KR102668374B1 - 페어 챔버 구조를 갖는 스마트팜 시스템 - Google Patents
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Abstract
페어 챔버 구조를 갖는 스마트팜 시스템을 개시한다.
본 실시예는 암기용 챔버와 명기용 챔버를 하나의 페어 구조로 연결하여 명기용 챔버에서만 명기용 시스템을 작동시키다가 재배작물 렉, 구조물, 거터, 작물이 심어져있는 기구물 등을 암기용 시스템으로 구성되어 있는 암기용 챔버로 이동시킴으로써, 암기용 챔버와 명기용 챔버의 구조물 제작 및 운영을 각각 다르게 수동 또는 자동화 진행하여 스마트팜에 대한 대규모 설비 투자 및 운영비와 더불어 전기사용량을 대폭 절감할 수 있도록 하는 페어 챔버 구조를 갖는 스마트팜 시스템을 제공한다.
본 실시예는 암기용 챔버와 명기용 챔버를 하나의 페어 구조로 연결하여 명기용 챔버에서만 명기용 시스템을 작동시키다가 재배작물 렉, 구조물, 거터, 작물이 심어져있는 기구물 등을 암기용 시스템으로 구성되어 있는 암기용 챔버로 이동시킴으로써, 암기용 챔버와 명기용 챔버의 구조물 제작 및 운영을 각각 다르게 수동 또는 자동화 진행하여 스마트팜에 대한 대규모 설비 투자 및 운영비와 더불어 전기사용량을 대폭 절감할 수 있도록 하는 페어 챔버 구조를 갖는 스마트팜 시스템을 제공한다.
Description
본 발명의 일 실시예는 페어 챔버 구조를 갖는 스마트팜 시스템에 관한 것이다.
이하에 기술되는 내용은 단순히 본 실시예와 관련되는 배경 정보만을 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것이 아니다.
현재 인류는 유래를 찾아볼 수 없는 인구 팽창의 시대에 살고 있다. 늘어나는 인구만큼 더 많은 환경파괴와 환경오염을 발생시키고, 점차 미래 먹을거리에 대한 불안으로 다양한 시도를 하고 있는 상황이다.
지구 온난화문제로 유발되는 자연재해와 기후변화는 인간이 자연에서 얻을 수밖에 없는 곡물류와 채소류, 축산류 등의 생산량과 품질, 가격 등 모든 지표에서 인간의 삶을 불안하게 만들고 있다. 신규 농업인 유입 감소와 농촌인구 고령화 등의 인구 변화와 도시가주는 식량 생산의 기반마저 흔들고 있다.
전술한 문제들을 해결하기 위해 유전자 조작과 종자보호, 영농의 과학화, 자동화를 추진하며, 다가올 미래의 불안을 해결하기 위해 노력하고 있다. 각 정부는 교육을 통해 농업인을 전문 농업경영인으로 육성하는 정책과 효율적인 운영 능력 향상을 위해 ICT 기술의 융복합 기술을 접목하여, 스마트 팜 또는 스마트팜 기술을 적극적으로 개발하고 있다.
일반적으로 스마트 팜은 유리 온실이나 콘테이너, 건물 내에서 LED나 태양광을 이용하고, 수분과 양액을 공급하며, 바람과 온습도 및 이산화탄소 농도를 제어하는 방식으로 운영된다. 식물공장은 계절이나 환경에 상관없이 연중 계획 생산이 가능하고, 무농약 재배 및 고부가가치 식물 생산이 가능할 수 있다는 점에서 긍정적인 변화로 주목받아 왔다.
하지만, 급격한 성장 뒤에는 높은 인건비와 에너지 비용, 시설 유지비, 판로 발굴, 물류비용 문제 등 있다. 한때 많은 스마트 팜 들이 일본과 미국 등 선진국을 중심으로 우후죽순처럼 창업하고 성장하였지만, 상기의 문제들로 인해 현재 반 이하만 남아 있다.
특히, 종래의 스마트팜은 각 재배동(Room)별 동일 조건으로 LED를 On/Off 시키는 상태이며, Room 별 동일한 공조용량, LED를 이용한 일조, 그에 따른 냉방시스템, 영양공급배수 시스템, CO2 조절 시스템, 제습 조절, 가습 조절 시스템 등, 많은 금액의 인프라 투자와 그것을 유지하기위해 전기 에너지 사용량이 증대되고 이는 전통 시설농업(비닐하우스, 유리온실등) 보다 높은 원가 구조를 형성한다. 그리고 이러한 고비용의 설비투자와 유지비가 스마트팜 사업을 진행하는데 가장 큰 걸림돌이었다.
따라서, 고효율 저비용의 각종설비 및 조절 시스템, 효율적인 작물 생산 관리와 에너지 절약형 식물 재배시설을 필요로 한다.
본 실시예는 암기용 챔버와 명기용 챔버를 하나의 페어 구조로 연결하여 명기용 챔버에서만 명기용 시스템(이하 ”명기용 시스템”, LED 및 복합환경제어 시스템; LED, 관수, 양액 조절, 온습도 조절, 풍향, 풍속, 수온조절 등과 관련된 H/W & S/W 시스템)을 작동시키다가 재배작물 렉, 구조물, 거터, 작물이 심어져있는 기구물 등(이하 “트레이”)를 암기용 시스템(이하 “암기용 시스템”, 암기용 저용량 온습도 제어를 위한 H/W & S/W 시스템)으로 구성되어 있는 암기용 챔버로 이동시킴으로써, 암기용 챔버와 명기용 챔버의 구조물 제작 및 운영을 각각 다르게 수동 또는 자동화 진행하여 스마트팜에 대한 대규모 설비 투자 및 운영비와 더불어 전기사용량을 대폭 절감할 수 있도록 하는 페어 챔버 구조를 갖는 스마트팜 시스템을 제공하는 데 목적이 있다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 재배작물 트레이에서 생육하는 재배작물이 암기시 수행 활동 환경을 제공하는 암기용 챔버; 상기 재배작물 트레이에서 생육하는 재배작물이 광합성을 취하고, 영양분을 공급받을 수 있는 명기시 수행 활동 환경을 제공하는 명기용 챔버;를 포함하며, 상기 암기용 챔버와 상기 명기용 챔버는 하나의 페어(Pair) 구조로 연결되는 것을 특징으로 하는 페어 챔버 구조를 갖는 스마트팜 시스템을 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면, 암기용 챔버와 명기용 챔버를 하나의 페어 구조로 연결하여 명기용 챔버에서만 LED 및 영양분 등 공급 등을 작동시키는 명기용 시스템을 작동시키다가 재배작물 트레이를 암기용 시스템으로 작동할 수 있는 암기용 챔버로 이동시킴으로써, 암기용 챔버와 명기용 챔버의 복합환경제어 시스템의 설비를 각각 다르게 설치하여 운영하여 스마트팜에 대한 설비 투자 및 시설 운영 유지비를 절감을 할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 실시예에 따른 페어 챔버 구조를 갖는 스마트팜 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2a,b는 본 실시예에 따른 식물재배용 랙을 나타낸 도면이다.
도 3a,b는 본 실시예에 따른 페어 챔버 구조 내에 식물재배용 랙의 배치 구조를 나타낸 도면이다.
도 4a,b,c는 본 실시예에 따른 페어 챔버 구조 내에 상부 이송장치, 하부 이송장치, 댐퍼를 나타낸 도면이다.
도 5a,b는 본 실시예에 따른 상부 이송장치에 연결된 트레이 이송장치를 나타낸 도면이다.
도 6a,b,c는 본 실시예에 따른 페어 챔버 구조 내의 식물재배용 랙, 상부 이송장치, 트레이 이송장치의 배치를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 실시예에 따른 페어 챔버 구조 내의 재배작물 트레이 이동을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 실시예에 따른 트레이 이송장치를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 실시예에 따른 트레이 이송장치에 트레이 안착을 나타낸 도면이다.
도 10은 본 실시예에 따른 트레이 이송장치의 게이트 오픈을 나타낸 도면이다.
도 11은 본 실시예에 따른 트레이 이송장치의 로봇 이동을 나타낸 도면이다.
도 12는 본 실시예에 따른 하부 이송장치로 재배작물 트레이 도킹된 후 픽업되어 식물재배용 랙에 정렬되는 과정을 나타낸 도면이다.
도 13은 본 실시예에 따른 챔버 구조 내의 서큘레이션 시스템을 나타낸 도면이다.
도 14, 15는 본 실시예에 따른 하부 이송장치에서 재배작물 트레이의 이동을 나타낸 도면이다.
도 2a,b는 본 실시예에 따른 식물재배용 랙을 나타낸 도면이다.
도 3a,b는 본 실시예에 따른 페어 챔버 구조 내에 식물재배용 랙의 배치 구조를 나타낸 도면이다.
도 4a,b,c는 본 실시예에 따른 페어 챔버 구조 내에 상부 이송장치, 하부 이송장치, 댐퍼를 나타낸 도면이다.
도 5a,b는 본 실시예에 따른 상부 이송장치에 연결된 트레이 이송장치를 나타낸 도면이다.
도 6a,b,c는 본 실시예에 따른 페어 챔버 구조 내의 식물재배용 랙, 상부 이송장치, 트레이 이송장치의 배치를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 실시예에 따른 페어 챔버 구조 내의 재배작물 트레이 이동을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 실시예에 따른 트레이 이송장치를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 실시예에 따른 트레이 이송장치에 트레이 안착을 나타낸 도면이다.
도 10은 본 실시예에 따른 트레이 이송장치의 게이트 오픈을 나타낸 도면이다.
도 11은 본 실시예에 따른 트레이 이송장치의 로봇 이동을 나타낸 도면이다.
도 12는 본 실시예에 따른 하부 이송장치로 재배작물 트레이 도킹된 후 픽업되어 식물재배용 랙에 정렬되는 과정을 나타낸 도면이다.
도 13은 본 실시예에 따른 챔버 구조 내의 서큘레이션 시스템을 나타낸 도면이다.
도 14, 15는 본 실시예에 따른 하부 이송장치에서 재배작물 트레이의 이동을 나타낸 도면이다.
이하, 본 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 실시예에 따른 페어 챔버 구조를 갖는 스마트팜 시스템을 나타낸 도면이다.
식물은 빛(태양 또는 LED) 조사시 광합성을 통하여 태양 또는 LED(빛) 에너지를 화학에너지로 변환시키면서 ATP, NADPH를 생성한다. 식물은 생성된 화학에너지를 사용하여 포도당을 만들어서 에너지를 얻고 성장하며, 이러한 과정을 “명기”로 정의한다. 식물은 태양 또는 LED(빛) 조사가 없는 환경에서 광합성이 중단되고 호흡을 통하여 저장된 포도당을 분해하고 이 과정에서 생육에 필요한 2차 대사산물을 생산하며, 이러한 과정을 “암기”로 정의한다.
본 실시예에 따른 페어 챔버 구조를 갖는 스마트팜 시스템(100)은 암기용 챔버(112)와 명기용 챔버(114)를 하나의 페어 구조로 연결한다. 본 실시예에 따른 스마트팜 시스템(100)은 암기용 챔버(112)와 명기용 챔버(114)를 구분하여 재배작물의 성장주기에 따라 재배작물 트레이(220)를 이동시킨다.
암기용 챔버(112)는 내부에 존재하는 암기용 식물재배 랙(212)에 체결된 재배작물 트레이(220)로 LED 및 영양분 등을 미공급한다. 명기용 챔버(114)는 내부에 존재하는 명기용 식물재배 랙(214)에 체결된 재배작물 트레이(220)로 LED 및 영양분을 공급한다. 본 실시예에 따른 페어 챔버 구조를 갖는 스마트팜 시스템(100)은 명기용 챔버(114) 내부의 명기용 식물재배 랙(214)에 체결된 재배작물 트레이(220)를 재배작물의 성장주기에 따라 암기용 챔버(112) 내부의 암기용 식물재배 랙(212)으로 순환시킨다.
암기용 챔버(112)는 재배작물 트레이에서 생육하는 재배작물이 암기시 수행 활동 환경을 제공하는 암기용 시스템(암기시 수행 활동 환경을 제공 복합환경 제어 시스템)을 포함한다.
명기용 챔버(114)는 재배작물 트레이에서 생육하는 재배작물이 광합성을 취하고, 영양분을 공급받을 수 있는 명기시 수행 활동 환경을 제공하는 명기용 시스템(명기시 수행 활동 환경을 제공하는 복합환경 제어 시스템)을 포함한다.
명기용 챔버(114)는 명기용 시스템을 재배작물 트레이(220)와 함께 암기용 챔버(112)로 이송시킨다.
명기용 챔버(114)는 명기용 시스템을 재배작물 트레이(220)와 함께 암기용 챔버(112)로 이송시킬 때, 챔버 간의 명기용 시스템과 재배작물 트레이(220)의 이동을 위아래, 앞뒤, 좌우로 이동시킨다. 명기용 챔버(114)는 명기용 시스템을 재배작물 트레이(220)와 함께 암기용 챔버(112)로 이송시킬 때, 짝수개 챔버뿐이 아닌 홀수개 챔버간의 명기용 시스템과 재배작물 트레이(220)을 이동시킨다. 명기용 챔버(114)는 명기용 시스템을 재배작물 트레이(220)와 함께 암기용 챔버(112)로 이송시킬 때, 단일 챔버가 아닌 복수개의 챔버간의 명기용 시스템과 재배작물 트레이(220)를 이동시킨다.
본 실시예에 따른 페어 챔버 구조를 갖는 스마트팜 시스템(100)은 암기용 챔버(112), 명기용 챔버(114)를 포함한다. 페어 챔버 구조를 갖는 스마트팜 시스템(100)에 포함된 구성요소는 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
암기용 챔버(112)는 내부에 복수의 암기용 식물재배 랙(212)을 배치한다. 암기용 챔버(112)는 재배작물의 성장주기에 따라 작물의 암기시 수행 활동 환경을 제공한다. 암기용 챔버(112)는 내부에 존재하는 암기용 식물재배 랙(212)에 체결된 재배작물 트레이(220)로 LED 및 영양분 등을 미공급한다. 암기용 챔버(112)는 재배작물이 암기시 수행해야하는 활동 할 수 있도록 있도록 15℃~25℃ → 6℃~13℃의 온도를 갖도록 온도를 조절하면서 공조 시스템을 동작한다. 암기용 챔버(112)는 재배작물이 광합성을 수행한 후 암기시 수행해야하는 활동을 위해 별도의 LED를 제공하지 않으며, 영양분 공급 및 배관 등 하드웨어나 이를 제어하는 소프트웨어 등 을 포함하지 않는다.
명기용 챔버(114)는 내부에 복수의 명기용 식물재배 랙(214)을 배치한다. 명기용 챔버(114)는 재배작물의 성장주기에 따라 작물이 광합성을 취하고, 영양분을 공급받을 수 있는 명기시 수행 활동 환경을 제공한다. 명기용 챔버(114)는 내부에 존재하는 명기용 식물재배 랙(214)에 체결된 재배작물 트레이(220)로 LED 및 영양분을 공급한다. 명기용 챔버(114)는 재배작물이 휴식을 취할 수 있도록 약 70℃이상 → 약 15℃ ~ 약 25℃의 온도를 갖도록 온도를 조절하면서 공조 시스템을 동작한다. 명기용 챔버(114)는 재배작물이 휴식을 취한 후 광합성 및 영양분을 공급받을 수 있도록 별도의 LED를 제공하며, 영양분 공급 배관을 포함한다.
암기용 챔버(112)와 명기용 챔버(114)는 격벽으로 구분되어 있다. 암기용 챔버(112)는 LED, 영양분 공급 및 배관 등 하드웨어나 이를 제어하는 소프트웨어 등 미존재하므로 내부 온도를 15℃~25℃ → 6℃~13℃로만 낮춘 환경을 제공하므로 명기용 챔버(114) 보다 낮은 에너지만을 소모하게 된다. 명기용 챔버(114)는 LED, 영양분 공급 배관을 이용하여 에너지를 제공해야 하므로, 내부 온도를 250℃ → 15℃~25℃로만 낮춘 환경을 제공해야 하며, LED, 영양분, 물을 공급하기 위한 많은 에너지를 소모하게 된다. 따라서, 본 실시예에 따른 식물공장 시스템(100)은 암기용 챔버(112)와 명기용 챔버(114)를 구분하여 재배작물의 성장주기에 따라 암기시 수행해야하는 활동할 때 에너지 소모를 획기적으로 줄일 수 있도록 한다.
도 2a,b는 본 실시예에 따른 식물재배용 랙을 나타낸 도면이다.
도 2a에 도시된 암기용 식물재배 랙(212)은 암기용 챔버(112)에 배치되는 랙을 의미한다. 본 실시예에 따른 암기용 식물재배 랙(212)은 LED 트레이(230) 없이 재배작물 트레이(220)만을 포함한다. 암기용 챔버(112)에 배치되는 암기용 식물재배 랙(212)은 LED 트레이(230), 영양분 공급 배관을 미포함한다.
도 2b에 도시된 명기용 식물재배 랙(214)은 명기용 챔버(114)에 배치되는 랙을 의미한다. 본 실시예에 따른 명기용 식물재배 랙(214)은 LED 트레이(230), 재배작물 트레이(220)를 포함한다. 명기용 챔버(114)에 배치되는 명기용 식물재배 랙(214)은 LED 트레이(230), 영양분 공급 배관을 포함한다. 명기용 챔버(114)에 배치되는 명기용 식물재배 랙(214)은 LED를 발광하기 위해 각각의 재배작물 트레이(220)의 상단에 LED 트레이(230)를 포함한다.
도 3a,b는 본 실시예에 따른 페어 챔버 구조 내에 식물재배용 랙의 배치 구조를 나타낸 도면이다.
암기용 챔버(112)는 대용량의 챔버로서 예컨대, 12개의 암기용 식물재배 랙(212)이 배치될 수 있다. 암기용 챔버(112)에 배치되는 암기용 식물재배 랙(212)은 예컨대, 6단으로 구성되며, 각 단마다 12개의 재배작물 트레이(220)가 배치될 수 있다. 암기용 챔버(112)에 배치되는 암기용 식물재배 랙(212)은 LED, 영양분 공급 배관을 미포함한다.
명기용 챔버(114)는 대용량의 챔버로서 예컨대, 12개의 명기용 식물재배 랙(214)이 배치될 수 있다. 명기용 챔버(114)에 배치되는 명기용 식물재배 랙(214)은 예컨대, 6단으로 구성되며, 각 단마다 12개의 재배작물 트레이(220)가 배치될 수 있다. 명기용 챔버(114)에 배치되는 명기용 식물재배 랙(214)은 LED, 영양분 공급 배관을 포함한다.
암기용 챔버(112)는 내부에 존재하는 암기용 식물재배 랙(212)에 체결된 재배작물 트레이(220)로 LED 및 영양분 등을 미공급하여 재배작물 트레이(220)에서 생육하는 재배작물이 암기시 수행해야하는 활동을 위한 환경을 제공한다.
암기용 챔버(112)는 암기용 식물재배 랙(212)에 LED를 조사하기 위한 LED 트레이(230)가 미존재하고, 영양분을 공급하기 위한 영양분 공급 배관이 미존재하므로, 챔버 내부 온도를 낮추기 위해 명기용 챔버(114) 보다 낮은 에너지만을 소모한다.
암기용 챔버(112)는 챔버 내에 존재하는 암기용 식물재배 랙(212)에 체결된 재배작물 트레이(220)를 명기용 챔버(114) 내에 존재하는 명기용 식물재배 랙(214)으로 이송시키는 과정에서 구비된 카메라(710)를 이용하여 재배작물 트레이(220)에서 암기를 취한 재배작물의 암기상태에 촬영한 암기 상태 이미지를 생성한다.
암기용 챔버(112)는 상부 및 하부에 구비된 이송장치를 이용하여 챔버 내에 존재하는 암기용 식물재배 랙(212)에 체결된 재배작물 트레이(220)를 격벽으로 구분되어 있는 명기용 챔버(114) 내에 존재하는 명기용 식물재배 랙(214)으로 이송시킨다. 암기용 챔버(112)는 암기용 식물재배 랙(212)에 체결된 재배작물 트레이(220)를 명기용 챔버(114) 내에 존재하는 명기용 식물재배 랙(214)으로 이송시키기 위해, 암기용 상부 이송장치(412), 암기용 트레이 이송장치(512), 암기용 하부 이송장치(422), 암기용 챔버 댐퍼(432)를 포함한다.
명기용 챔버(114)는 내부에 존재하는 명기용 식물재배 랙(214)에 체결된 재배작물 트레이(220)로 LED 및 영양분을 공급하여 재배작물 트레이(220)에서 생육하는 재배작물이 광합성을 취하고, 영양분을 공급받을 수 있는 명기시 수행 활동 환경을 제공한다.
명기용 챔버(114)는 명기용 식물재배 랙(214)에 LED를 조사하기 위한 LED 트레이(230)가 존재하고, 영양분을 공급하기 위한 영양분 공급 배관이 존재하므로, 챔버 내부 온도를 낮추기 위해 암기용 챔버 보다 높은 에너지를 소모하다가, 기 설정된 시간에 따라 명기용 식물재배 랙(214)에 체결된 재배작물 트레이(220)를 암기용 챔버(112) 내에 존재하는 암기용 식물재배 랙(212)으로 이송시켜서 에너지를 절약한다.
명기용 챔버(114)는 챔버 내에 존재하는 명기용 식물재배 랙(214)에 체결된 재배작물 트레이(220)를 격벽으로 구분되어 있는 암기용 챔버(112) 내에 존재하는 암기용 식물재배 랙(212)으로 이송시키는 과정에서 구비된 카메라(710)를 이용하여 재배작물 트레이(220)에서 광합성을 취한 재배작물의 광합성상태에 촬영한 광합성 상태 이미지를 생성한다.
명기용 챔버(114)는 상부 및 하부에 구비된 이송장치를 이용하여 챔버 내에 존재하는 명기용 식물재배 랙(214)에 체결된 재배작물 트레이(220)를 암기용 챔버(112) 내에 존재하는 암기용 식물재배 랙(212)으로 이송시킨다. 명기용 챔버(114)는 명기용 식물재배 랙(214)에 체결된 재배작물 트레이(220)를 암기용 챔버(112) 내에 존재하는 암기용 식물재배 랙(212)으로 이송시키기 위해, 명기용 상부 이송장치(414), 명기용 트레이 이송장치(514), 명기용 하부 이송장치(424), 명기용 챔버 댐퍼(434)를 포함한다.
암기용 챔버(112)와 명기용 챔버(114)는 하나의 페어(Pair) 구조로 연결되어, 기 설정된 시간에 따라 암기용 챔버 내에 존재하는 암기용 식물재배 랙(212)에 체결된 재배작물 트레이(220)를 명기용 챔버 내에 존재하는 명기용 식물재배 랙(214)으로 이송시키고, 명기용 챔버 내에 존재하는 명기용 식물재배 랙(214)에 체결된 재배작물 트레이(220)를 암기용 챔버 내에 존재하는 암기용 식물재배 랙(212)으로 이송시키는 형태로 재배작물 트레이를 순환시킨다.
도 4a,b,c는 본 실시예에 따른 페어 챔버 구조 내에 상부 이송장치, 하부 이송장치, 댐퍼를 나타낸 도면이다.
본 실시예에 따른 페어 챔버 구조를 갖는 스마트팜 시스템(100)은 천장에 암기용 상부 이송장치(412), 명기용 상부 이송장치(414)를 구비한다.
암기용 상부 이송장치(412)는 암기용 챔버(112)의 천장에 설치되는 것이 바람직하다. 암기용 상부 이송장치(412)는 암기용 챔버(112)가 할당된 공간에서 암기용 트레이 이송장치(512)가 암기용 상부 이송장치(412)를 따라 이동하면서 재배작물 트레이(220)를 X축, Y축, Z축으로 이송되도록 한다.
명기용 상부 이송장치(414)는 명기용 챔버(114)의 천장에 설치되는 것이 바람직하다. 명기용 상부 이송장치(414)는 명기용 챔버(114)가 할당된 공간에서 명기용 트레이 이송장치(514)가 명기용 상부 이송장치(414)를 따라 이동하면서 재배작물 트레이(220)를 X축, Y축, Z축으로 이송되도록 한다.
암기용 하부 이송장치(422)는 암기용 챔버(112)의 바닥면에 설치되는 것이 바람직하다. 암기용 하부 이송장치(422)는 암기용 챔버(112)가 할당된 공간에서 재배작물 트레이(220)가 바닥면 상에서 기 설정된 일방향으로 이송되도록 한다. 도 14 및 15에 도시된 바와 같이, 암기용 하부 이송장치(422)는 재배작물 트레이(220)를 최소한의 동력으로 가장 먼 거리를 이송할 수 있도록 물의 흐름을 이용하여 재배작물 트레이(220)를 기 설정된 일방향으로 이송 시킨다.
명기용 하부 이송장치(424)는 명기용 챔버(114)의 바닥면에 설치되는 것이 바람직하다. 명기용 하부 이송장치(424)는 명기용 챔버(114)가 할당된 공간에서 재배작물 트레이(220)가 바닥면 상에서 기 설정된 일방향으로 이송되도록 한다. 도 14 및 15에 도시된 바와 같이, 명기용 하부 이송장치(424)는 재배작물 트레이(220)를 최소한의 동력으로 가장 먼 거리를 이송할 수 있도록 물의 흐름을 이용하여 재배작물 트레이(220)를 기 설정된 일방향으로 이송 시킨다.
암기용 챔버 댐퍼(432)는 암기용 챔버(112)와 명기용 챔버(114) 사이에 설치되어 암기용 챔버(112)와 명기용 챔버(114)를 구분하다가 암기용 챔버(112)로부터 명기용 챔버(114)로 재배작물 트레이(220)를 이송하는 역할을 수행한다. 암기용 챔버 댐퍼(432)는 재배작물의 성장주기에 따라 암기용 챔버(112)로부터 명기용 챔버(114)로 재배작물 트레이(220)를 이송시켜서 재배작물 트레이(220)가 순환되도록 한다. 암기용 챔버 댐퍼(432)는 게이트를 폐쇄한 상태에서 암기용 챔버(112)로부터 명기용 챔버(114)로 재배작물 트레이(220)를 이송할 때만 게이트가 개방되도록 한다.
명기용 챔버 댐퍼(434)는 암기용 챔버(112)와 명기용 챔버(114) 사이에 설치되어 암기용 챔버(112)와 명기용 챔버(114)를 구분하다가 명기용 챔버(114)로부터 암기용 챔버(112)로 재배작물 트레이(220)를 이송하는 역할을 수행한다. 명기용 챔버 댐퍼(434)는 재배작물의 성장주기에 따라 명기용 챔버(114)로부터 암기용 챔버(112)로 재배작물 트레이(220)를 이송시켜서 재배작물 트레이(220)가 순환되도록 한다. 명기용 챔버 댐퍼(434)는 게이트를 폐쇄한 상태에서 명기용 챔버(114)로부터 암기용 챔버(112)로 재배작물 트레이(220)를 이송할 때만 게이트가 개방되도록 한다.
도 5a,b는 본 실시예에 따른 상부 이송장치에 연결된 트레이 이송장치를 나타낸 도면이다.
암기용 상부 이송장치(412)는 천장에 설치되어 암기용 챔버(112)가 할당된 영역 내에서 X축으로 이동할 수 있는 X축 가이드(532), Y축으로 이동할 수 있는 Y축 가이드(542), Z축으로 이동할 수 있는 Z축 가이드(552)를 포함한다.
제1 서보 모터(522)(Survo Motor)는 X축 가이드(532) 일측에 설치되어 암기용 트레이 이송장치(512)를 X축 방향, Y축 방향, Z축 방향으로 이동시킨다.
암기용 트레이 이송장치(512)는 X축 가이드(532)를 따라 X축 이동하면서 재배작물 트레이(220)를 운반한다. 암기용 트레이 이송장치(512)는 Y축 가이드(542)를 따라 Y축 이동하면서 재배작물 트레이(220)를 운반한다. 암기용 트레이 이송장치(512)는 Z축 가이드(552)를 따라 Z축 이동하면서 재배작물 트레이(220)를 운반한다.
명기용 상부 이송장치(414)도 암기용 상부 이송장치(412)와 동일한 구성을 갖는다.
도 6a,b,c는 본 실시예에 따른 페어 챔버 구조 내의 식물재배용 랙, 상부 이송장치, 트레이 이송장치의 배치를 나타낸 도면이다.
암기용 챔버(112) 내부에는 복수의 암기용 식물재배 랙(212)이 배치된다. 암기용 챔버(112)는 암기용 상부 이송장치(412), 암기용 하부 이송장치(422), 암기용 트레이 이송장치(512)를 포함한다.
명기용 챔버(114) 내부에는 복수의 명기용 식물재배 랙(214)이 배치된다. 명기용 챔버(114)는 명기용 상부 이송장치(414), 명기용 하부 이송장치(424), 명기용 트레이 이송장치(514)를 포함한다.
LED, 영양분 공급 배관이 미존재하는 암기용 챔버(112)와 LED, 영양분 공급 배관이 존재하는 명기용 챔버(114)는 서로 연결되어 한 쌍(Pair)을 이루는 구조를 갖는다.
스마트팜 시스템(100)은 명기용 챔버(114) 내부에 존재하는 복수의 명기용 식물재배 랙(214)마다 체결된 재배작물 트레이(220)를 기 설정된 시간(약 12시간) 동안 LED on 상태로 유지하다가, 기 설정된 시간(약 12시간)이 경과하면, 명기용 상부 이송장치(414) 연결된 명기용 트레이 이송장치(514)를 이용하여 명기용 챔버(114)로부터 암기용 챔버(112)로 재배작물 트레이(220)를 이송시킨 후 기 설정된 시간(약 12시간) 동안 LED off 상태로 유지한다.
도 7은 본 실시예에 따른 페어 챔버 구조 내의 재배작물 트레이 이동을 설명하기 위한 도면이다.
암기용 챔버(112)는 암기용 식물재배 랙(212)에 기 설정된 개수만큼 재배작물 트레이(220)가 체결되면 LED off 상태로 기 설정된 시간(암기시간)을 유지시킨다.
① 암기용 트레이 이송장치(512)는 기 설정된 시간(암기시간)이 경과하면 암기용 식물재배 랙(212)으로부터 재배작물 트레이(220)를 체결한 후 Z축 가이드(552)를 따라 이동한다.
스마트팜 시스템(100)은 구비된 카메라를 이용하여 재배작물 트레이(220) 내에서 생육되는 작물의 생육상태에 촬영한 생육상태 이미지를 생성한다.
암기용 챔버(112)는 챔버 내에 존재하는 암기용 식물재배 랙(212)에 체결된 재배작물 트레이(220)를 명기용 챔버(114) 내에 존재하는 명기용 식물재배 랙(214)으로 이송시키는 과정에서 구비된 카메라(710)를 이용하여 재배작물 트레이(220)에서 암기을 취한 재배작물의 암기상태에 촬영한 암기 상태 이미지를 생성한다.
② 암기용 트레이 이송장치(512)는 연결된 암기용 트레이 이송장치(512)를 이용하여 암기용 식물재배 랙(212)에 체결된 재배작물 트레이(220)를 기 설정된 스케쥴링 알고리즘에 따라 X축, Y축, 이송시킨다.
③ 암기용 트레이 이송장치(512)는 연결된 암기용 트레이 이송장치(512)를 이용하여 암기용 식물재배 랙(212)에 체결된 재배작물 트레이(220)를 Z축 방향을 이동시켜서 암기용 하부 이송장치(422)로 이송시킨다.
도 9에 도시된 바와 같이, 재배작물 트레이(220)는 암기용 하부 이송장치(422)에 안착한다. 암기용 하부 이송장치(422)는 재배작물 트레이(220)를 암기용 챔버 댐퍼(432)로 이송시킨다. 암기용 챔버 댐퍼(432)는 암기용 하부 이송장치(422)로부터 이송받은 재배작물 트레이(220)를 명기용 하부 이송장치(424)로 전달한다.
도 10에 도시된 바와 같이, 암기용 챔버 댐퍼(432)는 암기용 하부 이송장치(422)로부터 이송받은 재배작물 트레이(220)를 명기용 하부 이송장치(424)로 전달하기 위해 게이트를 개방시킨다.
도 11에 도시된 바와 같이, 암기용 챔버 댐퍼(432)의 게이트가 개방되면 로봇을 이용하여 재배작물 트레이(220)를 암기용 하부 이송장치(422)로부터 명기용 하부 이송장치(424)로 이동시킨다.
도 12에 도시된 바와 같이, 명기용 하부 이송장치(424)는 게이트가 개방된 암기용 챔버 댐퍼(432)를 경유하여 암기용 하부 이송장치(422)로부터 재배작물 트레이(220)를 전달 받는다.
④ 명기용 상부 이송장치(414)는 연결된 명기용 트레이 이송장치(514)를 이용하여 명기용 하부 이송장치(424)로부터 재배작물 트레이(220)을 체결한다.
명기용 상부 이송장치(414)는 연결된 명기용 트레이 이송장치(514)를 이용하여 체결된 재배작물 트레이(220)를 명기용 식물재배 랙(214)으로 이송시킨다. 명기용 챔버(114)는 명기용 식물재배 랙(214)에 기 설정된 개수만큼 재배작물 트레이(220)가 체결되면 LED On 상태로 기 설정된 시간(명기시간)을 유지시킨다.
⑤ 명기용 트레이 이송장치(514)는 기 설정된 시간(명기시간)이 경과하면 명기용 식물재배 랙(214)으로부터 재배작물 트레이(220)를 체결한 후 Z축 가이드(552)를 따라 이동한다.
명기용 챔버(114)는 챔버 내에 존재하는 명기용 식물재배 랙(214)에 체결된 재배작물 트레이(220)를 암기용 챔버(112) 내에 존재하는 암기용 식물재배 랙(212)으로 이송시키는 과정에서 구비된 카메라(710)를 이용하여 재배작물 트레이(220)에서 광합성을 취한 재배작물의 광합성상태에 촬영한 광합성 상태 이미지를 생성한다.
⑥ 명기용 트레이 이송장치(514)는 연결된 명기용 트레이 이송장치(514)를 이용하여 명기용 식물재배 랙(214)으로부터 재배작물 트레이(220)를 기 설정된 스케쥴링 알고리즘에 따라 X축, Y축, 이송시킨다.
명기용 트레이 이송장치(514)는 연결된 명기용 트레이 이송장치(514)를 이용하여 명기용 식물재배 랙(214)에 체결된 재배작물 트레이(220)를 Z축 방향을 이동시켜서 명기용 하부 이송장치(424)로 이송시킨다.
명기용 하부 이송장치(424)는 재배작물 트레이(220)를 명기용 챔버 댐퍼(434)로 이송시킨다.
명기용 챔버 댐퍼(434)는 명기용 하부 이송장치(424)로부터 이송받은 재배작물 트레이(220)를 암기용 하부 이송장치(422)로 다시 전달한다.
암기용 챔버(112)는 암기용 식물재배 랙(212)에 재배작물 트레이(220)가 체결되면 기 설정된 시간(암기시간) 동안 LED off 상태로 유지하면서 에너지를 세이브 한다.
암기용 챔버(112)는 기 설정된 시간(암기시간)이 경과하면, 암기용 식물재배 랙(212)에 재배작물 트레이(220)를 명기용 챔버(114)로 이송시킨다.
명기용 챔버(114)는 명기용 식물재배 랙(214)에 재배작물 트레이(220)가 체결되면 기 설정된 시간(명기시간) 동안 LED on 상태로 유지하면서 재배작물을 생육한다. 명기용 챔버(114)는 기 설정된 시간(명기시간)이 경과하면, 명기용 식물재배 랙(214)에 재배작물 트레이(220)를 암기용 챔버(112)로 이송시킨다. 암기용 챔버(112)와 명기용 챔버(114)는 도 13에 도시된 바와 같이, 기 설정된 시간마다 재배작물 트레이(220)를 순환(Circulation) 시킨다.
암기용 챔버(112)와 명기용 챔버(114)가 휴식 상태 이미지 및 광합성 상태 이미지를 기반으로 재배작물 생육정보를 추출하고, 재배작물 생육정보를 기반으로 암기용 챔버와 명기용 챔버 각각에 존재하는 재배작물 트레이(220)가 머무르는 기 설정된 시간을 적응적으로 조절한다.
암기용 챔버(112)와 명기용 챔버(114)는 암기용 챔버(112)와 명기용 챔버(114) 간의 재배작물 트레이(220)를 이송시킬 때 적응적으로 조절된 기 설정된 시간만큼만 머무르도록 제어한다.
암기용 챔버(112)와 명기용 챔버(114)는 휴식 상태 이미지 및 광합성 상태 이미지를 획득한다. 암기용 챔버(112)와 명기용 챔버(114)는 사전 학습된 재배작물 분류 모델을 이용하여 휴식 상태 이미지 및 광합성 상태 이미지에 대한 재배작물 종류를 분류한다. 암기용 챔버(112)와 명기용 챔버(114)는 재배작물 종류에 대응하는 재배작물 생육정보를 추출한다. 암기용 챔버(112)와 명기용 챔버(114)는 광합성 정보(LED 발광량, 발광시간, 영양분 공급 시간, 영양분 정보)를 획득한다.
암기용 챔버(112)와 명기용 챔버(114)는 재배작물 데이터 전처리를 위해 휴식 상태 이미지 및 광합성 상태 이미지를 0 ~ 255의 값을 갖는 재배작물 이미지 RGB 픽셀값으로 변환한다.
암기용 챔버(112)와 명기용 챔버(114)는 재배작물 데이터 전처리를 위해 휴식 상태 이미지 및 광합성 상태 이미지에 대한 재배작물 이미지 RGB 픽셀값에 대한 평균값(Mean), 표준 편차값(STDV), 최소값(Min), 최대값(Max)을 산출하고, 평균값, 표준 편차값, 최소값, 최대값을 기반으로 정규화(Normalization)시킨다.
암기용 챔버(112)와 명기용 챔버(114)는 재배작물 데이터 전처리를 위해 정규화된 재배작물 이미지 RGB 픽셀값으로부터 0~1 사이의 값만을 추출한 후 이상치를 제거하는 전처리를 수행하여 신규 전처리 데이터를 생성한다.
암기용 챔버(112)와 명기용 챔버(114)는 재배작물 종류 분류를 위해 사전 학습된 재배작물 분류 모델을 이용하여 신규 전처리 데이터에 대한 재배작물 종류를 분류하고, 재배작물 종류에 대응하는 재배작물명을 추출한다.
암기용 챔버(112)와 명기용 챔버(114)는 학습을 위해 재배작물을 촬영한 학습용 재배작물 이미지를 획득하고, 재배작물에 대한 레퍼런스 이미지와 추가 정보(촬영 시간, 촬영 날짜, 재배작물 부위, 지역 정보)를 획득하고, 학습용 재배작물 이미지에 레퍼런스 이미지, 추가 정보를 매칭하고, 학습용 재배작물 이미지와 레퍼런스 이미지, 추가 정보의 상관관계를 모델링하여 재배작물 분류 모델을 생성하고, 재배작물 분류 모델을 이용하여 학습용 재배작물 이미지에 대한 재배작물 종류를 분류한 분류 결과를 학습 데이터로 입력하여 학습을 수행한 결과를 재배작물 분류 모델에 반영한다.
암기용 챔버(112)와 명기용 챔버(114)는 학습 데이터 전처리를 위해 학습용 재배작물 이미지를 학습용 이미지 RGB 픽셀값으로 변환하고, 학습용 이미지 RGB 픽셀값에 레퍼런스 이미지, 추가 정보를 매칭한다.
암기용 챔버(112)와 명기용 챔버(114)는 재배작물 분류 모델 생성을 위해 학습용 이미지 RGB 픽셀값에 전처리를 수행한 학습용 전처리 데이터와 레퍼런스 이미지, 추가 정보의 상관관계를 모델링하여 재배작물 분류 모델을 생성한다.
암기용 챔버(112)와 명기용 챔버(114)는 학습 데이터 전처리를 위해 추가 정보로부터 촬영 시간, 촬영 날짜, 재배작물 부위, 지역 정보를 추출한다.
암기용 챔버(112)와 명기용 챔버(114)는 학습 데이터 전처리를 위해 학습용 재배작물 이미지를 0 ~ 255의 값을 갖는 학습용 이미지 RGB 픽셀값으로 변환한다.
암기용 챔버(112)와 명기용 챔버(114)는 학습 데이터 전처리를 위해 학습용 이미지 RGB 픽셀값에 대한 평균값(Mean), 표준 편차값(STDV), 최소값(Min), 최대값(Max)을 산출하고, 평균값, 표준 편차값, 최소값, 최대값을 기반으로 정규화(Normalization)시킨다.
암기용 챔버(112)와 명기용 챔버(114)는 학습 데이터 전처리를 위해 정규화된 학습용 이미지 RGB 픽셀값으로부터 0~1 사이의 값만을 추출한 후 이상치를 제거하는 전처리를 수행하여 학습용 전처리 데이터를 생성한다.
암기용 챔버(112)와 명기용 챔버(114)는 재배작물 분류 모델 생성을 위해 학습용 재배작물 이미지에 대한 학습용 전처리 데이터를 독립 변수로 설정하고, 레퍼런스 이미지와 추가 정보를 종속 변수로 설정하고, 독립 변수와 종속 변수의 상관관계(Correlation)를 모델링하여 재배작물 분류 모델을 생성한다.
암기용 챔버(112)와 명기용 챔버(114)는 학습을 위해 학습용 RGB 픽셀값, 레퍼런스 이미지, 추가 정보를 SVM(Support Vector Machine), KNN(K-Nearest Neighbor)을 이용하여 분류한 결과 클러스터를 형성하고, 해당 클러스터를 임계점으로 설정하여 해당 재배작물의 종류를 분류한다.
암기용 챔버(112)와 명기용 챔버(114)는 학습 이미지 획득을 위해 재배작물을 촬영할 때 재배작물의 전체를 촬영한 전체 재배작물 이미지를 획득한다.
암기용 챔버(112)와 명기용 챔버(114)는 학습 데이터 전처리를 위해 날짜별, 온도별로 각각 촬영된 전체 재배작물 이미지를 서로 비교하여 색깔 차이가 기 설정된 임계치 이상으로 발생하는 부분을 추출하고, 날짜별, 온도별로 각각 촬영된 전체 재배작물 이미지의 전체 영역을 기 설정된 영역으로 분할하고, 날짜별, 온도별로 각각 촬영된 전체 재배작물 이미지를 각 영역별로 RGB 값을 산출하고, 각 영역별 RGB 값을 서로 비교하여 기 설정된 임계치 이상으로 발생하는 영역을 추출한다.
암기용 챔버(112)와 명기용 챔버(114)는 재배작물 종류 분류를 위해 재배작물 이미지 RGB 픽셀값, 레퍼런스 이미지, 추가 정보를 SVM, KNN을 이용하여 분류할 때, SVM을 1차적으로 수행한 후 KNN을 2차적으로 수행하여 클러스터링을 수행하고, 클러스터링 결과를 기반으로 해당 재배작물의 재배작물 종류를 분류한다.
암기용 챔버(112)와 명기용 챔버(114)는 재배작물 종류 분류를 위해 재배작물 이미지 RGB 픽셀값, 레퍼런스 이미지, 추가 정보를 SVM, KNN을 이용하여 분류할 때, KNN을 1차적으로 수행한 후 SVM을 2차적으로 수행하여 클러스터링을 수행하고, 클러스터링 결과를 기반으로 해당 재배작물의 재배작물 종류를 분류한다.
암기용 챔버(112)와 명기용 챔버(114)는 재배작물 분류 모델 생성을 위해 학습용 재배작물 이미지를 잎 영역, 줄기 영역, 열매 영역, 뿌리 영역으로 구분한 후 레퍼런스 이미지에 포함된 재배작물의 잎 이미지, 줄기 이미지, 열매 이미지, 뿌리 이미지 및 추가 정보에 포함된 촬영 시간, 촬영 날짜, 재배작물 부위, 지역 정보를 매칭한 상관관계를 모델링하여 재배작물 분류 모델을 생성한다.
암기용 챔버(112)와 명기용 챔버(114)는 재배작물 종류 분류를 위해 재배작물 분류 모델을 이용하여 획득한 휴식 상태 이미지 및 광합성 상태 이미지가 기 설정된 수치(예컨대, 70%) 이상으로 일치하는 재배작물 종류가 존재하는 경우, 해당 재배작물 종류(예컨대, 속씨재배작물, 겉씨재배작물, 이끼재배작물, 관다발재배작물, 유배재배작물, 엽상재배작물, 양치재배작물, 선택재배작물, 구과재배작물, 홍조재배작물 등)를 결정한다.
암기용 챔버(112)와 명기용 챔버(114)는 재배작물 종류 분류를 위해 재배작물 종류(재배작물명)에 대응하는 재배작물 생육정보를 추출 시 정확도를 높이기 위해 휴식 상태 이미지 및 광합성 상태 이미지를 기반으로 재배작물 크기를 추정하고, 재배작물 크기를 기반으로 재배작물 종류가 맞는지의 여부를 추가로 인증한다.
암기용 챔버(112)와 명기용 챔버(114)는 재배작물 종류 분류를 위해 재배작물 종류(재배작물명)에 대응하는 재배작물 생육정보를 추출 시 정확도를 높이기 위해 휴식 상태 이미지 및 광합성 상태 이미지를 기반으로 모양, 두께, 무늬, 색상을 추출하고, 모양, 두께, 무늬, 색상을 기반으로 재배작물 종류가 맞는지의 여부를 추가로 인증한다.
암기용 챔버(112)와 명기용 챔버(114)는 재배작물 종류 분류를 위해 재배작물 종류(재배작물명)에 대응하는 재배작물 생육정보를 추출 시 정확도를 높이기 위해 휴식 상태 이미지 및 광합성 상태 이미지를 기반으로 잎의 모양을 추출하고, 잎의 모양과 유사한 형상을 갖는지의 여부를 추가로 인증한다.
암기용 챔버(112)와 명기용 챔버(114)는 재배작물 종류 분류를 위해 재배작물 종류(재배작물명)에 대응하는 재배작물 생육정보를 추출 시 정확도를 높이기 위해 휴식 상태 이미지 및 광합성 상태 이미지를 기반으로 잎의 색상을 추출하고, 잎의 색상에 대한 픽셀값을 변환하고, 잎의 색상에 대한 픽셀값을 기반으로 엽록소의 상태를 파악하고, 엽록소의 상태를 기반으로 재배작물 종류가 맞는지의 여부를 추가로 인증한다.
암기용 챔버(112)와 명기용 챔버(114)는 재배작물 종류 분류를 위해 휴식 상태 이미지 및 광합성 상태 이미지를 잎 영역, 줄기 영역, 열매 영역, 뿌리 영역으로 구분한 후 잎 영역에 대한 잎 영역 RGB 픽셀값을 기반으로 잎 영역 엽록소(chlorophyll) 함량을 확인하고, 줄기 영역에 대한 줄기 영역 RGB 픽셀값을 기반으로 줄기 영역 엽록소 함량을 확인하고, 재배작물 분류 모델을 이용하여 잎 영역 엽록소 함량, 줄기 영역 엽록소 함량을 추가 정보에 포함된 촬영 시간, 촬영 날짜, 지역 정보에 따라 매칭된 잎 영역 엽록소 함량과의 매칭율을 기반으로 재배작물 종류를 분류한다.
암기용 챔버(112)와 명기용 챔버(114)는 재배작물 종류 분류를 위해 추가 정보로부터 날짜 정보, 촬영 시간 및 촬영 위치(위치 좌표)를 추출하고, 재배작물 분류 모델을 이용하여 휴식 상태 이미지 및 광합성 상태 이미지로부터 제1 재배작물 이미지 특징을 추출하고, 촬영 시간, 촬영 위치(위치 좌표), 제1 재배작물 이미지 특징을 바탕으로 재배작물 연관성 정보를 생성하고, 재배작물 연관성 정보 및 제1 재배작물 이미지 특징을 결합하여 휴식 상태 이미지 및 광합성 상태 이미지에 대한 재배작물 종류를 분류한다.
암기용 챔버(112)와 명기용 챔버(114)는 재배작물 종류 분류를 위해 CNN(Convolutional Neural Network) 내 컨볼루션 계층(Convolution Layer)에 의해 휴식 상태 이미지 및 광합성 상태 이미지로부터 -1 내지 1 사이의 실수 값으로 정규화된 제1 재배작물 이미지 특징을 추출한다.
암기용 챔버(112)와 명기용 챔버(114)는 재배작물 종류 분류를 위해 재배작물 연관성 정보를 생성할 때, 촬영 시간 및 촬영 위치를 기반으로 촬영된 재배작물의 종(species) 분류 시 개화 시기 및 개화 장소 정보를 재배작물 종류를 분류하는 가중치로 반영한다.
암기용 챔버(112)와 명기용 챔버(114)는 학습 데이터 전처리를 위해 학습용 재배작물 이미지 내에 복수의 잎, 줄기, 열매, 뿌리가 인식되는 경우, 복수의 잎, 줄기, 열매, 뿌리마다 암부값을 추출하고, 암부값이 기 설정된 임계치 이상인 경우, 인식된 잎에 그림자로 가려진 암부 객체로 인식하여, 암부 객체를 학습 후보에서 제거시키며, 복수의 잎, 줄기, 열매, 뿌리 중 암부 객체를 제외한 나머지 객체의 형상을 추출하고, 나머지 객체의 형상 중 전체 형상을 갖는 하나의 객체를 최종 학습용 객체로 선별하고, 최종 학습용 객체를 학습용 이미지 RGB 픽셀값으로 변환한다.
암기용 챔버(112)와 명기용 챔버(114)는 학습을 위해 재배작물 분류 모델을 이용하여 학습용 재배작물 이미지에 대한 재배작물 종류를 분류한 분류 결과를 학습 데이터로 입력하여 학습을 수행할 때, 계절(날짜)에 따른 잎의 개수, 잎의 염록소 값, 열매 유무를 함께 학습한 결과를 재배작물 분류 모델에 반영한다.
암기용 챔버(112)와 명기용 챔버(114)는 학습 데이터 전처리를 위해 학습용 재배작물 이미지 내에 잎의 모양을 인식하고, 잎의 모양에 따라 재배작물 종류를 결정하고, 학습용 재배작물 이미지 내에 잎의 개수를 판별하고, 재배작물 종류에 따른 계절별 따른 잎의 개수와 잎의 개수를 비교하여 현재 계절 정보를 결정하고, 계절 정보를 추가 정보에 반영하여 재배작물 분류 모델을 생성한다.
암기용 챔버(112)와 명기용 챔버(114)는 학습 데이터 전처리를 위해 학습용 재배작물 이미지 내에 열매의 모양을 인식하고, 열매의 모양에 따라 재배작물 종류를 결정하고, 학습용 재배작물 이미지 내에 열매의 개수를 판별하고, 재배작물 종류에 따른 시기별 열매의 개수와 열매의 개수를 비교하여 현재 시기 정보를 결정하고, 시기 정보를 추가 정보에 반영하여 재배작물 분류 모델을 생성한다.
도 8은 본 실시예에 따른 트레이 이송장치를 나타낸 도면이다.
본 실시예에 따른 암기용 트레이 이송장치(512)는 가이드 레일(812), 제2 서브 모터(822), 트레이 픽업모듈(832), 감지 센서(842)를 포함한다. 암기용 트레이 이송장치(512)에 포함된 구성요소는 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
가이드 레일(812)은 트레이 픽업모듈(832)이 전진 또는 후진하여 재배작물 트레이(220)을 체결하거나 탈거하도록 한다. 제2 서브 모터(822)는 감지 센서(842)가 재배작물 트레이(220)를 감지하는 경우, 트레이 픽업모듈(832)을 구동시키는 역할을 수행한다. 트레이 픽업모듈(832)은 가이드 레일(812)에 체결되며, 재배작물 트레이(220)를 픽업하는 체결바(852)와 연결되는 구조를 갖는다. 감지 센서(842)는 트레이 픽업모듈(832)의 일측에 설치되어 재배작물 트레이(220)의 존재 여부를 센싱한다.
명기용 트레이 이송장치(514) 역시 도 8에 도시된 모듈과 동일한 구성을 갖는다.
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
112: 암기용 챔버
212: 암기용 식물재배 랙
220: 재배작물 트레이
412: 암기용 상부 이송장치
422: 암기용 하부 이송장치
512: 암기용 트레이 이송장치
432: 암기용 챔버 댐퍼
114: 명기용 챔버
214: 명기용 식물재배 랙
220: 재배작물 트레이
414: 명기용 상부 이송장치
424: 명기용 하부 이송장치
514: 명기용 트레이 이송장치
434: 명기용 챔버 댐퍼
212: 암기용 식물재배 랙
220: 재배작물 트레이
412: 암기용 상부 이송장치
422: 암기용 하부 이송장치
512: 암기용 트레이 이송장치
432: 암기용 챔버 댐퍼
114: 명기용 챔버
214: 명기용 식물재배 랙
220: 재배작물 트레이
414: 명기용 상부 이송장치
424: 명기용 하부 이송장치
514: 명기용 트레이 이송장치
434: 명기용 챔버 댐퍼
Claims (5)
- 재배작물 트레이에서 생육하는 재배작물이 암기시 수행 활동 환경을 제공하는 암기용 챔버;
상기 재배작물 트레이에서 생육하는 재배작물이 광합성을 취하고, 영양분을 공급받을 수 있는 명기시 수행 활동 환경을 제공하는 명기용 챔버;
를 포함하며, 상기 암기용 챔버와 상기 명기용 챔버는 하나의 페어(Pair) 구조로 연결되며,
상기 암기용 챔버는 상기 암기용 챔버 내에 존재하는 암기용 식물재배 랙에 체결된 상기 재배작물 트레이를 상기 명기용 챔버 내에 존재하는 명기용 식물재배 랙으로 이송시키는 과정에서 구비된 카메라를 이용하여 상기 재배작물 트레이에서 휴식을 취한 재배작물의 휴식상태에 촬영한 암기 상태 이미지를 생성하고,
상기 명기용 챔버는 상기 명기용 챔버 내에 존재하는 상기 명기용 식물재배 랙에 체결된 상기 재배작물 트레이를 상기 암기용 챔버 내에 존재하는 상기 암기용 식물재배 랙으로 이송시키는 과정에서 구비된 상기 카메라를 이용하여 상기 재배작물 트레이에서 광합성을 취한 재배작물의 광합성상태에 촬영한 광합성 상태 이미지를 생성하며,
상기 암기용 챔버와 상기 명기용 챔버는 사전 학습된 재배작물 분류 모델을 이용하여 상기 암기 상태 이미지 및 상기 광합성 상태 이미지에 대한 재배작물 종류를 분류하고, 상기 재배작물 종류에 대응하는 재배작물 생육정보를 추출하며, 상기 재배작물 생육정보를 기반으로 상기 암기용 챔버와 상기 명기용 챔버 각각에 존재하는 상기 재배작물 트레이가 머무르는 기 설정된 시간을 적응적으로 조절하며, 상기 암기용 챔버와 상기 명기용 챔버 간의 상기 재배작물 트레이를 이송시킬 때 적응적으로 조절된 기 설정된 시간만큼만 머무르도록 제어하는 것을 특징으로 하는 페어 챔버 구조를 갖는 스마트팜 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 명기용 챔버는
내부에 존재하는 명기용 식물재배 랙에 체결된 상기 재배작물 트레이로 상기 명기시 수행 활동 환경을 공급하는 것을 특징으로 하는 페어 챔버 구조를 갖는 스마트팜 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 암기용 챔버는,
내부에 존재하는 암기용 식물재배 랙에 체결된 재배작물 트레이로 상기 암기시 수행 활동 환경을 공급하는 것을 특징으로 하는 페어 챔버 구조를 갖는 스마트팜 시스템. - 제3항에 있어서,
상기 암기용 챔버는,
기 설정된 시간에 따라 상기 암기용 챔버 내에 존재하는 상기 암기용 식물재배 랙에 체결된 상기 재배작물 트레이를 상기 명기용 챔버 내에 존재하는 상기 명기용 식물재배 랙으로 이송시키는 것을 특징으로 하는 페어 챔버 구조를 갖는 스마트팜 시스템. - 제4항에 있어서,
상기 명기용 챔버는
상기 명기용 챔버 내에 존재하는 상기 명기용 식물재배 랙에 체결된 상기 재배작물 트레이를 상기 암기용 챔버 내에 존재하는 상기 암기용 식물재배 랙으로 이송시키는 형태로 상기 재배작물 트레이를 순환시키는 것을 특징으로 하는 페어 챔버 구조를 갖는 스마트팜 시스템.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020230125586A KR102668374B1 (ko) | 2023-09-20 | 2023-09-20 | 페어 챔버 구조를 갖는 스마트팜 시스템 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020230125586A KR102668374B1 (ko) | 2023-09-20 | 2023-09-20 | 페어 챔버 구조를 갖는 스마트팜 시스템 |
Publications (1)
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|---|---|
| KR102668374B1 true KR102668374B1 (ko) | 2024-05-23 |
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ID=91283348
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|---|---|---|---|
| KR1020230125586A KR102668374B1 (ko) | 2023-09-20 | 2023-09-20 | 페어 챔버 구조를 갖는 스마트팜 시스템 |
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| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102668374B1 (ko) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2021029173A (ja) * | 2019-08-23 | 2021-03-01 | 伊東電機株式会社 | 植物栽培装置及び植物製造方法 |
-
2023
- 2023-09-20 KR KR1020230125586A patent/KR102668374B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2021029173A (ja) * | 2019-08-23 | 2021-03-01 | 伊東電機株式会社 | 植物栽培装置及び植物製造方法 |
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