KR102549367B1 - 작물의 증산량 측정을 위한 데이터 수집 장치 및 방법 - Google Patents

작물의 증산량 측정을 위한 데이터 수집 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 작물의 증산량 측정을 위한 데이터 수집 장치에 관한 것이며, 작물의 증산량 측정을 위한 데이터 수집 장치는 수집 장치에서 증산량 측정 대상이 되는 대상 작물을 촬영함으로써 획득된 작물 이미지에 기반하여, 상기 작물 이미지 내 대상 작물과 기준물체 각각의 온도를 측정하는 온도 모니터링부; 상기 측정된 온도를 고려하여, 상기 대상 작물과 상기 기준물체가 서로 동일한 온도를 가지도록 상기 기준물체에 대한 온도 조절을 수행하는 온도 조절부; 상기 온도 조절의 수행이 완료된 이후, 일정 시간 동안의 상기 대상 작물과 상기 기준물체의 열 변화량을 도출하고, 상기 도출된 열 변화량을 이용하여 기공 전도도(Stomata conductivity)를 계산함으로써 상기 대상 작물의 증산량(Transpiration)을 예측하는 데이터 도출부; 및 각 부의 작동과 상기 수집 장치의 작동을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.

Description

작물의 증산량 측정을 위한 데이터 수집 장치 및 방법 {Data collection Apparatus and Method for measuring transpiration of crops}
본 발명은 작물의 증산량 측정을 위한 데이터 수집 장치 및 방법에 관한 것이다.
작물의 증산량(transpiration)을 관찰할 수 있으면 효과적으로 환경을 제어하여 작물을 재배할 수 있다.
보다 상세히 말하면, 식물재배에 효율적인 작물재배 시스템을 실용화시키기 위해서는 양액 성분과 인공광원의 종류와 광 조사 시간뿐만 아니라 건실한 배양을 위한 조건 중 높은 광합성 합성량 즉 증산작용을 왕성하게 할 수 있는 환경요인을 구명하는 것이 요구되고 있다.
예를 들면, 식물재배에서 증산작용을 왕성하게 할 수 있는 조건을 측정하고 판단하는 데에 있어서, 광도, 적당한 온도, 낮은 공중습도, 적당한 환기가 되는지 등을 증산량으로 확인할 수 있으므로, 식물 생육 비교 지표로서 식물의 증산량을 측정하는 기술이 필요하다.
종래에는 증산량 측정 방법으로서, 농작물의 증산량 측정을 투명한 비닐에 그루, 포기 등 개체 단위의 해당 농작물들의 전체에 덮고, 일정시간 경과 후 비닐에 맺힌 물방울의 무게를 재는 방식을 주로 사용하고 있다. 그러나, 이러한 종래의 증산량 측정 방법은 정확한 측정이 어려우며, 정확한 증산량 측정을 위해서는 별도의 장비와 수위 검지를 위한 수위 센서 등을 필요로 하고 고가의 장비를 설치해야 하는 실정이므로, 실용화에는 제약과 한계가 따르고 있다.
본 발명의 배경이 되는 기술은 한국공개특허공보 제10-2022-0013509호에 개시되어 있다.
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 고가의 장비 사용없이 작물의 증산량을 간단하면서도 간편하게 도출해 낼 수 있는, 작물의 증산량 측정을 위한 데이터 수집 장치 및 방법을 제공하려는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 다양한 작물에 대한 대량의 증산량 관련 데이터를 쉽고 빠르게 획득(수집) 가능하며, 수집된 증산량 관련 데이터를 토대로 다양한 작물마다 각 작물의 생육에 맞는 최적의 생육 조건을 저비용으로 용이하게 파악하고 확보 가능하도록 하는, 작물의 증산량 측정을 위한 데이터 수집 장치 및 방법을 제공하려는 것을 목적으로 한다.
다만, 본 발명의 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 작물의 증산량 측정을 위한 데이터 수집 장치는, 수집 장치에서 증산량 측정 대상이 되는 대상 작물을 촬영함으로써 획득된 작물 이미지에 기반하여, 상기 작물 이미지 내 대상 작물과 기준물체 각각의 온도를 측정하는 온도 모니터링부; 상기 측정된 온도를 고려하여, 상기 대상 작물과 상기 기준물체가 서로 동일한 온도를 가지도록 상기 기준물체에 대한 온도 조절을 수행하는 온도 조절부; 상기 온도 조절의 수행이 완료된 이후, 일정 시간 동안의 상기 대상 작물과 상기 기준물체의 열 변화량을 도출하고, 상기 도출된 열 변화량을 이용하여 기공 전도도(Stomata conductivity)를 계산함으로써 상기 대상 작물의 증산량(Transpiration)을 예측하는 데이터 도출부; 및 각 부의 작동과 상기 수집 장치의 작동을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 기준물체는, 상기 대상 작물의 잎을 모사하여 제작된 잎이되, 건조된 잎(dry leaf)에 대응되는 제1 기준물체 및 표면에 물이 덮인 잎(wet leaf)에 대응되는 제2 기준물체를 포함하고, 상기 작물 이미지는 상기 수집 장치의 일영역에 마련된 열화상 카메라를 이용해 획득되는 열화상 작물 이미지일 수 있다.
또한, 상기 온도 조절부는, 상기 측정된 온도를 고려하여, 상기 기준물체의 온도가 상기 대상 작물의 온도보다 낮은 경우, 상기 수집 장치의 일영역에 마련된 가열부재를 on 시킴으로써 상기 기준물체의 온도가 높아지도록 조절하고, 상기 기준물체의 온도가 상기 대상 작물의 온도보다 높은 경우, 상기 수집 장치의 일영역에 마련된 냉각부재를 on시킴으로써 상기 기준물체의 온도가 낮아지도록 조절할 수 있다.
또한, 상기 수집 장치는, 몸체부; 상기 몸체부의 상면과 연결된 메인 지지부재의 일단에 배치된 열화상 카메라; 상기 메인 지지부재와 연결된 서브 지지부재의 일단에 배치된 기준물체; 및 상기 몸체부의 하측에 배치된 복수개의 바퀴를 포함하고, 상기 메인 지지부재의 일단과 상기 서브 지지부재의 일단은 상하방향에 대하여 간격을 두고 이격 배치되고, 상기 열화상 카메라는, 상기 수집 장치가 상기 대상 작물이 재배되는 작물 배드의 위치로 이동했을 때 상기 서브 지지부재의 일단에 배치된 기준물체와 상기 대상 작물이 한 이미지 내에 포함된 형태로 상기 작물 이미지의 획득이 가능하도록 상기 메인 지지부재의 일단 중 하면에 배치될 수 있다.
상술한 과제 해결 수단은 단지 예시적인 것으로서, 본 발명을 제한하려는 의도로 해석되지 않아야 한다. 상술한 예시적인 실시예 외에도, 도면 및 발명의 상세한 설명에 추가적인 실시예가 존재할 수 있다.
전술한 본 발명의 과제 해결 수단에 의하면, 작물의 증산량 측정을 위한 데이터 수집 장치 및 방법을 제공함으로써, 고가의 장비 사용없이 작물의 증산량을 간단하면서도 간편하게 도출해 낼 수 있다.
전술한 본 발명의 과제 해결 수단에 의하면, 작물의 증산량 측정을 위한 데이터 수집 장치 및 방법을 제공함으로써, 다양한 작물에 대한 대량의 증산량 관련 데이터를 쉽고 빠르게 획득(수집) 가능하며, 수집된 증산량 관련 데이터를 토대로 다양한 작물마다 각 작물의 생육에 맞는 최적의 생육 조건을 저비용으로 용이하게 파악하고 확보 가능하도록 할 수 있다.
다만, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 상기된 바와 같은 효과들로 한정되지 않으며, 또 다른 효과들이 존재할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 작물의 증산량 측정을 위한 데이터 수집 장치를 포함하는 작물의 증산량 측정을 위한 데이터 수집 시스템의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.
도 2 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 작물의 증산량 측정을 위한 데이터 수집 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 작물의 증산량 측정을 위한 데이터 수집 방법에 대한 동작 흐름도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본 발명의 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결" 또는 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
본 발명의 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에", "상부에", "상단에", "하에", "하부에", "하단에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본 발명의 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 작물의 증산량 측정을 위한 데이터 수집 장치(10)를 포함하는 작물의 증산량 측정을 위한 데이터 수집 시스템(1)의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.
도 2 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 작물의 증산량 측정을 위한 데이터 수집 시스템(1)을 설명하기 위한 도면이다.
이하에서는 설명의 편의상, 본 발명의 일 실시예에 따른 작물의 증산량 측정을 위한 데이터 수집 장치(10)를 본 장치(10)라 하고, 본 발명의 일 실시예에 따른 작물의 증산량 측정을 위한 데이터 수집 시스템(1)을 본 시스템(1)이라 하기로 한다. 또한, 도 1 내지 도 6에 도시(기재)된 사항은 이하 생략된 내용이라 하더라도 본 시스템(1) 및 본 장치(10)에 대한 설명에도 동일하게 적용될 수 있다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 시스템(1)은 본 장치(10, 작물의 증산량 측정을 위한 데이터 수집 장치), 수집 장치(30) 및 복수개의 작물 배드(20)(21, 22, …)를 포함할 수 있다.
본 장치(10)는 다양한 종류의 작물과 관련하여 각각의 작물의 증산량 측정(예측)을 위한 대량(다량)의 증산량 관련 데이터를, 수집 장치(30)를 이용하여 빠르고 쉽게 획득할 수 있도록 하는 장치를 의미할 수 있다. 본 장치(10)는 수집 장치(30)에서 획득되는 작물 이미지를 토대로 대상 작물과 기준물체의 온도를 측정하고, 대상 작물과 기준물체에 대한 온도 조절 수행 및 온도(열)의 변화를 모니터링하며, 도출된 열 변화량을 토대로 기공 전도도(Stomata conductivity)를 계산하고 대상 작물의 증산량(Transpiration)을 예측하는 장치를 의미할 수 있다.
여기서, 상술한 증산량 관련 데이터는 증산량 측정을 위해 필요한(이용되는) 각종 데이터를 의미하는 것으로서, 일예로 수집 장치(30)에서 획득되는 복수의 작물 이미지, 측정된 대상 작물과 기준물체의 온도 정보, 도출된 열 변화량 정보, 계산된 기공 전도도 값, 예측(도출)된 작물의 증산량 값 등이 포함될 수 있다.
도 1에 도시된 일예에서는 본 장치(10)가 수집 장치(30)와는 별도의 구성으로 마련된 것으로 예시하였으나, 이에만 한정되는 것은 아니고, 본 장치(10)는 수집 장치(30) 내에 포함된 구성으로 마련될 수도 있다.
즉, 본 장치(10)는 일예로 i) 수집 장치(30)에 포함된 형태로 마련되거나, ii) 본 장치(10)를 이용하는 사용자가 소지한 사용자 단말(미도시)에 포함된 형태로 마련되거나, iii) 수집 장치(30)나 사용자 단말(미도시)과는 별도의 구성으로 마련될 수도 있다. 이때, i) 및 ii)의 경우, 본 장치(10)는 수집 장치(30)나 사용자 단말에 설치되는 프로그램 또는 어플리케이션(어플, 앱)의 형태로 구현되어 제공될 수 있다. iii)의 경우, 본 장치(10)는 수집 장치(30) 및 사용자 단말 각각과 네트워크(2)를 통해 연동되어 데이터 송수신이 가능한 서버의 형태로 마련될 수 있고, 이러한 경우 본 장치(10)는 서버, 작물의 증산량 측정을 위한 데이터 수집 서버 등의 용어로 달리 지칭될 수 있다. 도 1을 참조한 설명에서는 설명의 편의상 본 장치(10)가 서버의 형태로 마련되는 것으로 예시하기로 한다.
사용자 단말(미도시)은 본 장치(10)를 이용하는 사용자(재배사)가 소지한 단말을 의미할 수 있으며, 일예로 PCS(Personal Communication System), GSM(Global System for Mobile communication), PDC(Personal Digital Cellular), PHS(Personal Handyphone System), PDA(Personal Digital Assistant), IMT(International Mobile Telecommunication)-2000, CDMA(Code Division Multiple Access)-2000, W-CDMA(WCode Division Multiple Access), Wibro(Wireless Broadband Internet) 단말, 스마트폰(Smartphone), 스마트패드(SmartPad), 태블릿 PC, 노트북, 웨어러블 디바이스, 데스크탑 PC 등과 같은 모든 종류의 유무선 통신 장치를 포함할 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
사용자 단말(미도시)은 수집 장치(30)에서 획득되는 실시간 작물 이미지나, 전술한 증산량 관련 데이터 등을 본 장치(10)로부터 네트워크(2)를 통해 제공받아 화면(사용자 단말의 화면)에 표시할 수 있으며, 이를 통해 사용자가 원격으로 증산량 관련 데이터를 확인 가능하도록 할 수 있다. 사용자 단말(미도시)의 사용자는, 일예로 복수개의 작물 배드(20)를 이용해 복수의 작물에 대한 재배, 관리 등을 수행하는 사용자로서, 재배사 등을 의미할 수 있다.
본 장치(10)는 수집 장치(30) 및 사용자 단말 각각과 네트워크(2)를 통해 연동되어 데이터를 송수신할 수 있다.
네트워크(2)는 일예로 3GPP(3rd Generation Partnership Project) 네트워크, LTE(Long Term Evolution) 네트워크, WIMAX(World Interoperability for Microwave Access) 네트워크, 인터넷(Internet), LAN(Local Area Network), Wireless LAN(Wireless Local Area Network), WAN(Wide Area Network), PAN(Personal Area Network), 블루투스(Bluetooth) 네트워크, NFC(Near Field Communication) 네트워크, 위성 방송 네트워크, 아날로그 방송 네트워크, DMB(Digital Multimedia Broadcasting) 네트워크 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정된 것은 아니고, 다양한 유/무선 통신 네트워크를 포함할 수 있다.
본 장치(10)는 복수개의 작물 배드(20)에서 재배되는 작물들에 관한 각종 정보를 저장(기록)하고 관리하는 장치일 수 있다. 본 장치(10)는 작물의 증산량 측정을 위한 데이터 수집과 관련된 웹 페이지, 앱 페이지, 프로그램 또는 애플리케이션을 수집 장치(30) 및 사용자 단말로 제공할 수 있으며, 이를 통해 본 장치(10)를 이용하는 사용자(관리자)는 자신이 재배하는 많은 수의 작물들에 대한 효율적으로 관리(일예로 증산량 관련 데이터의 확인, 기록, 관리 등, 및 이를 토대로 한 작물의 재배 환경 제어 등)를 수행할 수 있다.
복수개의 작물 배드(20)(21, 22, …)는 일예로 온실의 내부(온실 내부)에 배치될 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니고, 태양 빛을 받는 장소(일예로 야외 공간 등)에 배치될 수도 있다. 복수개의 작물 배드(20)(21, 22, …)는 작물이 재배되는 부재(트레이)를 의미할 수 있다. 복수개의 작물 배드(20)는 제1 작물 배드(21), 제2 작물 배드(22) 등을 포함할 수 있다. 복수개의 작물 배드(20) 각각에는 복수개의 작물이 서로 간에 일정 간격을 두고 이격 배치되어 재배될 수 있다.
본 발명에서, 복수개의 작물 배드(20)에서 재배되는 작물들에는 엽경채, 과채 등이 포함될 수 있으며, 이에만 한정되는 것은 아니고, 온실, 상업 농가 등에서 재배 가능한 다양한 종류의 '잎을 가지는 모든 식물들(작물들)'이 적용될 수 있다. 복수개의 작물 배드(20)의 구체적인 형상, 소재(재료) 등은 특별히 제한되는 것 없이, 종래에 기 공지되었거나 향후 개발되는 다양한 작물 배드(복수의 작물 재배가 가능한 형태의 작물 배드)가 적용될 수 있다.
본 발명을 설명함에 있어서, 복수개의 작물 배드(20) 중 어느 한 작물 배드에 대하여 설명된 내용은, 이하 생략된 내용이라 하더라도 복수개의 작물 배드(20) 각각에 대한 설명에도 동일하게 적용될 수 있다. 마찬가지로, 복수개의 작물 배드(20)에서 재배되는 작물들 중 어느 한 작물(일예로 대상 작물)에 대하여 설명된 내용은, 이하 생략된 내용이라 하더라도 복수개의 작물 배드(20)에서 재배되는 작물들(복수의 작물) 각각에 대한 설명에도 동일하게 적용될 수 있다.
수집 장치(30)는 작물(일예로 대상 작물)을 촬영해 작물 이미지를 획득하고, 획득된 작물 이미지를 네트워크(2)를 통해 본 장치(10)로 제공(전송)할 수 있다. 즉, 수집 장치(30)는 복수개의 작물 배드(20)에서 재배되는 작물들을 촬영(특히, 재배되는 전체 작물들 중 증산량 측정 대상이 되는 대상 작물들 각각을 촬영)하여 생성된 작물 이미지를 본 장치(10)로 전송할 수 있다.
수집 장치(30)는 일영역에 마련된 열화상 카메라(31)를 포함할 수 있다. 이에 따라, 수집 장치(30)에서 획득되는 작물 이미지는 열화상 카메라(31)를 이용한 촬영에 의해 생성되는 이미지로서, 열화상 이미지(열화상 작물 이미지)를 의미할 수 있다. 열화상 카메라(31)는 영상 센서, 이미지 센서, 영상 촬영 장치 등으로 달리 지칭될 수 있다.
수집 장치(30)는 제어부(15)의 제어에 의해 일예로 온실 내부를 이동하면서 복수개의 작물 배드(20)에서 재배되는 작물들 중 기 선정된 대상 작물 각각을 촬영하고, 촬영에 의해 생성되는 작물 이미지를 본 장치(10)로 제공하는 장치일 수 있다. 수집 장치(30)는 복수개의 작물 배드(20) 각각에 대해 이동하면서 대상 작물을 촬영하여 대상 작물의 작물 이미지를 획득하여 본 장치(10)로 제공할 수 있다.
수집 장치(30)는 일예로 도 2에 도시된 것과 같은 형태의 모바일 로봇으로 구현될 수 있다. 즉, 수집 장치(30)는 본 발명에 의해 제공되는 신규한 모바일 로봇일 수 있으며, 이에 따라 수집 장치(30)는 모바일 로봇 등으로 달리 지칭될 수 있다. 수집 장치(30)에 대한 구체적인 설명은 후술하여 자세히 설명하기로 한다.
이하 본 장치(10)에 대한 보다 구체적인 설명은 다음과 같다. 또한, 이하에서 수집 장치(30)를 설명함에 있어서, 일예로 도 2의 도면을 기준으로 2시-8시 방향을 전후방향, 10시-4시 방향을 좌우방향, 12시-6시 방향을 상하방향이라 하기로 한다. 다만, 이러한 방향 설정은 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시일 뿐, 이에만 한정되는 것은 아니다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 장치(10)는 온도 모니터링부(11), 온도 조절부(12), 데이터 도출부(13), 데이터베이스부(14) 및 제어부(15)를 포함할 수 있다.
온도 모니터링부(11)는, 수집 장치(30)에서 증산량 측정 대상이 되는 대상 작물을 촬영함으로써 획득된 작물 이미지(i)에 기반하여, 상기 작물 이미지(i) 내 대상 작물(t)과 기준물체(32)(32a, 32b) 각각의 온도를 측정할 수 있다(step3).
이때, step3을 수행하기 이전에, 먼저 제어부(15)는 복수개의 작물 배드(20)(21, 22, …)에서 재배되는 작물들(복수의 작물) 중 증산량 측정 대상이 되는 대상 작물을 선정할 수 있다.
여기서, 대상 작물은 증산량을 측정하고자 하는 대상을 의미하는 것으로서, 복수개의 작물 배드(20)에서 재배되는 작물들 중 어느 한 작물일 수 있다. 이때, 대상 작물의 선정시, 제어부(15)는 일예로 사용자가 사용자 단말(미도시)을 통해 복수의 작물 중 어느 한 작물을 미리 선택한 경우, 사용자에 의해 선택된 어느 한 작물을 대상 작물로 선정할 수 있다. 다만, 이에만 한정되는 것은 아니고, 다른 예로, 제어부(15)는 복수개의 작물 배드(20)에서 재배되는 작물들 중 랜덤으로 자동 선택된 어느 한 작물을 대상 작물로 선정할 수도 있다.
제어부(15)는 어느 한 작물이 선정된 이후, 선정된 어느 한 작물에 대하여 증산량 관련 데이터의 수집 과정을 수행할 수 있고, 증산량 관련 데이터의 수집 과정의 수행에 의해 상기 선정된 어느 한 작물에 대한 증산량 측정(예측)이 완료되고 나면, 이후 복수개의 작물 배드(20)에서 재배되는 작물들 중 상기 선정된 어느 한 작물을 제외한 나머지 작물들 중에서 어느 한 작물을 재선정하고, 재선정된 어느 한 작물에 대하여 증산량 관련 데이터의 수집 과정을 수행할 수 있다. 이러한 어느 한 작물의 재선정 과정 및 재선정된 어느 한 작물에 대한 증산량 관련 데이터의 수집 과정은 복수개의 작물 배드(20)에서 재배되는 작물들 각각에 대하여 모두 이루어질 때까지 반복 수행될 수 있다. 즉, 본 발명에서 증산량 관련 데이터의 수집 과정은 복수개의 작물 배드(20)에서 재배되는 모든 작물들 각각에 대해 이루어질 수 있다. 여기서, 증산량 관련 데이터의 수집 과정은 일예로 도 2 내지 도 4에 도시된 단계1(step1) 내지 단계7(step7)의 과정을 의미할 수 있다.
제어부(15)는 대상 작물의 선정이 완료되고 나면, 이후 선정된 대상 작물을 촬영하고자 하는 작물로 인식하여, 수집 장치(30)를 선정된 대상 작물의 위치로 이동시키는 제어를 수행할 수 있다(step1). 즉, step1에서 제어부(15)는, 복수개의 작물 배드(20) 중 선정된 대상 작물이 재배되고 있는 어느 한 작물 배드(일예로, 제1 작물 배드(21))의 주변에 수집 장치(30)가 위치할 수 있도록, 상기 어느 한 작물 배드 상에서의 대상 작물의 재배 위치로 접근하도록 수집 장치(30)를 이동시킬 수 있다(즉, 수집 장치의 이동을 제어할 수 있다).
step1에서 제어부(15)는 일예로, 수집 장치(30)의 이동을 제어할 때, 수집 장치(30)에 마련된 기준물체(32)가 어느 한 작물 배드 상에 위치한 대상 작물(t)과 서로 이웃한 위치에 위치할 수 있도록, 수집 장치(30)를 이동시킬 수 있다. step1의 과정을 수행한 결과, 일예로 수집 장치(30)는 도 2에 도시된 것과 같은 상태가 될 수 있다.
기준물체(32)가 대상 작물(t)과 서로 이웃하게 위치할 수 있도록 수집 장치(30)를 이동시키고 나면(즉, step1의 수행이 완료되면), 이후 제어부(15)는 기준물체(32) 내 제1 기준물체(32a)와 제2 기준물체(32b) 중 제2 기준물체(32b)의 표면에 물이 덮일 수 있도록, 수집 장치(30) 내 물 분사 부재(39)를 on으로 제어할 수 있다(step2). 즉, step2에서 제어부(15)는 물 분사 부재(39)를 on 으로 제어함으로써, 제2 기준물체(32b)의 표면을 향해 물이 분사되도록 하여 제2 기준물체(32b)의 표면이 물로 덮이도록 할 수 있다.
물 분사에 의해 제2 기준물체(32b)의 표면이 물로 덮이고 나면(즉, step2의 수행이 완료되면), 이후 제어부(15)는 수집 장치(30)가 열화상 카메라(31)로 대상 작물(t)을 촬영하여 대상 작물(t)에 대한 작물 이미지(i)를 획득하도록, 수집 장치(30)의 작동을 제어할 수 있다. 이에 따르면, 온도 모니터링부(11)는 수집 장치(30)가 대상 작물(t)을 촬영함에 따라 획득되는 작물 이미지(i)를 수집 장치(30)로부터 수신할 수 있고, 수신된 작물 이미지(i) 내 대상 작물(t)과 기준물체(32) 각각의 온도를 측정할 수 있다(step3).
이때, 본 장치(10)가 수집 장치(30)로부터 수신(획득)하는 작물 이미지(i)는, 수집 장치(30)의 일영역에 마련된 열화상 카메라(31)를 이용해 촬영함으로써 획득되는 열화상 작물 이미지일 수 있다.
또한, 제어부(15)는, 열화상 카메라(31)가 작물 이미지(i)를 촬영(획득)함에 있어서, 대상 작물(t)과 기준물체(32)(32a, 32b)가 하나의 이미지 내에 포함된 형태의 작물 이미지(i)를 촬영(획득)하도록, 수집 장치(30)의 작동을 제어할 수 있다. 이에 따르면, 열화상 카메라(31)를 통해 획득된 작물 이미지(i) 내에는 일예로 도 3에 도시된 것과 같이, 대상 작물(t)과 기준물체(32)(32a, 32b)가 포함되어 있을 수 있다.
여기서, 기준물체(32)(32a, 32b)는, 대상 작물(t)의 증산량을 측정함에 있어서, 대상 작물(t)과의 열(온도) 비교를 위해 마련되는, 열 비교의 기준이 되는 기준물체(reference object)를 의미할 수 있다.
기준물체(32)(32a, 32b)는, 대상 작물(t)의 잎을 모사하여 제작된 잎을 의미할 수 있고, 특히나 대상 작물(t)의 잎의 구성성분(즉, 수분량), 모양 및 색깔을 모사하여 제작된 잎(모사 잎)을 의미할 수 있다. 기준물체(32)(32a, 32b)는, 건조된 잎(dry leaf)에 대응되는 제1 기준물체(32a), 및 표면에 물이 덮인 잎(wet leaf)에 대응되는 제2 기준물체(32b)를 포함할 수 있다. 본 발명에서 고려되는 제2 기준물체(32b)는, 일예로 건조된 잎에 대하여, 수집 장치(30) 내 물 분사 부재(39)를 이용해 건조된 잎의 표면에 물을 분사함으로써 마련되는 잎(즉, 표면이 물로 덮인 모사 잎)을 의미할 수 있다.
step3에서 온도 모니터링부(11)는, 수신된 작물 이미지(i) 내에 포함되어 있는 대상 작물(t), 제1 기준물체(32a) 및 제2 기준물체(32b) 각각의 온도를 측정할 수 있다. 온도 모니터링부(11)는 작물 이미지(i)가 열화상 작물 이미지임에 따라, 작물 이미지(i)를 토대로, 작물 이미지(i) 내에 포함되어 있는 대상 작물(t), 제1 기준물체(32a) 및 제2 기준물체(32b) 각각의 온도의 측정(식별, 판단)이 가능할 수 있다. 도 3에는 일예로 작물 이미지(i) 내에 포함되어 있는 대상 작물(t), 제1 기준물체(32a) 및 제2 기준물체(32b)의 온도가, 각각 20도, 15도 및 15도로 측정되었음을 확인할 수 있다. 이때, 온도 모니터링부(11)가 측정하는 온도는 대상 작물(t), 제1 기준물체(32a) 및 제2 기준물체(32b) 각각의 잎의 온도를 의미하는 것으로서, 엽온(식물체의 입의 온도) 등으로 달리 지칭될 수 있다.
step3의 수행이 완료되면, 이후 온도 조절부(12)는 온도 모니터링부(11)에서 측정된 온도(즉, 대상 작물, 제1 기준물체 및 제2 기준물체 각각의 측정 온도)를 고려하여, 대상 작물(t)과 기준물체(32)가 서로 동일한 온도를 가지도록 기준물체(32)에 대한 온도 조절을 수행할 수 있다(step4). 이때, step4에서 온도 조절부(12)는 기준물체(32) 내 제1 기준물체(32a)와 제2 기준물체(32b) 각각에 대하여 온도 조절을 수행할 수 있다.
온도 조절부(12)는 대상 작물(t)과 기준물체(32)가 서로 동일한 온도가 아니면, 서로 동일한 온도를 가지도록 기준물체(32)에 대한 온도 조절을 수행할 수 있다. 만약, 온도 조절부(12)는 대상 작물(t)과 기준물체(32)가 서로 동일한 온도이면, 기준물체(32)에 대한 온도 조절의 수행 과정을 생략할 수 있다.
특히나, 온도 조절부(12)는 기준물체(32)에 포함된 제1 기준물체(32a)와 제2 기준물체(32b) 각각에 대하여, 제1 기준물체(32a)와 제2 기준물체(32b) 각각이 모두 대상 작물(t)과 동일한 온도를 가지도록, 제1 기준물체(32a)와 제2 기준물체(32b) 각각에 대하여 온도 조절을 수행할 수 있다.
step4에서 온도 조절부(12)는 수집 장치(30)에 마련된 가열부재(34)와 냉각부재(35) 각각의 on/off 작동을 제어함으로써, 기준물체(32)(32a, 32b)에 대한 온도 조절을 수행할 수 있다. 즉, 온도 조절부(12)는 가열부재(34)와 냉각부재(35)의 on/off 를 제어함으로써 기준물체(32)를 가열 또는 냉각시킬 수 있고, 이를 통해 기준물체(32)가 대상 작물(t)과 동일한 온도를 가지도록 제어할 수 있다.
구체적으로, 온도 조절부(12)는, 온도 모니터링부(11)에서 측정된 온도를 고려하여, 기준물체(32)(32a, 32b)의 온도가 대상 작물(t)의 온도보다 낮은 경우, 수집 장치(30)의 일영역에 마련된 가열부재(34)를 on 시킴으로써 기준물체(32)(32a, 32b)의 온도가 높아지도록 조절(제어)할 수 있다.
이때, 온도 조절부(12)는 대상 작물(t)보다 온도가 낮은 기준물체(32)가, 대상 작물(t)의 온도와 동일한 온도를 가질 때까지 가열부재(34)를 on 시킬 수 있으며, 이후 가열부재(34)의 on 작동에 의해 기준물체(32)가 대상 작물(t)과 동일한 온도를 가지는 것으로 측정되면 가열부재(34)를 off 시킬 수 있다. 여기서, 가열부재(34)의 on에 의한 기준물체(32)의 온도 상승 변화의 확인(즉, 온도 상승에 의해 기준물체(32)가 대상 작물의 온도와 동일한 온도를 가지게 되는 시점에 대한 판단/측정)은, 온도 모니터링부(11)가 수집 장치(30)로부터 작물 이미지(i)를 실시간으로 수신하고, 실시간으로 수신되는 작물 이미지(i)로 해당 작물 이미지(i) 내 기준물체(32)의 온도를 측정(확인)함으로써 이루어질 수 있다.
반면, 온도 조절부(12)는, 온도 모니터링부(11)에서 측정된 온도를 고려하여, 기준물체(32)(32a, 32b)의 온도가 대상 작물(t)의 온도보다 높은 경우, 수집 장치(30)의 일영역에 마련된 냉각부재(35)를 on시킴으로써 기준물체(32)(32a, 32b)의 온도가 낮아지도록 조절(제어)할 수 있다.
이때, 온도 조절부(12)는 대상 작물(t)보다 온도가 높은 기준물체(32)가, 대상 작물(t)의 온도와 동일한 온도를 가질 때까지 냉각부재(35)를 on 시킬 수 있으며, 이후 냉각부재(35)의 on 작동에 의해 기준물체(32)가 대상 작물(t)과 동일한 온도를 가지는 것으로 측정되면 냉각부재(35)를 off 시킬 수 있다. 여기서, 냉각부재(35)의 on에 의한 기준물체(32)의 온도 하강 변화의 확인(즉, 온도 하강에 의해 기준물체(32)가 대상 작물의 온도와 동일한 온도를 가지게 되는 시점에 대한 판단/측정)은, 온도 모니터링부(11)가 수집 장치(30)로부터 작물 이미지(i)를 실시간으로 수신하고, 실시간으로 수신되는 작물 이미지(i)로 해당 작물 이미지(i) 내 기준물체(32)의 온도를 측정(확인)함으로써 이루어질 수 있다.
이때, 기준물체(32)의 온도 조절을 위해 마련되는 가열부재(34)와 냉각부재(35)는 수집 장치(30) 내에서 일예로 도 5 및 도 6에 도시된 것과 같은 구조(형상, 형태)로 마련될 수 있는데, 이에 대한 구체적인 설명은 후술하여 보다 자세히 설명하기로 한다.
step4에서 온도 조절부(12)는, 가열부재(34)와 냉각부재(35)의 on/off를 제어함에 따라 기준물체(32) 내 제1 기준물체(32a)와 제2 기준물체(32b)가 모두 대상 작물(t)과 동일한 온도를 가지는 것으로 측정되면(달리 말해, 온도 조절부(12)에서 기준물체(32)의 온도가 대상 작물(t)의 온도와 동일한 온도를 가지도록 하는 온도 조절의 수행이 완료되고 나면), 이후 온도 조절부(12)는 가열부재(34)와 냉각부재(35)를 모두 off 상태로 제어할 수 있다(step5).
이때, step5에서 데이터 도출부(13)는, 기준물체(32)가 대상 작물(t)과 동일 온도를 가지도록 하는 온도 조절의 수행이 완료됨에 따라 가열부재(34)와 냉각부재(35)가 모두 off 상태로 제어된 시점을 기준으로, 상기 시점으로부터 일정 시간 동안의 대상 작물(t)과 기준물체(32)의 열 변화(즉, 일정 시간 동안에 대하여 시간이 지남에 따른 열 변화)를 온도 모니터링부(11)를 통해 확인(모니터링, 관찰)할 수 있다.
여기서, 일정 시간은 미리 설정된 시간을 의미하는 것으로서 예시적으로 15분, 30분, 1시간 등일 수 있다. 이러한 일정 시간은 일예로 본 장치(10)를 이용하는 사용자(재배사) 또는 본 장치(10)를 관리하는 관리자(미도시)에 다양한 값으로 설정 및 변경될 수 있다.
step5에서 데이터 도출부(13)는, 온도 조절부(12)에 의해 온도 조절의 수행이 완료된 이후, 가열부재(34)와 냉각부재(35)가 off 상태로 제어된 시점으로부터 일정 시간 동안 수집 장치(30)로부터 수신되는 작물 이미지(i)를 실시간으로 모니터링하여 대상 작물(t), 제1 기준물체(32a) 및 제2 기준물체(32b) 각각의 열 변화(온도 변화)를 확인할 수 있다.
step5에서 본 장치(10)는 일정 시간 동안에 수집 장치(30)로부터 작물 이미지(i)를 실시간으로 수신할 수 있는데, 이때 데이터 도출부(13)는 일정 시간 동안에 수집 장치(30)로부터 수신되는 실시간 작물 이미지(i) 중 기 설정된 촬영시간 간격마다 촬영된 복수의 촬영 작물 이미지를 데이터베이스부(14)에 저장할 수 있다. 여기서, 기 설정된 촬영시간 간격은 예시적으로 3분, 5분 등일 수 있으며, 이러한 촬영시간 간격의 구체적인 수치 값은 본 장치(10)를 이용하는 사용자(재배사) 또는 본 장치(10)를 관리하는 관리자에 의해 다양하게 설정 및 변경될 수 있다.
또한, step5에서 데이터 도출부(13)는 일정 시간이 경과된 시점(즉, 가열부재와 냉각부재가 off 상태로 제어된 시점으로부터 일정 시간이 지난 시점)에서의 대상 작물(t), 제1 기준물체(32a) 및 제2 기준물체(32b) 각각의 온도를 확인할 수 있다.
이후, 데이터 도출부(13)는 step5에서 확인된 열 변화를 기반으로, 대상 작물(t)과 기준물체(32)의 열 변화량을 도출할 수 있다(step6). 또한, step6에서 데이터 도출부(13)는, 온도 조절부(12)에서 온도 조절의 수행이 완료된 이후, 일정 시간 동안의 대상 작물(t)과 기준물체(32)의 열 변화량을 도출하고, 상기 도출된 열 변화량을 이용하여 기공 전도도(Stomata conductivity)를 계산함으로써 상기 대상 작물(t)의 증산량(Transpiration)을 예측할 수 있다.
이때, 도 3 및 도 4를 참조하면, 예시적으로, 대상 작물(t), 제1 기준물체(32a), 및 제2 기준물체(32b) 각각의 온도가, 일정 시간이 경과되기 이전에는 모두 20도로 측정(확인)되었던 반면, 일정 시간이 경과된 후에는 각각 21도, 25도, 19도로 측정(확인)되었다고 하자. 이러한 경우, step6에서 데이터 도출부(13)는 일정 시간 동안의 대상 작물(t)의 열 변화량은 +1도, 일정 시간 동안의 제1 기준물체(32a)의 열 변화량은 +5도, 일정 시간 동안의 제2 기준물체(32b)의 열 변화량은 -1도인 것으로 도출할 수 있다.
또한, 데이터 도출부(13)는 도출된 열 변화량 또는 일정 시간이 경과된 이후에 측정된 대상 작물(t)과 기준물체(32) 각각의 온도 정보를 토대로, 일정 시간이 경과된 후의 대상 작물(t)과 기준물체(32) 간의 온도 차이를 도출할 수 있다. 일예로, 데이터 도출부(13)는 일정 시간이 경과된 후에 대상 작물(t)과 제1 기준물체(32a) 간의 온도 차이가 +4도이고, 일정 시간의 경과된 후에 대상 작물(t)과 제2 기준물체(32b) 간의 온도 차이가 -2도인 것으로 도출할 수 있다.
이후, 데이터 도출부(13)는 도출된 열 변화량 및 도출된 온도 차이 정보를 이용하여 기공 전도도(Stomata conductivity)를 계산함으로써 대상 작물(t)의 증산량을 예측할 수 있다. 여기서, 기공 전도도는 stomatal conductance, gs 등으로 달리 표현될 수 있다.
데이터 도출부(13)는, 일정 시간이 경과된 이후에 측정된 대상 작물(t), 제1 기준물체(32a) 및 제2 기준물체(32b) 각각의 온도 정보 간의 관계를 통해 기공 전도도를 계산함으로써, 계산된 기공 전도도를 이용해 대상 작물(t)의 증산량을 예측할 수 있다. 구체적으로, 데이터 도출부(13)는 일예로 일정 시간의 경과 후에 측정된 대상 작물(t), 제1 기준물체(32a) 및 제2 기준물체(32b) 각각의 온도를 기반으로, 아래의 수학식 1을 이용해 작물 수분 스트레스 지수(crop water stress index, CWSI)를 산출하고, 산출된 CWSI 값을 이용해 기공 전도도를 계산할 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112022129882817-pat00001
여기서, Ts는 증산량을 측정하고자 하는 잎의 온도를 의미하는 것으로서, 특히나 일정 시간이 경과된 후에 측정된 대상 작물(t)의 잎의 온도를 의미할 수 있다. Tdry는 증산을 하지 않는 건조한 잎의 온도를 의미하는 것으로서, 특히나 일정 시간이 경과된 후에 측정된 제1 기준물체(32a)의 잎의 온도를 의미할 수 있다. Twet는 증산을 100% 한다고 가정하는 표면에 물로 덮인 잎의 온도를 의미하는 것으로서, 특히나 일정 시간이 경과된 후에 측정된 제2 기준물체(32b)의 잎의 온도를 의미할 수 있다.
데이터 도출부(13)는 상술한 수학식 1을 기반으로 산출된 CWSI 값을 이용해 기공 전도도를 계산할 수 있다.
이때, 일예로 상술한 수학식 1은 종래에 Jones(1992)에 의해 제안된 CWSI 산출 식으로서, 엽온과 최대/최소 기준 엽온(Tdry, Twet)을 사용하여 CWSI를 산출하는 식을 의미할 수 있다. 이 방법은 Jones(1992)가 제안한 등온 복사 개념을 내포하고 있고 엽온과 기준 엽온을 알면 CWIS 를 산출할 수 있게 된다. 이에 따르면, 본 발명에서는 일예로 데이터 도출부(13)가 기공 전도도를 계산하기 위해 CWSI를 산출할 때, Jones (1992)가 제안한 상술한 수학식 1의 방정식을 사용하여 CWSI 를 산출할 수 있다.
CWIS 산출 방법에 대한 설명은 일예로 문헌 [Jones, H. (1992). Plants and microclimate 2nd edn. Cam-bridge University Press, Cambridge, UK.] 및 [Maes, W. H., & Steppe, K. (2012). Estimating evapotranspiration and drought stress with ground-based thermal remote sensing in agriculture: A review. Journal of Experimental Botany, 63, 6950-709.] 등을 참조하여 보다 쉽게 이해될 수 있으며, 이하 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
또한, 기공 전도도를 계산하는 방법으로는 종래에 다양한 방법들이 존재하는데, 종래에는 일예로 CWSI와 기공 전도도(gs) 간에 상관관계가 음의 선형 상관관계를 가짐이 확인된 바 있다. 일예로 종래에는 CWSI가 0에 가까워질수록 엽온은 감소하고 gs는 증가하며, 반대로 CWSI가 1에 가까워질수록 엽온은 증가하고 gs는 감소함이 증명된 바 있다. 이에, 두 변수(즉, CWSI와 기공 전도도)의 관계는 수치식(수식)으로 표현 가능하다 할 것이므로, 본 발명은 CWSI를 통한 gs 의 산출 적용 및 산출된 gs 를 이용함으로써 작물의 광합성량 및 증산도(증발산량) 추정 등을 수행할 수 있고, 산출된 기공 전도도를 다양한 농학적 이해에 사용할 수 있다.
즉, 대상 작물(t), 제1 기준물체(32a) 및 제2 기준물체(32b) 각각의 온도(잎의 온도) 측정 값을 알기만 하면, 이후 이를 토대로 CWSI 값, 기공 전도도 값, 및 대상 작물(t)의 증산량 예측(추정) 값을 도출하는 방법은 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자가 종래의 공지된 기술들을 토대로 쉽게 도출(계산) 가능하다 할 것이다. 이에, 본 발명에서는 CWSI 값, 기공 전도도 값, 및 대상 작물(t)의 증산량 예측(추정) 값 각각을 도출하는 방법(즉, 각 값들의 도출을 위한 구체적인 식 등) 자체에 대한 설명보다는, 이들 도출된 값들(즉, CWSI 값, 기공 전도도 값, 대상 작물의 증산량 예측 값)이 본 장치(10)에 적용되는 예를 중심으로 설명한다.
다시 말해, 본 발명에서는 상술한 값들(즉, CWSI 값, 기공 전도도 값, 대상 작물의 증산량 예측 값)을 도출하는 방법에 대해 구체적으로 설명하기 보다는, 본 발명이 열화상 작물 이미지를 이용해 다량의 작물들 각각의 증산량을 예측하는 데에 있어서 증산량 예측시 필요한 증산량 관련 데이터(일예로, 증산량 예측시 필수적으로 필요한 변수 값인 대상 작물(t), 제1 기준물체(32a) 및 제2 기준물체(32b) 각각의 온도 측정 값(즉, Ts, Tdry, Twet), 열화상 작물 이미지 등)를 보다 쉽고 빠르게 획득(수집)할 수 있도록 하는 방법(기술) 위주로 설명한다.
step6에서 데이터 도출부(13)는, step6을 수행함으로써 도출된 열 변화량, 계산된 기공 전도도, 예측된 대상 작물(t)의 증산량, 및 일정 시간 동안에 수집 장치(30)로부터 수신한 대상 작물(t)에 대한 복수의 작물 이미지(즉, 앞서 설명한 중 기 설정된 촬영시간 간격마다 촬영된 복수의 촬영 작물 이미지)를, 대상 작물(t)의 증산량 측정을 위한 증산량 관련 데이터로서 수집하여 데이터베이스부(14)에 저장(즉, 특히 대상 작물(t)과 연계시켜 저장)하고 관리할 수 있다.
step6의 수행이 완료되면, 이후 제어부(15)는 복수개의 작물 배드(20)에서 재배되는 작물들 중 상술한 대상 작물(t) 이외의 다른 어느 한 작물을 다음 대상 작물로 선정하고, 선정된 다음 대상 작물이 재배되고 있는 어느 한 작물 배드의 주변에 수집 장치(30)가 위치할 수 있도록, 상기 선정된 다음 대상 작물의 재배 위치로 접근하도록 수집 장치(30)를 이동시키는 step1 과정을 수행할 수 있다(step7).
즉, step7에서 제어부(15)는 대상 작물(t)에 대한 증산량 예측 및 데이터베이스부(14)에 대한 대상 작물(t)의 증산량 관련 데이터의 저장이 완료되고 나면, 이후 상술한 대상 작물(t) 다음으로 증산량 측정을 수행할 다음 대상 작물을 선정하고, 선정된 다음 대상 작물을 대상으로 상술한 step1 내지 step7의 과정을 수행할 수 있다(step7).
제어부(15)는 복수개의 작물 배드(20)에서 재배되는 모든 작물들 각각에 대하여, 각 작물들에 대한 증산량 관련 데이터가 데이터베이스부(14)에 저장될 때까지 상술한 step1 내지 step7의 과정을 반복 수행할 수 있으며, 이를 통해 다량의 데이터(복수개의 작물 배드(20)에서 재배되는 복수의 작물 각각에 대한 다량의 증산량 관련 데이터)를 빠르고 쉽게 수집할 수 있다.
제어부(15)는 본 장치(10) 내 각 부의 작동을 제어할 수 있으며, 뿐만 아니라 수집 장치(30)의 작동을 제어할 수 있다.
통상, 작물이 스트레스를 받게 되면, 스트레스에 민감하게 반응하는 기공 개폐에 의해 광합성과 증산에 영향을 미치는 CO2와 H2O 기체 교환에 영향을 주게 되고, 이는 잎 표면 에너지 밸런스 및 작물 생장, 수량에 영향을 미치게 된다. 따라서 기공이 기체를 교환하는 양인 기공 전도도(gs)를 적시에 용이하게 관측할 수 있다면, 작물의 현장 이해 및 예측에 유용할 것이다. 그러나 종래 기술로는 gs를 연속적으로 관측하기에 어려움이 있다.
gs와 밀접한 관련이 있는 작물 지수 중 하나로 1980년대 수분 스트레스를 표현하기 위해 개발된 Crop Water Stress Index (CWSI)는 기공의 개폐에 따른 엽온 변화에 기반한다. gs와 CWSI는 엽온과 관계 있으므로, 이에 본 발명(즉, 본 시스템(1) 및 본 장치(10))는 관측한 엽온(즉, 잎의 온도)을 통해 산출한 CWSI로 gs를 추정할 수 있을 것이라는 가정에 따라, 복수개의 작물 배드(20)에서 재배되는 작물들 각각에 대한 엽온(특히, 대상 작물(t), 제1 기준물체(32a), 제2 기준물체(32b) 각각의 온도) 정보를 대량(다량)으로 보다 쉽고 빠르게 측정(관측, 수집)할 수 있도록 하는 기술에 대하여 제안한다.
다시 말해, 작물이 기공에서 기체 교환을 하는 양을 나타내는 기공전도도(stomatal conductance, gs)는 각종 스트레스에 대해 민감하게 반응하여 증산과 광합성에 영향을 미치고 이는 작물의 생육 발달 및 생리적 스트레스 추정을 가능케 한다. 작물의 스트레스는 생물적/비생물적 스트레스를 모두 포함하고 있으며 이러한 스트레스는 식물이 생장이나 잠재 수량에 영향을 미친다. 기공에서 대기와 식물 간의 기체 교환이 활발할수록 작물의 광합성량은 증가하는 특성이 있다.
또한, gs는 작물의 증발산(증산량) 추정에도 사용될 수 있다. 작물의 효율적인 관수가 매우 중요한 이스라엘과 같은 지역에서는 작물의 증발산량을 추정하는 것이 매우 중요하다. 작물의 증발산량을 추정함으로써 작물 혹은 포장에서 필요로 하는 물의 양을 알고 효과적인 관수에 사용할 수 있다. gs는 또한 작물의 생물학적 비생물학적 스트레스를 반영하는 지표로서 중요하다 할 수 있다.
이처럼 gs를 이해하는 것은 기본적인 작물 생육에 있어 중요하고 농학에서 작물의 생산량을 이해하는데도 중요하다 할 수 있고, 더 나아가 작물의 광합성, 증발산, 작물 생육 모니터링 등을 예측하는 각종 모델에서 gs는 매우 중요한 입력 변수라 할 수 있다.
작물의 증산량의 측정(예측)은 기공 전도도(Stomata conductivity)를 계산함으로써 계산된 기공 전도도를 토대로 측정될 수 있다. 즉, 증산량(증산 정도)의 측정은 기공 전도도(Stomata conductivity)의 계산을 통해 측정될 수 있는데, 본 장치(10)는 [작물이 증산을 하면 → 기공을 통해 수분이 증발되고 → 기화에 쓰이는 에너지를 잎에서 뺏게 되고 → 이로 인해 잎의 온도가 내려가게 되며, → 내려간 온도량(즉, 잎의 온도 변화량, 열 변화량)이 증산 정도에 비례하는 특성]이 있음을 고려하여, 도출된 잎의 온도 변화량(열 변화량)을 토대로 대상 작물(t)의 증산량을 예측할 수 있다.
작물의 증산량을 관찰할 수 있으면 효과적으로 환경을 제어하여 재배할 수 있다. 비접촉 센서인 열화상 카메라로 작물을 촬영하면 증산량을 예측할 수 있는데, 이때 필요한 것은 열 비교를 위한 기준물체(reference object)라 할 수 있다. 열 비교를 위한 기준물체는 크게 건조된 잎(dry leaf)과 물이 젖은 잎(wet leaf)로 구분될 수 있다. 그런데, 열 비교를 위해서는 기준물체(즉, 건조된 잎과 물이 젖은 잎)을 측정할 작물(즉, 증산량 측정을 하고자 하는 작물)의 옆에 두어야 하는데, 종래에는 이러한 과정이 사용자에 의해 수작업으로 이루어지는 등 시간이 오래 걸리고 비효율적인 측면이 있었다.
또한, 증산량 예측(측정, 관찰)을 위한 이러한 기술은 잘 알려져 있지만, 종래에 증산량 예측을 위한 다량의 데이터를 모으기 위해서는 측정할 작물마다 기준물체가 존재(즉, 측정할 작물의 종류마다 그에 맞는 기준물체가 존재)해야 한다는 단점을 가지게 된다. 즉, 종래에는 다량의 데이터를 모으기 위해 측정할 작물마다 각기 다른 기준물체를 준비해 두어야 했기 때문에, 이들 기준물체를 마련하는 데에 어려움이 있었다.
이에 본 발명은, i) 실제 작물이 배치되어 있는 작물 배드 상에 기준물체를 배치시키는 것이 아닌, 이동 가능하게 마련되는 수집 장치(30)의 일영역에 배치시켜 두되, 특히나 ii) 수집 장치(30)에 배치시켜 두는 기준물체로서, 종래와 같이 측정할 작물마다 기준물체를 준비시켜 둘 필요 없이, 본 장치(10)에 의해 작물의 잎을 모사하여 기 제작된 단일한 기준물체(32)(즉, 1개의 제1 기준물체(32a)와 1개의 제2 기준물체(32b))를 수집 장치(30)의 일영역애 배치시켜 두며, 이후 이동 가능하게 마련된 수집 장치(30)에 배치된 기준물체(32)와 열화상 카메라(31)를 이용함으로써, 다양한 종류의 작물들에 대한 다량(대량)의 증산량 관련 데이터를 쉽고 빠르게 획득(수집)할 수 있도록 하는 기술(즉, 본 시스템(1) 및 본 장치(10))에 대하여 제안한다.
본 발명에서 고려되는 작물(즉, 대상 작물)은, 앞서 말한 바와 같이 엽경채, 과채, 잎을 가지는 모든 식물 등이 고려될 수 있다. 대상 작물은 일예로 목표 작물 등의 용어로 달리 지칭될 수 있다.
또한, 수집 장치(30)를 통해 획득(수신, 수집)되는 작물 이미지(i)는, 열화상 카메라(31)에 의해 획득되는 열화상 이미지(열화상 작물 이미지)일 수 있다. 본 장치(10) 내 제어부(15)는, 수집 장치(30)를 통해 획득되는 작물 이미지(i) 내에, 증산량 측정을 목표로 하는 대상 작물(t)의 잎과 기준물체(32)인 제1 기준물체(32a) 및 제2 기준물체(32b)가 모두 한 작물 이미지 내에 포함될 수 있도록 수집 장치(30)의 작동을 제어할 수 있다. 즉, 제어부(15)는 수집 장치(30)가 대상 작물(t)의 잎과 기준물체(32)인 제1 기준물체(32a) 및 제2 기준물체(32b)가 모두 한 이미지 내에 포함되어 있는 작물 이미지(i)를 획득하도록, 수집 장치(30)의 작동을 제어할 수 있다.
본 시스템(1)에서 고려되는 수집 장치(30)는 모바일 로봇으로서, 복수개의 작물 배드(20)의 배드 사이를 지나다니면서(이동하면서) 열화상 카메라(31)로 대상 작물(t)을 촬영하여 작물 이미지(i)를 획득할 수 있다.
또한, 수집 장치(30)에는 일영역에 기준물체(32)(32a, 32b)가 배치될 수 있다. 여기서, 본 발명에서 고려되는 기준물체(32)(32a, 32b)는 작물의 잎의 구성성분(수분량), 모양, 색깔을 모사하여 기 제작된 것일 수 있다. 또한, 수집 장치(30)에는 일영역에 기준물체(32) 중 제2 기준물체(32b)의 표면을 물로 적시기 위해 물을 분사하는 물 분사 부재(39)가 배치될 수 있다.
또한, 수집 장치(30)에는 일영역에 기준물체(32)에 대한 가열 및 냉각을 위한 가열부재(34)와 냉각부재(35)가 배치될 수 있다. 수집 장치(30)의 구체적인 구조는 후술하여 보다 자세히 설명하기로 한다.
종래에 일예로 열화상 카메라로 증산량을 측정하는 방법(즉, 기존의 증산량 측정 방식)으로는, 사용자가 측정하고자 하는 대상 작물의 주변에 기준물체를 가까이 위치시킨 다음 이후 열화상 카메라로 직접 촬영함으로써 증산량을 측정하는 방법이 있었는데, 이는 측정하고자 하는 대상 작물에 항상 기준물체가 존재해야 하고 사용자가 수작업으로 기준물체를 대상 작물의 주변에 일일이 위치시켜야 했기 때문에, 대상 작물을 촬영한 열화상 이미지 등의 증산량 관련 데이터를 다량으로 수집하는 데에 불가능한 구조였다. 즉, 기존의 증산량 측정 방식은 다량의 증산량 관련 데이터를 수집하는 데에 있어서, 시간이 오래걸리고 사용자의 수고로움 등이 존재하는 단점이 있었다. 이에, 본 발명은 본 시스템(1)을 제공함으로써, 이러한 기존의 증산량 측정 방식이 갖는 문제점을 효과적으로 해소하여, 다량의 증산량 관련 데이터를 빠르고 쉽게 수집 가능할 수 있다.
일예로, 기준물체(32)를 작물 배드에 마련할 경우, 복수개의 작물 배드(20) 각각마다(즉, 모든 배드마다) 기준물체를 두어야 하기 때문에, 이러한 방식을 통해서는 사실상 수집 장치(30)가 복수개의 작물 배드(20)에 대해 돌아다니면서 데이터를 측정하는 것이 불가능하다 할 수 있다. 이러한 문제를 해소하고자, 본 시스템(1)은 기준물체(32)(32a, 32b)를 모바일 로봇인 수집 장치(30)에 달아서 이동시키면서 보다 많은 데이터(증산량 관련 데이터)를 쉽고 빠르게 측정 및 수집하는 것을 목표로 할 수 있다.
본 시스템(1)은 다음과 같은 방식으로 동작할 수 있다. 제어부(15)는 수집 장치(30)를 측정하고자 하는 작물(대상 작물, t)의 위치로 이동(step1)시킬 수 있다. 이때, 대상 작물(t)에 대한 보다 정확한 증산량 측정을 위해서는, 기준물체(32)를 대상 작물(t)의 근처에 배치(즉, 대상 작물과 서로 이웃하도록 배치)시키면서, 서로 이웃하게 배치된 대상 작물(t)과 기준물체(32)가 서로 동일한 태양 에너지(광량), 온도, 습도 등의 환경에 놓이도록 해야 할 필요가 있다. 이에, step1에서 제어부(15)는 수집 장치(30)의 일영역에 배치된 기준물체(32)를 대상 작물(t)과 서로 이웃한 위치에 배치되도록 수집 장치(30)를 이동시킬 수 있다.
이후, 물 분사 부재(39)를 on으로 제어하여 기준물체(32) 중 wet leaf인 제2 기준물체(32b)의 표면에 물이 분사되도록 할 수 있다(step2).
이후 제어부(15)는 열화상 카메라(31)로 대상 작물(t)을 촬영하여 온도 모니터링부(11)가 대상 작물(t)의 온도를 측정하도록 할 수 있다(step3). 이때, step3에서 온도 모니터링부(11)는 열화상 카메라(31)로 촬영된 작물 이미지(i)를 통해, 작물 이미지(i)에 포함되어 있는 대상 작물(t), 제1 기준물체(32a) 및 제2 기준물체(32b) 각각이 온도를 측정할 수 있다.
이후, 제어부(15)는, 열화상 카메라(31)로 작물 이미지(i)를 실시간으로 모니터링하면서, 기준물체(32)가 모두 대상 작물(t)의 온도와 동일한 온도를 가지도록, 가열부재(34)의 on/off와 냉각부재(35)의 on/off를 선택적으로 제어하여 기준물체(32)를 가열 및/또는 냉각시킬 수 있다(step4).
기준물체(32)의 온도가 대상 작물(t)의 온도에 맞춰지면, 이후 제어부(15)는 가열부재(34)와 냉각부재(35)를 모두 off 시킨 후 열화상 카메라(31)로 일정 시간 동안 대상 작물(t)과 기준물체(32)에 대한 열 변화를 관찰하면서 기 설정된 촬영시간 간격(일예로 3분)마다 촬영된 복수의 작물 이미지(즉, 복수의 촬영 작물 이미지)를 열화상 카메라(31)로부터 수집하여 데이터베이스부(14)에 저장할 수 있다(step5).
이때, step5에서 제어부(15)는 일정 시간 동안 대상 작물(t)과 기준물체(32)에 대한 열 변화를 관찰(모니터링)할 때, 대상 작물(t)과 기준물체(32)가 서로 가깝게 위치하면서 서로 동일한 태양 에너지(광량), 온도 및 습도를 갖는 환경(즉, 동일 환경)에 마련되도록 수집 장치(30)의 작동을 제어할 수 있다.
이후, 제어부(15)는 일정 시간이 경과되면, 데이터 도출부(13)가 일정 시간 동안의 대상 작물(t)의 열 변화량과 일정 시간 동안의 기준물체(32)(32a, 32b) 각각의 열 변화량을 측정하고, 측정된 열 변화량을 이용하여 기공 전도도를 계산하여 증산량을 예측하도록 제어할 수 있다(step6).
이하에서는 본 발명에서 고려되는 수집 장치(30)의 구조에 대해 보다 상세히 설명한다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 수집 장치(30)는 복수의 작물이 재배되는 복수개의 작물 배드(20)에 대하여 이동 가능하도록 마련되되, 상기 복수의 작물 중 미리 선정된 대상 작물(t)이 재배되는 작물 배드의 위치로 이동한 후 대상 작물(t)을 촬영하여 작물 이미지(i)를 획득할 수 있다.
수집 장치(30)는 몸체부(30a), 열화상 카메라(31), 기준물체(32), 바퀴(33), 가열부재(34), 냉각부재(35), 수집 장치 제어부(36), 물 분사 부재(39), 메인 지지부재(37), 회전 부재(37a), 서브 지지부재(38), 보조부재(38a)를 포함할 수 있다.
몸체부(30a)는 직육면체 등의 형상으로 마련되고, 플라스틱이나 금속 등의 소재로 마련될 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니고, 다양한 형상, 소재 등으로 마련될 수 있다. 몸체부(30a)는 하우징부 등으로 달리 지칭될 수 있고, 쓰러지지 않도록 소정의 무게를 가지도록 마련될 수 있다.
열화상 카메라(31)는, 몸체부(30a)의 상면과 연결된 메인 지지부재(37)의 일단에 배치될 수 있다. 특히, 열화상 카메라(31)는 메인 지지부재(37)의 일단 중 하면에 배치될 수 있다. 메인 지지부재(37)는 일예로 도 2에 도시된 것과 같이 'ㄱ'자 형상으로 마련될 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니고, 다양한 형상으로 마련될 수 있다.
열화상 카메라(31)는, 수집 장치(30)가 대상 작물(t)이 재배되는 작물 배드의 위치로 이동했을 때, 서브 지지부재(38)의 일단에 배치된 기준물체(32)(32a, 32b)와 대상 작물(t)이 한 이미지 내에 서로 간에 겹치지 않게 포함된 형태로 작물 이미지(i)의 획득이 가능하도록, 메인 지지부재(37)의 일단 중 하면에 배치될 수 있다.
기준물체(32)는 건조된 잎인 제1 기준물체(32a) 및 물에 덮인 잎인 제2 기준물체(32b)를 포함할 수 있다.
기준물체(32)는 메인 지지부재(37)와 연결된 서브 지지부재(38)의 일단에 배치될 수 있다. 특히, 기준물체(32)는 서브 지지부재(38)의 일단 중 상면에 배치될 수 있다. 제1 기준물체(32a)와 제2 기준물체(32b)는 서브 지지부재(38)의 일단의 상면 상에서 좌우방향에 대하여 일정 간격(일예로 5cm 등)을 두고 이격 배치될 수 있다. 서브 지지부재(38)는 일예로 도 2에 도시된 것과 같이 'ㄴ'자 형상으로 마련될 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니고, 다양한 형상으로 마련될 수 있다.
메인 지지부재(37)의 일단과 서브 지지부재(38)의 일단은 상하방향에 대하여 간격(일예로 50cm 등)을 두고 이격 배치될 수 있다.
메인 지지부재(37)의 일단에 배치된 열화상 카메라(31)와 서브 지지부재(38)의 일단에 배치된 기준물체(32)에 의하면, 열화상 카메라(31)와 기준물체(32)는 서로 대향하도록 수집 장치(30)에 배치될 수 있고, 또한 상하방향에 대하여 일정 간격(일예로 50cm 등)을 두고 이격 배치될 수 있다. 이처럼 열화상 카메라(31)와 기준물체(32)가 서로 대향하도록 간격을 두고 이격 배치됨에 따라, 열화상 카메라(31)는 기준물체(32)와 대상 작물(t)이 포함된 작물 이미지(i)를 촬영 및 획득할 수 있게 된다.
바퀴(33)는 몸체부(30a)의 하측에 복수개 배치될 수 있다. 즉, 수집 장치(30)는 몸체부(30a)의 하측에 배치되는 복수개의 바퀴(33)를 포함할 수 있다. 복수개의 바퀴(33)에 의해 수집 장치(30)는 이동 가능해 질 수 있다. 바퀴(33)는 일예로 볼캐스터 등일 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
보조부재(38a)는 서브 지지부재(38)의 일단의 측면(일예로 후측면)과 연결되도록 배치될 수 있다. 보조부재(38a)는 일예로 도 5에 도시된 것과 같이 'ㄴ'자 형상으로 마련될 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니고, 다양한 형상으로 마련될 수 있다. 보조부재(38a)는 서브 지지부재(38)의 일단의 측면 중에서도, 특히나 서브 지지부재(38)에 배치된 제1 기준물체(32a)와 제2 기준물체(32b)의 사이의 위치에 연결되도록 배치될 수 있다.
이처럼, 보조부재(38a)의 일단은 제1 기준물체(32a)와 제2 기준물체(32b) 사이의 위치에 대응되는 서브 지지부재(38)의 일단의 측면에 연결되고, 보조부재(38a)의 타단에는 가열부재(34)와 냉각부재(35) 각각이 연결될 수 있다.
가열부재(34)와 냉각부재(35)는 각각 보조부재(38a)의 타단에 연결되도록 배치될 수 있다. 가열부재(34)와 냉각부재(35)는 보조부재(38a)의 타단에 대하여 일예로 상하방향으로 일정 간격(일예로 5cm)을 두고 이격 배치될 수 있다.
가열부재(34)는 2개의 기준물체인 제1 기준물체(32a)와 제2 기준물체(32b)를 가열시키는 부재를 의미할 수 있다. 가열부재(34)는 제1 기준물체(32a)와 제2 기준물체(32b)에 열을 가하여 기준물체(32)(32a, 32b)의 온도가 높아지도록 제어할 수 있다. 가열부재(34)는 일예로 뜨거운 공기(뜨거운 열)를 방출시키는 부재로서, 일예로 히터, 난방장치, 열선 등의 형태로 마련되는 부재일 수 있다. 가열부재(34)는 가열장치, 가열기구 등으로 달리 지칭될 수 있다.
냉각부재(35)는 가열부재(34)의 하측에 배치될 수 있다. 냉각부재(35)는 2개의 기준물체인 제1 기준물체(32a)와 제2 기준물체(32b)를 냉각시키는 부재를 의미할 수 있다. 냉각부재(35)는 제1 기준물체(32a)와 제2 기준물체(32b)에 냉기를 가하여 기준물체(32)(32a, 32b)의 온도가 낮아지도록 제어할 수 있다. 냉각부재(35)는 일예로 차가운 공기(냉기)를 방출시키는 부재로서, 일예로 수냉, 쿨러, 냉각장치 등의 형태로 마련되는 부재일 수 있다. 이러한 냉각부재(35)는 냉각장치, 냉각기구 등으로 달리 지칭될 수 있다.
본 발명에서 고려되는 가열부재(34)와 냉각부재(35)는 각각 일예로 소형의 크기로 마련되는 것일 수 있다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 가열부재(34)와 냉각부재(35)는 일예로 다음과 같은 형상으로 마련될 수 있다.
구체적으로, 수집 장치(30)는 가열부재(34)를 수용하는 제1 수용 하우징(34a), 냉각부재(35)를 수용하는 제2 수용 하우징(35a)을 포함할 수 있다. 이때, 이하 설명함에 있어서, 제1 수용 하우징(34a)과 제2 수용 하우징(35a)은 서로 동일한 형상(구조)로 마련될 수 있다. 따라서, 제1 수용 하우징(34a)과 제2 수용 하우징(35a) 중 어느 한 수용 하우징에 대하여 설명된 내용은 이하 생략된 내용이라 하더라도, 다른 한 수용 하우징에 대한 설명에도 동일하게 적용될 수 있다.
제1 수용 하우징(34a)은 'Y'자 형태로 마련될 수 있다. 즉, 제1 수용 하우징(34a)은 가열부재(34)가 수용되는 몸체 부재, 및 몸체 부재의 전방에 연결되는 제1 갈래 부재(34b)와 제2 갈래 부재(34b')를 포함할 수 있다. 몸체 부재의 후측 일단은 밀폐된 형태로 마련되고, 제1 갈래 부재(34b)와 제2 갈래 부재(34b') 각각의 전방측 일단은 개방된 형태로 마련(즉, 개방부를 가지도록 마련)될 수 있다. 따라서, 가열부재(34)에서 방출되는 뜨거운 열은 몸체 부재의 길이방향을 따라 이동하며 제1 갈래 부재(34b)와 제2 갈래 부재(34b') 각각의 개방부를 향해 외부로 토출(방출)될 수 있고, 각 개방부를 통해 외부로 토출된 열은 제1 기준물체(32a)와 제2 기준물체(32b)에 각각 도달할 수 있다.
또한, 제1 갈래 부재(34b)의 개방부는 제1 기준물체(32a)를 향하도록 마련되고, 제2 갈래 부재(34b')의 개방부는 제2 기준물체(32b)를 향하도록 마련될 수 있다. 이에 따라, 제어부(15)가 가열부재(34)를 on으로 작동하도록 제어하면, 가열부재(34)로부터 방출되어 제1 갈래 부재(34b)를 통해 토출되는 열이 제1 기준물체(32a)에 도달하게 됨에 따라 제1 기준물체(32a)를 가열시키게 되고, 가열부재(34)로부터 방출되어 제2 갈래 부재(34b')를 통해 토출되는 열이 제2 기준물체(32b)에 도달하게 됨에 따라 제2 기준물체(32b)를 가열시키게 될 수 있다.
또한, 제1 수용 하우징(34a)은, 제1 갈래 부재(34b)의 내부에 마련되는 제1 개폐 부재(34c), 및 제2 갈래 부재(34b')의 내부에 마련되는 제2 개폐 부재(34c')를 포함할 수 있다. 제어부(15)는 제1 개폐 부재(34c)와 제2 개폐 부재(34c') 각각의 on/off 상태를 제어할 수 있다.
제1 개폐 부재(34c)가 on 상태로 제어되면, 가열부재(34)로부터 방출된 열이 제1 갈래 부재(34b)의 개구부를 통해 외부로 토출될 수 있다. 제2 개폐 부재(34c')가 on 상태로 제어되면, 가열부재(34)로부터 방출된 열이 제2 갈래 부재(34b')의 개구부를 통해 외부로 토출될 수 있다. 반면, 제1 개폐 부재(34c)와 제2 개폐 부재(34c')가 모두 off 상태로 제어되면, 제1 갈래 부재(34b)와 제2 갈래 부재(34b') 각각의 개구부가 닫힘 상태가 됨에 따라 가열부재(34)로부터 방출되는 열이 외부로 토출되지 않을 수 있다. 제어부(15)는 제1 개폐 부재(34c)와 제2 개폐 부재(34c')가 모두 off 상태일 때 가열부재(34)를 off 상태로 제어할 수 있다.
제어부(15)는 가열부재(34)를 on 상태로 제어할 때, 제1 개폐 부재(34c)와 제2 개폐 부재(34c')를 선택적으로 on/off 시킴으로써, 제1 기준물체(32a)와 제2 기준물체(32b)를 선택적으로 가열시킬 수 있다.
예시적으로 제어부(15)는, 온도 모니터링부(11)에서 온도를 측정한 결과, 제1 기준물체(32a)의 온도가 대상 작물(t)의 온도보다 낮고 제2 기준물체(32b)의 온도가 대상 작물(t)의 온도보다 높은 것으로 측정된 경우 가열부재(34)를 on으로 제어하되, 이때 제1 개폐 부재(34c)를 on으로 제어하고 제2 개폐 부재(34c')를 off로 제어함으로써, 제1 기준물체(32a)와 제2 기준물체(32b) 중 제1 기준물체(32a)에만 가열부재(34)로부터 방출되는 열이 가해지도록(즉, 제1 기준물체(32a)만 가열되도록) 할 수 있다.
다른 일예로 제어부(15)는, 온도 모니터링부(11)에서 온도를 측정한 결과, 제1 기준물체(32a)의 온도가 대상 작물(t)의 온도보다 5도 낮고 제2 기준물체(32b)의 온도가 대상 작물(t)의 온도보다 2도 낮은 것으로 측정된 경우, 가열부재(34)를 on으로 제어할 수 있다. 이때, 제어부(15)는 제1 기준물체(32a)와 제2 기준물체(32b)가 모두 현재 대상 작물(t)의 온도보다 낮으므로, 제1 개폐 부재(34c)와 제2 개폐 부재(34c')를 모두 on 시킨 상태에서 가열부재(34)를 on으로 제어할 수 있다. 이후 제어부(15)는 가열부재(34)가 on으로 제어되고 있는 상태일 때, 실시간으로 수신되는 작물 이미지(i)를 모니터링하여 제1 기준물체(32a)와 제2 기준물체(32b) 각각의 온도의 변화를 확인할 수 있다. 이때, 제어부(15)는 가열부재(34)를 on 시킨 시점으로부터 10초가 경과된 시점에 온도를 확인하였더니, 제1 기준물체(32a)의 온도는 아직 대상 작물(t)의 온도보다 3도 낮은 것으로 측정되고 제2 기준물체(32b)의 온도는 대상 작물(t)의 온도와 동일한 온도인 것으로 측정되면, 제2 개폐 부재(34c')만 off 시키고 제1 개폐 부재(32c)는 계속 on 상태로 제어할 수 있다. 이후, 다시 15초가 경과된 시점에 제1 기준물체(32a)의 온도가 대상 작물(t)의 온도와 동일한 온도인 것으로 측정되면, 제어부(15)는 제1 개폐 부재(34c) 역시 off 시킴과 동시에 가열부재(34)를 off 시킬 수 있다.
마찬가지로, 제2 수용 하우징(35a)은 ‘Y’자 형태로 마련될 수 있다. 즉, 제2 수용 하우징(35a)은 냉각부재(35)가 수용되는 몸체 부재, 및 몸체 부재의 전방에 연결되는 제3 갈래 부재(35b)와 제4 갈래 부재(35b’)를 포함할 수 있다. 몸체 부재의 후측 일단은 밀폐된 형태로 마련되고, 제3 갈래 부재(35b)와 제4 갈래 부재(35b’) 각각의 전방측 일단은 개방된 형태로 마련(즉, 개방부를 가지도록 마련)될 수 있다. 따라서, 냉각부재(35)에서 방출되는 차가운 공기는 몸체 부재의 길이방향을 따라 이동하며 제3 갈래 부재(35b)와 제4 갈래 부재(35b’) 각각의 개방부를 향해 외부로 토출(방출)될 수 있고, 각 개방부를 통해 외부로 토출된 냉기는 제1 기준물체(32a)와 제2 기준물체(32b)에 각각 도달할 수 있다.
또한, 제3 갈래 부재(35b)의 개방부는 제1 기준물체(32a)를 향하도록 마련되고, 제4 갈래 부재(35b’)의 개방부는 제2 기준물체(32b)를 향하도록 마련될 수 있다. 이에 따라, 제어부(15)가 냉각부재(35)를 on으로 작동하도록 제어하면, 냉각부재(35)로부터 방출되어 제3 갈래 부재(35b)를 통해 토출되는 냉기가 제1 기준물체(32a)에 도달하게 됨에 따라 제1 기준물체(32a)를 냉각시키게 되고, 냉각부재(35)로부터 방출되어 제4 갈래 부재(35b’)를 통해 토출되는 냉기가 제2 기준물체(32b)에 도달하게 됨에 따라 제2 기준물체(32b)를 냉각시키게 될 수 있다.
또한, 제2 수용 하우징(35a)은, 제3 갈래 부재(35b)의 내부에 마련되는 제3 개폐 부재(35c), 및 제4 갈래 부재(35b’)의 내부에 마련되는 제4 개폐 부재(35c’)를 포함할 수 있다. 제어부(15)는 제3 개폐 부재(35c)와 제4 개폐 부재(35c’) 각각의 on/off 상태를 제어할 수 있다.
제3 개폐 부재(35c)가 on 상태로 제어되면, 냉각부재(35)로부터 방출된 냉기가 제3 갈래 부재(35b)의 개구부를 통해 외부로 토출될 수 있다. 제4 개폐 부재(35c’)가 on 상태로 제어되면, 냉각부재(35)로부터 방출된 냉기가 제4 갈래 부재(35b’)의 개구부를 통해 외부로 토출될 수 있다. 반면, 제3 개폐 부재(35c)와 제4 개폐 부재(35c’)가 모두 off 상태로 제어되면, 제3 갈래 부재(35b)와 제4 갈래 부재(35b’) 각각의 개구부가 닫힘 상태가 됨에 따라 냉각부재(35)로부터 방출되는 냉기가 외부로 토출되지 않을 수 있다. 제어부(15)는 제3 개폐 부재(35c)와 제4 개폐 부재(35c’)가 모두 off 상태일 때 냉각부재(35)를 off 상태로 제어할 수 있다.
제어부(15)는 냉각부재(35)를 on 상태로 제어할 때, 제3 개폐 부재(35c)와 제4 개폐 부재(35c’)를 선택적으로 on/off 시킴으로써, 제1 기준물체(32a)와 제2 기준물체(32b)를 선택적으로 냉각시킬 수 있다.
예시적으로 제어부(15)는, 온도 모니터링부(11)에서 온도를 측정한 결과, 제1 기준물체(32a)의 온도가 대상 작물(t)의 온도보다 높고 제2 기준물체(32b)의 온도가 대상 작물(t)의 온도보다 낮은 것으로 측정된 경우 냉각부재(35)를 on으로 제어하되, 이때 제3 개폐 부재(35c)를 on으로 제어하고 제4 개폐 부재(35c’)를 off로 제어함으로써, 제1 기준물체(32a)와 제2 기준물체(32b) 중 제1 기준물체(32a)에만 냉각부재(35)로부터 방출되는 냉기가 가해지도록(즉, 제1 기준물체(32a)만 냉각되도록) 할 수 있다.
다른 일예로 제어부(15)는, 온도 모니터링부(11)에서 온도를 측정한 결과, 제1 기준물체(32a)의 온도가 대상 작물(t)의 온도보다 5도 낮고 제2 기준물체(32b)의 온도가 대상 작물(t)의 온도보다 2도 높은 것으로 측정되었다고 하자. 이러한 경우, 제어부(15)는 제1 개폐 부재(34c)와 제4 개폐 부재(35c’)의 경우 on로 제어하고 제2 개폐 부재(34c’)와 제3 개폐 부재(35c)의 경우 off로 제어한 상태애서, 가열부재(34)와 냉각부재(35)를 모두 on 상태로 제어할 수 있다. 이러한 제어를 통해 제어부(15)는 제1 기준물체(32a)의 경우 가열시켜 온도가 높아지도록 하고, 제2 기준물체(32b)의 경우 냉각시켜 온도가 낮아지도록 할 수 있다. 이후, 마찬가지로 제어부(15)는 가열부재(34)와 냉각부재(35)를 on으로 제어한 상태일 때, 실시간으로 수신되는 작물 이미지(i)를 모니터링하여 제1 기준물체(32a)와 제2 기준물체(32b) 각각의 온도의 변화를 확인하고, 확인된 온도의 변화를 토대로 제1 개폐 부재(34c), 제4 개폐 부재(35c’), 가열부재(34)와 냉각부재(35)를 on/off를 제어할 수 있다.
이처럼, 제어부(15)는 온도 모니터링부(11)에 의해 측정된 온도(즉, 대상 물체와 제1 기준물체와 제2 기준물체 각각의 측정된 온도)와, 가열부재(34) 및 냉각부재(35)의 on 작동에 의해 변화되는 기준물체(32)(32a, 32b)의 온도 변화를 고려하여, 제1 기준물체(32a)와 제2 기준물체(32b)가 모두 대상 작물(t)과 동일한 온도를 가지는 상태가 될 때까지, 제1 개폐 부재(34c), 제2 개폐 부재(34c'), 제3 개폐 부재(35c), 제4 개폐 부재(35c'), 가열부재(34) 및 냉각부재(35) 각각의 on/off 상태를 선택적으로 제어할 수 있으며, 이를 통해 제1 기준물체(32a)와 제2 기준물체(32b) 각각을 냉각 또는 가열시킬 수 있다.
또한, 본 발명에서는, 제1 수용 하우징(34a)과 제2 수용 하우징(35a)이 도 5 및 도 6에 도시된 것과 같은 형상(구조)로 마련됨으로써, 1개의 가열부재(34)와 1개의 냉각부재(35)를 이용하여 서로 간격을 두고 이격 배치된 2개의 기준물체인 제1 기준물체(32a)와 제2 기준물체(32b) 각각을 선택적으로 냉각 또는 가열시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일예에서는 가열부재(34)와 냉각부재(35)가 보조부재(38a)의 타단에 마련되는 것으로 예시하였으나, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위한 하나의 예시일 뿐, 이에만 한정되는 것은 아니다.
다른 일예로, 가열부재(34)는 제1 기준물체(32a)의 하면과 접촉되도록 마련되는 제1 가열부재(미도시) 및 제2 기준물체(32b)의 하면과 접촉되도록 마련되는 제2 가열부재(미도시)를 포함할 수 있다. 또한, 냉각부재(35)는 제1 기준물체(32a)의 하면과 접촉되도록 마련되는 제1 냉각부재(미도시) 및 제2 기준물체(32b)의 하면과 접촉되도록 마련되는 제2 냉각부재(미도시)를 포함할 수 있다.
여기서, 제1 가열부재와 제1 냉각부재는 서브 지지부재(38)와 제1 기준물체(32a)의 사이에 배치될 수 있고, 서브 지지부재(38)의 일단의 상면 상에서 서로 이웃하여 배치될 수 있다. 마찬가지로, 제2 가열부재와 제2 냉각부재는 서브 지지부재(38)와 제2 기준물체(32b)의 사이에 배치될 수 있고, 서브 지지부재(38)의 일단의 상면 상에서 서로 이웃하여 배치될 수 있다. 제어부(15)는 제1 가열부재, 제2 가열부재, 제1 냉각부재 및 제2 냉각부재 각각의 on/off를 선택적으로 제어함으로써, 제1 기준물체(32a)와 제2 기준물체(32b) 각각을 냉각 또는 가열시킬 수 있다.
또한, 도면에 도시하지는 않았으나, 서브 지지부재(38)에서 제1 기준물체(32a)와 제2 기준물체(32b)의 사이에는 돌출 부재(미도시)가 마련될 수 있다. 즉, 서브 지지부재(38)는 돌출 부재(미도시)를 포함할 수 있다.
돌출 부재(미도시)는 평상시에 서브 지지부재(38)의 내부에 내장된 형태로 마련될 수 있고, 가열부재(34) 및 냉각부재(35) 중 적어도 하나가 on 으로 제어되는 상태일 때에만 서브 지지부재(38)의 일단의 상면으로부터 미리 설정된 높이만큼 돌출 이동되도록 마련될 수 있다. 즉, 돌출 부재(미도시)는 제어부(15)에 의해 off로 제어되면 서브 지지부재(38)의 내부에 내장된 상태가 될 수 있다. 반면, 돌추 부재(미도시)는 제어부(15)에 의해 on으로 제어되면, on 제어에 응답하여 돌출 부재의 상면이 서브 지지부재(38)의 일단의 상면과 대비하여 상측으로 더 돌출 이동되도록 이동이 제어될 수 있다.
이때, 제어부(15)는 가열부재(34) 및 냉각부재(35) 중 적어도 하나가 on 상태에 있는 경우일 때에 한하여 돌출 부재(미도시)를 on 상태로 제어하고, 가열부재(34) 및 냉각부재(35)가 모두 off 상태에 있는 경우일 때 돌출 부재(미도시)를 off 상태로 제어할 수 있다.
이러한 돌출 부재(미도시)의 제공에 의하면, 본 장치(10)는 제1 기준물체(32a)와 제2 기준물체(32b)를 냉각 또는 가열시킴에 있어서, i) 제1 기준물체(32a)와 제2 기준물체(32b) 중 어느 한 쪽의 기준물체를 냉각 또는 가열시키는 상황일 때에, 냉각 또는 가열이 이루어지지 않는 다른 나머지 한 쪽의 기준물체가 냉기 또는 뜨거운 열에 영향 받지 않도록 할 수 있으며, 또한 ii) 제1 기준물체(32a)와 제2 기준물체(32b) 중 어느 한 기준물체를 냉각시키고 다른 어느 한 기준물체를 가열시키는 상황에서도, 서로 간에 냉기 또는 열에 영향을 받지 않고, 2개의 기준물체 각각이 독립적으로 냉각 또는 가열되도록 할 수 있다.
수집 장치 제어부(36)는 제어부(15)의 제어를 기반으로 수집 장치(30)의 작동을 제어할 수 있다.
물 분사 부재(39)는 서브 지지부재(38)의 일단 중 상면에 배치될 수 있다. 특히, 물 분사 부재(39)는 제2 기준물체(32b)의 표면을 향해 물 분사가 가능한 위치에 배치될 수 있다. 즉, 물 분사 부재(39)는 서브 지지부재(38)의 일단의 상면에 배치된 제2 기준물체(32b)와 이웃하도록, 서브 지지부재(38)의 일단의 상면에 배치될 수 있다.
물 분사 부재(39)는, 제어부(15)의 제어에 의해 on으로 제어되는 경우, 제2 기준물체(32b)의 표면을 향해 물을 분사하여 제2 기준물체(32b)의 표면이 물로 덮이도록 할 수 있다. 물 분사 부재(39)는 일예로 스프레이 형태로 물을 분사할 수 있고, 이에 따라 스프레이 부재 등으로 달리 지칭될 수 있다.
또한, 물 분사를 위해 일예로 수집 장치(30)는 물 수용부(미도시)를 포함할 수 있다. 물 수용부(미도시)는 물 분사 부재(39)와 연결되도록 배치되고, 서브 지지부재(38)의 내부에 내장된 형태로 배치될 수 있다. 물 수용부(미도시)는 소형의 크기로 마련될 수 있고, 사용자에 의해 공급되는 물을 수용할 수 있다.
또한 도 2를 참조하면, 메인 지지부재(37)는 회전 부재(37a) 및 고정 부재(37b)를 포함할 수 있다. 회전 부재(37a)는 메인 지지부재(37)의 일단에 마련될 수 있다. 서브 지지부재(38)는 메인 지지부재(37) 중에서도 고정 부재(37b)와 연결되도록 배치될 수 있다.
회전 부재(37a)는 수집 장치(30)를 상측에서 하측 방향으로 바라보았을 때를 기준으로, 고정 부재(37b)를 기준축으로 하여 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전 가능하도록 마련될 수 있다. 제어부(15)는 회전 부재(37a)의 회전 각도를 조절할 수 있다.
앞서 말한 바와 같이, 대상 작물(t)에 대한 보다 정확한 증산량 측정을 위해서는, 기준물체(32)를 대상 작물(t)의 근처에 배치(즉, 대상 작물과 서로 이웃하도록 배치)시키면서도, 이때 이웃하게 배치된 대상 작물(t)과 기준물체(32)가 서로 동일한 태양 에너지(광량), 온도, 습도 등의 환경에 놓이도록 해야 할 필요가 있다.
이때, 본 발명에서 대상 작물(t)에 대하여 태양광이나 조명광 등의 광(빛)을 제공하는 광 제공 수단(일예로, 태양이나 조명 등)은, 기본적으로 메인 지지부재(37)보다 상측에 위치할 수 있으며, 이에 따라 광 제공 수단은 메인 지지부재(37)보다 상측에서 대상 작물(t)을 향하여 광을 제공(조사)할 수 있다.
그런데, 일예로 메인 지지부재(37)의 일단(특히, 회전 부재(37a))과 서브 지지부재(38)의 일단이 모두 일예로 지면과 수직하도록 배치되는 경우에는(즉, 메인 지지부재의 일단과 서브 지지부재의 일단이 상하방향에 대해 서로 나란하게 일자로 간격을 두고 이격 배치되는 경우에는), 대상 작물(t)을 향한 광 제공이 메인 지지부재(37)보다 상측에서 하측 방향을 향해 이루어짐에 따라, 시간에 따른 태양의 위치의 변화나 수집 장치(30)가 이동한 위치 등에 따라, 경우에 따라 대상 작물(t)과 제1 기준물체(32a)와 제2 기준물체(32b)가 포함된 촬영 영역 중 적어도 일부의 영역이 메인 지지부재(37)의 그림자에 의해 가려지는 경우가 있을 수 있다. 즉, 경우에 따라서는 대상 작물(t)의 영역과 제1 기준물체(32a)의 영역과 제2 기준물체(32b)의 영역이 포함된 전체 영역 중 적어도 일부의 영역이 메인 지지부재(37)의 그림자에 의해 가려지는 경우가 있을 수 있다.
여기서, 전술한 촬영 영역은 전체 영역을 포함하는 영역을 의미할 수 있다. 또한, 촬영 영역은, 열화상 카메라(31)에 의해 촬영되는 영역, 즉 촬영에 의해 획득되는 작물 이미지(i)에 대응하는 영역(촬영 영역)을 의미할 수 있다. 또한, 전체 영역이라 함은 열화상 카메라(31) 및 후술하여 설명하는 이미지 센서(미도시)에 의해 촬영이 이루어지는 대상인 3개의 객체(즉, 대상 작물(t)과 제1 기준물체(32a)와 제2 기준물체(32b)를 포함한 3개의 객체)의 영역을 의미할 수 있다.
이처럼, 전체 영역 중 적어도 일부의 영역이 메인 지지부재(37)의 그림자에 의해 가려진다면, 대상 작물(t)과 제1 기준물체(32a)와 제2 기준물체(32b) 각각에 제공되는 광량은 서로 동일한 상태가 아니라 할 것이므로, 이러한 경우 정확한 증산량 측정이 불가능할 수 있다. 이러한 문제를 해소하고자, 제어부(15)는 전체 영역 중 적어도 일부의 영역이 메인 지지부재(37)의 그림자에 의해 가려지지 않도록(즉, 메인 지지부재(37)의 그림자에 의해 가려지는 영역이 존재하지 않도록), 회전 부재(37a)의 회전 각도를 조절할 수 있다.
이를 위해, 일예로 수집 장치(30)는 이미지 센서(미도시)를 포함할 수 있다. 이미지 센서는 RGB 센서일 수 있고, 열화상 카메라(31)와 이웃하도록 메인 지지부재(37)의 일단의 하면에 배치될 수 있다. 이미지 센서는 열화상 카메라(31)가 촬영하는 촬영 영역과 동일한 촬영 영역을 촬영함으로써 RGB 이미지를 획득할 수 있다.
즉, 열화상 카메라(31)는 대상 작물(t)을 촬영함으로써, 대상 작물(t), 제1 기준물체(32a) 및 제2 기준물체(32b)가 포함된 작물 이미지(i)로서 열화상 작물 이미지를 획득할 수 있다. 마찬가지로, 이미지 센서(미도시)는 대상 작물(t)을 촬영함으로써, 대상 작물(t), 제1 기준물체(32a) 및 제2 기준물체(32b)가 포함된 작물 이미지로서 RGB 작물 이미지를 획득할 수 있다. 즉, 열화상 작물 이미지와 RGB 작물 이미지는 서로 동일한 촬영 영역을 촬영함으로써 생성된 이미지이되, 다만 카메라의 종류가 상이함에 따라 이미지의 종류만 서로 상이한 두 이미지일 수 있다.
열화상 작물 이미지는 대상 작물(t)과 기준물체(32)의 온도 측정을 위해 활용되는 것일 수 있다. RGB 작물 이미지는 상술한 전체 영역 중 메인 지지부재(37)의 그림자에 의해 가려지는 적어도 일부의 영역이 존재하는지 여부를 판단하기 위해 활용되는 것일 수 있다. RGB 작물 이미지에는 열화상 작물 이미지와 마찬가지로, 대상 작물(t), 제1 기준물체(32a) 및 제2 기준물체(32b)가 포함되어 있을 수 있다.
이에 따르면, 제어부(15)는 일예로 상술한 step2의 수행 완료 후 step3을 수행하기 이전에(즉, 열화상 카메라(31)로 작물 이미지(i)를 획득하기 이전에), 이미지 센서(미도시)로부터 대상 작물(t)을 촬영함에 따른 RGB 작물 이미지를 획득하고, 상기 획득된 RGB 작물 이미지에 대한 이미지 분석을 통해 상기 획득된 RGB 작물 이미지 내 상술한 전체 영역 중 그림자 영역이 존재하는지 판단할 수 있다.
여기서, 그림자 영역은 전체 영역 중에서 그림자에 의해 영향을 받는 영역을 의미하는 것으로서, 특히나 광 제공 수단(일예로 태양이나 조명 등)으로부터 제공되는 광이 메인 지지부재(37)에 의해 가려짐에 따라 형성되는 그림자 진 영역을 의미할 수 있다. 전체 영역은 앞서 말한 바와 같이 이미지 센서(미도시)에 의해 촬영이 이루어지는 대상인 3개의 객체(즉, 대상 작물(t)과 제1 기준물체(32a)와 제2 기준물체(32b)를 포함한 3개의 객체)에 해당하는 영역을 의미할 수 있다. 또한, 제어부(15)는 이미지 분석의 수행시, 종래에 기 공지되었거나 향후 개발되는 다양한 이미지 분석 알고리즘을 적용할 수 있다.
제어부(15)는, 획득된 RGB 작물 이미지 내 전체 영역 중 그림자 영역이 존재하지 않는 것으로 판단되는 경우에 한해서만, 열화상 카메라(31)가 작물 이미지(i)를 획득하도록 제어할 수 있다. 즉, 제어부(15)는 획득된 RGB 작물 이미지 내 전체 영역 중 그림자 영역이 존재하지 않는 것으로 판단되면, 열화상 카메라(31)가 작물 이미지(i)를 획득하도록 제어하고, 이후 온도 모니터링부(11)가 획득된 작물 이미지(i)를 토대로 대상 작물(t)과 기준물체(32) 각각의 온도를 측정하도록 제어할 수 있다(즉, step3이 수행되도록 제어할 수 있다).
만약, 제어부(15)는, 획득된 RGB 작물 이미지 내 전체 영역 중 그림자 영역이 적어도 일부 존재하는 것으로 판단되면, 이미지 센서로부터 실시간으로 획득되는 RGB 작물 이미지를 기초로 하여, 상기 전체 영역 상에 상기 그림자 영역이 존재하지 않도록 회전 부재(37a)를 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전시키는 조절을 수행(즉, 회전 부재(37a)에 대한 회전 각도의 조절을 수행)할 수 있다.
이때, 제어부(15)는 실시간으로 획득되는 RGB 작물 이미지를 기초로 하여, RGB 작물 이미지 내 전체 영역 상에 존재하는 적어도 일부의 그림자 영역이 상기 전체 영역으로부터 벗어나는 지점에 위치하도록(즉, 적어도 일부의 그림자 영역이 전체 영역과는 서로 겹치지 않는 지점에 위치하도록) 회전 부재(37a)의 회전 각도를 조절하되, 회전 부재(37a)의 회전 각도의 조절시 회전 부재(37a)를 최소한으로 이동(회전)시킬 수 있다.
즉, 제어부(15)는 회전 부재(37a)의 회전 각도의 조절 수행시, 전체 영역 상에 존재하여 전체 영역과 일부 겹쳐있던 그림자 영역이 전체 영역을 벗어나서 그림자 영역의 테두리라인과 전체 영역의 테두리라인이 서로 접촉되는 상태에 위치할 때까지만, 회전 부재(37a)를 최소한으로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전시키는 조절을 수행할 수 있다.
또한, 제어부(15)는 회전 부재(37a)의 회전 제어 수행시, 상기 복수개의 작물 배드(20)가 야외 공간에 마련되어 있는 경우일 때, 일예로 획득된 RGB 작물 이미지 내에 그림자 영역이 존재하는 것으로 판단된 시점(이하 그림자 판단 시점이라 함)을 기준으로, 상기 그림자 판단 시점의 시간 정보, 상기 그림자 판단 시점에 태양과 수집 장치(30) 간의 상대적인 위치 관계 정보(특히, 수집 장치(30) 내 기준물체(32)의 위치와 회전 부재(37a)의 위치 각각과, 태양의 위치 간의 상대 위치 정보), 및 시간의 흐름에 따른 태양의 이동 경로 정보를 종합적으로 고려하여, 상기 획득된 RGB 작물 이미지 내에서 전체 영역 상에 존재하는 적어도 일부의 그림자 영역과 관련하여 시간이 경과함에 따른 상기 그림자 영역의 이동 방향(향후 이동 방향)을 예측할 수 있다.
이때, 제어부(15)는 일예로 그림자 판단 시점으로부터 향후 기 설정된 시간(일예로 5분) 동안에 대하여 그림자 영역의 이동 방향을 예측할 수 있다.
제어부(15)는 그림자의 이동 방향의 예측을 위해 기 학습된 딥러닝 모델을 이용하여, 그림자의 이동 방향(향후 이동 방향)을 예측할 수 있다. 이때, 기 학습된 딥러닝 모델은, 일예로 복수의 RGB 작물 이미지, 복수의 RGB 작물 이미지 각각의 획득이 이루어질 때의 시간 정보와 날짜 정보와 계절 정보와, 태양의 현 위치 정보와, 수집 장치(30)의 현 위치 정보와, 태양과 수집 장치(30) 간의 상대적인 위치 관계 정보와, 태양의 이동 경로 정보 등을 입력으로 하여 기 학습된 딥러닝 모델일 수 있다.
딥러닝 모델은, 인공지능(AI, artificial intelligence) 알고리즘 모델, 기계학습(머신러닝) 모델, 신경망 모델(인공 신경망 모델), 뉴로 퍼지 모델 등을 의미할 수 있다. 또한, 딥러닝 모델은 예시적으로 컨볼루션 신경망(Convolution Neural Network, CNN, 합성곱 신경망), 순환신경망(RNN, Recurrent Neural Network), 딥 신경망(Deep Neural Network) 등 종래에 이미 공지되었거나 향후 개발되는 다양한 신경망 모델이 적용될 수 있다.
제어부(15)는 기 학습된 딥러닝 모델을 이용하여 그림자 영역의 이동 방향(향후 이동 방향)을 예측한 결과, 예측된 이동 방향이 상기 회전 부재(37a)를 시계 방향으로 회전시키는 방향(일예로 도 2의 도면을 기준으로 후측 방향)에 대응되는 방향인 경우, 상기 회전 부재(37a)를 시계 방향으로 회전시켜 회전 각도의 조절을 수행할 수 있다.
반면, 제어부(15)는 기 학습된 딥러닝 모델을 이용하여 그림자 영역의 이동 방향(향후 이동 방향)을 예측한 결과, 예측된 이동 방향이 상기 회전 부재(37a)를 반시계 방향으로 회전시키는 방향(일예로 도 2의 도면을 기준으로 전방측 방향)에 대응되는 방향인 경우, 상기 회전 부재(37a)를 반시계 방향으로 회전시켜 회전 각도의 조절을 수행할 수 있다.
이에 따르면, 만약 제어부(15)가 회전 부재(37a)를 회전시킬 때 예측된 이동 방향과 반대되는 방향으로 회전 부재(37a)를 회전시키는 제어를 수행한다면, 이러한 경우 회전 제어가 완료된 해당 시점에는 잠깐 동안 전체 영역과 그림자 영역이 서로 겹치지 않은 상태가 될 것이나, 시간이 경과함에 따라 태양의 위치가 살짝만 변하게 되면 그로 인해 다시 전체 영역 상에 그림자 영역이 겹쳐지게 될 것이고, 이에 따라 회전 부재(37a)의 회전 각도를 재차 다시 조절해야 하므로, 회전 부재(37a)의 회전 각도의 조절을 빈번하게 수행해야 하는 단점이 있다. 이러한 문제를 해소하고자, 제어부(15)는, 회전 부재(37a)의 회전 각도의 조절 수행시, 전체 영역 상에 겹쳐져 있던 그림자 영역이 전체 영역을 벗어나서 그림자 영역의 테두리라인과 전체 영역의 테두리라인이 서로 접촉되는 상태에 위치할 때까지만 회전 부재(37a)를 최소한으로 회전시켜 회전 각도의 조절을 수행하되, 이때 회전 방향으로는 시계 방향 및 반시계 방향 중 기 학습된 딥러닝 모델을 이용해 예측된 그림자 영역의 이동 방향과 대응되는 방향으로 회전 부재(37a)를 회전시킬 수 있다. 이에 따르면, 제어부(15)는 회전 부재(37a)의 작동을 제어함에 있어서, 최소한의 횟수로 최소한의 회전 각도 만큼만 조절되도록 제어하면서, 대상 작물(t)과 기준물체(32)가 오랜 시간 동안 서로 동일한 태양 에너지(광량), 온도, 습도 등의 환경에 놓이도록 할 수 있다. 수집 장치(30)는 배터리부를 포함할 수 있는데, 이러한 회전 부재(37a)의 작동 제어 방식에 의하면, 본 장치(10)는 배터리부의 에너지 소모가 절약되도록 할 수 있다.
또한, 제어부(15)는 일예로 다음과 같은 기능을 제공할 수도 있다. 일예로, 데이터베이스부(14)에는 복수개의 작물 배드(20)에서 재배되는 작물들(복수의 작물) 각각에 대하여, 각 작물마다 복수의 작물 이미지(즉, 복수의 열화상 작물 이미지) 및 복수의 RGB 작물 이미지가 각 작물에 연계되어 저장되어 있을 수 있다. 즉, 데이터베이스부(14)에는 재배되는 작물들마다 복수의 작물 이미지가 저장되어 있을 수 있으며, 이때 복수의 작물 이미지에는 열화상 작물 이미지 및 RGB 작물 이미지가 포함될 수 있다.
제어부(15)는 데이터베이스부(14)에 저장된 복수의 작물별 작물 이미지에 대한 영상 분석을 수행함으로써, 복수개의 작물 배드(20)에서 재배되는 작물들 중에서 이상이 있는 이상 작물이 존재하는지 분석할 수 있다. 제어부(15)는 일예로 데이터베이스부(14)에 저장된 복수의 RGB 작물 이미지에 대한 영상 분석을 수행함으로써 이상 작물이 존재하는지를 분석할 수 있다.
이때, 이미지 센서가 RGB 작물 이미지를 획득할 때, 이미지 센서가 작물 배드의 상면으로부터 일정 간격만큼 이격된 높이에 위치한 상태에서 대상 작물을 촬영하는 것임에 따라, 이미지 센서에 의해 획득되는 복수의 RGB 작물 이미지 각각에는, 대상 작물과 기준물체(32)(32a, 32b) 외에도 다른 작물들이 포함되어 있을 수 있다. 즉, 각 작물 배드 상에 복수개의 작물이 서로 간에 일정 간격을 두고 이격 배치되어 재배되고 있음에 따라, 이미지 센서에서 획득된 RGB 작물 이미지 내에는 대상 작물을 포함한 복수의 작물과, 기준물체(32)가 포함되어 있을 수 있다.
따라서, 제어부(15)는 일예로 복수의 RGB 작물 이미지 중 어느 한 RGB 작물 이미지인 제1 RGB 작물 이미지에 대해 영상 분석을 수행한 결과, 제1 RGB 작물 이미지 내에 포함되어 있는 복수개의 이미지 내 작물들(일예로 4x4에 해당하는 16개의 작물들) 중 ‘어느 한 이미지 내 작물의 크기’가 그(즉, 어느 한 이미지 내 작물)와 이웃한 ‘이웃 이미지 내 작물들의 크기의 평균’과 대비하여 기 설정된 허용 크기범위를 벗어나는 경우, 기 설정된 허용 크기범위를 벗어나는 상기 어느 한 이미지 내 작물에 대응하는 작물(실제 작물)을 이상이 있는(특히, 성장이 더딘) 이상 작물인 것으로 판단(감지, 식별)할 수 있다.
여기서, 이미지 내 작물의 크기는 일예로 제1 RGB 작물 이미지에서의 해당 이미지 내 작물이 차지하는 픽셀의 면적(픽셀 개수)를 기반으로 도출되는 정보일 수 있다.
예시적으로 제1 작물 배드(21) 상에서 가로로 200개씩, 세로로 6개씩 하여 총 1200개의 작물이 재배되고 있다고 하자. 이때, 제1 RGB 작물 이미지의 경우, 이미지 센서가 제1 작물 배드(21) 상에서 3행 3열에 위치하는 대상 작물(t)을 타겟(중심)으로 하여 촬영하여 획득된 이미지라고 하자.
이때, 제1 RGB 작물 이미지 내에, 일예로 대상 작물(t)과 기준물체(32) 외에, 추가적으로 대상 작물(t)과 이웃하게 위치한 이웃 작물들이 8개 포함되어 있다고 하자. 이때, 8개의 이웃 작물들은 제1 작물 배드(21) 상에서 3행 3열에 위치해 있는 대상 작물(t)의 주변에 위치한 작물들을 의미하는 것으로서, 실제로 제1 작물 배드(21) 상에서 2행 2열, 2행 3열, 2행 4열, 3행 2열, 3행 4열, 4행 2열, 4행 3열, 4행 4열 각각에 위치한 8개의 작물들을 의미할 수 있다.
이러한 경우, 제어부(15)는 제1 RGB 작물 이미지에 대해 영상 분석을 수행하여, 제1 RGB 작물 이미지 내에 포함되어 있는 복수개의 이미지 내 작물들(즉, 일예로 대상 작물와 상술한 8개의 이웃 작물들을 포함한 총 9개의 작물들) 중 어느 한 이미지 내 작물로서 일예로 대상 작물(t)의 크기를 산출하고, 또한 대상 작물(t)의 주변에 위치한 8개의 이웃 작물들(즉, 8개의 이웃 이미지 내 작물들)의 크기를 평균한 평균값을 산출한 다음, 이후 산출된 대상 작물(t)의 크기 값과 산출된 평균값을 서로 비교하여, 대상 작물(t)의 크기 값과 산출된 평균값 간의 차이가 미리 설정된 크기값 이상으로 차이가 나는 경우, 대상 작물(t)이 이상 작물인 것으로 판단할 수 있다.
이때, 제어부(15)는 제1 RGB 작물 이미지를 영상 분석한 결과, 제1 RGB 작물 이미지 내에 이상 작물이 존재하는 것으로 판단되는 경우, 이후 이상 작물이 존재함에 대한 알림 정보를 생성하여 본 장치(10)를 이용하는 사용자(일예로 재배사)가 소지한 사용자 단말(미도시)로 제공할 수 있다.
이때, 알림 정보에는 알림 문구 정보, 이상 작물의 이상 증상 정보, 및 이상 작물의 재배 위치 정보(즉, 해당 이상 작물이 위치해 있는 작물 배드 상에서의 행/열 정보)가 포함될 수 있다. 이때, 이상 작물의 재배 위치 정보는, 일예로 기 획득된 작물이 재배되는 재배 공간 상에서의 복수의 작물 배드(20)의 배치 정보, 수집 장치(30)의 위치 정보와 이동 제어 정보, RGB 작물 이미지에 대한 이미지 분석(영상 분석)을 통해 식별된 이미지 내 작물들의 배열 정보 등을 종합적으로 고려하여 제어부(15)에 의해 식별되는 정보일 수 있다.
또한, 알림 정보는 예시적으로 ‘제1 작물 배드의 3행 3열에서 재배되고 있는 작물이 생육(성장)이 더딘 것으로 보이니 확인 바랍니다’ 등과 같은 정보일 수 있다. 이후, 사용자는 사용자 단말을 통해 제공받은 알림 정보를 확인한 후, 복수개의 작물 배드(20)가 위치한 재배 공간(일예로 온실 내부나 외부 등)에 방문하여 해당 이상 작물의 상태를 직접 확인하고 필요에 따라 조치를 취할 수 있다.
즉, 제어부(15)로부터 알림 정보를 제공받은 사용자는 알림 정보에 대응하는 이상 작물(즉, 이상이 있는 실물 작물)의 상태를 직접 눈으로 확인하기 위해, 이상 작물이 위치해 있는 장소인 재배 공간에 방문할 수 있다.
이때, 제어부(15)는, 알림 정보를 제공받은 사용자가 사용자 단말의 카메라를 ON 으로 활성화시켜 사용자 단말 상에 재배 공간이 표출되도록 카메라를 위치시킨 것으로 감지된 경우(즉, 사용자 단말의 화면 상에 재배 공간에 대한 재배공간 영상이 표출된 것으로 감지된 경우), 사용자 단말(40)의 화면에 표출된 재배공간 영상 상에, 알림 정보에 대응하는 이상 작물(혹은 이상 실물 작물)의 위치가 표시되도록 사용자 단말(40)의 작동을 제어할 수 있다.
즉, 제어부(15)는 알림 정보를 제공받은 사용자가 자신이 소지한 사용자 단말(40)로 온실 내부의 공간을 카메라로 비추면, 이를 사용자가 사용자 단말(40)의 화면 상에 표출된 재배공간 영상 상에 이상 의 위치 표시를 요청하는 신호로 인식하여, 사용자 단말(40)에 표출된 재배공간 영상 상에 이상 작물에 해당하는 부분을 마크(일예로 동그라미 표시, 해당 영역을 깜빡임으로 표시 등)로 표시하거나, 또는 사용자 단말의 현 위치로부터 이상 작물의 위치까지의 남은 이격 거리의 정보(즉, 몇미터 남았는지 등에 대한 이동 경로 정보 등)를 사용자 단말의 화면에 표출(노출)되고 있는 재배공간 영상 상에 오버레이 하여 표시되도록 할 수 있다. 여기서, 사용자 단말의 현 위치는 사용자 단말에 내장된 GPS 센서를 이용하여 획득될 수 있다.
이때, 제어부(15)는 재배공간 영상 상에 이상 작물에 해당하는 부분을 마크로 표시할 때, 이상 작물이 복수개의 작물 배드(20) 중 어느 배드에 위치하는지와 해당 작물 배드에서 몇번째 행/열에 위치해 있는지 등의 재배 위치 정보, 사용자 단말의 현 위치 정보 및 사용자 단말의 자세 정보에 기반한 카메라가 비추는 방향 정보 등을 종합적으로 고려하여, 재배공간 영상 상에 이상 작물에 해당하는 부분(영역)을 마크로 표시할 수 있다.
이러한 기능을 제공함으로써, 본 장치(10)는, 알림 정보를 제공받고 사용자가 이상 작물의 직접 확인을 위해 이상 작물이 재배되고 있는 재배 공간에 실제 방문하였을 때, 카메라를 ON 시켜 재배 공간을 비추는 행위를 통해 재배 공간 내에서 이상 작물에 해당하는 실물 작물이 어디에 위치해 있는지(즉, 이상 작물의 실제 재배 위치)를 보다 직관적이고 빠르게 인식/식별/발견하고, 그에 따라 이상 작물에 대한 발빠른 증상 확인, 조치 등이 이루어지도록 제공할 수 있으며, 사용자에게 방대한 양의 재배 작물들에 대한 관리 편의성을 제공할 수 있다. 만약 이상 작물이 제1 작물 배드 상에서 3행 78열에 위치하는 작물인 경우, 육안으로는 이상 작물의 실제 위치를 빠르게 찾는 데에 어려움이 있을 것이므로, 본 장치(10)는 전술한 기능을 통해 이상 작물의 실제 재배 위치를 보다 빠르게 인식 가능하도록 할 수 있다.
또한, 제어부(15)는 사용자가 자신이 재배하는 작물들의 생육 상태를 스스로 진단(체크, 확인)할 수 있도록 하는 생육진단 리스트를 생성하여 사용자 단말로 제공할 수 있다.
생육진단 리스트는 온라인 상에 수집된 작물 종류별 이상 상태 정보를 토대로 제어부(15)에 의해 기 생성된 것일 수 있다. 이러한 생육진단 리스트는 작물 종류별 질병이나 이상, 문제, 증상 등이 있는지를 사용자가 스스로 진단할 수 있도록 함에 있어서 확인(체크)이 필요한 항목들(문항들)을 포함하는 리스트를 의미할 수 있다. 이러한 생육진단 리스트는 작물의 종류마다 각 작물의 특성에 맞추어 기 생성된 것일 수 있다.
이때, 사용자가 이러한 생육진단 리스트를 통해 자신이 재배하는 작물들의 현 상태 내지 이상 여부를 진단(체크)함에 있어서, 사용자의 진단 편의(즉, 자가 진단 결과의 도출 편의)를 위해, 제어부(15)는 생육진단 리스트를 다음과 같이 제공할 수 있다.
사용자 단말은 일예로 스마트폰, 스마트패드, 태블릿 PC, 노트북, 웨어러블 디바이스 등과 같이 휴대 가능한 무선 통신 장치일 수 있다.
구체적으로, 제어부(15)는 사용자 단말의 작동(일예로 화면 표시)을 제어할 수 있다. 이때, 제어부(15)는 사용자 단말에서 리스트 제공 요청이 이루어진 경우(일예로 화면의 일영역에 표시된 리스트 제공 버튼을 사용자가 클릭한 경우), 기 생성된 생육진단 리스트를 사용자 단말의 화면에 표출시키되, 상기 표출시, 사용자 단말의 화면액정 크기와 상기 생육진단 리스트 내 복수개의 항목의 항목 글자 개수를 고려하여, 상기 복수개의 항목 중 사용자 단말의 한 화면에 노출되는 최대 항목의 개수를 다르게 조절할 수 있다. 사용자는 제어부(15)에 의해 제공되는 생육진단 리스트를 기반으로 재배하는 작물들의 현 상태 내지 이상 여부를 스스로 진단할 수 있다.
생육진단 리스트 내 항목의 정보(항목의 개수, 항목 내용 등)는 일예로 본 장치(10)를 관리하는 관리자에 의해 설정, 변경 및 관리될 수도 있다. 생육진단 리스트 내 항목은 진단 문항, 진단 점검문항, 진단항목 등의 용어로 달리 지칭될 수 있다. 생육진단 리스트는 복수개의 항목(일예로 복수개의 질의 정보)을 포함할 수 있고, 복수개의 항목으로서 예시적으로 ‘작물이 배추인 경우, 외면에 검은 반점이 분포해 있는가?’, ‘작물이 시금치인 경우, 시금치의 잎이 노란색을 띄는가?’ 등이 포함될 수 있다.
이때, 제어부(15)는 생육진단 리스트를 사용자 단말의 화면에 표출시킬 때(표시할 때), 사용자 단말의 화면액정 크기가 제 1 기준에 속하면 생육진단 리스트를 제 1 표시방식으로 표시하고, 상기 화면액정 크기가 제 1 기준보다 큰 제 2 기준에 속하면 생육진단 리스트를 제 2 표시방식으로 표시하며, 상기 화면액정 크기가 제 2 기준보다 큰 제 3 기준에 속하면 생육진단 리스트를 제 3 표시방식으로 표시할 수 있다. 여기서, 사용자 단말의 화면액정 크기라 함은 사용자 단말의 디스플레이 화면의 액정 패널의 크기를 의미할 수 있다.
또한, 상기 제 1 표시방식은, 생육진단 리스트 내 상기 복수개의 항목 각각을 1 개씩 순차적으로 화면에 표시하는 방식이고, 상기 제 2 표시방식은, 사용자 단말의 한 화면 상에 표시되는 항목 글자 개수의 전체 글자 개수가 미리 설정된 최대 글자 개수(일예로 50 자) 이하가 되도록 하는 항목 개수만큼씩 화면에 표시하는 방식이며, 상기 제 3 표시방식은 상기 복수개의 항목 전체를 사용자 단말의 한 화면 내에 표시하는 방식을 의미할 수 있다.
또한, 상기 제 1 기준은 사용자 단말의 화면액정의 크기인 화면액정 크기가 10 인치 미만에 해당하는 범위이고, 상기 제 2 기준은 상기 화면액정 크기가 10 인치 이상 19 인치 미만에 해당하는 범위이고, 상기 제 3 기준은 상기 화면액정 크기가 19 인치 이상에 해당하는 범위일 수 있다. 이때, 본 발명에서 언급하는 수치의 구체적인 예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 하나의 예시일 뿐, 구체적인 수치 값은 본 장치(10)를 관리하는 관리자에 의해 다양하게 설정 및 변경될 수 있다.
또한, 생육진단 리스트는, 상기 복수개의 항목 각각에 대한 응답란이 일예로 복수의 선택지 중 어느 한 선택지를 선택하는 형태로 마련될 수 있다. 예시적으로, 복수의 선택지는 ‘예(YES)’를 선택하는 제 1 선택지 및 ‘아니오(NO)’를 선택하는 제 2 선택지를 포함할 수 있다.
통상 사람들이 가지고 다니는 스마트폰(핸드폰)과 같은 휴대 단말은 화면액정 크기가 6 인치, 7 인치, 8 인치 등과 같이 다양한 크기로 존재하고, 갤럭시탭 등의 태블릿 PC 나 노트북 등은 휴대 가능하면서도 핸드폰보다는 화면액정의 크기가 더 크게 마련되어 10 인지, 11 인치 등의 화면액정 크기를 가지며, 데스크탑 PC 는 19 인치 이상 등과 같이 핸드폰, 태블릿 PC 등과 대비하여서는 비교적 큰 화면액정 크기를 가지는 경향이 있다.
이처럼, 본 장치(10)를 이용하는 사용자들마다 각자 자신이 소지한 단말의 화면액정 크기가 제각기 다를 수 있다. 그런데, 다양한 화면액정 크기를 갖는 단말의 특성을 전혀 고려하는 것 없이 사용자 단말에 대하여 생육진단 리스트를 단순히 고정된 단일 표시방식(예시적으로, 생육진단 리스트의 모든 정보가 한 화면 상에 모두 표시되도록 하는 형태의 표시방식)으로 제공한다면, 상대적으로 작은 화면액정 크기를 가진 사용자 단말을 소지한 사용자는, 사용자 단말을 통하여 생육진단 리스트에 포함되어 있는 각 항목의 내용들을 확인할 때에, 각 항목 내 글자가 너무 작아서 한눈에 파악하기 어려워, 별도로 화면을 확대하거나 하는 등의 제스처를 취해야 하는 불편함(번거로움)이 존재했다.
이에, 제어부(15)는 생육진단 리스트를 사용자 단말의 화면에 표시할 때, 사용자 단말의 화면액정 크기와 생육진단 리스트 내 복수개의 항목의 항목 글자 개수를 고려하여, 사용자 단말의 한 화면상에 표시되는 항목의 개수를 유동적으로 다르게 조절할 수 있다.
예시적으로, 제 2 표시방식에 대해 예를 들면, 생육진단 리스트 내에 전체 15 개의 항목이 포함되어 있고, 제 1 항목의 글자 개수는 8 자, 제 2 항목의 글자 개수는 10 자, 제 3 항목의 글자 개수는 9 자, 제 4 항목의 글자 개수는 15 자, 제 5 항목의 글자 개수는 10 자 등과 같다고 하자. 이때, 제어부(15)는 사용자 단말의 화면액정 크기가 12 인치인 경우, 생육진단 리스트를 제 2 표시방식으로 사용자 단말의 화면에 표시할 수 있다. 이때, 제 1 항목 내지 제 5 항목까지의 글자 개수를 전부 합한 전체 글자 개수가 총 52 자 이므로, 이는 기 설정된 최대 글자 개수(일예로 50 자)를 초과하므로, 제어부(15)는 기 설정된 최대 글자 개수 이하가 되도록 하는 항목 개수만큼씩 화면에 표시되도록 하기 위해 생육진단 리스트와 관련하여 첫 페이지에는 4 개의 항목(즉, 제 1 항목 내지 제 4 항목)까지만 사용자 단말의 한 화면상에 표시할 수 있다. 제어부(15)는 이와 같은 방식으로 한 화면에 표시되는 항목 개수를 달리 제어할 수 있다.
또한, 제어부(15)는, 생육진단 리스트가 제 1 표시방식으로 사용자 단말의 화면에 표시된 상태에서, 상기 복수개의 항목 중 화면에 표시된 제 1 항목과 관련하여 제 1 항목의 응답으로서 제 1 항목에 대응하는 복수의 선택지 중 어느 한 선택지를 미리 설정된 시간(일예로 1.5 초)이상 누르는 입력(누름 입력)이 이루어진 경우, 생육진단 리스트 내에서 제 1 항목 다음에 위치한 제 2 항목에 대한 화면 표시를 요청하는 신호로 판단하여 제 2 항목이 사용자 단말의 화면에 표시되도록 할 수 있다.
또한, 제어부(15)는 제 1 표시방식으로 생육진단 리스트를 화면에 표시시킬 때(즉, 복수개의 항목 중 1 개의 항목씩만을 한 화면 상에 표시되도록 할 때), 1 개의 항목 각각이 사용자 단말의 한 화면 상에 꽉 찬 형태(즉, 최대한 글자 개수를 키워서 한 화면 상에 크게 표시될 수 있는 형태)로 표시할 수 있다.
제 1 표시방식과 관련하여 예를 들면, 일예로 사용자 단말의 화면에 제 1 항목이 표시된 이후, 사용자는 제 1 항목에 대한 응답으로서 응답란 내 ‘예(YES)’라는 선택지를 미리 설정된 시간(일예로 1.5 초)이상 눌렀다 뗄 수 있는데, 이러한 경우, 제어부(15)는 이를 생육진단 리스트 내에서 제 1 항목 그 다음에 위치하는 제 2 항목을 화면에 표시해 달라는 요청 신호로 인식하여, 그 다음 항목인 제 2 항목을 자동으로 사용자 단말의 화면에 표시할 수 있다. 제어부(15)는 생육진단 리스트 내 복수개의 항목 각각에 대하여 상술한 바와 같이 1 개씩 화면에 표시할 수 있다.
이에 따르면, 제어부(15)는 사용자 단말의 화면액정 크기 및 생육진단 리스트 내 각 항목의 글자 개수를 고려하여 다양한 유형(제 1 표시방식 내지 제 3 표시방식)으로 생육진단 리스트를 화면에 표시할 수 있는바, 사용자가 별도로 화면을 확대하거나 축소하는 등의 번거로움 없이 각 항목에 대한 응답을 편하고 빠르게 입력(선택 입력, 체크) 가능하도록 하고, 각 항목을 불편함 없이 확인 가능하도록 할 수 있다.
즉, 본 장치(10)는 사용자가 생육진단 리스트 내에 포함된 복수개(일예로 40개)의 항목 각각에 대한 확인을 보다 빠르고 번거로움 없이 편리하게 수행할 수 있도록 제공할 수 있는바, 결과적으로 사용자에게 자신이 재배하는 다양한 종류의 작물들의 현 상태(이상이 있는지 등)의 자가 진단시의 편의성을 제공할 수 있고, 재배하는 작물의 현 상태를 빠르게 확인(체크)하여 이상이 있을 경우 그에 대한 조치를 신속히 취할 수 있다.
이하에서는 상기에 자세히 설명된 내용을 기반으로, 본 발명의 동작 흐름을 간단히 살펴보기로 한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 작물의 증산량 측정을 위한 데이터 수집 방법에 대한 동작 흐름도이다.
도 7에 도시된 작물의 증산량 측정을 위한 데이터 수집 방법은 앞서 설명된 본 장치(10)에 의하여 수행될 수 있다. 따라서, 이하 생략된 내용이라고 하더라도 본 장치(10)에 대하여 설명된 내용은 작물의 증산량 측정을 위한 데이터 수집 방법에 대한 설명에도 동일하게 적용될 수 있다.
도 7을 참조하면, 단계 S11에서 온도 모니터링부는, 수집 장치에서 증산량 측정 대상이 되는 대상 작물을 촬영함으로써 획득된 작물 이미지에 기반하여, 상기 작물 이미지 내 대상 작물과 기준물체 각각의 온도를 측정할 수 있다.
다음으로, 단계S12에서 온도 조절부는, 단계S11에서 측정된 온도를 고려하여, 대상 작물과 상기 기준물체가 서로 동일한 온도를 가지도록 상기 기준물체에 대한 온도 조절을 수행할 수 있다.
다음으로, 단계S13에서 데이터 도출부는, 온도 조절의 수행이 완료된 이후, 일정 시간 동안의 상기 대상 작물과 상기 기준물체의 열 변화량을 도출하고, 상기 도출된 열 변화량을 이용하여 기공 전도도(Stomata conductivity)를 계산함으로써 상기 대상 작물의 증산량(Transpiration)을 예측할 수 있다.
상술한 설명에서, 단계 S11 내지 S13은 본 발명의 구현예에 따라서, 추가적인 단계들로 더 분할되거나, 더 적은 단계들로 조합될 수 있다. 또한, 일부 단계는 필요에 따라 생략될 수도 있고, 단계 간의 순서가 변경될 수도 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 작물의 증산량 측정을 위한 데이터 수집 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 본 발명을 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. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
또한, 전술한 작물의 증산량 측정을 위한 데이터 수집 방법은 기록 매체에 저장되는 컴퓨터에 의해 실행되는 컴퓨터 프로그램 또는 애플리케이션의 형태로도 구현될 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (4)

  1. 수집 장치에서 증산량 측정 대상이 되는 대상 작물을 촬영함으로써 획득된 작물 이미지에 기반하여, 상기 작물 이미지 내 대상 작물과 기준물체 각각의 온도를 측정하는 온도 모니터링부;
    상기 측정된 온도를 고려하여, 상기 대상 작물과 상기 기준물체가 서로 동일한 온도를 가지도록 상기 기준물체에 대한 온도 조절을 수행하는 온도 조절부;
    상기 온도 조절의 수행이 완료된 이후, 일정 시간 동안의 상기 대상 작물과 상기 기준물체의 열 변화량을 도출하고, 상기 도출된 열 변화량을 이용하여 기공 전도도(Stomata conductivity)를 계산함으로써 상기 대상 작물의 증산량(Transpiration)을 예측하는 데이터 도출부; 및
    각 부의 작동과 상기 수집 장치의 작동을 제어하는 제어부,
    를 포함하고,
    상기 기준물체는, 상기 대상 작물의 잎을 모사하여 제작된 잎이되, 건조된 잎(dry leaf)에 대응되는 제1 기준물체 및 표면에 물이 덮인 잎(wet leaf)에 대응되는 제2 기준물체를 포함하고,
    상기 작물 이미지는 상기 수집 장치의 일영역에 마련된 열화상 카메라를 이용해 획득되는 열화상 작물 이미지인 것인, 작물의 증산량 측정을 위한 데이터 수집 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 온도 조절부는,
    상기 측정된 온도를 고려하여, 상기 기준물체의 온도가 상기 대상 작물의 온도보다 낮은 경우, 상기 수집 장치의 일영역에 마련된 가열부재를 on 시킴으로써 상기 기준물체의 온도가 높아지도록 조절하고,
    상기 기준물체의 온도가 상기 대상 작물의 온도보다 높은 경우, 상기 수집 장치의 일영역에 마련된 냉각부재를 on시킴으로써 상기 기준물체의 온도가 낮아지도록 조절하는 것인, 작물의 증산량 측정을 위한 데이터 수집 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 수집 장치는,
    몸체부;
    상기 몸체부의 상면과 연결된 메인 지지부재의 일단에 배치된 열화상 카메라;
    상기 메인 지지부재와 연결된 서브 지지부재의 일단에 배치된 기준물체; 및
    상기 몸체부의 하측에 배치된 복수개의 바퀴를 포함하고,
    상기 메인 지지부재의 일단과 상기 서브 지지부재의 일단은 상하방향에 대하여 간격을 두고 이격 배치되고,
    상기 열화상 카메라는, 상기 수집 장치가 상기 대상 작물이 재배되는 작물 배드의 위치로 이동했을 때 상기 서브 지지부재의 일단에 배치된 기준물체와 상기 대상 작물이 한 이미지 내에 포함된 형태로 상기 작물 이미지의 획득이 가능하도록 상기 메인 지지부재의 일단 중 하면에 배치되는 것인, 작물의 증산량 측정을 위한 데이터 수집 장치.
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