KR20220141475A - 식물 줄기 수분 측정 장치 및 시스템 - Google Patents

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Abstract

식물 줄기 수분 측정 장치 및 시스템이 개시된다. 개시되는 일 실시예에 따른 식물 줄기 수분 측정 장치는, 식물의 줄기에 장착되는 하우징부, 하우징부 내에 마련되고 줄기를 감싸며 상호 이격되어 마련되는 한 쌍의 전극, 및 한 쌍의 전극과 관련된 파라미터 및 한 쌍의 전극에서 발생되는 전기장에 기반하여 줄기의 정전용량을 측정하는 제어 유닛을 포함한다.

Description

식물 줄기 수분 측정 장치 및 시스템{APPARATUS AND SYSTEM FOR MEASURING MOISTURE OF PLANT STEM}
본 발명의 실시예는 식물 줄기 수분 측정 기술과 관련된다.
식물의 생장에 영향을 주는 요인으로 광과 수분을 들 수 있다. 광은 광합성에 필요한 에너지로 주변 환경 측정을 통해 접근이 가능하나, 수분의 경우는 줄기 또는 잎에 센서를 부착하여 측정하는 방식을 사용한다. 종래에는 수액흐름센서(Sap Flow Sensor)를 탐침 형태로 줄기에 삽입하여 측정하였는데, 물관 또는 체관까지 위치시켜야 하기 때문에 줄기의 손상이 불가피하다는 문제점이 있다.
한국등록실용신안공보 제20-0304009호(2003.02.11)
본 발명의 실시예는 식물 줄기에 손상을 주지 않고 식물 줄기의 수분량을 측정할 수 있는 식물 줄기 수분 측정 장치 및 시스템을 제공하기 위한 것이다.
개시되는 일 실시예에 따른 식물 줄기 수분 측정 장치는, 식물의 줄기에 장착되는 하우징부; 상기 하우징부 내에 마련되고 상기 줄기를 감싸며 상호 이격되어 마련되는 한 쌍의 전극; 및 상기 한 쌍의 전극과 관련된 파라미터 및 상기 한 쌍의 전극에서 발생되는 전기장에 기반하여 상기 줄기의 정전용량을 측정하는 제어 유닛을 포함한다.
상기 한 쌍의 전극은, 제1 한 쌍의 전극 및 상기 제1 한 쌍의 전극과 연결되는 제2 한 쌍의 전극을 포함하고, 상기 하우징부는, 상기 제1 한 쌍의 전극을 수용하는 제1 하우징부; 및 상기 제1 하우징부와 결합되고, 상기 제2 한 쌍의 전극을 수용하는 제2 하우징부를 포함할 수 있다.
상기 식물 줄기 수분 측정 장치는, 상기 제1 하우징부의 상단 일측에 마련되고, 상기 제1 하우징부의 일측과 상기 제2 하우징부의 일측을 힌지 결합시키는 힌지 결합부; 상기 제1 하우징부의 상단에 마련되고 상기 줄기가 삽입되는 제1 삽입홈; 및 상기 제2 하우징부의 하단에 마련되고 상기 제1 삽입홈과 대응하여 마련되며 상기 줄기가 삽입되는 제2 삽입홈을 포함할 수 있다.
상기 제1 한 쌍의 전극 및 상기 제2 한 쌍의 전극은 각각 반원호 형태로 마련되고, 상기 제1 한 쌍의 전극은, 상기 제1 하우징부 내에서 상기 제1 삽입홈의 외측에 마련되며, 상기 제2 한 쌍의 전극은, 상기 제2 하우징부 내에서 상기 제2 삽입홈의 외측에 마련될 수 있다.
상기 제2 하우징부의 타측은 상기 제1 하우징부의 타측과 탈부착 가능하게 마련될 수 있다.
상기 식물 줄기 수분 측정 장치는, 상기 제1 하우징부의 상단 타측에 마련되는 제1 결합부; 및 상기 제2 하우징부의 하단 타측에서 상기 제1 결합부와 대응하여 마련되고, 상기 제1 결합부와 자기적으로 결합되는 제2 결합부를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 하우징부 및 상기 제2 하우징부는 상호 대향하는 집게 형상으로 마련되고, 일단에 가해지는 압력에 따라 타단이 개폐되도록 마련되며, 상기 제1 한 쌍의 전극은 상기 제1 하우징부의 타단에 마련되고, 상기 제2 한 쌍의 전극은 상기 제2 하우징부의 타단에 마련될 수 있다.
상기 식물 줄기 수분 측정 장치는, 상기 하우징부에 마련되고 상기 줄기의 정전용량을 외부의 서버로 전송하는 안테나를 더 포함할 수 있다.
상기 식물 줄기 수분 측정 장치는, 상기 하우징부에 마련되고 상기 줄기 주변의 온도, 습도, 및 조도 중 하나 이상을 측정하는 센서를 더 포함하고, 상기 안테나는, 상기 줄기의 정전용량, 상기 줄기 주변의 온도, 습도, 및 조도 중 하나 이상을 포함하는 측정 데이터를 상기 외부의 서버로 전송할 수 있다.
개시되는 일 실시예에 따른 식물 줄기 수분 측정 시스템은, 식물의 줄기에 장착되는 하우징부, 상기 하우징부 내에 마련되고 상기 줄기를 감싸며 상호 이격되어 마련되는 한 쌍의 전극, 상기 한 쌍의 전극과 관련된 파라미터 및 상기 한 쌍의 전극에서 발생되는 전기장에 기반하여 상기 줄기의 정전용량을 측정하는 제어 유닛, 및 상기 줄기의 정전용량을 송신하는 안테나를 포함하는 측정 장치; 및 상기 측정 장치로부터 상기 줄기의 정전용량을 수신하고, 상기 줄기의 정전용량에 기반하여 상기 줄기의 수분량을 예측하는 서버를 포함한다.
상기 서버는, 상기 줄기의 정전용량을 입력으로 하여 상기 줄기의 수분량을 예측하도록 학습되는 인공 신경망 모델을 포함할 수 있다.
개시되는 실시예에 의하면, 한 쌍의 전극을 이용한 식물 줄기의 정전용량을 측정하여 식물 줄기의 수분량을 예측함으로써, 식물에 손상이나 상처를 주지 않고도 식물의 수분량을 예측할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 식물 줄기 수분 측정 시스템의 구성을 나타낸 도면
도 2는 본 발명의 일 실시예에서 식물 줄기의 온도, 습도, 및 정전용량의 변화를 나타낸 그래프
도 3은 본 발명의 일 실시예에서 식물에 물을 공급한 시점으로부터 식물 줄기의 정전용량 변화를 나타낸 그래프
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 측정 장치의 외형을 나타낸 도면
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 측정 장치의 내부를 개략적으로 나타낸 도면
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 측정 장치가 식물 줄기에 장착된 상태를 나타낸 도면
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 한 쌍의 전극에서 각 파라미터를 나타낸 도면
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 측정 장치를 나타낸 도면
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 측정 장치가 식물 줄기에 장착된 상태를 나타낸 도면
도 10은 예시적인 실시예들에서 사용되기에 적합한 컴퓨팅 장치를 포함하는 컴퓨팅 환경을 예시하여 설명하기 위한 블록도
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 이하의 상세한 설명은 본 명세서에서 기술된 방법, 장치 및/또는 시스템에 대한 포괄적인 이해를 돕기 위해 제공된다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 상세한 설명에서 사용되는 용어는 단지 본 발명의 실시예들을 기술하기 위한 것이며, 결코 제한적이어서는 안 된다. 명확하게 달리 사용되지 않는 한, 단수 형태의 표현은 복수 형태의 의미를 포함한다. 본 설명에서, "포함" 또는 "구비"와 같은 표현은 어떤 특성들, 숫자들, 단계들, 동작들, 요소들, 이들의 일부 또는 조합을 가리키기 위한 것이며, 기술된 것 이외에 하나 또는 그 이상의 다른 특성, 숫자, 단계, 동작, 요소, 이들의 일부 또는 조합의 존재 또는 가능성을 배제하도록 해석되어서는 안 된다.
이하의 설명에 있어서, 신호 또는 정보의 "전송", "통신", "송신", "수신" 기타 이와 유사한 의미의 용어는 일 구성요소에서 다른 구성요소로 신호 또는 정보가 직접 전달되는 것뿐만이 아니라 다른 구성요소를 거쳐 전달되는 것도 포함한다. 특히 신호 또는 정보를 일 구성요소로 "전송" 또는 "송신"한다는 것은 그 신호 또는 정보의 최종 목적지를 지시하는 것이고 직접적인 목적지를 의미하는 것이 아니다. 이는 신호 또는 정보의 "수신"에 있어서도 동일하다. 또한 본 명세서에 있어서, 2 이상의 데이터 또는 정보가 "관련"된다는 것은 하나의 데이터(또는 정보)를 획득하면, 그에 기초하여 다른 데이터(또는 정보)의 적어도 일부를 획득할 수 있음을 의미한다.
한편, 상측, 하측, 일측, 타측 등과 같은 방향성 용어는 개시된 도면들의 배향과 관련하여 사용된다. 본 발명의 실시예의 구성 요소는 다양한 배향으로 위치 설정될 수 있으므로, 방향성 용어는 예시를 목적으로 사용되는 것이지 이를 제한하는 것은 아니다.
또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 식물 줄기 수분 측정 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 식물 줄기 수분 측정 시스템(100)은 측정 장치(102) 및 서버(104)를 포함할 수 있다. 측정 장치(102)는 통신 네트워크(150)를 통해 서버(104)와 통신 가능하게 연결된다.
몇몇 실시예들에서, 통신 네트워크(150)는 인터넷, 하나 이상의 로컬 영역 네트워크(local area networks), 광역 네트워크(wide area networks), 셀룰러 네트워크, 모바일 네트워크, 그 밖에 다른 종류의 네트워크들, 또는 이러한 네트워크들의 조합을 포함할 수 있다.
측정 장치(102)는 식물의 줄기(50)에 장착되도록 마련될 수 있다. 측정 장치(102)는 식물 줄기(50)의 정전용량을 측정할 수 있다. 또한, 측정 장치(102)는 식물 줄기(50)의 온도, 습도, 및 조도 등을 측정할 수 있다. 측정 장치(102)는 측정된 정전용량, 온도, 습도, 및 조도 중 하나 이상을 포함하는 측정 데이터를 서버(104)로 송신할 수 있다. 측정 장치(102)는 기 설정된 주기에 따라 측정 데이터를 서버(104)로 송신할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
서버(104)는 측정 장치(102)로부터 측정 데이터를 수신할 수 있다. 서버(104)는 수신한 측정 데이터를 시각화 하여 그래프 형태로 나타낼 수 있다. 즉, 서버(104)는 도 2에 도시된 바와 같이, 식물 줄기(50)의 온도, 습도, 및 정전용량의 변화를 시각적인 그래프 형태로 나타낼 수 있다.
또한, 서버(104)는 측정 장치(102)로부터 수신한 측정 데이터에 기반하여 식물 줄기(50)의 수분량을 예측할 수 있다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이 서버(104)는 식물에 물을 공급한 시점으로부터 식물 줄기(50)의 정전용량 변화를 통해 식물 줄기(50)의 수분량과 식물 줄기(50)의 정전용량 간의 상관 관계를 산출할 수 있다. 식물에 물을 공급한 시점으로부터 식물 줄기(50)의 정전용량이 서서히 증가하다가 점차 감소하는 것을 볼 수 있다.
예시적인 실시예에서, 서버(104)는 머신 러닝 기술에 기반하여 식물 줄기(50)의 수분량을 예측할 수 있다. 즉, 서버(104)는 측정 데이터(식물 줄기(50)의 정전용량, 온도, 습도, 및 조도 등)를 입력으로 하여 식물 줄기(50)의 수분량을 예측하도록 하는 인공 신경망 모델(104a)을 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 인공 신경망 모델(104a)로는 CNN(Convolutional Neural Network) 등이 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 인공 신경망 모델(104a)은 정답 값(식물 줄기(50)의 실제 측정된 수분량)과 예측 값의 차이가 최소화 되도록 학습 파라미터가 조절될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 측정 장치의 외형을 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 측정 장치의 내부를 개략적으로 나타낸 도면이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 측정 장치가 식물 줄기에 장착된 상태를 나타낸 도면이다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 측정 장치(102)는 제1 하우징부(111), 제2 하우징부(113), 한 쌍의 전극(115), 및 메인 보드(117)를 포함할 수 있다.
제1 하우징부(111)는 한 쌍의 전극(115)의 일부 및 메인 보드(117)를 내부에 수납하도록 마련될 수 있다. 제1 하우징부(111)는 내부에 수납된 구성을 외부 환경으로부터 보호하는 역할을 할 수 있다.
제1 하우징부(111)의 상단 일측에는 제2 하우징부(113)와 힌지 결합 하기 위한 힌지 결합부(111a)가 마련될 수 있다. 제1 하우징부(111)의 상단에는 식물 줄기(50)가 삽입되기 위한 제1 삽입홈(111b)이 마련될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 제1 삽입홈(111b)은 반원호 형태로 마련될 수 있다.
제1 하우징부(111)의 상단 타측에는 제2 하우징부(113)와 자기적으로 결합되기 위한 제1 결합부(111c)가 마련될 수 있다. 예를 들어, 제1 결합부(111c)는 금속 재질로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 자성체로 이루어질 수도 있다.
제2 하우징부(113)는 제1 하우징부(111)의 상단에서 제1 하우징부(111)와 결합될 수 있다. 구체적으로, 제2 하우징부(113)의 하단은 제1 하우징부(111)의 상단 일측에서 제1 하우징부(111)와 힌지 결합될 수 있다. 제2 하우징부(113)는 힌지 결합부(111a)를 축으로 하여 회전되도록 마련될 수 있다.
제2 하우징부(113)는 한 쌍의 전극(115)의 나머지를 내부에 수납하도록 마련될 수 있다. 제2 하우징부(113)의 하단에는 식물 줄기(50)가 삽입되기 위한 제2 삽입홈(113a)이 마련될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 제2 삽입홈(113a)은 반원호 형태로 마련될 수 있다. 제2 삽입홈(113a)은 제1 삽입홈(111b)과 대응하여 마련될 수 있다.
제2 하우징부(113)에는 제1 결합부(111c)와 자기적 결합되기 위한 제2 결합부(113b)가 마련될 수 있다. 예를 들어, 제2 결합부(113b)는 자성체로 이루어질 수 있다. 제2 결합부(113b)는 제1 결합부(111c)와 대응하여 마련될 수 있다.
제2 하우징부(113)의 타측(즉, 제1 하우징부(111)와 힌지 결합되지 않은 측)은 제1 결합부(111c) 및 제2 결합부(113b) 간의 자기적 결합에 의해 제1 하우징부(111)에 부착 될 수 있다. 또한, 제2 하우징부(113)의 타측은 외력(제1 결합부(111c) 및 제2 결합부(113b) 간의 자기적 결합을 능가하는 외력)이 가해지는 경우 제1 하우징부(111)에서 탈착 될 수 있다.
한 쌍의 전극(115)은 제1 하우징부(111) 및 제2 하우징부(113)에 수납될 수 있다. 한 쌍의 전극(115)은 메인 보드(117)와 전기적으로 연결될 수 있다. 한 쌍의 전극(115)은 식물 줄기(50)의 정전용량을 측정하기 위해 마련될 수 있다.
한 쌍의 전극(115)은 제1 한 쌍의 전극(115-1) 및 제2 한 쌍의 전극(115-2)을 포함할 수 있다. 제1 한 쌍의 전극(115-1)은 제1 하우징부(111)에 수납될 수 있다. 제1 한 쌍의 전극(115-1)의 전극은 제1 하우징부(111)의 내부에서 제1 삽입홈(111b)의 외측에 마련될 수 있다. 제1 한 쌍의 전극(115-1)은 반원호 형태로 마련될 수 있다.
제2 한 쌍의 전극(115-2)은 제2 하우징부(113)에 수납될 수 있다. 제2 한 쌍의 전극은 제1 한 쌍의 전극(115-1)과 연결될 수 있다. 제2 한 쌍의 전극(115-2)은 제2 하우징부(113)의 내부에서 제2 삽입홈(113a)의 외측에 마련될 수 있다. 제2 한 쌍의 전극(115-2)은 반원호 형태로 마련될 수 있다.
메인 보드(117)는 제1 하우징부(111)의 내부에 수납될 수 있다. 메인 보드(117)에는 측정 장치(100)의 동작을 제어하기 위한 구성들이 실장될 수 있다. 예를 들어, 메인 보드(117)에는 배터리(121), 센서(123), 안테나(125), 및 제어 유닛(127)을 포함할 수 있다.
배터리(121)는 측정 장치(100)에 전원을 공급할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 배터리(121)는 교체 가능하게 마련될 수 있다. 센서(123)는 식물 줄기(50) 주변의 온도를 측정하는 온도 센서를 포함할 수 있다. 센서(123)는 식물 줄기(50) 주변의 습도를 측정하는 습도 센서를 포함할 수 있다. 센서(123)는 식물 줄기(50) 주변의 조도를 측정하는 조도 센서를 포함할 수 있다. 안테나(125)는 측정 장치(100)에서 측정된 측정 데이터를 서버(104)로 송신할 수 있다.
제어 유닛(127)은 한 쌍의 전극(115)에 기반하여 식물 줄기(50)의 정전 용량을 측정할 수 있다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 한 쌍의 전극(115)에서 각 파라미터를 나타낸 도면이다. 도 7을 참조하면, 한 쌍의 전극(115)은 제1 전극(115a) 및 제2 전극(115b)을 포함할 수 있다.
제1 전극(115a) 및 제2 전극(115b)은 각각 메인 보드(117)에 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 전극(115a) 및 제2 전극(115b)은 일정 거리(D)만큼 이격되어 마련될 수 있다. 제1 전극(115a) 및 제2 전극(115b)은 일정 폭(W)을 가지며 마련될 수 있다. 제1 전극(115a) 및 제2 전극(115b)은 일정 반경(R)을 갖는 링 형상으로 마련될 수 있다.
여기서, 한 쌍의 전극(115)이 주변으로 전기장을 방출할 때 식물 줄기(50)와 한 쌍의 전극(115)은 등가 커패시터를 구성하게 된다. 한 쌍의 전극(115)은 프린지 전계 효과(Fringe Electric Field Effect)에 기반하여 수분이 함유된 식물 줄기(50)의 정전 용량 저항을 감지하기 때문에 평면 정전 용량 센서(Planar Capacitance Sensor)와 매우 유사하다.
예시적인 실시예에서, 링 형상의 제1 전극(115a) 및 제2 전극(115b)은 360개 부분으로 나뉠 수 있고, 링 형상의 제1 전극(115a) 및 제2 전극(115b)의 중심 각도(θ)는 1°가 될 수 있다. 즉, 링 형상의 제1 전극(115a) 및 제2 전극(115b)은 1°단위로 360개 파트로 나뉠 수 있다. 이에 따라, 제어 유닛(127)은 식물 줄기(50)의 마이크로 양자화된 정전 용량(micro-quantized capacitance)를 측정할 수 있다.
제어 유닛(127)은 다음의 수학식 1을 통해 식물 줄기(50)의 마이크로 양자화된 정전 용량(Ci)을 측정할 수 있다.
(수학식 1)
Figure pat00001
k0 : 보정 상수
R : 한 쌍의 전극의 반지름
θi : 한 쌍의 전극의 i번째 파트의 중심 각도(예를 들어, 한 쌍의 전극이 360개 파트로 나뉘는 경우, i = 1, 2, 3, ??, 360)
εr : 식물 줄기의 유전 상수
ε0 : 한 쌍의 전극에 의해 생성되는 전기장 매체의 복합 유전 상수
W : 한 쌍의 전극의 폭
D : 한 쌍의 전극 간의 거리
한편, 측정 장치(102)를 식물 줄기(50)에 장착하려고 하는 경우, 제2 하우징부(113)의 타측에 외력을 가하여 제2 하우징부(113)의 타측을 제1 하우징부(111)에서 탈착시킬 수 있다. 그리고, 제1 삽입홈(111b) 및 제2 삽입홈(113a)의 공간 내에 식물 줄기(50)를 위치시킨 후, 제2 하우징부(113)를 회전시켜 제2 하우징부(113)의 타측을 제1 하우징부(111)에 부착시킬 수 있다. 이러한 상태에서, 한 쌍의 전극(115)에 전원을 인가하여 전기장을 형성한 후 식물 줄기(50)의 마이크로 양자화된 정전 용량(Ci)을 측정할 수 있다.
개시되는 실시예에 의하면, 한 쌍의 전극을 이용한 식물 줄기의 정전용량을 측정하여 식물 줄기의 수분량을 예측함으로써, 식물에 손상이나 상처를 주지 않고도 식물의 수분량을 예측할 수 있게 된다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 측정 장치를 나타낸 도면이다. 여기서는, 측정 장치에서 한 쌍의 전극이 형성되는 부분을 중심으로 나타내었다.
도 8을 참조하면, 제1 하우징부(111) 및 제2 하우징부(113)는 집게 형상으로 마련될 수 있다. 제1 하우징부(111) 및 제2 하우징부(113)는 상호 대향하여 형성되고, 힌지 결합부(123)를 통해 힌지 결합될 수 있다. 이때, 제1 하우징부(111) 및 제2 하우징부(113)는 사용자에 의해 일단에 가해지는 압력에 따라 제1 하우징부(111) 및 제2 하우징부(113)의 타단이 개폐될 수 있다.
제1 한 쌍의 전극(115-1)은 제1 하우징부(111)에 마련되고, 제2 한 쌍의 전극(115-2)은 제2 하우징부(113)에 마련될 수 있다. 여기서, 제1 하우징부(111) 및 제2 하우징부(113)의 일단에 압력을 가하면 제1 하우징부(111) 및 제2 하우징부(113)의 타단이 개방되게 된다. 이때, 식물 줄기(50)를 제1 하우징부(111)와 제2 하우징부(113)의 사이 공간으로 삽입할 수 있다. 그리고, 제1 하우징부(111) 및 제2 하우징부(113)의 일단에 가해진 압력을 제거하면, 제1 하우징부(111) 및 제2 하우징부(113)의 타단이 닫히면서 도 9에 도시된 바와 같이 측정 장치(102)를 식물 줄기(50)에 고정 장착할 수 있게 된다.
도 10은 예시적인 실시예들에서 사용되기에 적합한 컴퓨팅 장치를 포함하는 컴퓨팅 환경(10)을 예시하여 설명하기 위한 블록도이다. 도시된 실시예에서, 각 컴포넌트들은 이하에 기술된 것 이외에 상이한 기능 및 능력을 가질 수 있고, 이하에 기술된 것 이외에도 추가적인 컴포넌트를 포함할 수 있다.
도시된 컴퓨팅 환경(10)은 컴퓨팅 장치(12)를 포함한다. 일 실시예에서, 컴퓨팅 장치(12)는 측정 장치(102)일 수 있다. 또한, 컴퓨팅 장치(12)는 서버(104)일 수 있다.
컴퓨팅 장치(12)는 적어도 하나의 프로세서(14), 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16) 및 통신 버스(18)를 포함한다. 프로세서(14)는 컴퓨팅 장치(12)로 하여금 앞서 언급된 예시적인 실시예에 따라 동작하도록 할 수 있다. 예컨대, 프로세서(14)는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16)에 저장된 하나 이상의 프로그램들을 실행할 수 있다. 상기 하나 이상의 프로그램들은 하나 이상의 컴퓨터 실행 가능 명령어를 포함할 수 있으며, 상기 컴퓨터 실행 가능 명령어는 프로세서(14)에 의해 실행되는 경우 컴퓨팅 장치(12)로 하여금 예시적인 실시예에 따른 동작들을 수행하도록 구성될 수 있다.
컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16)는 컴퓨터 실행 가능 명령어 내지 프로그램 코드, 프로그램 데이터 및/또는 다른 적합한 형태의 정보를 저장하도록 구성된다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16)에 저장된 프로그램(20)은 프로세서(14)에 의해 실행 가능한 명령어의 집합을 포함한다. 일 실시예에서, 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16)는 메모리(랜덤 액세스 메모리와 같은 휘발성 메모리, 비휘발성 메모리, 또는 이들의 적절한 조합), 하나 이상의 자기 디스크 저장 디바이스들, 광학 디스크 저장 디바이스들, 플래시 메모리 디바이스들, 그 밖에 컴퓨팅 장치(12)에 의해 액세스되고 원하는 정보를 저장할 수 있는 다른 형태의 저장 매체, 또는 이들의 적합한 조합일 수 있다.
통신 버스(18)는 프로세서(14), 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16)를 포함하여 컴퓨팅 장치(12)의 다른 다양한 컴포넌트들을 상호 연결한다.
컴퓨팅 장치(12)는 또한 하나 이상의 입출력 장치(24)를 위한 인터페이스를 제공하는 하나 이상의 입출력 인터페이스(22) 및 하나 이상의 네트워크 통신 인터페이스(26)를 포함할 수 있다. 입출력 인터페이스(22) 및 네트워크 통신 인터페이스(26)는 통신 버스(18)에 연결된다. 입출력 장치(24)는 입출력 인터페이스(22)를 통해 컴퓨팅 장치(12)의 다른 컴포넌트들에 연결될 수 있다. 예시적인 입출력 장치(24)는 포인팅 장치(마우스 또는 트랙패드 등), 키보드, 터치 입력 장치(터치패드 또는 터치스크린 등), 음성 또는 소리 입력 장치, 다양한 종류의 센서 장치 및/또는 촬영 장치와 같은 입력 장치, 및/또는 디스플레이 장치, 프린터, 스피커 및/또는 네트워크 카드와 같은 출력 장치를 포함할 수 있다. 예시적인 입출력 장치(24)는 컴퓨팅 장치(12)를 구성하는 일 컴포넌트로서 컴퓨팅 장치(12)의 내부에 포함될 수도 있고, 컴퓨팅 장치(12)와는 구별되는 별개의 장치로 컴퓨팅 장치(12)와 연결될 수도 있다.
이상에서 본 발명의 대표적인 실시예들을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100 : 식물 줄기 수분 측정 시스템
102 : 측정 장치
104 : 서버
104a : 인공 신경망 모델
111 : 제1 하우징부
111a : 힌지 결합부
111b : 제1 삽입홈
111c : 제1 결합부
113 : 제2 하우징부
113a : 제2 삽입홈
113b : 제2 결합부
115 : 한 쌍의 전극
115-1 : 제1 한 쌍의 전극
115-2 : 제2 한 쌍의 전극
115a : 제1 전극
115b : 제2 전극
117 : 메인 보드
121 : 배터리
123 : 센서
125 : 안테나
127 : 제어 유닛

Claims (11)

  1. 식물의 줄기에 장착되는 하우징부;
    상기 하우징부 내에 마련되고 상기 줄기를 감싸며 상호 이격되어 마련되는 한 쌍의 전극; 및
    상기 한 쌍의 전극과 관련된 파라미터 및 상기 한 쌍의 전극에서 발생되는 전기장에 기반하여 상기 줄기의 정전용량을 측정하는 제어 유닛을 포함하는, 식물 줄기 수분 측정 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 한 쌍의 전극은, 제1 한 쌍의 전극 및 상기 제1 한 쌍의 전극과 연결되는 제2 한 쌍의 전극을 포함하고,
    상기 하우징부는,
    상기 제1 한 쌍의 전극을 수용하는 제1 하우징부; 및
    상기 제1 하우징부와 결합되고, 상기 제2 한 쌍의 전극을 수용하는 제2 하우징부를 포함하는, 식물 줄기 수분 측정 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 식물 줄기 수분 측정 장치는,
    상기 제1 하우징부의 상단 일측에 마련되고, 상기 제1 하우징부의 일측과 상기 제2 하우징부의 일측을 힌지 결합시키는 힌지 결합부;
    상기 제1 하우징부의 상단에 마련되고 상기 줄기가 삽입되는 제1 삽입홈; 및
    상기 제2 하우징부의 하단에 마련되고 상기 제1 삽입홈과 대응하여 마련되며 상기 줄기가 삽입되는 제2 삽입홈을 포함하는, 식물 줄기 수분 측정 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제1 한 쌍의 전극 및 상기 제2 한 쌍의 전극은 각각 반원호 형태로 마련되고,
    상기 제1 한 쌍의 전극은, 상기 제1 하우징부 내에서 상기 제1 삽입홈의 외측에 마련되며,
    상기 제2 한 쌍의 전극은, 상기 제2 하우징부 내에서 상기 제2 삽입홈의 외측에 마련되는, 식물 줄기 수분 측정 장치.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 제2 하우징부의 타측은 상기 제1 하우징부의 타측과 탈부착 가능하게 마련되는, 식물 줄기 수분 측정 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 식물 줄기 수분 측정 장치는,
    상기 제1 하우징부의 상단 타측에 마련되는 제1 결합부; 및
    상기 제2 하우징부의 하단 타측에서 상기 제1 결합부와 대응하여 마련되고, 상기 제1 결합부와 자기적으로 결합되는 제2 결합부를 더 포함하는, 식물 줄기 수분 측정 장치.
  7. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 하우징부 및 상기 제2 하우징부는 상호 대향하는 집게 형상으로 마련되고, 일단에 가해지는 압력에 따라 타단이 개폐되도록 마련되며,
    상기 제1 한 쌍의 전극은 상기 제1 하우징부의 타단에 마련되고, 상기 제2 한 쌍의 전극은 상기 제2 하우징부의 타단에 마련되는, 식물 줄기 수분 측정 장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 식물 줄기 수분 측정 장치는,
    상기 하우징부에 마련되고 상기 줄기의 정전용량을 외부의 서버로 전송하는 안테나를 더 포함하는, 식물 줄기 수분 측정 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 식물 줄기 수분 측정 장치는,
    상기 하우징부에 마련되고 상기 줄기 주변의 온도, 습도, 및 조도 중 하나 이상을 측정하는 센서를 더 포함하고,
    상기 안테나는, 상기 줄기의 정전용량, 상기 줄기 주변의 온도, 습도, 및 조도 중 하나 이상을 포함하는 측정 데이터를 상기 외부의 서버로 전송하는, 식물 줄기 수분 측정 장치.
  10. 식물의 줄기에 장착되는 하우징부, 상기 하우징부 내에 마련되고 상기 줄기를 감싸며 상호 이격되어 마련되는 한 쌍의 전극, 상기 한 쌍의 전극과 관련된 파라미터 및 상기 한 쌍의 전극에서 발생되는 전기장에 기반하여 상기 줄기의 정전용량을 측정하는 제어 유닛, 및 상기 줄기의 정전용량을 송신하는 안테나를 포함하는 측정 장치; 및
    상기 측정 장치로부터 상기 줄기의 정전용량을 수신하고, 상기 줄기의 정전용량에 기반하여 상기 줄기의 수분량을 예측하는 서버를 포함하는, 식물 줄기 수분 측정 시스템.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 서버는,
    상기 줄기의 정전용량을 입력으로 하여 상기 줄기의 수분량을 예측하도록 학습되는 인공 신경망 모델을 포함하는, 식물 줄기 수분 측정 시스템.
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR200304009Y1 (ko) 2002-11-26 2003-02-11 양원동 식물의 수분과 온도 환기 측정장치
JP2015087214A (ja) * 2013-10-30 2015-05-07 国立大学法人埼玉大学 維管束植物の健全度評価方法
KR20170090820A (ko) * 2016-01-29 2017-08-08 한국전자통신연구원 식물신호를 처리하는 전자 장치 및 그 제어 방법
KR101767338B1 (ko) * 2016-04-12 2017-08-10 강정철 토양 수분 측정 장치
JP2017151042A (ja) * 2016-02-26 2017-08-31 国立大学法人 東京大学 水分量検出装置
JP2018506722A (ja) * 2015-02-27 2018-03-08 アルファ エム オー エス 学習能力を有する携帯用流体検知装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR200304009Y1 (ko) 2002-11-26 2003-02-11 양원동 식물의 수분과 온도 환기 측정장치
JP2015087214A (ja) * 2013-10-30 2015-05-07 国立大学法人埼玉大学 維管束植物の健全度評価方法
JP2018506722A (ja) * 2015-02-27 2018-03-08 アルファ エム オー エス 学習能力を有する携帯用流体検知装置
KR20170090820A (ko) * 2016-01-29 2017-08-08 한국전자통신연구원 식물신호를 처리하는 전자 장치 및 그 제어 방법
JP2017151042A (ja) * 2016-02-26 2017-08-31 国立大学法人 東京大学 水分量検出装置
KR101767338B1 (ko) * 2016-04-12 2017-08-10 강정철 토양 수분 측정 장치

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