KR20180110559A

KR20180110559A - 드론을 이용한 농작물 관리 시스템

Info

Publication number: KR20180110559A
Application number: KR1020170040309A
Authority: KR
Inventors: 김영민; 김용광; 김성광; 이원규; 정지훈; 허도형; 이선희; 이석; 송수현; 권순범; 조용진; 윤용기; 박지웅; 이완주; 박성훈; 박슬기; 유기주
Original assignee: 주식회사 이에스피
Priority date: 2017-03-29
Filing date: 2017-03-29
Publication date: 2018-10-10

Abstract

본 발명은 드론을 이용한 농작물 관리 시스템에 관한 것으로서, RFID태그와 토양함수비센서, 온도센서, 습도센서 및 풍향/풍속센서를 이용하여 센서부를 구성하되, 각 센서의 측정값을 RFID태그의 메모리에 저장하였다가 RFID리더가 탑재된 드론의 접근시 RFID태그의 메모리에 저장된 각 센서 측정값을 RFID리더로 전송하도록 구성함으로써, 간단한 구조를 통해 농작물 관리가 가능한 것이 특징이다.

Description

드론을 이용한 농작물 관리 시스템{Crop management system using drone}

본 발명은 드론을 이용한 농작물 관리 시스템에 관한 것으로서, 더 상세하게는 RFID태그와 토양함수비센서, 온도센서, 습도센서 및 풍향/풍속센서를 이용하여 센서부를 구성하되, 각 센서의 측정값을 RFID태그의 메모리에 저장하였다가 RFID리더가 탑재된 드론의 접근시 RFID태그의 메모리에 저장된 각 센서 측정값을 RFID리더로 전송하도록 구성함으로써, 간단한 구조를 통해 농작물 관리가 가능한 드론을 이용한 농작물 관리 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 농작물 및 수목의 관리는 관리자가 현장에 나가 농작물 및 수목의 생육 상태를 확인한 다음 사무실에 와서 자신이 확인한 생육 상태를 별도의 기록지에 기록하고 있으나, 넓은 지역과 다수 작물 및 수목을 관리하기에는 적합하지 않은 문제점이 있었다.

최근에는 통신기술의 발달로 인하여 다양한 전자기기의 도움으로 농작물에 대한 이력 관리와 생육 상황 관리가 이루어지고 있으며, 이러한 '농작물 관리 시스템 및 방법'이 등록특허 제10-1412184호(이하, '특허문헌 1'이라 함.)에 개시되어 있다.

상기 특허문헌 1은 농작물이 생육되는 작업장과, 상기 작업장의 환경 및 농작물을 감시하는 감시부와, 상기 작업장을 원격 제어하는 제어장치와, 무선 인터넷망 또는 CDMA망을 통해 감시부의 감시 결과 및 제어 장치를 제어하는 신호를 송수신하는 무선 중계기와, 상기 감시부의 감시 결과와 작업장 상태를 모니터링을 통해 작업장을 원격 제어하고, 농작물 생육 분석을 통해 생육 상태를 관리하는 스마트 단말기와, 농작물 관련 정보 및 작업장 관련 정보를 저장하는 농작물 관리 태그 및 상기 장치들과 단말기를 관리하는 관리 서버를 포함하는 것이 특징이다.

상기 특허문헌 1은 감시부, 제어장치, 무선 중계기, 스마트 단말기, 농작물 관리 태그, 관리 서버를 포함하여 구성되는 것으로서, 무선통신을 위한 구조가 매우 복잡할 뿐만 아니라, 설치비용 및 시간이 많이 소요되는 문제점이 있었다.

또한, 무선통신에 따른 배터리 활용 한계로 인하여 많은 유지보수 비용이 추가로 투입될 수 밖에 없는 문제점이 있었다.

특허문헌 1 : 대한민국 등록특허공보 제10-1412184호

본 발명은 상술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 RFID태그와 토양함수비센서, 온도센서, 습도센서 및 풍향/풍속센서를 이용하여 센서부를 구성하되, 각 센서의 측정값을 RFID태그의 메모리에 저장하였다가 RFID리더가 탑재된 드론의 접근시 RFID태그의 메모리에 저장된 각 센서 측정값을 RFID리더로 전송하도록 구성함으로써, 간단한 구조를 통해 농작물 관리가 가능한 드론을 이용한 농작물 관리 시스템을 제공하는 것이다.

또한, RTC를 이용하여 RFID태그 전원과 다수의 센서 전원을 제어하여 기설정된 시간에만 다수의 센서 측정이 이루어지도록 하며, 다수의 센서가 동작시에는 RFID태그 전원을 OFF시키고, RFID태그가 동작시에는 다수의 센서 전원을 OFF시켜 센서부의 수명을 오랜시간 지속시키는 것이 가능하게 되므로, 유지보수 비용을 최소화시키는 것이 가능한 드론을 이용한 농작물 관리 시스템을 제공하는 것이다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명에 따른 드론을 이용한 농작물 관리 시스템은, RFID리더가 탑재된 드론(Drone); 토양에 일부가 삽입되도록 설치되어 토양함수비 및 농작물 주변의 온도, 습도, 풍향/풍속 중 어느 하나를 포함하는 환경정보를 센싱하는 다수의 센서와, 상기 다수의 센서 측정값을 저장하도록 메모리가 구비되는 RFID태그를 포함하되, 상기 RFID리더가 탑재된 드론이 접근하여 RFID태그 인식 요청시 상기 RFID태그의 메모리에 저장된 다수의 센서 측정값을 RFID리더로 전송하는 센서부; 및 상기 드론의 RFID리더를 통해 상기 다수의 센서 측정값을 수집하여 관리하는 농작물관리서버;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 다수의 센서는 센서 매설 지그에 내장된 상태로 고정 설치되되, 상기 센서부의 하단부에 위치하여 토양에 삽입된 상태로 토양함수비를 측정하는 토양함수비센서와, 토양 밖으로 위치하도록 상기 센서부에 설치되어 농작물 주변의 온도, 습도, 풍향/풍속을 각각 측정하는 온도센서, 습도센서, 풍향/풍속 센서 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 센서부는 기설정된 시간에만 다수의 센서 측정이 이루어지도록 상기 RFID태그 전원과 다수의 센서 전원을 제어하는 RTC(Real Time Clock)를 더 포함하되, 상기 RTC(Real Time Clock)는 다수의 센서가 동작시에는 RFID태그 전원을 OFF시키고, RFID태그가 동작시에는 다수의 센서 전원을 OFF시키도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

이상 상술한 바와 같이 본 발명에 따르면 RFID태그와 토양함수비센서, 온도센서, 습도센서 및 풍향/풍속센서를 이용하여 센서부를 구성하되, 각 센서의 측정값을 RFID태그의 메모리에 저장하였다가 RFID리더가 탑재된 드론의 접근시 RFID태그의 메모리에 저장된 각 센서 측정값을 RFID리더로 전송하도록 구성함으로써, 간단한 구조를 통해 농작물 관리가 가능한 장점이 있다.

또한, RTC를 이용하여 RFID태그 전원과 다수의 센서 전원을 제어하여 기설정된 시간에만 다수의 센서 측정이 이루어지도록 하며, 다수의 센서가 동작시에는 RFID태그 전원을 OFF시키고, RFID태그가 동작시에는 다수의 센서 전원을 OFF시켜 센서부의 수명을 오랜시간 지속시키는 것이 가능하게 되므로, 유지보수 비용을 최소화시키는 것이 가능한 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 드론을 이용한 농작물 관리 시스템의 구성도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 드론을 이용한 농작물 관리 시스템의 센서부 구성을 보인 블록도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 드론을 이용한 농작물 관리 시스템의 센서 설치 구조를 보인 설명도.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 드론을 이용한 농작물 관리 시스템의 구성도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 드론을 이용한 농작물 관리 시스템의 센서부 구성을 보인 블록도이며, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 드론을 이용한 농작물 관리 시스템의 센서 설치 구조를 보인 설명도이다.

도 1 내지 3을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 드론을 이용한 농작물 관리 시스템은 드론(100), 센서부(200), 농작물관리서버(300)가 포함된다.

상기 드론(100)은 무선전파의 유도에 의해서 비행이 이루어지는 통상의 무인 항공기로서, 본 발명에 있어서, 상기 드론(100)에는 농작물 관리를 위한 환경정보를 센싱하는 센서부(200)와 통신이 이루어지는 것이 가능하도록 RFID리더(110)가 탑재되는 것이 특징이다.

상기 드론(100)은 센서부(200)가 설치된 좌표로 기설정된 시간에 따라 자동비행을 수행하게 되는데, 비행에 의해 센서부(200)에 접근시 탑재된 RFID리더(110)를 통해 센서부(200)의 RFID태그(250)와 RFID통신을 수행하게 된다. 이때, 상기 RFID리더(110)는 RFID태그(250)로 RFID태그 인식을 요청하여 RFID태그(250)의 메모리에 저장된 토양함수비센서, 온도센서, 습도센서 및 풍향/풍속센서의 측정값을 전송받게 되며, 전송받은 상기 각 센서 측정값을 농작물관리서버(300) 또는 관리자 단말기(400)로 전송하여 농작물관리서버(300) 또는 관리자 단말기(400)를 통해 농작물 관리를 가능하게 한다.

한편, 상기 드론(100)에는 농작물 상태를 촬영하는 것이 가능하도록 카메라(120)가 설치될 수 있다.

상기 센서부(200)는 토양에 일부가 삽입설치되어 토양이 물을 함유하고 있는 비율 및 농작물 주변의 환경정보를 센싱하는 것으로서, 센서부(200)의 하단부에 위치하여 토양에 삽입된 상태로 토양함수비를 측정하는 토양함수비센서(210)와, 토양 밖으로 위치하도록 상기 센서부(200)에 설치되어 농작물 주변의 온도, 습도, 풍향/풍속을 각각 측정하는 온도센서(220), 습도센서(230), 풍향/풍속센서(240)로 이루어지는데, 상기 다수의 센서는 그 위치가 변동되는 것을 방지하도록 도 3에 도시된 바와 같이, 센서 매설 지그(10)에 내장된 상태로 고정 설치되는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 상기 센서부(200)에는 상기 RFID리더(110)와 RFID통신을 수행하는 RFID태그(250)가 구비되는 것이 특징으로서, 상기 RFID태그(250)는 상기 다수의 센서 측정값을 메모리에 저장하도록 구성되는데, 이로 인하여, 상기 RFID리더(110)가 탑재된 드론(100)이 접근하여 RFID태그(250) 인식 요청시 메모리에 저장된 다수의 센서 측정값을 RFID리더(110)로 전송한다.

한편, 본 발명에 있어서, 상기 센서부(200)는 기설정된 시간에만 토양함수비센서(210), 온도센서(220), 습도센서(230) 및 풍향/풍속센서(240)를 이용한 농작물 주변의 환경정보 측정이 이루어지도록 상기 RFID태그 전원과 토양함수비센서(210), 온도센서(220), 습도센서(230) 및 풍향/풍속센서(240)의 전원을 제어하는 RTC(Real Time Clock)(260)가 구비되는 것이 특징으로서, 예를 들어, RTC(260)에 1시간을 설정하면 상기 다수의 센서 전원과 RFID태그 전원 등 주변 전원회로(280)를 모두 OFF시킨 상태로 RTC(260)만 동작하고 있다가 설정한 1시간이 되었을 때 MCU(290)의 제어에 의해 사용하고자 하는 전원만 인가하게 되는 것이다.

본 발명의 경우, 토양함수비센서(210), 온도센서(220), 습도센서(230) 및 풍향/풍속센서(240)의 농작물 주변의 환경정보 측정이 완료되어 RFID태그(250)의 메모리에 저장이 이루어진 이후에만 RFID리더(110)와 RFID태그(250)의 RFID통신이 이루어지게 되는 구조이므로, 상기 다수의 센서가 동작시에는 RFID태그 전원을 OFF시키고, RFID태그(250)가 동작시에는 상기 다수의 센서 전원을 OFF시키도록 구성되는데, 이로 인하여 센서부(200)의 배터리(270) 운용을 최소화하여 운용시간을 극대화할 수 있게 된다.

상기와 같이 RTC(260) 설정 시간에만 다수의 센서의 측정이 이루어지고 동작이 완료되면 다시 기설정된 시간동안 모든 회로를 OFF시킨 상태에서 기다리도록 구성됨으로써, 불필요한 전원의 소모를 줄일 수 있기 때문에, 실제 동작시간 최소화에 따른 센서부(200)의 수명을 향상시킬 수 있게 되는 것이다.

한편, 상기 센서부(200)에는 농작물 관리자가 농작물 주변의 환경정보를 육안으로 확인하는 것이 가능하도록 센서 측정값을 표시하는 디스플레이부가 구비될 수 있으며, 농작물 주변의 환경측정정보가 적정환경정보의 범위를 벗어난 경우, 관리자가 이를 인지할 수 있도록 LED표시부가 구비될 수 있다.

상기 농작물관리서버(300)는 상기 드론(100)의 RFID리더(110)에 저장된 상기 토양함수비센서(210), 온도센서(220), 습도센서(230) 및 풍향/풍속센서(240)의 측정값을 수집하여 관리하는 것으로서, 다수의 센서부(200)로부터 측정되는 농작물 주변의 환경정보 측정값을 드론(100)을 통해 수집하여 통합 관리하는 기능을 수행한다.

상기 농작물관리서버(300)는 센서부(200)로부터 측정되는 환경정보 측정값을 기설정된 농작물의 적정환경정보와 비교하여 적정환경정보를 벗어난 경우, 이를 관리자 단말기(400)로 전송하여 관리자에 의한 조치가 이루어질 수 있도록 알림 기능을 수행하도록 구성되는데, 관리자 단말기(400)로 알림 정보 제공시 관리자가 조치해야할 행동요령을 함께 전송하도록 구성되는 것이 바람직하다.

도면과 명세서에서 최적 실시 예들이 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

100: 드론 110: RFID리더
120: 카메라 200: 센서부
210: 토양함수비센서 220: 온도센서
230: 습도센서 240: 풍향/풍속센서
250: RFID태그 260: RTC
270: 배터리 280: 전원회로
290: MCU 300: 농작물관리서버
400: 관리자 단말기

Claims

RFID리더가 탑재된 드론(Drone);
토양에 일부가 삽입되도록 설치되어 토양함수비 및 농작물 주변의 온도, 습도, 풍향/풍속 중 어느 하나를 포함하는 환경정보를 센싱하는 다수의 센서와, 상기 다수의 센서 측정값을 저장하도록 메모리가 구비되는 RFID태그를 포함하되, 상기 RFID리더가 탑재된 드론이 접근하여 RFID태그 인식 요청시 상기 RFID태그의 메모리에 저장된 다수의 센서 측정값을 RFID리더로 전송하는 센서부; 및
상기 드론의 RFID리더를 통해 상기 다수의 센서 측정값을 수집하여 관리하는 농작물관리서버;를 포함하는 것을 특징으로 하는 드론을 이용한 농작물 관리 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 다수의 센서는 센서 매설 지그에 내장된 상태로 고정 설치되되,
상기 센서부의 하단부에 위치하여 토양에 삽입된 상태로 토양함수비를 측정하는 토양함수비센서와, 토양 밖으로 위치하도록 상기 센서부에 설치되어 농작물 주변의 온도, 습도, 풍향/풍속을 각각 측정하는 온도센서, 습도센서, 풍향/풍속 센서 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 드론을 이용한 농작물 관리 시스템.
청구항 2에 있어서,
상기 센서부는 기설정된 시간에만 다수의 센서 측정이 이루어지도록 상기 RFID태그 전원과 다수의 센서 전원을 제어하는 RTC(Real Time Clock)를 더 포함하되,
상기 RTC(Real Time Clock)는 다수의 센서가 동작시에는 RFID태그 전원을 OFF시키고, RFID태그가 동작시에는 다수의 센서 전원을 OFF시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 드론을 이용한 농작물 관리 시스템.