KR102377716B1

KR102377716B1 - 관수 제어 시스템, 및 딥러닝 기반의 관수 제어 방법

Info

Publication number: KR102377716B1
Application number: KR1020210014695A
Authority: KR
Inventors: 조정윤
Original assignee: 주식회사 성하
Priority date: 2021-02-02
Filing date: 2021-02-02
Publication date: 2022-03-23

Abstract

토양에 설치되어 토양의 수분량을 측정하는 센서; 수분량이 임계 값 미만이면, 수분 공급 요청을 전송하는 서버; 및 서버의 수분 공급 요청에 따라 토양으로의 수분 공급을 제어하는 관수 제어기를 포함하는, 일 실시예에 따른 관수 제어 시스템이 개시된다.

Description

관수 제어 시스템, 및 딥러닝 기반의 관수 제어 방법{SYSTEM FOR CONTROLLING WATER SUPPLY, AND METHOD FOR CONTROLLING WATER SUPPLY BASED ON DEEP-LEARNING}

본 발명은 수목에 대한 관수 관리 분야에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 토양 및 수목 상태에 따라 수목의 관수를 제어하는 시스템, 장치 및 방법에 관한 것이다.

사람들은 공기 정화용, 관상용 등의 다양한 수목을 키우고 있다. 어느 가정집, 사무실이라도 최소한 하나의 수목 화분이 위치하는 것을 쉽게 볼 수 있다. 이만큼 수목에 대한 관심이 높아지고 있는 것이 비해 수목의 정확한 관리 방법을 아는 사람들은 많지 않다.

즉, 수목 전문가가 아닌 이상 일반인들은 수목을 건강하게 키우기 어려운 것이 현실이다. 또한, 건물의 옥상이나, 골프장 등 넓은 면적에서 수목을 키우고 있는 경우에는 그 넓은 면적으로 인해 사람이 직접 수목을 관리하기가 어렵다.

따라서, 수목에 대한 관수, 약품 공급 등을 인력에 의지하는 수동적 방식 대신 센서에 기반한 자동적 방식이 요구된다.

본 발명의 일 실시예는 토양의 수분 측정을 통해 수목에 대한 관수를 적절하게 제어하는 것을 기술적 과제로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예는 기상 예보 등을 고려하여 과도한 양의 수분이 수목에 공급되는 것을 방지하는 것을 기술적 과제로 한다.

일 실시예에 따른 관수 제어 시스템은, 토양에 설치되어 상기 토양의 수분량을 측정하는 센서; 상기 수분량이 임계 값 미만이면, 수분 공급 요청을 전송하는 서버; 및 상기 서버의 수분 공급 요청에 따라 상기 토양으로의 수분 공급을 제어하는 관수 제어기를 포함할 수 있다.

상기 임계 값은, 상기 토양에 위치한 수목의 종류, 수목에 대해 병충해가 발생한 경우 병충해의 종류, 및 계절에 따라 설정될 수 있다.

상기 서버는, 상기 토양에 위치한 수목의 이미지를 딥러닝 네트워크에 입력하여 수목의 종류, 병충해 발생 여부 및 병충해의 종류를 판별할 수 있다.

상기 서버는, 외부 장치로부터 날씨 예보 정보를 수신하고, 상기 수분량이 상기 임계 값 미만이더라도, 상기 토양에 비가 내릴 것으로 예상되면, 상기 관수 제어기로 수분 공급 요청을 전송하지 않거나, 상기 관수 제어기로 수분 차단 요청을 전송할 수 있다.

상기 관수 제어기는, 상기 토양에 설치된 수로와 수원(water source) 사이의 솔레노이드 밸브를 개방 및 차단하여 상기 수분 공급을 제어할 수 있다.

상기 서버는, 여러 토양들에 대한 관수를 독립적으로 제어할 수 있다.

상기 서버는, 상기 센서에 의해 측정된 수분량의 히스토리, 및 수분 공급량의 히스토리를 사용자 단말로 제공할 수 있다.

상기 서버는, 상기 수분량이 상기 임계 값 미만이면, 수분 공급 요청을 드론으로 전송하고, 상기 드론은 상기 토양으로 비행하여 상기 드론에 장착된 수분 컨테이너 내의 수분을 상기 토양으로 분사할 수 있다.

상기 서버는, 상기 토양에 위치한 수목의 상태에 따라 양액 공급 요청 및 약품 공급 요청 중 적어도 하나를 상기 관수 제어기로 전송하고, 상기 관수 제어기는, 상기 양액 공급 요청 및 약품 공급 요청 중 적어도 하나에 따라 상기 수분과, 양액 및 약품 중 적어도 하나를 상기 토양으로 공급할 수 있다.

일 실시예에 따른 관수 제어 장치는, 서버로부터 수분 공급 요청을 수신하는 통신부; 및 상기 수분 공급 요청에 따라 상기 토양에 설치된 수로의 솔레노이드 밸브를 제어하는 제어부를 포함하되, 상기 수분 공급 요청은, 상기 토양에 설치된 센서에 의해 측정된 수분량이 임계 값 미만이면 상기 서버로부터 상기 통신부로 전송될 수 있다.

본 발명의 일 실시예는 토양의 수분 측정을 통해 수목에 대한 관수를 적절하게 제어할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예는 기상 예보 등을 고려하여 과도한 양의 수분이 수목에 공급되는 것을 방지할 수 있다.

다만, 본 발명의 일 실시예에 따른 관수 제어 시스템, 및 딥러닝 기반의 관수 제어 방법이 달성할 수 있는 효과는 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 명세서에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 일 실시예에 따른 관수 제어 시스템을 도시하는 도면이다.
도 2는 서버에 저장되는 정보들을 도시하는 예시적인 도면이다.
도 3은 수목 이미지로부터 수목의 종류 및 병충해 종류를 식별하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 토양에 설치된 구조물 및 이를 감지하는 카메라를 도시하는 예시적인 도면이다.
도 5 및 도 6은 비가 사선 방향으로 내리고 있을 때, 토양에 추가되는 수분량을 계산하기 위한 도면이다.
도 7은 토양 내 수분량을 조절하기 위한 구조물에 대해 도시하고 있는 도면이다.
도 8은 토양으로 수분을 공급하는 드론을 도시하고 있는 도면이다.
도 9는 일 실시예에 따른 관수 제어기의 기능 블록도이다.
도 10은 일 실시예에 따른 관수 제어기를 도시하고 있는 도면이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고, 이를 상세한 설명을 통해 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명은 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제 1, 제 2 등)는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.

또한, 본 명세서에서, 일 구성요소가 다른 구성요소와 "연결된다" 거나 "접속된다" 등으로 언급된 때에는, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결되거나 또는 직접 접속될 수도 있지만, 특별히 반대되는 기재가 존재하지 않는 이상, 중간에 또 다른 구성요소를 매개하여 연결되거나 또는 접속될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

또한, 본 명세서에서 '~부(유닛)', '모듈' 등으로 표현되는 구성요소는 2개 이상의 구성요소가 하나의 구성요소로 합쳐지거나 또는 하나의 구성요소가 보다 세분화된 기능별로 2개 이상으로 분화될 수도 있다. 또한, 이하에서 설명할 구성요소 각각은 자신이 담당하는 주기능 이외에도 다른 구성요소가 담당하는 기능 중 일부 또는 전부의 기능을 추가적으로 수행할 수도 있으며, 구성요소 각각이 담당하는 주기능 중 일부 기능이 다른 구성요소에 의해 전담되어 수행될 수도 있음은 물론이다.

이하, 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들을 차례로 상세히 설명한다.

도 1은 일 실시예에 따른 관수 제어 시스템을 도시하는 도면이다.

일 실시예에 따른 관수 제어 시스템은 서버(100), 관수 제어기(200), 센서(300) 및 통신 허브(400)를 포함할 수 있다.

센서(300)는 토양(S)에 설치되어 토양(S)의 수분량을 측정한다. 구현예에 따라 센서(300)는 토양(S)의 온도를 더 측정할 수 있다. 토양(S)의 수분량은 단위 부피의 흙에 포함된 수분의 부피로 측정될 수 있다.

센서(300)는 토양(S)에 대한 센싱 결과를 통신 허브(400)를 통해 서버(100)로 전달한다. 센서(300)의 센싱 결과는 직렬 통신 방식으로 통신 허브(400)로 전달될 수 있고, 통신 허브(400)는 LTE나 Wifi 등의 무선 통신 방식으로 센싱 결과를 서버(100)로 전달할 수 있다. 통신 허브(400)는 서버(100), 관수 제어기(200) 및 센서(300) 사이의 데이터의 송수신을 위한 게이트웨이이다.

센서(300)는 토양(S) 내 함유된 수분을 고주파와 수분의 유전적(Dielectricitic) 특성을 이용하여 측정할 수 있다. 토양(S)의 수분량, 온도를 측정하기 위한 센서는 공지되어 있는 바, 상세한 설명을 생략한다.

서버(100) 및 관수 제어기(200)에 의해 관리되는 토양(S)이 여러 개 일 때, 여러 토양(S)들에 센서(300)가 설치되어 각 토양(S)의 수분량이 측정될 수 있다.

서버(100)는 토양(S)의 수분량에 기초하여 토양(S)에 대한 관수를 제어한다. 서버(100)는 토양(S)의 수분량이 부족하다면 관수 제어기(200)로 수분 공급 요청을 전송하여 토양(S)으로 수분이 공급되도록 할 수 있다. 구현예에 따라, 관수 제어기(200)가 양액 공급기 및/또는 약품 공급기와 연결되어 있을 때, 서버(100)는 토양(S)에 위치한 수목(40)의 상태에 따라 양액 공급 요청 및 약품 공급 요청 중 적어도 하나를 관수 제어기(200)로 전송하고, 관수 제어기(200)는, 양액 공급 요청 및 약품 공급 요청 중 적어도 하나에 따라 수분과 함께, 양액 및 약품 중 적어도 하나를 토양(S)으로 공급할 수도 있다.

서버(100)에 의해 관리되는 토양(S)이 여러 개일 때, 서버(100)는 여러 토양(S)들에 대한 관수를 독립적으로 제어할 수 있다. 예를 들어, 제 1 토양(S)의 수분량이 부족하고, 제 2 토양(S)의 수분량이 충분하다면, 제 1 토양(S)으로만 수분이 공급되도록 할 수 있고, 반대로, 제 1 토양(S)의 수분량이 충분하고, 제 2 토양(S)의 수분량이 부족하다면, 제 2 토양(S)으로만 수분이 공급되도록 할 수 있다. 또한, 서버(100)는 제 1 토양(S)의 수분량과 제 2 토양(S)의 수분량이 모두 부족하다면, 제 1 토양(S)과 제 2 토양(S) 모두로 수분이 공급되도록 할 수 있다.

서버(100)는 토양(S)의 관수 제어를 위해 필요한 정보들을 저장할 수 있는데, 서버(100)가 저장하는 정보들은 도 2에 예시되어 있다.

도 2는 서버(100)에 저장되는 정보들의 종류를 도시하는 예시적인 도면이다.

서버(100)는 토양의 식별 정보, 토양에 설치된 센서(300)의 식별 정보, 센서(300)에 의해 측정된 수분량, 계절 및 임계 값 등을 저장할 수 있다. 도 2에 도시된 정보들은 예시일 뿐, 도 2에 도시되지 않은 종류의 정보가 서버(100)에 더 저장될 수 있고, 도 2에 도시된 정보들의 일부가 서버(100)에 저장되지 않을 수도 있다.

서버(100)는 토양 A와 토양 B의 관수를 제어한다. 토양 A와 토양 B는 지리적 위치에 따라 구분될 수 있다. 서버(100)는 토양 A 및 토양 B의 위치 정보, 및 면적 정보를 저장할 수 있다.

토양 A에는 A-1 센서, A-2 센서, A-3 센서가 설치되며, 각 센서에 의해 측정된 수분량은 16%, 17%, 18%이다. 또한, 토양 B에는 B-1 센서, B-2 센서가 설치되며, 각 센서에 의해 측정된 수분량은 15%, 16%이다.

토양에 여러 센서(300)들이 설치되어 있을 때 서버(100)는 여러 센서(300)들에 의해 측정된 수분량들의 평균과 임계 값을 비교하여 관수 제어기(200)로 수분 공급 요청을 전송할지 여부를 결정할 수 있다. 예를 들어, A-1 센서, A-2 센서, A-3 센서가 측정한 수분량 16%, 17%, 18%의 평균은 17%이고, 이는 임계 값 15%보다 크므로, 서버(100)는 관수 제어기(200)로 토양 A에 대한 수분 공급 요청을 전달하지 않는다. 그리고, B-1 센서, B-2 센서가 측정한 수분량 15%, 16%의 평균은 15.5%이고, 이는 임계 값 17%보다 작으므로, 서버(100)는 관수 제어기(200)로 토양 B에 대한 수분 공급 요청을 전달한다.

서버(100)는 토양에 위치한 수목(40)의 종류, 수목(40)에 대해 병충해가 발생한 경우 병충해의 종류, 및 계절에 따라 임계 값을 설정할 수 있다. 예를 들어, 현재 계절이 여름인 경우에 비해, 현재 계절이 겨울일 때의 임계 값을 높게 설정할 수 있다.

수목(40)의 종류, 병충해의 종류, 계절 등의 인자(factor)들에 대응하는 임계 값들이 미리 서버(100)에 저장되어 있을 수 있고, 서버(100)는 미리 저장된 임계 값들 중 관리 하에 있는 토양에 위치한 수목(40)의 종류, 병충해의 종류 및 계절에 대응하는 임계 값을 선택할 수 있다.

서버(100)는 수목(40)의 종류, 수목(40)에 대해 발생한 병충해의 종류를 미리 훈련된 AI(artificial intelligence) 기반의 딥러닝 네트워크(deep learning network)에 기반하여 식별할 수도 있다.

AI 기술은 기계학습(딥러닝) 및 기계학습을 활용한 요소 기술들로 구성된다. 기계학습은 입력 데이터들의 특징을 스스로 분류/학습하는 알고리즘 기술이며, 요소기술은 딥러닝 등의 기계학습 알고리즘을 활용하여 인간 두뇌의 인지, 판단 등의 기능을 모사하는 기술로서, 언어적 이해, 시각적 이해, 추론/예측, 지식 표현, 동작 제어 등의 기술 분야로 구성된다.

AI 기술이 응용되는 다양한 분야는 다음과 같다. 언어적 이해는 인간의 언어/문자를 인식하고 응용/처리하는 기술로서, 자연어 처리, 기계 번역, 대화시스템, 질의 응답, 음성 인식/합성 등을 포함한다. 시각적 이해는 사물을 인간의 시각처럼 인식하여 처리하는 기술로서, 객체 인식, 객체 추적, 영상 검색, 사람 인식, 장면 이해, 공간 이해, 영상 개선 등을 포함한다. 추론 예측은 정보를 판단하여 논리적으로 추론하고 예측하는 기술로서, 지식/확률 기반 추론, 최적화 예측, 선호 기반 계획, 추천 등을 포함한다. 지식 표현은 인간의 경험정보를 지식데이터로 자동화 처리하는 기술로서, 지식 구축(데이터 생성/분류), 지식 관리(데이터 활용) 등을 포함한다. 동작 제어는 차량의 자율 주행, 로봇의 움직임을 제어하는 기술로서, 움직임 제어(항법, 충돌, 주행), 조작 제어(행동 제어) 등을 포함한다.

일 예로, 서버(100)는 수목(40)에 대해 촬영된 이미지를 CNN(convolutional neural network)에 입력하여, 해당 이미지 내의 수목(40)의 종류, 및 병충해가 발생한 경우 병충해의 종류를 식별할 수 있다.

도 3은 수목 이미지(3000)로부터 수목(40)의 종류 및 병충해 종류를 식별하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

서버(100)는 훈련 이미지들(3100, 3200, 3300)에 기반하여 훈련된 딥러닝 네트워크에 수목 이미지(3000)를 입력하고, 딥러닝 네트워크의 출력 결과로부터 수목(40)의 종류 및/또는 병충해의 종류를 식별할 수 있다.

다른 예로, 서버(100)는 특징점 추출 및 특징점 매칭 등의 공지된 알고리즘을 이용하여 여러 샘플 이미지(3100, 3200, 3300)들 중 수목 이미지(3000)에 대응하는 샘플 이미지(3300)를 선택할 수 있으며, 선택된 샘플 이미지(3300)의 정보, 즉, 샘플 이미지(3300)와 같은 수목(40)은 어떠한 병을 가지고 있는지, 어떠한 해충을 가지고 있는지, 상태가 어느 정도 심각한지를 확인할 수 있다.

다시 도 1을 참조하면, 관수 제어기(200)는 서버(100)로부터 토양(S)에 대한 수분 공급 요청이 수신되면, 원수(water source)(10)와 수로(20) 사이의 솔레노이드 밸브(30)를 개방하여 원수(10)의 수분이 토양(S)에 공급되도록 한다.

서버(100)가 관수 제어기(200)로 전송하는 수분 공급 요청은, 밸브의 개방 지시, 및 개방 유지 시간을 포함할 수 있다. 따라서, 관수 제어기(200)는 수분 공급 요청에 따라 솔레노이드 밸브(30)를 개방하여 수분이 토양으로 공급되도록 하고, 일정 시간 경과 후 솔레노이드 밸브(30)를 차단하여 토양으로의 수분 공급을 중단할 수 있다.

서버(100)는 센서(300)가 측정한 토양(S)의 수분량의 히스토리, 및 토양(S)에 대한 수분 공급량의 히스토리를 사용자 단말(500)로 제공할 수 있다. 사용자는 사용자 단말(500)로 제공된 정보를 통해 토양에 대한 관수가 적절하게 제어되고 있는지를 판별할 수 있다.

한편, 토양에 대한 수분량 측정을 통해 토양에 수분을 공급한 후에 비가 오는 경우, 수분의 과공급이 문제될 수 있다. 수분의 과공급은 수목(40)의 건강에 치명적일 수 있으므로, 토양에 대한 관수 제어에 날씨 예보를 고려하는 것이 필수적이다.

일 실시예에서, 서버(100)는 외부 장치(예를 들어, 포털 서버, 기상 사이트 서버 등)으로부터 날씨 예보 정보를 수신할 수 있다. 서버(100)는 토양의 수분량이 임계 값 미만이더라도 토양에 비가 내릴 것으로 예상되면, 수분 공급 요청을 관수 제어기(200)로 전송하지 않거나, 이미 수분 공급 요청을 한 경우라면 수분 차단 요청을 관수 제어기(200)로 전송할 수 있다.

서버(100)는 날씨 예보 정보로부터 강수량(mm)을 확인하고, 토양에 내릴 수분량을 산출할 수 있다. 구체적으로, 서버(100)는 토양의 면적에 강수량(mm)을 곱하여 토양에 내릴 수분의 부피를 측정할 수 있다. 그리고, 서버(100)는 측정된 부피의 수분이 토양에 추가될 경우의 예상 수분량을 산출하고, 산출된 예상 수분량과 임계 값을 비교할 수 있다. 수분량은 단위 부피의 흙에 포함된 수분의 양으로 계산되므로, 토양의 부피가 미리 결정된 값으로 고정되어 있는 상태에서 비에 의해 추가되는 수분의 양을 고려하여 예상 수분량을 산출할 수 있다. 예를 들어, 10m³의 부피를 갖는 토양에 1m³의 수분이 포함되어 있는 경우, 토양의 수분량은 10%로 측정된다. 만약, 비에 의해 2m³의 수분이 추가된다면, 토양의 예상 수분량은 30%가 될 것이다.

서버(100)는 예상 수분량이 임계 값 미만이라면 수분 공급 요청을 관수 제어기(200)로 전송하고, 예상 수분량이 임계 값 이상이면, 수분 공급 요청을 관수 제어기(200)로 전송하지 않는다.

구현예에 따라, 토양의 수분량이 임계 값 미만이고, 토양에 비가 내릴 것으로 예상되더라도 수목(40)이 위치한 토양의 상부에 구조물(예를 들어, 파라솔)이 위치하는 경우, 서버(100)는 관수 제어기(200)로 수분 공급 요청을 전송할 수 있다. 왜냐하면, 구조물(50)에 의해 비가 차단될 수 있기 때문이다. 이에 대해 도 4를 참조하여 설명한다.

도 4는 토양에 설치된 구조물(50) 및 이를 감지하는 카메라(600)를 도시하는 예시적인 도면이다.

도 4를 참조하면, 관수 제어 시스템은 토양 상부에 설치된 구조물(50)의 감지를 위한 카메라(600)를 더 포함할 수 있다. 카메라(600)는 토양의 상부 영역을 촬영하고, 촬영된 이미지를 통신 허브(400)를 통해 서버(100)로 전달한다.

서버(100)는 카메라(600)로부터 전달된 이미지에서 토양 상부에 구조물(50)이 설치되어 있는지를 판단한다. 서버(100)는 토양의 수분량이 임계 값 미만이고, 토양에 비가 내릴 것으로 예상되더라도 토양 상부에 구조물(50)이 설치되어 있는 경우에는 관수 제어기(200)로 수분 공급 요청을 전송할 수 있다.

구현예에 따라서, 서버(100)는 토양의 전체 영역 중 상부의 구조물(50)에 의해 가려지는 영역과 가려지지 않는 영역의 면적을 산출할 수 있다. 예를 들어, 토양의 상부 방향에서 구조물(50)이 토양의 전체 영역 중 50%를 가리고 있고, 토양의 면적이 10m²이라면, 구조물(50)에 의해 가려지지 않는 영역의 면적을 5m²으로 결정할 수 있다. 서버(100)는 구조물(50)에 의해 가려지지 않는 영역의 면적에 강수량을 곱하여 비에 의해 토양에 추가될 수분량을 산출하고, 산출된 수분량에 기인한 예상 수분량을 산출할 수 있다. 그리고, 서버(100)는 산출된 예상 수분량이 임계 값 미만이라면 관수 제어기(200)로 수분 공급 요청을 전송하고, 예상 수분량이 임계 값 이상이라면 관수 제어기(200)로 수분 공급 요청을 전송하지 않는다.

구조물(50)이 토양의 전체 영역을 가리고 있더라도, 경우에 따라 비가 토양으로 내리는 경우가 있을 수 있다. 예를 들어, 풍속에 따라 비가 사선 방향으로 내리고 있는 경우에는 구조물(50)이 토양의 상부에서 토양의 전체 영역을 가리고 있더라도 비가 토양에 직접 입사될 수 있는 것이다. 이에 대해 도 5 및 도 6을 참조하여 설명한다.

도 5 및 도 6은 비(70)가 사선 방향으로 내리고 있을 때, 토양에 추가되는 수분량을 계산하기 위한 도면이다.

서버(100)는 날씨 예상 정보로부터 확인된 풍속을 기초로 비(70)가 토양으로 입사되는 방향과 토양의 지표면 사이의 각도(α), 즉 입사각을 결정할 수 있다. 서버(100)는 여러 풍속들과 입사각들 사이의 매핑 관계를 미리 저장하여 놓고, 날씨 예상 정보로부터 확인된 풍속에 매핑된 입사각(α)을 확인할 수 있다.

입사각이 확인되면, 서버(100)는 토양의 경계 지점으로부터 토양 중 비가 입사되는 지점까지의 거리(d)(즉, 입사 거리)를 산출할 수 있다. 예를 들어, 서버(100)는 입사 거리(d)를 t/sinα로 산출할 수 있다. t는 토양의 지표면으로부터 구조물(50)까지의 높이로서, 미리 결정된다.

입사 거리가 산출되면, 서버(100)는 토양의 전체 영역 중 비가 입사되는 영역의 면적을 산출한다.

도 6을 참조하면, 비의 입사 거리가 d이고, 토양의 한 변의 길이가 k라면, 비의 입사 면적을 k*d로 결정할 수 있다. 서버(100)는 비의 입사 면적에 강수량을 곱하여 토양에 공급되는 수분의 부피를 산출할 수 있다.

서버(100)는 비에 의해 토양에 공급되는 수분의 부피로부터 토양의 예상 수분량을 산출하고, 예상 수분량이 임계 값 미만이면 관수 제어기(200)로 수분 공급 요청을 전송하고, 예상 수분량이 임계 값 이상이라면 관수 제어기(200)로 수분 공급 요청을 전송하지 않는다.

한편, 토양에 수분이 충분이 존재하고 있는 경우에 비가 내릴 것으로 예상되는 경우, 토양에 대한 수분의 과공급을 방지하기 위한 방법에 대해 도 7을 참조하여 설명한다.

도 7은 토양 내 수분량을 조절하기 위한 구조물에 대해 도시하고 있는 도면이다.

도 7을 참조하면, 구조물은 가림막(80)을 포함할 수 있는데, 이 가림막(80)은 서버(100)의 제어에 따라 좌우방향으로 이동할 수 있다. 도면 상에서 가림막(80)이 우측으로 이동하면 가림막(80)에 의해 토양의 상부 영역이 가려지고, 가림막(80)이 좌측으로 이동하면 가림막(80)은 토양의 상부 영역을 가리지 못한다.

일 실시예에서, 서버(100)는 토양의 수분량이 임계 값 이상이고, 토양에 비가 내릴 것으로 예상되면, 구조물의 가림막(80)을 우측으로 이동시켜 토양의 상부를 가릴 수 있다. 이에 따라 비에 의한 수분이 토양에 추가되는 것을 방지할 수 있다.

다른 실시예에서, 서버(100)는 토양의 수분량이 임계 값 미만이고, 토양에 비가 내릴 것으로 예상되면, 수분 공급 요청을 관수 제어기(200)로 전송하는 대신 구조물의 가림막(80)을 좌측으로 이동시켜 비에 의한 수분이 토양에 공급되도록 할 수도 있다. 이때, 서버(100)는 비에 의해 토양에 공급될 수분량을 계산하여, 토양의 예상 수분량이 과도하게 높아지지 않게 조절할 수 있다. 일 예로, 서버(100)는 토양의 예상 수분량이 미리 결정된 제한 값 미만이되도록 가림막(80)이 토양을 가리는 면적을 조절할 수 있다. 구체적으로, 서버(100)는 토양의 전체 영역에서 가림막(80)이 토양을 가리는 면적을 뺌으로써 비의 입사 면적을 산출하고, 입사 면적에 강수량을 곱하여 예상 수분량을 산출할 수 있다.

서버(100)가 여러 토양의 관수를 제어하고 있고, 어느 하나의 토양에는 도 5에 도시된 구조물(50)이 설치되어 있고, 다른 하나의 토양에는 도 7에 도시된 구조물이 설치되어 있을 수 있다. 이 경우, 서버(100)는 각각의 토양의 상부에 설치된 구조물의 특성을 고려하여 전술한 실시예에 따라 토양으로의 관수를 제어할 수도 있다.

토양의 수분량이 임계 값 미만이나, 원수(10)로부터 토양으로 수분이 공급되지 않는 경우(예를 들어, 원수(10) 시설의 고장 등으로 인해), 서버(100)는 드론(700)을 통해 토양에 수분을 공급할 수도 있다.

도 8은 토양으로 수분을 공급하는 드론(700)을 도시하고 있는 도면이다.

도 8을 참조하면, 서버(100)는 미리 배치된 드론(700)으로 수분 공급 요청을 전송하고, 드론(700)은 토양으로 비행하여 컨테이너(710) 내의 수분을 토양으로 분사할 수도 있다. 서버(100)에 의해 관리되는 토양이 여러 개일 때, 서버(100)는 수분 공급 요청과 함께 토양의 식별 정보 또는 토양의 위치 정보를 드론(700)으로 전송할 수 있다.

일 실시예에서, 서버(100)는 관수 제어기(200)로 수분 공급 요청을 전송하여 수로(20)를 통해 토양으로 수분이 공급되고 있더라도, 토양으로의 신속한 수분 공급이 필요하다면, 드론(700)으로도 수분 공급 요청을 전송할 수 있다.

도 9는 일 실시예에 따른 관수 제어기(200)의 기능 블록도이다.

도 9를 참조하면, 관수 제어기(200)는 메모리(910), 통신부(930) 및 제어부(950)를 포함할 수 있다.

메모리(910)는 통신부(930) 및 제어부(950)의 동작을 위한 프로그램을 저장할 수 있다. 통신부(930) 및 제어부(950)는 프로그램에 따라 동작할 수 있다.

통신부(930)는 통신 허브(400)와의 통신을 통해 서버(100)로부터 수분 공급 요청 등을 수신한다. 또한, 통신부(930)는 솔레노이드 밸브(30)의 개방 또는 차단을 위해 솔레노이드 밸브(30)(또는 솔레노이드 밸브(30)의 제어 소자)와 통신할 수도 있다.

제어부(950)는 수분 공급 요청에 따라 솔레노이드 밸브(30)의 개방 및 차단 여부 및 개방 유지 시간을 결정하고, 결정된 사항에 따라 통신부(930)를 통해 솔레노이드 밸브(30)를 제어할 수 있다.

도 10은 일 실시예에 따른 관수 제어기(200)를 도시하고 있는 도면이다.

도 10에 도시된 바와 같이, 관수 제어기(200)는 도 9에 도시된 메모리(910), 통신부(930) 및 제어부(950)의 기능을 하는 PCB(printed circuit board)(1010)를 포함할 수 있다. 또한, 관수 제어기(200)는 전원 공급을 위한 전원 공급 포트(1020), 솔레노이드 밸브(30)와의 통신을 위한 통신 포트들(1030a, 1030b), 및 통신 허브(400)와의 통신을 위한 통신 포트(1040)를 포함할 수 있다.

한편, 상술한 본 발명의 실시예들은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성가능하고, 작성된 프로그램은 매체에 저장될 수 있다.

매체는 컴퓨터로 실행 가능한 프로그램을 계속 저장하거나, 실행 또는 다운로드를 위해 임시 저장하는 것일 수도 있다. 또한, 매체는 단일 또는 수개 하드웨어가 결합된 형태의 다양한 기록수단 또는 저장수단일 수 있는데, 어떤 컴퓨터 시스템에 직접 접속되는 매체에 한정되지 않고, 네트워크 상에 분산 존재하는 것일 수도 있다. 매체의 예시로는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM 및 DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical medium), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등을 포함하여 프로그램 명령어가 저장되도록 구성된 것이 있을 수 있다. 또한, 다른 매체의 예시로, 애플리케이션을 유통하는 앱 스토어나 기타 다양한 소프트웨어를 공급 내지 유통하는 사이트, 서버 등에서 관리하는 기록매체 내지 저장매체도 들 수 있다.

이상, 본 발명의 기술적 사상을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 상기 실시예들에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형 및 변경이 가능하다.

100: 서버
200: 관수 제어기
300: 센서
400: 통신 허브
500: 사용자 단말

Claims

토양에 설치되어 상기 토양의 수분량을 측정하는 센서;
상기 토양의 상부에 설치된 구조물을 감지하는 카메라;
상기 토양의 전체 영역 중 상기 구조물에 의해 가려지지 않는 영역의 면적을 산출하고, 상기 산출된 면적에 날씨 예보 정보로부터 확인된 강수량을 곱하여 상기 토양에 추가될 수분량을 산출하고, 상기 산출된 수분량과 상기 센서에 의해 측정된 수분량의 합이 임계 값 미만이면, 수분 공급 요청을 전송하는 서버; 및
상기 서버의 수분 공급 요청에 따라 상기 토양으로의 수분 공급을 제어하는 관수 제어기를 포함하되,
상기 임계 값은,
상기 토양에 위치한 수목의 종류, 수목에 대해 병충해가 발생한 경우 병충해의 종류 또는 계절에 따라 설정되는, 관수 제어 시스템.
삭제
제1항에 있어서,
상기 서버는,
상기 토양에 위치한 수목의 이미지를 딥러닝 네트워크에 입력하여 수목의 종류, 병충해 발생 여부 및 병충해의 종류를 판별하는, 관수 제어 시스템.
삭제
제1항에 있어서,
상기 관수 제어기는,
상기 토양에 설치된 수로와 수원(water source) 사이의 솔레노이드 밸브를 개방 및 차단하여 상기 수분 공급을 제어하는, 관수 제어 시스템.
제1항에 있어서,
상기 서버는,
여러 토양들에 대한 관수를 독립적으로 제어하는, 관수 제어 시스템.
제1항에 있어서,
상기 서버는,
상기 센서에 의해 측정된 수분량의 히스토리, 및 수분 공급량의 히스토리를 사용자 단말로 제공하는, 관수 제어 시스템.
제1항에 있어서,
상기 서버는, 상기 산출된 수분량과 상기 센서에 의해 측정된 수분량의 합이 상기 임계 값 미만이면, 수분 공급 요청을 드론으로 전송하고,
상기 드론은 상기 토양으로 비행하여 상기 드론에 장착된 수분 컨테이너 내의 수분을 상기 토양으로 분사하는, 관수 제어 시스템.
제1항에 있어서,
상기 서버는, 상기 토양에 위치한 수목의 상태에 따라 양액 공급 요청 및 약품 공급 요청 중 적어도 하나를 상기 관수 제어기로 전송하고,
상기 관수 제어기는, 상기 양액 공급 요청 및 약품 공급 요청 중 적어도 하나에 따라 상기 수분과, 양액 및 약품 중 적어도 하나를 상기 토양으로 공급하는, 관수 제어 시스템.
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