WO2016024654A1 - 비닐하우스의 폭설피해 방지 시스템 - Google Patents

비닐하우스의 폭설피해 방지 시스템 Download PDF

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WO2016024654A1
WO2016024654A1 PCT/KR2014/007561 KR2014007561W WO2016024654A1 WO 2016024654 A1 WO2016024654 A1 WO 2016024654A1 KR 2014007561 W KR2014007561 W KR 2014007561W WO 2016024654 A1 WO2016024654 A1 WO 2016024654A1
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WO
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house
information
vinyl house
snow
management server
Prior art date
Application number
PCT/KR2014/007561
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English (en)
French (fr)
Inventor
강민수
전진현
Original Assignee
을지대학교 산학협력단
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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
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    • G06Q50/00—Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
    • G06Q50/02—Agriculture; Fishing; Forestry; Mining
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q50/00—Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
    • G06Q50/10—Services
    • G06Q50/26—Government or public services

Definitions

  • the present invention relates to an equipment and a system for protecting a vinyl house, and more particularly, to a snow damage prevention system of a vinyl house in preparation for winter snowfall.
  • Green house (greenhouse) is to play a role to create a suitable environment for the growth of crops through the internal insulation, it is widely used in winter as well as summer.
  • the vinyl refers to vinylon, which is a general term for polyvinyl alcohol-based synthetic fibers, and is a term used as a generic name in the United States.
  • Greenhouses generally comprise arched frameworks which are erected in multiple rows at longitudinal intervals on the ground, at least one longitudinal straight framework which longitudinally interconnects the top or top and sides of the arched frames, and Covering the bow and vertical straight frame is composed of a vinyl cover to keep warm inside the house.
  • the vinyl house can be easily installed at low cost, and the thermal insulation effect can be sufficiently obtained by using a vinyl cover having excellent cold blocking ability.
  • Greenhouses are used in most farms to cultivate crops because of their simple construction and sufficient thermal insulation.
  • 1 is an exemplary view showing the damage of the plastic house in winter due to heavy snow.
  • An object of the present invention by preventing the accumulation of snow on the surface of the plastic house from the beginning of the snow using the Internet of Thing technology, to prevent the collapse of the plastic house snowfall in advance To provide a system.
  • the present invention implements the snow damage prevention system of the plastic house based on the Internet of Thing (IoT) that can be applied without modification of existing equipment. .
  • IoT Internet of Thing
  • the present invention is a predictive snowfall prevention system that can prevent snowfall by predicting snowfall because it shares information by accessing a meteorological agency (eg, meteorological office) server based on the Internet of Things (IoT).
  • a meteorological agency eg, meteorological office
  • IoT Internet of Things
  • the present invention starts the greenhouse heating according to when the snowfall forecast is issued or when the snowfall is detected, and by adjusting the heating temperature according to the outside temperature, it is possible to operate the system with low power consumption and efficient.
  • the present invention is a one-touch operation of the user terminal, it is possible to effectively manage a plurality of vinyl houses, it is possible to easily grasp the current state of snow in the plastic house or its surroundings through the sensor node. In addition to the purpose of preventing heavy snow damage, it can also be operated for the purpose of protecting the greenhouse and cultivated crops from outside intrusion.
  • the present invention can be remotely managed through a user terminal or a management server, there is no cost required for manpower input and the construction is simple, and high economic effects can be expected in the construction and maintenance of the system.
  • Figure 1 is an illustration showing the damage of the plastic house in winter due to heavy snow.
  • FIG. 2 is a block diagram of a vinyl house heavy snow damage prevention system according to the present invention.
  • Figure 3 is an illustration of a vinyl house management apparatus according to the present invention.
  • FIG. 4 is a block diagram of a control module according to the present invention.
  • Figure 5 is a flow chart related to the operation of the plastic house heavy snow damage prevention system according to the invention.
  • sensor unit 133 input unit
  • control unit 135 communication unit
  • management server 400 weather server
  • a weather server that provides weather forecasts and real-time weather observation information, a wireless access point that relays signal transmissions between multiple vinyl house management devices and telecommunication networks, and a weather forecast for snowfall.
  • a vinyl house management device which collects the situation information around the vinyl house and transmits it to the management server through the wireless access point, and monitors the weather information by periodically connecting to the weather server, and the vinyl house transmitted from each management device. It includes a management server for storing and managing the situation information of the user, and a user terminal connected to the management server to monitor the situation information of each vinyl house in real time.
  • the vinyl house management device the sensor node for measuring the temperature, humidity, illuminance around the vinyl house and detects movements occurring around the vinyl house, and the detection information of the sensor node through a wireless access point management server Control module for controlling each component of the management device according to the instructions of the management server side, or on the upper side of the vinyl house, the snow-proof heating wire to perform the plastic house heating to prevent snow, and turn on the light emitting device On / off, characterized in that it comprises an operation display indicating whether or not the snow-preventing heating wire is in operation.
  • the vinyl house management device the camera module for photographing the image or video around the vinyl house, the lighting unit for illuminating the surroundings of the vinyl house under the control of the control module, and various sounds or sounds under the control of the control module And a sound output unit for outputting a signal, wherein the control module transmits the photographing information of the camera module to the management server through a wireless access point.
  • control module the sensor unit for detecting snowfall around the plastic house, the power supply unit for supplying the battery or power applied from the outside to each component of the management device, and controls the overall operation of the management device and And a control unit for transmitting the sensor node, the detection information of the sensor unit, and the photographing information of the camera module to a communication unit, and a communication unit for wirelessly transmitting information transmitted from the control unit by performing a predetermined wireless communication.
  • Periodically receiving weather information from a meteorological server periodically detecting whether there is snow around the plastic house through a sensor unit, and when the received weather information observes snowfall and the sensor unit detects snowfall
  • the process of operating the vinyl house heating to prevent snowfall collecting the situation information around the vinyl house and transmitting it to the management server through a wireless access point, and the management server stores the situation information of each collected vinyl house And a process of outputting the situation information and a video image of each vinyl house to the terminal screen so that the user can monitor in real time when the user terminal accesses the management server.
  • the present invention is based on the Internet of Thing (IoT) technology to prevent the collapse of plastic houses and buildings due to winter snowfall, snowfall is observed or detected before the amount of snowfall in the plastic house due to heavy snowfall.
  • IoT Internet of Thing
  • FIG. 2 is a block diagram of a vinyl house snow damage prevention system according to the present invention.
  • heavy snow damage prevention system of a vinyl house is largely, a vinyl house management apparatus 100, wireless access point 200, AP (200), management server 300, weather server 400, and the user terminal 500 is configured.
  • the meteorological server 400 is a server operated by a meteorological office or a meteorological control center, or a server that can be connected thereto, and provides a weather forecast or real-time meteorological observation information.
  • the wireless access point 200 performs wireless communication with the vinyl house management apparatus 100, so that each vinyl house management apparatus 100 is managed through a communication network (for example, a wireless data network, an internet network, a mobile communication network, etc.). To be connected to the server 300.
  • a communication network for example, a wireless data network, an internet network, a mobile communication network, etc.
  • Wireless access point 200 and the vinyl house management apparatus 100 is a wireless LAN (WLAN) (Wi-Fi), Wibro (Wireless broadband), Wimax (World Interoperability for Microwave Access), HSDPA (High Speed) And a wireless communication device capable of performing at least one of communication protocols such as Downlink Packet Access.
  • WLAN wireless LAN
  • Wibro Wireless broadband
  • Wimax Worldwide Interoperability for Microwave Access
  • HSDPA High Speed
  • a wireless communication device capable of performing at least one of communication protocols such as Downlink Packet Access.
  • the vinylhouse management apparatus 100 starts vinylhouse heating to prevent snowfall, collects situation information around the vinylhouse, and manages the server through the AP 200. Send to 300.
  • the management server 300 also periodically connects to the weather server 400 to monitor the weather information in real time. If, in the area in charge of management, the weather forecast or weather observation information on snowfall is issued, the control command for instructing the vinyl house heating is transmitted to the corresponding vinyl house management device (100).
  • the management server 300 stores and manages various situation information of the vinyl house transmitted from each management device 100. For example, the management server 300 measures the temperature and humidity around the vinyl house, and grasps the amount of snow or snow around the corresponding vinyl house through the photographed images or videos received from each of the vinyl house management devices 100. Can be. The management server 300 is to identify the problems (eg, damage due to snowfall or strong wind) of the plastic house appearing through the photographed information.
  • problems eg, damage due to snowfall or strong wind
  • the management server 300 in addition to the purpose of preventing heavy snow damage, may perform a function of crime prevention to protect the plastic house and cultivated crops from outside intrusion.
  • the management server 300 may monitor suspicious movement occurring around each plastic house. If a suspicious movement is detected through the sensor node, the vinyl house management apparatus 100 transmits it to the management server 300, and the management server 300 sends an alarm signal (alarm sound, etc.) to the user terminal 100. By sending it so that the user (or administrator) can immediately recognize the fact.
  • an alarm signal alarm sound, etc.
  • the management server 300 may also remotely control (eg, turn on / off) the lighting unit installed around the plastic house.
  • the management server 300 turns on the lighting unit at night or in cloudy weather or in rainy weather to provide a user with a brighter and clearer image or video.
  • the management server 300 may also output a user's voice signal or various sound signals (eg warning sound, alarm sound, etc.) through an audio output device (eg, a speaker) installed around the plastic house.
  • a user's voice signal or various sound signals eg warning sound, alarm sound, etc.
  • an audio output device eg, a speaker
  • the user terminal 500 is connected to the management server 300, so that the user can monitor the situation information of each vinyl house in real time.
  • the user can access the management server 300, check the temperature and humidity, and illuminance measured in the vicinity of the plastic house, and can view the image taken around the vinyl house, monitor the real-time video taken around the vinyl house Can be.
  • the user terminal 500 is a mobile communication terminal (eg, a mobile phone, a PDA, a smart phone, a tablet PC, etc.) or a portable device such as a notebook computer.
  • a mobile communication terminal eg, a mobile phone, a PDA, a smart phone, a tablet PC, etc.
  • a portable device such as a notebook computer.
  • the user terminal 500 may be provided with a device or an application (for example, a service app) that can manage and monitor a remote plastic house or store in a memory.
  • a service app a user may download and install it from a corresponding server, an Android market, or an application store (hereinafter, referred to as an “app store”).
  • the service app according to the present invention may be mounted on a controller (not shown, CPU) during terminal manufacturing, in which case the service app is referred to as a controller.
  • Figure 3 is an illustration of a vinyl house management apparatus according to the present invention.
  • the vinyl house management apparatus 100 includes a sensor node 110, a snow prevention heating wire 120, a control module 130, an acoustic output unit 140, and an illumination unit 152. And a camera module 156 and an operation display unit 160.
  • the sensor node 110 measures the temperature and humidity around the vinyl house and detects movement occurring around the vinyl house.
  • the sensor node 110 is a temperature sensor for measuring the temperature around the vinyl house, a humidity sensor for measuring the humidity around the vinyl house, an illumination sensor for detecting the ambient light around the vinyl house, and occurs around the vinyl house It is configured to include a motion detection sensor for detecting the movement of an external intruder or wildlife.
  • the control module 130 controls on / off of the camera module 156, the sound output unit 140, or the lighting unit 152 according to the detection value of the motion detection sensor. Then, the on / off of the lighting unit 152 is controlled according to the illuminance sensed by the illuminance sensor.
  • control module 130 When the control module 130 also detects snowfall around the plastic house through the sensor unit, the snow prevention heating wire 120 is operated, and the camera module 156 is driven to remotely manage the server 300 or the user. Make sure you know the amount of snow and snow on the house.
  • the control module 130 also turns on the LED element of the operation display unit 160 when the snow prevention heating wire 120 starts to operate so that the snow prevention heating wire 120 is in operation. do.
  • the snow-preventing hot wire 120 is mounted on one side of the vinyl house to perform the plastic house heating for snow-prevention under the control of the control module 130.
  • the present invention focuses on low-power-based system design and low-cost efficient system operation, and it is not desirable to design a phase change system, and implemented to allow heat transfer using a battery (DC-> AC).
  • DC-> AC a battery
  • temperature control is made according to the control of the control module 130 without changing the design.
  • the snow-preventing hot wire 120 has a heat dissipation function by applying a joule heat generation principle by applying a Teflon coil or conductive paint.
  • the control module 130 prevents overheating of the heating wire 120 by measuring the amount of current and the temperature of the snow-preventing heating wire 120 in duplicate, and performs a power control and a current control control function.
  • the camera module 156 captures an image or a video around the vinyl house according to the instruction of the control module 130.
  • the lighting unit 152 illuminates the vicinity of the vinyl house according to the instructions of the control module 130.
  • the control module 130 turns on / off the lighting unit 152 according to the illuminance detected by the sensor node 110.
  • the sound output unit 140 outputs various sounds or voice signals according to the instructions of the control module 130.
  • the remote management server 300 detects the movement of an external invader or wild animal in the vicinity of the plastic house, and outputs a predetermined sound signal (for example, warning sound, siren, etc.) through the sound output unit 140, An alarm signal is sent to the user terminal 100 so that the user (or administrator) can immediately recognize the fact.
  • a predetermined sound signal for example, warning sound, siren, etc.
  • the operation display unit 160 turns on / off the light emitting device to indicate whether the snow-preventing heating wire is activated.
  • the light emitting device preferably employs a device having a low power consumption such as an LED (light Emitting Diode).
  • FIG. 4 is a block diagram of a control module according to the present invention.
  • the control module 130 includes a sensor unit 131, an input unit 133, a control unit 134, a communication unit 135, a memory 136, and a power supply unit 137. It is configured to include.
  • the input unit 133 is composed of a plurality of input buttons and terminals, the user manipulates the buttons (or terminals) of the input unit 133, each component of the vinyl house management apparatus 100 (eg The sensor node 110, the snow prevention hot wire 120, the control module 130, the sound output unit 140, the lighting unit 152, the camera module 156, and the operation display unit 160 may be controlled.
  • each component of the vinyl house management apparatus 100 eg The sensor node 110, the snow prevention hot wire 120, the control module 130, the sound output unit 140, the lighting unit 152, the camera module 156, and the operation display unit 160 may be controlled.
  • the sensor unit 131 is provided with a snow detection sensor for detecting snow around the plastic house, and transmits a sensing signal generated by the sensor to the control unit 134.
  • the power supply unit 137 supplies power applied from a battery or an external device to each component of the vinyl house management apparatus 100 (eg, the sensor unit 131, the input unit 133, the control unit 134, and the communication unit 135). ), The memory 136 and the like.
  • the power supply unit 137 may be provided with at least one spare battery in order to supply power for at least one week or more in preparation for natural disasters such as heavy snow.
  • the controller 134 controls the overall operation of the vinyl house management apparatus 100 and transmits detection information of the sensor node 110 and the sensor unit 131 and photographing information of the camera module 156 to the communication unit 135. do.
  • the control unit 250 controls the overall operation of the vinyl house management apparatus 100. That is, the operation of the elements constituting the vinyl house management apparatus 100 and the signal transmission is controlled.
  • the control unit 134 drives the camera module 156 when the camera module 156 is driven or when the movement of an external invader or wild animal is detected around the vinyl house according to the instruction of the management server 300. Shoot around the house.
  • the control unit 134 also controls the lighting unit 152 according to the instruction of the management server 300 or turns on / off the lighting unit 152 according to the illuminance detected by the sensor node 110.
  • the control unit 134 also controls the sound output unit 140 according to the instruction of the management server 300, or when the movement of the external invader or wildlife around the vinyl house, the sound output unit 140 Outputs a predetermined sound signal (e.g. warning sound, siren, etc.).
  • a predetermined sound signal e.g. warning sound, siren, etc.
  • the control unit 134 also starts the vinyl house heating by operating the snow prevention heating wire 120 according to the instruction of the management server 300.
  • the controller 134 adjusts the power supply applied to the snow prevention hot wire 120 with reference to the external temperature detected by the sensor node 110. The lower the external temperature, the higher the temperature of the heating wire 120 is adjusted.
  • the operation display unit 160 When the heating of the greenhouse is started, the operation display unit 160 is turned on so that a user who is working in the vicinity recognizes this.
  • the present invention starts the vinyl house heating according to when the snowfall forecast is issued or when the snowfall is detected, and by setting the heating temperature to be adjusted according to the outside temperature, the system designed a low power consumption and efficient operation.
  • control unit 134 may be implemented in a computer-readable recording medium using software, hardware or a combination thereof.
  • the controller 250 described herein may include Application Specific Integrated Circuits (ASICs), Digital Signal Processors (DSPs), Digital Signal Processing Devices (DSPDs), Programmable Logic Devices (PLDs), and Field Programmable Gates (FPGAs).
  • ASICs Application Specific Integrated Circuits
  • DSPs Digital Signal Processors
  • DSPDs Digital Signal Processing Devices
  • PLDs Programmable Logic Devices
  • FPGAs Field Programmable Gates
  • Arrays, processors, controllers, micro-controllers, microprocessors, and electrical units for performing functions may be implemented.
  • the embodiments described herein may be implemented by the controller 134 itself.
  • the communication unit 135 performs a predetermined wireless communication, and wirelessly transmits information transmitted from the control unit 134 to the management server 300 through the AP 200.
  • the communication unit 135 is a device for providing communication between the vinyl house management apparatus 100 and the AP 200.
  • the communication unit 135 may include a wireless LAN (Wi-Fi), a wireless broadband (Wibro), and a world interoperability for microwave access (Wimax). And at least one of communication protocols such as High Speed Downlink Packet Access (HSDPA).
  • the communication unit 135 is one of communication protocols such as Bluetooth 3.0 (RF), Radio Frequency Identification (RFID), Infrared Data Association (IrDA), Ultra Wideband (UWB), and Zigbee (IEEE 802.15.4). Wireless communication with some elements (eg, sensor node 110, sound output unit 140, lighting unit 152, camera module 156, etc.) constituting the vinyl house management apparatus 100 according to at least one. Can be performed.
  • RF Bluetooth 3.0
  • RFID Radio Frequency Identification
  • IrDA Infrared Data Association
  • UWB Ultra Wideband
  • Zigbee IEEE 802.15.4
  • the memory 136 may store identification information of the corresponding vinyl house management apparatus 100 and a program for processing and controlling the control unit 134, and input / output data (for example, a sensing signal). You can also perform temporary storage of.
  • the memory 136 may be a flash memory type, a hard disk type, a multimedia card micro type, a card type memory (eg, SD or XD memory, etc.), Random Access Memory (RAM) Static Random Access Memory (SRAM), Read-Only Memory (ROM), Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory (EEPROM), Programmable Read-Only Memory (PROM) magnetic memory, Magnetic disk It may include at least one type of storage medium of the optical disk.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating the operation of the greenhouse prevention of heavy snow damage according to the present invention.
  • the management server 300 periodically accesses the weather server 400 and receives real-time weather information (eg, snowfall, heavy snow forecast, etc.) of a region managed by the management server 300. .
  • the management server 300 checks whether the snow around the vinyl house by reading the information transmitted from the vinyl house management apparatus 100 at a predetermined time interval. (S20)
  • the management server 300 If the weather information observing snowfall (or snowfall) is received from the meteorological server 400, the management server 300 transmits a predetermined control signal to the vinyl house management apparatus 100, the vinyl for snow prevention Run house heating.
  • the management server 300 is a vinyl house management apparatus ( 100)
  • the vinyl house heating is activated.
  • the management server 300 also receives and stores the captured image around the plastic house from the management device 100, and grasps the amount of snow or snowfall around the plastic house.
  • the management server 300 provides the terminal 500 side information of each vinyl house.
  • a user connected to the management server 300 can check various situation information (eg, temperature, humidity, illuminance) measured in the vicinity of the vinyl house, and view photographed images around the vinyl house by time zone, You can monitor the recorded live video (S80).
  • the vinyl house management apparatus 100 transmits the sensing information to the management server 300 side, and the management server 300 is a weather server ( With reference to the weather observation information of 400, it is determined whether to stop the greenhouse heating.
  • the management server 300 stops heating of the plastic house to prevent the snow when the snow stops in the management area and no more snow is observed in the information provided by the weather server 400.
  • the present invention implements the snow damage prevention system of the plastic house based on the Internet of Thing (IoT) that can be applied without modification of existing equipment. .
  • IoT Internet of Thing
  • the present invention is a predictive snowfall prevention system that can prevent snowfall by predicting snowfall because it shares information by accessing a meteorological agency (eg, meteorological office) server based on the Internet of Things (IoT).
  • a meteorological agency eg, meteorological office
  • IoT Internet of Things
  • the present invention starts the greenhouse heating according to when the snowfall forecast is issued or when the snowfall is detected, and by adjusting the heating temperature according to the outside temperature, it is possible to operate the system with low power consumption and efficient.
  • the present invention is a one-touch operation of the user terminal, it is possible to effectively manage a plurality of vinyl houses, it is possible to easily grasp the current state of snow in the plastic house or its surroundings through the sensor node. In addition to the purpose of preventing heavy snow damage, it can also be operated for the purpose of protecting the greenhouse and cultivated crops from outside intrusion.
  • the present invention can be remotely managed through a user terminal or a management server, there is no cost required for manpower input and the construction is simple, and high economic effects can be expected in the construction and maintenance of the system.

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Abstract

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 비닐하우스의 폭설피해 방지 시스템은, 기상 예보나 실시간 기상관측 정보를 제공하는 기상서버와, 다수의 비닐하우스 관리장치와 통신망 간에 신호전송을 중계하는 무선 액세스 포인트와, 강설에 관한 기상 예보가 발령되고 강설이 감지되면 비닐하우스 히팅을 시작하고, 비닐하우스 주변의 상황 정보를 수집하여 상기 무선 액세스 포인트를 통해 관리서버에 전송하는 비닐하우스 관리장치와, 상기 기상서버에 주기적으로 접속하여 기상정보를 모니터하며, 각 관리장치로부터 전송된 비닐하우스의 상황정보들을 저장하고 관리하는 관리서버와, 상기 관리서버에 접속하여 각 비닐하우스의 상황정보를 실시간으로 모니터링 하는 사용자 단말기를 포함하여 구성된다. 본 발명은 동절기 폭설에 따른 지붕 또는 비닐하우스의 붕괴를 방지하기 위하여 기존 설비 변형 없이 적용 가능한 사물 인터넷(IoT, Internet of Thing) 기반의 비닐하우스의 폭설피해 방지 시스템을 구현하였다. 본 발명은 사용자 단말기나 관리 서버를 통해 원격 관리가 가능하므로 인력투입에 소요되는 비용이 없고 시공이 간단하여, 시스템의 시공과 유지보수에 있어서 높은 경제적 효과를 기대할 수 있다.

Description

비닐하우스의 폭설피해 방지 시스템
본 발명은 비닐하우스 보호를 위한 장비 및 시스템에 관한 것으로, 좀더 구체적으로는 동절기 폭설에 대비한 비닐하우스의 폭설피해 방지 시스템에 관한 것이다.
비닐하우스(온실)라 함은, 내부의 보온을 통해 작물의 성장에 적당한 환경을 만들어 주는 역할을 하는 것으로, 동절기는 물론 하절기에도 널리 사용된다. 상기 비닐(vinyl)은 폴리비닐 알코올계 합성섬유의 총칭인 비닐론(vinylon)을 의미하는 것으로, 미국에서는 바이널(vinal)이라는 일반 명으로 쓰이는 용어이다.
비닐하우스는 일반적으로, 지면에 종방향으로 일정한 간격을 두고 다수열로 세워지는 활형상의 골조들과, 활형골조들의 상부 또는 상부와 측부를 종방향으로 상호 연결하는 적어도 하나 이상의 종형 직선골조, 그리고 상기 활형 및 종형 직선골조들을 덮어 하우스 내부의 보온을 유지하는 비닐커버로 구성된다.
비닐하우스는 간단히 저가로 시공할 수 있음은 물론, 냉기의 차단력이 우수한 비닐 커버를 이용함으로서 보온 효과를 충분히 얻을 수 있다. 비닐하우스는 시공이 간편하고 충분한 보온 효과를 얻을 수 있는 장점 때문에 대부분의 농가에서 이용하여 작물을 재배하고 있다.
그러나, 이러한 비닐하우스는 동절기의 경우, 폭설로 인한 붕괴 피해가 빈번하게 발생된다.
도1은 폭설로 인한 동절기의 비닐하우스 피해를 나타낸 예시도이다.
동절기에 발생하는 폭설은 도1에 도시된 바와 같이, 비닐하우스의 제일 상부부터 측부까지 눈이 전체적으로 쌓이게 된다. 이때, 비닐하우스는 표면에 쌓인 눈의 무게로 인하여 활형골조들이 휘거나 비닐커버가 찢어지는 등의 현상이 발생되고, 심하게는 비닐하우스가 붕괴되는 현상이 발생되는 문제점을 가지고 있다.
2004 ~ 2011년 한국의 통계에 따르면 폭설로 인한 비닐하우스 붕괴의 연평균 피해액은 462억원, 연평균 피해면적은 5,140,000㎡에 이르는 것으로 집계되고 있다.
폭설로 인한 비닐하우스의 피해는 1차적으로는 농민이 피해를 입지만 2차적으로 농산물 가격의 상승으로 국민 먹거리에 영향을 미치며, 나아가 붕괴된 비닐하우스 복구를 위해 특별재원을 마련해야 하는 등 국가적 비용의 부담도 늘어나게 되는 문제점을 동반하게 된다.
또한, 비닐하우스 붕괴사고로 인한 하우스 철거 및 재설치 비용과 작물피해 비용 등을 감안하면 제설장치의 개발과 설치는 반드시 필요하며, 최근 지구 온난화 등으로 기상이변이 빈번하게 발생하고 있는 상황에서 겨울철 폭설이 내릴 가능성이 점차 높아지고 있다는 점에서, 제설장치 보급에 대한 정부차원의 대비와 지원이 필요한 것으로 지적되고 있다.
본 발명의 목적은, 사물인터넷(Internet of Thing) 기술을 이용하여 눈이 내리는 초기부터 비닐하우스의 표면에 눈이 쌓이는 것을 방지함으로서, 비닐하우스의 붕괴를 사전에 예방할 수 있는 비닐하우스의 폭설피해 방지 시스템을 제공하는데 있다.
본 발명의 부가적인 특성 및 이점들은 아래의 설명에 기재될 것이며, 부분적으로는 상기 설명에 의해 명백해지거나 본 발명의 실행을 통해 숙지될 것이다. 본 발명의 목표 및 다른 이점들은 특히 아래 기재된 설명 및 부가된 도면뿐만 아니라 청구항에서 지적한 구조에 의해 구현될 것이다.
이상 기술된 바와 같이, 본 발명은 동절기 폭설에 따른 지붕 또는 비닐하우스의 붕괴를 방지하기 위하여 기존 설비 변형 없이 적용 가능한 사물 인터넷(IoT, Internet of Thing) 기반의 비닐하우스의 폭설피해 방지 시스템을 구현하였다.
본 발명은 사물 인터넷(IoT) 기반으로 기상관측 기관(예: 기상청) 서버에 접속하여 정보를 공유하므로, 강설을 예측하여 적설을 방지할 수 있는 예측형 폭설피해 방지 시스템이다.
본 발명은 강설 예보가 발령된 시점이나 강설이 감지되는 시점에 맞춰 비닐하우스 히팅을 개시하고, 외부의 기온에 따라 히팅 온도를 조정함으로써, 전력소비가 낮고 효율적인 시스템 운영이 가능하다.
또한, 본 발명은 사용자 단말기의 원터치 조작으로, 다수의 비닐하우스들을 효과적으로 관리할 수 있으며, 센서 노드를 통해 비닐하우스나 그 주변의 적설 현황을 쉽게 파악할 수 있다. 또한, 폭설피해 방지의 목적 이외에도, 외부의 침입으로부터 비닐하우스와 재배 작물을 보호하는 방범의 목적으로도 운용될 수 있다.
또한, 본 발명은 사용자 단말기나 관리 서버를 통해 원격 관리가 가능하므로 인력투입에 소요되는 비용이 없고 시공이 간단하여, 시스템의 시공과 유지보수에 있어서 높은 경제적 효과를 기대할 수 있다.
도1은 폭설로 인한 동절기의 비닐하우스 피해를 나타낸 예시도.
도2는 본 발명에 따른 비닐하우스 폭설피해 방지 시스템의 블록 구성도.
도3은 본 발명에 따른 비닐하우스 관리장치의 예시도.
도4는 본 발명에 따른 제어모듈의 블록 구성도.
도5는 본 발명에 따른 비닐하우스 폭설피해 방지 시스템의 동작에 관한 흐름도.
*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ***
100 : 비닐하우스 관리장치 110 : 센서 노드
120 : 적설방지 열선 130 : 제어모듈
131 : 센서부 133 : 입력부
134 : 제어부 135 : 통신부
136 : 메모리 137 : 전원공급부
140 : 음향 출력부 152 : 조명부
156 : 카메라 모듈 160 : 동작 표시부
200 : 무선 액세스 포인트 무선 액세스 포인트
300 : 관리 서버 400 : 기상 서버
500 : 사용자 단말기
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 비닐하우스의 폭설피해 방지 시스템은,
기상 예보나 실시간 기상관측 정보를 제공하는 기상서버와, 다수의 비닐하우스 관리장치와 통신망 간에 신호전송을 중계하는 무선 액세스 포인트와, 강설에 관한 기상 예보가 발령되고 강설이 감지되면 비닐하우스 히팅을 시작하고, 비닐하우스 주변의 상황 정보를 수집하여 상기 무선 액세스 포인트를 통해 관리서버에 전송하는 비닐하우스 관리장치와, 상기 기상서버에 주기적으로 접속하여 기상정보를 모니터하며, 각 관리장치로부터 전송된 비닐하우스의 상황정보들을 저장하고 관리하는 관리서버와, 상기 관리서버에 접속하여 각 비닐하우스의 상황정보를 실시간으로 모니터링 하는 사용자 단말기를 포함하여 구성된다.
바람직하게, 상기 비닐하우스 관리장치는, 비닐하우스 주변의 온도, 습도, 조도를 측정하고 비닐하우스 주변에서 발생하는 움직임을 감지하는 센서노드와, 상기 센서노드의 검출정보를 무선 액세스 포인트를 통해 관리서버에 전송하거나, 관리서버 측의 지시에 따라 관리장치의 각 구성요소들을 제어하는 제어모듈과, 비닐하우스 상부 일측에 장착되어 적설방지를 위한 비닐하우스 히팅을 수행하는 적설방지 열선과, 발광소자를 온/오프시켜, 상기 적설방지 열선이 작동 중인지 여부를 나타내는 동작 표시부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 비닐하우스 관리장치는, 비닐하우스 주변의 이미지나 동영상을 촬영하는 카메라 모듈과, 상기 제어모듈의 제어에 따라 비닐하우스 주변을 밝히는 조명부와, 상기 제어모듈의 제어에 따라 각종 사운드나 음성신호를 출력하는 음향 출력부를 더 포함하여 구성되며, 상기 제어모듈은 상기 카메라 모듈의 촬영정보를 무선 액세스 포인트를 통해 관리서버 측으로 전송하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 제어모듈은, 비닐하우스 주변의 강설을 감지하는 센서부와, 축전지나 외부로부터 인가된 전원을 상기 관리장치의 각 구성요소에 공급하는 전원공급부와, 관리장치의 전반적인 동작을 제어하고 상기 센서노드와 센서부의 검출정보와 카메라 모듈의 촬영정보를 통신부로 전달하는 제어부와, 소정의 무선통신을 수행하여, 상기 제어부로부터 전달되는 정보들을 무선 송출하는 통신부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 비닐하우스의 폭설피해 방지 시스템의 운용방법은,
기상서버로부터 주기적으로 기상정보를 수신하는 과정과, 센서부를 통해, 비닐하우스 주변의 강설 여부를 주기적으로 검출하는 과정과, 상기 수신된 기상정보가 강설을 관측한 것이고 상기 센서부가 강설을 검출한 경우, 적설방지를 위한 비닐하우스 히팅을 가동하는 과정과, 비닐하우스 주변의 상황정보들을 수집하여 무선 액세스 포인트를 통해 관리서버에 전송하는 과정과, 관리서버가 상기 수집된 각 비닐하우스의 상황정보들을 저장하고 관리하는 과정과, 사용자 단말이 관리서버에 접속하면, 사용자가 실시간으로 모니터링할 수 있도록 각 비닐하우스의 상황정보와 동영상 이미지를 단말화면에 출력하는 과정을 포함하여 이루어진다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
본 발명은, 사물 인터넷(IoT, Internet of Thing) 기술에 기반하여 동절기 폭설로 인한 비닐하우스 및 건축물의 붕괴를 막는 시스템으로, 폭설로 인해 비닐하우스에 내린 적설량이 많아지기 전에, 강설이 관측되거나 감지되는 시점에 비닐하우스 히팅을 개시하여 비닐하우스의 눈쌓임을 막는 비닐하우스 폭설피해 방지 시스템을 구현하는데 그 착안점이 있다.
도2는 본 발명에 따른 비닐하우스 폭설피해 방지 시스템의 블록 구성도이다.
도2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 비닐하우스의 폭설피해 방지 시스템은 크게, 비닐하우스 관리장치(100), 무선 액세스 포인트(200, AP(200)), 관리서버(300), 기상서버(400), 그리고 사용자 단말기(500)를 포함하여 구성된다.
상기 기상서버(400)는 기상청이나 기상관제 센터 등에서 운용하는 서버나 혹은 그와 접속 가능한 서버로서, 기상 예보나 실시간 기상관측 정보를 제공한다.
상기 무선 액세스 포인트(200)는 상기 비닐하우스 관리장치(100)와 무선통신을 수행하여, 각 비닐하우스 관리장치(100)가 통신망(예: 무선데이터망, 인터넷 망, 이동통신망 등)를 통해 관리서버(300)와 연결되도록 한다.
본 발명에 따른 무선 액세스 포인트(200)와 상기 비닐하우스 관리장치(100)는 WLAN(Wireless LAN)(Wi-Fi), Wibro(Wireless broadband), Wimax(World Interoperability for Microwave Access), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access) 등과 같은 통신 프로토콜들 중 적어도 어느 하나를 수행할 수 있는 무선통신 기기를 구비한다.
상기 비닐하우스 관리장치(100)는 강설에 관한 기상 예보가 발령되고 강설이 감지되면 적설방지를 위한 비닐하우스 히팅을 시작하고, 비닐하우스 주변의 상황 정보를 수집하여 상기 AP(200)를 통해 관리서버(300)에 전송한다.
상기 관리서버(300)는 또한, 상기 기상서버(400)에 주기적으로 접속하여 기상정보를 실시간 모니터한다. 만일, 관리를 담당하는 지역에서, 강설에 관한 예보나 기상관측 정보가 발령되면, 비닐하우스 히팅을 지시하는 제어명령을 해당 비닐하우스 관리장치(100) 측으로 전달한다.
관리서버(300)는 각 관리장치(100)로부터 전송된 비닐하우스의 각종 상황정보를 저장하고 관리한다. 예를 들어, 관리서버(300)는 비닐하우스 주변의 온도와 습도를 측정하고, 각 비닐하우스 관리장치들(100)로부터 수신된 촬영 이미지나 동영상을 통해 해당 비닐하우스 주변의 강설량이나 적설량 등을 파악할 수 있다. 관리 서버(300) 측은 상기 촬영된 정보를 통해 외관상으로 나타나는 비닐하우스의 문제들(예: 적설이나 강풍에 의한 파손 등)를 파악하게 된다.
본 발명에 따른 관리서버(300)는 폭설피해 방지의 목적 이외에도, 외부의 침입으로부터 비닐하우스와 재배 작물을 보호하는 방범의 기능을 수행할 수 있다.
상기 관리서버(300)는 각 비닐하우스 주변에서 발생하는 수상한 움직임을 모니터할 수 있다. 만일, 센서 노드를 통해 수상한 움직임이 감지되면, 비닐하우스 관리장치(100)는 이를 관리서버(300)로 전달하고, 관리서버(300)는 사용자 단말(100)로 알람신호(경보음 등)를 발송하여, 사용자(또는 관리자)가 즉각 그 사실을 인지할 수 있도록 한다.
관리서버(300)는 또한, 비닐하우스 주변에 설치된 조명부를 원격 제어(예: 온(on)/오프(off))할 수 있다. 관리서버(300)는 야간이나 흐린 날씨 또는 우천시, 상기 조명부를 온(on)시켜, 보다 밝고 선명하게 촬영된 이미지나 동영상을 사용자에게 제공한다.
관리서버(300)는 또한, 비닐하우스 주변에 설치된 음향출력기(예: 스피커)를 통해 사용자의 음성신호나 각종 사운드 신호(예: 경고음, 경보음 등)을 출력할 수 있다.
상기 사용자 단말기(500)는 상기 관리서버(300)에 접속하여, 사용자가 각 비닐하우스의 상황정보를 실시간으로 모니터할 수 있도록 한다. 사용자는 관리서버(300)에 접속하여, 비닐하우스 주변에서 측정된 온도와 습도, 그리고 조도를 체크하고, 비닐하우스 주변의 촬영 이미지를 열람할 수 있으며, 비닐하우스 주변을 촬영한 실시간 동영상을 모니터할 수 있다.
상기 사용자 단말기(500)는 이동통신 단말기(예컨대, 휴대폰, PDA, 스마트폰, 혹은 태블릿 PC 등) 혹은 노트북 컴퓨터와 같은 휴대용 기기이다.
상기 사용자 단말기(500)는 무선 통신부, A/V(Audio/ Video) 입력부, 사용자 입력부, 센싱부, 출력부, 메모리, 인터페이스부, 제어부 및 전원 공급부 등을 포함할 수 있다. 상기 구성요소들이 모두 필수적인 것은 아니어서, 그보다 많은 구성요소들을 갖거나 그보다 적은 구성요소들을 갖는 휴대단말기(예컨대, 휴대폰, PDA, 스마트폰, 혹은 통신 단말기)일 수도 있다.
사용자 단말기(500)는 원격지의 비닐하우스를 관리하고 모니터할 수 있는 장치 또는 어플리케이션(예: 서비스 앱)을 구비하거나 메모리에 저장할 수 있다. 서비스 앱의 경우 사용자가 해당 서버나 안드로이드 마켓 혹은 어플리케이션 스토어(이하, '앱스토어(App store)'라 한다)로부터 다운로드하여 설치(install)할 수 있다. 본 발명에 따른 서비스 앱은 단말 제조시 제어부(미도시, CPU)에 실장될 수 있으며, 이 경우 상기 서비스 앱을 제어부로 본다.
도3은 본 발명에 따른 비닐하우스 관리장치의 예시도이다.
도3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 비닐하우스 관리장치(100)는 센서노드(110), 적설방지 열선(120), 제어모듈(130), 음향 출력부(140), 조명부(152), 카메라 모듈(156), 동작 표시부(160)를 포함하여 구성된다.
상기 센서노드(110)는 비닐하우스 주변의 온도와 습도를 측정하고 비닐하우스 주변에서 발생하는 움직임을 감지한다. 이를 위해, 센서노드(110)는 비닐하우스 주변의 온도를 측정하는 온도센서와, 비닐하우스 주변의 습도를 측정하는 습도센서와, 비닐하우스 주변의 조도를 감지하는 조도센서와, 비닐하우스 주변에서 발생하는 외부 침입자나 야생동물의 움직임을 감지하는 동작감지 센서를 포함하여 구성된다.　　　
상기 제어모듈(130)은 상기 센서노드(110)의 검출정보를 상기 AP(200)를 통해 관리서버(300)에 전송하거나, 관리서버(300) 측의 지시에 따라 상기 비닐하우스 관리장치(100)의 각 구성요소들(예: 센서노드(110), 적설방지 열선(120), 음향 출력부(140), 조명부(152), 카메라 모듈(156), 동작 표시부 (160))을 제어한다.
제어모듈(130)은 상기 동작감지 센서의 검출값에 따라 상기 카메라 모듈(156)이나 음향 출력부(140) 또는 조명부(152)의 온/오프를 제어한다. 그리고, 상기 조도센서에 감지된 조도에 따라 조명부(152)의 온/오프를 제어한다.
제어모듈(130)은 또한, 센서부를 통해 비닐하우스 주변의 강설을 감지하면, 상기 적설방지 열선(120)을 작동시키고, 카메라 모듈(156)을 구동하여 원격지의 관리서버(300)나 사용자가 비닐하우스 상의 강설량이나 적설량 등을 파악할 수 있도록 한다.
제어모듈(130)은 또한, 상기 적설방지 열선(120)이 작동을 개시하면, 동작 표시부(160)의 LED소자를 온(on)시켜, 상기 적설방지 열선(120)이 작동 중임을 알 수 있도록 한다.
상기 적설방지 열선(120)은 비닐하우스 상부 일측에 장착되어 상기 제어모듈(130)의 제어 하에 적설방지를 위한 비닐하우스 히팅을 수행한다.
본 발명은 저전력기반의 시스템 설계와 저비용의 효율적 시스템 운영에 포커스를 맞추고 있어, 상전 시스템을 설계하는 것은 바람직하지 않으며, 배터리 사용으로 전열 가능하도록 구현(DC->AC)하였다. 또한, 눈, 비 등 물의 빙점이 영도(0。)이기 때문에 0。 내지 5。에서 온도조절이 가능하도록 구현하였고, 설계 변경없이 제어모듈(130)의 제어에 따라 온도조절이 이루어진다.
상기 적설방지 열선(120)은 주울열 발생 원리를 적용하여 테프론 코일 또는 전도성 도료를 도포하여 열 발산 기능을 구비하였다. 상기 제어모듈(130)은 상기 적설방지 열선(120)에 대한 전류량 측정과 온도를 2중으로 측정하여 열선(120)의 과열을 방지하고, 전원 컨트롤 및 전류 제어 컨트롤 기능을 수행한다.
상기 카메라 모듈(156)은 상기 제어모듈(130)의 지시에 따라 비닐하우스 주변의 이미지나 동영상을 촬영한다.
상기 조명부(152)는 상기 제어모듈(130)의 지시에 따라 비닐하우스 주변을 밝힌다. 제어모듈(130)은 상기 센서 노드(110)에서 검출된 조도에 따라, 조명부(152)를 온/오프 한다.
상기 음향 출력부(140)는 상기 제어모듈(130)의 지시에 따라 각종 사운드나 음성신호를 출력한다. 원격지의 관리서버(300)는 비닐하우스 주변에서 외부 침입자나 야생동물의 움직임이 감지되었을 때, 상기 음향 출력부(140)를 통해 소정의 사운드 신호(예: 경고음, 싸이렌 등)을 출력하고 동시에, 사용자 단말(100)로 알람신호를 발송하여, 사용자(또는 관리자)가 즉각 그 사실을 인지할 수 있도록 한다.
상기 동작 표시부(160)는 발광소자를 온/오프시켜, 상기 적설방지 열선의 작동여부를 나타낸다. 상기 발광소자는 엘이디(LED, light Emitting Diode)와 같이 전력소비량이 적은 소자를 채용하는 것이 바람직하다.
도4는 본 발명에 따른 제어모듈의 블록 구성도이다.
도4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 제어모듈(130)은 센서부(131), 입력부(133), 제어부(134), 통신부(135), 메모리(136), 전원공급부(137)를 포함하여 구성된다.
상기 입력부(133)는 다수의 입력 버튼과 단자들로 구성되며, 사용자는 상기 입력부(133)의 버튼들(또는 단자들)을 조작하여 비닐하우스 관리장치(100)의 각 구성요소들(예: 센서노드(110), 적설방지 열선(120), 제어모듈(130), 음향 출력부(140), 조명부(152), 카메라 모듈(156), 동작 표시부(160))을 제어할 수 있다.
상기 센서부(131)는 비닐하우스 주변의 강설을 감지하는 강설 감지센서를 구비하고, 센서가 발생한 센싱신호를 상기 제어부(134)로 전달한다.
상기 전원공급부(137)는 축전지나 외부로부터 인가된 전원을 상기 비닐하우스 관리장치(100)의 각 구성요소들(예: 센서부(131), 입력부(133), 제어부(134), 통신부(135), 메모리(136) 등)의 동작에 필요한 전력을 공급한다.
전원공급부(137)는 폭설과 같은 자연재해에 대비하여, 적어도 1주일 이상의 전원공급이 가능하도록 적어도 하나 이상의 예비 배터리를 구비하는 것이 바람직하다.
상기 제어부(134)는 비닐하우스 관리장치(100)의 전반적인 동작을 제어하고 상기 센서노드(110)와 센서부(131)의 검출정보와 카메라 모듈(156)의 촬영정보를 통신부(135)로 전달한다.
상기 제어부(250)는 비닐하우스 관리장치(100)의 전반적인 동작을 제어한다. 즉, 비닐하우스 관리장치(100)를 구성하는 엘리먼트들의 동작과 신호 전달을 제어한다. 제어부(134)는 상기 관리서버(300)의 지시에 따라 상기 카메라 모듈(156)를 구동하거나 비닐하우스 주변에서 외부 침입자나 야생동물의 움직임을 감지되었을 때, 상기 카메라 모듈(156)를 구동하여 비닐하우스 주변을 촬영한다.
제어부(134)는 또한, 상기 관리서버(300)의 지시에 따라 상기 조명부(152)를 제어하거나, 상기 센서 노드(110)에서 검출된 조도에 따라 조명부(152)를 온/오프 한다.
제어부(134)는 또한, 상기 관리서버(300)의 지시에 따라 음향 출력부(140)를 제어하거나, 비닐하우스 주변에서 외부 침입자나 야생동물의 움직임을 감지되었을 때, 음향 출력부(140)를 통해 소정의 사운드 신호(예: 경고음, 싸이렌 등)을 출력한다.
제어부(134)는 또한, 상기 관리서버(300)의 지시에 따라 상기 적설방지 열선(120)을 작동시켜 비닐하우스 히팅을 시작한다. 제어부(134)는 상기 센서 노드(110)에 검출된 외부온도를 참조하여, 적설방지 열선(120)에 인가되는 전원공급을 조절한다. 외부온도가 낮아질수록 열선(120)의 온도는 높아지도록 조절한다.
비닐하우스 히팅이 시작되면 상기 동작 표시부(160)를 온(on)시켜, 주변에서 작업중인 사용자가 이를 인지하도록 한다.
본 발명은 강설 예보가 발령된 시점이나 강설이 감지되는 시점에 맞춰 비닐하우스 히팅을 개시하고, 외부의 기온에 따라 히팅 온도가 조정되도록 설정함으로써, 전력소비가 낮고 효율적 운영이 가능한 시스템을 설계하였다.
본 발명에 따른 제어부(134)는 소프트웨어, 하드웨어 또는 이들의 조합된 것을 이용하여 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체 내에서 구현될 수 있다.
하드웨어적인 구현에 의하면, 여기에 설명되는 제어부(250)는 ASICs(Application Specific Integrated Circuits), DSPs(Digital Signal Processors), DSPDs(Digital Signal Processing Devices), PLDs(Programmable Logic Devices), FPGAs (Field Programmable Gate Arrays), 프로세서(processors), 제어기(controllers), 마이크로 컨트롤러(micro-controllers), 마이크로 프로세서(microprocessors), 기능 수행을 위한 전기적인 유닛 중 적어도 하나를 이용하여 구현될 수 있다. 일부의 경우에 본 명세서에서 설명되는 실시 예들이 제어부(134) 자체로 구현될 수 있다.
상기 통신부(135)는 소정의 무선통신을 수행하여, 상기 제어부(134)로부터 전달되는 정보들을 무선 송출하여 AP(200)를 통해 관리서버(300)측으로 전달한다.
통신부(135)는 비닐하우스 관리장치(100)와 AP(200) 간의 통신을 제공하는 장치로서, WLAN(Wireless LAN)(Wi-Fi), Wibro(Wireless broadband), Wimax(World Interoperability for Microwave Access), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access) 등과 같은 통신 프로토콜들 중 적어도 어느 하나를 수행한다.
통신부(135)는 블루투스 3.0(Bluetooth 3.0)나 RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(IrDA, infrared Data Association), UWB(Ultra Wideband), 지그비(Zigbee(IEEE 802.15.4))와 같은 통신 프로토콜 중 적어도 어느 하나에 따라 상기 비닐하우스 관리장치(100)를 구성하는 일부 엘리먼트들(예: 센서노드(110), 음향 출력부(140), 조명부(152), 카메라 모듈(156) 등)과 무선통신을 수행할 수 있다.
상기 메모리(136)는 해당 비닐하우스 관리장치(100)의 식별정보와 제어부(134)의 처리 및 제어를 위한 프로그램이 저장될 수도 있고, 입/출력되는 데이터들(예를 들어, 센싱신호 등)의 임시 저장을 수행할 수도 있다. 상기 메모리(136)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(RAM, Random Access Memory) SRAM(Static Random Access Memory), 롬(ROM, Read-Only Memory), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM (Programmable Read-Only Memory) 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다.
도5는 본 발명에 따른 비닐하우스 폭설피해 방지 시스템의 동작에 관한 흐름도이다.
도5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 관리서버(300)는 주기적으로, 기상서버(400)에 접속하여 자신이 관리하는 지역의 실시간 기상정보(예: 강설, 폭설예보 등)를 수신한다. (S10) 또한, 관리서버(300)는 비닐하우스 관리장치(100) 로부터 일정 시간간격으로 전송되는 정보들을 열람하여, 비닐하우스 주변의 강설 여부를 체크한다. (S20)
만일, 상기 기상서버(400)로부터 강설(또는 폭설)을 관측한 기상정보가 수신되면, 관리서버(300)는 비닐하우스 관리장치(100) 측으로 소정의 제어신호를 전송하여, 적설방지를 위한 비닐하우스 히팅을 가동한다.
절전과 에너지 효율을 고려했을 때, 강설(또는 폭설)을 관측한 기상정보가 수신되더라도, 실제로 눈이 내리기 시작할 때 비닐하우스 히팅을 가동하는 것이 바람직하므로, 관리서버(300)는 비닐하우스 관리장치(100) 측으로부터 강설을 검출한 정보가 수신되었을 때 비닐하우스 히팅을 가동한다. (S30~S50)
그리고, 동작 표시부(160)의 LED소자를 온(on)시켜, 적설방지를 위해 비닐하우스에 장치된 열선(120)이 작동 중임을 나타낸다. 관리서버(300)는 또한, 관리장치(100)로부터 비닐 하우스 주변의 촬영영상을 수신하여 저장하고, 해당 비닐하우스 주변의 강설량이나 적설량 등을 파악한다.
또한, 주기적으로 관리장치(100)로부터 전송된 비닐하우스의 각종 상황정보(예: 온도센싱, 습도센싱, 조도센싱, 강설센싱)를 지속적으로 모니터하고 관리한다. (S60~S70)
관리서버(300)는 만일, 사용자 단말(500)이 접속하는 경우, 각 비닐하우스의 상황정보를 단말(500)측에 제공한다. 관리서버(300)에 접속한 사용자는 비닐하우스 주변에서 측정된 각종 상황 정보들(예: 온도, 습도, 조도를 체크하고, 비닐하우스 주변의 촬영 이미지를 시간대별로 열람할 수 있으며, 비닐하우스 주변을 촬영한 실시간 동영상을 모니터할 수 있다. (S80)
이후, 관리지역 내에 눈이 그치고, 더 이상 강설감지 센싱이 이루어지지 않으면, 비닐하우스 관리장치(100)는 그 센싱정보를 관리서버(300) 측에 전달하고, 관리서버(300)는 기상서버(400)의 기상 관측정보를 참조하여, 비닐하우스 히팅의 중단 여부를 결정한다. 관리서버(300)는 관리지역 내에 눈이 그치고 기상서버(400)의 제공정보에서 더 이상의 강설이 관측되지 않을 때 상기 적설방지를 위한 비닐하우스 히팅을 중단한다.
본 발명은 도면에 도시된 실시 예(들)를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형이 이루어질 수 있으며, 상기 설명된 실시예(들)의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
이상 기술된 바와 같이, 본 발명은 동절기 폭설에 따른 지붕 또는 비닐하우스의 붕괴를 방지하기 위하여 기존 설비 변형 없이 적용 가능한 사물 인터넷(IoT, Internet of Thing) 기반의 비닐하우스의 폭설피해 방지 시스템을 구현하였다.
본 발명은 사물 인터넷(IoT) 기반으로 기상관측 기관(예: 기상청) 서버에 접속하여 정보를 공유하므로, 강설을 예측하여 적설을 방지할 수 있는 예측형 폭설피해 방지 시스템이다.
본 발명은 강설 예보가 발령된 시점이나 강설이 감지되는 시점에 맞춰 비닐하우스 히팅을 개시하고, 외부의 기온에 따라 히팅 온도를 조정함으로써, 전력소비가 낮고 효율적인 시스템 운영이 가능하다.
또한, 본 발명은 사용자 단말기의 원터치 조작으로, 다수의 비닐하우스들을 효과적으로 관리할 수 있으며, 센서 노드를 통해 비닐하우스나 그 주변의 적설 현황을 쉽게 파악할 수 있다. 또한, 폭설피해 방지의 목적 이외에도, 외부의 침입으로부터 비닐하우스와 재배 작물을 보호하는 방범의 목적으로도 운용될 수 있다.
또한, 본 발명은 사용자 단말기나 관리 서버를 통해 원격 관리가 가능하므로 인력투입에 소요되는 비용이 없고 시공이 간단하여, 시스템의 시공과 유지보수에 있어서 높은 경제적 효과를 기대할 수 있다.

Claims (9)

  1. 기상 예보나 실시간 기상관측 정보를 제공하는 기상서버(400)와,
    다수의 비닐하우스 관리장치(100)와 통신망 간에 신호전송을 중계하는 무선 액세스 포인트(200, 이하, ‘AP’라 함)와,
    강설에 관한 기상 예보가 발령되고 강설이 감지되면 비닐하우스 히팅을 시작하고, 비닐하우스 주변의 상황 정보를 수집하여 상기 AP를 통해 관리서버(300)에 전송하는 비닐하우스 관리장치(100)와,
    상기 기상서버에 주기적으로 접속하여 기상정보를 모니터하며, 각 관리장치(100)로부터 전송된 비닐하우스의 상황정보들을 저장하고 관리하는 관리서버(300)와,
    상기 관리서버에 접속하여 각 비닐하우스의 상황정보를 실시간으로 모니터링 하는 사용자 단말기(500)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 비닐하우스의 폭설피해 방지 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 비닐하우스 관리장치(100)는
    비닐하우스 주변의 온도, 습도, 조도를 측정하고 비닐하우스 주변에서 발생하는 움직임을 감지하는 센서노드(110)와,
    상기 센서노드의 검출정보를 AP를 통해 관리서버에 전송하거나, 관리서버 측의 지시에 따라 관리장치(100)의 각 구성요소들을 제어하는 제어모듈(130)과,
    비닐하우스 상부 일측에 장착되어 적설방지를 위한 비닐하우스 히팅을 수행하는 적설방지 열선(120)과,
    발광소자를 온/오프시켜, 상기 적설방지 열선이 작동 중인지 여부를 나타내는 동작 표시부(160)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 비닐하우스의 폭설피해 방지 시스템.
    　　　
  3. 제2항에 있어서, 상기 비닐하우스 관리장치(100)는
    비닐하우스 주변의 이미지나 동영상을 촬영하는 카메라 모듈(156)과,
    상기 제어모듈의 제어에 따라 비닐하우스 주변을 밝히는 조명부(152)와,
    상기 제어모듈의 제어에 따라 각종 사운드나 음성신호를 출력하는 음향 출력부(140)를 더 포함하여 구성되며,
    상기 제어모듈(130)은 상기 카메라 모듈의 촬영정보를 AP를 통해 관리서버 측으로 전송하는 것을 특징으로 하는 비닐하우스의 폭설피해 방지 시스템.
    　　　
  4. 제2항에 있어서, 상기 제어모듈(130)은
    비닐하우스 주변의 강설을 감지하는 센서부(133)와,
    축전지나 외부로부터 인가된 전원을 상기 관리장치(100)의 각 구성요소에 공급하는 전원공급부(137)와,
    관리장치(100)의 전반적인 동작을 제어하고 상기 센서노드와 센서부의 검출정보와 카메라 모듈의 촬영정보를 통신부로 전달하는 제어부(134)와,
    소정의 무선통신을 수행하여, 상기 제어부로부터 전달되는 정보들을 무선 송출하는 통신부(135)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 비닐하우스의 폭설피해 방지 시스템.
    　　　
  5. 제4항에 있어서, 상기 통신부(135)는,
    WLAN(Wireless LAN)(Wi-Fi), Wibro(Wireless broadband), Wimax(World Interoperability for Microwave Access), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access)의 통신 프로토콜들 중 적어도 어느 하나를 이용하여 상기 AP와의 무선통신을 수행하는 것을 특징으로 하는 비닐하우스의 폭설피해 방지 시스템.
    　　　
  6. 제1항에 있어서, 상기 사용자 단말기(500)는
    사용자로부터 각종 제어명령이 입력되면, 상기 관리서버를 통해 각 비닐하우스 관리장치의 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 비닐하우스의 폭설피해 방지 시스템.
    　　　
  7. 제1항에 있어서, 상기 센서노드(110)는,
    비닐하우스 주변의 온도를 측정하는 온도센서와,
    비닐하우스 주변의 습도를 측정하는 습도센서와,
    비닐하우스 주변의 조도를 감지하는 조도센서와,
    비닐하우스 주변에서 발생하는 외부 침입자나 야생동물의 움직임을 감지하는 동작감지 센서를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 비닐하우스의 폭설피해 방지 시스템.
    　　　
  8. 기상서버(400)로부터 주기적으로 기상정보를 수신하는 과정과,
    센서부(133)를 통해, 비닐하우스 주변의 강설 여부를 주기적으로 검출하는 과정과,
    상기 수신된 기상정보가 강설을 관측한 것이고 상기 센서부가 강설을 검출한 경우, 적설방지를 위한 비닐하우스 히팅을 가동하는 과정과,
    비닐하우스 주변의 상황정보들을 수집하여 AP(200)를 통해 관리서버(300) 에 전송하는 과정과,
    관리서버(300)가 상기 수집된 각 비닐하우스의 상황정보들을 저장하고 관리하는 과정과,
    사용자 단말(500)이 관리서버에 접속하면, 사용자가 실시간으로 모니터링할 수 있도록 각 비닐하우스의 상황정보와 동영상 이미지를 단말화면에 출력하는 과정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 비닐하우스 폭설피해 방지 시스템의 운용방법.
    　　　
  9. 제8항에 있어서, 상기 적설방지를 위한 비닐하우스 히팅과정은,
    동작 표시부(160)가 LED소자를 온(on)시켜, 상기 적설방지 열선이 작동 중임을 나타내는 과정을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 비닐하우스 폭설피해 방지 시스템의 운용방법.
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