KR20210063219A - 센서박스 및 제어박스를 다채널로 구성할 수 있는 스마트팜 운영 시스템 - Google Patents

센서박스 및 제어박스를 다채널로 구성할 수 있는 스마트팜 운영 시스템 Download PDF

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Abstract

개시되는 센서박스 및 제어박스를 다채널로 구성할 수 있는 스마트팜 운영 시스템은, 작물이 재배되고 온도 및 습도를 포함하는 재배환경을 조절하는 시설장비가 구비되는 경작지; 상기 재배환경을 센싱하여 환경정보를 생성하는 환경센서 및, 센서 송수신부를 포함하는 복수의 센서박스; 제어정보를 기반으로 상기 시설장비를 작동시키는 제어부 및 제어 송수신부를 포함하는 복수의 제어박스; 센서 송수신부 및 상기 제어 송수신부와 다중통신 방식으로 통신하여 상기 환경정보 및 상기 제어정보를 송수신하되, 상기 복수의 센서박스 및 상기 복수의 제어박스를 각각에 부여된 식별정보로 구분하는 게이트웨이 박스; 및 상기 게이트웨이 박스와 신호 연결되어 상기 환경정보 및 제어정보를 수신하여 저장하는 정보서버;를 포함한다.

Description

센서박스 및 제어박스를 다채널로 구성할 수 있는 스마트팜 운영 시스템{Smart Farm Management System Capable Of Configuring Sensor Box and Control Box with Multichannel}
본 발명(Disclosure)은, 센서박스 및 제어박스를 다채널로 구성할 수 있는 스마트팜 운영 시스템에 관한 것으로서, 구체적으로 기계식 릴레이 회로를 대체하여, 각각의 센서박스와 제어박스를 고유의 식별정보를 이용하여 구분하는, 센서박스 및 제어박스를 다채널로 구성할 수 있는 스마트팜 운영 시스템에 관한 것이다.
여기서는, 본 발명에 관한 배경기술이 제공되며, 이들이 반드시 공지기술을 의미하는 것은 아니다(This section provides background information related to the present disclosure which is not necessarily prior art).
1세대 전까지만 하더라도, 농작물을 재배하는 농업은 대표적인 노동 집약 산업의 하나로 분류되어왔다. 많은 작업이 기계화 되더라도 해당 기계를 작동함은 물론이고, 모든 작업을 100% 기계화할 수 없었기 때문이다.
또한, 농업기술은 기후의 영향이 크기 때문에, 정형화하여 기계화하거나 자동화하기 어렵다.
그러나 농업은 모든 사회 구성원들의 '먹거리'를 제공한다. 삶을 영위하기 위한 가장 중요한 요소중에 하나인 식량을 확보하는 국가 기간산업의 하나로 그 인식이 변하고 있다.
동시에 우리나라는 국토가 좁고 경작지기 부족한 상황에서 고품질을 농산물을 대량으로 일정량을 수확하기 위해서는, 각종 첨단기술을 이용한 자동화되고 체계화된 새로운 농업기술의 개발이 절실한 산업중에 하나이기도 하다.
이러한 요구에 부흥하여 다양한 스마트팜(Smart Farm) 시스템이 소개되고 있다.
스마트팜 시스템의 가장 기본적인 목적은, 소규모 인력으로 고품질의 농작물을 대량 생산하는 것이다.
각종 자동화 장비를 이용함으로써, 작물재배 작업에 소요되는 수작업의 물리적인 시간을 크게 감소시킬 수 있었다. 1인단 작물재배가 가능한 면적이 늘어남으로써, 면적당 작업인력은 크게 줄어들 수 있었다.
차폐기, 수막, 환풍기, 온풍기, 양액기, CO2 발생기 및 CCTV등을 포함하는, 현재 사용되고 있는 경작설비에 사용된 기술이 크게 발전하였다.
기능은 다양해질 뿐만 아니라 성능 향상이 뚜렷하다.
이러한 경작 설비는 크게 센서와 제어로 나눌 수 있다.
우선 센서는, 재배하고자 하는 작물과 그 작물이 재배되는 재배 공간에 대한 정확한 판단을 위한 환경정보를 수집한다.
작물의 생육 상태 또는 질병의 발생 여부, 재배 공간의 기온, 습도 및 토양의 온도 함수율등, 작물의 생장에 영향을 미치는 모든 작물 재배 요소들을 실시간으로 감지한다.
이렇게 감지된 환경정보를 이용하여, 경작자는 경작지에 설치된 각종 설비의 제어기를 통하여 경작지의 환경을 조절함으로써, 작물을 항상 최적 생육환경에서 자라도록 한다.
그런데, 종래의 스파트팜 시스템에서, 센서와 제어기를 외부서버 또는 상위 제어 장치에 연결하여, 각종 정보를 수집하거나 전달하는 게이트웨이 회로는, 릴레이를 이용한 기계식 스위치를 이용한다.
릴레이를 이용한 게이트웨이 회로는, 미리 정해진 채널수를 증설하기 어려운 문제점이 있다.
작물 재배 공간에 경작되는 작물의 종류에 따라서, 온습도와 같은 대기 정보는 물론이고, 산도(ph)나 함수율과 같은 지중 정보를 감지하는 센서의 위치가 조정되거나 또는 증설되어야 한다.
또한 작물 생육 과정에서 특정한 재배 공간에 센서와 시설장비 및 제어기를 증설함으로써, 작물 재배 요소에 대한 정보의 양을 확대해야 하는 경우가 발생할 수 있다.
뿐만 아니라, 경작지의 경작면적을 확장하여 수확량을 늘이기 위해서는, 늘어나는 경작지에 센서와 제어기를 추가로 설치해야 한다.
그러나 종래의 스마트팜 시스템에서는, 센서, 릴레이보드 등이 모두 하나의 PCB 채널로 할당받게 된다.
따라서 설비가 추가되거나 센서를 추가할 경우에, PCB 보드 상의 채널이 부족하게 된다. 이를 해결하기 위하여 하드웨어인 메인 보드를 늘여야 하며, 펌웨어(firmware)로 운영프로그램을 사용하기 때문에 프로그램의 수정이 반드시 수반된다.
이러한 시스템은, 경작지에서 수시로 센서와 설비를 추가할 수 없게하여 경작의 유연성을 저해하는 요소가 된다.
1. 한국등록특허공보 제10-2016-0141971호
본 발명(Disclosure)은, 스마트팜 운영시스템으로 경작되는 경작지에서 환경정보를 감지하는 센서박스 및 시설장비를 제어하는 제어박스를 쉽게 확장할 수 있는 센서박스 및 제어박스를 다채널로 구성할 수 있는 스마트팜 운영 시스템의 제공을 일 목적으로 한다.
여기서는, 본 발명의 전체적인 요약(Summary)이 제공되며, 이것이 본 발명의 외연을 제한하는 것으로 이해되어서는 아니 된다(This section provides a general summary of the disclosure and is not a comprehensive disclosure of its full scope or all of its features).
상기한 과제의 해결을 위해, 본 발명을 기술하는 여러 관점들 중 어느 일 관점(aspect)에 따른 센서박스 및 제어박스를 다채널로 구성할 수 있는 스마트팜 운영 시스템은, 작물이 재배되고 온도 및 습도를 포함하는 재배환경을 조절하는 시설장비가 구비되는 경작지; 상기 재배환경을 센싱하여 환경정보를 생성하는 환경센서 및, 센서 송수신부를 포함하는 복수의 센서박스; 제어정보를 기반으로 상기 시설장비를 작동시키는 제어부 및 제어 송수신부를 포함하는 복수의 제어박스; 센서 송수신부 및 상기 제어 송수신부와 다중통신 방식으로 통신하여 상기 환경정보 및 상기 제어정보를 송수신하되, 상기 복수의 센서박스 및 상기 복수의 제어박스를 각각에 부여된 식별정보로 구분하는 게이트웨이 박스; 및 상기 게이트웨이 박스와 신호 연결되어 상기 환경정보 및 제어정보를 수신하여 저장하는 정보서버;를 포함한다.
본 발명의 다른 일 관점(aspect)에 따른 센서박스 및 제어박스를 다채널로 구성할 수 있는 스마트팜 운영 시스템에서, 상기 식별정보는, 센서박스ID 및 제어박스ID를 포함하고, 상기 복수의 센서박스는, 상기 센서박스ID를 생성하는 센서박스 ID생성기를 포함하며, 상기 복수의 제어박스는, 상기 제어박스ID를 생성하는 제어박스 ID생성기를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일 관점(aspect)에 따른 센서박스 및 제어박스를 다채널로 구성할 수 있는 스마트팜 운영 시스템에서, 상기 환경센서와 상기 센서 송수신부 각각의 구동 프로그램은 서로 상이하며, 상기 제어부와 상기 제어 송수신부 각각의 구동 프로그램은 서로 상이할 수 있다.
본 발명의 다른 일 관점(aspect)에 따른 센서박스 및 제어박스를 다채널로 구성할 수 있는 스마트팜 운영 시스템에서, 상기 센서 송수신부 및 상기 제어 송수신부는, 상기 센서박스 및 상기 제어박스 각각의 펌웨어로 구동되며, 상기 환경센서 및 상기 제어부는, 각각의 기능을 실행하는 소프트웨어에 의해 구동될 수 있다.
본 발명의 다른 일 관점(aspect)에 따른 센서박스 및 제어박스를 다채널로 구성할 수 있는 스마트팜 운영 시스템에서, 상기 환경센서는, 위치정보 수신장치를 가지며, 상기 환경정보는 상기 위치정보 수신장치에서 수신된 상기 환경센서의 위치정보를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 복수의 센서박스 및 복수의 제어박스를 고유의 식별정보로 구분함으로써, 게이트웨이 박스가 복수의 센서박스 및 복수의 제어박스와 다중통신방식으로 통신하면서도, 데이터의 손실이나 혼돈없이 정보 교환이 가능하다.
본 발명에 따르면, 식별정보를 이용하여 센서박스 및 제어박스 각각을 구분하므로, 센서박스 및 제어박스의 증설이 쉽다.
본 발명에 따르면, 식별정보를 이용하겨 구분되는 센서박스 및 제어박스와 게이트웨이 박스가 무선 통신 방식으로 통신함으로써, 경작지의 공간적 확장이 쉽고, 서로 인접한 경작지의 통합 관리가 가능하다.
도 1은 본 발명에 따른 센서박스 및 제어박스를 다채널로 구성할 수 있는 스마트팜 운영 시스템의 일 실시형태를 보인 도면.
이하, 본 발명에 따른 센서박스 및 제어박스를 다채널로 구성할 수 있는 스마트팜 운영 시스템을 구현한 실시형태를 도면을 참조하여 자세히 설명한다.
다만, 본 발명의 본질적인(intrinsic) 기술적 사상은 이하에서 설명되는 실시형태에 의해 그 실시 가능 형태가 제한된다고 할 수는 없고, 본 발명의 본질적인(intrinsic) 기술적 사상에 기초하여 통 상의 기술자에 의해 이하에서 설명되는 실시형태를 치환 또는 변경의 방법으로 용이하게 제안될 수 있는 범위를 포섭함을 밝힌다.
또한, 이하에서 사용되는 용어는 설명의 편의를 위하여 선택한 것이므로, 본 발명의 본질적인(intrinsic) 기술적 사상을 파악하는 데 있어서, 사전적 의미에 제한되지 않고 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미로 적절히 해석되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 확장가능한 설비 제어망을 스마트팜 운영 시스템의 일 실시형태를 보인 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 실시형태에 따른 스마트팜 운영 시스템은, 경작지(100), 센서박스(200a, 200b, 200c), 제어박스(300a, 300b, 300c), 게이트웨이 박스(400) 및 정보서버(500)를 가진다.
경작지(100)는, 작물이 재배되고 온도 및 습도를 포함하는 재배환경을 조절하는 시설장비(110)가 구비된다.
센서박스(200a, 200b, 200c)는 재배환경을 센싱하여 환경정보를 생성하는 환경센서(201) 및, 센서 송수신부(미도시)를 포함한다.
제어박스(300a, 300b, 300c)는 제어정보를 기반으로 시설장비를 작동시키는 제어부(미도시) 및 제어 송수신부(미도시)를 포함한다.
센서박스(200a, 200b, 200c)는 경작지(100) 또는 경작지 인근에 배치될 수 있다. 또한 센서박스(200a, 200b, 200c)와 제어박스(300a, 300b, 300c)는, 각각 복수개가 구비될 수 있다.
게이트웨이 박스(400)는, 센서 송수신부 및 제어 송수신부와 다중통신 방식으로 통신하여 환경정보 및 제어정보를 송수신한다.
게이트웨이 박스(400)는 복수의 센서박스(200a, 200b, 200c) 및 복수의 제어박스(300a, 300b, 300c)를 각각에 부여된 식별정보로 구분한다.
게이트웨이 박스가 식별정보를 이용하여 복수의 센서박스(200a, 200b, 200c) 및 복수의 제어박스(300a, 300b, 300c)를 구분하기 때문에, 다중통신 방식에서 각각의 센서박스(200a, 200b, 200c) 및 제어박스(300a, 300b, 300c)를 정확히 구분할 수 있다.
즉, 복수의 센서박스(200a, 200b, 200c) 및 복수의 제어박스(300a, 300b, 300c) 각각은, 서로 독립된 통신 채널을 통하여 게이트웨이 박스(400)와 통신한다.
또한 이 통신 채널은, 복수의 센서박스(200a, 200b, 200c) 및 복수의 제어박스(300a, 300b, 300c)에 부여된 서로 다른 식별정보에 따라 구분된다.
따라서, 게이트웨이 박스나, 센서박스 및 제어박스를 구동하는 프로그램의 수정없이, 센서박스와 제어박스를 쉽게 추가 설치할 수 있다.
센서박스 및 제어박스는 바람직하게는 게이트웨이 박스와 와이파이(wifi)를 포함한 근거리 무선 통신 방식으로 연결될 수 있다.
식별정보는 환경정보 및 제어정보에 포함되어 송수신될 수 있다.
환경정보 및 제어정보는, 특정한 데이터 프레임 구조를 가질 수 있으며, 이때 식별정보는, 헤더에 포함될 수 있다.
정보서버(500)는 게이트웨이 박스(400)와 신호 연결되어 환경정보 및 제어정보를 수신하여 저장한다.
본 발명에 따른 센서박스 및 제어박스를 다채널로 구성할 수 있는 스마트팜 운영 시스템의 다른 일 실시형태에서, 식별정보는 센서박스ID 및 제어박스ID를 포함할 수 있다.
복수의 센서박스(200a, 200b, 200c)는 센서박스ID를 생성하는 센서박스 ID생성기를 포함하고, 복수의 제어박스는 제어박스ID를 생성하는 제어박스 ID생성기를 포함할 수 있다.
센서박스 ID생성기와 제어박스 ID생성기는, 센서박스ID 및 제어박스ID를 자체적으로 생성할 수도 있고, 경작자로부터 정보를 입력받는 입력기를 각각 구비하여, 경작자가 직접 특정한 규격을 식별정보를 입력할 수 도 있다.
본 발명에 따른 센서박스 및 제어박스를 다채널로 구성할 수 있는 스마트팜 운영 시스템의 다른 일 실시형태에서 환경센서와 센서 송수신부 각각의 구동 프로그램은 서로 상이하고, 제어부와 제어 송수신부 각각의 구동 프로그램은 서로 상이하다.
센서 송수신부 및 제어 송수신부는, 바람직하게는 센서박스 및 제어박스 각각의 펌웨어로 구동된다.
또한 환경센서 및 제어부는, 바람직하게는, 각각의 기능을 실행하는 소프트웨어에 의해 구동된다.
본 발명에 따른 센서박스 및 제어박스를 다채널로 구성할 수 있는 스마트팜 운영 시스템의 다른 일 실시형태에서 환경센서는, 위치정보 수신장치를 가지고, 환경정보는 위치정보 수신장치에서 수신된 환경센서의 위치정보를 포함한다.
경작시설이 확장되어 대단위 농업단지를 형성할 경우에, 재배 위치별 환경정보와 제어정보가 정확히 구분되어야 한다.
상술한 바와 같이 식별정보는, 센서박스와 제어박스 각각을 구분할 수 있으나, 그 위치를 알 수는 없다.
환경센서에 위치정보 수신장치를 장착하고, 환경정보에 위치정보를 포함시킴으로써, 위치별 환경정보를 정확히 수집할 수 있다.
또한 시설장비에 위치정보 수신장치를 장착하고, 제어정보에 위치정보를 포함시킬 수 있다. 하나의 제어박스에 복수개의 서로 다른 시설장비가 연결되어 있을때, 위치정보를 가지는 제어정보를 이용하여 특정한 시설장비의 작동을 지시할 수 있다.

Claims (1)

  1. 작물이 재배되고 온도 및 습도를 포함하는 재배환경을 조절하는 시설장비가 구비되는 경작지;
    상기 재배환경을 센싱하여 환경정보를 생성하는 환경센서 및, 센서 송수신부를 포함하는 복수의 센서박스;
    제어정보를 기반으로 상기 시설장비를 작동시키는 제어부 및 제어 송수신부를 포함하는 복수의 제어박스;
    센서 송수신부 및 상기 제어 송수신부와 다중통신 방식으로 동시에 통신하여 상기 환경정보 및 상기 제어정보를 송수신하되, 상기 복수의 센서박스 및 상기 복수의 제어박스를 각각에 부여된 식별정보로 구분하는 게이트웨이 박스; 및
    상기 게이트웨이 박스와 신호 연결되어 상기 환경정보 및 제어정보를 수신하여 저장하는 정보서버;를 포함하는 센서박스 및 제어박스를 다채널로 구성할 수 있는 스마트팜 운영 시스템.
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