KR20200009396A - 스마트팜 시스템 및 이를 이용한 스마트팜 관리 방법 - Google Patents

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남유승
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Abstract

본 발명은 스마트팜 시스템 및 이를 이용한 스마트팜 관리 방법에 관한 것으로, 본 발명의 일 양상에 따르면 작물 재배를 위해 제공되는 공간의 환경을 조절하여 재배되는 작물의 생장을 제어하는 스마트팜 시스템으로, 외부 환경 및 작물 중 적어도 하나에 대한 환경 정보를 획득하여 외부로 제공하는 센서 시스템; 상기 외부 환경 및 상기 작물 중 적어도 하나를 포함하는 환경 인자에 대한 조절을 위한 환경 제어 시스템; 및 상기 센서 시스템으로부터 상기 환경 정보를 획득하여 사용자 단말기에 제공하고, 상기 사용자 단말기로부터 간략 제어 설정을 획득하여 상기 환경 제어 시스템을 제어하는 스마트팜 서버 장치;를 포함하되, 상기 스마트팜 서버 장치는 상기 환경 정보를 사용자 단말기로 제공하고, 상기 사용자 단말기로부터 상기 환경 인자에 대한 간략 제어 설정을 획득하는 1차 제어부; 및 상기 1차 제어부로부터 획득한 상기 간략 제어 설정에 기초하여 상기 환경 제어 시스템에 세부 제어 명령을 전송하는 2차 제어부;를 포함하는 스마트팜 시스템이 제공될 수 있다.

Description

스마트팜 시스템 및 이를 이용한 스마트팜 관리 방법{SMART FARM SYSTEM AND SMART FARM MANAGEMENT METHOD USING THE SAME}
본 발명은 스마트팜 시스템 및 이를 이용한 스마트팜 관리 방법에 관한 것이다.
현대 사회에서 도시 집중화 현상이 지속되면서 농장에서 일하는 일손이 줄어들어 농장 운영이 어려운 문제가 발생하고 있다.
또한 농장 운영에 있어서 인건비는 생산 비용에 큰 비중을 차지하는 것으로 인건비에 따른 생산 단가의 증가, 이로 인한 가격 상승 등의 문제가 발생하고 있다.
이러한 문제를 해결하기 위한 방법으로 최근 자동 제어 시스템의 발전으로 공장뿐만 아니라 농장에서도 자동 제어를 이용한 작물 관리 기술이 적용되고 있다.
하지만 종래의 자동 제어 시스템은 제어가 필요한 대부분의 온도, 습도 등과같은 구체적인 인자에 대해서 사용자의 설정을 원하고 있어 전문적인 지식이 없는 사용자가 사용하는데 불편함이 있었다.
이에 따라 농장 운영자가 직접적으로 컨트롤하지 못하고 외부 업체를 통하여 설정하는 불편함이 있었으며, 이로 인하여 스마트팜에 대한 접근성이 떨어지고 설치한 스마트팜을 제대로 활용하지 못하는 문제가 발생하고 있다.
본 발명의 일 과제는 시스템의 설정을 간소화하여 사용자의 접근성과 편의성이 향상된 스마트팜 시스템 및 이를 이용한 스마트팜 관리 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 일 과제는 영상 분석을 이용하여 작물의 상태를 파악하고 이를 기반으로 사용자가 필요한 정보 및 설정을 제공하는 스마트팜 시스템 및 이를 이요한 스마트팜 관리 방법을 제공함에 있다.
본 발명은 스마트팜 시스템 및 이를 이용한 스마트팜 관리 방법에 관한 것으로, 본 발명의 일 양상에 따르면 작물 재배를 위해 제공되는 공간의 환경을 조절하여 재배되는 작물의 생장을 제어하는 스마트팜 시스템으로, 외부 환경 및 작물 중 적어도 하나에 대한 환경 정보를 획득하여 외부로 제공하는 센서 시스템; 상기 외부 환경 및 상기 작물 중 적어도 하나를 포함하는 환경 인자에 대한 조절을 위한 환경 제어 시스템; 및 상기 센서 시스템으로부터 상기 환경 정보를 획득하여 사용자 단말기에 제공하고, 상기 사용자 단말기로부터 간략 제어 설정을 획득하여 상기 환경 제어 시스템을 제어하는 스마트팜 서버 장치;를 포함하되, 상기 스마트팜 서버 장치는 상기 환경 정보를 사용자 단말기로 제공하고, 상기 사용자 단말기로부터 상기 환경 인자에 대한 간략 제어 설정을 획득하는 1차 제어부; 및 상기 1차 제어부로부터 획득한 상기 간략 제어 설정에 기초하여 상기 환경 제어 시스템에 세부 제어 명령을 전송하는 2차 제어부;를 포함하는 스마트팜 시스템이 제공될 수 있다.
본 발명에 따르면 시스템의 설정을 간소화하여 사용자의 접근성과 편의성이 향상된 스마트팜 시스템 및 이를 이용한 스마트팜 관리 방법이 제공될 수 있다.
본 발명에 따르면 영상 분석을 이용하여 작물의 상태를 파악하고 이를 기반으로 사용자가 필요한 정보 및 설정을 제공하는 스마트팜 시스템 및 이를 이요한 스마트팜 관리 방법이 제공될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트팜 시스템의 환경을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 환경 제어 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트팜 서버 장치를 나타내는 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 단말기를 나타내는 블록도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 생육 판단 기준을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 마커 제공을 나타내는 예시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 마커를 이용한 이미지 영역 분할을 나타내는 예시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 마커를 이용한 영역 추출을 나타내는 예시도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지에 포함된 마커를 이용한 작물 수치 산출 방법을 나타내는 예시도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 생육 진단 결과를 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 일일 작업 UI를 나타내는 예시도이다.
본 발명의 상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련된 다음의 상세한 설명을 통해 보다 분명해질 것이다. 다만, 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예들을 가질 수 있는 바, 이하에서는 특정 실시예들을 도면에 예시하고 이를 상세히 설명하고자 한다.
도면들에 있어서, 층 및 영역들의 두께는 명확성을 기하기 위하여 과장되어진 것이며, 또한, 구성요소(element) 또는 층이 다른 구성요소 또는 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 구성요소 또는 층의 바로 위 뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 구성요소를 개재한 경우를 모두 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 원칙적으로 동일한 구성요소들을 나타낸다. 또한, 각 실시예의 도면에 나타나는 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 설명한다.
본 발명과 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제1, 제2 등)는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.
또한, 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
일 양상에 따르면 작물 재배를 위해 제공되는 공간의 환경을 조절하여 재배되는 작물의 생장을 제어하는 스마트팜 시스템으로, 외부 환경 및 작물 중 적어도 하나에 대한 환경 정보를 획득하여 외부로 제공하는 센서 시스템; 상기 외부 환경 및 상기 작물 중 적어도 하나를 포함하는 환경 인자에 대한 조절을 위한 환경 제어 시스템; 및 상기 센서 시스템으로부터 상기 환경 정보를 획득하여 사용자 단말기에 제공하고, 상기 사용자 단말기로부터 간략 제어 설정을 획득하여 상기 환경 제어 시스템을 제어하는 스마트팜 서버 장치;를 포함하되, 상기 스마트팜 서버 장치는 상기 환경 정보를 사용자 단말기로 제공하고, 상기 사용자 단말기로부터 상기 환경 인자에 대한 간략 제어 설정을 획득하는 1차 제어부; 및 상기 1차 제어부로부터 획득한 상기 간략 제어 설정에 기초하여 상기 환경 제어 시스템에 세부 제어 명령을 전송하는 2차 제어부;를 포함하는 스마트팜 시스템이 제공될 수 있다.
또한 상기 간략 제어 설정은 사용자가 목표로하는 설정값을 포함하고, 상기 2차 제어부는 상기 설정값과 상기 센서 시스템으로부터 획득한 현재 환경 상태를 비교하여 상기 설정값과 상기 현재 환경 상태의 차이를 획득하고, 상기 차이값에 기초하여 상기 세부 제어 명령을 획득할 수 있다.
또한 상기 간략 제어 설정은 사용자가 목표로 하는 대기 온도, 대기 습도, 토양 온도, 토양 습도, PH 및 목표 생산량 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한 상기 2차 제어부는 상기 간략 제어 설정이 상기 목표 생산량을 포함하는 경우, 상기 목표 생산량에 도달하는데 필요한 상기 대기 온도, 상기 대기 습도, 상기 토양 온도, 상기 토양 습도에 대한 설정값을 획득하고, 상기 설정값과 상기 현재 환경 상태의 차이값에 기초하여 상기 세부 제어 명령을 획득할 수 있다.
또한 상기 사용자 단말기로 사용자에게 부여된 일일 작업을 전송하되, 상기 일일 작업은 미리 설정된 생산량에 도달하기 위하여 사용자가 수행해야할 작업에 대한 정보를 포함할 수 있다.
또한 상기 일일 작업은 작업 항목을 포함하고, 상기 사용자 단말기는 상기 작업 항목이 복수인 경우 복수의 상기 작업 항목 각각을 별도의 오브젝트에 구별되어 출력될 수 있다.
또한 상기 스마트팜 서버 장치는 상기 사용자 단말기로부터 상기 작업 항목에 대한 완료 여부를 포함하는 작업 완료 정보를 획득하고, 상기 작업 완료 정보를 고려하여 미리 저장된 예상 생산량을 갱신할 수 있다.
또한 상기 스마트팜 서버 장치는 상기 센서 시스템으로부터 획득한 작물 정보에 기초하여 작물에 대한 생육 상태 정보를 획득할 수 있다.
또한 상기 작물 정보는 생장, 개화부위 아래의 경경, 상부 줄기의 색깔, 상부 엽형태, 잎의 형태, 잎의 길이, 뿌리 형태, 트러스의 두께, 착과부하(수)/m2, 트러스의 경향, 꽃의 색, 꽃의 모양, 잎의 색, 개화부의 거리 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한 상기 스마트팜 서버 장치는 상기 작물 정보에 포함된 항목 각각을 미리 정해진 기준과 비교하여 점수를 부여하고, 상기 항목 각각에 부여된 점수에 기초하여 상기 생육 상태 정보를 획득할 수 있다.
또한 상기 스마트팜 서버 장치는 작물 센서부로부터 작물에 대한 이미지를 획득하고, 상기 이미지에 포함된 마커에 기초하여 상기 작물의 식별 정보를 획득하되, 상기 이미지에 포함된 작물의 부위에 대한 정보에 기초하여 상기 이미지를 세분화하고, 상기 이미지에 포함된 마커의 크기를 고려하여 상기 이미지에 포함된 작물의 세부 부위에 대한 작물 정보-이때, 상기 작물 정보는 생장, 개화부위 아래의 경경, 상부 줄기의 색깔, 상부 엽형태, 잎의 형태, 잎의 길이, 뿌리 형태, 트러스의 두께, 착과부하(수)/m2, 트러스의 경향, 꽃의 색, 꽃의 모양, 잎의 색, 개화부의 거리 중 적어도 하나를 포함함-를 획득할 수 있다.
또한 상기 마커는 1차원 바코드 및 2 차원 바코드 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 마커는 상기 작물의 식별 정보 및 상기 작물의 부위 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한 상기 스마트팜 서버 장치는 상기 이미지에 복수의 마커가 포함된 경우 상기 복수의 마커 각각의 위치에 기초하여 상기 이미지를 분할하여 분할된 이미지로부터 상기 작물 정보를 획득할 수 있다.
또한 상기 스마트팜 서버 장치는 상기 분할된 이미지에 포함된 상기 마커로부터 상기 작물의 부위 정보를 획득하고, 상기 작물의 부위 정보에 대응하는 상기 작물 정보를 획득할 수 있다.
또한 상기 스마트팜 서버 장치는 상기 작물 정보에 기초하여 상기 작물의 생육 상태를 획득할 수 있다.
1. 스마트팜 시스템의 환경
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트팜 시스템(10000)의 환경을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면 스마트팜 시스템(10000)은 센서 시스템(1000), 환경 제어 시스템(2000), 스마트팜 서버 장치(3000) 및 사용자 단말기(4000)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면 센서 시스템(1000)은 스마트팜 서버 장치(3000)와 연결될 수 있다.
일 실시예에 따르면 센서 시스템(1000)은 스마트팜 서버 장치(3000)와 연결되어 스마트팜 서버 장치(3000)로 스마트팜 운영에 필요한 정보를 제공할 수 있다.
일 실시예에 따르면 센서 시스템(1000)은 스마트팜의 주변 환경에 대한 신호를 획득할 수 있다.
일 실시예에 따른 주변 환경 정보는 대기의 온도 및 습도 등과 같은 대기 정보뿐만 아니라, 토양의 온도, 습도 및 수소 이온 농도(PH) 등의 토양 환경 정보 및 식물의 각 부위의 길이, 색상 및 두께 등과 같은 작물 상태 정보를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 센서 시스템(1000)은 대기 및 토양의 온도 및 습도 중 적어도 하나를 포함하는 대기 환경 정보, 토양의 온도, 습도 및 수소 이온 농도(PH) 중 적어도 하나를 포함하는 토양 환경 정보 및 식물의 각 부위의 길이, 색상 및 두께 중 적어도 하나를 포함하는 작물 상태 정보 중 적어도 하나를 획득할 수 있다.
일 실시예에 따른 센서 시스템(1000)은 대기 환경 정보, 토양 환경 정보 및 작물 상태 정보 중 적어도 하나의 정보를 획득하기 위한 센서 모듈을 포함할 수 있다.
또한 센서 시스템(1000)은 획득한 대기 환경 정보, 토양 환경 정보 및 작물 상태 정보 중 적어도 하나의 정보를 스마트 팜 서버 장치(3000) 및 사용자 단말기(4000) 중 적어도 하나로 제공할 수 있다.
일 실시예에 따르면 센서 시스템(1000)은 스마트팜 서버 장치(3000)로부터 제어 신호를 획득하여 동작할 수 있다.
예를 들어 센서 시스템(1000)은 스마트팜 서버 장치(3000)로부터 이미지의 획득, 계측 신호의 획득을 통한 정보의 획득 등에 대한 제어 명령을 획득할 수 있으며, 획득한 제어 명령에 기초하여 주변 환경에 대한 정보를 획득 및/또는 스마트팜 서버 장치(3000)로 제공할 수 있다.
이상에서는 도1을 참조하여 일 실시예에 따른 센서 시스템(1000)이 스마트팜 서버 장치(3000)와 연결되어 스마트팜 서버 장치(3000)로 주변 환경에 대한 정보를 제공하는 것으로 설명하였으나, 일 실시예에 따른 센서 시스템(1000)이 도1에 도시된 연결로 한정되는 것은 아니며, 선택에 따라 다양한 형태로 제공될 수 있다. 예를 들어 센서 시스템(1000)은 사용자 단말기(4000)와 연결되어 사용자 단말기(4000)로 주변 환경에 대한 정보를 제공할 수 있으며, 또는 사용자 단말기(4000)로부터 제어 명령을 획득하여 동작할 수 있다.
환경 제어 시스템(2000)은 스마트팜의 주변 환경에 대한 제어를 수행할 수 있다.
일 실시예에 따르면 환경 제어 시스템(2000)는 스마트팜의 대기 환경 및 토양 환경 중 적어도 하나의 환경에 대한 제어를 수행할 수 있다.
일 실시예에 따른 대기 환경은 대기 온도 및 습도 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 토양 환경은 토양의 온도, 습도 및 수소 이온 농도(PH) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
환경 제어 시스템(2000)은 대기 환경 및 토양 환경 중 적어도 하나를 조절하기 위한 환경 제어 모듈을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면 환경 제어 시스템(2000)은 스마트팜 서버 장치(3000)와 연결될 수 있다.
환경 제어 시스템(2000)은 스마트팜 서버 장치(3000)로부터 제어 명령을 획득할 수 있다.
예를 들어 환경 제어 시스템(2000)은 스마트팜 서버 장치(3000)로부터 대기 환경 및 토양 환경 중 적어도 하나에 대한 목표치 및/또는 구동 명령을 획득할 수 있다.
보다 구체적인 예를 들어 환경 제어 시스템(2000)은 스마트팜 서버 장치(3000)가 목표하는 대기 온도, 대기 습도, 토양 온도, 토양 습도, 토양 수소 이온 농도(PH) 등에 대한 목표값을 획득할 수 있으며, 목표값에 도달 및/또는 유지할 수 있도록 환경 제어 모듈을 통하여 환경 변화 요인을 제공할 수 있다.
일 실시예에 따른 환경 변화 요인은 온도를 높이 위한 열, 온도를 낮추기 위한 냉기, 습도를 높이기 위한 수분 제공, 습도를 낮추기 위한 제습, 산성, 중성 및 염기성을 위한 수소 이온의 추가 또는 제거 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다른 보다 구체적인 예를 들어 환경 제어 시스템(2000)은 스마트팜 서버 장치(3000)로부터 구동 명령을 획득하여 환경 제어 모듈을 제어할 수 있다.
예시적으로 환경 제어 시스템(2000)은 구동 명령에 따라 보일러의 출력을 상승시켜 대기 온도를 상승시킬 수 있다.
스마트팜 서버 장치(3000)는 센서 시스템(1000), 환경 제어 시스템(2000) 및 사용자 단말기(4000)와 연결될 수 있다.
스마트팜 서버 장치(3000)는 센서 시스템(1000)으로부터 주변 환경 정보를 획득하여 저장할 수 있다.
또한 스마트팜 서버 장치(3000)는 센서 시스템(1000)로부터 획득한 주변 환경 정보의 이력을 관리할 수 있다.
여기서 주변 환경 정보는 스마트 팜의 내부의 환경 정보일 수 있다.
또한 스마트팜 서버 장치(3000)는 환경 제어 시스템(2000)을 제어하여 주변 환경을 변화할 수 있다.
여기서 주변 환경의 변화는 스마트 팜 내부의 환경 변화일 수 있다.
일 실시에 따르면 스마트팜 서버 장치(3000)는 사용자 단말기(4000)로부터 획득한 재배 설정에 기초하여 환경 제어 시스템(2000)을 제어할 수 있다.
또한 일 실시예에 따르면 스마트팜 서버 장치(3000)는 사용자 단말기(4000)로부터 획득한 제어 설정에 기초하여 환경 제어 시스템(2000)을 제어할 수 있다.
예를 들어 스마트팜 서버 장치(3000)는 사용자 단말기(4000)로부터 획득한 간략 제어 설정에 기초하여 환경 제어 시스템(2000)을 제어할 수 있다.
또한 스마트팜 서버 장치(3000)는 사용자 단말기(3000)로 센서 시스템(1000)으로부터 획득한 정보를 제공할 수 있다.
예를 들어 스마트팜 서버 장치(3000)는 사용자 단말기(3000)로 대기 환경 정보, 토양 환경 정보 및 작물 상태 정보 중 적어도 하나를 제공할 수 있다.
사용자 단말기(4000)는 사용자가 휴대 및/또는 소지하는 단말기일 수 있다.
사용자 단말기(4000)는 스마트팜 서버 장치(3000)와 연결될 수 있다.
또한 사용자 단말기(4000)는 스마트팜 서버 장치(3000)로부터 대기 환경 정보, 토양 환경 정보 및 작물 상태 정보 중 적어도 하나를 획득할 수 있다.
사용자 단말기(4000)는 스마트팜 서버 장치(3000)로부터 획득한 정보를 사용자에게 출력할 수 있다.
또한 사용자 단말기(4000)는 사용자로부터 사용자가 원하는 재배 설정에 대한 입력을 획득할 수 있으며, 획득한 재배 설정을 스마트팜 서버 장치(3000)로 제공할 수 있다.
또한 사용자 단말기(4000)는 사용자로부터 사용자가 원하는 제어 설정에 대한 입력을 획득할 수 있으며, 획득한 제어 설정을 스마트팜 서버 장치(3000)로 제공할 수 있다.
이하에서는 도 2 내지 5를 참조하여 일 실시예에 따른 스마트팜 시스템(10000)의 각 구성에 대해서 보다 구체적으로 설명하도록 한다.
1.1 스마트팜의 센서 시스템
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 시스템(1000)을 나타내는 블록도이다.
도 2를 참조하면 센서 시스템(1000)은 대기 환경에 대한 정보를 획득하기 위한 대기 센서부(1100), 토양 환경에 대한 정보를 획득하기 위한 토양 센서부(1200) 및 작물에 대한 정보를 획득하기 위한 작물 센서부(1300)를 포함할 수 있다.
대기 센서부(1100)는 스마트팜의 대기 환경에 대한 정보를 획득할 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이 작물 재배에 있어서 대기 환경은 일반적으로 대기 온도 및 대기 습도 중 적어도 하나가 포함될 수 있으며, 그 밖에도 선택에 따라 다양한 인자가 대기 환경에 포함될 수 있다.
일 실시예에 따른 대기 센서부는 대기 온도를 측정하기 위한 대기 온도 센서 모듈(1110) 및 대기 중의 습도를 측정하기 위한 대기 습도 센서 모듈(1120)을 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
토양 센서부(1200)는 스마트팜의 토양 환경에 대한 정보를 획득할 수 있다.
토양은 작물이 재배되는 곳으로 작물에 필요한 영양분 등을 제공할 수 있다. 작물 재배에 있어서 토양 환경은 일반적으로 토양 온도, 토양 습도 및 수소 이온 농도 중 적어도 하나가 포함될 수 있으며, 그 밖에도 선택에 따라 다양한 인자가 토양 환경에 포함될 수 있다.
일 실시예에 따른 토양 센서부(1200)는 토양의 온도를 측정하기 위한 토양 온도 센서 모듈(1210), 토양이 머금은 수분에 의한 습도를 측정하기 위한 토양 습도 센서 모듈(1220) 및 토양의 PH를 측정하기 위한 PH 센서 모듈(1230) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
작물 센서부(1300)는 작물의 현재 상태에 대한 정보를 획득할 수 있다.
작물의 현재 상태에 대한 작물 정보는 생장, 개화부위 아래의 경경, 상부 줄기의 색깔, 상부 엽형태, 잎의 형태, 잎의 길이, 뿌리 형태, 트러스의 두께, 착과부하(수)/m2, 트러스의 경향, 꽃의 색, 꽃의 모양, 잎의 색, 개화부의 거리 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
이러한 작물 센서부(1300)는 작물을 촬영한 이미지를 획득할 수 있다.
또한 작물 센서부(1300)는 작물에 대한 이미지를 획득하기 위한 이미지 센서 모듈로 제공될 수 있다.
일 실시예에 따른 작물 센서부(1300)는 작물에 대한 이미지를 획득하기 위한 카메라로 제공될 수 있다.
또한 일 실시예에 따른 작물 센서부(1300)가 카메라로 제공되는 경우 작물 센서부(1300)는 고정된 위치에 설치되어 촬영하는 고정식 카메라뿐만 아니라, 미리 정해진 경로를 이동하는 이동식 카메라 및 사용자가 휴대하는 휴대용 카메라 등으로 제공될 수 있다.
1.2 스마트팜의 환경 제어 시스템
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 환경 제어 시스템(2000)을 나타내는 블록도이다.
도 3을 참조하면 환경 제어 시스템(2000)은 대기 환경을 조절하기 위한 대기 제어부(2100), 토양 환경을 조절하기 위한 토양 제어부(2200)를 포함할 수 있다.
대기 제어부(2100)는 스마트팜의 대기 환경을 조절할 수 있다.
대기 제어부(2100)는 대기 온도를 조절하기 위한 대기 온도 제어 모듈(2110) 및 대기 습도를 제어하기 위한 대기 습도 제어 모듈(2120)을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 대기 온도 제어 모듈(2110)은 열전 소자, 보일러, 히터, 에어컨, 냉풍기, 선풍기 등으로 구현될 수 있다.
또한 일 실시예에 따른 대기 습도 제어 모듈(2120)은 공기 중의 수분을 제거하기 위한 제습기 또는 공기중에 수분을 제공하기 위한 가습기로 구현될 수 있다.
토양 제어부(2200)는 스마트팜의 토양 환경을 조절할 수 있다.
토양 제어부(2200)는 토양 온도를 조절하기 위한 토양 온도 제어 모듈(2210), 토양 습도를 제어하기 위한 토양 습도 제어 모듈(2220) 및 토양의 PH를 조절하기 위한 PH 제어 모듈(2230)을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 토양 온도 제어 모듈(2210)은 토양의 온도를 제어하기 위한 열전 소자, 보일러, 히터, 에어컨, 냉풍기, 선풍기 등으로 구현될 수 있다.
또한 일 실시예에 따른 토양 습도 제어 모듈(2220)은 토양 중의 수분을 제거하기 위한 건조기 또는 토양에 수분을 제공하기 위한 수분 공급기로 구현될 수 있다.
또한 일 실시예에 따른 PH 제어 모듈(2230)은 산성 또는 알카리성 물질을 토양에 제공하는 장치로 구현될 수 있다.
1.2 스마트팜의 서버 장치
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트팜 서버 장치(3000)를 나타내는 블록도이다.
도 4을 참조하면 스마트팜 서버 장치(3000)는 서버 통신부(3100), 서버 디스플레이부(3200), 서버 입력부(3300), 서버 저장부(3400), 및 서버 제어부(3500)를 포함할 수 있다.
서버 통신부(3100)는 스마트팜 서버 장치(3000)와 외부 전자기기를 연결할 수 있다. 서버 통신부는 외부 전자기기와 데이터를 송/수신할 수 있다. 또한, 서버 통신부는 센서 시스템(1000), 환경 제어 시스템(2000) 및 사용자 단말기(4000)와 필요에 따라 통신 연결을 유지 또는 해제할 수 있다.
또한, 서버 통신부(3100)는 유선 통신 방식 및 무선 통신 방식 중 적어도 하나의 통신 방식을 지원하는 통신 모듈일 수 있다.
서버 디스플레이부(3200)는 시각적인 정보를 출력할 수 있다.
예를 들어 서버 디스플레이부(3200)는 LCD, OLED, 아몰레드 디스플레이 등일 수 있다.
서버 입력부(3300)는 사용자 입력에 대응하는 전기 신호를 획득할 수 있다. 예를 들어 서버 입력부(3300)는 키패드, 키보드, 스위치, 버튼 및 터치 스크린 등을 포함할 수 있다.
서버 저장부(3400)는 데이터를 저장할 수 있다.
예를 들어, 서버 저장부(3400)는 센서 시스템(1000)로부터 획득한 데이터를 저장할 수 있다. 다른 예를 들어, 서버 저장부(3400)는 스마트팜 서버 장치(3000)의 동작에 필요한 프로그램을 저장할 수 있다.
서버 제어부(3500)는 스마트팜 서버 장치(3000)의 동작을 총괄할 수 있다.
본 발명의 스마트팜 서버 장치(3000)가 반드시 상술한 구성을 모두 포함해야 하는 것은 아니며, 선택에 따라 일부 구성이 제외된 형태로 제공될 수 있다. 예를 들어 스마트팜 서버 장치(3000)가 직접적인 시각적 정보의 제공을 하지 않는 경우 스마트팜 서버 장치(3000)는 서버 디스플레이부가 제외된 형태로 제공될 수 있다. 또한 스마트팜 서버 장치(3000)는 선택에 따라 추가적인 기능 및 동작 등을 수행하기 위한 구성이 부가된 형태로 제공될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 단말기(4000)를 나타내는 블록도이다.
도 5를 참조하면 사용자 단말기(4000)는 단말기 통신부(4100), 단말기 디스플레이부(4200), 단말기 입력부(4300), 단말기 저장부(4400) 및 단말기 제어부(4500)를 포함할 수 있다.
단말기 통신부(4100)는 외부 장치와 연결될 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에 따르면 단말기 통신부(4100)는 스마트팜 서버 장치(3000)와 연결될 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에 따른 단말기 통신부(4100)는 무선 및/또는 유선 통신 방식으로 외부 장치와 연결될 수 있다.
예를 들어 단말기 통신부(4100)는 와이파이(wifi), LTE, 3G, 4G, LoRa, 블루투스(Bluetooth), 지그비(Zigbee) 등과 같은 무선 통신 방식으로 외부 장치와 연결되어 데이터를 송수신할 수 있다.
다른 예를 들어 단말기 통신부(4100)는 LAN, 유에스비(USB) 방식, 시리얼 방식 및 패러럴 방식 등의 유선 통신 방식으로 외부 장치와 연결되어 데이터를 송수신할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에 따른 단말기 통신부(4100)는 LAN 카드, wifi 모듈 및 블루투스 모듈 등과 같이 무선 및/또는 유선 통신 방식을 지원하는 통신 모듈로 구현될 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에 따른 단말기 통신부(4100)는 통신 서비스 프로바이더가 제공하는 통신망을 통하여 스마트팜 서버 장치(3000)와 연결될 수 있다.
단말기 디스플레이부(4200)는 사용자 단말기(4000)에서 처리되는 정보를 시각적으로 출력한다.
본 발명의 몇몇 실시예에 따르면 단말기 디스플레이부(4200)는 사용자와 인터페이스 할 수 있는 GUI(Graphic User Interface)를 출력할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에 따르면 단말기 디스플레이부(4200)는 액정 디스플레이(liquid crystal display), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(thin film transistor liquid crystal display), 유기 발광 다이오드(organic light emitting diode), 플렉시블 디스플레이(flexible display), 3차원 디스플레이(3D display) 등으로 구현될 수 있다.
또한 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 단말기 디스플레이부(4200)는 터치 동작을 감지하는 터치 센서를 포함하는 터치 디스플레이로 제공될 수 있으며, 터치 센서를 포함하는 터치 디스플레이로 제공되는 경우 시각적인 출력 장치뿐만 아니라 입력 장치로도 사용될 수 있다.
단말기 입력부(4300)는 터치, 선택, 드래그 및 클릭 등과 같은 사용자의 입력에 대응하는 전기적 신호를 획득하여 단말기 제어부(4500)에 제공할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에 따르면 단말기 입력부(4300)는 키보드(keyboard), 마우스(mouse), 키 패드(key pad), 돔 스위치 (dome switch), 터치 패드(정압/정전), 조그 휠 및 조그 스위치 중 적어도 하나로 구현될 수 있다.
단말기 저장부(4400)는 사용자 단말기(4000)의 동작에 필요한 각종 데이터를 저장할 수 있다.
또한 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 단말기 저장부(4400)는 설치된 어플리케이션의 동작에 필요한 데이터를 저장할 수 있다.
또한 단말기 저장부(4400)는 어플리케이션의 동작에 의해 생성된 데이터를 저장할 수 있다.
단말기 제어부(4500)는 사용자 단말기(4000)의 동작을 총괄할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에 따른 단말기 제어부는 사용자 단말기(4000)에 포함된 구성 중 적어도 하나의 구성에 대한 동작을 제어할 수 있다.
2. 스마트팜 제어 방법
2.1 정보 제공 방법.
일 실시예에 따르면 스마트팜 시스템(10000)은 스마트팜 서버 장치(3000) 및 사용자 단말기(4000) 중 적어도 하나를 통하여 사용자에게 작물 재배에 필요한 정보를 제공할 수 있다.
일 실시예에 따르면 스마트팜 시스템(10000)은 스마트팜 서버 장치(3000) 및 사용자 단말기(4000) 중 적어도 하나를 통하여 앞서 설명한 대기 환경 정보, 토양 환경 정보 및 작물 상태 정보 중 적어도 하나를 제공할 수 있다.
또한 일 실시예에 따르면 스마트팜 시스템(10000)은 작물의 생육 정보를 제공할 수 있다.
도 6 은 본 발명의 일 실시예에 따른 생육 판단 기준을 나타내는 도면이다.
도 6을 참조하면, 생육 판단 기준은 생장, 개화부위 아래의 경경, 상부 줄기의 색깔, 상부 엽형태, 잎의 형태, 잎의 길이, 뿌리 형태, 트러스의 두께, 착과부하(수)/m2, 트러스의 경향, 꽃의 색, 꽃의 모양, 잎의 색, 개화부의 거리 등의 작물 정보에 기초하여 획득될 수 있다.
이러한 작물 정보는 센서 시스템(1000)으로부터 획득한 작물의 이미지에 기초하여 획득될 수 있다.
일 실시예에 따르면 센서 시스템(1000)는 작물에 대한 이미지를 획득할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 마커(M) 제공을 나타내는 예시도이다.
도 7에 도시된 바와 같이 스마트팜에서 재배되는 작물에는 임의의 관리자에 의해 마커(M)가 제공될 수 있다.
이러한 마커를 제공하는 임의의 관리자는 스마트팜을 운영하는 사용자일 수 있으며, 또는 스마트팜에 필요한 구성을 납품하거나 대행 관리하는 관리자일 수 있다.
마커(M)가 제공되는 작물은 전체 작물 중 임의로 선정된 작물일 수 있으며, 또는 미리 정해진 기준에 따라 선정된 작물일 수 있다. 또는 마커는 스마트팜에서 재배되는 모든 작물에 제공될 수 있다.
예를 들어 관리자는 스마트팜에서 중앙 부분과 같이 미리 정해진 위치에 재배되는 작물에 마커(M)를 제공될 수 있다.
다른 예를 들어 마커는 스마트팜에서 작물이 재배되는 전체 구역을 임의로 분할한 복수의 구역 각각에 재배되는 작물 중 임의의 작물에 제공될 수 있다. 보다 구체적인 예를 들어 스마트팜에서 작물이 재배되는 전체 구역을 제1 구역 및 제2 구역으로 분할하였을 때, 제1 구역 및 제2 구역 각각에 재배되는 작물 중 임의의 작물에 마커(M)가 제공될 수 있다.
또한 마커(M)는 하나의 작물에서 작물 정보 획득에 필요한 위치에 제공될 수 있으며, 필요에 따라서 복수의 마커(M)가 하나의 작물에 제공될 수 있다.
마커는 마커가 제공되는 작물의 미리 정해진 부위에 제공될 수 있다.
예를 들어 도 7에 도시된 바와 같이 마커(M)는 작물의 뿌리, 줄기, 열매 및 잎 등 미리 정해진 부위에 제공될 수 있다.
이러한 마커(M)는 도 7에 도시된 바와 같이 마커가 인쇄된 띠지를 작물에 부착하여 제공될 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 다양한 방식으로 제공될 수 있다.
스마트팜 서버 장치(3000)는 센서 시스템(1000)으로부터 획득한 작물 이미지 및 마커(M)에 기초하여 작물 정보를 획득할 수 있다.
일 실시예에 따르면 마커(M)는 1차원 바코드 및 2 차원 바코드 중 적어도 하나로 제공될 수 있다. 예를 들어 마커(M)는 1차원 형태의 바코드, 2차원 형태의 QR코드, AZTEC, 등의 코드로 제공될 수 있다.
또한 마커는 1차원 형태의 바코드, 2차원 형태의 QR코드, AZTEC, 등의 코드가 인쇄된 형태로 제공될 수 있다.
이러한 마커(M)는 상기 작물의 식별 정보 및 상기 작물의 부위 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한 마커(M)는 스마트팜 식별정보, 관리자 식별정보, 재배 구역 식별정보, 작물 종류 정보 등의 다양한 정보를 더 포함할 수 있다.
따라서 스마트팜 서버 장치(3000)는 이미지에 포함된 마커(M)에 기초하여 상기 작물의 식별 정보를 획득할 수 있으며, 마커(M)에 기초하여 작물의 부위를 판단하여 세분화 할 수 있다.
또한 스마트팜 서버 장치(3000)는 이미지에 포함된 마커(M)에 기초하여 작물의 종류, 스마트팜의 종류, 스마트팜의 식별정보, 작물의 부위 등의 정보를 획득할 수 있다.
예를 들어 스마트팜 서버 장치(3000)는 마커(M)에 기초하여 작물이 토마토임을 판단할 수 있으며, 마커(M)가 부착된 부위가 잎 부위임을 판단할 수 있다. 또한 스마트팜 서버 장치(3000)는 잎으로 판단된 경우 잎에 대한 이미지에 기초하여 판단할 수 있는 잎의 길이, 잎의 형태 및 잎의 색과 같은 정보를 획득할 수 있다.
또한 이미지 촬영에 있어서 작물의 복수의 부위에 마커(M)가 제공되는 경우 작물 전체의 이미지를 촬영하게 되면 하나의 이미지에 복수의 마커(M)가 포함될 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 마커(M)를 이용한 이미지 영역 분할을 나타내는 예시도이다.
도 8을 참조하면 하나의 작물을 촬영한 이미지에는 복수의 마커(M)가 제공될 수 있다.
예를 들어 도 8에 도시된 바와 같이 하나의 작물을 촬영한 이미지에는 제1 마커(M'), 제2 마커(M'') 및 제3 마커(M''')가 제공될 수 있다.
스마트팜 서버 장치(3000)는 이미지에 복수의 마커(M)가 포함된 경우 상기 복수의 마커(M) 각각의 위치에 기초하여 상기 이미지를 분할하여 분할된 이미지로부터 상기 작물 정보를 획득할 수 있다.
예를 들어 스마트팜 서버 장치(3000)는 도8에 도시된 바와 같이 이미지의 상단에 제1 마커(M')가 제공되고, 이미지의 중단에 제2 마커(M'')가 제공되고, 이미지의 하단에 제3 마커(M''')가 제공되는 경우 이미지를 상단, 중단 및 하단으로 분할하여 분할된 이미지로부터 작물 정보를 획득할 수 있다.
또한 스마트팜 서버 장치(3000)는 분할된 이미지에 포함된 상기 마커(M)로부터 상기 작물의 부위 정보를 획득하고, 상기 작물의 부위 정보에 대응하는 상기 작물 정보를 획득할 수 있다.
예를 들어 상단 이미지로부터는 열매, 잎에 대한 작물 정보를 획득할 수 있으며, 중단 이미지로부터는 줄기에 대한 작물 정보를 획득할 수 있으며, 하단 이미지로부터 뿌리 및 줄기 하단에 대한 작물 정보를 획득할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 마커(M)를 이용한 영역 추출을 나타내는 예시도이다.
일 실시예에 따르면 스마트팜 서버 장치(3000)는 이미지 상에서 마커(M)의 주변 영역을 추출할 수 있다.
예를 들어 도 9에 도시된 바와 같이 스마트팜 서버 장치(3000)는 이미지에 제1 마커(M'), 제2 마커(M'') 및 제3 마커(M''')가 제공되는 경우 각각의 마커(M)를 중심으로 일정 영역을 추출할 수 있으며, 추출된 영역으로부터 작물 정보를 획득할 수 있다.
보다 구체적인 예를 들어 스마트팜 서버 장치(3000)는 이미지에서 제1 마커(M')를 중심으로 제1 영역을 추출할 수 있으며, 제2 마커(M'')를 중심으로 제2 영역을 추출할 수 있고, 제3 마커(M''')를 중심으로 제3 영역을 추출할 수 있다.
이러한 영역 추출이 반드시 모든 마커(M)마다 동일한 크기의 영역이 추출되어야 하는 것은 아니며, 마커(M)에 포함된 정보에 기초하여 다른 크기의 영역이 추출될 수 있다.
예를 들어 마커(M)에 포함된 정보에 기초하여 판단한 결과 부착 부위가 잎인 경우 추출되는 영역이 줄기에 부착된 마커(M)에 포함된 정보에 기초하여 판단 결과 부착 부위가 줄기인 경우 추출되는 영역보다 상대적으로 큰 영역일 수 있다.
또한 스마트팜 서버 장치(3000)는 추출된 이미지에 포함된 상기 마커(M)로부터 작물의 부위 정보를 획득하고, 추출된 영역으로부터 작물의 부위 정보에 대응하는 작물 정보를 획득할 수 있다.
일 실시예에 따르면 스마트팜 서버 장치(3000)는 작물 정보에 기초하여 작물의 생육을 판단할 수 있다.
앞서 도 6에 도시된 바와 같이 스마트팜 서버 장치(3000)에는 작물의 생육을 판단하기 위한 생육 판단 기준이 미리 저장될 수 있다.
예를 들어 도 6에 도시된 바와 같이 개화부위 아래의 경경이 두꺼운 정도, 상부줄기의 색이 가지색에 근접한지 또는 옅은 지 여부, 상부엽의 형태가 아래로 말렸는지 또는 곧게 펴졌는지 여부, 잎의 형태가 가득차고 넓은지 또는 듬성하고 좁은지 여부, 잎의 길이가 길거나 짧은지 여부, 뿌리 형태가 신근이 다수 출현했는지 또는 신근이 없고 뿌리 갈변이 있는지 여부, 트러스의 두께가 굵은지 또는 가는지 여부 등의 강약 기준과 착과부하가 적은지 많은지 여부, 트러스의 모양이 곧게 위로 뻗었는지 또는 아래로 휘어졌는지 여부, 꽃의 색이 연노랑인 지 짙은 노랑인지 여부, 꽃의 모양이 곧고 길고 큰지 여부 또는 말리고 짧고 크지 않은지 여부, 잎의 색이 옅은지 또는 어두운지 여부, 생장점에서 개화부위 거리가 긴지 또는 짧은지 여부 등의 영양/생식 기준에 기초하여 작물의 생장을 판단할 수 있다.
이러한 이미지를 이용한 잎의 길이 등을 판단함에 있어서 동일한 잎이라도 촬영 거리에 따라 다른 크기로 인식될 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지에 포함된 마커(M)를 이용한 작물 수치 산출 방법을 나타내는 예시도이다.
일 실시예에 따르면 스마트팜 서버 장치(3000)는 이미지에 포함된 마커(M)의 길이 및 마커(M)와 대상의 길이 비에 기초하여 대상의 길이에 대한 정보를 획득할 수 있다. 또한 이를 위하여 마커(M)의 길이는 스마트팜 서버 장치(3000)에 미리 저장될 수 있다.
예를 들어 도 10에 도시된 바와 같이 마커(M)의 길이가 x이고, 대상인 잎의 길이가 마커(M)의 10배 일 때, 대상인 잎의 길이는 마커(M)의 10배인 10x로 산출될 수 있다. 보다 구체적인 예를 들어 스마트팜 서버 장치(3000)에 미리 저장된 마커(M)의 길이가 2cm이고, 대상인 잎의 길이가 마커(M)의 10배 인 경우 잎의 길이는 20cm로 산출될 수 있다.
일 실시예에 따르면 스마트팜 서버 장치(3000)는 이미지에 포함된 마커(M)의 크기를 미리 설정된 마커(M)의 크기와 비교하여 이미지를 촬영한 위치와 작물의 거리를 산출할 수 있다.
예를 들어 크기 10 픽셀의 마커가 100m로 미리 설정된 상태에서 이미지에 포함된 마커(M)의 크기가 픽셀인 경우 스마트팜 서버 장치(3000)는 촬영 거리가 기준보다 두배인 200m인 것으로 판단하여 이미지로부터 산출된 잎의 길이를 2배하여 실제 잎의 길이를 산출할 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 생육 진단 결과를 나타내는 도면이다.
도 11에 도시된 바와 같이 스마트팜 서버 장치(3000)는 작물 정보 및 생육 판단 기준에 기초하여 작물의 생육을 판단할 수 있다.
일 실시예에 따르면 스마트팜 서버 장치(3000)는 작물 정보에 기초하여 생육 판단 기준의 항목 별로 점수화할 수 있으며, 점수의 총 합에 기초하여 생육을 판단할 수 있다.
예를 들어 스마트팜 서버 장치(3000)는 잎의 길이가 긴경우 생장에 2점을 부여할 수 있으며, 잎의 길이가 짧은 경우 강약에 -2점을 부여할 수 있다. 다른 예를 들어 스마트팜 서버 장치(3000)는 잎의 생기 옅은 경우 영양/생식 에 2점을 부여할 수 있으며, 잎의 색이 어두운 경우 영양/생식에 -2점을 부여할 수 있다.
일 실시예에 따르면 스마트팜 서버 장치(3000)는 각 항목별 점수를 종합하여 도 11에 도시된 바와 같이 생육 상태를 그래프화 하여 표시할 수 있다.
예를 들어 도 11에 도시된 바와 같이 생육 상태 그래프에는 X 축이 강약, Y축이 생식/영양으로 구분되어 각 항목별 점수에 따라 현재 상태가 표시될 수 있다.
스마트팜 서버 장치(3000)는 생육 상태 그래프를 사용자 단말기(4000)로 전송할 수 있으며, 사용자 단말기(4000)는 획득한 생육 상태 그래프를 사용자에게 출력하여 제공할 수 있다. 또한 사용자 단말기(4000)는 획득한 생육 상태 그래프를 단말기 저장부에 저장하여 이력을 관리할 수 있다.
스마트팜 서버 장치(3000)는 생육 상태에 기초하여 판단된 예측 수확량에 대한 정보를 제공할 수 있다.
예를 들어 스마트팜 서버 장치(3000)는 작물이 영양 성장인지 또는 생식 성장 인지 여부에 기초하여 예측 수확량을 획득할 수 있다.
스마트팜 서버 장치(3000)는 생식 성장 및 영양 성장이 균형을 이루고 있는 상태에서의 기준 수확량을 기준으로 생식 성장 또는 영양 성장으로의 치우침에 따라 기준 수확량에서 수확량을 가산 또는 감산하여 예측 수확량을 획득할 수 있다. 이러한 기준 수확량은 스마트팜 서버 장치(3000)에 미리 저장될 수 있다.
예를 들어 스마트팜 서버 장치(3000)는 기준 수확량이 100kg인 상태에서 영양 성장으로 2점 치우친 경우 기준 수확량으로부터 수확량이 20% 감소할 것으로 예측하여 예측 수확량을 80kg으로 산출할 수 있다.
또한 스마트팜 서버 장치(3000)는 기준 수확량과 예측 수확량의 비율에 기초하여 현재 생산효율을 획득할 수 있다.
예를 들어 기준 수확량이 100kg이고, 예측 수확량이 80kg인 경우 현재 생산 효율을 80%로 산출할 수 있다.
또한 스마트팜 서버 장치(3000)는 획득한 예측 수확량 및 생산 효율 중 적어도 하나를 사용자 단말기(4000)로 제공할 수 있다.
또한 스마트팜 서버 장치(3000)는 현재 작물의 생육 상태에 기초하여 사용자에게 제공할 일일 작업 지시를 획득할 수 있다.
일일 작업 지시는 작물의 균형적인 재배를 위하여 사용자가 금일 수행해야 하는 작업에 관한 것으로 현재 생육 상태가 불균형한 경우 균형 있는 상태로 만들기 위한 작업이 제공될 수 있다.
예를 들어 스마트팜 서버 장치(3000)는 작물 생육이 영양 생장으로 치우친 경우 균형을 맞추기 위한 일일 작업을 사용자에게 부여할 수 있다. 다른 예를 들어 작물 강약이 강함으로 치우친 경우 균형을 맞추기 위한 일일 작업을 사용자에게 부여할 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 일일 작업 UI를 나타내는 예시도이다.
도 12를 참조하여 예시적으로 설명하면 스마트팜 서버 장치(3000)는 작물 생육에 대한 균형을 위하여 잎을 5개 제거하는 일일 작업을 사용자에게 부여할 수 있다.
이러한 일일 작업은 앞서 설명한 바와 같이 식물의 생육에 따라 부여될 수 있으며, 보다 구체적으로는 생육 판단 기준의 항목에 기초하여 판단될 수 있다.
예를 들어 강약 항목에서 잎의 길이가 강함으로 치우친 점수가 나온 경우 스마트팜 서버 장치(3000)는 잎의 길이 항목에서 강함으로 치우진 경우에 대응하는 일일 작업을 사용자에게 부여할 수 있다.
일 실시예에 따르면 일일 작업이 반드시 작물 생육에 대한 균형을 목적으로 부여되는 것은 아닐 수 있으며, 선택에 따라 사용자에 의해 미리 설정된 생산량 및 생육 정도 등에 기초하여 부여될 수 있다.
이러한 일일 작업은 세부적으로 적어도 하나의 작업 항목을 포함할 수 있다.
또한 작업 항목은 생육 균형을 위하여 필요한 작업의 유형에 따라 복수로 제공될 수 있다.
예를 들어 잎을 제거하는 작업이 하나의 작업 항목으로 제공될 수 있으며, 열매를 제거하는 작업이 다른 하나의 작업 항목으로 제공될 수 있다.
스마트팜 서버 장치(3000)는 사용자에게 부여한 일일 작업을 사용자 단말기(4000)로 제공할 수 있다.
또한 스마트팜 서버 장치(3000)는 각 일자 및/또는 일차 별로 사용자에게 부여한 일일 작업을 저장하여 이력을 관리할 수 있다.
사용자 단말기(4000)는 스마트팜 서버 장치(3000)로부터 사용자에게 부여된 일일 작업을 획득할 수 있으며, 획득한 일일 작업을 사용자에게 제공할 수 있다. 예를 들어 스마트팜 서버 장치(3000)는 단말기 디스플레이부(4200)를 통하여 시각적으로 일일 작업을 사용자에게 제공할 수 있다.
사용자 단말기(4000)는 일일 작업에 포함된 작업 항목이 복수인 경우 각각의 항목을 구별 가능하도록 단말기 디스플레이부 상에서 각각의 작업 항목이 출력되는 영역이 분리되도록 출력할 수 있다.
예를 들어 잎을 제거 하는 작업 항목은 하나의 오브젝트를 통하여 출력될 수 있으며 열매를 제거하는 작업 항목은 다른 오브젝트를 통하여 출력될 수 있다.
또한 각각의 작업 항목이 출력되는 오브젝트는 동일한 종류의 오브젝트가 서로 다른 영역에 제공되는 것일 수 있으나, 이에 한정되지 않으며 선택에 따라 서로 다른 형태의 오브젝트로 제공될 수 있다.
또한 사용자 단말기(4000)는 작업 항목에 대한 완료 여부를 선택할 수 있는 작업 완료 선택 오브젝트를 더 제공할 수 있다.
작업 완료 선택 오브젝트는 사용자가 부여된 작업 항목 중 완료한 작업 항목을 선택할 수 있는 오브젝트일 수 있다.
일 실시예에 따르면 작업 완료 선택 오브젝트는 작업 항목 별로 인접한 별도의 영역에 제공될 수 있다.
또는 사용자 단말기(4000)는 작업 완료 선택 오브젝트를 별도로 제공하지 않고 작업 항목 오브젝트에 대한 선택을 획득한 경우 해당 작업 항목을 완료하였음을 나타내는 사용자의 입력을 획득한 것으로 판단할 수 있다.
또한 사용자 단말기(4000)는 사용자가 금일 작업을 종료하였음을 선택할 수 있는 작업 종료 오브젝트를 제공할 수 있다.
작업 종료 오브젝트에 대한 선택을 획득한 경우 사용자 단말기(4000)는 사용자가 금일 작업을 종료하는 것으로 판단하여 작업 완료 내역을 스마트팜 서버 장치(3000)로 제공할 수 있다.
일 실시예에 따른 작업 완료 내역은 작업 항목 중 작업이 완료된 작업 항목을 포함할 수 있다. 예를 들어 잎 제거 작업 항목과 열매 제거 작업 항목 중 잎 제거 작업 항목만 완료된 경우 작업 완료 내역에는 입 제거 작업 항목이 완료 것을 나타내는 정보가 포함될 수 있다.
이러한 작업 완료 내역은 상술한 내용으로 한정되는 것은 아니며, 전체 작업 항목이 포함된 상태에서 각각의 작업 항목에 대한 완료 여부가 매칭된 데이터로 제공될 수 있다.
스마트팜 서버 장치(3000)는 사용자 단말기(4000)로부터 작업 완료 내역을 획득할 수 있다.
스마트팜 서버 장치(3000)는 생육 판단 결과 및 작업 완료 내역에 기초하여 생산량을 시뮬레이션할 수 있다.
일 실시예에 따르면 스마트팜 서버 장치(3000)는 생육 판단 결과에 따라 산출된 생산량을 작업 완료 내역을 고려하여 재산출할 수 있다.
예를 들어 스마트팜 서버 장치(3000)는 생육 판단 결과 생산량이 5 인 상태에서 금일 작업 완료 내역에 따라 잎 제거 작업이 완료된 경우 예상 생산량을 6으로 재산출할 수 있다.
스마트팜 서버 장치(3000)는 재산출한 예상 생산량을 사용자 단말기(4000)로 제공할 수 있다.
사용자 단말기(4000)는 스마트팜 서버 장치(3000)로부터 획득한 예상 생산량을 사용자에게 출력할 수 있다.
2.2 간략 제어 설정 획득 방법
이하에서는 사용자 단말기(4000)를 이용한 사용자의 간략 제어 설정에 대해서 설명하도록 한다.
일 실시예에 따르면 스마트팜 서버 장치(3000)는 사용자 단말기(4000)를 통하여 간략 제어 설정을 획득할 수 있으며, 사용자 단말기(4000)로부터 획득한 간략 제어 설정에 기초하여 환경 제어 시스템(2000)을 제어하기 위한 세부 제어 설정을 획득할 수 있다.
이를 위하여 스마트팜 서버 장치(3000)에는 환경 제어 시스템(2000)을 제어하기 위한 환경 제어 어플리케이션이 미리 설치될 수 있으며, 간략 제어 설정을 환경 제어 어플리케이션에서 지원하는 설정값으로 변환하기 위한 간략 제어 어플리케이션이 미리 설치되어 제공될 수 있다.
일 실시예에 따르면 사용자 단말기(4000)는 사용자로부터 간략 제어 설정을 획득할 수 있는 UI를 제공할 수 있다.
또한 사용자 단말기(4000)는 간략 제어 설정 UI에 기초하여 사용자가 단말기 입력부를 통하여 입력한 간략 제어 설정을 획득할 수 있다.
일 실시예에 따른 간략 제어 설정은 사용자가 목표로 하는 설정값일 수 있다.
예를 들어 간략 제어 설정은 사용자가 목표로 하는 대기 온도, 대기 습도, 토양 온도, 토양 습도, PH 및 목표 생산량 등을 포함할 수 있다.
사용자 단말기(4000)는 획득한 간략 제어 설정을 스마트팜 서버 장치(3000)로 제공할 수 있다.
2.3 세부 제어 설정 획득 방법
일 실시예에 따르면 스마트팜 서버 장치(3000)는 간략 제어 설정에 기초하여 세부 제어 설정을 획득할 수 있다.
일 실시예에 따른 세부 제어 설정은 환경 제어 시스템(2000)을 제어하기 위한 설정 또는 명령일 수 있다.
일 실시예에 따르면 스마트팜 서버 장치(3000)는 간략 제어 설정에 포함된 사용자가 목표로 하는 설정값을 획득할 수 있으며, 센서 시스템(1000) 및/또는 미리 저장된 정보로부터 획득한 현재 상태 정보에 기초하여 현재 상태와 사용자가 목표로 하는 설정값의 차이를 획득할 수 있다.
예를 들어 스마트팜 서버 장치(3000)는 사용자가 목표로 하는 대기 온도를 획득할 수 있으며, 센서 시스템(1000)으로부터 획득한 대기 정보에 기초하여 현재 대기 온도와 사용자가 목표로 하는 대기 온도의 차이를 획득할 수 있다.
스마트팜 서버 장치(3000)는 스마트팜의 현재 상태와 사용자가 목표로 하는 설정값의 차이에 기초하여 세부 제어 설정을 획득할 수 있다.
세부 제어 설정은 환경 제어 시스템(2000)에 포함된 환경 제어 모듈 중 어느 모듈을 제어 대상으로 할 지에 대해 식별 하기 위한 환경 제어 모듈 식별 정보 및 환경 제어 모듈에 제공할 설정 또는 명령을 포함할 수 있다.
예를 들어 스마트팜 서버 장치(3000)는 현재 대기 온도가 사용자가 목표로 하는 설정값보다 2도 낮은 경우 대기 온도를 사용자가 목표로 하는 설정값에 도달하기 위해 제어해야 할 환경 제어 모듈로 대기 온도 제어 모듈을 선택하여 대기 온도 제어 모듈에 대한 식별 정보를 획득할 수 있으며, 대기 온도를 2도 낮추기 위한 제어 명령을 획득할 수 있다.
보다 구체적인 예를 들어 스마트팜 서버 장치(3000)는 대기 온도를 2도 낮추기 위해 필요한 대기 온도 제어 모듈의 동작 시간, 동작 세기 및 동작의 개시 중 적어도 하나를 포함하는 제어 명령을 획득할 수 있다.
일 예로 스마트팜 서버 장치(3000)는 대기 온도를 2도 낮추기 위해 에어컨의 동작를 개시하는 제어 명령을 획득할 수 있다.
다른 예를 들어 스마트팜 서버 장치(3000)는 현재 예상 생산량이 사용자가 목표로 하는 설정값보다 낮은 경우 예상 생산량을 사용자가 목표로 하는 설정값에 도달하기 위해 제어해야 할 환경 제어 모듈에 대한 제어 명령을 획득할 수 있다.
2.4 세부 제어 설정에 기초한 환경 제어 시스템 동작
일 실시예에 따른 스마트팜 서버 장치(3000)는 획득한 세부 제어 명령을 환경 제어 시스템(2000)에 제공하여 환경 제어 시스템(2000)의 구동을 명령할 수 있다.
예를 들어 스마트팜 서버 장치(3000)는 제어 대상으로 대기 온도 제어 모듈로 세부 제어 명령을 제공할 수 있다. 또한 대기 온도 제어 모듈은 스마트팜 서버 장치(3000)로부터 획득한 세부 제어 명령에 기초하여 동작함으로써 대기 온도가 간략 제어 설정에 포함된 사용자가 목표하는 대기 온도에 도달하도록 동작할 수 있다. 또한 대기 온도 제어 모듈은 센서 시스템으로부터 획득한 대기 온도 정보에 기초하여 판단한 결과 현재 대기 온도가 사용자가 목표하는 대기 온도에 도달한 경우 동작을 정지하거나, 세부 제어 명령에 포함된 동작 시간이 경과한 경우 동작을 정지할 수 있다. 그 외에도 대기 온도 제어 모듈은 스마트팜 서버 장치(3000)로부터 정지 명령을 획득한 경우 동작을 정지하여 외부 환경에 대한 조절은 중지할 수 있다.
이상에서 설명된 간략 제어 설정 및 세부 제어 설정에 있어서, 스마트팜 서버 장치(3000)의 서버 제어부(3500)는 제1 제어부 및 제2 제어부를 포함할 수 있으며, 간략 제어 설정의 획득 및 간략 제어 설정에 기초하여 세부 제어 설정을 획득하는 동작은 제1 제어부에 의해 수행될 수 있고, 간략 제어 설정에 기초하여 환경 제어 시스템(2000)을 제어하는 동작은 제2 제어부에 의해 수행될 수 있다.
일 실시예에 따르면 제1 제어부 및 제2 제어부는 서로 물리적으로 분리된 독립적인 제어부일 수 있다.
일 실시예에 따르면 제1 제어부 및 제2 제어부 동일한 물리적인 제어부에서 동작하는 서로 다른 어플리케이션을 의미할 수 있다. 예를 들어 제1 제어부는 간략 제어 설정의 획득 및 간략 제어 설정에 기초하여 세부 제어 설정을 획득을 위한 제1 어플리케이션을 의미할 수 있으며, 제2 제어부는 간략 제어 설정에 기초하여 환경 제어 시스템(2000)을 제어하는 동작을 수행하기 위한 제2 어플리케이션을 의미할 수 있다.
또한 제1 어플리케이션의 서비스 프로바이더와 제2 어플리케이션의 서비스 프로바이더는 서로 상이할 수 있다.
따라서, 일 실시예에 따른 스마트팜 서버 장치(3000)는 세부 제어 설정을 요구하는 제2 어플리케이션이 설치되더라도, 간략 제어 설정으로 사용자가 제2 어플리케이션에서 요구되는 구체적인 설정을 간소화한 간략 제어 설정만을 사용자 단말기(4000)로부터 획득하여 제2 어플리케이션에서 요구되는 세부 제어 설정으로 변환해 주는 제1 어플리케이션이 제공될 수 있다.
이러한 제1 어플리케이션은 제2 어플리케이션에 add-on, plugin 등의 형태로 제공될 수 있다.
사용자가 환경 제어 시스템(2000)의 제어를 위한 다양한 설정을 직접 설정하게 되면 이로 인한 인력 낭비와 기술적 접근성의 곤란함으로 인하여 스마트팜에 대한 사용자의 접근성이 현저히 떨어지는 문제가 발생할 수 있다.
따라서, 사용자로부터는 환경 제어 시스템(2000)의 다양한 설정을 간소화한 간략 제어 설정을 획득하여 이에 기초하여 스마트팜 서버 장치(3000)가 환경 제어 시스템(2000)을 제어함으로써 사용자 입장에서는 간단한 설정 입력을 통하여 스마트팜을 운영할 수 있는 효과가 발생할 수 있다.
상기에서는 본 발명에 따른 실시예를 기준으로 본 발명의 구성과 특징을 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상과 범위 내에서 다양하게 변경 또는 변형할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게 명백한 것이며, 따라서 이와 같은 변경 또는 변형은 첨부된 특허청구범위에 속함을 밝혀둔다.

Claims (15)

  1. 작물 재배를 위해 제공되는 공간의 환경을 조절하여 재배되는 작물의 생장을 제어하는 스마트팜 시스템으로,
    외부 환경 및 작물 중 적어도 하나에 대한 환경 정보를 획득하여 외부로 제공하는 센서 시스템;
    상기 외부 환경 및 상기 작물 중 적어도 하나를 포함하는 환경 인자에 대한 조절을 위한 환경 제어 시스템; 및
    상기 센서 시스템으로부터 상기 환경 정보를 획득하여 사용자 단말기에 제공하고, 상기 사용자 단말기로부터 간략 제어 설정을 획득하여 상기 환경 제어 시스템을 제어하는 스마트팜 서버 장치;를 포함하되,
    상기 스마트팜 서버 장치는 상기 환경 정보를 사용자 단말기로 제공하고, 상기 사용자 단말기로부터 상기 환경 인자에 대한 간략 제어 설정을 획득하는 1차 제어부; 및
    상기 1차 제어부로부터 획득한 상기 간략 제어 설정에 기초하여 상기 환경 제어 시스템에 세부 제어 명령을 전송하는 2차 제어부;를 포함하는
    스마트팜 시스템.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 간략 제어 설정은 사용자가 목표로하는 설정값을 포함하고,
    상기 2차 제어부는 상기 설정값과 상기 센서 시스템으로부터 획득한 현재 환경 상태를 비교하여 상기 설정값과 상기 현재 환경 상태의 차이를 획득하고, 상기 차이값에 기초하여 상기 세부 제어 명령을 획득하는
    스마트팜 시스템.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 간략 제어 설정은 사용자가 목표로 하는 대기 온도, 대기 습도, 토양 온도, 토양 습도, PH 및 목표 생산량 중 적어도 하나를 포함하는
    스마트팜 시스템.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 2차 제어부는 상기 간략 제어 설정이 상기 목표 생산량을 포함하는 경우, 상기 목표 생산량에 도달하는데 필요한 상기 대기 온도, 상기 대기 습도, 상기 토양 온도, 상기 토양 습도에 대한 설정값을 획득하고, 상기 설정값과 상기 현재 환경 상태의 차이값에 기초하여 상기 세부 제어 명령을 획득하는
    스마트팜 시스템.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 사용자 단말기로 사용자에게 부여된 일일 작업을 전송하되,
    상기 일일 작업은 미리 설정된 생산량에 도달하기 위하여 사용자가 수행해야할 작업에 대한 정보를 포함하는
    스마트팜 시스템.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 일일 작업은 작업 항목을 포함하고,
    상기 사용자 단말기는 상기 작업 항목이 복수인 경우 복수의 상기 작업 항목 각각을 별도의 오브젝트에 구별되어 출력되는
    스마트팜 시스템.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 스마트팜 서버 장치는 상기 사용자 단말기로부터 상기 작업 항목에 대한 완료 여부를 포함하는 작업 완료 정보를 획득하고,
    상기 작업 완료 정보를 고려하여 미리 저장된 예상 생산량을 갱신하는
    스마트팜 시스템.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 스마트팜 서버 장치는 상기 센서 시스템으로부터 획득한 작물 정보에 기초하여 작물에 대한 생육 상태 정보를 획득하는
    스마트팜 시스템.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 작물 정보는 생장, 개화부위 아래의 경경, 상부 줄기의 색깔, 상부 엽형태, 잎의 형태, 잎의 길이, 뿌리 형태, 트러스의 두께, 착과부하(수)/m2, 트러스의 경향, 꽃의 색, 꽃의 모양, 잎의 색, 개화부의 거리 중 적어도 하나를 포함하는
    스마트팜 시스템.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 스마트팜 서버 장치는 상기 작물 정보에 포함된 항목 각각을 미리 정해진 기준과 비교하여 점수를 부여하고, 상기 항목 각각에 부여된 점수에 기초하여 상기 생육 상태 정보를 획득하는
    스마트팜 시스템.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 스마트팜 서버 장치는 작물 센서부로부터 작물에 대한 이미지를 획득하고, 상기 이미지에 포함된 마커에 기초하여 상기 작물의 식별 정보를 획득하되,
    상기 이미지에 포함된 작물의 부위에 대한 정보에 기초하여 상기 이미지를 세분화하고, 상기 이미지에 포함된 마커의 크기를 고려하여 상기 이미지에 포함된 작물의 세부 부위에 대한 작물 정보-이때, 상기 작물 정보는 생장, 개화부위 아래의 경경, 상부 줄기의 색깔, 상부 엽형태, 잎의 형태, 잎의 길이, 뿌리 형태, 트러스의 두께, 착과부하(수)/m2, 트러스의 경향, 꽃의 색, 꽃의 모양, 잎의 색, 개화부의 거리 중 적어도 하나를 포함함-를 획득하는
    스마트팜 시스템.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 마커는 1차원 바코드 및 2 차원 바코드 중 적어도 하나를 포함하고,
    상기 마커는 상기 작물의 식별 정보 및 상기 작물의 부위 정보 중 적어도 하나를 포함하는
    스마트팜 시스템.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 스마트팜 서버 장치는 상기 이미지에 복수의 마커가 포함된 경우 상기 복수의 마커 각각의 위치에 기초하여 상기 이미지를 분할하여 분할된 이미지로부터 상기 작물 정보를 획득하는
    스마트팜 시스템.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 스마트팜 서버 장치는 상기 분할된 이미지에 포함된 상기 마커로부터 상기 작물의 부위 정보를 획득하고, 상기 작물의 부위 정보에 대응하는 상기 작물 정보를 획득하는
    스마트팜 시스템.
  15. 제11 항에 있어서,
    상기 스마트팜 서버 장치는 상기 작물 정보에 기초하여 상기 작물의 생육 상태를 획득하는
    스마트팜 시스템.
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KR20210155667A (ko) * 2020-06-16 2021-12-23 (주)호현에프앤씨 토마토의 최적 생육 환경 학습 시스템 및 방법

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