KR102309932B1 - 스마트 온실의 환경제어 방법, 장치 및 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 스마트 온실의 환경제어 방법 및 장치에 관한 것으로, 복수의 온실 내에 임시로 설치된 임시 센서에 의해 획득된 임시 센싱데이터를 수집하는 단계, 임시 센싱데이터의 평균값을 산출하고, 평균값을 기반으로 대표 온실을 설정하는 단계, 대표 온실과 그룹핑될 적어도 하나의 온실을 선택하여 그룹을 설정하는 단계, 그룹에 포함된 복수의 온실을 각각 제어하기 위한 제어모델을 구축하는 단계 및 대표 온실에 설치된 대표 센서에 의해 획득된 대표 센싱데이터와 제어모델을 기반으로 그룹에 포함된 복수의 온실을 각각 제어하는 단계를 포함하며, 다른 실시 예로도 적용이 가능하다.

Description

스마트 온실의 환경제어 방법, 장치 및 시스템{Method, Apparatus and System for Environment Controlling of Smart Greenhouse}
본 발명은 스마트 온실의 환경제어 방법, 장치 및 시스템에 관한 것이다.
온실을 기반으로 하는 식량 및 특용 작물 재배 농업은 전 세계의 농업 생산 환경의 주 재배 시스템에 되었으며, IoT(internet of things) 기술과의 융합을 통한 스마트 온실 혹은 스마트 팜과 같은 새로운 첨단 재배 시스템으로의 도약을 위해 다방면으로 연구되고 있다. 이와 같은, 현재 대부분의 첨단 재배 시스템은, 온실 내부의 온도, 습도, 햇빛의 차단 제어를 수행하는데 치중하고 있다.
특히, 현재는 온도 센서, 습도 센서 등 작물의 생육과 관련된 센서들을 복수의 온실 각각에 구비함으로써 센서 설치 비용이 높아지는 문제점이 발생한다.
이러한 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 실시 예들은 복수개의 온실을 그룹핑하여 각 그룹의 대표 온실을 설정하고, 대표 온실에만 적어도 하나의 센서를 설치하여 대표 온실에 설치된 센서로부터 획득된 센싱데이터를 기반으로 해당 그룹에 포함된 복수의 온실 내부의 환경을 제어할 수 있는 스마트 온실의 환경제어 방법, 장치 및 시스템을 제공하는 것이다.
아울러, 본 발명의 실시 예들은 대표 온실에 설치된 센서로부터 획득된 센싱데이터를 기반으로 해당 그룹에 포함된 다른 온실들의 편차를 산출하여 다른 온실들의 내부 환경을 개별적으로 제어할 수 있는 스마트 온실의 환경제어 방법, 장치 및 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 스마트 온실의 환경제어 방법은, 복수의 온실 내에 임시로 설치된 임시 센서에 의해 획득된 임시 센싱데이터를 수집하는 단계, 상기 임시 센싱데이터의 평균값을 산출하고, 상기 평균값을 기반으로 대표 온실을 설정하는 단계, 상기 대표 온실과 그룹핑될 적어도 하나의 온실을 선택하여 그룹을 설정하는 단계, 상기 그룹에 포함된 복수의 온실을 각각 제어하기 위한 제어모델을 구축하는 단계 및 상기 대표 온실에 설치된 대표 센서에 의해 획득된 대표 센싱데이터와 상기 제어모델을 기반으로 상기 그룹에 포함된 복수의 온실을 각각 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 임시 센싱데이터를 수집하는 단계 이전에, 상기 복수의 온실의 위치를 기반으로 1차 그룹화를 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 대표 온실을 설정하는 단계는, 상기 1차 그룹화에 의해 생성된 제1 그룹에 포함된 복수의 온실과 관련된 임시 센싱데이터에 대한 평균값을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 평균값을 산출하는 단계 이후에, 상기 제1 그룹에 포함된 온실과 관련된 임시 센싱데이터 중에서 상기 평균값과의 차이가 가장 작은 임시 센싱데이터를 확인하는 단계 및 상기 확인된 임시 센싱데이터와 관련된 온실을 상기 대표 온실로 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 그룹을 설정하는 단계는, 상기 제1 그룹에 포함된 온실과 관련된 임시 센싱데이터와 상기 평균값의 편차값을 산출하는 단계, 상기 편차값이 임계값 이상인 임시 센싱데이터를 확인하는 단계 및 상기 확인된 임시 센싱데이터와 관련된 온실을 상기 제1 그룹에서 제외하는 2차 그룹화를 통해 제2 그룹을 설정하는 단계인 것을 특징으로 한다.
또한, 제어모델을 구축하는 단계 이후에, 상기 임시 센서의 철거여부를 확인하는 단계 및 상기 임시 센서의 철거 후, 상기 대표 온실에 상기 대표 센서의 설치여부를 통해 상기 제어모델의 구축완료여부를 확인하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 제어모델을 구축하는 단계는 임시 센싱데이터에 해당하는 변수, 상기 온실의 위치에 대한 위치정보를 포함하는 온실별 특징 관련변수 및 각 온실의 내부 환경에 대한 제어목표값을 이용하여 상기 제어모델을 구축하는 단계인 것을 특징으로 한다.
아울러, 본 발명의 실시 예에 따른 스마트 온실의 환경제어를 수행하는 장치는, 복수의 온실 내에 설치된 센서와 통신을 수행하는 통신부 및 상기 복수의 온실 내에 임시로 설치된 임시 센서에 의해 획득된 임시 센싱데이터의 평균값을 기반으로 대표 온실을 설정하고, 상기 대표 온실과 그룹핑될 적어도 하나의 온실을 선택하여 그룹을 설정하고, 상기 그룹에 포함된 복수의 온실을 각각 제어하기 위한 제어모델을 구축하여 상기 대표 온실에 설치된 대표 센서에 의해 획득된 대표 센싱데이터와 상기 제어모델을 기반으로 상기 그룹에 포함된 복수의 온실을 각각 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 제어부는, 상기 복수의 온실의 위치를 기반으로 1차 그룹화를 수행하는 것을 특징으로 한다.
또한, 제어부는, 상기 1차 그룹화에 의해 생성된 제1 그룹에 포함된 복수의 온실과 관련된 임시 센싱데이터에 대한 평균값을 산출하는 것을 특징으로 한다.
또한, 제어부는, 상기 제1 그룹에 포함된 온실과 관련된 임시 센싱데이터 중에서 상기 평균값과의 차이가 가장 작은 임시 센싱데이터와 관련된 온실을 상기 대표 온실로 설정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 제어부는, 상기 제1 그룹에 포함된 온실과 관련된 임시 센싱데이터와 상기 평균값의 편차값을 산출하고, 상기 편차값이 임계값 이상인 임시 센싱데이터와 관련된 온실을 상기 제1 그룹에서 제외하는 2차 그룹화를 통해 제2 그룹을 설정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 제어부는, 상기 임시 센서의 철거 여부를 확인하고, 상기 임시 센서의 철거 후 상기 대표 온실에 상기 대표 센서의 설치여부를 통해 상기 제어모델의 구축완료여부를 확인하는 것을 특징으로 한다.
또한, 제어부는, 상기 임시 센싱데이터에 해당하는 변수, 상기 온실의 위치에 대한 위치정보를 포함하는 온실별 특징 관련변수 및 각 온실의 내부 환경에 대한 제어목표값을 이용하여 상기 제어모델을 구축하는 것을 특징으로 한다.
아울러, 본 발명의 실시 예에 따른 스마트 온실의 환경제어를 수행하는 시스템은, 온실 내부에 설치되어 센싱데이터를 획득하는 적어도 하나의 센서를 포함하는 센싱장치, 상기 온실 내에 임시로 설치된 임시 센서에 의해 획득된 임시 센싱데이터의 평균값을 기반으로 대표 온실을 설정하고, 상기 대표 온실과 그룹핑될 적어도 하나의 온실을 선택하여 그룹을 설정하고, 상기 그룹에 포함된 복수의 온실을 각각 제어하기 위한 제어모델을 구축하여 상기 대표 온실에 설치된 대표 센서에 의해 획득된 대표 센싱데이터와 상기 제어모델을 기반으로 상기 그룹에 포함된 복수의 온실을 각각 제어하는 전자장치 및 상기 전자장치의 제어에 따라 상기 온실 내부의 환경 조건을 변경하는 구동장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 스마트 온실의 환경제어 방법, 장치 및 시스템은, 근접하여 설치된 온실 단지에서 복수개의 온실을 그룹핑하여 각 그룹의 대표 온실을 설정하고, 대표 온실에만 적어도 하나의 센서를 설치하여 대표 온실에 설치된 센서로부터 획득된 센싱데이터를 기반으로 해당 그룹에 포함된 복수의 온실 내부의 환경을 제어함으로써, 센서 설치 비용을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 스마트 온실의 환경제어 방법, 장치 및 시스템은, 대표 온실에 설치된 센서로부터 획득된 센싱데이터를 기반으로 해당 그룹에 포함된 다른 온실들의 편차를 산출하여 다른 온실들의 내부 환경을 개별적으로 제어함으로써, 해당 그룹에 포함된 서로 다른 온실마다 상이한 외부 환경에 대응되는 제어를 수행할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 스마트 온실의 환경제어를 수행하기 위한 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 스마트 온실의 환경제어를 수행하는 전자장치의 주요 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 스마트 온실의 환경제어를 위한 제어모델을 구축하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 스마트 온실의 환경제어를 위해 온실의 그룹핑을 수행하는 방법을 설명하기 위한 예시이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 스마트 온실의 환경제어를 수행하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략할 수 있고, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, “또는”, “적어도 하나” 등의 표현은 함께 나열된 단어들 중 하나를 나타내거나, 또는 둘 이상의 조합을 나타낼 수 있다. 예를 들어, “A 또는 B”, “A 및 B 중 적어도 하나”는 A 또는 B 중 하나만을 포함할 수 있고, A와 B를 모두 포함할 수도 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 스마트 온실의 환경제어를 수행하기 위한 시스템을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 시스템(10)은 센싱장치(100), 전자장치(200) 및 구동장치(300)를 포함한다.
센싱장치(100)는 온도 센서, 습도 센서, 조명 센서 등을 포함할 수 있다. 센싱장치(100)는 전자장치(200)에서 온실을 제어하기 위한 제어모델을 구축하기 이전까지 온실 내부에 임시적으로 설치되어 온실 내부의 환경 조건에 대한 임시 센싱데이터를 획득하는 임시 센서를 포함한다. 또한, 센싱장치(100)는 전자장치(200)에서 제어모델을 구축한 이후에, 임시 센서가 온실에서 철거된 후 대표 온실에 대표적으로 설치되어 온실 내부의 환경 조건에 대한 대표 센싱데이터를 획득하는 대표 센서를 포함한다. 센싱장치(100)는 온실 내부의 환경 조건에 대한 센싱데이터를 획득하여 전자장치(200)로 전송한다. 이를 위해, 센싱장치(100)는 전자장치(200)와 유선 통신 또는 무선 통신을 수행할 수 있다.
전자장치(200)는 임시 센서에서 획득된 임시 센싱데이터의 평균값을 기반으로 대표 온실을 설정하고, 대표 온실과 그룹핑될 적어도 하나의 온실을 선택하여 그룹을 설정한다. 전자장치(200)는 그룹에 포함된 복수의 온실을 각각 제어하기 위한 제어모델을 구축하고, 대표 센서에 의해 획득된 대표 센싱데이터와 제어모델을 기반으로 그룹에 포함된 복수의 온실을 각각 제어한다. 이에 따른, 전자장치(200)는 하기의 도 2를 이용하여 구체적으로 설명하기로 한다. 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 스마트 온실의 환경제어를 수행하는 전자장치의 주요 구성을 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 전자장치(200)는 통신부(210), 입력부(220), 표시부(230), 메모리(240) 및 제어부(250)를 포함한다.
통신부(210)는 센싱장치(100), 구동장치(300) 및 기상청 등과 관련된 외부서버(미도시)와의 통신을 수행한다. 이를 위해, 통신부(210)는 5G(5th generation), LTE(long term evolution), LTE-A(long term evolution-advanced), WiFi(wireless fidelity), 블루투스(bluetooth), BLE(bluetooth low energy) 및 NFC(near field communication) 등의 무선 통신 및 USB(universal serial bus) Cable 등의 유선 통신을 수행할 수 있다.
입력부(220)는 전자장치(200)의 사용자(예컨대, 온실을 관리하는 관리자) 입력에 대응하여 입력 데이터를 발생시킨다. 입력부(220)는 적어도 하나의 입력수단을 포함한다. 입력부(220)는 키패드(key pad), 돔 스위치(dome switch), 터치 패널(touch panel), 터치 키(touch key) 및 버튼(button)을 포함한다.
표시부(230)는 전자장치(200)의 동작에 따른 출력 데이터를 출력한다. 이를 위해, 표시부(230)는 액정 디스플레이(LCD; liquid crystal display), 발광 다이오드(LED; light emitting diode) 디스플레이, 유기 발광 다이오드(OLED; organic LED) 디스플레이, 마이크로 전자기계 시스템(MEMS; micro electro mechanical systems) 디스플레이 및 전자 종이(electronic paper) 디스플레이를 포함할 수 있다. 표시부(230)는 입력부(220)와 결합되어 터치 스크린(touch screen)으로 구현될 수 있다.
메모리(240)는 전자장치(200)의 동작 프로그램들을 저장한다. 특히, 메모리(240)는 복수개의 온실이 설치된 위치가 표시된 지도 데이터를 저장할 수 있고, 제어부(250)에 의해 설정된 그룹, 각 그룹에 포함된 온실에 대한 정보(예컨대, 온실 내부의 면적, 온실 내부의 높이 등)를 저장할 수 있다. 또한, 메모리(240)는 온실에서 재배 중인 작물에 대한 최적의 생육 조건을 저장하고, 각 그룹에 포함된 온실 내부의 환경 조건을 제어하기 위한 제어모델을 저장할 수 있다.
첫 번째로, 제어부(250)는 작물을 재배 중인 온실 내부의 환경 조건을 제어하기 위한 제어모델을 구축할 수 있다. 보다 구체적으로, 제어부(250)는 복수의 온실 각각에 센싱장치(100) 예컨대, 임시 센서가 설치되면, 복수의 온실이 설치된 위치를 기반으로 1차 그룹화를 수행한다. 제어부(250)는 입력부(220)로부터 수신된 선택신호에 따라 관리자가 관리 중인 복수의 온실을 A그룹 및 B그룹으로 생성할 수 있다. 제어부(250)는 A그룹에 포함된 온실들에 설치된 임시 센서들로부터 임시 센싱데이터를 수집하고, B그룹에 포함된 온실들에 설치된 임시 센서들로부터 임시 센싱 데이터를 수집한다. 또한, 제어부(250)는 임시 센싱데이터 수집 시 온실 외부의 환경 조건을 확인할 수 있다. 이를 위해, 제어부(250)는 기상청 등의 외부서버(미도시)로부터 온실 외부의 환경 조건을 확인할 수 있다. 이때, 온실 외부의 환경 조건은 풍향, 풍속, 광량, 온도, 강수량, 적설량 등일 수 있다.
제어부(250)는 각 그룹별로 임시 센싱데이터의 평균값을 산출하고, 산출된 평균값을 기준으로 각 그룹에 포함된 각 온실에 대한 임시 센싱데이터와 평균값의 편차값을 산출한다. 이때, 제어부(250)는 특정 시점에 수신된 임시 센싱데이터를 이용하여 평균값을 산출할 수도 있고, 특정 기간 내에 수신된 임시 센싱데이터의 평균값을 산출할 수 있다. 또한, 제어부(250)는 특정 시점과 관련된 평균값 산출 시 특정 시점의 온실 외부에 대한 환경 조건을 확인할 수 있고, 특정 기간과 관련된 평균값 산출 시 특정 기간 내의 온실 외부에 대한 환경 조건에 대한 평균값을 확인할 수 있다. 제어부(250)는 A그룹에 포함된 복수의 온실 예컨대, a온실 내지 e온실에 대한 임시 센싱데이터 중에서 평균값과 편차값이 가장 작거나 임시 센싱데이터가 평균값과 동일한 온실이 a온실로 확인되면 a온실을 A그룹의 대표 온실로 설정한다.
또한, 제어부(250)는 a온실 내지 e온실에 대한 임시 센싱데이터 중에서 평균값과의 편차값이 임계값 이상인 온실을 확인한다. 제어부(250)는 평균값과의 편차값이 임계치 이상인 온실이 e온실일 경우, A그룹에서 e온실을 제외하여 a온실 내지 d온실을 A그룹으로 설정하도록 2차 그룹화를 수행한다. 이때, 임계값은 평균값의 10%로 설정될 수 있으며 이는 온실 관리자에 의해 변경적용이 가능하다.
아울러, 제어부(250)는 B그룹에 포함된 복수의 온실 예컨대, f온실 내지 i온실에 대한 임시 센싱데이터를 기반으로 f온실을 대표 온실로 설정할 수 있다. 이때, 제어부(250)는 A그룹에서 제외된 e온실에 대한 임시 센싱데이터를 B그룹에 포함시킬 수 있는지를 확인한다. 확인결과, e온실을 B그룹에 포함시킬 수 있으면 제어부(250)는 e온실 내지 i온실을 B그룹으로 설정하도록 2차 그룹화를 수행한다.
제어부(250)는 2차 그룹화가 완료된 제2 그룹인 A그룹 및 B그룹에 포함된 온실 각각에 대한 제어모델을 구축하여 메모리(240)에 저장한다. 보다 구체적으로, 제어부(250)는 A그룹에 포함된 a온실 내지 d온실의 위치를 기반으로 태양고도에 대한 영향을 반영하기 위해 온실의 특징정보(예컨대, 온실의 배치 방향 및 온실의 배치 위치에 대한 정보를 포함함)와 온실 단지의 지역정보를 활용하여 온실별 상세위경도, 온실 단지 내 온실의 배치 위치, 일출 및 일몰시각 등에 해당하는 온실별 특징 관련변수를 생성할 수 있다. 또한, 제어부(250)는 온실 외부의 환경 조건에 따라 온실 내부에서 획득된 임시 센싱데이터에 해당하는 내부환경변수를 생성할 수 있다. 특히, 온실별 임시 센싱데이터에 대한 편차는 외부 환경 조건에 따라 달라지므로, 제어부(250)는 외부 환경 조건을 그룹화하여 각 그룹에 따른 내부환경변수를 생성할 수 있다. 제어부(250)는 내부환경변수, 온실별 특징 관련변수 및 각 온실들의 내부 환경에 대한 제어목표값을 활용하여 제어모델을 구축한다. 제어부(250)는 a온실 내지 i온실에 각각 설치된 임시 센서의 철거가 확인되면 제2 그룹인 A그룹 및 B그룹의 대표 온실인 a온실과 f온실에 센싱장치(100) 예컨대, 대표 센서의 설치여부를 확인한다.
두 번째로, 제어부(250)는 구축된 제어모델을 이용하여 온실 내부의 환경 조건을 제어한다. 보다 구체적으로, 제어부(250)는 a온실과 f온실에 대표 센서가 설치되면 구축된 제어모델을 이용하여 온실 내부의 환경 조건을 제어한다. 제어부(250)는 제2 그룹인 A그룹 및 B그룹의 대표 온실인 a온실과 f온실로부터 대표 센싱데이터를 수집한다. 제어부(250)는 대표 센싱데이터의 확인결과 온실 내부의 환경 조건에 대한 제어가 필요한 것으로 확인되면 메모리(240)에 저장한 제어모델을 호출한다. 제어부(250)는 호출된 제어모델과 대표 센싱데이터를 기반으로 A그룹에 포함된 a온실 내지 d온실과 B그룹에 포함된 e온실 내지 i온실 내부에 대한 환경 조건을 제어한다.
구동장치(300)는 온실 내부에 설치된 복수의 장치(예컨대, 천창과 차광막 등을 구동시킬 수 있는 구동 모터, 난방기, 스프링 쿨러 등)의 제어를 수행한다. 이를 위해, 구동장치(300)는 온실마다 설치될 수 있고, 각각의 온실에 설치된 복수의 장치를 제어하기 위해 복수의 장치와의 통신을 수행하도록 전자장치(200)에 포함되어 형성될 수 있다. 아울러, 구동장치(300)가 온실마다 설치된 경우, 구동장치(300)는 전자장치(200) 및 복수의 장치와 무선 통신 또는 유선 통신을 수행할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 스마트 온실의 환경제어를 위한 제어모델을 구축하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 스마트 온실의 환경제어를 위해 온실의 그룹핑을 수행하는 방법을 설명하기 위한 예시이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 301단계에서 제어부(250)는 복수의 온실 각각에 임시 센서의 설치완료여부를 확인한다. 301단계의 확인결과, 복수의 온실 각각에 임시 센서의 설치가 완료되면 제어부(250)는 303단계를 수행하고, 설치가 완료되지 않으면 설치완료여부를 확인한다. 이때, 제어부(250)는 임시 센서로부터 임시 센싱데이터를 수신할 수 있도록 입력부(220)로부터 임시 센서의 등록신호가 수신되면 이를 기반으로 임시 센서의 설치여부를 확인할 수 있다.
303단계에서 제어부(250)는 복수의 온실이 설치된 위치를 기반으로 1차 그룹화를 수행한다. 예컨대, 복수의 온실이 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이 a온실 내지 i온실로 총 9개의 온실이면, 제어부(250)는 온실이 설치된 위치를 기반으로 1차 그룹화를 수행하여 A그룹(411)과 B그룹(413)을 포함하는 두 개의 제1 그룹(410)을 생성할 수 있다. 이를 위해, 제어부(250)는 입력부(220)로부터 수신된 선택신호에 의해 A그룹(411)과 B그룹(413)을 생성할 수 있다.
305단계에서 제어부(250)는 a온실 내지 i온실에 설치된 임시 센서로부터 획득된 임시 센싱데이터를 수집한다. 이때, 제어부(250)는 복수의 온실 내부에서 작물의 생육 조건을 조절하기 위한 복수의 장치(예컨대, 천창과 차광막 등을 구동시킬 수 있는 구동 모터, 난방기, 스프링 쿨러 등))의 상태 즉, 온실 내부의 환경 조건을 모두 균일하게 설정한 상태에서 임시 센싱데이터를 획득할 수 있다. 또한, 제어부(250)는 임시 센싱데이터 수집 시 온실 외부의 환경 조건을 확인할 수 있다. 이를 위해, 제어부(250)는 기상청 등의 외부서버(미도시)로부터 온실 외부의 환경 조건을 확인할 수 있다. 이때, 온실 외부의 환경 조건은 풍향, 풍속, 광량, 온도, 강수량, 적설량 등일 수 있다.
307단계에서 제어부(250)는 수신된 임시 센싱데이터의 평균값을 산출하고, 309단계를 수행한다. 309단계에서 제어부(250)는 평균값을 기준으로 각 임시 센싱데이터와 평균값의 편차값을 산출한다. 이때, 제어부(250)는 특정 시점에 수신된 임시 센싱데이터의 평균값을 산출할 수도 있고, 특정 기간 내에 수신된 임시 센싱데이터의 평균값을 산출할 수 있다. 또한, 제어부(250)는 특정 시점과 관련된 평균값 산출 시 특정 시점의 온실 외부에 대한 환경 조건을 확인할 수 있고, 특정 기간과 관련된 평균값 산출 시 특정 기간 내의 온실 외부에 대한 환경 조건에 대한 평균값을 확인할 수 있다.
예를 들면, 제어부(250)는 A그룹(411)에 포함된 a온실 내지 e온실에 설치된 임시 센서에서 특정 기간 내에 각각 획득된 임시 센싱데이터의 평균값을 산출한다. 제어부(250)는 a온실에 대한 임시 센싱데이터와 평균값의 편차값, b온실에 대한 임시 센싱데이터와 평균값의 편차값, c온실에 대한 임시 센싱데이터와 평균값의 편차값, d온실에 대한 임시 센싱데이터와 평균값의 편차값 및 e온실에 대한 임시 센싱데이터와 평균값의 편차값을 산출한다. 또한, 제어부(250)는 B그룹(413)에 포함된 f온실 내지 i온실에 설치된 임시 센서에서 획득된 임시 센싱데이터에 대해서도 평균값 및 편차값을 산출한다.
311단계에서 제어부(250)는 대표 온실을 설정하고 313단계에서 제어부(250)는 2차 그룹화를 수행하여 제2 그룹(430)을 생성한다. 예컨대, 제어부(250)는 A그룹(411)에 포함된 a온실 내지 e온실에 대한 임시 센싱데이터 중에서 평균값과 편차값이 가장 작거나 임시 센싱데이터가 평균값과 동일한 온실이 a온실로 확인되면 도 4의 (b)에서와 같이 a온실을 대표 온실로 설정한다. 또한, 제어부(250)는 a온실 내지 e온실에 대한 임시 센싱데이터 중에서 평균값과의 편차값이 임계값 이상인 온실을 확인한다. 제어부(250)는 평균값과의 편차값이 임계치 이상인 온실이 e온실일 경우, A그룹(411)에서 e온실을 제외하여 a온실 내지 d온실을 A그룹(431)으로 설정하도록 2차 그룹화를 수행한다. 이때, 임계값은 평균값의 10%로 설정될 수 있으며 이는 온실 관리자에 의해 변경적용이 가능하다.
또한, 제어부(250)는 B그룹(413)에 포함된 f온실 내지 i온실에 대한 임시 센싱데이터를 기반으로 f온실을 대표 온실로 설정할 수 있다. 이때, 제어부(250)는 A그룹(411)에서 제외된 e온실에 대한 임시 센싱데이터를 B그룹(413)에 포함시킬 수 있는지를 확인한다. 이를 위해, 제어부(250)는 e온실 내지 i온실에 대한 임시 센싱데이터에 대한 평균값 및 편차값을 산출한다. 산출결과, e온실을 B그룹(413)에 포함시킬 수 있으면 제어부(250)는 e온실 내지 i온실을 B그룹(433)으로 설정하도록 2차 그룹화를 수행한다. 아울러, 도 4에 도시되진 않았으나, e온실이 B그룹(433)에 포함될 수 없는 상태이면 제어부(250)는 e온실을 개별적으로 제어할 수도 있다.
315단계에서 제어부(250)는 2차 그룹화가 완료된 제2 그룹인 A그룹(431) 및 B그룹(433)에 포함된 온실 각각에 대한 제어모델을 구축하여 메모리(240)에 저장한다. 보다 구체적으로, 제어부(250)는 A그룹(431)에 포함된 a온실 내지 d온실의 위치를 기반으로 태양고도에 대한 영향을 반영하기 위해 온실의 특징정보(예컨대, 온실의 배치 방향 및 온실의 배치 위치에 대한 정보를 포함함)와 온실 단지의 지역정보를 활용하여 온실별 상세위경도, 온실 단지 내 온실의 배치 위치, 일출 및 일몰시각 등에 해당하는 온실별 특징 관련변수를 생성할 수 있다. 이때, A그룹(431)에 포함된 온실별 상세 위경도는 하기의 표 1과 같을 수 있고, 제어부(250)는 온실별 상세 위경도를 기반으로 온실의 배치 방향을 확인할 수 있다.
a온실 b온실 c온실 d온실
온실 시작 위도 37.955270 37.955050 37.955101 37.955160
온실 시작 경도 127.758658 127.758540 127.758556 127.758561
온실 끝 위도 37.955134 37.954893 37.954953 37.955003
온실 끝 경도 127.759581 127.759516 127.759532 127.759543
일반적으로, 온실별 온실 내부의 온도차이 패턴은 시간대별로 상이하므로 제어부(250)는 하루 24시간을 6시간씩 4개의 구간을 나누어 각 그룹에 포함된 온실별 특징 관련변수를 생성할 수 있다. 예컨대, 제어부(250)는 제1 구간(일출 전 3시간~일출 후 3시간), 제2 구간(낮 시간), 제3 구간(일몰 전 3시간~일몰 후 3시간) 및 제4 구간(밤 시간)으로 구간을 나눌 수 있다. 4개의 구간 각각에 대한 온실별 특징 관련변수는 하기와 같이 도출될 수 있다. 예컨대, 제1 구간에 따른 온실별 특징 관련변수는 f(일출시각, 현재시각, 대표온실의 위경도, 추정온실의 위경도, 온실 단지 내에서 추정온실의 위치)로 도출될 수 있다. 제2 구간 및 제4 구간에 따른 온실별 특징 관련변수는 f(대표온실의 위경도, 추정온실의 위경도, 온실 단지 내에서 추정온실의 위치)로 도출될 수 있고, 제3 구간에 따른 온실별 특징 관련변수는 f(일몰시각, 현재시각, 대표온실의 위경도, 추정온실의 위경도, 온실 단지 내 추정온실의 위치)로 도출될 수 있다.또한, 제어부(250)는 온실 외부의 환경 조건에 따라 온실 내부에서 획득된 임시 센싱데이터에 해당하는 내부환경변수를 생성할 수 있다. 특히, 온실별 임시 센싱데이터에 대한 편차는 외부 환경 조건에 따라 달라지므로, 제어부(250)는 외부 환경 조건을 그룹화하여 각 그룹에 따른 내부환경변수를 생성할 수 있다. 이때, 제어부(250)는 누적 일사량을 기반으로 맑은 날과 흐린 날로 외부 환경 조건을 그룹화하거나, 강우 정보, 풍속 정보 및 풍량 정보를 기반으로 외부 환경 조건을 그룹화할 수 있다. 예컨대, 제어부(250)는 맑은 날과 흐린 날 각각에 변화되는 온실별 임시 센싱데이터를 확인할 수 있고, 이를 기반으로 외부 환경 조건이 동일할 때 온실별로 상이한 임시 센싱데이터에 해당하는 내부환경변수를 생성할 수 있다. 하기의 표 2는 A그룹(431)에 포함된 온실별로 상이한 실내 온도와 외부 온도의 차이를 보여주는 표이다.
외부온도 a온실 b온실 c온실 d온실
오전 12시 -6 7.3 8.6 10.2 7.8
오전 1시 -5.8 6.7 8.1 9.7 7.1
오전 2시 -5.5 6.6 7.8 8.9 6.8
오전 3 시 -6.6 7.3 8.6 9.9 7.6
오전 4 시 -7.2 7.1 8.6 10 7.6
오전 5 시 -6.9 5.9 7.6 8.6 6.3
오전 6 시 -2.6 6.1 7.8 8.9 6.4
오전 7 시 -1.4 6.7 7.9 9.1 6.5
오전 8 시 -0.7 7.1 8 9.3 6.6
오전 9 시 1 7.2 8.4 9.7 7
오전 10 시 1.8 7.5 8.7 10 7.3
오전 11 시 6.1 10.5 8.6 10 7.2
오후 12 시 7.3 18 10 13.9 9.4
오후 1 시 7.9 18.6 18.2 21 15.8
오후 2 시 2.3 27 17.4 30.8 24.9
오후 3 시 1 28 23 32 25.7
오후 4 시 -0.4 28.7 24.7 34.7 27
오후 5 시 -2 21.1 20.3 28.8 19.6
오후 6 시 -3.9 15 14.8 21.4 14.5
오후 7 시 -5 9.2 9.7 13 11.3
오후 8 시 -4.9 7.6 8.6 10.8 9.4
오후 9 시 -6.2 6.8 7.7 9.4 7.4
오후 10 시 -6.6 7.6 8.1 10.2 7.9
오후 11 시 -7.2 6.7 8 9.8 7.4
이를 통해, 제어부(250)는 외부 환경 조건이 동일하더라도, 각 온실의 특징정보에 따라 a온실 내지 d온실 내부에서 각각 획득된 임시 센싱데이터가 상이해짐을 확인할 수 있다. 제어부(250)는 온실 내부에서 획득된 임시 센싱데이터에 해당하는 내부환경변수, 온실별 특징 관련변수 및 각 온실들의 내부 환경에 대한 제어목표값을 활용하여 제어모델을 구축한다. 따라서, 제어부(250)는 A그룹(431)의 대표 온실인 a온실에서 획득된 센싱데이터를 기반으로 b온실 내지 d온실에서의 내부 환경 조건을 추정하고, a온실 내부의 환경을 제어목표값으로 제어하기 위한 제어조건에 따라 b온실 내지 d온실 내부의 환경을 제어할 수 있는 제어모델을 생성한다. 예컨대, 일출 시 급격한 온실 내부의 온도 상승방지를 위해 온실 내부를 미리 가온하기 위해서 제어부(250)는 내부환경변수, 온실별 특징 관련변수 및 각 온실들의 내부 환경에 대한 제어목표값을 활용하여 제어모델을 생성할 수 있다. 예를 들면, 기존의 제어모델은 온실 내부의 환경을 제어하기 위한 제어목표값에 도달하도록 일출 전에 온실 내부에 배치된 보일러의 가동 시작 시각을 설정하도록 하여 일출시각이 유사하게 확인된 인접하게 위치한 온실들을 동일하게 제어하였으나, 본 발명은 내부환경변수, 온실의 특징 관련변수 및 제어목표값을 활용하여 생성된 제어모델을 적용함으로써 각 온실 내부의 환경이 제어목표값에 도달하도록 온실별로 최적 제어가 가능하도록 한다.
317단계에서 제어부(250)는 a온실 내지 i온실에 각각 설치된 임시 센서의 철거가 확인되면 319단계를 수행하고, 임시 센서의 철거가 확인되지 않으면 임시 센서의 철거를 실시간 또는 주기적으로 확인할 수 있다. 아울러, 제어부(250)는 제어모델이 구축되면, 임시 센서의 철거를 요청하는 메시지를 표시할 수 있다. 319단계에서 제어부(250)는 제2 그룹인 A그룹(431) 및 B그룹(433)의 대표 온실인 a온실과 f온실에 대표 센서의 설치여부를 확인한다. 319단계의 확인결과, 대표 센서의 설치가 확인되면 제어부(250)는 상기 프로세스를 종료하고, 대표 센서의 설치가 확인되지 않으면 대표 센서의 설치여부를 실시간 또는 주기적으로 확인할 수 있다. 아울러, 제어부(250)는 a온실과 f온실에 대표 센서가 설치된 이후에, 대표 센서로부터 대표 센싱데이터를 수집할 수 있도록 입력부(220)로부터 대표 센서의 등록신호가 수신되면 이를 기반으로 대표 센서의 설치여부를 확인할 수 있다. 아울러, 상기의 도 3은 계절이 변화할 때마다 실행되어, 계절의 변화에 따른 작물의 재배를 효과적으로 수행할 수 있는 효과가 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 스마트 온실의 환경제어를 수행하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 501단계에서 제어부(250)는 도 4에서 생성된 제2 그룹인 A그룹(431) 및 B그룹(433)의 대표 온실인 a온실과 f온실로부터 대표 센싱데이터를 수집한다. 503단계에서 제어부(250)는 대표 센싱데이터의 확인결과 온실 내부의 환경 조건에 대한 제어가 필요한 것으로 확인되면 505단계를 수행한다. 반대로, 503단계에서 제어부(250)는 온실 내부의 환경 조건에 대한 제어가 필요하지 않은 것으로 확인되면 501단계로 회귀한다.
505단계에서 제어부(250)는 메모리(240)에 저장한 제어모델을 호출하여 507단계를 수행한다. 507단계에서 제어부(250)는 A그룹(431)에 포함된 a온실 내지 d온실과 B그룹(433)에 포함된 e온실 내지 i온실의 내부 환경 조건을 제어한다. 제어부(250)는 메모리(240)에 저장된 제어모델 중 A그룹(431)과 관련된 제어모델을 호출한다.
509단계에서 제어부(250)는 각 온실 내부의 환경 조건에 대한 제어가 완료됨이 확인되면 상기 프로세스를 종료하고, 환경 조건에 대한 제어의 완료가 확인되지 않으면 507단계로 회귀하여 각 온실 내부의 환경 조건에 대한 제어를 재수행할 수 있다.
본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 따라서 본 발명의 범위는 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상을 바탕으로 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (15)

  1. 전자장치가 복수의 온실 내에 임시로 설치된 임시 센서에 의해 획득된 임시 센싱데이터를 수집하는 단계;
    상기 전자장치가 상기 임시 센싱데이터의 평균값을 산출하고, 상기 평균값을 기반으로 대표 온실을 설정하는 단계;
    상기 전자장치가 상기 대표 온실과 그룹핑될 적어도 하나의 온실을 선택하여 그룹을 설정하는 단계;
    상기 전자장치가 상기 그룹에 포함된 복수의 온실을 각각 제어하기 위한 제어모델을 구축하는 단계;
    상기 전자장치가 상기 임시 센서의 철거가 확인되면 상기 대표 온실에 대표 센서의 설치여부를 확인하는 단계; 및
    상기 전자장치가 상기 대표 센서에 의해 획득된 대표 센싱데이터와 상기 제어모델을 기반으로 상기 그룹에 포함된 복수의 온실을 각각 제어하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 온실의 환경제어 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 임시 센싱데이터를 수집하는 단계 이전에,
    상기 전자장치가 상기 복수의 온실의 위치를 기반으로 1차 그룹화를 수행하는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 온실의 환경제어 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 대표 온실을 설정하는 단계는,
    상기 전자장치가 상기 1차 그룹화에 의해 생성된 제1 그룹에 포함된 복수의 온실과 관련된 임시 센싱데이터에 대한 평균값을 산출하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 온실의 환경제어 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 평균값을 산출하는 단계 이후에,
    상기 전자장치가 상기 제1 그룹에 포함된 온실과 관련된 임시 센싱데이터 중에서 상기 평균값과의 차이가 가장 작은 임시 센싱데이터를 확인하는 단계; 및
    상기 전자장치가 상기 확인된 임시 센싱데이터와 관련된 온실을 상기 대표 온실로 설정하는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 온실의 환경제어 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 그룹을 설정하는 단계는,
    상기 전자장치가 상기 제1 그룹에 포함된 온실과 관련된 임시 센싱데이터와 상기 평균값의 편차값을 산출하는 단계;
    상기 전자장치가 상기 편차값이 임계값 이상인 임시 센싱데이터를 확인하는 단계; 및
    상기 전자장치가 상기 확인된 임시 센싱데이터와 관련된 온실을 상기 제1 그룹에서 제외하는 2차 그룹화를 통해 제2 그룹을 설정하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 온실의 환경제어 방법.
  6. 삭제
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제어모델을 구축하는 단계는,
    상기 전자장치가 상기 임시 센싱데이터에 해당하는 변수, 상기 온실의 위치에 대한 위치정보를 포함하는 온실별 특징 관련변수 및 각 온실의 내부 환경에 대한 제어목표값을 이용하여 상기 제어모델을 구축하는 단계인 것을 특징으로 하는 스마트 온실의 환경제어 방법.
  8. 복수의 온실 내에 설치된 센서와 통신을 수행하는 통신부; 및
    상기 복수의 온실 내에 임시로 설치된 임시 센서에 의해 획득된 임시 센싱데이터의 평균값을 기반으로 대표 온실을 설정하고, 상기 대표 온실과 그룹핑될 적어도 하나의 온실을 선택하여 그룹을 설정하고, 상기 그룹에 포함된 복수의 온실을 각각 제어하기 위한 제어모델을 구축하고, 상기 임시 센서의 철거가 확인되면 상기 대표 온실에 대표 센서의 설치여부를 확인하여 상기 대표 센서에 의해 획득된 대표 센싱데이터와 상기 제어모델을 기반으로 상기 그룹에 포함된 복수의 온실을 각각 제어하는 제어부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 온실의 환경제어를 수행하는 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 복수의 온실의 위치를 기반으로 1차 그룹화를 수행하는 것을 특징으로 하는 스마트 온실의 환경제어를 수행하는 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 1차 그룹화에 의해 생성된 제1 그룹에 포함된 복수의 온실과 관련된 임시 센싱데이터에 대한 평균값을 산출하는 것을 특징으로 하는 스마트 온실의 환경제어를 수행하는 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1 그룹에 포함된 온실과 관련된 임시 센싱데이터 중에서 상기 평균값과의 차이가 가장 작은 임시 센싱데이터와 관련된 온실을 상기 대표 온실로 설정하는 것을 특징으로 하는 스마트 온실의 환경제어를 수행하는 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1 그룹에 포함된 온실과 관련된 임시 센싱데이터와 상기 평균값의 편차값을 산출하고, 상기 편차값이 임계값 이상인 임시 센싱데이터와 관련된 온실을 상기 제1 그룹에서 제외하는 2차 그룹화를 통해 제2 그룹을 설정하는 것을 특징으로 하는 스마트 온실의 환경제어를 수행하는 장치.
  13. 삭제
  14. 제12항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 임시 센싱데이터에 해당하는 변수, 상기 온실의 위치에 대한 위치정보를 포함하는 온실별 특징 관련변수 및 각 온실의 내부 환경에 대한 제어목표값을 이용하여 상기 제어모델을 구축하는 것을 특징으로 하는 스마트 온실의 환경제어를 수행하는 장치.
  15. 온실 내부에 설치되어 센싱데이터를 획득하는 적어도 하나의 센서를 포함하는 센싱장치;
    상기 온실 내에 임시로 설치된 임시 센서에 의해 획득된 임시 센싱데이터의 평균값을 기반으로 대표 온실을 설정하고, 상기 대표 온실과 그룹핑될 적어도 하나의 온실을 선택하여 그룹을 설정하고, 상기 그룹에 포함된 복수의 온실을 각각 제어하기 위한 제어모델을 구축하고, 상기 임시 센서의 철거가 확인되면 상기 대표 온실에 대표 센서의 설치여부를 확인하여 상기 대표 센서에 의해 획득된 대표 센싱데이터와 상기 제어모델을 기반으로 상기 그룹에 포함된 복수의 온실을 각각 제어하는 전자장치; 및
    상기 전자장치의 제어에 따라 상기 온실 내부의 환경 조건을 변경하는 구동장치;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 온실의 환경제어를 수행하는 시스템..
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