KR20240077604A

KR20240077604A - 농업기반 교육을 위한 장치

Info

Publication number: KR20240077604A
Application number: KR1020220158955A
Authority: KR
Inventors: 노우석
Original assignee: 노우석
Priority date: 2022-11-24
Filing date: 2022-11-24
Publication date: 2024-06-03

Abstract

본 명세서는 개인화된 생활패턴을 벗어나 정서적으로 유용한 동식물을 생장시키는 참여형 농업교육을 위한 장치를 개시한다. 본 발명에 의하면 아쿠아포닉스에 다양한 데이터가 접목되어 최적의 생장환경변수를 제어할 수 있을 뿐 아니라, 사용자의 상태를 감안하여 정서적 안정감을 주는 효과음을 송출할 수 있는 효과가 있다.

Description

농업기반 교육을 위한 장치{AN APPARATUS FOR AGRICULTURE BASED EDUCATION}

본 명세서는 농업기반의 교육을 위한 장치, 더 특정하게는 인공지능이 접목된 아쿠아포닉스를 활용한 정서함양이 가능한 교육용 장치에 관한 것이다.

농수축산업은 인류 생존에 필수적인 산업으로서 수천년에 걸쳐 인류에 의해 꾸준한 기술발전이 이어져왔다. 나아가 근래에는 농수축산업 생산 인구의 감소와 고령화로 인해 기술 혁신에 대한 목소리가 커지고 있으며, 이에 부응하여 다양한 정보통신기술이 해당 분야에 도입된 바 있다.

정보통신기술이 도입된 대표적인 사례로는 스마트팜(smart farm)을 들 수 있다. 스마트팜은 IoT(Internet of Things) 기술을 기초로 작물의 생장 환경을 원격으로 관리함으로서 생산 효율성을 높이고 인력부족을 해소할 수 있어 많은 농업인들로부터 주목을 받고 있다.

또한 스마트팜과 더불어 미래의 친환경 농법으로서 물고기 양식과 수경재배가 결합된 아쿠아포닉스(Aquaponics)가 상용화되고 있다. 아쿠아포닉스는 물고기 양식(Aquaculture)과 수경재배(Hydroponics)의 합성어로서, 식물의 영양분을 물고기의 배설물로부터 공급받고, 식물이 정화시킨 깨끗한 물을 물고기에게 공급하는 대표적인 친환경 농법의 하나로 꼽힌다.

한편 근래에는 천편일률적인 주입식 교육, 또는 대면상담을 벗어나 정보통신기술을 활용한 다양한 교육활동 및 카운슬링이 시도되고 있다. 특히 동식물의 재배와 생육은 정서적으로 유용한 것으로 평가 받고 있다.

등록특허 제10-2439507호는 일체화 된 아쿠아포닉스 장치로서, 식물의 종류에 따른 최적의 수질환경을 조성하고 유지하기 위한 장치를 개시한다.

공개특허 제10-2021-0074552호는 실시간 모니터링을 지원하는 인터페이스, 어항 내 환경을 검출하는 센서 및 본체에 부착되는 스피커를 개시한다.

등록특허 제10-2330448호 아쿠아포닉스 스마트팜에서 조명, 물공급 및 온도를 조절하는 구성을 개시한다.

등록특허 제10-2439507호 공개특허 제10-2021-0074552호 등록특허 제10-2330448호

전술한 선행기술들은 기본적인 아쿠아포닉스 기술을 채택하였으나, 외부 데이터의 수신을 위한 통신 인터페이스가 구비되지 않은 한계가 존재한다.

또한 종래 기술들은 실시간으로 외부의 빅데이터 및 인공지능에 의한 최적 데이터를 반영하여 아쿠아포닉스 팜을 제어하지 못하는 한계가 존재한다.

또한 종래 기술들은 사용자의 행동패턴이나 표정에 기초하여 적절한 소리를 발생시킬 수 없는 한계가 존재한다.

본 명세서는 전술한 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 정서적으로 유용한 동식물을 생장시키는 참여형 농업교육을 위한 장치를 개시한다. 본 발명에 의하면 아쿠아포닉스에 다양한 데이터가 접목되어 최적의 생장환경변수를 제어할 수 있을 뿐 아니라, 사용자의 상태를 감안하여 정서적 안정감을 주는 효과음을 송출할 수 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 명세서는 개인화된 생활패턴을 벗어나 정서적으로 유용한 동식물을 생장시키는 참여형 농업교육을 위한 장치를 제공한다.

상기 장치 및 그 밖의 실시예는 다음과 같은 특징을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 양상으로 상기 농업 교육 장치는 수조부, 상기 수조부 상에 위치하며 식물이 식재되는 식물식재부 및 상기 수조부와 상기 식물식재부 사이에 위치하는 제어부를 포함할 수 있다.

상기 수조부는 수조 내외부의 소리를 획득하기 위한 마이크로폰과 수중 음파를 작동시키기 위한 스피커, 수조의 물고기에 양액 또는 영양제를 투입하기 위한 수중 모터 및 사료를 투입하기 위한 배급기, 수위센서, 수분측정센서(수질측정센서 및 수분상세성분 및 성질(pH, CO₂농도 등)측정 센서류를 이하 수질센서로 기재) 및 수조 내부를 촬영하기 위한 제1 카메라를 포함할 수 있다.

상기 식물식재부는 공기질 측정 센서, 토양센서(토양수분측정 및 토양성질측정 센서류를 이하 토양센서로 기재), 식재된 식물을 촬영하기 위한 제2 카메라, 조도센서, 식물식재부의 내외부의 소리를 획득하기 위한 마이크로폰과 소리를 작동시키기 위한 스피커, 영양제를 투입하기 위한 워터펌프 및 비료를 투입하기 위한 배급기, 상기 식물식재부 상단에 형성되며 식물식재부를 조명하는 광원패널과 상기 공기질 측정 센서를 통해 센싱된 데이터들에 의해 작동되어지는 냉/온풍이 조절되는 송환풍시스템 (이하 환기 시스템으로 정의), 상기 광원패널 상에 위치하며 상기 장치 외부를 촬영하기 위한 제3 카메라를 포함할 수 있다.

상기 제어부는 상기 수위센서, 상기 수중모터 및 워터펌프, 상기 공기질 측정 센서, 상기 조도센서, 상기 광원패널, 상기 카메라들, 상기 마이크로폰, 스피커의 동작을 제어하도록 동작하며 네트워크를 통해 외부와 통신가능하도록 구성되는 메인보드, 및 상기 메인보드 상에 장착되며 상기 수중모터와 전기적으로 접속되어 상기 수중모터를 구동하는 모터 구동기를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 양상으로 상기 장치는 상기 메인보드에 의해 제어되며 외부로 상기 수조부 또는 상기 식물 식재부의 소리를 전달하는 스피커를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 양상으로 상기 장치는 상기 메인보드에 접하여 위치하는 양액 또는 사료를 공급하기 위한 피더, 및 상기 피더에 접속되어 상기 수조부로 연결되는 호스를 더 포함할 수 있으며, 상기 피더는 상기 수중모터에 의해 공급동작이 제어될 수 있다.

본 발명의 다른 양상으로 상기 장치는 상기 식물식재부와 상기 수조부 사이에서 상기 메인보드에 접하여 위치하는 하우징을 더 포함할 수 있으며, 상기 하우징은 토양환경변수 및 수질환경변수를 측정하는 토양센서와 수질센서 및 디스플레이를 포함하고, 상기 토양센서와 상기 수질센서 및 상기 디스플레이는 상기 메인보드를 통해 제어될 수 있다.

본 발명의 다른 양상으로 상기 메인보드는 카메라들에 의해 수집되는 정지화상 또는 동화상 데이터, 상기 마이크로폰을 통해 수집되는 소리정보, 상기 공기질 측정 센서에 의해 센싱되는 데이터 및 상기 토양센서와 상기 수질센서에 의해 센싱되는 데이터 중 적어도 하나 이상을 네트워크를 통해 외부로 전송가능하도록 구성될 수 있다.

본 발명의 다른 양상으로 상기 메인보드는 네트워크를 통해 입력되는 데이터에 기초하여, 상기 수중모터 및 상기 광원패널과 상기 환기시스템의 동작을 제어하도록 구성될 수 있다.

본 발명의 다른 양상으로 상기 제3 카메라는 상기 장치 외부의 사용자의 움직임과 표정을 촬영하도록 동작할 수 있다.

본 명세서에 개시된 실시예들에 의하면, 개인화된 생활패턴을 벗어나 유용한 동식물을 생장시키는 참여형 농업교육을 통해 정서적 안정감을 주는 효과가 있다.

또한 본 명세서에 개시된 실시예들에 의하면, 외부에서 수신되는 최적의 식물재배 관련 생장 데이터를 반영하여 환경변수를 실시간으로 자동제어할 수 있는 효과가 있다.

또한 본 명세서에 개시된 실시예들에 의하면, 이용자의 동작에 의한 생활패턴과 표정을 분석하여 사용자의 멘탈케어에 도움이 되는 음성 콘텐츠를 제공할 수 있는 효과가 있다.

한편 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 시스템의 개요를 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 시스템의 참가자들 간의 데이터 흐름을 나타내는 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 농업 교육용 장치의 구조를 나타낸다.
도 4는 도 1에 도시된 외부 단말에서 접속하여 도 3의 교육용 장치 내에 재배되는 식물의 상태를 열람하는 예시적인 화면을 나타낸다.

본 명세서에 개시된 기술은 물고기 양식과 수경재배가 결합된 아쿠아포닉스(Aquaponics)와 더불어 정서치료 및 교육에 적용될 수 있다. 그러나 본 명세서에 개시된 기술은 이에 한정되지 않고, 상기 기술의 기술적 사상이 적용될 수 있는 모든 장치 및 방법에도 적용될 수 있다.

본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 명세서에 개시된 기술의 사상을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 본 명세서에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 명세서에 개시된 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적인 용어가 본 명세서에 개시된 기술의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 본 명세서에 개시된 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥 상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.

본 명세서에서 사용되는 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 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.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예들을 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

또한, 본 명세서에 개시된 기술을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 기술의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 기술의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 그 기술의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 시스템의 개략도이다. 상기 시스템은 실시간 생육환경을 미러링(mirroring)하여 디지털 트윈(digital twin)을 구현하기 위한 메타버스 구현 서버(10)를 포함할 수 있다. 상기 서버(10)는 다양한 종류의 데이터 소스들(20, 30)로부터 생물의 생장에 관련된 데이터를 수집하거나 교환할 수 있다. 예를 들면, 데이터 소스(20)는 동식물을 포함하는 생물의 생장에 관련하여 축적된 다양한 데이터를 저장하는 데이터베이스 또는 이를 구현하기 위한 서버일 수 있다. 데이터 소스(20)의 예로는 인공지능 허브(AI HUB)일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 생물의 생장에 관련된 데이터를 저장하는 것이라면 형태에 관련 없는 다양한 종류의 데이터 저장소일 수 있다. 이와 달리 데이터 소스(30)는 현실의 동식물 생육환경으로부터 실시간으로 센싱되어 수집 및 전송되는 데이터 사이트일 수 있다. 예를 들면 스마트팜, 또는 스마트팜 기술이 적용된 아쿠아포닉스팜, IoT기술이 적용된 수족관, 노지에 위치하는 농장일 수 있다. 또한 상기 사이트들에서 서버(10)로 데이터를 전송하기 위한 규격화 및 데이터 처리를 담당하는 장치 등이 개재될 수 있다.

서버(10)는 인터넷 등을 포함하는 다양한 형태의 네트워크를 통해 다수의 사용자들과 상호작용할 수 있다. 사용자들은 사용자 단말(400)을 이용하여 서버(10)로부터 메타버스 표현(representation), 가공된 생장 또는 재배 관련 데이터를 수신하거나, 다른 사용자들과 상호작용할 수 있다. 사용자 단말은 예를 들면 농수축산물의 생산자, 또는 그 소비자, 또는 농수축산업 교육에 적합하도록 제작된 교육용 키트(430), 혹은 교육용 키트(440)를 이용하는 서버(10)와 연결되어 소통하는 교육용 키트(430)를 사용하는 농수축산물의 생산자, 또는 그 소비자 혹은 서버(10)를 통해 산품의 생장활동에만 참여하는 생장 참여자 및 교육용 키트(440)를 사용하는 농수축산업과 관련된 커뮤니티 및 단체/기관의 참여자일 수 있다. 예를 들어 농작물을 재배하는 생산자가 사용자 단말(410)을 통해 자신이 보유한 생장 데이터를 서버(10)로 전송하면, 해당 작물을 재배하는 다른 생산자는 사용자 단말(420)을 통해 상기 데이터를 수신 및 열람하여 자신의 작물 재배에 활용하고 그 대가를 지불하는 것이 가능하다. 예시적으로 사용자 단말(410)의 사용자는 자신이 보유한 생육 사이트로부터 서버(10)로 생장 데이터를 전송하는 데이터 소스(300)를 보유한 생육자일 수 있다. 농수축산물의 소비자는 사용자 단말(420)을 통해 도 1의 플랫폼에 참가할 수 있다. 사용자 단말(420)은 데이터 소스(300)로부터의 데이터를 반영하여 메타버스 공간에 디지털 트윈으로 구현된 작물이나 다른 가축 또는 어류를 열람(view)할 수 있다. 또한 필요한 경우 생산자(410)는 메타버스 공간에 구현된 자신의 사이트의 작물들을 라이브 스트리밍(live streaming)을 통해 다수의 소비자들에게 방송(broadcast)하는 마케팅 활동을 수행할 수 있으며, 소비자가 사용자 단말(420)을 통해 구매시 대금지급 처리가 서버(10)를 통해 이루어질 수 있고, 생장 참여자가 자신이 도 1의 플랫폼을 통해 생장 활동에 참여한 산품에 대한 수익화가 이루어질 시 그 수익의 일부를 서버(10)의 알고리즘을 통해 배분받을 수 있다.

도 2는 서버(10)를 중심으로 하는 생장 사이트인 데이터 소스(30), 생산자가 이용하는 사용자 단말(410), 소비자가 활용하는 사용자 단말(420) 및 교육용 키트일 수 있는 장치(430) 혹은 생장 참여자가 이용하는 사용자 단말(440) 간의 데이터 흐름을 나타내는 개략도이다. 전술한 바와 같이 데이터 소스(30)는 임의의 생산자가 소유한 사이트 또는 스마트팜일 수 있다. 데이터 소스(30)는 직접 수집한 데이터를 서버(10)에 제공할 수 있으며, 역으로 서버(10)에 저장된 유용한 생장 관련 데이터를 수신하여 현장운용에 활용할 수 있다. 사용자 단말(410) 또는 교육용 키트인 장치(430)는 자신이 보유한 데이터를 서버(10)에 제공하거나, 또는 서버(10)에 저장된 데이터를 수신할 수 있다. 또한 사용자 단말(410) 또는 교육용 장치(430)는 생산자가 보유한 동물이나 식물을 메타버스에 구현함과 아울러 선택적으로 NFT로 해당 동식물을 민팅하는 것이 가능하다. 사용자 단말(420)은 생산자의 사용자 단말(410)이나 교육용 장치(430)가 메타버스에 제공한 농장이나 동식물을 열람하거나, 민팅된 NFT를 외부의 메인넷을 이용하여 확인할 수 있다. 또한 사용자 단말(410)이나 교육용 장치(430)를 통해 생산자가 서버(10)를 이용하여 메타버스에서 라이브 스트리밍을 이용한 판촉활동을 할 경우, 사용자 단말(420)을 통해 소비자는 라이브 스트리밍을 열람하고 산품을 구매하는 활동을 할 수 있고, 생장 참여자 단말(440)을 통해 산품의 생장 활동에 참여할 수 다.

도 3은 도 1 내지 도 2에 도시된 교육용 장치(430)를 상세하게 나타내는 구조도이다. 장치(430)는 수조부(100), 수조부 상에 위치하며 식물이 식재되는 식물식재부(200), 그리고 수조부(100)와 식물식재부(200) 사이에 위치하는 제어부(300)를 포함할 수 있다.

상기 수조부(100)는 수조 내부의 소리를 획득하기 위한 마이크로폰과 수조 내부의 환경을 임의적으로 컨트롤 할 수 있도록 하는 적정 음파를 발생시키는 스피커를 포함한다. 상기 스피커(110)는 수중음파와 수중음악에 대한 물고기 케어 및 수중농법에 대한 뿌리산물의 생장에 대한 변화와 더불어 생장에 도움을 주고, 상기 스피커를 통해 변화되는 환경들은 수조 내부의 제1 카메라(140)를 통해 관련 데이터가 수집된다. 수조의 물고기에게 양액이나 영양제 및 먹이를 투입하기 위한 수중모터(120), 수위센서와 수질센서(130) 및 수조 내부를 촬영하기 위한 제1 카메라(140)를 포함한다. 마이크로폰(110)에 의해 획득된 소리는 후술하는 메인보드(310)에서 처리되어 네트워크를 통해 서버(10)로 전달될 수 있다. 수위센서 및 수질센서(130)에서 획득되는 수조부(100)의 수위 측정치와 상세한 수질에 대한 상세성분 및 성질(pH, CO₂농도 등)측정치와 제1 카메라(140)에 의한 촬영 데이터도 마찬가지 방식으로 서버(10)로 전달될 수 있다. 수중모터(120)는 후술하는 모터 구동기(320)에 의해 구동되며, 구동기(320)는 메인보드(310)에 의해 제어된다. 이와 같이 수조부(100)에서 획득된 데이터들은 생장 환경변수를 설정하는데 서버(10)에 의해 이용될 수 있을 뿐 아니라, 서버(10)에 의해 장치(430)의 환경이 메타버스 상에서 구현되거나 수조부(100)에 대한 생장 참여자(440)의 참여 이력과 수조부(100)의 물고기가 개별적으로 NFT로 블록체인 상에서 민팅되는데 활용될 수 있다.

식물식재부(200)는 공기질 측정 센서 및 환기 시스템(210), 조도센서(220), 토양센서, 식물식재부 내부의 소리를 획득하기 위한 마이크로폰, 식물 식재부의 식물의 케어를 위한 소리를 출력하는 스피커, 식재된 식물을 촬영하기 위한 제2 카메라(240), 광원패널(230)을 포함한다. 광원패널(230)은 식물식재부(200)의 식물을 향하여 위에서 아래를 향해 빛을 조사하도록 구성된다. 바람직하게는 조도센서(220)는 광원패널(230) 상단과 하단에 부착될 수 있으며, 조도센서(220)에 의해 측정된 조도는 광원패널(230)의 산품의 생장에 적절한 밝기제어에 이용되거나, 메인보드(310)를 통해 서버(10)로 전송되어 데이터로서 활용될 수 있다. 제2 카메라(240)는 선택적으로 공기질 측정 센서 및 환기 시스템(210)에 부착될 수 있다. 제2 카메라(240)는 식재된 식물의 영상을 촬영하여 이를 메인보드(310)를 통해 서버(10)로 전송할 수 있다. 이와 같이 전송되는 영상은 메타버스에 표현되거나 개별 작물과 생장 참여자의 참여 이력이 NFT로 민팅되는데 활용될 수 있다. 광원패널(230)의 외측에는 장치(430) 외부를 촬영하기 위한 제3 카메라(250)가 구비될 수 있다. 제3 카메라(250)는 장치(430) 외부의 사용자의 움직임 또는 표정 및 장치(430) 외부의 상황을 촬영하는데 이용될 수 있다. 이와 같이 촬영된 영상은 서버(10)에 의해 행동패턴이나 사용자의 감정이나 정서상태와 장치(430)의 작동환경을 분석하는데 이용될 수 있다. 분석된 정서상태나 감정에 기초하여 장치(430)는 후술하는 스피커(350)를 통해 적절한 음악 등의 소리를 송출하도록 동작할 수 있으며, 추가적으로 장치(430)의 외부환경과 수조부(100)와 식물식재부(200)를 포함한 장치(430) 내부의 환경의 최적화를 위해 자동적으로 장치(430)의 환경제어가 가능하다.

제어부(300)는 외부와 통신가능하도록 구성되며 장치(430)의 센서, 카메라, 모터, 피더, 패널, 디스플레이, 마이크로폰 및 스피커, GPS 혹은 Wi-Fi 및 RTC를 포함한 (각종 통신모듈) 등을 전체적으로 제어하고 데이터를 송수신하는 메인보드(310), 상기 수중모터(120)를 구동하기 위한 모터 구동기(320), 하우징(360)을 포함할 수 있다.

메인보드(310)는 카메라들(140, 240, 250)에 의해 수집되는 정지화상이나 동화상 데이터, 마이크로폰(110)을 통해 수집되는 소리정보, 상기 공기질 측정 센서(210)에 의해 센싱되는 공기질 데이터 또는 후술할 토양센서(380)와 수질센서(130)에 의해 수집되는 데이터 중 적어도 하나 이상을 네트워크를 통해 외부로 전송할 수 있다. 또한 네트워크를 통해 외부, 예를 들어 서버(10)로부터 수신되는 데이터에 기초하여 장치(430)의 다양한 구성요소들을 제어하도록 동작할 수 있다. 예를 들어 메인보드(310)는 상기 외부 데이터에 기초하여 식물 재배 및 물고기 생육에 최적 수치로 수중모터(120)의 동작이나 광원패널(230) 및 환기 시스템(210) 등의 동작을 제어할 수 있다.

선택적으로 제어부(300) 계층에서 수조부(100)의 물고기에게 공급하기 위한 양액이나 영양제와 먹이를 보관 및 공급하고, 식물식재부(200)의 토양의 질을 유지하기 위한 비료 및 영양제를 보관 및 공급하는 피더(330)가 부착될 수 있다. 피더(330)는 수중 모터(120)의 회전에 따라 양액 및 식물식재부(200)의 비료나 영양제와 먹이를 호스(340)를 통해 수조부(100)로 투입하거나 식물식재부(200)에 투입한다. 한편 제어부(300) 계층의 하우징(360)은 토양환경, 예를 들어 토양수분함량을 측정하는 토양센서(380)와 토양의 질을 유지하기 위한 비료나 영양제 및 디스플레이(370)를 포함할 수 있다. 디스플레이(370)는 메인보드(310)에 의해 제어되며 독립적으로 또는 외부, 예컨대 서버(10)에 의해 수신되는 데이터에 기초하여 다양한 내용을 디스플레이할 수 있다. 토양센서(380)는 식물식재부(200)의 식물이 생육되는 토양의 수분이나 pH 등 다양한 토양환경 변수를 측정할 수 있다. 토양센서(380)는 메인보드(310)에 의해 제어되며, 센서(380)가 획득한 데이터는 메인보드(310)를 통해 서버(10)로 전송될 수 있고, 마찬가지로 수질센서 및 수위센서(130)는 수조부(100)의 어류 및 수초류가 생육되는 수질의 탁도나 pH 등 다양한 수질환경 변수를 측정할 수 있다. 제어부(300) 계층에 구비되는 스피커(350)는 메인보드(310)에 의해 제어될 수 있으며, 서버(10)의 제어에 따라 수조부(100)의 물고기나 식물식재부(200)의 작물과의 상호작용(interaction)에 활용될 수 있다. 또는 서버(10)에서 분석한 사용자의 감정이나 정서상태에 적합한 음악 등의 소리를 송출하도록 동작할 수 있다.

도 4는 도 1에 도시된 외부 단말에서 접속하여 도 3의 교육용 장치 내에 재배되는 식물의 상태를 열람하는 예시적인 화면을 나타낸다. 도 4의 식물은 식물식재부(200)에 식재된 식물이 제2 카메라(240)에 의해 촬영되어 메인보드(310) 및 서버(10) 측에 저장된 영상을 예컨대 도 2의 단말(420)을 통해 열람하는 화면이다. 도 4를 참조하면 장치(430)의 조도센서(220)에서 측정된 조도(10,000룩스), 토양센서(380)에 의해 측정된 습도(60%)와 같은 데이터가 작물화면에 오버레이되어 표현된 것을 나타낸다. 이와 같이 장치(430)는 도 1 내지 도 3에 도시된 기술구성을 이용하여 도 4에 도시된 사용자 인터페이스를 제공하는데 활용될 수 있다.

본 명세서에서 개시되는 네트워크는 예를 들어, 무선 네트워크, 유선 네트워크, 인터넷과 같은 공용 네트워크, 사설 네트워크, 모바일 통신 네트워크용 광역 시스템(Global System for Mobile communication network; GSM) 네트워크, 범용 패킷 무선 네트워크(General Packet Radio Network; GPRN), 근거리 네트워크(Local Area Network; LAN), 광역 네트워크(Wide Area Network; WAN), 거대도시 네트워크(Metropolitan Area Network; MAN), 셀룰러 네트워크, 공중 전화 교환 네트워크(Public Switched Telephone Network; PSTN), 개인 네트워크(Personal Area Network), 블루투스, Wi-Fi 다이렉트(Wi-Fi Direct), 근거리장 통신(Near Field communication), 초광대역(Ultra-Wide band), 이들의 조합, 또는 임의의 다른 네트워크일 수 있지만 이들로 한정되는 것은 아니다.

도시된 구성요소들은 필수적인 것은 아니어서, 그 보다 많은 구성요소들을 갖거나, 그보다 적은 구성요소들을 갖는 수학 학습 보조 장치 및 수학 학습 보조 장치에 의한 수학 평가 문제를 생성하는 방법이 구현될 수도 있다. 이러한 구성요소는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합을 통해서 구현될 수 있다.

상술한 설명에서, 단계들, 과정들 또는 동작들은 본 발명의 구현예에 따라서, 추가적인 단계, 과정 또는 동작으로 더 분할되거나, 더 적은 단계, 과정 또는 동작으로 조합될 수 있다. 또한, 일부 단계, 과정 또는 동작은 필요에 따라 생략될 수도 있고, 단계, 과정 또는 동작 간의 순서가 전환될 수도 있다.

본 명세서에서 사용된 용어 "부"는(예를 들면, 제어부 등), 예를 들어, 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어(firmware) 중 하나 또는 둘 이상의 조합을 포함하는 단위(unit)를 의미할 수 있다. "부"는, 예를 들어, 유닛(unit), 로직(logic), 논리블록(logical block), 부품(component), 또는 회로(circuit) 등의 용어와 바꾸어 사용(interchangeably use)될 수 있다. "부"는, 일체로 구성된 부품의 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. "부"는 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는 최소 단위 또는 그 일부가 될 수도 있다. "부"는 기계적으로 또는 전자적으로 구현될 수 있다. 예를 들어, "부"는, 알려졌거나 앞으로 개발될, 어떤 동작들을 수행하는 ASIC(Application-Specific Integrated Circuit) 칩, FPGAs(Field-Programmable Gate Arrays) 또는 프로그램 가능 논리 장치(programmable-logic device) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

다양한 실시예에 따른 장치(예: 모듈들 또는 그 기능들) 또는 방법(예: 동작들)의 적어도 일부는, 예컨대, 프로그램 모듈의 형태로 컴퓨터로 읽을 수 있는 저장매체(computer-readable storage media)에 저장된 명령어로 구현될 수 있다. 상기 명령어가 프로세서에 의해 실행될 경우, 상기 하나 이상의 프로세서가 상기 명령어에 해당하는 기능을 수행할 수 있다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터로 읽을 수 있는 저장매체/컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체는, 하드디스크, 플로피디스크, 마그네틱 매체(magnetic media)(예: 자기테이프), 광기록 매체(optical media)(예: CD-ROM(compact disc read only memory), DVD(digital versatile disc), 자기-광 매체(magneto-optical media)(예: 플롭티컬 디스크(floptical disk)), 하드웨어 장치(예: ROM(read only memory), RAM(random access memory), 또는 플래시 메모리 등) 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함할 수 있다. 또한, 프로그램 명령에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함할 수 있다. 상술한 하드웨어 장치는 다양한 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지다.

다양한 실시예에 따른 모듈 또는 프로그램 모듈은 전술된 구성요소들 중 적어도 하나 이상을 포함하거나, 일부가 생략되거나, 또는 추가적인 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따른 모듈, 프로그램 모듈 또는 다른 구성요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적, 병렬적, 반복적 또는 휴리스틱(heuristic)한 방법으로 실행될 수 있다. 또한, 일부 동작은 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 다른 동작이 추가될 수 있다.

본 명세서에 사용된 용어 "하나"는 하나 또는 하나 이상으로 정의된다. 또한, 청구 범위에서 "적어도 하나" 및 "하나 이상"과 같은 도입 문구를 사용하는 것은, 동일한 청구항에 "적어도 하나" 및 "하나 이상"과 같은 도입 문구 및 "하나" 같은 불명료한 문구가 포함되어 있는 경우라 할지라도, 불명료한 문구 "하나"에 의한 다른 청구항 요소의 도입이 그러한 요소를 하나만을 포함하는 발명에 대해 그렇게 도입된 청구항 요소를 포함하는 임의의 특정 청구항을 제한한다는 것을 의미하는 것으로 해석되어서는 안된다.

본 문서에서, "A 또는 B" 또는 "A 및/또는 B 중 적어도 하나" 등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다.

본 문서에서, 사용자는 농가에서 산품을 생산하는 생산자일 수도 있고, 산품 생장에 참여한 생장 참여자일 수도 있고, 산품을 구매하려는 구매자와 제 1농가의 데이터를 보고자하는 타 농가일 수도 있어 “생산자” 및 “생장 참여자” 및 “소비자”와 같은 용어는 그러한 용어가 설명하는 요소들을 임의로 구별하는 데 사용된다. 따라서, 이들 용어는 그러한 요소들의 역할적 또는 다른 우선 순위를 나타내도록 반드시 의도된 것은 아니며, 특정 수단이 서로 다른 청구항들에 열거되어 있다는 단순한 사실만으로 이러한 수단들의 조합이 유리하게 사용될 수 없다는 것을 나타내는 것은 아니다. 따라서, 이들 용어는 그러한 요소의 시간적 또는 다른 우선 순위를 나타내도록 반드시 의도되지는 않는다. 특정 조치가 서로 다른 주장에 인용되었다는 단순한 사실만으로 이러한 조치의 조합이 유용하게 사용될 수 없다는 것을 나타내지는 않는다. 또한, 사용자는 장치(430)을 사용할 수도 있고, 사용하지 않을 수도 있는 선택적인 사항이며, 장치(430) 사용유무로 인해 사용자를 단순 구별로 제한되어서는 아니된다.

달리 명시하지 않는 한, "제1" 및 "제2"와 같은 용어는 그러한 용어가 설명하는 요소들을 임의로 구별하는 데 사용된다. 따라서, 이들 용어는 그러한 요소들의 시간적 또는 다른 우선 순위를 나타내도록 반드시 의도된 것은 아니며, 특정 수단이 서로 다른 청구항들에 열거되어 있다는 단순한 사실만으로 이러한 수단들의 조합이 유리하게 사용될 수 없다는 것을 나타내는 것은 아니다. 따라서, 이들 용어는 그러한 요소의 시간적 또는 다른 우선 순위를 나타내도록 반드시 의도되지는 않는다. 특정 조치가 서로 다른 주장에 인용되었다는 단순한 사실만으로 이러한 조치의 조합이 유용하게 사용될 수 없다는 것을 나타내지는 않는다.

동일한 기능을 달성하기 위한 구성 요소의 배열은 효과적으로 "관련"되어 원하는 기능이 달성된다. 따라서, 특정 기능성을 달성하기 위해 결합된 임의의 2 개의 구성 요소는 구조 또는 중개하는 구성 요소와 관계없이 원하는 기능이 달성되도록 서로 "관련"되는 것으로 간주될 수 있다. 마찬가지로 이와 같이 연관된 두 개의 구성 요소는 원하는 기능을 달성하기 위해 서로 "작동 가능하게 연결"되거나 "작동 가능하게 결합된" 것으로 간주될 수 있다.

또한, 통상의 기술자는 전술한 동작들의 기능성 사이의 경계가 단지 예시적인 것임을 인식할 것이다. 복수의 동작들은 단일 동작으로 결합될 수 있고, 단일 동작은 추가 동작들로 분산될 수 있으며, 동작들은 시간적으로 적어도 부분적으로 겹쳐서 실행될 수 있다. 또한, 대안적인 실시예들은 특정 동작에 대한 복수의 인스턴스들을 포함할 수 있고, 동작들의 순서는 다양한 다른 실시예에서 변경될 수 있다. 그러나, 다른 수정, 변형 및 대안이 또한 가능하다. 따라서, 상세한 설명 및 도면은 제한적인 의미가 아니라 예시적인 것으로 간주되어야 한다.

"X일 수 있다"는 문구는 조건 X가 충족될 수 있음을 나타낸다. 이 문구는 또한 조건 X가 충족되지 않을 수도 있음을 나타낸다. 예를 들어, 특정 구성 요소를 포함하는 시스템에 대한 참조는 시스템이 특정 구성 요소를 포함하지 않는 시나리오도 포함해야 한다. 예를 들어, 특정 동작을 포함하는 방법에 대한 참조는 해당 방법이 특정 구성 요소를 포함하지 않는 시나리오도 포함해야 한다. 그러나 또 다른 예를 들면, 특정 동작을 수행하도록 구성된 시스템에 대한 참조는 시스템이 특정 작업을 수행하도록 구성되지 않은 시나리오도 포함해야 한다.

용어 "포함하는", "갖는", "구성된", "이루어진" 및 "본질적으로 이루어진"은 상호 교환적으로 사용된다. 예를 들어, 임의의 방법은 적어도 도면 및/또는 명세서에 포함된 동작을 포함할 수 있으며, 도면 및/또는 명세서에 포함된 동작만을 포함할 수 있다. 또는, "포함하는"이라는 단어는 청구항에 나열된 요소들 또는 동작들의 존재를 배제하지 않는다.

통상의 기술자는 논리 블록들 사이의 경계가 단지 예시적인 것이며, 대안적인 실시 예들이 논리 블록들 또는 회로 소자들을 병합하거나 또는 다양한 논리 블록들 또는 회로 소자들 상에 기능의 대체적인 분해를 부과할 수 있음을 인식할 것이다. 따라서, 여기에 도시된 아키텍처는 단지 예시적인 것이며, 사실 동일한 기능을 달성하는 많은 다른 아키텍처가 구현될 수 있다는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 예를 들어, 일 실시예에서, 도시된 예들은 단일 집적 회로 상에 또는 동일한 장치 내에 위치된 회로로서 구현될 수 있다. 대안적으로, 상기 예들은 임의의 수의 개별적인 집적 회로들 또는 적합한 방식으로 서로 상호 접속된 개별 장치들로서 구현될 수 있으며, 다른 변경, 수정, 변형 및 대안들이 또한 가능하다. 따라서, 명세서 및 도면은 제한적인 의미가 아니라 예시적인 것으로 간주되어야 한다.

또한, 예를 들어, 전술한 예들 또는 그 일부는, 임의의 적절한 유형의 하드웨어 기술 언어와 같은, 물리적 회로 또는 물리적 회로로 변환 가능한 논리적 표현의 소프트웨어 또는 코드 표현으로서 구현될 수 있다.

또한, 본 발명은 비 프로그래머블 하드웨어로 구현된 물리적 장치 또는 유닛으로 제한되지 않지만, 일반적으로 본원에서는 '컴퓨터 시스템'으로 표시되는 메인 프레임, 미니 컴퓨터, 서버, 워크스테이션, 개인용 컴퓨터, 노트패드(notepad), 개인용 디지털 정보 단말기(PDA), 전자 게임(electronic games), 자동차 및 기타 임베디드 시스템, 휴대전화 및 다양한 다른 무선 장치 등과 같은, 적절한 프로그램 코드에 따라 동작함으로써 원하는 장치 기능을 수행할 수 있는 프로그램 가능한 장치 또는 유닛에도 적용될 수 있다.

이 명세서에 언급된 시스템, 장치 또는 디바이스는 적어도 하나의 하드웨어 구성 요소를 포함한다.

본 명세서에 설명된 바와 같은 연결들은 예를 들어 중간 장치를 통해 각각의 노드, 유닛 또는 장치로부터 또는 각각의 노드, 유닛 또는 장치로 신호를 전송하기에 적합한 임의의 유형의 연결일 수 있다. 따라서, 묵시적으로 또는 달리 언급되지 않는 한, 연결은 예를 들어 직접 연결 또는 간접 연결일 수 있다. 연결은 단일 연결, 다수의 연결, 단방향 연결 또는 양방향 연결이라는 것을 참조하여 설명되거나 묘사될 수 있다. 그러나, 서로 다른 실시 예들은 연결의 구현을 변화시킬 수 있다. 예를 들어 양방향 연결이 아닌 별도의 단방향 연결을 사용할 수 있으며 그 반대의 경우도 가능할 수 있다. 또한, 다수의 연결은 복수의 신호를 순차적으로 또는 시간 다중화 방식으로 전송하는 단일 연결로 대체될 수 있다. 마찬가지로, 복수의 신호를 전송하는 단일 연결은 이러한 신호의 서브 세트를 전송하는 다양한 연결로 분리될 수 있다. 따라서 신호를 전송하기 위한 많은 옵션들이 존재한다.

이상에서 본 명세서의 기술에 대한 바람직한 실시 예가 첨부된 도면들을 참조하여 설명되었다. 여기서, 본 명세서 및 청구 범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다. 본 발명의 범위는 본 명세서에 개시된 실시 예들로 한정되지 아니하고, 본 발명은 본 발명의 사상 및 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 다양한 형태로 수정, 변경, 또는 개선될 수 있다.

10: 서버 20: 데이터베이스
30: 데이터 소스
100: 수조부
110: 마이크로폰 및 스피커 120: 수중모터
130: 수위센서 및 수질센서 140: 제1 카메라
200: 식물식재부
210: 공기질 측정 센서 및 환기 시스템 220: 조도센서
230: 광원패널 240: 제2 카메라
250: 제3 카메라
300: 제어부
310: 메인보드 320: 모터 구동기
330: 피더 340: 호스
350: 스피커 360: 하우징
370: 디스플레이 380: 토양센서
400, 410, 420: 사용자 단말 430: 사용자 단말(교육용 키트)
440: 산품 생장 참여자 사용자 단말 (교육용 키트를 이용하는 사용자도 포함하나 도 1의 플랫폼에서 생장활동에만 참여하는 참여자 단말)

Claims

수조부, 상기 수조부 상에 위치하며 식물이 식재되는 식물식재부 및 상기 수조부와 상기 식물식재부 사이에 위치하는 제어부를 포함하는 농업 교육을 위한 장치로서:
상기 수조부는:
수조 내부의 소리를 획득하기 위한 마이크로폰;
수조의 관리를 위한 음파발생기;
수조의 물고기에 양액 또는 영양제를 투입하기 위한 수중 모터;
수위센서;
수질센서; 및
수조 내부를 촬영하기 위한 제1 카메라를 포함하고,
상기 식물식재부는:
공기질 측정 센서;
환기 시스템;
식물식재부 내부의 소리를 획득하기 위한 마이크로폰;
식물식재부의 식물의 케어를 위한 소리를 출력하는 스피커;
식재된 식물을 촬영하기 위한 제2 카메라;
조도센서;
토양센서;
상기 식물식재부 상단에 형성되며 식물식재부를 조명하는 광원패널; 및
상기 광원패널 상에 위치하며 상기 장치 외부를 촬영하기 위한 제3 카메라를 포함하며,
상기 제어부는:
상기 수위센서, 상기 수중모터, 상기 공기질 측정 센서, 상기 조도센서, 상기 광원패널, 상기 카메라들, 상기 마이크로폰과 상기 스피커, , 상기 수질센서의 동작을 제어하도록 동작하며 네트워크를 통해 외부와 통신가능하도록 구성되는 메인보드; 및
상기 메인보드 상에 장착되며 상기 수중모터와 전기적으로 접속되어 상기 수중모터를 구동하는 모터 구동기를 포함하는, 농업 교육용 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 메인보드에 의해 제어되며 외부로 상기 수조부 또는 상기 식물 식재부의 소리를 전달하는 스피커를 더 포함하는 농업 교육용 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 메인보드에 접하여 위치하는 양액, 사료 영양제를 포함하는 양분을 공급하기 위한 피더; 및
상기 피더에 접속되어 상기 수조부와 상기 식물식재부로 연결되는 호스를 더 포함하며,
상기 피더는 상기 수중모터에 의해 공급동작이 제어되는, 농업 교육용 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 식물식재부와 상기 수조부 사이에서 상기 메인보드에 접하여 위치하는 하우징을 더 포함하며,
상기 하우징은 토양환경 변수를 측정하는 토양센서, 수질환경 변수를 측정하는 수질센서 및 디스플레이를 포함하고, 상기 토양센서, 수질센서 및 상기 디스플레이는 상기 메인보드를 통해 제어되는, 농업 교육용 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 메인보드는 카메라들에 의해 수집되는 정지화상 또는 동화상 데이터, 상기 마이크로폰을 통해 수집되는 소리정보, 상기 공기질 측정 센서에 의해 센싱되는 데이터 및 상기 토양센서와 수질센서에 의해 센싱되는 데이터 중 적어도 하나 이상을 네트워크를 통해 외부로 전송가능하도록 구성되는, 농업 교육용 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 메인보드는 네트워크를 통해 입력되는 데이터에 기초하여, 상기 수중모터, 상기 광원패널(230) 및 환기 시스템(210)의 동작을 제어하도록 구성되는, 농업 교육용 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제3 카메라는 상기 장치 외부의 사용자의 움직임과 표정을 촬영하도록 동작하는, 농업 교육용 장치.