KR102543649B1 - 태양광 구조물 및 농기계를 이용한 영농 자동화 시스템 - Google Patents

태양광 구조물 및 농기계를 이용한 영농 자동화 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR102543649B1
KR102543649B1 KR1020220088728A KR20220088728A KR102543649B1 KR 102543649 B1 KR102543649 B1 KR 102543649B1 KR 1020220088728 A KR1020220088728 A KR 1020220088728A KR 20220088728 A KR20220088728 A KR 20220088728A KR 102543649 B1 KR102543649 B1 KR 102543649B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
unit
agricultural
agricultural machines
power generation
management system
Prior art date
Application number
KR1020220088728A
Other languages
English (en)
Inventor
임영묵
Original Assignee
주식회사 넷에이블
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 넷에이블 filed Critical 주식회사 넷에이블
Priority to KR1020220088728A priority Critical patent/KR102543649B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102543649B1 publication Critical patent/KR102543649B1/ko
Priority to PCT/KR2023/010233 priority patent/WO2024019462A1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q50/00—Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
    • G06Q50/02—Agriculture; Fishing; Forestry; Mining
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01B—SOIL WORKING IN AGRICULTURE OR FORESTRY; PARTS, DETAILS, OR ACCESSORIES OF AGRICULTURAL MACHINES OR IMPLEMENTS, IN GENERAL
    • A01B51/00—Undercarriages specially adapted for mounting-on various kinds of agricultural tools or apparatus
    • A01B51/02—Undercarriages specially adapted for mounting-on various kinds of agricultural tools or apparatus propelled by a motor
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q50/00—Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
    • G06Q50/10—Services
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S20/00—Supporting structures for PV modules
    • H02S20/30—Supporting structures being movable or adjustable, e.g. for angle adjustment
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N7/00—Television systems
    • H04N7/18—Closed-circuit television [CCTV] systems, i.e. systems in which the video signal is not broadcast
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P60/00—Technologies relating to agriculture, livestock or agroalimentary industries
    • Y02P60/12—Technologies relating to agriculture, livestock or agroalimentary industries using renewable energies, e.g. solar water pumping

Landscapes

  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Tourism & Hospitality (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Marketing (AREA)
  • Human Resources & Organizations (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Primary Health Care (AREA)
  • Strategic Management (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Business, Economics & Management (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Economics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Soil Sciences (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Agronomy & Crop Science (AREA)
  • Animal Husbandry (AREA)
  • Marine Sciences & Fisheries (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)

Abstract

본 발명은 영농 자동화 시스템에 대한 것으로, 영농을 위한 재배지에서 일정한 이격을 유지하며 설치된 지주부(10)와 상기 지주부(10) 상에 탑재되어 태양의 고도 궤적을 추적하는 발전패널부(20)를 포함하는 태양광 구조물(100), 재배지에서의 작물 재배를 무인으로 운용될 수 있게 수반된 농기계(200)들, 상기 태양광 구조물(100) 및 상기 농기계(200)들의 작동을 모니터링하며 관리하는 관리시스템(300), 상기 관리시스템(300)으로부터 제공된 명령 신호들을 무선으로 중계하는 무선중계기(400), 및 상기 무선중계기(400)로부터 전송받은 명령 신호들을 태양광 구조물(100)과 농기계(200)들에게 분배하는 배분전송기(500)를 포함하는 구성으로 이루어지는 태양광 구조물 및 농기계를 이용한 영농 자동화 시스템을 제공하고자 한다.

Description

태양광 구조물 및 농기계를 이용한 영농 자동화 시스템{farming automation system using sunlight structure and agricultural machines}
본 발명은 태양광 구조물 및 농기계를 이용한 영농 자동화 시스템에 대한 것으로, 보다 상세하게는 태양광의 고도를 추적하는 태양광 구조물과 작물의 재배를 무인으로 운용하는 농기계들과 이들을 효과적으로 운용하기 위한 관리시스템의 구축을 통해 태양광 구조물과 농기계들 간의 충돌 현상을 방지함과 더불어 농작물의 작황을 향상시키며 영농의 효율성을 제고하는 태양광 구조물 및 농기계를 이용한 영농 자동화 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 광활한 작물의 재배지는 농기계들을 이용하여 경작하는 방식으로 운용되고 있고, 일부의 농가 재배지에서는 농기계들을 무인으로 작동되게 하는 방식으로 작물들을 경작하고 있다.
더군다나 재배지에는 각종의 농기계들뿐만 아니라 농가의 관리 효율성을 위해 태양광과 같은 자연으로부터 에너지를 얻기 위해 태양광 발전 구조물, 풍향 발전기 등과 같은 장비들도 함께 설치되어 있는 추세이다.
하지만, 재배지에 농기계들, 태양광 발전의 구조물, 풍향 발전기 등과 같은 다양한 장비들도 함께 설치되고 있기 때문에, 농기계들의 운용 과정에서 농기계들과 태양광 발전 구조물 간의 충돌 현상이 자주 발생되고 있다.
이러한 충돌 현상의 문제뿐만 아니라, 광활한 재배지에서는 농기계들의 무인 운용에도 전파의 방해나 전파의 중단으로 인해 제대로 운용되고 있지 못하는 실정이며, 이러한 농기계들의 비효율적인 운용에 따른 작물의 작황도 저조한 실정이다.
따라서, 이러한 상술된 문제점들의 해결에 필요한 영농의 자동화 시스템 구축을 위한 개발이 시급히 요구되고 있다.
전술된 문제점들을 해소하기 위한 본 발명은, 재배지에서 운용되고 있는 태양광 구조물과 농기계들 간의 충돌 발생을 방지하고, 농작물의 작황 향상과 더불어 영농의 자동화 효율성을 향상시킬 수 있는 태양광 구조물 및 농기계를 이용한 영농 자동화 시스템을 제공하고자 함에 그 목적을 두고 있다.
전술된 목적들을 달성하기 위한 본 발명은, 영농을 위한 재배지에서 일정한 이격을 유지하며 설치된 지주부(10)와 상기 지주부(10) 상에 탑재되어 태양의 고도 궤적을 추적하는 발전패널부(20)를 포함하는 태양광 구조물(100), 재배지에서의 작물 재배를 무인으로 운용될 수 있게 수반된 농기계(200)들, 상기 태양광 구조물(100) 및 상기 농기계(200)들의 작동을 모니터링하며 관리하는 관리시스템(300)을 포함하는 구성으로 이루어지는 태양광 구조물 및 농기계를 이용한 영농 자동화 시스템에 그 일례의 특징이 있다.
상기 관리시스템(300)으로부터 제공된 명령 신호들을 무선으로 중계하는 무선중계기(400)를 더 포함하는 구성으로 이루어지는 태양광 구조물 및 농기계를 이용한 영농 자동화 시스템에 그 일례의 특징이 있다.
상기 무선중계기(400)로부터 전송받은 명령 신호들을 태양광 구조물(100)과 농기계(200)들에게 분배하는 배분전송기(500)를 더 포함하는 구성으로 이루어지는 태양광 구조물 및 농기계를 이용한 영농 자동화 시스템에 그 일례의 특징이 있다.
상기 관리시스템(300)은 태양광 구조물(100)과 농기계(200)들에게 명령 신호들을 전송하기 위한 발신부(310), 태양광 구조물(10)과 농기계(20)들의 최상단에 탑재되어 이들의 모션을 모니터링하는 모니터링카메라부(320), 및 상기 관리시스템(300)의 자체에 설치되어 상기 모니터링카메라부(320)로부터 전송되는 모션영상 DB를 분석하며 학습하는 AI 엔진부(330)를 포함하는 구성으로 이루어지는 태양광 구조물 및 농기계를 이용한 영농 자동화 시스템에 그 일례의 특징이 있다.
상기 모니터링카메라부(320)는 농기계(200)들이 태양광 구조물(100)에 근접될 때에 이를 감지하여 회피할 수 있게 하는 근접센서와 조합된 구조로 이루어지는 태양광 구조물 및 농기계를 이용한 영농 자동화 시스템에 그 일례의 특징이 있다.
상기 AI 엔진부(330)는 상기 모니터링카메라부(320)로부터 전송받은 발전패널부(20)와 농기계(200)들의 모션영상 DB, 근접센서로부터 발생된 회피신호의 DB를 종합적으로 분석하며 조작툴을 사용한 가상의 공간에서 시뮬레이션한 가상충돌예측 DB에 이르기까지 축적하는 방식으로 학습함으로써, 결정을 내릴 최종의 때에 실제에 사용 가능한 충돌예측 DB를 도출하게 되는 태양광 구조물 및 농기계를 이용한 영농 자동화 시스템에 그 일례의 특징이 있다.
상기 AI 엔진부(330)는 작물의 재배에 필요한 농기계(200)들의 본연 수행일에 대한 경작모션영상 DB를 종합적으로 분석하며 조작툴을 사용한 가상의 공간에서 시뮬레이션한 가상최적경작 DB에 이르기까지 축정하는 방식으로 학습함으로써, 결정을 내릴 최종의 때에 실제에 사용 가능한 최적경작 DB를 도출하게 되는 태양광 구조물 및 농기계를 이용한 영농 자동화 시스템에 그 일례의 특징이 있다.
상기 명령 신호들은 근거리 무선 통신에 기반한 상기 관리시스템(300)의 자체에 구성된 발신부(310)로부터 발신되는 데이터 신호들로서, 농기계(200)들의 근접에 따른 충돌로부터 회피하기 위한 상기 발전패널부(20)의 각도(젖힘 동작) 조정에 필요한 신호, 상기 농기계(200)들의 조향과 변속의 조작에 필요한 신호, 작물의 재배에 필요한 상기 농기계(200)들의 본연 일 처리에 수반되는 동작의 신호 중 적어도 어느 하나 이상의 신호인 태양광 구조물 및 농기계를 이용한 영농 자동화 시스템에 그 일례의 특징이 있다.
이상 상술된 바에 따른 본 발명에 의하면, 태양광 에너지를 활용하면서 농기계들을 무인으로 운용하며 재배지의 농작물들을 원격으로 관리 가능함에 따라, 영농의 관리에 불필요하게 소모되는 비용을 획기적으로 절감하는 효과가 있다.
또한, 재배지의 농작물들이 무인의 농기계들로 경작될 수 있고, 이러한 농기계들의 경작 일 처리가 최적화될 수 있게 자동화된 DB를 통해 철저히 관리되며 운용될 수 있는 관계로, 농작물들들의 작황이 월등하게 향상되는 효과가 있다.
게다가, 태양광 구조물과 무인으로 작동 운용되는 농기계들의 충돌 방지가관리시스템을 통해 원격으로 관리됨으로써, 태양광 구조물과 농기계들 간의 충돌로 발생되는 부품의 파손이나 전손이 방지될뿐만 아니라 고장율도 현격히 줄어들어 부품 또는 전체의 잦은 교체일도 현저히 줄여 농작물들의 재배 생산성에도 기여하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 영농 자동화 시스템의 태양광 발전부(100)가 태양의 고도를 추적하는 작동을 간단한 모식으로 나타낸 개념도이다.
도 2는 태양광 발전부(100)의 방향으로 농기계(200)들의 근접시 이를 회피하기 위한 태양광 발전부(100)의 작동을 간단한 모식으로 나타낸 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 영농 자동화 시스템을 구성하는 구성 요소들을 간단한 블록화된 방식으로 도시한 개념도이다.
본 발명에 있어 후술되는 실시 예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라, 본 발명의 청구 범위에 제시된 구성요소의 예시적 사항에 불과하며, 다른 여러 형태로 변형 실시될 수 있는 점까지 감안한 명세서 전반에 걸친 기술적 사상을 토대로 해석되어야 하며, 본 발명에 대한 참고용으로 유첨된 도면들은 본 발명의 이해를 돕기 위한 참조에 불과하므로, 유첨된 도면들이 본 발명의 기술적 권리를 한정하는 것은 아니다.
그리고, 본 발명에서는 구성 요소들에 대해 설명의 방식으로 충분한 이해가 가능한 관계로, 구성 요소들에 대한 불필요한 도면들은 미도시되는 방식으로 생략되나, 이러한 미도시가 본 발명의 구성 요소들에 대한 기재 불비의 이유로 지적될 수는 없는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 구조물 및 농기계를 이용한 영농 자동화 시스템은 예컨대 도면 1과 2를 참고로, 도면 3에 도시된 바와 같이 영농을 위한 재배지에는 태양광 구조물(100)과 작물의 재배를 무인으로 운용할 수 있는 농기계(200)들과, 이들의 태양광 구조물(100) 및 농기계(200)들의 작동을 모니터링하며 관리하는 관리시스템(300), 상기 관리시스템(300)으로부터 제공된 명령 신호들을 무선으로 중계하는 무선중계기(400) 및 상기 무선중계기(400)로부터 전송받은 명령 신호들을 태양광 구조물(100)과 농기계(200)들에게 분배하는 배분전송기(500)를 포함하는 구성으로 이루어질 수 있다.
상기의 관리시스템(300)은 후술되는 과정에서 그 구성을 상세히 설명될 수 있으나 적어도 태양광 구조물(100)과 농기계(200)들에게 명령 신호들을 전송하기 위한 발신부(310), 태양광 구조물(100)과 농기계(200)들의 최상단에 탑재되어 이들의 모션을 모니터링하는 모니터링카메라부(320), 상기 관리시스템(300)의 자체에 설치된 AI 엔진부(330)를 포함하는 구성일 수 있다.
상기 태양광 구조물(100)은 예컨대 도면 1과 2에서와 같이 영농을 위한 재배지에 소정의 이격을 유지하는 방식으로 설치된 지주부(10)들과 상기의 지주부(10)들의 상단에 탑재되어 태양광의 고도에 따른 궤적을 추적하는 발전패널부(20)를 포함할 수 있다.
상기 발전패널부(20)는 상기 지주부(10)의 상단을 기준으로 회전 작동을 수행하게 되는데, 이는 지주부(10)의 상단에 마련된 제1모터의 축과 결합되는 구조를 통해 이루어질 수 있다.
즉, 제1모터의 축에 결합되는 횡봉상에 발전패널부(20)가 결합되는 구조인데, 이때의 발전패널부(20)는 수직형 패널들이 소정의 이격된 형태의 격자형의 구조로 구성되고, 상기 수직형 패널들의 사이에 태양광으로부터 전력을 모아 발전하기 위한 발전패널들이 설치되는 구성으로 이루어질 수 있다.
그리고, 이러한 발전패널부(20)들이 태양의 궤적을 따라 유연하게 회전될 수 있도록 상기 횡봉을 지지하는 상기 지주부(10)에 회전베어링이 설치될 수 있으며, 이러한 회전베어링은 내구력 및 기계적 성능과 강성을 가질 수 있는 복합소재로 이루어질 수 있다.
상기 회전베어링의 복합소재로는 티타늄(Ti) 및 지르코늄(ZrO2)을 혼용한 소재로서 티타늄과 지르코늄이 1 : 1 비율로 혼합될 수 있되, 지주부(10)의 설치 환경에 따라 내구력 및 기계적 성능과 내열성과 내부식 성능 중 어느 성능을 더 고려해야 하는 요인에 기초하여 티타늄과 지르코늄은 0.5~0.9 : 1 내지 1 : 0.5~0.9 비율로 혼합될 수 있다.
즉, 예컨대 비탈진 사면지나 경사진 재배지에 발전패널부(20)가 설치되는 경우, 내구력 및 기계적 성능이 더 고려되어야 하는바, 티타늄과 지르코늄은 각각 1 : 0.5~0.9 비율로 혼합되는 것이 바람직하고, 예컨대 해안가쪽 재배지에서는 내부식성이 더 고려되어야 하는 관계로, 티타늄과 지르코늄은 각각 0.5 : 1 비율로 혼합되는 것이 바람직하다.
이처럼, 제1모터의 축에 결합되는 횡봉과 상기 횡봉을 지지하는 지주부(10)의 상단에 설치되는 상기의 회전베어링을 통해, 상기 발전패널부(20)는 동서 방향을 바라보게 설치되면서 태양의 고도에 따른 궤적을 추적하면서 기존 방식으로 설치된 발전패널에 비해 많은 발전량을 기대할 수 있다.
게다가, 남북 방향으로 그림자가 드리우지 않은 관계로, 좁은 면적에서도 많은 양의 발전패널부(20)를 설치할 수 있는 특징도 있다.
특히, 상기 발전패널부(20)가 태양의 고도에 따른 궤적 즉 태양의 위치를 추적하는 방식의 경우 이미지센서 기반이 상기 발전패널부(20)에 설치되는 방식으로 활용될 수 있다.
이러한 이미지센서는 광센서를 이용한 광량 차이를 추적하는 센서 방식으로서, 도면에 미도시되었으나 수광부, 렌즈부, 영상투영부, 카메라부 및 패널각도제어부로 구성될 수 있다.
수광부는 돔 구조로서 태양광 차폐를 위한 용도이고, 렌즈부는 상기 수광부의 상부에 장착되어 태양광의 초점 영상을 생성할 수 있으며, 영상투영부는 수광부 내의 하부에 설치되어 상기 렌즈부로부터 생성된 초점 영상을 투영할 수 있고, 카메라부는 수광부로부터 태양의 위치를 추적할 수 있게 영상투영부에 맺힌 초점 영상을 측정할 수 있으며, 패널각도제어부는 위치산출알고리즘에 의해 계산된 위치 이동 정보를 제1모터에 출력하여 발전패널부(20)의 회전을 제어하는 방식으로 작용될 수 있다.
상기 렌즈부는 예컨대 볼록렌즈가 이용될 수 있고, 상기 카메라부는 CCD 카메라가 이용될 수 있으며, 상기 패널각도제어보드에는 위치산출알고리즘이 설치되어 있되, 이러한 위치산출알고리즘은 상기 CCD 카메라로부터 영상 신호를 입력받아 초점 영상의 중심점을 계산하여 계산된 초점 영상의 중심점을 영상투영부의 중심으로 이동시킬 수 있다.
물론, 상기 제1모터와 달리 틸팅수단을 채용하는 방식으로도 가능한데, 예컨대 단턱킹이 활용될 수 있고, 이러한 단턱킹은 높낮이 조절레버와 원통레버의 조합으로 이루어질 수 있으며, 높낮이 조절레버를 핀 형식으로 안으로 넣어줄 경우 넘어가지 않게 고정되고, 높낮이 조절 레버를 핀 형식으로 뺄 경우 핀이 풀어지며 틸팅이 가능한 원리이다.
그리고, 상기 발전패널부(20)는 상기 지주부(20)를 향해 젖혀지는 접힘 작동을 수행할 수 있는데, 이는 상기 발전패널부(20)의 저부에서 상호간 이격된 위치에 연결된 체인과 상기 체인과 치차되어 상기 지주부(10)의 중앙 지점이나 그 하부 지점에 고정 설치된 스프라켓 및 스프라켓의 회전 동력에 필요한 제2모터의 조합 구조를 통해 이루어질 수 있다. 물론, 상기의 제1모터와 제2모터, 체인 및 스프라켓에 대한 구조는 상세한 설명으로도 충분한 이해를 돕는 관계로, 미도시되어도 무방하다.
특히, 상기 발전패널부(20)는 예컨대 도면 1에 도시된 바와 같이 재배지에 매설된 지주부(10)의 상단에 탑재된 상태로 태양의 고도에 따른 궤적을 추적하는 방식으로 회전과 젖힘의 동작이 이루어질 수 있다.
이러한 상기의 발전패널부(20)가 태양의 궤적을 추적하는 방식으로 회전 및 젖힘의 동작을 수행할 수 있음은, 회전에 필요한 동력 제공 유닛수단으로서 상기 제1모터와 제2모터 및 젖힘에 필요한 동력 전달 유닛수단으로서 스프라켓과 체인의 조합을 통해 구현될 수 있다.
물론, 상기의 회전에 필요한 동력 제공 유닛수단과 상기의 젖힘에 필요한 동력 전달 유닛수단은 한정될 필요는 없으며, 회전과 젖힘의 동작 구현이 가능한 다른 유닛수단들도 모두 포함될 수 있다. 특히 상기 발전패널부(20)의 회전과 젖힘의 작동이 더욱 정밀하면서도 유연하게 이루어지기 위해서는 베어링과 풀리 및 풀리벨트를 활용함도 무방하다.
이처럼, 상기 발전패널부(20)는 평상시 예컨대 도면 1과 같이 태양의 고도에 따른 궤적을 추적하는 방식으로 작동되다가, 재배지에서 운용되고 있는 농기계(200)들이 근접될 경우, 농기계(200)들과의 충돌을 회피하고자 지주부(10)와 같은 세워진 형태와 같이 예컨대 도면 2와 같이 수직하게 세워지는 작동이 이루어지기 때문에, 발전패널부(100)와 농기계(200) 간의 충돌이 방지될 수 있는 것이다.
한편, 발신부(310)에서 태양광 구조물(100)과 농기계(200)들에게 전송하는 명령 신호들은, 근거리 무선 통신에 기반하여 상기 관리시스템(300)의 자체에 구성된 발신부(310)로부터 발신되는 데이터 신호들로서 농기계(200)들의 근접에 따른 충돌로부터 회피하기 위해 상기 발전패널부(20)의 각도(젖힘 동작) 조정에 필요한 신호일 수 있고, 상기 농기계(200)들의 조향과 변속의 조작에 필요한 신호일 수도 있는 것이다.
물론, 이러한 상기의 명령 신호들은 상기 농기계(200)들의 조향과 변속의 조작에 필요한 신호를 포함하되, 이에 한정될 필요 없이 작물의 재배에 필요한 예컨대 농약 살포, 물이나 양액의 공급과 같은 상기 농기계(200)들의 본연 일을 처리하기에 필요한 동작을 위한 신호일 수도 있는 것이다.
상기 농기계(200)들은 무인으로 자율 주행을 수행하며 작물의 재배에 필요한 일들을 처리할 수 있되, 이러한 상기 농기계(200)들의 무인 자율 주행을 위해서는 수신부(210), ECU(220), 및 스마트주행컨트롤부(230)를 포함하는 구성으로 이루어질 수 있다.
상기 농기계(200)들은 그 종류 및 모델이 방대한 관계로 자세한 열거는 생략될 수 있되, 대표적으로 트랙터, 경운기, 트레일러, 로더, 콤바인, 탈곡기 등을 예로 들 수 있다.
상기 수신부(210)는 상기의 명령 신호(데이터 신호)를 상기의 발신부(310)로부터 수신받을 수 있되, 영농의 재배지가 매우 광활한 관계로, 상기 발신부(310)로부터 전송받기 어려웠던 명령 신호들을 전송받은 상기의 무선중계기(400)를 경유하여 배분전송기(500)로부터 수신받을 수 있다.
물론, 이때 상기 배분전송기(500)는 상기의 무선중계기(400)로부터 전송받는 명령 신호들 중에서 어느 명령 신호가 태양광 구조물(100)의 작동에 필요한 해당 신호인지 아니면 농기계(200)들의 작동에 필요한 해당 신호인지를 판단하여 정확하고도 신속하게 배분하는 방식으로 분배하며 전송할 수 있다.
상기 수신부(210)로부터 명령 신호(데이터 신호)를 전송 받은 상기의 ECU(220)는 농기계(200)들의 조향과 변속의 작동을 지시할 수 있다.
특히, 상기 스마트주행컨트롤부(230)는 상기 ECU(220)에서 설정된 주행 좌표와 주행 속도에 맞춰 농기계(200)들로부터 떨어진 전방의 장애물과의 이격 거리를 정확히 실시간으로 연산하여 농기계(200)들의 안전거리를 확보 유지시켜 주는 기능을 담당할 수 있다.
이러한 상기 스마트주행컨트롤부(230)는 주행제어컴퓨터, GPS 수신기, 라이다 및 속도감지센서를 포함하는 구성으로 이루어질 수 있으며, 상기 주행제어컴퓨터에는 충돌방지프로그램 및 매칭프로그램이 함께 더 설치될 수 있다.
상기 충돌방지프로그램은 농기계(200)들의 주행 과정에서 농기계(200)들의 위치로부터 떨어진 장애물까지의 이격 거리를 산출함에 따라, 상기 지주부(10)와의 충돌을 피할 수 있는 방안을 가상시뮬레이션으로 분석하여 다양한 충돌회피방안들을 제시하게 된다.
여기서, 상기 충돌방지프로그램이 충돌회피방안들을 제시할 수 있는 근거는 태양광 구조물(100)과 농기계(200)들의 최상단에 탑재된 모니터링카메라부(320)로부터 전송된 태양광 구조물(100)과 농기계(200)들의 모션영상 DB들을 스스로 학습하며 분석하는 상기 관리시스템(300)의 AI 엔진부(330)로부터 도출된 충돌예측 DB 정보에 기초한다.
상기 모니터링카메라부(320)는 태양광 구조물(100)과 농기계(200)들의 모션 영상을 촬영하는 방식으로 모션 영상들을 상기 관리시스템(300)의 AI 엔진부(330)에 전송하지만, 특히 농기계(200)들이 태양광 구조물(100)에 근접될 때에 이를 감지하여 회피할 수 있게 하는 근접센서와 조합된 구조로 이루어질 수 있다.
상기의 AI 엔진부(330)는 더욱이 태양과 구조물(100)의 작동과 농기계(200)들의 작동에 필요한 각종 조작[발전패널부(20)의 회전 및 각도 조정, 농기계(200)들의 주행과 조향 및 절환과 변속 조정]을 가상의 공간에서 시뮬레이션 가능한 조작툴들을 모두 포함하는 구성으로 이루어질 수 있다.
즉, 상기의 AI 엔진부(330)는 상기 모니터링카메라부(320)로부터 전송받은 발전패널부(20)와 농기계(200)들의 모션영상 DB, 근접센서로부터 발생된 회피신호의 DB를 종합적으로 분석하며 조작툴을 사용한 가상의 공간에서 시뮬레이션한 가상충돌예측 DB에 이르기까지 축적하는 방식으로 학습함으로써, 결정을 내릴 최종의 때에 실제에 사용 가능한 충돌예측 DB를 도출할 수 있는 것이다.
다시 말해, 상기 AI 엔진부(330)는 발전패널부(20)와 농기계(200)들의 모션들을 객관화된 시각으로 모니터링한 모션영상 DB를 토대로 학습하는 관계로, 농기계(200)들이 무인으로 주행되는 과정에서 발전패널부(20)와의 충돌 발생을 정확하게 회피 유도할 수 있는 것이다.
물론, 이렇게 도출된 충돌예측 DB를 토대로, 상기 충돌방지프로그램이 충돌회피방안들의 결과들을 내놓게 되면, 매칭프로그램은 충돌회피방안들 중 가장 최적의 충돌회피방안을 매칭하게 되고, 이러한 매칭의 정보를 기반으로 ECU(220)는 농기계(200)들의 속도와 조향의 방향성을 결정하는 방식으로 지시할 수 있다.
한편, 상기 근접센서는 예컨대 고주파 발진형 근접센서(High-Frequency Oscillation-Type Proximity Sensor)가 이용될 수 있으며, 이러한 고주파 발진형 근접센서는 무엇보다 농기계(200)들과 같은 검출체 금속의 재질적 제약을 받지 않아 금속물체와 같은 검출체의 감지에 유리하다.
물론, 이때 상기 근접센서가 지주부(10)를 향한 농기계(200)의 근접을 감지할 때에, 상기 지주부(10)에 설치된 열화상 카메라(TIC: Thermal Imaging Camera)가 작동되면서 농기계(200)의 종류와 크기에 대한 영상을 촬영 녹화하고, 이 영상은 곧바로 상기 지주부(10)에 설치된 영상분석컴퓨터(IAC: Image Analysis Computer)로 전송되면서 상기 영상분석컴퓨터에 설치된 회피판별프로그램을 통해 발전패널부(20)의 회피에 필요한 작동을 파악할 수 있다.
이렇게 회피판별프로그램에서 발전패널부(20)의 충돌 회피에 필요한 작동이 파악될 경우, 상기의 영상분석컴퓨터(IAC)는 지주부(10)의 상단에 설치된 제1모터와 제2모터의 작동을 지시하면서 충돌 회피 가능한 발전패널부(20)의 회전각과 젖힘각까지 동작시킬 수 있다.
특히, 상기 영상분석컴퓨터(IAC)에서도 AI가 활용될 수 있고, 이러한 AI 타입의 영상분석컴퓨터는 수많은 농기계(200)들의 종류와 크기를 학습하고, 이들 농기계(200)들의 접근 거리에 따른 지주부(10)와의 충돌 회피에 필요한 발전패널부(20)의 회전각과 젖힘각까지 학습한 DB를 저장할 수 있다.
농기계(100)들은 그 종류 및 모델이 방대한 관계로 자세한 열거는 생략될 수 있으며, 대표적으로 트랙터, 경운기, 트레일러, 로더, 콤바인, 탈곡기 등이다.
상기 관리시스템(300)은 농기계(200)들의 구조물에 장착된 예컨대 관수를 위한 스프링쿨러 혹은 농약 분사를 위한 노즐부와 같은 작물의 경작에 수반되는 관련 장비를 원격으로 제어하는 원격제어부, 농작물의 생육 환경을 계측하는 센서부를 더 포함하는 구성으로 이루어질 수 있다.
물론, 상기의 센서부는 농기계들(200)의 구조물에 장착되는 방식으로 구성될 수 있으며, 이러한 농기계들(200)의 구조물에 장착되어 농작물의 생육 환경 계측에 필요한 감지 데이터들을 감지하는 방식으로 수집할 수 있다. 특히, 상기 센서부는 온도, 습도, 수직 수평 일사량, 기온, 풍향, 풍속, 토양 온습도를 센싱하는 멀티적 기능을 갖는 센서들의 조합으로 구성될 수 있다.
이렇게 수집된 감지 데이터들을 토대로 상기의 관리시스템(300)은 농작물의 생육 환경으로서 온도, 습도, 수직 수평 일사량, 기온, 풍향, 풍속, 토양 온습도와 같은 농작물의 생육 환경에 필요한 요인들을 분석하여 농기계(200)들의 작물 경작에 필요한 농기계(200)들의 경작 모션을 핸들링할 수 있는 것이다.
이러한 상기의 관리시스템(300)은 더군다나 상기의 센서부와 원격제어부에 대한 발전량을 모니터링하면서 예측을 통한 농기계(200)들의 오작동 및 고장을 감시할뿐만 아니라, 이상 기후와 서리와 방풍 및 차광에 신속하게 대응하는 조치도 취할 수 있는 것이다.
즉, 상기의 관리시스템(300)에는 재배지의 필드에서 작황되는 작물들의 생육에 필요한 물과 양액을 공급하는 설비들의 고장이나 이상 작동의 유무를 감지하면서, 물과 양액의 공급량도 트래킹 방식으로 제어하는 계측센서와 트래킹제어장치가 조합된 생육계측시스템을 더 포함할 수 있다.
물론, 이러한 상기의 관리시스템(300)에는 태양광 발전부(100)의 발전에 필요한 접속반과 인버터의 조합으로 이루어져 발전 상태의 계측과, 태양광 발전부(100)의 고장이나 이상 유무를 감지하는 발전계측시스템을 더 포함할 수 있는 것이다.
태양광 발전부(100)
농기계(200)
관리시스템(300)

Claims (8)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 영농을 위한 재배지에서 일정한 이격을 유지하며 설치된 지주부(10)와 상기 지주부(10) 상에 탑재되어 태양의 고도 궤적을 추적하는 발전패널부(20)를 포함하는 태양광 구조물(100); 재배지에서의 작물 재배를 무인으로 운용될 수 있게 수반된 농기계(200)들; 및 상기 태양광 구조물(100) 및 상기 농기계(200)들의 작동을 모니터링하며 관리하는 관리시스템(300); 을 포함하는 구성으로 이루어지고, 상기 관리시스템(300)으로부터 제공된 명령 신호들을 무선으로 중계하는 무선중계기(400)를 더 포함하는 구성으로 이루어지며, 상기 무선중계기(400)로부터 전송받은 명령 신호들을 태양광 구조물(100)과 농기계(200)들에게 분배하는 배분전송기(500)를 더 포함하는 구성으로 이루어지고, 상기 관리시스템(300)은 태양광 구조물(100)과 농기계(200)들에게 명령 신호들을 전송하기 위한 발신부(310); 태양광 구조물(10)과 농기계(20)들의 최상단에 탑재되어 이들의 모션을 모니터링하는 모니터링카메라부(320); 및 상기 관리시스템(300)의 자체에 설치되어 상기 모니터링카메라부(320)로부터 전송되는 모션영상 DB를 분석하며 학습하는 AI 엔진부(330); 를 포함하는 구성으로 이루어지며, 상기 모니터링카메라부(320)는 농기계(200)들이 태양광 구조물(100)에 근접될 때에 이를 감지하여 회피할 수 있게 하는 근접센서와 조합된 구조로 이루어지고, 상기 AI 엔진부(330)는 상기 모니터링카메라부(320)로부터 전송받은 발전패널부(20)와 농기계(200)들의 모션영상 DB, 근접센서로부터 발생된 회피신호의 DB를 종합적으로 분석하며 조작툴을 사용한 가상의 공간에서 시뮬레이션한 가상충돌예측 DB에 이르기까지 축적하는 방식으로 학습함으로써, 결정을 내릴 최종의 때에 실제에 사용 가능한 충돌예측 DB를 도출하게 되며, 상기 AI 엔진부(330)는 작물의 재배에 필요한 농기계(200)들의 본연 수행일에 대한 경작모션영상 DB를 종합적으로 분석하며 조작툴을 사용한 가상의 공간에서 시뮬레이션한 가상최적경작 DB에 이르기까지 축정하는 방식으로 학습함으로써, 결정을 내릴 최종의 때에 실제에 사용 가능한 최적경작 DB를 도출하게 되고,
    상기 명령 신호들은 근거리 무선 통신에 기반한 상기 관리시스템(300)의 자체에 구성된 발신부(310)로부터 발신되는 데이터 신호들로서, 농기계(200)들의 근접에 따른 충돌로부터 회피하기 위한 상기 발전패널부(20)의 각도(젖힘 동작) 조정에 필요한 신호, 상기 농기계(200)들의 조향과 변속의 조작에 필요한 신호, 작물의 재배에 필요한 상기 농기계(200)들의 본연 일 처리에 수반되는 동작의 신호 중 적어도 어느 하나 이상의 신호이며,
    상기 지주부(10)에 회전베어링이 설치되되, 상기 회전베어링은 티타늄(Ti) 및 지르코늄(ZrO2)을 혼용한 소재로서 티타늄과 지르코늄이 1 : 1 비율로 혼합된 복합소재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양광 구조물 및 농기계를 이용한 영농 자동화 시스템.



KR1020220088728A 2022-07-19 2022-07-19 태양광 구조물 및 농기계를 이용한 영농 자동화 시스템 KR102543649B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220088728A KR102543649B1 (ko) 2022-07-19 2022-07-19 태양광 구조물 및 농기계를 이용한 영농 자동화 시스템
PCT/KR2023/010233 WO2024019462A1 (ko) 2022-07-19 2023-07-17 태양광 구조물 및 농기계를 이용한 영농 자동화 시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220088728A KR102543649B1 (ko) 2022-07-19 2022-07-19 태양광 구조물 및 농기계를 이용한 영농 자동화 시스템

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102543649B1 true KR102543649B1 (ko) 2023-07-06

Family

ID=87186041

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220088728A KR102543649B1 (ko) 2022-07-19 2022-07-19 태양광 구조물 및 농기계를 이용한 영농 자동화 시스템

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR102543649B1 (ko)
WO (1) WO2024019462A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024019462A1 (ko) * 2022-07-19 2024-01-25 주식회사 넷에이블 태양광 구조물 및 농기계를 이용한 영농 자동화 시스템

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190065778A (ko) * 2017-12-04 2019-06-12 한국남동발전 주식회사 태양광 구조물에 설치된 충돌방지부재
KR20210054347A (ko) * 2019-11-05 2021-05-13 대한민국(농촌진흥청장) 영상 기반 경로 인식 및 조향각 산출 기술을 지원하는 자율 주행 농기계 장치 및 그 동작 방법
KR20220001283A (ko) * 2020-06-29 2022-01-05 한국전력공사 영농형 태양광 발전 시스템의 관리 장치, 방법 및 시스템

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160121301A (ko) * 2015-04-10 2016-10-19 주식회사 아이파이브 클라우드 시스템을 이용한 다량의 무인 기계 관리 방법
KR20210043099A (ko) * 2019-10-11 2021-04-21 김이남 태양광발전시설 태양광패널 파손방지 인공지능형ai 자동제어 장치구성 및 시설방법
KR102543649B1 (ko) * 2022-07-19 2023-07-06 주식회사 넷에이블 태양광 구조물 및 농기계를 이용한 영농 자동화 시스템

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190065778A (ko) * 2017-12-04 2019-06-12 한국남동발전 주식회사 태양광 구조물에 설치된 충돌방지부재
KR20210054347A (ko) * 2019-11-05 2021-05-13 대한민국(농촌진흥청장) 영상 기반 경로 인식 및 조향각 산출 기술을 지원하는 자율 주행 농기계 장치 및 그 동작 방법
KR20220001283A (ko) * 2020-06-29 2022-01-05 한국전력공사 영농형 태양광 발전 시스템의 관리 장치, 방법 및 시스템

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024019462A1 (ko) * 2022-07-19 2024-01-25 주식회사 넷에이블 태양광 구조물 및 농기계를 이용한 영농 자동화 시스템

Also Published As

Publication number Publication date
WO2024019462A1 (ko) 2024-01-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107486834B (zh) 温室作物生长巡检机器人
US11483958B2 (en) Intelligent crop maintenance device with independently controlled blades
CN108135122A (zh) 自动目标识别和管理系统
WO2015199629A1 (en) Solar powered three-axis mobile agricultural automation
CN109526441A (zh) 一种打顶机
KR102543649B1 (ko) 태양광 구조물 및 농기계를 이용한 영농 자동화 시스템
EP2596693B1 (en) Autonomous self-actuated ploughing implement
WO2020161528A1 (en) Machine for agricultural use
Blackmore A systems view of agricultural robots
US20220207852A1 (en) Generating a ground plane for obstruction detection
Chatzimichali et al. Design of an advanced prototype robot for white asparagus harvesting
US20220101557A1 (en) Calibration of autonomous farming vehicle image acquisition system
KR102298784B1 (ko) 밭작물 잡초관리를 위한 인공지능 가변 복합형 경운 로봇
KR102320256B1 (ko) 가압 마찰식 방법을 이용한 인공지능형 논 잡초 관리 로봇
CN107173286B (zh) 鲍鱼海水养殖平台和监控鲍鱼养殖过程的方法
JPH06125609A (ja) 農耕作等に使用する塔形走行クレーン及びこれを使用する農作業法
CN114097320B (zh) 一种仿生智能株间锄草机器人末端执行机构
EP3909417A1 (en) Agricultural raking system and method for automatic settings
JP2018130088A (ja) 草踏み機
Adabara et al. Intelligent embedded agricultural robotic system
KR102524986B1 (ko) 영농형 수직가변식 태양광발전시스템
CN218588066U (zh) 一种农业机器人
US20230276782A1 (en) Dynamically adjusting treatment buffers for plant treatments
EP4206848A1 (en) Virtual safety bubbles for safe navigation of farming machines
US20230189784A1 (en) Farming machine with forward-looking sensor system and actuatable beam

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant