KR20190095583A - 과수원용 신재생에너지 기반의 로라 게이트웨이 시스템 - Google Patents

과수원용 신재생에너지 기반의 로라 게이트웨이 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 신재생에너지와 로라 무선통신 기술을 이용한 데이터 수집 장치에 관한 것으로 보다 구체적으로는 전기 및 통신 인프라 구축이 어려운 과수원 등 노지 재배를 하는 농장에서 전기 및 통신 인프라 구축 없이 스마트 팜 기술을 이용 농작물을 재배할 수 있도록 하는 신재생에너지 기반의 로라 게이트웨이 시스템 개발에 관한 것이다.

Description

과수원용 신재생에너지 기반의 로라 게이트웨이 시스템 {LoRa Gateway system based on renewable energy for orchard}
[0001]본 발명은 신재생에너지와 로라 무선통신 기술을 이용한 데이터 수집 장치에 관한 것으로 보다 구체적으로는 전기 및 통신 인프라 구축이 어려운 과수원 등 노지 재배를 하는 농장에서 전기 및 통신 인프라 구축 없이 스마트 팜 기술을 이용 농작물을 재배할 수 있도록 하는 신재생에너지 기반의 로라 게이트웨이 시스템 개발에 관한 것이다.
[0003]신재생에너지란 석탄, 석유, 원자력 및 천연가스가 아닌 태양에너지, 바이오매스, 풍력, 소수력, 연료전지, 석탄의 액화, 가스화, 해양에너지, 폐기물에너지 및 기타로 구분되고 있고 이외에도 지열, 수소, 석탄에 의한 물질을 혼합한 유동성 연료를 의미한다. 그러나 본 발병의 배경이 되는 기술에서는 태양 및 풍력에너지를 의미한다.
[0004]로라(LoRa)란 Long Range의 약어로서 대기 소모 전력이 적고 모듈 가격이 저렴하여 스마트 시티(smart city)와 스마트 팜(smart farm) 등에서 사물 인터넷 구현을 수행할 수 있는 대규모 저전력 장거리 무선통신 기술이다.
[0005]이 로라 통신기술은 초고속, 광대역 네트워크를 필요로 하는 기존의 스마트 기기 연결 환경과는 다르게 별도의 기지국이나 중계 장비 없이 기기에 칩 세트를 올려 저전력으로 소규모 데이터를 주고받을 수 있으며, 보안 양방향 통신, 이동성 현지화 서비스와 같은 사물인터넷에서 요구되는 사항을 목표로 사용자 및 개발자에게 원활한 상호 운용성을 제공한다.
[0006] 이 스마트 팜 기술은 농사 기술에 정보 통신 기술(ICT)를 접목해 만들어진 지능화된 농장 기술로써 통신망(network)과 아이오티(IoT,사물인터넷) 센서를 이용 구축하고 수집된 데이터를 분석 활용하여 작물 재배에 활용하는 것이다.
[0007] 한편, 국내 농업분야에서는 스마트 팜 기술을 도입하여 재배 작물의 수확량 증대 및 고품질의 작물을 생산하고자 하는 농가가 꾸준히 증하고 있다.
[0008]그러나 기존의 스마트 팜 기술은 고설재배로 작물을 재배하는 농가에서 주로 활용하고 있으며, 특히 과수원 등의 넓은 지역에서 노지재배를 하는 농가에서는 전기 및 통신 인프라 구축에 많은 비용과 통신기술의 한계로 스마트 팜 기술을 활용하기 어려운 실정이다.
[0010]본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로 본 발명의 목적은 별도의 전기 및 통신 인프라 구축 없이 과수원 등 노지 재배 농가에서 스마트 팜 기술을 이용할 수 있는 과수원용 신재생에너지 기반의 로라 게이트웨이 시스템을 개발하는데 있다.
[0012]상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 과수원에 노지에 설치되어 작물의 생육환경을 계측하거나 노지 시설물을 제어하는 아이오티 노드(IoT Node); 상기 아이오티 노드들과 로라 망(LoRa network)으로 연결되고, 상기 아이오티 노드들로부터 데이터(이하, ‘센서 데이터’라 함)를 수신하고 수신된 센서 데이터를 원엠투엠(oneM2M) 포멧의 데이터(이하, ‘원엠투엠 데이터’라 함)로 변환하는 아이오티 게이트웨이(IoT gateway); 및 상기 아이오티 게이트웨이와 유선/무선 간선망을 통해 연결되며, 상기 원엠투엠 데이터를 수신하 여 상기 원엠투엠 데이터를 인터넷망, 와이파이 망 또는 전화 통신망을 통해 전송 할 수 있는 원엠투엠 서버(oenM2M server);를 포함하는 로라 게이트웨이 시스템과 전기 및 통신 인프라가 구축 되어있지 않는 과수원 등에 생육환경(기상환경 및 토양환경) 계측기(이하, ‘센서’라 함) 및 아이오티 노드에 전원을 공급하기 위해 태양광을 이용 에너지를 생산하는 신재생에너지 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 과수원용 신재생에너지 기반 로라 게이트웨이 시스템을 제공한다.
[0013]바람직한 실시 예에 있어서, 아이오티 노드 장치의 안정적인 전원 공급을 위해 신재생에너지 장치의 에너지 충방전량 및 사용량 등을 조회할 수 있도록 기능한다.
[0013]바람직한 실시예에 있어서, 상기 원엠투엠 서버와 통신망을 통해 연결되고, 상기 원엠투엠 데이터를 전송받아 데이터베이스로 저장하는 상기 데이터베이스의 조회를 위한 웹 페이지를 제공하는 데이터베이스 서버를 더 포함한다.
[0014]바람직한 실시예에 있어서, 상기 원엠투엠 서버는 통신망을 통해 스마트 기기가 접속가능하고, 상기 스마트 기기로부터 제어 요청이 있을 경우, 상기 아이오티 게이트웨이를 통해 상기 아이오티 노드를 제어함으로써 노지 시설물을 제어한다.
[0015]바람직한 실시예에 있어서, 상기 데이터베이스 서버는 통신망을 통 해 스마트 기기가 접속가능하고, 상기 스마트 기기로부터 데이터 조회 요청이 있을 경우, 상기 웹 페이지를 제공하여 데이터베이스를 조회할 수 있도록 기능한다.
[0016]바람직한 실시예에 있어서, 상기 원엠투엠 서버는 상기 스마트 기기로부터 데이터 조회 요청이 있을 경우, 자신이 저장하고 있는 데이터를 상기 스마트 기기로 전송하거나, 상기 데이터베이스 서버가 제공하는 웹 페이지를 상기 스마트 기기로 제공하여 상기 스마트 기기가 상기 원엠투엠 서버를 통해 상기 데이터베이스 서버의 데이터를 조회할 수 있도록 기능한다.
[0018]본 발명은 다음과 같은 우수한 효과를 가진다.
[0019]먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 과수원용 신재생에너지 기반 로라 게이트웨이 시스템에 의하면, 전기 및 통신 인프라가 구축되어 있지 않는 과수원에 로라 망을 통해 효과적으로 스마트 팜 기술을 이용할 수 있다.
[0020]또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 로라 게이트웨이 시스템에 의하면, 로라 게이트웨이, 네트워크 서버 및 원엠투엠 게이트웨이를 하나의 아이오티 게이트웨이에 통합하여 네트워크의 구성이 간단하고 구축비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.
[0022]도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 로라 게이트웨이 시스템을 보여 주는 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 로라 게이트웨이 시스템의 시스템 계층 도를 보여주는 도면이다.
도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 신재생에너지 장치 구성 도를 보여주는 도면이다.
[0024]본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있는데 이 경 우에는 단순한 용어의 명칭이 아닌 발명의 상세한 설명 부분에 기재되거나 사용된 의미를 고려하여 그 의미가 파악되어야 할 것이다.
[0025]이하, 첨부한 도면에 도시된 바람직한 실시예들을 참조하여 본 발명 의 기술적 구성을 상세하게 설명한다.
[0026]그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조번호는 동일한 구성요소 를 나타낸다.
[0027]도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 로라 게이트웨이 시스템을 보여 주는 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 로라 게이트웨이 시스템의 시스템 계층 도를 보여주고, 도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 신재생에너지 장치 내구 구성 도를 보여주는 도면이다.
[0028]도면들을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 로라 게이트웨이 시스템(100)은 아이오티 노드(110,IoT Node), 아이오티 게이트웨이(120,IoT gateway) 및 원엠투엠 서버(130,oenM2M server)를 포함하여 이루어진다.
[0029]상기 아이오티 노드(110)는 과수원의 재배 작물 생장환경 및 노지 재배 시설물에 설치되어 사물 의 상태를 계측하거나 제어한다.
[0030]예를 들면, 상기 사물은 노지 작물 생장환경 센서 와 노지 시설물이고, 상기 아이오티 노드(110)는 생장환경 측정 위치와 노지 시설물에 설치된다.
[0031]또한, 상기 아이오티 노드(110)는 습도 센서, 온도 센서, 광량, 지온, 지습, EC 센서 등 다양한 센서들을 통해 재배작물의 생장환경 상태를 계측하며, 배전반이나 조명, 스프링쿨러 등을 제어하여 과수원 토양의 지습 등을 제어한다.
[0032]상기 아이오티 게이트웨이(120)는 로라 통신모뎀(111)을 거쳐 상기 아이오티 노드들(110)과 로라 망(LoRa network)을 통해 연결되고, 상기 아이오티 노드들(110)로부터 재배작물의 생장환경에 관한 데이터(이하, '센서 데이터'라 함)들을 수신한다.
[0033]또한, 상기 아이오티 게이트웨이(120)는 상기 센서 데이터를 원엠투엠(oneM2M) 포멧의 데이터(이하, '원엠투엠 데이터'라 함)로 변환하고, 유선/무선 간선망을 통해 상기 원엠투엠 서버(130)로 전송한다.
[0034]즉, 상기 아이오티 게이트웨이(120)는 로라 게이트웨이(121)와 원엠투엠 게이트웨이(122)의 기능을 포함한다.
[0035]따라서, 상기 아이오티 게이트웨이(120)는 종래의 로라 게이트웨이, 네트워크 서버 및 원엠투엠 게이트웨이의 기능을 하나의 장치로 구현할 수 있으므로 간단하게 네트워크 구축이 가능하고 비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.
[0036]상기 원엠투엠 서버(130)는 상기 아이오티 게이트웨이(120)와 유선/ 무선 간선망을 통해 연결되며, 상기 원엠투엠 데이터를 수신하여 저장하고, 저장된 원엠투엠 데이터를 인터넷망, 화이파이 망 또는 4G와 같은 전화 통신망을 통해 외부로 전송한다.
[0037]또한, 상기 원엠투엠 서버(130)는 스마트 기기와 같은 외부의 어플리케이션(20)이 접속가능하고, 상기 어플리케이션(20)으로부터 제어 요청이 있을 경우, 상기 아이오티 게이트웨이(120)를 통해 상기 아이오티 노드(110)로 제어신호를 전송하여 상기 노지 재배 시설물을 제어한다.
[0038]또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 로라 게이트웨이 시스템(100)은 상기 원엠투엠 서버(130)의 원엠투엠 데이터를 수신하여 데이터베이스로 저장하고, 저장된 데이터베이스를 조회할 수 있는 웹 페이지를 제공하는 데이터베이스 서버(140)를 더 포함할 수 있다.
[0039]또한, 상기 어플리케이션(20)은 상기 데이터베이스 서버(140)에 직 접 접근하여 상기 웹 페이지를 통해 저장된 데이터베이스를 조회할 수 있고, 상기 원엠투엠 서버(130)를 통해 상기 데이터베이스 서버(140)에 접근하여 데이터베이스를 조회할 수 있다.
[0040]다만, 상기 어플리케이션(20)은 상기 아이오티 노드(110)로 제어 요 청을 하기 위해서는 상기 원엠투엠 서버(130)로 접근하여야만 한다.
[0041]따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 로라 게이트웨이 시스템(100) 에 의하면, 종래의 로라 게이트웨이와 네트워크 서버 및 원엠투엠 게이트웨이를 하나의 아이오티 게이트웨이(120)에 통합하여 구성할 수 있으므로 시스템 구성이 간단하고 네트워크 구축비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.
[0042]도면들을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 신재생에너지 장치(200)는 태양전지 모듈(210), 인버터(211, 전력변환 장치), 안정기(212), 배터리(213), LoRa 통신모뎀(220), 단자대(230) 및 IoT Node(230,IoT Node)를 포함하여 이루어진다.
[0043]상기 태양전지 모듈(210)은 태양광을 전기에너지로 변환해서 인버터(211, 전력변환장치)를 통해 배터리(213)에 전기에너지를 저장한다.
[0044]상기 배터리(213)는 전기에너지를 저장하고 인버터(211, 전력변환 장치)를 통해 LoRa 통신모뎀(220)에 전원을 공급하여 아이오티 노드(IoT Node)에 연결 되어있는 생장환경 센서 및 노지 재배 시설물을 모니터링 및 제어 한다.
[0045]즉, 상기 아이오티 게이트웨이(120)는 로라 게이트웨이(121)와 원엠투엠 게이트웨이(122)의 기능을 포함한다.
[0046]따라서, 상기 아이오티 게이트웨이(120)는 종래의 로라 게이트웨이, 네트워크 서버 및 원엠투엠 게이트웨이의 기능을 하나의 장치로 구현할 수 있으므로 간단하게 네트워크 구축이 가능하고 비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.
[0047]따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 신재에너지 장치(200)에 의하면, 종래의 전기 및 통신 인프라 구축이 어려운 과수원 및 노지 재배 농가에서 스마트 팜 기술을 활용 할 수 있도록 하는 장점이 있다.
[0048]이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 바람직한 실시예를 들어 도시 하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나 지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
[0050]100:로라 게이트웨이 시스템
110:아이오티 노드
111:로라 통신모뎀
120:아이오티 게이트웨이
130:원엠투엠 서버
140:데이터베이스 서버
[0051]200:신재생에너지 장치
210:태양전지 모듈
211: 인버터(에너지 변환 장치)
211:안정기
213:배터리
220:LoRa 통신모뎀
230:단자대
240:아이오티 노디(IoT Node)
111:로라 통신모뎀
120:아이오티 게이트웨이
130:원엠투엠 서버
140:데이터베이스 서버

Claims (3)

  1. 과수원 재배지역에 설치되어 작물의 생장환경을 계측하거 나 노지 재배 시설물을 제어하는 아이오티 노드(IoT Node); 상기 아이오티 노드들과 로라 망(LoRa network)으로 연결되고, 상기 아이오 티 노드들로부터 데이터(이하, '센서 데이터'라 함)를 수신하고 수신된 센서 데이터를 원엠투엠(oneM2M) 포멧의 데이터(이하, '원엠투엠 데이터'라 함)로 변환하는 아이오티 게이트웨이(IoT gateway); 및 상기 아이오티 게이트웨이와 유선/무선 간선망을 통해 연결되며, 상기 원엠투엠 데이터를 수신하여 상기 원엠투엠 데이터를 인터넷망, 와이파이 망 또는 전화 통신망을 통해 전송할 수 있는 원엠투엠 서버(oenM2M server);를 포함하는 것을 특징으로 하는 로라 게이트웨이 시스템.
  2. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 원엠투엠 서버는 통신망을 통해 스마트 기기가 접속가능하고, 상기 스마트 기기로부터 제어 요청이 있을 경우, 상기 아이오티 게이트웨이를 통해 상기 아이오티 노드를 제어함으로써 노지 재배 시설물을 제어하는 것을 특징으로 하는 로라 게이트웨이 시스템.
  3. 전기 및 통신 인프라 구축이 어려운 과수원 및 노재 재배지에 설치되어 재배 작물의 생장환경을 계측하거나 노지 재배 시설물을 제어하는 아이오티 노드(IoT Node)에 전원을 공급하는 신재생에너지 장치.
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