KR20210140802A - 비닐하우스 구조물 관리 시스템 - Google Patents

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KR20210140802A KR1020200058169A KR20200058169A KR20210140802A KR 20210140802 A KR20210140802 A KR 20210140802A KR 1020200058169 A KR1020200058169 A KR 1020200058169A KR 20200058169 A KR20200058169 A KR 20200058169A KR 20210140802 A KR20210140802 A KR 20210140802A
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Abstract

본 발명은 비닐하우스 구조물의 각 지점에서 변위를 검출하여 출력하는 변위센서; 상기 변위센서로부터 인가되는 변위 검출 전압값을 수집하여 디지털 타입의 변위 검출 데이터로 변환하여서 전송하는 데이터 수집장치; 비닐하우스 구조물에 설치되어, 비닐하우스 구조물의 구조적 특성을 검출하는 구조적 특성 검출장치; 비닐하우스 구조물이 위치하는 지점의 풍속을 감지하기 위한 풍속계; 비닐하우스 구조물이 위치하는 지점의 풍향을 감지하기 위한 풍향계; 및 상기 제1 데이터 수집장치로부터 전송되어 오는 변위 검출 데이터와 상기 구조적 특성 검출장치, 풍속계 및 풍향계로부터 오는 데이터를 수신하고, 수신된 데이터를 데이터 패킷 형태로 가공하고, 가공된 데이터를 유무선 통신을 통해 외부의 데이터 사용자에게 전송하는 데이터 처리장치; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 비닐하우스 구조물 관리 시스템을 제공한다.

Description

비닐하우스 구조물 관리 시스템 {MANAGEMENT SYSTEM FOR VINYL GREENHOUSE STRUCTURE}
본 발명은 비닐하우스 구조물 관리 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 비닐하우스는 도 1에 도시한 바와 같이 강관들을 휘어서 아치형태의 서까래(10)를 만들고, 양쪽 선단을 지반에 직접 꽂아서 고정하고, 일정한 간격으로 서까래와 직교하는 몇 개의 도리(20)를 설치하여 각각의 서까래-도리 부재 교차 결합부(30)를 조리개로 결합한 유연한 철골 구조물이다.
이와 같은 비닐하우스 구조물은 시공된 후에는 시간이 경과됨에 따라 바람, 비 및 눈과 같은 기상하중을 받은 후에 어느 정도의 구조 안전성 또는 구조성능을 확보하고 있는지 파악이 불가능한 실정에 있다.
게다가, 최근 이상기후로 인한 비닐하우스의 농업시설물에 발생하는 기상재해의 피해 원인은 다양할 수 있겠지만 시설의 노후로 인한 구조물의 하자 또한 무시할 수 없는 실정이다.
이에, 태풍, 폭우, 폭설 등 기상여건에 의한 비닐하우스 구조물의 기상재해를 예방하기 위해서는 다양한 기후환경에서의 비닐하우스 구조물의 변위 특성을 파악하여 비닐하우스 구조물을 설계 시공 및 관리할 필요가 있다.
본 발명의 출원인을 이러한 비닐하우스 구조물과 관련하여 대한민국 특허 출원번호 대한민국 특허 출원번호 10-2017-0149695호 “비닐하우스 구조물의 변위 데이터 획득시스템” (이하,‘선행출원 1’이라 함) 및 대한민국 특허 출원번호 10-2018-0027498호 “비닐하우스 관리 시스템”(이하, ‘선행출원 2’라 함)을 기 출원한 바 있다.
이때, 본 발명은 위의 선행출원들을 더욱 활용하여 비닐하우스 구조물을 관리하기 위한 기술에 관한 것이다.
한편, 선행출원 1 및 선행출원 2에서 다양한 기후환경에서의 비닐하우스 구조물의 변위 데이터를 획득하기 위한 변위센서는 볼트와 같은 체결수단을 통해 비닐하우스 구조물에 설치되었다. 이에, 종래에는 기 설치된 위치에서 변위센서의 위치 변동이 요구되는 경우, 체결수단을 해체한 뒤, 변위센서를 타 위치에 위치시키고 다시 체결수단을 이용해 구조물에 체결함으로써 변위센서의 이동 설치가 완료될 수 있는데, 그 과정에 번거로움이 존재하였다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 시공 시일 경과뿐 아니라 기상 상황에 따른 비닐하우스 구조물의 구조적 안정성을 판단하기 위한 데이터를 획득하여 얻은 정보를 통해 비닐하우스 구조물을 관리할 수 있는 기술을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 다양한 기후환경에서 비닐하우스 구조물의 변위 데이터를 획득하기 위한 변위센서의 최초 설치뿐 아니라 이동 설치가 용이하도록 그 설치 구조가 개선된 비닐하우스 구조물 관리 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 비닐하우스 구조물 관리 시스템은 비닐하우스 구조물의 각 지점에서 X축, Y축 및 Z축 방향의 변위를 검출하도록 자성을 구비한 설치구조물에 의해 설치되어, 비닐하우스 구조물의 변위 검출 데이터로서 변위 검출 전압값을 출력하는 변위센서; 상기 변위센서로부터 인가되는 변위 검출 전압값을 수집하여 디지털 타입의 변위 검출 데이터로 변환하여서 전송하는 데이터 수집장치; 비닐하우스 구조물에 설치되어, 비닐하우스 구조물의 두께, 부식, 결함 중 적어도 어느 하나를 포함하는 구조적 특성을 검출하는 구조적 특성 검출장치; 비닐하우스 구조물이 위치하는 지점의 풍속을 감지하기 위한 풍속계; 비닐하우스 구조물이 위치하는 지점의 풍향을 감지하기 위한 풍향계; 및 상기 제1 데이터 수집장치로부터 전송되어 오는 변위 검출 데이터와 상기 구조적 특성 검출장치, 풍속계 및 풍향계로부터 오는 데이터를 수신하고, 수신된 데이터를 데이터 패킷 형태로 가공하고, 가공된 데이터를 유무선 통신을 통해 외부의 데이터 사용자에게 전송하는 데이터 처리장치; 를 포함할 수 있다.
이때, 상기 설치구조물은, 자성을 구비하는 마그네틱 베이스; 및 상기 마그네틱 베이스의 일면에 위치되어, 상기 마그네틱 베이스와 변위센서 간을 결합시키는 연결 어댑터;를 포함하며, 상기 마그네틱 베이스의 타면이 철재 파이프로 그 골조가 이루어진 비닐하우스 구조물에 맞붙게 되며 상기 변위센서가 비닐하우스 구조물에 설치될 수 있다.
그리고, 상기 데이터 수집장치는 사용자단말로부터의 모드설정 정보에 의거하여 상기 변위 검출 전압값의 수집 범위를 설정하고, 해당 설정된 수집 범위의 변위 검출 전압값을 수집하여 디지털 타입의 변위 검출 데이터로 변환하고, 해당 변위 검출 데이터는 전송 디지털 데이터 프로토콜 형태로 가공하여 직렬로 상기 데이터 처리장치에 전송할 수 있다.
또한, 상기 데이터 수집장치는, 사용자단말로부터 인가되는 변위 검출 전압값 수집 범위를 설정하기 위한 모드설정 정보를 MCU(Micro Controller Unit)에 전달하는 직렬포트; 상기 직렬포트를 통해 인가되는 모드설정 정보를 ADC(analog to digital converter)에 인가하여 ADC의 변위 검출 전압값 수집 범위의 설정을 제어하고, ADC로부터 인가되는 디지털 타입의 변위 검출 데이터를 전송 디지털 데이터 프로토콜 형태로 가공하는 MCU; 자신에게 개별 접속된 변위센서로부터 변위 검출 데이터로서 인가되는 변위 검출 전압을 증폭하여 자신이 소속된 ADC에 인가하는 증폭부; 상기 MCU의 제어에 따라 변위 검출 전압의 수집 범위를 설정하고, 자신에게 소속된 상기 증폭부로부터 인가되는 변위 검출 전압을 디지털 타입의 변위 검출 전압값으로 변환하여 상기 MCU에 변위 검출 데이터로서 인가하는 ADC; 및 상기 MCU에 의해 가공된 변위 검출 데이터를 직렬로 상기 데이터 처리장치에 전송하는 직렬통신부; 를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 데이터 처리장치는, 상기 데이터 수집장치로부터 직렬로 전송되는 변위 검출 데이터를 수신하여 MPU(Micro Processor Unit)에 전달하는 직렬통신부; 상기 구조적 특성 검출장치로부터 검출된 구조적 특성 검출 데이터를 수집하는 제1 수집부; 상기 풍향계 및 풍속계로부터 기상 환경을 수집하는 제2 수집부; 프로그램에 의거하여 데이터 처리장치의 제반 운용을 제어하며, 상기 직렬통신부로부터 전달받은 변위 검출 데이터와 상기 제1 수집부 및 제2 수집부에서 수집한 데이터를 데이터 패킷 형태로 가공하여 전송부에 인가하는 MPU; 상기 MPU로부터 인가되는 데이터 패킷 형태로 가공된 변위 검출 데이터, 구조적 특성 검출 데이터 및 풍향과 풍속 데이터를 유무선 통신을 통해 외부의 데이터 사용자에게 전송하는 전송부; 및 데이터 처리장치의 운용을 위한 상기 프로그램을 저장하여 해당 프로그램을 MPU에 제공하고, 상기 MPU에 의해 가공되는 변위 검출 데이터 및 구조적 특성 검출 데이터 중 적어도 어느 하나의 데이터를 저장하고 MPU의 제어에 따라 해당 데이터를 USB포트에 접속된 USB메모리에 제공하는 저장부; 를 포함할 수 있다.
또한, 상기 구조적 특성 검출 장치는, 비닐하우스 구조물을 전파한 초음파신호를 감지 및 분석하여 비닐하우스 구조물의 두께, 부식, 결함 중 적어도 어느 하나를 포함하는 구조적 특성을 검출하며, 상기 구조적 특성 검출 데이터에는 비닐하우스 구조물의 구조적 특성에 따라 보수가 요구되는 지점에 대한 위치 및 보수 방법에 대한 안내정보가 더 포함될 수 있다.
그리고, 상기 데이터 처리장치에 USB포트를 통해 모니터와 키보드를 접속하여 해당 모니터와 키보드를 통해 상기 데이터 처리장치의 운용을 관리하거나, 상기 데이터 처리장치에 USB포트를 통해 터치스크린을 접속하여 해당 터치스크린을 통해 상기 데이터 처리장치의 운용을 관리할 수 있다.
이때, 상기 변위 검출 전압값 수집 범위는 -10mV~10mV 또는 -5mV~5mV일 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 풍향계나 풍속계로부터 오는 데이터와 비닐하우스 구조물의 다수 지점에 설치된 변위센서 및 구조적 특성 검출장치로부터 축적된 데이터들을 확인함으로써, 사용자는 관리하는 비닐하우스 구조물의 풍향에 따른 취약한 부위와 더불어 시공 시일 경과에 따른 구조물의 노후정도 및 파손 등과 같은 구조적 안정성을 확인할 수 있다.
둘째, 비닐하우스 구조물의 구조적 안정성을 지속적으로 검토하여, 노후 및 파손정도가 심각한 지점의 골조를 보강 또는 교체하는 등의 보수위치 및 방법에 대한 보수정보를 안내받아 사용자가 비닐하우스 구조물에 대한 보수를 적기에 수행함으로써, 비닐하우스 구조물의 관리가 효율적으로 이루어질 수 있다.
셋째, 다양한 기후환경에서 비닐하우스 구조물의 변위 데이터를 획득하기 위한 변위센서의 설치구조를 개선함에 따라 변위센서의 최초설치뿐 아니라 이동 설치가 용이할 수 있다.
도1은 비닐하우스 구조물에 대한 개략적인 사시도이다.
도2는 본 발명에 따른 비닐하우스 구조물 관리 시스템에 대한 구성도이다.
도3은 도2의 관리 시스템에 적용된 변위센서의 설치를 설명하기 위한 참조도이다.
도4는 도2의 관리 시스템에 적용된 구조적 특성 검출 장치를 설명하기 위한 참조도이다.
도5는 도2의 관리 시스템에 적용된 데이터 수집장치에 대한 구성도이다.
도6은 도2의 관리시스템에 적용된 데이터 처리장치에 대한 구성도이다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 더 구체적으로 설명하되, 이미 주지되어진 기술적 부분에 대해서는 설명의 간결함을 위해 생략하거나 압축하기로 한다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 비닐하우스 구조물 관리 시스템에 대한 구성도를 도시한 것으로, 도2에서 참조되는 바와 같이, 본 발명에 따른 비닐하우스 구조물 관리 시스템(MS)은 변위센서(DS), 구조적 특성 검출장치(UT), 풍속계(WG), 풍향계(WV), 데이터 수집장치(100) 및 데이터 처리장치(200)를 포함한다.
변위센서(DS)은 비닐하우스 구조물에 설치되어, 해당 구조물의 변위를 검출하여 데이터 수집장치(100)에 인가한다. 변위센서(DS)들은 비닐하우스 구조물의 다수의 여러 지점들에 자성을 구비한 설치구조물(IS)에 의해 설치되어, 각각 X축, Y축 및 Z축 방향의 변위를 검출한다. 이러한 변위센서(DS)는 도3a에 예시된 바와 같이 각 지점에 X축, Y축 및 Z축 방향의 변위를 검출하기 위한 3개의 변위 감지 소자로 구성된다. 본 실시예에서의 변위센서(DS)는 비닐하우스 구조물의 변위를 검출하여 출력하는 경우 해당 검출된 변위를 아날로그 타입의 전압값 형태로 출력하는데, 해당 센서의 종류에 따라 -10 mV ~ 10 mV 또는 -5 mV ~ 5 mV의 변위 검출 전압값을 출력한다.
이때, 설치구조물(IS)은 도3b에 예시된 바와 같이 자성을 구비하는 마그네틱 베이스(MB) 및 마그네틱 베이스(MB)의 일면에 위치되어, 마그네틱 베이스(MB)와 변위센서(DS) 간을 결합시키는 연결 어댑터(CA)를 포함한다. 여기서, 마그네틱 베이스(MB)의 타면이 철재 파이프로 그 골조가 이루어진 비닐하우스 구조물에 맞붙게 되며 변위센서(DS)가 비닐하우스 구조물에 설치되게 된다.
이는, 기존 볼트와 같은 체결수단에 의해 고정이 이루어지던 변위센서(DS)를 비닐하우스 구조물에 손쉽게 장착하기 위함이며, 상술한 설치구조물(IS)을 적용함으로써, 변위센서(DS)의 최초 설치뿐 아니라 이동 설치 및 해체에도 용이할 수 있다.
데이터 수집장치(100)는 변위센서(DS)로부터 인가되는 변위 검출 전압값을 수집하여 12비트 기반 디지털 타입의 변위 검출 데이터로 변환하여 후술할 데이터 처리장치(200)로 전송한다. 이러한 데이터 수집장치(100)는 다양한 종류의 변위센서(DS)로부터 인가되는 변위 검출 전압값을 수집할 수 있는데, 사용자 모드설정에 따라 다양한 범위의 변위 검출 전압값을 수집하되, 사용자의 모드설정에 따라 -10 mV ~ 10 mV 또는 -5 mV ~ 5 mV 범위의 변위 검출 전압값을 수집할 수 있다. 그리고, 데이터 수집장치(100)는 데이터 처리장치(200)에 변위 검출 데이터를 전송하는 경우, 예를 들어 MODBUS RTU 기반의 데이터 프로토콜 형태로 변위 검출 데이터를 가공하여 직렬로 전송할 수 있다. 이를 위해 제1 데이터 수집장치(100)는 도5에 예시된 바와 같이 직렬포트(110), 직렬통신부(120), MCU(Micro Controller Unit)(130), 복수의 ADC(Analog to Digital Converter)(140) 및 여러 개의 증폭부(150)를 포함하여 이루어진다.
직렬포트(110)는 사용자단말로부터 인가되는 변위 검출 전압값 수집 범위를 설정하기 위한 모드설정 정보를 MCU(130)에 전달하고, MCU(130)는 직렬포트(110)를 통해 인가되는 모드설정 정보에 의거하여 ADC(140)의 변위 검출 전압값 수집 범위의 설정을 제어하되 모드설정에 따라 ADC(140)의 변위 검출 전압값 수집범위를 -10 mV ~ 10 mV 또는 -5 mV ~ 5mV 범위로 설정할 수 있다. 이처럼 사용자단말로부터의 모드설정에 의해 ADC(140)에서의 변위 검출 전압값의 수집 범위를 설정할 수 있으므로, MCU(130)는 ADC(140)를 통해 다양한 변위센서로부터 변위 검출 데이터로서 인가되는 변위 검출 전압값을 수집 처리할 수 있게 된다.
각 ADC(140)에는 복수의 증폭부(150)가 접속되고, 각 증폭부(150)에는 변위센서(DS)가 개별로 접속된다. 따라서 각 변위센서(DS)로부터 변위 검출 데이터로서 인가되는 변위 검출 전압은 증폭부(150)에 의해 증폭되어 ADC(140)에 인가되는데, 각 증폭부(150)는 자체에 개별 접속되어 있는 변위센서(DS)로부터 변위 검출 데이터로서 인가되는 변위 검출 전압을 증폭하여 자신과 접속된 ADC(150)에 인가한다.
ADC(140)는 MCU(130)의 제어에 따라 변위센서(DS)로부터 증폭부(150)를 통해 인가되는 변위 검출 전압값의 수집 범위를 -10 mV ~ 10mV 또는 -5 mV ~ 5 mV 범위로 설정하고, 해당 설정된 수집 범위의 변위 검출 전압값을 고정밀도로 디지털 타입으로 변환하여 수집함으로써, 다양한 변위센서(DS)로부터 변위 검출 데이터로서 출력되는 다양한 범위의 변위 검출 전압값을 10-6(0.00001) 수준의 높은 해상도로 획득한다.
또한, ADC(140)는 자신에게 접속되어 있는 증폭부(150)로부터 인가되는 변위 검출 전압값을 디지털 타입의 변위 검출 전압값으로 변환하여 MCU(130)에 변위 검출 데이터로서 인가한다.
MCU(130)는 사용자단말로부터 직렬포트(110)를 통해 인가되는 모드설정 정보에 따라 ADC(140)에서의 변위 검출 전압값의 수집 범위를 -10 mV ~ 10 mV 또는 -5 mV ~ 5 mV 범위로 설정하되 ADC(140)에 모드설정 정보를 인가하여서 ADC(140)의 변위 검출 전?陋? 수집 범위의 설정을 제어한다. 그리고, MCU(130)는 ADC(140)로부터 인가되는 디지털 타입의 변위 검출 데이터를 MODBUS RTU 기반의 디지털 데이터 프로토콜 형태로 가공하여 직렬통신부(120)에 인가한다.
직렬통신부(120)는 MCU(130)로부터 인가되는 변위 검출 데이터를 데이터 처리장치(200)에 직렬로 전송한다.
구조적 특성 검출장치(UT)는 비닐하우스 구조물에 설치되어, 비닐하우스 구조물의 두께, 부식, 결함 중 적어도 어느 하나를 포함하는 구조적 특성을 검출한다. 이때, 구조적 특성 검출장치(UT)는 비닐하우스 구조물 의 골조 즉, 강관에 초음파를 전파시킨 뒤, 수신된 초음파를 감지함으로써, 구조적 특성을 검출하게 된다.
도4를 참조하여 좀더 구체적으로 설명하면, 구조적 특성 검출장치(UT)는 비닐하우스 구조물에 설치되어, 초음파를 송/수신하는 적어도 하나 이상의 초음파센서(US), 초음파센서(US)가 펄스형태의 송신초음파를 송출하도록 초음파센서(US)에 송신초음파에 대한 신호를 제공하고, 초음파 구조물을 전파한 초음파를 초음파센서(US)가 감지할 경우에, 초음파센서(US)로부터 감지한 수신초음파를 수신하는 펄서리시버(P/R), 펄서리시버(P/R)가 수신한 수신초음파를 분석하여 해당 지점에 위치된 구조물에 대한 두께, 부식, 결합 중 적어도 어느 하나를 포함하는 구조적 특성을 검출하고, 검출된 구조적 특성을 포함한 구조적 특성 데이터를 생성하는 분석부(A) 및 분석부(A)로부터 검출된 구조적 특성 데이터를 데이터 처리장치(200)로 전송하는 통신부(T)포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 초음파센서(US)는 파이프 형태의 비닐하우스 구조물을 감싸며 설치된다. 이때, 초음파센서(US)는 양단이 개방된 관 형상의 몸체(미도시)와 몸체 내측에 배치된 적어도 하나 이상의 압전소자(미도시)를 포함하여 구성된다. 그리고, 몸체는 힌지 가능하도록 마련되고, 일 측에는 초음파센서(US)의 설치위치를 제한하기 위한 체결부재가 체결되는 체결부분이 위치될 수 있다.
이러한 초음파센서(US)는 도4에 예시된 바와 같이, 비닐하우스 구조물에 복수개 결합되어, 일단에 위치한 초음파센서(US)에서 송출된 초음파가 구조물을 전파하면 타단에 위치한 초음파센서(US)에 의해 해당 초음파가 감지될 수 있게 된다. 이때, 일단에 위치한 초음파센서(US)에서 송출된 초음파가 구조물을 전파하는 중 결함이나 부식과 같은 요소를 만나 반사하게 될 경우에는 일단에 위치한 초음파센서(US)에서 반사된 초음파신호가 감지될 수 있음은 물론이다.
이때, 초음파센서(US)에 구비된 압전소자들은 구조물 외면에 밀착되며 위치될 수 있겠으나, 초음파센서(US)에 구비된 압전소자들이 구조물의 외면을 기준으로 일정각도 기울어진 형태로 초음파를 입사시킬 수 있는 구조물이 더 포함될 수 있음은 물론이다.
그리고, 비닐하우스 구조물의 두께의 경우, 어느 하나의 초음파센서(US)가 구조물을 향해 송출한 초음파가 진행경로에 위치된 경계면들로부터 반사되어 돌아온 수신초음파를 감지하고, 이를 분석함으로써 추출할 수 있다.
상술한 구성에 의해 구조적 특성 검사장치(UT)는 기 설정된 주기마다 설치된 지점에서의 구조적 특성을 검출하여, 축적된 데이터들을 통해 시공 시일 경과 혹은 특정 이벤트 발생에 의한 비닐하우스 구조물의 구조적 변동을 판단할 수 있고, 이를 토대로 비닐하우스 구조물의 구조적 특성 뿐 아니라 구조적 특성에 따라 보수가 요구되는 지점에 대한 위치 및 보수 방법에 대한 안내정보를 포함한 구조적 특성 검출 데이터를 데이터 처리장치(200)에 전송할 수 있다. 이때, 상술한 구성은 하나의 실시예이기에, 실시하기에 따라 그 구성이 가감될 수 있음은 물론이다.
참고로, 구조적 특성 검사장치(UT)에서 초음파센서(US)는 비닐하우스 구조물에 다수의 지점에 설치될 수 있다. 그 중에서도 비닐하우스 구조물의 경우에는 측면에 내/외부 공기를 환기하기 위한 개폐창문이 구비되게 되는데, 통상적으로 개폐창문은 비닐하우스 구조물을 이루는 골조 즉, 철재 파이프와 동일한 재질의 파이프에 비닐을 고정시킨 뒤 회전손잡이를 파이프 끝단에 달아 파이프를 감고 푸는 것으로 개폐하게 구현된다.
이러한 개폐창문의 파이프는 대부분 물에 노출되기 때문에 비닐하우스 구조물의 각 지점 중 부식이 쉽게 일어나게 된다. 이러한 이유로 대부분 비닐 교체시기가 오면 같이 교체하게 되는데, 본 발명의 초음파센서(US)가 해당 파이프에 설치된 경우에 해당 파이프의 구조적 특성을 명확히 파악할 수 있어, 해당 구조물의 정확한 교체시기를 판단하여, 적기에 해당 구조물의 교체가 이루어지도록 할 수 있다.
즉, 구조적 특성 검출장치(UT)는 해당 지점 구조물에 대한 두께변화, 부식정도, 결함유무 등의 구조적 변화와 더불어 교체시기와 같은 보수정보를 포함한 구조적 특성 검출 데이터를 데이터 처리장치(200)에 전송함으로써, 이를 확인한 외부사용자가 적절한 조치를 취할 수 있고, 이를 통해 비닐하우스 구조물 관리가 효율적으로 이루어질 수 있다.
풍속계(WG)는 비닐하우스 구조물의 천정 외부나 그 외 비닐하우스 구조물이 있는 지점의 풍속을 정확히 감지할 수 있는 장소에 설치되어서 실시간으로 비닐하우스 구조물이 있는 지점의 풍속을 측정하고, 측정된 데이터를 데이터 처리장치(200)로 전송한다.
풍향계(WV)는 비닐하우스 구조물의 천정 외부나 그 외 비닐하우스 구조물이 있는 지점의 풍향을 정확히 감지할 수 있는 장소에 설치되어서 실시간으로 비닐하우스 구조물이 있는 지점의 풍향을 측정하고, 측정된 데이터를 데이터 처리장치(200)로 전송한다.
데이터 처리장치(200)는 제1 데이터 수집장치(100)로부터 전송되어 오는 변위 검출 데이터 및 구조적 특성 검출 데이터와 풍향계(WV) 및 풍속계(WG)로부터 오늘 데이터를 수신하고, 수신된 데이터를 데이터 패킷 형태로 가공하고, 가공된 데이터를 유무선 통신을 통해 외부의 데이터 사용자에게 전송한다. 이러한 데이터 처리장치(200)는 데이터 수집장치(100)로부터 전송되어 오는 데이터를 수신하는 경우에, 예를 들어 MODBUS RTU 기반의 데이터 프로토콜 형태로 데이터를 직렬로 수신할 수 있다. 또한, 데이터 처리장치(300)는 데이터를 유무선 통신을 통해 외부의 데이터 사용자에게 전송하는 경우에, 이더넷(Ethernet) 등을 포함하는 유선통신과, 블루투스, BLU(bluetooth low energy), Lora, WiFi, LTE 및 5G 등을 포함하는 무선통신에 의해 수신한 데이터를 외부의 데이터 사용자에게 전송할 수 있다. 이를 위해 데이터 처리장치(200)는 도6에 예시된 바와 같이 직렬통신부(210), 제1 수집부(220), 제2 수집부(230), MPU(Micro Processor Unit)(240), 전송부(250), 저장부(260) 및 복수의 USB포트(271~273)를 포함하여 이루어진다.
직렬통신부(210)는 데이터 수집장치(100)로부터 직렬로 전송되는 변위 검출 데이터를 수신하여 MPU(330)에 전달한다.
제1 수집부(220)는 구조적 특성 장치(UT)로부터 오는 구조적 특성 검출 데이터를 수신하고, 이를 MPU(240)로 보낸다.
제2 수집부(230)는 풍향계(WV) 및 풍속계(WG)로부터 오는 풍향 및 풍속 데이터를 수신하고, 이를 MPU(240)로 보낸다.
MPU(240)는 프로그램에 의거하여 데이터 처리장치(200)의 제반 운용을 제어하며, 직렬통신부(210)로부터 전달받은 변위 검출 데이터와 제1 수집부(220) 및 제2 수집부(230)에서 수집한 데이터를 데이터 패킷 형태로 가공하여 전송부(250)로 인가한다.
전송부(250)는 MPU(240)으로부터 인가되는 데이터 패킷 형태로 가공된 변위 검출 데이터, 구조적 특성 검출 데이터 및 풍향과 풍속 데이터를 유무선 통신을 통해 외부의 데이터 사용자에게 전송하되, 이더넷 등을 포함하는 유선통신과, 블루투스, BLU, Lora, WiFi, LTE 및 5G 등을 포함하는 무선통신에 의해 변위 검출 데이터를 외부의 데이터 사용자에게 전송할 수 있다.
저장부(260)는 데이터 처리장치(200)의 운용을 위한 프로그램을 저장하여 해당 프로그램을 MPU(240)에 제공하고, MPU(240)에 의해 가공되는 변위 검출 데이터 및 구조적 특성 검출 데이터 중 적어도 어느 하나의 데이터를 저장하고 MPU(240)의 제어에 따라 저장된 데이터를 USB포트에 접속된 USB메모리에 제공할 수 있다.
한편, USB포트(271, 273)에는 모니터와 키보드가 접속될 수 있으며, 시스템 운영자는 해당 모니터와 키보드를 통해 데이터 처리장치(200)의 운용을 관리할 수 있다. 아울러, 도6에는 도시하지 않았지만, 데이터 처리장치(200)에 USB포트를 통해 터치스크린을 접속하여 터치스크린을 통해 데이터 처리장치(200)의 운용을 관리할 수도 있다.
상술한 바와 같이 이루어진 본 발명에 일 실시예에 따른 비닐하우스 구조물 관리 시스템(MS)은 비닐하우스 구조물에 설치된 변위센서를 획득하는 경우에 다음과 같이 작용한다.
먼저, 사용자는 비닐하우스 구조물에 설치된 변위센서(DS)의 종류에 대응하여 데이터 수집장치(100)의 변위 검출 전압값 수집 범위를 설정하기 위한 모드설정을 하는데, 사용자는 직렬포트(110)에 접속된 사용자단말을 통해 제1 데이터 수집장치(100)의 모드를 설정한다.
이때, 제1 데이터 수집장치(100)의 직렬포트(110)는 사용자단말로부터 인가되는 변위 검출 전압값 수집 범위를 설정하기 위한 모드설정 정보를 MCU(130)에 전달하고, MCU(130)는 직렬포트(110)를 통해 인가되는 모드설정 정보에 의거하여 ADC(150)의 변위 검출 전압값 수집 범위의 설정을 제어하되 모드설정 정보에 따라 ADC(150)의 변위 검출 전압값 수집 범위를 -10 mV ~ 10 mV 또는 -5 mV ~ 5 mV 범위로 설정한다.
이와 같이, 제1 데이터 수집장치(100)에 변위 검출 전압값의 수집 범위를 설정한 상태에서, 각 변위센서(DF)로부터 변위 데이터 검출 데이터로서 변위 검출 전?陋だ? 출력되면, 증폭부(160)가 자신에게 개별로 접속된 변위센서(DS)로부터 인가되는 변위 검출 전압값을 증폭하여 자신이 소속된 ADC(150)에 인가한다.
이에, ADC(150)는 자체에 소속되어 있는 증폭부(160)로부터 인가되는 변위 검출 전압값을 디지털 차입의 변위 검출 전압값으로 변환하여 MCU(130)에 변위 검출 데이터로서 인가한다.
그리고, MCU(130)는 ADC(150)로부터 인가되는 디지털 타입의 변위 검출 데이터를 MODBUS RTU 기반의 디지털 데이터 프로토콜 형태로 가공하여 직렬통신부(120)에 인가하며, 직렬통신부(120)는 MCU(130)로부터 인가되는 변위 검출 데이터를 데이터 처리장치(300)에 직렬로 전송한다.
이상과 같이 데이터 수집장치(100)가 변위센서(DS)로부터 수집한 변위 검출 데이터를 데이터 처리장치(200)에 전송함에 따라, 해당 변위 검출 데이터는 데이터 처리장치(200)의 직렬 통신부(210)에 수신된다.
이에, 직렬통신부(210)는 수신된 변위 검출 데이터를 MPU(240)에 전달하고, MPU(240)는 직렬통신부(210)로부터 전달받은 변위 검출 데이터를 데이터 패킷 형태로 가공하여 전송부(240)에 인가한다.
그리고, MPU(240)는 변위 검출 데이터를 전송부(240)에 인가함과 동시에 또는 순차적으로 구조적 특성 검사장치(UT), 풍향계(WV) 및 풍속계(WG)로부터 오는 데이터를 데이터 패킷 형태로 가공하여 전송부(240)에 인가한다.
그리고, 전송부(240)는 MPU(240)로부터 인가되는 데이터 패킷 형태로 가공된 데이터들을 유무선 통신을 통해 외부의 데이터 사용자에게 전송하되, 이더넷 등을 포함하는 유선통신과, 블루투스, BLU, Lora, WiFi, LTE 및 5G 등을 포함하는 무선통신에 의해 가공된 데이터들을 외부의 데이터 사용자에게 전송한다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 변위센서(DS), 구조적 특성 검출장치(UT), 풍향계(WV) 및 풍속계(WG)를 이용하여 비닐하우스 구조물의 변위 데이터 및 구조물 특성 검출 데이터를 획득하는 경우 데이터 수집장치(100)가 변위센서(DS)로부터 변위 검출 데이터로서 출력되는 다양한 범위의 변위 검출값을 10-6(0.00001) 수준의 높은 해상도로 획득하여서 데이터 처리장치(200)에 의해 사용자 통신 환경에 대응되도록 가공된 데이터를 전송함으로써, 다양한 변위센서에 대해 범용성 있게 적용하여 실시간 고정밀도의 비닐하우스 구조물 변위 검출 데이터 및 구조물 특성 검출 데이터를 획득하여서 사용자에게 직접 인터페이스하여 제공하므로, 비닐하우스 구조물에 대한 데이터를 경제성 있게 획득할 수 있다.
한편, 사용자는 풍향계(WV)나 풍속계(WG)로부터 오는 데이터와 각각의 위치들에 설치된 변위센서(DS)들 및 구조적 특성 검출 장치(UT)로부터 온 축적된 데이터를 확인하여, 자기가 관리하는 비닐하우스의 풍향에 따른 취약한 부위와 더불어, 시공 시일의 경과에 따른 비닐하우스 구조물의 구조적 안정성을 확인할 수 있다.
이는 차후에 미리 예보된 기상 상황을 확인하여 미리 지지대를 받치는 등의 작업을 통해, 비닐하우스 구조물이 바람에 의해 파손되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 비닐하우스 구조물의 구조적 안전성을 지속적으로 검토하고, 노후 및 파손정도가 심각한 지점의 골조를 보강 또는 교체하는 등의 보수정보를 안내받아 사용자가 비닐하우스 구조물에 대한 보수를 적기에 수행할 수 있다.
위에서 설명한 바와 같이 본 발명에 대한 구체적인 설명은 첨부된 도면을 참조한 실시 예에 의해서 이루어졌지만, 상술한 실시 예는 본 발명의 바람직한 예를 들어 설명하였을 뿐이기 때문에, 본 발명이 상기의 실시 예에만 국한되는 것으로 이해되어져서는 아니 되며, 본 발명의 권리범위는 후술하는 청구범위 및 그 균등개념으로 이해되어져야 할 것이다.
MS : 비닐하우스 구조물 관리 시스템
DS : 변위센서
100 : 데이터 수집장치
110 : 직렬포트
120 : 직렬통신부
130 : MCU
140 : ADC
150 : 증폭부
UT : 구조적 특성 검출장치
US : 초음파센서
P/S : 펄서리시버
A : 분석부
T : 통신부
200 : 데이터 처리장치
210 : 직렬통신부
220 : 제1 수집부
230 : 제2 수집부
240 : MPU
250 : 전송부
260 : 저장부
271~273 : USB포트

Claims (8)

  1. 비닐하우스 구조물의 각 지점에서 X축, Y축 및 Z축 방향의 변위를 검출하도록 자성을 구비한 설치구조물에 의해 설치되어, 비닐하우스 구조물의 변위 검출 데이터로서 변위 검출 전압값을 출력하는 변위센서;
    상기 변위센서로부터 인가되는 변위 검출 전압값을 수집하여 디지털 타입의 변위 검출 데이터로 변환하여서 전송하는 데이터 수집장치;
    비닐하우스 구조물에 설치되어, 비닐하우스 구조물의 두께, 부식, 결함 중 적어도 어느 하나를 포함하는 구조적 특성을 검출하는 구조적 특성 검출장치;
    비닐하우스 구조물이 위치하는 지점의 풍속을 감지하기 위한 풍속계;
    비닐하우스 구조물이 위치하는 지점의 풍향을 감지하기 위한 풍향계; 및
    상기 제1 데이터 수집장치로부터 전송되어 오는 변위 검출 데이터와 상기 구조적 특성 검출장치, 풍속계 및 풍향계로부터 오는 데이터를 수신하고, 수신된 데이터를 데이터 패킷 형태로 가공하고, 가공된 데이터를 유무선 통신을 통해 외부의 데이터 사용자에게 전송하는 데이터 처리장치; 를 포함하는 것을 특징으로 하는
    비닐하우스 구조물 관리 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 설치구조물은,
    자성을 구비하는 마그네틱 베이스; 및
    상기 마그네틱 베이스의 일면에 위치되어, 상기 마그네틱 베이스와 변위센서 간을 결합시키는 연결 어댑터;를 포함하며,
    상기 마그네틱 베이스의 타면이 철재 파이프로 그 골조가 이루어진 비닐하우스 구조물에 맞붙게 되며 상기 변위센서가 비닐하우스 구조물에 설치되는 것을 특징으로 하는
    비닐하우스 구조물 관리 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 데이터 수집장치는 사용자단말로부터의 모드설정 정보에 의거하여 상기 변위 검출 전압값의 수집 범위를 설정하고, 해당 설정된 수집 범위의 변위 검출 전압값을 수집하여 디지털 타입의 변위 검출 데이터로 변환하고, 해당 변위 검출 데이터는 전송 디지털 데이터 프로토콜 형태로 가공하여 직렬로 상기 데이터 처리장치에 전송하는
    비닐하우스 구조물 관리 시스템.
  4. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 데이터 수집장치는,
    사용자단말로부터 인가되는 변위 검출 전압값 수집 범위를 설정하기 위한 모드설정 정보를 MCU(Micro Controller Unit)에 전달하는 직렬포트;
    상기 직렬포트를 통해 인가되는 모드설정 정보를 ADC(analog to digital converter)에 인가하여 ADC의 변위 검출 전압값 수집 범위의 설정을 제어하고, ADC로부터 인가되는 디지털 타입의 변위 검출 데이터를 전송 디지털 데이터 프로토콜 형태로 가공하는 MCU;
    자신에게 개별 접속된 변위센서로부터 변위 검출 데이터로서 인가되는 변위 검출 전압을 증폭하여 자신이 소속된 ADC에 인가하는 증폭부;
    상기 MCU의 제어에 따라 변위 검출 전압의 수집 범위를 설정하고, 자신에게 소속된 상기 증폭부로부터 인가되는 변위 검출 전압을 디지털 타입의 변위 검출 전압값으로 변환하여 상기 MCU에 변위 검출 데이터로서 인가하는 ADC; 및
    상기 MCU에 의해 가공된 변위 검출 데이터를 직렬로 상기 데이터 처리장치에 전송하는 직렬통신부; 를 포함하는
    비닐하우스 구조물 관리 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 데이터 처리장치는,
    상기 데이터 수집장치로부터 직렬로 전송되는 변위 검출 데이터를 수신하여 MPU(Micro Processor Unit)에 전달하는 직렬통신부;
    상기 구조적 특성 검출장치로부터 검출된 구조적 특성 검출 데이터를 수집하는 제1 수집부;
    상기 풍향계 및 풍속계로부터 기상 환경을 수집하는 제2 수집부;
    프로그램에 의거하여 데이터 처리장치의 제반 운용을 제어하며, 상기 직렬통신부로부터 전달받은 변위 검출 데이터와 상기 제1 수집부 및 제2 수집부에서 수집한 데이터를 데이터 패킷 형태로 가공하여 전송부에 인가하는 MPU;
    상기 MPU로부터 인가되는 데이터 패킷 형태로 가공된 변위 검출 데이터, 구조적 특성 검출 데이터 및 풍향과 풍속 데이터를 유무선 통신을 통해 외부의 데이터 사용자에게 전송하는 전송부; 및
    데이터 처리장치의 운용을 위한 상기 프로그램을 저장하여 해당 프로그램을 MPU에 제공하고, 상기 MPU에 의해 가공되는 변위 검출 데이터 및 구조적 특성 검출 데이터 중 적어도 어느 하나의 데이터를 저장하고 MPU의 제어에 따라 해당 데이터를 USB포트에 접속된 USB메모리에 제공하는 저장부; 를 포함하는
    비닐하우스 구조물 관리 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 구조적 특성 검출 장치는, 비닐하우스 구조물을 전파한 초음파신호를 감지 및 분석하여 비닐하우스 구조물의 두께, 부식, 결함 중 적어도 어느 하나를 포함하는 구조적 특성을 검출하고,
    상기 구조적 특성 검출 데이터에는 비닐하우스 구조물의 구조적 특성에 따라 보수가 요구되는 지점에 대한 위치 및 보수 방법에 대한 안내정보가 더 포함되는 것을 특징으로 하는
    비닐하우스 구조물 관리 시스템.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 데이터 처리장치에 USB포트를 통해 모니터와 키보드를 접속하여 해당 모니터와 키보드를 통해 상기 데이터 처리장치의 운용을 관리하거나, 상기 데이터 처리장치에 USB포트를 통해 터치스크린을 접속하여 해당 터치스크린을 통해 상기 데이터 처리장치의 운용을 관리하는 것을 특징로 하는
    비닐하우스 구조물 관리 시스템.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 변위 검출 전압값 수집 범위는 -10 mV ~ 10 mV 또는 -5 mV ~ 5 mV인 것을 특징으로 하는
    비닐하우스 구조물 관리 시스템.
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