KR20200064609A - Energy-independent agricultural sensor apparatus and agricultural method using the same - Google Patents

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KR20200064609A
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Abstract

An agricultural sensor apparatus comprises: a communication part performing communication through a lower power network; a sensor part measuring soil information comprising at least one of temperature, humidity, acidity, and conductivity of soil; and a control part which transmits the soil information to a control server through the communication part to allow the control server to generate a control signal for controlling watering and pipe ratio based on the soil information.

Description

에너지 자립형 농업 센서 장치 및 이를 이용한 농업 방법{Energy-independent agricultural sensor apparatus and agricultural method using the same}Energy-independent agricultural sensor apparatus and agricultural method using the same

본 발명은 농업 센서 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 에너지 하베스팅을 통해 에너지를 스스로 공급할 수 있는 에너지 자립형 농업 센서 장치 및 이를 이용한 농업 방법에 관한 것이다. The present invention relates to an agricultural sensor technology, and more particularly, to an energy-independent agricultural sensor device capable of supplying energy through energy harvesting and an agricultural method using the same.

작물을 재배시 작물의 성장에 가장 큰 영향을 미치는 것은 수분으로써, 이를 적절하게 공급하기 위해 관수 제어시스템이 개발되고 있다. 관수 제어시스템은 작물이 필요로 하는 토양수분을 설정하고, 설정된 토양수분에 따라 적절하게 토지에 수분을 공급하여 관리하기 위해 적용된다. 이를 위해 작물에 필요한 토양수분이 설정되며, 설정된 토양수분만큼 토지에 수분이 공급되었는지 여부를 감지하기 위해 토양수분감지방법이 사용된다. 토양수분감지방법은 전기저항법, 중성자법 및 텐션미터(tension meter)방법이 있으며, 텐션미터방법은 토양수분의 압력(potential force)을 이용하여 토양 속에 포함된 수분량을 감지하는 방법으로 토양 속에 포함된 수분량은 pF라는 단위가 사용된다. 이러한 텐션미터를 이용하여 토양속에 포함된 수분을 측정하여 작물에 필요로 하는 수분을 공급하여 관리하는 종래의 관수 제어시스템을 개략적으로 설명하면 다음과 같다. 먼저, 토양 속에 소정의 간격으로 다수개의 텐션미터를 설치하고, 각각의 텐션미터에서 감지되는 수분량 정보를 유선을 통해 관수제어시스템의 관수제어부에서 수신받는다. 관수제어부에서 다수개의 텐션미터에서 감지된 수분량 정보가 수신되면, 관수제어부는 작물이 자라는 데 적절한 수분량과 비교하여 수신된 수분량이 부족한 경우에는 부족한 만큼 수분을 공급하게 된다. 예를 들어, 토양 속에 설치된 다수개의 텐션미터 중 어느 하나에서 작물이 필요로 하는 수분량이 부족하다는 신호가 관수제어부에 수신되면 관수제어부는 해당 영역에 설치된 스프링클러나 전자밸브를 개방시켜 해당지역에 수분을 공급하여 작물이 필요로 하는 물을 관리하게 된다. 종래와 같이 토양 속에 포함된 수분량을 감지하는 텐션미터 즉, 수분감지센서를 관수제어부와 유선으로 연결하는 경우에 다수개의 수분감지센서를 토양 속에 설치하기 위해 신호케이블 등이 필요하게 되며, 이러한 신호케이블를 이용하여 관수 제어부에 각각의 수분감지센서를 연결하여 토양에 설치 및 해체하는 경우에 신호케이블 등으로 인해 수분감지센서를 토양속에 설치하거나 해체하는 작업이 어려우며, 부분적으로 토양속의 수분이 부족한 경우에 부족한 장소의 토양에 선택적으로 수분을 공급할 수 없는 문제점이 있다. When cultivating the crop, the biggest influence on the growth of the crop is moisture, and an irrigation control system has been developed to properly supply it. The irrigation control system is applied to set the soil moisture required by the crop and to properly supply and manage the soil according to the set soil moisture. To this end, the soil moisture required for the crop is set, and the soil moisture detection method is used to detect whether the soil has been supplied with moisture as much as the set soil moisture. The soil moisture detection method includes an electric resistance method, a neutron method, and a tension meter method, and the tension meter method is a method of detecting the amount of moisture contained in the soil by using a potential force of the soil moisture. The unit of moisture, pF, is used. A conventional irrigation control system for measuring and supplying moisture required for crops by measuring moisture contained in the soil using such a tension meter will be described as follows. First, a plurality of tension meters are installed in the soil at predetermined intervals, and the amount of moisture detected by each tension meter is received by the irrigation control unit of the irrigation control system through a wire. When the water content information detected by a plurality of tension meters is received by the water irrigation control unit, the water irrigation control unit supplies water as much as it is insufficient when the received water content is insufficient compared to the water amount suitable for growing crops. For example, when a signal is received from the irrigation control unit from one of a plurality of tension meters installed in the soil that the crop needs water, the irrigation control unit opens the sprinkler or solenoid valve installed in the corresponding area to absorb moisture in the area. Supply to manage the water needed by the crop. As in the prior art, when connecting a tension meter that detects the amount of water contained in the soil, that is, a water sensor to the irrigation control unit by wire, a signal cable or the like is needed to install a number of water sensors into the soil. It is difficult to install or disassemble the moisture sensor in the soil due to signal cables, etc. when installing and dismantling each moisture sensor to the irrigation control unit. There is a problem that water cannot be selectively supplied to the soil of the place.

관비재배(fertigation)란 용어는 관수(irrigation)와 비료(fertilizer)의 합성어로서 뿌리 부근에 관수시설을 이용하여 액비형태의 비료를 공급하는 것을 의미한다. 작물의 뿌리는 토양 중에서 물과 양분을 찾아 뻗어 나가는데 주변에 양·수분이 부족하게 되면 많은 에너지를 소비하면서 찾아 가기 때문에 가능한 한 식물체의 근처에 물과 양분을 공급하여 쉽고 빠르게 흡수시켜 여기에 근군(根群)이 형성되면 에너지의 낭비도 없고 작물의 생육도 빨라진다는 원리이다. 기존의 재배장식에 비해 관수와 시비의 정밀조절을 통해 품질을 향상시키고 수량을 증대시킬 수 있는 시스템이지만, 적절한 센서가 개발되고 있지 않은 문제가 있다. The term fertigation is a compound word of irrigation and fertilizer, which means supplying fertilizer in the form of liquid fertilizer using irrigation facilities near the roots. The roots of the crops stretch out in search of water and nutrients from the soil, but when there is a shortage of nutrients and water, they go to consume as much energy as possible. The principle is that when 根는 is formed, there is no waste of energy and the growth of crops becomes faster. It is a system that can improve the quality and increase the quantity of water through precise control of irrigation and fertilization compared to the existing cultivation, but there is a problem that a suitable sensor has not been developed.

한국등록특허 제2006-0072703호 2006년 06월 28일 공개 (명칭: 무선관수 제어시스템)Published Korean Registered Patent No. 2006-0072703 on June 28, 2006 (Name: Wireless Irrigation Control System)

본 발명의 목적은 노지에서 토양 정보를 용이하게 측정하여, 제공할 수 있는 에너지 자립형 농업 센서 장치 및 이를 이용한 농업 방법을 제공함에 있다. An object of the present invention is to provide an energy-independent agricultural sensor device capable of easily measuring and providing soil information in a field, and an agricultural method using the same.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 농업 센서 장치는 저전력망을 통해 통신을 수행하는 통신부와, 토양의 온도, 습도, 산도 및 전도도 중 적어도 하나를 포함하는 토양 정보를 측정하는 센서부와, 상기 토양 정보를 상기 통신부를 통해 제어서버로 전송하여 제어서버가 상기 토양 정보를 기초, 관수 및 관비를 제어하기 위한 제어 신호를 생성하도록 하는 제어부를 포함한다. Agricultural sensor device according to a preferred embodiment of the present invention for achieving the above object is a communication unit for performing communication through a low-power network, and soil information including at least one of the temperature, humidity, acidity and conductivity of the soil It includes a sensor unit for measuring, and a control unit for transmitting the soil information to the control server through the communication unit so that the control server generates a control signal for controlling the foundation, watering and pipe ratio based on the soil information.

본 발명의 실시예에 따른 농업 센서 장치는 이차전지인 배터리와, 태양광을 통해 전력을 생성하는 태양광발전부와, 상기 태양광을 통해 생성된 전력으로 상기 배터리를 충전하는 배터리관리부를 더 포함한다. The agricultural sensor device according to the embodiment of the present invention further includes a battery that is a secondary battery, a solar power generation unit that generates power through sunlight, and a battery management unit that charges the battery with the power generated through sunlight. do.

상기 제어부는 소정의 기간인 제1 주기와 상기 제1 주기와 다른 소정의 기간인 제2 주기로 구분하고, 상기 제1 주기 동안 상기 토양 정보를 상기 통신부를 통해 제어서버로 전송하며, 상기 제2 주기 동안 상기 태양광을 통해 생성된 전력으로 상기 배터리를 충전하도록 상기 배터리관리부를 제어하는 것을 특징으로 한다. The control unit is divided into a first period, which is a predetermined period, and a second period, which is different from the first period, and transmits the soil information to the control server through the communication unit during the first period, and the second period. It characterized in that it controls the battery management unit to charge the battery with the power generated through the sunlight.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 농업 센서 장치를 이용한 농업 방법은 상기 농업 센서 장치가 토양의 온도, 습도, 산도 및 전도도 중 적어도 하나를 포함하는 토양 정보를 측정하는 단계와, 상기 농업 센서 장치가 상기 토양 정보를 저전력망을 통해 제어서버로 전송하여 상기 제어서버가 상기 토양 정보를 기초, 관수 및 관비를 제어하기 위한 제어 신호를 생성하도록 하는 단계를 포함한다. In the agricultural method using the agricultural sensor device according to the preferred embodiment of the present invention for achieving the above object, the agricultural sensor device measures soil information including at least one of soil temperature, humidity, acidity and conductivity And a step in which the agricultural sensor device transmits the soil information to a control server through a low-power network so that the control server generates a control signal for controlling the foundation, watering and pipe costs based on the soil information.

본 발명의 실시예에 따른 농업 센서 장치를 이용한 농업 방법은 상기 제어 신호를 생성하도록 하는 단계 후, 상기 농업 센서 장치가 상기 태양광을 통해 생성된 전력으로 이차전지인 배터리를 충전하는 단계를 더 포함한다. The agricultural method using the agricultural sensor device according to the embodiment of the present invention further includes the step of generating the control signal, and then charging the battery which is a secondary battery with the power generated by the solar sensor device through the sunlight. do.

상기 제어 신호를 생성하도록 하는 단계는 소정의 기간인 제1 주기에 수행되며, 상기 배터리를 충전하는 단계는 상기 제1 주기와 다른 소정의 기간인 제2 주기에 수행되는 것을 특징으로 한다. The step of generating the control signal is performed in a first period which is a predetermined period, and the step of charging the battery is performed in a second period which is a predetermined period different from the first period.

본 발명에 따르면, 저전력 무선 기술 및 에너지 하베스트 기술을 적용하여 반영구적으로 토양 센서를 운영할 수 있다. 이에 따라, 노지 환경에서 작물 재배에 필요한 토양 정보를 용이하게 습득할 수 있다. According to the present invention, it is possible to operate the soil sensor semi-permanently by applying low power wireless technology and energy harvesting technology. Accordingly, soil information required for crop cultivation in an open-air environment can be easily acquired.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 관수 관비 농업 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 제어서버의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 농업센서장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 농업센서장치를 이용한 농업 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 1 is a view for explaining a water irrigation agricultural system according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram illustrating the configuration of a control server according to an embodiment of the present invention.
3 and 4 are diagrams for explaining the configuration of the agricultural sensor device according to an embodiment of the present invention.
5 is a flowchart illustrating an agricultural method using an agricultural sensor device according to an embodiment of the present invention.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 다만, 하기의 설명 및 첨부된 도면에서 본 발명의 요지를 흐릴 수 있는 공지 기능 또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 또한, 도면 전체에 걸쳐 동일한 구성 요소들은 가능한 한 동일한 도면 부호로 나타내고 있음에 유의하여야 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, in the following description and accompanying drawings, detailed descriptions of well-known functions or configurations that may obscure the subject matter of the present invention are omitted. In addition, it should be noted that the same components throughout the drawings are represented by the same reference numerals as much as possible.

이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위한 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.The terms or words used in the present specification and claims described below should not be construed as being limited to ordinary or dictionary meanings, and the inventor is appropriate as a concept of terms for explaining his or her invention in the best way. Based on the principle that it can be defined, it should be interpreted as meanings and concepts consistent with the technical spirit of the present invention. Therefore, the configuration shown in the embodiments and drawings described in this specification is only one of the most preferred embodiments of the present invention, and does not represent all of the technical spirit of the present invention, and can replace them at the time of this application. It should be understood that there may be equivalents and variations.

또한, 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하기 위해 사용하는 것으로, 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용될 뿐, 상기 구성요소들을 한정하기 위해 사용되지 않는다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다.In addition, terms including ordinal numbers such as first and second are used to describe various components, and are used only to distinguish one component from other components, and to limit the components It is not used. For example, the second component may be referred to as a first component without departing from the scope of the present invention, and similarly, the first component may also be referred to as a second component.

더하여, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급할 경우, 이는 논리적 또는 물리적으로 연결되거나, 접속될 수 있음을 의미한다. 다시 말해, 구성요소가 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속되어 있을 수 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있으며, 간접적으로 연결되거나 접속될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.In addition, when referring to a component being "connected" or "connected" to another component, it means that it can be connected or connected logically or physically. In other words, although the component may be directly connected or connected to other components, it should be understood that other components may exist in the middle and may be connected or connected indirectly.

또한, 본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 본 명세서에서 기술되는 "포함 한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. In addition, the terms used in this specification are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In addition, terms such as "comprises" or "have" described herein are intended to indicate that there are features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification, or one or more thereof. It should be understood that the above other features or numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof are not excluded in advance.

아울러, 본 발명의 범위 내의 실시 예들은 컴퓨터 실행가능 명령어 또는 컴퓨터 판독가능 매체에 저장된 데이터 구조를 가지거나 전달하는 컴퓨터 판독가능 매체를 포함한다. 이러한 컴퓨터 판독가능 매체는, 범용 또는 특수 목적의 컴퓨터 시스템에 의해 액세스 가능한 임의의 이용 가능한 매체일 수 있다. 예로서, 이러한 컴퓨터 판독가능 매체는 RAM, ROM, EPROM, CD-ROM 또는 기타 광 디스크 저장장치, 자기 디스크 저장장치 또는 기타 자기 저장장치, 또는 컴퓨터 실행가능 명령어, 컴퓨터 판독가능 명령어 또는 데이터 구조의 형태로 된 소정의 프로그램 코드 수단을 저장하거나 전달하는 데에 이용될 수 있고, 범용 또는 특수 목적 컴퓨터 시스템에 의해 액세스 될 수 있는 임의의 기타 매체와 같은 물리적 저장 매체를 포함할 수 있지만, 이에 한정되지 않는다. In addition, embodiments within the scope of the present invention include computer-readable media having or having computer-executable instructions or data structures stored on computer-readable media. Such computer-readable media can be any available media that can be accessed by a general purpose or special purpose computer system. By way of example, such computer readable media may be in the form of RAM, ROM, EPROM, CD-ROM or other optical disk storage, magnetic disk storage or other magnetic storage, or computer executable instructions, computer readable instructions or data structures. Physical storage media, such as any other media that may be used to store or transfer certain program code means in, and can be accessed by, general purpose or special purpose computer systems. .

먼저, 본 발명의 실시예에 따른 관수 관비 농업 시스템에 대해서 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 관수 관비 농업 시스템을 설명하기 위한 도면이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 관수 관비 농업 시스템은 제어서버(100), 농업센서장치(200) 및 관수관비장치(300)를 포함한다. First, a description will be given of a water irrigation agricultural system according to an embodiment of the present invention. 1 is a view for explaining a water irrigation agricultural system according to an embodiment of the present invention. 1, the irrigation irrigation agricultural system according to an embodiment of the present invention includes a control server 100, an agricultural sensor device 200, and an irrigation irrigation device 300.

제어서버(100) 및 농업센서장치(200)는 저전력망(10, LPWAN: Low Power Wide Area Network)을 통해 상호간에 통신할 수 있다. 여기서, 저전력망(10)은 사물인터넷 디바이스들을 위한 이동통신망이며, 저전력망(10)은 장비와 장비를 직접 연결할 수 있고, 최대 20년 이상의 지속성을 보장한다. 더욱이, 저전력망(10)은 5-40Km 정도의 통신 범위를 지원할 수 있다. The control server 100 and the agricultural sensor device 200 may communicate with each other through a low power wide area network (LPWAN) 10. Here, the low-power network 10 is a mobile communication network for IoT devices, and the low-power network 10 can directly connect equipment and equipment, and ensures continuity of up to 20 years or more. Moreover, the low power network 10 can support a communication range of about 5-40Km.

이러한 저전력망(10)을 통해서 제어서버(100), 농업센서장치(200) 및 관수관비장치(300)가 상호 연동하여 본 발명에 따른 관수 관비 농업 시스템을 구성할 수 있다. Through such a low-power network 10, the control server 100, the agricultural sensor device 200, and the irrigation irrigation device 300 may be interlocked to construct an irrigation irrigation agricultural system according to the present invention.

농업센서장치(200)는 태양광 및 이차전지를 통한 에너지 하베스팅을 통해 에너지를 스스로 공급하는 에너지 자립형 센서 장치이며, 노지에 설치되어 무선으로 통신을 수행한다. 제어서버(100)는 농업센서장치(200)로부터 토양 정보를 수신하고, 수신된 토양 정보를 기초로 관수 관비를 위해 필요한 제어 신호를 생성하고, 생성된 제어 신호를 관수관비장치(300)에 제공한다. The agricultural sensor device 200 is an energy self-supporting sensor device that supplies energy through energy harvesting through solar and secondary batteries, and is installed in the field to perform wireless communication. The control server 100 receives soil information from the agricultural sensor device 200, generates a control signal necessary for irrigation irrigation based on the received soil information, and provides the generated control signal to the irrigation irrigation unit 300 do.

관수관비장치(300)는 제어서버(100)로부터 수신되는 제어 신호에 따라 관수시설을 이용하여 물의 양을 조절하여 작물에 공급하거나, 작물의 생장에 필요한 영양분을 물과 알맞은 농도로 혼합한 후 관수시설을 이용하여 액체 상태의 비료를 작물에 공급하기 위한 장치이다. The irrigation system 300 supplies water to the crop by adjusting the amount of water using the irrigation facility according to the control signal received from the control server 100, or after mixing the nutrients necessary for the growth of the crop with water to an appropriate concentration It is a device to supply liquid fertilizer to crops using facilities.

다음으로, 본 발명의 실시예에 따른 제어서버(100)의 구성에 대해서 보다 자세히 설명하기로 한다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 제어서버의 구성을 설명하기 위한 블록도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 제어서버(100)는 통신모듈(110), 저장모듈(120) 및 제어모듈(130)을 포함한다. Next, the configuration of the control server 100 according to an embodiment of the present invention will be described in more detail. 2 is a block diagram illustrating the configuration of a control server according to an embodiment of the present invention. 2, the control server 100 according to an embodiment of the present invention includes a communication module 110, a storage module 120 and the control module 130.

통신모듈(110)은 저전력망(10)을 통해 농업센서장치(200) 및 관수관비장치(300)와 통신하기 위한 것이다. 통신모듈(110)은 송신되는 신호를 변조하고, 수신되는 신호를 복조하는 모뎀(Modem)을 포함할 수 있다. 통신모듈(110)은 저전력망(10)을 통해 농업센서장치(200) 및 관수관비장치(300)로부터 위치 정보를 수신할 수 있다. The communication module 110 is for communicating with the agricultural sensor device 200 and the irrigation pipe system 300 through the low power network 10. The communication module 110 may include a modem for modulating the transmitted signal and demodulating the received signal. The communication module 110 may receive location information from the agricultural sensor device 200 and the irrigation and maintenance device 300 through the low-power network 10.

저장모듈(120)은 제어서버(100)의 동작에 필요한 프로그램 및 데이터를 저장하는 역할을 수행한다. 특히, 저장모듈(120)은 제어서버(100)의 동작에 필요한 각 종 데이터를 저장한다. 저장모듈(120)은 농업센서장치(200) 및 관수관비장치(300)의 위치와, 재배 작물의 위치를 매핑하여 저장할 수 있다. 저장모듈(120)에 저장되는 각 종 데이터는 사용자의 조작에 따라, 삭제, 변경, 추가될 수 있다. The storage module 120 serves to store programs and data necessary for the operation of the control server 100. In particular, the storage module 120 stores various types of data necessary for the operation of the control server 100. The storage module 120 may map and store the location of the agricultural sensor device 200 and the irrigation and watering device 300 and the location of the cultivated crop. Various types of data stored in the storage module 120 may be deleted, changed, or added according to user manipulation.

제어모듈(130)은 제어서버(100)의 전반적인 동작 및 제어서버(100)의 내부 블록들 간 신호 흐름을 제어하고, 데이터를 처리하는 데이터 처리 기능을 수행할 수 있다. 이러한 제어모듈(130)은 중앙처리장치(CPU: Central Processing Unit), 디지털신호처리기(DSP: Digital Signal Processor) 등이 될 수 있다. 이러한 제어모듈(130)의 동작에 대해서는 아래에서 더 상세하게 설명될 것이다. The control module 130 may control the overall operation of the control server 100 and the signal flow between the internal blocks of the control server 100, and may perform a data processing function for processing data. The control module 130 may be a central processing unit (CPU), a digital signal processor (DSP), or the like. The operation of the control module 130 will be described in more detail below.

다음으로, 본 발명의 실시예에 따른 농업센서장치(200)의 구성에 대해서 보다 자세히 설명하기로 한다. 도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 농업센서장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다. 도 3 및 도 4를 참조하면, 농업센서장치(200)는 통신부(210), 센서부(220), 배터리(230), 태양광발전부(240), 배터리관리부(250), 저장부(260) 및 제어부(270)를 포함한다. Next, the configuration of the agricultural sensor device 200 according to the embodiment of the present invention will be described in more detail. 3 and 4 are diagrams for explaining the configuration of the agricultural sensor device according to an embodiment of the present invention. 3 and 4, the agricultural sensor device 200 includes a communication unit 210, a sensor unit 220, a battery 230, a solar power generation unit 240, a battery management unit 250, a storage unit 260 ) And a control unit 270.

통신부(210)는 저전력망(10)을 통해 제어서버(100)와 통신하기 위한 것이다. 이러한 통신부(210)는 송신되는 신호의 주파수를 상승 변환 및 증폭하는 RF(Radio Frequency) 송신기(Tx) 및 수신되는 신호를 저 잡음 증폭하고 주파수를 하강 변환하는 RF 수신기(Rx)를 포함할 수 있다. 그리고 통신부(210)는 송신되는 신호를 변조하고, 수신되는 신호를 복조하는 모뎀(Modem)을 포함할 수 있다. The communication unit 210 is for communicating with the control server 100 through the low power network 10. The communication unit 210 may include a radio frequency (RF) transmitter (Tx) for up-converting and amplifying the frequency of the transmitted signal, and an RF receiver (Rx) for amplifying the received signal with low noise and down-converting the frequency. . In addition, the communication unit 210 may include a modem for modulating the transmitted signal and demodulating the received signal.

센서부(220)는 토양에 삽입되는 탐침으로 형성되며, 토양의 온도, 습도, 산도(pH) 및 전도도(EC)를 포함하는 토양 정보를 센싱하기 위한 복수의 센서를 포함한다. The sensor unit 220 is formed of a probe inserted into the soil, and includes a plurality of sensors for sensing soil information including temperature, humidity, acidity (pH) and conductivity (EC) of the soil.

배터리(230)는 농업센서장치(200)에 필요한 전원을 공급하는 역할을 수행한다. 이러한 배터리(230)는 이차전지로, 대표적으로, 리튬 이온 배터리를 예시할 수 있다. The battery 230 serves to supply power required for the agricultural sensor device 200. The battery 230 is a secondary battery, and typically, a lithium ion battery may be exemplified.

태양광발전부(240)는 기본적으로, 태양광을 통해 전력을 생성한다. 이러한 전력은 배터리를 충전하는 데에 사용된다. 태양광발전부(240)는 태양전지, 버퍼전지, 전력변환장치를 포함하며, 태양전지에 쪼여지면 태양빛이 가지고 있는 에너지에 의해 태양전지에서 전위차가 발생하여 전류를 생성한다. 생성된 전류는 버퍼전지를 충전시킨다. 여기서, 버퍼전지는 이차전지가 될 수 있다. The solar power generation unit 240 basically generates electric power through sunlight. This power is used to charge the battery. The photovoltaic unit 240 includes a solar cell, a buffer cell, and a power converter, and when split into a solar cell, a potential difference is generated in the solar cell by the energy of sunlight to generate electric current. The generated current charges the buffer cell. Here, the buffer battery may be a secondary battery.

배터리관리부(250)는 태양광발전부(240)가 태양광을 통해 생성된 전력으로 배터리를 충전하기 위한 것이다. 배터리관리부(250)는 태양광발전부(240)에 의해 생성된 전류로 직접 배터리(230)를 직접 충전시키거나, 버퍼전지의 충전 전압을 전류로 변환하여 배터리(230)를 충전시키는 역할을 수행한다. 배터리관리부(250)는 태양광발전부(240)의 발전량이 일정하지 않기 때문에 소정 주기로 혹은 특정 이벤트가 발생하는 경우, 태양광발전부(240)에 의해 생성된 전류로 직접 배터리(230)를 직접 충전시키거나, 버퍼전지의 충전 전압을 전류로 변환하여 배터리(230)를 충전시킨다. The battery management unit 250 is for the solar power generation unit 240 to charge the battery with power generated through sunlight. The battery management unit 250 directly charges the battery 230 with the current generated by the photovoltaic unit 240 or converts the charging voltage of the buffer cell into a current to charge the battery 230. do. Since the amount of power generated by the photovoltaic unit 240 is not constant, the battery management unit 250 directly directs the battery 230 to the current generated by the photovoltaic unit 240 at a predetermined cycle or when a specific event occurs. The battery 230 is charged by charging or converting the charging voltage of the buffer battery into a current.

저장부(260)는 농업센서장치(200)의 동작에 필요한 프로그램 및 데이터를 저장하는 역할을 수행한다. 특히, 저장부(250)는 센서부(220)가 측정한 토양의 온도, 습도, 산도(pH) 및 전도도(EC)를 포함하는 토양 정보를 일시 저장한다. The storage unit 260 serves to store programs and data necessary for the operation of the agricultural sensor device 200. In particular, the storage unit 250 temporarily stores soil information including temperature, humidity, acidity (pH) and conductivity (EC) of the soil measured by the sensor unit 220.

제어부(270)는 농업센서장치(200)의 전반적인 동작 및 농업센서장치(200)의 내부 블록(110 내지 180)들 간 신호 흐름을 제어하고, 데이터를 처리하는 데이터 처리 기능을 수행할 수 있다. 이러한 제어부(270)는 중앙처리장치(CPU: Central Processing Unit), 마이크로컨트롤러(MCU: Micro Controller Unit), 디지털신호처리기(DSP: Digital Signal Processor) 등이 될 수 있다. 이러한 제어부(270)는 센서부(220)를 통해 토양 정보를 측정하고, 측정된 토양 정보를 통신부(210)를 통해 제어서버(100)로 전송하여 제어서버(100)가 토양 정보를 기초로 관수 및 관비를 제어하기 위한 제어 신호를 생성하도록 한다. The control unit 270 may control the overall operation of the agricultural sensor device 200 and the signal flow between the internal blocks 110 to 180 of the agricultural sensor device 200, and may perform a data processing function for processing data. The control unit 270 may be a central processing unit (CPU), a micro controller unit (MCU), a digital signal processor (DSP), or the like. The control unit 270 measures the soil information through the sensor unit 220 and transmits the measured soil information to the control server 100 through the communication unit 210 so that the control server 100 irrigates based on the soil information. And to generate a control signal for controlling the tube ratio.

또한, 제어부(270)는 소정의 기간인 제1 주기와 제1 주기와 다른 소정의 기간인 제2 주기로 구분하고, 제1 주기 동안 토양 정보를 통신부(210)를 통해 제어서버(100)로 전송하며, 제2 주기 동안 태양광을 통해 생성된 전력으로 배터리를 충전하도록 배터리관리부(250)를 제어한다. In addition, the control unit 270 is divided into a first period which is a predetermined period and a second period which is different from the first period, and transmits soil information to the control server 100 through the communication unit 210 during the first period. The battery management unit 250 is controlled to charge the battery with power generated through sunlight during the second cycle.

다음으로, 본 발명의 실시예에 따른 농업센서장치를 이용한 농업 방법에 대해서 설명하기로 한다. 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 농업센서장치를 이용한 농업 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. Next, an agricultural method using an agricultural sensor device according to an embodiment of the present invention will be described. 5 is a flowchart illustrating an agricultural method using an agricultural sensor device according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 농업센서장치(200)의 제어부(270)는 S110 단계에서 센서부(220)를 통해 토양의 온도, 습도, 산도(pH) 및 전도도(EC) 중 적어도 하나인 토양 정보를 측정하고, S120 단계에서 통신부(210)를 통해 측정된 토양 정보를 통신부(210)를 통해 제어서버(100)로 전송한다. Referring to FIG. 5, the control unit 270 of the agricultural sensor device 200 receives soil information that is at least one of temperature, humidity, acidity (pH), and conductivity (EC) of the soil through the sensor unit 220 in step S110. After measuring, the soil information measured through the communication unit 210 in step S120 is transmitted to the control server 100 through the communication unit 210.

제어서버(100)의 제어모듈(130)은 통신모듈(110)을 통해 토양 정보를 수신하면, S130 단계에서 토양 정보를 기초로 기 설정된 규칙에 따라 관수 관비를 제어하기 위한 제어 신호를 생성한다. 이러한 제어 신호는 물의 양, 양분의 양, 공급 위치, 공급 시간, 물과 양분의 혼합 비율 등을 포함할 수 있다. When receiving the soil information through the communication module 110, the control module 130 of the control server 100 generates a control signal for controlling the irrigation rate according to a preset rule based on the soil information in step S130. Such control signals may include the amount of water, the amount of nutrients, the feeding position, the supply time, the mixing ratio of water and nutrients, and the like.

다음으로, 제어서버(100)의 제어모듈(130)은 S140 단계에서 통신모듈(110)을 통해 제어 신호를 관수관비장치(300)로 전송한다. Next, the control module 130 of the control server 100 transmits a control signal to the irrigation system 300 through the communication module 110 in step S140.

그러면, 관수관비장치(300)는 S150 단계에서 제어 신호에 따라, 관수 관비를 실행한다. 즉, 관수관비장치(300)는 제어서버(100)로부터 수신된 제어 신호에 따라 관수시설을 이용하여 물의 양을 조절하여 작물에 공급하거나, 작물의 생장에 필요한 영양분을 물과 알맞은 농도로 혼합한 후 관수시설을 이용하여 액체 상태의 비료를 작물에 공급할 수 있다. Then, the irrigation pipe ratio device 300 executes irrigation pipe ratio according to the control signal in step S150. In other words, the irrigation system 300 adjusts the amount of water using the irrigation facility according to the control signal received from the control server 100 to supply it to the crop, or mixes nutrients necessary for the growth of the crop with water and an appropriate concentration. Afterwards, liquid fertilizers can be supplied to the crop using irrigation.

한편, 전술한 바와 같이, 농업센서장치(200)의 제어부(270)는 소정의 기간인 제1 주기(P1)와 제1 주기(P1)와 다른 소정의 기간인 제2 주기(P2)로 구분할 수 있다. 제어부(270)는 제1 주기(P1) 중 S110 단계에서 토양 정보를 통신부(210)를 통해 제어서버(100)로 전송할 수 있다. 그러면, 제2 주기(P2)인 S160 단계에서 제어부(270)는 태양광을 통해 생성된 전력으로 배터리를 충전하도록 배터리관리부(250)를 제어한다. 이러한 제1 주기(P1) 및 제2 주기(P2)는 교번으로 반복된다. Meanwhile, as described above, the control unit 270 of the agricultural sensor device 200 may be divided into a first period P1 which is a predetermined period and a second period P2 which is different from the first period P1. Can be. The control unit 270 may transmit soil information to the control server 100 through the communication unit 210 in step S110 of the first period P1. Then, in step S160, which is the second cycle P2, the control unit 270 controls the battery management unit 250 to charge the battery with the power generated through sunlight. The first period P1 and the second period P2 are alternately repeated.

한편, 앞서 설명된 본 발명의 실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터수단을 통하여 판독 가능한 프로그램 형태로 구현되어 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체에 기록될 수 있다. 여기서, 기록매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 기록매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 예컨대 기록매체는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광 기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치를 포함한다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 와이어뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 와이어를 포함할 수 있다. 이러한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다. Meanwhile, the method according to the embodiment of the present invention described above may be implemented in a form of a program readable through various computer means and recorded on a computer-readable recording medium. Here, the recording medium may include program instructions, data files, data structures, or the like alone or in combination. The program instructions recorded on the recording medium may be specially designed and configured for the present invention or may be known and usable by those skilled in computer software. For example, the recording medium includes magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs, DVDs, and magnetic-optical media such as floptical disks ( magneto-optical media, and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions may include high-level language wires that can be executed by a computer using an interpreter, as well as machine language wires such as those produced by a compiler. Such a hardware device may be configured to operate as one or more software modules to perform the operation of the present invention, and vice versa.

본 명세서는 다수의 특정한 구현물의 세부사항들을 포함하지만, 이들은 어떠한 발명이나 청구 가능한 것의 범위에 대해서도 제한적인 것으로서 이해되어서는 안되며, 오히려 특정한 발명의 특정한 실시형태에 특유할 수 있는 특징들에 대한 설명으로서 이해되어야 한다. 개별적인 실시형태의 문맥에서 본 명세서에 기술된 특정한 특징들은 단일 실시형태에서 조합하여 구현될 수도 있다. 반대로, 단일 실시형태의 문맥에서 기술한 다양한 특징들 역시 개별적으로 혹은 어떠한 적절한 하위 조합으로도 복수의 실시형태에서 구현 가능하다. 나아가, 특징들이 특정한 조합으로 동작하고 초기에 그와 같이 청구된 바와 같이 묘사될 수 있지만, 청구된 조합으로부터의 하나 이상의 특징들은 일부 경우에 그 조합으로부터 배제될 수 있으며, 그 청구된 조합은 하위 조합이나 하위 조합의 변형물로 변경될 수 있다.This specification includes details of many specific implementations, but these should not be understood as limiting on the scope of any invention or claim, but rather as a description of features that may be specific to a particular embodiment of the particular invention. It should be understood. Certain features that are described in this specification in the context of separate embodiments may be implemented in combination in a single embodiment. Conversely, various features that are described in the context of a single embodiment can also be implemented in multiple embodiments individually or in any suitable subcombination. Further, although features may operate in a particular combination and may be initially depicted as so claimed, one or more features from the claimed combination may in some cases be excluded from the combination, and the claimed combination subcombined. Or sub-combinations.

마찬가지로, 특정한 순서로 도면에서 동작들을 묘사하고 있지만, 이는 바람직한 결과를 얻기 위하여 도시된 그 특정한 순서나 순차적인 순서대로 그러한 동작들을 수행하여야 한다거나 모든 도시된 동작들이 수행되어야 하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 특정한 경우, 멀티태스킹과 병렬 프로세싱이 유리할 수 있다. 또한, 상술한 실시형태의 다양한 시스템 컴포넌트의 분리는 그러한 분리를 모든 실시형태에서 요구하는 것으로 이해되어서는 안되며, 설명한 프로그램 컴포넌트와 시스템들은 일반적으로 단일의 소프트웨어 제품으로 함께 통합되거나 다중 소프트웨어 제품에 패키징될 수 있다는 점을 이해하여야 한다.Likewise, although the operations are depicted in the drawings in a particular order, it should not be understood that such operations should be performed in the particular order shown or in sequential order, or that all shown actions should be performed in order to obtain desirable results. In certain cases, multitasking and parallel processing may be advantageous. In addition, the separation of various system components of the above-described embodiments should not be understood as requiring such separation in all embodiments, and the described program components and systems will generally be integrated together into a single software product or packaged in multiple software products. You should understand that you can.

본 명세서에서 설명한 주제의 특정한 실시형태를 설명하였다. 기타의 실시형태들은 이하의 청구항의 범위 내에 속한다. 예컨대, 청구항에서 인용된 동작들은 상이한 순서로 수행되면서도 여전히 바람직한 결과를 성취할 수 있다. 일 예로서, 첨부도면에 도시한 프로세스는 바람직한 결과를 얻기 위하여 반드시 그 특정한 도시된 순서나 순차적인 순서를 요구하지 않는다. 특정한 구현예에서, 멀티태스킹과 병렬 프로세싱이 유리할 수 있다.Specific embodiments of the subject matter described herein have been described. Other embodiments are within the scope of the following claims. For example, the operations recited in the claims may be performed in different orders while still achieving desirable results. As an example, the process illustrated in the accompanying drawings does not necessarily require that particular illustrated order or sequential order to obtain desirable results. In certain implementations, multitasking and parallel processing can be advantageous.

본 기술한 설명은 본 발명의 최상의 모드를 제시하고 있으며, 본 발명을 설명하기 위하여, 그리고 당업자가 본 발명을 제작 및 이용할 수 있도록 하기 위한 예를 제공하고 있다. 이렇게 작성된 명세서는 그 제시된 구체적인 용어에 본 발명을 제한하는 것이 아니다. 따라서 상술한 예를 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하였지만, 당업자라면 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서도 본 예들에 대한 개조, 변경 및 변형을 가할 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위에 의해 정하여져야 한다. The described description presents the best mode of the present invention, and provides examples for explaining the present invention and for those skilled in the art to make and use the present invention. This written specification is not intended to limit the invention to the specific terms presented. Therefore, although the present invention has been described in detail with reference to the above-described examples, those skilled in the art can make modifications, alterations, and modifications to the examples without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be determined by the described embodiments, but should be determined by the claims.

이상 본 발명을 몇 가지 바람직한 실시예를 사용하여 설명하였으나, 이들 실시예는 예시적인 것이며 한정적인 것이 아니다. 이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자라면 본 발명의 사상과 첨부된 특허청구범위에 제시된 권리범위에서 벗어나지 않으면서 균등론에 따라 다양한 변화와 수정을 가할 수 있음을 이해할 것이다. Although the present invention has been described using some preferred embodiments, these embodiments are illustrative and not limiting. As described above, those skilled in the art to which the present invention pertains will understand that various changes and modifications can be made according to the theory of equality without departing from the spirit of the present invention and the scope of the rights set forth in the appended claims.

10: 저전력망
100: 제어서버
110: 통신모듈
120: 저장모듈
130: 제어모듈
200: 농업센서장치
210: 통신부
220: 센서부
230: 배터리
240: 태양광발전부
250: 배터리관리부
260: 저장부
270: 제어부 10: low power grid
100: control server
110: communication module
120: storage module
130: control module
200: agricultural sensor device
210: communication unit
220: sensor unit
230: battery
240: solar power generation department
250: battery management unit
260: storage unit
270: control unit

Claims (6)

농업 센서 장치에 있어서,
저전력망을 통해 제어서버와 통신을 수행하는 통신부;
토양의 온도, 습도, 산도 및 전도도 중 적어도 하나를 포함하는 토양 정보를 측정하는 센서부; 및
상기 토양 정보를 상기 통신부를 통해 상기 제어서버로 전송하여 상기 제어서버가 상기 토양 정보를 기초로 관수 및 관비를 제어하기 위한 제어 신호를 생성하도록 하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는
농업 센서 장치. In the agricultural sensor device,
A communication unit performing communication with a control server through a low power network;
A sensor unit for measuring soil information including at least one of soil temperature, humidity, acidity and conductivity; And
And a control unit that transmits the soil information to the control server through the communication unit so that the control server generates control signals for controlling irrigation and water ratio based on the soil information.
Agricultural sensor device. 제1항에 있어서,
이차전지인 배터리;
태양광을 통해 전력을 생성하는 태양광발전부; 및
상기 태양광을 통해 생성된 전력으로 상기 배터리를 충전하는 배터리관리부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
농업 센서 장치. According to claim 1,
A battery that is a secondary battery;
A solar power generation unit that generates electric power through solar light; And
It characterized in that it further comprises; a battery management unit for charging the battery with the power generated through the sunlight
Agricultural sensor device. 제2항에 있어서,
상기 제어부는
소정의 기간인 제1 주기와 상기 제1 주기와 다른 소정의 기간인 제2 주기로 구분하고,
상기 제1 주기 동안 상기 토양 정보를 상기 통신부를 통해 제어서버로 전송하며,
상기 제2 주기 동안 상기 태양광을 통해 생성된 전력으로 상기 배터리를 충전하도록 상기 배터리관리부를 제어하는 것을 특징으로 하는
농업 센서 장치. According to claim 2,
The control unit
It is divided into a first period which is a predetermined period and a second period which is different from the first period,
During the first cycle, the soil information is transmitted to the control server through the communication unit,
And controlling the battery management unit to charge the battery with the power generated through the sunlight during the second cycle.
Agricultural sensor device. 농업 센서 장치를 이용한 농업 방법에 있어서,
상기 농업 센서 장치가 토양의 온도, 습도, 산도 및 전도도 중 적어도 하나를 포함하는 토양 정보를 측정하는 단계;
상기 농업 센서 장치가 상기 토양 정보를 저전력망을 통해 제어서버로 전송하여 상기 제어서버가 상기 토양 정보를 기촐, 관수 및 관비를 제어하기 위한 제어 신호를 생성하도록 하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는
농업 센서 장치를 이용한 농업 방법. In the agricultural method using the agricultural sensor device,
The agricultural sensor device measuring soil information including at least one of soil temperature, humidity, acidity and conductivity;
And the agricultural sensor device transmitting the soil information to a control server through a low-power network so that the control server generates a control signal for controlling the soil information, irrigation and pipe costs.
Agricultural method using agricultural sensor device. 제4항에 있어서,
상기 제어 신호를 생성하도록 하는 단계 후,
상기 농업 센서 장치가 상기 태양광을 통해 생성된 전력으로 이차전지인 배터리를 충전하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
농업 센서 장치. The method of claim 4,
After the step of generating the control signal,
The agricultural sensor device charging a battery that is a secondary battery with the power generated through the sunlight; further comprising a
Agricultural sensor device. 제5항에 있어서,
상기 제어 신호를 생성하도록 하는 단계는 소정의 기간인 제1 주기에 수행되며,
상기 배터리를 충전하는 단계는 상기 제1 주기와 다른 소정의 기간인 제2 주기에 수행되는 것을 특징으로 하는
농업 센서 장치. The method of claim 5,
The step of generating the control signal is performed in a first period, which is a predetermined period,
The step of charging the battery is performed in a second period which is a predetermined period different from the first period.
Agricultural sensor device.
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