KR20220154374A - 노지 스마트 팜에서 사용자 장치와 연동되어 관수를 제어하는 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 명세서의 일 실시예에 따라, 노지 스마트 팜에서 사용자 장치와 연동되어 관수를 제어하는 제어 서버에 있어서, 노지 스마트 팜에서 메쉬 형태로 설치되고, 노지 스마트 팜 내의 농작물 관련 정보를 센싱하는 복수의 센서 노드, 복수의 센서 노드에서 획득되는 센싱 값 및 각 센서 노드의 위치 정보에 기초하여 농작물의 위치를 추정하여 관수장치를 제어하는 제어부 및 추정된 농작물의 위치에 기초하여 원수 및 양액을 공급하는 관수장치를 포함하는 제어 서버로써, 관수장치는 360도 회전을 통해 노지 스마트 팜 내에서 원수 및 양액을 토출하는 장치이고, 제어부는 노지 스마트 팜 내에서 추정된 농작물의 위치에 기초하여 원수 및 양액이 공급되도록 토출 관련 정보를 제어할 수 있다.

Description

노지 스마트 팜에서 사용자 장치와 연동되어 관수를 제어하는 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLLING WATERING LINKED USER DEVICE IN OPEN GROUND SMART FARM}

실시예들은 노지(露地) 스마트 팜(smart farm)에서 사용자 장치와 연동되는 관수를 제어하는 방법 및 장치에 대한 것이다. 보다 상세하게는, 실시예들은 노지 스마트 팜에서 복수의 센서 노드에 기초하여 농작물의 위치를 확인하여 관수장치에 대한 관수를 제어하는 방법 및 장치에 대한 것이다.

[과제정보]

과제번호 : S2933597

부처: 중소벤처기업부

사업명: 지역특화산업육성+(R&D) - 지역주력산업육성

과제명: 레이어 구조 IoT 노드들의 블루투스 메시 네트워크를 이용한 모듈형 정밀 관수 시스템

사업기간: 2020.06.01. ~ 2021.05.31.

전담기관: 경북지역사업평가단

스마트 팜(smart farm)이란, 비닐하우스, 축사 등 기존의 농사 기술에 정보통신기술(Information Communication Technology)을 접목하여 원격 및 자동으로 작물 또는 가축의 생육환경을 적절하게 유지, 관리할 수 있는 농장에 관련된 기술을 지칭한다. 스마트 팜을 이용함으로써, 작물의 생육 정보와 환경 정보에 대한 데이터를 기반으로 최적의 생육 환경을 조성하여 농산물의 생산성과 품질을 제고할 수 있다. 이때, 정보통신기술을 접목하여 스마트 팜을 관리하기 위해서는, 사용자가 스마트 팜의 데이터에 접근하여 필요한 내용을 열람할 수 있는 플랫폼(platform)이 필요할 수 있다. 또한, 스마트 팜은 넓은 영역에서 작물들을 관리하기 때문에 이를 효율적으로 관리하기 위한 방법이 필요할 수 있다. 또한, 넓은 영역에 위치하는 작물들에는 원수 공급을 효율적으로 수행하는 방법이 필요성이 있으며, 하기에서는 이에 대해 서술한다.

한국특허등록 제 10-2019-0057220 호

본 명세서는 노지 스마트 팜에서 사용자 장치와 연동되는 관수를 제어하는 방법 및 장치에 대한 것이다.

본 명세서는 노지 스마트 팜에서 작물의 위치를 고려하여 관수를 제어하는 사용자 장치를 제공할 수 있다.

본 명세서는 복수의 센서 노드를 통해 획득한 센서 값에 기초하여 작물의 위치를 파악하고, 이에 기초하여 관수를 제어하는 방법 및 장치에 대한 것이다.

본 명세서는 관수장치를 제어하여 농작물에 원수 및 양액을 공급하는 방법 및 장치에 대한 것이다.

본 명세서의 해결하고자 하는 과제는 상술한 바에 한정되지 아니하고, 하기에서 설명하는 발명의 실시예들에 의해 도출될 수 있는 다양한 사항들로 확장될 수 있다.

본 명세서의 일 실시예에 따라, 노지 스마트 팜에서 사용자 장치와 연동되어 관수를 제어하는 제어 서버에 있어서, 노지 스마트 팜에서 메쉬 형태로 설치되고, 노지 스마트 팜 내의 농작물 관련 정보를 센싱하는 복수의 센서 노드, 복수의 센서 노드에서 획득되는 센싱 값 및 각 센서 노드의 위치 정보에 기초하여 농작물의 위치를 추정하여 관수장치를 제어하는 제어부 및 추정된 농작물의 위치에 기초하여 원수 및 양액을 공급하는 관수장치를 포함하는 제어 서버로써, 관수장치는 360도 회전을 통해 노지 스마트 팜 내에서 원수 및 양액을 토출하는 장치이고, 제어부는 노지 스마트 팜 내에서 추정된 농작물의 위치에 기초하여 원수 및 양액이 공급되도록 토출 관련 정보를 제어할 수 있다.

또한, 본 명세서의 일 실시예에 따라, 노지 스마트 팜에서 사용자 장치와 연동되어 관수를 제어하는 제어 서버의 동작 방법에 있어서, 노지 스마트 팜에서 메쉬 형태로 설치된 복수의 센서 노드로부터 센싱 값을 획득하는 단계, 복수의 센서 노드에서 획득되는 센싱 값 및 각 센서 노드의 위치 정보에 기초하여 농작물의 위치를 추정하는 단계 및 추정된 농작물의 위치에 기초하여 원수 및 양액을 공급하는 관수장치를 제어하는 단계를 포함하되, 관수장치는 360도 회전을 통해 노지 스마트 팜 내에서 원수 및 양액을 토출하는 장치이고, 제어부는 노지 스마트 팜 내에서 추정된 농작물의 위치에 기초하여 원수 및 양액이 공급되도록 토출 관련 정보를 제어할 수 있다.

또한, 다음의 사항들은 공통으로 적용될 수 있다.

본 명세서의 일 실시예에 따라, 관수장치는 탱크, 펌프, 관수 조절장치, 배관 및 토출장치 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하고, 제어부는, 추정된 농작물의 위치에 기초하여 원수 및 양액이 토출되는 방향, 토출되는 범위, 토출되는 각도 및 토출되는 공급량 중 적어도 어느 하나 이상을 제어할 수 있다.

또한, 본 명세서의 일 실시예에 따라, 제어부는 관수장치의 위치 정보, 농작물의 위치 정보, 토출되는 방향 정보, 토출되는 범위 정보, 토출되는 각도 정보 및 토출되는 공급량 정보에 기초하여 관수장치의 탱크에서 공급되는 원수 및 양액의 공급량을 결정하고, 관수장치의 펌프, 관수 조절장치 및 배관을 통해 원수 및 양액의 토출 압력 및 토출 각도를 결정할 수 있다.

또한, 본 명세서의 일 실시예에 따라, 각 센서 노드들은 복수 개의 센서를 포함하고, 각 센서들로부터 온도 정보, 습도 정보, 기압 정보 및 이미지 정보 중 적어도 어느 하나 이상을 획득하고, 획득한 정보 및 복수 개의 센서에 기초하여 농작물의 위치를 추정하고, 추정된 위치의 농작물에 대한 농작물 관련 정보를 더 획득할 수 있다.

또한, 본 명세서의 일 실시예에 따라, 제어서버는 연동된 사용자 장치의 어플리케이션 또는 소프트웨어에 기초하여 노지 스마트 팜 관련 정보를 사용자에게 제공하고, 사용자 장치는 제공된 노지 스마트 팜 관련 정보에 기초하여 사용자로부터 수신되는 입력 정보에 기초하여 복수의 센서 노드 및 관수장치 제어 정보는 제어서버로 전달할 수 있다.

또한, 본 명세서의 일 실시예에 따라, 사용자 장치는 관수장치의 위치 정보, 농작물의 위치 정보, 토출되는 방향 정보, 토출되는 범위 정보, 토출되는 각도 정보 및 토출되는 공급량 정보 중 적어도 어느 하나 이상을 제어하는 사용자로부터 입력 정보를 수신하여 제어서버로 전달하고, 제어서버는 수신된 입력 정보에 기초하여 복수 개의 센서 노드 및 관수장치를 제어할 수 있다.

또한, 본 명세서의 일 실시예에 따라, 사용자 장치는 복수 개의 센서 노드에 기초하여 노지 스마트 팜에 대한 맵 정보를 사용자에게 제공하고, 사용자 장치는 노지 스마트 팜에 대한 맵 정보에 기초하여 사용자로부터 상기 농작물의 위치 정보에 대한 입력을 수신할 수 있다.

본 명세서는 노지 스마트 팜에서 사용자 장치와 연동되는 관수를 제어하는 방법을 제공할 수 있다.

본 명세서는 노지 스마트 팜에서 작물의 위치를 고려하여 관수를 제어하기 위해 연동되는 사용자 장치를 제공할 수 있다.

본 명세서는 복수의 센서 노드를 통해 획득한 센서 값에 기초하여 작물의 위치를 파악하고, 이에 기초하여 관수를 제어하도록 함으로써 원수 및 양액 공급을 효율적으로 수행하는 효과가 있다.

본 명세서는 관수장치를 제어하여 농작물에 원수 및 양액을 효율적으로 공급하는 효과가 있다.

명세서의 해결하고자 하는 과제는 상술한 바에 한정되지 아니하고, 하기에서 설명하는 발명의 실시예들에 의해 도출될 수 있는 다양한 사항들로 확장될 수 있다.

도 1은 일 실시예에 따른 노지(露地) 스마트 팜(smart farm) 제어 시스템의 블록도이다.
도 2a는 일 실시예에 따른 노지용 스마트 팜 제어 시스템에서 스마트 팜과 서버 사이의 통신을 설명하기 위한 개념도이다.
도 2b는 일 실시예에 따른 노지용 스마트 팜 제어 시스템에서 스마트 팜의 게이트웨이(gateway) 장치와 사용자 장치 사이의 데이터 송수신을 설명하기 위한 개념도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 노지용 스마트 팜 제어 시스템과 통신하는 센서 노드(sensor node) 장치의 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 센서 노드 장치의 개략적인 블록도이다.
도 5a는 일 실시예에 따른 노지용 스마트 팜에서 관수장치를 통해 원수 및 양액을 공급하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 5b는 일 실시예에 따른 노지용 스마트 팜에서 관수장치를 통해 원수 및 양액을 공급하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 노지용 스마트 팜에서 농작물의 위치에 기초하여 관수장치를 통해 공급되는 원수 및 양액의 방향을 제어하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 7은 일 실시예에 따른 노지용 스마트 팜에서 원수 및 양액을 공급하는 관수장치 제어 방법을 나타낸 도면이다.
도 8a는 일 실시예에 따른 관수장치와 연동되는 사용자 장치를 나타낸 도면이다.
도 8b는 일 실시예에 따른 관수장치와 연동된 사용자 장치에 기초하여 원수 및 양액 공급을 제어하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 8c는 일 실시예에 따른 관수장치와 연동된 사용자 장치에서 농작물의 위치를 확인하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 9는 일 실시예에 따른 복수의 센서 노드에 기초하여 농작물의 위치를 판단하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 10은 일 실시예에 따른 노지 스마트 팜에서 사용자 장치와 연동되는 관수를 제어하는 방법을 나타낸 순서도이다.

본 명세서의 실시예를 설명함에 있어서 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 명세서의 실시예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그에 대한 상세한 설명은 생략한다. 그리고, 도면에서 본 명세서의 실시예에 대한 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

본 명세서의 실시예에 있어서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소와 "연결", "결합" 또는 "접속"되어 있다고 할 때, 이는 직접적인 연결관계뿐만 아니라, 그 중간에 또 다른 구성요소가 존재하는 간접적인 연결관계도 포함할 수 있다. 또한 어떤 구성요소가 다른 구성요소를 "포함한다" 또는 "가진다"고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 배제하는 것이 아니라 또 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

본 명세서의 실시예에 있어서, 제1, 제2 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용되며, 특별히 언급되지 않는 한 구성요소들 간의 순서 또는 중요도 등을 한정하지 않는다. 따라서, 본 명세서의 실시예의 범위 내에서 실시예에서의 제1 구성요소는 다른 실시예에서 제2 구성요소라고 칭할 수도 있고, 마찬가지로 실시예에서의 제2 구성요소를 다른 실시예에서 제1 구성요소라고 칭할 수도 있다.

본 명세서의 실시예에 있어서, 서로 구별되는 구성요소들은 각각의 특징을 명확하게 설명하기 위함이며, 구성요소들이 반드시 분리되는 것을 의미하지는 않는다. 즉, 복수의 구성요소가 통합되어 하나의 하드웨어 또는 소프트웨어 단위로 이루어질 수도 있고, 하나의 구성요소가 분산되어 복수의 하드웨어 또는 소프트웨어 단위로 이루어질 수도 있다. 따라서, 별도로 언급하지 않더라도 이와 같이 통합된 또는 분산된 실시예도 본 명세서의 실시예의 범위에 포함된다.

본 명세서에서 네트워크는 유무선 네트워크를 모두 포함하는 개념일 수 있다. 이때, 네트워크는 디바이스와 시스템 및 디바이스 상호 간의 데이터 교환이 수행될 수 있는 통신망을 의미할 수 있으며, 특정 네트워크로 한정되는 것은 아니다.

본 명세서에 기술된 실시예는 전적으로 하드웨어이거나, 부분적으로 하드웨어이고 부분적으로 소프트웨어이거나, 또는 전적으로 소프트웨어인 측면을 가질 수 있다. 본 명세서에서 "부(unit)", "장치" 또는 "시스템" 등은 하드웨어, 하드웨어와 소프트웨어의 조합, 또는 소프트웨어 등 컴퓨터 관련 엔티티(entity)를 지칭한다. 예를 들어, 본 명세서에서 부, 모듈, 장치 또는 시스템 등은 실행중인 프로세스, 프로세서, 객체(object), 실행 파일(executable), 실행 스레드(thread of execution), 프로그램(program), 및/또는 컴퓨터(computer)일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 컴퓨터에서 실행중인 애플리케이션(application) 및 컴퓨터의 양쪽이 모두 본 명세서의 부, 모듈, 장치 또는 시스템 등에 해당할 수 있다.

또한, 본 명세서에서 디바이스는 스마트폰, 태블릿 PC, 웨어러블 디바이스 및 HMD(Head Mounted Display)와 같이 모바일 디바이스뿐만 아니라, PC나 디스플레이 기능을 구비한 가전처럼 고정된 디바이스일 수 있다. 또한, 일 예로, 디바이스는 차량 내 클러스터 또는 IoT (Internet of Things) 디바이스일 수 있다. 즉, 본 명세서에서 디바이스는 어플리케이션 동작이 가능한 기기들을 지칭할 수 있으며, 특정 타입으로 한정되지 않는다. 하기에서는 설명의 편의를 위해 어플리케이션이 동작하는 기기를 디바이스로 지칭한다.

본 명세서에 있어서 네트워크의 통신 방식은 제한되지 않으며, 각 구성요소간 연결이 동일한 네트워크 방식으로 연결되지 않을 수도 있다. 네트워크는, 통신망(일례로, 이동통신망, 유선 인터넷, 무선 인터넷, 방송망, 위성망 등)을 활용하는 통신 방식뿐만 아니라 기기들 간의 근거리 무선 통신 역시 포함될 수 있다. 예를 들어, 네트워크는, 객체와 객체가 네트워킹 할 수 있는 모든 통신 방법을 포함할 수 있으며, 유선 통신, 무선 통신, 3G, 4G, 5G, 혹은 그 이외의 방법으로 제한되지 않는다. 예를 들어, 유선 및/또는 네트워크는 LAN(Local Area Network), MAN(Metropolitan Area Network), GSM(Global System for Mobile Network), EDGE(Enhanced Data GSM Environment), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), W-CDMA(Wideband Code Division Multiple Access), CDMA(Code Division Multiple Access), TDMA(Time Division Multiple Access), 블루투스(Bluetooth), 지그비(Zigbee), 와이-파이(Wi-Fi), VoIP(Voice over Internet Protocol), LTE Advanced, IEEE802.16m, WirelessMAN-Advanced, HSPA+, 3GPP Long Term Evolution (LTE), Mobile WiMAX (IEEE 802.16e), UMB (formerly EV-DO Rev. C), Flash-OFDM, iBurst and MBWA (IEEE 802.20) systems, HIPERMAN, Beam-Division Multiple Access (BDMA), Wi-MAX(World Interoperability for Microwave Access) 및 초음파 활용 통신으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 통신 방법에 의한 통신 네트워크를 지칭할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

다양한 실시예에서 설명하는 구성요소들이 반드시 필수적인 구성요소들은 의미하는 것은 아니며, 일부는 선택적인 구성요소일 수 있다. 따라서, 실시예에서 설명하는 구성요소들의 부분집합으로 구성되는 실시예도 본 명세서의 실시예의 범위에 포함된다. 또한, 다양한 실시예에서 설명하는 구성요소들에 추가적으로 다른 구성요소를 포함하는 실시예도 본 명세서의 실시예의 범위에 포함된다.

이하에서, 도면을 참조하여 본 명세서의 실시예들에 대하여 상세히 살펴본다.

도 1은 일 실시예에 따른 노지(露地)용 스마트 팜(smart farm) 제어 시스템의 블록도이다.

도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 노지용 스마트 팜 제어 시스템(3)은 정보통신기술(Information Communication Technology) 기반의 제어가 가능하도록 스마트 팜의 각 지역(1, 2)에 위치하는 하나 이상의 장치들과 통신을 수행하도록 구성된다.

도면의 각 지역(1, 2)은 서로 동일 또는 상이한 사용자(예컨대, 농장 관리자)에 의해 운용되는 스마트 팜의 단위 구역에 해당한다. 각 지역(1, 2)에는 농장 환경에 대한 센서 데이터를 획득하기 위한 하나 이상의 센서 노드(sensor node) 장치(11-15, 21-25)와, 이들로부터 센서 데이터를 획득함으로써 각 지역(1, 2)별 관제를 가능하게 하는 지역별 게이트웨이(gateway) 장치(10, 20)가 위치할 수 있다. 또한 일 실시예에서, 각 지역(1, 2)에는 원격 제어되며 자동화된 방식으로 원수 공급, 양액 공급 등 관수를 수행하기 위한 관수장치(19, 29)가 더 위치할 수 있다.

또한, 노지용 스마트 팜 제어 시스템(3)은 수집된 스마트 팜의 정보를 사용자에게 제공하기 위하여 하나 이상의 사용자 장치(4)와 통신을 수행할 수 있다. 사용자 장치(4)는 노지용 스마트 팜 제어 시스템(3)을 이용하여 스마트 팜의 하나 이상의 지역(1, 2)의 농사를 원격으로 관리하고자 하는 사용자가 사용하는 장치를 지칭한다. 도면에서 사용자 장치(4)는 노트북 컴퓨터 및 스마트폰(smartphone)의 형태로 도시되었으나, 이는 단지 예시를 위한 것으로서, 사용자 장치(4)는 이동 통신 단말기, 개인용 컴퓨터(personal computer), PDA(personal digital assistant), 태블릿(tablet), IPTV(Internet Protocol Television) 등을 위한 셋톱박스(set-top box) 등 임의의 컴퓨팅 장치의 형태로 구현될 수 있다.

또한 일 실시예에서, 노지용 스마트 팜 제어 시스템(3)은 농작물의 생육에 영향을 미치는 환경 정보(예컨대, 날씨, 온도, 습도 데이터 등) 등의 획득을 위하여 하나 또는 복수의 외부 서버(5)와 통신을 수행할 수도 있다. 예를 들어, 외부 서버(5)는 기상청 웹 서비스 서버일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 도면에 도시된 사용자 장치(4)와 외부 서버(5)의 개수는 단지 예시적인 것으로서, 노지용 스마트 팜 제어 시스템(3)과 관련하여 동작하는 장치나 서버의 실제 개수를 한정하는 것이 아니라는 점이 통상의 기술자에게 용이하게 이해될 것이다.

일 실시예에서, 노지용 스마트 팜 제어 시스템(3)은 데이터베이스(database; DB) 서버(31), 분석 서버(33) 및 웹 서비스 서버(32)를 포함한다.

본 명세서에 기재된 장치들은 전적으로 하드웨어이거나, 또는 부분적으로 하드웨어이고 부분적으로 소프트웨어인 측면을 가질 수 있다. 예컨대, 노지용 스마트 팜 제어 시스템(3) 및 이와 통신하는 각각의 시스템, 장치, 서버 및 이에 포함된 각 모듈(module) 또는 부(unit)는, 특정 형식 및 내용의 데이터를 전자통신 방식으로 주고받기 위한 장치 및 이에 관련된 소프트웨어를 통칭할 수 있다. 본 명세서에서 "부", "모듈", "서버", "시스템", "플랫폼", "장치" 또는 "단말" 등의 용어는 하드웨어 및 해당 하드웨어에 의해 구동되는 소프트웨어의 조합을 지칭하는 것으로 의도된다. 예를 들어, 여기서 하드웨어는 CPU 또는 다른 프로세서(processor)를 포함하는 데이터 처리 기기일 수 있다. 또한, 하드웨어에 의해 구동되는 소프트웨어는 실행중인 프로세스, 객체(object), 실행파일(executable), 실행 스레드(thread of execution), 프로그램(program) 등을 지칭할 수 있다.

또한, 본 명세서에서 노지용 스마트 팜 제어 시스템(3)을 구성하는 각각의 서버(31-33) 또는 부(unit)는 반드시 물리적으로 구분되는 별개의 구성요소를 지칭하는 것으로 의도되지 않는다. 즉, 도 1에서 노지용 스마트 팜 제어 시스템(3)의 각 서버(31-33)는 서로 구분되는 별개의 블록으로 도시되었으나, 이는 노지용 스마트 팜 제어 시스템(3)을 이에 의해 실행되는 동작에 의해 기능적으로 구분한 것이다. 실시예에 따라서는 전술한 각 서버 중 일부 또는 전부가 동일한 하나의 장치 내에 집적화될 수 있으며, 또는 하나 이상의 서버가 다른 서버와 물리적으로 구분되는 별개의 장치로 구현될 수도 있다. 예컨대, 노지용 스마트 팜 제어 시스템(3)의 각 서버는 분산 컴퓨팅 환경 하에서 서로 통신 가능하게 연결된 컴포넌트들일 수도 있다.

DB 서버(31)는 스마트 팜의 각 지역(1, 2)별 게이트웨이 장치(10, 20)로부터 해당 지역에 위치하는 센서 노드 장치(11-15, 21-25)들의 센서 데이터를 수신하도록 구성된다. 일 실시예에서, DB 서버(31)는 센서 데이터를 메시징 기반의 통신 프로토콜을 이용한 구독(subscriber) 방식으로 시계열 DB에 수집할 수 있으며, 사용자 장치(4)로부터 수신된 제어 데이터도 상기 통신 프로토콜을 이용한 발행(publish) 방식으로 게이트웨이 장치(10, 20)에 전송할 수 있다.

예를 들어, DB 서버(31)는 MQTT(Message Queue Telemetry Transport) 프로토콜에 기반하여 동작할 수 있으며, 이에 대해서는 도 2a 및 2b를 참조하여 후술한다.

분석 서버(33)는, DB 서버(31)에 저장된 센서 데이터를 사용자가 확인하기 위한 분석 정보로 가공하여 웹 서비스 서버(32)에 제공하는 역할을 한다. 이때 분석 정보는, 센서 데이터를 토대로 사용자가 스마트 팜의 생육 환경을 확인할 수 있는 임의의 형태의 정보일 수 있으며, 예컨대, 분석 정보는 센서 데이터를 사용자가 확인하기 쉬운 형태로 단순 가공한 것일 수도 있고, 또는 센서 데이터를 토대로 한 수치 연산 등에 의하여 2차적으로 얻어지는 데이터를 포함하는 것일 수도 있다.

일 실시예에서, 분석 서버(33)는 데이터 수집부(331) 및 모델링 생성부(333)를 포함한다. 또한 일 실시예에서, 분석 서버(33)는 오류 탐지부(332)를 더 포함한다. 나아가 일 실시예에서, 분석 서버(33)는 전략 생성부(334)를 더 포함한다.

웹 서비스 서버(32), 사용자가 사용자 장치(4)를 이용하여 노지용 스마트 팜 제어 시스템(3)에 접속함으로써 센서 데이터를 기반으로 한 분석 정보를 확인할 수 있고, 필요에 따라 스마트 팜의 관수장치(19, 29) 등을 제어하기 위한 제어 데이터를 입력할 수 있는 사용자 인터페이스를 제공한다. 즉, 웹 서비스 서버(32)는 사용자 장치(4) 상에서 실행되는 웹 브라우저(web browser)에 의해 접속 가능한 웹 페이지를 제공하는 서버이거나, 또는 사용자 장치(4) 상에서 실행되는 애플리케이션(또는, 앱)과 통신하는 애플리케이션 서비스 서버일 수 있다.

관수장치(19, 29)는 노지용 스마트 팜 제어 시스템(3)과 통신하면서 원격으로 동작의 제어가 가능하도록 구성된다. 또한, 관수장치(19, 29)는 노지용 스마트 팜 제어 시스템(3)에 기초하여 사용자 장치(4)와 연동될 수 있으며, 이에 대해서는 후술한다. 또한, 관수장치(19, 29)에는 게이트웨이 장치(10, 20) 와의 통신이 가능한 블루투스 모듈 등 통신 모듈과, 통신 모듈을 통해 수신된 제어 데이터에 의해 전자적으로 제어가 가능한 하나 또는 복수 개의 밸브(미도시) 등이 포함될 수 있다.

도 2a는 일 실시예에 따른 노지용 스마트 팜 제어 시스템에서 스마트 팜과 서버 사이의 통신을 설명하기 위한 개념도이다.

도 2a를 참조하면, 스마트 팜의 각 지역에 위치하는 게이트웨이 장치(10)는 노지에 설치된 센서 노드 장치(11)와 통신하면서 센서 데이터를 수집하는 역할을 한다. 또한, 게이트웨이 장치(10)는 사용자에 의해 입력된 제어 데이터를 관수장치(19)에 전송함으로써 농지로 물 공급 등을 제어할 수도 있다. 이상의 동작을 위하여, 게이트웨이 장치(10)는 블루투스(Bluetooth) 방식으로 센서 노드 장치(11) 및 관수장치(19)와 통신 가능하게 연결될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 게이트웨이 장치(10)는 와이-파이(Wi-Fi) 등 다른 상이한 근거리 통신망을 통하여 센서 노드 장치(11) 및 관수장치(19)에 연결될 수도 있다.

게이트웨이 장치(10)가 수집한 센서 데이터는 DB 서버(31)로 전송된다. 이때, 게이트웨이 장치(10)와 DB 서버(31) 사이의 통신은 전술한 근거리 통신망, 또는 GSM(Global System for Mobile Network), EDGE(Enhanced Data GSM Environment), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), W-CDMA(Wideband Code Division Multiple Access), CDMA(Code Division Multiple Access), TDMA(Time Division Multiple Access), LTE(Long Term Evolution)와 같은 원거리 통신망을 통하여 이루어질 수 있다.

일 실시예에서, DB 서버(31)는 MQTT와 같은 발행 및 구독 방식의 메시징(messaging) 프로토콜을 이용하여 게이트웨이 장치(10)와 통신할 수 있다. 또한, DB 서버(31)에 저장된 정보는 사용자가 확인하기 위한 분석 정보로 가공되어 HTTP(Hypertext Transfer Protocol) 등 통상의 인터넷 상의 통신 프로토콜을 이용하여 웹 서비스 서버(32)로 전송될 수 있다. 사용자는 사용자 장치를 이용하여 웹 서비스 서버(32)에 접속함으로써 노지용 스마트 팜 제어 시스템(3)이 제공하는 정보들을 확인할 수 있다. 또한, 일 예로, 사용자 장치(4)도 상술한 프로토콜에 기초하여 게이트웨이 장치(10)를 통해 센서 노드 장치(11) 및 관수장치(19)와 통신을 수행할 수 있으며, 이에 대해서는 후술한다.

도 2b는 일 실시예에 따른 노지용 스마트 팜 제어 시스템에서 스마트 팜의 게이트웨이 장치와 사용자 장치 사이의 데이터 송수신을 설명하기 위한 개념도이다.

도 2b에서 영역(200)은 게이트웨이 장치(10)가 위치하는 지역의 근거리 통신망 영역을 나타내며, 영역(300)은 노지용 스마트 팜 제어 시스템에 해당하는 서버 영역을 나타낸다.

도 2b를 참조하면, 게이트웨이 장치(10)로부터 송신되는 센서 데이터는 DB 서버의 MQTT 브로커(broker)(301)가 처리하는 MQTT 프로토콜 기반의 메시지의 형태를 가질 수 있다. 이때 각 메시지에는 해당하는 토픽(topic)이 지정될 수 있으며, DB 서버의 구독부(subscriber)(304)는 특정 토픽을 구독하는 방식으로 해당 토픽이 지정된 메시지들을 수집하며, 수집된 메시지는 DB 서버의 시계열 DB(302)에 저장된다. 즉, 구독부(304)는 구독하는 토픽에 관련된 메시지가 MQTT 브로커(301)로부터 전달될 때마다 이를 시계열적으로 정리된 데이터의 형태로 시계열 DB(302)에 저장한다. 일 실시예에서 시계열 DB(302)는 인플럭스 DB(influx DB)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

노지용 스마트 팜 제어 시스템의 웹 서비스 서버는 시계열 DB에 저장된 정보를 인터페이스(interface)부(305)를 통해 사용자 장치(4)에서 확인 가능한 분석 정보로 변환할 수 있다. 예를 들어, 인터페이스부(305)는 그라파나(grafana) 등의 시각화 도구를 이용한 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

한편, 사용자는 사용자 장치(4)를 통해 분석 정보를 확인하고 필요 시 제어 입력을 노지용 스마트 팜 제어 시스템에 입력할 수 있다. 사용자의 제어 입력은 전술한 센서 데이터의 전달 과정의 역순을 거쳐 특정 토픽을 가진 MQTT 프로토콜 기반의 메시지의 형태로 MQTT 브로커(301)에 의해 처리되며, 발행부(publisher)에 의하여 게이트웨이 장치(10)에 전송될 수 있다. 게이트웨이 장치(10)는 MQTT 프로토콜 기반의 메시지 형태를 갖는 제어 데이터를 수신하고 이를 스마트 팜의 관수장치 등에 전송할 수 있다.

도 3은 일 실시예에 따른 노지용 스마트 팜 제어 시스템과 통신하는 센서 노드 장치의 사시도이다.

도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 센서 노드 장치(11)는 각종 센서 등이 수용되는 몸체부(100, 101)와, 몸체부(100, 101)의 표면에 구비되는 태양광 충전 패널(102)을 포함한다. 몸체부(100, 101)의 각 부분은 노지 설치가 가능하도록 방수 및 방진이 가능한 재질과 구조를 가질 수 있다. 또한, 몸체부(100, 101)는 센서 노드 장치(11)가 노지에 설치되었을 때 토양 위에 위치하는 표면부(100)와, 표면부(100)로부터 연장되어 토양 내부에 삽입되기 위한 연장부(101)로 구분될 수 있다. 표면부(100) 내에는 게이트웨이 장치와의 통신을 위한 통신 모듈 및 태양광 충전 패널(102)의 동작을 위한 태양광 충전 모듈 등이 수용될 수 있으며, 연장부(101) 내에는 토양 내부의 상태 측정을 위한 하나 이상의 센서 등이 수용될 수 있다.

일 실시예에서, 연장부(101)는 토양 내의 서로 상이한 깊이에 위치한 복수 개의 층(201-203)에 걸쳐 연장되도록 토양 내로 삽입될 수 있다. 이때 각 층(201-203)은 농작물의 생육에 있어서 해당 층의 환경 조건이 의미를 가지는 층들을 의미한다. 예를 들어, 제1 층(201)은 토양 표면으로부터 깊이 15 cm까지, 제2 층(202)은 표면으로부터 깊이 15 내지 25 cm까지, 제3 층(203)은 토양 표면으로부터 깊이 25 내지 50 cm까지의 구간을 지칭하는 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

이때, 연장부(101) 내에 위치하는 하나 이상의 센서는 연장부(101)가 지나는 각 층(201-203)에 관련된 센서 데이터를 별도로 수집하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 토양 내부의 각 층(201-203)에 관련된 온도 및/또는 습도 등을 각각 독립적으로 측정함으로써, 농작물의 생육에 영향을 미치는 환경 조건을 구체적이고 입체적으로 파악할 수 있다. 이때 연장부(101) 내의 각 센서의 배치 위치는 노지에서 재배하고자 하는 육종 작물의 뿌리 깊이에 따라 적절하게 결정될 수 있으며, 연장부(101) 내의 센서 위치를 변경하는 것에 의하여 다양한 육종 작물에 대응하여 센서 노드 장치(11)를 사용하는 것이 가능하다.

도 4는 도 3에 도시된 센서 노드 장치의 개략적인 블록도이다.

도 4를 참조하면, 센서 노드 장치(11)는 통신 모듈(110), 태양광 충전 모듈(120) 및 센서 모듈(140)을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 센서 노드 장치(11)는 GPS(Global Positioning System) 모듈(130)을 더 포함할 수 있다. 또한 일 실시예에서, 센서 노드 장치(11)는 저장 모듈(150)을 더 포함할 수 있다.

통신 모듈(110)는 센서 노드 장치(11)가 해당 지역을 관제하는 게이트웨이 장치(10)에 센서 데이터를 전송할 수 있도록 하는 장치로서, 예컨대, 블루투스 모듈로 구성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

태양광 충전 모듈(120)은 센서 노드 장치(11)의 표면에 설치된 태양광 충전 패널(102; 도 3)을 동작시키고 이에 의해 충전된 전력을 센서 노드 장치(11)의 다른 부분에 전원으로서 공급하는 역할을 한다.

센서 모듈(140)은 온습도 센서(141), 기압 센서(143) 등 농장물의 생육에 연관된 환경 정보를 센서 데이터로서 획득하기 위한 하나 이상의 종류의 센서를 포함한다. 예를 들어, 온습도 센서(141)는 토양 내로 삽입되고 기압 센서(143)는 토양 표면에 위치하도록 센서 노드 장치(11)의 몸체 내에 각 센서가 배치될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

GPS 모듈(130) 및 센서 모듈(140)의 가속도 센서(142)는, 센서 노드 장치(11)의 설치 위치와 상태를 센서 데이터로 획득함으로써, 노지용 스마트 팜 제어 시스템이 작물에 대한 모델링을 수행함에 있어서 오류 데이터를 특정하여 제외할 수 있게 하는 기능을 한다. 또한, 센서 노드 장치(11)는 카메라 모듈(미도시) 및 그 밖의 모듈에 기초하여 농작물 이미지 및 주변 이미 정보를 획득할 수 있다. 일 예로, 센서 노드 장치(11)는 획득한 이미지 정보를 더 활용하여 스마트 팜(1, 2) 내에서 농작물의 위치를 확인할 수 있으며, 이에 대해서는 후술한다.

저장 모듈(150)은, 농작물의 생육 환경과 관련하여 달성하고자 하는 특정 조건 또는 이를 벗어나서는 안되는 임계 조건 등에 대한 정보를 저장하는 역할을 한다. 센서 모듈(140)에 의해 획득한 센서 데이터가 전술한 특정 또는 임계 조건을 벗어나는 경우, 센서 노드 장치(11)는 통상의 센서 데이터 전송과 별개로 조건의 이탈에 관련된 정보를 통신 모듈(110)을 통해 노지용 스마트 팜 제어 시스템에 전송할 수 있다. 이는 노지용 스마트 팜 제어 시스템 측에서 다량의 센서 데이터에 대한 분석이 이루어지거나 또는 사용자가 직접 분석 정보를 확인하는 것을 기다리지 않고, 특정 센서 노드 장치(11)에서 획득된 센서 데이터가 사전에 설정된 조건을 벗어나는 것을 사용자에게 즉각적으로 통지하기 위한 것이다.

그러나 이는 예시적인 것으로서, 다른 실시예에서는 센서 노드 장치(11) 자체는 데이터를 획득할 뿐 획득한 데이터에 대한 처리는 서버 측에서만 이루어지며, 이 경우 저장 모듈(150)은 생략될 수도 있다.

스마트 팜 내에서 복수의 센서 노드에 기초하여 농작물을 관리할 수 있다. 일 예로, 하기에서는 상술한 바에 기초하여 스마트 팜(1) 내에서 복수의 센서 노드(11~15) 및 관수장치에 기초하여 농작물의 위치를 파악하고, 원수 및 양액을 공급하는 방법에 대해 서술한다. 일 예로, 복수의 센서 노드(11~15) 및 관수장치는 스마트 팜(1) 내의 게이트웨이 장치(10) 및 노지용 스마트 팜 제어 시스템(3)에 기초하여 사용자 장치(4)와 상술한 프로토콜을 통해 연동될 수 있다. 이때, 사용자 장치(4)는 컴퓨팅 장치일 수 있다. 일 예로, 컴퓨팅 장치는 메모리, 프로세서, 통신 모듈 및 송수신부 중 적어도 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 일 예로, 메모리는 비-일시적인 컴퓨터 판독 가능한 기록매체로서, RAM(random access memory), ROM(read only memory), 디스크 드라이브, SSD(solid state drive), 플래시 메모리(flash memory) 등과 같은 비소멸성 대용량 저장 장치(permanent mass storage device)를 포함할 수 있다. 여기서 ROM, SSD, 플래시 메모리, 디스크 드라이브 등과 같은 비소멸성 대용량 저장 장치는 메모리와는 구분되는 별도의 영구 저장 장치로서 상술한 장치에 포함될 수도 있다. 또한, 메모리에는 운영체제와 적어도 하나의 프로그램 코드(일례로 사용자 디바이스 등에 설치되어 구동되는 브라우저나 특정 서비스의 제공을 위해 사용자 디바이스 등에 설치된 어플리케이션 등을 위한 코드)가 저장될 수 있다. 이러한 소프트웨어 구성요소들은 메모리와는 별도의 컴퓨터에서 판독 가능한 기록매체로부터 로딩될 수 있다. 이러한 별도의 컴퓨터에서 판독 가능한 기록매체는 플로피 드라이브, 디스크, 테이프, DVD/CD-ROM 드라이브, 메모리 카드 등의 컴퓨터에서 판독 가능한 기록매체를 포함할 수 있다.

다른 실시예에서 소프트웨어 구성요소들은 컴퓨터에서 판독 가능한 기록매체가 아닌 통신 모듈을 통해 메모리에 로딩될 수도 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 프로그램은 개발자들 또는 어플리케이션의 설치 파일을 배포하는 파일 배포 시스템(일례로, 상술한 서버)이 네트워크를 통해 제공하는 파일들에 의해 설치되는 컴퓨터 프로그램(일례로 상술한 어플리케이션)에 기반하여 메모리에 로딩될 수 있다.

프로세서는 기본적인 산술, 로직 및 입출력 연산을 수행함으로써, 컴퓨터 프로그램의 명령을 처리하도록 구성될 수 있다. 명령은 메모리 또는 통신 모듈에 의해 프로세서로 제공될 수 있다. 예를 들어 프로세서는 메모리와 같은 기록 장치에 저장된 프로그램 코드에 따라 수신되는 명령을 실행하도록 구성될 수 있다.

통신 모듈은 네트워크를 통해 사용자 장치 또는 서버와 통신하기 위한 기능을 제공할 수 있다.

또한, 송수신부는 외부 입력/출력장치(미도시)와의 인터페이스를 위한 수단일 수 있다. 예를 들어, 외부 입력장치는 키보드, 마우스, 마이크로폰, 카메라 등의 장치를, 그리고 외부 출력 장치는 디스플레이, 스피커, 햅틱 피드백 디바이스(haptic feedback device) 등과 같은 장치를 포함할 수 있다. 다른 예로 송수신부는 터치스크린과 같이 입력과 출력을 위한 기능이 하나로 통합된 장치와의 인터페이스를 위한 수단일 수도 있다.

상술한 바에 기초하여 사용자 장치(4)와 연동되는 관수를 제어하는 방법을 제공할 수 있다. 일 예로, 도 5a 및 도 5b는 일 실시예에 따른 노지용 스마트 팜에서 관수장치를 통해 원수 및 양액을 공급하는 방법을 나타낸 도면이다. 도 5a 및 도 5b를 참조하면, 복수의 센서 노드(11~15)로부터 노지 스마트 팜(1) 관련 정보를 획득할 수 있다. 여기서, 복수의 센서 노드(11~15)들은 각각의 센서를 포함하는 개별 장치로 구성될 수 있으며, 상술한 도 3및 도 4와 같을 수 있다. 또한, 센서 노드는 관수장치(40)의 관수부와 일체로 구성될 수 있다. 즉, 관수장치(40)에도 센서 노드가 구비될 수 있으며, 이를 통해 스마트 팜(1) 내의 농작물 관련 정보를 획득할 수 있다. 또한, 복수의 센서 노드(11~14) 및 관수장치(40)는 사용자 장치(4)와 연동될 수 있으며, 이를 통해 스마트 팜 관리자는 스마트 팜(1) 관리 효율을 향상시킬 수 있다.

구체적인 일 예로, 도 5a 및 도 5b를 참조하면, 복수의 센서 노드(11~15)들은 스마트 팜(1) 내에서 메쉬 형태로 설치될 수 있다. 여기서, 일 예로, 복수의 센서 노드들(11~15) 수는 스마트 팜(1)의 크기에 따라 상이할 수 있다. 또한, 복수의 센서 노드들(11~15)은 온/오프될 수 있으며, 사용자 장치(4)에 의해 온/오프가 제어될 수 있다. 다만, 특정 실시예로 한정되지 않는다. 또한, 복수의 센서 노드들(11~15)는 스마트 팜(1) 내의 특정 위치로써 메쉬형태로 고정된 위치에 설치될 수 있다. 또 다른 일 예로, 복수의 센서 노드들(11~15)은 이동성을 가진 노드일 수 있으며, 스마트 팜(1) 관리자에 의해 스마트 팜(1) 내에서 이동될 수 있다. 이때, 복수의 센서 노드들(11~15)은 스마트 팜(1) 내에서 농작물 관련 정보 및 스마트 팜(1) 관련 정보를 획득할 수 있다. 일 예로, 복수의 센서 노드들(11~15)은 온도, 습도, 기압, PH 변화 및 그 밖의 토양 정보를 센싱할 수 있다. 또한, 일 예로, 복수의 센서 노드들(11~15)은 GPS를 구비하고, 복수의 센서 노드들(11~15) 각각의 위치 정보를 알 수 있다. 또한, 일 예로, 복수의 센서 노드들(11~15)은 카메라를 구비하고, 이미지 정보를 획득할 수 있으며, 특정 형태의 정보로 한정되지 않는다. 여기서, 복수의 센서 노드들(11~15)은 메쉬 형태로 구성될 수 있으며, 복수의 센서 노드들(11~15) 각각에서 센싱된 센싱 값을 획득할 수 있다. 노지용 스마트 팜 제어 시스템(3) 또는 사용자 장치(4)는 복수의 센서 노드들(11~15) 각각에서 센싱된 센싱 값을 통해 농작물(51~54)의 위치 및 농작물 관련 정보를 인지할 수 있다. 이에 대해서는 후술한다. 또한, 일 예로, 복수의 센서 노드들(11~15)은 GPS 모듈을 구비하고 있으며, 이는 농작물(51~54)의 위치를 인지하는데 사용될 수 있다. 여기서, 관수장치(40)는 복수의 센서 노드들(11~15)로부터 추정된 농작물(51~54)의 위치에 기초하여 원수를 공급할 수 있다. 이때, 관수장치(40)는 도 5a에서처럼 스마트 팜(1)의 중앙 위치에 고정되고, 360도 회전을 통해 원수를 토출하는 장치일 수 있다. 일 예로, 관수장치(40)는 원수가 공급되는 방향, 원수 토출 범위, 원수 토출 각도 및 원수량 중 적어도 어느 하나 이상을 제어할 수 있으며, 상술한 노지용 스마트 팜 제어 시스템(3) 또는 사용자 장치(4)에 기초하여 제어될 수 있다.

또한, 일 예로, 관수장치(40)에서 원수가 토출되는 위치는 변동될 수 있으며, 농작물(51~54) 주변에 원수가 토출될 수 있도록 위치가 제어될 수 있다. 또는, 도 5b에서처럼 관수장치(40)는 원수뿐만 아니라 양액이 공급되는 방향, 양액 토출 범위, 양액 토출 각도 및 양액량 중 적어도 어느 하나 이상을 제어할 수 있다. 즉, 관수장치(40)는 원수 및 양액이 토출되는 범위, 방향, 각도, 공급량 및 그 밖의 정보들을 농작물(51~54)의 위치 및 농작물 관련 정보에 기초하여 제어할 수 있으며, 이를 통해 스마트 팜(1) 내에서 농작물(51~54)이 위치한 영역으로 원수 및 양액을 효율적으로 공급할 수 있다.

구체적인 일 예로, 도 6을 참조하면, 관수장치(40)가 원수 및 양액의 공급 방향 및 공급량을 복수의 센서 노드들(11~15)에 기초하여 제어할 수 있다. 일 예로, 스마트 팜(1)에서 복수의 센서 노드들(11~15)은 무작위로 설치될 수 있으나, 복수의 센서 노드들(11~15) 각각의 위치 정보 및 센싱 값에 기초하여 농작물(51~54)의 위치가 추정될 수 있다. 또한, 일 예로, 복수의 센서 노드들(11~15)에 기초하여 농작물(51~54)의 위치뿐만 아니라 농작물(51~54)의 성장 정도나 상태 정보도 확인될 수 있다. 일 예로, 복수의 센서 노드들(11~15)을 통해 농작물(51~54)의 발육 정보나 병충해 정보도 확인될 수 있으며, 특정 형태의 정보로 한정되지 않는다. 여기서, 관수장치(40)는 복수의 센서 노드들(11~15)로부터 획득한 농작물(51~54) 관련 정보에 기초하여 원수 및 양액의 공급 방향, 공급 각도 및 공급량을 조절할 수 있다. 일 예로, 관수장치(40)는 360도 회전을 통해 원수 및 양액을 공급하는 장치일 수 있다. 여기서, 센서 노드가 일부 이동되더라도 센싱된 값에 기초하여 농작물(51~54)의 위치가 인지될 수 있으므로 관수장치(40)의 제어에 문제가 발생하지 않을 수 있으며, 상술한 실시예로 한정되지 않는다. 즉, 관수장치(40)는 복수의 센서 노드들(11~15)로부터 획득한 정보에 기초하여 원수 및 양액이 토출되는 방향 및 공급량을 조절할 수 있다.

이때, 도 7을 참조하면, 관수장치(40)는 탱크(71), 펌프(72), 관수 조절장치(73-1~73-5), 배관(74) 및 토출장치(75) 중 적어도 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 이때, 탱크(71)에서 제공된 원수 또는 양액은 실제 관수부에서 토출될 때까지 관을 이동하면서 딜레이가 발생할 수 있다. 상술한 점을 고려하여, 관수장치(40)는 딜레이를 보상할 수 있도록 최종 관수부의 토출장치(75)의 위치와 탱크(71)의 위치 및 그 사이에 존재하는 펌프(72), 관수 조절장치(73-1~73-5) 및 배관(74)을 조절하여 원수 및 양액의 공급량을 조절할 수 있다. 여기서, 일 예로, 관수장치(40)가 관수장치(40)로부터 먼 거리에 위치한 농작물로 원수 및 양액을 공급하는 경우, 펌프(72) 및 관수 조절장치(73-1~73-5)를 통해 원수 및 양액의 압력을 높여 공급이 원활하게 수행되도록 제어할 수 있다. 또한, 관수장치(40)가 원수 및 양액을 짧은 시간에 많은 양을 공급하기 위해 탱크(71)를 제어하여 공급량을 증가시킬 수 있다. 즉, 원수 및 양액은 탱크(71)에서 펌프(72), 관수 조절장치(73-1~73-5) 및 배관(74)을 거쳐 토출장치(75)로 전달될 수 있으며, 이에 대한 제어가 수행될 수 있다.

일 예로, 노지용 스마트 팜 제어 시스템(3)(또는 중앙서버)는 원수 및 양액 제공에 대한 공급량 및 면적을 제어할 수 있다. 또한, 노지용 스마트 팜 제어 시스템(3)은 해당 정보를 시각화하여 사용자 장치(4)로 제공할 수 있으며, 사용자 장치(4)는 관련 어플리케이션 또는 소프트웨어를 통해 해당 정보를 실시간으로 확인할 수 있다. 일 예로, 사용자 장치(4)의 사용자는 공급되는 원수 및 양액의 공급량, 면적 및 방향을 어플리케이션 또는 소프트웨어를 통해 제어할 수 있으며, 이에 대한 정보가 노지용 스마트 팜 제어 시스템(3)으로 전달되어 관수장치(40)가 제어될 수 있으며, 이를 통해 관수장치(40)를 효율적으로 관리할 수 있다.

구체적인 일 예로, 도 8a 내지 도 8c를 참조하면, 관수장치(40)는 노지용 스마트 팜 제어 시스템(3)에 기초하여 사용자 장치(4)와 연동될 수 있다. 여기서, 사용자 장치(4)는 어플리케이션 또는 소프트웨어에 기초하여 관수장치(40)와 연동될 수 있다. 일 예로, 사용자 장치(4)에는 스마트 팜(1)에 기초하여 어플리케이션이 설치될 수 있으며, 이는 상술한 노지용 스마트 팜 제어 시스템(3)과 연동될 수 있다. 또한, 노지용 스마트 팜 제어 시스템(3)은 스마트 팜(1) 내의 게이트웨이(10)를 통해 복수의 센서 노드들(11~15) 및 관수장치(40)와 연동될 수 있으며, 이를 통해 사용자 장치(4)는 관수장치(40) 및 스마트 팜(1)의 그 밖의 시설을 제어할 수 있다. 일 예로, 사용자 장치(4)는 스마트 팜(1) 내의 복수의 센서 노드들(11~15) 각각에 의해 센싱되는 센싱 값에 기초하여 농작물(51~54)의 위치 정보도 어플리케이션 또는 소프트웨어를 통해 확인할 수 있다. 또한, 사용자 장치(4)는 복수의 센서 노드들(11~15)로부터 획득한 농작물(51~54) 관련 정보로써 성장 정보 및 그 밖의 상태 정보(e.g. 발육 관련 정보, 병충해 관련 정보)를 획득할 수 있으며, 상술한 실시예로 한정되지 않는다. 즉, 사용자 장치(4)는 노지용 스마트 팜 제어 시스템(3)과 연동되어 스마트 팜(1) 관련 정보를 제공받을 수 있다. 이때, 도 8b를 참조하면, 사용자는 사용자 장치(4)를 통해 스마트 팜(1) 내의 농작물(51~54)로 공급되는 원수 및 양액의 각도/방향/공급량/강도 및 면적 중 적어도 어느 하나에 대한 정보를 시각화된 정보로 획득할 수 있으며, 이를 제어할 수 있다.

여기서, 도 8b는 하나의 일 예일 뿐, 관수장치(40) 관련 다른 정보들이 사용자 장치(4)로 더 제공될 수 있으며, 특정 형태의 정보로 한정되지 않는다. 또한, 일 예로, 사용자 장치(4) 내의 스마트 팜(1) 관련 어플리케이션 또는 소프트웨어는 상술한 정보를 디스플레이하기 위한 인터페이스를 구비할 수 있으며, 해당 인터페이스를 통해 사용자는 상술한 정보들을 제어할 수 있다.

보다 구체적인 일 예로, 사용자 장치(4)는 스마트 팜(1)의 영역 및 관련 정보를 디스플레이 할 수 있다. 그 후, 사용자 장치(4)는 사용자의 터치 입력을 디텍트할 수 있다. 이때, 터치 입력은 실시간 화면 영역에 원수 또는 양액을 공급하기 위한 입력일 수 있다. 일 예로, 사용자 장치(4)는 인터페이스에 기초하여 원수 및 양액 관련 아이콘을 디스플레이하고, 해당 아이콘을 터치 앤 드래그하는 사용자 입력을 디텍트할 수 있다. 사용자 장치(4)는 드래그된 아이콘 위치에 기초하여 스마트 팜(1) 내에서 원수 및 양액이 공급되는 영역을 확인하고, 원수 및 양액의 각도/방향을 조절할 수 있다. 또한, 사용자 장치(4)는 원수 및 양액의 공급량을 조절하는 사용자 입력을 디텍트할 수 있고, 이에 기초하여 원수 및 양액의 공급량을 조절할 수 있으며, 상술한 실시예로 한정되지 않는다.

또 다른 일 예로, 도 8c를 참조하면, 사용자 장치(4)는 농작물(51~54)의 위치에 대한 사용자 입력을 디텍트할 수 있다. 구체적인 일 예로, 사용자는 스마트 팜(1) 내에서 유관상으로 확인한 농작물 정보 및 그 밖의 정보에 기초하여 스마트 팜(1)내에서 농작물이 위치하는 특정 영역(82)을 선택하는 터치 입력(81)을 사용자 장치(4)에 제공할 수 있다. 이때, 사용자 장치(4)는 스마트 팜(1) 내에 설치된 복수 개의 센서 노드들(11~15)로부터 획득되는 상대적인 위치 및 절대적인 위치 정보에 기초하여 스마트 팜(1)의 맵 정보를 생성하고, 이를 디스플레이 할 수 있다. 여기서, 사용자 장치(4)는 맵에 표시된 센서 노드들(11~15)에 기초하여 주변 중 농작물이 분포된 영역(82)을 선택하는 사용자 입력(81)을 디텍트할 수 있다. 사용자 입력(81)은 인터페이스에 기초하여 다양한 형태일 수 있다. 일 예로, 사용자 입력(81)은 터치, 드래그 및 그 밖의 선택 방법일 수 있다.

또한, 일 예로, 스마트 팜(1)의 영역이 방대한 경우, 특정 영역 선택이 용이하지 않을 수 있다. 상술한 점을 고려하여 관수장치(40)의 주변 영역을 세분화하고, 해당 영역의 상태를 식별하도록 할 수 있다. 일 예로, 세분화는 각 사분면으로 분할하거나 스마트 팜(1)의 노지 내에서 지적도에 의해 구분되는 구분선 또는 그 밖의 방법으로 수행될 수 있다.

이때, 각 영역의 상태로써 농작물의 종류, 농작물의 양 및 농작물 존재 여부를 확인하고, 세분화된 영역에 대해서는 동일한 형태의 원수 및 양액 공급이 수행되도록 제어할 수 있다. 즉, 관수장치(40)에 대한 제어는 세분화된 영역별로 수행될 수 있다.

일 예로, 사용자 장치(1)는 스마트 팜(1)의 맵 정보에 기초하여 농작물이 다수 존재하는 영역에 대해서는 제 1 양액을 제공하고, 농작물이 소수만 존재하는 것으로 판단된 영역에 대헤서는 제 2 양액만 공급할 수 있으며, 상술한 실시예로 한정되지 않는다. 또한, 농작물이 없는 위치 또는 타겟 농작물이 아닌 작물(e.g. 잡초)들이 위치하는 영역에는 원수 및 양액 공급을 방지하여 원수를 절약하면서 다른 작물의 자라는 것을 방지할 수 있으며, 상술한 실시예로 한정되지 않는다.

이때, 일 예로, 도 9를 참조하면, 센서 노드들은 상술한 바와 같이 복수 개의 센서를 포함할 수 있으며, 각각의 센서들을 통해 센싱한 값들을 획득할 수 있다. 이때, 복수 개의 센서로부터 획득한 값들은 서로 상이할 수 있으며, 센서들의 위치도 상이할 수 있다.

상술한 점을 고려하여 각각의 센서 노드들은 농작물의 존재 여부 및 농작물의 위치 정보를 확인할 수 있다. 또한, 농작물의 종류, 발육 정도 및 그 밖의 정보도 복수 개의 센서를 통해 획득할 수 있으며, 이를 통해 농작물의 위치 정보와 관련 정보를 확인할 수 있다. 구체적인 일 예로, 도 9를 참조하면, 센서 노드(11)는 센서 1(91) 및 센서 2(92)를 포함할 수 있다. 이때, 센서 1(91) 및 센서 2(92)는 상이한 위치를 가질 수 있으며, 각각의 센싱 값을 가질 수 있다. 이때, 센서 1(91)로부터 센싱된 제 1 값 및 센서 2(92)로부터 센싱된 제 2 센싱 값에 기초하여 센서 노드(11)는 농작물의 존재 가능한 영역에 대한 정보를 도출하고, 이를 이용하여 농작물의 위치 정보 및 관련 정보를 획득할 수 있으며, 상술한 바와 같다.

도 10은 일 실시예에 따라, 노지 스마트 팜에서 사용자 장치와 연동되는 관수를 제어하는 방법을 나타낸 순서도이다. 일 예로, 상술한 도 1 내지 도 9에서 기초하여 노지 스마트 팜에서 사용자 장치와 연동되어 관수를 제어하는 제어 서버를 고려할 수 있다. 일 예로, 제어 서버는 노지용 스마트 팜 제어 시스템(3)일 수 있다. 또한, 일 예로, 제어 서버는 노지용 스마트 팜 제어 시스템(3) 및 노지 스마트 팜에서 메쉬 형태로 설치되고, 노지 스마트 팜 내의 농작물 관련 정보를 센싱하는 복수의 센서 노드, 복수의 센서 노드에서 획득되는 센싱 값 및 각 센서 노드의 위치 정보에 기초하여 농작물의 위치를 추정하여 관수장치를 제어하는 제어부 및 추정된 농작물의 위치에 기초하여 원수 및 양액을 공급하는 관수장치를 포함할 수 있다. 즉, 상술한 도 1 내지 도 9에 기초하여 스마트 팜을 제어하는 서버는 제어 서버일 수 있으며, 특정 형태로 한정되지 않는다. 일 예로, 제어서는 복수의 센서 노드로부터 센싱 값을 획득하고(S1010), 센싱 값 및 각 센서 노드의 위치에 기초하여 농작물의 위치를 추정할 수 있다.(S1020) 그 후, 제어서버는 관수장치를 통해 추정된 위치에서 원수 및 양액을 공급할 수 있으며(S1030), 이는 상술한 바와 같다. 이때, 관수장치는 360도 회전을 통해 노지 스마트 팜 내에서 원수 및 양액을 토출하는 장치이고, 제어서버의 제어부는 노지 스마트 팜 내에서 추정된 농작물의 위치에 기초하여 원수 및 양액이 공급되도록 토출 관련 정보를 제어할 수 있다. 이때, 일 예로, 관수장치는 탱크, 펌프, 관수 조절장치, 배관 및 토출장치 중 적어도 어느 하나 이상을 포함할 수 있으며, 이는 상술한 바와 같다. 또한, 제어서버는 추정된 농작물의 위치에 기초하여 원수 및 양액이 토출되는 방향, 토출되는 범위, 토출되는 각도 및 토출되는 공급량 중 적어도 어느 하나 이상을 제어할 수 있다.

또한, 일 예로, 제어서버의 제어부는 관수장치의 위치 정보, 농작물의 위치 정보, 토출되는 방향 정보, 토출되는 범위 정보, 토출되는 각도 정보 및 토출되는 공급량 정보에 기초하여 관수장치의 탱크에서 공급되는 원수 및 양액의 공급량을 결정할 수 있다. 또한, 제어서버의 제어부는 관수장치의 펌프, 관수 조절장치 및 배관을 통해 원수 및 양액의 토출 압력 및 토출 각도를 결정할 수 있으며, 이는 상술한 도 7과 같다.

또한, 일 예로, 각 센서 노드들은 복수 개의 센서를 포함하고, 각 센서들로부터 온도 정보, 습도 정보, 기압 정보 및 이미지 정보 중 적어도 어느 하나 이상을 획득할 수 있다. 이때, 제어서버는 각 센서 노드들의 복수 개의 센서에 기초하여 농작물의 위치를 추정하고, 추정된 위치의 농작물에 대한 농작물 관련 정보를 더 획득할 수 있다. 이때, 제어서버는 연동된 사용자 장치의 어플리케이션 또는 소프트웨어에 기초하여 노지 스마트 팜 관련 정보를 사용자에게 제공하고, 사용자 장치는 제공된 노지 스마트 팜 관련 정보에 기초하여 사용자로부터 수신되는 입력 정보를 통해 복수의 센서 노드 및 관수장치 제어 정보는 상기 제어서버로 전달할 수 있다.

이때, 일 예로, 사용자 장치는 관수장치의 위치 정보, 농작물의 위치 정보, 토출되는 방향 정보, 토출되는 범위 정보, 토출되는 각도 정보 및 토출되는 공급량 정보 중 적어도 어느 하나 이상을 제어하는 사용자로부터 입력 정보를 수신하여 제어서버로 전달할 수 있다. 그 후, 제어서버는 수신된 입력 정보에 기초하여 복수 개의 센서 노드 및 관수장치를 제어할 수 있으며, 이는 상술한 바와 같다.

또한, 일 예로, 사용자 장치는 복수 개의 센서 노드에 기초하여 노지 스마트 팜에 대한 맵 정보를 사용자에게 제공하고, 사용자 장치는 노지 스마트 팜에 대한 맵 정보에 기초하여 사용자로부터 농작물의 위치 정보에 대한 입력을 수신할 수 있으며, 이는 상술한 바와 같다.

이상에서 설명한 실시예들은 적어도 부분적으로 컴퓨터 프로그램으로 구현되고 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 기록될 수 있다. 실시예들을 구현하기 위한 프로그램이 기록되고 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터에 의하여 읽힐 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 광 데이터 저장장치 등이 있다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수도 있다. 또한, 본 실시예를 구현하기 위한 기능적인 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트(segment)들은 본 실시예가 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에 의해 용이하게 이해될 수 있을 것이다.

이상에서 살펴본 본 명세서는 도면에 도시된 실시예들을 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 그러나, 이와 같은 변형은 본 명세서의 기술적 보호범위 내에 있다고 보아야 한다. 따라서, 본 명세서의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해서 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 포함하도록 정해져야 할 것이다.

Claims (8)

1. 노지 스마트 팜에서 사용자 장치와 연동되어 관수를 제어하는 제어 서버에 있어서,
   상기 노지 스마트 팜에서 메쉬 형태로 설치되고, 상기 노지 스마트 팜 내의 농작물 관련 정보를 센싱하는 복수의 센서 노드;
   상기 복수의 센서 노드에서 획득되는 센싱 값 및 각 센서 노드의 위치 정보에 기초하여 농작물의 위치를 추정하여 관수장치를 제어하는 제어부; 및
   상기 추정된 농작물의 위치에 기초하여 원수 및 양액을 공급하는 관수장치;를 포함하는 상기 제어 서버로써,
   상기 관수장치는 360도 회전을 통해 상기 노지 스마트 팜 내에서 원수 및 양액을 토출하는 장치이고,
   상기 제어부는 상기 노지 스마트 팜 내에서 상기 추정된 농작물의 위치에 기초하여 상기 원수 및 상기 양액이 공급되도록 토출 관련 정보를 제어하는, 제어 서버.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 관수장치는 탱크, 펌프, 관수 조절장치, 배관 및 토출장치 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하고,
   상기 제어부는,
   상기 추정된 농작물의 위치에 기초하여 상기 원수 및 상기 양액이 토출되는 방향, 토출되는 범위, 토출되는 각도 및 토출되는 공급량 중 적어도 어느 하나 이상을 제어하는, 제어 서버.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 제어부는 관수장치의 위치 정보, 농작물의 위치 정보, 토출되는 방향 정보, 토출되는 범위 정보, 토출되는 각도 정보 및 토출되는 공급량 정보에 기초하여 상기 관수장치의 상기 탱크에서 공급되는 상기 원수 및 상기 양액의 공급량을 결정하고, 상기 관수장치의 상기 펌프, 상기 관수 조절장치 및 상기 배관을 통해 상기 원수 및 상기 양액의 토출 압력 및 토출 각도를 결정하는, 제어 서버.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 각 센서 노드들은 복수 개의 센서를 포함하고, 각 센서들로부터 온도 정보, 습도 정보, 기압 정보 및 이미지 정보 중 적어도 어느 하나 이상을 획득하고,
   상기 획득한 정보 및 상기 복수 개의 센서에 기초하여 상기 농작물의 위치를 추정하고,
   상기 추정된 위치의 농작물에 대한 농작물 관련 정보를 더 획득하는, 제어 서버.
   
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 제어서버는 연동된 상기 사용자 장치의 어플리케이션 또는 소프트웨어에 기초하여 상기 노지 스마트 팜 관련 정보를 사용자에게 제공하고,
   상기 사용자 장치는 제공된 상기 노지 스마트 팜 관련 정보에 기초하여 상기 사용자로부터 수신되는 입력 정보에 기초하여 상기 복수의 센서 노드 및 상기 관수장치 제어 정보는 상기 제어서버로 전달하는, 제어서버.
   
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 사용자 장치는 상기 관수장치의 위치 정보, 상기 농작물의 위치 정보, 상기 토출되는 방향 정보, 상기 토출되는 범위 정보, 상기 토출되는 각도 정보 및 상기 토출되는 공급량 정보 중 적어도 어느 하나 이상을 제어하는 상기 사용자로부터 상기 입력 정보를 수신하여 상기 제어서버로 전달하고,
   상기 제어서버는 상기 수신된 입력 정보에 기초하여 상기 복수 개의 센서 노드 및 상기 관수장치를 제어하는, 제어서버.
   
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 사용자 장치는 상기 복수 개의 센서 노드에 기초하여 상기 노지 스마트 팜에 대한 맵 정보를 상기 사용자에게 제공하고,
   상기 사용자 장치는 상기 노지 스마트 팜에 대한 맵 정보에 기초하여 상기 사용자로부터 상기 농작물의 위치 정보에 대한 입력을 수신하는, 제어서버.
   
8. 노지 스마트 팜에서 사용자 장치와 연동되어 관수를 제어하는 제어 서버의 동작 방법에 있어서,
   상기 노지 스마트 팜에서 메쉬 형태로 설치된 복수의 센서 노드로부터 센싱 값을 획득하는 단계;
   상기 복수의 센서 노드에서 획득되는 상기 센싱 값 및 각 센서 노드의 위치 정보에 기초하여 농작물의 위치를 추정하는 단계; 및
   상기 추정된 농작물의 위치에 기초하여 원수 및 양액을 공급하는 관수장치를 제어하는 단계;를 포함하되,
   상기 관수장치는 360도 회전을 통해 상기 노지 스마트 팜 내에서 원수 및 양액을 토출하는 장치이고,
   상기 제어부는 상기 노지 스마트 팜 내에서 상기 추정된 농작물의 위치에 기초하여 상기 원수 및 상기 양액이 공급되도록 토출 관련 정보를 제어하는, 제어 서버의 동작 방법.
   

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