KR20200091524A

KR20200091524A - 농작물 관리 장치

Info

Publication number: KR20200091524A
Application number: KR1020190008084A
Authority: KR
Inventors: 김재영; 이수영; 신창용
Original assignee: 선문대학교 산학협력단
Priority date: 2019-01-22
Filing date: 2019-01-22
Publication date: 2020-07-31

Abstract

본 발명의 농작물 관리 장치는 농작물이 재배되는 재배지의 가장자리에 설치되고, 외부로부터 상기 재배지를 향해 접근하는 유해 동물을 감시하거나 퇴치하는 감시 유니트; 상기 재배지의 가운데에 설치되고, 상기 농작물의 상태 또는 상기 재배지의 상태를 측정하는 측정 유니트; 상기 감시 유니트와 상기 측정 유니트의 사이에 배치되고, 상기 농작물의 생장에 필요한 물 또는 약품을 살포하는 스프링클러; 상기 감시 유니트, 상기 측정 유니트 및 상기 스프링클러를 제어하는 서버;를 포함할 수 있다.

Description

농작물 관리 장치{CROP MANAGEMENT SYSTEM}

본 발명은 농작물을 관리하는 장치에 관한 것이다.

일반적으로 농작물의 관리는 관리자가 현장에 나가 농작물의 생육 상태를 확인한 다음 사무실에 와서 자신이 확인한 생육 상태를 별도의 기록지에 기록하는 것으로 그 관리를 하였다.

그러나, 최근에는 다양한 전자기기의 도움으로 관리 방식이 간편해지고 단순해진 효과가 있게 되었다.

하지만, 기존의 관리 방법은 농작물의 관리를 위한 다양한 정보를 상호간 공유하기 어렵고, 해당 농작물에 대한 이력 관리와 생육 상황 관리를 위해서는 관리자 자신의 경험을 바탕으로 판단하여야 하는 단점이 있었다. 또한, 기존의 관리 방법은 넓은 지역과 다수 작물을 관리하기에는 적합하지 않은 단점이 있었다.

한국등록특허공보 제1412184호에는 양방향 무선 통신을 [0001] 이용한 원격 제어를 통해 농작물 작업장 시설의 생육 상황 관리가 가능한 농작물 관리 시스템이 나타나 있다.

한국등록특허공보 제1412184호

본 발명의 농작물 관리 장치는 유해 동물 또는 병충해의 피해가 예상되는 농작물을 효과적으로 관리할 수 있는 농작물 관리 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 농작물 관리 장치는 카메라 기반 물체 인식을 이용해서 병충해를 확실하게 파악할 수 있다. 본 발명의 농작물 관리 장치는 농작물을 해하는 지상 동물, 조류를 포함하는 유해 동물(유해 조수)을 사람과 구분해서 파악할 수 있다.

본 발명의 농작물 관리 장치는 파악된 유해 동물 정보를 이용해 해당 유해 동물을 퇴치하는 동작을 수행할 수 있다. 본 발명의 농작물 관리 장치는 파악된 사람 정보를 이용해 악의를 가지고 농작물에 접근한 사람을 퇴치하는 동작을 수행할 수 있다.

본 발명의 농작물 관리 장치는 파악된 병충해 정보 또는 유해 동물 정보를 무선 통신을 이용해 각종 클라우드(cloud)(소프트웨어와 데이터를 인터넷과 연결된 중앙 컴퓨터에 저장, 인터넷에 접속하기만 하면 언제 어디서든 데이터를 이용할 수 있도록 하는 시스템)에 업로드할 수 있다. 기파악된 병충해 정보에 대한 인식 시기, 환경 조건 등의 정보가 클라우드를 통해 전송되고 서버 및 DB에 저장될 수 있다. 서버의 데이터 수집 및 로그 기록 활용을 통해 병충해의 역학 조사가 수월하게 이루어질 수 있다.

클라우드에 업로드된 병충해 정보 또는 유해 동물 정보는 원거리에 위치한 사용자의 단말기에 제공될 수 있다.

사용자는 클라우드에 접속 가능한 스마트폰 등의 단말기를 통해 병충해 정보 및 유해 동물 정보를 획득하고, 음성 인식 명령 등을 이용하여 적절한 조치를 취할 수 있다.

본 발명의 농작물 관리 장치는 특정 위치에 고정 설치되는 감시 유니트, 측정 유니트 외에 재배지를 누비면서 병충해 또는 유해 동물을 감지하거나 퇴치하는 로봇을 포함할 수 있다.

본 발명의 농작물 관리 장치는 재배지 내의 유해 동물을 재배지 외부로 내쫓는 퇴치 동작을 수행할 수 있다. 본 발명에 따르면, 감시 유니트의 퇴치망을 뚫고 일단 재배지로 진입한 유해 동물이 잘못된 감시 유니트의 퇴치 동작에 의해 재배지 안을 지속적으로 누비는 현상이 방지될 수 있다.

본 발명의 농작물 관리 장치는 유해 동물이 탐지된 지역, 탐지된 시간, 탐지된 유해 동물의 종류를 클라우드에 저장하고, 추후 유해 동물의 수렵시 사냥꾼 등의 단말기로 제공될 수 있다.

본 발명에 따르면, 로봇이 사용자 대신 농작물의 병충해를 확인하며, 사용자가 매일 논, 밭에 나와 농작물을 확인하지 않아도, 각 상황에 필요한 조치가 자동으로 수행될 수 있다. 자동 조치로 인해 병충해의 확산을 방지하거나 유해 동물을 쫓아내어 논, 밭의 피해를 줄일 수 있다는 이점이 있고, 모래 먼지가 잎에 내려앉아 성장을 저해하는 환경을 인식하여, 스프링클러를 동작시킴으로써 농작물 성장에 도움을 준다.

본 발명에 따르면, 카메라 기반 물체 인식 기법을 이용하여 유해 동물과 사람을 구별하여 식별할 수 있으므로, 사람과 유해 동물을 구별하지 못해서 생기는 스트레스 발생 등의 문제점이 해결 가능하며, 방범 용도로도 활용 가능하다.

본 발명에 따르면, 단말기의 음성 인식 기능을 이용해서 농작물 관리 장치를 간편하게 모두 조작할 수 있어 기기 사용에 익숙하지 않은 노년층 농업인들도 스마트폰 버튼을 구별하여 사용할 필요 없이 음성인식 버튼 하나만으로 모든 기능 조작이 가능하다는 이점이 있다.

엽사(사냥꾼)들의 유해 동물 퇴치 작전시 본 발명의 장비가 수집한 클라우드 데이터를 통해 유해 동물의 탐지 위치, 탐지된 시간, 탐지된 유해 동물의 종류 등의 정보가 제공될 수 있다.

본 발명에 따르면, IoT(Internet of Things) 유해 동물 포획 장비가 적용되므로, 모든 포획 장비를 확인할 필요 없이 작동되었거나 작동중인 포획 장비들만 확인하면 되므로 포획장비 운용 및 관리를 위한 시간과 비용이 절감될 수 있다.

도 1은 본 발명의 농작물 관리 장치를 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 감시 유니트를 나타낸 개략도이다.
도 3은 본 발명의 감시 유니트를 나타낸 블록도이다.
도 4는 본 발명의 로봇을 나타낸 블록도이다.
도 5는 본 발명의 농작물 관리 장치의 동작을 나타낸 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 포획 유니트를 나타낸 블록도이다.
도 7은 본 발명의 측정 유니트를 나타낸 개략도이다.
도 8은 본 발명의 측정 유니트를 나타낸 블록도이다.
도 9는 재배지에 형성된 농작물 관리 장치를 나타낸 개략도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.

도 1은 본 발명의 농작물 관리 장치를 나타낸 블록도이다. 도 5는 본 발명의 농작물 관리 장치의 동작을 나타낸 흐름도이다.

본 발명의 농작물 관리 장치는 감시 유니트(110), 측정 유니트(130), 스프링클러(150), 서버(190), 로봇(170), 단말기(120)를 포함할 수 있다.

감시 유니트(110)는 농작물이 재배되는 재배지(10)의 가장자리에 설치되고, 외부로부터 재배지(10)를 향해 접근하는 유해 동물(90)을 감시하거나 퇴치할 수 있다.

측정 유니트(130)는 재배지(10)의 안쪽 가운데에 설치되고, 농작물의 상태 또는 재배지(10)의 상태를 측정할 수 있다.

스프링클러(150)(sprinkler)는 감시 유니트(110)와 측정 유니트(130)의 사이에 배치되고, 농작물의 생장에 필요한 물 또는 약품을 살포할 수 있다.

서버(190)는 감시 유니트(110), 측정 유니트(130) 및 스프링클러(150)를 제어할 수 있다. 서버(190)는 자동으로 감시 유니트(110) 등을 제어하거나, 단말기(120)의 요청에 의해 감시 유니트(110) 등을 제어할 수 있다. 서버(190)에는 감시 유니트(110), 측정 유니트(130), 로봇(170)으로부터 획득된 각종 정보가 저장되는 데이터베이스(180)가 마련될 수 있다.

로봇(170)은 움직이면서 재배지(10)를 감시할 수 있다.

단말기(120)는 재배지(10) 또는 농작물을 관리하는 사용자가 휴대하거나 사용 가능하게 형성될 수 있다. 일 예로, 단말기(120)는 컴퓨터, 스마트폰 등을 포함할 수 있다. 단말기(120)는 감시 유니트(110)의 감시 결과, 측정 유니트(130)의 측정 결과 등을 확인하고, 감시 유니트(110), 스프링클러(150), 서버(190), 로봇(170) 등을 제어할 수 있다.

도 2는 본 발명의 감시 유니트(110)를 나타낸 개략도이다. 도 3은 본 발명의 감시 유니트(110)를 나타낸 블록도이다.

도면에 도시된 감시 유니트(110)는 감시 발전부(111), 제1 감시부(113), 감시 구동부(115), 감시 지지부(117)를 포함할 수 있다.

감시 지지부(117)는 감시 발전부(111), 제1 감시부(113), 감시 구동부(115)를 지지할 수 있다.

감시 지지부(117)는 지면으로부터 설정 높이까지 연장될 수 있다. 일 예로, 감시 지지부(117)는 지면으로부터 설정 높이까지 하늘을 향해 연장되는 복수의 막대를 포함할 수 있다. 지면에 대면되는 각 막대의 일면은 지면에 박을 수 있도록 날카롭게 형성될 수 있다.

감시 지지부(117)에 의해 감시 발전부(111), 제1 감시부(113), 감시 구동부(115)는 설정 높이 이상에 형성될 수 있다. 해당 설정 높이는 농작물이 자랄 수 있는 최고 높이보다 더 높은 것이 좋다. 감시 지지부(117)에 따르면, 감시 발전부(111), 제1 감시부(113)의 동작이 주변 농작물에 의해 제한되는 현상이 방지될 수 있다.

감시 발전부(111)는 태양광에 의해 발전하는 솔라 패널(태양광 패널)을 포함할 수 있다. 감시 발전부(111)에는 솔라 패널으로부터 생성된 전기를 제1 감시부(113), 감시 구동부(115) 등에서 사용 가능한 전기로 변환하는 감시 전원 제어기(114)가 마련될 수 있다. 일 예로, 전원 제어기는 솔라 패널로부터 출력된 직류 전기를 제1 감시부(113) 등에서 요구하는 직류 전기로 변환하는 DC-DC 변환기를 포함할 수 있다. 제1 감시부(113) 등이 2상 교류 방식의 서보 모터를 이용하는 경우, 전원 제어기는 직류 전기를 교류 전기로 변환하는 DC-AC 변환기를 포함할 수 있다.

감시 발전부(111)에서 생성된 전기를 저장하는 감시 배터리(112)가 추가로 마련될 수 있다. 태양광을 이용한 전기의 생산은 태양의 유무에 의해 결정된다. 따라서, 태양이 진 밤에 감시 유니트(110)를 구동시키기 위한 전력이 낮시간동안 배터리에 저장될 수 있다. 감시 발전부(111)에서 발전된 전기는 제1 감시부(113) 또는 감시 구동부(115) 중 적어도 하나에 제공될 수 있다.

제1 감시부(113)는 주변 사물, 특히 유해 동물(90)을 감지하는 각종 센서를 포함할 수 있다. 일 예로, 제1 감시부(113)는 주변 사물을 촬영하는 감시 카메라를 포함할 수 있다.

감시 카메라에서 촬영된 영상을 분석해서 필요한 정보를 획득하기 위한 감시 분석부(119)가 추가될 수 있다. 일 예로, 감시 분석부(119)는 영상 분석을 통해 영상에 새롭게 등장하는 객체를 인지할 수 있다. 객체의 인지 성능을 개선하기 위해, 감시 분석부(119)는 딥러닝 기법이 적용된 임베디드 딥러닝 보드에 탑재될 수 있다. 임베디드 딥러닝 보드는 감시 지지부(117)에 의해 지지될 수 있다.

제한된 화각 또는 시야를 갖는 감시 카메라를 이용해서 넓은 장소를 감시하기 위해 감시 구동부(115)가 이용될 수 있다.

감시 구동부(115)는 제1 감시부(113)의 감시 영역이 시시각각 변하도록 감시 지지부(117)에 대해 제1 감시부(113)를 움직일 수 있다. 일 예로, 감시 구동부(115)는 감시 지지부(117)에 대해 제1 감시부(113)를 회전시키는 서보 모터를 포함할 수 있다.

감시 유니트(110)는 유해 동물(90)의 탐지 지역, 탐지 시간, 탐지된 동물의 종류 중 적어도 하나를 서버(190) 또는 단말기(120)로 전송할 수 있다. 이를 위해, 감시 유니트(110)에는 서버(190) 또는 단말기(120)와 유무선 통신하는 감시 통신 모듈(202)이 마련될 수 있다.

감시 유니트(110)는 카메라 기반 물체 인식을 이용해서 유해 동물(90)과 사람을 구분해서 인식할 수 있다.

감시 유니트(110)에는 감시 발전부(111), 감시 전원 제어기(114), 감시 배터리(112), 감시 구동부(115), 퇴치 수단, 제1 감시부(113) 등을 제어하는 감시 제어부(201)가 마련될 수 있다.

서버(190) 또는 클라우드(140)는 유해 동물(90)의 탐지 지역, 탐지 시간, 동물의 종류 중 적어도 하나를 저장할 수 있다. 서버(190)에 저장된 각종 정보는 서버(190)와 통신 가능한 사용자의 단말기(120)를 통해 확인 될 수 있다. 사용자는 단말기(120)에 해당하는 스마트폰을 통해 확인된 각종 정보를 이용해서 유해 동물(90)이 나타나는 지역, 시간, 종류 등을 확실하게 파악하고, 해당 유해 동물(90)의 사냥, 포획 등에 이용할 수 있다.

감시 유니트(110)에는 유해 동물(90)을 놀래키거나 겁줘서 도망가게 퇴치 수단이 마련될 수 있다. 일 예로, 감시 유니트(110)에는 유해 동물(90)을 놀래키거나 겁줄 수 있는 제1 퇴치 음향이 출력되는 스피커 등의 제1 음성 출력부(116)가 마련될 수 있다. 제1 퇴치 음향은 총소리, 천적의 포효 소리 등을 포함할 수 있다. 감시 유니트(110)에는 현란한 빛으로 유해 동물(90)을 도망가게 만드는 제1 발광부(118)가 마련될 수 있다.

재배지(10)의 가장자리에 설치된 감시 유니트(110)는 재배지(10)의 외부로부터 재배지(10)를 향해 접근하는 유해 동물(90)을 감지하고, 재배지(10)로부터 멀어지도록 유해 동물(90)을 퇴치하게 형성될 수 있다. 일 예로, 재배지(10)의 가장자리에 설치된 제1 감시부(113)는 재배지(10)의 외부를 감시할 수 있다. 또한, 재배지(10)의 가장자리에 설치된 각종 퇴치 수단은 재배지(10)의 가장자리로부터 재배지(10)의 내부가 아닌 재배지(10)의 외부를 향해 각종 퇴치 효과를 생성할 수 있다.

따라서, 본 발명의 감시 유니트(110)에 따르면, 외부로부터 재배지(10)를 향해 접근하는 각종 유해 조수를 확실하게 감지하고 쫓아낼 수 있는 장점이 있다. 반면, 감시 유니트(110)는 해당 위협을 뚫고 재배지(10)로 진입한 유해 동물(90)에 대해서는 무방비 상태가 될 수 있다. 해당 무방비 상태는 농작물 보호에 오히려 유리할 수 있다. 재배지(10) 가장자리에 형성된 감시 유니트(110)를 기준으로, 재배지(10)로 진입한 유해 동물(90)은 재배지(10)의 안쪽에 위치한 상태가 된다. 따라서, 유해 동물(90)의 바깥에 위치한 감시 유니트(110)로부터 호랑이 소리, 총소리 등이 출력되면, 놀란 유해 동물(90)은 감시 유니트(110)로부터 멀어지기 위해 재배지(10)의 가운데를 지나 반대편으로 도망가게 되며, 도망 과정에서 농작물이 심하게 훼손될 수 있다. 재배지(10)를 이탈하기도 전에 유해 동물(90)을 감지한 반대편 감시 유니트(110)가 퇴치 동작을 수행하면, 반대편으로 도망가던 유해 동물(90)은 다시 반대편을 향해 도망가게 된다. 결국, 재배지(10)의 안쪽을 향해 감시 유니트(110)가 동작하게 되면, 일단 재배지(10)로 진입한 유해 동물(90)이 재배지(10) 안을 사정없이 누비고 다니는 상태가 될 수 있다. 따라서, 감시 유니트(110)는 재배지(10)로 진입한 유해 동물(90)에 대해서는 적어도 퇴치 기능을 수행하지 않는 것이 좋다. 대신, 재배지(10)로 진입한 유해 동물(90)을 퇴치하는 다른 수단이 마련될 수 있다.

도 4는 본 발명의 로봇을 나타낸 블록도이다.

본 발명의 농작물 관리 장치는 재배지(10)를 감시하는 로봇을 포함할 수 있다.

로봇은 감시 유니트(110)와 측정 유니트(130) 사이를 돌아다니면서, 유해 동물(90)을 감시 또는 퇴치하거나, 농작물의 상태 또는 재배지(10)의 상태를 측정할 수 있다. 로봇은 재배지(10) 내부를 누비고 다닐 수 있다. 농작물이 훼손되지 않도록, 재배지(10)를 가로지르는 와이어가 재배지(10)의 상공에 설치될 수 있다. 이때, 로봇은 와이어를 이용해 허공을 떠다니며, 농작물의 병충해를 확인하거나 유해 동물(90)을 퇴치할 수 있다.

로봇은 유해 동물(90)을 사이에 두고 감시 유니트(110)를 향해 제2 퇴치 음향을 출력할 수 있다. 제2 퇴치 음향에 놀란 유해 동물(90)은 로봇으로부터 멀어지기 위해 감시 유니트(110)를 향해 도망갈 것이다.

감시 유니트(110)는 자신을 향해 접근하는 유해 동물(90)이 감지되더라도 퇴치 동작을 수행하지 않고 기다릴 수 있다. 감시 유니트(110)는 유해 동물(90)이 재배지(10)를 벗어나면, 유해 동물(90)을 향해 제1 퇴치 음향을 출력할 수 있다.

로봇에 의해 1차로 놀라서 도망가던 유해 동물(90)은 재배지(10)를 벗어나자마자 다시 감시 유니트(110)에 의해 2차로 놀라게 되고, 도망가던 방향 그대로 계속해서 도망가게 될 것이다.

혼자서 재배지(10)를 돌아다니는 로봇은 자체 전력에 의해 움직이는 것이 좋다.

로봇은 로봇 발전부(171), 로봇 전원 제어기(174), 로봇 배터리(172), 이동 유니트(176), 위치 파악부(178), 로봇 구동부(175), 로봇 분석부(179), 제2 감시부(173)를 포함할 수 있다.

로봇 발전부(171)는 태양광에 의해 전력을 생산하는 솔라 패널(태양광 패널)을 포함할 수 있다.

로봇 전원 제어기(174)는 로봇 발전부(171)에서 생산된 전기를 이동부, 로봇 구동부(175) 등에서 요구하는 전기로 변환하는 각종 변환기를 포함할 수 있다.

로봇 배터리(172)는 로봇 발전부(171)에서 생산된 전기를 저장하고, 로봇 발전부(171)에서 전기가 생산되지 않을 때에 이동부 등에 기저장된 전기를 공급할 수 있다.

이동 유니트(176)는 모터 등의 이동부와 바퀴 등의 가이드부를 포함할 수 있다.

가이드부는 재배지(10)의 상공에 설치된 레일, 와이어를 따라 움직이거나, 지면을 따라 움직이는 휠(wheel) 등을 포함할 수 있다.

이동부는 가이드부를 회전시키는 모터 등을 포함할 수 있다.

위치 파악부(178)는 재배지(10) 안을 자율주행하는 로봇의 현재 위치를 파악할 수 있다. 일 예로, 위치 파악부(178)는 GPS 등의 위성측위시스템(Global Navigation Satellite System) 또는 RFID 리더기를 포함할 수 있다.

재배지(10)의 상공에 마련된 레일 또는 와이어를 따라 자신의 위치 정보가 저장된 복수의 RFID 태그가 배열될 수 있다. 위치 파악부(178)에 해당하는 RFID 리더기는 현재 위치에 배치된 RFID 태그로부터 위치 정보를 로딩하고, 로딩된 RFID의 위치 정보를 로봇의 현재 위치로 파악할 수 있다.

해당 로봇의 현재 위치는 로봇 통신 모듈(205)을 통해 서버(190) 또는 단말기(120)로 제공될 수 있다.

제2 감시부(173)는 주변 사물, 특히 유해 동물(90)을 감지하는 각종 센서를 포함할 수 있다. 일 예로, 제2 감시부(173)는 주변 사물을 촬영하는 카메라를 포함할 수 있다.

로봇 분석부(179)는 제2 감시부(173)에서 촬영된 영상을 분석해서 필요한 정보를 획득할 수 있다. 로봇 분석부(179)는 영상 분석을 통해 영상에 새롭게 등장하는 객체를 인지할 수 있다. 객체의 인지 성능을 개선하기 위해, 로봇 분석부(179)는 딥러닝 기법이 적용된 임베디드 딥러닝 보드에 탑재될 수 있다. 임베디드 딥러닝 보드는 로봇의 몸체에 지지될 수 있다.

로봇 구동부(175)는 제2 감시부(173)의 감시 영역이 시시각각 변하도록 로봇 몸체에 대해 제2 감시부(173)를 움직일 수 있다. 일 예로, 로봇 구동부(175)는 로봇의 몸체에 대해 제2 감시부(173)를 회전시키는 서보 모터를 포함할 수 있다.

로봇 통신 모듈(205)은 제2 감시부(173)를 통해 획득한 농작물의 병충해 상태 정보, 유해 동물(90) 정보를 서버(190) 또는 단말기(120)로 유무선 전송할 수 있다.

로봇에는 유해 동물(90) 퇴치용 제2 퇴치 음향을 출력하는 제2 음성 출력부 등의 퇴치 수단이 추가될 수 있다.

로봇 제어부(204)는 로봇 발전부(171), 로봇 전원 제어기(174), 로봇 배터리(172), 로봇 구동부(175), 제1 감시부(113), 퇴치 수단, 이동부, 가이드부, 위치 파악부(178) 등을 제어하는 감시 제어부(201)가 마련될 수 있다.

도 6은 본 발명의 포획 유니트(210)를 나타낸 블록도이다.

본 발명의 농작물 관리 장치는 포획 유니트(210)를 추가로 포함할 수 있다.

포획 유니트(210)는 포획부, 포획 배터리(212), 포획 제어부(219), 포획 통신 모듈(218), 포획 센싱부(213)를 포함할 수 있다.

포획부는 유해 동물(90)을 가두거나 잡을 수 있는 포획틀, 케이지(cage), 덫을 포함할 수 있다. 일 예로, 포획부는 멧돼지 포획용 케이지, 두더지 포획용 케이지, 쥐 포획용 장비 등을 포함할 수 있다.

포획 센싱부(213)는 유해 동물(90)이 포획부에 잡힌 여부를 감지할 수 있다. 일 예로, 포획 센싱부(213)는 PIR(Pyroelectirc Infrared Ray) 센서, 접촉 센서, 거리 센서 등을 포함할 수 있다.

포획 통신 모듈(218)은 포획 센싱부(213)의 센싱 결과를 클라우드(140), 서버(190), 단말기(120) 등으로 전송할 수 있다.

포획 배터리(212)는 포획부, 포획 센싱부(213), 포획 통신 모듈(218)의 구동 전력을 제공할 수 있다.

포획 제어부(219)는 포획 통신 모듈(218), 포획 센싱부(213), 포획부를 제어할 수 있다.

도 7은 본 발명의 측정 유니트(130)를 나타낸 개략도이고, 도 8은 본 발명의 측정 유니트(130)를 나타낸 블록도이다.

측정 유니트(130)는 측정 발전부(131), 측정 전원 제어기(134), 측정 배터리(132), 측정 통신 모듈(208), 측정 제어부(207), 측정부, 측정 지지부(137)를 포함할 수 있다.

측정 지지부(137)는 측정 발전부(131), 측정 전원 제어기(134), 측정 배터리(132), 측정 통신 모듈(208), 측정 제어부(207), 측정부 등을 지지할 수 있다. 측정 지지부(137)는 땅에 박을 수 있는 막대를 포함할 수 있다.

측정부는 풍향계(133), 풍속계, 토양 수분 센서(135), 조도 센서(136), 습도 센서(138), 온도 센서(139) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

측정 발전부(131)는 태양광에 의해 발전하는 솔라 패널(태양광 패널)을 포함할 수 있다. 측정 발전부(131)에서 발전된 전기는 측정부에 제공될 수 있다.

측정 전원 제어기(134)는 측정 발전기에서 생산된 전기를 측정부에서 사용 가능한 전기로 변환할 수 있다.

측정 배터리(132)는 측정 발전부(131)에서 생산된 전기를 저장할 수 있다.

측정 통신 모듈(208)은 측정부에서 측정된 각종 센서의 측정값을 서버(190), 단말기(120), 클라우드(140)로 전송할 수 있다.

측정 제어부(207)는 측정 발전부(131), 측정 전원 제어기(134), 측정 배터리(132), 측정 통신 모듈(208), 측정부를 제어할 수 있다.

측정 유니트(130)는 카메라 기반 물체 인식을 이용해서 농작물의 병충해를 인식하고, 인식 시기 및 환경 조건을 클라우드(140)로 전송할 수 있다.

감시 유니트(110), 측정 유니트(130), 스프링클러(150), 로봇은 원격의 스마트폰에 탑재된 음성 인식 명령에 의해 제어될 수 있다.

도 9는 재배지(10)에 형성된 농작물 관리 장치를 나타낸 개략도이다.

재배지(10)의 가장자리를 따라 복수의 감시 유니트(110)가 설정 간격마다 설치될 수 있다.

재배지(10)의 외부를 산지로 정의할 때, 재배지(10)의 가장자리에 설치된 감시 유니트(110)는 재배지(10)에 반대되는 산지를 감시하고, 유해 동물(90)이 감지되면 산지를 향해 제1 퇴치 음향을 출력할 수 있다.

측정 유니트(130)는 재배지(10)의 가운데에 설치되며, 농작물의 병충해 등을 감지할 수 있다.

스프링클러(150)는 측정 유니트(130)를 도피해서 재배지(10)의 가운데에 설치되며, 농작물을 향해 물 또는 약품을 살포할 수 있다. 스프링클러(150)는 하나 이상 설치될 수 있으며, 이송관(60)을 통해 물 또는 약품이 저장된 탱크(40)에 연결될 수 있다.

스프링클러(150)는 물, 치료제, 방제제 등을 뿌릴 수 있으며, 재배 농작물보다 높은 곳에 액체가 분사되는 노즐(151)이 마련될 수 있다. 스프링클러(150)는 지면에 고정된 추가 지지에 의해 지지될 수 있다. 스프링클러(150)는 중앙 펌프를 통해 제어될 수 있다. 또는 각 IoT 스프링클러(150)를 무선 통신을 이용해서 제어할 수 있다. 중앙 펌프 또는 스프링클러(150)의 제어 주체는 서버(190) 또는 단말기(120)일 수 있다.

로봇은 재배지(10)를 누비면서 유해 동물(90)을 감지 및 퇴치하거나, 농작물의 병충해 등을 파악할 수 있다. 상공에 마련된 와이어 또는 레일을 따라 움직이는 경우, 로봇은 감시 유니트(110), 측정 유니트(130), 스프링클러(150)에 간섭없이 이동할 수 있다.

본 발명의 농작물 관리 장치는 카메라 기반 물체 인식을 통해 정밀하게 개개의 유해 동물(90)뿐만 아니라 개개의 사람도 인식할 수 있도록 한다. 유해 동물(90)이 인식되면 시스템 스스로 적절한 조치를 취해 유해 동물(90)을 퇴치하고 접근 권한이 없는 사람이 인식되었을 때에는 시스템 사용자에게 인식된 사람을 App(스마트폰에 설치되는 애플리케이션)을 통해 알려주고 경고를 발하는 방범 기능을 수행한다. 일 예로, 농작물 관리 장치는 유해 동물(90)이 접근한 것으로 판단되면, 유해 동물(90)이 싫어하는 소음을 출력할 수 있다. 일 예로, 농작물 관리 장치는 악의의 사람이 접근한 것으로 판단되면, 기녹음된 경고 문구를 출력할 수 있다.

측정 유니트(130)는 병충해 인식뿐만 아니라, 카메라 촬영을 통해 잎사귀 오염까지 인식하고, 인식 후 자동으로 치료제를 뿌리거나 발생 구역을 사용자에게 알려주어 병해 발생 전에 사용자가 적시에 선제 조치하는 것을 가능하게 한다. 또한 기상 데이터, 센서 데이터 등을 기반으로 농작물 병해가 예상되는 경우 자동으로 적절한 조치를 수행한다

기존 기술의 CCTV 기반 모니터링 시스템의 한계를 극복하고자 와이어 형태의 모니터링 시스템, 로버 형태의 모니터링 자율주행로봇 등을 제안하여 모니터링이 불가능한 사각지대를 줄이며, 스마트 팜(smart farm) 뿐만 아니라 노지 환경에서도 적용 가능한 모니터링 시스템 솔루션이 제공될 수 있다.

본 발명의 농작물 관리 장치는 재배지(10)에서 작동하며 사용자 대신 농작물을 카메라로 원격 모니터링할 수 있다. 농작물 관리 장치는 농작물 병변, 병충해, 유해 동물(90), 사람 등을 카메라 이미지 센서 데이터를 활용하여 인식하고 인식한 내용에 합당하게 동작할 수 있다.

일 예로, 측정 유니트(130) 또는 로봇에 의해 농작물 병변 인식 시 스마트폰으로 알람 전송, 실시간 영상 조회, 인식 즉시 사진 자동 저장 등이 수행될 수 있다. 또한, 스프링클러(150)는 농작물에 대해 치료약을 살포할 수 있다.

병충해 인식 시 스마트폰으로 알람 전송, 실시간 영상 조회, 인식 즉시 사진 자동 저장 등이 수행될 수 있다. 또한, 스프링클러(150)는 농작물에 대해 벌레 퇴치제를 분무할 수 있다.

사용자가 설정한 시간 외에 재배지(10)에 접근하는 사람 감지 시, 감시 유니트(110) 또는 로봇은 경고음 발생, 스마트폰으로 알람 전송, 사진 저장 및 영상 녹화 등을 수행할 수 있다.

감시 유니트(110) 또는 로봇은 유해 동물(90) 인식 시 경광등, 고휘도 LED 등의 발광부 작동, 스피커에서 호랑이 소리, 개 짖는 소리, 총소리, 폭음 발생, 스마트폰으로 알람 전송, 실시간 영상 조회, 인식 즉시 사진 자동 저장 등을 수행할 수 있다.

측정 유니트(130) 또는 로봇에 의해 농작물의 열매가 인식되면, 학습된 데이터와 비교, 최적 수확시기를 계산하여 알려줄 수 있다.

로봇은 레일 위를 이동하는 형태, 와이어를 타고 이동하는 형태, 몸체 대비 대형 바퀴가 탑재된 소위, 화성탐사차량 형태, 드론 등의 무인항공 형태, 무한궤도를 장착한 형태로 형성될 수 있다.

로봇의 자율주행기능 구현시 RGB-D 카메라, LiDAR(light detection and ranging), UWB(Ultra - wideband)레이더 등을 포함하여 구성될 수 있다.

서버(190)는 측정 유니트(130) 또는 로봇의 측정 결과를 토대로, 농작물에 대해 발병 가능한 병변균이 활발히 움직이는 조건을 기상청 데이터, 풍향, 풍속, 토양 수분량, 조도, 습도, 온도 데이터를 기반으로 계산하여 판단할 수 있다. 측정 결과값이 병변균 위험도가 높은 것으로 판단되면, 서버(190)는 스프링클러(150)를 동작시켜 약품을 자동 살포할 수 있다. 병변균이 활발히 움직이는 조건을 판단하는 인공지능은 퍼지 추론, 조건문, 딥러닝, 기법 등을 활용할 수 있다.

감시 유니트(110), 측정 유니트(130), 스프링클러(150), 서버(190), 단말기(120), 로봇은 클라우드(140) 기반 통신을 수행하여 데이터를 송수신할 수 있고, WiFi, Zigbee, 이동 통신 등으로 연결된 IoT 기반 자동화 시스템을 형성할 수 있다.

본 발명에 따르면, 포획부에 PIR 센서(동작 감지 센서), 근접 센서 혹은 접촉 센서, 통신 모듈 등을 장착하여 클라우드(140)를 통해 포획부가 작동 되었을 때 정보를 업로드하고, 사용자로 하여금 작동 상황을 조회하게 하는 모니터링 시스템이 구현될 수 있다.

본 발명에 따르면, 스마트폰 어플로 위의 기능을 모두 조회하거나 조작 가능할 뿐만 아니라 실시간 촬영 영상 확인, 문제 발생시 사진으로 기록 남김, 음성인식 기반 기능 개시 등이 가능하다.

본 발명에 따르면, 각종 센서를 통해 유해 동물(90)이 인식되면, 클라우드(140)에 인식 데이터가 저장되고 스마트폰 또는 서버(190)에 인식 데이터가 전송될 수 있다.

감시 유니트(110)는 유해 동물(90) 감지시 경광등이나 고휘도 LED(그외 빛)를 통해 대응하며, 경고음 (개짖는 소리, 총 소리 등)을 발생시켜 유해 동물(90)을 퇴치할 수 있다.

감시 유니트(110), 로봇 등에 설치된 카메라는 서보 모터에 연결되어 있으며 주기적으로 회전하며 주변을 감시할 수 있다. 유해 동물(90)이 인식되면, 카메라는 서보 모터의 도움을 받아 유해 동물(90)을 따라 움직이면서 유해 동물(90)이 사라질 때까지 추적 촬영할 수 있다.

사용자는 스마트폰 어플을 통해 클라우드(140)를 거친 실시간 영상을 확인할 수 있으며, 유해 물 인식 즉시 촬영된 사진을 확인할 수 있다.

측정 유니트(130) 또는 로봇은 카메라를 통해 농작물의 병충해가 인식되면, 클라우드(140)에 인식 데이터가 저장되고, 스마트폰 또는 서버(190)에 인식 데이터가 전송될 수 있다.

측정 유니트(130) 또는 로봇은 병충해 인식시 어플을 통해 병충해 인식 알림을 전송할 수 있다. 사용자가 단말기(120)를 통해 알림 메뉴에서 처리 버튼을 누를 시 병충해에 적합한 조치가 실행될 수 있다. 일 예로, 단말기(120)는 스프링클러(150)를 작동시켜 약제를 살포할 수 있다. 사용자는 스마트폰 어플을 통해 실시간 영상을 확인 가능하며, 병충해 인식 즉시 찍힌 사진을 확인할 수 있다.

측정 유니트(130) 또는 로봇은 열매 인식시 학습된 데이터와 비교, 스마트폰 어플로 수확 시기를 알려줄 수 있다. 황사 등에 의한 농작물 잎의 오염을 인식하고 스프링클러(150) 작동시켜 농작물의 오염을 해소할 수 있다.

로봇은 재배지(10) 곳곳에 설비된 RFID 태그를 인식하여 현재 위치를 파악하고, 문제가 발생한 곳의 위치를 전달할 수 있다.

단말기(120)를 통해 예약 시간이 설정될 수 있다. 로봇은 예약 시간마다 재배지(10)를 탐색할 수 있다. 단말기(120)는 로봇의 수동 제어 모드로 제공할 수 있다. 이때, 로봇에 설치된 카메라의 촬영 영상이 단말기(120)에 표시될 수 있다.

로봇은 탐색 기능 완료시 감시기능이 활성화되고, 기탑재된 유해 동물(90)용 감시 카메라가 회전할 수 있다.

측정 유니트(130)에서 풍향, 풍속, 토양 수분량, 조도, 습도, 온도를 취합하여 클라우드(140)로 전송할 수 있다. 측정 유니트(130)의 데이터는 서버(190)로 전송되어 데이터베이스(180)에 기록될 수 있다. 서버(190)는 측정 유니트(130)의 데이터와 기상청 데이터를 함께 이용해서 농작물의 질병 발병 가능성을 산출할 수 있다. 병변균이 활발히 움직이는 조건을 인공 지능이 계산하고, 측정 유니트(130)에서 파악된 농작물 주변 환경이 병변균 위험도가 높은 상황이면, 시스템 스스로 혹은 사용자의 확인을 통해 자동으로 방제가 수행될 수 있다. 일 예로, 서버(190)는 단말기(120)를 거치지 않고 직접 스프링클러(150)를 제어할 수 있다.

스마트폰에 탑재되는 어플리케이션, 해당 어플리케이션이 탑재된 스마트폰은 다음의 기능을 수행할 수 있다.

본 발명의 단말기(120)는 로봇의 자동 탐색 시간 설정, 수동 탐색 기능으로 이동 로봇을 조종하며 원격으로 작물의 상태 확인, 버튼을 통한 모든 기능 수동 제어, 음성인식 기능을 통한 모든 기능 수동 제어, 클라우드(140) 데이터 조회, 카메라 이미지 센서가 인식한 알람 확인, 감시 유니트(110)/로봇의 카메라 영상 실시간 조회, 측정 유니트(130)의 센싱 데이터 조회, 기상청 데이터 조회, 각 기능 동작 상황 조회, 포획부의 포획 여부 조회, 인식 순간 캡쳐 사진 확인, 이송관(60)에 설치된 밸브 또는 중앙 펌프 등의 관수 시스템 제어, 방범 기능 설정 등이 가능하다.

이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

10...재배지 40...탱크
60...이송관 90...유해 동물
110...감시 유니트 111...감시 발전부
112...감시 배터리 113...제1 감시부
114...감시 전원 제어기 115...감시 구동부
116...제1 음성 출력부 117...감시 지지부
118...제1 발광부 119...감시 분석부
120...단말기 130...측정 유니트
131...측정 발전부 132...측정 배터리
133...풍향계 134...측정 전원 제어기
135...토양 수분 센서 136...조도 센서
137...측정 지지부 138...습도 센서
139...온도 센서 140...클라우드
150...스프링클러 151...노즐
170...로봇 171...로봇 발전부
172...로봇 배터리 173...제2 감시부
174...로봇 전원 제어기 175...로봇 구동부
176...이동 유니트 178...위치 파악부
179...로봇 분석부 180...데이터베이스
190...서버 201...감시 제어부
202...감시 통신 모듈 204...로봇 제어부
205...로봇 통신 모듈 207...측정 제어부
208...측정 통신 모듈 210...포획 유니트
212...포획 배터리 213...포획 센싱부
218...포획 통신 모듈 219...포획 제어부

Claims

농작물이 재배되는 재배지의 가장자리에 설치되고, 외부로부터 상기 재배지를 향해 접근하는 유해 동물을 감시하거나 퇴치하는 감시 유니트;
상기 재배지의 가운데에 설치되고, 상기 농작물의 상태 또는 상기 재배지의 상태를 측정하는 측정 유니트;
상기 감시 유니트와 상기 측정 유니트의 사이에 배치되고, 물 또는 약품을 살포하는 스프링클러;
상기 감시 유니트, 상기 측정 유니트 및 상기 스프링클러를 제어하는 서버;
를 포함하는 농작물 관리 장치.
제1항에 있어서,
상기 감시 유니트는 감시 발전부, 제1 감시부, 감시 구동부, 감시 지지부를 포함하고,
상기 감시 지지부는 상기 감시 발전부, 상기 제1 감시부, 상기 감시 구동부를 지지하며,
상기 감시 발전부는 태양광에 의해 발전하는 솔라 패널을 포함하고,
상기 제1 감시부는 유해 동물을 감지하는 센서를 포함하고,
상기 감시 구동부는 상기 감시 지지부에 대해 상기 제1 감시부를 움직이며,
상기 감시 발전부에서 발전된 전기는 상기 제1 감시부 또는 상기 감시 구동부 중 적어도 하나에 제공되는 농작물 관리 장치.
제1항에 있어서,
상기 감시 유니트는 상기 유해 동물의 탐지 지역, 탐지 시간, 탐지된 동물의 종류 중 적어도 하나를 상기 서버로 전송하고,
상기 서버는 상기 탐지 지역, 상기 탐지 시간, 상기 동물의 종류 중 적어도 하나를 저장하는 농작물 관리 장치.
제1항에 있어서,
상기 측정 유니트는 측정 발전부, 측정부를 포함하고,
상기 측정부는 풍항계, 풍속계, 토양 수분 센서 중 적어도 하나를 포함하며,
상기 측정 발전부는 태양광에 의해 발전하는 솔라 패널을 포함하고,
상기 측정 발전부에서 발전된 전기는 상기 측정부에 제공되는 농작물 관리 장치.
제1항에 있어서,
상기 재배지를 감시하는 로봇;을 포함하고,
상기 로봇은 상기 감시 유니트와 상기 측정 유니트 사이를 돌아다니면서, 상기 유해 동물을 감시 또는 퇴치하거나, 상기 농작물의 상태 또는 상기 재배지의 상태를 측정하는 농작물 관리 장치.
제1항에 있어서,
상기 감시 유니트와 상기 측정 유니트 사이를 돌아다니면서, 상기 유해 동물을 퇴치하는 로봇;을 포함하고,
상기 로봇은 상기 유해 동물을 사이에 두고, 상기 감시 유니트를 향해 제2 퇴치 음향을 출력하며,
상기 감시 유니트는 상기 유해 동물이 상기 재배지를 벗어나면 상기 유해 동물을 향해 제1 퇴치 음향을 출력하는 농작물 관리 장치.
제1항에 있어서,
상기 감시 유니트는 카메라 기반 물체 인식을 이용해서 유해 동물과 사람을 구분해서 인식하고,
상기 농작물의 병충해를 확인하며, 상기 유해 동물을 퇴치하는 로봇이 마련되며,
상기 측정 유니트는 카메라 기반 물체 인식을 이용해서 농작물의 병충해를 인식하고, 인식 시기 및 환경 조건을 클라우드로 전송하고,
상기 감시 유니트, 상기 측정 유니트, 상기 스프링클러, 상기 로봇은 원격의 스마트폰에 탑재된 음성 인식 명령에 의해 제어되는 농작물 관리 장치.
제7항에 있어서,
상기 감시 유니트에서 인식된 상기 유해 동물의 탐지 지역, 탐지 시간 및 탐지된 동물의 종류는 상기 클라우드에 저장되고,
상기 클라우드에 저장된 상기 탐지 지역, 상기 탐지 시간 및 상기 동물의 종류는 상기 스마트폰으로 제공되는 농작물 관리 장치.