KR102331141B1 - the improved smart farm management system - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 머신러닝 기술을 이용하여 재배되는 농작물의 특성, 설치장소, 기후, 시간 등에 부합하는 최적의 운용방법을 실시간으로 제공하므로 컴퓨터 및 인터넷에 익숙하지 못한 고령자 또는 농사의 초심자라 하더라도 쉽게 운용하여 고품질 및 다량의 농작물을 수확할 수 있는 개량형 스마트팜 관리시스템에 관한 것이다.The present invention provides an optimal operation method in real time that matches the characteristics of crops grown using machine learning technology, installation location, climate, time, etc. It relates to an improved smart farm management system that can harvest high-quality and large amounts of crops.
온실 또는 하우스 등에서 이루어지는 농작물의 재배는 작업자가 직접 재배시설에 접근하여 농작물의 생육 상태를 관찰하고 시설물을 조작하여 농작물에 대한 생육조건을 맞춰줘야만 한다. Cultivation of crops in greenhouses or houses requires a worker to directly approach the cultivation facility, observe the growth state of the crop, and manipulate the facility to meet the growing conditions for the crop.
그러나 이러한 작업자의 재배시설물 직접 조작 방식은 작업자가 직접 재배시설물에 접근해야 되는 시간적 여유가 있어야 하고, However, this method of direct manipulation of the cultivation facilities by the workers requires that the workers have time to directly access the cultivation facilities,
부주의나 제어장치의 결함으로 인해 농작물이 고온장애나 저온장애 등 그 피해가 많으며, Due to negligence or defects in control devices, crops suffer a lot of damage such as high temperature or low temperature failure,
작업자의 경험칙에 의해 농산물을 재배하는 게 현실이다.The reality is that agricultural products are grown according to the rules of experience of workers.
이에, 각종 센서와 네트워크 기반의 스마트 농업생산 시스템으로 농작물의 생장, 생육 단계부터 온도, 습도 및 이산화탄소 등의 정보 관리에 기초해 최적의 환경을 조성하고, 병충해 등의 피해를 방지할 수 있도록 IoT(Internet Of Things)와 연계한 다양한 농산물 재배 시스템이 개발되고 있다.Accordingly, with various sensors and a network-based smart agricultural production system, IoT (Integration System) can create an optimal environment based on information management such as temperature, humidity and carbon dioxide from the growth and growth stages of crops and prevent damage from pests and diseases. Various agricultural cultivation systems in connection with the Internet of Things) are being developed.
최근 들어, IoT와 연계한 농작물 재배 시스템은 재배시설물 내의 온도 및 습도를 측정하여 표시하고, 카메라, 펌프, 각종 밸브, 전열기구, 조명기구 등을 제어할 수 있도록 한 제어기를 이용하여 원격에서 재배시설물을 모니터링하면서 농작물을 재배하는 것으로서,Recently, a crop cultivation system linked with IoT measures and displays the temperature and humidity in the cultivation facility, and uses a controller that allows control of cameras, pumps, various valves, electric heaters, lighting devices, etc. to remotely control the cultivation facilities. Growing crops while monitoring, comprising:
최소의 노동력을 통해 다수의 재배시설물을 관리함에 따라 농업 경쟁력을 향상시킬 수 있는 기술로 꼽히고 있으며, 이를 이용한 다양한 제어 기술을 연구하고 있다. It is considered as a technology that can improve agricultural competitiveness as it manages a large number of cultivation facilities with minimal labor, and various control technologies are being researched using this technology.
그러나 여전히 종래의 스마트팜 시스템은 초기비용 및 운용비용이 고가인데다가 자동화되지 못하고 작업자가 일일이 개입하여 운용해야 하므로, 실제 농촌에서 방치되고 있으며 기피되고 있는 것이 현실이다.However, the conventional smart farm system still has high initial cost and operating cost, cannot be automated, and must be operated individually by workers, so the reality is that it is neglected and avoided in real rural areas.
또한 종래의 스마트팜 시스템은 미리 세팅된 데이터에 의해 제어장치를 제어함으로써 시시각각으로 변하는 외부환경에 따른 대비가 어려워 작물의 피해가 빈번히 발생하고 있다.In addition, in the conventional smart farm system, it is difficult to prepare for the external environment that changes every moment by controlling the control device by the data set in advance, so that damage to crops occurs frequently.
이에 본 발명의 발명자는 머신러닝 기술을 이용하여 재배되는 농작물의 특성, 설치장소, 기후, 시간 등에 부합하는 최적의 운용방법을 실시간으로 제공하므로 컴퓨터 및 인터넷에 익숙하지 못한 고령자 또는 농사의 초심자라 하더라도 쉽게 운용하여 고품질 및 다량의 농작물을 수확할 수 있는 본 발명의 개량형 스마트팜 관리시스템을 개발하기에 이르렀다.Accordingly, the inventor of the present invention provides an optimal operation method in real time that matches the characteristics, installation location, climate, time, etc. of cultivated crops using machine learning technology, so even the elderly who are not familiar with computers and the Internet or beginners in farming It led to the development of an improved smart farm management system of the present invention that can be easily operated to harvest high-quality and large amounts of crops.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해서 제시되는 것이다. 그 목적은 머신러닝 기술을 이용하여 재배되는 농작물의 특성, 설치장소, 기후, 시간 등에 부합하는 최적의 운용방법을 실시간으로 제공하므로 컴퓨터 및 인터넷에 익숙하지 못한 고령자 또는 농사의 초심자라 하더라도 쉽게 운용하여 고품질 및 다량의 농작물을 수확할 수 있는 개량형 스마트팜 관리시스템을 제공하고자 한다. The present invention is proposed in order to solve the various problems of the prior art as described above. Its purpose is to use machine learning technology to provide the optimal operation method in real time that matches the characteristics of cultivated crops, installation location, climate, time, etc. It is intended to provide an improved smart farm management system that can harvest high-quality and large amounts of crops.
상기한 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명은 인터넷으로 연결되는 서버를 두고 전용어플리케이션에서 수행되는 것으로,In order to solve the above technical problem, the present invention is performed in a dedicated application with a server connected to the Internet,
온실에 설치되는 환경센서;Environmental sensors installed in greenhouses;
상기 환경센서와 근거리통신망으로 연결되는 종합환경제어반;a comprehensive environmental control panel connected to the environmental sensor and a local area network;
상기 종합환경제어반으로부터 데이터를 전달받는 상기 서버;the server receiving data from the comprehensive environment control panel;
상기 서버로부터 데이터를 전달받는 상기 전용어플리케이션이 설치된 사용자단말기;a user terminal installed with the dedicated application receiving data from the server;
를 포함하여 구성되되,Consists of including,
상기 전용어플리케이션에서 상기 데이터를 분석하여 제어정보를 상기 서버, 상기 종합환경제어반 순서로 전달하고,Analyze the data in the dedicated application and deliver control information to the server and the comprehensive environment control panel in order,
상기 종합환경제어반은 상기 제어정보를 단동제어반으로 전달하며,The comprehensive environmental control panel transmits the control information to the single-acting control panel,
상기 단동제어반은 상기 온실에 설치된 제어장치를 구동하는 것을 특징으로 하는 개량형 스마트팜 관리시스템을 제공한다.The single-acting control panel provides an improved smart farm management system, characterized in that it drives the control device installed in the greenhouse.
그리고 상기 환경센서는,And the environmental sensor,
내부환경센서, 외부환경센서 및 양액센서를 포함하여 구성되고,It consists of an internal environmental sensor, an external environmental sensor, and a nutrient solution sensor,
상기 제어장치는,The control device is
창문 및 커튼 구동부, 환경제어장치, 관수 및 양액제어장치, 냉방 및 난방제어장치를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 개량형 스마트팜 관리시스템을 제공한다.It provides an improved smart farm management system, characterized in that it comprises a window and curtain drive unit, an environmental control device, an irrigation and nutrient solution control device, and a cooling and heating control device.
더불어 상기 종합환경제어반은 통합제어콘트롤부로 대체되고,In addition, the comprehensive environmental control panel is replaced by an integrated control control unit,
상기 단동제어반은 개별제어콘트롤부로 대체되며,The single-acting control panel is replaced by an individual control control unit,
상기 통합제어콘트롤부는 상기 서버상에 설치되는 머신러닝모듈과 연결되는 것을 특징으로 하는 개량형 스마트팜 관리시스템을 제공한다.The integrated control control unit provides an improved smart farm management system, characterized in that connected to the machine learning module installed on the server.
본 발명에 따르면 머신러닝 기술을 이용하여 재배되는 농작물의 특성, 설치장소, 기후, 시간 등에 부합하는 최적의 운용방법을 실시간으로 제공하므로 컴퓨터 및 인터넷에 익숙하지 못한 고령자 또는 농사의 초심자라 하더라도 쉽게 운용하여 고품질 및 다량의 농작물을 수확할 수 있는 개량형 스마트팜 관리시스템을 제공한다.According to the present invention, an optimal operation method suitable for the characteristics, installation location, climate, time, etc. of the cultivated crops is provided in real time using machine learning technology, so even the elderly who are not familiar with computers and the Internet or beginners in agriculture can easily operate it to provide an improved smart farm management system that can harvest high-quality and large amounts of crops.
도 1은 본 발명의 개량형 스마트팜 관리시스템의 온실내 실시예이다.
도 2는 도 1을 하드웨어적 구성으로 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 개량형 스마트팜 관리시스템의 전체구성의 실시예이다.
도 4는 도 3을 하드웨어적 구성으로 도시한 것이다.
도 5는 본 발명에서 전용어플리케이션 상의 초기 화면이다.
도 6은 본 발명에서 전용어플리케이션 상의 대시보드 화면이다.
도 7은 본 발명에서 전용어플리케이션 상의 하우스관리 화면이다.
도 8은 본 발명에서 전용어플리케이션 상의 센서모니터링 화면이다.
도 9는 본 발명에서 전용어플리케이션 상의 영농일지 화면이다.
도 10은 본 발명에서 전용어플리케이션 상의 양액기조작 화면이다.
도 11은 본 발명에서 전용어플리케이션 상의 양액기설정 화면이다.
도 12는 본 발명에서 통합제어콘트롤부의 상황판 화면이다.
도 13은 본 발명에서 통합제어콘트롤부의 온실상태 화면이다.
도 14는 본 발명에서 통합제어콘트롤부의 카메라 화면이다.
도 15는 본 발명에서 통합제어콘트롤부의 녹화기능 화면이다.
도 16은 본 발명에서 통합제어콘트롤부의 센서상태 화면이다.
도 17은 본 발명에서 통합제어콘트롤부의 시스템상태 화면이다.
도 18은 본 발명에서 통합제어콘트롤부의 온실제어 화면이다.
도 19는 본 발명에서 통합제어콘트롤부의 양액제어 화면이다.
도 20은 본 발명에서 통합제어콘트롤부의 작물환경 자동제어 화면이다.1 is a greenhouse embodiment of the improved smart farm management system of the present invention.
FIG. 2 shows the hardware configuration of FIG. 1 .
3 is an embodiment of the overall configuration of the improved smart farm management system of the present invention.
4 shows the hardware configuration of FIG. 3 .
5 is an initial screen on a dedicated application in the present invention.
6 is a dashboard screen on a dedicated application in the present invention.
7 is a house management screen on a dedicated application in the present invention.
8 is a sensor monitoring screen on a dedicated application in the present invention.
9 is a screen of a farming log on a dedicated application in the present invention.
10 is a nutrient solution operation screen on the dedicated application in the present invention.
11 is a nutrient solution setting screen on a dedicated application in the present invention.
12 is a situation board screen of the integrated control control unit in the present invention.
13 is a greenhouse state screen of the integrated control control unit in the present invention.
14 is a camera screen of the integrated control control unit in the present invention.
15 is a screen of the recording function of the integrated control control unit in the present invention.
16 is a sensor status screen of the integrated control control unit in the present invention.
17 is a system state screen of the integrated control control unit in the present invention.
18 is a greenhouse control screen of the integrated control control unit in the present invention.
19 is a nutrient solution control screen of the integrated control control unit in the present invention.
20 is a crop environment automatic control screen of the integrated control control unit in the present invention.
이하 첨부한 도면과 함께 상기와 같은 본 발명의 개념이 바람직하게 구현된 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail through embodiments in which the concept of the present invention as described above is preferably implemented in conjunction with the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 개량형 스마트팜 관리시스템의 온실내 실시예이고,1 is an embodiment in a greenhouse of the improved smart farm management system of the present invention,
도 2는 도 1을 하드웨어적 구성으로 도시한 것이다.FIG. 2 shows the hardware configuration of FIG. 1 .
본 발명의 개량형 스마트팜 관리시스템의 실시예는,An embodiment of the improved smart farm management system of the present invention,
인터넷으로 연결되는 서버를 두고 전용어플리케이션에서 수행되는 것으로,It is performed in a dedicated application with a server connected to the Internet,
온실에 설치되는 환경센서;Environmental sensors installed in greenhouses;
상기 환경센서와 근거리통신망으로 연결되는 종합환경제어반;a comprehensive environmental control panel connected to the environmental sensor and a local area network;
상기 종합환경제어반으로부터 데이터를 전달받는 상기 서버;the server receiving data from the comprehensive environment control panel;
상기 서버로부터 데이터를 전달받는 상기 전용어플리케이션이 설치된 사용자단말기;a user terminal installed with the dedicated application receiving data from the server;
를 포함하여 구성되되,Consists of including,
상기 전용어플리케이션에서 상기 데이터를 분석하여 제어정보를 상기 서버, 상기 종합환경제어반 순서로 전달하고,Analyze the data in the dedicated application and deliver control information to the server and the comprehensive environment control panel in order,
상기 종합환경제어반은 상기 제어정보를 단동제어반으로 전달하며,The comprehensive environmental control panel transmits the control information to the single-acting control panel,
상기 단동제어반은 상기 온실에 설치된 제어장치를 구동하는 것을 특징으로 한다.The single-acting control panel is characterized in that it drives the control device installed in the greenhouse.
그리고 상기 환경센서는,And the environmental sensor,
내부환경센서, 외부환경센서 및 양액센서를 포함하여 구성되고,It consists of an internal environmental sensor, an external environmental sensor, and a nutrient solution sensor,
상기 제어장치는,The control device is
창문 및 커튼 구동부, 환경제어장치, 관수 및 양액제어장치, 냉방 및 난방제어장치를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.It is characterized in that it is configured to include a window and curtain drive unit, an environmental control device, an irrigation and nutrient solution control device, and a cooling and heating control device.
본 발명은 도 1 및 2에 도시된 바와 같이,The present invention, as shown in Figures 1 and 2,
① 온실에 설치된 환경센서에서 수집된 온실 환경 데이터는 근거리통신망인 내부통신망을 통하여 데이터수집기에 수집되고 종합환경제어반에 전달된다. ① Greenhouse environmental data collected from environmental sensors installed in the greenhouse are collected through the internal communication network, which is a local area network, to the data collector and transmitted to the comprehensive environmental control panel.
② 종합환경제어반에 수집된 온실 환경 데이터는 관계형 데이터베이스 관리시스템인 RDBMS를 통하여 사용자 단말기(스마트폰, PC)에 전달된다. ② Greenhouse environment data collected in the comprehensive environmental control panel is transmitted to user terminals (smartphones, PCs) through RDBMS, a relational database management system.
③ 사용자는 사용자 단말기에 전달된 온실 환경 데이터를 분석 작물환경에 맞는 데이터를 전용어플리케이션을 사용한 사용자 단말기에서 설정하여 설정 데이터를 RDBMS를 통하여 종합환경제어반에 전달한다. ③ The user analyzes the greenhouse environment data delivered to the user terminal, sets the data suitable for the crop environment on the user terminal using the dedicated application, and transmits the setting data to the comprehensive environment control panel through the RDBMS.
④ 종합환경제어반은 전달된 설정 데이터를 기준으로 단동제어반 및 논리연산제어장치(PLC)를 통하여 온실에 설치된 제어장치를 제어하여 작물 재배환경에 적합한 온실환경을 조성하게 된다. ④ The comprehensive environmental control panel creates a greenhouse environment suitable for the crop growing environment by controlling the control device installed in the greenhouse through the single-acting control panel and logic operation control system (PLC) based on the transmitted setting data.
도 3은 본 발명의 개량형 스마트팜 관리시스템의 다른 실시예이고,3 is another embodiment of the improved smart farm management system of the present invention,
도 4는 도 3을 하드웨어적 구성으로 도시한 것이다.4 shows the hardware configuration of FIG. 3 .
본 발명의 개량형 스마트팜 관리시스템의 다른 실시예는,Another embodiment of the improved smart farm management system of the present invention is,
상기 종합환경제어반은 통합제어콘트롤부로 대체되고,The comprehensive environmental control panel is replaced by an integrated control control unit,
상기 단동제어반은 개별제어콘트롤부로 대체되며,The single-acting control panel is replaced by an individual control control unit,
상기 통합제어콘트롤부는 상기 서버상에 설치되는 머신러닝모듈과 연결되는 것을 특징으로 한다.The integrated control control unit is characterized in that it is connected to a machine learning module installed on the server.
본 발명은 도 3 및 4에 도시된 바와 같이,The present invention, as shown in Figures 3 and 4,
① 온실에 설치된 환경센서에서 수집된 온실 환경 데이터는 근거리통신망인 내부통신망을 통하여 데이터수집기에 수집되고 통합제어콘트롤부에 전달된다. ① Greenhouse environmental data collected from the environmental sensors installed in the greenhouse are collected to the data collector through the internal communication network, which is a local area network, and transmitted to the integrated control control unit.
② 통합제어콘트롤부에 수집된 온실 환경 데이터는 머신러닝모듈로 전달되게 되는데, 제어서버와 머신러닝구동부(머신러닝 Runner)를 통하여 머신러닝모델서버(머신러닝 Model Server)에 전달된다. ② The greenhouse environment data collected in the integrated control control unit is transmitted to the machine learning module, and is transmitted to the machine learning model server (machine learning model server) through the control server and the machine learning driving unit (machine learning runner).
③ 머신러닝모델서버에 전달된 온실 환경 데이터는 하둡분산파일시스템(HDFS)에 의한 데이터 분석을 통하여 작물환경에 맞는 최적의 환경 데이터를 머신러닝구동부(머신러닝 Runner) 및 제어서버를 통하여 통합제어콘트롤부에 전달한다. ③ The greenhouse environment data transmitted to the machine learning model server is integrated control control through the machine learning driving unit (machine learning runner) and the control server, through data analysis by Hadoop Distributed File System (HDFS), the optimal environmental data suitable for the crop environment pass it on to the department
④ 통합제어콘트롤부는 전달된 작물 환경 데이터를 기준으로 개별제어콘트롤부 및 논리연산제어장치(PLC)를 통하여 온실에 설치된 제어장치를 제어하여 작물 재배환경에 적합한 온실환경을 조성하게 된다. ④ The integrated control control unit creates a greenhouse environment suitable for the crop growing environment by controlling the control device installed in the greenhouse through the individual control control unit and the logic operation control unit (PLC) based on the transmitted crop environment data.
⑤ 머신러닝모델서버(머신러닝 Model Server)를 통하여 전달된 작물 환경 데이터를 관계형 데이터베이스 관리시스템(RDBMS)을 통하여 사용자단말기(Tablet, PC, smart phone)에 전달하여 사용자가 수시로 온실 환경을 공유할 수 있다. 또한 온실환경에 문제가 발생하면 사용자단말기에 즉시 전달되어 사용자가 즉시 조치 할 수 있는 환경을 제공한다. ⑤ The crop environment data transmitted through the machine learning model server (machine learning model server) is transmitted to the user terminal (tablet, PC, smart phone) through the relational database management system (RDBMS) so that users can share the greenhouse environment at any time. have. In addition, when a problem occurs in the greenhouse environment, it is immediately transmitted to the user terminal, providing an environment in which the user can take immediate action.
⑥ 사용자가 필요시 사용자단말기를 통하여 작물 환경 데이터를 입력하여 원격제어 방식의 콘트롤이 가능하다.⑥ If the user needs it, the remote control method can be controlled by inputting the crop environment data through the user terminal.
도 5 내지 20은 사용자단말기에서 전용어플리케이션이 구동되는 장면을 순서대로 도시한 것이다.5 to 20 are sequential views of scenes in which a dedicated application is driven in a user terminal.
특히 도 12 내지 20은 사용자단말기에서 전용어플리케이션상의 구동화면이면서 통합제어콘트롤부의 구동화면임을 미리 밝혀둔다.In particular, it is revealed in advance that FIGS. 12 to 20 are the driving screens of the dedicated application in the user terminal and the driving screens of the integrated control control unit.
구체적으로 설명하면 다음과 같다.Specifically, it is as follows.
도 5는 본 발명에서 전용어플리케이션 상의 초기 화면이다.5 is an initial screen on a dedicated application in the present invention.
도 6은 본 발명에서 전용어플리케이션 상의 대시보드 화면이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 전용어플리케이션 상의 대시보드 화면에는 정해진 온도 설정에 따라 작동된 창문의 개폐 상태 및 난방기 온오프 상태를 포함한 인공지능 메시지가 표시되고, 창문의 개폐 여부가 좌측과 우측을 구분하여 색을 달리하여 표시되며, 농작물 사진이 일별로 이전 1주일 등의 기간으로 표시되는 것을 특징으로 한다. 6 is a dashboard screen on a dedicated application in the present invention. As shown in Fig. 6, on the dashboard screen of the dedicated application, an artificial intelligence message including the opening/closing state of the window operated according to the predetermined temperature setting and the on/off state of the heater is displayed, and whether the window is opened or closed is divided into left and right This is characterized in that the color is displayed differently, and the crop photos are displayed for each day, such as the previous week.
도 7은 본 발명에서 전용어플리케이션 상의 하우스관리 화면이다.7 is a house management screen on a dedicated application in the present invention.
도 8은 본 발명에서 전용어플리케이션 상의 센서모니터링 화면이다.8 is a sensor monitoring screen on a dedicated application in the present invention.
도 9는 본 발명에서 전용어플리케이션 상의 영농일지 화면이다.9 is a screen of a farming log on a dedicated application in the present invention.
도 10은 본 발명에서 전용어플리케이션 상의 양액기조작 화면이다. 도시된 바와 같이, 전용어플리케이션 상의 양액기조작 화면에 의한 양액기 조작에 있어서 수동제어와 프로그램을 사용한 자동제어 중 어느 하나를 선택할 수 있다.10 is a nutrient solution operation screen on the dedicated application in the present invention. As shown, either manual control or automatic control using a program can be selected in the operation of the nutrient solution device through the nutrient solution device operation screen on the dedicated application.
도 11은 본 발명에서 전용어플리케이션 상의 양액기설정 화면이다. 도시된 바와 같이 도 10에서 자동제어가 선택되었다면 적용될 양액 프로그램을 농작물에 맞게 선택할 수 있으며 별도의 양액 프로그램을 자유로이 업그레이드할 수 있다. 11 is a nutrient solution setting screen on a dedicated application in the present invention. As shown, if automatic control is selected in FIG. 10 , a nutrient solution program to be applied can be selected according to crops, and a separate nutrient solution program can be freely upgraded.
도 12는 본 발명에서 통합제어콘트롤부의 상황판 화면이다.12 is a situation board screen of the integrated control control unit in the present invention.
도 13은 본 발명에서 통합제어콘트롤부의 온실상태 화면이다.13 is a greenhouse state screen of the integrated control control unit in the present invention.
도 14는 본 발명에서 통합제어콘트롤부의 카메라 화면이다.14 is a camera screen of the integrated control control unit in the present invention.
도 15는 본 발명에서 통합제어콘트롤부의 녹화기능 화면이다.15 is a screen of the recording function of the integrated control control unit in the present invention.
도 16은 본 발명에서 통합제어콘트롤부의 센서상태 화면이다.16 is a sensor status screen of the integrated control control unit in the present invention.
도 17은 본 발명에서 통합제어콘트롤부의 시스템상태 화면이다.17 is a system state screen of the integrated control control unit in the present invention.
도 18은 본 발명에서 통합제어콘트롤부의 온실제어 화면이다.18 is a greenhouse control screen of the integrated control control unit in the present invention.
도 19는 본 발명에서 통합제어콘트롤부의 양액제어 화면이다.19 is a nutrient solution control screen of the integrated control control unit in the present invention.
도 20은 본 발명에서 통합제어콘트롤부의 작물환경 자동제어 화면이다.20 is a crop environment automatic control screen of the integrated control control unit in the present invention.
본 발명에서 전용어플리케이션은 인터넷으로 연결된 서버와 연동되어 데이터를 송수신하는 사용자단말기 상에 설치되어 구동된다.In the present invention, a dedicated application is installed and driven on a user terminal that transmits and receives data by interworking with a server connected to the Internet.
상기 서버 및 클라우드 서버 상에는 각 지역 및 각 농작물 특성에 대응하는 생육환경, 생육조건, 경작방법, 양액투입시기, 양액량 등이 미리 빅데이터로 축적되어 있어 사용자가 현재 경작중인 농작물에 대한 최적의 관리방법을 제공하며,On the server and cloud server, the growth environment, growth conditions, cultivation method, nutrient solution input time, nutrient solution amount, etc. corresponding to each region and each crop characteristic are accumulated as big data in advance, so that the user is optimally managing the crops currently being cultivated. provides a method,
사용자는 자신이 직접 제어장치를 제어할 수도 있고 추천된 최적의 관리방법에 의해 자동 제어되도록 설정할 수도 있다.The user may directly control the control device or set it to be automatically controlled by the recommended optimal management method.
현재 온실에서의 환경센서에 의한 측정 데이터 및 제어장치의 구동여부는 실시간으로 상기 전용어플리케이션을 통하여 사용자에게 전달되거나 미리 설정한 문자메시지로 사용자에게 전달될 수 있다.Currently, the measurement data by the environmental sensor in the greenhouse and whether the control device is driven may be transmitted to the user through the dedicated application in real time or may be transmitted to the user through a preset text message.
전용어플리케이션은 도 6과 같이,Dedicated application as shown in Figure 6,
온실과 주변환경을 창, 문, 농작물의 위치, 센서의 위치, 방위, 태양위치, 구름상태, 강우 및 강설 등을 표현한 간략한 3D로 구현하여 각 부위에 따른 환경센서로 측정된 환경 데이터를 도식적으로 표현할 수 있다.By implementing the greenhouse and the surrounding environment in a simple 3D that expresses the location of windows, doors, crops, sensor location, orientation, sun location, cloud condition, rainfall and snowfall, the environmental data measured by the environmental sensor according to each part is schematically displayed. can express
그리고 사용자는 일별, 시간별 농작물의 사진을 업로드 하여 머신러닝모듈의 빅데이터로 저장되고 상기 머신러닝모듈은 상기 사진 등을 분석하여 최적의 제어방법을 사용자에게 제시하게 된다.Then, the user uploads pictures of crops by day and hour, and it is stored as big data of the machine learning module, and the machine learning module analyzes the pictures and the like to present an optimal control method to the user.
물론 온실에 설치된 카메라를 통하여 자동으로 촬영하고 자동으로 업로드하는 방법도 가능하다.Of course, it is also possible to automatically shoot and automatically upload through the camera installed in the greenhouse.
본 발명은 도 7과 같이,The present invention, as shown in Figure 7,
온실 내부 및 외부의 환경 데이터를 실시간으로 사용자에게 제시하며,Presents environmental data inside and outside the greenhouse to users in real time,
사용자는 수동으로 제어장치를 제어하거나 머신러닝모듈에서 추천된 최적의 방법으로 자동 제어되도록 설정할 수 있다. The user can control the control device manually or set it to be automatically controlled by the optimal method recommended by the machine learning module.
도 8과 같이 양액농도를 확인하기 위해서 전기전도도(EC) 및 산도(PH) 등을 환경센서를 통하여 실시간으로 확인할 수 있으며,In order to check the concentration of the nutrient solution as shown in FIG. 8, the electrical conductivity (EC) and acidity (PH) can be checked in real time through the environmental sensor,
온도 및 습도, 일사량 및 이산화탄소 농도로 실시간으로 센서링하여 모니터링할 수 있다. It can be monitored by real-time sensing of temperature and humidity, insolation and carbon dioxide concentration.
도 9와 같이,As shown in Figure 9,
전용어플리케이션은 시, 일, 월, 년 단위의 달력을 제공하며, 달력과 연동하여 해당 시, 해당 일 등에 발생한 환경 데이터와 제어된 제어정보를 제공하게 된다.The dedicated application provides a calendar in units of hour, day, month, and year, and provides environmental data and controlled control information generated in the hour, day, etc. in conjunction with the calendar.
또한 사용자가 별도로 특이사항을 입력할 수 있는 일지작성이 가능하다.In addition, it is possible to create a journal in which the user can separately input special items.
앞에서 설명한 바와 같이,As previously described,
도 12 내지 20은 사용자단말기에서 전용어플리케이션상의 구동화면이면서 통합제어콘트롤부의 구동화면이다.12 to 20 are driving screens of a dedicated application in the user terminal and driving screens of the integrated control control unit.
통합제어콘트롤부는 서버를 통하여 전용어플리케이션과 실시간으로 연동되어 있으며, 사용자의 전용어플리케이션 조작으로 통합제어콘트롤부가 제어되거나,The integrated control control unit is linked in real time with the dedicated application through the server, and the integrated control control unit is controlled by the user's operation of the dedicated application,
직접 사용자가 통합제어콘트롤부를 제어할 수 있다.The user can directly control the integrated control control unit.
도시되지는 않았으나 본 발명은 아래와 같이 하나의 온실에 각기 다른 이종의 농작물을 재배할 수 있는 제어방법을 제시한다.Although not shown, the present invention proposes a control method capable of cultivating different kinds of crops in one greenhouse as follows.
온실 내부에 미리 구획을 분할하여 여러 작물을 재배할 경우, 각 구획에 환경센서 및 제어장치를 별도로 설치하고 각 작물에 최적화된 생육조건을 제공하여 제어할 수 있다.In the case of cultivating several crops by dividing compartments in the greenhouse in advance, environmental sensors and control devices are separately installed in each compartment, and optimal growth conditions for each crop can be provided and controlled.
또한 개별제어가 여의치 않을 경우 머신러닝모듈을 통해 이종 농작물이 한 공간에서 경작될 때를 대비한 빅데이터를 축적하고 1개의 제어로 각 농작물을 제어하는 통합제어 방법을 제시할 수 있다. In addition, when individual control is not feasible, it is possible to present an integrated control method that accumulates big data for when different crops are cultivated in one space through the machine learning module and controls each crop with one control.
결론으로 본 발명은 머신러닝 기술을 이용하여 재배되는 농작물의 특성, 설치장소, 기후, 시간 등에 부합하는 최적의 운용방법을 실시간으로 제공하므로 컴퓨터 및 인터넷에 익숙하지 못한 고령자 또는 농사의 초심자라 하더라도 쉽게 운용하여 고품질 및 다량의 농작물을 수확할 수 있는 개량형 스마트팜 관리시스템을 제공하는 특징이 있다.In conclusion, the present invention provides an optimal operation method in real time that matches the characteristics, installation location, climate, time, etc. of cultivated crops using machine learning technology, so that even the elderly who are not familiar with computers and the Internet or beginners in farming can easily It is characterized by providing an improved smart farm management system that can harvest high-quality and large amounts of crops by operating it.
본 발명은 상기에서 언급한 바와 같이 바람직한 실시예와 관련하여 설명되었으나, 본 발명의 요지를 벗어남이 없는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하며, 다양한 분야에서 사용 가능하다. Although the present invention has been described in relation to the preferred embodiment as mentioned above, various modifications and variations are possible without departing from the gist of the present invention, and can be used in various fields.
따라서 본 발명의 청구범위는 이건 발명의 진정한 범위 내에 속하는 수정 및 변형을 포함한다.Accordingly, the claims of the present invention include modifications and variations that fall within the true scope of the invention.
Claims (3)
온실에 설치되는 환경센서;
상기 환경센서와 근거리통신망으로 연결되는 종합환경제어반;
상기 종합환경제어반으로부터 데이터를 전달받는 상기 서버;
상기 서버로부터 데이터를 전달받는 상기 전용어플리케이션이 설치된 사용자단말기;
를 포함하여 구성되되,
상기 전용어플리케이션에서 상기 데이터를 분석하여 제어정보를 상기 서버, 상기 종합환경제어반 순서로 전달하고,
상기 종합환경제어반은 상기 제어정보를 단동제어반으로 전달하며,
상기 단동제어반은 상기 온실에 설치된 제어장치를 구동하는 것을 특징으로 하고,
상기 환경센서는 내부환경센서, 외부환경센서 및 양액센서를 포함하여 구성되고,
상기 제어장치는 창문 및 커튼 구동부, 환경제어장치, 관수 및 양액제어장치, 냉방 및 난방제어장치를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하며,
상기 종합환경제어반은 통합제어콘트롤부로 대체되고 상기 단동제어반은 개별제어콘트롤부로 대체되며, 상기 통합제어콘트롤부는 상기 서버상에 설치되는 머신러닝모듈과 연결되는 것을 특징으로 하되,
상기 머신러닝모듈은 제어서버와 머신러닝구동부(머신러닝 Runner) 그리고 머신러닝모델서버(머신러닝 Model Server)를 포함하여 구성되고,
상기 머신러닝모델서버에 전달된 온실 환경 데이터는 하둡분산파일시스템(HDFS)에 의한 데이터 분석을 통하여 작물환경에 맞는 환경 데이터를 머신러닝구동부(머신러닝 Runner) 및 제어서버를 통하여 통합제어콘트롤부에 전달하며,
상기 전용어플리케이션은 상기 사용자 단말기에 온실과 주변환경을 창, 문, 농작물의 위치, 센서의 위치, 방위, 태양위치, 구름상태, 강우 및 강설을 표현한 3D로 구현하여 각 부위에 따른 환경센서로 측정된 환경 데이터를 도식적으로 표현하고,
상기 사용자에 의해 촬영되어 업로드되거나 온실에 설치된 카메라에 의해 자동으로 촬영되고 자동으로 업로드된 일별, 시간별 농작물의 사진은 머신러닝모듈의 빅데이터로 저장되고 상기 머신러닝모듈은 상기 사진을 분석하여 최적의 제어방법을 상기 전용어플리케이션을 통하여 사용자에게 제시할 수 있으며,
사용자는 상기 전용어플리케이션을 통하여 상기 환경센서에서 감지된 전기전도도(EC) 및 산도(PH)를 통하여 양액농도를 확인할 수 있고, 온도 및 습도, 일사량 및 이산화탄소 농도를 실시간으로 상기 환경센서로 센서링하여 모니터링할 수 있으며,
상기 전용어플리케이션은 사용자에게 시, 일, 월, 년 단위의 달력을 제공하며 상기 달력과 연동하여 해당 시, 일, 월, 년에 발생한 환경 데이터와 제어된 제어정보를 제공하고, 상기 달력에는 사용자가 별도로 특이사항을 입력할 수 있는 일지작성이 가능한 것을 특징으로 하며,
상기 전용어플리케이션 상의 대시보드 화면에는 정해진 온도 설정에 따라 작동된 창문의 개폐 상태 및 난방기 온오프 상태를 포함한 인공지능 메시지가 표시되고, 창문의 개폐 여부가 좌측과 우측을 구분하여 색을 달리하여 표시되며, 농작물 사진이 일별로 이전 1주일의 기간으로 표시되는 것을 특징으로 하고,
상기 전용어플리케이션 상의 양액기조작 화면에 의한 양액기 조작에 있어서 수동제어와 프로그램을 사용한 자동제어 중 어느 하나를 선택할 수 있으며, 상기 자동제어가 선택되었다면 적용될 양액 프로그램을 농작물에 맞게 선택할 수 있으며 별도의 양액 프로그램을 자유로이 업그레이드할 수 있는 것을 특징으로 하고,
하나의 온실에 각기 다른 이종의 농작물을 재배할 경우, 온실 내부에 미리 구획을 분할하여 여러 작물을 재배할 경우 각 구획에 환경센서 및 제어장치를 별도로 설치하고 각 작물에 최적화된 생육조건을 제공하여 제어하는 개별제어 방법을 선택할 수 있고, 머신러닝모듈을 통해 이종 농작물이 한 공간에서 경작될 때를 대비한 빅데이터를 축적하고 1개의 제어로 상기 분할 구획된 이종의 여러 작물의 생육조건을 통합제어하는 통합제어 방법을 선택할 수 있는 것을 특징으로 하는 개량형 스마트팜 관리시스템.It is performed in a dedicated application with a server connected to the Internet,
Environmental sensors installed in greenhouses;
a comprehensive environmental control panel connected to the environmental sensor and a local area network;
the server receiving data from the comprehensive environment control panel;
a user terminal installed with the dedicated application receiving data from the server;
Consists of including,
Analyze the data in the dedicated application and deliver control information to the server and the comprehensive environment control panel in order,
The comprehensive environmental control panel transmits the control information to the single-acting control panel,
The single-acting control panel is characterized in that it drives the control device installed in the greenhouse,
The environmental sensor is configured to include an internal environmental sensor, an external environmental sensor and a nutrient solution sensor,
The control device is characterized in that it is configured to include a window and curtain drive unit, an environment control device, an irrigation and nutrient solution control device, and a cooling and heating control device,
The integrated environmental control panel is replaced with an integrated control control unit and the single-acting control panel is replaced with an individual control control unit, wherein the integrated control control unit is connected to a machine learning module installed on the server,
The machine learning module is configured to include a control server, a machine learning driving unit (Machine Learning Runner), and a machine learning model server (Machine Learning Model Server),
The greenhouse environment data delivered to the machine learning model server is analyzed by the Hadoop Distributed File System (HDFS), and the environmental data suitable for the crop environment is transferred to the integrated control control unit through the machine learning driving unit (machine learning runner) and the control server. convey,
The dedicated application implements the greenhouse and the surrounding environment in the user terminal in 3D expressing the window, door, crop position, sensor position, orientation, sun position, cloud state, rainfall and snowfall, and measures it with environmental sensors according to each part. Schematic representation of the environmental data
Daily and hourly crop photos taken and uploaded by the user or automatically taken and uploaded automatically by a camera installed in a greenhouse are stored as big data of the machine learning module, and the machine learning module analyzes the photos to optimize The control method can be presented to the user through the dedicated application,
The user can check the nutrient solution concentration through the electrical conductivity (EC) and acidity (PH) detected by the environmental sensor through the dedicated application, and the temperature and humidity, solar radiation and carbon dioxide concentration are sensed with the environmental sensor in real time. can be monitored,
The dedicated application provides the user with a calendar of hours, days, months, and years, and provides environmental data and controlled control information generated in the corresponding hour, day, month, and year in conjunction with the calendar, and in the calendar, the user It is characterized in that it is possible to create a journal in which special items can be entered separately.
On the dashboard screen of the dedicated application, an artificial intelligence message including the opening/closing status of the window operated according to the set temperature setting and the on/off status of the heater is displayed, and whether the window is opened or closed is displayed in different colors by separating the left and right sides, , characterized in that the crop photos are displayed as the period of the previous week by day,
Either manual control or automatic control using a program can be selected for operation of the nutrient solution device by the nutrient solution device operation screen on the dedicated application, and if the automatic control is selected, the nutrient solution program to be applied can be selected according to the crops It is characterized in that the program can be freely upgraded,
When cultivating different kinds of crops in one greenhouse, when cultivating multiple crops by dividing the inside of the greenhouse in advance, environmental sensors and control devices are separately installed in each compartment and optimized growth conditions are provided for each crop. It is possible to select an individual control method to control, and through the machine learning module, big data is accumulated for when different crops are cultivated in one space, and the growth conditions of the divided and divided different kinds of crops are integrated with one control. An improved smart farm management system, characterized in that the integrated control method can be selected.
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| CN117331392B (en) * | 2023-12-01 | 2024-03-12 | 凯盛浩丰农业集团有限公司 | Environment management system for intelligent greenhouse |
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