KR102396105B1 - 작물 생장 관리 시스템 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

작물 생장 관리 시스템 및 그 방법이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 작물 생장 관리 시스템은 시설내 작물 포트 상부에 설치된 상부 레일을 따라 이동하며 작물 포트 단위로 촬영하여 작물 포트 이미지를 생성하여 전송하는 제1 전자장치; 시설내 바닥에 설치된 하부 레일을 따라 작물 포트 측면을 이동하며, 작물 포트 단위로, 작물의 일측에서 지정된 레이저를 조사한 후, 타측에 구비된 반사판에 의해 반사되어 수광되는 레이저를 검출하여 검출신호를 생성하여 전송하는 제2 전자장치; 및 작물 포트 단위로, 작물 포트 이미지에서 엽면적지수(Leaf Area Index)를 산출하고, 검출신호에서 생장높이를 산출하고, 산출된 엽면적지수와 생장높이가 지정된 생장주기에 따른 임계지수 및 임계높이 미만인 경우, 해당 작물에 대한 정보를 지정된 단말로 전송하고, 해당 작물에 추가 광원을 지정된 시간 동안 제공하도록 상부 레일에 구비된 단위 광원을 제어하는 제3 전자장치를 포함한다.

Description

작물 생장 관리 시스템 및 그 방법 {System for crop growth management and method thereof}
본 발명은 작물 생장 관리 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
시설내에서 재배되는 작물은 온도, 습도, 일사량 및 대기 상태 등에 영향을 받아 작물의 크기, 성장속도, 수확량 및 맛 등을 포함하는 작물의 생장 상태 및 생장 속도가 달라질 수 있다. 따라서, 온도, 습도, 일사량 및 대기상태 등을 포함하는 환경 정보 및 작물의 생장 상태 정보를 통해 수확량을 예측할 수 있으며, 예측된 수확량을 통해 작물의 가격 및 작물의 수출입 양을 예측할 수 있다.
일반적으로 작물 생장과 생장 속도 등을 관측하기 위한 방법으로 사람의 육안에 의존하는 계측 방법을 사용하여 왔다. 기상 변화에 따른 작물 생장 관측 및 수확량 예측을 보다 정확히 하기 위하여 산간 오지의 작물 생장 등도 정확히 측정하는 것이 필수적임에도 불구하고, 이를 매 순간마다 정확히 측정할 수 있는 수단이 없으며, 사람이 매번 일일이 관측하여야 하는 불편함이 있었기 때문에, 정확한 작물 생장 자료를 관측 및 저장하는데 곤란한 문제점이 있다.
한국공개특허 제10-2013-0035794호(센서 이동형 작물생장환경 모니터링 장치 및 그 방법)
본 발명은 시설내 위치한 작물의 생장주기를 동일하게 또는 지정된 오차범위내에 포함시킴으로써, 시설내 작물을 동일시기에 수확할 수 있게 하는 작물 생장 관리 시스템 및 그 방법을 제공하고자 한다.
또한, 관리자로 하여금 어느 작물에 대하여 어느 시점에 양액을 공급할지 정확하게 판단할 수 있는 작물 생장 관리 시스템 및 그 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 시설내 작물 포트 상부에 설치된 상부 레일을 따라 이동하며 작물 포트 단위로 촬영하여 작물 포트 이미지를 생성하여 전송하는 제1 전자장치; 상기 시설내 바닥에 설치된 하부 레일을 따라 상기 작물 포트 측면을 이동하며, 상기 작물 포트 단위로, 상기 작물의 일측에서 지정된 레이저를 조사한 후, 타측에 구비된 반사판에 의해 반사되어 수광되는 레이저를 검출하여 검출신호를 생성하여 전송하는 제2 전자장치; 및 상기 작물 포트 단위로, 상기 작물 포트 이미지에서 엽면적지수(Leaf Area Index)를 산출하고, 상기 검출신호에서 생장높이를 산출하고, 산출된 상기 엽면적지수와 상기 생장높이가 지정된 생장주기에 따른 임계지수 및 임계높이 미만인 경우, 해당 작물에 대한 정보를 지정된 단말로 전송하고, 상기 해당 작물에 추가 광원을 지정된 시간 동안 제공하도록 상기 상부 레일에 구비된 단위 광원을 제어하는 제3 전자장치를 포함하는, 작물 생장 관리 시스템이 제공될 수 있다.
또한, 상기 제1 전자장치는, 상기 상부 레일을 따라 이동하는 상부 이동부; 상기 이동부에 연결되어 상기 작물 포트 단위로 촬영하는 촬영부를 포함하되; 상기 제3 전자장치는 상기 촬영부에 구비되는 디지털 줌(digital zoom)을 이용하여 상기 작물 포트별로 지정된 재배면적을 촬영할 수 있다.
또한, 상기 단위 광원간의 거리는 상기 작물 포트간의 거리에 대응되어, 상기 단위 광원에서 조사된 빛은 상기 단위 광원에 대응되는 작물 포트에만 조사될 수 있다.
또한, 상기 제3 전자장치는 상기 시설내 위치한 복수개의 작물 포트의 생장주기를 지정된 오차범위내에 포함되도록, 상기 작물 포트에 대응되는 상기 단위 광원을 각각 제어할 수 있다.
또한, 상기 제2 전자장치는, 상기 작물 포트 일측에 구비된 제1 하부 레일를 따라 이동하는 제1 하부 이동부; 상기 제1 하부 이동부에 연결되어 상측으로 연장된 레이저 모듈봉; 상기 레이저 모듈봉에 지정된 높이 간격으로 구비되어, 작물방향으로 향하여 레이저를 조사하는 발광부와, 레이저가 반사되어 되돌아오는 경우 레이저 모듈마다 지정된 식별신호를 포함한 검출신호를 생성하여 출력하는 수광부를 포함하는 레이저 모듈; 상기 작물 포트 타측에 구비된 제2 하부 레일을 따라 이동하는 제2 하부 이동부; 및 상기 제2 하부 이동부에 연결되어 상측으로 연장된 반사판;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제3 전자장치는, 상기 작물 포트 단위로, 상기 제1 하부 이동부와 상기 제2 하부 이동부가 동일한 속도로 이동하도록 제어하되, 상기 레이저 모듈봉의 최상단에 위치한 레이저 모듈에서 검출신호가 수신되는지 여부로 상기 제1 하부 이동부와 상기 제2 하부 이동부의 동일하게 이동하는지를 검증할 수 있다.
또한, 상기 레이저 모듈봉은 하측에서 상측방향으로 지정된 높이 간격으로 제1 내지 제M(단, M은 2이상의 자연수) 레이저 모듈을 구비하고, 상기 제3 전자장치는 수신되는 검출신호에 포함된 식별신호를 이용하여 검출신호를 생성한 레이저 모듈 중 가장 낮은 높이에 위치한 제N(단, N은 M이하인 자연수) 레이저 모듈을 추출하고, 상기 제N 레이저 모듈의 바로 밑에 위치한 제N-1 레이저 모듈의 높이를 상기 작물의 생장 높이로 산출할 수 있다.
또한, 상기 제3 전자장치는, 제2 전자장치를 제어하여 작물 포트 별로, 지정된 단위 시간 또는 지정된 단위 거리에 따라 복수 회수로 생장 높이를 산출하고, 산출된 생장 높이 중 가장 높은 생장 높이를 해당 작물 포트의 생장 높이로 산출할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 의하면, (a) 시설내 작물 포트 상부에 설치된 상부 레일을 따라 제1 전자장치가 이동하며 작물 포트 단위로 촬영하여 작물 포트 이미지를 생성하는 단계; (b) 상기 시설내 바닥에 설치된 하부 레일을 따라 제2 전자장치가 작물 포트 측면을 이동하며, 상기 작물 포트 단위로, 상기 작물의 일측에서 지정된 높이 간격마다 레이저를 조사한 후, 타측에 구비된 반사판에 의해 레이저가 반사되어 되돌아 오는 경우 해당 높이에 따른 소정의 식별신호와 함께 검출신호를 생성하는 단계; (c) 제3 전자장치가 제1 전자장치로부터 수신된 상기 작물 포트 이미지에서, 작물 포트 단위로, 엽면적지수(Leaf Area Index)를 산출하는 단계; (d) 상기 제3 전자장치가 제2 전자장치로부터 수신된 상기 검출신호에서 생장높이를 산출하는 단계; 및 (e) 상기 제3 전자장치가 상기 산출된 상기 엽면적지수와 상기 생장높이가 지정된 생장주기에 따른 임계지수 및 임계높이 미만인 경우, 상기 해당 작물에 추가 광원을 지정된 시간동안 제공하도록 상부 레일에 구비된 단위 광원을 제어하는 단계를 포함하는, 작물 생장 관리 방법이 제공될 수 있다.
또한, 상기 단위 광원간의 거리는 상기 작물 포트간의 거리에 대응되도록 상기 상부 레일에 구비되어, 상기 단위 광원에서 조사된 빛은 상기 단위 광원에 대응되는 작물 포트에만 조사되며, 상기 제3 전자장치는 상기 시설내 위치한 복수개의 작물 포트의 생장주기가 지정된 오차범위내에 포함되도록, 상기 작물 포트에 대응되는 상기 단위 광원을 각각 제어할 수 있다.
또한, 상기 (b)단계는 상기 제2 전자장치가 작물 포트 별로, 지정된 단위 시간 또는 지정된 단위 거리에 따라 복수 회수로 상기 검출신호를 생성하는 단계를 포함하고, 상기 (d)단계는 상기 제3 전자장치가 상기 검출신호를 이용하여 가장 높은 생장높이를 해당 작물 포트의 생장 높이로 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 작물 생장 관리 시스템 및 그 방법은 시설내 위치한 작물의 생장주기를 동일하게 또는 지정된 오차범위내에 포함시킴으로써, 시설내 작물을 동일시기에 수확할 수 있게 한다는 장점이 있다.
또한, 관리자로 하여금 어느 작물에 대하여 어느 시점에 양액을 공급할지 정확하게 판단할 수 있게 한다는 장점이 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 작물 생장 관리 시스템을 예시한 도면.
도 3은 제1 전자장치의 상부 이동부의 일 예를 예시한 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 제3 전자장치가 전송한 작물 포트 이미지에서 산출한 엽면적 지수(leaf area index, LAI)를 예시한 도면.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 제2 전자장치가 작물 포트 별로 복수 회수로 생장 높이를 산출하는 과정을 설명하기 위한 예시한 도면.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 상부 레일 저면을 예시한 도면.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 작물 생장 관리 방법을 예시한 순서도.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 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, 제1, 제2 등)는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.
또한, 명세서 전체에서, 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, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하나 이상의 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 조합으로 구현될 수 있음을 의미한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 작물 생장 관리 시스템을 예시한 도면이다. 이하, 본 발명의 이해와 설명의 편의를 도모하기 위해, 시설내 높이 방향을 Z축으로 두고, 복수개의 작물의 횡 방향을 X축, 열 방향을 Y축으로 가정하여 설명한다.
도 1에는 작물을 예시적으로 3개 도시하였으나, 그 개수는 이에 한정되지 아니하고 다양할 수 있다.
도 1 및 도 2를 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 작물 생장 관리 시스템은 제1 전자장치(100), 제2 전자장치(200) 및 제3 전자장치(300)를 포함할 수 있다.
여기서, 제1 전자장치(100)는 시설내 작물 포트 상부에 설치된 상부 레일(10)을 따라 이동하며 작물 포트 단위로 촬영하여 작물 포트 이미지를 생성하여 전송할 수 있다. 이 점에 대해서는 이하, 도 1 내지 도 3을 을 참고하여 상세히 설명한다.
또한, 제2 전자장치(200)는 시설내 바닥에 설치된 하부 레일(20,22)을 따라 작물 포트 측면을 이동하며, 작물 포트 단위로, 작물의 일측에서 지정된 레이저를 조사한 후 타측에 구비된 반사판(204)에 의해 반사되어 수광되는 레이저를 검출하여 검출신호를 생성하여 전송할 수 있다. 이 점에 대해서는 이하, 도 1, 도 2 및 도 5를 참고하여 상세히 설명한다.
또한, 제3 전자장치(300)는 작물 포트 단위로 작물 포트 이미지에서 엽면적지수(Leaf Area Index)를 산출하고 검출신호에서 생장높이를 산출하여서, 산출된 엽면적지수와 생장높이가 지정된 생장주기에 따른 임계지수 및 임계높이 미만인 경우, 해당 작물에 대한 정보를 지정된 단말로 전송하고, 해당 작물에 추가 광원을 지정된 시간 동안 제공하도록 상부 레일(10)에 구비된 단위 광원을 제어할 수 있다. 이 점에 대해서는 이하 도 1, 도 2, 도 5 및 도 6을 참고하여 상세히 설명한다.
본 발명의 실시예에 따른 제3 전자장치(300)는 예시적으로 도 1에서 통신부(302), 제어부(304), 저장부(306)를 포함하는 것으로 예시하였으나, 이에 한정되지 아니한다. 예를 들어, 제3 전자장치(300)는 컴퓨터, 서버, 이동 단말 또는 태블릿의 형태로 구현될 수 있다. 이하, 제3 전자장치(300)는 그 하드웨어적 구성보다는 제1 전자장치(100) 및 제2 전자장치(200)를 제어하는 기능을 중심으로 설명한다.
도 3은 제1 전자장치(100)의 상부 이동부(102)의 일 예를 예시한 도면이다.
이하, 상부 레일(10)은 'I'형 레일인 경우를 가정하여 설명한다.
본 발명의 실시예에 따른 상부 이동부(102)는 동력수용부(113), 이송용 바퀴(111) 및 거치용 바퀴(112)를 구비할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 동력수용부(113)는 이송용 바퀴(111) 또는 거치용 바퀴(112)에 동력을 전달하도록 모터 등의 동력수단을 포함할 수 있다. 또한, 동력수용부(113)는 그 상부면에 이송용 바퀴(111) 및 거치용 바퀴(112)를 구비할 수 있다.
여기서, 이송용 바퀴(111)는 2개의 바퀴가 동력수용부(113)의 상부면과 수평방향으로 회전하도록 설치되어 'I'형 레일(10)의 세로 부분의 양측에 밀착되어 회전될 수 있다. 이송용 바퀴(111)는 동력수용부(113)에 설치된 모터 등의 동력수단으로부터 동력을 제공받아 회전함으로써 상부 이동부(102)가 'I'형 레일(10)을 따라 이동하도록 할 수 있다.
여기서, 거치용 바퀴(112)는 상부 이동부의 전단에 2개 후단에 2개가 설치되며, 'I'형 레일(10)의 하단 가로 부분의 상부면에 밀착되도록 설치된다. 이에 따라, 이송용 바퀴(111)는 상부 이동부(110)의 이동시 'I'형 레일(10)에서 이탈되지 않도록 하며, 'I'형 레일(10)을 따라 용이하게 이동할 수 있도록 한다.
상부 이동부(102)의 움직임은 제3 전자장치(300)에 의하여 제어될 수 있다. 보다 자세하게, 제3 전자장치(300)는 유무선으로 동력 수용부 내의 모터를 제어할 수 있다.
한편, 'I'형 레일(10)에는 적어도 하나의 식별센서(114)가 설치될 수 있다. 식별센서(114)는 상부 이동부(102)의 거치용 바퀴(112)가 밟고 지나가는 것을 감지하여 소정의 신호를 출력하는 바, 이 출력되는 신호를 이용하여 상부 이동부(102) 또는 제1 전자장치(100)에 연결된 제3 전자장치(300)는 해당 식별센서(114)가 설치된 위치를 상부 이동부(102)가 지나갔음을 알 수 있고, 그에 따라 상부 이동부(102)의 위치추정이 가능할 수 있다.
도 3에 예시된 상부 이동부(102)는 일 예에 불과하며, 본 발명의 출원시 공지된 다양한 상부 레일(10)상의 이동수단이 적용될 수 있다.
도 3에는 도시하지 아니하였으나, 상부 이동부의 일 측에는 촬영부(120)가 구비될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 촬영부(120)는 일 예로 디지털 카메라가 될 수 있으며, 본 발명의 출원시 공지된 다양한 촬영수단이 적용될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제3 전자장치(300)는 촬영부(120)에 구비된 디지털 줌(digital zoom)을 이용하여 작물 포트별로 지정된 재배면적을 촬영할 수 있다.
디지털 줌은 광학 줌과 달리, 디지털 시그널 과정에 의해 CCD에 보여지는 디지털 이미지를 확대하는 기술로, 본 발명의 출원시 공지된 기술이므로 해당 기술 그 자체에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 제3 전자장치(300)가 전송한 작물 포트 이미지에서 산출한 엽면적 지수(leaf area index, LAI)를 예시한 도면이다.
작물에 대한 소정의 이미지에서 엽면적 지수를 산출하는 방법은 본 발명의 출원시 다양한 방법이 공지되었으므로, 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
도 4를 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 제3 전자장치(300)는 해당 작물의 성장주기별 엽면적지수 및 생장높이에 대한 정보를 미리 포함할 수 있다. 그리고, 도 4에 예시한 바와 같이 산출된 엽면적 엽면적 지수에 대응되는 성장주기 정보도 같이 산출할 수 있다.
다시 도 1 및 도 2를 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 제2 전자장치(200)는 제1 하부 이동부(20), 제2 하부 이동부(22), 레이저 모듈봉(202), 반사판(204) 및 복수개의 레이저 모듈(211, 212, 213, 214, 215)을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 제1 하부 이동부(20)와 제2 하부 이동부는 작물 포트 일측에 구비된 제1 하부 레일(20,22)를 및 제2 하부 레일을 따라 이동 할 수 있다. 제1 하부 이동부(20)와 제2 하부 이동부(22)의 구체적인 구성은, 앞서 도 3을 참고하여 설명한 상부 이동부와 유사할 수 있으며, 또한 본 발명의 출원시 레일을 따라 이동하는 다양한 이동수단이 공지되어 있으므로, 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
또한, 본 실시예에서는 작물 측면을 따라 하부 레일(20,22)이 구비되고, 하부 레일(20, 22)을 따라 제1 및 제2 하부 이동부(22)가 이동하는 것으로 예시하였으나, 이는 일 실시예에 불과하다. 예를 들어, 본 발명이 적용되는 환경에 따라 하부 레일은 생략될 수 있으며 이 경우, 제1 하부 이동부(20) 및 제2 하부 이동부(22)는, 본 발명의 출원시 공지된 지면이동수단이 될 수 있다.
레이저 모듈봉(202)은 제1 하부 이동부에 연결되어 상측방향으로 소정의 길이만큼 연장될 수 있으며, 복수개의 레이저 모듈(211, 212, 213, 214, 215)을 포함할 수 있다.
레이저 모듈(211, 212, 213, 214, 215)은 레이저 모듈봉(202)에 지정된 높이 간격으로 구비되어 작물방향으로 향하여 레이저를 조사하는 발광부(미도시)와, 레이저가 반사되어 되돌아오는 경우 레이저 모듈마다 지정된 식별신호를 포함한 검출신호를 생성하여 출력하는 수광부(미도시)를 포함할 수 있다.
반사판(204)은 레이저를 반사하는 구성으로, 제2 하부 이동부에 연결되어 상측으로 소정의 길이만큼 연장될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면 제3 전자장치(300)는 작물 포트 단위로, 제1 하부 이동부(20)와 제2 하부 이동부(22)가 동일한 속도로 이동하도록 제어할 수 있다.
제1 하부 이동부(20)와 제2 하부 이동부(22)가 작물의 측면을 따라서 동일하게 이동하게 하는 방법은, 내부 모터의 회전수를 동일하게 하는 등 본 발명의 출원시 공지된 다양한 방법을 적용할 수 있다.
본 실시에에서는, 제3 전자장치(300)는 레이저 모듈봉(202)의 최상단에 위치한 레이저 모듈(215)에서 검출신호가 수신되는지 여부로 제1 하부 이동부(20)와 제2 하부 이동부(22)가 동일한 속도로 작물의 측면을 따라 대응되게 이동하는지를 검증할 수 있다.
도 2를 참고하면, 레이저 모듈봉(202)은 하측에서 상측방향으로 지정된 높이 간격으로 제1 내지 제5(단, M은 2이상의 자연수)개의 레이저 모듈을 구비할 수 있다. 다만, 도 2에는 레이저 모듈(211, 212, 213, 214, 215)이 예시적으로 레이저 모듈봉(202)에 5개 구비되는 것으로 예시하였으나, 그 개수는 본 발명이 적용되는 환경에 따라 다양할 수 있다.
제1 내지 제 5 레이저 모듈(211, 212, 213, 214, 215)은 앞서 설명한 바와 같이, 소정의 레이저를 조사하고 레이저가 반사판(204)에 의하여 반사되어 되돌아오는 경우 해당 레이저 모듈(211, 212, 213, 214, 215)별로 지정된 식별신호를 포함하는 검출신호를 생성할 수 있다.
이어서, 제3 전자장치(300)는 수신되는 검출신호에 포함된 식별신호를 이용하여 검출신호를 생성한 레이저모듈 중 가장 낮은 높이에 위치한 제4 레이저 모듈(214)을 추출하고, 추출된 제4 레이저 모듈(214)의 바로 밑에 위치한 제3 레이저 모듈(213)의 높이를 작물의 생장 높이로 추출할 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따르면 관리자가 육안으로 작물을 관찰하지 않더라도, 레이저를 이용하여 작물의 생장 높이를 모니터링 주기에 맞춰서 산출할 수 있다는 장점이 있다.
본 발명의 실시예에 따른 제3 전자장치(300)는 제2 전자장치(200)를 제어하여 작물 포트 별로, 지정된 단위 시간 또는 지정된 단위 거리에 따라 복수 회수로 생장 높이를 산출하고, 산출된 생장 높이 중 가장 높은 생장 높이를 해당 작물 포트의 생장 높이로 산출할 수 있다. 이 점에 대해서는 이하 도 5를 참고하여 설명한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 제2 전자장치(200)가 작물 포트 별로 복수 회수로 생장 높이를 산출하는 과정을 설명하기 위한 예시이다.
도 5에는 하나의 작물 포트에 대해서 제3 전자장치(300)가 3번의 회수로 생장 높이를 산출하는 것을 예시하였으나, 그 회수는 본 발명이 적용되는 환경에 따라 소정의 단위 시간 또는 지정된 단위 거리에 따라 다양하게 지정될 수 있다.
도 5에는 앞서 가정한 바와 같이, 레이저 모듈봉(202)에 레이저 모듈이 5개 구비된 것으로 예시하였으나, 레이저 모듈(211, 212, 213, 214, 215)은 본 발명이 적용되는 환경에 따라 다양한 간격으로, 다양한 개수로 레이저 모듈봉(202)에 구비될 수 있다.
도 5에서 레이저 모듈이 반사된 레이저를 수광하여 소정의 검출신호를 출력하는 경우, 해당 레이저 모듈은 검은색으로 식별하여 표시하였다.
종래의 기술에 따르면, 소정의 방법에 따라 획일적으로 작물의 중심에서 생장 높이를 산출하는 바, 도 5에 예시된 바와 같이 작물의 좌측을 인지하지 못하여 정확한 생장 높이를 산출할 수 없다는 문제점이 있다.
그러나, 본 발명의 실시예에 따른 작물 생장 관리 시스템은, 작물 포트별로 복수회로 생장 높이로 산출한 후, 산출된 생장 높이 중 가장 높은 생장 높이를 해당 작물 포트의 생장 높이로 최종 산출하는 바, 보다 정확한 생장 높이를 산출할 수 있다는 장점이 있다.
본 발명의 실시예에 따른 제3 전자장치(300)는 앞서 설명한 바와 같이, 작물 포트 이미지에서 엽면적지수(Leaf Area Index)를 산출하고 검출신호에서 생장높이를 산출할 수 있다.
그리고, 제3 전자장치(300)는 해당 작물의 성장주기별 엽면적지수 및 생장높이에 대한 정보를 미리 포함할 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 제3 전자장치(300)는 산출된 엽면적지수와 생장높이가 지정된 생장주기에 따른 임계지수 및 임계높이 미만인 경우, 해당 작물 포트에 포함된 작물은 관리가 필요한 것으로 판단할 수 있다.
이 때, 제3 전자장치(300)는 관리가 필요한 해당 작물 포트에 대한 정보, 산출된 엽면적지수, 산출된 생장높이, 생장주기별 지정된 임계지수 및 임계 높이에 대한 정보 중 하나 이상을 관리자의 이동 단말(미도시)로 전송할 수 있다. 이 경우, 작물을 관리하는 관리자는 어느 작물에 대하여 어느 시점에 양액을 공급할지를 정확하게 판단할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 제3 전자장치(300)는 관리가 필요한 작물 포트에 대하여, 해당 작물에 추가 광원을 지정된 시간 동안 제공하도록 상부 레일(10)에 구비된 단위 광원을 제어할 수 있다.
이 점에 대해서는 이하 도 6을 참고하여 설명한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 상부 레일 저면을 예시한 도면이다.
도 6을 참고하면, 상부 레일(10)이 앞서 가정한 바와 같이 'I'형 레일인 경우, 하부 플랜즈 플레이트 저면에 단위 광원(미도시)이 삽입될 수 있는 삽입부(601, 602)가 복수개 함몰 형성될 수 있다. 여기서, 삽입부(601, 602)의 깊이는 삽입부(601, 602)에 단위 광원(미도시)이 삽입되어도 플레이트 저면에 돌출되지 않을 정도로 깊을 수 있다. 이 경우, 상부 이동부(102)가 상부 레일을 따라 이동시에 삽입부(601, 602)에 삽입된 단위 광원(미도시)와 서로 장애가 되지 않는다는 장점이 있다.
도 6에 예시된 삽입부(601, 602)에 단위 광원이 구비되는 실시예는, 본 발명의 일 실시예에 불과하며, 상부 레일(10)을 따라 이동하는 상부 이동부(102)의 움직임에 방해가 되지 않는 조건을 만족한다면, 본 발명의 출원시 공지된 다양한 형태로 단위 광원이 구비될 수 있다.
예를 들어, 상부 레일(10) 일측에서 상부 레일(10)과 멀어지는 방향으로, 수평방향 또는 소정의 각도로 연장되는 지지대가 추가적으로 구비될 수 있고, 해당 지지대의 끝단에 단위 광원이 구비되는 경우, 상부 이동부(102)의 움직임에 방해가 되지 아니할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 단위 광원은 직진성이 강한 LED 등이 될 수 있으나, 이에 한정되지는 아니한다.
본 발명의 실시예에 따른 단위 광원간의 거리는 작물 포트간의 거리에 대응되어, 단위 광원에서 조사된 빛은, 단위 광원에 대응되는 작물 포트에만 조사될 수 있다. 즉, 보다 상세하게는, 제3 전자장치(300)는 생장주기에 따른 임계지수 및 임계높이 미만인 작물 포트에 대해서는, 해당 작물 포트에 대응되는 단위 광원을 지정 시간동안 턴온(turn on)하여 다른 작물 포트 보다 추가적인 광원을 제공할 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 작물 생장 관리 시스템은 시설내 위치한 복수개의 작물의 생장주기를 동일하게 또는 지정된 오차범위내에 포함시킴으로써, 시설내 작물을 동일시기에 수확할 수 있게 한다는 장점이 있다.
도 1 및 도 2에는 자세히 도시하지 아니하였으나, 본 발명의 실시예에 따른 제1 전자장치(100) 및 제2 전자장치(200)는 레일에서 착탈이 가능하도록 구비될 수 있다. 이 경우, 작물의 열마다 제1 전자장치(100) 및 제2 전자장치(200)를 추가적으로 구비할 필요가 없다는 장점이 있다.
본 발명의 실시예에 따른 제1 전자장치(100)와 제2 전자장치(200)는 제3 전자장치(300)와 유선으로 연결되는 것으로 가정하여 설명하였다. 그러나 제1 전자장치(100) 및 제2 전자장치(200)가 근거리 통신 또는 와이파이 등으로 공유기를 통하여 제3 전자장치(300)에 연결될 수 있음은 본 발명의 기술적 사상에 비추어 당업자에게 자명할 것이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 작물 생장 관리 방법을 예시한 순서도이다. 이하 도 7을 참고하여 본 발명의 실시예에 따른 작물 생장 관리 방법을 설명함에 있어서, 앞서 도 1 내지 도 6을 참고하여 설명한 부분과 중복된 설명은 생략한다.
도 7을 참고하면, 단계 S702에서 시설내 작물 포트 상부에 설치된 상부 레일을 따라 제1 전자장치가 이동하며 작물 포트 단위로 촬영하여 작물 포트 이미지를 생성할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 지정된 모니터링 주기가 되거나 관리자 단말(미도시)로부터의 요청 신호가 제3 전자장치(300)에 수신되는 경우, 제3 전자장치(300)가 제1 전자장치를 제어하여 작물 포트 이미지를 생성할 수 있음은 본 발명의 기술적 사상에 비추어 당업자에게 자명할 것이다.
이어서, 단계 S 702에서 제2 전자장치(200)가 검출신호를 생성할 수 있다. 보다 상세하게는, 시설내 바닥에 설치된 하부 레일(20,22)을 따라 제2 전자장치(200)가 작물 포트 측면을 이동하며, 작물 포트 단위로, 작물의 일측에서 지정된 높이 간격마다 레이저를 조사한 후, 타측에 구비된 반사판에 의해 레이저가 반사되어 되돌아 오는 경우 해당 높이에 따른 소정의 식별신호와 함께 검출신호를 생성할 수 있다. 이 점에 대해서는, 앞서 도 1, 도 2 및 도 5를 참고하여 제2 전자장치(200)에 대해서 상세히 설명하였으므로, 이와 중복된 설명은 생략한다.
이어서, 단계 S706에서 제3 전자장치가 제1 전자장치로부터 수신된 작물 포트 이미지에서, 작물 포트 단위로, 엽면적지수(Leaf Area Index)를 산출할 수 있다. 이 점에 대해서는 앞서 도 4를 참고하여 상세히 설명하였으므로 이에 대한 중복된 설명은 생략한다.
이어서, 단계 708에서 제3 전자장치가 제2 전자장치로부터 수신된 검출신호에서 생장높이를 산출할 수 있다. 이 점에 대해서는 앞서 도 1 및 도 2를 참고하여 상세히 설명하였으므로 이와 중복된 설명은 생략한다.
이어서, 단계 710에서 제3 전자장치가 산출된 상기 엽면적지수와 산출된 생장높이가 지정된 생장주기에 따른 임계지수 및 임계높이 미만인 경우, 단계 S712에서 해당 작물에 추가 광원을 지정된 시간 동안 제공하도록 상부 레일에 구비된 단위 광원을 제어할 수 있다. 이 점에 대해서는 앞서 도 6을 참고하여 상세히 설명하였으므로 이와 중복된 설명은 생략한다.
지금까지도 7을 참고하여 본 발명의 실시예에 따른 작물 생장 관리 방법을 설명하였다. 그러나, 도 7에 예시된 작물 생장 관리 방법을 일 실시예에 불과하며, 본 발명이 적용되는 환경에 따라 다양하게 적용 변경 될 수 있다.
예를 들어, 단계 S702와 단계 S704의 순서는 변경되거나 동시에 이뤄질 수 있으며, 마찬가지로 단계 S706 및 단계 S708의 순서도 변경되거나 동시에 이뤄질 수 있다.
또한, 앞서 도 6을 참고하여 설명한 바와 같이, 단위 광원 간의 거리는 작물 포트 간의 거리에 대응되도록 상부 레일(10)에 구비되어, 단위 광원에서 조사된 빛은 단위 광원에 대응되는 작물 포트에만 조사될 수 있으며, 이 경우 제3 전자장치는 시설내 위치한 복수개의 작물의 생장주기가 동일하거나 지정된 오차범위내에 포함되도록, 작물 포트에 대응되는 단위 광원을 각각 제어할 수 있음도 앞서 설명하였다.
상술한 본 발명에 따른 작물 생장 관리 방법은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현되는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체로는 컴퓨터 시스템에 의하여 해독될 수 있는 데이터가 저장된 모든 종류의 기록 매체를 포함한다. 예를 들어, ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), 자기 테이프, 자기 디스크, 플래쉬 메모리, 광 데이터 저장장치 등이 있을 수 있다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 통신망으로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 읽을 수 있는 코드로서 저장되고 실행될 수 있다.
이상에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 쉽게 이해할 수 있을 것이다.
100 : 제1 전자장치
200 : 제2 전자장치
300 : 제3 전자장치

Claims (11)

  1. 시설내 작물 포트 상부에 설치된 상부 레일을 따라 이동하며 작물 포트 단위로 촬영하여 작물 포트 이미지를 생성하여 전송하는 제1 전자장치;
    상기 시설내 바닥에 설치된 하부 레일을 따라 상기 작물 포트 측면을 이동하며, 상기 작물 포트 단위로, 상기 작물의 일측에서 지정된 레이저를 조사한 후, 타측에 구비된 반사판에 의해 반사되어 수광되는 레이저를 검출하여 검출신호를 생성하여 전송하는 제2 전자장치; 및
    상기 작물 포트 단위로, 상기 작물 포트 이미지에서 엽면적지수(Leaf Area Index)를 산출하고, 상기 검출신호에서 생장높이를 산출하고, 산출된 상기 엽면적지수와 상기 생장높이가 지정된 생장주기에 따른 임계지수 및 임계높이 미만인 경우, 해당 작물에 대한 정보를 지정된 단말로 전송하고, 상기 해당 작물에 추가 광원을 지정된 시간 동안 제공하도록 상기 상부 레일에 구비된 단위 광원을 제어하는 제3 전자장치를 포함하되,
    상기 제2 전자장치는,
    상기 작물 포트 일측에 구비된 제1 하부 레일을 따라 이동하는 제1 하부 이동부;
    상기 제1 하부 이동부에 연결되어 상측으로 연장된 레이저 모듈봉;
    상기 레이저 모듈봉에 지정된 높이 간격으로 구비되어, 작물방향으로 향하여 레이저를 조사하는 발광부와, 레이저가 반사되어 되돌아오는 경우 레이저 모듈마다 지정된 식별신호를 포함한 검출신호를 생성하여 출력하는 수광부를 포함하는 레이저 모듈;
    상기 작물 포트 타측에 구비된 제2 하부 레일을 따라 이동하는 제2 하부 이동부; 및
    상기 제2 하부 이동부에 연결되어 상측으로 연장된 반사판을 포함하고,
    상기 레이저 모듈봉은 하측에서 상측방향으로 지정된 높이 간격으로 제1 내지 제M(단, M은 2이상의 자연수) 레이저 모듈을 구비하고,
    상기 제3 전자장치는,
    수신되는 검출신호에 포함된 식별신호를 이용하여 검출신호를 생성한 레이저 모듈 중 가장 낮은 높이에 위치한 제N(단, N은 M이하인 자연수) 레이저 모듈을 추출하고, 상기 제N 레이저 모듈의 바로 밑에 위치한 제N-1 레이저 모듈의 높이를 상기 작물의 생장 높이로 산출하며, 상기 생장 높이를 산출할 때 상기 제2 전자장치를 제어하여 작물 포트 별로, 지정된 단위 시간 또는 지정된 단위 거리에 따라 복수 회수로 생장 높이를 산출하고, 산출된 생장 높이 중 가장 높은 생장 높이를 해당 작물 포트의 생장 높이로 산출하는, 작물 생장 관리 시스템.

  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전자장치는,
    상기 상부 레일을 따라 이동하는 상부 이동부;
    상기 이동부에 연결되어 상기 작물 포트 단위로 촬영하는 촬영부를 포함하되;
    상기 제3 전자장치는 상기 촬영부에 구비되는 디지털 줌(digital zoom)을 이용하여 상기 작물 포트별로 지정된 재배면적을 촬영하는, 작물 생장 관리 시스템.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 단위 광원간의 거리는 상기 작물 포트간의 거리에 대응되어, 상기 단위 광원에서 조사된 빛은 상기 단위 광원에 대응되는 작물 포트에만 조사되는, 작물 생장 관리 시스템.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 제3 전자장치는
    상기 시설내 위치한 복수개 작물의 생장주기를 지정된 오차범위내에 포함되도록, 상기 작물 포트에 대응되는 상기 단위 광원을 각각 제어하는, 작물 생장 관리 시스템.
  5. 삭제
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 제3 전자장치는,
    상기 작물 포트 단위로, 상기 제1 하부 이동부와 상기 제2 하부 이동부가 동일한 속도로 이동하도록 제어하되,
    상기 레이저 모듈봉의 최상단에 위치한 레이저 모듈에서 검출신호가 수신되는지 여부로 상기 제1 하부 이동부와 상기 제2 하부 이동부의 동일하게 이동하는지를 검증하는, 작물 생장 관리 시스템.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. (a) 시설내 작물 포트 상부에 설치된 상부 레일을 따라 제1 전자장치가 이동하며 작물 포트 단위로 촬영하여 작물 포트 이미지를 생성하는 단계;
    (b) 상기 시설내 바닥에 설치된 하부 레일을 따라 제2 전자장치가 상기 작물 포트 측면을 이동하며, 상기 작물 포트 단위로, 상기 작물의 일측에서 지정된 높이 간격마다 레이저를 조사한 후, 타측에 구비된 반사판에 의해 레이저가 반사되어 되돌아 오는 경우 해당 높이에 따른 소정의 식별신호와 함께 검출신호를 생성하는 단계;
    (c) 제3 전자장치가 상기 제1 전자장치로부터 수신된 상기 작물 포트 이미지에서, 작물 포트 단위로, 엽면적지수(Leaf Area Index)를 산출하는 단계;
    (d) 상기 제3 전자장치가 상기 제2 전자장치로부터 수신된 상기 검출신호에 포함된 식별신호를 이용하여 검출신호를 생성한 레이저 모듈 중 가장 낮은 높이에 위치한 제N(단, N은 M이하인 자연수) 레이저 모듈을 추출하는 단계;
    (e) 상기 제3 전자장치가 상기 제N 레이저 모듈의 바로 밑에 위치한 제N-1 레이저 모듈의 높이를 상기 작물의 생장 높이로 산출하는 단계;
    (f) 상기 제3 전자장치가 상기 산출된 상기 엽면적지수와 상기 생장높이가 지정된 생장주기에 따른 임계지수 및 임계높이 미만인 경우, 상기 해당 작물에 추가 광원을 지정된 시간동안 제공하도록 상기 상부 레일에 구비된 단위 광원을 제어하는 단계;
    를 포함하되,
    상기 제2 전자장치는,
    상기 작물 포트 일측에 구비된 제1 하부 레일을 따라 이동하는 제1 하부 이동부;
    상기 제1 하부 이동부에 연결되어 상측으로 연장된 레이저 모듈봉;
    상기 레이저 모듈봉에 지정된 높이 간격으로 구비되어, 작물방향으로 향하여 레이저를 조사하는 발광부와, 레이저가 반사되어 되돌아오는 경우 레이저 모듈마다 지정된 식별신호를 포함한 검출신호를 생성하여 출력하는 수광부를 포함하는 레이저 모듈;
    상기 작물 포트 타측에 구비된 제2 하부 레일을 따라 이동하는 제2 하부 이동부; 및
    상기 제2 하부 이동부에 연결되어 상측으로 연장된 반사판을 포함하고,
    상기 레이저 모듈봉은 하측에서 상측방향으로 지정된 높이 간격으로 제1 내지 제M(단, M은 2이상의 자연수) 레이저 모듈을 구비하고,
    상기 (e) 단계는,
    상기 제3 전자장치가 상기 제2 전자장치를 제어하여 작물 포트 별로, 지정된 단위 시간 또는 지정된 단위 거리에 따라 복수 회수로 생장 높이를 산출하고, 산출된 생장 높이 중 가장 높은 생장 높이를 해당 작물 포트의 생장 높이로 산출하는 단계;
    를 포함하는, 작물 생장 관리 방법


  10. 제9항에 있어서,
    상기 단위 광원간의 거리는 상기 작물 포트간의 거리에 대응되도록 상기 상부 레일에 구비되어, 상기 단위 광원에서 조사된 빛은 상기 단위 광원에 대응되는 작물 포트에만 조사되며,
    상기 제3 전자장치는 상기 시설내 위치한 복수개 작물의 생장주기가 지정된 오차범위내에 포함되도록, 상기 작물 포트에 대응되는 상기 단위 광원을 각각 제어하는, 작물 생장 관리 방법.
  11. 삭제
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