KR102606968B1 - 스마트팜용 통합 제어 시스템, 장치 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 스마트팜용 통합 제어 시스템, 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따르면 제조사가 서로 다른 스마트팜용 기기들을 제조사의 고유 프로토콜을 따르지 않고도 통합 제어할 수 있는 방법을 제공함으로써, 종래 제조사가 다른 경우 통합 관리가 불가능했던 스마트팜용 기기들을 특별한 프로토콜 없이도 중앙 집중식으로 통합 관리할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

Description

스마트팜용 통합 제어 시스템, 장치 및 그 방법{INTEGRATED CONTROL SYSTEM, DEVICE, AND METHOD THEREOF}
본 발명은 스마트팜용 제어 기술에 관한 것으로, 특히 다양한 기기들의 통합 제어 기술에 관한 것이다.
스마트팜이란 비닐하우스, 유리온실, 축사 등에 사물인터넷(IoT: Internet of Thing), 빅데이터(Big data), 인공지능(AI: Artificial Intelligence), 로봇 기술 등 4차 산업혁명 기술을 적용하여 작물과 가축의 생육 환경을 원격 및 자동으로 적정하게 유지/관리할 수 있는 농장을 의미한다.
그런데 스마트팜 내에는 각종 센서나 제어장치 등 수많은 기기들이 존재하고, 따라서 이러한 스마트팜 시스템의 관리를 위해서는 스마트팜 내의 많은 기기들의 통합 관리가 필수적이다.
하지만 현재 출시된 IoT 등을 위한 스마트 기기들은 제조사마다 제각각인 각자의 프로토콜만을 지원하기 때문에, 동일한 제조사의 기기가 아니면 하나의 어플리케이션 또는 제어기로 통합 제어가 불가능한 문제가 있다.
본 발명의 발명자는 이러한 스마트팜 환경에서 통합 제어가 어려운 문제를 해결하기 위해 오랫동안 연구하고 시행착오를 거친 끝에 제조사와 무관하게 통합 제어를 가능하게 해주는 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
본 발명은 제조사가 다른 기기라 하더라도 통합 관리할 수 있게 해주는 통합 제어 장치 및 그 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
한편, 본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 것이다.
본 발명에 따른 스마트팜용 통합 제어 장치는,
스마트팜용 기기의 상테를 센싱하는 센서부; 하나 이상의 프로세서 및 메모리를 포함하는 제어부; 및 스마트팜용 기기를 제어하기 위한 제어신호를 전송하는 통신부;를 포함하되,
상기 제어부는, 상기 센서부로부터의 신호에 의해 상기 스마트팜용 기기의 상태를 판단한 다음, 상기 스마트팜용 기기를 제어하는 제어신호를 상기 통신부를 통해 상기 스마트팜용 기기에 전송하는 것을 특징으로 한다.
상기 센서부는, CT(Current Transformer) 센서인 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는, 상기 CT센서에 의해 상기 스마트팜용 기기의 온/오프를 판단하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는, 상기 CT 센서에 의해 감지한 상기 스마트팜용 기기의 전류에 의해 상기 스마트팜용 기기의 정상동작 여부를 판단하는 것을 특징으로 한다.
상기 통신부는, 적외선(IR) 신호를 전송하는 것을 특징으로 한다.
상기 통신부는, 근거리 무선 통신 방식을 사용하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 스마트팜용 통합 제어 시스템은,
둘 이상의 스마트팜용 기기; 상기 스마트팜용 기기에 각각 연결된 둘 이상의 스마트팜용 통합 제어장치; 및 상기 스마트팜용 기기와 상기 스마트팜용 통합 제어장치를 관리하기 위한 통합 관리 장치;를 포함한다.
상기 둘 이상의 스마트팜용 기기는 서로 다른 제어 프로토콜을 가지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 스마트팜용 통합 제어 방법은 하나 이상의 프로세서 및 메모리를 포함하는 제어부에 의해 수행되고,
스마트팜용 기기에 연결된 센서부로부터 신호를 수신하는 단계; 상기 수신한 신호에 의해 상기 스마트팜용 기기의 상태를 판단하는 단계; 및 상기 판단 결과에 따라 상기 스마트팜용 기기를 제어하기 위한 신호를 통신부를 통해 상기 스마트팜용 기기에 전송하는 단계를 포함한다.
상기 스마트팜용 기기에 연결된 센서부는, CT(Current Transformer) 센서인 것을 특징으로 한다.
상기 스마트팜용 기기의 상태를 판단하는 단계는, 상기 CT센서에 의해 상기 스마트팜용 기기의 온/오프를 판단하는 것을 특징으로 한다.
상기 스마트팜용 기기의 상태를 판단하는 단계는, 상기 CT 센서에 의해 감지한 상기 스마트팜용 기기의 전류에 의해 상기 스마트팜용 기기의 정상동작 여부를 판단하는 것을 특징으로 한다.
상기 통신부는, 적외선(IR) 신호를 전송하는 것을 특징으로 한다.
상기 통신부는, 근거리 무선 통신 방식을 사용하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 스마트팜용 통합 제어 장치 및 그 방법에 의하면 제조사가 다른 각종 기기들을 한번에 통합 관리할 수 있는 효과가 있다.
한편, 여기에서 명시적으로 언급되지 않은 효과라 하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 이하의 명세서에서 기재된 효과 및 그 잠정적인 효과는 본 발명의 명세서에 기재된 것과 같이 취급됨을 첨언한다.
도 1은 스마트팜 시스템의 전체적인 구조도이다.
도 2a 내지 2c는 본 발명의 바람직한 어느 실시예에 따른 스마트팜용 통합 제어 장치의 개략적인 구조도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 스마트팜용 통합 제어 방법의 개략적인 흐름도이다.

첨부된 도면은 본 발명의 기술사상에 대한 이해를 위하여 참조로서 예시된 것임을 밝히며, 그것에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되지는 아니한다.
본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능에 대하여 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명에 따른 스마트팜용 통합 제어 시스템, 장치 및 그 방법의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 스마트팜 시스템의 전체적인 구조도이다.
본 발명에 따른 스마트팜 시스템(1)은 통합 관리장치(100)와 각종 스마트팜용 센서들 및 둘 이상의 스마트팜용 기기들, 및 이들 스마트팜용 기기들을 통합 제어하기 위한 통합 제어 장치(200)들로 구성될 수 있다.
통합 관리장치(100)는 각종 센서들(센서 #1 내지 #4)로부터 센싱 데이터들을 입력 받아 스마트팜 시스템(1)의 각종 기기들(기기 #1 내지 #4)을 통합제어하게 된다.
센서들의 종류로는 스마트팜 내부 온도, 습도 센서, CO2, 토양 수분 센서, 양액 농도, 산도 센서, 외부 온도, 습도 센서, 풍향/풍속 센서, 강우량, 일사량 센서 등이 있을 수 있다.
스마트팜용 기기들의 종류로는, 미세 살수기, 스프링클러, 환기, 난방용 기기, 차광 커튼, 온수/난방수 조절기 등이 있을 수 있다.
이렇게 스마트팜에 사용되는 기기들은 다양하고 그 제조사 또한 각각일 수 있기 때문에, 제조사마다 다른 제어 프로토콜로 인해 통합 관리장치(100)에 의한 중앙 집중형 관리가 어려운 실정이다.
따라서, 본 발명에 따른 스마트팜용 통합 제어장치(200)는 제조사가 다른 기기라도 통합 관리장치(100)에서 동일한 프로토콜로 스마트팜 내의 기기들을 통합 관리할 수 있도록 해주는 것을 그 목적으로 한다.
즉, 스마트팜용 통합 제어장치(200)는 후술할 각각의 센서와 제어부 및 통신부를 포함함으로써, 통합 제어장치(200)가 연결된 스마트팜용 기기들의 상태를 판단하고 이를 제어함으로써 스마트팜용 통합 관리장치(100)에 의한 일원화된 관리가 가능하게 해준다.
도 2a는 이러한 스마트팜 시스템에 사용되기 위한 통합 제어장치(200)의 구조도를 나타낸다.
스마트팜용 통합 제어장치(200)는 센서부(210), 제어부(200) 및 통신부(230)를 포함하여 구성될 수 있다.
센서부(210)는 스마트팜 내의 기기들의 상태를 센싱할 수 있는 각종 센서로 이루어질 수 있다.
본 발명의 한 실시예로, 센서부(210)는 CT(Current Transformer) 센서를 포함할 수 있다.
CT센서는 회로에 직접 접촉하지 않고 회로의 전류를 측정할 수 있기 때문에, 전류나 전압을 측정하기 위해 션트(shunt) 저항을 사용하는 것처럼 회로에 영향을 주지 않고 전류를 측정할 수 있는 장점이 있다.
센서부(210)로 CT센서를 사용하면, 누전을 포함하여 전류로 측정할 수 있는 스마트팜 내의 기기들의 모든 상태를 파악할 수 있다.
전류가 0이거나 0에 가까우면 기기가 오프(off) 상태 또는 대기 상태라고 판단할 수 있고, 일정 이상의 전류가 흐르면 온(on) 상태라고 판단할 수 있다. 또한, 임계값 이상의 전류가 흐르면 누전 등의 기기 이상 상태로 판단할 수 있을 것이다.
기기가 삼상 부하를 사용하는 경우, CT 센서를 통해 전류의 영상, 역상 정상 등을 계측할 수 있고, 영상 전류가 흐르면 누전으로 판단하거나, 회전기의 경우 역상, 영상 전류가 포함되면 비정상 동작으로 판단할 수 있다.
또한 센서부(210)는 온도 센서, 습도 센서 등을 포함하여 스마트팜용 기기의 온도나 주변 습도 등에 의해 스마트팜용 기기의 비정상 여부를 확인할 수도 있다.
제어부(220)는 하나 이상의 프로세서 및 메모리를 포함하여 구성될 수 있다.
제어부(220)는 센서부(210)에 의해 측정한 스마트팜 기기의 각종 상태를 파악한 후 그에 따른 제어 신호를 통신부(220)를 통해 전달할 수 있다.
위의 예에서처럼, 제어부(220)는 센서부(210)에 의해 측정한 스마트팜 기기의 전류를 이용하여, 스마트팜용 기기의 온/오프를 판단할 수 있고, 과전류가 흐르는 경우 누전 등의 비정상 동작 또한 판단할 수 있다.
또한, 센서부(210)가 온도 센서를 포함하는 경우, 측정한 스마트팜용 기기의 온도가 과열된 경우 제어부(220)는 기기의 고장 또는 과부하 여부를 판단하여 기기를 오프시킬 수 있는 신호를 통신부(220)를 통해 전달할 수도 있을 것이다.
통신부(230)는 스마트팜용 기기들에 제조사 고유의 제어 신호가 아닌 모든 기기에 통용될 수 있는 공통의 신호를 전송함으로써 제조사가 서로 다른 기기라도 통합 관리장치(100)에 의해 관리될 수 있게 해준다.
도 2b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 통합 제어장치(201)의 예를 나타낸다.
예를 들어 통신부는 적외선 신호 발생 장치(231)로 구성될 수 있다.
스마트팜 내의 기기들, 즉, 조명, 환풍기, 가습기 등 적외선 리모콘을 사용하여 제어할 수 있는 기기들은 제어부(220)에서 각 기기에 해당하는 제어 신호를 생성하여 통신부(230)를 통해 전송함으로써, 제어가 필요한 기기를 통합 제어할 수 있는 것이다.
도 2c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 통합 제어장치(202)의 예를 나타낸다.
통신부는 또한 근거리 무선 통신부(232)로 구성되어 근거리 무선 통신 프로토콜을 수행할 수 있다.
예를 들면 근거리 무선 통신부(232)는 블루투스, 와이파이(WiFi), NFC(Near Field Communication), RFID 등의 근거리 통신 모듈로 구성될 수 있다.
비교적 한정된 범위의 스마트팜 시스템 환경에서 이러한 근거리 무선 통신 방식을 사용함으로써 간편하게 기기들간 통신을 주고받을 수 있는 장점이 있다.
또한, 배터리를 사용하는 환경이 많은 경우 통신부(230)는 또한 블루투스 저에너지(Bluetooth Low Energy, BLE) 프로파일을 사용할 수 있다.
BLE를 사용함으로써 통신부(230)의 크기를 줄일 수 있을 뿐더러 배터리의 사용량을 최소화함으로써 배터리 교체 주기를 늘리는 효과를 얻을 수 있다.
이처럼, 본 발명에 따른 스마트팜용 통합 제어장치(200, 201 및 202)를 사용함으로써, 제조사가 서로 다른 각종 스마트팜용 기기들을 통합 관리장치(100)에 의해 일괄로 관리할 수 있는 장점이 있다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스마트팜용 통합 제어 방법의 개략적인 흐름도이다.
본 발명에 따른 스마트팜용 통합 제어 방법은 하나 이상의 프로세서 및 메모리를 포함하는 제어부에 의해 수행될 수 있다.
우선 스마트팜 기기에 연결된 센서부로부터 센싱한 신호를 수신한다(S310).
센서부는 CT센서, 온도센서, 습도센서 등 다양한 센서를 포함할 수 있으며, 이로 한정되지 않는다.
CT센서는 회로에 영향을 주지 않고 스마트팜용 기기의 전류를 측정할 수 있는 장점이 있다.
센서부로 CT센서를 사용하면, 누전을 포함하여 전류로 측정할 수 있는 스마트팜 내의 기기들의 모든 상태를 파악할 수 있다.
전류가 0이거나 0에 가까우면 기기가 오프(off) 상태 또는 대기 상태라고 판단할 수 있고, 일정 이상의 전류가 흐르면 온(on) 상태라고 판단할 수 있다. 또한, 임계값 이상의 전류가 흐르면 누전 등의 기기 이상 상태로 판단할 수 있을 것이다.
기기가 삼상 부하를 사용하는 경우, CT 센서를 통해 전류의 영상, 역상 정상 등을 계측할 수 있고, 영상 전류가 흐르면 누전으로 판단하거나, 회전기의 경우 역상, 영상 전류가 포함되면 비정상 동작으로 판단할 수 있다.
또한 센서부에 온도 센서, 습도 센서 등을 포함하여 스마트팜용 기기의 온도나 주변 습도 등에 의해 스마트팜용 기기의 비정상 여부를 확인할 수도 있다.
센서부로부터 센싱 신호를 수신하면 이에 의해 스마트팜용 기기의 상태를 판단하게 된다(S320).
예를 들어, 센서부에 의해 측정한 스마트팜 기기의 전류를 이용하여, 스마트팜용 기기의 온/오프를 판단할 수 있고, 과전류가 흐르는 경우 누전 등의 비정상 동작 또한 판단할 수 있다.
또한, 센서부가 온도 센서를 포함하는 경우, 측정한 스마트팜용 기기의 온도가 과열된 기기의 고장 또는 과부하 여부를 판단할 수 있을 것이다.
스마트팜용 기기의 상태 판단이 완료되면 스마트팜용 기기를 제어할 수 있는 제어신호를 통신부를 통해 송신하게 된다(S330).
통신부는 적외선(IR) 신호를 발생시킬 수 있는 LED로 구성될 수 있다. 이 적외선 신호에 의해 제조사가 각기 다른 스마트팜용 기기들이 적외선 리모콘을 사용하는 경우 본 발명에 따른 스마트팜용 통합 통합 제어 방법에 의해 제어할 수 있다.
또한, 통신부는 예를 들면 블루투스, 블루투스 저에너지(BLE), 와이파이(WiFi), NFC(Near Field Communication), RFID 등의 근거리 통신 방식을 지원할 수 있다.
제어부는 이러한 다양한 통신부를 사용함으로써 제조사가 각기 다른 스마트팜용 기기들에 대해 통합 제어 방법을 제공할 수 있을 것이다.
이상과 같은 본 발명의 스마트팜용 통합 제어 시스템, 장치 및 그 방법에 따르면, 종래 제조사가 다른 경우 통합 관리가 불가능했던 스마트팜용 기기들을 특별한 프로토콜 없이도 중앙 집중식으로 통합 관리할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
본 발명의 보호범위가 이상에서 명시적으로 설명한 실시예의 기재와 표현에 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 자명한 변경이나 치환으로 말미암아 본 발명의 보호범위가 제한될 수도 없음을 다시 한 번 첨언한다.

Claims (14)

  1. 스마트팜용 통합 제어 장치로서:
    스마트팜용 기기의 상태를 센싱하는 센서부;
    하나 이상의 프로세서 및 메모리를 포함하는 제어부; 및
    상기 스마트팜용 기기를 제어하기 위한 제어신호를 전송하는 통신부;를 포함하되,
    상기 제어부는, 상기 센서부로부터의 신호에 의해 상기 스마트팜용 기기의 상태를 판단한 다음, 판단 결과에 따라 상기 통신부를 제어하여 상기 스마트팜용 기기를 제어하는 제어신호를 상기 스마트팜용 기기에 전송하도록 하고,
    상기 센서부는 CT(Current Transformer) 센서, 온도 센서, 습도 센서, CO2 센서, 토양 수분 센서, 양액 농도 센서, 산도 센서, 풍향/풍속 센서, 강우량 센서, 일사량 센서로 이루어지고,
    상기 제어부는,
    상기 CT 센서가 센싱한 전류의 크기가 0인 경우 상기 스마트팜용 기기의 오프 상태로 판단하고, 일정 이상인 경우 상기 스마트팜용 기기의 온 상태로 판단하고, 임계값 이상이면 상기 스마트팜용 기기의 누전 상태로 판단하고,
    상기 온도 센서가 센싱한 온도가 기준 이상인 경우 상기 스마트팜용 기기의 과부하로 판단하고, 상기 스마트팜용 기기를 오프시키기 위한 신호를 전송하도록 상기 통신부를 제어하고,
    상기 스마트팜용 기기는 적외선 리모콘으로 제어 가능한 조명, 환풍기, 가습기, 미세 살수기, 스프링클러, 난방용 기기, 차광 커튼, 온수/난방수 조절기로 이루어지고,
    상기 스마트팜용 기기는 각기 다른 제조사에서 제조되어 각기 다른 제어 프로토콜을 가지고,
    상기 통신부는 상기 스마트팜용 기기에 통용되는 공통의 적외선 신호를 발생하고,
    상기 통신부는 블루투스 저에너지(Bluetooth Low Energy, BLE) 프로파일을 사용하는 근거리 무선 통신 모듈을 더 포함하는,
    스마트팜용 통합 제어 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 스마트팜용 통합 제어 시스템으로서:
    스마트팜용 기기;
    상기 스마트팜용 기기에 연결된 스마트팜용 통합 제어장치; 및
    상기 스마트팜용 기기와 상기 스마트팜용 통합 제어장치를 관리하기 위한 통합 관리 장치를 포함하고,
    상기 스마트팜용 통합 제어 장치는,
    상기 스마트팜용 기기의 상태를 센싱하는 센서부;
    하나 이상의 프로세서 및 메모리를 포함하는 제어부; 및
    상기 스마트팜용 기기를 제어하기 위한 제어신호를 전송하는 통신부;를 포함하되,
    상기 제어부는, 상기 센서부로부터의 신호에 의해 상기 스마트팜용 기기의 상태를 판단한 다음, 판단 결과에 따라 상기 통신부를 제어하여 상기 스마트팜용 기기를 제어하는 제어신호를 상기 스마트팜용 기기에 전송하도록 하고,
    상기 센서부는 CT(Current Transformer) 센서, 온도 센서, 습도 센서, CO2 센서, 토양 수분 센서, 양액 농도 센서, 산도 센서, 풍향/풍속 센서, 강우량 센서, 일사량 센서를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 CT 센서가 센싱한 전류의 크기가 0인 경우 상기 스마트팜용 기기의 오프 상태로 판단하고, 일정 이상인 경우 상기 스마트팜용 기기의 온 상태로 판단하고, 임계값 이상이면 상기 스마트팜용 기기의 누전 상태로 판단하고,
    상기 온도 센서가 센싱한 온도가 기준 이상인 경우 상기 스마트팜용 기기의 과부하로 판단하고, 상기 스마트팜용 기기를 오프시키기 위한 신호를 전송하도록 상기 통신부를 제어하고,
    상기 스마트팜용 기기는 적외선 리모콘으로 제어 가능한 조명, 환풍기, 가습기, 미세 살수기, 스프링클러, 난방용 기기, 차광 커튼, 온수/난방수 조절기로 이루어지고,
    상기 스마트팜용 기기는 각기 다른 제조사에서 제조되어 각기 다른 제어 프로토콜을 가지고,
    상기 통신부는 상기 스마트팜용 기기에 통용되는 공통의 적외선 신호를 발생하고,
    상기 통신부는 블루투스 저에너지(Bluetooth Low Energy, BLE) 프로파일을 사용하는 근거리 무선 통신 모듈을 더 포함하는,
    스마트팜용 통합 제어 시스템.
  8. 삭제
  9. 제1항에 따른 스마트팜용 통합 제어 장치에 의해 수행되는 스마트팜용 통합 제어 방법으로서:
    상기 센서부로부터 신호를 수신하는 단계;
    상기 수신한 신호에 의해 상기 스마트팜용 기기의 상태를 판단하는 단계; 및
    상기 판단 결과에 따라 상기 스마트팜용 기기를 제어하기 위한 상기 적외선 신호를 상기 통신부를 통해 상기 스마트팜용 기기에 전송하는 단계를 포함하는,
    스마트팜용 통합 제어 방법.
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