KR102541165B1 - 멀티홉 네트워크를 이용한 스마트팜의 통합관리 시스템 - Google Patents

멀티홉 네트워크를 이용한 스마트팜의 통합관리 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 멀티홉 네트워크를 이용한 스마트팜의 통합관리 시스템에 관한 것으로, 좀더 상세하게 설명하자면, 스마트팜의 하우스 내부에 재배작물의 생육환경에 대한 센서노드와 제어노드를 설치하고, 서로 인접한 여러 하우스의 센서노드와 제어노드를 드론노드와 함께 하나의 게이트웨이(gate way)로 연결하는 멀티홉 네트워크(multi-hop network)를 구성하며, 상기 게이트웨이에 연결된 관리서버가 재배작물들의 발육상태를 평가하여 최적의 생육환경을 제공하도록 구성된 스마트팜의 통합관리 시스템에 관한 것이다.

Description

멀티홉 네트워크를 이용한 스마트팜의 통합관리 시스템{Integrated management system of smart farm using muti-hop network}
본 발명은 멀티홉 네트워크를 이용한 스마트팜의 통합관리 시스템에 관한 것으로, 좀더 상세하게 설명하자면, 스마트팜의 하우스 내부에 재배작물의 생육환경에 대한 센서노드와 제어노드를 설치하고, 서로 인접한 여러 하우스의 센서노드와 제어노드를 드론노드와 함께 하나의 게이트웨이(gate way)로 연결하는 멀티홉 네트워크(multi-hop network)를 구성하며, 상기 게이트웨이에 연결된 관리서버가 재배작물들의 발육상태를 평가하여 최적의 생육환경을 제공하도록 구성된 스마트팜의 통합관리 시스템에 관한 것이다.
인류 생존에 필수적인 식량을 생산하는 농업은 토양과 기후 등 자연환경에 지배적인 영향을 받기 때문에 다른 산업분야에 비해 기술혁신을 도모하기가 쉽지 않다. 이러한 한계에도 불구하고 각종 농산물의 생산 및 소비과정에 최신 사물인터넷(IoT)이나 빅데이터 또는 드론 등과 같은 첨단기술을 접목함으로써 생산 및 관리 효율성을 제고하는 소위 스마트팜(smart farm) 기술이 주목을 받고 있다.
예를 들면, 국내 등록특허 제10-1726257호(2017년 04월 06일)에는 관리대상 작물의 생육정보에 따라 변화하는 상품판매 정보를 제공하는 스마트팜 정보 관리 시스템이 개시되어 있고, 등록특허 제10-2331141호(2021년 11월 22일)에는 머신러닝 기술을 이용하여 재배 농작물의 특성, 설치장소, 기후 등에 따라 최적의 운용방법을 제공하는 개량형 스마트팜 관리 시스템이 개시되어 있다.
또한 등록특허 제10-2334681호(2021년 11월 30일)에는 동일한 작물이 파종된 원격의 레퍼런스팜(reference farm)을 참조하여 최적의 생육환경을 제공하는 스마트팜 제어장치가 개시되어 있고, 등록특허 제10-2371909호(2022년 03월 03일)에는 드론을 이용하여 작물의 생장 및 병해충 상태를 모니터링 하는 스마트팜 작물 감시 시스템이 개시되어 있다.
등록특허 제10-1726257호(2017년 04월 06일) 등록특허 제10-2331141호(2021년 11월 22일) 등록특허 제10-2334681호(2021년 11월 30일) 등록특허 제10-2371909호(2022년 03월 03일)
일반적으로 스마트팜은 작물이 재배되는 하우스 내부에 센서부와 제어부가 설치되고, 상기 센서부와 제어부가 게이트웨이를 통해서 관리서버로 연결되는 구조를 갖는다. 그런데 종래의 스마트팜에서는 각 하우스마다 센서부와 제어부를 관리서버로 연결하는 게이트웨이가 따로 구비되어야 한다.
따라서 다수개의 하우스로 구성되는 스마트팜의 경우, 각 하우스의 생육환경을 통합관리 할 수 있는 시스템을 구축 하기가 어렵고, 특히 기존에 운영 중인 스마트팜 하우스에다 새로운 하우스를 더 추가로 설치하거나, 기존에 설치된 게이트웨이로부터 지리적으로 수 킬로미터 이상 멀리 떨어져 있는 원격의 하우스를 경영할 경우, 이를 통합 관리할 수 있는 통신망의 확장이 곤란하다는 문제가 있었다.
이에 본 발명이 목적은, 다수개의 하우스로 구성되는 스마트팜에 있어서, 각 하우스의 생육환경을 효율적으로 통합관리 할 수 있고, 특히 추가적으로 설치되는 하우스나, 지리적으로 멀리 떨어져 있는 원격의 하우스에 대해서도 통신망의 확장이 매우 용이한 스마트팜의 통합관리 시스템을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 인공지능(AI)를 이용하여 각 재배작물에 대하여 최적의 생육환경을 제공하거나, 또는 재배작물의 발육수준을 상향 평준화함으로써 결과적으로 작물의 생산성을 제고할 수 있는 스마트팜의 통합관리 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 스마트팜의 통합관리 시스템은, 스마트팜의 하우스(H) 내부에서 재배되는 작물들의 생육환경을 측정하여 환경데이터를 생성하는 센서노드(10)와; 상기 생육환경을 제어하는 제어노드(20)와; 상기 작물들의 발육상태를 촬영하여 발육이미지를 생성하는 드론노드(30)와; 상기 센서노드(10)와 제어노드(20) 및 드론노드(30)를 인터넷 통신망으로 연결하는 게이트웨이(40)와; 상기 게이트웨이(40)를 통해서 각 하우스(H)의 환경데이터와 발육이미지를 각각 전송받아 분류 및 저장하고, 상기 제어노드(20)에 대하여 제어명령을 하달하는 관리서버(50)와; 상기 관리서버(50)로부터 상기 환경데이터와 발육이미지를 열람하고, 상기 제어명령을 입력할 수 있는 사용자단말(60); 을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 센서노드(10)와 제어노드(20)는, 서로 인접한 여러 하우스(H)에 배치되어있는 센서노드(10)와 제어노드(20)가 하나의 게이트웨이(40)를 목적노드로 하여 서로 라우터(router)의 역할을 하는 멀티홉(multi-hop) 네트워크를 구성하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 드론노드(30)는, 하우스(H) 내부 또는 하우스(H) 사이를 비행하면서 센서노드(10)와 제어노드(20) 사이를 서로 연결하거나, 이들을 게이트웨이(40)와 연결하는 이동 중계노드의 역할을 수행하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 드론노드(30)에는, 추가적으로 하우스(H) 내부에서 재배되는 작물들의 생육환경을 측정하여 환경데이터를 산출하는 환경센서가 장착되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 드론노드(30)는, 센서노드(10)에서 생성되는 환경데이터를 무선으로 다운로드 받거나 자신이 생성한 환경데이터 또는 발육이미지를 저장한 상태에서 일정 거리만큼 이동 비행하여 게이트웨이(40)로 전송하고, 또한 관리서버(50)로부터 제어명령을 무선으로 다운로드 받은 상태에서 일정 거리만큼 이동 비행하여 게이트웨이(40)로 전송하는 것을 특징으로 한다.
상기 관리서버(50)는, 드론노드(30)에서 제공되는 발육이미지를 비교 분석하여 각 하우스(H)에서 재배되는 작물의 발육상태를 평가하고, 상기 제어노드(20)가 재배작물에 대하여 최적의 생육환경을 제공하도록 게이트웨이(40)를 통해서 제어명령을 하달하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 관리서버(50)는, 인공지능(AI)을 이용하여 각 하우스(H)에서 재배되는 작물의 발육상태를 평가하고, 또한 인공지능(AI)을 이용하여 상기 작물에 대한 최적의 생육환경을 도출하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 관리서버(50)는, 드론노드(30)에서 제공되는 발육이미지를 서로 비교하여 작물의 발육상태가 가장 우수한 우등하우스를 선정하고, 상대적으로 작물의 발육상태가 부진한 하우스(H)에 대하여 상기 우등하우스와 동일한 생육환경을 유지하도록 제어명령을 하달하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 스마트팜의 통합관리 시스템은, 다수개의 하우스가 하나의 멀티홉 네트워크로 연결되어 있어서 스마트팜의 통합관리가 용이하고, 새로운 하우스를 추가할 경우 상기 멀티홉 네트워크에다 새로운 하우스의 센서노드와 제어노드를 쉽게 연결할 수 있으며, 나아가 드론노드를 이용하여 지리적으로 멀리 떨어져 있는 원격의 하우스나 인터넷이 연결되지 않는 지역의 하우스까지 통신을 확장할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 스마트팜의 통합관리 시스템은, 관리서버가 인공지능(AI)을 이용하여 각 하우스의 재배작물에 대하여 최적의 생육환경을 도출하거나, 또는 우둥하우스를 이용하여 다수개의 하우스에서 재배되는 작물의 발육수준을 상향 평준화 함으로써, 결과적으로 작물의 생산성을 제고 할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 스마트팜 통합관리 시스템의 구성 개념도이다.
이하, 첨부한 도면을 이용하여 본 발명을 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명을 실시하는데 꼭 필요한 구성이라 하더라도 종래기술에 소개되어 있거나, 통상의 기술자가 공지기술로부터 용이하게 실시할 수 있는 구성에 대해서는 구체적인 설명을 생략한다. 본 발명에 속하는 구성요소들 중에서 ‘~부’ 또는 ‘~수단’ 이라는 명칭은 적어도 하나의 공통적인 기능이나 동작을 처리하는 단위로서, 하드웨어나 소프트웨어의 결합에 의해서 구현될 수 있다.
또한, 본 발명을 설명하는데 사용되는 주요 용어들은 본 발명의 목적에 따라 특별히 정의된 의미를 갖는다. 본 발명에서 ‘하우스(H)’라 함은, 자연적인 상태로부터 분리된 조건에서 제어 가능한 생육환경을 제공하도록 독립적인 재배공간을 갖는 시설로서, 예컨대 유리온실이나 비닐하우스, 컨테이너 팜 등을 포함한다. 또한 ‘스마트팜’은 서로 분리되어 있는 다수개의 ‘하우스(H)’가 하나의 게이트웨이를 통해 서버로 연결되어 있어서 하나의 통신망에 따라 관리 및 운영되는 농장을 의미한다.
본 발명에 따른 스마트팜 관리 시스템은, 첨부 도 1에서 보는 바와 같이, 스마트팜의 하우스(H) 내부에 설치되는 센서노드(10) 및 제어노드(20)와, 상기 하우스(H)의 내부 또는 외부를 비행하는 드론노드(30)와, 상기 노드(10,20,30)들을 인터넷 통신망으로 연결하는 게이트웨이(40)와, 상기 게이트웨이(40)에 유선 또는 무선으로 연결되어 있는 관리서브(50) 및 사용자단말(60)을 포함하여 구성된다. 첨부 도 1에서는 편의상 하우스(H)가 3개인 경우를 예시하였으나, 상기 하우스(H)의 개수는 필요에 따라 계속 확장될 수 있다.
상기 센서노드(10)는, 스마트팜의 하우스(H) 내부에서 재배작물들의 생육환경을 측정하고, 그 결과에 따라 여러가지 환경데이터를 생성하는 기능을 한다. 상기 환경데이터는 재배작물의 생육에 영향을 미치는 모든 요소, 예컨대 하우스(H) 내부의 온도, 습도, 일조량, 배양토의 습도, CO2의 농도, 배양액의 농도, 배양액의 분무 주기, 작물 근권부의 온도 등을 포함할 수 있다. 이를 위하여 센서노드(10)에는 상기 환경데이터들을 측정할 수 있는 다수개의 환경센서들이 각각 유선 또는 무선으로 연결될 수 있다. 상기 센서노드(10)는 각 하우스(H) 마다 한 개씩 설치될 수도 있고, 다수개 설치될 수도 있다.
상기 제어노드(20)는, 각 하우스(H) 내부의 생육환경을 제어하는 기능을 한다. 이를 위하여 제어노드(20)에는 상기 생육환경을 제어하는 제어수단들이 각각 유선 또는 무선으로 연결될 수 있다. 상기 제어수단은 히터, 에어컨, LED 조명, 습도조절기, 배양액 분사기, CO2 발생기 등을 포함할 수 있다. 상기 제어노드(20)는 각 하우스(H) 마다 한 개씩 설치될 수도 있고, 필요에 따라 다수개 설치될 수도 있다.
상기 드론노드(30)는, 우선 하우스(H) 내부에서 재배되는 작물들의 발육상태를 촬영하여 발육이미지를 생성한다. 상기 발육이미지는 단위 면적당 작물이나 그 열매의 밀도, 작물이나 그 열매의 크기, 작물이나 그 열매의 색채 등을 파악할 수 있는 이미지를 의미한다. 상기 드론노드(30)는 본 발명을 위하여 특별히 제작된 드론을 사용할 수도 있고, 통상적인 농업용 드론에다 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 카메라와 통신수단을 설치한 드론을 사용할 수 있다. 상기 드론노드(30)는 드론 한 대를 여러개의 하우스(H)에 공동으로 사용할 수 있다.
상기 게이트웨이(40)는, 상기 센서노드(10)와 제어노드(20) 및 드론노드(30)를 인터넷 통신망으로 연결하는 기능을 한다. 상기 게이트웨이(40)는 스마트팜 내부에서 다수개의 하우스(H)와 교신할 수 있도록 적당한 장소에 설치될 수 있고, 통상적인 게이트웨이를 사용할 수 있다.
상기 관리서버(50)는, 게이트웨이(40)를 통해서 각 하우스(H)의 환경데이터와 발육이미지를 전송받아 각 하우스별, 작물별, 그리고 날짜별로 분류하여 저장한다. 그리고, 상기 제어노드(20)에 연결되어 있는 제어수단들이 하우스(H) 내부의 생육환경을 조절하도록 제어명령을 하달한다. 상기 관리서버(50)는 통상적인 인터넷을 통해서 게이트웨이(40)와 연결될 수 있다.
상기 사용자단말(60)은, 관리서버(50)에 저장되어 있는 환경데이터와 발육이미지를 열람하여 하우스별, 작물별 및 날짜별로 사용자에게 표시할 수 있다. 사용자는 자신의 사용자단말(60)을 통하여 각 하우스(H)에서 재배되는 작물들의 발육상태와 생육환경을 실시간으로 확인할 수 있다. 또한, 사용자는 사용자단말(60)을 이용하여 관리서버(50)에다 제어노드(20)에 대한 제어명령을 입력할 수 있다. 상기 사용자단말(60)로는 스마트폰이나 PC 등을 사용할 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 센서노드(10)와 제어노드(20)는 하나의 게이트웨이(40)를 목적노드로 하여 서로 멀티홉(multi-hop) 라우팅으로 연결되는 통합 네트워크를 구성한다. 즉, 같은 하우스(H) 내에 설치된 센서노드(10)와 제어노드(20)들끼리는 물론, 서로 인접한 여러 하우스(H)에 배치되어 있는 노드(10,20)들끼리도 서로 라우터(router)의 역할을 하면서 출발노드에서 제공되는 패킷(packet)을 목적노드로 전달하는 것이다. 이러한 멀티홉 네트워크는 매쉬형 토폴로지(topology)를 갖는 것이 바람직하다.
구체적으로, 센서노드(10) 중 어느 하나가 자신이 생성한 환경데이터를 게이트웨이(40)로 직접 전송하지 못할 경우, 상기 환경데이터를 포함하는 패킷의 목적노드를 게이트웨이(40)로 지정하여 주변에 전송 가능한 다른 센서노드(10)나 제어노드(20) 중 통신 상태가 가장 양호한 노드로 전송한다. 이때 상기 환경데이터를 생성한 센서노드(10)는 출발노드가 되고, 상기 출발노드의 패킷을 전달받은 노드는 1차 중계노드가 된다.
상기 1차 중계노드는 해당 패킷의 목적노드가 자신이 아니라는 것을 확인하고, 상기 패킷을 전송 가능한 센서노드(10)나 제어노드(20) 중 통신 상태가 가장 양호한 노드로 다시 전달한다. 이렇게 하여 1차 중계노드의 패킷을 전달받은 노드는 2차 중계노드가 된다. 상기 출발노드의 패킷이 목적노드인 게이트웨이(40)로 전달될 때까지 이러한 라우팅 릴레이가 계속 반복된다.
상기 관리서버(50)에서 제어노드(20)로 하달되는 제어명령도 이러한 멀티홉 라우팅 방식으로 전달된다. 다만 이 경우에는 게이트웨이(40)는 출발노드가 되고, 제어명령을 수신할 제어노드(20)는 목적노드가 된다. 이러한 멀티홉 네트워크에서 센서노드(10)나 제어노드(20) 중 일부가 고장이나 전원 소진 등으로 교신이 불가할 경우, 상기 패킷은 이러한 불능 노드를 우회하여 교신 가능한 다른 중계노드를 라우터로 선택하게 된다. 따라서 출발노드에서 목적노드까지 가장 효율적인 라우팅 경로를 따라 패킷이 전달된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 센서노드(10)는, 자신에게 연결되어 있는 환경센서를 관리하고 그로부터 환경데이터를 수집하는 데이터 수집부와; 상기 환경데이터를 디지털 신호로 변환하여 패킷을 생성하는 패킷 생성부와; 상기 패킷에 대한 목적노드를 게이트웨이(40)로 설정하는 목적노드 설정부와; 주변의 다른 노드들로부터 패킷을 수신받는 패킷 수신부와; 상기 패킷들을 전달할 라우터를 결정하는 라우터 선택부와; 상기 라우터로 패킷을 송신하는 패킷 송신부; 등을 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 제어노드(20)는, 관리서버(50)로부터 하달되는 제어명령을 접수하는 제어명령 접수부와; 상기 제어명령에 따라 자신에게 연결되어 있는 제어수단들을 제어하는 제어수단 관리부와; 주변의 다른 노드들로부터 패킷을 수신받는 패킷 수신부와; 상기 패킷들을 전달할 라우터를 결정하는 라우터 선택부와; 상기 라우터로 패킷을 송신하는 패킷 송신부; 등을 포함하여 구성될 수 있다.
한편, 상기 드론노드(30)는, 하우스(H) 내부 또는 하우스(H) 사이를 비행하면서 센서노드(10)와 제어노드(20)를 서로 연결하거나, 이들을 게이트웨이(40)로 연결하는 이동 중계노드의 역할을 수행한다. 즉, 상기 드론노드(30)는 자신이 생성한 발육이미지를 전송하는 출발노드가 될 수도 있고, 또는 다른 출발노드나 중계노드로부터 패킷을 수신하여 다른 노드나 게이트웨이로 전달하는 중계노드의 기능을 할 수도 있다. 이와 같이 드론노드(30)를 이동 중계노드로 이용하면, 센서노드(10)나 제어노드(20)의 고장 또는 전원 소진으로 통신장애가 발생한 지역이나, 또는 하우스(H)와 하우스(H) 사이의 간격이 너무 멀어서 통신장애가 있는 지역에서도 드론노드(30)를 라우터로 하여 원활한 멀티홉 네트워크를 구축할 수 있다.
상기 드론노드(30)는, 드론날개가 설치된 프레임부와; 비행 도중에 작물과의 거리를 감지하고 전방 물체와의 충돌을 회피하는 거리감지 센서와; 재배작물들의 발육상태를 촬영하는 카메라부와; 상기 카메라부가 촬영한 영상을 디지털 신호로 변환하여 발육이미지가 포함된 패킷을 생성하는 패킷 생성부와; 상기 패킷에 대한 목적노드를 게이트웨이(40)로 설정하는 목적노드 설정부와; 주변의 다른 노드들로부터 패킷을 수신받는 패킷 수신부와; 상기 패킷들을 전달할 라우터를 결정하는 라우터 선택부와; 상기 라우터로 패킷을 송신하는 패킷 송신부; 등을 포함하여 구성될 수 있다.
또한 드론노드(30)에는 추가적으로 하우스(H) 내부에서 재배되는 작물들의 생육환경을 측정하여 환경데이터를 산출할 수 있는 환경센서가 장착될 수 있다. 상기 드론노드(30)에 장착되는 환경센서는 온도센서, 조도센서, CO2센서 중 어느 하나 이상일 수 있다. 이처럼 드론노드(30)에 환경센서를 장착하면, 센서노드(10)가 설치되지 않은 지역이나, 센서노드(10)의 고장 또는 전원 소진 등으로 기능 이상이 발생한 지역에서도 상기 드론노드(30)에 장착된 환경센서를 이용하여 생육환경을 측정할 수 있다.
또한 상기 드론노드(30)는, 센서노드(10)에서 생성되는 환경데이터를 무선으로 다운로드 받거나, 자신이 생성한 환경데이터 또는 발육이미지를 저장하여 일정 거리만큼 이동 비행한 후에 게이트웨이(40)로 전송할 수 있다. 그리고 관리서버(50)로부터 제어노드(20)에 대한 제어명령을 무선으로 다운로드 받아 일정 거리만큼 이동 비행한 후에 게이트웨이(40)로 전송할 수 있다. 이러한 드론노드(30)의 기능을 사용하면, 본 발명의 게이트웨이(40)로부터 수 키로미터 이상 멀리 떨어져 있는 원격의 하우스(H)나, 특히 인터넷이 연결되지 않은 지역에 있는 하우스(H)까지 본 발명의 통합관리 시스템을 확장시킬 수 있다.
상기 관리서버(50)는, 드론노드(30)에서 제공되는 발육이미지를 비교 분석하여 각 하우스(H)에서 재배되는 작물의 발육상태를 평가하고, 특히 작물의 발육상태가 부진한 하우스(H)에 대해서는 제어노드(20)가 최적의 생육환경을 제공하도록 게이트웨이(40)를 통하여 제어명령을 하달한다.
구체적으로 상기 관리서버(50)는, 센서노드(10)에서 제공되는 환경데이터와 드론노드(30)에서 제공되는 발육이미지를 각각 하우스별, 작물별, 날짜별로 분류하여 저장하는 데이터 저장부와; 상기 데이터 저장부에 저장된 발육이미지를 비교하여 각 하우스(H)에서 재배되는 작물의 발육상태를 평가하는 발육상태 평가부와; 상기 데이터 저장부에 저장된 환경데이터와 발육이미지를 비교하여 재배작물별로 최적의 생육환경을 도출하는 생육환경 도출부와; 상기 발육상태 평가부의 평가결과에 따라 발육상태가 부진한 하우스(H)에 대하여 상기 생육환경 도출부가 도출한 결과에 따라 제어노드(20)가 최적의 생육환경을 제공하도록 제어명령을 하달하는 제어명령 발신부; 등을 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 관리서버(50)는, 인공지능(AI)을 이용하여 각 하우스(H)에서 재배되는 작물의 발육상태를 평가하고, 또한 인공지능(AI)을 이용하여 상기 작물에 대한 최적의 생육환경을 도출할 수 있다. 즉, 관리서버(50)에 인공지능(AI)을 탑재하고, 상기 인공지능(A)이 관리서버(50)에 저장되어 있는 환경데이터와 발육이미지들을 서로 비교 분석함으로써, 머신러닝이나 딥러닝 기법에 따라 각 재배작물별로 파종 시기에 따른 평균적 발육상태와 생육환경과의 상관관계를 학습할 수 있다. 그리고 이러한 학습결과를 바탕으로 각 하우스(H)에서 재배되는 작물의 발육상태를 평가하고, 또한 해당 재배작물에 대한 최적의 생육환경을 도출할 수 있다.
또한 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 관리서버(50)는, 드론노드(30)에서 제공되는 발육이미지를 서로 비교하여 작물의 발육상태가 가장 우수한 우등하우스를 선정하고, 상대적으로 발육상태가 부진한 하우스(H)에 대하여 상기 우등하우스와 동일한 생육환경을 유지하도록 제어명령을 하달할 수 있다. 다만, 이러한 실시예는 재배작물의 종류가 동일한 하우스(H)들에 대하여 적용하는 것이 바람직하고, 다수 하우스(H)에서 재배되는 작물의 발육상태를 상향 평준화 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 사용자가 자신의 지식과 경험을 바탕으로 드론노드(30)에서 제공되는 발육이미지를 비교 분석하여 재배작물의 발육상태를 평가하고, 작물의 발육상태가 부진한 하우스(H)에 대해서는 제어노드(20)가 최적의 생육환경을 제공하도록 사용자단말(60)을 통해서 제어명령을 입력할 수도 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 스마트팜의 통합관리 시스템은 하나 의 스마트팜이 하나의 게이트웨이(40)를 사용하는 경우를 예시하였다. 그러나 인터넷 통신망 및 클라우드 서버를 이용하여 서로 분리되어 있는 여러 스마트팜의 게이트웨이(40)들을 하나의 서버로 연결하면, 지역적, 국가적, 나아가 국제적으로 확대된 스마트팜 네트워크를 구축할 수 있다. 그리고 이러한 스마트팜 네트워크를 활용하면, 서로 다른 지역에서 서로 다른 농부들에 의해 운영되는 다수의 스마트팜들부터 다양한 작물들에 대하여 방대한 데이터를 축적할 수 있고, 이러한 데이터는 농업기술을 혁신적으로 발전시키는 인류 공동의 자산이 될 수 있을 것으로 기대된다.
(10) 센서노드 (20) 제어노드
(30) 드론노드 (40) 게이트웨이
(50) 관리서버 (60) 사용자단말
(H) 스마트팜의 하우스

Claims (7)

  1. 스마트팜의 하우스(H) 내부에서 재배되는 작물들의 생육환경을 측정하여 환경데이터를 생성하는 센서노드(10)와; 상기 생육환경을 제어하는 제어노드(20)와; 상기 작물들의 발육상태를 촬영하여 발육이미지를 생성하는 카메라와, 상기 작물들의 생육환경을 측정하여 환경데이터를 산출하는 환경센서가 장착되어 있는 드론노드(30)와; 상기 센서노드(10)와 제어노드(20) 및 드론노드(30)를 인터넷 통신망으로 연결하는 게이트웨이(40)와; 상기 게이트웨이(40)를 통해서 각 하우스(H)의 환경데이터와 발육이미지를 각각 전송받아 분류 및 저장하고, 상기 제어노드(20)에 대하여 제어명령을 하달하는 관리서버(50)와; 상기 관리서버(50)로부터 상기 환경데이터와 발육이미지를 열람하고, 상기 제어명령을 입력할 수 있는 사용자단말(60); 을 포함하고,
    상기 센서노드(10)와 제어노드(20)는, 서로 인접한 여러 하우스(H)에 배치되어있는 센서노드(10)와 제어노드(20)가 하나의 게이트웨이(40)를 목적노드로 하여 서로 라우터(router)의 역할을 하는 멀티홉(multi-hop) 네트워크를 구성하며;
    상기 드론노드(30)는, 하우스(H) 내부 또는 하우스(H) 사이를 비행하면서 센서노드(10)와 제어노드(20)를 서로 연결하거나 이들을 게이트웨이(40)와 연결하고, 센서노드(10)에서 생성되는 환경데이터를 무선으로 다운로드 받거나 자신이 생성한 발육이미지를 저장한 상태에서 일정 거리만큼 이동 비행하여 게이트웨이(40)로 전송하며, 또한 관리서버(50)로부터 제어명령을 무선으로 다운로드 받은 상태에서 일정 거리만큼 이동 비행하여 게이트웨이(40)로 전송하는 이동 중계노드의 역할을 수행하고,
    상기 관리서버(50)는, 드론노드(30)에서 제공되는 발육이미지를 비교 분석하여 각 하우스(H)에서 재배되는 작물의 발육상태를 평가하고, 상기 제어노드(20)가 재배작물에 대하여 최적의 생육환경을 제공하도록 게이트웨이(40)를 통해서 제어명령을 하달하는 것을 특징으로 하는, 멀티홉 네트워크를 이용한 스마트팜의 통합관리 시스템
  2. 제1항에 있어서, 상기 센서노드(10)는, 자신에게 연결되어 있는 환경센서로부터 환경데이터를 수집하는 데이터 수집부와; 상기 환경데이터를 디지털 신호로 변환하여 패킷을 생성하는 패킷 생성부와; 상기 패킷의 목적노드를 게이트웨이(40)로 설정하는 목적노드 설정부와; 주변의 다른 노드들로부터 패킷을 수신받는 패킷 수신부와; 상기 패킷들을 전달할 라우터를 결정하는 라우터 선택부와; 상기 라우터로 패킷을 송신하는 패킷 송신부; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는, 멀티홉 네트워크를 이용한 스마트팜의 통합관리 시스템
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 관리서버(50)는, 센서노드(10)에서 제공되는 환경데이터와 드론노드(30)에서 제공되는 발육이미지를 각각 하우스별, 작물별, 날짜별로 분류하여 저장하는 데이터 저장부와; 상기 데이터 저장부에 저장된 발육이미지를 비교하여 각 하우스(H)에서 재배되는 작물의 발육상태를 평가하는 발육상태 평가부와; 상기 데이터 저장부에 저장된 환경데이터와 발육이미지를 비교하여 재배작물별로 최적의 생육환경을 도출하는 생육환경 도출부와; 상기 발육상태 평가부의 평가결과에 따라 발육상태가 부진한 하우스(H)에 대하여 상기 생육환경 도출부가 도출한 결과에 따라 제어노드(20)가 최적의 생육환경을 제공하도록 제어명령을 하달하는 제어명령 발송부; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 멀티홉 네트워크를 이용한 스마트팜의 통합관리 시스템
  6. 제1항에 있어서, 상기 관리서버(50)는, 인공지능(AI)을 이용하여 각 하우스(H)에서 재배되는 작물의 발육상태를 평가하고, 또한 인공지능(AI)을 이용하여 상기 작물에 대한 최적의 생육환경을 도출하는 것을 특징으로 하는, 멀티홉 네트워크를 이용한 스마트팜의 통합관리 시스템
  7. 제1항에 있어서, 상기 관리서버(50)는, 드론노드(30)에서 제공되는 발육이미지를 서로 비교하여 작물의 발육상태가 가장 우수한 우등하우스를 선정하고, 상대적으로 작물의 발육상태가 부진한 하우스(H)에 대하여 상기 우등하우스와 동일한 생육환경을 유지하도록 제어명령을 하달하는 것을 특징으로 하는, 멀티홉 네트워크를 이용한 스마트팜의 통합관리 시스템
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