KR20200060653A - 스마트팜의 천연 추출물 및 혼합 분무 장치 - Google Patents

스마트팜의 천연 추출물 및 혼합 분무 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20200060653A
KR20200060653A KR1020180145642A KR20180145642A KR20200060653A KR 20200060653 A KR20200060653 A KR 20200060653A KR 1020180145642 A KR1020180145642 A KR 1020180145642A KR 20180145642 A KR20180145642 A KR 20180145642A KR 20200060653 A KR20200060653 A KR 20200060653A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
smart farm
natural extract
environmental
extract
nozzle
Prior art date
Application number
KR1020180145642A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102189418B1 (ko
Inventor
백운보
임중선
정혜선
김태진
신승현
강지훈
김원호
김영민
남윤만
정선우
조근준
Original Assignee
동의대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 동의대학교 산학협력단 filed Critical 동의대학교 산학협력단
Priority to KR1020180145642A priority Critical patent/KR102189418B1/ko
Publication of KR20200060653A publication Critical patent/KR20200060653A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102189418B1 publication Critical patent/KR102189418B1/ko

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01C—PLANTING; SOWING; FERTILISING
    • A01C23/00—Distributing devices specially adapted for liquid manure or other fertilising liquid, including ammonia, e.g. transport tanks or sprinkling wagons
    • A01C23/001—Sludge spreaders, e.g. liquid manure spreaders
    • A01C23/003—Distributing devices, e.g. for rotating, throwing
    • A01C23/005—Nozzles, valves, splash plates
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01C—PLANTING; SOWING; FERTILISING
    • A01C23/00—Distributing devices specially adapted for liquid manure or other fertilising liquid, including ammonia, e.g. transport tanks or sprinkling wagons
    • A01C23/007—Metering or regulating systems
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G9/00—Cultivation in receptacles, forcing-frames or greenhouses; Edging for beds, lawn or the like
    • A01G9/14—Greenhouses
    • A01G9/143—Equipment for handling produce in greenhouses
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G9/00—Cultivation in receptacles, forcing-frames or greenhouses; Edging for beds, lawn or the like
    • A01G9/24—Devices or systems for heating, ventilating, regulating temperature, illuminating, or watering, in greenhouses, forcing-frames, or the like
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G9/00—Cultivation in receptacles, forcing-frames or greenhouses; Edging for beds, lawn or the like
    • A01G9/24—Devices or systems for heating, ventilating, regulating temperature, illuminating, or watering, in greenhouses, forcing-frames, or the like
    • A01G9/247—Watering arrangements
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01M—CATCHING, TRAPPING OR SCARING OF ANIMALS; APPARATUS FOR THE DESTRUCTION OF NOXIOUS ANIMALS OR NOXIOUS PLANTS
    • A01M7/00—Special adaptations or arrangements of liquid-spraying apparatus for purposes covered by this subclass
    • A01M7/0089—Regulating or controlling systems
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B1/00—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means
    • B05B1/02—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to produce a jet, spray, or other discharge of particular shape or nature, e.g. in single drops, or having an outlet of particular shape
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A40/00—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production
    • Y02A40/10—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production in agriculture
    • Y02A40/25—Greenhouse technology, e.g. cooling systems therefor
    • Y02A40/264—

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Soil Sciences (AREA)
  • Insects & Arthropods (AREA)
  • Pest Control & Pesticides (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Greenhouses (AREA)

Abstract

본 발명은 스마트팜의 천연 추출물 및 혼합 분무 장치에 관한 것으로 의사결정트리 기법을 이용하여 주변환경 인자 조절인자를 보다 합리적이고 종합적으로 분석하여 대응할 수 있도록 하면서 친환경성을 높일 수 있도록 하는 의사결정나무를 이용한 스마트팜에 최적화 되어 사용될 수 있는 천연추출물 및 이에 대한 혼합 분무 장치를 제공한다.

Description

스마트팜의 천연 추출물 및 혼합 분무 장치{Natural Extract and Mixed Spray System of Smart Farm}
본 발명은 스마트팜의 천연 추출물 및 혼합 분무 장치에 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 스마트팜에 최적화 되어 사용될 수 있는 천연추출물 및 이에 대한 혼합 분무 장치를 제공하기 위한 것이다.
사회적으로 건강에 대한 관심이 높아지면서 과일 및 채소의 수요가 급격히 증가하고 있다. 이에, 과일 및 채소의 안정적 공급을 위해 농작물 재배시 농약을 사용하는 것이 거의 필수적으로 되어 있다. 또한, 병충해(病蟲害) 피해 없는 농작물의 수확량에 따라 한 해의 소득이 결정되는 농가 및 농산업체 입장에서, 농약을 일절 사용하지 않고 농작물을 재배하려는 시도는 한 해 농사를 그르칠 수 있다는 점에서 상당한 리스크(Risk)가 된다.
그러나, 이렇게 사용되는 농약은 생산된 농산물에 잔류하여 식품의 안전성 관련 심각한 우려를 낳고 있고, 합성화학 물질의 독성으로 인해 재배자의 건강까지 크게 위협하고 있으며, 환경 오염 및 생태계 교란을 유발하는 등 여러 가지 문제들을 발생시키고 있다.
이에, 농산물에 대한 안전성 문제 및 환경보존을 통한 지속 가능한 농업에 관한 관심으로 국내 농가는 물론 전세계적으로 이른바 유기농업(Organic farming)이 급격하게 확산되고 있으며, 친환경 농산물 생산에 대한 연구가 과수(果樹), 채소 및 경종작물 등 농업 전반에 걸쳐 활발하게 진행되고 있다. 특히, 안전 농산물에 대한 수요가 증가하고 농업환경 관련 규제가 국제적으로 강화되고 있는 현 시점에서, 앞으로의 농업 방식은 유기농법과 같은 친환경 농법 쪽으로 점차 변모될 수밖에 없다.
이러한 측면에서, 화학 성분의 농약을 대체할 수 있는 천연 살충제를 사용함으로써 농약의 사용을 줄여 작물을 재배하려는 시도 등이 있었다.
그러나, 상기와 같이 현재 시도되고 있는 유기농법들은 농약의 사용을 100% 배제할 경우 농작물 중 특히 병충해에 취약한 과수에 있어 사실상 효과적으로 방제(防除) 효과를 거두기 어려우며, 과수, 예컨대 포도 등에 적용시 종래의 농약사용 농법과 대비하여 당도(糖度) 등 과일의 품질 면에서 유의적 차이를 보이지 못하거나 오히려 그 품질이 저하되는 문제가 있다.
나아가, 농약을 대체하는 것으로서 농작물의 영양, 생장 및 품질을 개선하려는 목적 하에, 천연과실, 약용식물 등의 효소(Enzyme)를 이용하여 이를 농작물 중 과수(果樹)에 적극적으로 적용한 기술은 현재까지 찾아보기 어려웠다.
이에, 농약을 일절 사용하지 않고도 병충해 없이 과수 등의 농작물을 건강하게 생장시킬 수 있으며, 과수 중 특히 포도의 당도를 종래 대비 최대한으로 증가시킬 수 있는 친환경적인 유기농 영양제 및 관련 농법에 관한 기술의 개발이 요구되고 있다.
여기에 더불어 ICT 기술이 결합된 스마트 팜을 통한 농업이 각광을 받고 있다. 따라서 이러한 스마트 팜을 이용하면서 친환경적인 농산물을 생산할 수 있는 기술에 대한 개발이 필요하다.
친환경적인 농산품의 생산과 더불어 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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
또한 상기 선행기술들은 스마트 팜의 친환경적인 농법이 적용될 수 있는 수단을 접목하지 못하고 있는 일정한 한계를 가진다.
KR 10-2012-0076584 A KR 10-2012-0076584 A
본 발명의 목적은 각 센서에서 측정된 값을 기반으로 각 환경인자를 종합적으로 분석하여 최적의 생육환경을 유지할 수 있는 의사결정나무를 이용한 스마트팜에서 친환경적인 농업이 적용될 수 있도록 하기 위하여 천연 추출물 및 상기 천연 추출물이 효과적으로 적용될 수 있도록 하는 혼합 분무 장치를 제공하기 위한 것이다.
또한, 상기 천연 추출물 및 혼합 분무 장치는 상기 스마트팜에 있어 의사결정나무를 통하여 작물의 최적의 환경조건에 적용됨으로써 친환경 농산물이 보다 높은 생산력을 가질 수 있도록 하기 위한 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트팜의 천연 추출물 및 혼합 분무 장치는 스마트 팜 내부에 설치되는 것이고, 제1 액상을 포함하는 제1 탱크에 연결된 제1 노즐; 제2 액상을 포함하는 제2 탱크에 연결된 제2 노즐을 포함하고 상기 제1 노즐 및 제1 노즐은 상기 제1 노즐을 통하여 배출된 분사물과 상기 제2 노즐을 통하여 배출된 분사물이 공중에서 혼합될 수 있도록 상기 제1 노즐의 분사방향 및 제2 노즐의 분사방향이 둔각이 되도록 설치된 것이고, 상기 제1 액상은 천연 추출물을 포함하고, 상기 제2 액상은 액상 규산 칼륨을 포함하는 것일 수 있다.
상기 스마트 팜은 제어부; 제1 농작물 시설하우스 내부 또는 외부에 설치된 대기온도센서, 지온온도센서, 습도센서, 일사량 측정 센서, CO2 센서를 포함하는 환경센서; 및 농작물 시설하우스 내 창 개폐수단, 조명조절수단, 난방수단, CO2 공급수단, 광차폐수단, 천연추출물 제공수단 및 습도조절수단을 포함하는 환경조절수단을 포함하는 것일 수 있다.
상기 스마트 팜은 데이터 수신기를 더 포함하고, 상기 데이터 수신기는 외부 데이터 베이스로부터 환경정보를 수신하는 것일 수 있다.
상기 스마트 팜은 데이터 수신기를 더 포함하고, 제2 농작물 시설하우스 내부 또는 외부에 설치된 환경센서를 통하여 측정된 정보를 수신하는 것이고 상기 예상환경정보 및 제2 환경정보 값을 비교한 결과가 상기 의사결정단계에 누적적으로 반영되는 것일 수 있다.
상기 스마트팜의 천연 추출물 및 혼합 분무 장치는 제어부로부터 신호를 수신하여 제어되는 것일 수 있다.
상기 추출물은 열수 추출물인 것일 수 있다.
상기 농작물은 토마토, 파프리카 중 어느 하나이고, 상기 열수 추출물은 비자나물 및 모시풀 추출물이 혼합된 것일 수 있다.
한편, 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.
상기 의사결정단계는 의사결정트리 모델을 이용한 것이고, 상기 예상환경정보 및 제2 환경정보 값을 비교한 결과가 상기 의사결정단계에 누적적으로 반영되는 것일 수 있다.
상기 의사결정나무를 이용한 스마트팜의 제어방법에 있어서 상기 환경정보는 외부 데이터 베이스로부터 수신된 환경정보를 더 포함하는 것일 수 있다.
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.
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.
상기 의사결정나무를 이용한 스마트팜의 제어방법에 있어서, 상기 의사결정모듈이 상기 분석단계에서 얻어진 정보를 상기 의사결정트리 모델에 반영하는 것일 수 있다.
상기 의사결정나무를 이용한 스마트팜의 제어방법에 있어서, 상기 천연추출물 제공수단은 상기 제1 농작물 시설하우스 내에 미리 정해 놓은 간격으로 설치된 분사장치를 통하여 천연 추출물이 분사되는 것이고, 상기 천연 추출물을 열수 추출물인 것일 수 있다.
의사결정나무를 이용한 스마트팜의 제어방법에 있어서, 상기 농작물은 토마토, 파프리카 중 어느 하나이고, 상기 열수 추출물은 비자나물 및 모시풀 추출물이 혼합된 것일 수 있다.
이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스마트팜의 천연 추출물 및 혼합 분무 장치는 스마트 팜 내부에 설치되는 것이고, 제1 액상을 포함하는 제1 탱크에 연결된 제1 노즐; 제2 액상을 포함하는 제2 탱크에 연결된 제2 노즐을 포함하고 상기 제1 노즐 및 제1 노즐은 상기 제1 노즐을 통하여 배출된 분사물과 상기 제2 노즐을 통하여 배출된 분사물이 공중에서 혼합될 수 있도록 상기 제1 노즐의 분사방향 및 제2 노즐의 분사방향이 둔각이 되도록 설치된 것이고, 상기 제1 액상은 천연 추출물을 포함하고, 상기 제2 액상은 액상 규산 칼륨을 포함하는 것일 수 있다.
상기 제1 노즐의 분사방향은 노즐에 의하여 분사물에 발사되는 직선방향을 말한다. 이는 도 2를 기준으로 설명하면 1r 또는 2r의 가상의 직선으로 표현될 수 있다.
상기 제1 노즐의 분사방향과 제2 노즐의 분사방향이 둔각을 이루면서 공중에서 제1 액상 및 제2 액상이 혼합되어 분사될 수 있다.
상기 분사방법에 관한 구체적인 방법은 폄프를 사용하거나, 압력 또는 낙하에너지를 사용하는 방법 등 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 사용할 수 있는 수단을 모두 포함하는 것으로 정의한다.
후술하는 바와 같이 상기 액상규산칼륨과 천연물 추출물을 혼합하지 않고 각각 토지에 분사하는 경우 액상규산칼륨에 의하여 토지 면이 단단하게 굳어지기 때문에 상기 천연 추출물이 작물에 효과적으로 흡수되게 할 수 없다. 또한 상기 액상규산칼륨과 천연추출물을 혼합용기에서 혼합하는 경우 액상규산칼륨의 물성 및 높은 염기도에 의하여 상기 천연추출물의 활성이 상실되고, 혼합물을 일정시간 이상 방치하는 경우 부유물이 발생하고, 천연추출물의 활성도 상실되는 문제가 발생하게 된다.
따라서 상기 액상규산 칼륨 및 천연 추출물은 혼합하는 분사하기 직전에 혼합되어 분사되는 방안이 필요하다. 그러므로 상기 제1 탱크 및 제2 탱크를 사용하여 평시에는 상기 천연 추출물 및 상기 액상규산 칼륨을 분리 보관하다가 제어부로부터 신호를 받아 일정한 농도 범위 및 양으로 혼합하여 분사되게 할 수 있다. 특히 상기 천연 추출물 및 혼합 분무 장치는 스마트 팜과 같이 사람이 분사하기 전에 혼합하는 공정을 진행하는 것이 불가능한 환경에서 자동화 공정에 적용시켜 활용하게 할 수 있는 장점을 가진다.
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.
바람직하게 상기 제1 액상의 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.
비자나무는 나무 크기가 8~15m, 직경이 50 내지 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.
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.
더 바람직하게 제 2액상은 상기 제1 액상에 100 중량부에 대하여 0.0001 내지 0.001 중량부로 혼합되는 것일 수 있다. 즉 상기 천연 추출물은 열수 추출물이고 상기 열수추출물 100 중량부에 대하여 상기 액상규산칼륨은 0.0001 내지 0.001 중량부로 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.
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.
상기 스마트 팜은 제어부; 제1 농작물 시설하우스 내부 또는 외부에 설치된 대기온도센서, 지온온도센서, 습도센서, 일사량 측정 센서, CO2 센서를 포함하는 환경센서; 및 농작물 시설하우스 내 창 개폐수단, 조명조절수단, 난방수단, CO2 공급수단, 광차폐수단, 천연추출물 제공수단 및 습도조절수단을 포함하는 환경조절수단을 포함하는 것일 수 있다.
상기 스마트 팜은 데이터 수신기를 더 포함하고, 상기 데이터 수신기는 외부 데이터 베이스로부터 환경정보를 수신하는 것일 수 있다.
상기 스마트 팜은 데이터 수신기를 더 포함하고, 제2 농작물 시설하우스 내부 또는 외부에 설치된 환경센서를 통하여 측정된 정보를 수신하는 것이고 상기 예상환경정보 및 제2 환경정보 값을 비교한 결과가 상기 의사결정단계에 누적적으로 반영되는 것일 수 있다.
상기 스마트팜의 천연 추출물 및 혼합 분무 장치는 제어부로부터 신호를 수신하여 제어되는 것일 수 있다.
상기 추출물은 열수 추출물인 것일 수 있다.
상기 농작물은 토마토, 파프리카 중 어느 하나이고, 상기 열수 추출물은 비자나물 및 모시풀 추출물이 혼합된 것일 수 있다.
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.
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.
본 발명에서 말하는 스마트팜은 작물을 재배하는 시설에 ICT를 접목하여 원격 및 자동으로 작물의 생육환경을 적절하게 유지관리 할 수 있도록 하는 농장을 의미한다.
본 발명에서 말하는 농작물 시설하우스는 그 사전적 의미를 포함하며, 작물을 재배하기 위하여 벽과 지붕이 있는 구조로 되어 있는 설치물을 포함하는 것으로 정의한다.
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.
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.
본 발명에서 말하는 습도센서는 농작물 시설하우스의 내부 또는 외부의 습도를 측정할 수 있는 장치를 모두 포함하는 것으로 정의한다.
본 발명에서 말하는 일사량 측정 센서는 농작물 시설하우스의 내부 또는 외부에 전달되는 태양 복사에너지를 측정할 수 있는 장치를 모두 포함하는 것으로 정의한다.
본 발명에서 말하는 CO2 센서는 농작물 시설하우스 내부 또는 외부의 공기 중에 포함된 이산화탄소를 측정할 수 있는 장치를 모두 포함하는 것으로 정의한다.
본 발명에서 말하는 환경센서는 대기온도센서, 지온온도센서, 습도센서, 일사량 측정 센서, CO2 센서를 택일적으로 하나 이상 포함하는 것을 말하며, 상기 기술한 센서에 한정하는 것은 아니다.
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.
본 발명에서 말하는 조명조절수단은 백열등을 포함한 광을 전달할 수 있는 모든 수단을 포함하는 것으로 정의한다.
본 발명에서 말하는 난방수단은 난로, 훈증기, 난방순환 펌프를 포함하며, 농작물 시설하우스의 내부 온도를 조절할 수 있는 수단을 포함하는 것으로 정의한다.
본 발명에서 말하는 CO2 공급수단은 농작물 시설하우스 내로 이산화탄소를 공급할 수 있는 모든 수단을 포함하는 것으로 정의한다.
본 발명에서 말하는 광차폐수단은 창광막, 커튼 등 농작물 시설하우스 내로 빛이 전달되는 것을 차단하거나 조절할 수 있는 수단을 모두 포함하는 것으로 정의한다.
본 발명에서 말하는 천연추출물 제공수단은 작물의 생장을 촉진하거나 병충해를 제거하기 위하여 사용되는 것으로서 천연물로부터 제조된 추출물을 모두 포함하는 것으로 정의한다.
본 발명에서 말하는 습도조절수단은 스프링쿨러 등 농작물 시설하우스 내로 수분을 공급하여 습도를 조절할 수 있도록 하는 모든 수단을 포함하는 것으로 정의한다.
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.
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.
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.
상기 환경예측단계는 상기 농작물 시설하우스 내의 환경조절수단이 동작하였을 때 예측되는 농작물 시설하우스 내의 환경정보 값을 도출하는 것을 말한다.
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.
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.
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.
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.
상기 의사결정단계는 상기 환경예측단계에서 도출된 정보를 예측 값을 기반으로 생육대상이 되는 농작물의 적정한 생육환경 여부를 평가하여 상기 환경조절수단에 작동여부 및 제어를 결정하는 단계이다.
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.
상기 제어단계는 제어부를 통하여 상기 의사결정단계에서 결정된 환경조절수단이 작동 및 제어되는 단계를 의미한다.
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.
상기 의사결정단계는 의사결정트리 모델을 이용한 것이고, 상기 예상환경정보 및 제2 환경정보 값을 비교한 결과가 상기 의사결정단계에 누적적으로 반영되는 것일 수 있다.
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.
상기 의사결정나무를 이용한 스마트팜의 제어방법에 있어서 상기 환경정보는 외부 데이터 베이스로부터 수신된 환경정보를 더 포함하는 것일 수 있다.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
상기 의사결정나무를 이용한 스마트팜의 제어방법에 있어서, 상기 의사결정모듈이 상기 분석단계에서 얻어진 정보를 상기 의사결정트리 모델에 반영하는 것일 수 있다.
상기 의사결정나무를 이용한 스마트팜의 제어방법에 있어서, 상기 천연추출물 제공수단은 상기 제1 농작물 시설하우스 내에 미리 정해 놓은 간격으로 설치된 분사장치를 통하여 천연 추출물이 분사되는 것이고, 상기 천연 추출물을 열수 추출물인 것일 수 있다.
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.
의사결정나무를 이용한 스마트팜의 제어방법에 있어서, 상기 농작물은 토마토, 파프리카 중 어느 하나이고, 상기 열수 추출물은 비자나물 및 모시풀 추출물이 혼합된 것일 수 있다.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
본 발명에 따른 스마트팜의 천연 추출물 및 혼합 분무 장치는 스마트 팜의 친환경 농업이 진행될 수 있도록 유해인자에 대한 향균활성과 생산력 증진 효과를 나타내는 천연 추출물을 제공하고, 상기 천연 추출물이 상기 스마트 팜 내에서 효과적으로 적용될 수 있도록 하는 혼합 분무 장치를 제공하기 위한 것이다.
또한, 상기 천연 추출물 및 혼합 분무 장치는 상기 스마트팜에 있어 의사결정나무를 통하여 작물의 최적의 환경조건에 적용됨으로써 친환경 농산물이 보다 높은 생산력을 가질 수 있다.
본 발명에 따른 의사결정나무를 이용한 스마트 팜에 의하는 경우 인공적인 합성물을 사용하지 않는 유기농법에 의한 스마트팜을 보다 쉽게 구현하게 할 수 있다.
도 1은 본 발명에서 말하는 스마트팜의 제어방법에 관한 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 천연 추출물 및 혼합 분무 장치 분사 노즐에 관한 것이다.
도 3는 본 발명에서 말하는 스마트팜의 매트랩 컴팩트 트리 그래프에 대한 결과를 예시하는 그래프이다.
도 4는 본 발명에서 말하는 스마트팜의 온도와 습도에 대한 환경데이터 학습에 관한 것이다.
도 5는 본 발명에서 말하는 스마트팜의 온도와 이산화탄소 농도에 대한 환경데이터 학습에 관한 것이다.
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.
[제조예 1: 천연 추출물의 제조]
본 발명에 따른 천연 추출물의 효과상 특징을 확인하기 위하여 하기의 [표 1]과 같은 조성에 따라 열수추출물을 혼합하였다.
M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 M8 M9 M10 M11
A 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100
B - 5 10 20 30 40 20 20 20 20 20
C - - - - - - 20 40 60 80 100
(단위: 중량부)A: 비자나무 추출물
B: 모시풀 추출물
C: 매실 나무 추출물
[실험예 2: 식물 곰팡이에 대한 억제 활성 실험]
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.
M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 M8 M9 M10 M11 Con
억제활성 10 10 8 8 8 10 8 6 4 5 9 10
(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.
[실험예 3: 생장성 실험 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.
M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 M8 M9 M10 M11 Con
생장성 5 4 6 6 6 5 7 8 8 7 5 5
(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.
[실험예 4: 생장성 실험2]
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.
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.
[제조예 2: 스마트 팜의 데이터 처리]
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.
설치 장비 제어 항목 활용 센서 제어 내용
천창, 이중창,
측창모터개폐		 실내온도/실내습도/실외온도/일사/강우/풍향/풍속센서 환기제어
차광, 보온, 측 커튼 모터 개폐 신내온도/실내 습도/실외온도/일사센서 차광, 보온, 측 커튼제어
CO2 공급밸브 CO2 센서/실내습도/일사센서 CO2공급량 제어
유동팬 실내온도/실내습도 센서 공기유동제어
보광등 일사 센서 보광등 제어
훈증기 타이머 훈증기 제어
스프링클러 실내온도/실내습도 센서 지붕 SP제어
배기팬 실내온도/실내습도 센서 공기배출 제어
난방 순환펌프 실내온도/실내습도 센서 난방 제어
난방 3-WAY 밸브 실내온도/난방수온도 센서 난방 제어
각 센서로부터 수집된 정보를 기반으로 하기의 [표 5]에 따른 데이터를 기준으로 제어할 제어대상장비를 선정하고 제어 유무를 선정하도록 하였다.
계절, 생장 일사량
(J)		 내부
온도
(°C)		 습도
(%)		 잔존
CO2
(ppm)		 흡수량(ml)
봄 1,500~
2,000		 18.5 초과 78.0 미만 395~474 3,928 초과
여름 2,000 초과 18.5 초과 78.0~84.2 395~474 3,928 초과
가을 900~1,500 18.5 초과 78.0~
84.2		 395~474 3,928 초과
겨울 900 미만 18.5 초과 84.2 초과 474 초과 2,579~3,928
생식 900~1,500 20.3~
21.6		 81.0~
85.6		 399 초과 3,350~4,699
영양 2,000 초과 20.5~23.4 66.8~
77.5		 348 초과 5,713 초과
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 4, 5와 같이 데이터를 형성하도록 하였다.
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.
예측의 정화도는 아래 [표 6]에 따른 식 1과 같이 계산되어 제공될 수 있다.
구분 예측치
Class=Yes Class=No
실제값 Class=Yes TP FN
Class=No FP TN
[식 1]
Figure pat00001
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.
10: 제1 탱크
11: 제1 노즐 연결호스
12: 제1 노즐
13: 제1 노즐 분사구
20: 제2 탱크
20: 제2 탱크
21: 제2 노즐 연결호스
22: 제2 노즐
23: 제2 노즐 분사구
110: 사용자 단말기
210: 네트워크
1000: 농작물 시설하우스
1001: 제1 농작물 시설하우스
1002: 제2 농작물 시설하우스
1r: 제1 노즐의 분사방향의 가상선
2r: 제2 노즐의 분사방향의 가상선

Claims (7)

  1. 스마트 팜 내부에 설치되는 것이고,
    제1 액상을 포함하는 제1 탱크에 연결된 제1 노즐;
    제2 액상을 포함하는 제2 탱크에 연결된 제2 노즐을 포함하고
    상기 제1 노즐 및 제1 노즐은 상기 제1 노즐을 통하여 배출된 분사물과 상기 제2 노즐을 통하여 배출된 분사물이 공중에서 혼합될 수 있도록 상기 제1 노즐의 분사방향 및 제2 노즐의 분사방향이 둔각이 되도록 설치된 것이고,
    상기 제1 액상은 천연 추출물을 포함하고,
    상기 제2 액상은 액상 규산 칼륨을 포함하는 것인
    스마트팜의 천연 추출물 및 혼합 분무 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 스마트 팜은
    제어부;
    제1 농작물 시설하우스 내부 또는 외부에 설치된 대기온도센서, 지온온도센서, 습도센서, 일사량 측정 센서, CO2 센서를 포함하는 환경센서; 및
    농작물 시설하우스 내 창 개폐수단, 조명조절수단, 난방수단, CO2 공급수단, 광차폐수단, 천연추출물 제공수단 및 습도조절수단을 포함하는 환경조절수단을 포함하는 것인
    스마트팜의 천연 추출물 및 혼합 분무 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 스마트 팜은 데이터 수신기를 더 포함하고,
    상기 데이터 수신기는 외부 데이터 베이스로부터 환경정보를 수신하는 것인
    스마트팜의 천연 추출물 및 혼합 분무 장치.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 스마트 팜은 데이터 수신기를 더 포함하고,
    제2 농작물 시설하우스 내부 또는 외부에 설치된 환경센서를 통하여 측정된 정보를 수신하는 것이고
    예상환경정보 및 제2 환경정보 값을 비교한 결과가 의사결정단계에 누적적으로 반영되는 것인
    스마트팜의 천연 추출물 및 혼합 분무 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 스마트팜의 천연 추출물 및 혼합 분무 장치는 제어부로부터 신호를 수신하여 제어되는 것인
    스마트팜의 천연 추출물 및 혼합 분무 장치.
  6. 제 2항에 있어서,
    상기 추출물은 열수 추출물인 것인
    스마트팜의 천연 추출물 및 혼합 분무 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 농작물은 토마토, 파프리카 중 어느 하나이고,
    상기 열수 추출물은 비자나물 및 모시풀 추출물이 혼합된 것인
    스마트팜의 천연 추출물 및 혼합 분무 장치.
KR1020180145642A 2018-11-22 2018-11-22 스마트팜의 천연 추출물 및 혼합 분무 장치 KR102189418B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180145642A KR102189418B1 (ko) 2018-11-22 2018-11-22 스마트팜의 천연 추출물 및 혼합 분무 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180145642A KR102189418B1 (ko) 2018-11-22 2018-11-22 스마트팜의 천연 추출물 및 혼합 분무 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200060653A true KR20200060653A (ko) 2020-06-01
KR102189418B1 KR102189418B1 (ko) 2020-12-14

Family

ID=71083052

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180145642A KR102189418B1 (ko) 2018-11-22 2018-11-22 스마트팜의 천연 추출물 및 혼합 분무 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102189418B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111990042A (zh) * 2020-09-01 2020-11-27 南京农业大学 一种智能多元种植系统

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999063820A1 (fr) * 1998-06-11 1999-12-16 Shionogi & Co., Ltd. Compositions bactericides utilisees en agriculture et horticulture et contenant de l'acide silicique et/ou du silicate de potassium
KR100728722B1 (ko) * 2005-12-27 2007-06-27 알앤엘생명과학주식회사 천연물을 함유하는 살균 및 살바이러스 조성물
KR20080109345A (ko) * 2007-06-13 2008-12-17 재단법인 제주하이테크산업진흥원 항균제용 비자나무 오일추출물
KR20090102136A (ko) * 2008-03-25 2009-09-30 주식회사 내츄로바이오텍 식물로부터 추출된 추출물을 유효성분으로 포함하는살선충용 및 선충 살란용 조성물
US20100170150A1 (en) * 2009-01-02 2010-07-08 Walsh Jr William Arthur Method and Systems for Solar-Greenhouse Production and Harvesting of Algae, Desalination of Water and Extraction of Carbon Dioxide from Flue Gas via Controlled and Variable Gas Atomization
KR101022025B1 (ko) * 2010-08-17 2011-03-16 조장은 식물 재배 장치
KR20120076584A (ko) 2010-12-03 2012-07-09 한국전자통신연구원 농장 관리 방법 및 이를 위한 시스템
KR101357747B1 (ko) * 2012-10-11 2014-02-05 이영오 시설 하우스의 환경제어장치 및 그 제어방법
KR101370690B1 (ko) * 2013-08-08 2014-03-06 이용재 약제를 나노포그 미립화 상태로 분무하여 최상 방제 효과를 얻고 농약중독 예방이 가능한 무인방제시스템
WO2018084275A1 (ja) * 2016-11-06 2018-05-11 株式会社パークフォレスト ウコギ科薬用植物の栽培システム及び栽培方法

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999063820A1 (fr) * 1998-06-11 1999-12-16 Shionogi & Co., Ltd. Compositions bactericides utilisees en agriculture et horticulture et contenant de l'acide silicique et/ou du silicate de potassium
KR100728722B1 (ko) * 2005-12-27 2007-06-27 알앤엘생명과학주식회사 천연물을 함유하는 살균 및 살바이러스 조성물
KR20080109345A (ko) * 2007-06-13 2008-12-17 재단법인 제주하이테크산업진흥원 항균제용 비자나무 오일추출물
KR20090102136A (ko) * 2008-03-25 2009-09-30 주식회사 내츄로바이오텍 식물로부터 추출된 추출물을 유효성분으로 포함하는살선충용 및 선충 살란용 조성물
US20100170150A1 (en) * 2009-01-02 2010-07-08 Walsh Jr William Arthur Method and Systems for Solar-Greenhouse Production and Harvesting of Algae, Desalination of Water and Extraction of Carbon Dioxide from Flue Gas via Controlled and Variable Gas Atomization
KR101022025B1 (ko) * 2010-08-17 2011-03-16 조장은 식물 재배 장치
KR20120076584A (ko) 2010-12-03 2012-07-09 한국전자통신연구원 농장 관리 방법 및 이를 위한 시스템
KR101357747B1 (ko) * 2012-10-11 2014-02-05 이영오 시설 하우스의 환경제어장치 및 그 제어방법
KR101370690B1 (ko) * 2013-08-08 2014-03-06 이용재 약제를 나노포그 미립화 상태로 분무하여 최상 방제 효과를 얻고 농약중독 예방이 가능한 무인방제시스템
WO2018084275A1 (ja) * 2016-11-06 2018-05-11 株式会社パークフォレスト ウコギ科薬用植物の栽培システム及び栽培方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111990042A (zh) * 2020-09-01 2020-11-27 南京农业大学 一种智能多元种植系统

Also Published As

Publication number Publication date
KR102189418B1 (ko) 2020-12-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Castilla et al. Greenhouse technological packages for high-quality crop production
CN104186216B (zh) 一种鸡嘴荔枝矮化密植早结栽培方法
CN103880521B (zh) 一种金针菇菌渣培养基料及其栽培双孢蘑菇的方法
CN106818443B (zh) 一种红枫枝条水培扦插繁殖方法
WO2021073609A1 (zh) 一种在遮光环境内用水养熟烟叶的调制方法
CN104365379A (zh) 平菇的种植方法
CN110226454A (zh) 一种织金竹荪仿野生栽培方法
CN101803587B (zh) 枯叶蛱蝶在北方地区的规模化人工养殖方法
Abdrabbo et al. Eggplant production under deficit irrigation and polyethylene mulch
CN103283433A (zh) 铁皮石斛种子繁殖方法
KR102189418B1 (ko) 스마트팜의 천연 추출물 및 혼합 분무 장치
Alonso et al. Greenhouse sweet pepper productive response to carbon dioxide enrichment and crop pruning
Higashide Review of dry matter production and growth modelling to improve the yield of greenhouse tomatoes
Liopa-Tsakalidi et al. Response of zucchini to the electrical conductivity of the nutrient solution in hydroponic cultivation
KR20200060652A (ko) 의사결정나무를 이용한 스마트팜의 제어방법
KR102359422B1 (ko) 음성인식을 이용한 스마트팜의 제어방법
Milenković et al. Reducing of tomato physiological disorders by photoselective shade nets.
Gázquez et al. Greenhouse cooling strategies for mediterranean climate areas
KR20210042073A (ko) 음성인식을 이용한 스마트팜의 제어방법
Saraiva et al. Greenhouse tomato technologies and their influence in Mediterranean region
van Meurs et al. Environmental control of a tomato crop using a transpiration model
CN109042061A (zh) 一种桑枝菌及其规模化种植方法
Klä ring et al. Model-based control of concentration of nutrient solution in glasshouse tomato cultivation
Pisciotta et al. Table-Grape Cultivation in Soil-Less Systems: A Review. Horticulturae 2022, 8, 553
Cho et al. Promotion of gold kiwifruit'Haegeum'(Actinidia chinensis Planch.) maturity using plastic house cultivation

Legal Events

Date Code Title Description
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant