KR20200017054A - 스마트 팜 데이터 통합 수집/분석 및 모니터링/제어/예측 시스템과 그 방법 - Google Patents
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Abstract
스마트 팜 데이터 통합 수집/분석 및 자동 제어/예측 시스템과 그 방법이 개시된다. 스마트 팜(smart farm)의 생육 환경을 감지하는 적어도 하나 이상의 스마트 팜 센서; 상기 적어도 하나 이상의 스마트 팜 센서에서 감지되는 생육 환경에 상응하는 생육 환경 감지 정보를 실시간 수집하는 스마트 팜 데이터 수집기; 상기 스마트 팜의 생육 환경을 제어하는 스마트 팜 제어기; 상기 스마트 팜 데이터 수집기에서 실시간 수집된 생육 환경 감지 정보를 실시간 저장하고 디스플레이하며, 상기 스마트 팜의 생육 환경을 제어하기 위한 생육 환경 제어 정보를 상기 스마트 팜 제어기로 제공하며, 상기 생육 환경 감지 정보를 실시간 송신하는 스마트 팜 게이트웨이 서버(smart farm gateway server); 상기 스마트 팜 게이트웨이 서버로부터 생육 환경 감지 정보를 실시간 수신하고, 수신된 생육 환경 감지 정보에 따라 상기 생육 환경 제어 정보를 실시간 생성하여 상기 스마트 팜 게이트웨이 서버로 실시간 송신하는 스마트 팜 제어 서버; 상기 스마트 팜 제어 서버에서 수신된 생육 환경 감지 정보 및 상기 스마트 팜 제어 서버에서 생성된 생육 환경 제어 정보를 이용하여 해당 스마트 팜의 생육 환경을 분석하여 생육 환경 분석 정보를 생성하는 스마트 팜 분석 서버를 구성한다.
Description
본 발명은 스마트 팜(smart farm)에 관한 것으로서, 구체적으로는 농가에서 사용하고 있는 다양한 제조사의 기기 장치들로부터 발생되는 스마트 팜 데이터를 통합적으로 수집/분석하고 관련 기기 장치의 모니터링/제어/이상 유무의 알람(Alarm) 및 해당 작물(동물)의 생육/생장 정보 등을 예측하는 시스템과 그 방법에 관한 것이다.
스마트 팜(smart farm)은 시설원예 농가나 축사 등에서 생육 정보, 환경 정보 등을 실시간으로 수집하여 활용하고 있다.
농가의 재배 작물에 따라 다양한 생육 정보와 환경 정보가 각각 다르게 요구되고 있으며, 축사의 사육 동물에 따라서도 다양하고 서로 다른 생육 정보와 환경 정보가 요구되고 있다.
대형 스마트 팜이 점점 증가함에 따라 스마트 팜 운용의 자동화율이 점점 증가하고 있다. 스마트 팜의 생육 환경을 실시간 감지하여 생육 환경을 제어하는 생육 수단이 점점 지능화되어 가고 있다.
보다 많은 정보들을 취합하여 최적의 생육 환경을 제공할 필요가 있으며, 최적의 생육 환경과 수익을 제공하는 농작물 및 축사에 대한 정보를 제공할 필요가 있다.
본 발명의 목적은 스마트 팜 데이터 통합 수집/분석 및 모니터링/제어/예측 시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 농가에서 사용하고 있는 다양한 제조사의 기기 장치들로부터 발생되는 스마트 팜 데이터를 통합적으로 수집/분석하고 관련 기기 장치의 모니터링/제어/이상유무의 알람(Alarm) 및 해당 작물(동물)의 생육/생장 예측 시스템을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 농가에서 사용하고 있는 다양한 제조사의 기기 장치들로부터 발생되는 스마트 팜 데이터를 통합적으로 수집/분석하고 관련 기기 장치의 모니터링/제어/이상유무의 알람(Alarm) 및 해당 작물/동물의 생육/생장 예측 방법을 제공하는데 있다.
상술한 본 발명의 목적에 따른 스마트 팜 데이터 통합 수집/분석 및 모니터링/제어/예측 시스템은, 스마트 팜(smart farm)의 생육 환경을 감지하는 적어도 하나 이상의 스마트 팜 센서; 상기 적어도 하나 이상의 스마트 팜 센서에서 감지되는 생육 환경에 상응하는 생육 환경 감지 정보를 실시간 수집하는 스마트 팜 데이터 수집기; 상기 스마트 팜의 생육 환경을 제어하는 스마트 팜 제어기; 상기 스마트 팜 데이터 수집기에서 실시간 수집된 생육 환경 감지 정보를 실시간 저장하고 디스플레이하며, 상기 스마트 팜의 생육 환경을 제어하기 위한 생육 환경 제어 정보를 상기 스마트 팜 제어기로 제공하며, 상기 생육 환경 감지 정보를 실시간 송신하는 스마트 팜 게이트웨이 서버(smart farm gateway server); 상기 스마트 팜 게이트웨이 서버로부터 생육 환경 감지 정보를 실시간 수신하고, 수신된 생육 환경 감지 정보에 따라 상기 생육 환경 제어 정보를 실시간 생성하여 상기 스마트 팜 게이트웨이 서버로 실시간 송신하는 스마트 팜 제어 서버; 상기 스마트 팜 제어 서버에서 수신된 생육 환경 감지 정보 및 상기 스마트 팜 제어 서버에서 생성된 생육 환경 제어 정보를 이용하여 해당 스마트 팜의 생육 환경을 분석하여 생육 환경 분석 정보를 생성하는 스마트 팜 분석 서버를 포함하도록 구성될 수 있다.
여기서, 상기 스마트 팜 제어 서버에서 수신된 생육 환경 감지 정보, 상기 스마트 팜 제어 서버에서 생성된 생육 환경 제어 정보 및 상기 스마트 팜 분석 서버에서 생성된 생육 환경 분석 정보를 저장하는 생육 환경 데이터베이스 서버를 더 포함하도록 구성될 수 있다.
상술한 본 발명의 다른 목적에 따른 스마트 팜 데이터 통합 수집/분석 및 모니터링/제어/예측 방법은, 적어도 하나 이상의 스마트 팜(smart farm) 센서가 스마트 팜의 생육 환경을 감지하는 단계; 스마트 팜 데이터 수집기가 상기 적어도 하나 이상의 스마트 팜 센서에서 감지되는 생육 환경에 상응하는 생육 환경 감지 정보를 실시간 수집하는 단계; 스마트 팜 게이트웨이 서버(smart farm gateway server)이 상기 스마트 팜 데이터 수집기에서 실시간 수집된 생육 환경 감지 정보를 실시간 저장하고 디스플레이하며 스마트 팜 제어 서버로 실시간 송신하는 단계; 상기 스마트 팜 제어 서버가 상기 생육 환경 감지 정보를 실시간 수신하고, 실시간 수신된 생육 환경 감지 정보에 따라 상기 생육 환경 제어 정보를 실시간 생성하여 상기 스마트 팜 게이트웨이 서버로 실시간 송신하는 단계; 상기 스마트 팜 게이트웨이 서버가 상기 생육 환경 제어 정보를 실시간 수신하여 상기 스마트 팜 데이터 수집기를 통해 상기 스마트 팜 제어기로 제공하는 단계; 상기 스마트 팜 제어기가 상기 생육 환경 제어 정보에 따라 상기 스마트 팜의 생육 환경을 제어하는 단계; 스마트 팜 분석 서버가 상기 스마트 팜 제어 서버에서 수신된 생육 환경 감지 정보 및 상기 스마트 팜 제어 서버에서 생성된 생육 환경 제어 정보를 이용하여 해당 스마트 팜의 생육 환경을 분석하여 생육 환경 분석 정보를 생성하는 단계를 포함하도록 구성될 수 있다.
여기서, 생육 환경 데이터베이스 서버가 상기 스마트 팜 제어 서버에서 수신된 생육 환경 감지 정보, 상기 스마트 팜 제어 서버에서 생성된 생육 환경 제어 정보 및 상기 스마트 팜 분석 서버에서 생성된 생육 환경 분석 정보를 저장하는 단계를 더 포함하도록 구성될 수 있다.
상술한 스마트 팜 데이터 통합 수집/분석 및 모니터링/제어/예측 시스템과 그 방법에 의하면, 스마트 팜 데이터를 수집하여 최적의 스마트 팜 제어를 수행이 가능하며, 해당 기기장치의 제어 명령 결과를 받아볼 수 있도록 구성됨으로써, 원격에서 다수의 스마트 팜에 대한 대량의 생육을 가능하게 하는 효과가 있다.
또한, 24시간 내내 동작하여야 하는 스마트 팜 기기장치의 특성상 해당 기기장치의 이상유무, 정전, 오작동 등에 대한 감지와 사전 알람(경보)을 통해 농작물 및 동물의 큰 피해를 막을 수 있다.
특히, 스마트 팜의 운영에 대한 환경 및 경영 정보를 이용하여 농장 경영 컨설팅도 수행하도록 구성됨으로써 스마트 팜 농가 최적의 수익을 보장할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 팜 데이터 통합 수집/분석 및 모니터링/제어/예측 시스템의 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 팜 데이터 수집기의 실물 보드이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 DAQ 보드의 블록 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 DAQ 보드(스마트 팜 데이터 통합 수집/분석 및 모니터링/제어/예측)의 실물 보드이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 팜 데이터 통합 수집/분석 및 모니터링/제어/예측 방법의 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 팜 데이터 수집기의 실물 보드이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 DAQ 보드의 블록 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 DAQ 보드(스마트 팜 데이터 통합 수집/분석 및 모니터링/제어/예측)의 실물 보드이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 팜 데이터 통합 수집/분석 및 모니터링/제어/예측 방법의 흐름도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
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. 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.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 팜 데이터 통합 수집/분석 및 모니터링/제어/예측 시스템의 블록 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 팜 데이터 통합 수집/분석 및 모니터링/제어/예측 시스템(100)은 스마트 팜 센서(101), 스마트 팜 데이터 수집기(102), 스마트 팜 제어기(103), 스마트 팜 게이트웨이 서버(104), 스마트 팜 제어 서버(105), 스마트 팜 분석 서버(106), 생육 환경 데이터베이스 서버(107), 생장 정보 데이터베이스 서버(108), 경영 정보 데이터베이스 서버(109), 생육/생장 환경 추천 서버(110), 사용자 단말(111)을 포함하도록 구성될 수 있다.
스마트 팜 데이터 통합 수집/분석 및 모니터링/제어/예측 시스템(100)은 원격에서 다수의 스마트 팜들에 대한 생육 환경을 감지하고 생육 환경을 조성하도록 구성될 수 있다.
스마트 팜 데이터 통합 수집/분석 및 모니터링/제어/예측 시스템(100)은 사용자의 직접적인 관리없이도 자동화된 생장/생육이 가능하도록 구성되며, 스마트 팜의 경영 정보나 기존의 생육 환경 및 생장 정보를 이용하여 최적의 생육/생장 환경을 구성할 수 있도록 지원한다.
스마트 팜 데이터 통합 수집/분석 및 모니터링/제어/예측 시스템(100)은 전국적인 스마트 팜들의 생육 환경을 수집하여 최적의 생육 농작물에 대한 정보를 확보하고, 각 농작물마다 전국적인 수요와 공급을 고려하여 각 스마트 팜별로 최적의 생육/생장 환경을 구성할 수 있도록 하여 수익을 보장할 수 있도록 구성될 수 있다.
이하, 세부적인 구성에 대하여 설명한다.
스마트 팜 센서(101)는 스마트 팜(smart farm)의 생육 환경을 감지하도록 구성될 수 있다. 스마트 팜 센서(101)는 적어도 하나 이상 구비될 수 있다.
스마트 팜 센서(101)로서 온실 상부 온도 센서 노드, 온실 지면 온도 센서 노드, 습도 센서, 이산화탄소 측정 센서, 산소 측정 센서, 암모니아 측정 센서, 수분 증발량 측정 센서, 감시 카메라 센서, 외부 풍향 센서, 외부 풍속 센서, 외부 온도 센서, 외부 강우 센서, 외부 일사량 센서 등이 있을 수 있다.
스마트 팜 센서(101)는 스마트 팜의 생육 환경을 다각적으로 실시간 감지하고 감지된 생육 환경 감지 정보를 스마트 팜 데이터 수집기(102)로 송신하도록 구성될 수 있다.
기존에는 온도 센서나 습도 센서들이 사용 기간이 길어짐에 따라 각종 오염에 의해 센싱 오류가 심각해지는데, 본 발명에서는 오염 방지와 정확한 온습도의 측정을 위해 백엽상(shelter)을 이용하도록 구성될 수 있다. 백엽상에 건구 온도계 및 습구 온도계를 구비하여 온도를 측정하도록 구성되며, 백엽상 외부에 외부 온도계를 추가 설치하여 온도 측정값을 보정하도록 구성될 수 있다.
구체적으로 설명하면, 주간에는 햇빛이 많아지므로 복사열에 의해 온도 편차가 많이 발생하여 보정이 어렵지만, 일출전 새벽에는 햇빛이 거의 없으므로 백엽상 내부의 건구 온도계의 온도와 백엽상 외부 아래쪽에 설치한 외부 온도계의 오차를 이용하여 센서값이 보정될 수 있도록 구성될 수 있다.
스마트 팜 데이터 수집기(102)는 적어도 하나 이상의 스마트 팜 센서(101)에서 감지되는 생육 환경에 상응하는 생육 환경 감지 정보를 실시간 수집하도록 구성될 수 있다.
스마트 팜 제어기(103)는 스마트 팜의 생육 환경을 제어하도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 스마트 팜 제어기(103)는 재배 작물에 자동으로 물을 공급하거나 온도/습도 등을 자동 제어하고, 일조량과 일조 시간을 제어하도록 구성될 수 있다.
스마트 팜 게이트웨이 서버(104)는 스마트 팜 데이터 수집기(103)에서 실시간 수집된 생육 환경 감지 정보를 실시간 저장하고 디스플레이하도록 구성될 수 있다. 즉, 스마트 팜에서는 스마트 팜 게이트웨이 서버(104)의 PC 화면을 통해 각종 데이터를 볼 수 있도록 구성될 수 있다.
사용자는 스마트 팜에 상주하거나 스마트 팜의 농작물을 상시 관리하지 않아도 되며 스마트 팜 게이트웨이 서버(104)을 통해 스마트 팜의 생육 환경과 제어 이력을 조회하여 확인할 수 있다.
스마트 팜 게이트웨이 서버(104)는 스마트 팜의 생육 환경을 제어하기 위한 생육 환경 제어 정보를 스마트 팜 제어기(103)로 제공하며, 생육 환경 감지 정보를 실시간 송신하도록 구성될 수 있다.
스마트 팜 제어 서버(105)는 원격지에서 다수의 스마트 팜 데이터 수집기(102)와 연결되어 스마트 팜 데이터 수집기(102)로부터 다양한 정보를 수집하고 스마트 팜 데이터 수집기(102)를 통해 스마트 팜을 원격 제어할 수 있다.
스마트 팜 제어 서버(105)는 스마트 팜 데이터 수집기(102)로부터 생육 환경 감지 정보를 실시간 수신하고 수신된 생육 환경 감지 정보에 따라 생육 환경 제어 정보를 실시간 생성하도록 구성될 수 있다.
스마트 팜 제어 서버(105)는 재배 농작물의 종류에 따라 필요한 생육 환경 제어 정보를 생성할 수 있다. 예를 들어, 감지 온도가 생육에 필요한 온도보다 너무 높고 감지 습도가 생육에 필요한 습도보다 낮으면 온도를 낮추고 습도를 높이도록 제어하는 생육 환경 제어 정보를 생성할 수 있다.
스마트 팜 제어 서버(105)는 생육 환경 제어 정보를 스마트 팜 게이트웨이 서버(104)로 실시간 송신하도록 구성될 수 있다. 스마트 팜 게이트웨이 서버(104)는 생육 환경 제어 정보를 수신하고 이를 이용하여 스마트 팜 제어기(103)를 제어하여 생육 환경을 실시간 조성하고 유지하도록 구성될 수 있다.
스마트 팜 분석 서버(106)는 스마트 팜 제어 서버(105)에서 수신된 생육 환경 감지 정보 및 스마트 팜 제어 서버(105)에서 생성된 생육 환경 제어 정보를 이용하여 해당 스마트 팜의 생육 환경을 분석하도록 구성될 수 있다.
스마트 팜 분석 서버(106)는 생육 환경 감지 정보 및 생육 환경 제어 정보 외에도 스마트 팜 게이트웨이 서버(104) 또는 사용자 단말(111)을 통해 사용자가 입력한 생장 정보를 수신하여 생육 환경을 분석하도록 구성될 수 있다. 즉, 농작물이 실제로 제대로 잘 생장하는지에 대한 정보를 사용자로부터 구체적으로 입력받아 생육 환경 감지 정보, 생육 환경 제어 정보, 생장 정보를 다각적으로 분석하여 생육 환경 분석 정보를 생성하도록 구성될 수 있다.
이러한 생육 환경 분석 정보는 해당 스마트 팜이 현재 재배 중인 농작물의 재배에 적합한 기후적/생태적 환경을 갖고 있는지를 알려주는 정보가 될 수 있다.
스마트 팜 분석 서버(106)는 생육 환경 분석 정보를 생육 환경 데이터베이스 서버(107)에 저장하도록 구성될 수 있다.
생육 환경 데이터베이스 서버(107)는 스마트 팜 제어 서버(105)로부터 생육 환경 감지 정보 및 생육 환경 제어 정보를 수신하여 저장하고, 스마트 팜 분석 서버(106)로부터 생육 환경 분석 정보를 수신하여 저장하도록 구성될 수 있다.
특히, 생육 환경 데이터베이스 서버(107)는 각종 생육 환경 감지 정보의 기간별/시간대별 변화치를 저장하도록 구성될 수 있다. 이러한 생육 환경 감지 정보는 기간별/시간대별로 그리고 스마트 팜의 위도/경도 정보와 연관되어 빅데이터로 저장되도록 구성될 수 있다.
이러한 빅데이터는 특정 생육 환경 감지 정보의 변화 상태가 어떠한 원인에 의해 변화되는지를 분석해내는 자료가 될 수 있다. 예를 들어, 생육 환경 감지 정보 중 온도가 갑자기 상승하는 경우 온도가 상승하는 것이 어떠한 원인에 기인하는지를 기 축적된 빅데이터를 통해 분석해 낼 수 있다.
스마트 팜 분석 서버(106)는 온도 상승이 발생한 경우, 생육 환경 데이터베이스 서버(107)에 축적된 빅데이터와 현재 온도 상승 시점의 각종 생육 환경 감지 정보를 대비하여 현재의 온도 상승이 어떠한 원인에 기인하는지를 신속하게 분석해 내도록 구성될 수 있다.
특정 시점의 온도의 상승이 외부의 햇빛 세기가 강해져 복사열에 의해 온도가 상승하는지 아니면 난방 시스템의 난방열에 의해 온도가 상승하는 것인지를 실시간으로 분석하도록 구성될 수 있다. 특정 스마트 팜에 대해 장기간 축적된 빅데이터에 근거하여 현재 상황의 온도 상승의 원인을 즉시 밝혀낼 수 있다. 아울러 현시점의 온도 상승이 얼마나 지속되고 얼마나 온도가 상승할 지도 빅데이터에 근거하여 미리 예측하도록 구성될 수 있다.
이러한 햇빛 세기의 변화는 해당 스마트 팜의 위도/경도를 기준으로 일장의 변화를 날짜별로 산출하여 햇빛 세기의 변화를 미리 수치화할 수 있으며, 이를 이용하여 일출 시 햇빛 세기를 누적 분석할 수 있다. 또한 이러한 일출 시 햇빛 세기의 변화가 스마트 팜의 내부 환경에 어떠한 영향을 미치는지 역시 기존에 축적된 빅데이터를 통해 예측하고 이에 대한 대응 방안도 미리 설정할 수 있도록 구성될 수 있다.
예를 들면, 현재의 온도 상승이 1시간쯤 후에도 계속 지속될지 아니면 그 이후에는 하강할지를 미리 알 수 있으며, 이러한 분석 및 예측은 실시간으로 수집되는 각종 생육 환경 감지 정보의 변화치를 토대로 실시간으로 지속적인 분석을 수행하도록 구성될 수 있다. 이에, 이에 따른 대응 방안도 도출이 될 수 있으며 지금 환기를 해야할 지 아니면 난방이나 냉방을 해야할 지의 대응 방안이 도출될 수 있다.
각 스마트 팜의 개별적인 환경은 세심하게 분석하고 예측할 수 있는 점에서 매우 고무적이며, 정확하고 신속한 대응이 가능하다는 장점이 있다.
생장 정보 데이터베이스 서버(108)는 스마트 팜 게이트웨이 서버(104) 또는 사용자 단말(111)로부터 생장 정보를 수신하여 저장하도록 구성될 수 있다. 생장 정보는 농작물의 생장 상태에 대한 자세한 정보로 구성되며, 실제 기준치보다 잘 생장하였는지 아닌지 등에 대한 사용자의 판단 정보 또는 전문가의 판단 정보가 저장될 수 있다.
경영 정보 데이터베이스 서버(109)는 스마트 팜 게이트웨이 서버(104) 또는 사용자 단말(111)로부터 경영 정보를 수신하여 저장하도록 구성될 수 있다. 경영 정보는 스마트 팜의 수입/지출, 매출, 수익 등의 다양한 관점에서 경영상 수지가 맞는지 여부에 대한 정보를 포함하도록 구성될 수 있다.
재배 농작물의 생장 정보로 볼 때 생장 상태는 매우 우수할 수 있으나, 실제 매출과 수익의 관점에서 볼 때에는 경영상 수지가 맞지 않아 적자가 날 수도 있기 때문이다. 비료 등의 가격의 영향을 받을 수도 있으며, 재배 농작물의 공급이 넘쳐나 판매가가 하락하여 수익을 내지 못할 수도 있다.
이러한 경영 정보는 해당 환경에서의 농작물의 생장과 함께 농작물의 재배를 개시할 때 농작물을 선택하는 무시할 수 없는 요인이 된다.
생육/생장 환경 추천 서버(110)는 생육 환경 데이터베이스 서버(107)에 저장된 생육 환경 정보, 생장 정보 데이터베이스 서버(108)에 저장된 생장 정보, 경영 정보 데이터베이스 서버(109)에 저장된 경영 정보 등을 독출하여 분석하고, 각 스마트 팜에 적합한 환경을 추천하는 생육/생장 환경 추천 정보를 생성하도록 구성될 수 있다. 이 외에도 경영 분석 정보 및 생육 예상 분포 정보를 부가적으로 생성하도록 구성될 수 있다.
생육/생장 환경 추천 정보는 스마트 팜의 생육 환경마다 가장 적합한 농작물을 각 스마트 팜에서 수집하여 분석한 생육 환경 분석 정보를 이용하여 생성될 수 있다. 각 스마트 팜의 기후 조건이나 환경 조건에 최적인 농작물을 도출하도록 구성될 수 있다.
또한, 각 스마트 팜에서 재배한 농작물의 재배를 위한 지출과 판매로 인한 수익 등의 경영 정보를 분석하여 어느 정도의 수익을 올릴 수 있는지를 예상하는 경영 분석 정보를 제공하도록 구성될 수 있다.
경영 분석 정보는 해당 농산물의 수요/공급에 큰 영향을 받으므로, 생육/생장 환경 추천 서버(110)는 각 사용자 단말(111)로부터 재배 예정 농작물에 대한 정보를 별도로 수집하도록 구성될 수 있다. 재배 예정 농작물 정보를 각 스마트 팜으로부터 수집하여 각 스마트 팜의 농지 면적이나 수확 능력 등을 고려하여 전국적으로 각 농작물의 공급 예상량을 예측하도록 구성될 수 있다. 그리고 각 농작물마다 전국을 기준으로 생육 예상 분포 정보를 생성하도록 구성될 수 있다.
생육/생장 환경 추천 서버(110)는 과거의 농작물별 수요 정보를 기반으로 농작물별 공급 예상량을 대응시켜 농작물의 가격 예상 정보를 생성하고 이를 통해 각 스마트 팜에서 얻을 수 있는 수익을 도출하여 경영 분석 정보를 생성할 수 있다.
생육/생장 환경 추천 서버(110)는 이를 통해 각 스마트 팜들이 재배하고자 하는 농작물들을 수요/공급에 맞춰 분산시키고 최적의 수익을 거둘 수 있도록 하는 생육/생장 환경 추천 정보를 최종적으로 생성하도록 구성될 수 있다.
이에 따라, 각 스마트 팜이 재배하고자 하는 농작물을 변경 입력하면서, 재배 농작물의 공급과 분포를 전국적으로 조절할 수 있다.
사용자 단말(111)은 인터넷을 통해 스마트 팜 분석 서버(106), 생육 환경 데이터베이스 서버(107), 생장 정보 데이터베이스 서버(108), 경영 정보 데이터베이스 서버(109), 생육/생장 환경 추천 서버(110)에 접속하여 앞서 언급한 정보를 수신하여 표시하거나 앞서 언급한 정보들을 입력하여 제공할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 팜 데이터 수집기의 실물 보드이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 팜 데이터 수집기(102)는 DC 전력 회로(102a), 아날로그 16 채널 입력 회로(102b), 센서 타입 선택 스위치 회로(sensor type selection switch circuit)(102c), 노이즈 필터링 회로(noise filtering circuit)(102d), 디지털 32채널 입출력 회로(102d), 외부 디바이스 연결 회로(102f), 커스텀 커넥터(custom connector)(102g)로 구성될 수 있다.
여기서, DC 전력 회로(102a)는 DC 5 [V] 또는 DC 12 [V]의 전력을 보드에 공급하도록 구성될 수 있다.
아날로그 16 채널 입력 회로(102b)는 아날로스 신호를 16개의 채널을 통해 입력받도록 구성될 수 있다. 스마트 팜 센서(101)를 16개까지 연결하여 센싱 데이터 즉, 생육 환경 감지 정보를 입력받도록 구성될 수 있다.
센서 타입 선택 스위치 회로(102c)는 아날로그 16 채널 입력 회로(102b)로부터 입력받은 센싱 데이터를 채널별로 선택하도록 구성될 수 있다.
노이즈 필터링 회로(102d)는 센서 타입 선택 스위치 회로(102c)에서 선택된 채널의 센싱 데이터의 노이즈 필터링을 수행하도록 구성될 수 있다.
디지털 32채널 입출력 회로(102d)는 노이즈 필터링이 수행된 센싱 데이터를 디지털 데이터로 변환하여 출력하도록 구성될 수 있다.
외부 디바이스 연결 회로(102f)와 커스텀 커넥터(102g)는 외부 디바이스와 정합하여 연결하기 회로로서, 스마트 팜 제어기(103), 스마트 팜 게이트웨이 서버(104)와 연결하기 위한 구성이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 DAQ 보드의 블록 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 DAQ 보드의 블록 구성도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 DAQ 보드의 실물 보드이다.
DAQ 보드(200)는 스마트 팜 게이트웨이 서버(104)의 메인 보드(main board)가 될 수 있으며, 궁극적으로는 데이터의 통합 수집/분석/제어가 모두 가능하다.
도 3을 참조하면, DAQ 보드(data acquisition board)(200)는 전력 변환 회로(201), 아날로그 입력 16 채널(201), 디지털 입력/출력 32 채널(203), 메인 컨트롤러(main controller)(204), 통신 채널(205)로 구성될 수 있다. 이하, 세부적인 구성에 대하여 설명한다.
전력 변환 회로(201)는 SMPS(switching mode power supply)(300)로부터 공급받는 DC 12 [V]의 전력을 공급받아 DC 5 [V]로 변환하여 이용하도록 구성될 수 있다. 태양광 전력 DC 12 [V]나 배터리 전력 DC 12 [V]도 공급받을 수 있도록 구성될 수 있다. 이러한 경우 상용 전원 220 [V]가 없는 노지에서도 사용이 가능하도록 구성될 수 있다.
아날로그 입력 16 채널(201)은 0-5 [V], 4-20 [mA]의 전력/전류 범위에서 동작하도록 구성될 수 있다.
아날로그 입력 16 채널(201)은 각종 스마트 팜 센서(101)나 스마트 팜 데이터 수집기(102)에 연결되어 센싱 데이터를 입력받도록 구성될 수 있다. 16 개의 스마트 팜 센서(101)에 연결하여 확장성을 높일 수 있도록 구성될 수 있다.
디지털 입력/출력 32 채널(203)은 버튼/램프/스위치(101a)와 같은 인터페이스 장치에 연결될 수 있도록 구성될 수 있다. 최대 32개의 인터페이스 장치에 연결하여 확장하도록 구성될 수 있다.
메인 컨트롤러(204)는 스마트 팜 센서(101)의 생육 환경 감지 정보와 스마트 팜 제어기(103)의 생육 환경 제어 정보를 처리하도록 입출력 제어를 하도록 구성될 수 있다.
통신 채널(205)은 ISP, RS232, RS485, SPI, LAN 등의 다양한 방식의 통신이 가능하도록 구성되며, 스마트 팜 제어 서버(105), 스마트 팜 제어기(103)와 연결하여 통신하도록 구성될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 팜 데이터 통합 수집/분석 및 자동 제어/예측 방법의 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 적어도 하나 이상의 스마트 팜(smart farm) 센서(101)가 스마트 팜의 생육 환경을 감지한다(S101).
다음으로, 스마트 팜 데이터 수집기(102)가 적어도 하나 이상의 스마트 팜 센서(101)에서 감지되는 생육 환경에 상응하는 생육 환경 감지 정보를 실시간 수집한다(S102).
다음으로, 스마트 팜 게이트웨이 서버(smart farm gateway server)(104)가 스마트 팜 데이터 수집기(102)에서 실시간 수집된 생육 환경 감지 정보를 실시간 저장하고 디스플레이하며 스마트 팜 제어 서버(105)로 실시간 송신한다(S103).
다음으로, 스마트 팜 제어 서버(105)가 생육 환경 감지 정보를 실시간 수신하고, 실시간 수신된 생육 환경 감지 정보에 따라 생육 환경 제어 정보를 실시간 생성하여 스마트 팜 게이트웨이 서버(104)로 실시간 송신한다(S104).
다음으로, 스마트 팜 게이트웨이 서버(104)가 생육 환경 제어 정보를 실시간 수신하여 스마트 팜 데이터 수집기(102)를 통해 스마트 팜 제어기(103)로 제공한다(S105).
다음으로, 스마트 팜 제어기(103)가 생육 환경 제어 정보에 따라 스마트 팜의 생육 환경을 제어한다(S106).
다음으로, 스마트 팜 분석 서버(106)가 스마트 팜 제어 서버(105)에서 수신된 생육 환경 감지 정보 및 스마트 팜 제어 서버(105)에서 생성된 생육 환경 제어 정보를 이용하여 해당 스마트 팜의 생육 환경을 분석하여 생육 환경 분석 정보를 생성한다(S107).
다음으로, 생육 환경 데이터베이스 서버(107)가 스마트 팜 제어 서버(105)에서 수신된 생육 환경 감지 정보, 스마트 팜 제어 서버(105)에서 생성된 생육 환경 제어 정보 및 스마트 팜 분석 서버(106)에서 생성된 생육 환경 분석 정보를 저장한다(S108).
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
101: 스마트 팜 센서
101a: 버튼/램프/스위치
102: 스마트 팜 데이터 수집기
102a: DC 전력 회로
102b: 아날로그 16 채널 입력 회로
102c: 센서 타입 선택 스위치 회로
102d: 노이즈 필터링 회로
102e: 디지털 32채널 입출력 회로
102f: 외부 디바이스 연결 회로
102g: 커스텀 커넥터
103: 스마트 팜 제어기
104: 스마트 팜 게이트웨이 서버
105: 스마트 팜 제어 서버
106: 스마트 팜 분석 서버
107: 생육 환경 데이터베이스 서버
108: 생장 정보 데이터베이스 서버
109: 경영 정보 데이터베이스 서버
110: 생육/생장 환경 추천 서버
111: 사용자 단말
200: DAQ 보드
201: 전력 변환 회로
202: 아날로그 입력 16 채널
203: 디지털 입력/출력 32 채널
204: 메인 컨트롤러
205: 통신 채널
300: SMPS
101a: 버튼/램프/스위치
102: 스마트 팜 데이터 수집기
102a: DC 전력 회로
102b: 아날로그 16 채널 입력 회로
102c: 센서 타입 선택 스위치 회로
102d: 노이즈 필터링 회로
102e: 디지털 32채널 입출력 회로
102f: 외부 디바이스 연결 회로
102g: 커스텀 커넥터
103: 스마트 팜 제어기
104: 스마트 팜 게이트웨이 서버
105: 스마트 팜 제어 서버
106: 스마트 팜 분석 서버
107: 생육 환경 데이터베이스 서버
108: 생장 정보 데이터베이스 서버
109: 경영 정보 데이터베이스 서버
110: 생육/생장 환경 추천 서버
111: 사용자 단말
200: DAQ 보드
201: 전력 변환 회로
202: 아날로그 입력 16 채널
203: 디지털 입력/출력 32 채널
204: 메인 컨트롤러
205: 통신 채널
300: SMPS
Claims (4)
- 스마트 팜(smart farm)의 생육 환경을 감지하는 적어도 하나 이상의 스마트 팜 센서;
상기 적어도 하나 이상의 스마트 팜 센서에서 감지되는 생육 환경에 상응하는 생육 환경 감지 정보를 실시간 수집하는 스마트 팜 데이터 수집기;
상기 스마트 팜의 생육 환경을 제어하는 스마트 팜 제어기;
상기 스마트 팜 데이터 수집기에서 실시간 수집된 생육 환경 감지 정보를 실시간 저장하고 디스플레이하며, 상기 스마트 팜의 생육 환경을 제어하기 위한 생육 환경 제어 정보를 상기 스마트 팜 제어기로 제공하며, 상기 생육 환경 감지 정보를 실시간 송신하는 스마트 팜 게이트웨이 서버(smart farm gateway server);
상기 스마트 팜 게이트웨이 서버로부터 생육 환경 감지 정보를 실시간 수신하고, 수신된 생육 환경 감지 정보에 따라 상기 생육 환경 제어 정보를 실시간 생성하여 상기 스마트 팜 게이트웨이 서버로 실시간 송신하는 스마트 팜 제어 서버;
상기 스마트 팜 게이트웨이 서버에서 수신된 생육 환경 감지 정보 및 상기 스마트 팜 제어 서버에서 생성된 생육 환경 제어 정보를 이용하여 해당 스마트 팜의 생육 환경을 분석하여 생육 환경 분석 정보를 생성하는 스마트 팜 분석 서버를 포함하는 스마트 팜 데이터 통합 수집/분석 및 모니터링/제어/예측 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 스마트 팜 제어 서버에서 수신된 생육 환경 감지 정보, 상기 스마트 팜 제어 서버에서 생성된 생육 환경 제어 정보 및 상기 스마트 팜 분석 서버에서 생성된 생육 환경 분석 정보를 저장하는 생육 환경 데이터베이스 서버를 더 포함하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 스마트 팜 데이터 통합 수집/분석 및 모니터링/제어/예측 시스템.
- 적어도 하나 이상의 스마트 팜(smart farm) 센서가 스마트 팜의 생육 환경을 감지하는 단계;
스마트 팜 데이터 수집기가 상기 적어도 하나 이상의 스마트 팜 센서에서 감지되는 생육 환경에 상응하는 생육 환경 감지 정보를 실시간 수집하는 단계;
스마트 팜 게이트웨이 서버(smart farm gateway server)가 상기 스마트 팜 데이터 수집기에서 실시간 수집된 생육 환경 감지 정보를 실시간 저장하고 디스플레이하며 스마트 팜 제어 서버로 실시간 송신하는 단계;
상기 스마트 팜 제어 서버가 상기 생육 환경 감지 정보를 실시간 수신하고, 실시간 수신된 생육 환경 감지 정보에 따라 상기 생육 환경 제어 정보를 실시간 생성하여 상기 스마트 팜 게이트웨이 서버로 실시간 송신하는 단계;
상기 스마트 팜 게이트웨이 서버가 상기 스마트 팜 데이터 수집기를 통해 상기 생육 환경 제어 정보를 실시간 수신하여 상기 스마트 팜 제어기로 제공하는 단계;
상기 스마트 팜 제어기가 상기 생육 환경 제어 정보에 따라 상기 스마트 팜의 생육 환경을 제어하는 단계;
스마트 팜 분석 서버가 상기 스마트 팜 제어 서버에서 수신된 생육 환경 감지 정보 및 상기 스마트 팜 제어 서버에서 생성된 생육 환경 제어 정보를 이용하여 해당 스마트 팜의 생육 환경을 분석하여 생육 환경 분석 정보를 생성하는 단계를 포함하는 스마트 팜 데이터 통합 수집/분석 및 모니터링/제어/예측 방법.
- 제3항에 있어서,
생육 환경 데이터베이스 서버가 상기 스마트 팜 제어 서버에서 수신된 생육 환경 감지 정보, 상기 스마트 팜 제어 서버에서 생성된 생육 환경 제어 정보 및 상기 스마트 팜 분석 서버에서 생성된 생육 환경 분석 정보를 저장하는 단계를 더 포함하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 스마트 팜 데이터 통합 수집/분석 및 모니터링/제어/예측 방법.
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| KR1020180092193A KR102161572B1 (ko) | 2018-08-08 | 2018-08-08 | 스마트 팜 데이터 통합 수집/분석 및 모니터링/제어/예측 시스템과 그 방법 |
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| KR102161572B1 (ko) | 2020-10-05 |
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