KR20210149623A - VR-based immersive smart farm research system - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 VR 기반의 실감형 스마트팜 연구 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스마트팜 연구를 위해 VR 기반의 가상 스마트팜을 구현하는 데 있어 실제 스마트팜과 연동하여 스마트팜의 실제 환경들이 반영되고 스마트팜을 제어할 수 있도록 구현되어 보다 실감적인 연구 환경을 제공할 수 있는 VR 기반의 실감형 스마트팜 연구 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a VR-based immersive smart farm research system, and more specifically, in realizing a VR-based virtual smart farm for smart farm research, the actual environment of the smart farm is reflected by interworking with the real smart farm, It relates to a VR-based immersive smart farm research system that is implemented to control the smart farm and can provide a more realistic research environment.
일반적으로 스마트팜은, 농·림·축·수산물의 생산, 가공, 유통 단계에서 정보 통신 기술(ICT)을 접목하여 지능화된 시스템을 말하는 것으로, 사물 인터넷, 빅데이터, 인공지능 등의 기술을 이용하여 농작물, 가축 및 수산물 등의 생육환경을 적정하게 유지 및 관리하고, PC와 스마트폰 등으로 원격에서 자동 관리할 수 있어, 생산의 효율성뿐만 아니라 편리성도 높일 수 있는 장점을 가진다.In general, smart farm refers to an intelligent system by combining information and communication technology (ICT) in the production, processing, and distribution stages of agriculture, forestry, livestock, and marine products. It properly maintains and manages the growing environment of crops, livestock, and aquatic products, and it can be automatically managed remotely with a PC or smartphone, so it has the advantage of increasing production efficiency as well as convenience.
이러한 스마트팜을 이해하고 학습하며 연구할 수 있도록 가상으로 가상온실을 제공하여 학습 및 연구할 수 있도록 하는 스마트팜 연구 시스템이 개발되고 있으나, 종래의 스마트팜 연구 시스템은 가상 현실이 실제 스마트팜 온실에서 사용되는 환경데이터를 기반으로 모델링되어 있지 않고 개발자가 사전에 정해진 시나리오에 따라 서비스가 제공되도록 구축되어 있어, 실감성이 떨어지는 한계가 있었다.A smart farm research system is being developed that provides a virtual greenhouse for learning and research in order to understand, learn, and research such a smart farm. It was not modeled based on the environmental data used, but was built to provide the service according to a scenario that the developer had set in advance.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 제안되는 것으로, 스마트팜 연구를 위해 VR 기반의 가상 스마트팜을 구현하는 데 있어 실제 스마트팜과 연동하여 스마트팜의 실제 환경들이 반영되도록 하며, 나아가 연동된 스마트팜을 제어할 수 있도록 구현되어, 실감성과 스마트팜에 대한 이해도를 높이고 구조해석과 작물 생장과정에 대한 실감적인 연구 환경을 제공할 수 있는 VR 기반의 실감형 스마트팜 연구 시스템을 제공하는 데 목적을 둔다.The present invention is proposed to solve the above problems, and in implementing a VR-based virtual smart farm for smart farm research, it interlocks with the real smart farm to reflect the real environment of the smart farm, and furthermore, the linked smart farm The purpose is to provide a VR-based immersive smart farm research system that is implemented to control the farm, enhances immersion and understanding of smart farms, and provides a realistic research environment for structural analysis and crop growth process. put
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 VR 기반의 실감형 스마트팜 연구 시스템은, 작물을 재배하는 공간으로서, 작물 재배에 필요한 환경 정보를 수집하는 다수의 환경정보 수집장치와 내부를 촬영하는 영상수집장치가 설치되어, 환경 정보와 영상 정보를 포함하는 실온실 정보를 생성하고, 작물 재배에 필요한 환경을 조성하는 환경조성장치가 설치되는 하나 이상의 실온실; 상기 하나 이상의 실온실과 연동되어 각 실온실에 대한 실온실 정보를 수신 받고, 수신 받은 실온실 정보에 따라 환경조성장치를 제어하여 작물 재배 환경을 제어하는 실온실 서버; 상기 실온실 서버와 연동되어 실온실 정보를 전달 받고, 전달 받은 실온실 정보를 반영하여 가상온실 인터페이스를 구현하며, 구현된 가상온실 인터페이스를 바탕으로 실온실 제어 모듈과 시뮬레이션 모듈을 제공하는 VR 서버 및 상기 VR 서버에 접속하여 실온실 제어 모듈과 시뮬레이션 모듈의 실행을 입력하고, 실행을 입력한 모듈에 따라서 상기 실온실을 제어하거나 실온실 정보가 반영되는 스마트팜 시뮬레이션을 진행할 수 있는 VR 장치를 포함하여 구성될 수 있다.A VR-based immersive smart farm research system according to an embodiment of the present invention for solving the above problems is a space for growing crops, and a plurality of environmental information collecting devices that collect environmental information necessary for growing crops and the inside are photographed at least one room temperature room in which an image collecting device is installed to generate room temperature room information including environmental information and image information, and an environment creation device for creating an environment necessary for growing crops; a room temperature room server interlocking with the one or more room temperature rooms to receive room temperature room information for each room temperature room, and controlling an environment preparation device according to the received room temperature room information to control a crop cultivation environment; A VR server that interworks with the room temperature room server to receive room temperature room information, implements a virtual greenhouse interface by reflecting the received room temperature room information, and provides a room temperature room control module and a simulation module based on the implemented virtual greenhouse interface; Including a VR device that can access the VR server and input the execution of a room temperature room control module and a simulation module, and control the room temperature room according to the inputted module or perform a smart farm simulation in which room temperature room information is reflected can be configured.
여기서, 상기 실온실 서버는, 상기 실온실로부터 실온실 정보를 전달 받아 저장하는 저장부; 인공지능 모듈을 포함하며, 상기 인공지능 모듈을 통해 상기 저장부에 저장된 실온실 정보를 통계하여 재배 작물의 생육 모델을 생성하고, 생육 모델을 통한 재배 작물의 생육 상태와 환경 정보간의 상관관계를 분석하는 생육 상태 분석부 및 상기 생육 상태 분석부에 의해 분석된 재배 작물의 생육 상태와 환경 정보간의 상관관계에 기반하여 최적의 생육 상태가 되도록 환경조성장치에 제어신호를 전송하는 제어부를 포함하여 구성될 수 있다.Here, the room temperature room server may include: a storage unit for receiving and storing room temperature room information from the room temperature room; It includes an artificial intelligence module, and generates a growth model of cultivated crops by stating the room temperature room information stored in the storage unit through the artificial intelligence module, and analyzes the correlation between the growth status of cultivated crops and environmental information through the growth model and a control unit that transmits a control signal to an environment creating device to achieve an optimal growth state based on the correlation between the growth state of the cultivated crop analyzed by the growth state analyzer and environmental information. can
또한, 상기 인공지능 모듈은, 상기 저장부에 저장된 실온실 정보를 통계하는 정보 통계 단계; 상기 정보 통계 단계에서 통계된 생육 상태와 환경 정보의 환경 인자들을 입력 값으로 하여 다중 퍼셉트론 신경망을 순전파(Forward Propagation)하여 통과시키는 신경망 통과 단계; 상기 다중 퍼셉트론 신경망을 통과하여 출력된 출력 값을 역전파(Back Propagation)하여 오차를 보정하는 오차 보정 단계 및 상기 신경망 통과 단계의 순전파와 오차 보정 단계의 역전파를 반복적으로 수행하여 학습하고, 환경 정보에 따른 최적의 생육 상태를 도출하는 학습-결과 도출 단계를 포함하여, 생육 상태와 환경 정보간의 상관관계를 분석하도록 구성될 수 있다.In addition, the artificial intelligence module, the information statistical step of stating the room temperature room information stored in the storage unit; a neural network passing step of forward propagating a multi-perceptron neural network using the environmental factors of the growth state and environmental information statistical in the information statistics step as input values; The error correction step of correcting the error by back propagation of the output value output through the multi-perceptron neural network and the forward propagation of the neural network passing step and back propagation of the error correction step are repeatedly performed to learn, environment Including a learning-result derivation step of deriving an optimal growth state according to the information, it may be configured to analyze a correlation between the growth state and environmental information.
또한, 상기 오차 보정 단계의 역전파는, Levenberg-Marquardt 역전파일 수 있다.In addition, the back propagation of the error correction step may be a Levenberg-Marquardt reverse propagation.
또한, 상기 VR 서버는, 상기 실온실 서버로부터 전달 받은 실온실 정보의 영상 정보를 바탕으로 가상온실을 구현하고, 상기 VR 장치의 모듈 선택에 따라 구현된 가상온실에 실시간 또는 설정 시점의 환경 정보를 반영하여 선택된 모듈에 대한 인터페이스로 제공하는 가상온실 인터페이스 구현부; 상기 VR 장치의 실온실 제어 모듈 실행 입력 시에 가상온실 인터페이스 구현부로부터 실시간 환경 정보가 반영된 제어 인터페이스를 제공 받고, 제공 받은 제어 인터페이스를 VR 장치에서 실행 가능하도록 동기화한 실온실 제어 모듈을 VR 장치로 전달하며, VR 장치로부터 환경조성장치 제어신호가 입력되면 전달 받아 실온실 서버로 전송하는 실온실 제어부; 상기 VR 장치의 시뮬레이션 모듈 실행 입력에 따라, 상기 인공지능 모듈에 의해 분석된 데이터를 기반으로 실온실 내 환경 변화를 예측하는 예측 시뮬레이션 모듈을 제공하거나, 상기 가상온실 인터페이스 구현부로부터 실시간 또는 설정 시점의 환경 정보가 반영된 재배 시뮬레이션 인터페이스를 제공 받아 재배 체험이 가능한 재배 시뮬레이션 모듈로 동기화하여 VR 장치에 제공하는 시뮬레이션 실행부 및 상기 VR 장치로부터 요청되거나 설정에 따라, 상기 실온실 제어부 또는 시뮬레이션 실행부의 각 모듈 실행 시에 제공되는 인터페이스에 시각적 또는 음성적인 안내 모듈을 제공하는 안내부를 포함하여 구성될 수 있다.In addition, the VR server implements a virtual greenhouse based on the image information of the room temperature information received from the room temperature room server, and provides real-time or set-time environment information to the virtual greenhouse implemented according to the module selection of the VR device. a virtual greenhouse interface implementation unit that reflects and provides an interface to the selected module; Upon input of the execution input of the room temperature room control module of the VR device, a control interface reflecting real-time environment information is provided from the virtual greenhouse interface implementation unit, and the room temperature room control module synchronized so that the provided control interface can be executed in the VR device is converted to the VR device. a room temperature room control unit that transmits and transmits to a room temperature room server when a control signal for the environment creation device is input from the VR device; According to the simulation module execution input of the VR device, a prediction simulation module for predicting changes in the environment in the room temperature room based on the data analyzed by the artificial intelligence module is provided, or in real time or at a set time point from the virtual greenhouse interface implementation unit. A simulation execution unit that receives a cultivation simulation interface reflecting environmental information and provides it to a VR device in synchronization with a cultivation simulation module capable of cultivation experience It may be configured to include a guide that provides a visual or audio guide module to the interface provided at the time.
또한, 상기 VR 서버는, 상기 VR 장치로부터 접속 요청 발생 시, 접속을 요청한 식별코드에 따라 상기 VR 서버의 각 모듈에 접근 할 수 있는 접근 권한을 달리 부여하여 VR 장치로 접속을 허가하는 접속 인증부를 더 포함하여 구성될 수 있다.In addition, when a connection request is generated from the VR device, the VR server includes a connection authentication unit that grants access to each module of the VR server differently according to the identification code requesting the connection to allow access to the VR device. It may be configured to further include.
또한, 상기 VR 서버는, 타 VR 서버로 접속하거나 외부 네트워크에 접속할 수 있으며, 특정 실온실에 대한 정보가 저장되는 외부 접속부를 더 포함하여, 상기 외부 접속부를 통해 타 VR 서버에 접속된 단말 또는 장치나 외부 네트워크에 접속하는 단말 또는 장치와 재배 정보를 공유할 수 있고, 특정 실온실을 관찰할 수 있도록 구성될 수 있다.In addition, the VR server may be connected to another VR server or to an external network, and further includes an external connection unit for storing information about a specific room temperature room, and a terminal or device connected to another VR server through the external connection unit It can share cultivation information with terminals or devices that access external networks, and can be configured to observe a specific room temperature room.
또한, 상기 예측 시뮬레이션 모듈은, 상기 인공지능 모듈에 의해 통계된 실온실 정보를 그래프화한 통계 정보를 함께 제공할 수 있다.In addition, the prediction simulation module may provide statistical information obtained by graphing the room temperature room information statistics by the artificial intelligence module together.
또한, 상기 실온실 서버는, 상기 인공지능 모듈을 통해 실온실 정보를 이용하여 수확 가능한 작물을 추적하고, 수확 가능한 작물이 추적될 경우 연결된 단말 또는 장치로 수확 가능 알림을 전송하는 수확 안내부를 더 포함할 수 있다.In addition, the room temperature room server further includes a harvest guide unit that tracks harvestable crops using room temperature room information through the artificial intelligence module, and transmits a harvest possibility notification to a connected terminal or device when harvestable crops are tracked can do.
본 발명의 실시 예에 따른 VR 기반의 실감형 스마트팜 연구 시스템은, 스마트팜 연구를 위해 VR 기반의 가상 스마트팜을 구현하는 데 있어 실제 스마트팜과 연동하여 스마트팜의 실제 환경들이 반영되도록 하여 실감성을 극대화하고, 스마트팜에 대한 이해도를 높일 수 있다.The VR-based immersive smart farm research system according to an embodiment of the present invention interworks with the real smart farm to reflect the real environment of the smart farm in realizing a VR-based virtual smart farm for smart farm research. You can maximize your emotions and increase your understanding of smart farms.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 VR 기반의 실감형 스마트팜 연구 시스템은, 연동된 스마트팜을 제어할 수 있도록 구현되어, 연구와 작물 재배를 함께 병행할 수 있는 효용성을 지니고 스마트팜의 관리가 수월할 수 있다.In addition, the VR-based immersive smart farm research system according to an embodiment of the present invention is implemented to control the interlocked smart farm, has the utility of conducting research and crop cultivation in parallel, and the management of the smart farm is easy. it can be easy
또한, 위에서 언급된 본 발명의 실시 예에 따른 효과는 기재된 내용에만 한정되지 않고, 명세서 및 도면으로부터 예측 가능한 모든 효과를 더 포함할 수 있다.In addition, the above-mentioned effects according to the embodiments of the present invention are not limited to the described content, and may further include all effects predictable from the specification and drawings.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 VR 기반의 실감형 스마트팜 연구 시스템의 구성을 도시한 블록도이다.
도 2는 도 1의 VR 기반의 실감형 스마트팜 연구 시스템의 일 구성인 실온실의 구성을 도시한 블록도이다.
도 3은 도 1의 VR 기반의 실감형 스마트팜 연구 시스템의 일 구성인 실온실 서버의 구성을 도시한 블록도이다.
도 4는 도 3의 실온실 서버 중 생육 상태 분석부의 인공지능 모듈이 생육 상태를 분석하는 과정을 예시한 흐름도이다.
도 5는 도 1의 VR 기반의 실감형 스마트팜 연구 시스템의 일 구성인 VR 서버의 구성을 도시한 블록도이다.
도 6은 도 5의 시뮬레이션 모듈의 상세 구성을 도시한 블록도이다.1 is a block diagram showing the configuration of a VR-based immersive smart farm research system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of a room temperature room, which is one configuration of the VR-based immersive smart farm research system of FIG. 1 .
3 is a block diagram illustrating the configuration of a room temperature room server, which is one configuration of the VR-based immersive smart farm research system of FIG. 1 .
4 is a flowchart illustrating a process in which the artificial intelligence module of the growth state analysis unit in the room temperature room server of FIG. 3 analyzes the growth state.
5 is a block diagram illustrating the configuration of a VR server, which is one configuration of the VR-based immersive smart farm research system of FIG. 1 .
6 is a block diagram illustrating a detailed configuration of the simulation module of FIG. 5 .
이하, 도면을 참조한 본 발명의 설명은 특정한 실시 형태에 대해 한정되지 않으며, 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있다. 또한, 이하에서 설명하는 내용은 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Hereinafter, the description of the present invention with reference to the drawings is not limited to specific embodiments, and various modifications may be made and various embodiments may be provided. In addition, it should be understood that the contents described below include all transformations, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.
이하의 설명에서 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용되는 용어로서, 그 자체에 의미가 한정되지 아니하며, 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.In the following description, terms such as 1st, 2nd, etc. are terms used to describe various components, meanings are not limited thereto, and are used only for the purpose of distinguishing one component from other components.
본 명세서 전체에 걸쳐 사용되는 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.Like reference numbers used throughout this specification refer to like elements.
본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 이하에서 기재되는 "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로 해석되어야 하며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.As used herein, the singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In addition, terms such as "comprises", "comprises" or "have" described below are intended to designate the existence of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification. It should be construed as not precluding the possibility of addition or existence of one or more other features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "…모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.In addition, terms such as “…unit”, “…group”, “…module”, etc. described in the specification mean a unit that processes at least one function or operation, which may be implemented by hardware or software or a combination of hardware and software. can
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 갖는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical and scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in a commonly used dictionary should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present application. does not
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 VR 기반의 실감형 스마트팜 연구 시스템을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, a VR-based immersive smart farm research system according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 VR 기반의 실감형 스마트팜 연구 시스템의 구성을 도시한 블록도이며, 도 2는 도 1의 VR 기반의 실감형 스마트팜 연구 시스템의 일 구성인 실온실의 구성을 도시한 블록도이고, 도 3은 도 1의 VR 기반의 실감형 스마트팜 연구 시스템의 일 구성인 실온실 서버의 구성을 도시한 블록도이다.1 is a block diagram showing the configuration of a VR-based immersive smart farm research system according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a room temperature room that is a configuration of the VR-based immersive smart farm research system of FIG. It is a block diagram showing the configuration, and FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of a room temperature room server, which is one configuration of the VR-based immersive smart farm research system of FIG. 1 .
또한, 도 4는 도 3의 실온실 서버 중 생육 상태 분석부의 인공지능 모듈이 생육 상태를 분석하는 과정을 예시한 흐름도이며, 도 5는 도 1의 VR 기반의 실감형 스마트팜 연구 시스템의 일 구성인 VR 서버의 구성을 도시한 블록도이고, 도 6은 도 5의 시뮬레이션 모듈의 상세 구성을 도시한 블록도이다.In addition, FIG. 4 is a flowchart illustrating a process in which the artificial intelligence module of the growth state analysis unit in the room temperature room server of FIG. 3 analyzes the growth state, and FIG. 5 is a configuration of the VR-based immersive smart farm research system of FIG. It is a block diagram showing the configuration of the in-VR server, and FIG. 6 is a block diagram showing the detailed configuration of the simulation module of FIG. 5 .
도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 VR 기반의 실감형 스마트팜 연구 시스템은, 실온실(10), 실온실 서버(20), VR 서버(30) 및 VR 장치(40)를 포함하여 구성될 수 있다.1 to 6 , a VR-based immersive smart farm research system according to an embodiment of the present invention includes a
구체적으로, 실온실(10)은 작물을 재배하는 공간을 통칭하며, 일례로 비닐하우스나 컨테이너 등 작물을 재배할 수 있는 공간이라면 모두 통용될 수 있다. 또한, 실온실(10)은 후술하는 가상 온실을 구현하기 위해 모델이 되는 실제 온실로서, 스마트팜의 형태로 마련될 수 있다.Specifically, the
스마트팜이란, 농·림·축·수산물의 생산, 가공, 유통 단계에서 정보 통신 기술(ICT)을 접목하여 지능화된 시스템을 지칭하는 것으로, 본 발명의 실온실(10)은 스마트팜의 구현을 위해 환경정보 수집장치(11), 영상수집장치(12), 환경조성장치(13)를 포함하는 장치들이 설치될 수 있다.Smart farm refers to an intelligent system by grafting information and communication technology (ICT) in the production, processing, and distribution stages of agriculture, forestry, livestock, and aquatic products. Devices including the environmental information collecting device 11 , the
여기서, 환경정보 수집장치(11)는 작물 재배에 필요한 환경 정보를 실온실(10) 내·외부에서 수집하는 장치로서, 온도센서, 습도센서, 광량센서, 이산화탄소 센서, 토양 센서, EC 측정 센서, 수분 센서 등 실온실(10) 내부 또는 외부의 다양한 위치에 설치되는 다양한 센서들의 집합체로 구성되어, 작물 재배에 필요한 온도, 습도, 광량, 이산화탄소, 토양 pH, 급·배액 EC, 수분함량 등 다양한 환경 정보를 수집할 수 있다.Here, the environmental information collecting device 11 is a device that collects environmental information necessary for crop cultivation inside and outside the
또한, 영상수집장치(12)는 실온실(10) 내부를 촬영하는 장치로서, 실온실(10)을 가상화 하기 위해 실온실 내부 구조 모습을 촬영하거나, 실온실(10)의 작물의 상태 변화를 촬영하는 촬영 장치는 물론 실온실 내부의 움직임을 파악하는 CCTV와 같은 감시 장치를 모두 포함하여, 실온실(10) 내부를 촬영하며 영상 정보를 생성할 수 있다. In addition, the
이때, 이해를 돕기 위해 영상수집장치(12)는 실온실(10) 내부를 촬영하는 것만 예시하였으나, 감시 장치의 경우 실온실(10) 외부에도 마련되어 실온실(10) 외부를 촬영할 수도 있다. At this time, for better understanding, the
환경조성장치(13)는 실온실(10) 내부에 설치되어 작물 재배에 필요한 환경을 조성하는 장치로서, 공기순환장치, 난방장치, 조명장치, 환기장치, 급수장치, 양액공급장치, 방제장치, 차광막 등 작물 재배에 필요한 환경을 유지하거나 변화시키는 다양한 장치들로 구성될 수 있으며, 설명되지는 않았으나 작물 재배에 필요한 실온실(10) 내부 환경을 유지하거나 변화시키는 장치라면 모두 포함될 수 있다.The
상기의 환경정보 수집장치(11), 영상수집장치(12), 환경조성장치(13) 등이 설치되는 실온실(10)은 단일로 마련될 수도 있으나 바람직하게는 복수로 마련되어 실온실 서버(20)와 각각 연결될 수 있고, 각 실온실(10) 마다 환경 정보와 영상 정보를 포함하는 실온실 정보를 수집할 수 있다.The
각 실온실(10)의 환경정보 수집장치(11)와 영상수집장치(12)를 통해 수집되는 환경 정보와 영상 정보를 포함하는 실온실 정보는 각 실온실(10)과 연동된 실온실 서버(20)로 전송될 수 있고, 실온실 서버(20)는 전송된 실온실 서버(20)를 바탕으로 각 실온실(10)의 환경조성장치(13)를 제어하여 실온실(10) 내부 환경을 다양하게 제어함으로써, 실온실(10)에 스마트팜이 구현될 수 있다.The room temperature room information including the environmental information and image information collected through the environmental information collecting device 11 and the
이때, 도면에는 도시되지 않았으나 실온실(10)은 실온실 정보를 전달하기 위해 통신모듈을 포함함은 물론이고, 통신모듈의 통신감도나 통신범위를 넓히기 위해 리피터(repeater)를 구성할 수도 있으며, 복수의 실온실이 마련된 경우에는 각 통신모듈과 연동되는 라우터(router)를 구성하여 각 정보를 집약하여 실온실 서버(20)로 전달할 수도 있고, 정보 유실을 방지하기 위해 임시 정보 저장소를 마련할 수도 있다.At this time, although not shown in the drawings, the
즉, 실온실 정보는 수집됨과 동시에 임시 정보 저장소에 저장되면서, 통신모듈을 통해 리피터, 라우터 등을 경유하여 실온실 서버(20)로 전달될 수 있는 것이다. That is, while the room temperature room information is collected and stored in the temporary information storage, it can be transmitted to the room
또한, 각 실온실(10)은 실온실 서버(20)의 제어를 거치기 전 단순하거나 반복적인 제어들은 단순제어모듈(미도시)를 구성하여 제어할 수도 있다. 즉, 각 실온실(10)의 제어는 단순제어모듈이 수행하되 필요한 경우에 실온실 서버(20)로 전달되어 실온실 서버(20)가 직접 환경조성장치(13)를 제어하거나 실온실 서버(20)가 단순제어모듈에 신호를 전달하여 환경조성장치(13)를 제어하는 방식으로 구성될 수도 있다.In addition, each
그러나, 도면에 도시되지 않은 상술한 리피터, 라우터, 임시 정보 저장소, 단순제어모듈 등은 본 발명을 조성하는 환경에 따라 가감할 수 있는 수단들로서, 반드시 구비되는 것은 아니다.However, the repeater, router, temporary information storage, simple control module, etc. which are not shown in the drawings are means that can be added or subtracted depending on the environment in which the present invention is made, and are not necessarily provided.
실온실 서버(20)는 저장부(21), 생육 상태 분석부(22), 제어부(23)를 포함하여 구성될 수 있다.The room
구체적으로, 저장부(21)는 실온실로부터 전달되는 실온실 정보를 전달 받아 저장하도록 구성될 수 있다. 여기서 저장된 실온실 정보는 생육 상태 분석부(22)에서 재배 작물의 생육 상태와 환경 정보간의 상관관계를 분석할 때에 사용될 수 있다.Specifically, the
생육 상태 분석부(22)는, 인공지능 모듈(22a)을 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 인공지능 모듈(22a)은 저장부(21)에 저장된 실온실 정보를 통계하여 재배 작물의 생육 모델을 생성할 수 있다. 또한, 인공지능 모듈(22a)은 생성된 생육 모델을 통해 재배 작물의 생육 상태와 환경 정보간의 상관관계를 분석할 수 있다.The growth
보다 구체적으로, 인공지능 모듈(22a)은 정보 통계 단계(S10)를 거쳐 저장부(21)에 저장된 실온실 정보를 통계하도록 구성될 수 있다. 여기서, 통계는 실온실(10) 내의 영상수집장치(12)를 통해 촬영된 재배 작물의 생육변화를 시계열적으로 나열하고, 시계열적으로 나열된 재배 작물의 경경, 화방높이, 기부직경, 개화속도, 신장율, 과실비대 등의 생육 상태를 수치적으로 산출하여 통계할 수 있다.More specifically, the
산출적으로 통계된 통계모델은 실제 관측값과 비교하여 학습하며, 오차 보정 작업을 거친 후 실제 관측값에 가까운 통계모델을 생성할 수 있다.Statistical models calculated statistically are learned by comparing them with actual observations, and after error correction, a statistical model close to the actual observations can be created.
정보 통신 단계(S10)에서 생육 상태에 대한 통계가 완료되어 통계모델이 정해지면, 인공지능 모듈(22a)은 신경망 통과 단계(S20)를 통해 정보 통신 단계(S10)에서 통계된 생육 상태와 각 생육 상태에 대한 환경 정보 즉, 실온실(10) 내의 온도, 습도, 광량, 토양 pH, 급·배액 EC, 수분함량 등을 환경 인자로 하는 입력 값을 다중 퍼셉트론 신경망으로 순전파(Forward Propagation)하여 통과시킬 수 있다. 이 과정에서 인공지능 모듈(22a)은 생육 상태와 환경 정보간의 상관관계를 규명하는 최초 출력값을 도출해낼 수 있다.When statistics on the growth state are completed in the information communication step (S10) and the statistical model is determined, the
인공지능 모듈(22a)은 신경망 통과 단계(S20)를 통해 생육 상태와 환경 정보간의 상관관계에 대한 최초 출력 값이 도출되면, 오차 보정 단계(S30)를 통해 오차 보정을 수행할 수 있다. 이때, 인공지능 모듈(22a)은 최초 출력 값을 다중 퍼셉트론 신경망을 역전파(Back Propagation)로 통과시켜 오차를 수정할 수 있다.When the first output value for the correlation between the growth state and environmental information is derived through the neural network passing step ( S20 ), the artificial intelligence module ( 22a ) may perform error correction through the error correction step ( S30 ). In this case, the
여기서, 역전파는 바람직하게는 Levenberg-Marquardt 역전파일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.Here, the backpropagation may preferably be a Levenberg-Marquardt backpile, but is not necessarily limited thereto.
인공지능 모듈(22a)은 최종적으로 학습-결과 도출 단계(S40)를 통해 다중 퍼셉트론 신경망 내에서 상술한 순전파와 역전파를 반복적으로 수행하면서 학습할 수 있고, 이를 통해 환경 정보에 따른 최적의 생육 상태를 도출하여 환경 정보와 생육 상태 간의 상관관계를 분석하여 규명할 수 있다.The
제어부(23)는 생육 상태 분석부(22)에 의해 분석된 재배 작물의 생육 상태와 환경 정보간의 상관관계에 기반하여 최적의 생육 상태가 되도록 환경조성장치(13)에 제어신호를 전송할 수 있다. 이를 통해, 본 발명의 VR 기반의 실감형 스마트팜 연구 시스템은 스마트팜 구성에 있어 재배 작물이 최상의 품질을 갖는 스마트팜을 구성할 수 있다.The
한편, 본 발명은 상술한 스마트팜 구성을 바탕으로 하여 가상현실(VR)로 제공하고, 가상현실(VR)을 통하여 실온실(10)과 실온실 서버(20)로 구성되는 스마트팜을 시뮬레이션 하면서 연구하고, 스마트팜을 제어할 수 있도록 구성될 수 있다.On the other hand, the present invention provides virtual reality (VR) based on the smart farm configuration described above, and simulates a smart farm consisting of a
여기서, 이해를 돕기 위해 가상현실(VR)이라 표현하였으나, 가상현실(VR)을 바탕으로 구현되는 증강현실(Augmented Reality, AR), 혼합현실(Mixed Reality, MR), 확장현실(eXpended Reality)을 모두 의미할 수 있다. 즉, 가상현실, 증강현실, 혼합현실, 확장현실 중 하나로 구현될 수 있으며, 이하에서는 이해가 쉽도록 가장 기초적인 가상현실(VR)을 바탕으로 설명하기로 한다.Here, it is expressed as virtual reality (VR) to help understand, but augmented reality (AR), mixed reality (MR), and extended reality (eXpended Reality) that are implemented based on virtual reality can all mean That is, it can be implemented as one of virtual reality, augmented reality, mixed reality, and extended reality. Hereinafter, it will be explained based on the most basic virtual reality (VR) for easy understanding.
상술한 VR 서버(30)와 VR 장치(40)는 스마트팜의 시뮬레이션과 스마트팜의 제어를 수행하기 위한 구성들이다.The above-described
구체적으로, VR 서버(30)는 실온실 서버(20)와 연동되어 실온실 정보를 전달 받을 수 있다. 여기서, VR 서버(30)는 전달 받은 실온실 정보를 반영하여 가상온실 인터페이스를 구현하며, 구현된 가상온실 인터페이스를 바탕으로 실온실 제어 모듈(32a)과 시뮬레이션 모듈(33a)을 제공할 수 있다.Specifically, the
여기서, 실온실 제어 모듈(32a)은 VR 장치(40)를 통해 실온실(10)을 제어하도록 구성되는 모듈이며, 시뮬레이션 모듈(33a)은 스마트팜 연구나 체험을 위해 VR 장치(40)를 통해 예측된 실온실(10) 내 환경 변화를 관찰하는 예측 시뮬레이션을 진행하거나, 재배 체험을 진행할 수 있는 재배 시뮬레이션을 진행할 수 있는 모듈이다.Here, the room temperature
이를 위해, VR 서버(30)는 가상온실 인터페이스 구현부(31), 실온실 제어부(32), 시뮬레이션 실행부(33) 및 안내부(34)를 포함하여 구성될 수 있다.To this end, the
구체적으로, 가상온실 인터페이스 구현부(31)는 실온실 서버(20)로부터 전달 받은 실온실 정보의 영상 정보를 바탕으로 가상온실을 구현할 수 있다. 또한, 가상온실 인터페이스 구현부(31)는 VR 장치(40)의 모듈 선택에 따라서 구현된 가상온실에 실시간 또는 설정 시점의 환경 정보를 반영하여 선택된 모듈에 대한 인터페이스를 제공할 수 있다.Specifically, the virtual greenhouse
예를 들어, VR 장치(40)에서 실온실 제어 모듈(32a) 실행을 선택하면 가상온실 인터페이스 구현부(31)는 실시간으로 실온실(10) 영상 정보를 전달 받아, 연동된 실온실(10)에 최대한 가깝게 이미지 또는 영상화 할 수 있고, 영상화된 상태에 환경 정보를 실시간으로 반영하면서 제어가 가능한 가상 스위치 등을 덧입혀 제어 인터페이스로 제공할 수 있다.For example, when the
실온실 제어부(32)는 VR 장치(40)의 실온실 제어 모듈(32a) 실행 입력 시에 작동될 수 있으며, 가상온실 인터페이스 구현부(31)로부터 실시간 환경 정보가 반영된 제어 인터페이스를 제공 받아 VR 장치에서 실행가능하도록 실온실 제어 모듈(32a)로 동기화하여 VR 장치(40)로 전달할 수 있다.The room temperature
이에, VR 장치(40)에 반영되는 제어 인터페이스를 통해 특정 환경조성장치(13)의 제어신호가 입력되면 실온실 제어부(32)는 제어신호를 전달 받아 실온실 서버(20)로 전달하여 해당 환경조성장치(13)가 제어되도록 할 수 있다.Accordingly, when the control signal of the specific
시뮬레이션 실행부(33)는 VR 장치(40)의 시뮬레이션 모듈(33a) 실행 입력에 따라 VR 장치(40)로 예측 시뮬레이션 모듈(33a-1)을 제공하거나 재배 시뮬레이션 모듈(33a-2)을 제공할 수 있다.The
구체적으로, 예측 시뮬레이션 모듈(33a-1)은 실온실 서버(20)의 인공지능 모듈(22a)에 의해 분석된 데이터 즉, 생육 상태와 환경 정보간의 상관관계를 분석한 데이터는 물론, 상관관계 분석을 위해 사용된 생육 모델이나 환경 정보 등을 기반으로 실온실(10) 내 환경 변화를 예측하는 모듈일 수 있다. Specifically, the
이때, 시뮬레이션 실행부(33)의 실온실(10) 내 환경 변화 예측은 인공지능 모듈(22a)에 의해 먼저 예측되고 예측된 정보를 전달 받아 예측 시뮬레이션 모듈(33a-1)로 구성하여 VR 장치(40)로 전달함이 바람직하나, 반드시 한정되는 것은 아니며, 시뮬레이션 실행부(33)에서 인공지능 모듈(22a)로부터 예측 분석에 필요한 데이터들을 전달 받아 이들을 통계하고, 통계된 데이터를 바탕으로 직접 예측을 수행하여 예측 시뮬레이션 모듈(33a-1)을 구성하는 방식으로도 구현될 수 있다.At this time, the prediction of the environmental change in the
즉, 시뮬레이션 실행부(33)는 인공지능 모듈(22a)로부터 실온실(10) 내 환경 변화 예측 데이터를 바탕으로 구성된 예측 정보를 전송 받아 예측 시뮬레이션 모듈(33a-1)로 동기화하여 VR 장치(40)로 전달하거나, 예측에 필요한 데이터만 인공지능 모듈(22a)로부터 전달 받고, 자체적으로 실온실(10) 내 환경 변화 예측을 수행한 예측 시뮬레이션 모듈(33a-1)로 동기화하여 VR 장치(40)로 전달하도록 구성될 수 있다.That is, the
한편, 예측 시뮬레이션 모듈(33a-1)은 VR 장치(40)로의 제공 시 인공지능 모듈(22a)에 의해 통계된 실온실 정보를 그래프화한 통계 정보가 함께 제공될 수 있다. 이를 통해, 사용자(또는 연구자)는 VR 장치(40)를 통한 예측 시뮬레이션 모듈(33a-1) 실행 시에 그래프화된 통계 정보를 육안으로 확인할 수 있으며, 해당 그래프에서 일 시점을 입력하여 해당 시점의 실온실(10) 내 환경 변화 예측 정보를 쉽게 확인할 수 있다.On the other hand, the
재배 시뮬레이션 모듈(33a-2)은 스마트팜의 연구 또는 학습을 위해 재배 체험을 하도록 구현되는 모듈로서, 실시간 또는 설정 시점의 환경 정보가 반영될 수 있다. 즉, VR 장치(40)에서 재배 시뮬레이션 모듈(33a-2) 실행 입력 시에 시뮬레이션 실행부(33)는 가상온실 인터페이스 구현부(31)로부터 실시간 또는 설정 시점의 환경 정보가 반영된 재배 시뮬레이션 인터페이스를 제공 받아 재배 체험이 가능한 재배 시뮬레이션 모듈(33a-2)로 동기화하여 VR 장치(40)에 제공할 수 있다.The
재배 시뮬레이션 모듈(33a-2)을 통해 사용자(또는 연구자)는 다양한 상황을 연출하여 스마트팜에 대한 연구를 진행할 수 있다. 예를 들어, 사용자는 비가 내리는 상태의 시점에서의 실온실(10) 내부 환경 변화를 관찰하거나 실온실(10) 내부 작물 상태의 변화를 관찰할 수가 있다. 또한, 현재 실시간으로 반영되는 환경 정보에 의해 재배 작물의 재배 시작일로부터 15일까지의 변화를 관찰하거나 예측할 수 있다.Through the
이때, 재배 시뮬레이션 모듈(33a-2)의 환경 정보의 설정 시점과 조건은 다양하게 설정할 수 있으며, 재배 작물의 생육 상태도 다양하게 설정할 수 있어 연구에 최적화 될 수 있다.In this case, the setting time and conditions of the environmental information of the
한편, 안내부(34)는 VR 장치(40)로부터 요청에 따르거나 설정된 바에 따라, 실온실 제어부(32) 또는 시뮬레이션 실행부(33)의 각 모듈 즉, 실온실 제어 모듈(32a), 예측 시뮬레이션 모듈(33a-1), 재배 시뮬레이션 모듈(33a-2) 등의 실행 시에 제공되는 인터페이스에 시각적 또는 음성적인 안내 모듈(34a)을 제공하도록 구성될 수 있다. 이를 통해, VR 장치(40)를 처음 사용하는 사용자도 보다 쉽게 사용에 익숙해질 수 있다.On the other hand, the
한편, VR 서버(30)는 VR 장치(40)로부터 접속 요청 발생 시, 접속을 요청한 식별코드에 따라 VR 서버(30)의 각 모듈에 접근할 수 있는 접근 권한을 달리 부여하여 VR 장치(40)로 접속을 허가하는 접속 인증부(35)를 더 포함할 수 있다.On the other hand, when a connection request is generated from the
구체적으로, 접속 인증부(35)는 사용자의 VR 장치(40) 착용 시에 VR 장치(40)로 인증 모듈(35a)을 전송하여 사용자 인증 과정을 거치게 할 수 있으며, 이 과정에서 사용자가 ID나 비밀번호 등을 입력하여 접속을 요청할 경우에, 해당 ID에 대한 식별코드를 전달 받을 수 있다.Specifically, the
이때, 접속 인증부(35)는 식별코드에 따라 VR 서버(30)의 각 모듈 즉, 실온실 제어 모듈(32a), 예측 시뮬레이션 모듈(33a-1), 재배 시뮬레이션 모듈(33a-2) 등에 접근할 수 있는 접근 권한을 달리 부여하여 VR 장치(40)로 접속을 허가할 수 있다.At this time, the
예를 들어, 실온실 제어 모듈(32a)은 스마트팜 연구자나 실온실 관리자로 등록된 식별코드의 접속 시에만 접근을 허가할 수 있어, 스마트팜 연구자나 실온실 관리자 외에 일반인이 실온실(10)의 환경 변화를 제어하는 것을 방지할 수 있고, 재배 시뮬레이션 모듈(33a-2)의 사용에 있어서도 일반인은 허용된 기능만 체험할 수 있도록 할 수 있다.For example, the room temperature
이를 통해, 본 발명의 VR 기반의 실감형 스마트팜 연구 시스템은, 연구자 또는 실온실 관리자와 일반인이 구별되어 각기 목적에 맞는 기능을 수행할 수 있도록 보안을 형성할 수 있다.Through this, the VR-based immersive smart farm research system of the present invention can form security so that researchers or room temperature room managers and ordinary people can be distinguished and perform functions suitable for each purpose.
또한, VR 서버(30)는 타 VR 서버(30)로 접속하거나 외부 네트워크에 접속할 수 있으며, 특정 실온실(10)에 대한 정보가 저장되는 외부 접속부(36)를 더 포함할 수 있다.In addition, the
이를 통해, 사용자는 타 VR 서버(30)에 접속된 단말 또는 장치나 외부 네트워크에 접속하는 단말 또는 장치와 재배 정보를 공유할 수 있다. 또한, 특정 실온실(10)을 관찰할 수 있도록 구성될 수도 있다. Through this, the user can share cultivation information with a terminal or device connected to another
예를 들어, 사용자는 외부 접속부(36)를 통해 연구 결과나 질문 사항 등을 타 VR 서버(30)로 전송하여 다른 사용자와 공유할 수 있고, 다른 사용자가 게시한 연구 결과나 질문 사항 등을 확인할 수 있다. 또한, 외부 네트워크를 통해 타 국가의 온실 정보들을 공유 받을 수 있고 이를 통해 스페인 알메리아 지역과 같은 특정 지역의 실온실(10)을 관찰하도록 구성될 수 있다.For example, the user can transmit research results or questions to another
VR 장치(40)는 VR 서버(30)에 접속하여 VR 서버(30)로부터 전달되는 실온실 제어 모듈(32a) 또는 시뮬레이션 모듈(33a)의 실행을 입력하고, 실행을 입력한 모듈에 따라서 실온실(10)을 제어하거나 실온실 정보가 반영되는 스마트팜 시뮬레이션을 진행할 수 있다.The
이를 위해, VR 장치(40)는 사용자가 가상 온실 인터페이스를 육안으로 확인할 수 있는 디스플레이 장치(미도시)와 가상 온실 인터페이스 내에서 입력하고 제어할 수 있는 조종 장치(미도시)를 포함하여 구성될 수 있으나, 이에 한정되지 아니하며 디스플레이 장치에 사용자의 시선을 트래킹하여 입력하거나 제어할 수 있는 시선인식모듈이 마련되어 조종 장치를 구비하지 않을 수도 있다.To this end, the
VR 장치(40)와 VR 서버(30)간의 통신은 바람직하게는 5G(5th Generation Mobile Telecommunication)로 구현될 수 있으나, 이는 예시적일 뿐 한정되지는 않으며 3G, 4G, Wifi, Beacon, Zigbee 등 다양한 통신방식이 적용될 수 있다.Communication between the
여기서, VR 장치(40)는 각기 CPU, MPU, MCU 등의 처리장치와 메모리 저장 장치를 구비하여 각 VR 장치(40)가 데이터를 분산하여 연산하는 엣지 컴퓨팅을 구현할 수도 있다.Here, the
아울러, 도 3에 도시된 바와 같이 실온실 서버(20)는 인공지능 모듈(22a)을 통해 실온실 정보를 이용하여 수확 가능한 작물을 추적하고, 수확 가능한 작물이 추적될 경우 연결된 단말 또는 장치로 수확 가능 알림을 전송하는 수확 안내부(24)를 더 포함할 수 있다.In addition, as shown in FIG. 3 , the room
즉, 인공지능 모듈(22a)은 실온실 정보 중 영상 정보를 이용하여 재배 작물의 재배 상태를 파악할 수 있는데, 이 과정에서 수확 범위 내에 속한지를 판단할 수 있고, 수확 범위 내에 속할 경우 수확 안내부(24)를 통해 연결된 단말 또는 장치로 수확 가능함을 알릴 수 있다. 알림은 일례로 시각적이나 음성적으로 안내 가능할 수 있으며, 어느 특정한 형태에 한정되지는 않는다. That is, the
이상으로 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can practice the present invention in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. you will be able to understand Accordingly, the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive.
10 : 실온실
11 : 환경정보 수집장치
12 : 영상수집장치
13 : 환경조성장치
20 : 실온실 서버
21 : 저장부
22 : 생육 상태 분석부
22a : 인공지능 모듈
23 : 제어부
24 : 수확 안내부
30 : VR 서버
31 : 가상온실 인터페이스 구현부
32 : 실온실 제어부
32a : 실온실 제어 모듈
33 : 시뮬레이션 실행부
33a : 시뮬레이션 모듈
34 : 안내부
34a : 안내 모듈
35 : 접속 인증부
35a : 인증 모듈
36 : 외부 접속부
40 : VR 장치10: room temperature
11: Environmental information collection device
12: image acquisition device
13: environment creation device
20: room temperature server
21: storage
22: growth state analysis unit
22a: artificial intelligence module
23: control
24 : Harvest Information Department
30 : VR Server
31: virtual greenhouse interface implementation unit
32: room temperature room control unit
32a: room temperature room control module
33: simulation execution unit
33a: Simulation module
34: information department
34a: guidance module
35: access authentication unit
35a: authentication module
36: external connection part
40: VR device
Claims (9)
상기 하나 이상의 실온실과 연동되어 각 실온실에 대한 실온실 정보를 수신 받고, 수신 받은 실온실 정보에 따라 환경조성장치를 제어하여 작물 재배 환경을 제어하는 실온실 서버;
상기 실온실 서버와 연동되어 실온실 정보를 전달 받고, 전달 받은 실온실 정보를 반영하여 가상온실 인터페이스를 구현하며, 구현된 가상온실 인터페이스를 바탕으로 실온실 제어 모듈과 시뮬레이션 모듈을 제공하는 VR 서버 및
상기 VR 서버에 접속하여 실온실 제어 모듈 또는 시뮬레이션 모듈의 실행을 입력하고, 실행을 입력한 모듈에 따라서 상기 실온실을 제어하거나 실온실 정보가 반영되는 스마트팜 시뮬레이션을 진행할 수 있는 VR 장치를 포함하는 VR 기반의 실감형 스마트팜 연구 시스템.
As a space for growing crops, a plurality of environmental information collecting devices that collect environmental information necessary for crop cultivation and an image collecting device for photographing the interior are installed to generate room temperature room information including environmental information and image information, and at least one room temperature room in which an environment facilitation device for creating an environment necessary for cultivation is installed;
a room temperature room server interlocking with the one or more room temperature rooms to receive room temperature room information for each room temperature room, and controlling an environment preparation device according to the received room temperature room information to control a crop cultivation environment;
A VR server that interworks with the room temperature room server to receive room temperature room information, implements a virtual greenhouse interface by reflecting the received room temperature room information, and provides a room temperature room control module and a simulation module based on the implemented virtual greenhouse interface;
A VR device capable of accessing the VR server and inputting execution of a room temperature room control module or simulation module, and controlling the room temperature room according to the inputted module or performing a smart farm simulation in which room temperature room information is reflected VR-based immersive smart farm research system.
상기 실온실 서버는,
상기 실온실로부터 실온실 정보를 전달 받아 저장하는 저장부;
인공지능 모듈을 포함하며, 상기 인공지능 모듈을 통해 상기 저장부에 저장된 실온실 정보를 통계하여 재배 작물의 생육 모델을 생성하고, 생육 모델을 통한 재배 작물의 생육 상태와 환경 정보간의 상관관계를 분석하는 생육 상태 분석부 및
상기 생육 상태 분석부에 의해 분석된 재배 작물의 생육 상태와 환경 정보간의 상관관계에 기반하여 최적의 생육 상태가 되도록 환경조성장치에 제어신호를 전송하는 제어부를 포함하는 VR 기반의 실감형 스마트팜 연구 시스템.
The method of claim 1,
The room temperature room server,
a storage unit for receiving and storing room temperature room information from the room temperature room;
It includes an artificial intelligence module, and generates a growth model of cultivated crops by stating the room temperature room information stored in the storage unit through the artificial intelligence module, and analyzes the correlation between the growth status of cultivated crops and environmental information through the growth model a growth state analysis unit and
VR-based immersive smart farm study including a control unit that transmits a control signal to an environment creation device to achieve an optimal growth state based on the correlation between the growth state of the cultivated crop analyzed by the growth state analysis unit and environmental information system.
상기 인공지능 모듈은,
상기 저장부에 저장된 실온실 정보를 통계하는 정보 통계 단계;
상기 정보 통계 단계에서 통계된 생육 상태와 환경 정보의 환경 인자들을 입력 값으로 하여 다중 퍼셉트론 신경망을 순전파(Forward Propagation)하여 통과시키는 신경망 통과 단계;
상기 다중 퍼셉트론 신경망을 통과하여 출력된 출력 값을 역전파(Back Propagation)하여 오차를 보정하는 오차 보정 단계 및
상기 신경망 통과 단계의 순전파와 오차 보정 단계의 역전파를 반복적으로 수행하여 학습하고, 환경 정보에 따른 최적의 생육 상태를 도출하는 학습-결과 도출 단계를 포함하여,
생육 상태와 환경 정보간의 상관관계를 분석하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 VR 기반의 실감형 스마트팜 연구 시스템.
3. The method of claim 2,
The artificial intelligence module is
an information statistics step of stating room temperature room information stored in the storage unit;
a neural network passing step of forward propagating a multi-perceptron neural network using the environmental factors of the growth state and environmental information statistical in the information statistics step as input values;
an error correction step of correcting the error by back propagating the output value output through the multi-perceptron neural network; and
Including a learning-result derivation step of repeatedly performing the forward propagation of the neural network passing step and the backpropagation of the error correction step to learn, and deriving an optimal growth state according to environmental information,
VR-based immersive smart farm research system, characterized in that it is configured to analyze the correlation between growth state and environmental information.
상기 오차 보정 단계의 역전파는,
Levenberg-Marquardt 역전파인 것을 특징으로 하는 VR 기반의 실감형 스마트팜 연구 시스템.
4. The method of claim 3,
The back propagation of the error correction step is,
A VR-based immersive smart farm research system characterized by Levenberg-Marquardt backpropagation.
상기 VR 서버는,
상기 실온실 서버로부터 전달 받은 실온실 정보의 영상 정보를 바탕으로 가상온실을 구현하고, 상기 VR 장치의 모듈 선택에 따라 구현된 가상온실에 실시간 또는 설정 시점의 환경 정보를 반영하여 선택된 모듈에 대한 인터페이스로 제공하는 가상온실 인터페이스 구현부;
상기 VR 장치의 실온실 제어 모듈 실행 입력 시에 가상온실 인터페이스 구현부로부터 실시간 환경 정보가 반영된 제어 인터페이스를 제공 받고, 제공 받은 제어 인터페이스를 VR 장치에서 실행 가능하도록 동기화한 실온실 제어 모듈을 VR 장치로 전달하며, VR 장치로부터 환경조성장치 제어신호가 입력되면 전달 받아 실온실 서버로 전송하는 실온실 제어부;
상기 VR 장치의 시뮬레이션 모듈 실행 입력에 따라, 상기 인공지능 모듈에 의해 분석된 데이터를 기반으로 실온실 내 환경 변화를 예측하는 예측 시뮬레이션 모듈을 제공하거나, 상기 가상온실 인터페이스 구현부로부터 실시간 또는 설정 시점의 환경 정보가 반영된 재배 시뮬레이션 인터페이스를 제공 받아 재배 체험이 가능한 재배 시뮬레이션 모듈로 동기화하여 VR 장치에 제공하는 시뮬레이션 실행부 및
상기 VR 장치로부터 요청되거나 설정에 따라, 상기 실온실 제어부 또는 시뮬레이션 실행부의 각 모듈 실행 시에 제공되는 인터페이스에 시각적 또는 음성적인 안내 모듈을 제공하는 안내부를 포함하는 VR 기반의 실감형 스마트팜 연구 시스템.
3. The method of claim 2,
The VR server,
The virtual greenhouse is implemented based on the image information of the room temperature room information received from the room temperature room server, and the real-time or set-time environment information is reflected in the virtual greenhouse implemented according to the module selection of the VR device to interface to the selected module. a virtual greenhouse interface implementation unit provided as
Upon input of the execution input of the room temperature room control module of the VR device, a control interface reflecting real-time environment information is provided from the virtual greenhouse interface implementation unit, and the room temperature room control module synchronized so that the provided control interface can be executed in the VR device is converted to the VR device. a room temperature room control unit that transmits and transmits to a room temperature room server when a control signal for the environment creation device is input from the VR device;
According to the simulation module execution input of the VR device, a prediction simulation module for predicting changes in the environment in the room temperature room based on the data analyzed by the artificial intelligence module is provided, or in real time or at a set time point from the virtual greenhouse interface implementation unit. A simulation execution unit that provides a cultivation simulation interface that reflects environmental information and synchronizes it with a cultivation simulation module where you can experience cultivation and provides it to the VR device;
A VR-based immersive smart farm research system comprising a guide that provides a visual or audio guide module to an interface provided when each module of the room temperature room control unit or simulation execution unit is executed according to a request or setting from the VR device.
상기 VR 서버는,
상기 VR 장치로부터 접속 요청 발생 시, 접속을 요청한 식별코드에 따라 상기 VR 서버의 각 모듈에 접근 할 수 있는 접근 권한을 달리 부여하여 VR 장치로 접속을 허가하는 접속 인증부를 더 포함하는 VR 기반의 실감형 스마트팜 연구 시스템.
6. The method of claim 5,
The VR server,
When a connection request occurs from the VR device, the VR-based realism further includes an access authentication unit that grants access to each module of the VR server differently to allow access to the VR device according to the identification code requested for access type smart farm research system.
상기 VR 서버는,
타 VR 서버로 접속하거나 외부 네트워크에 접속할 수 있으며, 특정 실온실에 대한 정보가 저장되는 외부 접속부를 더 포함하여,
상기 외부 접속부를 통해 타 VR 서버에 접속된 단말 또는 장치나 외부 네트워크에 접속하는 단말 또는 장치와 재배 정보를 공유할 수 있고, 특정 실온실을 관찰할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 VR 기반의 실감형 스마트팜 연구 시스템.
6. The method of claim 5,
The VR server,
It is possible to connect to another VR server or to an external network, and further includes an external connection in which information about a specific room temperature is stored,
VR-based realism, characterized in that it can share cultivation information with a terminal or device connected to another VR server or a terminal or device connected to an external network through the external connection unit, and is configured to observe a specific room temperature room type smart farm research system.
상기 예측 시뮬레이션 모듈은,
상기 인공지능 모듈에 의해 통계된 실온실 정보를 그래프화한 통계 정보를 함께 제공하는 것을 특징으로 하는 VR 기반의 실감형 스마트팜 연구 시스템.
6. The method of claim 5,
The prediction simulation module,
A VR-based immersive smart farm research system, characterized in that it provides statistical information obtained by graphing room temperature room information statistically by the artificial intelligence module.
상기 실온실 서버는,
상기 인공지능 모듈을 통해 실온실 정보를 이용하여 수확 가능한 작물을 추적하고, 수확 가능한 작물이 추적될 경우 연결된 단말 또는 장치로 수확 가능 알림을 전송하는 수확 안내부를 더 포함하는 VR 기반의 실감형 스마트팜 연구 시스템.3. The method of claim 2,
The room temperature room server,
A VR-based realistic smart farm further comprising a harvest guide that tracks harvestable crops using room temperature room information through the artificial intelligence module, and transmits a harvestable notification to a connected terminal or device when harvestable crops are tracked research system.
Applications Claiming Priority (2)
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KR1020210071659A KR20210149623A (en) | 2020-06-02 | 2021-06-02 | VR-based immersive smart farm research system |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102538747B1 (en) * | 2022-11-28 | 2023-06-01 | 농업회사법인 상상텃밭 주식회사 | Apparatus and method for providing plant factory digital twin interface using 3D image reconstruction algorithm |
KR102656586B1 (en) * | 2023-03-16 | 2024-04-09 | 양선원 | AI-based metaverse smart farm construction system |
-
2021
- 2021-06-02 KR KR1020210071659A patent/KR20210149623A/en not_active Application Discontinuation
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KR102538747B1 (en) * | 2022-11-28 | 2023-06-01 | 농업회사법인 상상텃밭 주식회사 | Apparatus and method for providing plant factory digital twin interface using 3D image reconstruction algorithm |
KR102656586B1 (en) * | 2023-03-16 | 2024-04-09 | 양선원 | AI-based metaverse smart farm construction system |
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