KR101240557B1 - 작물 생장 주기에 따라 작물을 관리하는 자동화 관리 시스템 - Google Patents

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Abstract

자동화 관리 시스템이 개시된다. 본 자동화 관리 시스템은, 작물의 생장 주기(life cycle)에 따른 환경 정보를 저장하는 저장부, 작물이 재배되는 하우스의 환경 정보를 센싱하는 적어도 하나의 센싱부, 하우스의 적어도 하나의 설비(equipment)를 제어하는 제어부, 및 센싱된 환경 정보가 저장된 환경 정보의 기설정된 제1 범위를 벗어나는지 여부를 모니터링하는 모니터링부를 포함하며, 모니터링부는, 센싱된 환경 정보가 저장된 환경 정보의 기설정된 제1 범위를 벗어나면, 설비를 제어하는 제어 신호를 생성할 수 있다. 이에 따라, 작물의 전체 생장 주기, 즉 파종에서 수확까지의 전 과정에 대한 완전 자동화를 구축할 수 있으므로, 작물을 효율적으로 관리할 수 있다.

Description

작물 생장 주기에 따라 작물을 관리하는 자동화 관리 시스템{Automatic management system for managing plant according to plant life cycle}
본 발명은 작물 생장 주기에 따라 작물을 관리하는 자동화 관리 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 작물의 전체 생장 주기를 기초로 작물을 전반적으로 관리하는 자동화 관리 시스템에 관한 것이다.
최근 정보 통신 분야의 발전에 따라, 유비쿼터스 센서 네트워크(USN)가 실생활에 많이 적용되고 있다.
유비쿼터스 센서 네트워크란, 사물에 대한 인식 정보 또는 주변의 환경 정보를 감지할 수 있는 센서가 탑재된 센싱 장치가 센싱 장치를 통해 입력되는 정보를 실시간으로 네트워크에 연결되어 센싱된 정보를 관리하는 네트워크를 나타낸다.
유비쿼터스 센서 네트워크를 통해, 궁극적으로 모든 사물에 컴퓨팅 및 통신 기능을 부여하여 언제, 어디서나, 네트워크, 디바이스, 서비스에 관계없이 통신할 수 있는 환경을 구현할 수 있다.
최근에는, 유비쿼터스 센서 네트워크를, 시설하우스에서 작물의 생장을 관리하는데 적용하고 있다.
특히, 기존의 환경 정보를 기초로 작물의 생장을 관리하는 시스템은 작물의 파종, 발아 등 작물의 생장 주기에 따라 작물의 생장을 전반적으로 자동화하여 관리하지 못하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 작물의 생장 주기에 따라 작물의 생장을 전반적으로 관리할 수 자동화 관리 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 하우스에서 재배하는 작물을 관리하는 자동화 관리 시스템은, 상기 작물의 생장 주기(life cycle)에 따른 환경 정보를 저장하는 저장부, 상기 작물이 재배되는 하우스의 환경 정보를 센싱하는 적어도 하나의 센싱부, 상기 하우스의 적어도 하나의 설비(equipment)를 제어하는 제어부, 및 상기 센싱된 환경 정보가 상기 저장된 환경 정보의 기설정된 제1 범위를 벗어나는지 여부를 모니터링하는 모니터링부를 포함하며, 상기 모니터링부는, 상기 센싱된 환경 정보가 상기 저장된 환경 정보의 기설정된 제1 범위를 벗어나면, 상기 설비를 제어하는 제어 신호를 생성할 수 있다.
상기 모니터링부는, 상기 센싱된 환경 정보가 상기 저장된 환경 정보의 기설정된 제1 범위 내에 포함되지만, 기설정된 제2 범위를 초과하면, 경고 메시지를 생성하여 관리자의 이동 단말기로 전송할 수 있다.
상기 저장부는, 상기 작물의 생장 주기에 따라 환경 정보의 범위를 단계적으로 구분하여 저장할 수 있다.
상기 환경 정보는, 온도, 습도, 조도, 산소, 및 이산화탄소에 관한 정보를 포함할 수 있다.
상기 저장된 환경 정보의 범위를 변경하기 위한 사용자 인터페이스부를 더 포함할 수 있다.
상기 작물의 생장 주기는, 파종 기간, 발아 기간, 1차 성장 기간, 2차 성장 기간, 및 수확 기간을 포함하며, 상기 저장부는, 상기 작물의 생장 주기에 따라 상기 환경 정보의 범위가 상이하게 저장될 수 있다.
상기 모니터링부는, 상기 적어도 하나의 센싱부와 근거리 무선 통신을 수행하며, 상기 근거리 무선 통신은, 블루투스(bluetooth) 통신, 지그비(zigbee) 통신, 적외선(IrDA) 통신, 무선 주파수(RF) 통신, 및 초광대역(UWB) 통신 중 어느 하나일 수 있다.
본 발명에 따르면, 작물의 전체 생장 주기, 즉 파종에서 수확까지의 전 과정에 대한 완전 자동화를 구축할 수 있으므로, 작물을 효율적으로 관리할 수 있으며, 관리자의 편의를 도모할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 하우스에서 재배하는 작물을 관리하는 자동화 관리 시스템을 나타내는 도면.
도 2는 본 자동화 관리 시스템을 보다 구체적으로 설명하기 위한 도면.
도 3은 작물의 생장 주기에 따라 저장부에 저장되는 환경 정보를 설명하기 위한 도면.
도 4는 작물의 생장 주기에 따라 저장부에 저장되는 다양한 데이터의 일 예를 나타내는 도면.
이하 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 보다 상세하게 살펴보기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 하우스에서 재배하는 작물을 관리하는 자동화 관리 시스템을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 하우스에서 재배하는 작물을 관리하는 자동화 관리 시스템(100)은 저장부(110), 적어도 하나의 센싱부(120), 제어부(130), 모니터링부(140), 및 사용자 인터페이스부(150)를 포함한다.
저장부(110)는 작물의 생장 주기(life cycle)에 따른 환경 정보를 저장한다.
작물의 생장 주기란, 파종 기간(단계), 발아 기간(단계), 1차 성장 기간(단계), 2차 성장 기간(단계), 및 수확 기간(단계)을 포함하는 기간일 수 있다. 다만, 씨를 뿌리지 않고 묘목을 직접 심는 경우에는, 작물의 생장 주기는 묘목을 심은 시기부터 묘목을 수확하는 종기를 포함하는 기간일 수 있다.
또한, 환경 정보는 작물의 생장에 영향을 미치는 온도, 습도, 조도, 이산화탄소, 산소 등에 대한 정보일 수 있다. 다만, 환경 정보는 이에 한정되는 것은 아니다.
저장부(110)는, 작물의 생장 주기에 따라 환경 정보의 범위가 상이하게 저장될 수 있다.
적어도 하나의 센싱부(120)는 작물이 재배되는 하우스의 환경 정보를 센싱한다. 여기서, 하우스는, 비닐 하우스, 유리 하우스 등 그 재료에 관계없이 하우스 내부에서 작물을 재배하는 공간을 제공하면 충분하다.
적어도 하나의 센싱부(120)는 하우스의 각 영역에 배치될 수 있으며, 하우스 내부의 온도를 측정하고자 하는 경우에는 적어도 하나의 센싱부(120)는 온도 센서일 수 있으며, 하우스 내부의 습도를 측정하고자 하는 경우에는, 적어도 하나의 센싱부(120)는 습도 센서일 수 있다.
적어도 하나의 센싱부(120)의 온도 센서, 습도 센서, 조도 센서, 이산화탄소 센서 등을 포함할 수 있다.
적어도 하나의 센싱부(120)는 통신 인터페이스부(미도시)를 포함할 수 있으며, 센싱된 데이터, 즉 환경 정보를 기설정된 시간 단위로 모니터링부(140)에 전송할 수 있다.
제어부(130)는 하우스의 적어도 하나의 설비(equipment)를 제어한다.
설비는, 하우스의 창문 또는 출입문, 하우스 내부에 배치된 온풍기, 에어컨, 스프링쿨러(sprinkler), 전구, LED 등, 또는 백열등을 포함할 수 있다. 또한, 설비는, 하우스의 작물에 음악을 들려주기 위한 오디오 장치를 포함할 수 있다. 다만, 설비는 이에 한정되는 것은 아니다.
제어부(130)는 하우스의 설비와 직접 연결되어 제어 동작을 수행할 수 있다. 또는, 제어부(130)는 무선으로 설비를 제어하기 위해, 자동화 관리 시스템에 포함된 통신 인터페이스부(미도시)를 통해, 제어 신호를 설비로 전송할 수 있다.
또한, 유리 하우스인 경우, 제어부(130)는 하우스의 유리 색상을 변경하도록 제어할 수 있다.
모니터링부(140)는 센싱된 환경 정보가 저장된 환경 정보의 기설정된 제1 범위를 벗어나는지 여부를 모니터링한다.
구체적으로, 모니터링부(140)는 센싱된 환경 정보가 저장된 환경 정보의 기설정된 제1 범위를 벗어나면, 설비를 제어하는 제어 신호를 생성한다. 또한, 모니터링부(140)는 센싱된 환경 정보가 저장된 환경 정보의 기설정된 제1 범위 내에 포함되지만, 기설정된 제2 범위를 초과하면, 경고 메시지를 생성하여 관리자의 이동 단말기로 전송한다.
모니터링부(140)는, 적어도 하나의 센싱부(120)와 무선 센스 네트워크(WSN : Wireless Sensor Network) 또는 유비쿼터스 센스 네트워크(USN : Ubiquitous Sensor Network)를 구성한다.
모니터링부(140)는 적어도 하나의 센싱부(120)와 근거리 무선 통신을 수행할 수 있다. 여기서, 근거리 무선 통신은, 블루투스(bluetooth) 통신, 지그비(zigbee) 통신, 적외선(IrDA) 통신, 무선 주파수(RF) 통신, 및 초광대역(UWB) 통신 중 어느 하나일 수 있다.
사용자 인터페이스부(150)는 저장된 환경 정보의 범위를 변경하기 위한 사용자 명령을 입력받는다. 또한, 사용자 인터페이스부(150)는 작물의 종류와 생장 주기의 시점을 입력받을 수 있다. 사용자 인터페이스부(150)는 LCD 창과 조작 모듈로 구현될 수 있다. 일 예로서, LCD 창은 터치 스크린 기능을 가지며, 조작 모듈은 숫자, 문자, 등을 입력하기 위한 버튼 또는 키를 포함할 수 있다.
일 예로서, 본 자동화 관리 시스템(100)은 저장부(110), 제어부(130), 모니터링부(140), 및 사용자 인터페이스부(140)는 단일 기기로 구현될 수 있다.
본 발명에 따르면, 작물의 생장 주기에 따른 환경 정보가 미리 저장되어 있으므로, 작물의 전체 생장 주기 동안에 작물을 전반적으로 관리할 수 있는 자동화 관리 시스템이 제공될 수 있다.
도 2는 본 자동화 관리 시스템을 보다 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 자동화 관리 시스템(200)은 적어도 하나의 센싱부(210-1, 210-2, 210-3)와 자동화 관리부(220)를 포함한다.
자동화 관리부(220)는, 도 1에서 도시된 저장부(110), 제어부(130), 모니터링부(140), 및 사용자 인터페이스부(140)를 포함할 수 있다.
하우스는 출입문(D), 창문(W), 에어컨(C), 온풍기(H), 및 전구(L) 등의 설비를 포함할 수 있다.
적어도 하나의 센싱부(210-1,210-2, 210-3)는 주기적으로 환경 정보를 센싱하여, 자동화 관리부(220)의 모니터링부(140)로 전송한다.
모니터링부(140)는 센싱된 환경 정보와, 생장 주기에 따라 저장부(110)에 미리 저장된 환경 정보의 범위(또는 값)를 비교한다.
모니터링부(140)는 저장부(110)에 미리 저장된 생장 주기에 따라 허용되는 환경 정보에 기초하여, 센싱된 환경 정보가 정상 상태, 관찰 상태, 및 비상 상태 중 어느 하나인 것으로 판단할 수 있다.
구체적으로, 모니터링부(140)는 센싱된 환경 정보가 기설정된 제1 범위를 벗어나는 경우에는 비상 상태로 판단하고, 기설정된 제1 범위를 벗어나지 않는 경우 정상 상태 또는 관찰 상태로 판단한다.
또한, 모니터링부(140)는 센싱된 환경 정보가 제1 범위 내에 포함되지만 제2 범위를 벗어나는 경우에는 관찰 상태로 판단한다. 관찰 상태의 경우에는, 정상 상태는 아니지만, 특별한 조치를 취하지 않아도 괜찮은 상태일 수 있다.
정상 상태인 경우에는, 모니터링부(140)는 계속 감시 동작을 수행할 수 있다.
관찰 상태인 경우에는, 모니터링부(140)는 관리자의 모바일 단말(M)로 SMS(Short Message Service) 또는 MMS(Multimedia Message Service)를 이용하여 문자를 전송할 수 있다. 따라서, 관리자는 모니터링부(140)에서 전송된 문자를 통해 하우스의 환경 정보의 상태를 확인할 수 있다.
비상 상태인 경우에는, 모니터링부(140)는 상술한 문자 전송 동작과 함께, 설비를 제어하기 위한 제어 신호를 생성하여 제어부(130)로 전송할 수 있다. 따라서, 관리자에게 비상 상태를 통지함과 함께, 하우스의 설비에 즉각적인 조치를 취할 수 있다.
물론, 관찰 상태인 경우에도 상술한 비상 상태의 제어 동작을 수행하도록 설정될 수 있으며, 3개의 상태가 아닌 2개의 상태로 모니터링을 수행할 수도 있다.
이에 따라, 작물의 전체 생장 주기, 즉 파종에서 수확까지의 전 과정에 대한 완전 자동화를 구축할 수 있으므로, 관리자의 편의를 도모할 수 있다.
도 3은 작물의 생장 주기에 따라 저장부에 저장되는 환경 정보를 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 저장부(110)는, 작물의 생장 주기에 따라 환경 정보의 범위를 단계적으로 구분하여 저장할 수 있다.
작물의 종류는 딸기, 상추, 배추 등을 포함할 수 있으며, 생장 단계는 파종 단계, 발아 단계, 등과 같이 특정 작물의 생장 주기의 전체 과정을 포함할 수 있다.
일 예로서, 작물이 딸기이며, 센서 값이 온도라고 하는 경우, 전체 생장 주기에 따라 적정 온도 값, 즉 정상 상태의 온도 값이 다르게 설정된 상태로 저장부(110)에 저장될 수 있다.
도 4는 작물의 생장 주기에 따라 저장부에 저장되는 다양한 데이터의 일 예를 나타내는 도면이다.
저장부(110)는 상추, 참외, 딸기 등과 같은 작물의 종류에 따라 기간, 특징, 및 환경 정보를 저장한다. 이 경우, 저장부(110)는 특정 작물마다 작물의 전체 생장 주기에 따른 환경 정보를 저장할 수 있다.
일 예로서, 도 4에서 도시된 것처럼, 작물이 딸기인 경우에, 저장부(110)에는 파종 단계에서, 적정 온도가 20도 ~ 25도이며, 관찰 온도는 15도 ~ 19도 및 26도 30도이며, 상위 비상 온도는 31도 이상이고, 하위 비상 온도는 14도 이하라는 정보가 저장될 수 있다.
마찬가지로, 발아 단계, 1차 성장 단계 등에서도 파종 단계와 마찬가지의 정보가 저장부(110)에 저장될 수 있다.
즉, 저장부(110)는 도 4에 도시된 것과 같이, 작물의 전체 생장 주기에 따른 기간, 특징, 및 환경 정보 등의 항목을 미리 저장할 수 있다.
그 후, 관리자가 작물을 하우스에 파종한 후에, 본 자동화 관리 시스템(100)의 사용자 인터페이스부(150)를 통해 작물의 종류 및 파종 시기를 입력할 수 있다.
이에 따라, 생장 주기에 따라 저장부(110)에 미리 저장된 기간에 따라 환경 정보가 달라질 수 있다.
이와 같이 저장부(110)는 작물의 전체 생장 주기에 따른 환경 정보가 저장될 수 있으므로, 작물의 파종에서부터 수확까지의 전체 생장 주기 동안에 작물의 관리를 자동화할 수 있으므로, 효과적으로 작물을 재배할 수 있다.
또한, 도 4에 도시된 화면은, 사용자 인터페이스부(150)의 LCD 창을 통해 디스플레이될 수 있으며, 이에 관리자는 디스플레이되는 정보를 확인하기 위하여, 특정 항목(작물의 종류, 기간, 특징, 온도 센서, 습도 센서 등) 중 어느 하나를 선택할 수 있다.
다만, 작물이 딸기인 경우라도, 딸기의 품종에 따라 저장된 기간이 달라질 수 있다. 따라서, 본 자동화 관리 시스템(100)에서는 카메라, CCTV, 또는 캠코더 등과 같은 촬상 장치(미도시)를 더 포함할 수 있다. 이에 따라, 하우스 내에서 재배되는 작물의 이미지 또는 영상을 통해, 미리 저장된 기간과 실제 작물의 생장에 차이가 있는 경우에는, 설비를 제어하여 미리 저장된 기간을 맞출 수 있다.
구체적으로, 파종 후 11일째 되는 날인 경우에도 새싹이 보이지 않는 것으로, 촬상 장치(미도시)에서 확인이 되면, 모니터링부(140)는 새싹이 빨리 날 수 있게 하우스 내부의 온도를 높여주기 위하여 하우스의 온풍기를 일정 시간 가동하도록 제어하는 제어 신호를 생성하여, 제어부(130)로 전송할 수 있다.
물론, 촬상 장치(미도시)가 본 자동화 관리 시스템(100)에 이용되는 경우에는, 본 자동화 관리 시스템(100)은 영상을 분석할 수 있는 영상 분석부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
이에 따라, 작물의 관리 자동화를 보완할 수 있으므로, 효과적으로 작물을 재배할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 누구든지 본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범주 내에서 본 발명의 바람직한 실시 예를 다양하게 변경할 수 있음은 물론이다. 따라서 본 발명은 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어나지 않는다면 다양한 변형 실시가 가능할 것이며, 이러한 변형 실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
100, 200 : 자동화 관리 시스템 110 : 저장부
120, 210-1, 210-2, 210-3: 적어도 하나의 센싱부
130 : 제어부 140 : 모니터링부
150 : 사용자 인터페이스부 220 : 자동화 관리부

Claims (7)

  1. 하우스에서 재배하는 작물을 관리하는 자동화 관리 시스템에 있어서,
    상기 작물의 생장 주기(life cycle)에 따른 환경 정보를 저장하는 저장부;
    상기 작물이 재배되는 하우스의 환경 정보를 센싱하는 적어도 하나의 센싱부;
    상기 작물의 생장 상태를 파악할 수 있도록 이미지를 촬상하는 촬상부;
    상기 하우스의 적어도 하나의 설비(equipment)를 제어하는 제어부; 및
    상기 촬상된 이미지와 기 저장된 생장 주기별 이미지의 크기를 서로 비교함으로써, 상기 센싱된 환경 정보가 상기 작물의 생장 상태에 대응하는 상기 저장된 환경 정보의 기설정된 제1 범위를 벗어나는지 여부를 모니터링하는 모니터링부;를 포함하며,
    상기 모니터링부는, 상기 센싱된 환경 정보가 상기 저장된 환경 정보의 기설정된 제1 범위를 벗어나면, 상기 설비를 제어하는 제어 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 자동화 관리 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 모니터링부는, 상기 센싱된 환경 정보가 상기 저장된 환경 정보의 기설정된 제1 범위 내에 포함되지만, 기설정된 제2 범위를 초과하면, 경고 메시지를 생성하여 관리자의 이동 단말기로 전송하는 것을 특징으로 하는 자동화 관리 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 저장부는, 상기 작물의 생장 주기에 따라 환경 정보의 범위를 단계적으로 구분하여 저장하는 것을 특징으로 하는 자동화 관리 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 환경 정보는, 온도, 습도, 조도, 산소, 및 이산화탄소에 관한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동화 관리 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 저장된 환경 정보의 범위를 변경하기 위한 사용자 인터페이스부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동화 관리 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 작물의 생장 주기는, 파종 기간, 발아 기간, 1차 성장 기간, 2차 성장 기간, 및 수확 기간을 포함하며,
    상기 저장부는, 상기 작물의 생장 주기에 따라 상기 환경 정보의 범위가 상이하게 저장되는 것을 특징으로 하는 자동화 관리 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 모니터링부는, 상기 적어도 하나의 센싱부와 근거리 무선 통신을 수행하며,
    상기 근거리 무선 통신은, 블루투스(bluetooth) 통신, 지그비(zigbee) 통신, 적외선(IrDA) 통신, 무선 주파수(RF) 통신, 및 초광대역(UWB) 통신 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 자동화 관리 시스템.
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