KR20140132873A - Apparatus, System and Method based on Ontology for providing growth environments to crops - Google Patents

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박장우
조경룡
조용윤
이명배
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김태형
배남진
이영석
양수영
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순천대학교 산학협력단
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Abstract

최적생장정보와 연동하여 재배환경이 자동으로 조절되는 장치, 시스템 및 방법이 제시된다. 본 발명의 일 양상에 따른 장치는, 작물에 관한 최적생장정보가 저장되는 작물데이터베이스, 작물과 관련된 주변의 환경정보를 모니터링하는 환경모니터링부, 설정된 제어점에 따라 작물의 재배환경을 조절하는 환경조절부, 및 외부의 서버로부터 최적생장정보를 수신하여 작물데이터베이스에 저장하거나 최적생장정보를 생성하여 서버로 전송하고, 최적생장정보와 환경정보를 비교하여 제어점을 설정하는 제어부를 포함할 수 있다.An apparatus, system, and method are disclosed in which the cultivation environment is automatically controlled in conjunction with optimal growth information. An apparatus according to one aspect of the present invention includes a crop database in which optimum growth information on a crop is stored, an environment monitoring unit for monitoring environmental information of the environment related to the crop, an environment control unit for controlling the cultivation environment of the crop in accordance with the set control points, And a control unit for receiving optimum growth information from an external server and storing the optimal growth information in a crop database or generating optimal growth information and transmitting the generated optimum growth information to a server and setting a control point by comparing optimal growth information and environment information.

Description

온톨로지 기반의 작물 생장환경 관리 장치, 시스템, 및 방법{Apparatus, System and Method based on Ontology for providing growth environments to crops}Technical Field [0001] The present invention relates to an ontology-based crop growth environment management apparatus, a system, and a method,

본 발명은 시설재배가 가능한 온실이나 식물공장 내에서 작물을 재배할 때 작물별 최적 생장 환경을 제공하기 위한 방법 및 그 시스템으로, 더 상세하게는 작물의 생장 환경 관리를 위해 필요한 모든 상황요소들을 온톨로지(Ontology) 기반으로 구축하고, 이를 기반으로 온실 환경을 제어 할 수 있는 제어 장치들을 제어하여 작물이 가장 잘 자랄 수 있는 환경을 지속적으로 제공 하는 방법 및 이를 위한 시스템 및 구현 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a method and system for providing an optimal growth environment for each crop when cultivating a crop in a greenhouse or plant plant capable of cultivating the plant, and more particularly, The present invention relates to a method for continuously providing an environment in which crops can best grow by controlling control devices capable of controlling a greenhouse environment based on ontology and a system and an implementation method therefor.

최근 농업 서비스 기술들은 최신 IT기술들과 융합된 U-농업기술로 발전되고 있다. 이러한 기술은 기존의 시설재배 환경에서 작물을 재배하는데 있어 어떠한 작물이든 그에 맞는 최적의 생장 환경을 조성해 주기 위한 방법으로 제안되었다.Recently, agricultural service technologies have been developed into U-agricultural technology that is blended with the latest IT technologies. This technique has been suggested as a method for cultivating the crops in the existing facility cultivation environment to create the optimal growth environment for any crop.

일반적으로 온실에서 이루어지는 작물 생장 환경 제어 서비스들은 시간을 기준으로 제어장치의 가동 여부를 설정 할 수 있으며 관리자의 경험적 판단에 의해 수동으로 제어되는 경우가 많다. 시간을 기준으로 제공되는 제어 서비스들은 외부의 영향을 받는 온실 환경에서 기상 악화와 같은 변수를 고려하지 못하게 된다. 관리자가 현재 재배중인 작물에 대한 경험이 풍부한 경우, 관리자의 경험적 지식을 기반으로 제어 장치들의 제어점(Set-point)을 설정 할 수도 있다. 하지만 이는 특정 작물에 대한 재배 경험이 많은 농업인에게 가능한 일이며 일반적인 농업인들에게는 많은 어려움이 있다. 그리고 이렇게 특정 작물에 대한 경험이 많은 농업인들 역시 자신이 재배한 경험이 없는 작물에 대해서는 최적 생장 환경에 대한 제어점을 쉽게 설정 할 수 없는 단점이 있다.
Generally, the crop growth environment control services in the greenhouse can set the control device on the basis of time, and it is often manually controlled by the manager's empirical judgment. Time-based control services can not take into account variables such as weather deterioration in an environmentally-affected greenhouse environment. If the administrator is experienced in the crops currently being cultivated, he may set a control point (Set-point) of the control devices based on the manager's experiential knowledge. However, this is possible for farmers who have experienced cultivation of specific crops, and there are many difficulties for ordinary farmers. In addition, farmers who have experience with specific crops can not easily set control points for optimal growth conditions for crops that have not yet been cultivated.

최적생장정보와 연동하여 재배환경이 자동으로 조절되는 장치, 시스템 및 방법이 제시된다.
An apparatus, system, and method are disclosed in which the cultivation environment is automatically controlled in conjunction with optimal growth information.

본 발명의 일 양상에 따른 장치는, 작물에 관한 최적생장정보가 저장되는 작물데이터베이스, 작물과 관련된 주변의 환경정보를 모니터링하는 환경모니터링부, 설정된 제어점에 따라 작물의 재배환경을 조절하는 환경조절부, 및 외부의 서버로부터 최적생장정보를 수신하여 작물데이터베이스에 저장하거나 최적생장정보를 생성하여 서버로 전송하고, 최적생장정보와 환경정보를 비교하여 제어점을 설정하는 제어부를 포함할 수 있다.An apparatus according to one aspect of the present invention includes a crop database in which optimum growth information on a crop is stored, an environment monitoring unit for monitoring environmental information of the environment related to the crop, an environment control unit for controlling the cultivation environment of the crop in accordance with the set control points, And a control unit for receiving optimum growth information from an external server and storing the optimal growth information in a crop database or generating optimal growth information and transmitting the generated optimum growth information to a server and setting a control point by comparing optimal growth information and environment information.

다른 양상에 따라, 환경모니터링부는 온도, 습도, 조도, CO2농도, 일조시간, 및 토양 산성도 중 적어도 하나를 실시간으로 센싱 또는 측정할 수 있다.According to another aspect, the environmental monitoring unit can sense or measure at least one of temperature, humidity, illuminance, CO 2 concentration, daylight time, and soil acidity in real time.

또 다른 양상에 따라, 환경모니터링부는 환경정보를 사용자에게 실시간으로 디스플레이하는 것이 가능하다.According to another aspect, the environmental monitoring unit can display environment information to the user in real time.

또 다른 양상에 따라, 환경조절부는 재배환경을 조절하기 위한 히터, 환풍기, 조명등, 펌프, CO2발생기 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.According to another aspect, the environmental control unit may include at least one of a heater, a fan, an illumination lamp, a pump, and a CO 2 generator for adjusting the cultivation environment.

또 다른 양상에 따라, 제어부는 최적생장정보와 환경정보가 일치되도록 제어점을 설정하는 것이 가능하다.According to another aspect, the control unit can set the control point such that the optimum growth information and the environment information coincide with each other.

또한, 본 발명의 일 양상에 따른 시스템은, 작물에 관한 최적생장정보가 저장되는 서버와 이 서버와 통신가능하게 연결되는 클라이언트를 포함하며, 클라이언트는, 작물과 관련된 주변의 환경정보를 모니터링하고, 설정된 제어점에 따라 작물의 재배환경을 조절하며, 서버로부터 최적생장정보를 수신하여 저장하거나 최적생장정보를 생성하여 서버로 전송하고, 최적생장정보와 환경정보를 비교하여 제어점을 설정하는 것이 가능하다.According to another aspect of the present invention, there is provided a system including a server for storing optimum growth information related to a crop and a client communicably connected to the server, wherein the client monitors environmental information related to the crop, It is possible to adjust the cultivation environment of the crop according to the set control points, to receive and store optimal growth information from the server, to generate optimum growth information, to transmit the optimum growth information to the server, and to set the control point by comparing the optimum growth information and environment information.

한편, 본 발명의 일 양상에 따른 방법은, 외부의 서버로부터 작물에 관한 최적생장정보를 수신하여 저장하는 단계, 작물과 관련된 주변의 환경정보를 모니터링하는 단계, 최적생장정보와 환경정보를 비교하여 소정의 제어점을 설정하는 단계, 및 설정된 제어점에 따라 작물의 재배환경을 조절하는 단계를 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for receiving optimal growth information related to a crop from an external server, monitoring environmental information related to a crop, comparing optimal growth information with environment information, Setting a predetermined control point, and adjusting the cultivation environment of the crop according to the set control points.

또한, 본 발명의 일 양상에 따라, 서버 또는 클라이언트의 최적생장정보는 상황인지 기반의 지능형 서비스를 위한 온톨로지로 구성될 수 있다.
According to an aspect of the present invention, optimal growth information of a server or a client may be configured as an ontology for intelligent services based on context awareness.

최근 지속적인 농업 인구의 고령화와 감소에 따른 농업 인력의 부족 현상과 더불어 일조량 부족, 이상 고온, 이상 저온과 같은 이상 기후로 인해 농업을 어려워하고 기피하는 현상이 일어나고 있다. 이에 대한 대안으로 온실이나 식물공장 같은 시설재배가 필요하게 되었으며, 여기서 농업에 대한 지식이나 경험이 없는 그 누구라도 본 발명에서 제안하는 시스템을 통해 어떤 작물이든 상관없이 재배 할 수 있다. 또한, 이를 통해 농업의 새로운 패러다임과 비전을 제시할 수 있으며, 본 발명을 통해 필요 작물에 대한 계획적인 재배가 가능하므로 생산량 조절을 통한 물가 안정과 시설 재배를 통한 품질 향상의 결과를 기대할 수 있다.
In recent years, there has been a shortage of agricultural manpower due to the aging and declining agriculture population, and difficulty and avoidance of agriculture due to abnormal weather such as shortage of sunshine, abnormal temperature, and abnormal low temperature. As an alternative to this, it is necessary to cultivate a facility such as a greenhouse or a plant factory. Anyone who does not have knowledge or experience of agriculture can cultivate any crop through the system proposed in the present invention. In addition, the new paradigm and vision of agriculture can be presented through this, and since the present invention enables planned cultivation of necessary crops, it is expected to result in the stabilization of the price by controlling the production amount and the quality improvement through cultivation of the plant.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 작물 생장환경 관리 시스템을 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 작물 생장환경 관리 장치를 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 최적생장정보를 도시한다.
도 4 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 온톨로지 모델을 도시한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 작물 생장환경 관리 방법을 도시한다.1 illustrates a crop growth environment management system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 illustrates a crop growth environment management apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 shows optimal growth information according to an embodiment of the present invention.
4 to 7 illustrate an ontology model according to an embodiment of the present invention.
FIG. 8 illustrates a method for managing a crop growth environment according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 예를 설명한다.Hereinafter, a specific example for carrying out the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 작물 생장환경 관리 시스템을 도시한다.1 illustrates a crop growth environment management system according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 작물 생장환경 관리 시스템(100)은 서버(101)와 클라이언트(102)를 포함하며, 서버(101)와 클라이언트(102)는 통신망(103)을 통해 연결된다. 통신망(103)은 유선 또는 무선 기반의 양방향 통신이 가능한 인터넷, 블루투스, 지그비 등이 될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 1, a crop growth environment management system 100 includes a server 101 and a client 102, and the server 101 and the client 102 are connected through a communication network 103. [ The communication network 103 may be, for example, the Internet, Bluetooth, or ZigBee capable of bidirectional communication based on wired or wireless communication, but is not limited thereto.

서버(101)는 작물에 관한 최적생장정보를 저장한다.The server 101 stores optimal growth information on the crop.

작물이란 온실 또는 공장 등에서의 시설재배가 가능한 식물이 될 수 있다. Crops can be plants that can grow plants in greenhouses or factories.

최적생장정보란 어떤 작물이 생장하는 데에 필요한 최상의 환경조건이 될 수 있다. 예컨대, 최적생장정보는 작물의 식별정보(작물ID), 해당 작물의 생장요소, 및 그 생장요소에 대응되는 생장환경데이터를 포함할 수 있다. 생장요소는 해당 작물의 생장에 필요한 온도, 습도, 조도, CO2농도, 일조시간, 및 토양 산성도 등의 환경요소가 될 수 있고, 생장환경데이터는 각 생장요소에 대한 구체적인 값이 될 수 있다. Optimal growth information can be the best environmental condition for any crop growth. For example, the optimum growth information may include identification information (crop ID) of the crop, growth factors of the crop, and growth environment data corresponding to the growth factors. The growth factors can be environmental factors such as temperature, humidity, light intensity, CO 2 concentration, sunshine hour, and soil acidity required for the growth of the crop, and the growth environment data can be a specific value for each growth factor.

일 실시예에 따라, 최적생장정보는 상황인지 기반의 지능형 서비스를 위한 식물공장 온톨로지 모델로 정의될 수 있다. 여기서 식물공장 온톨로지란 작물 생장환경 관리를 위해 필요한 모든 상황요소(작물정보, 센서정보, 온실정보, 제어장치정보 등)들을 정의해 놓은 데이터 모델을 의미한다. 높은 수준의 상황인지 서비스를 위한 식물공장 환경에서의 구체적인 온톨로지 구축 예에 관해서는 후술하기로 한다. According to one embodiment, optimal growth information can be defined as a plant plant ontology model for context aware intelligent services. Here, the plant plant ontology is a data model that defines all the necessary elements (crop information, sensor information, greenhouse information, control device information, etc.) necessary for environmental control of crop growth. An example of constructing a concrete ontology in a plant factory environment for a high level context aware service will be described later.

서버(101)의 최적생장정보는 경험 있는 연구자나 운영자에 의해 지속적으로 생성 및 수정이 될 수 있다. 예를 들어, 서버(101)의 운영자가 직접 최적생장정보를 생성할 수도 있고, 클라이언트(102)가 생성한 최적생장정보가 통신망(103)을 통해 서버(101)에 저장되는 것도 가능하다. The optimum growth information of the server 101 can be continuously generated and modified by an experienced researcher or an operator. For example, the operator of the server 101 may directly generate optimum growth information, and the optimum growth information generated by the client 102 may be stored in the server 101 via the communication network 103. [

클라이언트(102)는 서버(101)와 통신가능하게 연결되어 서버(101)의 최적생장정보를 수신 및 저장하거나, 또는 최적생장정보를 생성하여 서버(101)로 전송한다. The client 102 is communicably connected to the server 101 to receive and store optimal growth information of the server 101, or to generate optimal growth information and transmit it to the server 101.

클라이언트(102)는 작물과 관련된 주변의 환경정보를 모니터링한다. 예컨대, 클라이언트(102)는 작물 재배를 위한 온실에 설치되어 온실 내의 온도, 습도, 조도, CO2농도, 일조시간, 및 토양 산성도 등을 실시간으로 측정할 수 있다. 일 실시예에 따라, 측정된 모니터링값은 사용자에게 실시간으로 디스플레이될 수도 있다. The client 102 monitors surrounding environmental information related to the crop. For example, the client 102 can be installed in a greenhouse for growing crops, and can measure temperature, humidity, illuminance, CO 2 concentration, daylight time, and soil acidity in a greenhouse in real time. According to one embodiment, the measured monitoring value may be displayed to the user in real time.

클라이언트(102)는 설정된 제어점에 따라 작물의 재배환경을 조절한다. 예컨대, 클라이언트(102)는 서버(101)로부터 수신한 최적생장정보와 측정된 주변의 환경정보를 비교하여 작물의 재배환경이 최적으로 조절되도록 제어점을 설정하는 것이 가능하다. 이를 위해, 클라이언트(102)는 재배환경을 조절하기 위한 히터, 환풍기, 조명등, 펌프, CO2발생기 등을 포함할 수 있다. 제어점은 히터, 환풍기, 조명등, 펌프, CO2발생기 등의 동작설정값이 될 수 있다. The client 102 adjusts the cultivation environment of the crop according to the set control point. For example, the client 102 can compare the optimal growth information received from the server 101 and measured environmental information, and set the control point so that the cultivation environment of the crop is optimally adjusted. For this purpose, the client 102 may include a heater, a fan, an illumination lamp, a pump, a CO 2 generator, and the like for adjusting the cultivation environment. The control point may be an operation set value of a heater, a fan, an illumination lamp, a pump, a CO 2 generator, and the like.

일 예로서, 클라이언트(102)가 설치된 어떤 온실에서 '파프리카'를 재배한다고 가정한다. 또한 '파프리카'는 10℃에서 가장 잘 자란다고 가정한다. 클라이언트(102)는 서버(101)로부터 '파프리카'에 관한 최적생장정보를 수신 및 저장한다. 예컨대, 최적생장정보는 '파프리카, 온도, 10℃'가 될 수 있다. 이어서 클라이언트(102)는 온실의 온도를 측정하고 이를 최적생장정보와 비교한다. 만약 측정온도가 8℃라면, 최적생장정보에 비해 2℃가 낮으므로, 클라이언트(102)는 온실의 온도를 2℃ 상승시켜서 '파프리카'가 최적의 환경조건에서 생장할 수 있도록 하는 것이 가능하다.As an example, it is assumed that " paprika " is grown in a greenhouse in which the client 102 is installed. It is also assumed that 'paprika' grows best at 10 ° C. The client 102 receives and stores optimal growth information on 'paprika' from the server 101. For example, the optimum growth information may be 'paprika, temperature, 10 ° C'. The client 102 then measures the temperature of the greenhouse and compares it with optimal growth information. If the measurement temperature is 8 ° C, since the temperature is 2 ° C lower than the optimal growth information, the client 102 can raise the temperature of the greenhouse by 2 ° C so that the 'paprika' can grow under the optimum environmental conditions.

다른 예로서, 서버(101)와 클라이언트(102)는 온톨로지에 기초하여 생성된 상황정보 및 이를 통해 제공되는 서비스정보와 그 결과정보들을 이용하여 농업지식 클라우드를 형성할 수 있다. 예컨대, 농업과 관련된 연구단체, 기업단체, 학교단체, 농민단체 등과 같이 각 그룹 별로 자신들의 재배 정보들을 업로드하고 이를 서로 공유하면서 차후 농업에 경험이 없는 사람들도 손쉽게 농업을 할 수 있도록 하는 것이 가능하다. As another example, the server 101 and the client 102 may form an agricultural knowledge cloud using the status information generated based on the ontology, the service information provided through the service information, and the result information. For example, it is possible to upload the cultivation information of each group such as agricultural research associations, business associations, school groups, farmers' groups, etc., and share them with each other so that even those who are not experienced in agriculture can easily farm .

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 작물 생장환경 관리 장치(200)를 도시한다. 이것은 도 1의 클라이언트(102)에 관한 일 예가 될 수 있다. FIG. 2 illustrates a crop growth environment management apparatus 200 according to an embodiment of the present invention. This may be an example for the client 102 of FIG.

도 2를 참조하면, 작물 생장환경 관리 장치(200)는 온실 또는 공장 등 작물재배가 가능한 공간 내에 설치되며, 작물데이터베이스(201), 환경모니터링부(202), 환경조절부(203), 및 제어부(204)를 포함한다. 도 2에서 도시된 각 기능블록은 단지 그 기능적인 또는 논리적인 구분에 불과하다. 따라서 어느 하나의 기능블록이 여러 개의 기능을 수행하거나, 또는 하나의 기능이 여러 개의 기능블록에 나누어져서 수행될 수도 있다.2, the crop growth environment management apparatus 200 is installed in a space capable of cultivating crops such as a greenhouse or a factory and includes a crop database 201, an environmental monitoring unit 202, an environment control unit 203, (204). Each functional block shown in Figure 2 is merely its functional or logical distinction. Therefore, any one function block may perform several functions, or one function may be divided into several function blocks.

작물데이터베이스(201)에는 작물에 관한 최적생장정보가 저장된다. 최적생장정보란 어떤 작물이 생장하는 데에 필요한 최상의 환경조건이 될 수 있다. 예컨대, 도 3을 참조하면, 최적생장정보는 작물의 식별정보, 작물에 대응되는 생장요소, 및 생장요소에 대응되는 생장환경데이터를 포함할 수 있다. 작물 'A'의 경우, 생장요소는 '온도, 습도, 조도'가 될 수 있고, 생장환경데이터는 '10℃, 80%, 100lux'가 될 수 있다. 다시 말해, 작물 'A'는 10℃, 80%습도 및 100lux 조도환경에서 가장 잘 자랄 수가 있다. 이 최적생장정보는 외부의 서버(도 1, 101)로부터 수신될 수 있다. 여기서 설명된 최적생장정보는 이해를 돕기 위한 예에 불과한 것으로, 그 밖에도 다양한 생장요소가 사용될 수 있음은 물론이다.The crop database 201 stores optimum growth information related to crops. Optimal growth information can be the best environmental condition for any crop growth. For example, referring to FIG. 3, the optimum growth information may include identification information of a crop, a growth factor corresponding to a crop, and growth environment data corresponding to a growth factor. In the case of the crop 'A', the growth factor can be 'temperature, humidity, roughness', and the growth environment data can be '10 ° C., 80%, 100 lux'. In other words, crop 'A' can grow best at 10 ° C, 80% humidity and 100 lux illumination conditions. This optimal growth information can be received from an external server (Fig. 1, 101). It is a matter of course that the optimum growth information described here is only an example for the sake of understanding, and various growth factors may be used in addition to the above.

다시 도 2에서, 환경모니터링부(202)는 작물과 관련된 주변의 환경정보를 모니터링한다. 예컨대, 환경모니터링부(202)는 온실 내의 온도, 습도, 조도 CO2농도, 일조시간, 및 토양 산성도 등을 실시간으로 측정하여 사용자에게 디스플레이하는 것이 가능하다. 일 예로서, 환경모니터링부(202)는 각종 센서와 디스플레이 장치를 포함하여 구성될 수 있다. Referring again to FIG. 2, the environmental monitoring unit 202 monitors surrounding environmental information related to the crop. For example, the environmental monitoring unit 202 can measure in real time the temperature, humidity, roughness CO 2 concentration, daylight time, and soil acidity in the greenhouse and display it to the user. As an example, the environment monitoring unit 202 may be configured to include various sensors and a display device.

환경조절부(203)는 설정된 제어점에 따라 작물의 재배환경을 조절한다. 예컨대, 환경조절부(203)는 설정된 제어점에 따라 온도, 습도, 조도 CO2농도, 일조시간, 및 토양 산성도 등을 조절하는 히터, 환풍기, 조명등, 펌프, CO2발생기 등을 포함할 수 있다. The environment control unit 203 controls the cultivation environment of the crop according to the set control point. For example, the environment control unit 203 may include a heater, a fan, an illumination lamp, a pump, a CO 2 generator, and the like for adjusting temperature, humidity, roughness CO 2 concentration, daylight time, and soil acidity according to a set control point.

제어부(204)는 외부의 서버로부터 최적생장정보를 수신하여 작물데이터베이스(201)에 저장하거나 최적생장정보를 생성하여 서버로 전송하고, 작물데이터베이스(201)의 최적생장정보와 환경모니터링부(202)의 환경정보를 비교하여 환경조절부(203)의 제어점을 설정한다. 예컨대, 제어부(204)는 최적생장정보와 환경정보가 일치되도록 제어점을 설정함으로써 작물이 최적의 환경조건에서 생장하도록 하는 것이 가능하다. 제어점이란 환경조절부(203)의 환경 조절 모듈에 대한 동작설정값이 될 수 있다. 예컨대, 제어점은 환경조절부(203)가 히터를 포함하는 경우, 히터에 관한 설정온도가 될 수 있다. The control unit 204 receives optimum growth information from an external server and stores it in the crop database 201 or generates optimum growth information and transmits the optimum growth information to the server. The optimal growth information of the crop database 201 and the optimum growth information of the environment monitoring unit 202 And sets the control point of the environment control unit 203. [ For example, the control unit 204 can set the control point so that the optimum growth information and the environment information coincide with each other, so that the crop can be grown under optimal environmental conditions. The control point may be an operation setting value for the environment control module of the environment control unit 203. [ For example, the control point may be a set temperature for the heater when the environment control section 203 includes a heater.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 최적생장정보를 도시한다. FIG. 3 shows optimal growth information according to an embodiment of the present invention.

도 2 및 도 3을 참조하여 작물 생장환경 관리 장치(200)의 기능을 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다. The functions of the crop growth environment management device 200 will be described in more detail with reference to FIGS. 2 and 3. FIG.

작물 생장환경 관리 장치(200)가 작물 'A'를 키우는 온실에 설치된 상태에서 작물 'A'에 관한 정보를 보유하지 않은 상태라고 가정한다. 제어부(204)는 서버로부터 작물 'A'에 관한 최적생장정보를 수신하여 작물데이터베이스(201)에 저장한다. 한편, 환경모니터링부(202)는 온실 내 환경정보를 측정한다. 이때의 측정 결과는 온도 8℃, 습도 50%, 조도 100lux라고 가정한다. 제어부(204)는 작물데이터베이스(201)에 저장된 최적생장정보와 환경모니터링부(202)의 측정 결과를 비교한다. 도시된 것과 같이, 측정 결과를 최적생장정보와 비교하면, 온도는 2℃가 높고 습도는 30%가 낮으며 조도는 동일한 것을 알 수 있다. 제어부(204)는 작물 'A'가 최상의 환경조건에서 자랄 수 있도록 측정 결과와 최적생장정보의 차이만큼 환경조절부(203)의 제어점을 설정한다. 설정된 제어점에 따라 동작하는 환경조절부(203)은 온도를 2℃낮추고 습도를 30%올리는 것이 가능하다. 도 3과 같은 최적생장정보는 지속적으로 생성 및 갱신되어 서버에 저장되고 작물데이터베이스(201)와 연동되므로, 작물 생장환경 관리 장치(200)는 온실의 환경 조건을 항상 최적으로 관리할 수 있다.It is assumed that the crop growth environment management apparatus 200 does not have information on the crop 'A' in the state where it is installed in the greenhouse where the crop 'A' is grown. The control unit 204 receives optimum growth information on the crop 'A' from the server and stores it in the crop database 201. On the other hand, the environmental monitoring unit 202 measures environmental information in the greenhouse. The measurement result at this time is assumed to be a temperature of 8 ° C, a humidity of 50%, and an illuminance of 100 lux. The control unit 204 compares the optimal growth information stored in the crop database 201 with the measurement result of the environmental monitoring unit 202. [ As shown, when the measurement result is compared with the optimal growth information, it can be seen that the temperature is 2 ° C higher, the humidity is 30% lower, and the illuminance is the same. The control unit 204 sets the control point of the environment control unit 203 by the difference between the measurement result and the optimum growth information so that the crop 'A' can grow in the best environmental condition. The environment control unit 203 operating according to the set control point can lower the temperature by 2 占 폚 and raise the humidity by 30%. The optimal growth information as shown in FIG. 3 is continuously generated and updated, stored in the server, and linked with the crop database 201, so that the crop growth environment management apparatus 200 can always optimally manage the environmental conditions of the greenhouse.

한편, 도 3에서 도시된 최적생장정보는 설명의 편의를 위해 단순한 데이터 모델을 예시한 것으로, 그 밖에도 최적생장정보는 다양한 데이터 모델로 정의될 수 있음은 물론이다. 예컨대, 최적생장정보는 작물 재배와 관련된 모든 상황정보들이 고려된 온톨로지로 구축될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따라, '식물공장 온톨로지' 구축 예를 설명하면 도 4 내지 도 7과 같다.Meanwhile, the optimal growth information shown in FIG. 3 exemplifies a simple data model for convenience of explanation, and it is needless to say that the optimal growth information may be defined by various data models. For example, the optimal growth information can be constructed as an ontology in which all context information related to crop cultivation is considered. An example of constructing a 'plant plant ontology' according to an embodiment of the present invention is shown in FIG. 4 to FIG.

도 4를 참조하면, 먼저 온톨로지 구축을 위한 상황분류는 크게 '작물의 생장과 관련된 상황'들과 '식물공장 환경에 관한 상황'들로 구분할 수 있다. Referring to FIG. 4, the situation classification for constructing an ontology can be roughly divided into 'situations related to the growth of crops' and 'situations related to the plant factory environment'.

작물의 생장과 관련된 상황들은 다시 '작물정보', '생장환경', '생장상태', '병해충정보' 등으로 구분할 수 있다. '작물정보'에는 모든 작물들에 대한 품종 별 분류가 정의되고, '생장환경'에는 작물들이 생장하는 필요한 요소들(온도, 습도, 조도, C02농도, 양분, 일조량, 일조시간 등)이 정의된다. 또한 '생장상태'에는 작물의 잎, 줄기, 뿌리의 성장도를 통해 현재 생장상태를 확인할 수 있도록 정의되며, '병해충정보'는 작물 재배와 관련된 다양한 병해충에 대한 정보들이 정의될 수 있다.Conditions related to the growth of crops can be classified into 'crop information', 'growth environment', 'growth status', and 'pest information'. There Varieties classification is defined, "growth environment" is to define the growth necessary elements (temperature, humidity, illuminance, C0 2 concentration, nutrients, sunlight, sunshine time and the like), crops for all of the crops, the crop information, do. 'Growth status' is defined to be able to confirm current growth status through growth of leaf, stem and root of crop, and 'pest information' can define information on various pests related to crop cultivation.

식물공장 환경에 관한 상황들은 작물을 생육하기 위한 식물공장 내부의 모든 상황들을 정의한 것이다. '시설'은 식물공장 건물과 관련된 정보들과 식물공장 내에 설치된 다양한 센서나 제어장치들을 정의한다. '환경'은 식물공장 내부 및 외부의 기후적 환경 정보들을 정의한다. '위치'는 식물공장 내부 시설들의 위치정보를 할당하기 위해 동, 층, 구역 별 위치정보들을 구분하여 정의한다. '시스템'은 식물공장 내부에서 사용되는 장치들의 시스템 정보와 네트워크 정보, 접근 방식 등에 대해 정의한다. '사용자'는 내부 관리인과 외부인의 구분에 따른 접근 권한을 분류하여 정의한다.Situations related to the plant plant environment define all the circumstances within the plant plant to grow crops. 'Facility' defines information related to the plant building and various sensors and controls installed in the plant. 'Environment' defines climatic environmental information both inside and outside the plant. The 'location' defines the location information of the plant, floor, and area separately to allocate the location information of the facilities in the plant. 'System' defines the system information, network information, and access method of the devices used inside the plant. 'User' classifies the access authority according to the distinction between the internal manager and the outsider.

이와 같이 분류된 상황들에 기초하여 '식물공장(VericalFarm)', '식물공장환경(VerticalFarmEnvironment)', 및 '작물생장지식(CropGrowthKnowledge)' 등과 같이 온톨로지 구축을 위한 클래스(Class)를 설계할 수 있다. 또한 각각의 클래스는 계층적인 하위 클래스를 가질 수 있다. 예컨대, '작물생장지식' 클래스의 경우 작물 클래스, 병해충 클래스, 작물생장 클래스, 생장환경 클래스 등의 하위 클래스들을 가질 수 있고, 작물 클래스는 다시 작물의 종류, 명칭 등에 따라 정의된 하위 클래스들과 계층 구조를 형성할 수 있다.Based on these classified situations, it is possible to design a class for ontology construction such as 'VericalFarm', 'VerticalFarm Environment', and 'CropGrowth Knowledge' . Each class can also have a hierarchical subclass. For example, the 'crop growth knowledge' class may have subclasses such as a crop class, a pest class, a crop growth class, and a growth environment class, and the crop class may have subclasses defined by the kind, Structure can be formed.

클래스가 설계되면 개체(Instance)를 생성한다. 본 실시예에서는 식물공장에서 작물의 생육 환경을 제공하기 위한 지능형 서비스 제공을 목표로 하므로, 도 5와 같이, 작물의 생육에 맞추어 작물과 생장환경, 제어시설을 중심으로 개체를 생성할 수도 있다. When a class is designed, an instance is created. In this embodiment, since it is aimed to provide an intelligent service for providing a growing environment of a crop in a plant plant, as shown in FIG. 5, it is possible to create an object based on a crop, a growth environment, and a control facility in accordance with the growth of the crop.

이어서 속성(Property)을 설계한다. 예를 들어, 개체를 다른 개체와 연관시키는 오브젝트 속성(Object Property)(도 6 참조)과 개체들이 실제로 가지고 있는 데이터 특성을 나타내는 데이터 타입 속성(Data Type Property)(도 7 참조)을 정의할 수 있다. Next, the property is designed. For example, an object property (refer to FIG. 6) associating an object with another object and a data type property (see FIG. 7) representing a data characteristic that the objects actually have can be defined .

참고로, 도 6에서, 'hasA'는 식물공장과 작물 또는 시설들이 식물공장 온톨로지를 통해 기본적으로 가져야 하는 개체들을 정의한 것이고, 'cultivates'는 식물공장에서 작물을 재배하는 관계를 정의한 것이다. 'isLacatedIn'은 각 개체들의 위치정보, 'isManagedBy'는 식물공장을 관리하는 관리자와의 관계, 'isMadeBy'는 각종 센서들로부터 획득되는 환경정보, 'controls'는 제어노드와 제어장치들의 제어관계를 나타낸다. For reference, in FIG. 6, 'hasA' is a definition of a plant plant and a plant or a facility that basically has to have through the plant plant ontology, and 'cultivates' defines a relationship in which a plant is grown in a plant. 'isLacatedIn' is the location information of each entity, 'isManagedBy' is the relationship with the administrator managing the plant factory, 'isMadeBy' is the environment information obtained from various sensors, 'controls' is the control relationship between control nodes and control devices .

이와 같이 온톨로지를 구축하면 식물공장에 있는 모든 상황 요소들 간에 의미 전달이 가능하기 때문에 경험이나 지식이 많지 않아도 다양한 지능형 서비스들을 제공받을 수 있게 된다.By constructing the ontology like this, it is possible to transfer meaning between all the elements in the plant, so that various intelligent services can be provided even if there is not much experience or knowledge.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 작물 생장환경 관리 방법을 도시한다.FIG. 8 illustrates a method for managing a crop growth environment according to an embodiment of the present invention.

도 2 및 도 8을 참조하면, 먼저 작물 생장환경 관리 장치(200)는 외부의 서버로부터 작물에 관한 최적생장정보를 수신하여 저장한다(S501). 예컨대, 제어부(204)는 작물데이터베이스(201)에 현재 재배 중인 작물에 대응되는 정보가 있는지 여부를 확인하고, 해당 정보가 없는 경우 서버에 최적생정정보를 요청하여 이를 작물데이터베이스(201)에 저장하는 것이 가능하다. Referring to FIGS. 2 and 8, the crop growth environment management apparatus 200 receives optimum growth information on crops from an external server and stores the optimal growth information (S501). For example, the control unit 204 checks whether or not there is information corresponding to the crop currently being cultivated in the crop database 201. If there is no corresponding information, the control unit 204 requests the optimum genetic information to the server and stores it in the crop database 201 It is possible.

이어서 작물 생장환경 관리 장치(200)는 작물과 관련된 주변의 환경정보를 모니터링한다(S502). 예컨대, 환경모니터링부(202)가 각종 센서를 이용하여 온실 내의 온도, 습도, 조도 등을 측정하는 것이 가능하다.Subsequently, the crop growth environment management device 200 monitors environment information of the surroundings related to the crop (S502). For example, the environmental monitoring unit 202 can measure temperature, humidity, illuminance, and the like in the greenhouse using various sensors.

그리고 최적생장정보와 환경정보를 비교하여 소정의 제어점을 설정한다(S503). 예컨대, 제어부(204)가 환경모니터링부(202)의 측정 결과와 작물데이터베이스(201)의 최적생장정보가 일치하도록 환경조절부(203)의 제어점을 설정하는 것이 가능하다.Then, a predetermined control point is set by comparing the optimal growth information and environmental information (S503). For example, the control unit 204 can set the control point of the environment control unit 203 so that the measurement result of the environment monitoring unit 202 and the optimum growth information of the crop database 201 coincide with each other.

제어점이 설정되면, 설정된 제어점에 따라 작물의 재배환경이 조절된다(S504). 예컨대, 환경조절부(203)가 작물데이터베이스(201)의 최적생장정보 및 제어부(204)에 의해 설정된 제어점에 따라 최적 생장 환경을 지속적으로 제공하는 것이 가능하다.When the control point is set, the cultivation environment of the crop is adjusted according to the set control point (S504). For example, it is possible to continuously provide the optimal growth environment according to the optimum growth information of the crop database 201 and the control points set by the control unit 204, by the environment control unit 203.

이상에서 살펴본 것과 같이, 개시된 본 발명의 실시예에 의하면, 최적생장정보와 유기적으로 연동되어 온실 내 환경조건이 조절되므로 작물에 대한 계획적인 재배가 가능하고, 생산량 조절을 통한 시설 재배의 품질 향상을 도모할 수 있게 된다. 특히 최적생장정보가 온톨로지 형태로 제공되기 때문에 상황인지 기반의 지능형 서비스와 농업지식 클라우드 구축이 가능하며, 이를 통해 농업에 대한 지식과 경험이 없는 일반 사용자들도 손쉽게 농업에 접근할 수 있어 새로운 농업 패러다임을 제시할 수 있다.
As described above, according to the disclosed embodiment of the present invention, since the environmental conditions in the greenhouse are coordinated with the optimum growth information, it is possible to conduct planned cultivation for the crops, and to improve the quality of the plant cultivation by controlling the production amount . In particular, since optimal growth information is provided in the form of an ontology, it is possible to construct an intelligent service based on situational awareness and an agricultural knowledge cloud. Through this, ordinary users without knowledge and experience of agriculture can easily approach agriculture. Can be presented.

101 : 서버
102 : 클라이언트
103 : 통신망
201 : 작물데이터베이스
202 : 환경모니터링부
203 : 환경조절부
204 : 제어부101: Server
102: Client
103: Network
201: Crop database
202: Environmental Monitoring Department
203: Environmental Control Department
204:

Claims (17)

작물에 관한 최적생장정보가 저장되는 작물데이터베이스;
상기 작물과 관련된 주변의 환경정보를 모니터링하는 환경모니터링부;
설정된 제어점에 따라 상기 작물의 재배환경을 조절하는 환경조절부; 및
외부의 서버로부터 상기 최적생장정보를 수신하여 상기 작물데이터베이스에 저장하거나 상기 최적생장정보를 생성하여 상기 서버로 전송하고, 상기 최적생장정보와 상기 환경정보를 비교하여 상기 제어점을 설정하는 제어부; 를 포함하는 온톨로지 기반의 작물 생장환경 관리 장치.
A crop database in which optimal growth information on crops is stored;
An environmental monitoring unit for monitoring surrounding environmental information related to the crop;
An environment control unit for controlling a cultivation environment of the crop according to a set control point; And
A controller receiving the optimal growth information from an external server and storing the optimum growth information in the crop database or transmitting the generated optimum growth information to the server and setting the control point by comparing the optimal growth information and the environment information; Based cropping environment management device.
제 1 항에 있어서, 상기 최적생장정보는
상황인지 기반의 지능형 서비스를 위한 온톨로지로 구성되는 것을 특징으로 하는 온톨로지 기반의 작물 생장환경 관리 장치.
The method according to claim 1, wherein the optimal growth information is
And an ontology for intelligent services based on context awareness.
제 1 항에 있어서, 상기 최적생장정보는
작물의 식별정보, 상기 작물에 대응되는 생장요소, 및 상기 생장요소에 대응되는 생장환경데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 온톨로지 기반의 작물 생장환경 관리 장치.
The method according to claim 1, wherein the optimal growth information is
An identification information of the crop, a growth factor corresponding to the crop, and growth environment data corresponding to the growth factor.
제 3 항에 있어서,
상기 생장요소는 상기 작물이 생장하는 데 필요한 환경요소를 포함하고,
상기 생장환경데이터는 상기 환경요소에 대한 구체적인 값을 포함하는 것을 특징으로 하는 온톨로지 기반의 작물 생장환경 관리 장치.
The method of claim 3,
Wherein the growth factor comprises an environmental factor required for the crop to grow,
Wherein the growth environment data includes a specific value for the environmental element.
제 1 항에 있어서, 상기 환경모니터링부는
온도, 습도, 조도, CO2농도, 일조시간, 및 토양 산성도 중 적어도 하나를 실시간으로 센싱하는 것을 특징으로 하는 온톨로지 기반의 작물 생장환경 관리 장치.
The apparatus of claim 1, wherein the environmental monitoring unit
Wherein at least one of temperature, humidity, illuminance, CO 2 concentration, daylight time, and soil acidity is sensed in real time on an ontology basis.
제 5 항에 있어서, 상기 환경모니터링부는
상기 환경정보를 사용자에게 실시간으로 디스플레이하는 것을 특징으로 하는 온톨로지 기반의 작물 생장환경 관리 장치.
6. The apparatus of claim 5, wherein the environmental monitoring unit
Wherein the environment information is displayed to the user in real time.
제 1 항에 있어서, 상기 환경조절부는
상기 재배환경을 조절하기 위한 히터, 환풍기, 조명등, 펌프, CO2발생기 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 온톨로지 기반의 작물 생장환경 관리 장치.
2. The apparatus of claim 1, wherein the environment control unit
And an at least one of a heater, a fan, an illumination lamp, a pump, and a CO 2 generator for controlling the cultivation environment.
제 1 항에 있어서, 상기 제어부는
상기 최적생장정보와 상기 환경정보가 일치되도록 상기 제어점을 설정하는 것을 특징으로 하는 온톨로지 기반의 작물 생장환경 관리 장치.
The apparatus of claim 1, wherein the control unit
Wherein the control point is set so that the optimal growth information and the environment information coincide with each other.
작물에 관한 최적생장정보가 저장되는 서버; 및
상기 서버와 통신가능하게 연결되는 클라이언트; 를 포함하며,
상기 클라이언트는,
상기 작물과 관련된 주변의 환경정보를 모니터링하고,
설정된 제어점에 따라 상기 작물의 재배환경을 조절하며,
상기 서버로부터 상기 최적생장정보를 수신하여 저장하거나 상기 최적생장정보를 생성하여 상기 서버로 전송하고, 상기 최적생장정보와 상기 환경정보를 비교하여 상기 제어점을 설정하는 것을 특징으로 하는 온톨로지 기반의 작물 생장환경 관리 시스템.
A server for storing optimal growth information on the crop; And
A client communicably connected to the server; / RTI >
The client includes:
Monitoring surrounding environmental information related to the crop,
Controlling a cultivation environment of the crop according to a set control point,
Wherein the optimum growth information is received from the server and stored or the optimal growth information is generated and transmitted to the server, and the control point is set by comparing the optimal growth information and the environment information. Environmental Management System.
제 9 항에 있어서, 상기 최적생장정보는
상황인지 기반의 지능형 서비스를 위한 온톨로지로 구성되는 것을 특징으로 하는 온톨로지 기반의 작물 생장환경 관리 시스템.
10. The method according to claim 9, wherein the optimal growth information is
And an ontology for intelligent service based on context awareness.
제 9 항에 있어서, 상기 최적생장정보는
작물의 식별정보, 상기 작물에 대응되는 생장요소, 및 상기 생장요소에 대응되는 생장환경데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 온톨로지 기반의 작물 생장환경 관리 시스템.
10. The method according to claim 9, wherein the optimal growth information is
Wherein the identification information of the crop, the growth factor corresponding to the crop, and the growth environment data corresponding to the growth factor are included in the ontology-based crop growth environment management system.
제 11 항에 있어서,
상기 생장요소는 상기 작물이 생장하는 데 필요한 환경요소를 포함하고,
상기 생장환경데이터는 상기 환경요소에 대한 구체적인 값을 포함하는 것을 특징으로 하는 온톨로지 기반의 작물 생장환경 관리 시스템.
12. The method of claim 11,
Wherein the growth factor comprises an environmental factor required for the crop to grow,
Wherein the growth environment data includes specific values for the environmental factors.
제 9 항에 있어서, 상기 클라이언트는
온도, 습도, 조도, CO2농도, 일조시간, 및 토양 산성도 중 적어도 하나를 실시간으로 센싱하는 것을 특징으로 하는 온톨로지 기반의 작물 생장환경 관리 시스템.
10. The method of claim 9, wherein the client
Wherein at least one of temperature, humidity, illuminance, CO 2 concentration, daylight time, and soil acidity is sensed in real time on an ontology-based crop growth environment management system.
제 13 항에 있어서, 상기 클라이언트는
상기 환경정보를 사용자에게 실시간으로 디스플레이하는 것을 특징으로 하는 온톨로지 기반의 작물 생장환경 관리 시스템.
14. The method of claim 13, wherein the client
Wherein the environment information is displayed to the user in real time.
제 9 항에 있어서, 상기 클라이언트는
상기 재배환경을 조절하기 위한 히터, 환풍기, 조명등, 펌프, CO2발생기 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 온톨로지 기반의 작물 생장환경 관리 시스템.
10. The method of claim 9, wherein the client
Wherein the at least one of the heater, the ventilator, the illumination lamp, the pump, and the CO 2 generator for controlling the cultivation environment includes at least one of a heater, a fan, an illuminator, a pump, and a CO 2 generator.
제 9 항에 있어서, 상기 클라이언트는
상기 최적생장정보와 상기 환경정보가 일치되도록 상기 제어점을 설정하는 것을 특징으로 하는 온톨로지 기반의 작물 생장환경 관리 시스템.
10. The method of claim 9, wherein the client
And the control point is set so that the optimum growth information and the environment information coincide with each other.
외부의 서버로부터 작물에 관한 최적생장정보를 수신하여 저장하는 단계;
상기 작물과 관련된 주변의 환경정보를 모니터링하는 단계;
상기 최적생장정보와 상기 환경정보를 비교하여 소정의 제어점을 설정하는 단계; 및
상기 설정된 제어점에 따라 상기 작물의 재배환경을 조절하는 단계; 를 포함하는 온톨로지 기반의 작물 생장환경 관리 방법.Receiving optimal growth information on crops from an external server and storing the optimized growth information;
Monitoring surrounding environmental information related to the crop;
Comparing the optimum growth information with the environment information to set a predetermined control point; And
Adjusting a cultivation environment of the crop according to the set control point; A method for managing a crop growth environment based on an ontology.
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