KR20220065556A - Method for building an optimal linear model of production and environment of smart farm - Google Patents

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KR20220065556A
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Abstract

Disclosed is a method for building an optimal linear model of production volume and environment of a smart farm. According to the present invention, the method for building the optimal linear model of production volume and environment of the smart farm comprises: a step of collecting production volume data and environment data of the smart farm; a step of using the collected production volume data and the environment data, and calculating the correlation coefficient of the production volume of the current week and the environment factors of the previous week, and calculating the time difference by using the calculated correlation coefficient; a step of using the calculated time difference and calculating the initial corresponding week (CW); a step of improving the calculated initial CW; and a step of using the improved CW generated through the improvement and calculating a multiple linear regression model. The present invention aims to provide a method capable of building an optimal multiple linear regression model.

Description

스마트팜의 생산량과 환경에 대한 최적선형모델 구축 방법{Method for building an optimal linear model of production and environment of smart farm}{Method for building an optimal linear model of production and environment of smart farm}

본 발명은 스마트팜의 생산량과 환경에 대한 최적선형모델 구축 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of constructing an optimal linear model for the production and environment of a smart farm.

최근, 농업과 ICT와 융합을 통해 스마트팜(Smart Farm)을 구축하여 빅데이터와 사물인터넷 기술을 활용한 농작물의 생산성과 품질향상에 주력하고 있다. 사물인터넷 기술을 활용하여 센서에서 농작물의 환경정보를 실시간으로 측정 및 모니터링하고, 최적생육관리 시스템의 구축을 통해 농작물을 자동으로 관리하여 생산성과 품질이 비약적으로 증가하였다.Recently, by constructing a smart farm through the convergence of agriculture and ICT, they are focusing on improving the productivity and quality of crops using big data and Internet of Things technology. By using IoT technology to measure and monitor the environmental information of crops in real time from sensors, and to automatically manage crops through the establishment of an optimal growth management system, productivity and quality have dramatically increased.

일본은 식물공장에서 온도, 습도, 조도 등의 센서를 통해 수집된 온실정보를 이용하여 스케줄링 소프트웨어로 토마토의 생육환경을 제어하고, 인공광 등이 적용된 최적 재배환경을 통해 농업의 공업화를 이루고 있다.In Japan, using greenhouse information collected through sensors such as temperature, humidity, and illuminance at plant factories, the tomato growth environment is controlled with scheduling software, and the industrialization of agriculture is achieved through the optimal cultivation environment with artificial light applied.

네덜란드의 경우, 1945년 시설원예를 구축한 이래로 정밀하고 체계적인 환경조절시스템과 자동화 기술의 발전으로 생산성 향상을 이루었다. 네덜란드의 채소 수출량은 2010년 42억 유로에 달했으나, 네덜란드의 원예작물 재배면적 중 시설채소 재배면적은 2011년 3.4%(5,041ha)에 불과하다. 네덜란드는, 부족한 일조량 등의 열악한 기상환경과 부족한 노동력에도 불구하고, 토마토 생산량이 70kg/m2에 달하는 유리온실 농가가 있으며, 2000년대 후반부터 세계 토마토 수출시장에서 2위를 차지하고 있다.In the case of the Netherlands, since the establishment of facility horticulture in 1945, productivity has been improved through the development of a precise and systematic environmental control system and automation technology. Although the export of vegetables from the Netherlands amounted to 4.2 billion euros in 2010, among the cultivated area of horticultural crops in the Netherlands, the cultivated area of facility vegetables accounted for only 3.4% (5,041 ha) in 2011. In the Netherlands, despite poor weather conditions such as insufficient sunlight and insufficient labor, there are glass greenhouse farms with a tomato production of 70 kg/m 2 , and has been ranked second in the world tomato export market since the late 2000s.

한편, 한국의 경우, 정부 주도로 스마트팜의 보급과 확산이 이루어지고 있다. 현재 스마트팜은 도입 초기 단계이므로, 스마트팜에서 센서를 통해 자동적으로 수집되는 대용량의 환경정보를 이용한 작물생육 최적환경설정 모형에 대한 연구는 미미한 실정이다.On the other hand, in the case of Korea, the supply and spread of smart farms are being led by the government. Currently, smart farms are in the early stages of introduction, so research on optimal environment setting models for crop growth using large amounts of environmental information automatically collected through sensors in smart farms is insignificant.

기존의 기상기후와 관련한 농작물의 생장에 대한 연구는, 표본에 대한 실험 방식과 모델링 방식으로 이루어지고 있다. 실험 방식은 특성상 온도, 습도, 광, 관수, 양액 등의 여러 환경인자에 대한 적정한 기준 범위의 결과로 한정되어 있다. 모델링 방식은 작물생육 최적환경설정 모형의 도출로 귀결되지 않는다는 점에서 스마트 시설원예를 중점으로 한 생육환경 모형에 대한 연구가 요구되고 있다. 최근에는, 스마트팜 농가에서 자동적으로 측정된 환경 데이터와 생산량 데이터를 활용하여 변수들 간의 연관성을 도출하는 통계적 기법을 통해 데이터를 분석하고, 스마트팜의 최적 토마토 생육환경인자를 도출하는 연구가 진행되고 있다.Research on the growth of crops related to the existing meteorological climate is being conducted using the experimental method and modeling method on samples. The experimental method is limited to results within an appropriate reference range for various environmental factors such as temperature, humidity, light, irrigation, and nutrient solution. Since the modeling method does not lead to the derivation of the optimal environment setting model for crop growth, research on the growth environment model focusing on smart facility horticulture is required. Recently, research is being conducted to analyze data through statistical techniques that derive correlations between variables using automatically measured environmental data and production data in smart farm farms, and to derive optimal tomato growth environmental factors for smart farms. there is.

그러나, 파프리카, 토마토 등과 같은 농작물의 환경인자를 횡적 데이터 분석 방법을 통해 분석하는 데에는 한계가 있다. 왜냐하면, 수확량과 환경정보가 시간차 없이 매칭되어 있기 때문이다. 적절한 시간차이를 고려하지 않고 데이터를 분석하면, 농작물 생육에 영향을 미치는 환경인자의 영향을 분석할 수 없다. 따라서, 환경인자에 따른 수확량 변화를 면밀히 분석하기 위해서는, 환경설정의 효과가 발생할 시간차이를 고려해야 한다.However, there is a limit to analyzing environmental factors of crops such as paprika and tomatoes through the lateral data analysis method. This is because the yield and environmental information are matched without time difference. If the data are analyzed without considering the appropriate time difference, the influence of environmental factors affecting crop growth cannot be analyzed. Therefore, in order to closely analyze the change in yield according to environmental factors, it is necessary to consider the time difference in which the effect of the environmental setting occurs.

대한민국등록특허공보 제10-1811640호(2017.12.18)Republic of Korea Patent Publication No. 10-1811640 (2017.12.18)

본 발명은 농작물 생장에 대한 환경설정의 영향이 환경설정 시점으로부터 일정기간 경과 후 발효됨을 고려하여 스마트팜의 농작물의 생산량과 환경인자 사이에 대한 최적의 다중선형회귀 모델을 생성하는 스마트팜의 생산량과 환경에 대한 최적선형모델 구축 방법을 제공하기 위한 것이다.The present invention is a smart farm that creates an optimal multiple linear regression model between the production of crops and environmental factors of the smart farm in consideration of the effect of environmental settings on crop growth being fermented after a certain period of time has elapsed from the time of setting the environment. This is to provide a method of constructing an optimal linear model for the environment.

본 발명의 일 측면에 따르면, 스마트팜의 생산량과 환경에 대한 최적선형모델 구축 방법이 개시된다.According to one aspect of the present invention, a method for constructing an optimal linear model for the production and environment of a smart farm is disclosed.

본 발명의 실시예에 따른 스마트팜의 생산량과 환경에 대한 최적선형모델 구축 방법은, 상기 스마트팜의 생산량 데이터 및 환경 데이터를 수집하는 단계, 상기 수집된 생산량 데이터 및 환경 데이터를 이용하여 현재 주차(Week)의 생산량과 이전 주차의 환경인자에 대한 상관계수(correlation coefficient)를 산출하고, 상기 산출된 상관계수를 이용하여 시간차이를 산출하는 단계, 상기 산출된 시간차이를 이용하여 초기 대응주차(CW: Corresponding Week)를 산출하는 단계, 상기 산출된 초기 대응주차를 개선하는 단계 및 상기 개선을 통해 생성된 개선 대응주차를 이용하여 다중선형회귀(multiple linear regression) 모델을 산출하는 단계를 포함한다.The method of constructing an optimal linear model for the production volume and environment of the smart farm according to an embodiment of the present invention includes the steps of collecting the production data and environment data of the smart farm, and using the collected production data and environment data, the current parking ( Week) and calculating a correlation coefficient for the environmental factor of the previous week, calculating a time difference using the calculated correlation coefficient, and using the calculated time difference to calculate the initial corresponding week (CW) : calculating Corresponding Week), improving the calculated initial corresponding week, and calculating a multiple linear regression model using the improved corresponding week generated through the improvement.

상기 시간차이는, 현재 주차의 생산량에 가장 많은 영향을 주는 이전 주차와 현재 주차의 차이값이다.The time difference is a difference value between the previous parking and the current parking, which has the greatest influence on the production capacity of the current parking.

상기 산출된 상관계수를 이용하여 시간차이를 산출하는 단계는, 상기 현재 주차의 생산량과 이전 주차의 환경인자에 대한 상관계수 테이블을 생성하는 단계, 상기 생성된 상관계수 테이블에서 각 열의 상관계수값들의 최대상관계수값을 산출하고, 상기 산출된 최대상관계수값의 시간차이값을 산출하는 단계 및 상기 생성된 최대상관계수 테이블에서 최대상관계수값이 미리 설정된 임계치 미만인 시간차이값 및 최대상관계수값을 제거하여 최종 최대상관계수 테이블을 생성하는 단계를 포함한다.The step of calculating the time difference using the calculated correlation coefficient includes: generating a correlation coefficient table for the production of the current parking and environmental factors of the previous parking; calculating a maximum correlation coefficient value, calculating a time difference value of the calculated maximum correlation coefficient value, and a time difference value and a maximum correlation coefficient value in which the maximum correlation coefficient value is less than a preset threshold in the generated maximum correlation coefficient table and generating a final maximum correlation coefficient table by removing it.

상기 상관계수(ρ)는 하기 수학식을 이용하여 산출된다.The correlation coefficient ρ is calculated using the following equation.

Figure pat00001
Figure pat00001

여기서,

Figure pat00002
이고, l은 시간차이로서, l=1, 2, …, L이고, T는 전치(transpose) 행렬이고, M개의 환경인자에 각각 적용되고, D는 미리 설정된 생산구간의 주수이고, p는 생산량 데이터이고, e는 환경 데이터이고, wc는 현재 주차이다.here,
Figure pat00002
and l is the time difference, l = 1, 2, ... , L, T is a transpose matrix, each applied to M environmental factors, D is the number of weeks of a preset production section, p is production data, e is environmental data, and w c is the current week .

상기 산출된 최대상관계수값의 시간차이값을 산출하는 단계는, 하기 수학식을 이용하여 상기 상관계수 테이블의 각 열의 최대상관계수값 및 시간차이값을 산출한다.In the calculating of the time difference value of the calculated maximum correlation coefficient value, the maximum correlation coefficient value and the time difference value of each column of the correlation coefficient table are calculated using the following equation.

Figure pat00003
Figure pat00003

여기서, lm *은 상기 상관계수 테이블의 각 열마다 산출되는 시간차이값이고, m은 환경인자이다.Here, l m * is a time difference value calculated for each column of the correlation coefficient table, and m is an environmental factor.

상기 초기 대응주차는 하기 수학식을 이용하여 산출된다.The initial corresponding parking is calculated using the following equation.

Figure pat00004
Figure pat00004

여기서, u는 대응주차이고, wc는 현재 주차이고, l은 시간차이이다.Here, u is the corresponding parking, w c is the current parking, and l is the time difference.

상기 산출된 초기 대응주차를 개선하는 단계는, 상기 상관계수가 미리 설정된 임계치 이상인 생산량의 주차값 및 환경인자의 대응주차값을 추출하고, 상기 상관계수가 임계치 미만인 대응주차에는 이전 주차의 대응주차값을 할당하는 단계, 상기 추출 및 할당된 대응주차값을 이용하여 상기 초기 대응주차의 회귀직선과 상기 대응주차의 평균제곱오차(MSE: mean squared error)를 산출하는 단계 및 상기 평균제곱오차를 이용하여 상기 개선 대응주차를 산출하는 단계를 포함한다.In the step of improving the calculated initial corresponding parking, the correlation coefficient extracts the parking value of the production quantity equal to or greater than a preset threshold and the corresponding parking value of the environmental factor, and the corresponding parking value of the previous parking for the corresponding parking where the correlation coefficient is less than the threshold , calculating a regression line of the initial corresponding week and a mean squared error (MSE) of the corresponding week using the extracted and assigned corresponding parking values, and using the mean squared error and calculating the improvement corresponding parking.

상기 평균제곱오차는 하기 수학식을 이용하여 산출된다.The mean square error is calculated using the following equation.

Figure pat00005
Figure pat00005

여기서,

Figure pat00006
는 상기 회귀직선으로서, 회귀 방정식
Figure pat00007
로부터
Figure pat00008
를 구하여
Figure pat00009
로 산출되고, u는 대응주차이고, w는 주차이고, α는 회귀 파라미터이다.here,
Figure pat00006
is the regression line, the regression equation
Figure pat00007
from
Figure pat00008
to get
Figure pat00009
, where u is the corresponding parking, w is the parking, and α is the regression parameter.

상기 개선 대응주차를 산출하는 단계는, 상기 평균제곱오차가 임계치 이하인 대응주차값을 이용하여 하기 수학식의 회귀 방정식을 산출하는 단계 및 하기 수학식을 이용하여 상기 회귀 방정식으로부터 상기 개선 대응주차(ur)를 산출하는 단계를 포함한다.Calculating the improvement corresponding parking may include calculating a regression equation of the following equation by using a corresponding parking value in which the mean square error is equal to or less than a threshold value, and using the following equation to obtain the improvement corresponding parking (u) from the regression equation r ).

Figure pat00010
Figure pat00010

Figure pat00011
Figure pat00011

여기서, u는 대응주차이고, w는 주차이고, γ는 회귀 파라미터이다.Here, u is the corresponding parking, w is the parking, and γ is the regression parameter.

상기 다중선형회귀 모델은 하기 수학식을 이용하여 산출된다.The multiple linear regression model is calculated using the following equation.

Figure pat00012
Figure pat00012

Figure pat00013
Figure pat00013

여기서, y는 주차 구간 D의 생산량이고, x는 DⅹM개의 환경 데이터이고, β는 회귀 파라미터이고,

Figure pat00014
는 β의 해 값이다.where y is the production amount of parking section D, x is D×M environmental data, β is a regression parameter,
Figure pat00014
is the solution value of β.

본 발명의 실시예에 따른 스마트팜의 생산량과 환경에 대한 최적선형모델 구축 방법은, 농작물 생장에 대한 환경설정의 영향이 환경설정 시점으로부터 일정기간 경과 후 발효됨을 고려하여 스마트팜의 농작물의 생산량과 환경인자 사이에 대한 최적의 다중선형회귀 모델을 생성할 수 있다.The method of constructing an optimal linear model for the production and environment of the smart farm according to an embodiment of the present invention considers that the effect of the environment setting on the crop growth is fermented after a certain period of time from the time of setting the environment. It is possible to create an optimal multiple linear regression model between environmental factors.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 스마트팜의 생산량과 환경에 대한 최적선형모델 구축 방법을 나타낸 흐름도.
도 2 내지 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 스마트팜의 생산량과 환경에 대한 최적선형모델 구축 방법을 설명하기 위한 도면.
1 is a flowchart illustrating a method of constructing an optimal linear model for the production and environment of a smart farm according to an embodiment of the present invention.
2 to 10 are diagrams for explaining a method of constructing an optimal linear model for the production volume and environment of a smart farm according to an embodiment of the present invention.

본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.As used herein, the singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, terms such as "consisting of" or "comprising" should not be construed as necessarily including all of the various components or various steps described in the specification, some of which components or some steps are It should be construed that it may not include, or may further include additional components or steps. In addition, terms such as "...unit" and "module" described in the specification mean a unit that processes at least one function or operation, which may be implemented as hardware or software, or a combination of hardware and software. .

이하, 본 발명의 다양한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상술하겠다. Hereinafter, various embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 스마트팜의 생산량과 환경에 대한 최적선형모델 구축 방법을 나타낸 흐름도이고, 도 2 내지 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 스마트팜의 생산량과 환경에 대한 최적선형모델 구축 방법을 설명하기 위한 도면이다. 이하, 도 1을 중심으로, 본 발명의 실시예에 따른 스마트팜의 생산량과 환경에 대한 최적선형모델 구축 방법에 대하여 설명하되, 도 2 내지 도 10을 참조하기로 한다.1 is a flowchart illustrating a method for constructing an optimal linear model for production and environment of a smart farm according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 2 to 10 are optimal for production and environment of a smart farm according to an embodiment of the present invention It is a diagram for explaining a method of constructing a linear model. Hereinafter, a method for constructing an optimal linear model for the production volume and environment of a smart farm according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1 , with reference to FIGS. 2 to 10 .

S100 단계에서, 생산량 데이터 및 환경 데이터를 수집한다.In step S100, production data and environmental data are collected.

도 2는 생산량 데이터와 환경 데이터의 주차(Week) 관련성을 보여준다. 도 2를 참조하면, 농작물을 심는 것이 시작되는 주를 1주라 하면, W1 주차까지 M개의 환경 데이터가 획득될 수 있다. 농작물 생산은 Ws 주차부터 시작되어 W2 주차까지 생산량이 주 단위로 측정될 수 있다.2 shows the relationship between production data and environmental data during the week. Referring to FIG. 2 , if the week in which planting of crops starts is one week, M pieces of environmental data may be acquired until week W. Crop production can be measured on a weekly basis starting from the W s week and up to the W 2 week.

예를 들어, 환경 데이터는 내부온도, 외부온도, 내부습도, 누적일사량, 전기전도도(EC: Electrica; Conductivity), 광량, 이산화탄소(CO2), 적정온도 상한, 적정온도 하한 및 주야간 온도차(DIF)를 포함할 수 있다.For example, environmental data includes internal temperature, external temperature, internal humidity, cumulative solar radiation, electrical conductivity (EC: Electrica; Conductivity), amount of light, carbon dioxide (CO 2 ), upper limit of appropriate temperature, lower limit of appropriate temperature, and temperature difference between day and night (DIF) may include.

도 3은 1주차부터 20주차까지 주 단위로 측정된 환경 데이터들의 예를 나타낸다. 도 3에서 1부터 10까지의 열번호 각각에 대응하는 환경인자는 내부온도, 외부온도, 내부습도, 누적일사량, 전기전도도(EC: Electrica; Conductivity), 광량, 이산화탄소(CO2), 적정온도 상한, 적정온도 하한 및 주야간 온도차(DIF)이다.3 shows examples of environmental data measured on a weekly basis from the 1st week to the 20th week. 3, the environmental factors corresponding to each of the heat numbers from 1 to 10 are internal temperature, external temperature, internal humidity, cumulative solar radiation, electrical conductivity (EC: Electrica; Conductivity), light quantity, carbon dioxide (CO 2 ), upper limit of appropriate temperature , the lower limit of the appropriate temperature and the temperature difference between day and night (DIF).

본 명세서에서, 사용된 생산량 데이터와 환경 데이터는 강원도 농업기술원이 수집한 강원도에 소재한 한 스마트팜 농가의 파프리카에 대한 것이다.In this specification, the production data and environmental data used are about paprika of a smart farm farm located in Gangwon-do collected by the Gangwon-do Agricultural Research and Extension Services.

주차마다 D 구간의 생산량 데이터 p 및 환경 데이터 e가 주어진다. D는 보통 8~12주 정도로 설정될 수 있다. 현재 주차가 wc라고 하면,

Figure pat00015
이고, 환경 데이터 e는 wc의 이전 주차에서 모두 획득된다.
Figure pat00016
이고,
Figure pat00017
이다.For each parking, production data p and environment data e of section D are given. D can usually be set around 8 to 12 weeks. If the current parking is w c ,
Figure pat00015
, and the environmental data e are all obtained from the previous week of w c .
Figure pat00016
ego,
Figure pat00017
am.

생산량 데이터는 Dⅹ1 벡터이고, 환경 데이터는 M개이므로, DⅹM의 행렬로 표현될 수 있다.Since the production data is a Dx1 vector and the environment data is M, it can be expressed as a matrix of DxM.

S200 단계에서, 현재 주차의 생산량과 이전 주차의 환경인자에 대한 상관계수(correlation coefficient)값을 산출하고, 산출된 상관계수값을 이용하여 시간차이값을 산출한다.In step S200, a correlation coefficient value is calculated for the production amount of the current parking and the environmental factor of the previous parking, and a time difference value is calculated using the calculated correlation coefficient value.

도 4는 S200단계의 세부단계를 나타내 흐름도이다. 이하, 도 4를 참조하여 S200 단계에 대하여 설명하기로 한다.4 is a flowchart illustrating detailed steps of step S200. Hereinafter, step S200 will be described with reference to FIG. 4 .

S210 단계에서, 현재 주차의 생산량과 이전 주차의 환경인자에 대한 상관계수 테이블을 생성한다.In step S210, a correlation coefficient table is generated for the production amount of the current parking and the environmental factors of the previous parking.

S200단계는, 구간

Figure pat00018
의 생산량이 영향을 가장 많이 받는 환경인자값의 주차를 조사하기 위하여 수행되는 것이다. 도 2를 참조하면, 현재 주차
Figure pat00019
이며, M개의 환경인자가 존재하고, 각각의 환경인자는 다른 주차의 생산량에 영향을 줄 수 있다. 그래서, 이전 주차와 현재 주차와의 시간차이(lag) 개념을 도입하여 통계적인 자료분석을 위한 상관계수가 정의될 수 있다.Step S200 is a section
Figure pat00018
This is carried out to investigate the parking of environmental factor values that are most affected by the production of 2 , the current parking
Figure pat00019
, and there are M environmental factors, and each environmental factor can affect the yield of different parking lots. Therefore, a correlation coefficient for statistical data analysis can be defined by introducing the concept of a lag between the previous parking and the current parking.

상관계수 도출을 위하여, 응답변수 y 및 설명변수 x는 하기 수학식으로 정의될 수 있다.In order to derive the correlation coefficient, the response variable y and the explanatory variable x may be defined by the following equation.

[수학식 1][Equation 1]

Figure pat00020
Figure pat00020

여기서, l=1, 2, …, L이고, T는 전치(transpose) 행렬이고, M개의 환경인자에 각각 적용될 수 있다.Here, l = 1, 2, ... , L, and T are transpose matrices, and can be applied to M environment factors, respectively.

즉, 응답변수 y에는 생산량 데이터 p가 대입되고, 설명변수 x에는 시간차이 l만큼의 지연된 환경 데이터 e가 대입될 수 있다.That is, the production data p may be substituted into the response variable y, and the delayed environmental data e by the time difference l may be substituted into the explanatory variable x.

y에는 현재 주차 wc의 생산량 데이터 및 이전 D-1 주차동안의 생산량 데이터가 대입될 수 있다. 예를 들어, 7주전의 m번째 환경인자 em은 wc-7로서, 시간차이값이 7이 될 수 있다.In y, the production data of the current week w c and the production data during the previous D-1 week may be substituted. For example, the mth environmental factor e m 7 weeks ago is w c -7, and the time difference value may be 7.

상관계수 ρ는 하기 수학식으로 정의될 수 있다.The correlation coefficient ρ may be defined by the following equation.

[수학식 2][Equation 2]

Figure pat00021
Figure pat00021

즉, 각 주차별로 상관계수 ρ값을 산출하여 LⅹM의 상관계수 테이블을 생성할 수 있다.That is, it is possible to generate a correlation coefficient table of LxM by calculating the correlation coefficient ρ value for each parking.

S220 단계에서, 생성된 상관계수 테이블에서 각 열의 상관계수값들의 최대상관계수값을 산출하고, 산출된 최대상관계수값의 시간차이값을 산출한다.In step S220, the maximum correlation coefficient value of the correlation coefficient values of each column is calculated from the generated correlation coefficient table, and a time difference value of the calculated maximum correlation coefficient value is calculated.

즉, 하기 수학식을 이용하여 가장 큰 상관계수값을 가지는 l값을 산출할 수 있다.That is, the value l having the largest correlation coefficient value can be calculated using the following equation.

[수학식 3][Equation 3]

Figure pat00022
Figure pat00022

여기서, m은 환경인자이다.Here, m is an environmental factor.

그리고, 각 열마다 산출되는 시간차이값 lm * 및 최대상관계수값 ρmax가 2ⅹM 행렬로 구성되는 최대상관계수 테이블을 생성한다. 즉, 1행에는 시간차이값들이 배열되고, 2행에는 최대상관계수값들이 배열될 수 있다.Then, the maximum correlation coefficient table is generated in which the time difference value l m * and the maximum correlation coefficient value ρ max calculated for each column are composed of a 2×M matrix. That is, time difference values may be arranged in the first row, and maximum correlation coefficient values may be arranged in the second row.

S230 단계에서, 생성된 최대상관계수 테이블에서 최대상관계수값 ρmax이 미리 설정된 임계치(예를 들어, 0.3~0.4) 미만인 시간차이값 및 최대상관계수값을 제거하여 최종 최대상관계수 테이블을 생성한다. 생성되는 최종 최대상관계수 테이블은 2ⅹN 행렬로 구성될 수 있으며, N ≤ M이다.In step S230, the maximum correlation coefficient value ρ max is less than a preset threshold (eg, 0.3 to 0.4) from the generated maximum correlation coefficient table, the time difference value and the maximum correlation coefficient value are removed to generate the final maximum correlation coefficient table . The final maximum correlation coefficient table generated may be composed of a 2×N matrix, where N ≤ M.

생산량 데이터가 존재하는 모든 주차에 대하여 최종 최대상관계수 테이블을 생성하여, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같은 주차별 시간차이값 및 최대상관계수값을 산출할 수 있다.By generating the final maximum correlation coefficient table for all the parkings in which the production data exists, the time difference value and the maximum correlation coefficient value for each week as shown in FIGS. 5 and 6 can be calculated.

도 5 및 도 6은 각각 주차별 생산량과 환경인자의 시간차이값 및 최대 상관계수값의 산출 예를 나타낸다. 예를 들어, 도 5를 참조하면, 22주차의 경우, 생산량은 각 환경인자가 5, 6, 5, 8, 4, 5, 1, 5, 4 전주에 대응한다.5 and 6 show examples of calculation of the time difference value and the maximum correlation coefficient value between the production amount for each week and the environmental factor, respectively. For example, referring to FIG. 5 , in the case of the 22nd week, the production corresponds to 5, 6, 5, 8, 4, 5, 1, 5, 4 previous weeks for each environmental factor.

다시 도 1을 참조하여, S300 단계에서, 산출된 시간차이값을 이용하여 초기 대응주차(cw: corresponding week)를 산출한다.Referring back to FIG. 1 , in step S300 , an initial corresponding week (cw) is calculated using the calculated time difference value.

시간차이는 현재 주차와 이전 주차와의 차이값으로 표현되는데, 대응주차 u는 하기 수학식으로 산출된다.The time difference is expressed as a difference value between the current parking and the previous parking, and the corresponding parking u is calculated by the following equation.

[수학식 4][Equation 4]

Figure pat00023
Figure pat00023

예를 들어, 현재 주차 wc가 23주이고, 시간차이 l이 7주전이면, 대응주차는 u=23-7=16이 된다.For example, if the current parking w c is 23 weeks and the time difference l is 7 weeks ago, the corresponding parking lot becomes u=23-7=16.

도 7의 (a) 내지 (c)는 각각 환경인자가 내부온도, 이산화탄소 및 내부습도인 경우에 산출된 대응주차값을 나타낸 그래프이다.7 (a) to (c) are graphs showing corresponding parking values calculated when environmental factors are internal temperature, carbon dioxide, and internal humidity, respectively.

S400 단계에서, 산출된 초기 대응주차를 개선한다.In step S400, the calculated initial corresponding parking is improved.

앞서 상관계수를 이용하여 산출한 초기 대응주차는 주차별 값의 오류가 발생할 수 있다. 즉, 대응주차는 주차에 비례하여 단조증가(monotonically increasing)하는 형태로 산출되는 것이 이상적일 수 있다.The initial corresponding parking calculated using the correlation coefficient above may cause an error in the value for each parking. That is, it may be ideal that the corresponding parking is calculated in the form of monotonically increasing in proportion to the parking.

예를 들어, 도 7의 (a)를 참조하면, 18주차, 20주차 및 26주차는 각각 18주차, 18주차 및 14주차로 매칭되어 감소하는 구간이 존재하므로, 대응주차의 오류가 발생할 수 있다.For example, referring to (a) of FIG. 7 , since there are sections in which the 18th, 20th, and 26th weeks are matched to the 18th, 18th, and 14th weeks, respectively, and decreasing sections exist, a corresponding parking error may occur. .

도 8은 S400단계의 세부단계를 나타내 흐름도이다. 이하, 도 8을 참조하여 S400 단계에 대하여 설명하기로 한다.8 is a flowchart illustrating detailed steps of step S400. Hereinafter, step S400 will be described with reference to FIG. 8 .

S410 단계에서, 주차 및 대응주차 데이터를 보정한다.In step S410, the parking and corresponding parking data is corrected.

[Ws, W2] 구간에서 생산량 P개의 주차 w1, w2, …, wp가 있고, 각 환경인자에 대한 초기 대응주차 u1, u2, …, up가 있다. wi는 ui와 매칭되며, (wi, ui)는 상관계수 ρi를 가진다.[W s , W 2 ] Production P parkings w 1 , w 2 , … , w p , and the initial response parking for each environmental factor u 1 , u 2 , … , u p . w i matches u i , and (w i , u i ) has a correlation coefficient ρ i .

앞서 S200 단계에서 산출된 초기 상관계수값이 미리 설정된 임계치(예를 들어, 0.3) 이상인 생산량의 주차 및 환경인자의 대응주차 (wi, ui)를 추출하고, 초기 상관계수값이 임계치 미만인 대응주차에는 이전 주차의 대응주차값을 할당한다(ui = ui-1).The initial correlation coefficient value calculated in step S200 above extracts the parking of production and the corresponding parking (w i , u i ) of the environmental factor above a preset threshold (eg, 0.3), and the initial correlation coefficient value is less than the threshold For parking, the corresponding parking value of the previous parking is assigned (u i = u i-1 ).

결과적으로, P개의 데이터 [(w1, u1), (w2, u2), …, (wp, up)]가 획득될 수 있다.As a result, P data [(w 1 , u 1 ), (w 2 , u 2 ), ... , (w p , u p )] can be obtained.

S420 단계에서, 대응주차의 회귀직선과 대응주차의 평균제곱오차(MSE: mean squared error)를 산출한다.In step S420 , a regression line of the corresponding week and a mean squared error (MSE) of the corresponding week are calculated.

대응주차의 회귀 방정식은 하기 수학식으로 나타낼 수 있다.The regression equation of the corresponding parking can be expressed by the following equation.

[수학식 5][Equation 5]

Figure pat00024
Figure pat00024

여기서, 대응주차 u는 Pⅹ1 벡터이고, 주차 w는 Pⅹ1 행렬이고, 회귀 파라미터 α는 2ⅹ1 벡터이다.Here, the corresponding parking u is a P×1 vector, the parking w is a P×1 matrix, and the regression parameter α is a 2×1 vector.

수학식 5의 회귀 방정식으로부터

Figure pat00025
를 구하면, 회귀 직선은 하기 수학식으로 나타낼 수 있다.From the regression equation of Equation 5
Figure pat00025
, the regression line can be expressed by the following equation.

[수학식 6][Equation 6]

Figure pat00026
Figure pat00026

그리고, 회귀 직선과 대응주차의 평균제곱오차(MSE)는 하기 수학식으로 산출될 수 있다.And, the mean square error (MSE) of the regression straight line and the corresponding week may be calculated by the following equation.

[수학식 7][Equation 7]

Figure pat00027
Figure pat00027

S430 단계에서, 회귀 직선과 대응주차의 평균제곱오차(MSEi)를 이용하여 개선된 대응주차를 산출한다.In step S430, the improved corresponding parking is calculated using the mean square error (MSE i ) of the regression straight line and the corresponding parking.

우선, 하기 수학식과 같이, 평균제곱오차(MSEi)가 미리 설정된 임계치 Tc 이하인 대응주차들을 이용하여 회귀방정식을 생성한다.First, as shown in the following Equation, a regression equation is generated using corresponding weeks having a mean square error (MSE i ) equal to or less than a preset threshold T c .

[수학식 8][Equation 8]

Figure pat00028
Figure pat00028

여기서, 평균제곱오차가 임계치 이하인 대응주차값의 수가 G개라 가정하면, 대응주차 u는 Gⅹ1 벡터이고, 주차 w는 Gⅹ1 벡터이고, 회귀 파라미터 γ는 2ⅹ1 벡터이다.Here, assuming that the number of corresponding parking values whose mean square error is less than or equal to the threshold value is G, corresponding parking u is a G×1 vector, parking w is a G×1 vector, and the regression parameter γ is a 2×1 vector.

수학식 8의 회귀 방정식으로부터 하기 수학식과 같이 회귀 직선을 산출한다.A regression straight line is calculated from the regression equation of Equation 8 as shown in the following Equation.

[수학식 9][Equation 9]

Figure pat00029
Figure pat00029

이를 통해, 최종적으로 개선된 대응주차 ur이 획득될 수 있다.Through this, finally an improved corresponding parking u r can be obtained.

도 9는 (a) 내지 (c)는 각각 환경인자가 내부온도, 이산화탄소 및 내부습도인 경우에 산출된 개선된 대응주차값을 나타낸 그래프이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 개선된 대응주차값들은 단조증가하는 것으로 나타난다.9 (a) to (c) are graphs showing improved corresponding parking values calculated when environmental factors are internal temperature, carbon dioxide, and internal humidity, respectively. As shown in FIG. 9 , the improved corresponding parking values appear to increase monotonically.

다시 도 1을 참조하여, S500 단계에서, 개선된 대응주차값을 이용하여 다중선형회귀(multiple linear regression) 모델을 산출한다.Referring back to FIG. 1 , in step S500 , a multiple linear regression model is calculated using the improved corresponding parking values.

다중선형회귀 모델은 하기 수학식으로 정의될 수 있다.The multiple linear regression model may be defined by the following equation.

[수학식 10][Equation 10]

Figure pat00030
Figure pat00030

여기서, y는 주차 구간 D의 생산량이고, 각 환경인자는 서로 다른 대응주차를 가지므로, X는 대응주차를 가지는 환경 데이터값이다. 그리고, β는 회귀 파라미터이다.Here, y is the production amount of the parking section D, and each environmental factor has a different corresponding parking, so X is an environmental data value having a corresponding parking. And, β is a regression parameter.

다중선형회귀 분석에서 종속변수인 생산량 변수 y를 설명하기 위하여 M개의 독립변수인 x1, x2, …, xM을 도입하면, 생산량 y는 하기 수학식으로 나타낼 수 있다.In multiple linear regression analysis, M independent variables x 1 , x 2 , … , x M is introduced, the production amount y can be expressed by the following equation.

[수학식 11][Equation 11]

Figure pat00031
Figure pat00031

그리고, 독립변수 x는 하기 수학식으로 나타낼 수 있다.And, the independent variable x can be expressed by the following equation.

[수학식 12][Equation 12]

Figure pat00032
Figure pat00032

x는 M개의 환경인자이고, 각 열은 D개의 환경 데이터이다. 각 데이터는 대응주차를 가지는 값들이다.x is M environment factors, and each column is D environment data. Each data is a value having a corresponding parking lot.

그리고, 회귀 파라미터 β는 하기 수학식으로 나타낼 수 있다.And, the regression parameter β can be expressed by the following equation.

[수학식 13][Equation 13]

Figure pat00033
Figure pat00033

여기서, β0는 절편(offset)값이다.Here, β 0 is an offset value.

하기 수학식을 이용하여 해 β값이 결정될 수 있다.A solution β value may be determined using the following equation.

[수학식 14][Equation 14]

Figure pat00034
Figure pat00034

[수학식 15][Equation 15]

Figure pat00035
Figure pat00035

도 10은 회귀 파라미터 β값을 이용하여 산출되는 다중선형회귀 모델의 예를 나타낸다. 즉, 도 10은 17~35주차에서 생산량에 영향을 주는 환경인자와 평당생산량의 관계식의 예를 보여주고 있다.10 shows an example of a multiple linear regression model calculated using the regression parameter β value. That is, FIG. 10 shows an example of a relational expression between environmental factors affecting production and production per pyeong in weeks 17 to 35.

예를 들어, 도 10에서 23주차의 다중선형회귀 모델은 다음과 같이 나타낼 수 있다.For example, the multiple linear regression model of week 23 in FIG. 10 can be expressed as follows.

[수학식 16][Equation 16]

Figure pat00036
Figure pat00036

[수학식 17][Equation 17]

Figure pat00037
Figure pat00037

즉, 23주차의 파프리카 생산량은 수확 5주전의 누적일사량, 수확 4주전의 광량, 수확 3주전의 외부온도, 수확 1주전의 이산화탄소, 수확 4주전의 주야간 온도차(DIF)의 영향을 받은 것이다.In other words, paprika production at the 23rd week was affected by the cumulative solar radiation 5 weeks before harvest, the amount of light 4 weeks before the harvest, the external temperature 3 weeks before the harvest, the carbon dioxide 1 week before the harvest, and the temperature difference between day and night (DIF) 4 weeks before the harvest.

상기한 본 발명의 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.The above-described embodiments of the present invention have been disclosed for purposes of illustration, and various modifications, changes, and additions will be possible within the spirit and scope of the present invention by those skilled in the art having ordinary knowledge of the present invention, and such modifications, changes and additions should be regarded as belonging to the following claims.

Claims (10)

스마트팜의 생산량과 환경에 대한 최적선형모델 구축 방법에 있어서,
상기 스마트팜의 생산량 데이터 및 환경 데이터를 수집하는 단계;
상기 수집된 생산량 데이터 및 환경 데이터를 이용하여 현재 주차(Week)의 생산량과 이전 주차의 환경인자에 대한 상관계수(correlation coefficient)를 산출하고, 상기 산출된 상관계수를 이용하여 시간차이를 산출하는 단계;
상기 산출된 시간차이를 이용하여 초기 대응주차(CW: Corresponding Week)를 산출하는 단계;
상기 산출된 초기 대응주차를 개선하는 단계; 및
상기 개선을 통해 생성된 개선 대응주차를 이용하여 다중선형회귀(multiple linear regression) 모델을 산출하는 단계를 포함하는 스마트팜의 생산량과 환경에 대한 최적선형모델 구축 방법.
In the method of constructing an optimal linear model for the production and environment of the smart farm,
collecting production data and environmental data of the smart farm;
Calculating a correlation coefficient between the production of the current week and the environmental factor of the previous week using the collected production data and environmental data, and calculating a time difference using the calculated correlation coefficient ;
calculating an initial correspondence week (CW) using the calculated time difference;
improving the calculated initial corresponding parking; and
A method of constructing an optimal linear model for production and environment of a smart farm, comprising calculating a multiple linear regression model using the improvement corresponding parking generated through the improvement.
제1항에 있어서,
상기 시간차이는, 현재 주차의 생산량에 가장 많은 영향을 주는 이전 주차와 현재 주차의 차이값인 것을 특징으로 하는 스마트팜의 생산량과 환경에 대한 최적선형모델 구축 방법.
According to claim 1,
The time difference is the optimal linear model construction method for the production and environment of the smart farm, characterized in that it is the difference value between the previous parking and the current parking that has the most influence on the production of the current parking.
제1항에 있어서,
상기 산출된 상관계수를 이용하여 시간차이를 산출하는 단계는,
상기 현재 주차의 생산량과 이전 주차의 환경인자에 대한 상관계수 테이블을 생성하는 단계;
상기 생성된 상관계수 테이블에서 각 열의 상관계수값들의 최대상관계수값을 산출하고, 상기 산출된 최대상관계수값의 시간차이값을 산출하는 단계; 및
상기 생성된 최대상관계수 테이블에서 최대상관계수값이 미리 설정된 임계치 미만인 시간차이값 및 최대상관계수값을 제거하여 최종 최대상관계수 테이블을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트팜의 생산량과 환경에 대한 최적선형모델 구축 방법.
According to claim 1,
Calculating the time difference using the calculated correlation coefficient comprises:
generating a correlation coefficient table for the production amount of the current parking and the environmental factors of the previous parking;
calculating a maximum correlation coefficient value of the correlation coefficient values of each column from the generated correlation coefficient table, and calculating a time difference value of the calculated maximum correlation coefficient value; and
The production and environment of the smart farm, characterized in that it includes the step of generating a final maximum correlation coefficient table by removing the time difference value and the maximum correlation coefficient value in which the maximum correlation coefficient value is less than a preset threshold from the generated maximum correlation coefficient table How to build an optimal linear model for
제3항에 있어서,
상기 상관계수(ρ)는 하기 수학식을 이용하여 산출되는 것을 특징으로 하는 스마트팜의 생산량과 환경에 대한 최적선형모델 구축 방법.
Figure pat00038

여기서,
Figure pat00039
이고, l은 시간차이로서, l=1, 2, …, L이고, T는 전치(transpose) 행렬이고, M개의 환경인자에 각각 적용되고, D는 미리 설정된 생산구간의 주수이고, p는 생산량 데이터이고, e는 환경 데이터이고, wc는 현재 주차임
4. The method of claim 3,
The correlation coefficient (ρ) is an optimal linear model construction method for the production and environment of the smart farm, characterized in that calculated using the following equation.
Figure pat00038

here,
Figure pat00039
and l is the time difference, l = 1, 2, ... , L, T is a transpose matrix, each is applied to M environmental factors, D is the number of weeks of a preset production section, p is production data, e is environmental data, w c is current parking
제3항에 있어서,
상기 산출된 최대상관계수값의 시간차이값을 산출하는 단계는,
하기 수학식을 이용하여 상기 상관계수 테이블의 각 열의 최대상관계수값 및 시간차이값을 산출하는 것을 특징으로 하는 스마트팜의 생산량과 환경에 대한 최적선형모델 구축 방법.
Figure pat00040

여기서, lm *은 상기 상관계수 테이블의 각 열마다 산출되는 시간차이값이고, m은 환경인자임
4. The method of claim 3,
Calculating the time difference value of the calculated maximum correlation coefficient value comprises:
An optimal linear model construction method for the production and environment of the smart farm, characterized in that the maximum correlation coefficient value and the time difference value of each column of the correlation coefficient table are calculated using the following equation.
Figure pat00040

Here, l m * is a time difference value calculated for each column of the correlation coefficient table, and m is an environmental factor.
제1항에 있어서,
상기 초기 대응주차는 하기 수학식을 이용하여 산출되는 것을 특징으로 하는 스마트팜의 생산량과 환경에 대한 최적선형모델 구축 방법.
Figure pat00041

여기서, u는 대응주차이고, wc는 현재 주차이고, l은 시간차이임
According to claim 1,
The method of constructing an optimal linear model for the production and environment of the smart farm, characterized in that the initial corresponding parking is calculated using the following equation.
Figure pat00041

where u is the corresponding parking, w c is the current parking, and l is the time difference
제1항에 있어서,
상기 산출된 초기 대응주차를 개선하는 단계는,
상기 상관계수가 미리 설정된 임계치 이상인 생산량의 주차값 및 환경인자의 대응주차값을 추출하고, 상기 상관계수가 임계치 미만인 대응주차에는 이전 주차의 대응주차값을 할당하는 단계;
상기 추출 및 할당된 대응주차값을 이용하여 상기 초기 대응주차의 회귀직선과 상기 대응주차의 평균제곱오차(MSE: mean squared error)를 산출하는 단계; 및
상기 평균제곱오차를 이용하여 상기 개선 대응주차를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트팜의 생산량과 환경에 대한 최적선형모델 구축 방법.
According to claim 1,
The step of improving the calculated initial corresponding parking is,
extracting a parking value of a production quantity equal to or greater than a preset threshold and a corresponding parking value of an environmental factor, and assigning a corresponding parking value of the previous parking to the corresponding parking having the correlation coefficient less than a threshold;
calculating a regression line of the initial corresponding parking and a mean squared error (MSE) of the corresponding parking using the extracted and assigned corresponding parking values; and
The method of constructing an optimal linear model for the production and environment of the smart farm, characterized in that it comprises the step of calculating the improvement corresponding parking by using the mean square error.
제7항에 있어서,
상기 평균제곱오차는 하기 수학식을 이용하여 산출되는 것을 특징으로 하는 스마트팜의 생산량과 환경에 대한 최적선형모델 구축 방법.
Figure pat00042

여기서,
Figure pat00043
는 상기 회귀직선으로서, 회귀 방정식
Figure pat00044
로부터
Figure pat00045
를 구하여
Figure pat00046
로 산출되고, u는 대응주차이고, w는 주차이고, α는 회귀 파라미터임
8. The method of claim 7,
The method for constructing an optimal linear model for the production and environment of the smart farm, characterized in that the mean square error is calculated using the following equation.
Figure pat00042

here,
Figure pat00043
is the regression line, the regression equation
Figure pat00044
from
Figure pat00045
to get
Figure pat00046
, where u is the corresponding parking, w is the parking, and α is the regression parameter.
제7항에 있어서,
상기 개선 대응주차를 산출하는 단계는,
상기 평균제곱오차가 임계치 이하인 대응주차값을 이용하여 하기 수학식의 회귀 방정식을 산출하는 단계; 및
Figure pat00047

여기서, u는 대응주차이고, w는 주차이고, γ는 회귀 파라미터임
하기 수학식을 이용하여 상기 회귀 방정식으로부터 상기 개선 대응주차(ur)를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트팜의 생산량과 환경에 대한 최적선형모델 구축 방법.
Figure pat00048

8. The method of claim 7,
The step of calculating the improvement corresponding parking is,
calculating a regression equation of the following equation by using a corresponding parking value in which the mean square error is equal to or less than a threshold value; and
Figure pat00047

where u is the corresponding parking, w is the parking, and γ is the regression parameter
An optimal linear model construction method for the production and environment of the smart farm, characterized in that it comprises the step of calculating the improvement corresponding parking (u r ) from the regression equation using the following equation.
Figure pat00048

제1항에 있어서,
상기 다중선형회귀 모델은 하기 수학식을 이용하여 산출되는 것을 특징으로 하는 스마트팜의 생산량과 환경에 대한 최적선형모델 구축 방법.
Figure pat00049

Figure pat00050

여기서, y는 주차 구간 D의 생산량이고, x는 DⅹM개의 환경 데이터이고, β는 회귀 파라미터이고,
Figure pat00051
는 β의 해 값임
The method of claim 1,
The multiple linear regression model is an optimal linear model construction method for the production and environment of the smart farm, characterized in that calculated using the following equation.
Figure pat00049

Figure pat00050

where y is the production amount of parking section D, x is D×M environmental data, β is a regression parameter,
Figure pat00051
is the solution value of β
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101811640B1 (en) 2016-08-03 2017-12-26 한국과학기술연구원 Prediction apparatus and method for production of crop using machine learning
KR20190063410A (en) * 2017-11-29 2019-06-07 (주) 한국인프라 Method for predicting production of main production complex crop and computer-readable recording medium having program to execute method thereof
KR102093544B1 (en) * 2018-02-07 2020-04-28 이화여자대학교 산학협력단 Method and apparatus for predicting grain productivity

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101811640B1 (en) 2016-08-03 2017-12-26 한국과학기술연구원 Prediction apparatus and method for production of crop using machine learning
KR20190063410A (en) * 2017-11-29 2019-06-07 (주) 한국인프라 Method for predicting production of main production complex crop and computer-readable recording medium having program to execute method thereof
KR102093544B1 (en) * 2018-02-07 2020-04-28 이화여자대학교 산학협력단 Method and apparatus for predicting grain productivity

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