KR20180041463A - Apparatus for growing crops - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 작물 생육 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a crop growing apparatus.
최근 IoT(Internet of Thing) 기술을 농업에 적용하여 작물을 키우는 여러 시스템에 대한 연구와 개발이 이루어지고 있다.Recently, researches and developments have been made on various systems for cultivating crops by applying IoT (Internet of Thing) technology to agriculture.
이러한 시스템들은 작물의 생육에 필요한 여러 요인들을 네트워크를 통하여 관리함으로써 농업 생산량 증대 및 관리의 효율을 높이고 있다.These systems increase the efficiency of agricultural production and management by managing various factors necessary for the growth of crops through the network.
하지만 일반적인 시스템들은 작물의 생육 상태를 파악하고 이를 유저들에게 제공하지 못하고 있다.However, general systems are unable to determine the growth status of crops and provide them to users.
이에 따라 작물의 생육 상태를 자동적으로 파악하고 이를 유저들에게 제공할 수 있는 시스템에 대한 연구가 진행되고 있다. Accordingly, studies are being made on a system capable of automatically grasping the growth state of a crop and providing it to users.
본 발명의 실시예에 따른 작물 생육 장치는 작물의 생육 상태를 자동적으로 파악하기 위한 것이다. A crop growing apparatus according to an embodiment of the present invention is for automatically grasping a growing state of a crop.
본 출원의 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않는 또 다른 과제는 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The task of the present application is not limited to the above-mentioned problems, and another task which is not mentioned can be clearly understood by a person skilled in the art from the following description.
본 발명의 일측면에 따르면, 작물에 대한 근적외선 이미지를 생성하는 근적외선 카메라부로부터 상기 근적외선 이미지를 수신하는 통신부; 상기 작물에 대한 상기 근적외선 이미지를 저장하는 메모리부; 상기 통신부를 통하여 상기 근적외선 카메라부를 제어하고, 상기 메모리부에 액세스하여 상기 근적외선 이미지에 대한 타입 랩스(time-laps)의 생성 및 상기 근적외선 이미지에 대한 분석 중 적어도 하나를 수행하는 프로세서; 및 상기 근적외선 이미지에 대한 분석을 표시하는 디스플레이부를 포함하는 작물 생육 장치가 제공된다. According to an aspect of the present invention, there is provided an image processing apparatus comprising: a communication unit for receiving the near-infrared ray image from a near-infrared ray camera unit for generating a near-infrared ray image for a crop; A memory unit for storing the near-infrared ray image for the crop; A processor that controls the near infrared ray camera unit through the communication unit and accesses the memory unit to perform at least one of generation of time-laps for the near-infrared image and analysis of the near-infrared image; And a display unit for displaying an analysis of the near-infrared image.
상기 프로세서는 상기 근적외선 이미지를 분석하여 근적외선 성분과 가시광 성분에 따른 상기 작물의 상태에 대한 분석 그래프를 생성하고, 상기 디스플레이부는 상기 분석 그래프를 표시할 수 있다.The processor analyzes the near infrared ray image to generate an analysis graph of the state of the crop in accordance with a near infrared ray component and a visible light component, and the display unit may display the analysis graph.
상기 프로세서는 상기 근적외선 이미지의 상기 근적외선 성분이 상기 가시광 성분에 비하여 클수록 상기 작물의 생육이 정상이라는 메시지를 상기 디스플레이부를 통하여 표시할 수 있다. The processor can display a message that the growth of the crop is normal as the near infrared ray component of the near infrared ray image is larger than the visible light component through the display unit.
상기 근적외선 카메라부는, 상기 프로세서의 제어에 의하여 가이딩부를 따라 이동하는 과정에서 설정 거리마다 상기 근적외선 이미지를 생성하고, 상기 프로세서는 상기 설정 거리에 따라 상기 근적외선 이미지가 생성된 위치를 생성하고, 상기 위치와 상기 근적외선 이미지를 연관시켜 상기 메모리부에 저장할 수 있다. The near-infrared ray camera unit generates the near-infrared ray image for each set distance in the process of moving along the guiding unit under the control of the processor, and the processor generates a position where the near-infrared ray image is generated according to the set distance, And the near infrared ray image may be stored in the memory unit.
센싱노드부는 상기 작물의 생육에 필요한 환경 요소를 센싱하고, 제어노드부는 상기 작물의 생육에 필요한 물의 공급 및 중지를 제어하며, 상기 프로세서는, 상기 통신부를 통하여 상기 센싱노드부로부터 수신된 환경 요소 정보를 상기 센싱노드부의 ID와 연관시켜 상기 메모리부에 저장하고, 상기 통신부를 통하여 상기 제어노드부로 상기 물의 공급 및 중지를 위한 명령을 송신할 수 있다. The sensing node unit senses an environmental factor required for the growth of the crop, and the control node unit controls the supply and suspension of water required for the growth of the crop, and the processor receives environment element information received from the sensing node unit May be stored in the memory unit in association with the ID of the sensing node unit, and a command for supplying and stopping the water may be transmitted to the control node unit through the communication unit.
상기 프로세서는, 입력부를 통하여 입력된 상기 환경 요소의 획득과, 상기 물의 공급 및 중지 중 적어도 하나에 대한 스케줄 정보를 상기 메모리부에 저장하고, 상기 스케줄 정보에 따라 상기 센싱노드부 및 상기 제어노드부를 제어할 수 있다. Wherein the processor stores schedule information for at least one of acquisition of the environment element input through the input unit and supply and stop of the water to the memory unit and sets the sensing node unit and the control node unit according to the schedule information Can be controlled.
상기 프로세서는, 입력부를 통하여 입력된 상기 환경 요소의 기준값을 상기 메모리부에 저장하고, 상기 기준값과 상기 통신부를 통하여 상기 센싱노드부로부터 수신된 환경 요소 정보의 비교에 따라 알람을 발생시킬 수 있다. The processor may store the reference value of the environment element input through the input unit in the memory unit and generate an alarm according to the comparison of the reference value and the environmental element information received from the sensing node unit through the communication unit.
본 발명의 실시예에 따른 작물 생육 장치는 근적외선 이미지를 통하여 작물의 생육 상태를 자동적으로 파악할 수 있다. The crop growth apparatus according to the embodiment of the present invention can automatically grasp the growth state of the crop through the near infrared ray image.
본 출원의 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않는 또 다른 효과는 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present application are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 작물 생육 시스템을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 작물 생육 장치를 나타낸다.
도 3은 근적외선 카메라부에 의하여 생성된 작물에 대한 근적외선 이미지의 타입 랩스 일례를 나타낸다.
도 4 및 도 5는 근적외선 이미지에 대한 분석 일례를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 작물 생육 장치의 근적외선 카메라부를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 작물 생육 장치의 스케줄 정보를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 작물 생육 장치의 알람 동작을 나타낸다.1 shows a crop growing system according to an embodiment of the present invention.
2 shows a crop growing apparatus according to an embodiment of the present invention.
Fig. 3 shows an example of a type-lap of a near-infrared image for a crop generated by a near-infrared camera part.
Figs. 4 and 5 show an example of analysis for a near infrared ray image.
6 shows a near infrared ray camera unit of a crop growing apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 shows schedule information of a crop growing apparatus according to an embodiment of the present invention.
8 shows an alarm operation of the crop growing apparatus according to the embodiment of the present invention.
이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 첨부된 도면은 본 발명의 내용을 보다 쉽게 개시하기 위하여 설명되는 것일 뿐, 본 발명의 범위가 첨부된 도면의 범위로 한정되는 것이 아님은 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 알 수 있을 것이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It is to be understood, however, that the appended drawings illustrate the present invention in order to more easily explain the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto. You will know.
또한, 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. Also, the terms used in the present application are used only to describe certain embodiments and are not intended to limit the present invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.In the present application, the terms "comprises" or "having" and the like are used to specify that there is a feature, a number, a step, an operation, an element, a component or a combination thereof described in the specification, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 작물 생육 시스템을 나타내고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 작물 생육 장치(100)를 나타낸다. 도 1의 작물 생육 시스템을 설명하기에 앞서 도 2의 작물 생육 장치(100)에 대해 먼저 설명한다. FIG. 1 shows a crop growing system according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows a
본 발명의 실시예에 따른 작물 생육 장치(100)는 정보를 전달하기 위한 버스(102) 또는 다른 통신 메커니즘을 포함할 수 있다. 이와 같은 버스(102) 또는 다른 통신 메커니즘은, 프로세서(104), 컴퓨터 판독가능한 기록매체(RM), 네트워크 인터페이스와 같은 통신부(112)(예를 들면, 모뎀 또는 이더넷 카드), 디스플레이부(114)(예를 들면, CRT 또는 LCD), 입력부 (118)(예를 들면, 키보드, 키패드, 가상 키보드, 마우스, 트랙볼, 스타일러스, 터치 감지 수단 등), 및/또는 하위시스템들을 상호접속한다. The
컴퓨터 판독가능한 다양한 기록매체를 포함할 수 있는 메모리부(RM)는 휘발성 메모리 (106)(예를 들면, RAM), 비휘발성 메모리(108)(예를 들면, ROM), 디스크 드라이브 (110)(예를 들면, HDD, SSD, 광 디스크, 플래쉬 메모리 드라이브 등)를 포함하나 이에 한정되는 것은 아니다. 이 때 디스크 드라이브는 non-transitory 기록매체일 수 있다. 광 디스크는 CD, DVD, Blu-ray disc이나 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예에 따른 작물 생육 장치(100)는 하나 이상의 디스크 드라이브(110)를 구비할 수 있다. 또한 도 2에 도시된 바와 같이, 디스크 드라이브(110)는 프로세서(104)와 함께 하우징(120)에 구비될 수 있으나 이와 다르게 원격에 설치되어 프로세서(104)와 원격 통신을 수행할 수도 있다. 하나 이상의 디스크 드라이브(110)들은 데이터베이스를 포함할 수도 있다.A memory unit RM that may include various computer-readable recording media includes volatile memory 106 (e.g., RAM), non-volatile memory 108 (e.g., ROM), disk drive 110 (E.g., HDD, SSD, optical disk, flash memory drive, etc.). At this time, the disk drive may be a non-transitory recording medium. The optical disc may be a CD, a DVD, or a Blu-ray disc, but is not limited thereto. The
메모리부(RM)는 본 발명의 실시예에 따른 작물 생육 장치(100)의 동작에 필요한 운영 체제,드라이버, 애플리케이션 프로그램, 데이터 및 데이터베이스 등을 저장할 수 있다. The memory unit RM may store an operating system, a driver, an application program, data and a database necessary for the operation of the
디스플레이부(114)는 본 발명의 실시예에 따른 작물 생육 장치(100)의 동작 및 유저 인터페이스를 표시할 수 있다. The
프로세서(104)는 CPU, 마이크로 컨트롤러, 디지털 신호 프로세서(DSP) 등일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예에 따른 작물 생육 장치(100)의 동작을 제어한다. The
프로세서(104)는 메모리부(RM)에 접속하여 메모리부(RM)에 저장된 명령들이나 로직의 하나 이상의 시퀀스들을 실행하는 것에 의해 이후에 설명될 본 발명의 실시예에 따른 작물 생육 장치(100)의 동작을 제어한다.The
이러한 명령들은, 정적 저장부 (108) 또는 디스크 드라이브 (110)와 같은 다른 컴퓨터 판독가능 기록매체로부터 메모리 (106) 안으로 판독될 수도 있다. 다른 실시형태들에서, 본 개시를 구현하기 위한 소프트웨어 명령들 대신 또는 소프트웨어 명령들과 조합하여 하드웨어에 내장된 회로부(hard-wired circuitry)가 사용될 수도 있다.These instructions may be read into the
로직은, 프로세서(104)로 명령들을 제공하는 데 참여하는 임의의 매체를 지칭할 수도 있는 기록매체(RM)에 인코딩될 수도 있다. 이러한 기록매체(RM)는 비휘발성 기록매체들, 휘발성 기록매체들을 포함하지만 이들에 제한되지 않는 많은 형태들을 취할 수도 있다. The logic may be encoded in a recording medium (RM), which may refer to any medium that participates in providing instructions to the processor (104). Such a recording medium RM may take many forms including, but not limited to, non-volatile recording media, volatile recording media.
프로세서(104)는 디스플레이부(114) 용 하드웨어 제어기와 통신하여 디스플레이부(114) 상에 작물 생육 장치(100)의 동작 및 유저 인터페이싱 동작을 표시할 수 있다.The
일 실시형태에서, 컴퓨터 판독가능한 기록매체를 포함하는 메모리부(RM)는 비일시적일 수 있다. 다양한 구현예들에서, 비휘발성 메모리(108)들은 광학 또는 자기 디스크들를 포함하고, 휘발성 메모리(106)은 동적 기록매체, 예컨대 시스템 메모리를 포함할 수 있다.In one embodiment, the memory portion RM comprising the computer readable recording medium may be non-volatile. In various implementations,
버스(102)를 포함하는 배선들(wires)을 포함하는 송신 매체들은 동축 케이블들, 동선(copper wire), 및 광섬유들을 포함한다.Transmission media including wires, including the
일 예에서, 송신 매체들은, 라디오 파 및 적외선 데이터 통신들 동안 생성된 것들과 같은 음파 또는 광파의 형태를 취할 수도 있다.In one example, the transmission mediums may take the form of sound waves or light waves, such as those generated during radio and infrared data communications.
컴퓨터 판독가능한 기록매체를 포함하는 메모리부(RM)들의 몇몇 공통의 형태들은, 예를 들면, 플로피 디스크, 플렉시블 디스크, 하드 디스크, 자기 테이프, 임의의 다른 자기 매체, CD-ROM, 임의의 다른 광학 매체, 펀치 카드들, 종이 테이프, 구멍들의 패턴을 갖는 임의의 다른 물리적 매체, RAM, PROM, EPROM, FLASH-EPROM, 임의의 다른 메모리 칩 또는 카트리지, 반송파, 또는 컴퓨터가 판독하도록 적응된 임의의 다른 매체를 포함한다.Some common forms of memory units RM, including computer readable recording media, may include, for example, a floppy disk, a flexible disk, a hard disk, a magnetic tape, any other magnetic medium, a CD- Any other physical medium having a pattern of punch cards, paper tape, holes, RAM, PROM, EPROM, FLASH-EPROM, any other memory chip or cartridge, a carrier wave, or any other Media.
본 개시의 다양한 실시형태들에서, 본 개시를 실시하기 위한 명령 시퀀스들의 실행은 본 발명의 실시예에 따른 작물 생육 장치(100)에 의해 수행될 수도 있다. 본 개시의 다양한 다른 실시형태들에서, 통신 링크에 의해 (예를 들면, LAN, WLAN,PTSN, 및/또는 원격통신들, 모바일, 및 셀룰러 폰 네트워크들을 포함하는 다른 유선 또는 무선 네트워크들과 같은) 네트워크에 결합된 복수의 컴퓨팅 장치들은 본 개시를 실시하기 위한 명령 시퀀스들을 서로 협력시켜 수행할 수도 있다.In various embodiments of the present disclosure, execution of the instruction sequences for implementing the present disclosure may be performed by the
본 발명의 실시예에 따른 작물 생육 장치(100)는, 통신 링크 및 통신부(112)를 통해 메시지들, 데이터, 정보 및 하나 이상의 프로그램들(즉, 애플리케이션 코드)을 포함하는 명령들을 송신하고 수신할 수도 있다. The
통신부(112)는, 통신 링크를 통한 송수신을 가능하게 하기 위한, 별개의 또는 통합된 안테나를 포함할 수도 있다. 수신된 프로그램 코드는 수신될 때 프로세스(104)에 의해 실행될 수도 있고/있거나 실행을 위해 디스크 드라이브(110) 또는 몇몇 다른 비휘발성 메모리에 저장될 수도 있다. The
다음으로 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 작물 생육 장치(100)의 동작을 설명한다. 본 발명의 실시예에 따른 작물 생육 장치(100)의 동작을 설명하기 위하여 도 1과 같이 비닐하우스 재배사를 예를 들었으나 이에 한정되는 것은 아니다. Next, the operation of the
통신부(112)는 작물에 대한 근적외선 이미지를 생성하는 근적외선 카메라부(210)로부터 근적외선 이미지를 수신한다. 근적외선 카메라부(210)는 작물에 반사된 근적외선을 센싱하여 작물에 대한 근적외선 이미지를 생성할 수 있다. The
이 때 근적외선 카메라부(210)는 필터(filter)를 구비하게 되는데, 상기 필터는 850 nm 영역의 근적외선과 660 nm 영역의 레드(red) 가시광을 투과시킬 수 있다. 따라서 상기 근적외선 이미지는 근적외선 및 레드 가시광에 의한 것이다.At this time, the near-infrared
본 발명의 실시예에서 상기 필터는 근적외선과 레드 가시광을 투과시키나 이에 한정되는 것은 아니며, 필터의 종류에 따라 근적외선과 블루(blue) 가시광, 또는 근적외선과 그린(green) 가시광을 투과시킬 수 있다. In the embodiment of the present invention, the filter transmits near infrared rays and red visible light, but is not limited thereto. Depending on the type of filter, near infrared rays and blue visible light, or near infrared rays and green visible light can be transmitted.
메모리부(RM)는 작물에 대한 근적외선 이미지를 저장한다. The memory unit RM stores a near-infrared image of the crop.
프로세서(104)는 통신부(112)를 통하여 근적외선 카메라부(210)를 제어하고, 메모리부(RM)에 액세스하여 근적외선 이미지에 대한 타입 랩스(time-laps)의 생성 및 근적외선 이미지에 대한 분석 중 적어도 하나를 수행한다. The
디스플레이부(114)는 근적외선 이미지에 대한 분석을 표시한다. The
도 3은 근적외선 카메라부(210)에 의하여 생성된 작물에 대한 근적외선 이미지의 타입 랩스 일례를 나타낸다. 도 1에 도시된 바와 같이, 근적외선 카메라부(210)는 비닐하우스 재배사 내부에 설치되어 설정된 시간마다 작물에 대한 근적외선 이미지를 생성할 수 있다. 3 shows an example of a type-Lap of a near infrared ray image for a crop generated by the near-infrared
이와 같이 생성된 근적외선 이미지가 시간의 흐름에 따라 디스플레이부(114)를 통하여 표시됨으로써 유저는 작물의 생육 상태 변화를 확인할 수 있다. The near infrared ray image thus generated is displayed through the
또한 유저는 입력부(118)를 통하여 특정 근적외선 이미지를 선택하면, 프로세서(104)는 선택된 근적외선 이미지를 포함하는 팝업창(pop-up window)를 디스플레이부(114)를 통하여 표시할 수 있다. Also, when the user selects a specific near-infrared image through the
도 4는 근적외선 이미지에 대한 분석 일례를 나타낸다. 앞서 설명된 바와 같이, 근적외선 이미지는 근적외선 카메라부(210)에 구비된 필터로 인하여 근적외선 성분과 가시광 성분에 의하여 생성될 수 있다.Fig. 4 shows an example of an analysis for a near infrared ray image. As described above, the near-infrared image can be generated by the near infrared ray component and the visible light component due to the filter provided in the near-infrared
광합성이 원활하게 이루어지는 정상 작물일수록 근적외선을 잘 반사하고 가시광의 반사가 낮아지므로 근적외선 이미지의 근적외선 성분과 가시광 성분의 차이가 클수록 해당 작물이 광합성을 원활하게 하고 있다는 것을 알 수 있다. As the normal crops with smooth photosynthesis smoothly reflect the near-infrared light and reflect the visible light, the larger the difference between the near-infrared light component and the visible light component of the near-infrared light image, the more smooth the photosynthesis.
이와 같이 광합성이 원활하게 이루어지는 작물일수록 해당 작물의 근적외선 이미지는 불그스름한 컬러를 지니게 되고, 그렇지 않은 작물일수록 해당 작물의 근적외선 이미지는 푸르스름한 컬러를 지니게 될 수 있다. As such, the near-infrared image of the crop has a reddish color, and the non-infrared image of the crop may have a bluish color.
이를 위하여 프로세서(104)는 다음의 수학식을 이용할 수 있으며, 이와 같은 수학식은 메모리부(RM)에 저장될 수 있다.For this, the
[수학식][Mathematical Expression]
NDVI = (NIR-VIS)/(NIR+VIS)NDVI = (NIR-VIS) / (NIR + VIS)
여기서 NIR은 근적외선 성분의 크기를 나타내고, VIS는 가시광 성분의 크기를 나타낸다. 상기 수학식에 따라 NDVI는 NIR이 VIS보다 크면 양의 값이 되어 작물의 광합성이 원활하고 NIR이 VIS보다 작으면 음의 값이 되어 작물의 광합성이 원활하지 않음을 알 수 있다. 상기 수학식의 분모는 NIR과 VIS의 차이를 정규화하기 위한 것이다. Where NIR represents the magnitude of the near infrared ray component and VIS represents the magnitude of the visible light component. According to the above equation, NDVI is a positive value when NIR is larger than VIS, so that photosynthesis of the crop is smooth, and when NIR is less than VIS, it becomes negative value and the photosynthesis of the crop is not smooth. The denominator of the above equation is for normalizing the difference between NIR and VIS.
또한 프로세서(104)는 NDVI의 계산 뿐만 아니라 각 NDVI의 픽셀 개수를 카운팅할 수 있다. 예를 들어, NDVI의 값은 -1에서 1 사이의 값이며, -1에서 1 사이의 값이 10개 존재할 경우 10개의 값 각각에 해당되는 근적외선 이미지의 픽셀 개수가 카운팅될 수 있다.The
이를 통하여 프로세서(104)는 근적외선 이미지를 분석하여 분석 그래프를 생성할 수 있다. 디스플레이부(114)는 이와 같은 분석 그래프를 표시할 수 있다. Through this, the
분석 그래프는 도 4에 도시된 바와 같이 히스토그램(histogram)과 같은 형태일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며 선으로 연결된 점 형태와 같이 다양한 분석 그래프의 형태가 제공될 수 있다. The analysis graph may be in the form of a histogram as shown in FIG. 4, but the present invention is not limited thereto, and various types of analysis graphs may be provided, such as dot-connected points.
도 4의 히스토그램에서 가로축은 NDVI에 해당되고, 세로축은 각 NDVI에 해당되는 픽셀의 개수에 해당될 수 있다. 앞서 설명된 바와 같이, 광합성 작용이 원활하게 이루어지지 않은 작물 A의 경우, 작물 A가 근적외선을 많이 반사하지 못하므로 도 4 에 도시된 바와 같이, 작물 A의 근적외선 이미지는 푸르스름하게 표시될 수 있다.In the histogram of FIG. 4, the horizontal axis corresponds to NDVI, and the vertical axis corresponds to the number of pixels corresponding to each NDVI. As described above, in the case of the crop A in which the photosynthesis is not smoothly performed, since the crop A does not reflect much of the near-infrared rays, the near-infrared image of the crop A can be displayed bluish, as shown in Fig.
이에 따라 프로세서(104)가 작물 A의 근적외선 이미지를 분석한 결과인 히스토그램은 0 이하의 영역이 대부분임을 알 수 있다.Accordingly, it can be seen that the histogram, which is the result of analyzing the near infrared ray image of the crop A,
반대로 광합성 작용이 원활하게 이루어지는 작물 B의 경우, 작물 B가 근적외선을 원활하게 반사하므로 도 5에 도시된 바와 같이, 작물 B의 근적외선 이미지는 붉으스름하게 표시될 수 있다.On the other hand, in the case of the crop B in which the photosynthetic action is smoothly performed, the crop B smoothly reflects the near-infrared rays, so that the near-infrared image of the crop B can be displayed bluish, as shown in FIG.
이에 따라 프로세서(104)가 작물 B의 근적외선 이미지를 분석한 결과인 히스토그램은 0 이상의 영역이 대부분임을 알 수 있다.Accordingly, it can be seen that the histogram, which is the result of the analysis of the near infrared ray image of the crop B by the
이와 같은 분석 그래프를 통하여 유저는 작물의 생육 상태를 보다 쉽게 확인할 수 있다. 또한 프로세서(104)는 분석 그래프를 통하여 0 이상의 영역 면적과 0 이하의 영역 면적을 계산하여 비교함으로써 작물의 생장 상태에 대해 평가할 수 있다. Through this analysis graph, the user can more easily confirm the growth condition of the crop. In addition, the
즉, 프로세서(104)는 근적외선 이미지의 근적외선 성분이 가시광 성분에 비하여 클수록 작물의 생육이 정상이라는 메시지를 디스플레이부(114)를 통하여 표시할 수 있다. That is, the
한편, 근적외선 카메라부(210)는 프로세서(104)의 제어에 의하여 가이딩부(230)를 따라 이동하는 과정에서 설정 거리마다 근적외선 이미지를 생성할 수 있다. 또한 프로세서(104)는 설정 거리에 따라 근적외선 이미지가 생성된 위치를 생성하고, 위치와 근적외선 이미지를 연관시켜 메모리부(RM)에 저장할 수 있다. The near infrared
이와 관련된 구현예를 도 6을 참조하여 설명하도록 한다. An embodiment related to this will be described with reference to Fig.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 작물 생육 장치(100)의 근적외선 카메라부(210)를 나타낸다. 도 6에 도시된 바와 같이, 근적외선 카메라부(210)는 카메라(211), 발광부(213), 수광부(215)를 포함할 수 있다.6 shows a near-infrared
근적외선 카메라부(210)는 프로세서(104)의 제어에 의하여 가이딩부(230)를 따라 이동할 수 있다. 이를 위하여 도 6에 도시된 바와 같이, 비닐하우스 재배사 내부에 가이딩부(230)가 설치될 수 있다. 이 때 가이딩부(230)는 벨트를 포함할 수 있으며, 벨트를 회전시키는 모터(231)와 롤러(233)가 구비될 수 있다. 모터(231)의 회전수 및 회전방향은 프로세서(104)에 의하여 제어될 수 있다. The near infrared
발광부(213)는 적외선이나 레이저와 같은 빛을 방출할 수 있다. 수광부(215)는 빛이 발광부(213)의 빛이 입사될 때마다 광센신신호를 출력할 수 있다.The
광센싱신호는 근적외선 카메라부(210)의 통신모듈을 통하여 본 발명의 실시예에 따른 작물 생육 장치(100)로 전송될 수도 있고, 근적외선 카메라부(210)의 외부에 설치된 별도의 통신 시설을 통하여 작물 생육 장치(100)로 전송될 수도 있다.The optical sensing signal may be transmitted to the
이 때 반사부(217)는 가이딩부(230)에 구비되거나 상기 가이딩부(230)에 인접하여 구비될 수 있으며, 발광부(213)의 빛을 반사하여 반사된 빛이 수광부(215)로 입사될 수 있다.The
프로세서(104)는 통신부(112)를 통하여 수신된 광센싱신호에 따라 근적외선 카메라부(210)의 위치를 생성하고, 상기 위치에 따른 근적외선 이미지를 메모리부(RM)에 저장할 수 있다. The
즉, 반사부(217)는 설정 거리(D)마다 설치될 수 있으며, 이에 따라 근적외선 카메라부(210)가 이동하는 과정에서 광센싱신호가 주기적으로 출력될 수 있다. 이 때 카메라(211)는 광센싱신호에 따라 작물에 대한 근적외선 이미지를 생성할 수 있다. That is, the
이 때 반사부(217)의 설정 거리(D)는 카메라(211)의 화각을 고려하여 설정될 수 있다. 반사부(217)의 설정 거리(D)가 화각에 비하여 과도하게 짧을 경우, 카메라(211)는 동일한 영역을 중복하여 촬영할 수 있다. 반대로 반사부(217)의 설치거리가 화각에 비하여 과도하게 클 경우, 촬영이 되지 않는 작물 영역이 생겨날 수 있다. At this time, the set distance D of the reflecting
예를 들어, 가이딩부(230)의 길이와 작물이 심어진 영역의 길이가 각각 20m이고 반사부(217)가 1m마다 설치될 경우, 하나의 근적외선 이미지는 작물이 심어진 영역의 1/20 영역에 해당될 수 있으며, 이에 따라 근적외선 이미지가 생성된 작물 영역의 위치가 도출될 수 있다. For example, when the length of the guiding part 230 and the length of the cropping area are 20 m and the
따라서 본 발명의 실시예에 따른 작물 생육 장치(100)는 근적외선 이미지의 컬러 분석을 통하여 위치별 작물의 생육 상태를 사용자에게 제공할 수 있다. Therefore, the
도 6에서는 발광부(213)와 수광부(215)가 근적외선 카메라부(210)에 포함되나, 이와 다르게 발광부(213)가 근적외선 카메라부(210)에 포함되고, 반사부(217) 없이 수광부(215)가 설정 거리(D)마다 설치될 수도 있다. The
또한 도 6에서는 가이딩부(230)가 벨트 타입이나 이와 다르게 레일(rail) 타입일 수도 있다. 가이딩부(230)가 레일 타입인 경우, 모터는 카메라(211)에 구비된 바퀴를 회전시키도록 구성될 수 있다. Also, in FIG. 6, the guiding portion 230 may be a belt type or a rail type. When the guiding portion 230 is a rail type, the motor may be configured to rotate a wheel provided on the
또한 앞서에서는 발광부(213) 및 수광부(215)의 동작을 통하여 근적외선 이미지의 위치가 설정되었으나, 이와 다르게 발광부(213) 및 수광부(215) 없이 프로세서(104)는 모터(231)의 회전수에 따라 설정 거리(D)를 도출할 수 있으며, 설정 거리(D)에 따라 근적외선 이미지의 위치를 도출할 수도 있다. The position of the near infrared ray image is set through the operation of the
또한 통신부(112)는 근적외선 이미지와 더불어 근적외선 이미지를 촬영한 근적외선 카메라부(210)의 ID를 수신받을 수도 있다. 이에 따라 근적외선 카마레부의 설치 영역이 확인될 수 있다.Also, the
한편, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 작물 생육 시스템은 센싱노드부(250)와 제어노드부(270)를 포함할 수 있다. 센싱노드부(250)는 작물의 생육에 필요한 환경 요소를 센싱할 수 있다. 센싱노드부(250)는 센서 데이터 수신기(251)와 센싱부(253)를 포함할 수 있다. 1, a crop growing system according to an embodiment of the present invention may include a
센서 데이터 수신기(251)와 센싱부(253)는 2.4Ghz 또는 433Mhz의 주파수 대역으로 RF 통신을 수행할 수 있으나, 이와 같은 주파수 대역에 한정되는 것은 아니다.The
이 때 환경 요소는 기온, 대기의 습도, 이산화탄소, 조도, 흙의 온도 및 습도, 풍향, 풍량, 강우량 등을 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 센싱부(253)는 하나 이상의 환경 요소를 센싱할 수 있는 센서를 포함할 수 있다. The environmental factor may include, but is not limited to, temperature, air humidity, carbon dioxide, illuminance, soil temperature and humidity, wind direction, air flow rate, The sensing unit 253 may include a sensor capable of sensing one or more environmental factors.
제어노드부(270)는 작물의 생육에 필요한 물의 공급 및 중지를 제어할 수 있다. 이 때 물에는 비료 성분이 녹아있을 수 있다. 이를 위하여 제어노드부(270)는 물의 흐름을 제어할 수 있는 밸브를 포함할 수 있다. The
이 밖에는 제어노드부(270)는 비닐하우스의 창을 열거나 닫기 위한 구동부, 비닐하우스 재배사로 공기를 유출입하기 위한 팬(fan)의 제어, 비닐하우스 재배사의 조명 장치의 동작 제어를 수행할 수도 있다. In addition, the
하나의 제어노드는 복수의 릴레이를 포함할 수 있으며, 각 릴레이는 모터, 조면장치, 밸브제어장치 등에 연결될 수 있다. One control node may include a plurality of relays, and each relay may be connected to a motor, a roughening device, a valve control device, and the like.
프로세서(104)는 통신부(112)를 통하여 센싱노드부(250)로부터 수신된 환경 요소 정보를 센싱노드부(250)의 ID와 연관시켜 메모리부(RM)에 저장하고, 통신부(112)를 통하여 제어노드부(270)로 물의 공급 및 중지를 위한 명령을 송신할 수 있다. The
한편, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 작물 생육 시스템은 근러기 통신망을 구축하기 위한 이더넷(ethernet) 장치(310)를 포함할 수 있으며, 이더넷 장치(310)는 이더넷 카드(311) 를 포함할 수 있다. 1, a crop growing system according to an embodiment of the present invention may include an
이더넷 장치(310)와 제어노드부(270)는 RS485 인터페이스 또는 UART 인터페이스를 통하여 서로 통신할 수 있으나, 이는 일례일 뿐 이에 한정되는 것은 아니다. The
RS485 인터페이스의 경우, 복수의 제어노드가 하나의 이더넷 카드(311)를 공유할 수 있으므로 설치 비용이 감소할 수 있다. UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter) 인터페이스의 경우 하나의 제어노드가 하나의 이더넷 카드(311)를 사용하므로 보다 안정적인 통신이 이루어질 수 있다. In the case of the RS485 interface, since a plurality of control nodes can share one
공유기는 센서 데이터 수신기(251) 및 이더넷 장치(310)와 유선 또는 무선으로 통신할 수 있으며, 메인스테이션(330)은 리눅스가 설치된 컴퓨팅 장치로서 센서 데이터나 제어 데이터를 공유기를 통하여 수신해서 본 발명의 실시예에 따른 작물 생육 장치(100)가 네트워크를 통하여 서로 통신할 수 있다. The router may communicate with the
설치 조건이나 상황에 따라 달라질 수 있으나 하나의 메인스테이션(330)이 비닐 하우스 재배사 별로 설치될 수 있다. However, one
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 작물 생육 장치(100)의 스케줄 정보를 나타낸다.FIG. 7 shows schedule information of the
프로세서(104)는, 입력부(118)를 통하여 입력된 환경 요소의 획득과, 물의 공급 및 중지 중 적어도 하나에 대한 스케줄 정보를 메모리부(RM)에 저장할 수 있다. 도 7의 스케줄 추가 메뉴는 유저가 입력부(118)를 통하여 설정할 수 있다. 스케줄 추가 메뉴를 통하여 제어노드의 설정, 제어노드의 릴레이 설정, 제어 시작시간, 작동시간 및 작동 요일이 설정될 수 있다. The
이에 따라 프로세서(104)는 스케줄 정보에 따라 센싱노드부(250) 및 제어노드부(270)를 제어할 수 있다. 또한 프로세서(104)는 스케줄 정보에 따라 근적외선 카메라부(210)의 동작 역시 제어할 수 있다. Accordingly, the
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 작물 생육 장치(100)의 알람 동작을 나타낸다. 도 8에 도시된 바와 같이, 프로세서(104)는, 입력부(118)를 통하여 입력된 환경 요소의 기준값을 메모리부(RM)에 저장할 수 있다. 이와 같은 설정은 도 8에 도시된 알람수정 메뉴를 통하여 이루어질 수 있으며, 알람수정 메뉴의 설정값이 기준값이 될 수 있다. 도 8에서 온도에 대한 최소 기준값은 섭씨 20도이고 최대 기준값은 섭씨 35도일 수 있다. 모든 센서의 기준값이 이와 같은 방식을 설정될 수 있다. 8 shows an alarm operation of the
도 8에서 로그는 센싱된 정보에 따른 환경 요소의 수치일 수 있으며, 이와 같은 수치가 환경 요소 정보일 수 있다. 프로세서(104)는 기준값과 통신부(112)를 통하여 센싱노드부(250)로부터 수신된 환경 요소 정보의 비교에 따라 알람을 발생시킬 수 있다. In FIG. 8, the log may be a numerical value of an environmental factor according to the sensed information, and such a value may be environmental factor information. The
이상과 같이 본 발명에 따른 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화 될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.It will be apparent to those skilled in the art that the present invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit or scope of the invention as defined in the appended claims. . Therefore, the above-described embodiments are to be considered as illustrative rather than restrictive, and the present invention is not limited to the above description, but may be modified within the scope of the appended claims and equivalents thereof.
작물 생육 장치(100)
메모리부(RM)
프로세서(104)
통신부(112)
디스플레이부(114)
입력부 (118)
근적외선 카메라부(210)
카메라(211)
발광부(213)
수광부(215)
반사부(217)
가이딩부(230)
모터(231)
롤러(233)
센싱노드부(250)
센서 데이터 수신기(251)
센싱부(253)
제어노드부(270)
이더넷 장치(310)
이더넷 카드(311)
메인스테이션(330)The crop growth apparatus (100)
The memory unit (RM)
The
The
The
The
The near-
The light-
The light-
The
Guiding part 230,
Rollers (233)
The
The sensor data receiver (251)
The sensing unit 253,
The
The
The
The
Claims (7)
상기 작물에 대한 상기 근적외선 이미지를 저장하는 메모리부;
상기 통신부를 통하여 상기 근적외선 카메라부를 제어하고, 상기 메모리부에 액세스하여 상기 근적외선 이미지에 대한 타입 랩스(time-laps)의 생성 및 상기 근적외선 이미지에 대한 분석 중 적어도 하나를 수행하는 프로세서; 및
상기 근적외선 이미지에 대한 분석을 표시하는 디스플레이부를 포함하는 작물 생육 장치.
A communication unit for receiving the near-infrared ray image from a near-infrared ray camera unit for generating a near-infrared ray image for the crop;
A memory unit for storing the near-infrared ray image for the crop;
A processor that controls the near infrared ray camera unit through the communication unit and accesses the memory unit to perform at least one of generation of time-laps for the near-infrared image and analysis of the near-infrared image; And
And a display unit for displaying an analysis of the near-infrared image.
상기 프로세서는 상기 근적외선 이미지를 분석하여 근적외선 성분과 가시광 성분에 따른 상기 작물의 상태에 대한 분석 그래프를 생성하고,
상기 디스플레이부는 상기 분석 그래프를 표시하는 것을 특징으로 하는 작물 생육 장치.
The method according to claim 1,
The processor analyzes the near infrared ray image to generate an analysis graph of the state of the crop according to the near infrared ray component and the visible light component,
Wherein the display unit displays the analysis graph.
상기 프로세서는
상기 근적외선 이미지의 상기 근적외선 성분이 상기 가시광 성분에 비하여 클수록 상기 작물의 생육이 정상이라는 메시지를 상기 디스플레이부를 통하여 표시하는 것을 특징으로 하는 작물 생육 장치.
The method according to claim 1,
The processor
Wherein a message indicating that the growth of the crop is normal is displayed on the display unit as the near infrared ray component of the near infrared ray image is larger than the visible light component.
상기 근적외선 카메라부는,
상기 프로세서의 제어에 의하여 가이딩부를 따라 이동하는 과정에서 설정 거리마다 상기 근적외선 이미지를 생성하고,
상기 프로세서는
상기 설정 거리에 따라 상기 근적외선 이미지가 생성된 위치를 생성하고, 상기 위치와 상기 근적외선 이미지를 연관시켜 상기 메모리부에 저장하는 것을 특징으로 하는 작물 생육 장치.
The method according to claim 1,
The near-
Infrared image for each set distance in the process of moving along the guiding portion under the control of the processor,
The processor
Generates a position at which the near infrared ray image is generated according to the set distance, and associates the position with the near infrared ray image, and stores the position in the memory unit.
센싱노드부는 상기 작물의 생육에 필요한 환경 요소를 센싱하고,
제어노드부는 상기 작물의 생육에 필요한 물의 공급 및 중지를 제어하며,
상기 프로세서는,
상기 통신부를 통하여 상기 센싱노드부로부터 수신된 환경 요소 정보를 상기 센싱노드부의 ID와 연관시켜 상기 메모리부에 저장하고,
상기 통신부를 통하여 상기 제어노드부로 상기 물의 공급 및 중지를 위한 명령을 송신하는 것을 특징으로 하는 작물 생육 장치.
The method according to claim 1,
The sensing node unit senses environmental factors required for the growth of the crop,
The control node unit controls supply and stop of water required for growing the crop,
The processor comprising:
Storing the environmental element information received from the sensing node unit through the communication unit in the memory unit in association with the ID of the sensing node unit,
And transmits a command for supplying and stopping the water to the control node unit through the communication unit.
상기 프로세서는,
입력부를 통하여 입력된 상기 환경 요소의 획득과, 상기 물의 공급 및 중지 중 적어도 하나에 대한 스케줄 정보를 상기 메모리부에 저장하고,
상기 스케줄 정보에 따라 상기 센싱노드부 및 상기 제어노드부를 제어하는 것을 특징으로 하는 작물 생육 장치.
6. The method of claim 5,
The processor comprising:
Storing the schedule information for at least one of acquisition of the environment element input through the input unit and supply and stop of the water in the memory unit,
And controls the sensing node unit and the control node unit according to the schedule information.
상기 프로세서는,
입력부를 통하여 입력된 상기 환경 요소의 기준값을 상기 메모리부에 저장하고,
상기 기준값과 상기 통신부를 통하여 상기 센싱노드부로부터 수신된 환경 요소 정보의 비교에 따라 알람을 발생시키는 것을 특징으로 하는 작물 생육 장치. 6. The method of claim 5,
The processor comprising:
Storing a reference value of the environment element input through an input unit in the memory unit,
And generates an alarm according to the comparison of the reference value and environmental element information received from the sensing node unit through the communication unit.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
KR1020160133647A KR20180041463A (en) | 2016-10-14 | 2016-10-14 | Apparatus for growing crops |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20200020209A (en) * | 2018-08-16 | 2020-02-26 | (주)노루기반시스템즈 | Applaratus for Monitoring Crop Growth through Multispectral Image Histogram Pattern Analysis of Plot Unit |
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2016
- 2016-10-14 KR KR1020160133647A patent/KR20180041463A/en not_active Application Discontinuation
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