KR101811640B1 - Prediction apparatus and method for production of crop using machine learning - Google Patents

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이운석
양중석
이택성
이택진
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김형석
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오상록
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Abstract

The present invention discloses an apparatus and method for predicting the production of crop using machine learning. The apparatus for predicting the production of crop using machine learning according to the present invention includes a communication part for receiving farmhouse data including at least one among the growth information, environmental information, and pest and disease information of a crop, and a control part for generating a growth model for predicting the growth of the crop by the machine learning of the farmhouse data received from the communication part and predicting the production of the crop by using the generated growth model.

Description

기계학습을 이용한 작물의 생산량 예측장치 및 방법{Prediction apparatus and method for production of crop using machine learning}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and apparatus for predicting crop production using machine learning,

본 발명은 작물의 생산량 예측장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 작물의 생육정보를 이용하여 작물의 생산량을 예측하는 기계학습을 이용한 작물의 생산량 예측장치 및 방법에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to an apparatus and method for predicting the yield of a crop using machine learning that predicts the yield of a crop using the growth information of the crop.

최근, 스마트농업과 시설원예시설의 활성화로 인해 작물 생산량이 날로 증가되고 있는 실정이다. 이에, 국내 환경에서도 적용 가능한 작물의 생산량 예측장치가 다양한 분야에서 연구 및 개발되고 있다. Recently, the production of crops has been increasing due to the activation of smart agriculture and facility horticulture facilities. Therefore, a device for predicting the yield of crops applicable in the domestic environment is being researched and developed in various fields.

한편, 종래의 생산량 예측장치는 국한된 환경에서 불충분한 실험, 불충분한 데이터 및 생화학적 이론 중심으로부터 얻어진 인자들을 입력인자로 사용하기 때문에 예측결과를 신뢰할 수 없는 문제점이 있다. On the other hand, the conventional production forecasting apparatus has a problem that the prediction result can not be relied on because it uses factors obtained from insufficient experiments, insufficient data, and biochemical theory as the input factors in a confined environment.

따라서, 이러한 문제점을 극복하면서 국내 환경에 적용이 가능한 작물의 생산량 예측장치가 필요한 실정이다.Therefore, there is a need for an apparatus for predicting the yield of crops which can be applied to the domestic environment while overcoming these problems.

한국공개특허공보 제10-2013-0019051호(2013.02.26.)Korean Patent Publication No. 10-2013-0019051 (Feb.

본 발명이 이루고자 하는 기술적과제는 농가 데이터를 이용하여 작물의 생육모델을 생성하고, 생성된 생육모델을 이용하여 작물의 생산량을 예측하는 기계학습을 이용한 작물의 생산량 예측장치 및 방법을 제공하는데 목적이 있다.An object of the present invention is to provide an apparatus and method for predicting the yield of a crop using machine learning in which a growth model of a crop is generated using farmhouse data and a production amount of the crop is predicted using the generated growth model have.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적과제는 농가 데이터를 축적함에 따라 작물의 생산량 예측에 대한 결과의 신뢰성이 높아지는 기계학습을 이용한 작물의 생산량 예측장치 및 방법을 제공하는데 목적이 있다.It is another object of the present invention to provide an apparatus and method for predicting crop yield using machine learning, in which the reliability of the result of predicting the yield of crops is increased as the farmhouse data is accumulated.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 기계학습을 이용한 작물의 생산량 예측장치는, 작물의 생육정보, 환경정보 및 병충해정보 중 적어도 하나의 정보가 포함된 농가 데이터를 수신하는 통신부 및 상기 통신부로부터 수신된 농가 데이터를 기계학습(machine learning)으로 상기 작물의 생육을 예측하는 생육모델을 생성하고, 상기 생성된 생육모델을 이용하여 상기 작물의 생산량을 예측하는 제어부를 포함한다.In order to achieve the above object, an apparatus for predicting the yield of a crop using machine learning according to the present invention comprises a communication unit for receiving farmhouse data including at least one of growth information, environmental information and pest damage information of a crop, And a controller for generating a growth model for predicting the growth of the crop by using machine learning of the received farmhouse data and for predicting the yield of the crop using the generated growth model.

또한 상기 제어부는, 상기 작물의 생육모델을 생성하기 전에, 상기 농가 데이터를 데이터 표준화 포맷에 맞도록 수집을 하고, 상기 수집된 농가 데이터를 선별하여 필터링하는 것을 특징으로 한다.The control unit may collect the farmhouse data in accordance with the data standardization format, and filter the collected farmhouse data before generating the farming model of the crop.

또한 상기 제어부는, 상기 수신된 농가 데이터를 동일한 작물 및 종 별로 분류하고, 상기 분류된 농가데이터를 인자(factor) 별로 분류하여 상기 데이터 표준화 포맷에 맞도록 수집하는 데이터 수집부, 상기 수집된 농가 데이터를 분석하여 데이터 오류가 있는 농가 데이터 및 데이터 품질이 기준치보다 미달인 농가 데이터를 선별한 후, 필터링하는 데이터 분석부, 상기 필터링된 농가 데이터를 상기 기계학습으로 상관관계 분석 및 회귀분석을 수행하여 상기 생육모델을 생성하는 생육모델 생성부 및 상기 생성된 생육모델을 이용하여 상기 작물의 생중량에 대한 생산량을 예측하는 생산량 예측부를 포함하는 것을 특징으로 한다.The control unit may further include a data collecting unit for classifying the received farmhouse data by the same crop and species, classifying the classified farmhouse data by factors and collecting the classified farmhouse data according to the data standardization format, A data analysis unit for filtering the farmhouse data with data error and the farmhouse data whose data quality is lower than the reference value and filtering the filtered farmhouse data by performing a correlation analysis and a regression analysis on the filtered farmhouse data by the machine learning, A growth model generating unit for generating a growth model, and a production amount predicting unit for predicting a production amount with respect to the fresh weight of the crop using the generated growth model.

또한 상기 데이터 수집부는, 상기 수집된 농가 데이터를 시간대별로 정렬하여 데이터베이스화를 하는 것을 특징으로 한다.The data collecting unit may sort the collected farmhouse data by time zone to make a database.

또한 상기 생육모델 생성부는, 상기 데이터베이스화된 농가 데이터를 이용하여 상기 생육모델을 생성하는 생성모듈, 상기 필터링된 농가 데이터를 상기 생육모델과 비교하여 현재 작물의 생육상태를 분석하고, 상기 분석된 생육상태를 이용하여 상기 작물의 생산량이 가장 높은 생육환경을 예측하는 예측모듈 및 상기 예측된 생육환경을 이용하여 상기 필터링된 농가 데이터 중 상기 작물의 생산량 및 품질이 가장 높은 농가 데이터 집합(cluster)을 산출하고, 상기 산출된 농가 데이터 집합을 상기 생성모듈에 제공하여 상기 농가 데이터를 업데이트시키는 학습모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the growth model generation unit may include a generation module for generating the growth model using the database farmed farm data, a method for analyzing the growth state of a current crop by comparing the filtered farmhouse data with the growth model, A prediction module for predicting a growth environment having the highest production yield of the crop using the state and a farmhouse data cluster having the highest production yield and quality of the crop among the filtered farmhouse data using the predicted growth environment And a learning module for providing the generated farmhouse data set to the generation module to update the farmhouse data.

또한 상기 생육모델 생성부는, 상기 생성모듈, 상기 예측모듈 및 상기 학습모듈을 순차적으로 반복 수행하여 상기 기계학습을 하는 것을 특징으로 한다.The growth model generation unit may perform the machine learning by sequentially repeating the generation module, the prediction module, and the learning module.

또한 상기 생성모듈은, 상기 필터링된 농가 데이터 중 서로 다른 인자들을 조합하여 복수의 패턴을 생성하고, 상기 생성된 복수의 패턴 중 특정 작물 및 종에 대한 특정패턴을 반복적인 상기 상관관계 분석 및 상기 회귀분석으로 추출하며, 상기 추출된 특정패턴을 이용하여 상기 생육모델을 생성하는 것을 특징으로 한다.The generation module may generate a plurality of patterns by combining different factors among the filtered farmhouse data, and generate a specific pattern of a specific crop and species among the generated plurality of patterns by performing the correlation analysis and the regression Extracting the specific pattern, and generating the growth model using the extracted specific pattern.

또한 상기 데이터 표준화 포맷은, 시설 및 재배 정보, 생육정보, 환경정보 및 농가기타정보 중 적어도 하나의 인자가 미리 정해진 표준데이터 규격에 따라 구분되는 것을 특징으로 한다.Also, the data standardization format is characterized in that at least one factor of the facility and cultivation information, the growth information, the environmental information, and the farmhouse other information are classified according to a predetermined standard data standard.

또한 상기 작물의 생육정보는 생산량, 경경, 총경, 엽면적지수(leaf area index, LAI), 엽온, 줄기두께, 화방간격, 생장속도, 생장강도 및 생장상 중 적어도 하나의 인자를 포함하고, 상기 환경정보는 온실의 형태, 환경설비, 운영온도, 습도, 순간광량, 이산화탄소 농도, 배지함수량, 배지EC 및 운영정보 중 적어도 하나의 인자를 포함하며, 상기 병충해정보는 병충해발생빈도 및 식물생리장애정보 중 적어도 하나의 인자를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the growth information of the crop includes at least one of a production amount, a light weight, a total leaf area, a leaf area index (LAI), a leaf temperature, a stem thickness, a flower bed spacing, a growth rate, a growth intensity and a growth phase, The information includes at least one of a type of a greenhouse, an environmental facility, an operating temperature, a humidity, an instantaneous light amount, a carbon dioxide concentration, a medium water content, a medium EC and operational information. The pest- And at least one factor.

본 발명에 따른 기계학습을 이용한 작물의 생산량 예측방법은, 작물의 생육정보, 환경정보 및 병충해정보 중 적어도 하나의 정보가 포함된 농가 데이터를 수신하는 단계, 상기 수신된 농가 데이터를 기계학습으로 상기 작물의 생육을 예측하는 생육모델을 생성하는 단계 및 상기 생성된 생육모델을 이용하여 상기 작물의 생산량을 예측하는 단계를 포함한다.The method for predicting yield of a crop using machine learning according to the present invention includes the steps of receiving farm data including at least one of crop growth information, environmental information and pest damage information, Generating a growth model for predicting the growth of the crop, and estimating the yield of the crop using the generated growth model.

본 발명에 따른 기계학습을 이용한 작물의 생산량 예측장치 및 방법은 농가 데이터를 이용하여 작물의 생육모델을 생성하고, 생성된 생육모델을 이용하여 작물의 생산량을 예측할 수 있다.An apparatus and method for predicting crop production using machine learning according to the present invention can generate a crop growth model using farm data and predict the crop production using the generated growth model.

또한 농가 데이터를 축적함에 따라 작물의 생산량 예측에 대한 결과의 신뢰성을 높일 수 있다.It is also possible to increase the reliability of the results of the prediction of crop yield by accumulating farm data.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 재배시설 제어시스템을 설명하기 위한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 생산량 예측장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 도 2의 제어부를 설명하기 위한 블록도이다.
도 4는 도 3의 생육모델 생성부를 설명하기 위한 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 생산량 예측방법을 설명하기 위한 순서도이다.
FIG. 1 is a block diagram for explaining a cultivation facility control system according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram for explaining a production forecasting apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a block diagram for explaining the control unit of FIG.
FIG. 4 is a block diagram for explaining a growth model generation unit of FIG. 3. FIG.
FIG. 5 is a flowchart illustrating a method of estimating a production amount according to an embodiment of the present invention.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의한다. 또한 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 당업자에게 자명하거나 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same reference numerals as used in the appended drawings denote like elements, unless indicated otherwise. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather obvious or understandable to those skilled in the art.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 재배시설 제어시스템을 설명하기 위한 구성도이다.FIG. 1 is a block diagram for explaining a cultivation facility control system according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 재배시설 제어시스템(300)은 재배시설(200)의 환경상태, 작물생장 등에 대한 상태변화를 제어하여 작물의 생장에 최적화된 환경조건을 유지한다. 여기서, 재배시설(200)은 스마트팜(smart farm)일 수 있다. 재배시설 제어시스템(300)은 생산량 예측장치(100) 및 재배시설(200)을 포함한다. 여기서, 작물은 토마토, 파프리카, 감자, 고추, 담배, 버섯 등과 같은 채소류이거나, 사과, 배, 포도, 귤, 감, 바나나 등과 같은 과일류이거나, 관상하기 위해 재배되는 모든 작물인 화훼일 수 있다.Referring to FIG. 1, a cultivation facility control system 300 controls environmental changes of the cultivation facility 200, such as environmental conditions, crop growth, etc., to maintain environmental conditions optimized for crop growth. Here, the cultivation facility 200 may be a smart farm. The cultivation facility control system 300 includes a production amount prediction apparatus 100 and a cultivation facility 200. Here, the crops may be vegetables such as tomatoes, paprika, potatoes, peppers, tobacco, mushrooms, or fruits such as apples, pears, grapes, mandarins, persimmons, and bananas, or flowers that are all cultivated for viewing.

생산량 예측장치(100)는 재배시설(200)에서 재배되는 작물의 생산량을 예측한다. 이 때, 생산량 예측장치(100)는 작물의 생육모델을 생성하고, 생성된 생육모델을 이용하여 작물의 생산량을 예측함으로써, 사용자는 작물의 생산량을 미리 확인할 수 있다.The production forecasting apparatus 100 predicts the production amount of crops cultivated in the cultivation facility 200. At this time, the production forecasting apparatus 100 generates a crop growth model and predicts the crop production amount by using the generated growth model, so that the user can confirm the production amount of the crop in advance.

재배시설(200)은 사물 인터넷(Internet of Thing, IoT) 기술을 이용하여 작물 재배 시설의 온도, 습도, 광량, 이산화탄소, 토양 등을 측정 분석하고, 분석결과에 따라 최적의 상태를 유지시키는 농장이다. 이를 수행하기 위해, 재배시설(200)은 농장(210), 센서부(230), 액추에이터(actuator)(250) 및 농장 제어장치(270)를 포함한다.The cultivation facility 200 is a farm that measures, analyzes and analyzes the temperature, humidity, light amount, carbon dioxide, and soil of the crop cultivation facility using the Internet of Thing (IoT) technology and maintains the optimum state according to the analysis result . To do this, the cultivation facility 200 includes a farm 210, a sensor unit 230, an actuator 250, and a farm control unit 270.

농장(210)은 작물이 생장하는 공간이다. 농장(210)은 농작물 또는 화훼와 같은 작물이 생장되며, 바람직하게는 온실로 이루어질 수 있다. Farm 210 is a space where crops grow. Farms 210 may grow crops such as crops or flowers, preferably greenhouses.

센서부(230)는 복수개의 센서들을 포함하고, 각 센서들은 일정 간격으로 이격되어 농장(210)에 설치된다. 이 때, 센서부(230)는 온도센서, 습도센서, 이산화탄소센서, 광센서, 토양수분센서, 엽온센서 등과 같은 다양한 종류의 센서를 포함하여 농장(210)의 시설환경, 작물생장, 근권부 및 병충해에 대한 상태를 측정한다. 온도 센서는 농장(210) 내의 온도를 측정한다. 습도 센서는 농장(210) 내의 습도를 측정한다. 이산화탄소센서는 농장(210) 내의 이산화탄소 양을 측정한다. 광 센서는 농장(210) 내의 일조량을 측정한다. 토양수분센서는 농장(210) 내의 토양에 함유된 수분을 측정한다. 엽온센서는 농장(210) 내의 작물잎에 대한 온도를 측정한다.The sensor unit 230 includes a plurality of sensors, and the sensors are installed at the farm 210 at regular intervals. At this time, the sensor unit 230 includes various kinds of sensors such as a temperature sensor, a humidity sensor, a carbon dioxide sensor, a light sensor, a soil moisture sensor, a leaf temperature sensor, Measure the status of the insect pests. The temperature sensor measures the temperature in the farm 210. The humidity sensor measures the humidity in the farm (210). The carbon dioxide sensor measures the amount of carbon dioxide in the farm 210. The light sensor measures the amount of sunshine within the farm 210. The soil moisture sensor measures the moisture contained in the soil within the farm (210). The leaf temperature sensor measures the temperature of the leaf of the crop in the farm (210).

액추에이터(250)는 농장(210)의 환경조건을 유지시킨다. 액추에이터(250)는 농장(210) 내에 배치되고, 작물이 생장되는데 필요한 환경조건을 조성한다. 액추에이터(250)는 복수개를 포함하고, 전기, 유압, 압축공기 등을 이용하여 구동되는 장치이다. 예를 들면, 액추에이터(250)는 냉난방 장치, 팬 장치, 스프링클러, 급수 펌프, 이산화탄소 발생기, 조명장치 또는 개폐장치 등일 수 있다. 냉난방장치는 농장(210) 내의 온도 조절을 한다. 팬 장치는 농장(210) 내의 공기 순환 및 공기 환기를 조절한다. 스프링클러 및 급수 펌프는 농장(210) 내의 물 공급을 조절한다. 이산화탄소 발생기는 이산화탄소의 농도를 조절한다. 조명장치 및 개폐장치는 농장(210) 내의 채광을 조절한다. 여기서, 조명장치는 LED 조명장치로 구성되어 작물에 필요한 스펙트럼을 포함하는 조명을 조사할 수 있고, 개폐장치는 농장(210)의 지붕을 열고 닫음으로서, 일조량을 조절할 수 있다.Actuator 250 maintains the environmental conditions of farm 210. The actuator 250 is disposed within the farm 210 and creates the environmental conditions necessary for the crop to grow. The actuator 250 includes a plurality of actuators, and is driven by using electric, hydraulic, compressed air, or the like. For example, the actuator 250 may be an air conditioner, a fan unit, a sprinkler, a feed pump, a carbon dioxide generator, a lighting device, or an opening / closing device. The heating / cooling device controls the temperature in the farm 210. The fan arrangement regulates air circulation and air ventilation within the farm 210. The sprinkler and feed pump regulate the water supply within the farm (210). The carbon dioxide generator controls the concentration of carbon dioxide. The lighting device and the switchgear control the lighting within the farm (210). Here, the illuminating device can be configured as an LED illuminating device to illuminate the illumination including the spectrum required for the crop, and the opening / closing device can adjust the amount of sunshine by opening and closing the roof of the farm 210.

농장 제어장치(270)는 센서부(230)에서 측정된 측정정보를 이용하여 농장(210)의 정보를 포함하는 농가 데이터를 생산량 예측장치(100)로 송신한다. 따라서, 농장 제어장치(270)는 통신모듈을 포함할 수 있다. The farm control unit 270 transmits the farm data including the information of the farm 210 to the production forecasting apparatus 100 using the measurement information measured by the sensor unit 230. Accordingly, the farm control device 270 may include a communication module.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 생산량 예측장치를 설명하기 위한 블록도이다.2 is a block diagram for explaining a production forecasting apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1 및 2를 참조하면, 생산량 예측장치(100)는 농가 데이터를 이용하여 작물의 생육모델을 생성하고, 생성된 생육모델을 이용하여 작물의 생산량을 예측한다. 생산량 예측장치(100)는 농가 데이터를 축적함에 따라 작물의 생산량 예측에 대한 결과의 신뢰성이 높아진다. 생산량 예측장치(100)는 데스크톱, 랩톱, 서버 컴퓨터, 클러스터 컴퓨터 등의 컴퓨터 시스템일 수 있다.Referring to FIGS. 1 and 2, the production forecasting apparatus 100 generates a crop growth model using the farm data and predicts a crop production amount using the generated growth model. As the yield prediction apparatus 100 accumulates the farm data, the reliability of the result of prediction of the yield of the crop is improved. The yield prediction apparatus 100 may be a computer system such as a desktop, a laptop, a server computer, a cluster computer, or the like.

생산량 예측장치(100)는 통신부(10), 제어부(20), 출력부(30), 입력부(40) 및 저장부(50)를 포함한다.The production amount prediction apparatus 100 includes a communication unit 10, a control unit 20, an output unit 30, an input unit 40, and a storage unit 50.

통신부(10)는 작물의 생육정보, 환경정보 및 병충해정보 중 적어도 하나의 정보를 포함하는 농가 데이터를 수신한다. 이 때, 통신부(10)는 유무선 통신을 이용하여 원격으로 농가 데이터를 수신할 수 있다. 여기서, 작물의 생육정보는 생산량, 경경, 총경, 엽면적지수(leaf area index, LAI), 엽온, 줄기두께, 화방간격, 생장속도, 생장강도 및 생장상 중 적어도 하나의 인자를 포함한다. 환경정보는 온실의 형태, 환경설비, 운영온도, 습도, 순간광량, 이산화탄소 농도, 배지함수량, 배지EC 및 운영정보 중 적어도 하나의 인자를 포함한다. 병충해정보는 병충해발생빈도 및 식물생리장애정보 중 적어도 하나의 인자를 포함한다.The communication unit 10 receives farmhouse data including at least one of crop growth information, environmental information, and pest damage information. At this time, the communication unit 10 can receive farmhouse data remotely using wired / wireless communication. Herein, the growth information of the crop includes at least one of the production amount, light weight, general diameter, leaf area index (LAI), leaf temperature, stem thickness, flower height, growth rate, growth intensity and growth phase. The environmental information includes at least one of a type of a greenhouse, environmental facilities, operating temperature, humidity, instantaneous light intensity, carbon dioxide concentration, medium water content, medium EC and operational information. The pest insult information includes at least one of a pest-insect occurrence frequency and a plant physiological disorder information.

통신부(10)는 제어부(20)에서 예측된 작물의 생산량 및 생육모델에서 시뮬레이션된 데이터를 사용자 단말(미도시)로 송신하여 사용자에게 제공할 수 있다. 이를 통해, 사용자는 어느 위치에서든 작물에 관한 데이터를 확인할 수 있다.The communication unit 10 can transmit the simulated data in the crop production amount and the growth model predicted by the control unit 20 to the user terminal (not shown) and provide the user with the simulated data. This allows the user to view data about the crop at any location.

제어부(20)는 통신부(10)에서 수신된 농가 데이터 및 후술되는 입력부(40)에서 입력된 농가 데이터를 데이터 표준화 포맷에 맞도록 수집을 한다. 제어부(20)는 수집된 농가 데이터를 데이터베이스화시킬 수 있다.The control unit 20 collects the farmhouse data received by the communication unit 10 and the farmhouse data inputted from the input unit 40 to be described later according to the data standardization format. The control unit 20 can convert the collected farmhouse data into a database.

여기서, 데이터 표준화 포맷은 미리 정해진 표준데이터 규격으로써, 온실, 비닐하우스, 환풍, 난방 등과 같은 시설 및 재배 정보, 엽면적, 엽수, 수확량, 생육속도 등과 같은 생육정보, 온실내부환경, 온실외부환경, 토양근권환경 등과 같은 환경정보 및 적엽, 농약사용, 비료사용 등과 같은 농가기타정보 중 적어도 하나의 인자(factor)가 규격에 따라 구분된다. 이 때, 제어부(20)는 작물의 종류에 따라 데이터 표준화 포맷의 인자를 조정할 수 있다. Here, the data standardization format is a standard data standard defined in advance, and it is a predetermined standard data standard, and can be used for various kinds of facilities such as greenhouses, vinyl houses, ventilating and heating facilities and cultivation information, growth information such as leaf area, leaf number, yield, growth rate, Environmental information such as rhizosphere environment, and other information such as foliage, pesticide use, fertilizer use, etc., are classified according to the standard. At this time, the control unit 20 can adjust the factor of the data standardization format according to the kind of the crop.

제어부(20)는 수집된 농가 데이터를 선별하여 필터링한다. 제어부(20)는 필터링된 농가 데이터를 기계학습(machine learning)으로 작물의 생육을 예측하는 생육모델을 생성한다. 여기서, 생육모델은 작물이 농가 데이터에 따라 생육되는 과정을 시뮬레이션하여 예측할 수 있다. 제어부(20)는 생성된 생육모델을 이용하여 작물의 생산량을 예측한다. The control unit 20 selects and filters the collected farmhouse data. The control unit 20 generates a growth model for predicting the growth of the crop by machine learning the filtered farmhouse data. Here, the growth model can be predicted by simulating the process in which the crop grows according to the farmhouse data. The control unit 20 predicts the crop production amount using the generated growth model.

출력부(30)는 모니터, 액정, 프로젝터, 프린터 등을 포함하는 디스플레이 장치로써, 통신부(10)에서 수신된 농가 데이터 및 입력부(40)에서 입력된 농가 데이터를 출력한다. 출력부(30)는 제어부(20)에서 예측된 작물의 생산량을 출력한다. 또한 출력부(30)는 제어부(20)의 생육모델에서 시뮬레이션된 데이터를 출력한다. 여기서, 출력부(30)는 터치스크린 기능을 포함할 수 있으며, 터치스크린 기능을 포함하는 경우, 입력부(40)의 역할을 수행할 수 있다.The output unit 30 is a display device including a monitor, a liquid crystal, a projector, and a printer. The output unit 30 outputs the farmhouse data received by the communication unit 10 and the farmhouse data inputted from the input unit 40. The output unit 30 outputs the amount of crop production predicted by the control unit 20. Further, the output unit 30 outputs the simulated data in the growth model of the control unit 20. Here, the output unit 30 may include a touch screen function, and when the touch screen function is included, the output unit 30 may serve as the input unit 40.

입력부(40)는 사용자의 사용자 입력을 입력받는다. 이 때, 사용자 입력은 농가 데이터일 수 있다. 즉, 입력부(40)는 통신부(10)가 통신망을 통해 농가 데이터를 수신하는 것과 달리 직접 농가 데이터를 입력받는다. The input unit 40 receives the user input of the user. At this time, the user input may be farmhouse data. That is, the input unit 40 directly receives the farmhouse data, unlike the communication unit 10 receiving the farmhouse data via the communication network.

저장부(50)는 통신부(10)에서 수신된 농가 데이터 및 입력부(40)에서 입력된 농가 데이터가 저장된다. 저장부(50)는 제어부(20)에서 수행되는 다양한 분석 알고리즘이 저장되고, 분석 알고리즘을 통해 분석된 결과도 저장이 된다. 저장부(50)는 제어부(20)에서 예측된 작물의 생산량이 저장된다. 여기서, 저장부(50)는 전술된 데이터들이 데이터베이스화되어 저장될 수 있으며, 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(Random Access Memory, RAM), SRAM(Static Random Access Memory), 롬(Read-Only Memory, ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory), 자기메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 저장매체를 포함할 수 있다. The storage unit 50 stores the farmhouse data received by the communication unit 10 and the farmhouse data input by the input unit 40. [ The storage unit 50 stores various analysis algorithms performed by the control unit 20, and stores analysis results analyzed through an analysis algorithm. The storage unit 50 stores the production amount of the crop estimated by the control unit 20. Here, the storage unit 50 may store the above-described data in a database, and may be a flash memory type, a hard disk type, a multimedia card micro type, Type memory (e.g., SD or XD memory), a random access memory (RAM), a static random access memory (SRAM), a read-only memory (ROM), an electrically erasable programmable read- ), A programmable read-only memory (PROM), a magnetic memory, a magnetic disk, and an optical disk.

도 3은 도 2의 제어부를 설명하기 위한 블록도이고, 도 4는 도 3의 생육모델 생성부를 설명하기 위한 블록도이다.FIG. 3 is a block diagram for explaining the control unit of FIG. 2, and FIG. 4 is a block diagram for explaining a growth model generation unit of FIG.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 제어부(20)는 데이터 수집부(21), 데이터 분석부(23), 생육모델 생성부(25) 및 생산량 예측부(27)를 포함한다.2 to 4, the control unit 20 includes a data collecting unit 21, a data analyzing unit 23, a growth model generating unit 25, and a production amount estimating unit 27.

데이터 수집부(21)는 초기 동작에 필요한 농가 데이터를 수집한다. 데이터 수집부(21)는 통신부(10)로 수신된 농가 데이터를 지역별, 국가별로 수집할 수 있다. 데이터 수집부(21)는 통신부(10)에서 수신된 농가 데이터 및 입력부(40)에서 입력된 농가 데이터를 동일한 작물 및 종 별로 분류한다. 데이터 수집부(21)는 분류된 농가 데이터를 인자 별로 분류하여 데이터 표준화 포맷에 맞도록 수집을 한다. 이 때, 데이터 수집부(21)는 수집된 농가 데이터를 시간별, 일별 및 월별과 같이 시간대별로 정렬하여 데이터베이스화를 할 수 있으며, 바람직하게는 시간별로 정렬을 할 수 있다. The data collecting unit 21 collects the farmhouse data necessary for the initial operation. The data collection unit 21 can collect the farmhouse data received by the communication unit 10 by region and country. The data collecting unit 21 classifies the farmhouse data received by the communication unit 10 and the farmhouse data inputted from the input unit 40 by the same crop and species. The data collecting unit 21 classifies the classified farmhouse data by the factor and collects it according to the data standardization format. At this time, the data collecting unit 21 may sort the collected farmhouse data by time, such as time, day, and month, and may sort the data by time, preferably by time.

즉, 데이터 수집부(21)는 농가 데이터를 시간순서에 맞게 수집하고, 이를 데이터베이스화함으로서, 사용자에게 동질성 및 통일성이 있는 양질의 농가 데이터를 제공할 수 있다. That is, the data collecting unit 21 collects the farmhouse data according to the time order, and converts the data into a database, thereby providing high quality farmhouse data having homogeneity and uniformity to the user.

데이터 분석부(23)는 데이터 수집부(21)에서 수집된 농가 데이터를 분석하여 데이터 오류가 있는 농가 데이터 및 데이터 품질이 기준치보다 미달인 농가 데이터를 선별한다. 여기서, 데이터 품질이 기준치보다 미달인 농가 데이터는 농가 데이터가 예상되는 기준치 범위를 크게 벗어나는 잘못된 데이터일 수 있다. 데이터 분석부(23)는 선별된 농가 데이터를 필터링한다. 이를 통해, 데이터 분석부(23)는 신뢰성이 인정되는 농가 데이터만으로 생육모델을 생성할 수 있도록 한다.The data analyzing unit 23 analyzes the farmhouse data collected by the data collecting unit 21 and selects the farmhouse data with the data error and the farmhouse data whose data quality is below the reference value. Here, the farm data whose data quality is less than the reference value may be erroneous data whose farm data exceeds the reference value range expected. The data analysis unit 23 filters the selected farmhouse data. In this way, the data analysis unit 23 can generate a growth model using only the farmhouse data with reliability.

생육모델 생성부(25)는 데이터 분석부(23)에서 필터링된 농가 데이터를 기계학습으로 생육모델을 생성한다. 이를 통해, 생육모델 생성부(25)는 시간이 지날수록 학습된 경험에 대한 데이터가 축적되어 작물의 생육을 정확하게 예측하는 생육모델을 생성할 수 있다. 생육모델 생성부(25)는 생성모듈(61), 예측모듈(63) 및 학습모듈(65)을 포함한다. The growth model generation unit 25 generates a growth model by machine learning the farmhouse data filtered by the data analysis unit 23. As a result, the growth model generation unit 25 can accumulate data on the learned experience over time and generate a growth model that accurately predicts the growth of the crop. The growth model generation unit 25 includes a generation module 61, a prediction module 63, and a learning module 65.

생성모듈(61)은 생육모델을 유동적으로 생성한다. 즉, 동작 초기에는 생성모듈(61)에 제공되는 농가 데이터가 부족하기 때문에, 생성모듈(61)은 미리 정해진 농가 데이터를 이용하거나 데이터베이스화된 농가 데이터를 이용하여 생육모델을 생성하고, 추후 학습모듈(65)에서 학습된 농가 데이터가 업데이트되면 학습된 농가 데이터를 이용하여 새로운 생육모델을 생성할 수 있다. The generation module 61 generates a growth model flexibly. That is, at the beginning of the operation, since the farmhouse data provided to the generation module 61 is insufficient, the generation module 61 generates the farming model using the farmhouse data determined in advance or using the database farmhouse data, When the learned farmhouse data is updated in step 65, a new growth model can be generated using the learned farmhouse data.

예측모듈(63)은 필터링된 농가 데이터를 생성모듈(61)에서 생성된 생육모델과 비교하여 현재 생육상태를 분석한다. 예측모듈(63)은 분석된 생육상태를 이용하여 작물의 생산량이 가장 높은 생육환경을 예측한다. The prediction module 63 compares the filtered farmhouse data with the farming model generated by the generation module 61 to analyze the present farming state. The prediction module 63 predicts the growth environment in which the crop yield is highest using the analyzed growth state.

학습모듈(65)은 농가 데이터를 가공하여 학습시키는 기능을 한다. 즉, 학습모듈(65)은 예측모듈(63)에서 예측된 생육환경을 이용하여 필터링된 농가 데이터 중 생산량 및 품질이 가장 높은 농가 데이터 집합(cluster)을 산출한다. 여기서, 학습모듈(63)은 생성모듈(61)에서 생성된 생육모델을 이용하여 현재 농가 데이터 중 임계치 이하를 재필터링하여 의미 있는 농가 데이터만을 선별한 후, 농가 데이터 집합을 산출할 수 있다.학습모듈(65)은 산출된 농가 데이터 집합을 학습한 후, 생성모듈(61)에 학습된 농가 데이터 집합을 제공하여 농가 데이터를 업데이트시킨다. 이를 통해, 생성모듈(61)은 업데이트된 농가 데이터를 현재 생육모델에 적용시켜 현재 생육모델보다 예측율이 향상된 새로운 생육모델을 생성시킬 수 있다. 여기서, 학습모듈(65)에서 학습된 농가 데이터는 저장부(50)에 업데이트되어 데이터베이스화될 수 있다.The learning module 65 functions to process the farmhouse data and learn it. That is, the learning module 65 calculates a farmhouse data set cluster having the highest production quantity and quality among the farmhouse farming data filtered using the growth environment predicted by the prediction module 63. [ Here, the learning module 63 can re-filter below the threshold value of the current farmhouse data by using the growth model generated by the generation module 61 to select only the meaningful farmhouse data, and then calculate the farmhouse data set. The module 65 learns the calculated farmhouse data set and then provides the farmhouse data set learned to the generating module 61 to update the farmhouse data. In this way, the generation module 61 can apply the updated farmhouse data to the current farm model to generate a new farm model with a better predictability than the current farm model. Here, the farmhouse data learned in the learning module 65 may be updated in the storage section 50 and converted into a database.

즉, 생육모델 생성부(25)는 생성모듈(61), 예측모듈(63) 및 학습모듈(65)을 순차적으로 반복 수행하여 기계학습을 한다. 이를 통해, 생육모델 생성부(25)는 점진적으로 작물의 생산량 예측이 정확해지는 생육모델을 생성할 수 있다.That is, the growth model generation unit 25 performs machine learning by sequentially performing the generation module 61, the prediction module 63, and the learning module 65 in sequence. Thereby, the growth model generation unit 25 can gradually generate a growth model in which the production amount prediction of the crop is correct.

예를 들면, 생육모델 생성부(25)는 기계학습으로 여러 가지 형태의 빅데이터 분석을 수행할 수 있으며, 바람직하게는 상관관계 분석 및 회귀분석을 수행할 수 있다. 즉, 생육모델 생성부(25)의 생성모듈(61)은 농가 데이터 중 서로 다른 인자들을 조합하여 복수의 패턴을 생성하고, 생성된 복수의 패턴을 이용하여 상관관계 분석 및 회귀분석을 수행할 수 있다. 생성모듈(61)은 반복적인 상관관계 분석 및 회귀분석으로 특정 작물 및 종에 대한 특정패턴을 추출하고, 추출된 특정패턴을 이용하여 생육모델을 생성한다. 여기서, 특정패턴은 복수의 패턴 중 작물의 품질상태가 좋고, 생산량이 최대로 예측되는 생장 패턴일 수 있다. For example, the growth model generation unit 25 can perform various types of big data analysis by machine learning, and can preferably perform correlation analysis and regression analysis. That is, the generation module 61 of the growth model generation unit 25 can generate a plurality of patterns by combining different factors among the farm data and perform correlation analysis and regression analysis using the generated plurality of patterns have. The generation module 61 extracts specific patterns of specific crops and species by repeated correlation analysis and regression analysis, and generates a growth model using the extracted specific patterns. Here, the specific pattern may be a growth pattern in which the quality status of the crop is good among the plurality of patterns and the production amount is predicted to the maximum.

생산량 예측부(27)는 생육모델 생성부(25)에서 생성된 생육모델을 이용하여 작물의 생산량을 예측한다. 이 때, 생산량 예측부(27)는 작물의 생중량(fresh weight)에 대한 생산량을 예측할 수 있다. 여기서, 생중량은 건조되지 않은 생물상태에서 측정한 무게이다. 따라서, 사용자는 건조된 작물이 아닌 실제 작물의 생산량을 예측할 수 있다.The production amount predicting unit 27 predicts the production amount of the crop using the growth model generated by the growth model generating unit 25. [ At this time, the production amount predicting unit 27 can predict the production amount with respect to the fresh weight of the crop. Here, the fresh weight is a weight measured in a non-dried biological state. Thus, the user can predict the yield of the actual crop rather than the dried crop.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 생산량 예측방법을 설명하기 위한 순서도이다.FIG. 5 is a flowchart illustrating a method of estimating a production amount according to an embodiment of the present invention.

도 2 및 도 5를 참조하면, 생산량 예측방법은 농가 데이터를 이용하여 작물의 생육모델을 생성하고, 생성된 생육모델을 이용하여 작물의 생산량을 예측할 수 있다. 생산량 예측방법은 농가 데이터를 축적함에 따라 작물의 생산량 예측에 대한 결과의 신뢰성을 높일 수 있다.Referring to FIGS. 2 and 5, the method of predicting yield can generate a crop growth model using the farm data and predict the crop production using the generated growth model. The method of estimating the yield can increase the reliability of the result of the prediction of crop yield by accumulating the farm data.

S71단계에서, 생산량 예측장치(100)는 작물의 생육정보, 환경정보 및 병충해정보 중 적어도 하나의 정보를 포함하는 농가 데이터를 수신한다. 생산량 예측장치(100)는 유무선 통신을 통해 농가 데이터를 수신할 수 있다.In step S71, the production forecasting apparatus 100 receives farmhouse data including at least one of crop growth information, environmental information, and pest-insufficient information. The production forecasting apparatus 100 can receive farmhouse data through wired / wireless communication.

S73단계에서, 생산량 예측장치(100)는 수신된 농가 데이터를 기계학습으로 생육모델을 생성한다. 생산량 예측장치(100)는 여러 가지 형태로 빅데이터 분석을 할 수 있으며, 바람직하게는 상관관계 분석 및 회귀분석을 할 수 있다. 즉, 생산량 예측장치(100)는 농가 데이터 중 서로 다른 인자들을 조합하여 복수의 패턴을 생성하고, 생성된 복수의 패턴을 이용하여 상관관계 분석 및 회귀분석을 수행할 수 있다. 생산량 예측장치(100)는 상관관계 분석 및 회귀분석을 반복적으로 수행하여 특정 작물 및 종에 대한 특정패턴을 추출하고, 추출된 특정패턴을 이용하여 생육모델을 생성한다. In step S73, the production forecasting apparatus 100 generates a growth model by machine learning the received farmhouse data. The production forecasting apparatus 100 can perform a big data analysis in various forms, and can preferably perform correlation analysis and regression analysis. That is, the production forecasting apparatus 100 may generate a plurality of patterns by combining different factors among the farm data, and may perform correlation analysis and regression analysis using the generated plurality of patterns. The production forecasting apparatus 100 repeatedly performs correlation analysis and regression analysis to extract specific patterns for specific crops and species, and generates a growth model using the extracted specific patterns.

여기서, S71단계 및 S73단계 사이에 생산량 예측장치(100)는 수신된 농가 데이터를 데이터 표준화 포맷에 맞도록 수집을 하고, 수집된 농가 데이터를 선별하여 필터링할 수 있다.Between step S71 and step S73, the production forecasting apparatus 100 may collect the received farmhouse data in accordance with the data standardization format, and may filter the collected farmhouse data.

S75단계에서, 생산량 예측장치(100)는 생성된 생육모델을 이용하여 작물의 생산량을 예측한다. 생산량 예측장치(100)는 작물의 생중량에 대한 생산량을 예측할 수 있다. In step S75, the production forecasting apparatus 100 predicts the crop production amount using the generated growth model. The production amount prediction apparatus 100 can predict the production amount of the crop with respect to the raw weight.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be taken by way of limitation in the embodiment in which said invention is directed. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and detail may be made therein without departing from the scope of the appended claims.

10: 통신부 20: 제어부
21: 데이터 수집부 23: 데이터 분석부
25: 생육모델 생성부 27: 생산량 예측부
30: 출력부 40: 입력부
50: 저장부 61: 생성모듈
63: 예측모듈 65: 학습모듈
100: 생산량 예측장치 200: 재배시설
210: 농장 230: 센서부
250: 액추에이터 270: 농장제어장치
300: 재배시설 제어시스템
10: communication unit 20:
21: Data collecting unit 23: Data analyzing unit
25: Growth model generation unit 27:
30: output unit 40: input unit
50: storage unit 61: generating module
63: prediction module 65: learning module
100: Production forecasting device 200: Cultivation facility
210: farm 230: sensor unit
250: Actuator 270: Farm control device
300: Plant control system

Claims (10)

작물의 생육정보, 환경정보 및 병충해정보 중 적어도 하나의 정보가 포함된 농가 데이터를 수신하는 통신부; 및
상기 통신부로부터 수신된 농가 데이터를 데이터 표준화 포맷에 맞도록 수집하고, 상기 수집된 농가 데이터를 선별하여 필터링하며, 상기 필터링된 농가 데이터를 기계학습(machine learning)으로 상기 작물의 생육을 예측하는 생육모델을 생성하고, 상기 생성된 생육모델을 이용하여 상기 작물의 생산량을 예측하는 제어부;를 포함하고,
상기 제어부는,
상기 수신된 농가 데이터를 동일한 작물 및 종 별로 분류하고, 상기 분류된 농가데이터를 인자(factor) 별로 분류하여 상기 데이터 표준화 포맷에 맞도록 수집하며, 상기 수집된 농가 데이터를 시간대별로 정렬하여 데이터베이스화하는 데이터 수집부;
상기 데이터베이스화된 농가 데이터를 분석하고, 상기 분석된 결과를 이용하여 데이터 오류가 있는 농가 데이터 및 데이터 품질이 기준치보다 미달인 농가 데이터를 선별하며, 상기 선별된 농가 데이터를 필터링하는 데이터 분석부;
상기 필터링된 농가 데이터를 상기 기계학습으로 상관관계 분석 및 회귀분석을 수행하여 상기 생육모델을 생성하는 생육모델 생성부; 및
상기 생성된 생육모델을 이용하여 상기 작물의 생중량에 대한 생산량을 예측하는 생산량 예측부;를 포함하며,
상기 생육모델 생성부는,
상기 필터링된 농가 데이터 중 서로 다른 인자들을 조합하여 복수의 패턴을 생성하고, 상기 생성된 복수의 패턴에 대한 상관관계 분석 및 회귀분석을 수행하며, 상기 수행된 상관관계 분석 및 회귀분석된 결과를 이용하여 상기 복수의 패턴 중 특정 작물 및 종에 대한 특정패턴을 추출하고, 상기 추출된 특정패턴을 이용하여 상기 생육모델을 생성하는 생성모듈;
상기 필터링된 농가 데이터를 상기 생육모델과 비교하여 현재 작물의 생육상태를 분석하고, 상기 분석된 생육상태를 이용하여 상기 작물의 생산량이 가장 높은 생육환경을 예측하는 예측모듈; 및
상기 예측된 생육환경을 이용하여 상기 필터링된 농가 데이터 중 상기 작물의 생산량 및 품질이 가장 높은 농가 데이터 집합(cluster)을 산출하고, 상기 산출된 농가 데이터 집합을 상기 생성모듈에 제공하여 상기 농가 데이터를 업데이트시키는 학습모듈;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 기계학습을 이용한 작물의 생산량 예측장치.
A communication unit for receiving farmhouse data including at least one of crop growth information, environmental information, and pest control information; And
Wherein the farmhouse data collected from the communication unit is collected in accordance with a data standardization format, and the collected farmhouse data is selected and filtered, and the filtered farmhouse data is subjected to machine learning to predict the growth of the crop, And a control unit for predicting a production amount of the crop using the generated growth model,
Wherein,
The received farmhouse data is classified by the same crop and species, the classified farmhouse data is classified according to factors and collected according to the data standardization format, and the collected farmhouse data is sorted by time zone and converted into a database A data collecting unit;
A data analyzer for analyzing the database data of the farmhouse data, filtering the farmhouse data with data error and the farmhouse data whose data quality is lower than the reference value using the analyzed result, and filtering the selected farmhouse data;
A growth model generation unit for performing correlation analysis and regression analysis on the filtered farmhouse data by the machine learning to generate the growth model; And
And a production amount predicting unit for predicting a production amount with respect to the raw weight of the crop using the generated growth model,
The growth model generation unit generates,
Generating a plurality of patterns by combining different factors among the filtered farmhouse data, performing a correlation analysis and a regression analysis on the generated plurality of patterns, and using the performed correlation analysis and regression analysis results A generation module for extracting a specific pattern of a specific crop and species among the plurality of patterns and generating the growth model using the extracted specific pattern;
A prediction module that compares the filtered farmhouse data with the growth model to analyze the current state of the crop and predict the growth environment with the highest crop yield using the analyzed growth state; And
The farmhouse data set having the highest production amount and quality of the crop among the filtered farmhouse data is calculated using the predicted growth environment, and the calculated farmhouse data set is provided to the generation module, A learning module to update;
Wherein the machine-learning-amount estimating unit estimates the yield of the crop using the machine learning.
제 1항에 있어서,
상기 학습모듈은,
상기 생성모듈에서 생성된 생육모델을 이용하여 현재 농가 데이터 중 기준치보다 미달인 농가 데이터를 재필터링한 후, 상기 농가 데이터 집합을 산출하는 것을 특징으로 하는 기계학습을 이용한 작물의 생산량 예측장치.
The method according to claim 1,
Wherein the learning module comprises:
Filtering the farmhouse data that is less than the reference value among the current farmhouse data by using the growth model generated by the generation module, and then calculating the farmhouse data set.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 생육모델 생성부는,
상기 생성모듈, 상기 예측모듈 및 상기 학습모듈을 순차적으로 반복 수행하여 상기 기계학습을 하는 것을 특징으로 하는 기계학습을 이용한 작물의 생산량 예측장치.
The method according to claim 1,
The growth model generation unit generates,
Wherein the machine learning is performed by sequentially repeating the generation module, the prediction module, and the learning module.
삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 데이터 표준화 포맷은,
시설 및 재배 정보, 생육정보, 환경정보 및 농가기타정보 중 적어도 하나의 인자가 미리 정해진 표준데이터 규격에 따라 구분되는 것을 특징으로 하는 기계학습을 이용한 작물의 생산량 예측장치.
The method according to claim 1,
The data standardization format includes:
Wherein at least one factor of plant and cultivation information, growth information, environmental information, and farmhouse other information is classified according to a predetermined standard data standard.
제 1항에 있어서,
상기 작물의 생육정보는 생산량, 경경, 총경, 엽면적지수(leaf area index, LAI), 엽온, 줄기두께, 화방간격, 생장속도, 생장강도 및 생장상 중 적어도 하나의 인자를 포함하고,
상기 환경정보는 온실의 형태, 환경설비, 운영온도, 습도, 순간광량, 이산화탄소 농도, 배지함수량, 배지EC 및 운영정보 중 적어도 하나의 인자를 포함하며,
상기 병충해정보는 병충해발생빈도 및 식물생리장애정보 중 적어도 하나의 인자를 포함하는 것을 특징으로 하는 기계학습을 이용한 작물의 생산량 예측장치.
The method according to claim 1,
Wherein the growth information of the crop includes at least one of a production amount, a light weight, a total length, a leaf area index (LAI), a leaf temperature, a stem thickness, a flower bed spacing, a growth rate, a growth intensity and a growth phase,
The environmental information includes at least one of a type of a greenhouse, environmental facilities, operating temperature, humidity, instantaneous light intensity, carbon dioxide concentration, medium water content, medium EC and operational information,
Wherein the pest-insoluble information includes at least one of a pest-insect-occurrence frequency and a plant physiological disorder information.
작물의 생육정보, 환경정보 및 병충해정보 중 적어도 하나의 정보가 포함된 농가 데이터를 수신하는 단계;
상기 수신된 농가 데이터를 데이터 표준화 포맷에 맞도록 수집하는 단계;
상기 수집된 농가 데이터를 선별하여 필터링하는 단계;
상기 필터링된 농가 데이터를 기계학습으로 상관관계 분석 및 회귀분석을 수행하여 상기 작물의 생육을 예측하는 생육모델을 생성하는 단계; 및
상기 생성된 생육모델을 이용하여 상기 작물의 생중량에 대한 생산량을 예측하는 단계;를 포함하고,
상기 수집하는 단계는,
상기 수신된 농가 데이터를 동일한 작물 및 종 별로 분류하는 단계;
상기 분류된 농가 데이터를 인자 별로 분류하여 상기 데이터 표준화 포맷에 맞도록 수집하는 단계; 및
상기 수집된 농가 데이터를 시간대별로 정렬하여 데이터베이스화하는 단계;를 포함하며,
상기 필터링하는 단계는,
상기 데이터베이스화된 농가 데이터를 분석하는 단계;
상기 분석된 결과를 이용하여 데이터 오류가 있는 농가 데이터 및 데이터 품질이 기준치보다 미달인 농가 데이터를 선별하는 단계; 및
상기 선별된 농가 데이터를 필터링하는 단계;를 포함하고,
상기 생육모델을 생성하는 단계는,
상기 필터링된 농가 데이터 중 서로 다른 인자들을 조합하여 복수의 패턴을 생성하고, 상기 생성된 복수의 패턴에 대한 상관관계 분석 및 회귀분석을 수행하며, 상기 수행된 상관관계 분석 및 회귀분석된 결과를 이용하여 상기 복수의 패턴 중 특정 작물 및 종에 대한 특정패턴을 추출하고, 상기 추출된 특정패턴을 이용하여 상기 생육모델을 생성하는 단계;
상기 필터링된 농가 데이터를 상기 생육모델과 비교하여 현재 작물의 생육상태를 분석하고, 상기 분석된 생육상태를 이용하여 상기 작물의 생산량이 가장 높은 생육환경을 예측하는 단계; 및
상기 예측된 생육환경을 이용하여 상기 필터링된 농가 데이터 중 상기 작물의 생산량 및 품질이 가장 높은 농가 데이터 집합을 산출하고, 상기 산출된 농가 데이터 집합을 상기 생성된 생육모델로 제공하여 상기 농가 데이터를 업데이트시키는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 기계학습을 이용한 작물의 생산량 예측방법.
The method comprising: receiving farm data including at least one of crop growth information, environmental information, and pest control information;
Collecting the received farm data in accordance with a data standardization format;
Filtering and collecting the collected farmhouse data;
Performing a correlation analysis and a regression analysis on the filtered farmhouse data by machine learning to generate a growth model for predicting the growth of the crop; And
And estimating a production amount of the crop with respect to the fresh weight using the generated growth model,
Wherein the collecting comprises:
Classifying the received farm data by the same crop and species;
Classifying the classified farmhouse data by a factor and collecting the classified farmhouse data according to the data standardization format; And
And sorting the collected farmhouse data by time zone to form a database,
Wherein the filtering comprises:
Analyzing the database farmhouse data;
Selecting the farmhouse data with the data error and the farmhouse data whose data quality is below the reference value using the analyzed result; And
Filtering the selected farmhouse data,
Wherein the step of generating the growth model comprises:
Generating a plurality of patterns by combining different factors among the filtered farmhouse data, performing a correlation analysis and a regression analysis on the generated plurality of patterns, and using the performed correlation analysis and regression analysis results Extracting a specific pattern of a specific crop and species among the plurality of patterns, and generating the growth model using the extracted specific pattern;
Comparing the filtered farmhouse data with the growth model to analyze a current crop growth state and predicting a growth environment with the highest production yield of the crop using the analyzed growth state; And
Calculating a farmhouse data set having the highest production yield and quality of the crop among the filtered farmhouse data using the predicted growth environment and providing the calculated farmhouse data set to the generated farm model to update the farmhouse data ;
And estimating the yield of the crop using the machine learning.
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Cited By (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190084149A (en) * 2017-12-19 2019-07-16 전자부품연구원 Plant growth monitoring apparatus and method
CN110705182A (en) * 2019-09-06 2020-01-17 北京师范大学 Crop breeding adaptive time prediction method coupling crop model and machine learning
KR20200070736A (en) * 2018-12-10 2020-06-18 대한민국(농촌진흥청장) Method of predicting crop yield and apparatus for embodying the same
KR20200130023A (en) 2019-05-10 2020-11-18 대한민국(농촌진흥청장) Data analysis method and apparatus for improving crop productivity
CN112418473A (en) * 2019-08-20 2021-02-26 阿里巴巴集团控股有限公司 Crop information processing method, device, equipment and computer storage medium
KR102268654B1 (en) * 2020-01-02 2021-06-22 가톨릭관동대학교산학협력단 System and method of predicting crop yield based on crop diseases using deep learning
KR20210077510A (en) * 2019-12-17 2021-06-25 월드시스템주식회사 Smart farm environment control applying power noise reduction technology of sensor board
WO2021141897A1 (en) * 2020-01-06 2021-07-15 Adaviv Crop scouting information systems and resource management
KR20210103213A (en) * 2020-02-13 2021-08-23 주식회사 네오나인스 System and method for managing raising seedling area
KR20210114751A (en) * 2020-03-11 2021-09-24 서울대학교산학협력단 Method and apparatus for estimating crop growth quantity
KR20210131534A (en) 2020-04-24 2021-11-03 조민수 Smart Greenhouse Automation System Using Internet of Things
CN113627704A (en) * 2020-05-09 2021-11-09 西安电子科技大学青岛计算技术研究院 Crop information model construction method
KR20210155667A (en) * 2020-06-16 2021-12-23 (주)호현에프앤씨 Learning system and method for optimal growth environment of tomato
KR20220055141A (en) * 2020-10-26 2022-05-03 충남대학교병원 Experimental animal management method
KR20220065557A (en) 2020-11-13 2022-05-20 강원대학교산학협력단 Method for forecasting future production of smart farms
KR20220065556A (en) 2020-11-13 2022-05-20 강원대학교산학협력단 Method for building an optimal linear model of production and environment of smart farm
US11416701B2 (en) 2018-11-19 2022-08-16 Electronics And Telecommunications Research Institute Device and method for analyzing spatiotemporal data of geographical space
US11423465B2 (en) * 2019-01-07 2022-08-23 Masters Choice Systems and methods for facilitating agricultural transactions
KR20220168865A (en) 2021-06-17 2022-12-26 강원대학교산학협력단 Apparatus and method for determining environmental factors affecting production in smart farms
KR20220168864A (en) 2021-06-17 2022-12-26 강원대학교산학협력단 Apparatus and method for supporting decision making to control crop yield in smart farms
KR20230082992A (en) 2021-12-02 2023-06-09 이영준 Apparatus and method for Smart farm consulting service
KR102631597B1 (en) * 2023-06-29 2024-02-02 주식회사 리플로그 Strawberry stress index calculation method and cultivation management system using chlorophyll fluorescence value
KR102643751B1 (en) * 2022-11-23 2024-03-06 장민수 Method, server and computer program for providing guide information according to plant growth environment

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101392279B1 (en) * 2012-12-21 2014-05-07 주식회사 맥스포 Method for an output forecast of plant factory
JP2016101117A (en) * 2014-11-28 2016-06-02 三菱電機株式会社 Information processing device, and information processing method, and program

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101392279B1 (en) * 2012-12-21 2014-05-07 주식회사 맥스포 Method for an output forecast of plant factory
JP2016101117A (en) * 2014-11-28 2016-06-02 三菱電機株式会社 Information processing device, and information processing method, and program

Cited By (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190084149A (en) * 2017-12-19 2019-07-16 전자부품연구원 Plant growth monitoring apparatus and method
US11416701B2 (en) 2018-11-19 2022-08-16 Electronics And Telecommunications Research Institute Device and method for analyzing spatiotemporal data of geographical space
KR20200070736A (en) * 2018-12-10 2020-06-18 대한민국(농촌진흥청장) Method of predicting crop yield and apparatus for embodying the same
KR102194871B1 (en) * 2018-12-10 2020-12-23 대한민국 Method of predicting crop yield and apparatus for embodying the same
US11423465B2 (en) * 2019-01-07 2022-08-23 Masters Choice Systems and methods for facilitating agricultural transactions
KR20200130023A (en) 2019-05-10 2020-11-18 대한민국(농촌진흥청장) Data analysis method and apparatus for improving crop productivity
WO2020230937A1 (en) * 2019-05-10 2020-11-19 대한민국(농촌진흥청장) Data analysis method and apparatus for improving crop productivity
CN112418473A (en) * 2019-08-20 2021-02-26 阿里巴巴集团控股有限公司 Crop information processing method, device, equipment and computer storage medium
CN110705182B (en) * 2019-09-06 2020-07-10 北京师范大学 Crop breeding adaptive time prediction method coupling crop model and machine learning
CN110705182A (en) * 2019-09-06 2020-01-17 北京师范大学 Crop breeding adaptive time prediction method coupling crop model and machine learning
KR20210077510A (en) * 2019-12-17 2021-06-25 월드시스템주식회사 Smart farm environment control applying power noise reduction technology of sensor board
KR102515565B1 (en) * 2019-12-17 2023-04-04 장승욱 Smart farm environment control applying power noise reduction technology of sensor board
KR102268654B1 (en) * 2020-01-02 2021-06-22 가톨릭관동대학교산학협력단 System and method of predicting crop yield based on crop diseases using deep learning
WO2021141897A1 (en) * 2020-01-06 2021-07-15 Adaviv Crop scouting information systems and resource management
KR102377963B1 (en) * 2020-02-13 2022-03-24 주식회사 네오나인스 System and method for managing raising seedling area
KR20210103213A (en) * 2020-02-13 2021-08-23 주식회사 네오나인스 System and method for managing raising seedling area
KR102387765B1 (en) * 2020-03-11 2022-04-18 서울대학교산학협력단 Method and apparatus for estimating crop growth quantity
KR20210114751A (en) * 2020-03-11 2021-09-24 서울대학교산학협력단 Method and apparatus for estimating crop growth quantity
KR20210131534A (en) 2020-04-24 2021-11-03 조민수 Smart Greenhouse Automation System Using Internet of Things
CN113627704A (en) * 2020-05-09 2021-11-09 西安电子科技大学青岛计算技术研究院 Crop information model construction method
CN113627704B (en) * 2020-05-09 2024-03-22 西安电子科技大学青岛计算技术研究院 Crop information model construction method
KR20210155667A (en) * 2020-06-16 2021-12-23 (주)호현에프앤씨 Learning system and method for optimal growth environment of tomato
KR102440824B1 (en) * 2020-06-16 2022-09-06 (주)호현에프앤씨 Learning system and method for optimal growth environment of tomato
KR20220055141A (en) * 2020-10-26 2022-05-03 충남대학교병원 Experimental animal management method
KR102553876B1 (en) 2020-10-26 2023-07-07 충남대학교병원 Experimental animal management method
KR20220065557A (en) 2020-11-13 2022-05-20 강원대학교산학협력단 Method for forecasting future production of smart farms
KR102471742B1 (en) * 2020-11-13 2022-11-29 강원대학교산학협력단 Method for building an optimal linear model of production and environment of smart farm
KR102471743B1 (en) * 2020-11-13 2022-11-29 강원대학교산학협력단 Method for forecasting future production of smart farms
KR20220065556A (en) 2020-11-13 2022-05-20 강원대학교산학협력단 Method for building an optimal linear model of production and environment of smart farm
KR20220168865A (en) 2021-06-17 2022-12-26 강원대학교산학협력단 Apparatus and method for determining environmental factors affecting production in smart farms
KR20220168864A (en) 2021-06-17 2022-12-26 강원대학교산학협력단 Apparatus and method for supporting decision making to control crop yield in smart farms
KR20230082992A (en) 2021-12-02 2023-06-09 이영준 Apparatus and method for Smart farm consulting service
KR102643751B1 (en) * 2022-11-23 2024-03-06 장민수 Method, server and computer program for providing guide information according to plant growth environment
KR102631597B1 (en) * 2023-06-29 2024-02-02 주식회사 리플로그 Strawberry stress index calculation method and cultivation management system using chlorophyll fluorescence value

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