KR102548356B1 - Vr기반 스마트팜 교육플랫폼시스템 및 그 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 VR기반 스마트팜 교육플랫폼시스템에 관한 것이다.
보다 구체적으로, 시설규모, 작물종류 및 시설 설비를 포함하는 재배정보가 수신되면 상기 재배정보에 대응되는 시뮬레이션을 제공하고, 상기 재배정보를 기반으로 작물 재배를 위한 미션을 제공하는 서버, 사용자의 손에 장착되어 사용자 모션을 인식하는 VR 글러브와, 상기 재배정보를 입력받아 상기 서버로 전송하고, 상기 사용자 모션에 따른 가상의 손을 상기 시뮬레이션에 적용한 VR 영상을 디스플레이하는 디스플레이장치와, 상기 디스플레이장치로부터 VR 영상을 수신하여 제공하는 HMD를 포함하는 VR 스테이션 및 상기 VR 글러브의 사용자 모션에 따른 미션 수행을 모니터링하여 사용자 맞춤형 콘텐츠를 상기 서버를 통해 상기 디스플레이장치로 제공하는 관리자 단말기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 VR기반 스마트팜 교육플랫폼시스템에 관한 것이다.
보다 구체적으로, 시설규모, 작물종류 및 시설 설비를 포함하는 재배정보가 수신되면 상기 재배정보에 대응되는 시뮬레이션을 제공하고, 상기 재배정보를 기반으로 작물 재배를 위한 미션을 제공하는 서버, 사용자의 손에 장착되어 사용자 모션을 인식하는 VR 글러브와, 상기 재배정보를 입력받아 상기 서버로 전송하고, 상기 사용자 모션에 따른 가상의 손을 상기 시뮬레이션에 적용한 VR 영상을 디스플레이하는 디스플레이장치와, 상기 디스플레이장치로부터 VR 영상을 수신하여 제공하는 HMD를 포함하는 VR 스테이션 및 상기 VR 글러브의 사용자 모션에 따른 미션 수행을 모니터링하여 사용자 맞춤형 콘텐츠를 상기 서버를 통해 상기 디스플레이장치로 제공하는 관리자 단말기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 VR기반 스마트팜 교육플랫폼시스템에 관한 것이다.
Description
본 발명은 VR기반 스마트팜 교육플랫폼시스템에 관한 것이다.
보다 구체적으로, 시설규모, 작물종류 및 시설 설비를 포함하는 재배정보가 수신되면 상기 재배정보에 대응되는 시뮬레이션을 제공하고, 상기 재배정보를 기반으로 작물 재배를 위한 미션을 제공하는 서버, 사용자의 손에 장착되어 사용자 모션을 인식하는 VR 글러브와, 상기 재배정보를 입력받아 상기 서버로 전송하고, 상기 사용자 모션에 따른 가상의 손을 상기 시뮬레이션에 적용한 VR 영상을 디스플레이하는 디스플레이장치와, 상기 디스플레이장치로부터 VR 영상을 수신하여 제공하는 HMD를 포함하는 VR 스테이션 및 상기 VR 글러브의 사용자 모션에 따른 미션 수행을 모니터링하여 사용자 맞춤형 콘텐츠를 상기 서버를 통해 상기 디스플레이장치로 제공하는 관리자 단말기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 VR기반 스마트팜 교육플랫폼시스템에 관한 것이다.
농경지, 인력, 생산 비중 등의 감소로 어려움에 빠져 있는 국내 농업이 최근 첨단 기술과 융합해 스마트팜으로 변신하는 중이다.
스마트 팜은 식물의 육종 및 유전학 이후, 제3의 녹색혁명이라고 일컬어지고 있을만큼, 통제된 시설 내에서 생물의 생육환경인 빛, 공기, 열, 양분을 인공적으로 제어하여 공산품처럼 계획하에 작물 생산이 가능한 시스템 농업이다.
스마트 팜은 최근 4차 산업혁명 기술 적용으로 더욱 발전하고 있으며, ICT, IoT, 빅데이터, 클라우드, AI 등의 신기술을 농작물 생육에 적용하여 농장 내부의 실시간 상태에 따라 해당 작물의 생장에 요구되는 환경을 자동으로 제어하는 것을 목표로 많은 연구진이 연구를 수행하고 있다.
이러한 스마트팜은 생산물의 품질과 생산 효율을 높이는 데 기여할 수 있어, 노동인구 및 농지 감소, 기후변화에 따른 기상이변 등의 문제를 해결할 수 있는 방안으로 떠오르고 있다.
스마트팜 운용을 위해서는 스마트팜의 전반적인 설비, 선택한 재배작물의 재배방법, 재배상황파악, 재배 장비의 구동 등에 대한 지식이 필요하다. 하지만, 작물 재배 경험이 없는 현대인들이 작물을 재배하게 되는 경우, 시의적절하게 작물 재배에 필요한 작업을 수행하기가 어렵고, 시설 설비, 재배작물의 선택 및 작물 재배 방법 등을 위한 여러 정보를 직접 수집하거나 다른 사람들의 조언을 구해야 하나 정보공유도 쉽지 않다는 문제가 있다.
또한, 스마트팜은 자동으로 운용이 되는 상황에서 사람의 개입을 최소화하기 위해 시스템화했지만, 스마트팜에서 문제가 생기거나 프로그램되지 않은 상황(Situation)이 발생하는 경우에는 사람의 개입이 필수적이다.
이때, 스마트팜의 매커니즘을 이해하지 못한 채 스마트팜만 운용하는 농업인의 경우에는, 스마트팜을 관리할 수 있는 인력이 도착할 때까지 작물이 타들어가거나 말라죽는 것을 보고만 있어야 한다.
이에 따라, 스마트팜의 매커니즘을 이해할 수 있도록 스마트팜의 구동에 대한 매커니즘을 이해할 수 있는 교육 콘텐츠를 제공함으로써 다양한 상황에서 실제 작물의 피해 및 비용의 소요없이도 상황대처능력을 기를 수 있도록 하는 방법의 연구 및 개발의 필요성이 대두되고 있다.
이와 관련하여 오프라인 교육이 종종 있었으나, 텍스트, 그림 위주로 교육의 한계가 있다. 이에, 스마트팜 교육을 받는 훈련자가 직관적으로 체감하고 이해할 수 있는 스마트팜 교육이 필요하다. 또한, 팬데믹 등의 상황에서는 오프라인 교육이 어려우므로 비대면 솔루션이 요구된다.
본 발명의 목적은, 사용자에 의해 선택된 재배정보를 기반으로 가상 스마트팜을 시뮬레이션하고 VR글러브를 이용하여 미션을 수행하게 함으로써 직관적이고 체감할 수 있는 재배교육을 제공할 수 있고, 사용자 맞춤형 콘텐츠를 통해 맞춤형 트레이닝을 제공할 수 있는 VR기반 스마트팜 교육플랫폼시스템 및 그 방법을 제공하는 데 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 VR기반 스마트팜 교육플랫폼시스템은 시설규모, 작물종류 및 시설 설비를 포함하는 재배정보가 수신되면 상기 재배정보에 대응되는 시뮬레이션을 제공하고, 상기 재배정보를 기반으로 작물 재배를 위한 미션을 제공하는 서버, 사용자의 손에 장착되어 사용자 모션을 인식하는 VR 글러브와 상기 재배정보를 입력받아 상기 서버로 전송하고, 상기 사용자 모션에 따른 가상의 손을 상기 시뮬레이션에 적용한 VR 영상을 디스플레이하는 디스플레이장치와 상기 디스플레이장치로부터 VR 영상을 수신하여 제공하는 HMD를 포함하는 VR 스테이션, 및 상기 VR 글러브의 사용자 모션에 따른 미션 수행을 모니터링하여 사용자 맞춤형 콘텐츠를 상기 서버를 통해 상기 디스플레이장치로 제공하는 관리자 단말기를 포함할 수 있다.
또한, 상기 VR 글러브는, 상기 VR 영상에 포함된 객체의 선택 및 이동이 가능하며, 상기 서버는 상기 재배정보에 따른 스마트팜 설치시 가상 견적을 제공하며, 상기 VR 글러브에 의해 상기 VR 영상에 포함된 객체의 위치 설정이 완료되면 상기 관리자 단말기로 원격상담을 요청할 수 있다.
또한, 상기 관리자 단말기는, 객체 위치가 설정된 스마트팜에 대한 컨설팅 정보 및 설치견적을 상기 서버를 통해 상기 디스플레이장치로 제공할 수 있다.
또한, 상기 서버는, 작물종류 및 성장시기에 따른 재배방법, 장비 작동 중 적어도 하나에 대한 미션을 제공하고, 상기 사용자 모션이 기설정된 동작에 매칭되면 미션 성공으로 판단하며, 미션 실패시 가이드 손을 제공하여 동작을 유도할 수 있다.
또한, 상기 서버는, 작물종류 및 성장시기에 따른 재배방법, 장비 작동을 설명하는 단계별 영상콘텐츠 및 상기 영상콘텐츠에 대응되는 단계별 미션을 저장할 수 있다.
또한, 상기 관리자 단말기는, 사용자의 미션 실패시 알림을 제공하고, 추가학습을 위한 적어도 하나의 영상콘텐츠 및 미션을 사용자 맞춤형 콘텐츠로 선택받아 상기 서버를 통해 상기 디스플레이장치에서 원격 재생시킬 수 있다.
이때, 상기 관리자 단말기는, 사용자의 학습단계를 기준으로 기설정 단계범위 내의 영상콘텐츠 및 미션을 목록으로 제공하고, 해당 목록 내에서 관리자에 의해 키워드 검색된 콘텐츠를 사용자 맞춤형 콘텐츠로 선택할 수 있다.
또한, 상기 서버는, 상기 관리자 단말기로부터 작물종류별 실시간 작물 시세를 입력받고, 누적된 시기별 작물시세를 기반으로 작물종류별 작물 시세 추이를 판단하며, 사용자의 재배작물 선택시, 상기 작물종류별 실시간 작물 시세 및 시세 추이를 시각적으로 제공할 수 있다.
또한, 상기 서버는, 수확 미션 성공시 상기 재배정보 및 기저장된 작물의 시세를 기반으로 가상 수익을 산출하여 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 사용자의 손에 장착되어 사용자 모션을 인식하는 VR 글러브, 상기 사용자의 머리에 장착되어 VR영상을 출력하는 HMD 및 상기 HMD로 VR 영상을 제공하는 디스플레이장치로 구성된 VR 스테이션, 상기 VR 스테이션에 콘텐츠를 제공하는 서버 및 관리자단말기를 포함하는 시스템의 VR기반 스마트팜 교육제공방법은 다음 단계를 포함할 수 있다.
상기 서버가, 상기 VR 스테이션으로부터 시설규모, 작물종류 및 시설 설비를 포함하는 재배정보를 수신하면, 상기 재배정보에 대응되는 시뮬레이션 및 상기 재배정보를 기반으로 작물 재배를 위한 미션을 제공하는 단계, 상기 디스플레이장치가, 상기 VR 글러브를 통해 인식되는 사용자 모션에 대응되는 가상의 손을 상기 시뮬레이션에 적용한 VR 영상을 디스플레이하며, 상기 HMD로 동시출력하는 단계 및 상기 관리자 단말기가, 상기 VR 글러브의 사용자 모션에 따른 미션 수행을 모니터링하여 사용자 맞춤형 콘텐츠를 상기 서버를 통해 상기 디스플레이장치로 제공하는 단계를 포함할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 VR기반 스마트팜 교육플랫폼시스템 및 그 방법은, 사용자에 의해 선택된 재배정보를 기반으로 가상 스마트팜을 시뮬레이션하고 VR글러브를 이용하여 미션을 수행하게 함으로써 직관적이고 체감할 수 있는 재배교육을 제공할 수 있다. 즉, 비대면 실감체감형 작물 재배 교육을 제공할 수 있다.
또한, 재배정보 선택시 단위규모별 재배작물별 선택 가능한 장비를 제공하고, 사용자에 의해 선택된 각 객체(단위규모, 재배작물, 장비 등)를 적합 위치에 자동배치한 스마트팜 시뮬레이션을 제공함으로써 사용자가 스마트팜 시설을 직관적으로 인지할 수 있다.
또한, 사용자가 선택한 재배정보를 기반으로 스마트팜 가상견적을 제공할 수 있고, 관리자단말기의 원격상담을 통해 컨설팅 정보 및 실제 견적을 제공받을 수 있다.
또한, 사용자의 미션 성공 및 실패시 글러브 진동 또는 효과음 등을 출력하여 직관적으로 인지하게 하며, 미션 실패시 가이드 손을 제공하여 미션 동작을 유도함으로써 학습효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 영상콘텐츠 및 미션을 통해 작물종류 및 성장시기에 따른 재배방법, 장비 작동을 단계별로 학습할 수 있고, 관리자의 모니터링을 통해 사용자에게 필요한 학습 콘텐츠들을 사용자 맞춤형 콘텐츠로 제공함으로써 강화 훈련을 제공할 수 있다.
또한, 작물종류별 실시간 작물 시세 및 시세 추이를 시각적으로 제공하여 시세를 한눈에 파악할 수 있으며, 재배작물의 선택에 도움을 줄 수 있다.
또한, 학습 및 미션 수행을 통해 재배작물을 가상수확시 사용자가 설정한 스마트팜 규모 및 재배작물 시세를 기반한 스마트팜 수익을 확인할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 VR기반 스마트팜 교육플랫폼시스템의 개략적인 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1의 VR 스테이션의 구성을 설명하기 위한 구성 블록도이다.
도 3은 도 2의 디스플레이장치의 구성을 설명하기 위한 구성 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 VR 영상을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 1의 서버의 구성을 설명하기 위한 구성 블록도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 재배정보선택 및 재배정보에 따른 시뮬레이션을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 1의 관리자 단말기의 구성을 설명하기 위한 구성 블록도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 VR기반 스마트팜 교육플랫폼시스템의 VR기반 스마트팜 교육제공방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 2는 도 1의 VR 스테이션의 구성을 설명하기 위한 구성 블록도이다.
도 3은 도 2의 디스플레이장치의 구성을 설명하기 위한 구성 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 VR 영상을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 1의 서버의 구성을 설명하기 위한 구성 블록도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 재배정보선택 및 재배정보에 따른 시뮬레이션을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 1의 관리자 단말기의 구성을 설명하기 위한 구성 블록도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 VR기반 스마트팜 교육플랫폼시스템의 VR기반 스마트팜 교육제공방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 도면을 참조하여 설명하기에 앞서, 본 발명의 요지를 드러내기 위해서 필요하지 않은 사항 즉 통상의 지식을 가진 당업자가 자명하게 부가할 수 있는 공지 구성에 대해서는 도시하지 않거나, 구체적으로 기술하지 않았음을 밝혀둔다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 VR기반 스마트팜 교육플랫폼시스템의 개략적인 구성을 설명하기 위한 도면이다. 도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 VR기반 스마트팜 교육플랫폼시스템(이하, 시스템이라함)은 VR 스테이션(100), 서버(200) 및 관리자 단말기(300)를 포함할 수 있다.
본 발명의 시스템은 서버(200)로부터 수신되는 콘텐츠를 VR 스테이션(100)을 통해 사용자(10)가 VR 환경에서 스마트팜 교육을 트레이닝할 수 있고, 관리자 단말기(300)를 통해 관리자(20)가 사용자(10)의 트레이닝을 모니터링하여 사용자 맞춤형 콘텐츠를 원격제어함으로써 사용자(10)를 훈련시킬 수 있다.
도 2는 도 1의 VR 스테이션의 구성을 설명하기 위한 구성 블록도이다. 도 2 및 도 3을 참고하면, VR 스테이션(100)은 HMD(110), VR 글러브(120) 및 디스플레이장치(130)를 포함할 수 있다.
HMD(110)는 사용자의 머리에 착용되며, 안경형상의 디스플레이부를 구비하여 디스플레이장치(100)로부터 수신되는 3차원 영상을 안경형상의 디스플레이부로 출력할 수 있다. 또한, HMD(110)는 사용자의 머리의 움직임(헤드 트레킹 정보)을 디스플레이장치(100)로 전송하여 움직임에 따른 3차원 영상을 수신할 수 있다.
VR 글러브(120)는 사용자의 양손에 각각 장착되어 사용자 모션을 인식할 수 있다. 이때, VR 글러브(120)는 사용자 손에 장착되어 사용자의 관절 움직임을 인식할 수 있도록 관절부위에 모션센서가 장착되고, 진동센서를 구비하여 동작에 따른 알림을 수신할 수 있다. 또한, VR 글러브(120)는 레이저를 구비하여 디스플레이장치(130)의 디스플레이부(133)에 레이저를 송신하여 입력신호를 전송하거나, 기설정 동작에 따른 터치, 그랩, UI 조작 등의 인터페이스 역할을 수행할 수도 있다.
이를 위해, VR 글러브(120)는 구동시 기준 위치정보를 생성하며, 이때 기준 위치정보는 디스플레이부(133)의 표시화면에 VR 글러브(120)를 가상의 손으로 표시할 수 있는 정보가 된다.
이때, VR 글러브의 이동이나 동작에 따른 움직임 발생시 VR 글러브(120)의 기준 위치정보를 기준으로 가상의 손이 대응되게 디스플레이부(133)의 표시화면에 표시될 수 있다.
디스플레이장치(130)는 스마트팜 교육 서비스 제공을 위한 앱이 설치된 단말기로 서버(200)와의 통신을 통해 스마트팜 교육 콘텐츠를 제공하며, 앱 제어를 위한 UI를 제공할 수 있다.
디스플레이장치(130)는 앱 실행시 사용자 인증을 수행하여 로그인하고, UI를 통해 사용자로부터 재배정보나 관리자단말기(300)에 의해 사용자 맞춤 제공된 사용자 맞춤형 콘텐츠 등을 선택 입력받아 서버(200)로 전송하며, 사용자 요청에 매칭되는 시뮬레이션 VR영상을 수신할 수 있다.
또한, 디스플레이장치(130)는 VR 글러브(120)로부터 인식되는 사용자 모션에 따른 가상의 손을 서버(200)로부터 수신한 시뮬레이션에 적용한 VR 영상을 디스플레이부(133)를 통해 표시하며, 동일한 VR영상을 HMD(110)에도 표시할 수 있다. 이때, VR영상은 HMD(110)의 움직임에 따라 제공되는 360도 영상이 되며, 디스플레이부(133)는 HMD(110)에 구비된 디스플레이부의 영상을 미러링 출력할 수 있다.
도 3은 도 2의 디스플레이장치의 구성을 설명하기 위한 구성 블록도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 VR 영상을 설명하기 위한 도면이다.
디스플레이장치(130)는 통신부(131), 메모리(132), 디스플레이부(133), 제어부(134) 및 원격제공부(135)를 포함할 수 있다. 디스플레이장치(130)는 통신부(131)를 통해 서버(200)와 무선 데이터를 송수신할 수 있으며, HMD(110) 및 VR 글러브(120)와도 유선 또는 무선 연결되어 데이터를 송수신할 수 있다.
메모리(132)에는 앱 구동을 위한 데이터 등이 저장되고, 디스플레이부(133)에서 시뮬레이션 및 재생될 VR영상 콘텐츠들이 저장될 수 있다.
디스플레이부(133)는 제어부(134)의 제어에 따라 HMD(110)에 출력되는 VR영상을 미러링 표시하며, 도 4와 같이 서버(200)로부터 수신되는 시뮬레이션 콘텐츠에 VR 글러브(120)의 움직임에 대응되는 가상의 손(30)을 적용하여 표시할 수 있다.
제어부(134)는 디스플레이장치(130)의 전반적인 구동을 제어하며, HMD(110) 및 VR 글러브(120)로부터 수신되는 제어명령(움직임 정보 등)에 따라 서버(200)로부터 수신된 콘텐츠를 제어하여 HMD(110) 및 디스플레이부(133)로 출력할 수 있다.
원격제공부(135)는 서버(200)를 통해 관리자 단말기(300)의 원격제어를 지원하며, 원격제공부(135)를 통해 원격상담을 지원받거나, 미션 수행시 도움이 필요한 경우 관리자 단말기(300)로부터 미션 수행 동작을 가이드 받을 수 있고, 관리자 단말기(300)에 의해 실행되는 사용자 맞춤형 콘텐츠를 디스플레이부(133)를 통해 재생시킬 수도 있다.
도 5는 도 1의 서버의 구성을 설명하기 위한 구성 블록도이다. 도 5를 참고하면, 서버(200)는 DB(210), 콘텐츠 제공부(220), 산출부(230) 및 원격지원부(240)를 포함할 수 있다.
DB(210)는 설비 객체 DB, 작물 시세 DB, 교육 콘텐츠 DB, 관리 DB 등을 포함할 수 있다.
설비 객체 DB는 스마트팜 시설 구축을 위한 각종 설비 자재 및 장치에 대한 정보를 저장할 수 있다. 일 예로, 설비 자재 및 장치는 비닐하우스, 시설대, 각종 센서(온도, 습도, CO2, 적외선, 관수, 풍량 등), 센서기반 구동되는 장치(냉난방기, 관수장치, 풍량기, 양액기 등), 작물재배에 이용되는 재배 자동화 장치 등이 될 수 있다.
설비 객체 DB는 각 객체(각종 설비 자재 및 장치)에 대한 3차원 이미지, 실제 가격, 적합 배치위치 등을 저장하며, 단위규모별 작물종류별 대응되는 객체정보가 구분되어 저장될 수 있다.
작물 시세 DB는 작물종류별 시세 정보를 저장할 수 있다. 이때, 작물시세는 관리자 단말기(300)로부터 실시간 입력될 수 있으며, 작물 시세 DB는 실시간 입력되는 작물종류별 시세를 시계열적으로 누적저장할 수 있다.
교육 콘텐츠 DB는 작물종류별 소개, 성장과정 및 성장시기별 재배방법, 장비 작동방법, 센서 확인 및 장비 관리 방법 등 스마트팜 운영과 관련된 교육 콘텐츠들을 저장할 수 있으며, 각 콘텐츠에는 학습유도 및 간접체험을 위한 단계별 미션이 매칭저장될 수 있다.
여기서 미션은 각 콘텐츠의 학습 목적에 따라 유도되는 기설정된 동작이 될 수 있다. 일 예로, 교육콘텐츠는 모종 심기, 무인방제, 배양액 관리, 온도관리, 성장관리, 수확 등에 관한 다양한 콘텐츠들이 될 수 있다.
관리 DB는 회원정보, 소속/회원별 스마트팜 구축시설, 맞춤형 콘텐츠관리, 미션수행 점수 및 진도 등의 회원관리정보를 저장관리할 수 있다.
콘텐츠 제공부(220)는 VR 스테이션(100)으로부터 요청된 콘텐츠 및 관리자 단말기(300)에 의해 원격 재생된 콘텐츠를 해당 VR 스테이션(100)으로 제공하며, 스마트팜 구축을 위한 작물 및 시설 설비 선택에 따른 콘텐츠 요청시에는 설비 객체 DB에 저장된 객체 중 사용자에 의해 선택된 재배정보(시설규모, 작물종류 및 시설 설비)에 매칭되는 객체를 VR 스테이션(100)으로 제공할 수 있다. 이때, 선택된 객체는 시뮬레이션되어 제공될 수 있다. 또는, 객체 그대로 전송되어 VR 스테이션(100)에서 시뮬레이션 될 수도 있다.
구체적으로, 콘텐츠 제공부(220)는 VR 스테이션(100)에서 앱을 실행한 후 구축된 스마트팜이 없다면, 가상 스마트팜 구축을 위한 UI를 제공하여 사용자가 희망하는 시설규모, 재배 작물 종류 및 시설설비 등을 선택받을 수 있다.
일 예로, 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 재배정보선택 및 재배정보에 따른 시뮬레이션을 설명하기 위한 도면이다. 도 6을 참고하면, 서버(200)에서 가상 스마트팜 구축을 위한 UI(40)가 제공되면, VR 글러브(120)를 이용하여 재배정보를 선택할 수 있다.
이때, 단위규모별 시설규모를 선택할 수 있고, 해당 규모에서 재배할 수 있는 작물종류 중 적어도 하나를 선택할 수 있으며, 해당 작물 재배시 필요한 장비 등을 선택할 수 있다. 즉, 시설규모, 작물종류, 장비는 서로 관련있는 객체들이 제공되어 스마트팜 구축시 사용자 선택에 도움을 줄 수 있다.
이때, 디스플레이부(133) 및 HMD(110)에 디스플레이되는 VR 영상은 UI(40)를 통해 객체가 선택될 때마다 기저장된 위치에 배치되어 도 6과 같이 시뮬레이션(50)될 수 있다. 또한, 구축된 가상 스마트팜의 객체는 VR 글러브(120)에 의해 사용자 설정에 따른 위치로 이동될 수도 있다.
이와 같이, 재배정보 선택시 단위규모별 재배작물별 선택 가능한 장비를 제공하고, 사용자에 의해 선택된 각 객체(단위규모, 재배작물, 장비 등)를 적합 위치에 자동 배치한 스마트팜 시뮬레이션을 제공함으로써 사용자가 스마트팜 시설을 직관적으로 인지할 수 있다.
콘텐츠 제공부(220)는 사용자의 스마트팜이 구축되면, 재배정보를 기반으로 해당 작물재배에 필요한 복수 개의 영상 콘텐츠 및 미션을 추출하여 단계별 학습을 수행할 수 있도록 콘텐츠 목록을 제공할 수 있다. 구체적으로, 콘텐츠 목록은 재배정보에 대응되는 작물의 성장시기에 따른 재배방법, 관련 장비 작동 중 적어도 하나에 대한 영상 콘텐츠 및 미션을 포함할 수 있다.
이때, 콘텐츠 제공부(220)는 미션 수행에 따른 사용자 모션이 기설정된 동작에 매칭되면 미션 성공으로 판단하며, 미션 실패시 가이드 손(미도시)을 제공하여 미션 동작을 유도할 수 있다. 여기서, 가이드 손은 미션 동작을 수행하는 손모양의 VR 영상으로 디스플레이부(133) 및 HMD(110)에 출력되는 VR영상의 일영역에 중첩제공될 수 있다.
한편, 미션 동작을 유도하는 가이드 손은 관리자 단말기(300)를 통해 제공될 수도 있다. 이와 관련된 설명은 도 7의 관리자 단말기(300)의 기능 설명시 하도록 한다.
산출부(230)는 VR 스테이션(100)을 통해 사용자가 가상 스마트팜을 구축하면, 사용자에 의해 선택된 객체에 매칭된 실제 가격정보를 DB(210)에서 추출하여 스마트팜 가상 견적을 산출하여 제공할 수 있다.
또한, 산출부(230)는 학습완료시 또는 사용자 요청시 미션성공에 따른 재배작물의 성장률을 제공할 수 있으며, 미션이 작물 재배인 경우 구축된 스마트팜에서 해당 작물을 재배하여 수확할시 예측되는 가상수익을 산출하여 제공할 수 있다. 이때, 가상수익은 해당 작물의 시세를 기반으로 예측될 수 있다.
또한, 산출부(230)는 작물 시세 DB에 누적된 시기별 작물시세를 기반으로 작물종류별 작물 시세 추이를 판단하고, UI(30)를 통한 사용자의 재배작물 선택시 또는 시세요청시 작물종류별 실시간 작물 시세 및 시세추이를 제공하여 사용자의 선택에 도움을 줄 수 있다.
원격지원부(240)는 관리자 단말기(300)의 원격제어를 위한 환경을 제공한다. 이때, 관리자 단말기(300)의 원격제어는 사용자의 요청시 또는 관리자 단말기(300)의 사용자 맞춤형 콘텐츠 제공시 실행될 수 있다.
원격지원부(240)는 스마트팜 구축이 완료되면 관리자단말기(300)로 사용자에 의해 구축된 스마트팜 정보를 전송하고, 원격상담을 요청하여 VR 스테이션(100) 및 관리자단말기(300)간의 원격 상담이 이뤄질 수 있게 한다. 이때, 상담은 실시간 화상채팅, 음성채팅, 문자채팅 등의 다양한 형태로 이뤄질 수 있다.
도 7은 도 1의 관리자 단말기의 구성을 설명하기 위한 구성 블록도이다. 관리자 단말기(300)는 모니터링부(310), 원격제어부(320) 및 맞춤형 트레이닝부(330)를 포함할 수 있다.
모니터링부(310)는 서버(200)를 통해 VR 스테이션(100)에서 구축한 스마트팜 시설설비 및 가상 견적을 수신받아 모니터링하도록 제공할 수 있다. 또한, 모니터링부(310)는 VR 스테이션(100)에서 시뮬레이션되는 콘텐츠 및 미션 수행 등의 정보를 제공하여 관리자가 확인할 수 있게 하며, 미션 실패시 알림을 통해 관리자가 확인할 수 있게 한다. 이때, 실시간 모니터링되는 경우, 원격제어부(320)를 통해 VR 스테이션(100)에 대한 원격제어가 가능하다.
원격제어부(320)는 서버(200)의 원격지원부(240)를 통해 VR 스테이션(100)의 재생 콘텐츠를 제어할 수 있다. 구체적으로, 원격제어부(320)는 사용자 맞춤형 콘텐츠 및 미션을 DB(210)에서 선택하여 제공할 수 있고, 스마트 팜 구축에 대한 컨설팅 및 설비 견적 등을 원격 상담할 수 있다. 또한, 사용자의 미션 실패 반복시, 관리자가 미션 동작을 수행하는 영상(가이드 손)을 원격제어부(320)를 통해 제공할 수 있다.
여기서, 사용자 맞춤형 콘텐츠 및 미션은 사용자가 실패한 미션 수행을 위한 관련 콘텐츠 및 유사미션으로 관리자에 의해 선택된 콘텐츠가 될 수 있으며, 사용자가 미션을 성공하였어도 관리자 측면에서 보강이 필요한 학습으로 판단한 콘텐츠가 될 수 있다.
맞춤형 트레이닝부(330)는 미션 수행을 모니터링하여 추가학습을 위한 적어도 하나의 영상콘텐츠 및 미션을 사용자 맞춤형 콘텐츠로 선택하고, 서버(200)를 통해 VR 스테이션(100)에서 원격 재생시킬 수 있다.
이때, 맞춤형 트레이닝부(330)는 관리자가 사용자 맞춤형 콘텐츠를 용이하게 선택할 수 있도록 사용자관련 콘텐츠 모음 및 검색서비스를 제공할 수 있다. 일 예로, 맞춤형 트레이닝부(330)는 사용자의 학습단계를 기준으로 기설정 단계범위 내의 영상콘텐츠 및 미션을 목록으로 제공하고, 해당 목록 내에서 키워드 검색을 제공하여 관리자가 사용자에게 필요한 맞춤형 콘텐츠를 추출할 수 있다. 여기서, 키워드 검색은 해당 콘텐츠 명 또는 콘텐츠 설명 등에 포함된 키워드를 이용할 수 있으며, 이외에 다른 방법도 적용될 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 VR기반 스마트팜 교육플랫폼시스템의 VR기반 스마트팜 교육제공방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 VR기반 스마트팜 교육제공방법은 도 1 내지 도 7의 VR기반 스마트팜 교육플랫폼시스템을 기반으로 한다.
도 8을 참고하면, VR 스테이션(100)에서 앱 실행을 통해 사용자가 로그인하면, 해당 사용자의 스마트팜 구축여부를 판단하여 스마트팜이 미구축된 경우 스마트팜 구축을 위한 UI(40)를 제공할 수 있다. 한편, 스마트팜이 구축된 경우에는 사용자의 학습단계에 사용자 맞춤형 콘텐츠를 재생하여 학습을 수행할 수 있다.
사용자가 VR 글러브(120)를 이용하여 UI(40)에서 재배정보로 시설규모, 작물종류 및 시설 설비를 선택하면(S10), 디스플레이장치(130)는 서버(200)로 선택된 재배정보를 전송할 수 있다.
다음으로, 서버(200)는 선택되는 재배정보에 대응되는 객체를 시뮬레이션하여 제공하고(S20), VR 스테이션(100)은 HMD(110)로 시뮬레이션 VR영상을 출력할 수 있다(S30). 또한, 디스플레이부(133)에는 HMD(110)의 VR영상이 미러링 출력될 수 있다.
다음으로, 사용자는 VR 글러브(120)를 통해 객체를 선택 및 이동시켜 설비 위치를 변경할 수도 있다(S40). 사용자에 의해 스마트팜 구축이 완료되면, 가상견적을 요청할 수 있으며(S50), 서버(200)는 스마트팜 설비에 선택된 객체의 실제 가격을 기반으로 가상견적을 산출하여 제공할 수 있다(S60).
또한, 사용자에 의해 상담요청이 있는 경우, 해당 스마트팜 구축 정보는 서버(200)를 통해 관리자 단말기(300)로 전송될 수 있다. 관리자단말기(300)를 통해 관리자는 사용자가 구축한 스마트팜 시설설비를 확인하고, 서버(200)에서 산출된 가상견적을 모니터링할 수 있다(S70).
다음으로, 관리자단말기(300)는 서버(200)의 원격지원을 통해 VR 스테이션(100)으로 스마트팜 시설 설비 컨설팅 및 컨설팅기반 견적을 원격상담 제공할 수 있다(S80). 여기서, 컨설팅을 통해 추가 또는 삭제해도 되는 장비 등을 조정하고, 배치 위치 등을 조정할 수 있다.
다음으로, 상담을 통해 스마트팜 구축이 완료되면, VR 스테이션(100)은 시설설비완료정보를 서버(200)로 전송할 수 있다. 서버(200)는 구축된 스마트팜의 재배정보를 기반으로 사용자가 선택한 재배작물 및 설비기반 영상콘텐츠 및 미션을 제공할 수 있다(S100).
사용자는 HMD(110)에 출력되는 VR영상을 통해 학습을 수행하고, VR 글러브(120))를 이용하여 미션 동작을 수행할 수 있다(S110). VR 스테이션(100)에서 미션 동작은 가상의 손(30)을 통해 제공될 수 있다.
이때, 미션수행 정보(사용자의 동작)은 서버(200)를 통해 관리자 단말기(300)로 전송되며, 관리자 단말기(300)는 실시간 모니터링을 하며, 관리자 도움이 필요한 경우 원격제어를 수행할 수 있다(S130).
관리자 단말기(300)는 적어도 하나 이상의 사용자들의 미션 수행을 동시에 모니터링할 수도 있다. 이에, 사용자의 미션 실패시 알림을 통해 관리자가 확인할 수 있게 한다.
사용자의 미션 실패 반복시, 원격제어를 통해 관리자가 미션 동작을 수행하는 영상(가이드 손)을 VR 스테이션(100)으로 제공할 수 있다. 또는, 가이드손은 미션에 매칭되어 DB(210)에 기저장되어 있는 VR영상으로 제공될 수도 있다.
다음으로, 관리자 단말기(300)는 사용자의 학습단계 및 미션 수행 모니터링을 통해, 사용자가 실패한 미션 수행을 위한 관련 콘텐츠, 관리자 측면에서 보강이 필요한 학습으로 판단한 콘텐츠 등을 사용자 맞춤형 콘텐츠 선택하여 맞춤형 트레이닝을 수행할 수 있다(S140). 이때, 관리자는 사용자관련 콘텐츠 모음 및 검색서비스를 통해 사용자 맞춤형 콘텐츠를 용이하게 선택할 수 있다.
다음으로, 관리자 단말기(300)에 의해 선택된 사용자 맞춤형 콘텐츠는 원격제어를 통해 VR 스테이션(100)에서 재생될 수 있으며, 서버(200)는 해당 콘텐츠에 매칭된 미션 또는 관리자 단말기(300)에서 선택한 미션을 맞춤형 트레이닝 미션으로 제공할 수 있다(S150).
사용자의 학습 및 미션 수행시 관리자단말기(300)는 모니터링 및 원격제어를 실시간 수행하며, 해당 미션이 완료되면(S160), 학습수행 및 미션 성공시 VR 스테이션(100)은 학습 및 미션완료를 서버(200)로 전송할 수 있다(S170).
다음으로, 서버(200)는 사용자의 완료정보가 수신되면, 해당 사용자의 학습단계를 기반으로 재배작물 수확 여부에 따라(S180), 재배성장률 또는 가상수익을 산출하여 제공할 수 있다.
사용자의 학습단계가 수확 전이면 현재 학습단계를 통해 재배된 재배작물의 성장률을 실사 및 그래프 등의 시각적 정보로 제공하고(S190), 수확 후이면 해당 작물의 시세 및 사용자가 구축한 스마트팜의 재배정보를 기반으로 가상 수익을 산출하여 제공할 수 있다(S200). 이에, 사용자가 설정한 스마트팜 규모에서 재배작물을 재배할 때 수익을 예측할 수 있다.
한편, 상기에서 도 1 내지 도 8을 이용하여 서술한 것은, 본 발명의 주요 사항만을 서술한 것으로, 그 기술적 범위 내에서 다양한 설계가 가능한 만큼, 본 발명이 도 1 내지 도 8의 구성에 한정되는 것이 아님은 자명하다.
100 : VR 스테이션
110 : HMD 120 : VR 글러브
130 : 디스플레이장치 131 : 통신부 132 : 메모리
133 : 디스플레이부 134 : 제어부
135 : 원격제공부
200 : 서버
210 : DB 220 : 콘텐츠 제공부
230 : 산출부 240 : 원격지원부
300 : 관리자 단말기
310 : 모니터링부 320 : 원격제어부
330 : 맞춤형 트레이닝부
10 : 사용자 20 : 관리자
30 : 가상의 손 40 : UI 50 : VR 영상
110 : HMD 120 : VR 글러브
130 : 디스플레이장치 131 : 통신부 132 : 메모리
133 : 디스플레이부 134 : 제어부
135 : 원격제공부
200 : 서버
210 : DB 220 : 콘텐츠 제공부
230 : 산출부 240 : 원격지원부
300 : 관리자 단말기
310 : 모니터링부 320 : 원격제어부
330 : 맞춤형 트레이닝부
10 : 사용자 20 : 관리자
30 : 가상의 손 40 : UI 50 : VR 영상
Claims (5)
- 시설규모, 작물종류 및 시설 설비를 포함하는 재배정보가 수신되면 상기 재배정보에 대응되는 시뮬레이션을 제공하고, 상기 재배정보를 기반으로 작물 재배를 위한 미션을 제공하는 서버;
사용자의 손에 장착되어 사용자 모션을 인식하는 VR 글러브와, 상기 재배정보를 입력받아 상기 서버로 전송하고, 상기 사용자 모션에 따른 가상의 손을 상기 시뮬레이션에 적용한 VR 영상을 디스플레이하는 디스플레이장치와, 상기 디스플레이장치로부터 VR 영상을 수신하여 제공하는 HMD를 포함하는 VR 스테이션; 및
상기 VR 글러브의 사용자 모션에 따른 미션 수행을 모니터링하여 사용자 맞춤형 콘텐츠를 상기 서버를 통해 상기 디스플레이장치로 제공하는 관리자 단말기;를 포함하며,
상기 서버에 구비되는 콘텐츠 제공부는,
사용자스마트팜이 구축되면, 상기 재배정보를 기반으로 상기 작물재배에 필요한 복수 개의 영상 콘텐츠 및 미션을 추출하여 단계별 학습을 수행할 수 있도록 콘텐츠 목록을 제공하되, 상기 콘텐츠 목록은 상기 재배정보에 대응되는 작물의 성장시기에 따른 재배방법, 관련 장비 작동 중 적어도 하나에 대한 상기 영상 콘텐츠 및 미션을 포함하고,
상기 서버에 구비되는 산출부는,
상기 사용자스마트팜을 구축하면, 선택된 객체에 매칭된 실제 가격정보를 추출하여 스마트팜 가상 견적을 산출하여 제공하고, 학습완료시 또는 사용자 요청시 미션성공에 따른 재배작물의 성장률을 제공하며, 미션이 상기 작물 재배인 경우 구축된 상기 사용자스마트팜에서 해당 작물을 재배하여 수확할시 예측되는 가상수익을 산출하여 제공하고, 누적된 시기별 작물시세를 기반으로 작물종류별 작물 시세 추이를 판단하여 재배작물 선택시 또는 시세요청시 작물종류별 실시간 작물 시세 및 시세추이를 제공하는
VR기반 스마트팜 교육플랫폼시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 VR 글러브는, 상기 VR 영상에 포함된 객체의 선택 및 이동이 가능하며,
상기 서버는,
상기 재배정보에 따른 스마트팜 설치시 가상 견적을 제공하며, 상기 VR 글러브에 의해 상기 VR 영상에 포함된 객체의 위치 설정이 완료되면 상기 관리자 단말기로 원격상담을 요청하고,
상기 관리자 단말기는,
객체 위치가 설정된 스마트팜에 대한 컨설팅 정보 및 설치견적을 상기 서버를 통해 상기 디스플레이장치로 제공하는 것을 특징으로 하는 VR기반 스마트팜 교육플랫폼시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 서버는,
작물종류 및 성장시기에 따른 재배방법, 장비 작동 중 적어도 하나에 대한 미션을 제공하고, 상기 사용자 모션이 기설정된 동작에 매칭되면 미션 성공으로 판단하며, 미션 실패시 동작을 유도하는 가이드 손을 제공하는 것을 특징으로 하는 VR기반 스마트팜 교육플랫폼시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 서버는, 작물종류 및 성장시기에 따른 재배방법, 장비 작동을 설명하는 단계별 영상콘텐츠 및 상기 영상콘텐츠에 대응되는 단계별 미션을 저장하며,
상기 관리자 단말기는,
사용자의 미션 실패시 알림을 제공하고, 추가학습을 위한 적어도 하나의 영상콘텐츠 및 미션을 사용자 맞춤형 콘텐츠로 선택받아 상기 서버를 통해 상기 디스플레이장치에서 원격 재생시키는 것을 특징으로 하는 VR기반 스마트팜 교육플랫폼시스템.
- 사용자의 손에 장착되어 사용자 모션을 인식하는 VR 글러브, 상기 사용자의 머리에 장착되어 VR영상을 출력하는 HMD 및 상기 HMD로 VR 영상을 제공하는 디스플레이장치로 구성된 VR 스테이션, 상기 VR 스테이션에 콘텐츠를 제공하는 서버 및 관리자단말기를 포함하는 시스템의 VR기반 스마트팜 교육제공방법에 있어서,
상기 서버가, 상기 VR 스테이션으로부터 시설규모, 작물종류 및 시설 설비를 포함하는 재배정보를 수신하면, 상기 재배정보에 대응되는 시뮬레이션 및 상기 재배정보를 기반으로 작물 재배를 위한 미션을 제공하는 단계;
상기 디스플레이장치가, 상기 VR 글러브를 통해 인식되는 사용자 모션에 대응되는 가상의 손을 상기 시뮬레이션에 적용한 VR 영상을 디스플레이하며, 상기 HMD로 동시출력하는 단계; 및
상기 관리자 단말기가, 상기 VR 글러브의 사용자 모션에 따른 미션 수행을 모니터링하여 사용자 맞춤형 콘텐츠를 상기 서버를 통해 상기 디스플레이장치로 제공하는 단계;를 포함하며,
상기 서버에 구비되는 콘텐츠 제공부는,
사용자스마트팜이 구축되면, 상기 재배정보를 기반으로 상기 작물재배에 필요한 복수 개의 영상 콘텐츠 및 미션을 추출하여 단계별 학습을 수행할 수 있도록 콘텐츠 목록을 제공하되, 상기 콘텐츠 목록은 상기 재배정보에 대응되는 작물의 성장시기에 따른 재배방법, 관련 장비 작동 중 적어도 하나에 대한 상기 영상 콘텐츠 및 미션을 포함하고,
상기 서버에 구비되는 산출부는,
상기 사용자스마트팜을 구축하면, 선택된 객체에 매칭된 실제 가격정보를 추출하여 스마트팜 가상 견적을 산출하여 제공하고, 학습완료시 또는 사용자 요청시 미션성공에 따른 재배작물의 성장률을 제공하며, 미션이 상기 작물 재배인 경우 구축된 상기 사용자스마트팜에서 해당 작물을 재배하여 수확할시 예측되는 가상수익을 산출하여 제공하고, 누적된 시기별 작물시세를 기반으로 작물종류별 작물 시세 추이를 판단하여 재배작물 선택시 또는 시세요청시 작물종류별 실시간 작물 시세 및 시세추이를 제공하는
VR기반 스마트팜 교육제공방법.
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