KR20170028721A - System for controling greenhouse environment and parameter of controller of greenhouse - Google Patents
System for controling greenhouse environment and parameter of controller of greenhouse Download PDFInfo
- Publication number
- KR20170028721A KR20170028721A KR1020150125704A KR20150125704A KR20170028721A KR 20170028721 A KR20170028721 A KR 20170028721A KR 1020150125704 A KR1020150125704 A KR 1020150125704A KR 20150125704 A KR20150125704 A KR 20150125704A KR 20170028721 A KR20170028721 A KR 20170028721A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- greenhouse
- driver
- parameter
- controller
- information
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G06Q50/00—Systems or methods specially adapted for specific business sectors, e.g. utilities or tourism
- G06Q50/02—Agriculture; Fishing; Mining
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
- A01G9/00—Cultivation in receptacles, forcing-frames or greenhouses; Edging for beds, lawn or the like
- A01G9/20—Forcing-frames; Lights, i.e. glass panels covering the forcing-frames
Abstract
Description
본 발명은 온실의 제어기의 파라미터 및 온실 환경을 제어하는 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a system for controlling parameters of a controller of a greenhouse and a greenhouse environment.
시설 재배는 온실의 환경 조절로 노지에서는 재배가 불가능한 시기 또는 노지보다 좋은 환경 조건을 만들어 고품질의 작물을 생산하는 농업이다. 온실은 유리 온실, 비닐 온실, 태양광 병용형, 인공광 이용 식물 공장 등 다양한 형태로 구현되고 있다. Facility cultivation is an agriculture that produces high quality crops by making environmental conditions better than greenhouses or in times when cultivation is impossible in the greenhouse due to environmental control of the greenhouse. The greenhouse is implemented in various forms such as a glasshouse, a vinyl greenhouse, a solar combined type, and an artificial light plant.
시설 재배에서는 작물의 생산성 향상, 고품질의 작물을 수확하기 위해 봐 정밀한 복합 환경 조절 방법이 요구된다. 종래의 온실의 복합 환경 제어 기술은 온실에서 센서, 구동기 및 제어기가 연결되어 환경 제어를 수행하고 제어기와 중앙 시스템과 연결되어 온실 제어 상황을 모니터링하는 방식이다.Facility cultivation requires precise and complex environmental control methods to improve crop productivity and harvest high quality crops. Conventional greenhouse compound environmental control technology is a system in which a sensor, a driver, and a controller are connected in a greenhouse to perform environment control, and a controller and a central system are connected to monitor a greenhouse control situation.
온실의 복합 환경 제어에 사용되는 제어 로직으로는 주로 PID(Proportional-Integral-Derivative) 제어 방식과 On/Off 제어 방식 등이 이용된다. PID 제어기는 비례 게인(Kp), 적분 게인(Ki) 및 미분 게인(Kd)의 값에 따라 제어기의 성능이 달라지기 때문에, 비례 게인(Kp), 적분 게인(Ki) 및 미분 게인(Kd)을 어떻게 결정해야 하는지가 중요한 문제가 될 수 있다.PID (Proportional-Integral-Derivative) control method and On / Off control method are mainly used as the control logic used for the hybrid environment control of the greenhouse. Since the performance of the controller depends on the values of the proportional gain (K p ), the integral gain (K i ) and the differential gain (K d ), the proportional gain (K p ), the integral gain (K i ) How to determine the gain (K d ) can be an important issue.
그러나 PID 제어기의 파라미터 값들이 설계자가 요구하는 성능 및 강인성과 정비례 관계가 아니므로, PID 제어기의 파라미터를 구하는 것은 쉽지 않다.However, since the parameter values of the PID controller are not directly proportional to the performance and robustness required by the designer, it is difficult to obtain parameters of the PID controller.
종래의 온실 환경 정밀 제어 시스템에서는 제어로직의 파라미터(비례 게인(Kp), 적분 게인(Ki), 미분 게인(Kd), 오프셋 값)가 설정 또는 고정되어 있다. 이러한 파라미터의 설정은 농장주의 시스템 운영 능력, 재배 지식과 경험에만 의존하는 문제점이 있다.In the conventional greenhouse environment precision control system is the setting or fixing of the control logic parameters (proportional gain (K p), integral gain (K i), the differential gain (K d), the offset value). The setting of these parameters depends on the farmer's system operation ability, cultivation knowledge and experience.
또한, 온실은 온실 외부 환경(외부 기온, 풍향, 풍속 등) 및 온실 타입(온실의 크기, 온실 창 크기 등)에 의해 영향을 많이 받고, 온실 외부 환경과 온실 타입은 온실 설치 지역에 따라 많은 차이가 있기 때문에 동일한 제어 모델로 구성하기에는 무리가 있다. In addition, the greenhouse is influenced by the external environment of the greenhouse (external temperature, wind direction, wind speed, etc.) and the greenhouse type (size of the greenhouse, size of the greenhouse window, It is difficult to construct the same control model.
종래에는 온실 제어를 위하여 일반적으로 농장주 또는 관리자의 경험에 의존하여 직관적으로 제어를 하고 있는 실정이다. 농장주 또는 관리자의 경험을 기초로 작물의 생장이 관리되면, 작물의 생장 환경을 효율적으로 제어할 수 없는 문제점이 있다.Conventionally, in order to control the greenhouse, it is intuitively controlled depending on the experience of a farm owner or a manager in general. If the growth of the crop is managed based on the experiences of the farm owner or the manager, there is a problem that the growth environment of the crop can not be efficiently controlled.
한국공개특허 제2014-0077720호에는 학습 기반 온실 제어 시스템은 복수의 센서 등을 통해 시간, 환경 설정값, 액추에이터(actuator) 조작량, 외란, 풍속, 풍향 환경 측정값 등을 포함하는 학습 데이터를 수신하고, 날짜 산정, 시간 산정, 환경차, 외란 산정, 액추에이터 조작량 산정, 보상 조작량 산정 등을 통해 획득한 학습 데이터를 가공하고, 미리 저장된 데이터에 가중치를 적용하여 매트릭스 그래프를 생성하고, 매트릭스 그래프에 기초하여 온실을 제어하는 최적의 파라미터를 생성하고, 파라미터에 기초하여 온실을 제어하는 구성이 개시되어 있다. In Korean Laid-open Patent Application No. 2014-0077720, the learning-based greenhouse control system receives learning data including time, environment setting values, actuator manipulated variables, disturbance, wind speed, and wind direction environment measurement values through a plurality of sensors and the like , Processing the learning data acquired through date calculation, time calculation, environmental difference, disturbance calculation, actuator manipulated variable calculation, compensation operation quantity calculation, etc., and applying a weight to the previously stored data to generate a matrix graph, An optimum parameter for controlling the greenhouse is generated, and a greenhouse is controlled based on the parameters.
온실을 정밀 제어하기 위하여 온실로부터 해당 온실의 온실 데이터를 수집하여 해당 온실에 대한 플랜트를 모델링하는 방법을 제공하고자 한다. 플랜트 모델링에 기초하여 해당 온실에 적합한 제어기의 파라미터를 도출하고자 한다. 다만, 본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다. In order to precisely control the greenhouse, the greenhouse data of the greenhouse is collected from the greenhouse to provide a method for modeling the plant for the greenhouse. Based on the plant modeling, we want to derive the parameters of the controller suitable for the greenhouse. It is to be understood, however, that the technical scope of the present invention is not limited to the above-described technical problems, and other technical problems may exist.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 제 1 측면에 따른 온실의 제어기의 파라미터를 제어하는 파라미터 분석 시스템은 비선형 모델의 학습 알고리즘을 이용하여 온실에 대하여 플랜트 모델링을 수행하는 플랜트 모델링부, 온실의 환경 설정 정보, 환경 정보 및 적어도 하나의 구동기의 상태 정보를 온실 제어 시스템으로부터 수집하는 온실 데이터 수신부, 상기 온실의 환경 설정 정보, 환경 정보, 적어도 하나의 구동기의 상태 정보 및 상기 플랜트 모델링에 따른 온실 정보 중 적어도 하나를 포함하는 온실 데이터를 저장하는 데이터베이스부, 상기 플랜트 모델링 및 상기 온실 데이터에 기초하여 상기 제어기의 파라미터를 도출하는 파라미터 도출부 및 상기 파라미터를 상기 온실 제어 시스템으로 전송하는 파라미터 전송부를 포함할 수 있다. According to a first aspect of the present invention, there is provided a parameter analysis system for controlling a parameter of a controller of a greenhouse, comprising: a plant modeling unit that performs plant modeling on a greenhouse using a learning algorithm of a non- A greenhouse data receiving unit for collecting environment setting information of the greenhouse, environment information, and status information of at least one driver from the greenhouse control system, environment setting information of the greenhouse, environment information, status information of at least one driver, A parameter derivation unit for deriving parameters of the controller based on the plant modeling and the greenhouse data and a parameter derivation unit for deriving the parameters from the parameters to the greenhouse control system send Section.
또한, 본 발명의 제 2 측면에 따른 온실 제어 시스템은 파라미터 분석 시스템으로부터 제어기의 파라미터를 수신하는 파라미터 수신부, 온실의 환경 정보 및 구동기의 상태 정보를 모니터링하는 센서부, 상기 수신한 파라미터 및 구동기별 제어 로직을 저장하는 데이터베이스부, 적어도 하나의 구동기, 상기 구동기를 제어하는 제어기 및 관리부를 포함할 수 있다.According to a second aspect of the present invention, there is provided a greenhouse control system including a parameter receiving unit for receiving parameters of a controller from a parameter analysis system, a sensor unit for monitoring environmental information of a greenhouse and status information of a driver, A database unit for storing logic, at least one driver, a controller for controlling the driver, and a management unit.
또한, 본 발명의 제 3 측면에 따른 온실의 제어기의 파라미터를 제어함으로써 온실 환경을 정밀 제어하는 시스템은 파라미터 분석 시스템 및 온실 제어 시스템을 포함하되, 상기 파라미터 분석 시스템은 비선형 모델의 학습 알고리즘을 이용하여 온실에 대하여 플랜트 모델링을 수행하고, 상기 플랜트 모델링 및 상기 온실의 환경 설정 정보, 환경 정보, 적어도 하나의 구동기의 상태 정보 및 상기 플랜트 모델링에 따른 온실 정보 중 적어도 하나를 포함하는 온실 데이터에 기초하여 파라미터를 도출하고, 상기 파라미터를 상기 온실 제어 시스템으로 전송하도록 구성되고, 상기 온실 제어 시스템은 상기 파라미터 분석 시스템으로부터 제어기의 파라미터를 수신하고, 상기 온실의 환경 정보 및 기입력된 환경 설정 정보에 기초하여 상기 적어도 하나의 구동기 중 하나를 선택하고, 상기 온실의 환경 정보에 기초하여 상기 제어기의 파라미터를 선택하고, 상기 제어기를 통해 상기 선택된 구동기를 제어하도록 구성될 수 있다.A system for precisely controlling a greenhouse environment by controlling parameters of a controller of a greenhouse according to the third aspect of the present invention includes a parameter analysis system and a greenhouse control system wherein the parameter analysis system uses a learning algorithm of a non- A plant modeling method comprising: performing plant modeling on a greenhouse and calculating parameters based on greenhouse data including at least one of the plant modeling and environment information of the greenhouse, environmental information, status information of at least one driver, And the parameter is transmitted to the greenhouse control system, wherein the greenhouse control system receives the parameter of the controller from the parameter analysis system, and based on the environment information of the greenhouse and the pre-input environment setting information, At least one phrase Select one of the groups and, on the basis of the environment information of the greenhouse to select the parameters of the controller, and may be configured to control the actuator selected via the controller.
상술한 과제 해결 수단은 단지 예시적인 것으로서, 본 발명을 제한하려는 의도로 해석되지 않아야 한다. 상술한 예시적인 실시예 외에도, 도면 및 발명의 상세한 설명에 기재된 추가적인 실시예가 존재할 수 있다.The above-described task solution is merely exemplary and should not be construed as limiting the present invention. In addition to the exemplary embodiments described above, there may be additional embodiments described in the drawings and the detailed description of the invention.
전술한 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 플랜트 모델링 및 온실의 온실데이터를 분석하여 구동기에 대한 최적의 제어기의 파라미터를 도출할 수 있다. 또한, 파라미터 분석 시스템로부터 수신된 파라미터를 이용하여 실시간으로 온실 환경을 제어할 수 있다. 또한, 온실의 크기, 재질 구조, 작물의 특성에 따라 구동기의 제어로직이 적절하게 조절되어 온실 환경 제어 시스템의 조작 숙련도, 작물 재배 기술의 편차를 최소화할 수 있고, 균일한 품질의 작물 생산량을 최대화할 수 있다.According to any one of the above-described objects of the present invention, parameters of an optimal controller for a driver can be derived by analyzing plant modeling and greenhouse data of a greenhouse. In addition, it is possible to control the greenhouse environment in real time using parameters received from the parameter analysis system. In addition, the control logic of the driver can be appropriately adjusted according to the size of the greenhouse, the material structure, and the characteristics of the crop, thereby minimizing variations in the operation skill of the greenhouse control system and the cultivation techniques of the greenhouse and maximizing the production of uniform quality crops can do.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 온실 환경 정밀 제어 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 도 1에 도시된 파라미터 분석 시스템의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 도 1에 도시된 온실 제어 시스템의 블록도이다. 1 is a configuration diagram of a greenhouse environment precise control system according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a block diagram of the parameter analysis system shown in Figure 1, in accordance with an embodiment of the present invention.
3 is a block diagram of the greenhouse control system shown in FIG. 1, in accordance with one embodiment of the present invention.
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. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.
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"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. Throughout the specification, when a part is referred to as being "connected" to another part, it includes not only "directly connected" but also "electrically connected" with another part in between . Also, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements as well, without departing from the other elements unless specifically stated otherwise.
본 명세서에 있어서 '부(部)'란, 하드웨어에 의해 실현되는 유닛(unit), 소프트웨어에 의해 실현되는 유닛, 양방을 이용하여 실현되는 유닛을 포함한다. 또한, 1 개의 유닛이 2 개 이상의 하드웨어를 이용하여 실현되어도 되고, 2 개 이상의 유닛이 1 개의 하드웨어에 의해 실현되어도 된다. In this specification, the term " part " includes a unit realized by hardware, a unit realized by software, and a unit realized by using both. Further, one unit may be implemented using two or more hardware, or two or more units may be implemented by one hardware.
본 명세서에 있어서 단말 또는 디바이스가 수행하는 것으로 기술된 동작이나 기능 중 일부는 해당 단말 또는 디바이스와 연결된 서버에서 대신 수행될 수도 있다. 이와 마찬가지로, 서버가 수행하는 것으로 기술된 동작이나 기능 중 일부도 해당 서버와 연결된 단말 또는 디바이스에서 수행될 수도 있다. In this specification, some of the operations or functions described as being performed by the terminal or the device may be performed in the server connected to the terminal or the device instead. Similarly, some of the operations or functions described as being performed by the server may also be performed on a terminal or device connected to the server.
이하, 첨부된 구성도 또는 처리 흐름도를 참고하여, 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 설명하도록 한다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference will now be made in detail to embodiments of the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 온실 환경 정밀 제어 시스템의 구성도이다. 1 is a configuration diagram of a greenhouse environment precise control system according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 온실 환경 정밀 제어 시스템은 파라미터 분석 시스템(100) 및, 온실 제어 시스템(110)을 포함할 수 있다. 다만, 이러한 도 1의 온실 환경 정밀 제어 시스템은 본 발명의 일 실시예에 불과하므로 도 1을 통해 본 발명이 한정 해석되는 것은 아니며, 본 발명의 다양한 실시예들에 따라 도 1과 다르게 구성될 수도 있다. Referring to FIG. 1, a greenhouse environment precise control system may include a
온실 환경 정밀 제어 시스템에 사용되는 제어기는 PI(Proportional-Integral) 제어기, PID(Proportional-Integral-Derivative) 제어기 및 오프셋(Off-Set) 제어기 중 적어도 하나일 수 있다. 여기서, PID 제어기는 비례 게인(Kp), 적분 게인(Ki) 및 미분 게인(Kd)의 값에 따라 제어기의 성능이 달라지기 때문에, 비례 게인(Kp), 적분 게인(Ki) 및 미분 게인(Kd)을 어떻게 결정해야 하는지가 중요한 문제이다. The controller used in the greenhouse environment precise control system may be at least one of a Proportional-Integral (PI) controller, a Proportional-Integral-Derivative (PID) controller, and an Off-Set controller. Since the performance of the controller varies depending on the values of the proportional gain K p , the integral gain K i and the differential gain K d , the proportional gain K p , the integral gain K i , And the derivative gain (K d ) are important issues.
파라미터 분석 시스템(100)은 비선형 모델의 학습 알고리즘을 이용하여 온실에 대하여 플랜트 모델링을 수행하고, 플랜트 모델링 및 온실의 환경 설정 정보, 환경 정보, 적어도 하나의 구동기의 상태 정보 및 플랜트 모델링에 따른 온실 정보 중 적어도 하나를 포함하는 온실 데이터에 기초하여 파라미터를 도출하고, 도출한 파라미터를 온실 제어 시스템(110)으로 전송할 수 있다. 여기서, 파라미터는 비례 게인(Kp), 적분 게인(Ki), 미분 게인(Kd) 및 오프셋 값 중 적어도 하나일 수 있다. The
본 발명의 일실시예에 따른 파라미터 값은 각 온실에 맞도록 구동기 조건에 따라 변경되는 동적인 파라미터 형태로 가변적인 특성을 가질 수 있다. 예를 들면, PI 제어기에서 비례 게인(Kp) 및 적분 게인(Ki)은 온실 조건에 따라 변경되는 동적 파라미터 특성을 가질 수 있다.The parameter values according to an exemplary embodiment of the present invention may have variable characteristics in the form of dynamic parameters that are changed according to the driver conditions to suit each greenhouse. For example, in a PI controller, the proportional gain (K p ) and the integral gain (K i ) may have dynamic parameter characteristics that vary depending on the greenhouse conditions.
파라미터 분석 시스템(100)은 온실 플랜트 모델링을 수행한 후, 온실 플랜트의 입력값의 범위를 구하여 입력 최소값, 중간값, 최대값을 산출하고, 여기에 오프셋(Offset)값과 비례 게인(Kp) 및 적분 게인(Ki)의 최소값, 중간값, 최대값을 산출하여 플랜트의 출력값을 구할 수 있다.
온실 제어 시스템(110)은 파라미터 분석 시스템(100)으로부터 제어기의 파라미터를 수신하고, 온실의 환경 정보 및 기입력된 환경 설정 정보에 기초하여 적어도 하나의 구동기 중 하나를 선택하고, 온실의 환경 정보에 기초하여 제어기의 파라미터를 선택하고, 제어기를 통해 선택된 구동기를 제어할 수 있다. The
일반적으로, 도 1의 온실 환경 정밀 제어 시스템의 각 구성요소들은 네트워크(120)를 통해 연결된다. 네트워크는 단말들 및 서버들과 같은 각각의 노드 상호 간에 정보 교환이 가능한 연결 구조를 의미하는 것으로, 이러한 네트워크(network)의 일례에는 3GPP(3rd Generation Partnership Project), LTE(Long Term Evolution), WIMAX(World Interoperability for Microwave Access), 와이파이(Wi-Fi), 3G, 4G 등이 포함되나 이에 한정되지는 않는다. Generally, each component of the greenhouse environment precise control system of FIG. 1 is connected through a
이하에서는 도 1의 온실 환경 정밀 제어 시스템의 각 구성요소의 동작에 대해 보다 구체적으로 설명한다. Hereinafter, the operation of each component of the greenhouse environment precise control system of FIG. 1 will be described in more detail.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 도 1에 도시된 파라미터 분석 시스템(100)의 블록도이다. 2 is a block diagram of the
도 2를 참조하면, 파라미터 분석 시스템(100)은 플랜트 모델링부(200), 온실 데이터 수신부(210), 데이터베이스부(220), 파라미터 도출부(230) 및 파라미터 전송부(240)를 포함할 수 있다. 다만, 도 2에 도시된 파라미터 분석 시스템(100)은 본 발명의 하나의 구현 예에 불과하며, 도 2에 도시된 구성요소들을 기초로 하여 여러 가지 변형이 가능하다. 2, the
플랜트 모델링부(200)는 비선형 모델의 학습 알고리즘을 이용하여 온실에 대하여 플랜트 모델링을 수행할 수 있다. 온실의 플랜트는 온도, 습도 및 CO2 에 해당할 수 있다.The
예를 들어, 플랜트 모델링부(200)는 온실의 온도, 습도, 이산화탄소(CO2)에 대한 플랜트 모델링을 수행할 수 있다. 여기서, 온실 온도, 온실 습도, 온실 이산화탄소는 온실의 구조, 크기, 재료, 외부 환경에 따라 다양한 형태를 가지므로 일정한 함수식으로 표현하기 불가능하다. 따라서, 플랜트 모델링부(200)는 비선형 모델을 나타내기 위한 학습 알고리즘인 신경망(Neural Network)의 다층 퍼셉트론(Multi-Layer Perceptron) 구조에 오차역전파(Error Back Propagation) 알고리즘을 적용하여 온실 온도, 온실 습도, 온실 이산화탄소의 플랜트 모델링을 수행할 수 있다. For example, the
신경망 분야에서 사용되는 다층 퍼셉트론은 입력 값들을 가중치와 결합하여 출력을 산출하며, 학습 기능을 갖는 신경망으로서, 선형 모델의 단점인 제한적인 함수 근사 능력을 극복하는 비선형 모델이다.Multilayer perceptron used in the field of neural networks is a nonlinear model that overcomes the limited function approximation ability which is a disadvantage of the linear model.
오차역전파 알고리즘은 지도 학습(supervised learning) 방법으로서, 선형 모델을 위한 LMS(least mean square)알고리즘을 다중계층에 대해 확장한 steepest descent 방법이다.The error back propagation algorithm is a steepest descent method that extends the least mean square (LMS) algorithm for linear models to multi-layers as a supervised learning method.
오차역전파 알고리즘은 주어진 목표 출력과 신경회로망의 실제 출력과의 오차를 역전파하여 신경 회로망 내의 연결 강도를 적응적으로 개선할 수 있다.The error back propagation algorithm can adaptively improve the connection strength in the neural network by back propagating the error between the given target output and the actual output of the neural network.
한편, 다층 퍼셉트론의 구조는 입력 레이어(Input layer), 히든 레이어(Hidden layer) 및 출력 레이어(Output layer)로 구성된다.On the other hand, the structure of the multilayer perceptron is composed of an input layer, a hidden layer, and an output layer.
신경망의 다층 퍼셉트론 구조 및 오차역전파 알고리즘에 관한 내용은 당업자에게 자명하므로 구체적인 내용은 생략한다.The contents of the multi-layer perceptron structure and the error back propagation algorithm of the neural network are obvious to those skilled in the art, and therefore, detailed description thereof will be omitted.
플랜트 모델링부(200)는 적어도 하나의 구동기의 동작 조건 및 환경 요인을 학습 알고리즘의 입력 값으로 하여 온실의 온도, 습도 또는 이산화탄소의 증감분을 출력시킬 수 있다. 즉, 학습 알고리즘은 적어도 하나의 구동기의 동작 조건 및 환경 요인을 입력 값으로 하고, 온실의 온도, 습도 또는 이산화탄소의 증감분을 출력 값으로 할 수 있다.The
온도의 플랜트 모델링을 예로 들면, 구동기의 동작조건이 동작온도(설정온도) 조건으로 온실의 실내 온도에 도달했을 때의 목표 온도량을 Var_Temp라 할 때, 시점 t+1에서의 온도 변화값은 시점 t에서 t+1까지의 온도 변화량의 합으로 볼 수 있다. Taking the plant modeling of temperature as an example, assuming that the target temperature amount when the operating condition of the driver reaches the indoor temperature of the greenhouse under the operating temperature (set temperature) is Var_Temp, the temperature change value at the time t + and the temperature change from t to t + 1.
온도 변화값은 아래의 수학식 1로 표현될 수 있다.The temperature change value can be expressed by the following equation (1).
구동기의 온도 출력은 수학식 2로 표현될 수 있다.The temperature output of the driver can be expressed by Equation (2).
입력값학습데이터는 온실의 과거 이력데이터에서 Temp_out[t+1] ={Actuator1(x) + Actuator2(x) +...}의 데이터가 추출될 수 있다. 이러한 데이터들은 온도의 플랜트 모델링을 수행하기 위한 자료가 될 수 있다. The input value learning data can be extracted from Temp_out [t + 1] = {Actuator1 (x) + Actuator2 (x) + ...} in the past history data of the greenhouse. These data can be data for performing plant modeling of temperature.
온실 데이터 수신부(210)는 온실의 환경 설정 정보, 환경 정보 및 적어도 하나의 구동기의 상태 정보를 온실 제어 시스템(110)으로부터 수집할 수 있다. 여기서, 환경 설정 정보는 온도, 습도, 또는 이산화탄소에 대한 목표 설정 값일 수 있다. The greenhouse
환경 정보는 예를 들어, 온실의 속성(온실 유형, 크기, 재질 등), 온실 내부 또는 외부 정보 등을 포함할 수 있다. 구동기의 상태 정보는 예를 들어, 구동기 보유 및 종류에 대한 정보, 구동기의 동작 이력에 대한 데이터를 포함할 수 있다. Environmental information may include, for example, the properties (greenhouse type, size, material, etc.) of the greenhouse, interior or exterior information of the greenhouse, and the like. The status information of the driver may include, for example, information on the driver holding and type, and data on the driver's operation history.
온실 데이터 수신부(210)는 온실 제어 시스템(110)으로부터 온실의 환경 설정 정보, 환경 정보 및 구동기의 상태 정보를 실시간으로 수집할 수 있다. The greenhouse
데이터베이스부(220)는 온실의 환경 설정 정보, 환경 정보, 적어도 하나의 구동기의 상태 정보 및 상기 플랜트 모델링에 따른 온실 정보 중 적어도 하나를 포함하는 온실 데이터를 저장할 수 있다. The
데이터베이스부(220)는 파라미터 분석 시스템(100) 내부의 각 구성요소들 간에 입력 및 출력되는 데이터를 저장하고, 파라미터 분석 시스템(100)과 파라미터 분석 시스템(100) 외부의 구성요소들간에 입력 및 출력되는 데이터를 저장한다. 이러한 데이터베이스부(220)의 일 예에는 파라미터 분석 시스템(100) 내부 또는 외부에 존재하는 하드디스크드라이브, ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), 플래쉬메모리 및 메모리카드 등이 포함된다.The
파라미터 도출부(230)는 플랜트 모델링 및 온실 데이터에 기초하여 제어기의 파라미터를 도출할 수 있다. 여기서, 제어기는 PI(Proportional-Integral) 제어기, PID(Proportional-Integral-Derivative) 제어기 및 오프셋(Off-Set) 제어기 중 적어도 하나일 수 있다. 파라미터는 비례 게인(Kp), 적분 게인(Ki) 및 오프셋 값 중 적어도 하나일 수 있다. The
이러한, 파라미터는 온실 환경에 따라 동적으로 변경될 수 있다. 또한, 제어기의 성능은 비례 게인(Kp), 적분 게인(Ki) 및 오프셋 값에 따라 달라지므로 파라미터를 어떻게 도출할지가 중요한 문제가 된다. These parameters can be changed dynamically according to the greenhouse environment. Also, since the performance of the controller depends on the proportional gain (K p ), the integral gain (K i ), and the offset value, how to derive the parameter becomes an important problem.
예를 들어, 파라미터 도출부(230)는 플랜트 모델링의 입력값의 범위를 구하고, 플랜트 모델링의 입력값을 최소값, 중간값, 최대값으로 산출하고, 오프셋 값, 비례 게인 값, 적분 게인 값의 최소값, 중간값, 최대값을 산출하여 플랜트 모델링의 출력값을 구할 수 있다. 이후, 파라미터 도출부(230)는 플랜트 모델링의 출력값을 온실 환경의 가상 제어 값으로 적용할 수 있으며, 추후 파라미터를 선택할 때, 출력값을 기준으로 파라미터를 선택할 수 있다. For example, the
파라미터 도출부(230)는 온도, 습도, 또는 이산화탄소에 대한 목표 설정 값과 실제 값을 비교하여 오차를 도출하고, 오차에 기초하여 파라미터를 도출할 수 있다. 즉, 파라미터 도출부(230)는 온도, 습도, 또는 이산화탄소에 대한 목표 설정 값과 실제 값 간의 오차를 줄이기 위한 파라미터를 도출할 수 있다. 여기서, 오차는 작동된 구동기 제어의 오차값으로 판단될 수 있다.The
예를 들어, 환경 정보 = {온도, 습도, 이산화탄소}라 가정하면, 환경 전체에 대한 에러값은 Error_환경(t) = Error_온도(t) + Error_습도(t) + Error_이산화탄소(t) 이고, 전체 환경 에러 값에 대한 환경요소별 에러는 Error_온도(t) = 설정 온도(t) - 실제 온도(t), Error_습도(t) = 설정 습도(t) - 실제 습도(t), Error_이산화탄소(t) = 설정 이산화탄소(t) - 실제 이산화탄소(t)이고, 이러한, 환경 요소별 에러의 발생 원인은 구동기의 제어에 있다. 따라서, 전체 환경 에러 값은 전 시간의 전체 구동기 동작에 대한 오차로 가정하고, 전체 구동기의 오차는 각 구동기별 목표 설정값에서 실제값을 뺀 값의 전체 합으로 나타낼 수 있다. 이를 통해, 파라미터 도출부(230)는 이 오차값을 고려하여 각 구동기별 제어기의 파라미터를 증감할 수 있다. For example, assuming that environmental information = {temperature, humidity, carbon dioxide}, the error value for the entire environment is Error_environment (t) = Error_temperature (t) + Error_humidity (t) + Error_CO_2 (t) = actual temperature (t), Error_humidity (t) = set humidity (t) - actual humidity (t) t), Error_Carbon (t) = Set CO2 (t) - Actual CO2 (t). Therefore, the total environmental error value is assumed to be an error with respect to the entire driver operation over the entire time, and the error of all the actuators can be represented by the total sum of the values obtained by subtracting the actual value from the target set value for each driver. Accordingly, the
또한, 파라미터 도출부(230)는 온오프(on/off) 제어인 경우, 오프셋 값을 증감할 수 있다. Further, the
또한, 파라미터 도출부(230)는 수집한 환경 정보 및 적어도 하나의 구동기의 상태 정보에 기초하여 구동기별 학습 데이터를 생성하고, 구동기별 학습 데이터에 기초하여 각 구동기마다 제어기의 파라미터를 다르게 도출할 수 있다. 예를 들면, 파라미터 도출부(230)는 구동기별 학습 데이터에 기초하여, 구동기로서 천창에 대한 파라미터, 측창에 대한 파라미터, 조명에 대한 파라미터 등이 상이할 수 있다.In addition, the
또한, 파라미터 도출부(230)는 목표 환경 정보에 따라 파라미터를 다르게 도출할 수 있다. 예를 들면, 구동기로서 천창에 대하여, 목표 환경 정보가 온도인 경우와 습도인 경우의 파라미터가 상이할 수 있다.Also, the
또한, 파라미터 도출부(230)는 각 구동기 및 목표 환경 정보를 모두 고려하여 각 구동기에 대한 파라미터를 도출할 수 있다.Also, the
예를 들어, 파라미터 도출부(230)는 작물의 생육특성에 따라 환경 데이터, 온도, 습도, 이산화탄소에 대한 설정 값, 구동기의 동작 내역 데이터에 기초하여 학습 패턴의 길이를 설정하여 학습 데이터를 생성할 수도 있다. For example, the
또한, 파라미터 도출부(230)는 구동기별 학습 데이터를 통해 구동기에 대한 제어기의 제어로직 알고리즘을 생성하여, 제어기의 조합을 통해 구동기별 제어로직을 생성할 수 있다. 만일, 제어로직 알고리즘을 보유하고 있지 않은 새로운 구동기의 제어로직 알고리즘이 요구된 경우, 파라미터 도출부(230)는 기존의 구동기 특성과 가장 유사한 구동기의 제어로직 알고리즘을 이용하여 새로운 구동기의 제어로직 알고리즘을 추정할 수 있다. In addition, the
또한, 파라미터 도출부(230)는 온실 제어 시스템(110)으로부터 수신한 온실의 환경 설정 정보, 환경 정보 및 구동기의 상태 정보를 통해, 온실 제어 시스템(110)에서의 온실의 환경 제어 정보를 추출하고, 온실 환경 제어 정보가 구동기별 학습 데이터의 형태와 유사한 경우 또는 온실 환경 제어 정보가 예측된 구동기의 제어결과값과 상이한 경우, 구동기의 동작이력을 비교함으로써 구동기의 이상 여부를 확인할 수 있다. 만일, 파라미터 도출부(230)는 구동기별 제어기의 온실환경 제어 성능이 기존의 제어수준의 성능보다 떨어진 경우, 기존의 구동기의 제어로직 알고리즘으로 교체하고, 이를 학습데이터에 반영하여 수정할 수 있다. The
파라미터 전송부(240)는 도출된 파라미터 및 구동기별 제어로직을 온실 제어 시스템(110)으로 전송할 수 있다. The
한편, 당업자라면, 플랜트 모델링부(200), 온실 데이터 수신부(210), 데이터베이스부(220), 파라미터 도출부(230) 및 파라미터 전송부(240) 각각이 분리되어 구현되거나, 이 중 하나 이상이 통합되어 구현될 수 있음을 충분히 이해할 것이다. Those skilled in the art will recognize that the
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 도 1에 도시된 온실 제어 시스템(110)의 블록도이다. FIG. 3 is a block diagram of the
도 3을 참조하면, 온실 제어 시스템(110)은 파라미터 수신부(300), 센서부(310), 데이터베이스부(320), 구동기(330), 제어기(340), 관리부(350) 및 전송부(360)를 포함할 수 있다. 다만, 도 3에 도시된 온실 제어 시스템(110)은 본 발명의 하나의 구현 예에 불과하며, 도 3에 도시된 구성요소들을 기초로 하여 여러 가지 변형이 가능하다. 3, the
파라미터 수신부(300)는 파라미터 분석 시스템(100)으로부터 제어기의 파라미터를 수신할 수 있다. 여기서, 파라미터는 비례 게인(Kp), 적분 게인(Ki) 및 오프셋 값 중 적어도 하나일 수 있다. The
또한, 파라미터 수신부(300)는 파라미터 분석 시스템(100)으로부터 구동기별 제어로직을 수신할 수 있다. In addition, the
센서부(310)는 온실의 환경 정보 및 구동기의 상태 정보를 모니터링할 수 있다. 여기서, 온실의 환경 정보는 예를 들어, 온실의 속성(온실 유형, 크기, 재질 등), 온실 내부 또는 외부 정보 등을 포함할 수 있다. 구동기의 상태 정보는 예를 들어, 구동기 보유 및 종류에 대한 정보, 구동기의 동작 이력에 대한 데이터를 포함할 수 있다.The
데이터베이스부(320)는 파라미터 수신부(300)에서 수신한 파라미터 및 구동기별 제어 로직을 저장할 수 있다. The
데이터베이스부(320)는 온실의 각 환경 정보마다 구동기별 우선 순위를 더 저장할 수 있다. 예를 들어, 데이터베이스부(320)는 온도, 습도, 이산화탄소에 대한 구동기 순으로 우선순위를 저장할 수 있다. The
데이터베이스부(320)는 온실 제어 시스템(110) 내부의 각 구성요소들 간에 입력 및 출력되는 데이터를 저장하고, 온실 제어 시스템(110)과 온실 제어 시스템(110) 외부의 구성요소들간에 입력 및 출력되는 데이터를 저장한다. 이러한 데이터베이스부(320)의 일 예에는 온실 제어 시스템(110) 내부 또는 외부에 존재하는 ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), 플래쉬메모리 및 메모리카드 등이 포함된다. The
구동기(330)는 온실 환경을 제어하기 위한 구동기로서, 천창, 측창, 커튼, 보일러, 조명, 공기히터, CO2 공급기 등을 포함할 수 있다. The
제어기(340)는 적어도 하나의 구동기(330)를 제어할 수 있다. 이러한, 제어기(340)는 PI(Proportional-Integral) 제어기, PID(Proportional-Integral-Derivative) 제어기 및 오프셋(Off-Set) 제어기 중 적어도 하나일 수 있다. The
관리부(350)는 온실의 환경 정보 및 기입력된 환경 설정 정보에 기초하여 적어도 하나의 구동기(330) 중 하나를 선택하고, 온실의 환경 정보에 기초하여 제어기(340)의 파라미터를 선택하고, 선택된 구동기를 제어기(340)를 통해 제어할 수 있다. 여기서, 파라미터는 각 구동기마다 다른 파라미터 값을 가질 수 있다. The
도시하지는 않았지만, 관리부(350)는 구동기(330) 중 하나를 선택하는 구동기 선택부, 제어기(340)의 파라미터를 선택하는 파라미터 선택부를 포함할 수도 있다.Although not shown, the
관리부(350)는 기입력된 환경 설정 정보에 기초하여 제어기의 파라미터 값을 선택하고, 선택된 파라미터 값을 이용하여 제어기를 통해 선택된 구동기를 제어할 수 있다. The
관리부(350)는 온실의 온도, 습도, 이산화탄소에 대한 목표 설정값을 현재 온실 환경과 비교하여 어느 구동기를 동작시킬지를 판단할 수 있다. 또한, 관리부(350)는 적어도 하나의 구동기(330) 간에 우선순위를 설정하거나, 적어도 하나의 구동기(330) 중 어느 구동기들을 병렬적으로 제어할지를 선택할 수 있다. The
관리부(350)는 구동기별 우선 순위에 기초하여 적어도 하나의 구동기(330) 중 어느 하나를 선택할 수 있다. 또한, 관리부(350)는 선택된 구동기에 해당하는 제어로직에 파라미터를 온실의 환경 정보에 따라 선택하고, 선택된 구동기에 적용시킬 수 있다. The
예를 들면, 관리부(350)는 목표 환경 정보(예컨대, 온습, 습도 또는 CO2)별로 구동기간의 우선 순위 및 복수의 구동기의 복수 동작을 설정하고 업데이트할 수 있다.For example, the
관리부(350)는 선택된 구동기를 제어함에 따라, 환경 설정 정보에 대응하는 온실의 환경 정보의 변화율을 측정할 수 있다. By controlling the selected driver, the
만일, 관리부(350)는 변화율이 기설정된 변화율 이하인 경우, 선택된 구동기를 제어함에 따라, 온실의 변화된 환경 정보에 따라 선택된 구동기의 다른 제어 조건을 만족하더라도 선택된 구동기의 동작을 기설정된 시간 동안 유지할 수 있다. If the rate of change is equal to or less than the preset rate of change, the
예를 들어, 온실에서 측정된 온도가 목표 설정 온도보다 낮은 저온의 경우(예컨데, 난방기 동작 이후에도 온실의 온도가 상승하지 않은 경우), 다른 구동기의 제어 조건(예컨데, 내부 습도가 목표습도의 하한범위에 속하고, 외부습도보다 낮은 경우)이 성립하더라도 해당 다른 구동기의 제어동작을 지연시킬 수 있다. For example, when the temperature measured in the greenhouse is a low temperature that is lower than the target set temperature (for example, the temperature of the greenhouse does not rise after the heater operation), the control conditions of other actuators , And is lower than the external humidity), the control operation of the other driver can be delayed.
다른 예로, 온실에서 측정된 온도가 목표 설정 온도보다 높고, 온실 외부온도가 온실 실내온도보다 낮은 경우(예컨데, 천창 동작 후에도 온도가 하강하지 않은 경우), 측창 구동기를 동작시키고, 만일, 다른 구동기의 제어 조건(예컨데, 온실의 내부습도가 목표습도의 상한범위에 속하고, 외부습도가 더 높은 경우)이 성립되더라도, 해당 다른 구동기의 제어동작을 지연시킬 수 있다. As another example, if the temperature measured in the greenhouse is higher than the target set temperature and the outside temperature of the greenhouse is lower than the greenhouse room temperature (for example, the temperature does not fall after the opening of the skylight) The control operation of the other driver can be delayed even if the control condition (for example, when the internal humidity of the greenhouse falls within the upper limit range of the target humidity and the external humidity is higher) is established.
전송부(360)는 온실의 환경 설정 정보, 환경 정보 및 적어도 하나의 구동기의 상태 정보를 파라미터 분석 시스템(100)으로 실시간 전송할 수 있다. The
한편, 당업자라면, 파라미터 수신부(300), 센서부(310), 데이터베이스부(320), 구동기(330), 제어기(340), 관리부(350) 및 전송부(360) 각각이 분리되어 구현되거나, 이 중 하나 이상이 통합되어 구현될 수 있음을 충분히 이해할 것이다.Those skilled in the art will recognize that the
본 발명의 일 실시예는 컴퓨터에 의해 실행되는 매체에 저장된 프로그램 또는 컴퓨터에 의해 실행 가능한 명령어를 포함하는 기록 매체의 형태로도 구현될 수 있다.An embodiment of the present invention may also be embodied in the form of a program stored on a medium executed by a computer or a recording medium including instructions executable by the computer.
컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 저장 매체 및 통신 매체를 모두 포함할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 통신 매체는 전형적으로 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈, 또는 반송파와 같은 변조된 데이터 신호의 기타 데이터, 또는 기타 전송 메커니즘을 포함하며, 임의의 정보 전달 매체를 포함한다. Computer readable media can be any available media that can be accessed by a computer and includes both volatile and nonvolatile media, removable and non-removable media. In addition, the computer-readable medium can include both computer storage media and communication media. Computer storage media includes both volatile and nonvolatile, removable and non-removable media implemented in any method or technology for storage of information such as computer readable instructions, data structures, program modules or other data. Communication media typically includes any information delivery media, including computer readable instructions, data structures, program modules, or other data in a modulated data signal such as a carrier wave, or other transport mechanism.
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. It will be understood by those skilled in the art that the foregoing description of the present invention is for illustrative purposes only and that those of ordinary skill in the art can readily understand that various changes and modifications may be made without departing from the spirit or essential characteristics of the present invention. will be. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. For example, each component described as a single entity may be distributed and implemented, and components described as being distributed may also be implemented in a combined form.
본 발명의 범위는 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. It is intended that the present invention covers the modifications and variations of this invention provided they come within the scope of the appended claims and their equivalents. .
100: 파라미터 분석 시스템
110: 온실 제어 시스템100: Parameter analysis system
110: Greenhouse control system
Claims (18)
비선형 모델의 학습 알고리즘을 이용하여 온실에 대하여 플랜트 모델링을 수행하는 플랜트 모델링부;
온실의 환경 설정 정보, 환경 정보 및 적어도 하나의 구동기의 상태 정보를 온실 제어 시스템으로부터 수집하는 온실 데이터 수신부;
상기 온실의 환경 설정 정보, 환경 정보, 적어도 하나의 구동기의 상태 정보 및 상기 플랜트 모델링에 따른 온실 정보 중 적어도 하나를 포함하는 온실 데이터를 저장하는 데이터베이스부;
상기 플랜트 모델링 및 상기 온실 데이터에 기초하여 상기 제어기의 파라미터를 도출하는 파라미터 도출부; 및
상기 파라미터를 상기 온실 제어 시스템으로 전송하는 파라미터 전송부
를 포함하는 것인, 파라미터 분석 시스템.
A parameter analysis system for controlling parameters of a controller of a greenhouse,
A plant modeling unit for performing plant modeling on a greenhouse using a learning algorithm of a nonlinear model;
A greenhouse data receiving unit for collecting environment setting information of the greenhouse, environment information, and status information of at least one driver from the greenhouse control system;
A database unit for storing greenhouse data including at least one of environment setting information of the greenhouse, environment information, status information of at least one driver, and greenhouse information according to the plant modeling;
A parameter derivation unit for deriving parameters of the controller based on the plant modeling and the greenhouse data; And
A parameter transmission unit for transmitting the parameter to the greenhouse control system,
The parameter analysis system comprising:
상기 제어기는 PI(Proportional-Integral) 제어기, PID(Proportional-Integral-Derivative) 제어기 및 오프셋(Off-Set) 제어기 중 적어도 하나인 것인, 파라미터 분석 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the controller is at least one of a Proportional-Integral (PI) controller, a Proportional-Integral-Derivative (PID) controller, and an Off-Set controller.
상기 파라미터는 비례 게인(Kp), 적분 게인(Ki) 및 오프셋 값 중 적어도 하나인 것인, 파라미터 분석 시스템.
3. The method of claim 2,
Wherein the parameter is at least one of a proportional gain (K p ), an integral gain (K i ) and an offset value.
상기 학습 알고리즘은 신경망(Neural Network)의 다층 퍼셉트론(Multi-Layer Perceptron) 구조에 오차역전파(Error Back Propagation) 알고리즘을 적용하는 것인, 파라미터 분석 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the learning algorithm applies an Error Back Propagation algorithm to a Multi-Layer Perceptron structure of a Neural Network.
상기 학습 알고리즘은 상기 적어도 하나의 구동기의 동작 조건 및 환경 요인을 입력 값으로 하고, 상기 온실의 온도, 습도 또는 이산화탄소(CO2)의 증감분을 출력으로 하는 것인, 파라미터 분석 시스템.
5. The method of claim 4,
Wherein the learning algorithm takes the operating conditions and the environmental factors of the at least one driver as input values and outputs the increase / decrease of temperature, humidity or carbon dioxide (CO 2 ) of the greenhouse as an output.
상기 온실 데이터 수신부는 상기 온실 제어 시스템으로부터 상기 온실의 환경 설정 정보, 환경 정보 및 구동기의 상태 정보를 실시간으로 수집하는 것인, 파라미터 분석 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the greenhouse data receiver collects environment setting information of the greenhouse, environment information, and status information of a driver from the greenhouse control system in real time.
상기 환경 설정 정보는 온도, 습도, 또는 이산화탄소에 대한 목표 설정 값이고,
상기 파라미터 도출부는 상기 온도, 습도, 또는 이산화탄소에 대한 목표 설정 값과 실제 값을 비교하여 오차를 도출하고,
상기 오차에 기초하여 상기 파라미터를 도출하는 것인, 파라미터 분석 시스템.
The method according to claim 1,
The environment setting information is a target set value for temperature, humidity, or carbon dioxide,
Wherein the parameter derivation unit derives an error by comparing the target set value and the actual value with respect to the temperature, the humidity, or the carbon dioxide,
And derive the parameter based on the error.
상기 파라미터 도출부는 상기 수집한 환경 정보 및 상기 적어도 하나의 구동기의 상태 정보에 기초하여 구동기별 학습 데이터를 생성하고,
상기 구동기별 학습 데이터에 기초하여 각 구동기마다 상기 제어기의 파라미터를 다르게 도출하는 것인, 파라미터 분석 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the parameter derivation unit generates learning data for each driver based on the collected environment information and the state information of the at least one driver,
Wherein the parameters of the controller are derived differently for each driver based on the driver-specific learning data.
파라미터 분석 시스템으로부터 제어기의 파라미터를 수신하는 파라미터 수신부;
온실의 환경 정보 및 구동기의 상태 정보를 모니터링하는 센서부;
상기 수신한 파라미터 및 구동기별 제어 로직을 저장하는 데이터베이스부;
적어도 하나의 구동기;
상기 구동기를 제어하는 제어기; 및
관리부를 포함하되,
상기 관리부는 상기 온실의 환경 정보 및 기입력된 환경 설정 정보에 기초하여 상기 적어도 하나의 구동기 중 하나를 선택하고, 상기 온실의 환경 정보에 기초하여 상기 제어기의 파라미터를 선택하고, 상기 제어기를 통해 상기 선택된 구동기를 제어하는 것인, 온실 제어 시스템.
In a greenhouse control system,
A parameter receiving unit for receiving a parameter of the controller from the parameter analysis system;
A sensor unit for monitoring environmental information of the greenhouse and status information of the driver;
A database unit for storing the received parameters and control logic for each driver;
At least one driver;
A controller for controlling the driver; And
Management,
Wherein the management unit selects one of the at least one driver based on the environment information of the greenhouse and the pre-input environment setting information, selects a parameter of the controller based on environmental information of the greenhouse, And controls the selected driver.
상기 데이터베이스부는 각 환경 정보마다 구동기별 우선 순위를 더 저장하는 것인, 온실 제어 시스템.
10. The method of claim 9,
Wherein the database unit further stores priority for each driver according to each environment information.
상기 관리부는 상기 구동기별 우선 순위에 기초하여 상기 적어도 하나의 구동기 중 어느 하나를 선택하는 것인, 온실 제어 시스템.
11. The method of claim 10,
Wherein the management unit selects any one of the at least one driver based on the driver-specific priority.
상기 관리부는 상기 선택된 구동기를 제어함에 따라, 상기 환경 설정 정보에 대응하는 온실의 환경 정보의 변화율을 측정하는 것인, 온실 제어 시스템.
10. The method of claim 9,
Wherein the management unit measures the rate of change of environmental information of the greenhouse corresponding to the environment setting information by controlling the selected driver.
상기 관리부는 상기 변화율이 기설정된 변화율 이하인 경우, 상기 선택된 구동기를 제어함에 따라, 상기 온실의 변화된 환경 정보에 따라 상기 선택된 구동기의 다른 제어 조건을 만족하더라도 상기 선택된 구동기의 동작을 기설정된 시간 동안 유지하는 것인, 온실 제어 시스템.
13. The method of claim 12,
Wherein the control unit controls the selected driver to maintain the operation of the selected driver for a preset time even if the selected control unit satisfies other control conditions of the selected driver according to the changed environment information of the greenhouse when the rate of change is less than a predetermined rate of change Greenhouse control system.
상기 제어기는 PI(Proportional-Integral) 제어기, PID(Proportional-Integral-Derivative) 제어기 및 오프셋(Off-Set) 제어기 중 적어도 하나인 것인, 온실 제어 시스템.
10. The method of claim 9,
Wherein the controller is at least one of a Proportional-Integral (PI) controller, a Proportional-Integral-Derivative (PID) controller, and an Off-Set controller.
상기 파라미터는 비례 게인(Kp), 적분 게인(Ki) 및 오프셋 값 중 적어도 하나인 것인, 온실 제어 시스템.
15. The method of claim 14,
Wherein the parameter is at least one of a proportional gain (K p ), an integral gain (K i ) and an offset value.
상기 온실의 환경 설정 정보, 환경 정보 및 적어도 하나의 구동기의 상태 정보를 상기 파라미터 분석 시스템으로 실시간 전송하는 전송부
를 더 포함하는 것인, 온실 제어 시스템.
10. The method of claim 9,
A transmission unit for transmitting environment setting information of the greenhouse, environment information, and status information of at least one driver to the parameter analysis system in real time;
Wherein the greenhouse control system further comprises:
상기 파라미터는 각 구동기마다 다른 파라미터 값을 가지고,
상기 관리부는 상기 기입력된 환경 설정 정보에 대한 상기 제어기의 파라미터 값을 선택하는 것인, 온실 제어 시스템.
10. The method of claim 9,
Said parameter having different parameter values for each driver,
Wherein the management unit selects a parameter value of the controller for the environment setting information previously input.
파라미터 분석 시스템; 및
온실 제어 시스템
을 포함하되,
상기 파라미터 분석 시스템은,
비선형 모델의 학습 알고리즘을 이용하여 온실에 대하여 플랜트 모델링을 수행하고,
상기 플랜트 모델링 및 상기 온실의 환경 설정 정보, 환경 정보, 적어도 하나의 구동기의 상태 정보 및 상기 플랜트 모델링에 따른 온실 정보 중 적어도 하나를 포함하는 온실 데이터에 기초하여 파라미터를 도출하고,
상기 파라미터를 상기 온실 제어 시스템으로 전송하도록 구성되고,
상기 온실 제어 시스템은,
상기 파라미터 분석 시스템으로부터 제어기의 파라미터를 수신하고,
상기 온실의 환경 정보 및 기입력된 환경 설정 정보에 기초하여 상기 적어도 하나의 구동기 중 하나를 선택하고,
상기 온실의 환경 정보에 기초하여 상기 제어기의 파라미터를 선택하고,
상기 제어기를 통해 상기 선택된 구동기를 제어하도록 구성되는, 시스템.A system for precisely controlling a greenhouse environment by controlling parameters of a controller of the greenhouse,
Parameter analysis system; And
Greenhouse control system
≪ / RTI >
Wherein the parameter analysis system comprises:
The plant modeling is performed for the greenhouse using the learning algorithm of the nonlinear model,
Deriving a parameter based on the plant modeling and the greenhouse data including at least one of the environment setting information of the greenhouse, the environment information, the state information of at least one driver, and the greenhouse information according to the plant modeling,
And to transmit the parameter to the greenhouse control system,
The greenhouse control system includes:
Receiving parameters of the controller from the parameter analysis system,
Selecting one of the at least one driver based on environmental information of the greenhouse and pre-input environment setting information,
Selecting parameters of the controller based on environmental information of the greenhouse,
And to control the selected driver via the controller.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020150125704A KR20170028721A (en) | 2015-09-04 | 2015-09-04 | System for controling greenhouse environment and parameter of controller of greenhouse |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020150125704A KR20170028721A (en) | 2015-09-04 | 2015-09-04 | System for controling greenhouse environment and parameter of controller of greenhouse |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20170028721A true KR20170028721A (en) | 2017-03-14 |
Family
ID=58460209
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020150125704A KR20170028721A (en) | 2015-09-04 | 2015-09-04 | System for controling greenhouse environment and parameter of controller of greenhouse |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR20170028721A (en) |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107728473A (en) * | 2017-09-11 | 2018-02-23 | 西北农林科技大学 | A kind of greenhouse multi-parameter cooperative control system and regulation and control method |
KR20190042420A (en) * | 2017-10-16 | 2019-04-24 | 농업회사법인 상상텃밭 주식회사 | Method for generating control model of greenhouse system |
KR20190078670A (en) | 2017-12-12 | 2019-07-05 | 한국생산기술연구원 | System of sensing and controlling greenhouse environment and method thereof |
KR20200055823A (en) * | 2018-11-09 | 2020-05-22 | (주)큐디 | Control system for smart farm |
WO2020246631A1 (en) * | 2019-06-04 | 2020-12-10 | 엘지전자 주식회사 | Temperature prediction model generation device and simulation environment provision method |
KR20210074509A (en) * | 2019-12-12 | 2021-06-22 | 대한민국(농촌진흥청장) | Cloud-based real-time greenhouse environment decision support server and real-time greenhouse environment decision support system using the same |
KR20210074484A (en) * | 2019-12-12 | 2021-06-22 | 대한민국(농촌진흥청장) | Cloud-based weekly greenhouse environment decision support server and weekly greenhouse environment decision support system using the same |
KR20210074501A (en) * | 2019-12-12 | 2021-06-22 | 대한민국(농촌진흥청장) | Cloud-based daily greenhouse environment decision support server and daily greenhouse environment decision support system using the same |
CN116520921A (en) * | 2023-06-05 | 2023-08-01 | 上海华维可控农业科技集团股份有限公司 | Controllable agricultural greenhouse system |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20010079061A (en) * | 2001-06-11 | 2001-08-22 | 한홍석 | Optimization Method of Variable Temperature Control of Greenhouse Facilities using Stepless Variable Set-point Generator referred to Insolation Amount Estimation |
KR20120062161A (en) * | 2010-12-06 | 2012-06-14 | 경북대학교 산학협력단 | Wireless gas detection system and detection method using thereof |
KR101321336B1 (en) * | 2013-03-19 | 2013-10-29 | (주)유양디앤유 | Plant cultivating apparatus |
JP2013242777A (en) * | 2012-05-22 | 2013-12-05 | Tokyo Univ Of Agriculture & Technology | Plant cultivation method and plant cultivation system |
KR20140077720A (en) * | 2012-12-14 | 2014-06-24 | 한국전자통신연구원 | Method for control of greenhouse based on learning and control system thereof |
KR101465082B1 (en) * | 2013-03-18 | 2014-11-25 | 대한민국 | Horticultural facility monitoring and control system and method |
-
2015
- 2015-09-04 KR KR1020150125704A patent/KR20170028721A/en active Search and Examination
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20010079061A (en) * | 2001-06-11 | 2001-08-22 | 한홍석 | Optimization Method of Variable Temperature Control of Greenhouse Facilities using Stepless Variable Set-point Generator referred to Insolation Amount Estimation |
KR20120062161A (en) * | 2010-12-06 | 2012-06-14 | 경북대학교 산학협력단 | Wireless gas detection system and detection method using thereof |
JP2013242777A (en) * | 2012-05-22 | 2013-12-05 | Tokyo Univ Of Agriculture & Technology | Plant cultivation method and plant cultivation system |
KR20140077720A (en) * | 2012-12-14 | 2014-06-24 | 한국전자통신연구원 | Method for control of greenhouse based on learning and control system thereof |
KR101465082B1 (en) * | 2013-03-18 | 2014-11-25 | 대한민국 | Horticultural facility monitoring and control system and method |
KR101321336B1 (en) * | 2013-03-19 | 2013-10-29 | (주)유양디앤유 | Plant cultivating apparatus |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107728473A (en) * | 2017-09-11 | 2018-02-23 | 西北农林科技大学 | A kind of greenhouse multi-parameter cooperative control system and regulation and control method |
CN107728473B (en) * | 2017-09-11 | 2024-02-23 | 西北农林科技大学 | Multi-parameter cooperative control system and regulation and control method for greenhouse environment |
KR20190042420A (en) * | 2017-10-16 | 2019-04-24 | 농업회사법인 상상텃밭 주식회사 | Method for generating control model of greenhouse system |
KR20190078670A (en) | 2017-12-12 | 2019-07-05 | 한국생산기술연구원 | System of sensing and controlling greenhouse environment and method thereof |
KR20200055823A (en) * | 2018-11-09 | 2020-05-22 | (주)큐디 | Control system for smart farm |
WO2020246631A1 (en) * | 2019-06-04 | 2020-12-10 | 엘지전자 주식회사 | Temperature prediction model generation device and simulation environment provision method |
US11568310B2 (en) | 2019-06-04 | 2023-01-31 | Lg Electronics Inc. | Apparatus for generating temperature prediction model and method for providing simulation environment |
KR20210074509A (en) * | 2019-12-12 | 2021-06-22 | 대한민국(농촌진흥청장) | Cloud-based real-time greenhouse environment decision support server and real-time greenhouse environment decision support system using the same |
KR20210074484A (en) * | 2019-12-12 | 2021-06-22 | 대한민국(농촌진흥청장) | Cloud-based weekly greenhouse environment decision support server and weekly greenhouse environment decision support system using the same |
KR20210074501A (en) * | 2019-12-12 | 2021-06-22 | 대한민국(농촌진흥청장) | Cloud-based daily greenhouse environment decision support server and daily greenhouse environment decision support system using the same |
CN116520921A (en) * | 2023-06-05 | 2023-08-01 | 上海华维可控农业科技集团股份有限公司 | Controllable agricultural greenhouse system |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR20170028721A (en) | System for controling greenhouse environment and parameter of controller of greenhouse | |
KR102366075B1 (en) | Control system for smart farm | |
KR102267180B1 (en) | Air conditioning system and controlling method thereof | |
KR20130049567A (en) | Device and method for monitoring/measuring plants | |
CN103235620A (en) | Greenhouse environment intelligent control method based on global variable prediction model | |
KR101959886B1 (en) | Server and method for determining actuator parameter of greenhouse | |
US10598401B2 (en) | Controller, method and computer program product using a neural network for adaptively controlling an environmental condition in a building | |
Shaker | Greenhouse micro climate monitoring based on WSN with smart irrigation technique | |
KR20130132050A (en) | Platform apparatus for agriculture environment control system | |
KR20150011647A (en) | Method of controlling ventilation based on greenhouse microclimate prediction and apparatus for the same | |
KR20140132873A (en) | Apparatus, System and Method based on Ontology for providing growth environments to crops | |
KR20200057836A (en) | Apparatus and Method for Controlling Multiple windows in a greenhouse | |
CN117252344A (en) | Suitability evaluation method and device for cultivation facility, electronic equipment and storage medium | |
EP3984350A1 (en) | Information processing device and method | |
Avila-Miranda et al. | An optimal and intelligent control strategy to ventilate a greenhouse | |
JP2017220229A (en) | Control system with response time estimation and automatic operating parameter adjustment | |
KR102100350B1 (en) | Method for generating control model of greenhouse system | |
KR20220020814A (en) | Information processing devices and methods | |
JP2020156335A (en) | Environment control system of agricultural greenhouse, and greenhouse control device | |
KR20140077720A (en) | Method for control of greenhouse based on learning and control system thereof | |
KR20200037559A (en) | System for computing parameter of heating under control logic of heating actuator, server and method for determining parameter of heating actuator in greenhouse | |
KR20210103213A (en) | System and method for managing raising seedling area | |
Ahirwar et al. | An Evaluation of Techniques for Controlling and Monitoring Greenhouse | |
WO2021096451A1 (en) | An intelligent control system for greenhouse air conditioning | |
KR20160063839A (en) | Intelligent Pigsty Air Vent Method Of Control |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
AMND | Amendment | ||
E601 | Decision to refuse application | ||
AMND | Amendment |