KR102204417B1 - System and method for contolling smart farms in open field and computer program for the same - Google Patents

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Abstract

A system for controlling a smart farm for an open field may comprise: a database server configured to receive sensor data collected by one or more sensor node devices located in a preset management area of a smart farm from a gateway device corresponding to the management area; an analysis server configured to analyze the sensor data stored in the database server to generate analysis information; and a web service server configured to provide the analysis information to a user device so that the user device of a user of the smart farm can check the analysis information. The database server includes a time series database configured to selectively collect and store the sensor data received from the gateway device in a subscription method. According to the system, regional control can be realized through the gateway devices provided in each region of the smart farm. Efficient smart farm control can be realized through time-series database management of a subscription method, and the server load can be reduced.

Description

노지용 스마트팜 제어 시스템 및 방법과 이를 위한 컴퓨터 프로그램{SYSTEM AND METHOD FOR CONTOLLING SMART FARMS IN OPEN FIELD AND COMPUTER PROGRAM FOR THE SAME}Smart farm control system and method for noji, and a computer program therefor {SYSTEM AND METHOD FOR CONTOLLING SMART FARMS IN OPEN FIELD AND COMPUTER PROGRAM FOR THE SAME}

실시예들은 노지(露地)용 스마트팜(smart farm) 제어 시스템 및 방법과 이를 위한 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 실시예들은 스마트팜의 각 구열별로 게이트웨이(gateway) 장치를 구비하여 구역별 관제를 가능하게 하며, MQTT(Message Queue Telemetry Transport) 프로토콜을 이용하여 수집된 데이터를 시계열 데이터베이스에 저장하고 이를 기반으로 한 웹 서비스 등을 통해 사용자에게 필요한 정보를 전달할 수 있는 노지용 스마트팜 제어 플랫폼(platform)에 대한 것이다. Embodiments relate to a smart farm (smart farm) control system and method for the field and a computer program for the same. More specifically, the embodiments are equipped with a gateway device for each section of the smart farm to enable zone-specific control, and store the collected data in a time series database using the MQTT (Message Queue Telemetry Transport) protocol. It is about a smart farm control platform for the field that can deliver necessary information to users through web services based on this.

스마트팜(smart farm)이란, 비닐하우스, 축사 등 기존의 농사 기술에 정보통신기술(Information Communication Technoloy)을 접목하여 원격 및 자동으로 작물 또는 가축의 생육환경을 적절하게 유지, 관리할 수 있는 농장에 관련된 기술을 지칭한다. 스마트팜을 이용함으로써, 작물의 생육 정보와 환경 정보에 대한 데이터를 기반으로 최적의 생육 환경을 조성하여 농산물의 생산성과 품질을 제고할 수 있다. Smart farm is a farm that can properly maintain and manage the growing environment of crops or livestock remotely and automatically by combining information communication technology with existing farming technologies such as green houses and livestock. Refers to the technology involved. By using a smart farm, it is possible to improve the productivity and quality of agricultural products by creating an optimal growth environment based on data on the growth information of crops and environmental information.

정보통신기술을 접목하여 스마트팜을 관리하기 위해서는, 사용자가 스마트팜의 데이터에 접근하여 필요한 내용을 열람할 수 있는 플랫폼(platform)이 필요하다. 일 예로, 공개특허공보 제 10-2019-0057220호는 스마트팜 관리를 위한 서버 플랫폼을 개시한다. In order to manage a smart farm by incorporating information and communication technology, a platform is required that allows users to access the data of the smart farm and read necessary contents. For example, Korean Patent Publication No. 10-2019-0057220 discloses a server platform for smart farm management.

그러나, 공개특허공보 제 10-2019-0057220호에 개시된 종래의 스마트팜 관리 플랫폼은 하나의 서버에서 다양한 지역에 위치하는 스마트팜을 검색하여 수요자와 매칭(matching)하는 것이므로, 스마트팜이 넓은 지역에 분산되어 있을 경우 지역별 관리가 어려운 한계가 있다. 또한, 이와 같은 종래의 스마트팜 관리 플랫폼에서 수요자와의 매칭을 수행하기 위해서는 스마트팜 관련 정보들이 데이터베이스화되어 저장되어야 하는데, 다수의 농장에서 발생하는 많은 양의 센서 데이터를 데이터베이스에 축적하고 필요한 정보를 검색하기에는 서버 측에 과도한 부하가 발생하는 문제가 있다. However, since the conventional smart farm management platform disclosed in Korean Patent Publication No. 10-2019-0057220 searches for smart farms located in various regions from one server and matches them with consumers, smart farms are located in a wide area. If it is distributed, it is difficult to manage by region. In addition, in order to perform matching with a consumer in such a conventional smart farm management platform, smart farm-related information must be stored in a database. A large amount of sensor data generated from a large number of farms is accumulated in the database and necessary information is stored. There is a problem that excessive load occurs on the server side to search.

공개특허공보 제 10-2019-0057220호Unexamined Patent Publication No. 10-2019-0057220

본 발명의 일 측면에 따르면, 스마트팜(smart farm)의 각 구열별로 게이트웨이(gateway) 장치를 구비하여 구역별 관제를 가능하게 하며, MQTT(Message Queue Telemetry Transport) 프로토콜을 이용하여 수집된 데이터를 시계열 데이터베이스에 저장하고 이를 기반으로 한 웹 서비스 등을 통해 사용자에게 필요한 정보를 전달하며 사용자로부터 스마트팜의 관제에 필요한 정보를 수신할 수 있는 노지(露地)용 스마트팜 제어 시스템 및 방법과 이를 위한 컴퓨터 프로그램을 제공할 수 있다. According to an aspect of the present invention, a gateway device is provided for each section of a smart farm to enable zone-specific control, and data collected using a MQTT (Message Queue Telemetry Transport) protocol are time series. A smart farm control system and method for the field and a computer program for the same, which can store information in a database, deliver necessary information to users through web services based on this, and receive information necessary for smart farm control from users. Can provide.

본 발명의 일 실시예에 따른 노지(露地)용 스마트팜(smart farm) 제어 시스템은, 스마트팜의 미리 설정된 관리 지역에 위치한 하나 이상의 센서 노드 장치에 의해 수집된 센서 데이터를 상기 관리 지역에 상응하는 게이트웨이(gateway) 장치로부터 수신하도록 구성된 데이터베이스 서버; 상기 데이터베이스 서버에 저장된 상기 센서 데이터를 분석하여 분석 정보를 생성하도록 구성된 분석 서버; 및 상기 분석 정보를 상기 스마트팜의 사용자의 사용자 장치에서 확인할 수 있도록 상기 사용자 장치에 제공하도록 구성된 웹 서비스 서버를 포함한다. The smart farm control system for an open field according to an embodiment of the present invention includes sensor data collected by one or more sensor node devices located in a preset management area of the smart farm corresponding to the management area. A database server configured to receive from a gateway device; An analysis server configured to generate analysis information by analyzing the sensor data stored in the database server; And a web service server configured to provide the analysis information to the user device so that the user device of the user of the smart farm can check the analysis information.

이때, 상기 데이터베이스 서버는, 상기 게이트웨이 장치로부터 수신된 상기 센서 데이터를 구독(subscribe) 방식으로 선택적으로 수집하여 저장하도록 구성된 시계열 데이터베이스를 포함한다.In this case, the database server includes a time series database configured to selectively collect and store the sensor data received from the gateway device in a subscription manner.

일 실시예에서, 상기 데이터베이스 서버는, 상기 센서 데이터의 일부를 MQTT(Message Queue Telemetry Transport) 프로토콜을 이용한 구독 방식으로 수집하여 상기 시계열 데이터베이스에 저장하도록 구성된 구독부(subscriber)를 더 포함한다.In one embodiment, the database server further includes a subscriber configured to collect a part of the sensor data in a subscription method using a Message Queue Telemetry Transport (MQTT) protocol and store it in the time series database.

일 실시예에서, 상기 웹 서비스 서버는 상기 사용자 장치로부터 상기 스마트팜의 제어를 관수 장치를 제어하기 위한 제어 데이터를 수신하도록 더 구성된다. 이때, 상기 데이터베이스 서버는, 상기 제어 데이터를 MQTT 프로토콜의 발행(publish) 방식으로 상기 게이트웨이 장치에 전송하도록 구성된 발행부(publisher)를 더 포함한다. In one embodiment, the web service server is further configured to receive control data for controlling the irrigation device to control the smart farm from the user device. In this case, the database server further includes a publisher configured to transmit the control data to the gateway device in an MQTT protocol publishing method.

일 실시예에 따른 노지용 스마트팜 제어 시스템은, 상기 게이트웨이 장치, 및 상기 게이트웨이 장치에 상기 센서 데이터를 전송하도록 구성된 상기 하나 이상의 센서 노드 장치를 더 포함한다. 이때, 상기 하나 이상의 센서 노드 장치 각각은, 상기 게이트웨이 장치와의 통신을 수행하기 위한 통신 모듈, 및 상기 센서 데이터를 획득하기 위한 하나 이상의 센서가 구비된 센서 모듈을 수용하도록 구성된 몸체부; 및 상기 몸체부의 표면에 구비되며 상기 통신 모듈 및 상기 센서 모듈에 전원을 공급하도록 구성된 태양광 충전 패널(panel)을 포함한다. The smart farm control system for a field according to an embodiment further includes the gateway device and the one or more sensor node devices configured to transmit the sensor data to the gateway device. In this case, each of the one or more sensor node devices may include a body configured to receive a communication module for performing communication with the gateway device, and a sensor module having one or more sensors for acquiring the sensor data; And a solar charging panel provided on the surface of the body and configured to supply power to the communication module and the sensor module.

일 실시예에 따른 노지용 스마트팜 제어 방법은, 노지용 스마트팜 제어 시스템의 데이터베이스 서버가, 스마트팜의 미리 설정된 관리 지역에 위치한 하나 이상의 센서 노드 장치에 의해 수집된 센서 데이터를 상기 관리 지역에 상응하는 게이트웨이 장치로부터 수신하는 단계; 상기 데이터베이스 서버가, 상기 게이트웨이 장치로부터 수신된 상기 센서 데이터를 구독 방식으로 선택적으로 수집하여 상기 데이터베이스 서버의 시계열 데이터베이스에 저장하는 단계; 상기 노지용 스마트팜 제어 시스템의 분석 서버가, 상기 데이터베이스 서버에 저장된 상기 센서 데이터를 분석하여 상기 스마트팜의 사용자에게 제공되기 위한 분석 정보를 생성하는 단계; 및 상기 노지용 스마트팜 제어 시스템의 웹 서비스 서버가, 상기 분석 정보를 상기 스마트팜의 사용자의 사용자 장치에 제공하는 단계를 포함한다.In the smart farm control method for a field according to an embodiment, a database server of a smart farm control system for a field corresponds to the management area with sensor data collected by one or more sensor node devices located in a preset management area of the smart farm. Receiving from a gateway device; Selectively collecting, by the database server, the sensor data received from the gateway device in a subscription manner and storing it in a time series database of the database server; Generating, by an analysis server of the smart farm control system for the field, analysis information to be provided to a user of the smart farm by analyzing the sensor data stored in the database server; And providing, by the web service server of the smart farm control system for the field, the analysis information to a user device of a user of the smart farm.

일 실시예에서, 상기 시계열 데이터베이스에 저장하는 단계는, 상기 데이터베이스 서버가, 상기 센서 데이터의 일부를 MQTT 프로토콜을 이용한 구독 방식으로 수집하여 상기 시계열 데이터베이스에 저장하는 단계를 포함한다.In one embodiment, storing in the time series database includes the database server collecting a part of the sensor data through a subscription method using an MQTT protocol and storing it in the time series database.

일 실시예에 따른 노지용 스마트팜 제어 방법은, 상기 웹 서비스 서버가 상기 사용자 장치로부터 상기 스마트팜의 제어를 관수 장치를 제어하기 위한 제어 데이터를 수신하는 단계; 및 상기 데이터베이스 서버가, 상기 제어 데이터를 MQTT 프로토콜의 발행 방식으로 상기 게이트웨이 장치에 전송하는 단계를 더 포함한다.A method for controlling a smart farm for a field according to an embodiment includes the steps of: receiving, by the web service server, control data for controlling an irrigation device to control the smart farm from the user device; And transmitting, by the database server, the control data to the gateway device by issuing an MQTT protocol.

일 실시예에서, 상기 분석 정보를 생성하는 단계는, 상기 분석 서버가, 상기 센서 데이터, 상기 제어 데이터 및 상기 사용자로부터 수신된 작황에 대한 사용자 입력에 기초하여 작물 모델링(modeling) 데이터를 생성하는 단계를 포함한다. In one embodiment, the generating of the analysis information comprises: generating, by the analysis server, crop modeling data based on the sensor data, the control data, and a user input for the crop condition received from the user. Includes.

일 실시예에 따른 컴퓨터 프로그램은 하드웨어와 결합되어 전술한 실시예들에 따른 노지용 스마트팜 제어 방법을 실행하기 위한 것으로서 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체에 저장된 것일 수 있다.The computer program according to an embodiment is for executing the smart farm control method for a field according to the above-described embodiments by being combined with hardware and may be stored in a computer-readable recording medium.

본 발명의 일 측면에 따른 실시예들은 노지(露地)용 스마트팜(smart farm) 제어 시스템 및 방법에 의하면, 노지의 환경 데이터를 사용자에게 제공함으로써 실제 환경에 맞는 농사를 가능하게 하고 데이터 기반의 정밀 농업을 수행할 수 있으며, 농민이 제어 방식과 파라미터 등을 직접 입력할 수 있는 농민 중심의 플랫폼(platform)을 제공할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, according to a smart farm control system and method for a field, the environment data of the field is provided to the user, thereby enabling farming suitable for the actual environment and data-based precision. Agriculture can be carried out, and a farmer-centered platform can be provided through which farmers can directly input control methods and parameters.

또한, 본 발명의 일 측면에 따른 노지용 스마트팜 제어 시스템은 블루투스(Bluetooth)와 같은 근접 무선 통신 기술과 광대역 통신 기술이 복합 적용된 것으로서, 근접 무선 통신 기술을 이용하여 통신 비용을 절감하고, 전체 시스템의 저력화를 달성하며 가격 경쟁력을 확보할 수 있다. In addition, the smart farm control system for a field according to an aspect of the present invention is a combination of a proximity wireless communication technology such as Bluetooth and a broadband communication technology, and reduces communication costs by using a proximity wireless communication technology, and It is possible to achieve price competitiveness by achieving the reduction of the price.

나아가, 본 발명의 일 측면에 따른 노지용 스마트팜 제어 시스템과 함께 사용되는 센서 노드 장치는 노지에 설치가 가능하도록 방수 및 방지 설계가 되어 있으며, 별도의 설정이 없이도 인근의 게이트웨이(gateway) 장치와 통신을 수행하여 센서 데이터를 전송할 수 있다. 또한, 센서 노드 장치에는 태양광 충전 패널이 구비되어 별도의 충전 없이 동작이 가능하며, 육종 작물의 뿌리 깊이에 따라 배치된 센서를 구비하여 다양한 육종 작물의 생육 환경 측정에 이용될 수 있다. Furthermore, the sensor node device used with the smart farm control system for a field according to an aspect of the present invention is designed to be waterproof and prevented so that it can be installed in the open field, and a nearby gateway device and a Sensor data can be transmitted by performing communication. In addition, since the sensor node device is provided with a solar charging panel, it is possible to operate without separate charging, and by providing a sensor arranged according to the root depth of a breeding crop, it can be used to measure the growth environment of various breeding crops.

도 1은 일 실시예에 따른 노지(露地)용 스마트팜(smart farm) 제어 시스템의 블록도이다.
도 2a는 일 실시예에 따른 노지용 스마트팜 제어 시스템에서 스마트팜과 서버 사이의 통신을 설명하기 위한 개념도이다.
도 2b는 일 실시예에 따른 노지용 스마트팜 제어 시스템에서 스마트팜의 게이트웨이(gateway) 장치와 사용자 장치 사이의 데이터 송수신을 설명하기 위한 개념도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 노지용 스마트팜 제어 시스템과 통신하는 센서 노드(sensor node) 장치의 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 센서 노드 장치의 개략적인 블록도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 노지용 스마트팜 제어 방법의 각 단계를 나타내는 순서도이다.
도 6은 또 다른 실시예에 따른 노지용 스마트팜 제어 방법의 각 단계를 나타내는 순서도이다.
1 is a block diagram of a smart farm control system for a field according to an embodiment.
2A is a conceptual diagram illustrating communication between a smart farm and a server in a smart farm control system for a field according to an embodiment.
FIG. 2B is a conceptual diagram illustrating data transmission and reception between a gateway device of a smart farm and a user device in the smart farm control system for a field according to an embodiment.
3 is a perspective view of a sensor node device communicating with a smart farm control system for a field according to an embodiment.
4 is a schematic block diagram of a sensor node device shown in FIG. 3.
5 is a flowchart illustrating each step of a method for controlling a smart farm for a field according to an embodiment.
6 is a flow chart showing each step of a method for controlling a smart farm for a field according to another embodiment.

이하에서, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대하여 상세히 살펴본다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 1은 일 실시예에 따른 노지(露地)용 스마트팜(smart farm) 제어 시스템의 블록도이다. 1 is a block diagram of a smart farm control system for a field according to an embodiment.

도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 노지용 스마트팜 제어 시스템(3)은 정보통신기술(Information Communication Technoloy) 기반의 제어가 가능하도록 스마트팜의 각 지역(1, 2)에 위치하는 하나 이상의 장치들과 통신을 수행하도록 구성된다. Referring to FIG. 1, the smart farm control system 3 for a field according to the present embodiment includes at least one located in each area (1, 2) of the smart farm to enable control based on information communication technology (Information Communication Technoloy). It is configured to communicate with devices.

도면의 각 지역(1, 2)은 서로 동일 또는 상이한 사용자(예컨대, 농장 관리자)에 의해 운용되는 스마트팜의 단위 구역에 해당한다. 각 지역(1, 2)에는 농장 환경에 대한 센서 데이터를 획득하기 위한 하나 이상의 센서 노드(sensor node) 장치(11-15, 21-25)와, 이들로부터 센서 데이터를 획득함으로써 각 지역(1, 2)별 관제를 가능하게 하는 지역별 게이트웨이(gateway) 장치(10, 20)가 위치할 수 있다. 또한 일 실시예에서, 각 지역(1, 2)에는 원격 제어되며 자동화된 방식으로 원수 공급, 양액 공급 등 관수를 수행하기 위한 관수 장치(19, 29)가 더 위치할 수 있다. Each area (1, 2) in the figure corresponds to a unit area of the smart farm operated by the same or different users (eg, farm manager) from each other. Each area (1, 2) has one or more sensor node devices (11-15, 21-25) for acquiring sensor data on the farm environment, and each area (1, 2) by acquiring sensor data from them. 2) Regional gateway devices 10 and 20 that enable each control may be located. In addition, in one embodiment, irrigation devices 19 and 29 for performing irrigation such as supplying raw water and supplying nutrient solutions in an automated manner may be further located in each region 1 and 2.

또한, 노지용 스마트팜 제어 시스템(3)은 수집된 스마트팜의 정보를 사용자에게 제공하기 위하여 하나 이상의 사용자 장치(4)와 통신을 수행할 수 있다. 사용자 장치(4)는 노지용 스마트팜 제어 시스템(3)을 이용하여 스마트팜의 하나 이상의 지역(1, 2)의 농사를 원격으로 관리하고자 하는 사용자가 사용하는 장치를 지칭한다. 도면에서 사용자 장치(4)는 노트북 컴퓨터 및 스마트폰(smartphone)의 형태로 도시되었으나, 이는 단지 예시를 위한 것으로서, 사용자 장치(4)는 이동 통신 단말기, 개인용 컴퓨터(personal computer), PDA(personal digital assistant), 태블릿(tablet), IPTV(Internet Protocol Television) 등을 위한 셋톱박스(set-top box) 등 임의의 컴퓨팅 장치의 형태로 구현될 수 있다. In addition, the smart farm control system 3 for a field may communicate with one or more user devices 4 to provide the collected smart farm information to a user. The user device 4 refers to a device used by a user who wants to remotely manage farming in one or more areas 1 and 2 of the smart farm by using the smart farm control system 3 for the field. In the drawings, the user device 4 is shown in the form of a notebook computer and a smartphone, but this is for illustration only, and the user device 4 is a mobile communication terminal, a personal computer, and a personal digital digital assistant (PDA). It may be implemented in the form of an arbitrary computing device such as a set-top box for an assistant, a tablet, or an Internet Protocol Television (IPTV).

또한 일 실시예에서, 노지용 스마트팜 제어 시스템(3)은 농작물의 생육에 영향을 미치는 환경 정보(예컨대, 날씨, 온도, 습도 데이터 등) 등의 획득을 위하여 하나 또는 복수의 외부 서버(5)와 통신을 수행할 수도 있다. 예를 들어, 외부 서버(5)는 기상청 웹 서비스 서버일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 도면에 도시된 사용자 장치(4)와 외부 서버(5)의 개수는 단지 예시적인 것으로서, 노지용 스마트팜 제어 시스템(3)과 관련하여 동작하는 장치나 서버의 실제 개수를 한정하는 것이 아니라는 점이 통상의 기술자에게 용이하게 이해될 것이다. In addition, in one embodiment, the smart farm control system 3 for the field is one or a plurality of external servers 5 to obtain environmental information (eg, weather, temperature, humidity data, etc.) affecting the growth of crops. You can also communicate with. For example, the external server 5 may be a Meteorological Agency web service server, but is not limited thereto. In addition, the number of user devices 4 and external servers 5 shown in the drawings is merely exemplary, and does not limit the actual number of devices or servers operating in connection with the smart farm control system 3 for a field. This will be readily understood by those skilled in the art.

일 실시예에서, 노지용 스마트팜 제어 시스템(3)은 데이터베이스(database; DB) 서버(31), 분석 서버(33) 및 웹 서비스 서버(32)를 포함한다. In one embodiment, the smart farm control system 3 for a field includes a database (DB) server 31, an analysis server 33 and a web service server 32.

본 명세서에 기재된 장치들은 전적으로 하드웨어이거나, 또는 부분적으로 하드웨어이고 부분적으로 소프트웨어인 측면을 가질 수 있다. 예컨대, 노지용 스마트팜 제어 시스템(3) 및 이와 통신하는 각각의 시스템, 장치, 서버 및 이에 포함된 각 모듈(module) 또는 부(unit)는, 특정 형식 및 내용의 데이터를 전자통신 방식으로 주고받기 위한 장치 및 이에 관련된 소프트웨어를 통칭할 수 있다. 본 명세서에서 "부", "모듈", "서버", "시스템", "플랫폼", "장치" 또는 "단말" 등의 용어는 하드웨어 및 해당 하드웨어에 의해 구동되는 소프트웨어의 조합을 지칭하는 것으로 의도된다. 예를 들어, 여기서 하드웨어는 CPU 또는 다른 프로세서(processor)를 포함하는 데이터 처리 기기일 수 있다. 또한, 하드웨어에 의해 구동되는 소프트웨어는 실행중인 프로세스, 객체(object), 실행파일(executable), 실행 스레드(thread of execution), 프로그램(program) 등을 지칭할 수 있다.The devices described herein may be entirely hardware, or may have aspects that are partly hardware and partly software. For example, the smart farm control system 3 for the field and each system, device, server, and each module or unit included therein communicate with the smart farm control system 3 for the field, and provide data of a specific format and content in an electronic communication method. The device for receiving and software related thereto may be collectively referred to. In this specification, terms such as “unit”, “module”, “server”, “system”, “platform”, “device” or “terminal” are intended to refer to a combination of hardware and software driven by the hardware. do. For example, the hardware here may be a data processing device including a CPU or other processor. In addition, software driven by hardware may refer to an executing process, an object, an executable file, a thread of execution, a program, and the like.

또한, 본 명세서에서 노지용 스마트팜 제어 시스템(3)을 구성하는 각각의 서버(31-33) 또는 부(unit)는 반드시 물리적으로 구분되는 별개의 구성요소를 지칭하는 것으로 의도되지 않는다. 즉, 도 1에서 노지용 스마트팜 제어 시스템(3)의 각 서버(31-33)는 서로 구분되는 별개의 블록으로 도시되었으나, 이는 노지용 스마트팜 제어 시스템(3)을 이에 의해 실행되는 동작에 의해 기능적으로 구분한 것이다. 실시예에 따라서는 전술한 각 서버 중 일부 또는 전부가 동일한 하나의 장치 내에 집적화될 수 있으며, 또는 하나 이상의 서버가 다른 서버와 물리적으로 구분되는 별개의 장치로 구현될 수도 있다. 예컨대, 노지용 스마트팜 제어 시스템(3)의 각 서버는 분산 컴퓨팅 환경 하에서 서로 통신 가능하게 연결된 컴포넌트들일 수도 있다. In addition, in the present specification, each of the servers 31-33 or units constituting the smart farm control system 3 for a field is not intended to refer to separate components that are physically separated. That is, in FIG. 1, each of the servers 31-33 of the smart farm control system 3 for a field is shown as separate blocks that are distinguished from each other, but this makes the smart farm control system 3 for a field It is functionally classified by Depending on the embodiment, some or all of the above-described servers may be integrated into the same single device, or one or more servers may be implemented as separate devices that are physically separated from other servers. For example, each server of the smart farm control system 3 for a field may be components that are communicatively connected to each other in a distributed computing environment.

DB 서버(31)는 스마트팜의 각 지역(1, 2)별 게이트웨이 장치(10, 20)로부터 해당 지역에 위치하는 센서 노드 장치(11-15, 21-25)들의 센서 데이터를 수신하도록 구성된다. 일 실시예에서, DB 서버(31)는 센서 데이터를 메시징 기반의 통신 프로토콜을 이용한 구독(subscriber) 방식으로 시계열 DB에 수집할 수 있으며, 또한 사용자 장치(4)로부터 수신된 제어 데이터도 상기 통신 프로토콜을 이용한 발행(publish) 방식으로 게이트웨이 장치(10, 20)에 전송할 수 있다. The DB server 31 is configured to receive sensor data of the sensor node devices 11-15 and 21-25 located in the corresponding area from the gateway devices 10 and 20 for each area 1 and 2 of the smart farm. . In one embodiment, the DB server 31 may collect sensor data in the time series DB in a subscription method using a messaging-based communication protocol, and control data received from the user device 4 is also the communication protocol. It can be transmitted to the gateway devices 10 and 20 in a publish method using.

예를 들어, DB 서버(31)는 MQTT(Message Queue Telemetry Transport) 프로토콜에 기반하여 동작할 수 있으며, 이에 대해서는 도 2a 및 2b를 참조하여 후술한다. For example, the DB server 31 may operate based on a MQTT (Message Queue Telemetry Transport) protocol, which will be described later with reference to FIGS. 2A and 2B.

분석 서버(33)는, DB 서버(31)에 저장된 센서 데이터를 사용자가 확인하기 위한 분석 정보로 가공하여 웹 서비스 서버(32)에 제공하는 역할을 한다. 이때 분석 정보는, 센서 데이터를 토대로 사용자가 스마트팜의 생육 환경을 확인할 수 있는 임의의 형태의 정보일 수 있으며, 예컨대, 분석 정보는 센서 데이터를 사용자가 확인하기 쉬운 형태로 단순 가공한 것일 수도 있고, 또는 센서 데이터를 토대로 한 수치 연산 등에 의하여 2차적으로 얻어지는 데이터를 포함하는 것일 수도 있다. The analysis server 33 serves to process the sensor data stored in the DB server 31 into analysis information for user confirmation and provide it to the web service server 32. At this time, the analysis information may be any type of information that allows the user to check the growing environment of the smart farm based on the sensor data. For example, the analysis information may be simple processing of the sensor data in a form that is easy for the user to check , Or may include data that is secondarily obtained by numerical calculation based on sensor data.

일 실시예에서, 분석 서버(33)는 데이터 수집부(331) 및 모델링 생성부(333)를 포함한다. 또한 일 실시예에서, 분석 서버(33)는 오류 탐지부(332)를 더 포함한다. 나아가 일 실시예에서, 분석 서버(33)는 전략 생성부(334)를 더 포함한다. 분석 서버(33)를 구성하는 각 부(331-334)의 구체적인 동작에 대해서는, 도 6을 참조하여 상세히 후술한다. In one embodiment, the analysis server 33 includes a data collection unit 331 and a modeling generation unit 333. In addition, in one embodiment, the analysis server 33 further includes an error detection unit 332. Furthermore, in one embodiment, the analysis server 33 further includes a strategy generating unit 334. Specific operations of the units 331-334 constituting the analysis server 33 will be described in detail later with reference to FIG. 6.

웹 서비스 서버(32), 사용자가 사용자 장치(4)를 이용하여 노지용 스마트팜 제어 시스템(3)에 접속함으로써 센서 데이터를 기반으로 한 분석 정보를 확인할 수 있고, 필요에 따라 스마트팜의 관수 장치(19, 29) 등을 제어하기 위한 제어 데이터를 입력할 수 있는 사용자 인터페이스를 제공한다. 즉, 웹 서비스 서버(32)는 사용자 장치(4) 상에서 실행되는 웹 브라우저(web browser)에 의해 접속 가능한 웹 페이지를 제공하는 서버이거나, 또는 사용자 장치(4) 상에서 실행되는 애플리케이션(또는, 앱)과 통신하는 애플리케이션 서비스 서버일 수 있다. By accessing the web service server 32 and the user device 4 to the smart farm control system 3 for outdoor use, analysis information based on sensor data can be checked, and if necessary, the irrigation device of the smart farm (19, 29) Provides a user interface for inputting control data for controlling, etc. That is, the web service server 32 is a server that provides a web page accessible by a web browser running on the user device 4 or an application (or app) running on the user device 4 It may be an application service server that communicates with.

관수 장치(19, 29)는 노지용 스마트팜 제어 시스템(3)과 통신하면서 원격으로 동작의 제어가 가능하도록 구성된다. 이를 위하여, 관수 장치(19, 29)에는 게이트웨이 장치(10, 20) 와의 통신이 가능한 블루투스 모듈 등 통신 모듈과, 통신 모듈을 통해 수신된 제어 데이터에 의해 전자적으로 제어가 가능한 하나 또는 복수 개의 밸브(미도시) 등이 포함될 수 있다. The irrigation devices 19 and 29 are configured to enable remote control of operations while communicating with the smart farm control system 3 for the field. To this end, the irrigation devices 19 and 29 include a communication module such as a Bluetooth module capable of communicating with the gateway devices 10 and 20, and one or a plurality of valves that can be electronically controlled by control data received through the communication module ( Not shown), etc. may be included.

도 2a는 일 실시예에 따른 노지용 스마트팜 제어 시스템에서 스마트팜과 서버 사이의 통신을 설명하기 위한 개념도이다. FIG. 2A is a conceptual diagram illustrating communication between a smart farm and a server in a smart farm control system for a field according to an embodiment.

도 2a를 참조하면, 스마트팜의 각 지역에 위치하는 게이트웨이 장치(10)는 노지에 설치된 센서 노드 장치(11)와 통신하면서 센서 데이터를 수집하는 역할을 한다. 또한, 게이트웨이 장치(10)는 사용자에 의해 입력된 제어 데이터를 관수 장치(19)에 전송함으로써 농지에의 물 공급 등을 제어할 수도 있다. 이상의 동작을 위하여, 게이트웨이 장치(10)는 블루투스(Bluetooth) 방식으로 센서 노드 장치(11) 및 관수 장치(19)와 통신 가능하게 연결될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 게이트웨이 장치(10)는 와이-파이(Wi-Fi) 등 다른 상이한 근거리 통신망을 통하여 센서 노드 장치(11) 및 관수 장치(19)에 연결될 수도 있다. Referring to Figure 2a, the gateway device 10 located in each region of the smart farm serves to collect sensor data while communicating with the sensor node device 11 installed in the field. In addition, the gateway device 10 may control the supply of water to farmland by transmitting the control data input by the user to the irrigation device 19. For the above operation, the gateway device 10 may be communicatively connected with the sensor node device 11 and the irrigation device 19 in a Bluetooth method, but is not limited thereto, and the gateway device 10 is It may be connected to the sensor node device 11 and the irrigation device 19 through other different local area networks such as Wi-Fi.

게이트웨이 장치(10)가 수집한 센서 데이터는 DB 서버(31)로 전송된다. 이때, 게이트웨이 장치(10)와 DB 서버(31) 사이의 통신은 전술한 근거리 통신망, 또는 GSM(Global System for Mobile Network), EDGE(Enhanced Data GSM Environment), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), W-CDMA(Wideband Code Division Multiple Access), CDMA(Code Division Multiple Access), TDMA(Time Division Multiple Access), LTE(Long Term Evolution)와 같은 원거리 통신망을 통하여 이루어질 수 있다. The sensor data collected by the gateway device 10 is transmitted to the DB server 31. At this time, the communication between the gateway device 10 and the DB server 31 is the aforementioned local area communication network, or GSM (Global System for Mobile Network), EDGE (Enhanced Data GSM Environment), HSDPA (High Speed Downlink Packet Access), W -Can be achieved through a long-distance communication network such as Wideband Code Division Multiple Access (CDMA), Code Division Multiple Access (CDMA), Time Division Multiple Access (TDMA), and Long Term Evolution (LTE).

일 실시예에서, DB 서버(31)는 MQTT와 같은 발행 및 구독 방식의 메시징(messaging) 프로토콜을 이용하여 게이트웨이 장치(10)와 통신할 수 있다. 또한, DB 서버(31)에 저장된 정보는 사용자가 확인하기 위한 분석 정보로 가공되어 HTTP(Hypertext Transfer Protocol) 등 통상의 인터넷 상의 통신 프로토콜을 이용하여 웹 서비스 서버(32)로 전송될 수 있다. 사용자는 사용자 장치를 이용하여 웹 서비스 서버(32)에 접속함으로써 노지용 스마트팜 제어 시스템(3)이 제공하는 정보들을 확인할 수 있다. In one embodiment, the DB server 31 may communicate with the gateway device 10 using a publishing and subscription messaging protocol such as MQTT. In addition, the information stored in the DB server 31 may be processed into analysis information for a user to check and transmitted to the web service server 32 using a common Internet communication protocol such as HTTP (Hypertext Transfer Protocol). The user can check the information provided by the smart farm control system 3 for the field by accessing the web service server 32 using a user device.

도 2b는 일 실시예에 따른 노지용 스마트팜 제어 시스템에서 스마트팜의 게이트웨이 장치와 사용자 장치 사이의 데이터 송수신을 설명하기 위한 개념도이다. 2B is a conceptual diagram illustrating data transmission and reception between a gateway device of a smart farm and a user device in the smart farm control system for a field according to an embodiment.

도 2b에서 영역(200)은 게이트웨이 장치(10)가 위치하는 지역의 근거리 통신망 영역을 나타내며, 영역(300)은 노지용 스마트팜 제어 시스템에 해당하는 서버 영역을 나타낸다. In FIG. 2B, an area 200 represents a local area network area in an area where the gateway device 10 is located, and an area 300 represents a server area corresponding to a smart farm control system for a field.

도 2b를 참조하면, 게이트웨이 장치(10)로부터 송신되는 센서 데이터는 DB 서버의 MQTT 브로커(broker)(301)가 처리하는 MQTT 프로토콜 기반의 메시지의 형태를 가질 수 있다. 이때 각 메시지에는 해당하는 토픽(topic)이 지정될 수 있으며, DB 서버의 구독부(subscriber)(304)는 특정 토픽을 구독하는 방식으로 해당 토픽이 지정된 메시지들을 수집하며, 수집된 메시지는 DB 서버의 시계열 DB(302)에 저장된다. 즉, 구독부(304)는 구독하는 토픽에 관련된 메시지가 MQTT 브로커(301)로부터 전달될 때마다 이를 시계열적으로 정리된 데이터의 형태로 시계열 DB(302)에 저장한다. 일 실시예에서 시계열 DB(302)는 인플럭스 DB(influx DB)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. Referring to FIG. 2B, sensor data transmitted from the gateway device 10 may be in the form of an MQTT protocol-based message processed by an MQTT broker 301 of a DB server. At this time, a corresponding topic may be specified for each message, and the subscriber 304 of the DB server collects messages with the corresponding topic in a manner that subscribes to a specific topic, and the collected message is a DB server Is stored in the time series DB (302). That is, each time a message related to a topic to be subscribed to is delivered from the MQTT broker 301, the subscription unit 304 stores it in the time series DB 302 in the form of time-series data. In an embodiment, the time series DB 302 may be an influx DB, but is not limited thereto.

노지용 스마트팜 제어 시스템의 웹 서비스 서버는 시계열 DB에 저장된 정보를 인터페이스(interface)부(305)를 통해 사용자 장치(4)에서 확인 가능한 분석 정보로 변환할 수 있다. 예를 들어, 인터페이스부(305)는 그라파나(grafana) 등의 시각화 도구를 이용한 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. The web service server of the smart farm control system for noji may convert information stored in the time series DB into analysis information that can be checked by the user device 4 through the interface unit 305. For example, the interface unit 305 may be a visualization tool such as grafana, but is not limited thereto.

한편, 사용자는 사용자 장치(4)를 통해 분석 정보를 확인하고 필요 시 제어 입력을 노지용 스마트팜 제어 시스템에 입력할 수 있다. 사용자의 제어 입력은 전술한 센서 데이터의 전달 과정의 역순을 거쳐 특정 토픽을 가진 MQTT 프로토콜 기반의 메시지의 형태로 MQTT 브로커(301)에 의해 처리되며, 발행부(publisher)에 의하여 게이트웨이 장치(10)에 전송될 수 있다. 게이트웨이 장치(10)는 MQTT 프로토콜 기반의 메시지 형태를 갖는 제어 데이터를 수신하고 이를 스마트팜의 관수 장치 등에 전송할 수 있다. Meanwhile, the user can check the analysis information through the user device 4 and, if necessary, input a control input to the smart farm control system for the field. The user's control input is processed by the MQTT broker 301 in the form of an MQTT protocol-based message having a specific topic through the reverse order of the above-described sensor data delivery process, and the gateway device 10 by the publisher. Can be sent to The gateway device 10 may receive control data in the form of a message based on the MQTT protocol and transmit it to the irrigation device of a smart farm.

도 3은 일 실시예에 따른 노지용 스마트팜 제어 시스템과 통신하는 센서 노드 장치의 사시도이다. 3 is a perspective view of a sensor node device communicating with a smart farm control system for a field according to an embodiment.

도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 센서 노드 장치(11)는 각종 센서 등이 수용되는 몸체부(100, 101)와, 몸체부(100, 101)의 표면에 구비되는 태양광 충전 패널(102)을 포함한다. 몸체부(100, 101)의 각 부분은 노지 설치가 가능하도록 방수 및 방진이 가능한 재질과 구조를 가질 수 있다. 또한, 몸체부(100, 101)는 센서 노드 장치(11)가 노지에 설치되었을 때 토양 위에 위치하는 표면부(100)와, 표면부(100)로부터 연장되어 토양 내부에 삽입되기 위한 연장부(101)로 구분될 수 있다. 표면부(100) 내에는 게이트웨이 장치와의 통신을 위한 통신 모듈 및 태양광 충전 패널(102)의 동작을 위한 태양광 충전 모듈 등이 수용될 수 있으며, 연장부(101) 내에는 토양 내부의 상태 측정을 위한 하나 이상의 센서 등이 수용될 수 있다. Referring to FIG. 3, the sensor node device 11 according to the present embodiment includes a body portion 100 and 101 accommodating various sensors, and a solar charging panel provided on the surface of the body portions 100 and 101 ( 102). Each part of the body parts 100 and 101 may have a material and structure capable of waterproofing and dustproofing to enable outdoor installation. In addition, the body portions 100 and 101 include a surface portion 100 positioned on the soil when the sensor node device 11 is installed in the open field, and an extension portion extending from the surface portion 100 to be inserted into the soil ( 101). In the surface portion 100, a communication module for communication with the gateway device and a solar charging module for the operation of the solar charging panel 102 may be accommodated, and the state of the soil inside the extension portion 101 One or more sensors or the like for measurement may be accommodated.

일 실시예에서, 연장부(101)는 토양 내의 서로 상이한 깊이에 위치한 복수 개의 층(201-203)에 걸쳐 연장되도록 토양 내로 삽입될 수 있다. 이때 각 층(201-203)은 농작물의 생육에 있어서 해당 층의 환경 조건이 의미를 가지는 층들을 의미한다. 예를 들어, 제1 층(201)은 토양 표면으로부터 깊이 15 cm까지, 제2 층(202)은 표면으로부터 깊이 15 내지 25 cm까지, 제3 층(203)은 토양 표면으로부터 깊이 25 내지 50 cm까지의 구간을 지칭하는 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. In one embodiment, the extension 101 may be inserted into the soil to extend over a plurality of layers 201-203 located at different depths within the soil. At this time, each of the layers 201-203 means layers whose environmental conditions have meaning in the growth of crops. For example, the first layer 201 is from the soil surface to a depth of 15 cm, the second layer 202 is from the surface to a depth of 15 to 25 cm, and the third layer 203 is from the soil surface to a depth of 25 to 50 cm. It may refer to a section up to, but is not limited thereto.

이때, 연장부(101) 내에 위치하는 하나 이상의 센서는 연장부(101)가 지나는 각 층(201-203)에 관련된 센서 데이터를 별도로 수집하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 토양 내부의 각 층(201-203)에 관련된 온도 및/또는 습도 등을 각각 독립적으로 측정함으로써, 농작물의 생육에 영향을 미치는 환경 조건을 구체적이고 입체적으로 파악할 수 있다. 이때 연장부(101) 내의 각 센서의 배치 위치는 노지에서 재배하고자 하는 육종 작물의 뿌리 깊이에 따라 적절하게 결정될 수 있으며, 연장부(101) 내의 센서 위치를 변경하는 것에 의하여 다양한 육종 작물에 대응하여 센서 노드 장치(11)를 사용하는 것이 가능하다. At this time, one or more sensors located in the extension part 101 may be configured to separately collect sensor data related to each layer 201-203 through which the extension part 101 passes. For example, by independently measuring the temperature and/or humidity related to each layer 201-203 inside the soil, environmental conditions that affect the growth of crops can be specifically and three-dimensionally grasped. At this time, the arrangement position of each sensor in the extension unit 101 may be appropriately determined according to the root depth of the breeding crop to be cultivated in the field, and corresponding to various breeding crops by changing the sensor position in the extension unit 101 It is possible to use the sensor node device 11.

도 4는 도 3에 도시된 센서 노드 장치의 개략적인 블록도이다.4 is a schematic block diagram of a sensor node device shown in FIG. 3.

도 4를 참조하면, 센서 노드 장치(11)는 통신 모듈(110), 태양광 충전 모듈(120) 및 센서 모듈(140)을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 센서 노드 장치(11)는 GPS(Global Positioning System) 모듈(130)을 더 포함할 수 있다. 또한 일 실시예에서, 센서 노드 장치(11)는 저장 모듈(150)을 더 포함할 수 있다. Referring to FIG. 4, the sensor node device 11 may include a communication module 110, a solar charging module 120, and a sensor module 140. In an embodiment, the sensor node device 11 may further include a Global Positioning System (GPS) module 130. In addition, in an embodiment, the sensor node device 11 may further include a storage module 150.

통신 모듈(110)는 센서 노드 장치(11)가 해당 지역을 관제하는 게이트웨이 장치(10)에 센서 데이터를 전송할 수 있도록 하는 장치로서, 예컨대, 블루투스 모듈로 구성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. The communication module 110 is a device that enables the sensor node device 11 to transmit sensor data to the gateway device 10 that controls a corresponding area, and may be configured as, for example, a Bluetooth module, but is not limited thereto.

태양광 충전 모듈(120)은 센서 노드 장치(11)의 표면에 설치된 태양광 충전 패널(102; 도 3)을 동작시키고 이에 의해 충전된 전력을 센서 노드 장치(11)의 다른 부분에 전원으로서 공급하는 역할을 한다. The solar charging module 120 operates the solar charging panel 102 (FIG. 3) installed on the surface of the sensor node device 11 and supplies the charged power to other parts of the sensor node device 11 as power. Plays a role.

센서 모듈(140)은 온습도 센서(141), 기압 센서(143) 등 농장물의 생육에 연관된 환경 정보를 센서 데이터로서 획득하기 위한 하나 이상의 종류의 센서를 포함한다. 예를 들어, 온습도 센서(141)는 토양 내로 삽입되고 기압 센서(143)는 토양 표면에 위치하도록 센서 노드 장치(11)의 몸체 내에 각 센서가 배치될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. The sensor module 140 includes one or more types of sensors for acquiring environmental information related to the growth of farm products, such as a temperature and humidity sensor 141 and an atmospheric pressure sensor 143, as sensor data. For example, each sensor may be disposed in the body of the sensor node device 11 so that the temperature and humidity sensor 141 is inserted into the soil and the atmospheric pressure sensor 143 is located on the soil surface, but is not limited thereto.

GPS 모듈(130) 및 센서 모듈(140)의 가속도 센서(142)는, 센서 노드 장치(11)의 설치 위치와 상태를 센서 데이터로 획득함으로써, 노지용 스마트팜 제어 시스템이 작물에 대한 모델링을 수행함에 있어서 오류 데이터를 특정하여 제외할 수 있게 하는 기능을 한다. 이에 대해서는 도 6을 참조하여 상세히 후술한다. The GPS module 130 and the acceleration sensor 142 of the sensor module 140 acquires the installation location and state of the sensor node device 11 as sensor data, so that the smart farm control system for the field performs modeling of crops. In the case, it functions to specifically exclude error data. This will be described in detail later with reference to FIG. 6.

저장 모듈(150)은, 농작물의 생육 환경과 관련하여 달성하고자 하는 특정 조건 또는 이를 벗어나서는 안되는 임계 조건 등에 대한 정보를 저장하는 역할을 한다. 센서 모듈(140)에 의해 획득한 센서 데이터가 전술한 특정 또는 임계 조건을 벗어나는 경우, 센서 노드 장치(11)는 통상의 센서 데이터 전송과 별개로 조건의 이탈에 관련된 정보를 통신 모듈(110)을 통해 노지용 스마트팜 제어 시스템에 전송할 수 있다. 이는 노지용 스마트팜 제어 시스템 측에서 다량의 센서 데이터에 대한 분석이 이루어지거나 또는 사용자가 직접 분석 정보를 확인하는 것을 기다리지 않고, 특정 센서 노드 장치(11)에서 획득된 센서 데이터가 사전에 설정된 조건을 벗어나는 것을 사용자에게 즉각적으로 통지하기 위한 것이다. The storage module 150 serves to store information on a specific condition to be achieved in relation to the growing environment of agricultural crops or a critical condition that must not deviate from this. When the sensor data acquired by the sensor module 140 is out of the above-described specific or critical condition, the sensor node device 11 transmits information related to the departure of the condition separately from the normal sensor data transmission to the communication module 110. It can be transmitted to the smart farm control system for the field. This means that the sensor data acquired from the specific sensor node device 11 is set in advance without waiting for a large amount of sensor data to be analyzed by the smart farm control system for the field or for the user to directly check the analysis information. This is to immediately notify the user of the departure.

그러나 이는 예시적인 것으로서, 다른 실시예에서는 센서 노드 장치(11) 자체는 데이터를 획득할 뿐 획득한 데이터에 대한 처리는 서버 측에서만 이루어지며, 이 경우 저장 모듈(150)은 생략될 수도 있다. However, this is exemplary, and in another embodiment, the sensor node device 11 itself acquires data, and the processing of the acquired data is performed only at the server side, and in this case, the storage module 150 may be omitted.

도 5는 일 실시예에 따른 노지용 스마트팜 제어 방법의 각 단계를 나타내는 순서도이다. 이하에서는, 설명의 편의를 위하여 도 1 및 도 5를 참조하여 본 실시예에 따른 노지용 스마트팜 제어 방법에 대하여 설명한다. 5 is a flowchart illustrating each step of a method for controlling a smart farm for a field according to an embodiment. Hereinafter, for convenience of explanation, a method for controlling a smart farm for a field according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 5.

먼저, 노지용 스마트팜 제어 시스템(3)의 DB 서버(31)는 스마트팜 각 지역(1, 2)에 위치하는 게이트웨이 장치(10, 20)는 해당 게이트웨이 장치(10, 20)의 관제 구역 내에 위치하는 센서 노드 장치(11-15, 21-25)들의 센서 데이터를 수집할 수 있다(S11). First, the DB server 31 of the smart farm control system 3 for a field is the gateway devices 10 and 20 located in each smart farm area 1 and 2 within the control area of the corresponding gateway device 10 and 20. Sensor data of the located sensor node devices 11-15 and 21-25 may be collected (S11).

다음으로, 게이트웨이 장치(10, 20)는 수집된 센서 노드 장치(11-15, 21-25)의 센서 데이터를 노지용 스마트팜 제어 시스템(3)의 DB 서버(31)에 전송할 수 있다(S12). Next, the gateway devices 10 and 20 may transmit the collected sensor data of the sensor node devices 11-15 and 21-25 to the DB server 31 of the smart farm control system 3 for a field (S12). ).

노지용 스마트팜 제어 시스템(3)의 DB 서버(31)는 예컨대 MQTT 프로토콜과 같은 구독 및 발행 기반의 메시징 프로토콜을 이용하여 동작하며, 게이트웨이 장치(10, 20)로부터 수집된 센서 데이터에 상응하는 메시지들을 메시지의 각 토픽에 대한 구독 방식으로 추출하여 시계열 DB에 저장할 수 있다(S13). The DB server 31 of the remote smart farm control system 3 operates using a subscription and publication-based messaging protocol such as the MQTT protocol, and a message corresponding to the sensor data collected from the gateway devices 10 and 20 Listens may be extracted in a subscription method for each topic of a message and stored in a time series DB (S13).

다음으로, 노지용 스마트팜 제어 시스템(3)의 분석 서버(33)는 시계열 DB의 데이터를 분석하고(S14), 노지용 스마트팜 제어 시스템(3)의 웹 서비스 서버(32)는 분석 결과 생성된 분석 정보를 노지용 스마트팜 제어 시스템(3)에 접속하는 사용자 장치(4)에 제공할 수 있다(S15). 이때 분석 정보란, 센서 데이터를 단순히 웹 서비스를 통해 표출되기 위한 형식으로 가시화한 것일 수도 있으며, 또는 센서 데이터의 가공에 의해 얻어지는 2차적인 정보일 수도 있다. Next, the analysis server 33 of the outdoor smart farm control system 3 analyzes the data of the time series DB (S14), and the web service server 32 of the outdoor smart farm control system 3 generates the analysis result. The analyzed information can be provided to the user device 4 accessing the smart farm control system 3 for the field (S15). At this time, the analysis information may be a form of simply visualizing the sensor data in a format to be displayed through a web service, or may be secondary information obtained by processing the sensor data.

일 실시예에서, 노지용 스마트팜 제어 시스템(3)의 웹 서비스 서버(32)는 사용자 장치(4)로부터 스마트팜 제어를 위한 제어 입력을 수신할 수도 있다(S16). 사용자의 제어 입력은 DB 서버(31)를 통해 MQTT 프로토콜 기반의 메시지 형태를 가진 제어 데이터로 변환되며, 발행 방식으로 게이트웨이 장치(10, 20)에 전송되고 게이트웨이 장치(10, 20)로부터 해당하는 스마트팜 내의 장치, 예컨대, 센서 노드 장치(11-15, 21-25)나 관수 장치(19, 29) 등에 전송될 수 있다(S17). In one embodiment, the web service server 32 of the smart farm control system 3 for a field may receive a control input for controlling the smart farm from the user device 4 (S16). The user's control input is converted to control data in the form of a message based on the MQTT protocol through the DB server 31, and is transmitted to the gateway devices 10 and 20 in an issuing method, and the corresponding smart device from the gateway devices 10 and 20 Devices in the farm, for example, sensor node devices (11-15, 21-25) or irrigation devices (19, 29) may be transmitted (S17).

도 6은 또 다른 실시예에 따른 노지용 스마트팜 제어 방법의 각 단계를 나타내는 순서도이다. 도 6에 도시된 실시예는, 노지용 스마트팜 제어 시스템이 센서 데이터를 사용자에게 제공하고 사용자로부터 제어 입력을 수신하는 데에 그치지 않고, 획득된 스마트팜 환경 정보에 대한 오류 탐지나 작물 모델링(modeling)을 통해 사용자에게 제어 방식이나 파라미터 등을 제어하는 동작에 관련된다. 6 is a flow chart showing each step of a method for controlling a smart farm for a field according to another embodiment. In the embodiment shown in FIG. 6, the smart farm control system for the field provides sensor data to the user and not only receives control input from the user, but also detects errors in the acquired smart farm environment information or modeling crops. ) To the user through the control method or parameters.

도 1 및 도 6을 참조하면, 분석 서버(33)의 데이터 수집부(331)는 DB 서버(31)의 시계열 DB에 저장된 센서 데이터와, 스마트팜의 제어를 위하여 사용된 제어 데이터들을 수집할 수 있다(S21). 수집된 데이터들은 이하에서 설명하는 작물 모델링 데이터의 생성에 사용되기 위한 것이다. 1 and 6, the data collection unit 331 of the analysis server 33 may collect sensor data stored in the time series DB of the DB server 31 and control data used for controlling the smart farm. Yes (S21). The collected data is for use in generating crop modeling data described below.

일 실시예에서, 분석 서버(33)의 오류 탐지부(332)는, 작물 모델링 데이터를 확정하기에 앞서 각 센서 노드 장치(11-15, 21-25)의 센서 데이터 중 오류가 있는 것으로 추정되는 데이터를 탐지할 수 있다(S22). 오류가 있는 것으로 추정되는 데이터란, 각 센서 노드 장치(11-15, 21-25)에 구비된 가속도 센서를 통하여 획득된 가속도의 크기와 방향을 확인한 결과, 센서 노드 장치(11-15, 21-25)가 통상의 설치 형태에 비하여 일정 각도 이상 기울어져 있는 상태인 것으로 확인되는 센서 노드 장치(11-15, 21-25)로부터 획득된 센서 데이터를 지칭한다. In one embodiment, the error detection unit 332 of the analysis server 33 is estimated that there is an error among sensor data of each sensor node device 11-15 and 21-25 before determining the crop modeling data. Data can be detected (S22). The data estimated to be in error is the result of checking the magnitude and direction of the acceleration acquired through the acceleration sensor provided in each sensor node device (11-15, 21-25). 25) refers to sensor data obtained from sensor node devices 11-15 and 21-25 that are found to be inclined at a certain angle or more compared to a typical installation type.

센서 노드 장치(11-15, 21-25)가 바람의 영향이나 동물, 사람 등의 접촉에 의하여 기울어진 경우, 센서 노드 장치(11-15, 21-25)의 각 센서로부터 획득되는 데이터는 농작물의 생육 환경을 정확하게 반영하지 못하는 것일 수도 있다. 예를 들어, 도 3에 도시된 것과 같은 센서 노드 장치(11)가 기울어져 있다면, 기울어진 센서 노드 장치(11)에 의하여 측정된 각 토양 층(201-203)의 온습도 데이터에는 장치가 기울어지기 전의 각 층(201-203) 깊이에 위치하는 토양 내 환경이 올바르게 반영되지 않을 수 있다. 따라서, 오류 탐지부(332)는 가속도 방향과 크기로부터 기울어진 각도가 일정 이상인 것으로 파악되는 센서 노드 장치(11-15, 21-25)의 데이터는 오류로 보아 이를 제외하고 모델링 데이터를 생성할 수 있다. When the sensor node devices 11-15 and 21-25 are inclined due to the influence of wind or contact with animals, people, etc., the data acquired from each sensor of the sensor node devices 11-15 and 21-25 are cropped. It may not accurately reflect the growing environment of. For example, if the sensor node device 11 as shown in FIG. 3 is tilted, the device is tilted in the temperature and humidity data of each soil layer 201-203 measured by the tilted sensor node device 11 The environment in the soil located at the depth of each previous layer 201-203 may not be correctly reflected. Therefore, the error detection unit 332 can generate modeling data excluding the data of the sensor node devices 11-15 and 21-25, which are determined to have an inclination angle greater than or equal to a certain level from the acceleration direction and magnitude, excluding this. have.

이때, 일 실시예에서, 오류 탐지부(332)는 특정 센서 노드 장치(11-15, 21-25)에서 오류가 있는 것으로 확인될 경우, 해당하는 센서 노드 장치(11-15, 21-25)의 위치를 GPS 모듈(130; 도 4) 등을 통해 파악하고 이와 인접한 일정 범위 내의 센서 노드 장치(11-15, 21-25)들로부터 수신된 센서 데이터들을 모두 오류 데이터로 추정하여 이를 작물 모델링 생성을 위한 데이터로부터 제외시키는 것도 가능하다. At this time, in one embodiment, when it is determined that there is an error in the specific sensor node devices 11-15 and 21-25, the error detection unit 332 GPS module 130 (FIG. 4), etc., and estimates all sensor data received from sensor node devices 11-15 and 21-25 adjacent to the sensor node as error data to generate crop modeling It is also possible to exclude from data for

또 다른 실시예에서, 오류 탐지부(332)는 특정 센서 노드 장치(11-15, 21-25)에서 오류가 있는 것으로 확인될 경우 센서 노드 장치(11-15, 21-25)의 기울기를 토대로 해당 센서 노드 장치(11-15, 21-25)에서 측정된 센서 데이터를 보정할 수도 있다. 예를 들어, 센서 노드 장치(11-15, 21-25)의 센서들은 서로 상이한 깊이에 위치하는 토양의 각 층(201-203; 도 3)의 환경 정보를 감지하기 위한 것인데, 센서 노드 장치(11-15, 21-25)가 기울어질 경우 초기에 의도한 감지 깊이에 비해 실제로 환경 정보가 측정되는 감지 깊이가 달라지게 된다. 따라서, 오류 탐지부(332)는 센서 노드 장치(11-15, 21-25)의 기울기를 토대로 센서 노드 장치(11-15, 21-25)의 각 센서가 획득한 센서 데이터에 상응하는 감지 깊이를 보정하도록 센서 데이터를 수정할 수 있다. In another embodiment, the error detection unit 332 is based on the slope of the sensor node devices (11-15, 21-25) when it is determined that there is an error in the specific sensor node devices (11-15, 21-25). Sensor data measured by the sensor node devices 11-15 and 21-25 may be corrected. For example, the sensors of the sensor node devices 11-15 and 21-25 are for detecting environmental information of each layer 201-203 (FIG. 3) of soil located at different depths from each other, and the sensor node device ( 11-15, 21-25), the sensing depth at which environmental information is actually measured differs from the initially intended sensing depth. Accordingly, the error detection unit 332 has a detection depth corresponding to the sensor data acquired by each sensor of the sensor node devices 11-15 and 21-25 based on the slope of the sensor node devices 11-15 and 21-25. The sensor data can be modified to compensate for.

예를 들어, 센서 노드 장치(11-15, 21-25)가 기울어지지 않은 상태에서 의도된 센서의 감지 깊이가 D이며, 오류가 발생된 센서 노드 장치(11-15, 21-25)의 가속도 센서의 측정값으로부터 확인되는 센서 노드 장치(11-15, 21-25)의 기울기를 θ라고 가정한다. 이때 센서 노드 장치(11-15, 21-25)의 기울기는 센서 노드 장치(11-15, 21-25)의 연장부(101; 도 3)가 지면에 대해 이루는 각도로 정의된다. 이 경우, 오류 탐지부(332)는 해당 센서 노드 장치(11-15, 21-25)의 센서 데이터에 상응하는 감지 깊이를 Dsinθ 로 수정할 수 있다. 또는, 센서 노드 장치(11-15, 21-25)의 기울기 θ를 센서 노드 장치(11-15, 21-25)의 연장부(101; 도 3)와 연직 방향 사이의 각도로 정의할 경우, 오류 탐지부(332)는 센서 데이터에 상응하는 감지 깊이를 Dcosθ 로 수정할 수도 있다.For example, when the sensor node devices 11-15 and 21-25 are not tilted, the intended sensor detection depth is D, and the acceleration of the sensor node devices 11-15 and 21-25 in which the error occurred It is assumed that the slope of the sensor node devices 11-15 and 21-25 identified from the measured value of the sensor is θ. In this case, the slope of the sensor node devices 11-15 and 21-25 is defined as an angle formed by the extensions 101 (FIG. 3) of the sensor node devices 11-15 and 21-25 with respect to the ground. In this case, the error detection unit 332 may correct the detection depth corresponding to the sensor data of the corresponding sensor node devices 11-15 and 21-25 to Dsinθ. Alternatively, when the slope θ of the sensor node devices 11-15 and 21-25 is defined as an angle between the extension 101 (FIG. 3) of the sensor node devices 11-15 and 21-25 and the vertical direction, The error detection unit 332 may modify the detection depth corresponding to the sensor data to Dcosθ.

한편, 본 실시예에서 웹 서비스 서버(32)는 모델링 데이터의 생성을 위하여 작황에 관련된 사용자의 입력을 수신할 수 있고(S23), 수신된 사용자 입력은 센서 데이터 및/또는 제어 데이터와 함께 모델링 생성부(333)에 전송될 수 있다. 이때 작황에 관련된 사용자 입력은, 특정한 환경 조건과 제어 조건에서 농사의 결과물이라고 할 수 있는 농작물의 작황이 어떠한 결과로 나타났는지를 파악하기 위한 것으로서, 사용자에 의해 특정 수치로 입력되거나, 또는 하나 이상의 설문 분야에 대한 사용자의 답변을 소정의 연산을 통해 수치화한 것일 수 있다. On the other hand, in the present embodiment, the web service server 32 may receive a user's input related to the crop to generate modeling data (S23), and the received user input is modeled together with sensor data and/or control data. It may be transmitted to the unit 333. At this time, the user input related to the crop is to determine the result of the crop crop, which can be called the result of farming, under specific environmental conditions and control conditions, and is entered as a specific number by the user or one or more questionnaires. It may be that the user's answer to the field is numerically converted through a predetermined operation.

모델링 생성부(333)는, 센서 데이터, 제어 데이터 및/또는 작황에 대한 사용자 입력을 기반으로, 대상이 되는 농작물의 생육에 관련된 조건과 그 결과물에 대한 예측값을 포함하는 작물 모델링 데이터를 생성할 수 있다(S24). 이때 농작물의 생육에 관련된 조건이란, 해당 농작물의 파종부터 수확까지의 장기간에 걸쳐 조성해야 할 환경 및 제어 조건을 지정한 것일 수 있으며, 복수의 생육 시기별로 서로 상이하게 설정된 조건들을 포함할 수도 있다. The modeling generation unit 333 may generate crop modeling data including a condition related to the growth of a target crop and a predicted value for the result, based on a user input for sensor data, control data and/or crop conditions. Yes (S24). At this time, the conditions related to the growth of the crops may be those that specify the environment and control conditions to be created over a long period from sowing to harvesting of the corresponding crops, and may include conditions set differently from each other for a plurality of growing periods.

또한, 작물 모델링 데이터는 환경/제어 조건과 그 결과물의 예측값을 소정의 방법으로 상호간에 매칭(matching)시키는 방식으로 환경과 제어 방식에 따른 작황을 이용자가 사전에 예측할 수 있도록 한 것이다. 예를 들어, 모델링 생성부(333)는 센서 데이터, 제어 데이터 및 작황에 대한 사용자 입력의 조합을 하나의 데이터 레코드로 하고, 다수의 데이터 레코드를 이용하여 데이터 레코드들에 대한 군집화(clustering)를 수행하는 방식으로 작물 모델링 데이터를 생성할 수 있다. 군집화에는 K-평균(K-means) 군집화 알고리즘이 이용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. In addition, the crop modeling data is a method in which environmental/control conditions and predicted values of the result are matched with each other in a predetermined method, so that the user can predict crop conditions according to the environment and control method in advance. For example, the modeling generation unit 333 uses a combination of sensor data, control data, and user input for cropping as one data record, and performs clustering on data records using a plurality of data records. The crop modeling data can be created in this way. For clustering, a K-means clustering algorithm may be used, but is not limited thereto.

다음으로, 분석 서버(33)의 전략 생성부(334)는, 모델링 생성부(333)에 의하여 생성된 작물 모델링 데이터를 기반으로, 스마트팜의 운용 제어를 위한 지역(1, 2)별 관제 데이터를 생성할 수 있다(S26). 이때 관제 데이터란, 관제의 대상이 되는 스마트팜 지역(1, 2)에서 획득된 센서 데이터와 이에 대한 사용자의 제어 데이터를 작물 모델링 데이터와 비교하여, 작물의 작황에 대한 예측치를 도출한 것이거나, 또는 작황을 더 좋게 하기 위하여 노지용 스마트팜 제어 시스템(3)에 의해 제안되는 제어 방식이나 파라미터 수치 등을 결정한 것일 수 있다. Next, the strategy generation unit 334 of the analysis server 33, based on the crop modeling data generated by the modeling generation unit 333, control data for each region (1, 2) for controlling the operation of the smart farm. Can be generated (S26). At this time, the control data is a predicted value for the crop condition by comparing the sensor data acquired in the smart farm area (1, 2) to be controlled and the user's control data for it with the crop modeling data, or Alternatively, the control method or parameter value proposed by the smart farm control system 3 for the field may be determined in order to make the crop better.

전술한 단계(S26)에서 생성된 지역(1, 2)별 관제 데이터는 웹 서비스 서버(32)를 통해 사용자 장치(4)에 제공되는 분석 정보의 일부로서 사용자에게 제공될 수 있다. 사용자는 분석 정보를 통하여 작황의 예측값이나 작황 개선을 위한 제어 입력 등을 확인하고, 이를 반영하도록 스마트팜의 각 장치들을 제어할 수 있다. The control data for each region (1, 2) generated in the above-described step (S26) may be provided to the user as part of the analysis information provided to the user device 4 through the web service server 32. The user can control each device of the smart farm to check the predicted value of the crop status or the control input for improving the crop status through the analysis information, and reflect this.

또는, 노지용 스마트팜 제어 시스템(3)은 지역(1, 2)별 관제 데이터를 각 지역(1, 2)의 게이트웨이 장치(10, 20)에 전송할 수도 있다. 이상의 전송 과정은 노지용 스마트팜 제어 시스템(3)에 의한 자동 제어 여부를 사용자 장치(4)를 통해 사용자에게 질의한 후 사용자의 승인을 얻어 수행될 수 있다. 또는, 다른 실시예에서 노지용 스마트팜 제어 시스템(3)은 사용자에 의한 별도의 승인 과정을 거치지 않거나 또는 사용자의 포괄적인 사전 승인을 받은 후 관제 데이터가 결정되는 시점에는 별도의 절차 없이 노지용 스마트팜 제어 시스템(3)이 직접 스마트팜의 각 지역(1, 2)에 구비된 센서 노드 장치(11-15, 21-25)나 관수 장치(19, 29) 등을 제어할 수도 있다. Alternatively, the smart farm control system 3 for a field may transmit control data for each region 1 and 2 to the gateway devices 10 and 20 of each region 1 and 2. The above transmission process may be performed by inquiring to the user through the user device 4 whether or not to automatically control the smart farm control system 3 for the field, and then obtaining the user's approval. Alternatively, in another embodiment, the smart farm control system 3 for a field does not go through a separate approval process by the user, or at the time when the control data is determined after receiving comprehensive pre-approval from the user, there is no separate procedure The farm control system 3 may directly control sensor node devices 11-15 and 21-25 or irrigation devices 19 and 29 provided in each area 1 and 2 of the smart farm.

일 실시예에서, 분석 서버(33)의 전략 생성부(334)에 의하여 생성되는 지역(1, 2)별 관제 데이터는 작물 모델링 데이터를 기반으로 한 것일 뿐만 아니라 마케팅(marketing) 및/또는 출하 시점에 관련된 전략을 추가적으로 반영하여 조정이 이루어진 것일 수도 있다(S25). In one embodiment, the control data for each region (1, 2) generated by the strategy generation unit 334 of the analysis server 33 is not only based on crop modeling data, but also marketing and/or shipping time It may have been adjusted by additionally reflecting the strategy related to (S25).

예를 들어, 노지용 스마트팜 제어 시스템(3)에 의하여 관제되는 스마트팜 지역(1, 2)이 확대되고 수가 늘어날수록, 동일한 작물 모델링 데이터를 기반으로 하여 스마트팜을 관제하는 경우 다수의 지역(1, 2)에서 동일한 시기에 동일한 품질의 농작물을 출하하는 경우가 많아지게 된다. 이는 각 스마트팜 사용자 사이의 경쟁을 필연적으로 유발하여 결국 사용자 모두의 이익을 감소시키는 원인이 될 수 있다. For example, as the number of smart farm areas (1, 2) controlled by the smart farm control system for the field (3) expands and the number increases, if the smart farm is controlled based on the same crop modeling data, multiple areas ( In 1 and 2), crops of the same quality are often shipped at the same time. This inevitably induces competition among users of each smart farm, which may eventually reduce the profits of all users.

따라서, 본 실시예에서 전략 생성부(334)는 동일한 작물 모델링 데이터를 기반으로 한 관제가 이루어지는 복수의 지역(1, 2)이 있을 경우, 작물 모델링 데이터를 기반으로 한 관제에 있어서 농작물의 출하 시점이 서로 상이하게 되도록 각 지역(1, 2)의 관수 장치(19, 29) 등에 대한 관제 데이터를 상이하게 할 수 있다. Therefore, in the present embodiment, when there are a plurality of areas (1, 2) in which control is performed based on the same crop modeling data, the strategy generation unit 334 is the timing of shipment of the crop in the control based on the crop modeling data. The control data for the irrigation devices 19 and 29 of each area 1 and 2 may be different so that they are different from each other.

관제 데이터를 통해 지역(1, 2)별 출하 시점을 상이하게 하기 위하여, 전략 생성부(334)는 작물 모델링 데이터의 각 데이터 레코드들을 센서 데이터 및 제어 데이터의 특성에 따른 출하 시기별로 군집화할 수 있다. 예를 들어, 제1 출하 시기를 가진 데이터 레코드들의 군집에 해당하는 센서 데이터 및 제어 데이터의 제1 중심값과, 이보다 더 늦은 제2 출하 시기를 가진 데이터 레코드들의 군집에 해당하는 센서 데이터 및 제어 데이터의 제2 중심값이 도출되었다고 가정한다. 이때, 전략 생성부(334)는 동일한 작물 모델링 데이터를 기반으로 두 지역(1, 2)의 스마트팜을 제어하되, 어느 한 지역(1)에서는 제1 출하 시기를 달성한 센서 데이터 및 제어 데이터의 제1 중심값에 근접하도록 스마트팜의 장치들을 제어하며, 다른 한 지역(2)에서는 제2 출하 시기를 달성한 센서 데이터 및 제어 데이터의 제2 중심값에 근접하도록 스마트팜의 장치들을 제어할 수 있다. In order to make the shipment time of each region (1, 2) different through the control data, the strategy generation unit 334 may cluster each data record of the crop modeling data by shipment time according to the characteristics of sensor data and control data. . For example, a first center value of sensor data and control data corresponding to a cluster of data records having a first shipment time, and sensor data and control data corresponding to a cluster of data records having a second shipment time later than this. Assume that the second central value of is derived. At this time, the strategy generation unit 334 controls the smart farms of the two regions (1, 2) based on the same crop modeling data, but in one region (1), the sensor data and control data that have achieved the first shipment time The devices of the smart farm are controlled to be close to the first center value, and in the other area (2), the devices of the smart farm can be controlled to be close to the second center value of the sensor data and control data that have achieved the second shipping time. have.

이상에서는 설명의 편의를 위하여 단 두 개의 지역(1, 2)에 대한 관제 데이터를 통해 출하 시기를 조절하는 것을 예시적으로 설명하였으나, 동일한 제어 방식이 더 많은 수의 지역에 대한 출하 시기 조절에 적용될 수 있다는 점이 통상의 기술자에게 용이하게 이해될 것이다. In the above, for convenience of explanation, the control data for only two regions (1, 2) was used to control the delivery timing, but the same control method was applied to the adjustment of delivery timing for a larger number of regions. It will be readily understood by those skilled in the art that it can be.

이상에서 설명한 실시예들에 따른 노지용 스마트팜 제어 방법에 의한 동작은 적어도 부분적으로 컴퓨터 프로그램으로 구현되고 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 기록될 수 있다. 실시예들에 따른 방법에 의한 동작을 구현하기 위한 프로그램이 기록되고 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수도 있다. 또한, 본 실시예를 구현하기 위한 기능적인 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트(segment)들은 본 실시예가 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에 의해 용이하게 이해될 수 있을 것이다.The operation of the smart farm control method for a field according to the above-described embodiments may be implemented at least partially as a computer program and recorded in a computer-readable recording medium. A recording medium in which a program for implementing an operation according to the method according to the embodiments is recorded and the computer-readable recording medium includes all kinds of recording devices in which data that can be read by a computer is stored. Examples of computer-readable recording media include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tapes, floppy disks, and optical data storage devices. In addition, the computer-readable recording medium may be distributed over a computer system connected through a network, and computer-readable codes may be stored and executed in a distributed manner. In addition, functional programs, codes, and code segments for implementing this embodiment may be easily understood by those skilled in the art to which this embodiment belongs.

이상에서 살펴본 본 발명은 도면에 도시된 실시예들을 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 그러나, 이와 같은 변형은 본 발명의 기술적 보호범위 내에 있다고 보아야 한다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해서 정해져야 할 것이다.The present invention described above has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, but these are merely exemplary, and those of ordinary skill in the art will understand that various modifications and variations of the embodiments are possible therefrom. However, such modifications should be considered to be within the technical protection scope of the present invention. Accordingly, the true technical scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.

Claims (9)

스마트팜의 미리 설정된 관리 지역에 위치한 하나 이상의 센서 노드 장치;
상기 하나 이상의 센서 노드 장치에 의해 수집된 센서 데이터를 상기 관리 지역에 상응하는 게이트웨이 장치로부터 수신하도록 구성된 데이터베이스 서버;
상기 데이터베이스 서버에 저장된 상기 센서 데이터를 분석하여 분석 정보를 생성하도록 구성된 분석 서버; 및
상기 스마트팜의 사용자의 사용자 장치로부터 상기 스마트팜의 관수 장치를 제어하기 위한 제어 데이터 및 작황에 관련된 사용자 입력을 수신하고, 상기 분석 정보를 상기 사용자 장치에서 확인할 수 있도록 상기 사용자 장치에 제공하도록 구성된 웹 서비스 서버를 포함하되,
상기 데이터베이스 서버는, 상기 게이트웨이 장치로부터 수신된 상기 센서 데이터를 구독 방식으로 선택적으로 수집하여 저장하도록 구성된 시계열 데이터베이스를 포함하고,
상기 하나 이상의 센서 노드 장치 각각은, 상기 센서 데이터를 획득하기 위한 하나 이상의 센서가 구비된 센서 모듈, 상기 게이트웨이 장치와의 통신을 수행하기 위한 통신 모듈, 및 저장 모듈을 수용하도록 구성된 몸체부를 포함하며,
상기 몸체부는 토양 내의 서로 상이한 깊이에 위치하는 복수 개의 층에 걸쳐 연장되도록 토양 내에 삽입되는 연장부를 포함하고,
상기 하나 이상의 센서는 상기 복수 개의 층에 관련된 상기 센서 데이터를 각각 독립적으로 측정하도록 더 구성되며,
상기 센서 모듈은 가속도 센서를 포함하고,
상기 저장 모듈은 농작물의 생육 환경에 관련된 미리 설정된 조건에 대한 정보를 저장하도록 구성되며,
상기 통신 모듈은, 상기 하나 이상의 센서에 의해 측정된 상기 센서 데이터가 상기 미리 설정된 조건을 벗어나는 경우, 상기 센서 데이터의 조건 이탈에 관련된 정보를 상기 데이터베이스 서버에 전송하도록 더 구성되고,
상기 분석 서버는,
상기 가속도 센서에 의해 측정된 가속도의 크기와 방향으로부터 상기 하나 이상의 센서 노드 장치가 지면에 대해 이루는 각도인 기울기를 산출하고, 기울기가 미리 설정된 각도 이상인 센서 노드 장치가 있을 경우 상기 기울기가 미리 설정된 각도 이상인 센서 노드 장치로부터 수신된 상기 센서 데이터를 오류 데이터로 결정하며, 상기 센서 노드 장치의 기울기를 이용하여 상기 오류 데이터에서 상기 복수 개의 층에 관련된 상기 센서 데이터 각각에 상응하는 감지 깊이를 보정하도록 구성된 오류 탐지부; 및
상기 센서 데이터, 상기 제어 데이터 및 상기 사용자 입력의 조합에 의해 정의되는 데이터 레코드들을 군집화함으로써, 농작물의 생육에 관련된 조건 및 생육 결과물에 대한 예측값을 포함하는 작물 모델링 데이터를 생성하되, 상기 오류 탐지부에 의해 상기 감지 깊이가 보정된 상기 센서 데이터를 이용하여 상기 작물 모델링 데이터를 생성하도록 구성된 모델링 생성부를 포함하고,
상기 웹 서비스 서버는, 상기 센서 데이터의 조건 이탈에 관련된 정보를 상기 스마트팜의 사용자에게 통지하도록 더 구성된 노지용 스마트팜 제어 시스템.
One or more sensor node devices located in a preset management area of the smart farm;
A database server configured to receive sensor data collected by the one or more sensor node devices from a gateway device corresponding to the management area;
An analysis server configured to generate analysis information by analyzing the sensor data stored in the database server; And
A web configured to receive control data for controlling the irrigation device of the smart farm and a user input related to the crop status from the user device of the user of the smart farm, and provide the analysis information to the user device so that the user device can check it Including a service server,
The database server includes a time series database configured to selectively collect and store the sensor data received from the gateway device in a subscription manner,
Each of the one or more sensor node devices includes a sensor module equipped with one or more sensors for acquiring the sensor data, a communication module for performing communication with the gateway device, and a body portion configured to receive a storage module,
The body portion includes an extension portion inserted into the soil so as to extend over a plurality of layers located at different depths in the soil,
The one or more sensors are further configured to independently measure the sensor data related to the plurality of layers,
The sensor module includes an acceleration sensor,
The storage module is configured to store information on preset conditions related to the growing environment of agricultural crops,
The communication module, when the sensor data measured by the one or more sensors is out of the preset condition, is further configured to transmit information related to the out of condition of the sensor data to the database server,
The analysis server,
From the magnitude and direction of the acceleration measured by the acceleration sensor, a slope, which is an angle made by the one or more sensor node devices, with respect to the ground, and if there is a sensor node device whose slope is greater than or equal to a preset angle, the slope is greater than or equal to a preset angle. Error detection configured to determine the sensor data received from the sensor node device as error data, and correct a detection depth corresponding to each of the sensor data related to the plurality of layers in the error data by using the slope of the sensor node device part; And
By clustering data records defined by a combination of the sensor data, the control data, and the user input, crop modeling data including a condition related to the growth of the crop and a predicted value for the growth result is generated, and the error detection unit And a modeling generator configured to generate the crop modeling data using the sensor data whose detection depth is corrected by,
The web service server is a smart farm control system for a field further configured to notify the user of the smart farm of information related to the deviation of the condition of the sensor data.
제1항에 있어서,
상기 데이터베이스 서버는, 상기 센서 데이터의 일부를 MQTT 프로토콜을 이용한 구독 방식으로 수집하여 상기 시계열 데이터베이스에 저장하도록 구성된 구독부를 더 포함하는 노지용 스마트팜 제어 시스템.
The method of claim 1,
The database server further comprises a subscription unit configured to collect part of the sensor data in a subscription method using an MQTT protocol and store it in the time series database.
제2항에 있어서,
상기 데이터베이스 서버는, 상기 제어 데이터를 MQTT 프로토콜의 발행 방식으로 상기 게이트웨이 장치에 전송하도록 구성된 발행부를 더 포함하는 노지용 스마트팜 제어 시스템.
The method of claim 2,
The database server further comprises an issuing unit configured to transmit the control data to the gateway device in an MQTT protocol issuance method.
제1항에 있어서,
상기 하나 이상의 센서 노드 장치 각각은,
상기 몸체부의 표면에 구비되며 상기 통신 모듈 및 상기 센서 모듈에 전원을 공급하도록 구성된 태양광 충전 패널을 더 포함하는 노지용 스마트팜 제어 시스템.
The method of claim 1,
Each of the one or more sensor node devices,
Smart farm control system for a field, which is provided on the surface of the body and further comprises a solar charging panel configured to supply power to the communication module and the sensor module.
노지용 스마트팜 제어 방법으로서,
노지용 스마트팜 제어 시스템의 데이터베이스 서버가, 스마트팜의 미리 설정된 관리 지역에 위치한 하나 이상의 센서 노드 장치에 의해 수집된 센서 데이터를 상기 관리 지역에 상응하는 게이트웨이 장치로부터 수신하는 단계;
상기 데이터베이스 서버가, 상기 게이트웨이 장치로부터 수신된 상기 센서 데이터를 구독 방식으로 선택적으로 수집하여 상기 데이터베이스 서버의 시계열 데이터베이스에 저장하는 단계;
상기 노지용 스마트팜 제어 시스템의 웹 서비스 서버가, 스마트팜의 사용자의 사용자 장치로부터 상기 스마트팜의 관수 장치를 제어하기 위한 제어 데이터 및 작황에 관련된 사용자 입력을 수신하는 단계;
상기 노지용 스마트팜 제어 시스템의 분석 서버가, 상기 데이터베이스 서버에 저장된 상기 센서 데이터를 분석하여 상기 스마트팜의 사용자에게 제공되기 위한 분석 정보를 생성하는 단계; 및
상기 웹 서비스 서버가, 상기 분석 정보를 상기 사용자 장치에 제공하는 단계를 포함하되,
상기 하나 이상의 센서 노드 장치 각각은, 상기 센서 데이터를 획득하기 위한 하나 이상의 센서가 구비된 센서 모듈, 상기 게이트웨이 장치와의 통신을 수행하기 위한 통신 모듈, 및 저장 모듈을 수용하도록 구성된 몸체부를 포함하며,
상기 몸체부는 토양 내의 서로 상이한 깊이에 위치하는 복수 개의 층에 걸쳐 연장되도록 토양 내에 삽입되는 연장부를 포함하고,
상기 센서 데이터는, 상기 하나 이상의 센서에 의하여 상기 복수 개의 층에 대해 각각 독립적으로 측정된 센서 데이터들을 포함하며,
상기 센서 모듈은 가속도 센서를 포함하고,
상기 저장 모듈은 농작물의 생육 환경에 관련된 미리 설정된 조건에 대한 정보를 저장하도록 구성되며,
상기 분석 정보를 생성하는 단계는,
상기 분석 서버가, 상기 가속도 센서에 의해 측정된 가속도의 크기와 방향으로부터 상기 하나 이상의 센서 노드 장치가 지면에 대해 이루는 각도인 기울기를 산출하는 단계;
상기 분석 서버가, 기울기가 미리 설정된 각도 이상인 센서 노드 장치가 있을 경우 상기 기울기가 미리 설정된 각도 이상인 센서 노드 장치로부터 수신된 상기 센서 데이터를 오류 데이터로 결정하는 단계;
상기 분석 서버가, 상기 센서 노드 장치의 기울기를 이용하여 상기 오류 데이터에서 상기 복수 개의 층에 관련된 상기 센서 데이터 각각에 상응하는 감지 깊이를 보정하는 단계; 및
상기 분석 서버가, 상기 센서 데이터, 상기 제어 데이터 및 상기 사용자 입력의 조합에 의해 정의되는 데이터 레코드들을 군집화함으로써, 농작물의 생육에 관련된 조건 및 생육 결과물에 대한 예측값을 포함하는 작물 모델링 데이터를 생성하는 단계를 포함하되,
상기 작물 모델링 데이터를 생성하는 단계는 상기 감지 깊이가 보정된 상기 센서 데이터를 이용하여 수행되며,
상기 노지용 스마트팜 제어 방법은,
상기 하나 이상의 센서에 의해 측정된 상기 센서 데이터가 상기 미리 설정된 조건을 벗어나는 경우, 상기 노지용 스마트팜 제어 시스템이 상기 센서 노드 장치로부터 상기 센서 데이터의 조건 이탈에 관련된 정보를 수신하는 단계; 및
상기 노지용 스마트팜 제어 시스템이, 상기 센서 데이터의 조건 이탈에 관련된 정보를 상기 스마트팜의 사용자에게 통지하는 단계를 더 포함하는 노지용 스마트팜 제어 방법.
As a smart farm control method for the field,
Receiving, by a database server of a smart farm control system for a field, sensor data collected by one or more sensor node devices located in a preset management area of the smart farm from a gateway device corresponding to the management area;
Selectively collecting, by the database server, the sensor data received from the gateway device in a subscription manner and storing it in a time series database of the database server;
Receiving, by a web service server of the smart farm control system for the field, control data for controlling the irrigation device of the smart farm and a user input related to crop conditions from a user device of a user of the smart farm;
Generating, by an analysis server of the smart farm control system for the field, analysis information to be provided to a user of the smart farm by analyzing the sensor data stored in the database server; And
Including the step of the web service server, providing the analysis information to the user device,
Each of the one or more sensor node devices includes a sensor module equipped with one or more sensors for acquiring the sensor data, a communication module for performing communication with the gateway device, and a body portion configured to receive a storage module,
The body portion includes an extension portion inserted into the soil so as to extend over a plurality of layers located at different depths in the soil,
The sensor data includes sensor data independently measured for each of the plurality of layers by the one or more sensors,
The sensor module includes an acceleration sensor,
The storage module is configured to store information on preset conditions related to the growing environment of agricultural crops,
Generating the analysis information,
Calculating, by the analysis server, a slope, which is an angle made by the at least one sensor node device with respect to the ground, from the magnitude and direction of the acceleration measured by the acceleration sensor;
Determining, by the analysis server, the sensor data received from a sensor node device having a slope greater than or equal to a preset angle as error data when there is a sensor node device having a slope greater than or equal to a preset angle;
Correcting, by the analysis server, a detection depth corresponding to each of the sensor data related to the plurality of layers in the error data by using a slope of the sensor node device; And
The analysis server, by clustering data records defined by a combination of the sensor data, the control data, and the user input, generating crop modeling data including a predicted value for a condition related to the growth of a crop and a growth result. Including,
The step of generating the crop modeling data is performed using the sensor data whose detection depth is corrected,
The smart farm control method for the field,
When the sensor data measured by the at least one sensor exceeds the preset condition, the smart farm control system for the field receiving information related to the condition deviation of the sensor data from the sensor node device; And
The smart farm control method for a field further comprising the step of notifying, by the smart farm control system for the field, information related to a condition deviation of the sensor data to a user of the smart farm.
제5항에 있어서,
상기 시계열 데이터베이스에 저장하는 단계는, 상기 데이터베이스 서버가, 상기 센서 데이터의 일부를 MQTT 프로토콜을 이용한 구독 방식으로 수집하여 상기 시계열 데이터베이스에 저장하는 단계를 포함하는 노지용 스마트팜 제어 방법.
The method of claim 5,
The step of storing in the time series database comprises the step of collecting, by the database server, a part of the sensor data through a subscription method using an MQTT protocol and storing it in the time series database.
제6항에 있어서,
상기 데이터베이스 서버가, 상기 제어 데이터를 MQTT 프로토콜의 발행 방식으로 상기 게이트웨이 장치에 전송하는 단계를 더 포함하는 노지용 스마트팜 제어 방법.
The method of claim 6,
The method of controlling a smart farm for a field further comprising the step of, by the database server, transmitting the control data to the gateway device by issuing an MQTT protocol.
삭제delete 하드웨어와 결합되어 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 노지용 스마트팜 제어 방법을 실행하도록 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.A computer program stored in a computer-readable recording medium to execute the smart farm control method for a field according to any one of claims 5 to 7 in combination with hardware.
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