KR20200060652A - Control method of smart farm using decision tree - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 의사결정나무를 이용한 스마트팜의 제어방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 의사결정트리 기법을 이용하여 주변환경 인자 조절인자를 보다 합리적이고 종합적으로 분석하여 대응할 수 있도록 하면서 친환경성을 높일 수 있도록 하는 의사결정나무를 이용한 스마트팜 제어방법을 제공하기 위한 것이다.The present invention relates to a method for controlling a smart farm using a decision tree. More specifically, it is to provide a smart farm control method using a decision tree to increase environmental friendliness while enabling a more rational and comprehensive analysis and response to the factors for controlling environmental factors using a decision tree technique.
농업은 먹거리를 생산하는 것임에 따라 인류생존에 필수적인 산업이지만, 전통적인 농업기술이 유지되고 있어 혁신이 가장 느린 산업이기도 하다. 이와 더불어 현재 농업 생산인구의 감소와 고령화로 미래 먹거리 생산에 대한 불안이 증대되고 있기도 하다.Agriculture is an essential industry for human survival as it produces food, but it is also the industry with the slowest innovation because traditional agricultural technology is maintained. In addition, there is an increasing anxiety about future food production due to the current decrease in the agricultural production population and aging population.
일반적으로 농장의 하우스에서 재배되는 작물은 온도, 습도, 일사량, 급수, 이산화탄소 등의 영향을 통해 작물의 성장속도, 소출량, 맛 등의 품질이 영향을 받는다. 따라서, 농장의 하우스 등의 환경 하에서 온도, 습도, 일사량 등을 일정하게 하는 기기가 사용되고 있으나, 관리자가 직접 현장에서 작동해야 하는 단점이 있다.In general, crops grown in farm houses are affected by the quality of crop growth rate, yield, and taste through the effects of temperature, humidity, solar radiation, water supply, and carbon dioxide. Therefore, in the environment of a farm house or the like, a device for constant temperature, humidity, insolation, etc. is used, but there is a disadvantage that an administrator must directly operate in the field.
따라서 이에 대응하기 위한 농업의 혁신이 다양하게 시도되고 있는데, 정보통신기술을 농업의 생산, 가공, 유통, 소비 등에 접목하여 원격에서 자동으로 작물의 생육환경을 관리하도록 하고 생산효율성을 높일 수 있도록 하는 스마트 팜이 현재 주목 받고 있다.Therefore, various agricultural innovations have been attempted to cope with this. By applying information and communication technology to agricultural production, processing, distribution, and consumption, it is possible to remotely and automatically manage the growing environment of crops and increase production efficiency. Smart farms are currently attracting attention.
그러나, 종래 하우스 자동제어시스템의 경우 미리 설정된 온도나 습도 등에 대한 정보와 센서에서 검출된 값과 비교한 결과 값이 다른 경우 해당되는 센서에 대응되는 액추에이터가 실행되도록 제어하여 온실 내부의 작물 재배 환경이 일정한 수준을 유지하도록 한다. 하지만, 자동 제어 시스템이 액추에이터가 실행되도록 제어할 경우, 예를 들어, 자동제어 시스템이 온도 향상 조절 액추에이터의 실행을 제어하지만, 하우스 천장에 장착된 창문이 열려있는 경우, 온도 향상 조절 액추에이터를 실행하여 하우스 내의 온도를 상승 시키지만 하우스 천장에 장착된 열려져있는 창문으로 인해 하우스 내의 온도를 감소시키기 때문에 액추에이터간의 충돌이 발생될 수 있다는 문제점이 있다.However, in the case of the conventional house automatic control system, when the information about the preset temperature or humidity and the value compared with the value detected by the sensor are different, the actuator corresponding to the corresponding sensor is controlled to be executed, so that the environment for crop cultivation inside the greenhouse is Try to maintain a constant level. However, if the automatic control system controls the actuator to run, for example, the automatic control system controls the execution of the temperature-enhanced actuator, but if the window mounted on the ceiling of the house is open, run the temperature-enhanced actuator to Although the temperature in the house is increased, there is a problem in that collision between actuators may occur because the temperature in the house is reduced due to an open window mounted on the ceiling of the house.
따라서 상호 간에 영향을 미칠 수 있는 환경 인자를 종합적으로 분석 및 고려할 수 있는 알고리즘을 제공하여 실제 농민이 판단하는 바와 같이 의사결정을 내릴 수 있는 형태의 제어방법이 필요하다. 특히, 농작물의 생육환경과 발육정도의 결과를 주기적으로 학습하여 상술한 알고리즘을 보다 고도화시킴으로서 스마트 팜의 경쟁력을 높이는 방법에 대한 개발이 필요하다.Therefore, it is necessary to provide an algorithm that comprehensively analyzes and considers environmental factors that can affect each other, and thus requires a control method that can make decisions as determined by actual farmers. In particular, it is necessary to develop a method for enhancing the competitiveness of the smart farm by periodically learning the results of the growth environment and the degree of growth of the crops and further improving the algorithm described above.
나아가 친환경 농법을 접목하여 인공적인 화합물 또는 인위적인 수단이 개입하지 않고 생물의 발육을 증진시켜 친환경적인 유기농 농법에 스마트 팜이 적용될 수 있는 하는 방안이 필요하다.Furthermore, there is a need for a method that smart farms can be applied to eco-friendly organic farming methods by grafting eco-friendly farming methods to promote the development of organisms without artificial compounds or artificial means.
관련하여 선행기술을 살펴보면, 선행기술 1(KR 10-2012-0076584 A)은 하우스 내부에 장착된 액추에이터가 실행될 시 다른 액추에이터와의 동시 실행 여부를 판단하여 엑추에이터를 실행하는 기술이 개시되었다. 다만 종합적인 환경인자를 고려하여 스마트 팜의 구동방향을 결정하는 단계까지 이르지 못하고 있다.In relation to the prior art, prior art 1 (KR 10-2012-0076584 A) discloses a technique of executing an actuator by determining whether an actuator mounted inside a house is simultaneously executed with other actuators when it is executed. However, it has not yet reached the stage of determining the driving direction of the smart farm in consideration of comprehensive environmental factors.
선행기술 2(KR 10-2012-0076584 A)는 복수의 액추에이터간에 동시 실행이 불가능하도록 시스템이 동작되므로, 운용시간이 길어져 자원의 낭비가 발생할 수 있으며, 동시에 동작되어도 관계없거나 인위로 동시에 동작되어야 하는 경우에는 사용할 수 없는 단점이 있다.In prior art 2 (KR 10-2012-0076584 A), since the system is operated such that simultaneous execution is not possible between a plurality of actuators, operation time is prolonged and waste of resources may occur. There is a disadvantage that can not be used.
또한 상기 선행기술들은 스마트 팜의 친환경적인 농법이 적용될 수 있는 수단을 접목하지 못하고 있는 일정한 한계를 가진다.In addition, the prior arts have certain limitations that do not incorporate the means to which eco-friendly farming methods of smart farms can be applied.
본 발명의 목적은 각 센서에서 측정된 값을 기반으로 각 환경인자를 종합적으로 분석하여 최적의 생육환경을 유지할 수 있는 의사결정나무를 이용한 스마트팜의 제어방법을 제공하기 위한 것이다.An object of the present invention is to provide a method for controlling a smart farm using a decision tree that can maintain an optimal growth environment by comprehensively analyzing each environmental factor based on a value measured by each sensor.
또한 본 발명은 의사결정기법을 이용하면서 제어되는 대상 범위에 친환경적인 환경요소를 추가하여 친환경적인 농업이 스마트 팜에서 구현될 수 있도록 하는 제어방법을 제공하기 위함이다.In addition, the present invention is to provide a control method that enables eco-friendly agriculture to be implemented in a smart farm by adding environmentally friendly environmental elements to a target range controlled while using a decision-making technique.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 의사결정나무를 이용한 스마트팜의 제어방법은 미리 정해놓은 시간 간격에 따라 제1 농작물 시설하우스 내부 또는 외부에 설치된 대기온도센서, 지온온도센서, 습도센서, 일사량 측정 센서, CO2 센서를 포함하는 환경센서로부터 수집된 환경정보를 제어부로 전달하는 제1 환경정보 센싱단계; 환경조절모듈이 농작물 시설하우스 내 창 개폐수단, 조명조절수단, 난방수단, CO2 공급수단, 광차폐수단, 천연추출물 제공수단 및 습도조절수단을 포함하는 환경조절수단이 동작하였을 때 예상되는 농작물 시설하우스 내 예상환경정보를 예측하는 환경예측단계; 의사결정모듈이 상기 환경조절모듈로부터 환경정보를 수신하여 생육작물의 이상적인 환경정보와 매칭시킨 뒤 미리 정해놓은 기준에 따라 제어동작에 의사결정을 하는 의사결정단계; 제어부에서 상기 의사결정모듈에서 제어정보를 수신하여 상기 환경조절수단을 제어하는 제어단계; 상기 제어단계 이후에 미리 정해놓은 시간 간격에 따라 상기 환경센서로부터 수집된 환경정보를 제어부로 전달하는 제2 환경정보 센싱단계를 포함하는 것일 수 있다.In order to achieve the above object, a control method of a smart farm using a decision tree according to an embodiment of the present invention is an atmospheric temperature sensor and a geothermal temperature sensor installed inside or outside the first crop facility house according to a predetermined time interval. A first environmental information sensing step of transmitting environmental information collected from an environmental sensor including a humidity sensor, an insolation sensor, and a CO 2 sensor to a control unit; An environmental control module is expected to be operated when the environmental control means including window opening means, lighting control means, heating means, CO 2 supply means, light shielding means, natural extract providing means and humidity control means in the farm facility house are operated. Environmental prediction step of predicting the expected environmental information in the house; A decision-making step in which the decision-making module receives environmental information from the environmental control module, matches the ideal environmental information of the crop, and makes a decision on the control operation according to a predetermined criterion; A control step of receiving control information from the decision module from a control unit and controlling the environmental control means; After the control step, it may include a second environmental information sensing step of transmitting environmental information collected from the environmental sensor to a control unit according to a predetermined time interval.
상기 의사결정단계는 의사결정트리 모델을 이용한 것이고, 상기 예상환경정보 및 제2 환경정보 값을 비교한 결과가 상기 의사결정단계에 누적적으로 반영되는 것일 수 있다.In the decision-making step, a decision tree model may be used, and a result of comparing the predicted environmental information and the second environmental information value may be cumulatively reflected in the decision-making step.
상기 의사결정나무를 이용한 스마트팜의 제어방법에 있어서 상기 환경정보는 외부 데이터 베이스로부터 수신된 환경정보를 더 포함하는 것일 수 있다.In the control method of the smart farm using the decision tree, the environment information may further include environment information received from an external database.
상기 의사결정나무를 이용한 스마트팜의 제어방법에 있어서, 상기 이상적인 환경정보 미리 정해 놓은 제2 농작물 시설하우스의 실내 및 실외의 환경정보 값을 기준으로 하는 것일 수 있다.In the control method of the smart farm using the decision tree, the ideal environmental information may be based on indoor and outdoor environmental information values of the second crop facility house.
상기 의사결정나무를 이용한 스마트팜의 제어방법에 있어서, 단말기를 통하여 상기 제2 농작물 시설하우스에서 생산된 작물을 평가한 값과 상기 제1 농장물 시설하우스에서 생산된 작물을 평가한 값을 입력받는 작물평가 입력단계 및 의사결정모듈이 입력된 작물평가 값을 기초로 작물의 생육기간의 상기 제2 농작물 시설하우스 및 상기 제1 농작물 시설하우스의 환경정보를 비교하여 상기 제1 농작물 시설하우스에서 개선되어야 할 환경정보를 분석하는 분석단계를 더 포함하는 것일 수 있다.In the control method of a smart farm using the decision tree, a value obtained by evaluating a crop produced at the second agricultural facility house and a value obtained by evaluating a crop produced at the first farm facility facility house are input through a terminal. Based on the crop evaluation input step and the decision module inputting the crop evaluation value, it should be improved in the first crop facility house by comparing environmental information of the second crop facility house and the first crop facility house during the growth period of the crop. It may further include an analysis step of analyzing the environmental information to be done.
상기 의사결정나무를 이용한 스마트팜의 제어방법에 있어서, 상기 의사결정모듈이 상기 분석단계에서 얻어진 정보를 상기 의사결정트리 모델에 반영하는 것일 수 있다.In the method of controlling a smart farm using the decision tree, the decision module may reflect information obtained in the analysis step in the decision tree model.
상기 의사결정나무를 이용한 스마트팜의 제어방법에 있어서, 상기 천연추출물 제공수단은 상기 제1 농작물 시설하우스 내에 미리 정해 놓은 기준에 따라 설치된 분사장치를 통하여 천연 추출물이 분사되는 것이고, 상기 천연 추출물을 열수 추출물인 것일 수 있다.In the control method of the smart farm using the decision tree, the natural extract providing means is that the natural extract is sprayed through an injector installed according to a predetermined criterion in the first crop facility house, and the natural extract can be opened. It may be an extract.
의사결정나무를 이용한 스마트팜의 제어방법에 있어서, 상기 농작물은 토마토, 파프리카 중 어느 하나이고, 상기 열수 추출물은 비자나물 및 모시풀 추출물이 혼합된 것일 수 있다.In the method of controlling a smart farm using a decision tree, the crop may be any of tomatoes and paprika, and the hot water extract may be a mixture of bisana and ramie grass extracts.
이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
본 발명의 일 실시예에 따른 의사결정나무를 이용한 스마트팜의 제어방법은 미리 정해놓은 시간 간격에 따라 제1 농작물 시설하우스 내부 또는 외부에 설치된 대기온도센서, 지온온도센서, 습도센서, 일사량 측정 센서, CO2 센서를 포함하는 환경센서로부터 수집된 환경정보를 제어부로 전달하는 제1 환경정보 센싱단계; 환경조절모듈이 농작물 시설하우스 내 창 개폐수단, 조명조절수단, 난방수단, CO2 공급수단, 광차폐수단, 천연추출물 제공수단 및 습도조절수단을 포함하는 환경조절수단이 동작하였을 때 예상되는 농작물 시설하우스 내 예상환경정보를 예측하는 환경예측단계; 의사결정모듈이 상기 환경조절모듈로부터 환경정보를 수신하여 생육작물의 이상적인 환경정보와 매칭시킨 뒤 미리 정해놓은 기준에 따라 제어동작에 의사결정을 하는 의사결정단계; 제어부에서 상기 의사결정모듈에서 제어정보를 수신하여 상기 환경조절수단을 제어하는 제어단계; 상기 제어단계 이후에 미리 정해놓은 시간 간격에 따라 상기 환경센서로부터 수집된 환경정보를 제어부로 전달하는 제2 환경정보 센싱단계를 포함하는 것일 수 있다.A control method of a smart farm using a decision tree according to an embodiment of the present invention is an air temperature sensor, a geothermal temperature sensor, a humidity sensor, and a solar radiation measurement sensor installed inside or outside a first crop facility house according to a predetermined time interval. , A first environmental information sensing step of transmitting environmental information collected from an environmental sensor including a CO 2 sensor to the control unit; An environmental control module is expected to be operated when the environmental control means including window opening means, lighting control means, heating means, CO 2 supply means, light shielding means, natural extract providing means and humidity control means in the farm facility house are operated. An environmental prediction step of predicting expected environmental information in the house; A decision-making step in which the decision-making module receives environmental information from the environmental control module, matches the ideal environmental information of the crop, and makes a decision on the control operation according to a predetermined criterion; A control step of receiving control information from the decision module from a control unit and controlling the environmental control means; After the control step, it may include a second environmental information sensing step of transmitting environmental information collected from the environmental sensor to a control unit according to a predetermined time interval.
본 발명에서 말하는 의사결정나무 또는 의사결정트리는 결정 트리 학습법(decision tree learning)을 말하는 것으로 어떤 항목에 대한 관측값과 목표값을 연결시켜주는 예측 모델로써 결정 트리를 사용하는 것으로 이는 통계학과 데이터 마이닝, 기계 학습에서 사용하는 예측 모델링 방법에 속하는 것을 의미하는 것으로 정의한다.The decision tree or decision tree referred to in the present invention refers to a decision tree learning, which uses a decision tree as a predictive model that connects observations and target values for an item. It is defined as meaning that belongs to the predictive modeling method used in learning.
본 발명에서 말하는 스마트팜은 작물을 재배하는 시설에 ICT를 접목하여 원격 및 자동으로 작물의 생육환경을 적절하게 유지관리 할 수 있도록 하는 농장을 의미한다.The smart farm referred to in the present invention refers to a farm capable of properly and remotely and automatically maintaining a growing environment of crops by grafting ICT to a facility for growing crops.
본 발명에서 말하는 농작물 시설하우스는 그 사전적 의미를 포함하며, 작물을 재배하기 위하여 벽과 지붕이 있는 구조로 되어 있는 설치물을 포함하는 것으로 정의한다.The agricultural facility house referred to in the present invention includes its dictionary meaning, and is defined to include an installation having a structure with a wall and a roof to grow crops.
본 발명에서 말하는 대기온도센서는 농작물 시설하우스의 내부 또는 외부의 대기 온도를 측정할 수 있도록 설치된 센서를 말하며, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 사용할 수 있는 센서를 모두 포함한다.The air temperature sensor referred to in the present invention refers to a sensor installed to measure the air temperature inside or outside the agricultural facility house, and includes all sensors that can be used by a person skilled in the art.
본 발명에서 말하는 지온온도센서은 토지 또는 수중재배시 수중의 온도를 측정할 수 있도록 설치된 센서를 말하며, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 사용할 수 있는 센서를 모두 포함한다.The geothermal temperature sensor referred to in the present invention refers to a sensor installed to measure the temperature in the water during land or underwater cultivation, and includes all sensors that can be used by those skilled in the art.
본 발명에서 말하는 습도센서는 농작물 시설하우스의 내부 또는 외부의 습도를 측정할 수 있는 장치를 모두 포함하는 것으로 정의한다.The humidity sensor referred to in the present invention is defined as including all devices capable of measuring the humidity inside or outside the agricultural facility house.
본 발명에서 말하는 일사량 측정 센서는 농작물 시설하우스의 내부 또는 외부에 전달되는 태양 복사에너지를 측정할 수 있는 장치를 모두 포함하는 것으로 정의한다.The solar irradiation sensor referred to in the present invention is defined as including all devices capable of measuring solar radiation transmitted to the inside or outside of a crop facility house.
본 발명에서 말하는 CO2 센서는 농작물 시설하우스 내부 또는 외부의 공기 중에 포함된 이산화탄소를 측정할 수 있는 장치를 모두 포함하는 것으로 정의한다.The CO 2 sensor referred to in the present invention is defined as including all devices capable of measuring carbon dioxide contained in the air inside or outside the crop facility house.
본 발명에서 말하는 환경센서는 대기온도센서, 지온온도센서, 습도센서, 일사량 측정 센서, CO2 센서를 택일적으로 하나 이상 포함하는 것을 말하며, 상기 기술한 센서에 한정하는 것은 아니다.The environmental sensor referred to in the present invention refers to an air temperature sensor, a geothermal temperature sensor, a humidity sensor, an insolation sensor, and one or more CO 2 sensors, and is not limited to the above-described sensors.
본 발명에서 말하는 농작물 시설하우스 내 창 개폐수단은 시설하우스 내 문, 창문 및 환풍기를 포함하며, 상기 시설하우스 내 내기와 외기가 환기될 수 있는 모든 수단을 포함하는 것으로 정의한다.The window opening / closing means in the agricultural facility house referred to in the present invention includes doors, windows, and ventilators in the facility house, and is defined as including all means for venting the inside and outside of the facility house.
본 발명에서 말하는 조명조절수단은 백열등을 포함한 광을 전달할 수 있는 모든 수단을 포함하는 것으로 정의한다.The lighting control means in the present invention is defined as including all means capable of transmitting light including an incandescent lamp.
본 발명에서 말하는 난방수단은 난로, 훈증기, 난방순환 펌프를 포함하며, 농작물 시설하우스의 내부 온도를 조절할 수 있는 수단을 포함하는 것으로 정의한다.The heating means referred to in the present invention is defined as including a stove, fumigator, heating circulation pump, and means for controlling the internal temperature of the crop facility house.
본 발명에서 말하는 CO2 공급수단은 농작물 시설하우스 내로 이산화탄소를 공급할 수 있는 모든 수단을 포함하는 것으로 정의한다.The means for supplying CO 2 in the present invention is defined as including all means capable of supplying carbon dioxide into the crop facility house.
본 발명에서 말하는 광차폐수단은 창광막, 커튼 등 농작물 시설하우스 내로 빛이 전달되는 것을 차단하거나 조절할 수 있는 수단을 모두 포함하는 것으로 정의한다.The light shielding means referred to in the present invention is defined as including all means for blocking or controlling the transmission of light into a crop facility house such as a window curtain or a curtain.
본 발명에서 말하는 천연추출물 제공수단은 작물의 생장을 촉진하거나 병충해를 제거하기 위하여 사용되는 것으로서 천연물로부터 제조된 추출물을 모두 포함하는 것으로 정의한다.The means for providing a natural extract referred to in the present invention is used to promote the growth of crops or to remove pests and diseases, and is defined to include all extracts made from natural products.
본 발명에서 말하는 습도조절수단은 스프링쿨러 등 농작물 시설하우스 내로 수분을 공급하여 습도를 조절할 수 있도록 하는 모든 수단을 포함하는 것으로 정의한다.The humidity control means in the present invention is defined as including all means for supplying moisture into a crop facility house such as a sprinkler so as to control humidity.
본 발명에서 말하는 환경조절수단을 상기 농작물 시설하우스 내 창 개폐수단, 조명조절수단, 난방수단, CO2 공급수단, 광차폐수단, 천연추출물 제공수단 및 습도조절수단을 포함하면서, 상기 농작물 시설하우스 내의 온도, 습도, 일사량, 지온, 습도 이산화탄소의 농도를 조절할 수 있는 수단을 말한다. 또한 상기 환경조절수단은 상기 창 개폐수단, 조명조절수단, 난방수단, CO2 공급수단, 광차폐수단, 천연추출물 제공수단 및 습도조절수단에 한정되는 것은 아니다.The environmental control means in the present invention, including the window opening and closing means, lighting control means, heating means, CO 2 supply means, light shielding means, natural extract providing means and humidity control means in the agricultural facility house, and within the agricultural facility house Means to control the concentration of temperature, humidity, solar radiation, geothermal temperature, and humidity carbon dioxide. In addition, the environmental control means is not limited to the window opening and closing means, lighting control means, heating means, CO 2 supply means, light shielding means, natural extract providing means and humidity control means.
본 발명에 따른 의사결정나무를 이용한 스마트팜의 제어방법에 있어서, 제1 환경정보 센싱단계는 제1 농작물 시설하우스의 내부 또는 외부에 설치된 환경센서를 통하여 작물의 생육환경에 상당한 영향을 미치는 온도, 일사량, 지온, 습도 및 이산화탄소를 포함하는 작물의 생육환경정보를 수집하는 단계를 말한다. 또한 상기 센싱은 일정한 시간적 간격적으로 진행되는 것일 수 있다.In the control method of the smart farm using the decision tree according to the present invention, the first environmental information sensing step is a temperature that significantly affects the growth environment of the crop through an environmental sensor installed inside or outside the first agricultural facility house, Refers to the step of collecting growth environment information of crops including solar radiation, temperature, humidity, and carbon dioxide. Also, the sensing may be performed at regular time intervals.
한편, 상기 환경정보는 시설하우스 내부 또는 외부에 설치된 센서로부터 수집된 정보에 한정하는 것은 아니며, 기상청의 대기환경정보를 기상청 데이터 베이스를 통하여 전송받거나 농촌진흥청으로부터 상기 농작물의 시설하우스가 위치한 지역에 발생한 병충해 정보를 전송받는 것을 포함한다.Meanwhile, the environmental information is not limited to information collected from sensors installed inside or outside the facility house, and the atmospheric environment information of the Korea Meteorological Administration is transmitted through the Meteorological Agency database or generated by the Rural Development Administration in the area where the agricultural facility house is located. This includes receiving pest and pest information.
상기 환경예측단계는 상기 농작물 시설하우스 내의 환경조절수단이 동작하였을 때 예측되는 농작물 시설하우스 내의 환경정보 값을 도출하는 것을 말한다.The environmental prediction step refers to deriving the environmental information value within the agricultural facility house predicted when the environmental control means in the agricultural facility house operate.
보다 상세하게 설명하면, 상기 농작물 시설하우스 내의 습도가 적정수준 이하로 측정되는 경우 습도를 높이기 위한 수단으로서 스프링쿨러를 이용하여 농작물 시설하우스 내 물을 공급할 수 있다. 이 경우 물을 공급받는 시설하우스는 습도가 상승하지만, 공급된 물에 의하여 지온이 하강하는 새로운 환경 변화에 노출된다.In more detail, when the humidity in the agricultural facility house is measured to be below an appropriate level, water in the agricultural facility house can be supplied using a sprinkler as a means for increasing the humidity. In this case, the facility house that receives water increases in humidity, but is exposed to new environmental changes in which the temperature decreases due to the supplied water.
또한 상기 농작물 시설하우스 내 온도가 적정수준 이하인 경우 난방기를 이용하여 시설하우스 내 온도를 높이는 경우 온도 변화에 따라 습도가 변하는 새로운 환경변경인자가 발생하게 된다.In addition, when the temperature in the facility facility house is below an appropriate level, when the temperature in the facility house is increased by using a heater, a new environmental change factor occurs in which humidity changes according to the temperature change.
즉, 온도, 일사량, 지온, 습도, 이산화탄소와 같은 기본적인 환경항목은 서로 간에 직접적인 영향을 미치기 때문에 종합적인 환경항목의 변화를 고려하는 것이 필요하다. 특히 병충해, 기타 생육 환경은 복잡하게 얽혀 있기 때문에 환경조절수단 중 어느 하나를 작동하는 경우 변화하는 환경항목은 복수개가 되기 때문에 일정한 환경조절수단에 의하여 변동되는 복수개의 환경항목을 고려할 필요가 있다.In other words, basic environmental items such as temperature, solar radiation, geothermal temperature, humidity, and carbon dioxide directly affect each other, so it is necessary to consider changes in comprehensive environmental items. Particularly, since pests and other growth environments are complicatedly entangled, it is necessary to consider a plurality of environmental items that are changed by a certain environmental control means because a plurality of environmental items change when one of the environmental control means is operated.
이에 따라 상기 환경예측단계는 하나의 환경조절수단이 작동하였을 경우 발생하는 환경항목의 변화를 예측하여 그 결과 값이 농작물의 적절한 생육환경의 범위 내에 위치하는 것인지 예측하는 것을 말한다. 또한 필요한 경우 복수 개의 환경조절수단이 작동하는 경우에 발생하는 환경항목의 변화를 예측하는 것일 수 있다.Accordingly, the environmental prediction step refers to predicting a change in an environmental item that occurs when one environmental control means is operated and predicting whether a result value is within a range of an appropriate growth environment of a crop. Also, if necessary, it may be to predict a change in environmental items that occur when a plurality of environmental control means operate.
상기 의사결정단계는 상기 환경예측단계에서 도출된 정보를 예측 값을 기반으로 생육대상이 되는 농작물의 적정한 생육환경 여부를 평가하여 상기 환경조절수단에 작동여부 및 제어를 결정하는 단계이다.The decision-making step is a step of determining whether or not operation and control of the environmental control means are performed by evaluating whether or not an appropriate growth environment of a target crop is based on the information derived from the environmental prediction step.
상기 의사결정단계는 상기 환경예측단계의 예측 값을 토대로 대상이 되는 농작물의 생육환경에 가장 최적이 되는 환경인자의 변화 값으로 결정하기 때문에 농작물의 생장에 가장 합리적인 환경조절수단의 제어방안을 결정할 수 있다.Since the decision-making step is determined based on the predicted value of the environmental prediction step, it is determined as the change value of the environmental factor that is the most optimal for the growth environment of the target crop, so that the control method of the most environmental control means suitable for the growth of the crop can be determined. have.
상기 제어단계는 제어부를 통하여 상기 의사결정단계에서 결정된 환경조절수단이 작동 및 제어되는 단계를 의미한다.The control step means a step in which the environmental control means determined in the decision-making step is operated and controlled through the control unit.
상기 제2 환경정보 센싱단계는 실제 상기 환경조절수단의 작동에 따라 변경된 농작물의 시설하우스의 환경정보를 측정하여 그것이 환경예측단계에서의 예측 값과 얼마나 달라졌는지 여부를 평가하는 단계를 말한다. 상기 제2 환경정보 센싱단계를 통하여 상기 환경조절모듈에 그 결과 값을 누적적으로 업데이트 하여 예측 값이 보정되도록 함으로서 환경예측단계의 정확도를 높일 수 있다.The second environmental information sensing step refers to a step of evaluating how much it differs from the predicted value in the environmental prediction step by measuring the environmental information of the facility house of the crop changed according to the operation of the environmental control means. Through the second environmental information sensing step, a result value is cumulatively updated in the environmental control module so that a predicted value is corrected, thereby improving the accuracy of the environmental prediction step.
상기 의사결정단계는 의사결정트리 모델을 이용한 것이고, 상기 예상환경정보 및 제2 환경정보 값을 비교한 결과가 상기 의사결정단계에 누적적으로 반영되는 것일 수 있다.In the decision-making step, a decision tree model may be used, and a result of comparing the predicted environmental information and the second environmental information value may be cumulatively reflected in the decision-making step.
상기 의사결정트리를 이용하는 경우 하나의 환경조절수단에 의하여 상호 간에 영향을 받는 환경인자를 예측하여 위험 영역에 위치한 환경영역을 조절하면서 전체적으로 농작물의 생육에 가장 적합한 범위를 도출할 수 있다.In the case of using the decision tree, it is possible to derive the most suitable range for the growth of crops as a whole while controlling the environmental region located in the danger zone by predicting the environmental factors affected by each other by one environmental control means.
상기 의사결정나무를 이용한 스마트팜의 제어방법에 있어서 상기 환경정보는 외부 데이터 베이스로부터 수신된 환경정보를 더 포함하는 것일 수 있다.In the control method of the smart farm using the decision tree, the environment information may further include environment information received from an external database.
상술한 바와 같이 기상청의 데이터베이스로부터 농작물 시설하우스가 위치한 지역의 날씨정보를 받아 활용할 수 있으며, 농촌진흥청의 데이터베이스로부터 농작물 시설하우스가 위치한 지역의 병충해 정보 또는 병충예 발생 위험정보를 수신하여 선제적으로 대처하도록 할 수 있다.As described above, weather information of the area where the crop facility house is located can be received and utilized from the database of the Korea Meteorological Administration, and proactively respond by receiving pest information or pest risk information of the region where the crop facility house is located from the database of the Rural Development Administration You can do it.
상기 의사결정나무를 이용한 스마트팜의 제어방법에 있어서, 상기 이상적인 환경정보 미리 정해 놓은 제2 농작물 시설하우스의 실내 및 실외의 환경정보 값을 기준으로 하는 것일 수 있다.In the control method of the smart farm using the decision tree, the ideal environmental information may be based on indoor and outdoor environmental information values of the second crop facility house.
상기 제2 농작물 시설하우스는 임의로 정해 놓은 농업전문가가 농작물을 생육시키는 공간 및 시설을 말한다. 이는 환경인자를 제어하는 의사결정나무를 이용한 스마트팜의 제어방법이 적용되는 농작물 시설하우스 즉, 제1 농작물 시설하우스와 구별된다.The second crop facility house refers to a space and facility where an agricultural expert arbitrarily determined grows the crop. This is distinguished from the agricultural facility house, that is, the first agricultural facility house, to which the control method of the smart farm using a decision tree to control environmental factors is applied.
농작물에 영향을 미치는 환경정보는 상호 영향을 미치며, 직접적인 영향 외에 간접적인 인자가 되는 요소가 상당하다. 따라서 특정한 농업 전문가가 관리하는 제2 농작물 시설하우스의 실내 및 실외 환경 정보 값을 측정하고, 상기 측정된 값을 기초로 제1 농작물 시설하우스의 환경인자가 상기 제2 농작물의 시설하우스 값에 매칭되도록 조정하는 것을 말한다.Environmental information affecting crops has a mutual effect, and there are many factors that are indirect factors other than direct effects. Therefore, indoor and outdoor environmental information values of the second crop facility house managed by a specific agricultural expert are measured, and the environmental factors of the first crop facility house are matched to the value of the facility house of the second crop based on the measured values. It means adjusting.
따라서 의사결정단계에서 이상적인 환경정보를 상기 제2 농작물 시설하우스의 환경정보를 기준으로 하는 경우 실제 전문가가 운영하는 농작물의 생육환경과 동일한 환경을 도출할 수 있으며, 이를 통하여 상기 전문가의 노하우가 제1 농작물 시설하우스에 그대로 적용될 수 있고, 의사결정모듈이 반복적인 학습을 통하여 상기 전문가와 유사한 의사결정단계를 도출하게 할 수 있다. 즉, 반복적인 단계진행 이후에는 실시간으로 제공되는 상기 제2 농작물 시설하우스의 환경정보 값이 제공되지 않아도 제1 농작물 시설하우스의 생육환경이 해당 농작물에 최적화 되도록 하게 할 수 있다.Therefore, in the decision-making step, when the ideal environmental information is based on the environmental information of the second crop facility house, the same environment as the growth environment of the crops operated by a real expert can be derived. It can be applied as it is to an agricultural facility house, and the decision-making module can derive a decision-making step similar to the above expert through iterative learning. That is, after the repetitive step progress, it is possible to make the growth environment of the first crop facility house optimized for the corresponding crop even if the environmental information value of the second crop facility house provided in real time is not provided.
상기 의사결정나무를 이용한 스마트팜의 제어방법에 있어서, 단말기를 통하여 상기 제2 농작물 시설하우스에서 생산된 작물을 평가한 값과 상기 제1 농장물 시설하우스에서 생산된 작물을 평가한 값을 입력받는 작물평가 입력단계 및 의사결정모듈이 입력된 작물평가 값을 기초로 작물의 생육기간의 상기 제2 농작물 시설하우스 및 상기 제1 농작물 시설하우스의 환경정보를 비교하여 상기 제1 농작물 시설하우스에서 개선되어야 할 환경정보를 분석하는 분석단계를 더 포함하는 것일 수 있다.In the control method of a smart farm using the decision tree, a value obtained by evaluating a crop produced at the second agricultural facility house and a value obtained by evaluating a crop produced at the first farm facility facility house are input through a terminal. Based on the crop evaluation input step and the decision module inputted crop evaluation value, it should be improved in the first crop facility house by comparing environmental information of the second crop facility house and the first crop facility house during the growth period of the crop. It may further include an analysis step of analyzing the environmental information to be done.
상기 분석단계에 따른 정보를 의사결정모듈에 의사결정단계에 있어 보정 값으로 적용되도록 함으로서, 생산된 농작물을 평가하여 최적의 농산물이 생산되는데 필요한 환경인자 및 시기별, 주기별 환경인자의 조절범위를 개선하게 할 수 있다.By applying the information according to the analysis step as a correction value in the decision-making step to the decision-making module, it is possible to evaluate the crops produced and adjust the adjustment range of the environmental factors required for producing the optimum agricultural products, and the environmental factors for each period and period. To improve.
상기 의사결정나무를 이용한 스마트팜의 제어방법에 있어서, 상기 의사결정모듈이 상기 분석단계에서 얻어진 정보를 상기 의사결정트리 모델에 반영하는 것일 수 있다.In the method of controlling a smart farm using the decision tree, the decision module may reflect information obtained in the analysis step in the decision tree model.
상기 의사결정나무를 이용한 스마트팜의 제어방법에 있어서, 상기 천연추출물 제공수단은 상기 제1 농작물 시설하우스 내에 미리 정해 놓은 기준에 따라 설치된 분사장치를 통하여 천연 추출물이 분사되는 것이고, 상기 천연 추출물을 열수 추출물인 것일 수 있다.In the control method of the smart farm using the decision tree, the natural extract providing means is that the natural extract is sprayed through an injector installed according to a predetermined criterion in the first crop facility house, and the natural extract can be opened. It may be an extract.
상기 천연 추출물은 식물성 병원균에 대한 향균활성을 나타낼 뿐만 아니라 식물 비료로서 사용되어 농작물의 생육을 촉진하고 높은 색도와 당도를 가진 작물을 재배하게 할 수 있다.The natural extract not only exhibits antibacterial activity against plant pathogens, but can also be used as a plant fertilizer to promote the growth of crops and to grow crops with high color and sugar content.
의사결정나무를 이용한 스마트팜의 제어방법에 있어서, 상기 농작물은 토마토, 파프리카 중 어느 하나이고, 상기 열수 추출물은 비자나물 및 모시풀 추출물이 혼합된 것일 수 있다.In the method of controlling a smart farm using a decision tree, the crop may be any of tomatoes and paprika, and the hot water extract may be a mixture of bisana and ramie grass extracts.
상기 비자나무 및 모시풀 추출물이 혼합된 천연추출물을 사용하는 식물성 병원균에 대한 향균 활성을 나타낼 뿐만 아니라, 토질을 향상시켜 토마토와 파프리카의 생육을 촉진하고 토마토와 파프리카의 색상이 우수하게 나타나도록 할 수 있다.In addition to exhibiting antimicrobial activity against vegetable pathogens using natural extracts mixed with the extracts of bisteria and ramie grass, it is possible to improve the soil quality, promote the growth of tomatoes and paprika, and make the colors of tomatoes and paprika excellent. .
바람직하게 상기 천연 추출물은 비자나무 추출물을 포함하고 상기 비자나무 추출물 100중량부에 대하여 모시풀 10 내지 30 중량부, 매실나무 추출물 40 내지 80 중량부가 혼합된 것일 수 있다. 상기 범위에 의하는 경우 식물의 병원균에 대한 향균활성이 높을 뿐만 아니라, 토질을 개선하여 토마토와 파프리카의 생육활성을 높일 수 있다.Preferably, the natural extract may include a mixture of 10-30 parts by weight of ramie grass and 40-80 parts by weight of plum tree extract with respect to 100 parts by weight of the extract of bismuth. In the case of the above range, not only is the antibacterial activity against the pathogen of the plant high, but the soil quality can be improved to increase the growth activity of tomatoes and paprika.
비자나무는 나무 크기가 8~15m, 직경이 50~120cm로 수령은 정확하게 알 수 없지만 대략 300년에서 500년쯤으로 추정된다. 비자나무는 척박하고 건조한 곳을 매우 싫어하며, 내음성이 강하지만 생장은 아주 느린 편이다. 암나무와 수나무가 다르며, 4월에 꽃이 펴서 열매는 이듬해 가을에 익는데, 아몬드와 같이 생겼다.Visa trees are 8 to 15 m in tree size and 50 to 120 cm in diameter, but the exact age is unknown, but it is estimated to be about 300 to 500 years. Ibiza doesn't like dry and dry places, and it has strong sound resistance, but its growth is very slow. The female and male trees are different, and the flowers bloom in April, and the fruits ripen in the following fall and look like almonds.
모시풀은 동남아시아 원산이며 줄기의 인피섬유(靭皮纖維)를 얻어 옷감을 만드는 목적으로 오래 전부터 재배되었다. 이집트에서는 이미 7,000년 전에 아마와 더불어 미라포(mummy cloth)로 사용되었다. 유럽에서 도입된 것은 18세기였고, 한국에서는 고려시대부터 재배되었다. 목화가 도입되기 전까지는 한국을 비롯하여 중국, 일본 등 동아시아 지역에서 가장 중요한 섬유작물이었다. 모시풀을 한자로는 저마(苧麻)라고 한다.Moshi grass is native to Southeast Asia and has been cultivated for a long time with the aim of producing cloth by obtaining the bast fiber. In Egypt it was already used as a mummy cloth with flax 7,000 years ago. It was introduced in Europe in the 18th century and has been cultivated in Korea since the Goryeo Dynasty. Until cotton was introduced, it was the most important textile crop in East Asia including Korea, China and Japan. Moshi grass is called jerma in Chinese characters.
더 바람직하게 상기 천연 추출물은 열수 추출물이고 상기 열수추출물 100 중량부에 대하여 액상규산칼륨 0.0001 내지 0.001 중량부가 혼합된 것일 수 있다. 상기 범위에 의하는 경우 토질을 개선하여 토마토와 파프리카의 생육활성을 높이는 효과와 함께 우수한 색상을 가진 토마토와 파프리카를 재배하게 할 수 있다.More preferably, the natural extract is a hot water extract and may be a mixture of 0.0001 to 0.001 parts by weight of liquid potassium silicate relative to 100 parts by weight of the hot water extract. In the case of the above range, it is possible to cultivate tomatoes and paprika having excellent color with an effect of improving the soil quality by improving the soil quality and improving the growth activity of tomatoes and paprika.
상기 액상규산칼륨이 0.0001 미만으로 포함되는 경우 토질 개선의 향상 효과가 나타나지 않으며, 0.001 중량부로 포함되는 경우 토지가 지나치게 단단하게 되어 식물생장에 방해가 되며, 적정 pH를 초과할 수 있어 주기적인 사용에 문제가 될 수 있다.When the liquid potassium silicate is contained below 0.0001, the improvement effect of soil quality does not appear, and when included in 0.001 parts by weight, the land becomes too hard, hindering plant growth, and may exceed the proper pH, so it can be used periodically. It can be a problem.
한편, 상기 열수 추출물과 액상규산칼륨은 직접 혼합한 뒤 바로 토지에 분사해야 한다. 토지에 상기 액상 규산칼륨과 열수 추출물을 따로 분사하는 경우 토지별로 굳어지는 부분이 발생하여 상기 열수 추출물이 효과적으로 흡수될 수 없는 문제가 있다. 또한 액상규산칼륨과 상기 천연 추출물을 직접 혼합하여 방치하는 경우에는 상기 액상규산칼륨의 물성 및 염기도에 의하여 부분적으로 부유물이 생기거나 상기 천연 추출물의 향균 활성 및 토질 개선효과가 급격히 저하되는 문제를 가진다.On the other hand, the hot water extract and liquid potassium silicate should be directly mixed and sprayed onto the land. When the liquid potassium silicate and the hot water extract are separately sprayed on the land, a hardening part occurs for each land, and thus the hot water extract cannot be effectively absorbed. In addition, when the liquid silicate is directly mixed with the natural extract, the liquid potassium silicate partially floats due to the physical properties and basicity, or the antibacterial activity and the soil improvement effect of the natural extract are rapidly reduced.
따라서 상기 천연 추출물 및 상기 액상 규산칼륨은 토지에 분사하는 시점에 바로 혼합한 것이어야 한다. 그러므로 본 발명의 의사결정나무를 이용한 스마트 팜의 제어방법에서 사용하는 경우에는 상기 천연추출물을 제공하는 탱크와 연결된 노즐과 상기 액상규산칼륨이 제공되는 탱크와 연결된 노즐이 서로 180°미만을 유지하도록 설치하여 노즐에서 상기 천연추출물 및 액상규산칼륨이 각각 분사되면서 공중에서 상기 천연추출물 및 액상규산칼륨이 혼합되면서 토지에 뿌려질 수 있도록 하는 것이 바람직하다.Therefore, the natural extract and the liquid potassium silicate should be mixed immediately when spraying the land. Therefore, when used in the control method of a smart farm using the decision tree of the present invention, the nozzle connected to the tank providing the natural extract and the nozzle connected to the tank provided with the liquid potassium silicate are installed to maintain less than 180 ° from each other. Therefore, it is preferable that the natural extract and the liquid potassium silicate are sprayed from the nozzle, respectively, so that the natural extract and the liquid potassium silicate are mixed and sprayed on the land.
본 발명에 따른 의사결정나무를 이용한 스마트 팜의 제어방법은 농장 내외에 설치된 각 센서에서 측정된 값을 기반으로 각 환경인자를 종합적으로 분석하여 최적의 생육환경을 유지할 수 있도록 한다.The control method of the smart farm using the decision tree according to the present invention is to comprehensively analyze each environmental factor based on the values measured by each sensor installed inside and outside the farm to maintain an optimal growth environment.
본 발명에 따른 의사결정나무를 이용한 스마트 팜의 제어방법은 의사결정기법을 이용하면서 제어되는 대상 범위에 친환경적인 환경요소를 추가하여 친환경적인 농업이 스마트 팜에서 구현될 수 있도록 하는 제어방법을 제공한다. The control method of a smart farm using a decision tree according to the present invention provides a control method that enables eco-friendly farming to be implemented in a smart farm by adding eco-friendly environmental elements to a target range controlled while using a decision-making technique. .
본 발명에 따른 의사결정나무를 이용한 스마트 팜에 의하는 경우 인공적인 합성물을 사용하지 않는 유기농법에 의한 스마트팜을 쉽게 구현하게 할 수 있다.In the case of the smart farm using the decision tree according to the present invention, it is possible to easily implement the smart farm by an organic method that does not use artificial compounds.
도 1은 본 발명에 따른 의사결정나무를 이용한 스마트팜의 제어방법에 관한 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 의사결정나무를 이용한 스마트팜의 제어방법에 따른 흐름도에 관한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 의사결정나무를 이용한 스마트팜의 제어방법에 따른 흐름도에 관한 것이다.
도 4는 매트랩 컴팩트 트리 그래프에 대한 결과를 예시하는 그래프이다.
도 5는 온도와 습도에 대한 환경데이터 학습에 관한 것이다.
도 6는 온도와 이산화탄소 농도에 대한 환경데이터 학습에 관한 것이다.1 is an exemplary view of a control method of a smart farm using a decision tree according to the present invention.
2 is a flow chart according to a control method of a smart farm using a decision tree according to an embodiment of the present invention.
3 is a flow chart according to a control method of a smart farm using a decision tree according to an embodiment of the present invention.
4 is a graph illustrating the results for the MATLAB Compact Tree Graph.
5 relates to environmental data learning for temperature and humidity.
6 relates to learning environmental data on temperature and carbon dioxide concentration.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art to which the present invention pertains can easily practice. However, the present invention can be implemented in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.
[제조예 1: 천연 추출물의 제조][Production Example 1: Preparation of natural extracts]
본 발명에 따른 천연 추출물의 효과상 특징을 확인하기 위하여 하기의 [표 1]과 같은 조성에 따라 열수추출물을 혼합하였다.In order to confirm the effect characteristics of the natural extract according to the present invention, a hot water extract was mixed according to the composition as shown in Table 1 below.
(단위: 중량부)A: 비자나무 추출물(Unit: parts by weight) A: Visa tree extract
B: 모시풀 추출물B: ramie grass extract
C: 매실 나무 추출물C: Plum tree extract
[실험예 2: 식물 곰팡이에 대한 억제 활성 실험][Experimental Example 2: Inhibitory activity experiments against plant fungi]
토마토 및 파프리카의 모판에서 모종을 이식한 화분에 형성된 식물 곰팡이(균근균)와 토지를 채취하고 10일에 걸쳐 상기 M1 내지 M11을 주기적으로 도포하였다. 대조군으로는 정제수를 도포하였고, 정제수를 도포한 군과 비교하여 상기 식물 곰팡에 대한 증식정도를 유관으로 평가하여 1 내지 10의 지수로 표현하고 이를 하기의 [표 2]에 나타내었다. 상기 정제수를 사용한 경우를 지수 10으로 하였고, 상기 숫자가 낮을수록 식물 곰팡이의 증식에 대한 억제 활성이 우수한 것이다.Plant fungi (mycosis) and land formed in pots with seedlings transplanted from seedlings of tomatoes and paprika were collected and the M1 to M11 were periodically applied over 10 days. Purified water was applied as a control group, and the degree of proliferation of the plant fungus was evaluated by relevance compared to the group to which purified water was applied, expressed as an index of 1 to 10, and shown in Table 2 below. When the purified water was used, the index was 10, and the lower the number, the better the inhibitory activity against the growth of plant fungi.
(단위: 지수)상기 [표 2]를 참조하면 천연 추출물의 일정한 혼합범위에서 식물 곰팡이에 대한 억제 활성을 나타낼 수 있다는 것을 알 수 있다. 특히 M8 내지 M10에 의하는 경우 그 효과가 매우 우수하다는 점을 알 수 있다.(Unit: Index) Referring to [Table 2] above, it can be seen that it can exhibit inhibitory activity against plant fungi in a certain mixing range of natural extracts. In particular, it can be seen that the effect is very excellent in the case of M8 to M10.
[실험예 3: 생장성 실험 1][Experimental Example 3: Growth Test 1]
토마토 및 파프리카의 모판에서 모종을 이식한 화분에 일정한 간격으로 상기 M1 내지 M11을 분사시키고, 20일 간 생장성을 평가하였다. 식물 추출물을 분사시키지 않은 것을 대조군으로 하였고, 생장성에 대한 증진효과를 직접적으로 비교할 수 있도록 상기 대조군의 생장성(지수: 5)과 비교하여 1 내지 10의 지수로 평가하였다. 하기의 지수는 그 숫자가 높을수록 효과가 우수한 것이다. 그 결과를 하기의 [표 3]에 나타내었다.The M1 to M11 were sprayed at regular intervals into pots transplanted with seedlings from the seedlings of tomatoes and paprika, and growth was evaluated for 20 days. The plant extract was not sprayed as a control, and was evaluated with an index of 1 to 10 in comparison with the growth (index: 5) of the control so that the enhancement effect on growth could be directly compared. The lower the index, the better the effect. The results are shown in Table 3 below.
(단위: 지수)상기 [표 3]을 참조하면 식물 추출물이 혼합되는 특정 범위 내에서 토마토 및 파프리카 모종에 대한 생장성이 증진된다는 점을 알 수 있다. 따라서 상기 범위에 의하는 경우 토마토 및 파프리카의 생장성을 높이는 비료 조성물로 활용할 수 있다.(Unit: Index) Referring to [Table 3] above, it can be seen that the growth potential for tomato and paprika seedlings is enhanced within a specific range in which plant extracts are mixed. Therefore, in the case of the above range, it can be used as a fertilizer composition to increase the growth properties of tomatoes and paprika.
[실험예 4: 생장성 실험2][Experimental Example 4: Growthability Experiment 2]
액상규산칼륨을 희석하여 상기 M9와 액상규산칼륨이 100 : 0.0005의 범위로 혼합되도록 조절하여 M9 및 액상규산칼륨의 혼합에 따른 생장성을 평가하였다. 다만, 액상규산칼륨과 M9이 분사되는 노즐이 180°미만의 각을 형성하게 하여 공중에서 상기 액상 규산칼륨 및 M9이 혼합되면서 분사되도록 하였다. 그 결과 상기 액상규산칼륨이 혼합되는 경우 M9에 비하여 모종의 생장률이 약 12.4% 정도 높아진다는 점을 확인할 수 있었다.The growth potential of the mixture of M9 and liquid potassium silicate was evaluated by diluting the liquid potassium silicate so that the M9 and liquid potassium silicate were mixed in the range of 100: 0.0005. However, the nozzles through which the liquid potassium silicate and M9 are sprayed were formed to have an angle of less than 180 ° so that the liquid potassium silicate and M9 were mixed and sprayed in the air. As a result, it was confirmed that when the liquid potassium silicate was mixed, the growth rate of seedlings increased by about 12.4% compared to M9.
한편, 상기 M9와 액상규산칼륨을 직접 혼합하여 일정시간 이상 방치하는 경우 미세한 부유물이 형성되었는데, 이를 사용한 경우 M9에 비하여 모종의 생장성이 30% 이상 감소하는 것을 확인할 수 있었다.On the other hand, when the M9 and the liquid potassium silicate were directly mixed and left for a certain period of time, a fine float was formed. When this was used, it was confirmed that the growth of seedlings decreased by 30% or more compared to M9.
[제조예 2: 스마트 팜의 데이터 처리][Production Example 2: Smart Farm Data Processing]
스마트 팜에 생육되는 작물을 파프리카 및 토마토로 선정하고, 환경요인으로 온도, 일사량, 지온, 습도 및 이산화탄소의 농도를 선정하였다. 또한 하기의 [표 4]와 같은 제어항목을 구성하였다.The crops grown on the smart farm were selected as paprika and tomatoes, and the environmental factors were selected for temperature, solar radiation, temperature, humidity, and carbon dioxide concentration. In addition, the control items as shown in [Table 4] were configured.
측창모터개폐Skylight, Double Window,
Opening and closing side motor
각 센서로부터 수집된 정보를 기반으로 하기의 [표 5]에 따른 데이터를 기준으로 제어할 제어대상장비를 선정하고 제어 유무를 선정하도록 하였다.Based on the information collected from each sensor, the target equipment to be controlled was selected based on the data according to [Table 5] below, and the presence or absence of control was selected.
(J)Insolation
(J)
온도
(°C)inside
Temperature
(° C)
(%)Humidity
(%)
CO2
(ppm)Remaining
CO2
(ppm)
2,0001,500 ~
2,000
84.278.0 ~
84.2
21.620.3 ~
21.6
85.681.0 ~
85.6
77.566.8 ~
77.5
의사결정모듈에 대한 의사결정단계 진행을 위하여 각 생장에 따른 센서 값이 적절한지 높은지 낮은지 확인하고, 각 환경 센서 값에 따라 상황에 맞는 설치장비제어 유무를 정하여 도 5, 6과 같이 데이터를 형성하도록 하였다. In order to proceed with the decision-making step for the decision-making module, check whether the sensor value for each growth is appropriate or high or low, and determine whether or not to control the installation equipment suitable for the situation according to each environmental sensor value to form data as shown in Figs. I did it.
그 후 매트랩에서 데이터를 이용하여 정밀트리모델만을 이용하여 각 계절별로 2940개의 트레이닝 데이터를 이용하여 학습 시키고, 나머지 각 계절별 1440개의 테스트 데이터를 이용하여 확인해보니 트레이닝 데이터의 학습 정확도는 96.5%이며, 테스트 결과는 81.2% 로 확인되었다.After that, using the data from MATLAB, the training was performed using 2940 training data for each season using only the precision tree model, and the training accuracy of the training data was 96.5%. The result was found to be 81.2%.
예측의 정화도는 아래 [표 6]에 따른 식 1과 같이 계산되어 제공될 수 있다.The degree of purification of the prediction can be calculated and provided as in Equation 1 according to [Table 6] below.
[식 1][Equation 1]
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concepts of the present invention defined in the following claims are also provided. It belongs to the scope of rights.
110: 사용자 단말기
210: 네트워크
1000: 농작물 시설하우스
1001: 제1 농작물 시설하우스
1002: 제2 농작물 시설하우스110: user terminal
210: network
1000: crop facility house
1001: 1st crop facility house
1002: 2nd crop facility house
Claims (8)
환경조절모듈이 농작물 시설하우스 내 창 개폐수단, 조명조절수단, 난방수단, CO2 공급수단, 광차폐수단, 천연추출물 제공수단 및 습도조절수단을 포함하는 환경조절수단이 동작하였을 때 예상되는 농작물 시설하우스 내 예상환경정보를 예측하는 환경예측단계;
의사결정모듈이 상기 환경조절모듈로부터 환경정보를 수신하여 생육작물의 이상적인 환경정보와 매칭시킨 뒤 미리 정해놓은 기준에 따라 제어동작에 의사결정을 하는 의사결정단계;
제어부에서 상기 의사결정모듈에서 제어정보를 수신하여 상기 환경조절수단을 제어하는 제어단계;
상기 제어단계 이후에 미리 정해놓은 시간 간격에 따라 상기 환경센서로부터 수집된 환경정보를 제어부로 전달하는 제2 환경정보 센싱단계를 포함하는
의사결정나무를 이용한 스마트팜의 제어방법.In response to a predetermined time interval, environmental information collected from an environmental sensor including an air temperature sensor, a geothermal temperature sensor, a humidity sensor, an insolation sensor, and a CO 2 sensor installed inside or outside the first crop facility house is transmitted to the control unit. A first environmental information sensing step;
An environmental control module is expected to be operated when the environmental control means including window opening means, lighting control means, heating means, CO 2 supply means, light shielding means, natural extract providing means and humidity control means in the farm facility house are operated. Environmental prediction step of predicting the expected environmental information in the house;
A decision-making step in which the decision-making module receives environmental information from the environmental control module, matches the ideal environmental information of the crop, and makes a decision on the control operation according to a predetermined criterion;
A control step of receiving control information from the decision module from a control unit and controlling the environmental control means;
And a second environmental information sensing step of transmitting environmental information collected from the environmental sensor to a control unit according to a predetermined time interval after the control step.
Control method of smart farm using decision tree.
상기 의사결정단계는 의사결정트리 모델을 이용한 것이고,
상기 예상환경정보 및 제2 환경정보 값을 비교한 결과가 상기 의사결정단계에 누적적으로 반영되는 것인
의사결정나무를 이용한 스마트팜의 제어방법.According to claim 1,
The decision step is to use a decision tree model,
The result of comparing the expected environmental information and the second environmental information value is cumulatively reflected in the decision-making step.
Control method of smart farm using decision tree.
상기 환경정보는 외부 데이터 베이스로부터 수신된 환경정보를 더 포함하는
의사결정나무를 이용한 스마트팜의 제어방법.According to claim 1,
The environment information further includes environment information received from an external database.
Control method of smart farm using decision tree.
상기 이상적인 환경정보 미리 정해 놓은 제2 농작물 시설하우스의 실내 및 실외의 환경정보 값을 기준으로 하는 것인
의사결정나무를 이용한 스마트팜의 제어방법.According to claim 1,
The ideal environmental information is based on the indoor and outdoor environmental information values of the second crop facility house that is predetermined.
Control method of smart farm using decision tree.
단말기를 통하여 상기 제2 농작물 시설하우스에서 생산된 작물을 평가한 값과 상기 제1 농장물 시설하우스에서 생산된 작물을 평가한 값을 입력받는 작물평가 입력단계 및
의사결정모듈이 입력된 작물평가 값을 기초로 작물의 생육기간의 상기 제2 농작물 시설하우스 및 상기 제1 농작물 시설하우스의 환경정보를 비교하여 상기 제1 농작물 시설하우스에서 개선되어야 할 환경정보를 분석하는 분석단계를 더 포함하는
의사결정나무를 이용한 스마트팜의 제어방법.The method of claim 4,
A crop evaluation input step of receiving a value for evaluating a crop produced in the second agricultural facility house and a value for evaluating a crop produced in the first farm facility facility through a terminal, and
Analysis of environmental information to be improved in the first crop facility house by comparing environmental information of the second crop facility house and the first crop facility house during the growth period of the crop based on the input of the crop evaluation value input by the decision module The analysis step further comprises
Control method of smart farm using decision tree.
상기 의사결정모듈이 상기 분석단계에서 얻어진 정보를 의사결정트리 모델에 반영하는 것인
의사결정나무를 이용한 스마트팜의 제어방법.The method of claim 5,
The decision module is to reflect the information obtained in the analysis step to the decision tree model
Control method of smart farm using decision tree.
상기 천연추출물 제공수단은 상기 제1 농작물 시설하우스 내에 미리 정해 놓은 기준에 따라 설치된 분사장치를 통하여 천연 추출물이 분사되는 것이고,
상기 천연 추출물을 열수 추출물인 것인
의사결정나무를 이용한 스마트팜의 제어방법.According to claim 1,
The natural extract providing means is that the natural extract is sprayed through a spraying device installed according to a predetermined criterion in the first crop facility house,
The natural extract is a hot water extract
Control method of smart farm using decision tree.
상기 농작물은 토마토, 파프리카 중 어느 하나이고,
상기 열수 추출물은 비자나물 및 모시풀 추출물이 혼합된 것인
의사결정나무를 이용한 스마트팜의 제어방법.The method of claim 7,
The crop is any one of tomatoes and paprika,
The hot water extract is a mixture of Visa bean and ramie grass extract
Control method of smart farm using decision tree.
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|---|---|---|---|---|
| CN116578047A (en) * | 2023-05-11 | 2023-08-11 | 江苏里下河地区农业科学研究所 | Fine intelligent control method and system for chilli production |
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| KR20120076584A (en) | 2010-12-03 | 2012-07-09 | 한국전자통신연구원 | Method of managing farm and system for the same |
-
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