)은 다양한 종류의 장치를 통해 무선으로 전송될 수 있으나, 본 실시예에서는 와이파이 망을 이용하여 상기 수집된 생육환경데이터를 단말기(110)로 전송시킨다.

상기 통신모듈(100)에는 상기 로거장치(20)마다 각각의 개별 아이디가 부여되고, 상기 단말기(110)는 복수개의 통신모듈(100)로부터 각 원예시설(1)의 생육환경 데이터를 수집한다.

상기 단말기(110)는 유무선 통신망에 연결된 컴퓨터 또는 그에 대응되는 기기이고, 상기 단말기(110)에 수집된 생육환경 데이터에 따라 사용자의 이동통신단말기(120)에 상기 수집된 생육환경 데이터 또는 알람 문자메세지를 전송시킬 수 있다.

한편, 도시되진 않았으나 상기 로거장치(20)는 영상을 수집하는 영상모듈이 설치되고, 설치된 영상모듈을 통해 원예시설(1) 내부의 실시간 영상 또는 특정 시간의 영상을 전송받을 수 있도록 구성하여도 무방하다.

이하 본 실시예에 따른 다항목 센서 일체형 데이터 수집 장치의 작동과정을 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.

먼저 대규모 원예시설(1)의 경우 그 길이가 매우 길게 설치되는 바 길이방향의 각 부분의 온도, 습도, 조도가 각기 다르게 형성될 수 있고, 어느 한 부분의 생육환경이 부적절할 경우, 이로 인한 농작물의 생육저하가 발생될 수 있다.

그래서 상기 제어부(80)는 소정 시간을 주기로 상기 로거장치(20)를 작동시켜 상기 원예시설(1)을 주행하도록 하고, 상기 제어부(80)는 상기 모터(44)에 전원을 공급하여 상기 바디(30)를 이동시킨다.

여기서 상기 센서모듈(50)은 상기 바디(30)에 장착된 상태로 이동되면서 데이터를 수집할 수도 있고, 상기 바디(30)에서 하강되어 상기 바디(30)에서 하측으로 위치 조정된 상태에서 이동될 수도 있다.

예를 들어 초기위치에서 원예시설(1)의 다른 쪽 끝으로 주행할 때에는 상기 바디(30)에 결합된 상태로 이동되고, 초기위치로 복귀할 때에는 상기 바디(30)의 하측으로 위치 이동된 상태로 이동될 수 있다.

그리고 상기 제어부(80)는 상기 로거장치(20)의 이동 시 소정 시간을 주기로 상기 센서모듈(50)로부터 데이터를 수집하고, 상기 수집된 데이터를 상기 데이터저장부(70)에 저장한다.

여기서 상기 로거장치(20)의 이동 위치는 상기 모터(44)의 회전수를 감지하여 확인할 수 있고, 상기 로거장치(20)가 소정거리 이동할 때마다 상기 센서모듈(50)로부터 데이터를 수집한다.

또한, 상기 제어부(80)는 상기 수집된 데이터를 분석하여, 상기 수집된 데이터가 사용자가 설정한 설정값 범위 내에 있는 비정상 데이터인지를 판단하고, 상기 비정상 데이터를 감지한 위치로 상기 로거장치(20)를 다시 이동시켜 데이터를 재차 수집한 후, 상기 통신모듈(100)을 통해 상기 단말기(110)로 전송시킨다.

그래서 상기 단말기(110)는 비정상데이터를 전송받은 경우, 상기 로거장치(20)로부터 재차 확인된 데이터를 수신하는 바, 신뢰도가 높은 데이터를 수신하게 된다.

이후 상기 단말기(110)는 설치된 응용프로그램을 통해 상기 비정상 데이터에 따른 알람을 사용자의 이동통신단말기(120)로 전송시킨다.

여기서 상기 단말기(110)는 상기 비정상 데이터가 수집된 원예시설의 아이디, 원예시설 내부의 위치, 비정상 데이터의 종류, 비정상 데이터 값을 사용자에게 문자메세지 또는 메일의 형태로 발송한다.

그래서 사용자는 늦은 밤중이거나, 원격지에서도 상기 원예시설(1)의 비정상적인 상황을 인지할 수 있게 된다.

더불어, 낙뢰나 자연재해 등에 의해 원예시설의 주전원부(90)가 손상된 경우에는 상기 로거장치(20)의 비상전원부(95)를 통해 전원을 공급받아 상기 로거장치(20)가 작동될 수 있고, 주전원부(90)의 손상에 따른 메시지를 상기와 같은 방법으로 사용자에게 전달할 수 있다.

상기와 같이 본 발명을 예시된 도면을 참조로 설명하였으나, 본 발명은 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 한정되지 않고, 본 발명의 기술사상이 보호되는 범위 이내에서 다양한 조합을 통해 당업자에 의해 응용이 가능하다.

10 : 가이드프레임 12 : 제 1 가이드
14 : 제 2 가이드 16 : 연결프레임
20 : 로거장치 30 : 바디
40 : 구동모듈 42 : 휠
44 : 모터 50 : 센서모듈
51a, 51b, 51c : 센서 52 : 센서바디
60 : 위치조정모듈 62 : 모터
64 : 드럼 66 : 와이어
70 : 데이터저장부 80 : 제어부
90 : 주전원부 95 : 비상전원부
100 : 통신모듈 110 : 단말기
120 : 이동통신 단말기

Claims

원예시설(1) 내부에 설치되는 가이드프레임(10); 상기 가이드프레임(10)을 따라 이동되고 상기 원예시설(1)의 생육환경에 대한 데이터를 수집하는 로거장치(20); 상기 로거장치(20)에서 수집된 데이터를 무선으로 전송하는 통신모듈100)을 포함하고,
상기 로거장치(20)는
상기 가이드프레임(10)을 따라 이동되는 바디(30);
상기 바디(30)에 장착되고 상기 가이드프레임(10)을 따라 상기 바디(30)를 이동시키는 구동모듈(40);
상기 바디(30)에 설치되어 상기 원예시설(1) 내부의 환경변화를 감지하는 센서모듈(50);
상기 센서모듈(50)의 상하 위치를 조정시키는 위치조정모듈(60);
상기 센서모듈(50)에서 감지된 데이터를 저장하는 데이터저장부(70);
상기 구동모듈(40) 및 센서모듈(50)에 전원을 공급하는 주전원부(90);
상기 주전원부(90)의 전원이 단전되었을 때 상기 각 모듈에 비상전원을 공급하는 비상전원부(95)를 포함하며,
상기 위치조정모듈(60)은 상기 바디(30)에 장착되는 위치조정모터(62)와, 상기 위치조정모터(62)에 의해 회전되는 드럼(64)과, 상기 드럼(64)에 고정되어 상기 센서모듈(50)의 센서바디(52)에 고정되는 와이어(66)를 포함하는 다항목 센서 일체형 데이터 수집 장치.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 가이드프레임(10)은 상기 원예시설(1)에 설치되는 제 1, 2 가이드(12)(14)를 포함하고,
상기 구동모듈(40)은
상기 바디(30)에 장착되고, 상기 제 1, 2 가이드(12)(14)에 각각 배치되어 회전되는 휠(42);
상기 휠(42)을 회전시키는 모터(44)를 포함하는 다항목 센서 일체형 데이터 수집 장치.
청구항 3에 있어서,
상기 제 1, 2 가이드(12)(14)는 상기 휠(42)의 이탈을 방지하는 걸림턱(12a)(14a)이 형성되고, 상기 걸림턱(12a)(14a)은 상측으로 절곡되어 형성된 다항목 센서 일체형 데이터 수집 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 비상전원부(95)는
상기 바디(30)의 상측에 배치된 태양광패널(96);
상기 태양광패널(96)에서 변환된 전기를 저장하는 축전지(97)를 포함하는 다항목 센서 일체형 데이터 수집 장치.