KR102517559B1 - 스마트팜 통합관제시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 다수의 재배시설을 가진 대규모 스마트팜을 효과적으로 관리하고, 외부기관과의 폭넓은 네트워크 형성 및 통신을 통해, 스마트팜 관제시스템의 운용을 보다 효율화하는 것이다. 본 발명은, 다수의 재배시설과, 각 재배시설에서 재배환경을 감지하는 환경센싱부와, 각 재배시설에서 조건설정을 수행하는 작동장치부와, 상기 환경센싱부의 감지신호를 전달받아 작동장치부의 작동을 제어하여 다수의 재배시설을 각각 관리하는 통합관제센터를 포함하고, 통합관제센터는 치안관서, 소방관서, 기상정보, 농업기술관서, 유통기관와 정보를 전달 및 수집한다.
Description
본 발명은 스마트팜 통합관제시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 대규모 농작물 재배시설, 또는 대규모 수산물의 양식시설을 가진 스마트팜의 운영을 보다 효율화하고, 비상상황에 효과적으로 대처할 수 있도록 통합관리가 가능한 스마트팜 통합관제시스템에 관한 것이다.
근래, 정보통신기술을 농업의 생산/가공/유통/소비 등에 접목하여 원격에서 자동으로 작물의 생육환경을 관리하고 생산효율성을 높일 수 있도록 하는 스마트팜(smart farm)이 주목받고 있다.
농가의 재배 작물에 따라 다양한 생육정보와 환경정보가 각각 다르게 요구되고 있는 바, 스마트팜은 시설원예 농가 등에서 생육정보, 환경정보 등을 실시간으로 수집하여 활용할 수 있다.
도 1은 공개특허공보 제10-2019-0100541호에 기재된 것으로서, 종래 스마트팜 관리시스템에 관한 것이다.
스마트팜(1)은 농장 내의 온도, 습도, 일조량, 이산화탄소, 토양을 비롯한 농작물 재배시설의 환경을 측정하기 위한 센서들을 구비하고, 각 센서를 통해 농장 내에서 재배되는 관리 대상작물의 생장데이터를 측정하여, 측정된 생장 데이터를 전송도록 구성된다.
제어기(2)는 스마트팜(1)으로부터 수집된 생장데이터를 중앙서버(4)로 전달하고, 중앙서버(4)로부터 수신한 제어명령에 따라 스마트팜(1)의 온도, 습도, 일조량을 포함하는 재배환경을 제어하는 방식으로 농작물의 생장을 제어한다.
중앙서버(4)는 제어기(2)로부터 수신한 생장데이터를 저장하고, 인터넷망을 통해 생장데이터에 기초한 농작물의 가격데이터를 추출하여 저장한다.
단말기(3)는 중앙서버(4)로부터 현재 스마트팜(1)의 농작물의 생장정도정보, 시장가격정보, 최고가격 형성 시기정보, 예상 출하시기정보를 수신하고, 이 정보들을 디스플레이한다.
전술한 구성에 따라, 데이터 분석 기법을 이용하여 스마트팜을 관리함으로써, 실시간으로 스마트팜의 환경정보와 시장 가격정보를 수집할 수 있으므로, 최적의 출하시기에 최고의 가격으로 농작물을 출하시킬 수 있는 효과가 있어, 보다 효율적으로 농작물의 생장을 관리할 수 있다.
그러나, 환경정보 이벤트와 전기/통신의 문제, 화재 등 다양한 비상상황의 발생으로 정상적 운영이 어려운 경우가 간헐적으로 발생하고 그러한 상황에 신속히 대처하지 못할 경우 대규모 시설에서는 막대한 피해발생의 위험이 있다. 이에, 신속하고 적절한 대응이 가능하도록 외부의 다양한 관련기관과 연결될 필요가 있고, 24시간 지속적이고 통합적인 관리와 운영이 필요하다.
그러한 점에서 종래의 스마트팜 시스템은, 외부의 서비스제공업체, 관공서, 유통시스템 등과의 폭넓은 네트워크 형성이 제한적이고, 외부의 정보 및 서비스의 이용에 한계가 있는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 관점에서 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 다수의 재배시설을 가진 대규모 스마트팜을 효과적으로 관리하고, 외부기관과의 폭넓은 네트워크 형성 및 통신을 통해, 스마트팜 관제시스템의 운용을 보다 효율화하는 것이다.
특히, 화재와 같은 비상상황 시에 외부기관에 보다 정확한 정보를 제공함으로써 신속하고 적절한 대처가 가능하고 재해피해를 최소화할 수 있는 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 수산물을 대규모로 양식하는 수산물 양식용 스마트팜에 적용하여 운용을 보다 효율화할 수 있는 스마트팜 관제시스템을 제공하는 것이다.
이에 따라 본 발명은, 각각의 재배공간에서 농작물을 재배하는 다수의 재배시설과, 각 상기 재배시설에서 상기 재배공간에 설치되어 재배환경의 온도 및 습도, 조명상태, 관수상태, 양액공급상태, 가스상태, 출입상태 중 모두 또는 일부를 감지하는 환경센싱부와, 각 상기 재배시설에서 상기 재배공간에 설치되어 온습도조절, 조명조절, 급수, 양액공급, 환기, 전력공급, 출입문개폐 중 모두 또는 일부를 수행하는 작동장치부와, 상기 환경센싱부의 감지신호를 전달받아 상기 작동장치부의 작동을 제어하여 상기 다수의 재배시설을 각각 관리하는 통합관제센터와, 상기 통합관제센터로부터 상기 재배공간의 환경상태 및 상기 작동장치부의 작동상태를 전달받고 상기 통합관제센터의 관리작동을 지시하는 관리자단말기를 포함하고, 상기 통합관제센터는 인터넷을 통해 통신함으로써, 상기 다수의 재배시설의 비허가자 침입정보를 치안관서로 전달하고, 화재발생에 관한 정보를 소방관서에 전달하며, 기상관서로부터 기상정보, 농업기술관서로부터 기술정보, 유통기관으로부터 유통정보를 전달받아 관리에 활용하는 것이며, 상기 환경센싱부는 다수의 상기 재배시설 중 화재가 발생한 재배시설과, 상기 재배시설 내에서 화재발생위치를 특정할 수 있는 화재위치감지부를 구비하고, 상기 화재위치감지부는, 각각의 상기 재배시설 내에 설치된 복수의 온도센서를 포함하고, 복수의 상기 온도센서는 직사각형의 상기 재배공간에서 각 모서리와, 직사각형의 변에서 간격을 두고 각각 배치되되, 마주보는 양 변에 각각 설치된 상기 온도센서는 서로 마주보도록 배치되어 온도를 감지하며, 상기 화재위치감지부는, 상기 직사각형의 중심선에 중앙의 온도센서가 배치되되, 마주보는 양 변에서 서로 마주보도록 배치된 양측 온도센서의 중앙위치에 배치되고, 상기 중심선에 배치되는 각 중앙의 온도센서는, 지면에 고정된 수직지지대의 상단부에 설치되고, 2개의 온도센서를 포함함으로써 상기 직사각형의 마주보는 양 변에 설치되어 서로 마주보는 양측 온도센서를 상기 2개의 온도센서가 각각 마주보도록 한 것이고, 상기 수직지지대의 높이는 상기 재배공간의 최대높이의 1/2 이하의 높이이며, 상기 화재위치감지부가 직사각형의 상기 재배공간에서 화재발생위치 P(Px,Py)를 산출 시, 화재발생위치 중 X방향의 위치 Px는, 사전에 좌표가 확인된 2개의 온도센서의 사이에서, 그 중 한 온도센서(S2)로부터 산출식 Px = (T2/(T1+T2))×L1 만큼 이격된 위치로 하고, 화재발생위치 중 Y방향의 위치 Py는, 사전에 좌표가 확인된 다른 2개의 온도센서의 사이에서, 그 중 한 온도센서(S7)로부터 산출식 Py = (T4/(T3+T4))×L2 만큼 이격된 위치로 하는 것을 특징으로 하는 스마트팜 통합관제시스템을 제공한다. 여기서, T1,T2,T3,T4는 측정된 섭씨온도에서 T0를 뺀 온도값을 의미하고, T0는 화재위치감지부에서 위의 2개의 온도센서(S2, S5)와 위의 다른 2개의 온도센서(S7, S8)을 제외한 나머지 온도센서들의 섭씨온도값을 평균한 평균온도이며, L1, L2는 각각, 위의 2개의 온도센서(S2, S5) 사이와, 위의 다른 2개의 온도센서(S7, S8) 사이의 거리이다.
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또한, 위 구성에서 상기 통합관제센터는, 화재의 발생시, 상기 환경센싱부에서 감지된 비허가자의 출입여부에 관한 정보와, 화재가 발생한 재배시설과 상기 화재발생위치에 관한 정보를 상기 관리자단말기로 전달하고, 화재가 발생한 재배시설과 상기 화재발생위치에 관한 정보를 상기 소방관서에도 함께 전달하는 것을 다른 특징으로 한다.
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한편, 다른 관점에서 본 발명은, 각각의 양식공간에서 수산물을 양식하는 다수의 양식시설과, 각 상기 양식시설에서 상기 양식공간에 설치되어 양식환경의 수온상태, 조명상태, 급수상태, 산소상태, 수질상태, 출입상태 중 모두 또는 일부를 감지하는 환경센싱부와, 각 상기 양식시설에서 상기 양식공간에 설치되어 수온조절, 조명조절, 급수, 산소공급, 여과, 전력공급, 출입문개폐, 사료공급 중 모두 또는 일부를 수행하는 작동장치부와, 상기 환경센싱부의 감지신호를 전달받아 상기 작동장치부의 작동을 제어하여 상기 다수의 양식시설을 각각 관리하는 통합관제센터와, 상기 통합관제센터로부터 상기 양식공간의 환경상태 및 상기 작동장치부의 작동상태를 전달받고 상기 통합관제센터의 관리작동을 지시하는 관리자단말기를 포함하고, 상기 통합관제센터는 인터넷을 통해 통신함으로써, 상기 다수의 양식시설의 비허가자 침입정보를 치안관서로 전달하고, 화재발생에 관한 정보를 소방관서에 전달하며, 기상관서로부터 기상정보, 수산기술관서로부터 기술정보, 유통기관으로부터 유통정보를 전달받아 관리에 활용하는 것이며, 상기 환경센싱부는 다수의 상기 양식시설 중 화재가 발생한 양식시설과, 상기 양식시설 내에서 화재발생위치를 특정할 수 있는 화재위치감지부를 구비하고, 상기 화재위치감지부는, 각각의 상기 양식시설 내에 설치된 복수의 온도센서(S1~S11)를 포함하고, 복수의 상기 온도센서는 직사각형의 상기 양식공간에서 각 모서리와, 직사각형의 변에서 간격을 두고 각각 배치되되, 마주보는 양 변에 각각 설치된 상기 온도센서는 서로 마주보도록 배치되어 온도를 감지하며, 상기 화재위치감지부는, 상기 직사각형의 중심선에 중앙의 온도센서가 배치되되, 마주보는 양 변에서 서로 마주보도록 배치된 양측 온도센서의 중앙위치에 배치되고, 상기 중심선에 배치되는 각 중앙의 온도센서는, 지면에 고정된 수직지지대의 상단부에 설치되고, 2개의 온도센서를 포함함으로써 상기 직사각형의 마주보는 양 변에 설치되어 서로 마주보는 양측 온도센서를 상기 2개의 온도센서가 각각 마주보도록 한 것이고, 상기 수직지지대의 높이는 상기 양식공간의 최대높이의 1/2 이하의 높이이며, 상기 화재위치감지부가 직사각형의 상기 양식공간에서 화재발생위치 P(Px,Py)를 산출 시, 화재발생위치 중 X방향의 위치 Px는, 사전에 좌표가 확인된 2개의 온도센서(S2, S5)의 사이에서, 그 중 한 온도센서(S2)로부터 산출식 Px = (T2/(T1+T2))×L1 만큼 이격된 위치로 하고, 화재발생위치 중 Y방향의 위치 Py는, 사전에 좌표가 확인된 다른 2개의 온도센서(S7, S8)의 사이에서, 그 중 한 온도센서(S7)로부터 산출식 Py = (T4/(T3+T4))×L2 만큼 이격된 위치로 하는 것을 특징으로 하는 스마트팜 통합관제시스템을 제공한다. 여기서, T1,T2,T3,T4는 측정된 섭씨온도에서 T0를 뺀 온도값을 의미하고, T0는 화재위치감지부에서 위의 2개의 온도센서(S2, S5)와 위의 다른 2개의 온도센서(S7, S8)을 제외한 나머지 온도센서들의 섭씨온도값을 평균한 평균온도이며, L1, L2는 각각, 위의 2개의 온도센서(S2, S5) 사이와, 위의 다른 2개의 온도센서(S7, S8) 사이의 거리이다.
본 발명에 따른 스마트팜 관제시스템은, 각 재배시설별로 최적의 재배환경을 구현할 수 있도록 환경센싱부 및 작동장치부를 구성하여 다수의 재배시설을 가진 대규모 스마트팜을 효과적으로 관리하고 생산성을 높임과 함께, 치안관서, 소방관서 등 다양한 외부기관과의 폭넓은 네트워크 형성 및 통신을 통해, 스마트팜 관제시스템의 운용을 보다 효율화할 수 있다.
특히, 본 발명에 따른 스마트팜 관제시스템은, 대규모로 이루어진 다수의 재배시설에서 화재가 발생한 재배시설과, 재배공간 내의 화재발생위치를 비교적 정확히 특정하여, 소방관서 등으로 정보전송할 수 있으므로, 피해를 최소화할 수 있는 신속한 대처가 가능하고 사고의 원인파악이 보다 빨리 이루어질 수 있으므로 대처과정에서 관련 기관 및 관리자의 정화한 판단을 유도할 수 있다.
또한, 본 발명은 시설 내에서 수산물을 대규모로 양식하는 수산물 양식용 스마트팜에도 적용하여 전술한 동일한 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 종래 스마트팜 관제시스템의 구성설명도
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 스마트팜 관제시스템의 전체 구성설명도
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 스마트팜 관제시스템에서 환경센싱부 및 작동장치부의 세부구성을 설명하는 블록구성도
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 스마트팜 관제시스템에서 화재위치감지부의 시스템 구성을 설명하는 구성설명도
도 5의 (a) 및 (b)는 본 발명의 실시예에 따른 스마트팜 관제시스템에서 재배공간에 설치된 중앙의 온도센서의 구성설명도
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 스마트팜 관제시스템에서 재배시설의 재배공간 중 화재가 발생한 상황을 예시하는 설명도
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 스마트팜 관제시스템에서 화재위치감지기에 의해 재배시설의 재배공간 중 화재발생위치를 산출하는 과정을 설명하는 설명도
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따라 수산물 양식용 스마트팜 관제시스템의 전체 구성설명도
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 수산물 양식용 스마트팜 관제시스템에서 환경센싱부 및 작동장치부의 세부구성을 설명하는 블록구성도
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 스마트팜 관제시스템의 전체 구성설명도
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 스마트팜 관제시스템에서 환경센싱부 및 작동장치부의 세부구성을 설명하는 블록구성도
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 스마트팜 관제시스템에서 화재위치감지부의 시스템 구성을 설명하는 구성설명도
도 5의 (a) 및 (b)는 본 발명의 실시예에 따른 스마트팜 관제시스템에서 재배공간에 설치된 중앙의 온도센서의 구성설명도
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 스마트팜 관제시스템에서 재배시설의 재배공간 중 화재가 발생한 상황을 예시하는 설명도
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 스마트팜 관제시스템에서 화재위치감지기에 의해 재배시설의 재배공간 중 화재발생위치를 산출하는 과정을 설명하는 설명도
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따라 수산물 양식용 스마트팜 관제시스템의 전체 구성설명도
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 수산물 양식용 스마트팜 관제시스템에서 환경센싱부 및 작동장치부의 세부구성을 설명하는 블록구성도
이하, 본 발명의 실시예를 도면을 참고하여 상세히 설명한다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 스마트팜 관제시스템은, 각각의 재배공간(15)에서 농작물을 재배하는 다수의 재배시설(10;10a,10b,10c)과, 각 재배시설(10a,10b,10c)에서 재배공간(15)에 설치되어 재배환경의 온도 및 습도, 조명상태, 관수상태, 양액공급상태, 가스상태, 출입상태 중 모두 또는 일부를 감지하는 환경센싱부(20)와, 각 상기 재배시설(10a,10b,10c)에서 상기 재배공간(15)에 설치되어 온습도조절, 조명조절, 급수, 양액공급, 환기, 전력공급, 출입문개폐 중 모두 또는 일부를 수행하는 작동장치부(30)와, 상기 환경센싱부(20)의 감지신호를 전달받아 작동장치부(30)의 작동을 제어하여 다수의 재배시설(10;10a,10b,10c)을 각각 관리하는 통합관제센터(40)와, 상기 통합관제센터(40)로부터 재배공간(15)의 환경상태 및 작동장치부(30)의 작동상태를 전달받고 통합관제센터(40)의 관리작동을 지시하는 관리자단말기(50)를 포함한다.
상기 다수의 재배시설(10;10a,10b,10c)은 농작물이 재배되는 공간을 제공하는 것으로서, 다수동으로 이루어지는 대규모의 유리온실, 비닐하우스 등이 될 수 있다.
재배시설(10a,10b,10c)에서 농작물이 재배되는 재배공간(15)은 소정높이를 가진 직사각형의 구조를 이루고, 내부에 스프링클러와 같은 관수 및 양액 공급, 조명조절 등이 가능한 각종 조절장치의 작동장치부(30)가 설치된다.
또한, 상기 작동장치부(30)를 작동제어하기 위해 재배공간(15)의 재배환경을 감지하여 통합관제센터(40)로 전달하는 환경센싱부(20)가 설치된다.
상기 환경센싱부(20)는, 각각의 재배시설(10a,10b,10c)에서 재배공간(15)에 설치되어 재배환경의 온도 및 습도, 조명상태, 관수상태, 양액공급상태, 가스상태, 출입상태 등을 감지하도록 각종 IOT센서로 구성된다.
상기 IOT센서는 재배공간(15)의 환경정보를 수집하기 위한 온습도센서(21), 조명센서(22), 관수센서(23), 양액센서(24), PH/가스센서(25), 전력/통신센서(26), 출입감지센서(27), CCTV(28) 등이 포함되고, 각종 감지정보를 통합관제센터(40)에 제공하도록 연결 설치된다.
온습도센서(21)는 농산/화훼의 다양한 생육환경 정보를 기반으로 자동으로 온도와 습도를 맞출 수 있도록 온도, 습도센서를 구성하고, 통합관제센터(40)는 온습도센서(21)에 의한 감지값에 따라 설정범위로 온습도를 조절하기 위해 작동장치부(30)의 냉난방기(31)와 급수기(33)를 조절한다. 상기 급수기(33)는 재배공간(15)의 천정에 설치된 스프링클러일 수 있다.
조명센서(22)는 통상의 광센서가 설치되어 재배작물이 필요한 광량의 범위와 현재의 조도를 비교하기 위한 것으로서, 조명센서(22)의 감지값에 따라 통합관제센터(40)는 LED조명기(32)를 조절하여 재배작물의 성장과 발육을 조절한다.
관수센서(23)는 수경 및 배지 등 다양한 방법으로 작물에 대한 일정한 수분공급을 위해 상수도 또는 지하수 등의 물공급원과 펌프를 통해 제공할 수 있도록 관수상태를 감지하며, 관수센서(23)의 감지값에 따라 통합관제센터(40)는 급수기(33)를 제어한다. 급수기(33)는 스프링클러 또는 급수호스의 개폐밸브일 수 있다.
양액센서(24)는 다양한 작물에 대해 무기질과 유기질의 다양한 영양분 제공을 위해 여러가지 영양분 배합과 물과의 희석비율을 감지하기 위한 것으로서, 양액센서(24)의 감지값에 따라 통합관제센터(40)는 양액공급기(34)를 작동제어하여 작물의 급수과정에서 양액이 제공되어 작물의 성장정도 및 영양상태를 조절한다.
PH/가스센서(25)는 작물의 생육을 위한 최적의 PH환경을 제공해주기 위해 토양 또는 수중의 PH를 측정하고 공기 중의 CO2 농도를 측정하며, 식물의 안정적이고 빠른 생육환경을 제공하기 위한 공기 중의 CO2와 관수 또는 양액에 함께 산소수를 공급하기 위한 BOD센서 등의 가스센서도 포함하여 구성할 수 있다.
통합관제센터(40)는 PH/가스센서(25)의 측정값에 따라 급수하는 물에 산소수를 공급하거나 CO2 공급기(35)에 의한 농도조절 또는 환기장치(38)에 의한 환기가 이루어진다.
상기 환기장치는 재배공간(15)의 적정온도조절을 위해 작동할 수도 있다.
전력/통신센서(26)는 작물 재배 및 운영을 위한 전력제어로 한국전력 등의 외부 유입전력과 태양광/풍력/수력 등 다양한 자가발전을 통한 대체전력 생산/공급 상태를 감지하기 위한 것으로서, 통합관제센터(40)에서 그 감지값에 따라 전력의 공급상태를 점검하여 비상발전기의 가동 등 작동장치부(30)를 제어할 수 있다. 또한, 통신센서가 원활한 통신상태의 정상작동여부를 주기적으로 확인하여 통합관제센터(40)에 주기적으로 확인신호를 전송한다.
출입감지센서(27)는 출입구(16,17)에 설치되어 작업자 등의 출입을 초음파, 레이저 등을 이용한 센서로 감지하고, 그 감지와 동시에 CCTV(28) 영상을 함께 통합관제센터(40)에 전송하여 저장한다.
CCTV(28)는 스마트팜 시설 내부 작업상황이나 작물의 상태, 화재, 출입자 확인 등 다양한 현장 상황을 실시간으로 확인하기 위한 것으로서, 지능형 영상분석 솔루션을 통한 영상분석으로, 작물생육, 화재나 침입 등 이벤트 상황을 신속하게 검지할 수 있고, 상황에 따라 관제센터 및 112/119 유관기관에 신고할 수 있도록 구성하고 스마트플랫폼과 연계한다.
한편, 상기 통합관제센터(40)는 현장의 센서 및 영상정보를 수집하여 모바일을 통한 모니터링 및 원격제어가 가능하도록 한 것으로서, 24시간 실시간 모니터링 및 통합관제가 가능하도록 스마트플랫폼 기반의 시스템을 구축한다.
이를 위해 통합관제센터(40)는, 전체 작동에 대한 실질적 제어기능을 수행하고 이벤트 상황을 원격으로 자동제어하는 시스템제어부(41), 이벤트상황을 외부시스템이나 유관관계기관에 제공하는 이벤트연계부(42), 분석된 데이터 중 비정상적인 이벤트상황에 대하여 위치정보와 함께 제공하는 위치정보표출부(43), 관련정보를 시각화하는 데이터시각부(44), 수집된 데이터를 분석하는 데이터분석부(45), 그리고, IOT센서정보 및 영상정보를 수집하는 데이터수집/저장부(46)로 구성된다.
상기 시스템제어부(41)는 다수의 대규모 재배시설(10a,10b,10c)에 대하여 스마트폰 등 사용자단말기를 통한 무선통신에 의해 작물상태를 모니터링하고 원격제어로 다양한 생육환경의 변경 및 장비구동이 실현되도록 제어한다.
이벤트연계부(42)는 이벤트 상황 발생 시 사용자와 운영자, 관제센터 담당자에게 주소, GPS좌표 등의 위치정보 및 영상정보, 이벤트정보를 함께 제공하고, 상황에 따라 112 치안관서(61)나, 119 소방관서(62)와 인터넷으로 통신하여 정보를 제공할 수 있다.
위치정보표출부(43)는 전체 스마트팜 시설에 대한 위치 및 작물상태를 CCTV(28)의 영상정보와 함께 GIS 맵위에 표출하고, 작물환경이나 화재 등 이벤트 상황이 발생 시 자동으로 해당위치로 이동하여 해당 시설에 대한 이벤트정보 및 영상정보와 주변의 CCTV(28) 영상을 함께 우선적으로 확대하여 보여 지도록 한다. GIS맵은 2D, 3D 등 다양한 형태로 제공하고, 가상 홀로그램이나 시뮬레이션으로도 맵과 이벤트 정보를 제공할 수 있다.
데이터시각부(44)는 분석된 데이터의 다양한 통계화면이나 차트, 이미지 등과 이벤트 상황에 맞는 알람이나 이미지, 영상정보나 상태정보를 시각화하여 보여주도록 하고, 스마트팜 시설, 작물 등 다양한 리포트 기능을 제공한다.
데이터분석부(45)는 수집/저장된 데이터를 가공하고 이벤트 등 다양한 규칙을 등록하고, 이 규칙에 적용하여 이벤트 상황을 빠르게 분석하도록 한다. 수집과 가공데이터가 많아지면 빅데이터엔진과 데이터모델러를 이용한 빅데이터분석을 병행하여 많은 데이터를 의미있는 데이터로 분석할 수 있도록 한다.
한편, 스마트팜을 전체 통합관제하는 통합관제센터(40)는, 112/119의 유관기관, 기상청의 기상정보와 지도정보 연계, 스마트팜의 생산/가공 및 유통관리를 위한 정보제공 및 연계가 가능하도록 구성된다.
즉, 상기 통합관제센터(40)는 인터넷을 통해 통신함으로써, 다수의 재배시설(10;10a,10b,10c)의 비허가자 침입정보를 112 치안관서(61)로 전달하고, 화재발생에 관한 정보를 119 소방관서(62)에 전달하며, 기상관서(63)로부터 기상정보, 농업기술관서(64)로부터 기술정보, 유통기관(65)으로부터 유통정보를 전달받아 관리작동에 활용하며 전달받은 정보를 관리자단말기(50)로 전송하도록 구성된다.
본 시스템에는 별도의 데이터베이스(70)가 통합관제센터(40) 및 외부의 관련기관과 연계되도록 설치하여, 현장의 스마트팜에 대한 IOT센서 및 영상데이터의 저장, 스마트플랫폼의 데이터수집/분석/표출/연계/제어 등의 데이터 저장, 정보제공 및 연계를 위한 데이터 가공 및 저장을 할 수 있도록 한다.
기상청 등의 외부 기상관서(63)의 기상정보를 토대로 스마트팜 시설의 온/습도 등 내부환경 조절과 태풍/폭우/폭염 등 기상이변에 스마트팜시설을 미리 점검/대응을 할 수 있도록 한다.
농업기술관서(64)는 다양한 작물에 대한 생육정보를 스마트플랫폼을 통해 수집하고 분석, 가공하여 통합관제센터(40)에 인터넷을 통해 제공할 수 있고, 제공된 정보는 통합관제센터(40)가 일괄적 또는 선택적으로 작물재배에 자동 적용할 수 있도록 한다.
유통기관(65)에서는 농산물 유통가격 정보를 수집하고 최적의 판매정보를 분석하여 통합관제센터(40)로 제공해줄 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 스마트팜 관제시스템은, 화재발생시 관리자의 확인 및 신고절차가 생략되고 자동으로 119 소방관서(62)에 정보가 전달되어 신속한 대응이 가능하고 피해가 최소화되도록 시스템을 자동화하고 있다.
즉, 환경센싱부(20)가 다수의 재배시설(10a,10b,10c) 중 화재가 발생한 재배시설(10a,10b,10c)과, 상기 재배시설(10a,10b,10c) 내에서 화재발생위치를 특정할 수 있는 화재위치감지부를 구비하여, 특정된 화재발생위치와 그 화재상태에 대한 CCTV(28) 이미지 정보를 소방관서(62)에 자동전송한다.
또한, 소방관서(62)에 상기 정보를 전달함과 동시에 화재발생위치와 그 화재상태에 대한 CCTV(28) 이미지 정보를 관리자단말기(50)에도 전송하고, 아울러, 환경센싱부(20)에서 감지된 비허가자의 출입여부에 관한 정보도 함께 관리자단말기(50)로 전달한다.
비허가자의 출입여부에 관한 정보, CCTV(28) 이미지 정보를 화재발생위치와 함께 전달하는 것은, 화재의 발생원인에 대하여 신속히 파악하고 대처를 신속히 하기 위하여 참고자료로 활용하기 위함이다.
CCTV(28)에 의한 영상감시시스템의 경우, 관리자가 확인하기 전까지 재배공간(15) 내에서 화재가 어느 위치에서 발생한 것인지 자동으로 파악하는 것은 용이하지 않은 일이므로, 보다 간편하게 정확한 위치를 감지할 수 있도록 본 실시예에서 화재위치감지부는 다수의 온도센서에 의해 시스템이 구성된다.
도 4를 참조하여 상기 화재위치감지부의 시스템 구성을 살펴보면, 각각의 재배시설(10a,10b,10c) 내에 설치된 복수의 온도센서(S1~S11)를 포함하고, 복수의 온도센서(S1~S11)는 직사각형의 재배공간(15)에서 각 모서리와, 직사각형의 변에서 간격을 두고 각각 배치되되, 양 변의 온도센서(예컨대, 도 4에서 S2와 S5)가 서로 마주보도록 배치되어 온도를 감지한다.
상기 온도센서는 직사각형의 재배공간(15)에서 각 모서리와 변에 복수개가 설치되어 구성될 수 있으나, 대형 재배시설(10a,10b,10c)에서 재배공간(15)의 면적은 넓은 경우, 화재에 대한 온도감지를 용이하게 하고 보다 정확한 화재발생위치를 특정하기 위하여, 직사각형의 길이방향의 중심선(18)을 따라 소정간격으로 온도센서가 배치되되, 마주보는 양 변에서 서로 마주보도록 배치된 양측 온도센서(예컨대, S2와 S5)의 중앙위치에 배치된다.
이 때, 중심선(18)에 배치되는 각 중앙의 온도센서(S7,S8,S9)는, 도 5와 같이, 지면에 고정된 수직지지대(81)의 상단부에 설치되고, 직사각형인 재배공간(15)의 마주보는 양 변에 각각 설치되어 서로 마주보는 양측 온도센서(예컨대, 도 4의 S2와 S5)를, 각각 마주보도록 2개의 온도센서(Sa, Sb)를 포함하고 있다.
수직지지대(81)의 높이는 재배공간(15)의 최대높이의 1/2 이하의 높이로 구성한다. 이는 화재발생 시 재배공간(15)의 천정부근에는 공기의 대류로 인한 높은 온도로 인해 정확한 측정이 어려울 수 있으므로, 그 설치 높이를 낮추어 온도센서(S7,S8,S9)를 설치함으로써, 화재발생 위치와의 이격거리에 관련된 측정온도가, 비교적 정확히 측정되도록 하기 위함이다.
화재위치감지부가 화재발생위치를 산출하여 확인하고 소방관서 및 관리자단말기 등으로 통합관제센터(40)가 정보를 전달하는 것은 화재발생 초기에 신속하게 이루어진다.
도 6에서 화재발생위치 P(Px,Py)를 화재위치감지부의 온도센서를 이용하여 산출할 수 있다.
화재발생위치 중 X방향의 위치 Px는, 사전에 좌표가 확인될 수 있는 온도센서 S2, S5의 사이의 위치 중, 도 7의 (a)와 같이, S2로부터 산출식 Px = (T2/(T1+T2))*L1 만큼 이격된 위치가 된다.
화재발생위치 중 Y방향의 위치 Py는, 사전에 좌표가 확인될 수 있는 온도센서 S7, S8의 사이의 위치 중, 도 7의 (b)와 같이, S7로부터 산출식 Py = (T4/(T3+T4))*L2 만큼 이격된 위치가 된다.
여기서, T1,T2,T3,T4는 섭씨온도가 아니고, 측정된 섭씨온도에서 T0를 뺀 온도값을 의미하고, T0는 화재위치감지부에서 위의 S2, S5, S7, S8을 제외한 나머지 온도센서들의 섭씨온도값을 평균한 평균온도이다. 또한, L1, L2는 양 온도센서 사이의 거리이다.
T1,T2,T3,T4를 섭씨온도를 사용하지 않고 재배공간의 평균온도에 해당하는 T0를 뺀 값을 상기 수식에 넣어 사용하는 것은, 화재발생시 T1,T2,T3,T4가 재배공간(15)의 평균온도에서 시작하여 화재로 인해 온도가 상승한 값을 측정한 것이기 때문이고, 화재발생위치로부터 근접할수록 대략 비례하여 더 높은 온도를 나타내기 때문에 화재의 영향으로 상승한 온도차는 평균온도 T0로부터 상승한 상승분에 해당하기 때문이다.
도 6 및 도 7과, 상기 산출식을 참고하면, 복수의 상기 온도센서 중, 2개의 온도센서 사이에서 화재발생위치는 감지온도가 높은 측의 온도센서로부터 더 가까운 위치인 것으로 특정되는 것을 알 수 있다.
다음은 본 발명의 다른 실시예에 관한 것으로서, 전술한 스마트팜 관제시스템이 어류 등 수산물을 대규모로 양식하는 수산물 농장에도 적용이 가능하므로, 수산물 양식을 위한 스마트팜의 관제시스템에 관한 것이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 본 실시예의 스마트팜 관제시스템은, 각각의 양식공간에서 수산물을 양식하는 다수의 양식시설(100;100a,100b,100c)과, 각 양식시설(100;100a,100b,100c)에서 양식공간에 설치되어 양식환경의 수온상태, 조명상태, 급수상태, 산소상태, 수질상태, 출입상태 중 모두 또는 일부를 감지하는 환경센싱부(200)와, 각 양식시설(100;100a,100b,100c)에서 양식공간에 설치되어 수온조절, 조명조절, 급수, 산소공급, 여과, 전력공급, 출입문개폐, 사료공급 중 모두 또는 일부를 수행하는 작동장치부(300)와, 상기 환경센싱부(200)의 감지신호를 전달받아 작동장치부(300)의 작동을 제어하여 다수의 양식시설(100;100a,100b,100c)을 각각 관리하는 통합관제센터(400)와, 상기 통합관제센터(400)로부터 양식공간의 환경상태 및 작동장치부(300)의 작동상태를 전달받고 통합관제센터(400)의 관리작동을 지시하는 관리자단말기(500)를 포함한다.
본 실시예의 스마트팜 관제시스템은 전술한 실시예의 환경센싱부(20)와 작동장치부(30)를 수산물 양식의 조건에 적합하게 센싱요소 및 작동요소를 변경한 것으로서, 수온센서(210)에 의한 수온감지 및 수온조절기(310)에 의한 수온조절, PH/가스센서(240)에 의한 용존산소측정 및 산소공급기(340)에 의한 산소공급, 수질센서(250)에 의한 수질측정 및 여과기(350)에 의한 정수, 사료공급기(380)에 의한 사료공급 등으로 항목으로 변경되거나 추가 구성이 이루어졌다.
그러나, 본 실시예에서도 통합관제센터(400)에 의해 외부기관과 정보를 송수신하는 구성은 동일하게 이루어지는 것으로서, 상기 통합관제센터(400)는 인터넷을 통해 통신함으로써, 다수의 양식시설(100;100a,100b,100c)의 비허가자 침입정보를 치안관서(610)로 전달하고, 화재발생에 관한 정보를 소방관서(620)에 전달하며, 기상관서(630)로부터 기상정보, 수산기술관서(640)로부터 기술정보, 유통기관(650)으로부터 유통정보를 전달받아 관리에 활용한다.
또한, 본 실시예의 각 양식시설(100;100a,100b,100c)이 전술한 실시예의 각 재배시설(10a,10b,10c)에 대응하므로, 복수의 온도센서(S1~S11)를 이용하는 상기 화재위치감지부의 시스템 구성이 동일하게 적용되어 동일한 작용효과를 얻을 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 상기의 실시예는 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에 있는 일 실시예에 불과하며, 동업계의 통상의 기술자에 있어서는, 본 발명의 기술적인 사상 내에서 다른 변형된 실시가 가능함은 물론이다.
10; 재배시설 10a,10b,10c; 개별 재배시설
13; 재배베드 15; 재배공간
16,17; 출입구 18; 중심선
20; 환경센싱부 21; 온습도센서
22; 조명센서 23; 관수센서
24; 양액센서 25; PH/가스센서
26; 전력/통신센서 27; 출입감지센서
28; CCTV 30; 작동장치부
32; LED조명기 33; 급수기
34; 양액공급기 35; 공급기
40; 통합관제센터 41; 시스템제어부
42; 이벤트연계부 43; 위치정보표출부
44; 데이터시각부 45; 데이터분석부
46; 데이터수집/저장부 50; 관리자단말기
61; 치안관서 62; 소방관서
63; 기상관서 64; 농업기술관서
65; 유통기관 70; 데이터베이스
81; 수직지지대 S1~S11; 온도센서
100; 양식시설 100a,100b,100c; 개별 양식시설
200; 환경센싱부 300; 작동장치부
400; 통합관제센터 500; 관리자단말기
610; 치안관서 620; 소방관서
630; 기상관서 640; 수산기술관서
650; 유통기관
13; 재배베드 15; 재배공간
16,17; 출입구 18; 중심선
20; 환경센싱부 21; 온습도센서
22; 조명센서 23; 관수센서
24; 양액센서 25; PH/가스센서
26; 전력/통신센서 27; 출입감지센서
28; CCTV 30; 작동장치부
32; LED조명기 33; 급수기
34; 양액공급기 35; 공급기
40; 통합관제센터 41; 시스템제어부
42; 이벤트연계부 43; 위치정보표출부
44; 데이터시각부 45; 데이터분석부
46; 데이터수집/저장부 50; 관리자단말기
61; 치안관서 62; 소방관서
63; 기상관서 64; 농업기술관서
65; 유통기관 70; 데이터베이스
81; 수직지지대 S1~S11; 온도센서
100; 양식시설 100a,100b,100c; 개별 양식시설
200; 환경센싱부 300; 작동장치부
400; 통합관제센터 500; 관리자단말기
610; 치안관서 620; 소방관서
630; 기상관서 640; 수산기술관서
650; 유통기관
Claims (6)
- 각각의 재배공간(15)에서 농작물을 재배하는 다수의 재배시설(10;10a,10b,10c)과,
각 상기 재배시설(10a,10b,10c)에서 상기 재배공간(15)에 설치되어 재배환경의 온도 및 습도, 조명상태, 관수상태, 양액공급상태, 가스상태, 출입상태 중 모두 또는 일부를 감지하는 환경센싱부(20)와,
각 상기 재배시설(10a,10b,10c)에서 상기 재배공간(15)에 설치되어 온습도조절, 조명조절, 급수, 양액공급, 환기, 전력공급, 출입문개폐 중 모두 또는 일부를 수행하는 작동장치부(30)와,
상기 환경센싱부(20)의 감지신호를 전달받아 상기 작동장치부(30)의 작동을 제어하여 상기 다수의 재배시설(10;10a,10b,10c)을 각각 관리하는 통합관제센터(40)와,
상기 통합관제센터(40)로부터 상기 재배공간(15)의 환경상태 및 상기 작동장치부(30)의 작동상태를 전달받고 상기 통합관제센터(40)의 관리작동을 지시하는 관리자단말기(50)를 포함하고,
상기 통합관제센터(40)는 인터넷을 통해 통신함으로써, 상기 다수의 재배시설(10;10a,10b,10c)의 비허가자 침입정보를 치안관서(61)로 전달하고, 화재발생에 관한 정보를 소방관서(62)에 전달하며, 기상관서(63)로부터 기상정보, 농업기술관서(64)로부터 기술정보, 유통기관(65)으로부터 유통정보를 전달받아 관리에 활용하는 것이며,
상기 환경센싱부(20)는 다수의 상기 재배시설(10a,10b,10c) 중 화재가 발생한 재배시설(10a,10b,10c)과, 상기 재배시설(10a,10b,10c) 내에서 화재발생위치를 특정할 수 있는 화재위치감지부를 구비하고,
상기 화재위치감지부는,
각각의 상기 재배시설(10a,10b,10c) 내에 설치된 복수의 온도센서(S1~S11)를 포함하고,
복수의 상기 온도센서는 직사각형의 상기 재배공간(15)에서 각 모서리와, 직사각형의 변에서 간격을 두고 각각 배치되되, 마주보는 양 변에 각각 설치된 상기 온도센서는 서로 마주보도록 배치되어 온도를 감지하며,
상기 화재위치감지부는,
상기 직사각형의 중심선(18)에 중앙의 온도센서가 배치되되, 마주보는 양 변에서 서로 마주보도록 배치된 양측 온도센서의 중앙위치에 배치되고,
상기 중심선(18)에 배치되는 각 중앙의 온도센서는, 지면에 고정된 수직지지대(81)의 상단부에 설치되고, 2개의 온도센서를 포함함으로써 상기 직사각형의 마주보는 양 변에 설치되어 서로 마주보는 양측 온도센서를 상기 2개의 온도센서가 각각 마주보도록 한 것이고,
상기 수직지지대(81)의 높이는 상기 재배공간(15)의 최대높이의 1/2 이하의 높이이며,
상기 화재위치감지부가 직사각형의 상기 재배공간(15)에서 화재발생위치 P(Px,Py)를 산출 시,
화재발생위치 중 X방향의 위치 Px는, 사전에 좌표가 확인된 2개의 온도센서(S2, S5)의 사이에서, 그 중 한 온도센서(S2)로부터 산출식 Px = (T2/(T1+T2))×L1 만큼 이격된 위치로 하고,
화재발생위치 중 Y방향의 위치 Py는, 사전에 좌표가 확인된 다른 2개의 온도센서(S7, S8)의 사이에서, 그 중 한 온도센서(S7)로부터 산출식 Py = (T4/(T3+T4))×L2 만큼 이격된 위치로 하는 것을 특징으로 하는 스마트팜 통합관제시스템
여기서, T1,T2,T3,T4는 측정된 섭씨온도에서 T0를 뺀 온도값을 의미하고, T0는 화재위치감지부에서 위의 2개의 온도센서(S2, S5)와 위의 다른 2개의 온도센서(S7, S8)을 제외한 나머지 온도센서들의 섭씨온도값을 평균한 평균온도이며, L1, L2는 각각, 위의 2개의 온도센서(S2, S5) 사이와, 위의 다른 2개의 온도센서(S7, S8) 사이의 거리이다. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 통합관제센터(40)는, 화재의 발생시,
상기 환경센싱부(20)에서 감지된 비허가자의 출입여부에 관한 정보와, 화재가 발생한 재배시설(10a,10b,10c)과 상기 화재발생위치에 관한 정보를 상기 관리자단말기(50)로 전달하고,
화재가 발생한 재배시설(10a,10b,10c)과 상기 화재발생위치에 관한 정보를 상기 소방관서(62)에도 함께 전달하는 것을 특징으로 하는 스마트팜 통합관제시스템 - 삭제
- 삭제
- 각각의 양식공간에서 수산물을 양식하는 다수의 양식시설(100;100a,100b,100c)과,
각 상기 양식시설(100;100a,100b,100c)에서 상기 양식공간에 설치되어 양식환경의 수온상태, 조명상태, 급수상태, 산소상태, 수질상태, 출입상태 중 모두 또는 일부를 감지하는 환경센싱부(200)와,
각 상기 양식시설(100;100a,100b,100c)에서 상기 양식공간에 설치되어 수온조절, 조명조절, 급수, 산소공급, 여과, 전력공급, 출입문개폐, 사료공급 중 모두 또는 일부를 수행하는 작동장치부(300)와,
상기 환경센싱부(200)의 감지신호를 전달받아 상기 작동장치부(300)의 작동을 제어하여 상기 다수의 양식시설(100;100a,100b,100c)을 각각 관리하는 통합관제센터(400)와,
상기 통합관제센터(400)로부터 상기 양식공간의 환경상태 및 상기 작동장치부(300)의 작동상태를 전달받고 상기 통합관제센터(400)의 관리작동을 지시하는 관리자단말기(500)를 포함하고,
상기 통합관제센터(400)는 인터넷을 통해 통신함으로써, 상기 다수의 양식시설(100;100a,100b,100c)의 비허가자 침입정보를 치안관서(610)로 전달하고, 화재발생에 관한 정보를 소방관서(620)에 전달하며, 기상관서(630)로부터 기상정보, 수산기술관서(640)로부터 기술정보, 유통기관(650)으로부터 유통정보를 전달받아 관리에 활용하는 것이며,
상기 환경센싱부(200)는 다수의 상기 양식시설(100;100a,100b,100c) 중 화재가 발생한 양식시설(100;100a,100b,100c)과, 상기 양식시설(100;100a,100b,100c) 내에서 화재발생위치를 특정할 수 있는 화재위치감지부를 구비하고,
상기 화재위치감지부는,
각각의 상기 양식시설(100;100a,100b,100c) 내에 설치된 복수의 온도센서(S1~S11)를 포함하고,
복수의 상기 온도센서는 직사각형의 상기 양식공간에서 각 모서리와, 직사각형의 변에서 간격을 두고 각각 배치되되, 마주보는 양 변에 각각 설치된 상기 온도센서는 서로 마주보도록 배치되어 온도를 감지하며,
상기 화재위치감지부는,
상기 직사각형의 중심선(18)에 중앙의 온도센서가 배치되되, 마주보는 양 변에서 서로 마주보도록 배치된 양측 온도센서의 중앙위치에 배치되고,
상기 중심선(18)에 배치되는 각 중앙의 온도센서는, 지면에 고정된 수직지지대(81)의 상단부에 설치되고, 2개의 온도센서를 포함함으로써 상기 직사각형의 마주보는 양 변에 설치되어 서로 마주보는 양측 온도센서를 상기 2개의 온도센서가 각각 마주보도록 한 것이고,
상기 수직지지대(81)의 높이는 상기 양식공간의 최대높이의 1/2 이하의 높이이며,
상기 화재위치감지부가 직사각형의 상기 양식공간에서 화재발생위치 P(Px,Py)를 산출 시,
화재발생위치 중 X방향의 위치 Px는, 사전에 좌표가 확인된 2개의 온도센서(S2, S5)의 사이에서, 그 중 한 온도센서(S2)로부터 산출식 Px = (T2/(T1+T2))×L1 만큼 이격된 위치로 하고,
화재발생위치 중 Y방향의 위치 Py는, 사전에 좌표가 확인된 다른 2개의 온도센서(S7, S8)의 사이에서, 그 중 한 온도센서(S7)로부터 산출식 Py = (T4/(T3+T4))×L2 만큼 이격된 위치로 하는 것을 특징으로 하는 스마트팜 통합관제시스템
여기서, T1,T2,T3,T4는 측정된 섭씨온도에서 T0를 뺀 온도값을 의미하고, T0는 화재위치감지부에서 위의 2개의 온도센서(S2, S5)와 위의 다른 2개의 온도센서(S7, S8)을 제외한 나머지 온도센서들의 섭씨온도값을 평균한 평균온도이며, L1, L2는 각각, 위의 2개의 온도센서(S2, S5) 사이와, 위의 다른 2개의 온도센서(S7, S8) 사이의 거리이다.
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| KR1020200118726A KR102517559B1 (ko) | 2020-09-16 | 2020-09-16 | 스마트팜 통합관제시스템 |
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| KR1020200118726A KR102517559B1 (ko) | 2020-09-16 | 2020-09-16 | 스마트팜 통합관제시스템 |
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