KR102434957B1 - 인공지능 기반의 실내 수경 시스템 - Google Patents
인공지능 기반의 실내 수경 시스템 Download PDFInfo
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Abstract
인공지능 기반의 실내 수경 시스템이 개시된다. 일 실시예에 따른 실내 수경 시스템에 의해 수행되는 수경 관리 방법은, 적재함에 존재하는 각각의 수경 재배 포트에 대한 식물 상태 정보를 추정하는 단계; 상기 추정된 식물 상태 정보에 기반하여 상기 각각의 수경 재배 포트와 관련된 관리 정보를 생성하는 단계; 및 엣지 컴퓨팅을 통해 상기 생성된 관리 정보를 이용하여 상기 각각의 수경 재배 포트를 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
Description
아래의 설명은 실내 수경 시스템에 관한 것이다.
수경재배란 흙을 사용하지 않고 물과 수용성 영양분으로 만든 배양액 속에서 식물을 키우는 농법을 가리키며, 저수된 수경재배포트에 식물을 꽂아 두면 식물이 자생하여 재배하는 방식이기 때문에 흙에서 키우는 것보다 간편하고 쉽고 청결한 장점이 있는 반면에, 대규모로 재배하기 어렵고 친수성이 우수하고 영양분을 많이 필요로 하지 않는 식물들만 수경재배가 가능하다는 제한이 있다.
또한, 수경재배는 설치비용과 유지비용도 경제적이기 때문에 큰 비용을 소요하지 않고도 시작할 수 있고, 사막 과 극지방과 같이 식물이 재배하기 힘든 환경에서도 실내용 수경재배기를 도입하여 신선한 채소를 공급하고 있는 실정이기 때문에 설치 환경의 제한도 받지 않는 장점이 있다.
이에 따라 수경재배는 농촌보다는 도시의 아파트, 주택 등의 건물 실내 또는 베란다에서 농업종사자가 아닌 일반인 들이 취미용, 관상용, 식용으로 많이 시도하고 있는 농법이다. 이와 같이 수경재배가 각광받고 있는 이유는 현대인들은 도시와 같은 인공적인 환경에서 바쁘게 살아가면서 자 연과 차단되는 삶을 살아가기 때문에 정서적인 괴리감을 많이 느끼기 때문이다. 그래서 현대인들은 자연의 천연함, 신선함, 편안함을 느끼기 위해 수경재배를 시도하고, 수경재배를 통해 가까이 접하는 식물로부터 천연적인 신선함을 얻을 뿐만 아니라 식물의 자연 공기 정화기능도 얻고 실내의 건조함도 방지할 수 있게 된다.
한편, 수경재배가 각광받기 시작하면서 다양한 관련 기술들이 개발되고 있는데, 수경재배의 목적은 건물의 실내 공간을 최대한 활용하면서 식물을 통한 친환경적 미관 조성과 공기청정, 신선한 식물을 얻기 위함인데 종래의 수경재배 기술들은 구성 요소가 많아 공간 활용도와 경제성이 떨어지는 단점이 있었다. 또한, 공급되는 물과 배양액이 일정하지 않으면 오히려 수경재배포트에서 냄새가 나고 벌레가 발생되어 실내의 환경을 악화시키고, 특히 수경재배에 이용한 배양수의 처리를 통한 문제점이 있다.
농업에 대한 특별한 지식없이 실내에서 청정 채소 및 공기정화 식물을 손쉽게 재배하고 양육할 수 있는 시스템 및 방법을 제공할 수 있다.
미세먼지를 제거할 수 있는 엣지(Edge) 컴퓨팅 기반의 식물 공기정화 시스템 및 방법을 제공할 수 있다.
작물 또는 식물별 관리를 개별적으로 할 수 있도록 지원하는 인공지능 기반의 맞춤형 식물 재배 시스템 및 방법을 제공할 수 있다.
실내 수경 시스템에 의해 수행되는 수경 관리 방법은, 적재함에 존재하는 각각의 수경 재배 포트에 대한 식물 상태 정보를 추정하는 단계; 상기 추정된 식물 상태 정보에 기반하여 상기 각각의 수경 재배 포트와 관련된 관리 정보를 생성하는 단계; 및 엣지 컴퓨팅을 통해 상기 생성된 관리 정보를 이용하여 상기 각각의 수경 재배 포트를 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 각각의 수경 재배 포트는, 상기 적재함에 구분된 공간 영역별로 상기 각각의 수경 재배 포트가 블록식 화분 배치에 기반하여 탈부착되고, 상기 각각의 수경 재배 포트에 구성된 식물의 수경 관리를 위하여 상기 각각의 수경 재배 포트에 IoT 모듈, 물 공급 장치, 조명 장치 및 기체 센서가 설치되고, 상기 IoT 모듈은, 수경 재배 포트에 존재하는 화분의 흙의 미생물의 활동을 감지하기 위한 전압 센서, 흙의 수분 상태를 파악하기 위한 수분 센서가 포함될 수 있다.
상기 수경 관리 방법은, 적재함에 존재하는 각각의 수경 재배 포트에 번호 정보를 부여하고, 상기 번호 정보가 부여된 각각의 수경 재배 포트에 대하여 생성된 관리 정보를 상기 각각의 수경 재배 포트로 전달하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 식물 상태 정보를 추정하는 단계는, 상기 각각의 수경 재배 포트에 심어진 식물의 생육 상태, 및 수경 재배 포트의 식물 생육을 위한 성분 상태를 포함하는 식물 상태 정보를 추정하는 단계를 포함하고, 상기 관리 정보를 생성하는 단계는, 사용자에 의하여 전자 기기를 통해 각각의 수경 재배 포트에 부여된 번호 정보에 기초하여 식물의 식별 정보가 입력됨을 수신하고, 상기 수신된 식물의 식별 정보에 따라 각각의 수경 재배 포트에 결합되는 식물 상태 정보에 기초하여 관리 정보를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 식물 상태 정보를 추정하는 단계는, 상기 각각의 수경 재배 포트에 설치된 IoT 모듈을 통하여 수경 재배 포트에 존재하는 흙에 대한 미생물의 활동 정보 및 광량 정보를 감지하고, 상기 흙의 수분 상태 정보를 파악하고, 상기 수경 재배 포트의 산소와 이산화탄소를 포함하는 공기 성분을 분석하여 공기 상태 정보를 판단하는 단계를 포함하고, 상기 관리 정보를 생성하는 단계는, 상기 미생물의 활동 정보, 상기 광량 정보, 상기 흙의 수분 상태 정보, 상기 공기 상태 정보를 각각의 기 설정된 기준값과 비교한 비교 결과에 기초하여 상기 각각의 수경 재배 포트에 대한 관리 정보를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 각각의 수경 재배 포트를 제어하는 단계는, 상기 각각의 수경 재배 포트에 설치된 IoT 모듈을 통하여 수경 재배 포트 각각에 존재하는 미생물의 활동 정보, 흙의 수분 상태 정보, 공기 상태 정보 중 어느 하나와 관련된 관리 정보의 제어가 요청됨을 수신하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 각각의 수경 재배 포트를 제어하는 단계는, 상기 각각의 수경 재배 포트에 설치된 IoT 모듈을 통하여 수경 재배 포트 각각에 존재하는 미생물의 활동에 따라 생성되는 전압 생성 여부에 기초하여 조명 장치를 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 각각의 수경 재배 포트를 제어하는 단계는, 상기 각각의 수경 재배 포트에 설치된 IoT 모듈을 통하여 수경 재배 포트 각각에 존재하는 공기 상태 정보에 따라 공기의 성분을 분석하여 확인된 식물들의 광합성 여부 및 공기 정화 여부에 기초하여 조명 센서 및 물 공급 장치를 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 각각의 수경 재배 포트를 제어하는 단계는, 상기 각각의 수경 재배 포트에 설치된 IoT 모듈을 통하여 수경 재배 포트 각각에 존재하는 흙의 수분 상태 정보에 따라 판단된 수분 정도에 기초하여 물 공급 장치를 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
실내 수경 시스템은, 적재함에 존재하는 각각의 수경 재배 포트에 대한 식물 상태 정보를 추정하는 추정부; 상기 추정된 식물 상태 정보에 기반하여 상기 각각의 수경 재배 포트와 관련된 관리 정보를 생성하는 생성부; 및 엣지 컴퓨팅을 통해 상기 생성된 관리 정보를 이용하여 상기 각각의 수경 재배 포트를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
상기 추정부는, 상기 각각의 수경 재배 포트에 심어진 식물의 생육 상태, 및 수경 재배 포트의 식물 생육을 위한 성분 상태를 포함하는 식물 상태 정보를 추정하는 것을 포함하고, 상기 생성부는, 사용자에 의하여 전자 기기를 통해 각각의 수경 재배 포트에 부여된 번호 정보에 기초하여 식물의 식별 정보가 입력됨을 수신하고, 상기 수신된 식물의 식별 정보에 따라 각각의 수경 재배 포트에 결합되는 식물 상태 정보에 기초하여 관리 정보를 생성할 수 있다.
상기 추정부는, 상기 각각의 수경 재배 포트에 설치된 IoT 모듈을 통하여 수경 재배 포트에 존재하는 흙에 대한 미생물의 활동 정보 및 광량 정보를 감지하고, 상기 흙의 수분 상태 정보를 파악하고, 상기 수경 재배 포트의 산소와 이산화탄소를 포함하는 공기 성분을 분석하여 공기 상태 정보를 판단하는 것을 포함하고, 상기 생성부는, 미생물의 활동 정보, 상기 광량 정보, 상기 흙의 수분 상태 정보, 상기 공기 상태 정보를 각각의 기 설정된 기준값과 비교한 비교 결과에 기초하여 상기 각각의 수경 재배 포트에 대한 관리 정보를 생성할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 각각의 수경 재배 포트에 설치된 IoT 모듈을 통하여 수경 재배 포트 각각에 존재하는 미생물의 활동 정보, 흙의 수분 상태 정보, 공기 상태 정보 중 어느 하나와 관련된 관리 정보의 제어가 요청됨을 수신하고, 상기 각각의 수경 재배 포트에 설치된 IoT 모듈을 통하여 수경 재배 포트 각각에 존재하는 미생물의 활동에 따라 생성되는 전압 생성 여부에 기초하여 조명 장치를 제어하고, 상기 각각의 수경 재배 포트에 설치된 IoT 모듈을 통하여 수경 재배 포트 각각에 존재하는 공기 상태 정보에 따라 공기의 성분을 분석하여 확인된 식물들의 광합성 여부 및 공기 정화 여부에 기초하여 조명 센서 및 물 공급 장치를 제어하고, 각각에 존재하는 흙의 수분 상태 정보에 따라 판단된 수분 정도에 기초하여 물 공급 장치를 제어할 수 있다.
농업에 대한 특별한 지식없이 실내에서 청정 채소 및 공기정화 식물을 손쉽게 재배하고 양육할 수 있다.
엣지(Edge) 컴퓨팅 기반으로 식물 공기정화를 통해 미세먼지를 제거할 수 있다.
작물 또는 식물별 관리를 개별적으로 수행할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 실내 수경 시스템의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 실내 수경 시스템의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 실내 수경 시스템에서 수경 관리 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4 및 도 5는 일 실시예에 따른 실내 수경 시스템에서 관리 정보를 생성하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 실내 수경 시스템에서 수경 재배 포트를 제어하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 실내 수경 시스템의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 실내 수경 시스템에서 수경 관리 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4 및 도 5는 일 실시예에 따른 실내 수경 시스템에서 관리 정보를 생성하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 실내 수경 시스템에서 수경 재배 포트를 제어하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하, 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 일 실시예에 따른 실내 수경 시스템의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참고하면, 실내 수경 시스템(100)이 형성하는 네트워크(101)는 카메라, CCTV 등의 촬영 장치(102), 적재함(103), 적재함(103) 내의 수경 재배 포트(104) 및 전자 기기(105)를 포함할 수 있다.
이때, 영상 처리 장치와 촬영 장치(102)가 분리될 수 있고, 또는, 촬영 장치(102)와 영상 처리 장치가 촬영 장치(102)에 통합되는 형태로 구현될 수도 있고, 영상 처리 장치가 엣지 서버인 실내 수경 시스템(100)에 통합되는 형태로 구현될 수도 있다.
촬영 장치(102)는 적재함(103)을 촬영할 수 있다. 예를 들면, 촬영 장치(102)는 유선 또는 무선으로 네트워크를 형성한 엣지 서버로 적재함 또는 적재함의 수경 재배 포트(104) 각각과 관련된 촬영 영상을 전송할 수 있다. 또한, 촬영 장치(102)를 통하여 수경 재배 포트(104)에 촬영된 촬영 영상을 통하여 수경 재배 포트에 존재하는 식물의 발육 상태가 확인될 수 있다.
실내 수경 시스템(100)은 엣지 서버에 해당하며, 전자 기기(예컨대, 관리자, 작업자 등이 소지한 단말)와 무선 네트워크를 통해 연결될 수 있으며, 적재함(103) 및 수경 재배 포트(104)와 유선 및 무선 네트워크를 통해 연결될 수 있다. 실내 수경 시스템(100)은 전자 기기(105) 및 적재함(103)과 직접적 또는 간접적으로 연결될 수 있다. 이때, 실내 수경 시스템(100)은 IoT 라우터를 통해 적재함(103)에 설치된 IoT 모듈(예컨대, 조도 센서, 무게 측정 센서 등)의 제어 및 정보 송수신을 수행할 수 있다. 예를 들면, 와이파이, 블루투스 등을 통하여 통신이 수행될 수 있다.
엣지 컴퓨팅(edge computing)은 중앙 집중 서버가 모든 데이터를 처리하는 클라우드 컴퓨팅과 다르게 분산된 소형 서비스를 통해 실시간으로 데이터를 처리하는 기술을 의미한다. 사물인터넷(IoT) 기기가 본격적으로 보급되면서 데이터 양이 폭증함에 따라 클라우드 컴퓨팅이 한계에 맞닥뜨리게 되었는데, 이를 보완하기 위해 에지 컴퓨팅 기술이 개발됐다. 다시 말해서, 모든 데이터를 클라우드로 보내서 분석하는 대신, 중요한 데이터를 실시간으로 처리하기 위한 기술이다. 일례로, 엣지 서버는 적재함(103) 및 적재함 내의 수경 재배 포트(104)와 관련된 모든 데이터를 송수신하는 것이 아니라, 문제가 발생하였을 경우와 같이 특정 상황(예를 들면, 수분 부족 상황)에만 데이터를 송수신할 수 있다.
적재함(103)은 수경 재배 포트를 적재하는 공간을 의미할 수 있다. 적재함(103)은 수경 재배 포트가 탈부착될 수 있도록 구성될 수 있다. 적재함(103)에 각각의 수경 재배 포트의 식물을 관리하기 위한 IoT 모듈이 설치될 수 있다. IoT 모듈"은 전압 센서, 수분 센서 및 조도 센서 등 복수 개의 센서들이 하나의 칩(chip)으로 모듈화된 것을 나타내며, 예컨대, 적재함에 존재하는 각각의 수경 재배 포트에 설치/부착될 수 있다. 일례로, IoT 모듈은 수경 재배 포트에 존재하는 화분의 흙의 미생물의 활동을 감지하기 위한 전압 센서, 흙의 수분 상태를 파악하기 위한 수분 센서가 포함될 수 있다.
또한, 적재함(103)에 각각의 수경 재배 포트의 식물 관리를 위하여 생성된 관리 정보를 이용하여 위한 조명 장치(111), 물 공급 장치(112), 기체 센서(113)의 제어를 통해 각각의 수경 재배 포트가 관리될 수 있다. 또한, 적재함(103)은 적재함(103)에 설정된 공간 영역의 개수에 기초하여 수경 재배 포트 또는 공간 영역에 번호 정보가 부여될 수 있다. 이때, 전자 기기(105)를 통하여 사용자로부터 각각의 번호 정보에 식물 정보가 정의 또는 입력될 수 있다. 또한, 적재함(103)에 설정된 공간 영역에 기초하여 카테고리별(예를 들면, 꽃, 채소 등)로 수경 재배 포트가 관리될 수 있다. 예를 들면, 적재함의 1층을 꽃 종류로 분류하여 수경 재배 포트가 관리될 수 있고, 2층을 채소 종류로 분류하여 수경 재배 포트가 관리될 수 있다.
수경 재배 포트(104)란 식물의 수경 재배를 위한 공간을 의미할 수 있다. 수경 재배 포트(104)에 식물 또는 작물이 심어져 있을 수 있다. 수경 재배 포트(104)는 적재함에 구분된 공간 영역별로 각각의 수경 재배 포트가 블록식 화분 배치에 기반하여 탈부착 되고, 각각의 수경 재배 포트에 구성된 식물의 수경 관리를 위하여 각각의 수경 재배 포트에 IoT 모듈, 물 공급 장치, 조명 장치 및 기체 센서가 설치될 수 있다. 일례로, 수경 재배 포트(104)는 식물의 수경 재배를 위한 공간을 재배하고 배양수를 자연 정화하기 위해 다단으로 구성될 수 있다. 또한, 실시예에서는 수경 재배 포트(104)를 센서 기반의 블록식/타워식 화분 배치를 통하여 관리됨에 따라 관리 용이성이 증대될 수 있다. 예를 들면, 적재함에 구분된 공간 영역에 수경 재배 포트(104)가 탈부착될 수 있다.
엣지 서버는 인공지능 기반의 식물별 최적 생육 상태를 추정할 수 있다. 엣지 서버는 수경 재배 포트(104) 또는 식물의 상태 정보를 축적함에 따라 식물별 최적 생육 상태를 추정할 수 있게 된다. 엣지 서버는 엣지 컴퓨팅을 통한 데이터 처리를 수행할 수 있다. 예를 들면, 엣지 서버는 추정된 식물별 최적 생육 상태에 기초하여 각각의 수경 재배 포트의 조명 공급 여부 및 수분 공급 여부를 자동으로 판단할 수 있다.
엣지 서버는 각각의 수경 재배 포트에 존재하는 식물의 발육 상태를 실시간으로 모니터링할 수 있다. 엣지 서버는 촬영 장치(102)로부터 전달되는 영상 데이터를 이용하여 식물의 발육 상태를 이미지 또는 영상으로 확인할 수 있고, 각각의 수경 재배 포트에 설치된 IoT 모듈을 통하여 전송되는 신호에 기초하여 각각의 수경 재배 포트에 심어진 식물의 생육 상태, 및 수경 재배 포트의 식물 생육을 위한 성분 상태를 포함하는 식물 상태 정보를 실시간으로 모니터링할 수 있다. 엣지 서버는 각각의 수경 재배 포트를 개별적으로 또는 통합적으로 관리할 수 있다.
엣지 서버는 추정된 식물 상태 정보에 기반하여 각각의 수경 재배 포트와 관련된 관리 정보를 생성할 수 있다. 이때, 관리 정보란, 각각의 수경 재배 포트를 통하여 추정된 식물 상태 정보에 기초하여 각각의 식물에 필요한/요구되는 정보를 의미할 수 있다. 예를 들면, 관리 정보로 수분 필요/불필요, 조명 필요/불필요 등과 같은 정보뿐만 아니라 최적의 식물 상태 정보를 위한 상세 정보(예를 들면, 수분 20%필요 또는 수분 10ml 필요 등)이 해당될 수 있다. 엣지 서버는 생성된 관리 정보를 이용하여 각각의 수경 재배 포트를 제어할 수 있다. 엣지 서버는 각각의 수경 재배 포트에 설치된 IoT 모듈을 통하여 수경 재배 포트 각각에 존재하는 미생물의 활동 정보, 흙의 수분 상태 정보, 공기 상태 정보 중 어느 하나와 관련된 관리 정보의 제어가 요청됨을 수신할 수 있다. 엣지 서버는 각각의 수경 재배 포트에 설치된 IoT 모듈을 통하여 수경 재배 포트 각각에 존재하는 미생물의 활동에 따라 생성되는 전압 생성 여부에 기초하여 조명 장치를 제어할 수 있다. 예를 들면, 수경 재배 포트 각각에 존재하는 미생물의 활동이 활발할 경우, 전압이 생성되거나 기 설정된 기준 이상으로 생성될 수 있고, 미생물의 활동이 미약한 경우, 전압이 미생성되거나 기 설정된 기준 이하로 생성될 수 있다. 이때, IoT 모듈에서 전압이 미 생성되거나 기 설정된 기준 이하로 생성될 경우, 엣지 서버에게 조명 장치의 제어를 요청할 수 있다. 엣지 서버는 전압이 미생성되거나 기 설정된 기준 이하로 생성된 수경 재배 포트에 조명 장치를 온(On)하도록 제어할 수 있다. 다른 예로서, 적재함에 존재하는 기체 센서를 통하여 수경 재배 포트에 산소와 이산화탄소의 성분을 분석하여 식물들이 광합성을 제대로 수행하고 있는지, 공기 정화 기능이 잘 되고 있는지 판단될 수 있다. 이때, 적재함에 존재하는 기체 센서를 통하여 수경 재배 포트의 식물들이 광합성을 제대로 수행하고 있지 못하거나 기 설정된 기준 이하로 광합성이 수행될 경우, 엣지 서버에게 조명 센서 및 물 공급 장치의 제어를 요청할 수 있다. 엣지 서버는 광합성을 제대로 수행하고 있지 못하거나 기 설정된 기준 이하로 광합성이 수행되는 수경 재배 포트와 연관된 조명 장치 및 물 공급 장치를 제어할 수 있다. 또 다른 예로서, 각각의 수경 재배 포트에 설치된 IoT 모듈을 통하여 수경 재배 포트 각각에 존재하는 흙의 수분 상태 정보가 부족할 경우, 엣지 서버에게 물 공급 장치의 제어를 요청할 수 있다. 엣지 서버는 IoT 모듈을 통하여 흑의 수분 상태 정보에 따라 판단된 수분 정도에 기초하여 물 공급 장치를 제어할 수 있다.
전자 기기(105)는 엣지 서버로부터 전달되는 정보를 수신할 수 있다. 전자 기기(105)는 식물(작물)을 관리하는 관리자 또는 작업자의 단말을 나타내는 것으로서, 스마트폰, 태블릿, 노트북 등을 포함할 수 있다. 또한, 전자 기기(105)는 적재함(103)에 존재하는 수경 재배 포트와 관련된 데이터를 관리할 수 있다. 예를 들면, 전자 기기(105)에 수경 관리를 위한 서비스를 제공하는 어플리케이션이 설치될 수 있다. 전자 기기(105)는 수경 관리를 위한 서비스를 동작시킴에 따라 사용자 또는 엣지 서버에 의하여 적재함에 존재하는 번호 정보가 부여될 수 있다. 사용자는 전자 기기(105)를 통해 각각의 수경 재배 포트에 부여된 번호 정보에 기초하여 식물의 식별 정보(예를 들면, 식물의 이름, 재배 일, 재배 기간 등)를 입력할 수 있다. 전자 기기(105)는 사용자로부터 입력된 식별 정보에 따라 각각의 수경 재배 포트에 결합되는 식물 상태 정보를 확인할 수 있고, 각각의 수경 재배 포트를 개별적으로 관리할 수 있다. 예를 들면, 전자 기기(105)는 각각의 수경 재배 포트에 결합되는 식물의 흙속 전압 측정을 통해 미생물 활동량을 추정 및 식물에 필요한 광량을 추정한 결과를 확인할 수 있다. 또한, 전자 기기(105)는 적재함의 IoT 모듈의 수분 센서를 이용하여 흙속의 수분을 측정한 결과를 확인할 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 실내 수경 시스템의 구성을 설명하기 위한 블록도이고, 도 3은 일 실시예에 따른 실내 수경 시스템에서 수경 관리 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
실내 수경 시스템(100)에 포함된 프로세서는 추정부(210), 생성부(220) 및 제어부(230)를 포함할 수 있다. 이러한 프로세서 및 프로세서의 구성요소들은 도 3의 수경 관리 방법이 포함하는 단계들(310 내지 30)을 수행하도록 실내 수경 시스템을 제어할 수 있다. 이때, 프로세서 및 프로세서의 구성요소들은 메모리가 포함하는 운영체제의 코드와 적어도 하나의 프로그램의 코드에 따른 명령(instruction)을 실행하도록 구현될 수 있다. 여기서, 프로세서의 구성요소들은 실내 수경 시스템(100)에 저장된 프로그램 코드가 제공하는 제어 명령에 따라 프로세서에 의해 수행되는 서로 다른 기능들(different functions)의 표현들일 수 있다.
프로세서는 수경 관리 방법을 위한 프로그램의 파일에 저장된 프로그램 코드를 메모리에 로딩할 수 있다. 예를 들면, 실내 수경 시스템(100)에서 프로그램이 실행되면, 프로세서는 운영체제의 제어에 따라 프로그램의 파일로부터 프로그램 코드를 메모리에 로딩하도록 실내 수경 시스템을 제어할 수 있다.
단계(310)에서 추정부(210)는 적재함에 존재하는 각각의 수경 재배 포트에 대한 식물 상태 정보를 추정할 수 있다.
단계(320)에서 생성부(220)는 추정된 식물 상태 정보에 기반하여 각각의 수경 재배 포트와 관련된 관리 정보를 생성할 수 있다. 도 4를 참고하면, 관리 정보를 생성하는 방법을 설명하기 위한 예이다. 단계(410)에서 생성부(220)는 사용자에 의하여 전자 기기를 통해 각각의 수경 재배 포트에 부여된 번호 정보에 기초하여 식물의 식별 정보가 입력됨을 수신할 수 있다. 단계(420)에서 생성부(220)는 수신된 식물의 식별 정보에 따라 각각의 수경 재배 포트에 결합되는 식물 상태 정보에 기초하여 관리 정보를 생성할 수 있다. 도 5를 참고하면, 관리 정보를 생성하는 다른 방법을 설명하기 위한 예이다. 단계(510)에서 생성부(220)는 미생물의 활동 정보, 광량 정보, 흙의 수분 상태 정보, 공기 상태 정보를 포함하는 식물 상태 정보를 각각의 기 설정된 기준값과 비교할 수 있다. 예를 들면, 엣지 서버에 식물 상태 정보와 관련된 기준값이 설정되어 있을 수 있다. 이때, 기준값은 사용자에 의하여 설정될 수 있으며, 또는, 식물 상태 정보를 축적함에 따라 최적의 값이 자동으로 설정될 수 있다. 단계(520)에서 생성부(220)는 비교 결과에 기초하여 각각의 수경 재배 포트에 대한 관리 정보를 생성할 수 있다.
단계(330)에서 제어부(230)는 엣지 컴퓨팅을 통해 생성된 관리 정보를 이용하여 각각의 수경 재배 포트를 제어할 수 있다. 도 6을 참고하면, 제어부(230)는 IoT 모듈을 통하여 관리 정보의 제어가 요청됨을 수신할 수 있다. 일례로, 단계(621)에서 제어부(230)는 수경 재배 포트 각각에 존재하는 미생물의 활동에 따라 생성되는 전압 생성 여부에 기초하여 조명 장치를 제어할 수 있다. 다른 예로서, 단계(622)에서 제어부(230)는 수경 재배 포트 각각에 존재하는 공기 상태 정보에 따라 공기의 성분을 분석하여 확인된 식물들의 광합성 여부 및 공기 정화 여부에 기초하여 조명 장치 및 물 공급 장치를 제어할 수 있다. 또 다른 예로서, 단계(623)에서 제어부(230)는 수경 재배 포트 각각에 존재하는 흙의 수분 상태 정보에 따라 판단된 수분 정도에 기초하여 물 공급 장치를 제어할 수 있다. 이때, 제어부(230)는 조명 장치 및 물 공급 장치 중 어느 하나의 장치를 제어할 수 있다. 또는, 제어부(230)는 조명 장치 및 물 공급 장치를 동시에 제어할 수도 있다.
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치에 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
Claims (13)
- 실내 수경 시스템에 의해 수행되는 수경 관리 방법에 있어서,
적재함에 존재하는 각각의 수경 재배 포트에 대한 식물 상태 정보를 추정하는 단계;
상기 추정된 식물 상태 정보에 기반하여 상기 각각의 수경 재배 포트와 관련된 관리 정보를 생성하는 단계; 및
적재함 또는 적재함 내의 각각의 수경 재배 포트에 특정 상황이 발생하였을 경우, 엣지 컴퓨팅을 통해 상기 생성된 관리 정보를 이용하여 상기 각각의 수경 재배 포트를 제어하는 단계
를 포함하고,
적재함에 존재하는 각각의 수경 재배 포트에 번호 정보를 부여하고, 상기 번호 정보가 부여된 각각의 수경 재배 포트에 대하여 생성된 관리 정보를 상기 각각의 수경 재배 포트로 전달하는 단계
를 더 포함하고,
상기 각각의 수경 재배 포트는,
상기 적재함에 구분된 공간 영역별로 상기 각각의 수경 재배 포트가 블록식 화분 배치에 기반하여 탈부착되고, 상기 각각의 수경 재배 포트에 구성된 식물의 수경 관리를 위하여 상기 각각의 수경 재배 포트에 IoT 모듈, 물 공급 장치, 조명 장치 및 기체 센서가 설치되고,
상기 IoT 모듈은, 복수 개의 센서들이 하나의 칩으로 모듈화되어 적재함에 각각의 수경 재배 포트의 식물을 관리하기 위해 설치된 것으로, 수경 재배 포트에 존재하는 화분의 흙의 미생물의 활동을 감지하기 위한 전압 센서, 흙의 수분 상태를 파악하기 위한 수분 센서가 포함된 것이고,
상기 식물 상태 정보를 추정하는 단계는,
상기 각각의 수경 재배 포트에 심어진 식물의 생육 상태, 및 수경 재배 포트의 식물 생육을 위한 성분 상태를 포함하는 식물 상태 정보를 추정하는 단계를 포함하고,
상기 관리 정보를 생성하는 단계는,
사용자에 의하여 전자 기기를 통해 각각의 수경 재배 포트에 부여된 번호 정보에 기초하여 식물의 이름, 재배일, 재배 기간을 포함하는 식물의 식별 정보가 입력됨을 수신하고, 상기 수신된 식물의 식별 정보에 따라 각각의 수경 재배 포트에 결합되는 식물 상태 정보에 기초하여 식물에 요구되는 관리 정보를 생성하는 단계를 포함하고,
상기 각각의 수경 재배 포트를 제어하는 단계는,
엣지 컴퓨팅을 통해 수경 재배 포트 또는 식물의 상태 정보를 축적함에 따라 인공지능을 기반으로 각각의 수경 재배 포트에 대한 식물 상태 정보로부터 식물별 생육 결과 상태를 추정하고, 상기 추정된 식물별 생육 결과 상태에 기초하여 각각의 수경 재배 포트의 조명 공급 여부 및 수분 공급 여부를 포함하는 영양 공급 정보를 자동으로 판단하고, 상기 판단된 영양 공급 정보에 따라 상기 식물 상태 정보에 기초하여 생성된 관리 정보를 이용하여 조명 장치, 물 공급 장치, 기체 센서의 제어를 통해 각각의 수경 재배 포트를 관리하고, 상기 각각의 수경 재배 포트에 설치된 IoT 모듈을 통하여 수경 재배 포트 각각에 존재하는 미생물의 활동 정보, 흙의 수분 상태 정보, 공기 상태 정보 중 어느 하나와 관련된 관리 정보의 제어가 요청됨을 수신하고, 상기 각각의 수경 재배 포트에 설치된 IoT 모듈을 통하여 수경 재배 포트 각각에 존재하는 미생물의 활동에 따라 생성되는 전압 생성 여부에 기초하여 조명 장치를 제어하고, 상기 각각의 수경 재배 포트에 설치된 IoT 모듈을 통하여 수경 재배 포트 각각에 존재하는 공기 상태 정보에 따라 공기의 성분을 분석하여 확인된 식물들의 광합성 여부 및 공기 정화 여부에 기초하여 조명 센서 및 물 공급 장치를 제어하고, 상기 각각의 수경 재배 포트에 설치된 IoT 모듈을 통하여 수경 재배 포트 각각에 존재하는 흙의 수분 상태 정보에 따라 판단된 수분 정도에 기초하여 물 공급 장치를 제어하고, 상기 적재함에 설정된 공간 영역에 기초하여 카테고리별로 수경 재배 포트를 관리하는 단계
를 포함하는 수경 관리 방법. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 식물 상태 정보를 추정하는 단계는,
상기 각각의 수경 재배 포트에 설치된 IoT 모듈을 통하여 수경 재배 포트에 존재하는 흙에 대한 미생물의 활동 정보 및 광량 정보를 감지하고, 상기 흙의 수분 상태 정보를 파악하고, 상기 수경 재배 포트의 산소와 이산화탄소를 포함하는 공기 성분을 분석하여 공기 상태 정보를 판단하는 단계
를 포함하고,
상기 관리 정보를 생성하는 단계는,
상기 미생물의 활동 정보, 상기 광량 정보, 상기 흙의 수분 상태 정보, 상기 공기 상태 정보를 각각의 기 설정된 기준값과 비교한 비교 결과에 기초하여 상기 각각의 수경 재배 포트에 대한 관리 정보를 생성하는 단계
를 포함하는 수경 관리 방법. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 실내 수경 시스템에 있어서,
적재함에 존재하는 각각의 수경 재배 포트에 대한 식물 상태 정보를 추정하는 추정부;
상기 추정된 식물 상태 정보에 기반하여 상기 각각의 수경 재배 포트와 관련된 관리 정보를 생성하는 생성부; 및
적재함 또는 적재함 내의 각각의 수경 재배 포트에 특정 상황이 발생하였을 경우, 엣지 컴퓨팅을 통해 상기 생성된 관리 정보를 이용하여 상기 각각의 수경 재배 포트를 제어하는 제어부
를 포함하고,
상기 실내 수경 시스템은, 적재함에 존재하는 각각의 수경 재배 포트에 번호 정보를 부여하고, 상기 번호 정보가 부여된 각각의 수경 재배 포트에 대하여 생성된 관리 정보를 상기 각각의 수경 재배 포트로 전달하는 것을 포함하고,
상기 각각의 수경 재배 포트는,
상기 적재함에 구분된 공간 영역별로 상기 각각의 수경 재배 포트가 블록식 화분 배치에 기반하여 탈부착되고, 상기 각각의 수경 재배 포트에 구성된 식물의 수경 관리를 위하여 상기 각각의 수경 재배 포트에 IoT 모듈, 물 공급 장치, 조명 장치 및 기체 센서가 설치되고,
상기 IoT 모듈은, 복수 개의 센서들이 하나의 칩으로 모듈화되어 적재함에 각각의 수경 재배 포트의 식물을 관리하기 위해 설치된 것으로, 수경 재배 포트에 존재하는 화분의 흙의 미생물의 활동을 감지하기 위한 전압 센서, 흙의 수분 상태를 파악하기 위한 수분 센서가 포함된 것이고,
상기 추정부는,
상기 각각의 수경 재배 포트에 심어진 식물의 생육 상태, 및 수경 재배 포트의 식물 생육을 위한 성분 상태를 포함하는 식물 상태 정보를 추정하는 것을 포함하고,
상기 생성부는,
사용자에 의하여 전자 기기를 통해 각각의 수경 재배 포트에 부여된 번호 정보에 기초하여 식물의 이름, 재배일, 재배 기간을 포함하는 식물의 식별 정보가 입력됨을 수신하고, 상기 수신된 식물의 식별 정보에 따라 각각의 수경 재배 포트에 결합되는 식물 상태 정보에 기초하여 식물에 요구되는 관리 정보를 생성하는 것을 포함하고,
상기 제어부는,
엣지 컴퓨팅을 통해 수경 재배 포트 또는 식물의 상태 정보를 축적함에 따라 인공지능을 기반으로 각각의 수경 재배 포트에 대한 식물 상태 정보로부터 식물별 생육 결과 상태를 추정하고, 상기 추정된 식물별 생육 결과 상태에 기초하여 각각의 수경 재배 포트의 조명 공급 여부 및 수분 공급 여부를 포함하는 영양 공급 정보를 자동으로 판단하고, 상기 판단된 영양 공급 정보에 따라 상기 식물 상태 정보에 기초하여 생성된 관리 정보를 이용하여 조명 장치, 물 공급 장치, 기체 센서의 제어를 통해 각각의 수경 재배 포트를 관리하고, 상기 각각의 수경 재배 포트에 설치된 IoT 모듈을 통하여 수경 재배 포트 각각에 존재하는 미생물의 활동 정보, 흙의 수분 상태 정보, 공기 상태 정보 중 어느 하나와 관련된 관리 정보의 제어가 요청됨을 수신하고, 상기 각각의 수경 재배 포트에 설치된 IoT 모듈을 통하여 수경 재배 포트 각각에 존재하는 미생물의 활동에 따라 생성되는 전압 생성 여부에 기초하여 조명 장치를 제어하고, 상기 각각의 수경 재배 포트에 설치된 IoT 모듈을 통하여 수경 재배 포트 각각에 존재하는 공기 상태 정보에 따라 공기의 성분을 분석하여 확인된 식물들의 광합성 여부 및 공기 정화 여부에 기초하여 조명 센서 및 물 공급 장치를 제어하고, 상기 각각의 수경 재배 포트에 설치된 IoT 모듈을 통하여 수경 재배 포트 각각에 존재하는 흙의 수분 상태 정보에 따라 판단된 수분 정도에 기초하여 물 공급 장치를 제어하고, 상기 적재함에 설정된 공간 영역에 기초하여 카테고리별로 수경 재배 포트를 관리하는
수경 관리 시스템. - 삭제
- 제10항에 있어서,
상기 추정부는,
상기 각각의 수경 재배 포트에 설치된 IoT 모듈을 통하여 수경 재배 포트에 존재하는 흙에 대한 미생물의 활동 정보 및 광량 정보를 감지하고, 상기 흙의 수분 상태 정보를 파악하고, 상기 수경 재배 포트의 산소와 이산화탄소를 포함하는 공기 성분을 분석하여 공기 상태 정보를 판단하는 것을 포함하고,
상기 생성부는,
미생물의 활동 정보, 상기 광량 정보, 상기 흙의 수분 상태 정보, 상기 공기 상태 정보를 각각의 기 설정된 기준값과 비교한 비교 결과에 기초하여 상기 각각의 수경 재배 포트에 대한 관리 정보를 생성하는
것을 특징으로 하는 수경 관리 시스템. - 삭제
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| KR102561063B1 (ko) * | 2022-10-17 | 2023-07-28 | 주식회사 해울이엔지 | 지진센서를 포함하는 온도센서, 일사량센서 단일체 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20210107271A (ko) | 2021-09-01 |
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