KR101846301B1 - 자동제어 장비를 이용한 작물 수확 및 관리 시스템 - Google Patents

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Abstract

자동제어 장비를 이용한 작물 수확 및 관리 시스템을 개시한다. 본 발명의 자동제어 장비를 이용한 작물 수확 및 관리 시스템은 미리 설정된 경로를 따라 이동하면서 재배 작물을 순차적으로 촬영하여 영상 데이터와 해당 위치 정보를 순차적으로 획득함과 아울러 영상 데이터의 분석 결과에 따라 재배 작물을 수확하거나 적과하는 자동제어 장비, 순차적으로 촬영된 영상 데이터와 위치 정보를 공급받고 영상 데이터를 분석하여 수확, 적과, 등급판별, 통계, 예측 중 적어도 하나의 작업을 선택적으로 수행함과 아울러 사용자로부터 선택된 구동 모드에 따라 자동제어 장비를 제어하는 작물 관리 장치, 및 자동제어 장비의 동작 모드 정보와 응용 프로그램 정보를 지원하며 수확, 적과, 등급 판별, 통계, 예측 중 적어도 하나의 작업을 수행할 수 있도록 데이터 베이스를 지원하는 관리 서버를 포함하는바, 미리 촬영되었거나 실시간 촬영된 영상 데이터를 자동 분석하여 사용자 선택에 따라 수확, 적과, 등급판별, 통계, 예측 등의 작업을 자동 수행함으로써 대단위 재배 농장이나 하우스 등에서 작물의 수확 및 관리 효율을 증대시킬 수 있다.

Description

자동제어 장비를 이용한 작물 수확 및 관리 시스템{CROPS GROW AND MANAGEMENT SYSTEM USING AUTOMATIC CONTROL DEVICE}
본 발명은 작물 수확 및 방제를 위한 자동제어 장비를 이용한 작물 수확 및 관리 시스템에 관한 것으로, 상세하게는 미리 촬영되었거나 실시간 촬영된 영상 데이터를 자동 분석하여 사용자 선택에 따라 수확, 적과, 등급판별, 통계, 예측 등의 작업을 자동 수행함으로써 대단위 재배 농장이나 하우스 등에서 작물을 수확하거나 병충해를 예찰하여 방제하고, 관리 효율을 증대시킬 수 있는 자동제어 장비를 이용한 작물 수확 및 관리 시스템에 관한 것이다.
국민소득이 증가하면서 소비자의 농산물 소비의 고급화와 다양화에 따른 고품질 농산물의 수요가 증가함에 따라 품질 좋은 농산물을 값싸게 생산하는 식물공장 시스템이 요구 및 개발되고 있다.
식물 공장 시스템은 환경조건을 작물생장에 알맞게 제어하고 생산공정을 규격화하여 대량생산을 가능하게 하며 작물수요에 따라 생산계획을 수립할 수 있고 파종에서 수확은 물론 유통까지도 종합적으로 대처할 수 있도록 하는 고효율 작물생산 시스템이다.
식물 공장 시스템은 작물의 생장부터 수확까지 인력을 대체하는 자동화가 필수적인 요소이지만, 아직까지는 자동화 시스템에 대해 연구 개발이 미흡한 실정이다. 특히 전체 노동 투여량의 45% 이상을 차지하고 있는 과채류와 엽채류의 수확작업을 자동화하면 노동력을 크게 절감하고 연중무휴의 작물 생산 체계를 위한 기반을 조성할 수 있을 것이나 아직까지 개발 초기 단계에 머루르고 있다.
대한민국 특허등록공보 제10-1405858호(2014. 6. 3, 등록)에는 사용자가 이동 대차의 카메라 영상을 통해 과일의 위치를 확인하고 원격 조작 제어부로 이동 대차의 전동 가위를 조작하여 과일을 원격으로 수확할 수 있는 기술이 제시되어 있다.
하지만, 특허등록공보 제10-1405858호 기술로 제시된 바와 같이 종래의 자동화 시스템은 아직까지 사람의 손을 대신하는데 머무르고 있을 뿐 노동력은 계속 투입되어야 하는 시스템인바, 인력을 대신할 수 있는 자동화 시스템이라고 하기엔 아직 미진하고 개발 초기화 단계에 머물러 있는 실정이다.
대한민국 특허등록공보 제10-1405858호(2014. 6. 3, 등록)
이러한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 미리 촬영되었거나 실시간 촬영된 영상 데이터를 자동 분석하여 사용자 선택에 따라 수확, 적과, 등급판별, 통계, 예측 등의 작업을 자동 수행함으로써 대단위 재배 농장이나 하우스 등에서 작물을 수확하거나 병충해를 예찰하여 방제하고, 관리 효율을 증대시킬 수 있는 자동제어 장비를 이용한 작물 수확 및 관리 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이러한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 자동제어 장비를 이용한 작물 수확 및 관리 시스템은 미리 설정된 경로를 따라 이동하면서 재배 작물을 순차적으로 촬영하여 영상 데이터와 해당 위치 정보를 순차적으로 획득함과 아울러 영상 데이터의 분석 결과에 따라 재배 작물을 수확하거나 적과하는 자동제어 장비, 순차적으로 촬영된 영상 데이터와 위치 정보를 공급받고 영상 데이터를 분석하여 수확, 적과, 등급판별, 통계, 예측 중 적어도 하나의 작업을 선택적으로 수행함과 아울러 사용자로부터 선택된 구동 모드에 따라 자동제어 장비를 제어하는 작물 관리 장치, 및 자동제어 장비의 동작 모드 정보와 응용 프로그램 정보를 지원하며 수확, 적과, 등급 판별, 통계, 예측 중 적어도 하나의 작업을 수행할 수 있도록 데이터 베이스를 지원하는 관리 서버를 포함한다.
본 발명의 자동제어 장비를 이용한 작물 수확 및 관리 시스템에 의하면, 영상 촬영유닛과 수확 유닛이 구비된 자동제어 장비가 미리 설정된 경로를 따라 재배 작물들을 촬영하도록 한 후, 촬영된 영상 데이터를 자동 분석하여 수확/적과 작물을 판별하고 실시간으로 수확/적과 작업을 수행할 수 있도록 함으로써 대단위 재배 농장이나 하우스 등에서 작물의 수확 및 관리 효율을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 촬영된 영상 데이터를 자동 분석하여 사용자의 선택 모드에 따라 수확량, 적과량, 등급 분류 작업을 수행하고, 수확, 적과, 등급에 따른 통계 및 예측 결과를 미리 산출할 수 있도록 함으로써 재배 작물들의 생산성 및 관리 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 영상 이미지로 딸기나 과수 등의 작물을 탐색하여 획득한 탐색 결과를 바탕으로 병충해 발생을 예찰하여 미연에 방지하거나 국부의 병충해가 넓은 영역으로 확산되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 자동제어 장비를 이용한 작물 수확 및 관리 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 자동제어 장비의 세부 구성 블록도이다.
도 3은 도 1에 도시된 촬영 유닛을 이용한 영상 데이터 획득 및 저장 방법을 나타낸 이미지 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 작물 관리 장치의 세부 구성 블록도이다.
도 5는 도 4에 도시된 작물 관리 장치의 영상 데이터 분석 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 4에 도시된 작물 관리 장치의 영상 데이터 분석 결과 저장 과정을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 자동제어 장비를 이용한 작물 수확 및 관리 시스템을 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 작물 수확 및 관리 시스템은 미리 설정된 이동경로를 따라 이동하면서 과채류 등의 재배 작물을 순차적으로 촬영하여 영상 데이터와 해당 위치 정보를 순차적으로 저장함과 아울러 영상 데이터의 분석 결과에 따라 재배 작물을 수확하거나 적과하는 자동제어 장비(100), 순차적으로 촬영된 영상 데이터와 위치 정보를 공급받고 영상 데이터를 분석하여 수확, 적과, 등급판별, 통계, 예측 중 적어도 하나의 작업을 선택적으로 수행함과 아울러 선택된 구동 모드에 따라 자동제어 장비(100)를 제어하는 작물 관리 장치(300), 및 자동제어 장비(100)의 동작 모드 정보와 응용 프로그램 정보를 지원하며 수확, 적과, 등급판별, 통계, 예측 중 적어도 하나의 작업이 이루어질 수 있도록 프로그램을 지원하고 위치 및 영상 데이터 정보들을 저장하는 관리 서버(400)를 포함한다.
자동제어 장비(100)는 과채류나 엽채류 등 대단위의 작물이 재배되는 농장이나 하우스의 내부에서 미리 설정된 이동 경로를 따라 이동할 수 있도록 배치된다. 이러한 자동제어 장비(100)는 이동 가능한 대차(200) 등에 실장되거나 조립된 형태로 구성되어 재배 작물들의 사이 공간이나 미리 설정된 이동 레일(10)을 따라 미리 설정된 이동 경로대로 이동한다. 물론 사용자의 제어에 따라 원격으로 제어되어 이동 가능하기도 하다.
자동제어 장비(100)에는 실시간으로 영상 촬영이 가능한 영상 촬영 유닛과 재배작물의 수확 또는 적과가 가능한 수확 유닛(또는, 수확 로봇) 및 이동 대차(200)의 구동 수단 등이 구비된다. 이에, 자동제어 장비(100)는 재배 작물들의 사이 이동 경로를 따라 이용하면서 횡렬, 종렬, 상하, 다양한 방향으로 재배 작물들을 순차적으로 촬영하고 각각의 영상 데이터와 함께 촬영한 위치 정보를 획득한다. 획득한 영상 데이터와 위치 정보들은 실시간 순차적으로 작물 관리장치(300)에 전송한다. 또한, 자동제어 장비(100)의 수확 유닛으로는 작물 관리장치(300)의 제어에 따라 재배 작물들을 수확하거나 적과 작업 등을 수행할 수 있다. 자동제어 장비(100)가 각각의 영상 데이터와 함께 촬영한 위치 정보를 획득함으로써 생육 상태 예찰 및 병충해 방제가 가능한 기술적 효과를 갖는다.
작물 관리장치(300)는 개인 PC나 노트북, 태블릿 PC 또는 태블릿 이동 통신기기 등으로 구성될 수 있다. 이러한 작물 관리장치(300)는 근거리 또는 원거리 무선 통신을 수행하여 자동제어 장비(100)를 통해 순차적으로 촬영된 영상 데이터와 위치 정보를 공급받아 저장한다. 이때, 작물 관리장치(300)는 순차적으로 입력되는 영상 데이터들을 하나의 파일 형태나 파노라마 형태의 영상 파일로 저장할 수 있다. 그리고 저장된 영상 데이터들을 순차적으로 분석하여 영상 데이터로부터 작물 이미지 데이터를 각각 추출하고, 기준 영상정보의 기준 데이터와 추출된 작물 이미지 데이터를 각각 비교 분석하여 수확 가능한 작물, 적과 대상 작물, 수확 미대상 작물, 수확 가능한 작물별 등급 등을 판별한다. 아울러, 사용자의 작동 모드 설정이나 직접적인 제어에 따라 비교 분석된 결과들을 토대로 재배 작물들의 통계 정보와 예측 정보 등을 선택적으로 분석하게 된다.
구체적으로, 작물 관리장치(300)는 순차적으로 입력되는 영상 데이터들을 순차적으로 분석하여 작물 이미지 데이터를 통해 수확 가능한 작물을 실시간 판별하고, 판별된 수확 가능한 작물을 수확하도록 자동 제어신호를 실시간 생성하여 전송할 수 있다. 이에, 자동제어 장비(100)에는 실시간으로 수확 가능한 작물로 판단된 작물을 수확해올 수 있다.
반면, 작물 관리장치(300)는 순차적으로 입력된 영상 데이터들을 모두 분석한 후, 작물 이미지 데이터의 분석 결과를 토대로 수확 가능한 작물들을 모두 선택한 다음, 자동제어 장비(100)가 선택된 작물들을 순차적으로 모두 수확해오도록 자동 제어신호를 생성하여 전송할 수 있다. 이에, 자동제어 장비(100)에는 모든 작물들을 순차적으로 모두 스캐닝(또는 촬영)한 후에, 작물 관리장치(300)의 제어에 따라 순차적으로 이동하면서 수확 가능한 작물로 판단된 작물을 모두 수확해올 수 있다.
사용자는 작물 관리장치(300)의 모니터나 표시 패널 등을 통해 순차적으로 입력된 영상 데이터들을 확인할 수 있으며, 확인된 영상에 포함된 작물을 선택하여 수확 또는 적과 시키도록 설정하여 제어할 수 있다. 아울러, 사용자는 작물 관리장치(300)의 응용 프로그램을 통해 수확 가능한 작물들의 등급을 판별하도록 제어할 수 있으며, 필요에 따라서는 기간별 수확량 통계 정보, 기간별 수확량 예측 통계 정보 등을 추출할 수 있도록 요청하고 결과물을 확인할 수 있다.
관리 서버(400)는 자동제어 장비(100)의 동작 모드 정보와 응용 프로그램 정보를 지원하며, 작물 관리장치(300)에서 수확, 적과, 등급 판별, 통계, 예측 중 적어도 하나의 작업을 수행할 수 있도록 데이터 베이스 정보들을 지원한다. 이에, 작물 관리장치(300)는 관리 서버(400)로부터 기준 영상정보와 분석 자료 등을 제공받고, 기준 영상정보의 작물 관련 데이터와 촬영된 영상의 데이터의 작물 관련 데이터를 비교 분석함으로써, 수확 가능한 작물, 적과 대상 작물, 수확 미대상 작물, 수확 가능한 작물별 등급 등을 판별하게 된다.
도 2는 도 1에 도시된 자동제어 장비의 세부 구성 블록도이다.
도 2에 도시된 자동제어 장비(100)는 수확 유닛(110), 수확 유닛 구동부(111), 촬영 유닛(120), 유닛 제어부(130), 제 1 유/무선 통신부(140) 및 구동 제어유닛(150)을 포함하여 구성될 수 있다.
구체적으로, 수확 유닛(110)은 로봇 암, 집게, 절단 부재 등 작물 수확이나 적과에 필요한 부재들을 구비하여 구성될 수 있다. 이에, 수확 유닛(110)은 수확 유닛 구동부(111)의 제어 및 구동에 따라 엽채류나 과채류 등 재배 작물을 수확하거나 적과시키게 된다.
촬영 유닛(120)은 적어도 하나의 이미지 센서, 적외선 촬상 소자, CCD 카메라 중 적어도 하나의 촬영 장비를 포함하여 구성된다. 이와 아울러 촬영 유닛(120)은 GPS 감지 처리부, 레이저 거리 센서, 초음파 센서, 기울기 센서, 가속도 센서, 자이로 센서 등 적어도 하나의 감지 장비들을 구비하여 구성될 수 있다. 따라서, 촬영 유닛(120)은 순차적으로 재배 작물들을 횡렬, 종렬, 상하, 다양한 방향으로 촬영하여 영상 데이터를 출력함과 아울러, 해당 위치 정보, 거리 정보, 작물과 촬영 유닛(120)의 거리 정보 등을 순차적으로 출력하게 된다.
도 3은 도 1에 도시된 촬영 유닛을 이용한 영상 데이터 획득 및 저장 방법을 나타낸 이미지 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 촬영 유닛(120)은 순차적으로 재배 작물들을 횡렬, 종렬, 상하 등 다양한 방향으로 촬영하여 영상 데이터를 생성한다. 그리고 순차적으로 생성된 영상 데이터들을 순차적으로 유닛 제어부(130)와 제 1 유/무선 통신부(140)로 전송한다. 이에, 유닛 제어부(130)와 작물 관리장치(300)는 순차적으로 입력된 영상 데이터들 하나의 파일 형태나 파노라마 형태의 영상 파일로 저장하고 분석하게 된다.
유닛 제어부(130)는 작물 관리장치(300)로부터의 제어에 따라 수확 유닛 구동부(111)를 제어하고 구동시킴으로써, 재배 작물을 수확 또는 적과 작업을 수행시킨다. 그리고 촬영 유닛(120)의 촬영 동작 또한 제어한다. 구체적으로, 작물 관리장치(300)는 촬영된 영상 데이터들을 분석하여 수확, 적과 등의 작업이 필요하면 해당 작업을 수행하기 위한 제어 신호를 발생 및 전달하게 된다. 이에, 유닛 제어부(130)는 작물 관리장치(300)로부터의 제어에 따라 수확 유닛 구동부(111)를 구동시켜 재배 작물의 수확 또는 적과 작업을 수행시킨다.
한편, 유닛 제어부(130)는 재배 작물에 대한 기준 영상정보를 미리 제공받고 저장하여 기준 영상정보의 기준 데이터와 촬영 유닛(120)에서 촬영된 영상 데이터의 작물 이미지 데이터를 비교 분석할 수 있다. 이에, 유닛 제어부(130)는 자체적으로도 수확 가능한 작물, 적과 대상 작물, 수확 미대상 작물을 실시간으로 판별할 수 있다. 그리고 수확 가능한 작물 또는 적과 대상 작물의 판단 결과에 따라 수확 유닛 구동부(111)를 제어 및 구동시켜 재배 작물을 수확 또는 적과 작업을 수행시킬 수 있다.
제 1 유/무선 통신부(140)는 와이파이, 지그비, 블루투스 등의 근거리 통신기기나 3G, LTE 등의 원거리 무선 통신기기를 구비하여 구성된다. 이러한 제 1 유/무선 통신부(140)는 촬영 유닛(120)으로부터 획득한 영상 데이터, 위치 정보, 거리 정보, 작물과 촬영 유닛(120)의 거리 정보 등을 실시간 순차적으로 작물 관리장치(300)로 전송한다. 그리고 작물 관리장치(300)로부터 수신되는 제어 신호는 유닛 제어부(130)로 제공한다.
자동제어 장비(100)는 이동 대차(200), 레일 이동장치, 컨베이어 등의 이동 수단에 안착 및 조립되어 구성될 수 있다. 이에, 자동제어 장비(100)가 이동 대차(200) 등의 개별 이동 장치에 안착된 경우에는 이동 대차(200)의 구동을 제어하는 이동장치 구동 제어유닛(150)이 더 구비되기도 한다.
이동장치 구동 제어유닛(150)은 작물 관리장치(300)로부터 직접적으로 수신되는 이동 제어신호나 유닛 제어부(130)로부터 수신되는 이동 제어신호에 따라 해당 이동 수단을 이동시킴으로써 자동제어 장비(100)가 이동될 수 있도록 한다.
도 4는 도 1에 도시된 작물 관리장치의 세부 구성 블록도이다.
도 4에 도시된 작물 관리장치(300)는 제 2 유/무선 통신부(301), 영상 처리부(302), 영상 저장부(303), 위치 정보 처리부(305), 응용 프로그램 지원부(306), 동작 제어부(307), 분류 통계부(309), 모드 지원부(308) 및 영상 데이터 지원부(310)를 포함하여 구성된다.
구체적으로, 제 2 유/무선 통신부(301)는 와이파이, 지그비, 블루투스 등의 근거리 통신기기나 3G, LTE 등의 원거리 무선 통신기기를 구비하여 구성될 수 있다. 이러한 제 2 유/무선 통신부(301)는 자동제어 장비(100) 및 관리 서버(400) 유/무선 통신을 수행한다. 이에, 제 2 유/무선 통신부(301)는 촬영 유닛(120)으로부터 촬영된 영상 데이터와 촬영된 각 영상 데이터의 촬영 위치 정보, 거리 정보, 작물과 촬영 유닛(120)의 거리 정보, 자동제어 장비(100)의 동작을 제어하는 동작 제어신호, 기준 영상정보의 기준 데이터 등이 자동제어 장비(100) 및 관리 서버(400)와 공유되도록 한다.
영상 저장부(303)는 순차적으로 입력되는 영상 데이터들을 하나의 파일 형태나 파노라마 형태의 영상 파일로 저장한다.
영상 처리부(302)는 영상 저장부(303)에 저장된 영상 데이터들을 순차적으로 분석하여 영상 데이터로부터 작물 이미지 데이터를 각각 추출하고, 기준 영상정보의 기준 데이터와 추출된 작물 이미지 데이터를 각각 비교 분석하여 수확 가능한 작물, 적과 대상 작물, 수확 미대상 작물, 수확 가능한 작물별 등급 등을 판별한다.
도 5는 도 4에 도시된 작물 관리 장치의 영상 데이터 분석 과정을 설명하기 위한 도면이다. 그리고 도 6은 도 4에 도시된 작물 관리 장치의 영상 데이터 분석 결과 저장 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5와 같이, 영상 처리부(302)는 촬영 유닛(120)에서 촬영된 영상 데이터들을 순차적으로 분석하여 영상 데이터로부터 작물 이미지 데이터를 각각 추출한다. 예들 들어, 과채류 중 딸기의 이미지 데이터를 추출하는 경우, 파노라마 형태의 영상 데이터들을 순차적으로 분석하여 매 프레임별(IM1 내지 IM8)로 딸기와 유사한 범주의 색도를 갖는 딸기 이미지 데이터들을 각각 추출한다. 주변 배경이 녹색이나 회색 등으로 이루어진 경우, 빨간색 계열로 기준이 되는 색도를 갖는 이미지 영역은 딸기 이미지로 판별될 수 있다. 매 프레임별(IM1 내지 IM8)로 판별된 작물의 이미지 데이터는 매 프레임별(IM1 내지 IM8)로 구분되어 각각 위치 정보와 함께 저장된다.
이후, 영상 처리부(302)는 영상 데이터 지원부(310)로부터 지원되는 기준 영상정보의 기준 데이터와 추출된 작물 이미지 데이터를 각각 비교 분석하여 수확 가능한 작물, 적과 대상 작물, 수확 미대상 작물, 수확 가능한 작물별 등급 등을 판별한다. 여기서 기준 영상정보의 기준 데이터는 해당 작물의 휘도, 색도 및 채도 데이터가 될 수 있다. 따라서, 영상 처리부(302)는 추출된 작물 이미지 데이터의 휘도, 색도 및 채도 정보를 기준 데이터의 휘도, 색도 및 채도 정보와 각각 비교하여 그 유사 정도에 따라 수확 가능한 작물 또는 수확 미대상 작물로 각각 판별할 수 있다. 아울러, 휘도, 색도 및 채도 정보의 유사 정도에 따라서 수확 가능한 작물별 등급과 적과 대상 작물 등을 분석 및 판별할 수 있다.
도 6과 같이, 매 프레임별(IM1 내지 IM8)로 판별된 수확 가능한 작물, 적과 대상 작물, 수확 미대상 작물, 수확 가능한 작물별 등급에 대한 정보들은 매 프레임별(IM1 내지 IM8)로 구분되어, 각 프레임별(IM1 내지 IM8)로 촬영 위치 정보, 거리 정보, 작물과 촬영 유닛(120)의 거리 정보와 함께 저장된다.
한편, 위치 정보 처리부(305)는 자동제어 장비(100)로부터의 위치 정보를 분석하여 촬영된 각 영상 데이터의 촬영 위치 정보, 거리 정보, 작물과 촬영 유닛(120)의 거리 정보를 분석 및 저장한다.
응용 프로그램 지원부(306)는 사용자가 영상 표시부(304)를 통해 촬영된 영상 데이터를 확인하고 수확 가능한 작물, 적과 대상 작물, 수확 미대상 작물, 수확 가능한 작물별 등급 정보 및 통계 자료 등을 확인할 수 있도록 응용 프로그램을 지원한다.
모드 지원부(308)는 사용자가 수확, 적과, 통계 등의 기능을 선택할 수 있도록 사용자 선택 모드를 지원하며, 동작 제어부(307)는 사용자의 선택 모드에 따라 자동제어 장비(100)가 수확 작업, 적과 작업 등을 수행할 수 있도록 제어한다.
분류 통계부(309)는 비교 분석된 영상 데이터 즉, 매 프레임별(IM1 내지 IM8)로 판별된 수확 가능한 작물, 적과 대상 작물, 수확 미대상 작물, 수확 가능한 작물별 등급에 대한 정보를 토대로 재배 작물들의 기간별 수확량 통계 정보, 기간별 수확량 예측 통계 정보를 산출한다. 그리고 산출된 통계와 예측 정보는 사용자의 선택에 따라 영상 표시부(304)에 표시되도록 지원한다.
사용자는 모니터나 표시 패널의 영상 표시부(304)를 통해 순차적으로 매 프레임별(IM1 내지 IM8) 영상 데이터들을 확인할 수 있으며, 확인된 영상에 포함된 작물을 선택하여 수확 또는 적과 시키도록 모드를 선택하여 제어할 수 있다. 아울러 사용자는 작물 관리장치(300)의 응용 프로그램을 통해 수확 가능한 작물들의 등급을 판별하도록 제어할 수 있으며, 필요에 따라서는 기간별 수확량 통계 정보, 기간별 수확량 예측 통계 정보 등을 요청하고 확인할 수 있다.
이상 상술한 바와 같이, 본 발명의 자동제어 장비를 이용한 작물 수확 및 관리 시스템에 의하면, 영상 촬영유닛과 수확 유닛이 구비된 자동제어 장비가 미리 설정된 경로를 따라 재배 작물들을 촬영하도록 한 후, 촬영된 영상 데이터를 자동 분석하여 수확/적과 작물을 판별하고 실시간으로 수확/적과 작업을 수행할 수 있도록 함으로써, 대단위 재배 농장이나 하우스 등에서 작물의 수확 및 관리 효율을 증대시킬 수 있다.
또한, 촬영된 영상 데이터를 자동 분석하여 사용자의 선택 모드에 따라 수확량, 적과량, 등급 분류 작업을 수행하고, 수확, 적과, 등급에 따른 통계 및 예측 결과를 미리 산출할 수 있도록 함으로써 재배 작물들의 생산성 및 관리 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
이러한 본 발명의 범위는 상기에서 예시한 실시 예에 한정하지 아니하고, 상기와 같은 기술범위 안에서 당 업계의 통상의 기술자에게 있어서는 본 발명을 기초로 하는 다른 많은 변형이 가능할 것이다.
100 자동제어 장비
110 수확 유닛
111 수확 유닛 구동부
120 촬영 유닛
130 유닛 제어부
140 제 1 유/무선 통신부
150 구동 제어유닛
200 이동 대차
300 작물 관리 장치
301 제 2 유/무선 통신부
302 영상 처리부
303 영상 저장부
304 영상 표시부
305 위치 정보 처리부
306 응용 프로그램 지원부
307 동작 제어부
308 모드 지원부
309 분류 통계부
310 영상 데이터 지원부
400 관리 서버

Claims (9)

  1. 미리 설정된 경로를 따라 이동하면서 재배 작물을 순차적으로 촬영하여 영상 데이터와 해당 위치 정보를 순차적으로 획득함과 아울러 상기 영상 데이터의 분석 결과에 따라 재배 작물을 수확하거나 적과하는 자동제어 장비;
    상기 순차적으로 촬영된 영상 데이터와 상기 위치 정보를 공급받고 상기 영상 데이터를 분석하여 수확, 적과, 등급판별, 통계, 예측 중 적어도 하나의 작업을 선택적으로 수행함과 아울러 사용자로부터 선택된 구동 모드에 따라 상기 자동제어 장비를 제어하는 작물 관리 장치; 및
    상기 자동제어 장비의 동작 모드 정보와 응용 프로그램 정보를 지원하며 상기 수확, 적과, 등급판별, 통계, 예측 중 적어도 하나의 작업을 수행할 수 있도록 데이터 베이스를 지원하는 관리 서버;
    를 포함하는 자동제어 장비를 이용한 작물 수확 및 관리 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 자동제어 장비는
    상기 재배 작물을 수확 또는 적과하는 수확 유닛;
    순차적으로 상기 재배 작물들을 촬영하여 상기의 영상 데이터와 해당 위치 정보를 순차적으로 출력하는 촬영 유닛;
    상기 작물 관리장치의 제어에 따라 수확 제어신호 또는 적과 제어신호를 출력하여 상기 수확 유닛과 상기 촬영 유닛의 동작을 제어하는 유닛 제어부; 및
    상기 촬영 유닛으로부터의 영상 데이터와 상기 위치 정보를 상기 작물 관리장치로 전송함과 아울러 상기 작물 관리장치로부터 수신되는 제어 신호를 상기 유닛 제어부로 제공하는 제 1 유/무선 통신부;
    를 포함하는 자동제어 장비를 이용한 작물 수확 및 관리 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 촬영 유닛은
    적어도 하나의 이미지 센서, 적외선 촬상 소자, CCD 카메라 중 적어도 하나의 촬영 장비; 및
    GPS 감지 처리부, 레이저 거리 센서, 초음파 센서, 기울기 센서, 가속도 센서, 자이로 센서 중 적어도 하나의 감지 장비;
    를 포함하여 구성됨으로써, 순차적으로 상기 재배 작물들을 촬영하여 상기 영상 데이터를 출력함과 아울러, 해당 위치 정보, 거리 정보, 작물과 상기 촬영 유닛의 거리 정보를 순차적으로 출력하는 자동제어 장비를 이용한 작물 수확 및 관리 시스템.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 유닛 제어부는
    상기 재배 작물에 대한 기준 영상정보를 미리 제공받고 저장하여, 상기 기준 영상정보의 기준 데이터와 상기 촬영된 영상 데이터의 작물 이미지 데이터를 비교 분석함으로써,
    자체적으로도 수확 가능한 작물, 적과 대상 작물, 수확 미대상 작물을 실시간으로 판별하고, 상기 수확 가능한 작물 또는 상기 적과 대상 작물의 판단 결과에 따라 상기 수확 유닛을 제어하여 수확 또는 적과 작업을 수행하는 자동제어 장비를 이용한 작물 수확 및 관리 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 작물 관리 장치는
    상기 촬영된 영상 데이터를 순차적으로 분석하여 수확 가능한 작물, 적과 대상 작물, 수확 미대상 작물, 수확 가능한 작물별 등급을 판별하는 영상 처리부;
    사용자가 영상 표시부를 통해 상기 촬영된 영상 데이터를 확인하고 수확 가능한 작물, 적과 대상 작물, 수확 미대상 작물, 수확 가능한 작물별 등급 정보 및 통계 자료를 확인할 수 있도록 응용 프로그램을 지원하는 응용 프로그램 지원부;
    상기 작물들의 등급을 판별하고 사용자 선택에 사용자의 선택 모드나 제어에 따라 상기 자동제어 장비의 동작을 제어하는 동작 제어부; 및
    상기 비교 분석된 영상 데이터를 토대로 재배 작물들의 기간별 수확량 통계 정보, 기간별 수확량 예측 통계 정보를 산출하는 분류 통계부;
    를 포함하는 자동제어 장비를 이용한 작물 수확 및 관리 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 작물 관리 장치는
    상기 촬영된 영상 데이터를 하나의 파일 형태나 파노라마 형태의 영상 파일로 저장하는 영상 저장부;
    상기 자동제어 장비로부터의 위치 정보를 분석하여 상기 촬영된 각 영상 데이터의 촬영 위치 정보, 거리 정보, 작물과 촬영 유닛의 거리 정보를 분석 및 저장하는 위치 정보 처리부;
    상기 자동제어 장비 및 관리 서버 간에 유/무선 통신을 수행하는 제 2 유/무선 통신부;
    상기 사용자가 수확, 적과, 통계, 예측 기능을 선택할 수 있도록 사용자 선택 모드를 지원하는 모드 지원부;
    상기 촬영된 영상 데이터로부터 추출되는 작물 이미지 데이터가 비교 분석될 수 있도록 기준 영상정보의 기준 데이터를 지원하는 영상 데이터 지원부;
    를 더 포함하는 자동제어 장비를 이용한 작물 수확 및 관리 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 작물 관리 장치는
    상기 촬영된 영상 데이터로부터 매 프레임 단위로 미리 설정된 작물의 휘도 및 색도와 유사한 범주에 속하는 휘도 및 색도를 분석하여 유사한 색도 및 휘도의 범위에 속하는 영역에 따라 상기 작물의 이미지 데이터를 각각 판별하며, 상기 판별된 작물의 이미지 데이터는 매 프레임별로 구분되어 각각 위치 정보와 함께 저장하고,
    미리 설정된 기준 영상정보의 기준 데이터와 상기 판별된 작물 이미지 데이터의 휘도 및 채도 데이터를 비교하여 유사 정도에 따라 수확 가능한 작물 또는 수확 미대상 작물을 각각 판별하는 자동제어 장비를 이용한 작물 수확 및 관리 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 작물 관리 장치는
    상기 휘도 및 채도 정보의 유사 정도에 따라서 수확 가능한 작물별 등급과 적과 대상 작물을 매 프레임별로 분석 및 판별하고,
    상기 매 프레임별로 판별된 수확 가능한 작물, 적과 대상 작물, 수확 미대상 작물, 수확 가능한 작물별 등급에 대한 정보들을 상기 매 프레임별로 촬영 위치 정보, 거리 정보, 작물과 촬영 유닛의 거리 정보와 함께 저장하는 자동제어 장비를 이용한 작물 수확 및 관리 시스템.
  9. 제 2 항에 있어서,
    상기 촬영 유닛은 상기 재배 작물들을 횡렬, 종렬 또는 상하 중 어느 하나의 방향으로 순차적으로 촬영하는 것을 특징으로 하는 자동제어 장비를 이용한 작물 수확 및 관리 시스템.
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