KR102269687B1 - System for smart farm management - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 스마트팜 운영 시스템에 관한 발명으로서, 특히 가상 농장을 구축하여 비용을 절감하고 각종 센서를 이용하여 서버를 이용한 온라인 상에서 시뮬레이션할 수 있는 스마트팜 운영 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a smart farm operating system, and more particularly, to a smart farm operating system that can reduce costs by building a virtual farm and simulate online using a server using various sensors.
기존의 스마트 농장은 실제로 농장을 조성하고 각종 센서들을 농장에 설치하여 그로부터 받은 측정값을 통해 특화된 기기를 이용하여 적절한 대책을 강구하는 방법을 써왔다.Existing smart farms have actually built a farm, installed various sensors on the farm, and took appropriate measures using specialized devices based on the measurement values received from the farm.
그러나 실제의 농장은 넓은 면적과 고비용을 요구하므로 제한적이고 제약적인 개발테스트와 관측 조건이 수반되는 비효율적인 시스템이었다. 나아가 작물 재배와 관리에 관한 교육 분야에서도 이러한 제약들 때문에 널리 활용되지 못하는 실정이었다.However, since the actual farm requires a large area and high cost, it was an inefficient system with limited and limited development testing and observation conditions. Furthermore, it was not widely used in the field of education on crop cultivation and management due to these limitations.
한편 종래의 기술인 대한민국 공개특허 제10-2020-0080015호의 "가상농장 경작 시스템 및 방법"은 가상농장에 관한 기술을 개시하고는 있으나, 이는 단순히 온라인 상에서 가상으로만 농장을 운영하는 시스템으로써, 실제 농장의 환경을 반영하는 센서를 전혀 이용하지 않아 비현실적이라는 문제점이 있었다.On the other hand, the "virtual farm cultivation system and method" of Korean Patent Laid-Open No. 10-2020-0080015, which is a prior art, discloses a technology related to a virtual farm, but this is a system that operates a farm only online virtual, and is a real farm There was a problem that it was unrealistic because it did not use a sensor that reflects the environment of
상기와 같은 문제를 해결하기 위하여, 본 발명은 실제 농장을 건설하지 않더라도 가상 농장을 통해 충분히 농장운영을 체험하고 교육받을 수 있도록 하는 스마트팜 운영 시스템을 제공하는데 목적이 있다.In order to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a smart farm operating system that allows users to sufficiently experience and receive education on farm operation through a virtual farm, even if they do not construct an actual farm.
나아가 본 발명의 목적은 이미 구축된 ICT(Information and Communications Technologies, 정보통신기술)를 이용하여 스마트 농장에 적극적으로 활용할 수 있는 스마트팜 운영 시스템을 제공하는데 목적이 있다.Furthermore, it is an object of the present invention to provide a smart farm operating system that can be actively utilized in smart farms using already established ICT (Information and Communications Technologies).
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 온도센서(S1), 습도센서(S2), 먼지센서(S3), CO2감지센서 및 조도센서를 포함한 센서들의 측정값을 수신하는 무선통신모듈(101); 상기 측정값을 디지털신호로 변환하는 AD 컨버터(103); 상기 무선통신모듈(101)을 통해 서버(200)로 상기 디지털신호를 송신하는 마이크로컨트롤유닛(105); 온풍기, 냉풍기, 가습기, 건조기, 급수기, 환풍기, LED 조명, 릴레이 및 비료공급기를 포함한 각종 기기를 제어하도록 하는 제어부(107); 및, 데이터베이스(400)로부터 작물의 종류에 따른 생육 조건에 관한 기준치 및, 질병 유무 또는 해충 유무 등의 현재 상태를 로딩하고, 상기 측정값을 사용자단말(300)의 화면에 출력하며, 상기 측정값이 기준치를 만족하는지 여부(S40a)와 현재 상태가 정상인지 여부(S40b)를 판단하고, 상기 기준치가 만족되지 않거나 현재 상태가 정상이 아닌 경우 푸시 알람을 전송하며, 사용자단말(300)로부터 제어신호를 수신하여 제어부(107)에 송신하는 서버(200);를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트팜 운영 시스템이 제공된다.In order to achieve the above object, the present invention provides a wireless communication module for receiving measurement values of sensors including a temperature sensor (S1), a humidity sensor (S2), a dust sensor (S3), a CO 2 sensor and an illuminance sensor ( 101); an
특히 여기서 상기 온도센서(S1)는, 원통형의 내주면에는 원통의 중심을 향해 연장되는 두 개의 평행한 제1 지지부(710)와 제2 지지부(720)를 슬라이딩핀(730)이 연결하고, 상기 제1 지지부(710)와 제2 지지부(720)의 반대편 내주면에는 끼움홀(744)이 형성되어 있는 비전도성의 원통형 하우징(700); 하층은 그래핀 박막층(741)이고 상층은 구리 박막층(742)으로 적층되고, 일단은 길이 방향으로 슬라이딩홀(731)이 형성되어 상기 슬라이딩핀(730)이 끼워지며, 타단은 상기 끼움홀(744)에 끼워져 하우징(700)의 외주면을 관통하여 돌출되는 직사각형의 이중층(740); 상기 하우징(700)의 상측 개구부를 덮고, 중심으로부터 수직하방으로 연장되는 전극핀(810)이 형성된 전도성의 덮개(800); 및, 상기 하우징(700)의 하측 개구부를 덮고, 상측으로 복수 개의 방열핀(910)이 형성되어 있는 방열판(900);을 포함하되, 상기 전극핀(810)과 상기 구리 박막층(742)이 소정간격 이격되되, 온도가 올라감에 따라 상기 구리 박막층(742)과 상기 그래핀 박막층(741)의 팽창율의 차이로 인하여 상기 이중층(740)이 상방으로 휘어져서 상기 구리 박막층(742)과 전극핀(810)이 전기적으로 접촉되는 것을 특징으로 한다.In particular, in the temperature sensor S1, a
상기와 같은 구성에 의하여 본 발명은, 실제 농장을 건설하지 않더라도 가상 농장을 통해 충분히 농장운영을 체험하고 교육받을 수 있으며, 비상상황 발생시 적절히 대응하도록 함으로써 적은 비용으로 농장 운영 전문가를 양성할 수 있는 유리한 효과가 있다.According to the configuration as described above, the present invention can sufficiently experience and receive farm operation through a virtual farm even without constructing an actual farm, and it is advantageous to train farm operation experts at a low cost by appropriately responding to emergency situations. It works.
나아가 이미 구축된 ICT(Information and Communications Technologies, 정보통신기술)를 이용하여 스마트 농장에 적극적으로 활용하고, 사용자가 직접 개발하도록 유도할 수 있는 유리한 효과가 있다.Furthermore, it has an advantageous effect that it can be actively used in smart farms using already established ICT (Information and Communications Technologies), and can induce users to develop them themselves.
도 1 및 도 2는 본 발명의 스마트팜 운영 방법을 구현하는 순서도 및 시스템 구성도이다.
도 3, 도 4 및 도 5a는 각각 본 발명의 스마트팜 운영 방법을 구현하는 시스템에서 사용하는 온도센서 중 하우징, 덮개 및 방열판을 나타낸 사시도이다.
도 5b는 본 발명의 스마트팜 운영 방법을 구현하는 시스템에서 사용하는 온도센서를 나타내는 미가열시의 종단면도이다.
도 5c는 본 발명의 스마트팜 운영 방법을 구현하는 시스템에서 사용하는 온도센서를 나타내는 가열시의 종단면도이다.
도 5d는 본 발명의 스마트팜 운영 방법을 구현하는 시스템에서 사용하는 온도센서를 나타내는 가열시의 폐회로를 구성하는 개념도이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 스마트팜 운영 방법을 구현할 때 사용자단말(30
도 6c는 본 발명의 스마트팜 운영 방법을 구현할 때 사용자단말(300)의 화면에 출력되는 센서들의 측정값과 푸시 알람을 나타내는 그림이다.1 and 2 are a flowchart and a system configuration diagram for implementing the smart farm operating method of the present invention.
3, 4 and 5A are perspective views showing a housing, a cover, and a heat sink among the temperature sensors used in the system for implementing the smart farm operation method of the present invention, respectively.
Figure 5b is a longitudinal cross-sectional view when not heated showing the temperature sensor used in the system for implementing the smart farm operating method of the present invention.
Figure 5c is a longitudinal cross-sectional view at the time of heating showing a temperature sensor used in a system implementing the smart farm operating method of the present invention.
Figure 5d is a conceptual diagram constituting a closed circuit at the time of heating showing the temperature sensor used in the system implementing the smart farm operating method of the present invention.
6a and 6b show the
6c is a diagram illustrating measurement values and push alarms of sensors output on the screen of the
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Since the present invention can have various changes and can have various embodiments, specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail. However, this is not intended to limit the present invention to a specific embodiment, it should be understood to include all modifications, equivalents and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.Terms such as first, second, etc. may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, a first component may be referred to as a second component, and similarly, a second component may also be referred to as a first component. and/or includes a combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.When a component is referred to as being “connected” or “connected” to another component, it is understood that the other component may be directly connected or connected to the other component, but other components may exist in between. it should be On the other hand, when it is said that a certain element is "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that no other element is present in the middle.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the present application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate that a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification exists, but one or more other features It should be understood that this does not preclude the existence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in a commonly used dictionary should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present application. does not
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. In describing the present invention, in order to facilitate the overall understanding, the same reference numerals are used for the same components in the drawings, and duplicate descriptions of the same components are omitted.
도 1 및 도 2는 본 발명의 스마트팜 운영 방법을 구현하는 순서도 및 시스템 구성도이다.1 and 2 are a flowchart and a system configuration diagram for implementing the smart farm operating method of the present invention.
먼저, 무선통신모듈(101)이 온도센서(S1), 습도센서(S2), 먼지센서(S3), CO2감지센서 및 조도센서를 포함한 센서들의 측정값을 수신하고 AD 컨버터(103)가 상기 측정값을 디지털신호로 변환한 후 마이크로컨트롤유닛(MCU)이 상기 무선통신모듈(101)을 통해 서버(200)로 상기 디지털신호를 송신하는 송수신단계(S10)를 진행한다.First, the
상기 무선통신모듈(101)은 플랫폼(100)의 일 구성요소로서, 센서들(S1, S2, S3)이 측정한 측정값을 무선 통신망을 통해 수집하여 서버(200)에 송신하고, 서버(200)로부터 각종 제어신호를 수신할 수 있다. 대표적으로 블루투스 통신이 좋다.The
상기 마이크로컨트롤유닛(105)은 집적 회로 안에 프로세서와 메모리, 입출력 버스 등의 최소한의 컴퓨팅 요소를 내장한 초소형 컨트롤러를 의미하고 플랫폼의 일 구성요소이다. The
좀더 구체적으로 시스템 구성도를 설명한다.A system configuration diagram will be described in more detail.
무선통신모듈은 온도센서(S1), 습도센서(S2), 먼지센서(S3), CO2감지센서 및 조도센서를 포함한 센서들의 측정값을 수신한다.The wireless communication module receives measurement values of sensors including a temperature sensor (S1), a humidity sensor (S2), a dust sensor (S3), a CO 2 sensor, and an illuminance sensor.
AD 컨버터는 상기 측정값을 디지털신호로 변환한다.The AD converter converts the measured value into a digital signal.
마이크로컨트롤유닛(105)은 상기 무선통신모듈(101)을 통해 서버(200)로 상기 디지털신호를 송신한다.The
제어부는 온풍기, 냉풍기, 가습기, 건조기, 급수기, 환풍기, LED 조명, 릴레이 및 비료공급기를 포함한 각종 기기를 제어한다.The control unit controls various devices including a hot air blower, a cold blower, a humidifier, a dryer, a water supply machine, a ventilator, an LED light, a relay, and a fertilizer feeder.
서버는 데이터베이스(400)로부터 작물의 종류에 따른 생육 조건에 관한 기준치 및, 질병 유무 또는 해충 유무 등의 현재 상태를 로딩하고, 상기 측정값을 사용자단말(300)의 화면에 출력하며, 상기 측정값이 기준치를 만족하는지 여부(S40a)와 현재 상태가 정상인지 여부(S40b)를 판단하고, 상기 기준치가 만족되지 않거나 현재 상태가 정상이 아닌 경우 푸시 알람을 전송하며, 사용자단말(300)로부터 제어신호를 수신하여 제어부(107)에 송신한다.The server loads the reference value regarding the growth condition according to the type of crop and the current state such as the presence or absence of disease or pest from the
도 3, 도 4 및 도 5a는 각각 본 발명의 스마트팜 운영 방법을 구현하는 시스템에서 사용하는 온도센서 중 하우징(700), 덮개(800) 및 방열판(900을 나타낸 사시도이다.3, 4 and 5A are perspective views showing the
본 발명의 상기 온도센서(S1)는, 원통형의 내주면에는 원통의 중심을 향해 연장되는 두 개의 평행한 제1 지지부(710)와 제2 지지부(720)를 슬라이딩핀(730)이 연결하고, 상기 제1 지지부(710)와 제2 지지부(720)의 반대편 내주면에는 끼움홀(744)이 형성되어 있는 비전도성의 원통형 하우징(700); 하층은 그래핀 박막층(741)이고 상층은 구리 박막층(742)으로 적층되고, 일단은 길이 방향으로 슬라이딩홀(731)이 형성되어 상기 슬라이딩핀(730)이 끼워지며, 타단은 상기 끼움홀(744)에 끼워져 하우징(700)의 외주면을 관통하여 돌출되는 직사각형의 이중층(740); 상기 하우징(700)의 상측 개구부를 덮고, 중심으로부터 수직하방으로 연장되는 전극핀(810)이 형성된 전도성의 덮개(800); 및, 상기 하우징(700)의 하측 개구부를 덮고, 상측으로 복수 개의 방열핀(910)이 형성되어 있는 방열판(900);을 포함한다.In the temperature sensor S1 of the present invention, a
특히 상기 전극핀(810)과 상기 구리 박막층(742)이 소정간격 이격되되, 온도가 올라감에 따라 상기 구리 박막층(742)과 상기 그래핀 박막층(741)의 팽창율의 차이로 인하여 상기 이중층(740)이 상방으로 휘어져 상기 구리 박막층(742)과 전극핀(810)이 전기적으로 접촉되는 것을 특징으로 한다.In particular, the
한편 상기 이중층(740)이 가열에 의하여 상방으로 휘어지면 상기 슬라이딩홀(731)을 따라 슬라이딩핀(730)이 전후로 이동하게 되어 휘어짐을 방해하지 않는다.On the other hand, when the
한편 상기 이중층(740)의 타단에는 보조홀(733)이 형성되어 전선을 용이하게 솔더링하게 한다.Meanwhile, an
한편 상기 방열판(900은 열전도성이 좋은 재료가 바람직하며 방열핀을 더 구비하여 상방의 이중층(740)으로 발열이 잘 되도록 함이 좋다.On the other hand, the
도 5b는 본 발명의 스마트팜 운영 방법을 구현하는 시스템에서 사용하는 온도센서를 나타내는 미가열시의 종단면도이다.Figure 5b is a longitudinal cross-sectional view when not heated showing the temperature sensor used in the system for implementing the smart farm operating method of the present invention.
평상시의 25℃ 정도의 실온에서는 이중층(740)이 팽창하지 않고 수평이 되어 전극핀(810)과 구리 박막층(742)이 전기적으로 접촉하지 않는 상태이다. 덮개(800)는 전도성이다.At a normal room temperature of about 25° C., the
도 5c는 본 발명의 스마트팜 운영 방법을 구현하는 시스템에서 사용하는 온도센서를 나타내는 가열시의 종단면도이다.Figure 5c is a longitudinal cross-sectional view at the time of heating showing a temperature sensor used in a system for implementing the smart farm operating method of the present invention.
도 5b와는 달리, 온도가 올라감에 따라 이중층(740)은 팽창율의 차이에 따라 위로 휘기 시작한다. 이는 그래핀 박막층(741)이 온도가 올라감에 따라 수축하고, 구리 박막층(742)은 온도가 올라감에 따라 팽창하는 성질을 이용한 것이다. 따라서 휘어지면서 전극핀(810)에 구리 박막층(742)이 전기적으로 접촉할 수 있게 된다.Unlike FIG. 5B , as the temperature increases, the
도 5d는 본 발명의 스마트팜 운영 방법을 구현하는 시스템에서 사용하는 온도센서를 나타내는 가열시의 폐회로를 구성하는 개념도이다.Figure 5d is a conceptual diagram constituting a closed circuit at the time of heating showing the temperature sensor used in the system for implementing the smart farm operating method of the present invention.
도 5c에서처럼 전극핀(810)에 구리 박막층(742)이 전기적으로 접촉하면 폐회로가 구성되어 전원의 전류가 흐르게 되고 전류계가 반응하여 일정 온도 이상으로 가열되었음을 감지할 수 있다.When the copper
다시 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 다음단계를 설명한다.Referring again to Figs. 1 and 2, the next step of the present invention will be described.
다음으로, 서버(200)가 데이터베이스(400)로부터 작물의 종류에 따른 생육 조건에 관한 기준치 및, 질병 유무 또는 해충 유무 등의 현재 상태를 로딩하는 로딩단계(S20)를 진행한다.Next, the
작물마다 생육 조건이 다르므로 데이터베이스(400)에 미리 저장해둔다. Since the growth conditions are different for each crop, it is stored in advance in the
일조량의 경우 광도에 따라 양지식물, 반음지식물, 음지식물로 분류되므로 대상 작물에 따라 일조량의 기준치를 달리한다. 직사광선을 좋아하는 식물은 소나무, 느티나무, 감나무, 소철 등이고, 음지를 좋아하는 식물은 주목, 관음죽, 벤자민, 고무나무, 동양란 등이다. 또한 각 작물의 광포화점을 알아보면, 수박은 80Klux, 토마토는 70Klux, 오이는 55Klux, 호박은 45Klux, 배추는 40Klux, 피망은 30Klux, 상추는 25Klux이다.In the case of sunlight, it is classified as a sunny plant, a semi-shade plant, and a shade plant according to the light intensity, so the standard value of the amount of sunlight is different depending on the target crop. Plants that like direct sunlight are pine, zelkova, persimmon, and cycad, and plants that like shade are yew, guaneum porridge, benjamin, rubber tree, and orchid orchid. Also, if we look at the light saturation point of each crop, it is 80Klux for watermelon, 70Klux for tomato, 55Klux for cucumber, 45Klux for pumpkin, 40Klux for Chinese cabbage, 30Klux for bell pepper, and 25Klux for lettuce.
또한 온도에 따라 열대성 식물, 온대성 식물, 한대성 식물로 나뉘는데, 열대성 식물은 25~30℃, 온대성 식물은 15~25℃, 한대성 식물은 10~20℃를 기준치로 삼는다.In addition, according to the temperature, it is divided into tropical plants, temperate plants, and cold-tropical plants. For tropical plants, 25-30℃, temperate plants 15-25℃, and cold-tropic plants 10-20℃ are used as standard values.
또한 습도에 따라 수생식물, 습생식물, 중생식물, 건생식물이 있다. 나아가 토양의 성질에 따라 배양토, 부엽토, 마사토, 펄라이트, 피트모스 등이 있다.Also, depending on the humidity, there are aquatic plants, wet plants, metaphysical plants, and dry plants. Furthermore, depending on the nature of the soil, there are cultivated soil, humus soil, masa soil, perlite, peat moss, and the like.
또한 이산화탄소의 농도는 일반적으로 1000~1500ppm 정도로서, 과채류 500~1500ppm, 엽채류 1500~2000ppm, 근채류 1000~3000ppm 이 적절하며, 이중에서도 오이, 가지류는 800~1500ppm, 토마토, 딸기류는 500~800ppm 이 적절하다.Also, the concentration of carbon dioxide is generally around 1000~1500ppm, and 500~1500ppm of fruits and vegetables, 1500~2000ppm of leafy vegetables, and 1000~3000ppm of root vegetables are appropriate. Do.
또한 비료에 따라 질소, 인산, 칼륨 등이 있는데 관엽식물은 잎을 잘 키우는 것이 중요하므로 질소 성분이 높은 비료를 사용해야 한다. 한편 개화나 결실에 중요한 성분은 인산이다. 또한 뿌리, 줄기를 튼튼하게 하는 성분은 칼륨이다. In addition, there are nitrogen, phosphoric acid, potassium, etc. depending on the fertilizer, and it is important to grow leaves well for houseplants, so fertilizers with high nitrogen content should be used. On the other hand, an important component for flowering or fruiting is phosphoric acid. In addition, the ingredient that strengthens the roots and stems is potassium.
나아가 병충해도 고려해야 하는데 잎뎀현상, 탄저병, 무름병, 흰가루병 등이 있다. 무슨 병인지에 따라 그에 맞는 농약을 사용해야 한다. 잎뎀현상은 강한 햇빛때문에 잎이 갈색이나 검은색으로 변하는데 직사광선을 피하기 위해 적절히 햇빛을 가려주어야 한다. 탄저병은 갈색반점이 잎 일부분에 나타나고 죽은 부분은 회백색이 되는 병으로서 높은 습도가 원인이다. 방제가 어려우므로 예방이 중요하다. 무름병은 통풍이 나타져서 나타나는 병으로 무성한 잎을 적절히 잘라주어야 한다. 흰가루병은 잎 표면에 밀가루를 뿌린 현상인데 곰팡이 제거를 위해 통풍을 잘 시켜주어야 한다.Furthermore, diseases and pests must be considered, and there are leaf demise, anthrax, soft blight, and powdery mildew. Depending on the disease, the appropriate pesticide should be used. In the case of leaf loss, the leaves turn brown or black due to strong sunlight. In order to avoid direct sunlight, it is necessary to properly shade the sunlight. Anthrax is a disease in which brown spots appear on a part of the leaf and the dead part turns grayish-white, which is caused by high humidity. Prevention is important because it is difficult to control. Soft blight is a disease that appears due to gout, and the lush leaves must be appropriately cut. Powdery mildew is a phenomenon in which flour is sprinkled on the surface of the leaves, and good ventilation is required to remove mold.
또한 해충으로는 응애, 깍지벌레, 잎말이나방, 진딧물 등이 있는데, 적절한 농약살포가 필요하다.In addition, there are mites, mealybugs, leaf moths, and aphids as pests, and appropriate pesticide spraying is required.
계절별로 물을 주는 시간을 달리해야 한다.Watering times should vary according to the season.
상기와 같은 생육조건을 대상 작물에 따라 미리 데이터베이스(400)에 저장해두고 대상 작물이 선택됨에 따라 생육조건의 기준치에 맞는지를 관리 감시한다. 나아가 질병 유무 또는 해충 유무 등의 현재 상태를 저장해두고, 랜덤하게 질병 발생, 해충 발생 등의 이벤트를 발생시켜 적절한 대응을 할 수 있는 시뮬레이션을 수행하도록 하는 것이 좋다.The growth conditions as described above are stored in the
다음으로, 서버(200)가 상기 측정값을 사용자단말(300)의 화면에 출력하는 출력단계(S30)를 진행한다.Next, the
사용자단말(300)은 가상 농장을 관리하고자 하는 사용자가 사용하는 단말로서 스마트폰, 랩탑 등이 될 수 있다.The
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 스마트팜 운영 방법을 구현할 때 사용자단말(300)의 화면에 출력되는 대시보드들이다.6A and 6B are dashboards output on the screen of the
각 센서들의 측정값이 센서노드별로 대시보드 형태나 그래프로 사용자단말(300)에 직관적으로 보여진다.The measured values of each sensor are intuitively displayed on the
도 6c는 본 발명의 스마트팜 운영 방법을 구현할 때 사용자단말(300)의 화면에 출력되는 센서들의 측정값과 푸시 알람을 나타내는 그림이다.6c is a diagram illustrating measurement values and push alarms of sensors output on the screen of the
다음으로, 서버(200)가 상기 측정값이 기준치를 만족하는지 여부와 현재 상태가 정상인지 여부를 판단하는 판단단계(S40)를 진행한다.Next, the
상술한 대로 기준치는 대상 작물마다 다르다. 현재 상태는 작물의 현재 병 유무, 해충 유무 등을 랜덤하게 로딩했을 때, 특별한 이상이 있는지 여부를 서버(200)가 판단한다.As described above, the reference value is different for each target crop. The
다음으로, 상기 기준치가 만족되지 않거나 현재 상태가 정상이 아닌 경우 서버(200)가 푸시 알람을 전송하는 알람단계(S50)를 진행한다. 스마트폰의 경우 푸시 알람 서비스를 제공하므로 이상이 발견된 경우 사용자에게 즉시 알려줌이 좋다. 본 발명의 서버(200)는 푸시 알람 서버를 포함한다.Next, when the reference value is not satisfied or the current state is not normal, the
다음으로, 서버(200)가 사용자단말(300)로부터 제어신호를 수신하여 제어부(107)에 송신함으로써 상기 제어부(107)가 온풍기, 냉풍기, 가습기, 건조기, 급수기, 환풍기, LED 조명, 릴레이 및 비료공급기를 포함한 각종 기기를 제어하도록 하는 제어단계(S60)를 진행한다.Next, the
나아가 센서들의 측정값을 사용자가 직접 수정하도록 하는 단계(S70)를 진행하는 것도 좋다.Furthermore, it is also good to proceed with the step (S70) of allowing the user to directly correct the measured values of the sensors.
사용자는 사용자단말(300)의 화면터치 등을 통해 기준치나 현재 상태에 맞게 적절한 대응을 할 수 있다. 즉 온도가 낮은 경우 온풍기를 작동하도록 제어신호를 송출할 수 있다. 습도가 낮으면 가습기, 미세먼지가 많으면 환풍기, 조도가 낮으면 LED 조명, 특정 영양분이 적으면 비료공급기 등을 가동할 수 있다. 이는 무선 통신을 통해 서버(200)를 거쳐 본 발명의 플랫폼(100)의 제어부(107)를 통해 각종 기기를 제어함이 좋다. 제어부(107)는 MCU에 의해 제어되는 모터 제어칩과 같은 기기 제어장치를 가르키는 구성요소이다.The user may respond appropriately to the reference value or the current state by touching the screen of the
본 발명에 의하면 실제 농장을 건설하지 않더라도 가상 농장을 통해 충분히 농장운영을 체험하고 교육받을 수 있으며, 비상상황 발생시 적절히 대응하도록 함으로써 적은 비용으로 농장 운영 전문가를 양성할 수 있는 유리한 효과가 있다.According to the present invention, even if the actual farm is not built, it is possible to sufficiently experience and educate the farm operation through the virtual farm, and there is an advantageous effect of cultivating farm operation experts at a low cost by appropriately responding to an emergency situation.
나아가 이미 구축된 ICT(Information and Communications Technologies, 정보통신기술)를 이용하여 스마트 농장에 적극적으로 활용하고, 사용자가 직접 개발하도록 유도할 수 있는 유리한 효과가 있다.Furthermore, it has an advantageous effect that it can be actively used in smart farms using already established ICT (Information and Communications Technologies), and can induce users to develop them themselves.
100: 플랫폼
101: 무선통신모듈
103: AD 컨버터
105: 마이크로컨트롤유닛
107: 제어부
200: 서버
300: 사용자단말
400: 데이터베이스
700: 하우징
710: 제1 지지부
720: 제2 지지부
730: 슬라이딩핀
731: 슬라이딩홀
740: 이중층
744: 끼움홀
741: 그래핀 박막층
742: 구리 박막층
800: 덮개
810: 전극핀
900: 방열판
910: 방열핀100: platform
101: wireless communication module
103: AD converter
105: micro control unit
107: control unit
200: server
300: user terminal
400: database
700: housing
710: first support
720: second support
730: sliding pin
731: sliding hole
740: double layer
744: fitting hole
741: graphene thin film layer
742: copper thin film layer
800: cover
810: electrode pin
900: heat sink
910: heat sink fin
Claims (2)
상기 측정값을 디지털신호로 변환하는 AD 컨버터(103);
상기 무선통신모듈(101)을 통해 서버(200)로 상기 디지털신호를 송신하는 마이크로컨트롤유닛(105);
온풍기, 냉풍기, 가습기, 건조기, 급수기, 환풍기, LED 조명, 릴레이 및 비료공급기를 포함한 각종 기기를 제어하도록 하는 제어부(107); 및,
데이터베이스(400)로부터 작물의 종류에 따른 생육 조건에 관한 기준치 및, 질병 유무 또는 해충 유무 등의 현재 상태를 로딩하고, 상기 측정값을 사용자단말(300)의 화면에 출력하며, 상기 측정값이 기준치를 만족하는지 여부(S40a)와 현재 상태가 정상인지 여부(S40b)를 판단하고, 상기 기준치가 만족되지 않거나 현재 상태가 정상이 아닌 경우 푸시 알람을 전송하며, 사용자단말(300)로부터 제어신호를 수신하여 제어부(107)에 송신하는 서버(200);를 포함하되,
상기 온도센서(S1)는,
원통형의 내주면에는 원통의 중심을 향해 연장되는 두 개의 평행한 제1 지지부(710)와 제2 지지부(720)를 슬라이딩핀(730)이 연결하고, 상기 제1 지지부(710)와 제2 지지부(720)의 반대편 내주면에는 끼움홀(744)이 형성되어 있는 비전도성의 원통형 하우징(700);
하층은 그래핀 박막층(741)이고 상층은 구리 박막층(742)으로 적층되고, 일단은 길이 방향으로 슬라이딩홀(731)이 형성되어 상기 슬라이딩핀(730)이 끼워지며, 타단은 상기 끼움홀(744)에 끼워져 하우징(700)의 외주면을 관통하여 돌출되고 전선이 솔더링되는 보조홀(733)이 형성된 직사각형의 이중층(740);
상기 하우징(700)의 상측 개구부를 덮고, 중심으로부터 수직하방으로 연장되는 전극핀(810)이 형성된 전도성의 덮개(800); 및,
상기 하우징(700)의 하측 개구부를 덮고, 상측으로 복수 개의 방열핀(910)이 형성되어 있는 방열판(900);을 포함하되,
상기 전극핀(810)과 상기 구리 박막층(742)이 소정간격 이격되되, 온도가 올라감에 따라 팽창하는 상기 구리 박막층(742)과 온도가 올라감에 따라 수축하는 상기 그래핀 박막층(741)의 팽창율의 차이로 인하여 상기 이중층(740)의 중심부가 상방으로 휘어짐과 동시에, 상기 슬라이딩홀(731)을 따라 슬라이딩핀(730)이 이동하게 되어 상기 구리 박막층(742)의 중심부와 상기 하방으로 연장되는 전극핀(810)이 전기적으로 접촉되는 것을 특징으로 하는 스마트팜 운영 시스템.
a wireless communication module 101 for receiving measurement values of sensors including a temperature sensor (S1), a humidity sensor (S2), a dust sensor (S3), a CO 2 sensor and an illuminance sensor;
an AD converter 103 converting the measured value into a digital signal;
a microcontroller unit (105) for transmitting the digital signal to the server (200) through the wireless communication module (101);
a control unit 107 for controlling various devices including a hot air blower, a cold blower, a humidifier, a dryer, a water supply machine, a ventilator, an LED light, a relay, and a fertilizer feeder; and;
The reference value regarding the growth condition according to the type of crop and the current state such as the presence or absence of disease or pest is loaded from the database 400, and the measured value is output to the screen of the user terminal 300, and the measured value is the reference value It is determined whether or not (S40a) and whether the current state is normal (S40b), and if the reference value is not satisfied or the current state is not normal, a push alarm is transmitted, and a control signal is received from the user terminal 300 and the server 200 for transmitting to the control unit 107;
The temperature sensor (S1),
A sliding pin 730 connects two parallel first and second support parts 710 and 720 extending toward the center of the cylinder to the inner peripheral surface of the cylinder, and the first support 710 and the second support part ( 720) on the opposite inner circumferential surface of the non-conductive cylindrical housing 700 having a fitting hole 744 formed;
The lower layer is a graphene thin film layer 741 and the upper layer is laminated with a copper thin film layer 742 , one end of which is formed with a sliding hole 731 in the longitudinal direction to insert the sliding pin 730 , and the other end is the fitting hole 744 . ) inserted into the rectangular double layer 740 protruding through the outer circumferential surface of the housing 700 and formed with an auxiliary hole 733 to which wires are soldered;
a conductive cover 800 covering the upper opening of the housing 700 and having electrode pins 810 extending vertically downward from the center; and;
A heat sink 900 covering the lower opening of the housing 700 and having a plurality of heat dissipation fins 910 formed thereon;
The electrode fin 810 and the copper thin film layer 742 are spaced apart by a predetermined distance, and the expansion rate of the copper thin film layer 742 that expands as the temperature rises and the graphene thin film layer 741 contracts as the temperature rises Due to the difference, the center of the double layer 740 is bent upward, and at the same time, the sliding pin 730 moves along the sliding hole 731 , so that the electrode pin extends downward from the center of the copper thin film layer 742 . (810) Smart farm operating system, characterized in that the electrical contact.
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