KR20230126636A - Monitoring apparatus for environment of soil - Google Patents
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Abstract
본 발명은 토양 환경 모니터링 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 촬영 모듈을 이용하여 360도 전방위 측정이 가능할 뿐 아니라 다분광 영상 측정으로 토양 내부 환경의 정밀한 모니터링이 가능한 토양 환경 모니터링 장치에 관한 것이다.
또한, 촬영 모듈의 높이를 조절가능하도록 구비함으로써, 한번의 장치 삽입으로도 높이를 달리하여 원하는 위치에서의 토양 내부 환경의 촬영이 가능한 토양 환경 모니터링 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a soil environment monitoring device, and more particularly, to a soil environment monitoring device capable of 360-degree omnidirectional measurement using a photographing module and precise monitoring of the soil environment through multi-spectral image measurement.
In addition, it relates to a soil environment monitoring device capable of photographing the internal environment of the soil at a desired location by varying the height even when the device is inserted once by providing an adjustable height of the photographing module.
Description
본 발명은 토양 환경 모니터링 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 촬영 모듈을 이용하여 장치 주위의 토양 환경을 360도 전방위 측정을 할 수 있을 뿐 아니라 다분광 영상 측정으로 토양 내부 환경 및 뿌리 생육의 정밀한 모니터링이 가능한 토양 환경 모니터링 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a soil environment monitoring device, and more particularly, to a 360-degree omnidirectional measurement of the soil environment around the device using a photographing module, as well as precise monitoring of the soil environment and root growth through multi-spectral image measurement. This relates to a possible soil environment monitoring device.
또한, 촬영 모듈의 높이를 조절가능하도록 구비함으로써, 한번의 장치 삽입으로도 높이를 달리하여 원하는 위치에서의 토양 내부 환경의 촬영이 가능한 토양 환경 모니터링 장치에 관한 것이다. In addition, it relates to a soil environment monitoring device capable of photographing the internal environment of the soil at a desired location by varying the height even when the device is inserted once by providing an adjustable height of the photographing module.
일반적으로 식물의 생육을 관리하기 위해서 토양의 외부 환경 뿐 이 아니라 토양 내부의 환경을 파악하는 것이 필요하다. 즉, 식물 생육 관리를 위해서는 식물이 자라는데 필요한 토양정보, 구체적으로, 식물의 발아와 뿌리 발육에 필요한 물리적 상태를 파악하기 위한 토양과 토성 등 식물생육에 필요한 영양 상태 파악이 필요하다.In general, in order to manage plant growth, it is necessary to understand not only the external environment of the soil but also the internal environment of the soil. That is, in order to manage plant growth, it is necessary to determine the soil information required for plant growth, specifically, to determine the nutrient state necessary for plant growth, such as soil and soil to determine the physical state required for plant germination and root development.
이를 위해 한국등록특허 제10-1402001호에는 '식물 생육 관리를 위한 토양 모니터링 기구'에 관하여 개시하고 있으나, 종래 기술은 토양 내부 환경의 정밀한 관찰이 어려운 문제가 있었다.To this end, Korean Patent Registration No. 10-1402001 discloses a 'soil monitoring mechanism for plant growth management', but the prior art has a problem in that it is difficult to precisely observe the internal environment of the soil.
또한, 식물의 생육 상태를 관리하기 위해서는 식물의 뿌리 생육 상태의 정밀한 관찰이 필요하며, 특히, 뿌리 조직의 상태(예를 들어, 살아있는 뿌리 조직, 죽은 뿌리 조직의 식별 등)를 정밀히 관찰하기 위해서는 다분광 영상 촬영을 통한 이미지 분석이 필요하나, 종래 기술에 의할 경우 뿌리 조직의 상태의 정밀한 관찰이 어려운 문제가 있었다.In addition, in order to manage the growth state of the plant, precise observation of the root growth state of the plant is required. Image analysis through spectroscopic imaging is required, but in the case of the prior art, it is difficult to precisely observe the state of the root tissue.
따라서, 다분광 영상 촬영을 통한 토양 내부 환경 및 식물의 뿌리 조직의 상태의 정밀한 분석이 가능한 모니터링 장치에 관한 기술 개발이 필요한 실정이다.Therefore, there is a need to develop a technology for a monitoring device capable of precisely analyzing the state of the soil internal environment and plant root tissue through multi-spectral imaging.
이에 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로, 촬영 모듈을 이용하여 장치 주위의 토양 환경을 360도 전방위 측정을 할 수 있을 뿐 아니라 다분광 영상 측정으로 토양 내부 환경 및 뿌리 생육의 정밀한 모니터링이 가능한 토양 환경 모니터링 장치를 제공한다.Therefore, the technical problem of the present invention is conceived in this respect, and not only can measure the soil environment around the device in 360 degrees using a photographing module, but also precisely monitor the internal environment of the soil and root growth through multi-spectral image measurement. Possible soil environment monitoring devices are provided.
또한, 촬영 모듈의 높이를 조절가능하도록 구비함으로써, 한번의 장치 삽입으로도 높이를 달리하여 원하는 위치에서의 토양 내부 환경의 촬영이 가능한 토양 환경 모니터링 장치를 제공한다.In addition, by providing an adjustable height of the photographing module, a soil environment monitoring device capable of photographing the internal environment of the soil at a desired location by changing the height even when the device is inserted once is provided.
본 발명의 일 실시예에 따른 토양 환경 모니터링 장치는, 일정 길이의 내부 공간이 형성되는 투명 재질의 하우징; 상기 하우징의 내부 공간에 길이 방향을 따라 이동가능하게 구비되는 이동 유닛; 및 상기 이동 유닛에 고정되어 상기 하우징의 외부의 토양 환경을 촬영하는 촬영 모듈;을 포함할 수 있다.Soil environment monitoring device according to an embodiment of the present invention, the housing of a transparent material in which an internal space of a certain length is formed; a moving unit movably provided in the inner space of the housing along a longitudinal direction; and a photographing module fixed to the mobile unit and photographing the soil environment outside the housing.
이때, 상기 촬영 모듈은, 상기 하우징의 외주 방향으로 발광하여, 상기 하우징 외부 토양 환경의 스캐닝 영역으로 빛을 조사하는 발광 유닛; 및 상기 발광 유닛으로부터 조사되는 빛을 이용하여 상기 하우징의 외부 토양 환경의 스캐닝 영역을 촬영하는 촬영 유닛;을 포함할 수 있다.At this time, the photographing module may include a light emitting unit that emits light in an outer circumferential direction of the housing and irradiates light to a scanning area of a soil environment outside the housing; and a photographing unit that photographs the scanning area of the soil environment outside the housing by using the light emitted from the light emitting unit.
이때, 상기 발광 유닛은, 상기 하우징의 내부 공간의 제1 방향으로 빛을 조사하는 광원부; 및 제1 방향에 위치하며, 상기 광원부로부터 발광되는 빛을 상기 하우징의 외주 방향으로 반사시켜 외부 환경의 스캐닝 영역으로 빛을 조사시키는 제1 미러부;를 포함할 수 있다. 본 실시예에서 제2 방향이란 제1 방향에 반대되는 방향으로서, 토양 환경 모니터링 장치(10)가 삽입되는 방향과 같은 방향일 수 있다.At this time, the light emitting unit may include a light source unit for radiating light in a first direction of the inner space of the housing; and a first mirror unit positioned in a first direction and reflecting light emitted from the light source unit toward an outer circumference of the housing to irradiate the light to a scanning area of an external environment. In this embodiment, the second direction is a direction opposite to the first direction, and may be the same direction as the direction in which the soil environment monitoring device 10 is inserted.
이때, 상기 촬영 유닛은, 상기 하우징의 내부 공간의 제2 방향에 위치하여, 상기 제1 미러부에 의해 스캐닝 영역으로 조사된 빛을 다시 반사시키는 제2 미러부;및 상기 제2 미러부로부터 반사된 빛을 수광하여 전기적 영상 신호로 변환시키는 촬영부;를 포함할 수 있다.At this time, the photographing unit is located in the second direction of the inner space of the housing, a second mirror unit that reflects back the light irradiated to the scanning area by the first mirror unit; and reflection from the second mirror unit. It may include; a photographing unit that receives the light and converts it into an electrical image signal.
이때, 상기 촬영부에 의해 생성된 전기적 신호를 서버로 전송하기 위한 무선 통신 모듈을 더 포함할 수 있다.In this case, a wireless communication module for transmitting the electrical signal generated by the photographing unit to the server may be further included.
한편, 상기 제1 미러부는, 상기 광원부에 제1 방향으로 대향하도록 위치하며, 단면은 원형이며, 제1 방향으로 갈수록 단면적이 점차 넓어져 외면이 굴곡지도록 형성될 수 있다. Meanwhile, the first mirror unit may be positioned to face the light source unit in a first direction, have a circular cross section, and may be formed such that a cross section gradually widens in the first direction so that an outer surface is curved.
또한, 상기 제2 미러부는, 상기 촬영부에 제2 방향으로 대향하도록 위치하며, 중심부가 상기 촬영부 방향으로 돌출되는 아치(arch) 형상으로 형성될 수 있다.In addition, the second mirror unit may be positioned to face the photographing unit in a second direction, and may be formed in an arch shape with a central portion protruding toward the photographing unit.
이때, 상기 하우징 내부에 구비되는 투명 재질의 케이스를 더 포함하며, 상기 발광 유닛 및 상기 촬영 유닛은 상기 케이스 내부에 구비될 수 있다.In this case, a case made of a transparent material provided inside the housing may be further included, and the light emitting unit and the photographing unit may be provided inside the case.
이때, 제2 미러부의 중앙에는 돌출되어 촬영부를 향해 길이 방향으로 연장 형성되는 돌출부가 형성될 수 있다.At this time, a protrusion protruding from the center of the second mirror unit and extending in the longitudinal direction toward the photographing unit may be formed.
한편, 상기 이동 유닛은, 상기 하우징의 내부 공간에 구비되는 이동 플레이트; 상기 이동 플레이트의 일단부에 결합되어 회전함에 따라 상기 이동 플레이트를 상기 하우징의 길이 방향을 따라 이동시키는 스크류; 및 상기 스크류에 동력을 제공하여 상기 스크류를 회전시키는 모터;를 포함할 수 있다.On the other hand, the moving unit, the moving plate provided in the inner space of the housing; a screw coupled to one end of the moving plate and moving the moving plate along the longitudinal direction of the housing as it rotates; and a motor for providing power to the screw to rotate the screw.
이때, 상기 하우징의 내부 공간에 구비되며, 상기 이동 플레이트와 연결되어 상기 이동 플레이트의 길이 방향의 이동을 가이드하는 가이드 레일을 더 포함할 수 있다.In this case, a guide rail provided in an inner space of the housing and connected to the movable plate to guide movement of the movable plate in a longitudinal direction may be further included.
본 발명의 실시예에 따르면, 촬영 모듈을 이용하여 장치 주위의 토양 환경을 360도 전방위 측정을 할 수 있을 뿐 아니라 다분광 영상 측정으로 토양 내부 환경 및 뿌리 생육의 정밀한 모니터링이 가능한 효과가 있다.According to an embodiment of the present invention, a 360-degree omnidirectional measurement of the soil environment around the device is possible using the photographing module, and precise monitoring of the soil environment and root growth is possible through multi-spectral image measurement.
또한, 촬영 모듈의 높이를 조절가능하도록 구비함으로써, 한번의 장치 삽입으로도 높이를 달리하여 원하는 위치에서의 토양 내부 환경의 촬영이 가능한 효과가 있다.In addition, by providing an adjustable height of the photographing module, it is possible to photograph the internal environment of the soil at a desired location by varying the height even when the device is inserted once.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.
아래에서 설명하는 본 출원의 바람직한 실시예의 상세한 설명뿐만 아니라 위에서 설명한 요약은 첨부된 도면과 관련해서 읽을 때에 더 잘 이해될 수 있을 것이다. 본 발명을 예시하기 위한 목적으로 도면에는 바람직한 실시예들이 도시되어 있다. 그러나, 본 출원은 도시된 정확한 배치와 수단에 한정되는 것이 아님을 이해해야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 토양 환경 모니터링 장치의 개략도이다.
도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 토양 환경 모니터링 장치를 설명하기 위한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 토양 환경 모니터링 장치의 정면도 및 부분 확대도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 토양 모니터링 장치의 구성 부품을 설명하기 위한 참고도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 토양 환경 모니터링 장치를 설명하기 위한 참고도이다.The above summary, as well as the detailed description of the preferred embodiments of the present application set forth below, will be better understood when read in conjunction with the accompanying drawings. Preferred embodiments are shown in the drawings for the purpose of illustrating the present invention. However, it should be understood that this application is not limited to the precise arrangements and instrumentalities shown.
1 is a schematic diagram of a soil environment monitoring device according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a perspective view for explaining a soil environment monitoring device according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a front view and a partially enlarged view of the soil environment monitoring device according to an embodiment of the present invention.
4 and 5 are reference views for explaining the components of the soil monitoring device according to an embodiment of the present invention.
6 is a reference diagram for explaining a soil environment monitoring device according to another embodiment of the present invention.
이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 첨부된 도면은 본 발명의 내용을 보다 쉽게 개시하기 위하여 설명되는 것일 뿐, 본 발명의 범위가 첨부된 도면의 범위로 한정되는 것이 아님은 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 알 수 있을 것이다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the accompanying drawings are only described in order to more easily disclose the contents of the present invention, and those skilled in the art can easily understand that the scope of the present invention is not limited to the scope of the accompanying drawings. You will know.
그리고, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어서, 동일 기능을 갖는 구성요소에 대해서는 동일 명칭 및 동일부호를 사용할 뿐 실질적으론 종래기술의 구성요소와 완전히 동일하지 않음을 미리 밝힌다.And, in describing the embodiments of the present invention, the same names and the same reference numerals are used for components having the same functions, but it is revealed in advance that they are not substantially the same as those of the prior art.
또한, 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 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, terms used in this application 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 dictates otherwise. In this application, the terms "include" or "have" are intended to designate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, but one or more other features It should be understood that the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof is not precluded.
이하, 본 발명에 따른 토양 환경 모니터링 장치를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부한 도면을 참조하여 설명함에 있어서, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, a soil environment monitoring device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, and in the description with reference to the accompanying drawings, the same or corresponding components are given the same reference numerals, Description is omitted.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 토양 환경 모니터링 장치(10)의 개략도이며, 도 1을 참고하면, 본 발명에 따른 토양 환경 모니터링 장치(10)는 토양에 삽입되어 식물의 뿌리나 토양 내부 환경을 관찰한다. 구체적으로, 식물의 생육을 관리하기 위해서는 식물이 자라는데 필요한 토양정보가 필요하고, 또한 식물의 뿌리 생육 상태의 정밀한 관찰이 필요한데, 본 발명에 따른 토양 환경 모니터링 장치(10)는, 토양에 일정 기울기로 삽입되어 후술할 촬영 모듈(300)을 통해 토양 환경 모니터링 장치(10) 주위의 토양 내부 환경 및 식물 뿌리의 생육 상태를 관찰한다.1 is a schematic diagram of a soil environment monitoring device 10 according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, the soil environment monitoring device 10 according to the present invention is inserted into the soil to plant roots or inside the soil. Observe the environment. Specifically, in order to manage plant growth, soil information necessary for plant growth is required, and precise observation of the growth state of the plant's roots is required. It is inserted to observe the internal environment of the soil around the soil environment monitoring device 10 and the growth state of plant roots through a photographing module 300 to be described later.
도 2는 본 발명에 따른 토양 환경 모니터링 장치(10)를 설명하기 위한 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 토양 환경 모니터링 장치(10)의 정면도 및 부분 확대도로서, 도 2 및 도 3을 참고하면, 본 발명에 따른 토양 환경 모니터링 장치(10)는, 하우징(100), 이동 유닛(200) 및 촬영 모듈(300)을 포함할 수 있다.Figure 2 is a perspective view for explaining the soil environment monitoring device 10 according to the present invention, Figure 3 is a front view and a partially enlarged view of the soil environment monitoring device 10 according to an embodiment of the present invention, Figure 2 And referring to FIG. 3 , the soil environment monitoring device 10 according to the present invention may include a housing 100, a moving unit 200, and a photographing module 300.
하우징(100)은 일정 길이의 내부 공간이 형성되며, 투명 재질로 형성될 수 있다. 구체적으로, 하우징(100)은 중공의 내부 공간이 형성되는 원기둥의 파이프(pipe) 형상으로 형성될 수 있으며, 하우징(100) 주위의 토양이나 식물의 뿌리의 관찰을 위해 투명의 합성 수지재로 형성될 수 있다.The housing 100 has an internal space of a certain length and may be formed of a transparent material. Specifically, the housing 100 may be formed in a cylindrical pipe shape in which a hollow inner space is formed, and is formed of a transparent synthetic resin material for observation of soil or plant roots around the housing 100. It can be.
이동 유닛(200)은 하우징(100)의 내부 공간에 길이 방향을 따라 이동가능하게 구비될 수 있다. 구체적으로, 도 3을 참고하면, 이동 유닛(200)은 이동 플레이트(210), 스크류(230) 및 모터(250)를 포함할 수 있다.The moving unit 200 may be movably provided in the inner space of the housing 100 along the longitudinal direction. Specifically, referring to FIG. 3 , the moving unit 200 may include a moving plate 210 , a screw 230 and a motor 250 .
이동 플레이트(210)는 하우징(100)의 단면에 대응되도록 원형으로 형성되며, 하우징(100)의 내부 공간에 구비되어 하우징(100)의 내부 공간을 따라 길이 방향으로 이동한다.The moving plate 210 is formed in a circular shape to correspond to the cross section of the housing 100, is provided in the inner space of the housing 100, and moves in the longitudinal direction along the inner space of the housing 100.
스크류(230)는 하우징(100)의 내부 공간에 길이 방향을 따라 구비되며, 이동 플레이트(210)의 일단부에 결합되어 회전함에 따라 이동 플레이트(210)를 하우징(100)의 길이 방향을 따라 이동시킨다. 이때, 스크류(230)와 결합되는 이동 플레이트(210)의 일단부에는 베어링이 구비되어, 스크류(230)의 회전시 이동 플레이트(210)가 스크류(230)와 함께 회전하지 않고 직선으로 이동하도록 한다.The screw 230 is provided along the longitudinal direction in the inner space of the housing 100, and moves the moving plate 210 along the longitudinal direction of the housing 100 as it is coupled to one end of the moving plate 210 and rotates. let it At this time, a bearing is provided at one end of the movable plate 210 coupled with the screw 230, so that when the screw 230 rotates, the movable plate 210 does not rotate with the screw 230 and moves in a straight line. .
모터(250)는 하우징(100)의 외부에 구비되며, 스크류(230)와 연결되어 스크류(230)에 동력을 제공하여 스크류(230)를 회전시킨다.The motor 250 is provided outside the housing 100 and is connected to the screw 230 to provide power to the screw 230 to rotate the screw 230 .
즉, 전기적 제어에 의해 모터(250)를 작동하면, 모터(250)는 스크류(230)에 동력을 제공하여 스크류(230)를 회전시키고, 스크류(230)가 회전함에 따라 스크류(230)와 연결된 이동 플레이트(210)가 하우징(100)의 내부 공간을 따라 상/하 이동하는 것이다.That is, when the motor 250 is operated by electrical control, the motor 250 provides power to the screw 230 to rotate the screw 230 and is connected to the screw 230 as the screw 230 rotates. The moving plate 210 moves up and down along the inner space of the housing 100 .
본 실시예에 따르면, 이동 유닛(200)을 이용하여 이동 유닛(200)에 연결된 촬영 모듈(300)의 높이를 조절가능하도록 함으로써, 한번의 토양 환경 모니터링 장치(10) 삽입으로도 높이를 달리하여 원하는 위치에서의 토양 내부 환경의 촬영이 가능한 효과가 있다.According to the present embodiment, the height of the photographing module 300 connected to the mobile unit 200 is adjustable using the mobile unit 200, so that the height can be changed even when the soil environment monitoring device 10 is inserted once. There is an effect of taking pictures of the internal environment of the soil at a desired location.
이때, 본 실시예에 따른 토양 환경 모니터링 장치(10)는 가이드 레일(270)을 더 포함할 수 있다. 가이드 레일(270)은 일정한 길이를 가지는 바(bar) 형상으로 형성되어, 하우징(100)의 내부 공간에 길이 방향을 따라 구비된다. 가이드 레일(270)은 이동 플레이트(210)에 관통 삽입되어 이동 플레이트(210)와 연결되며, 이동 플레이트(210)의 하우징(100) 내부 공간의 길이 방향의 이동을 가이드한다. 가이드 레일(270)은 이동 플레이트(210)의 이동시 이동 플레이트(210)의 진동을 최소화시켜, 이동 플레이트(210)에 연결되는 촬영 모듈(300), 통신 모듈(500) 등의 부품의 진동을 감소시킬 수 있으며, 촬영 모듈(300)의 진동을 최소화시키며 이동이 가능하도록 함으로써, 촬영 모듈(300)이 상/하 이동하면서 토양 내부 환경 또는 식물 뿌리의 연속 촬영이 가능하도록 하는 효과가 있다.In this case, the soil environment monitoring device 10 according to the present embodiment may further include a guide rail 270 . The guide rail 270 is formed in a bar shape having a certain length and is provided along the length direction in the inner space of the housing 100 . The guide rail 270 is inserted through the movable plate 210 and connected to the movable plate 210 , and guides movement of the movable plate 210 in the inner space of the housing 100 in the longitudinal direction. The guide rail 270 minimizes the vibration of the movable plate 210 when the movable plate 210 moves, thereby reducing the vibration of parts connected to the movable plate 210, such as the photographing module 300 and the communication module 500. By minimizing the vibration of the photographing module 300 and enabling movement, there is an effect of enabling continuous photographing of the internal environment of the soil or plant roots while the photographing module 300 moves up and down.
이때, 촬영 모듈(300)은 발광 유닛(310) 및 촬영 유닛(330)을 포함할 수 있다.In this case, the photographing module 300 may include a light emitting unit 310 and a photographing unit 330 .
발광 유닛(310)은 하우징(100)의 외주 방향으로 발광하여 하우징(100) 외부 토양 환경의 스캐닝 영역으로 빛을 조사하며, 촬영 유닛(330)은 발광 유닛(310)으로부터 조사되는 빛을 이용하여 하우징(100)의 외부 토양 환경의 스캐닝 영역을 촬영한다.The light emitting unit 310 emits light in the outer circumferential direction of the housing 100 to irradiate light to the scanning area of the soil environment outside the housing 100, and the photographing unit 330 uses the light emitted from the light emitting unit 310 to A scanning area of the soil environment outside the housing 100 is photographed.
즉, 발광 유닛(310)이 투명 재질의 하우징(100)을 통해 하우징(100) 외부로 빛을 조사하면 하우징(100) 외부의 토양이나 뿌리에 의해 빛이 반사되고, 반사된 빛이 다시 투명 재질의 하우징(100)을 통해 내부로 유입되면 촬영 유닛(330)이 반사된 빛을 수광하고 분석하여 하우징(100) 외부의 토양 환경을 관찰하는 것이다. 본 실시예에서는, 발광 유닛(310)에 의해 빛이 조사되어 촬영 유닛(330)에 의해 관찰되는 하우징(100) 외부의 둘레 영역을 스캐닝 영역이라 한다.That is, when the light emitting unit 310 irradiates light to the outside of the housing 100 through the housing 100 made of a transparent material, the light is reflected by soil or roots outside the housing 100, and the reflected light is returned to the transparent material. When it enters the inside through the housing 100 of the photographing unit 330 receives and analyzes the reflected light to observe the soil environment outside the housing 100. In this embodiment, a circumferential area outside the housing 100 observed by the photographing unit 330 as light is irradiated by the light emitting unit 310 is referred to as a scanning area.
도 4를 참고하면, 발광 유닛(310)은 광원부(311) 및 제1 미러부(313)를 포함할 수 있다. 광원부(311)는 하우징(100)의 내부 공간에 위치하여 내부 공간의 제1 방향으로 빛을 조사한다. 이때, 제1 방향은 토양 환경 모니터링 장치(10)가 삽입되는 방향과 반대 방향일 수 있으며, 광원부(311)는 서로 다른 영역대의 파장을 조사하는 복수의 LED로 구성되어, 다파장의 빛을 선택적으로 발광할 수 있다.Referring to FIG. 4 , the light emitting unit 310 may include a light source unit 311 and a first mirror unit 313 . The light source unit 311 is located in the inner space of the housing 100 and emits light in a first direction of the inner space. At this time, the first direction may be the opposite direction to the direction in which the soil environment monitoring device 10 is inserted, and the light source unit 311 is composed of a plurality of LEDs that irradiate wavelengths of different regions, and selectively emits light of multiple wavelengths. can emit light.
한편, 본 실시예에 따르면, 촬영 모듈(300)은 이동 유닛(200)의 이동 플레이트(210)에 결합될 수 있다. 구체적으로, 이동 플레이트(210)와 일정한 간격을 두고 고정되는 제1 지지 플레이트(321)에 발광 유닛(310)이 결합되고, 제1 지지 플레이트(321)와 일정한 간격을 두고 고정되는 제2 지지 플레이트(325)에 발광 유닛(310)이 결합됨으로써, 촬영 모듈(300)이 이동 플레이트(210)에 결합되며, 이동 플레이트(210)의 직선 이동에 따라 촬영 모듈(300)도 함께 이동한다. 이때, 제1 지지 플레이트(321)와 제2 지지 플레이트(325) 사이에는 중간 플레이트(323)가 개재될 수 있으며, 제1 지지 플레이트(321)에 제1 미러부(313)가 결합되고, 중간 플레이트(323)의 어느 일면에 제1 미러부(313)에 대향하는 광원부(311)가 결합되고, 중간 플레이트(323)의 타면에 촬영부(331)가 결합되고, 제2 지지 플레이트(325)에 촬영부(331)에 대향하는 제2 미러부(333)가 결합될 수 있다.Meanwhile, according to this embodiment, the photographing module 300 may be coupled to the moving plate 210 of the moving unit 200 . Specifically, the light emitting unit 310 is coupled to the first support plate 321 fixed at a regular interval from the moving plate 210, and the second support plate fixed at a predetermined interval from the first support plate 321. When the light emitting unit 310 is coupled to 325 , the photographing module 300 is coupled to the movable plate 210 , and the photographing module 300 moves along with the linear movement of the movable plate 210 . At this time, an intermediate plate 323 may be interposed between the first support plate 321 and the second support plate 325, and the first mirror unit 313 is coupled to the first support plate 321, The light source unit 311 opposite to the first mirror unit 313 is coupled to one surface of the plate 323, the photographing unit 331 is coupled to the other surface of the intermediate plate 323, and the second support plate 325 A second mirror unit 333 opposite to the photographing unit 331 may be coupled to.
제1 지지 플레이트(321), 중간 플레이트(323), 제2 지지 플레이트(325)는 이동 플레이트(210)에 대응하여 원형의 판(plate)상으로 형성될 수 있으며, 서로 이격 배치되는 제1 지지 플레이트(321), 중간 플레이트(323), 제2 지지 플레이트(325)는 봉 형상의 지지바(327)를 통해 서로 고정될 수 있다.The first support plate 321, the intermediate plate 323, and the second support plate 325 may be formed in a circular plate shape corresponding to the moving plate 210, and the first support disposed spaced apart from each other. The plate 321 , the intermediate plate 323 , and the second support plate 325 may be fixed to each other through a rod-shaped support bar 327 .
도 4를 참고하면, 제1 미러부(313)는 광원부(311)로부터 제1 방향에 이격되어 위치하며, 광원부(311)로부터 발광되는 빛을 하우징(100)의 외주 방향으로 반사시켜 하우징(100) 외부 환경의 스캐닝 영역으로 빛을 조사시킨다. 즉, 광원부(311)에서 제1 방향으로 대향하도록 위치하는 제1 미러부(313)는 오목 거울의 기능을 하여 광원부(311)로부터 조사되는 빛을 반사하여 하우징(100) 외벽을 향해 방사(radiation) 방향으로 빛을 조사시킨다.Referring to FIG. 4 , the first mirror unit 313 is positioned apart from the light source unit 311 in a first direction, and reflects the light emitted from the light source unit 311 toward the outer circumference of the housing 100 so that the housing 100 ) irradiates light into the scanning area of the external environment. That is, the first mirror unit 313 positioned opposite the light source unit 311 in the first direction functions as a concave mirror to reflect the light emitted from the light source unit 311 and radiate it toward the outer wall of the housing 100. ) in the direction of irradiation.
이때, 제1 미러부(313)는 단면은 원형이며 제1 방향으로 갈수로 단면적이 점차 넓어져 외면이 굴곡지도록 형성될 수 있으며, 이러한 형상에 의해 광원부(311)에서 조사된 빛을 균등하게 360도 전방위로 반사시킬 수 있다.At this time, the cross section of the first mirror unit 313 is circular, and its cross-sectional area gradually widens in the first direction so that its outer surface is curved. Due to this shape, the light irradiated from the light source unit 311 is uniformly 360 degrees. It can also be reflected in all directions.
한편, 도 5를 참고하면, 촬영 유닛(330)은, 제2 미러부(333) 및 촬영부(331)를 포함할 수 있다.Meanwhile, referring to FIG. 5 , the photographing unit 330 may include a second mirror unit 333 and a photographing unit 331 .
제2 미러부(333)는 하우징(100)의 내부 공간의 제2 방향에 위치하여 제1 미러부(313)에 의해 스캐닝 영역으로 조사된 빛을 다시 반사시킨다. 본 실시예에서 제2 방향이란 제1 방향에 반대되는 방향으로서, 토양 환경 모니터링 장치(10)가 삽입되는 방향과 같은 방향일 수 있다.The second mirror unit 333 is located in the second direction of the inner space of the housing 100 and reflects the light radiated to the scanning area by the first mirror unit 313 again. In this embodiment, the second direction is a direction opposite to the first direction, and may be the same direction as the direction in which the soil environment monitoring device 10 is inserted.
촬영부(331)는 제2 미러부(333)로부터 반사된 빛을 수광하여 전기적 영상 신호로 변환시켜 다분광 영상을 획득할 수 있다. 이때, 촬영부(331)는 다파장의 영상을 측정할 수 있는 실리콘기반의 Mono/Color 영상센서일 수 있다.The photographing unit 331 may obtain a multispectral image by receiving light reflected from the second mirror unit 333 and converting it into an electrical image signal. At this time, the photographing unit 331 may be a silicon-based mono/color image sensor capable of measuring multi-wavelength images.
구체적으로, 제2 미러부(333)는 촬영부(331)에 제2 방향으로 대향하도록 촬영부(331)와 이격되어 위치하며, 중심부가 촬영부(331) 방향으로 돌출되는 아치(arch) 형상으로 형성될 수 있다. 즉, 하우징(100) 외부의 스캐닝 영역에서 반사된 빛이 하우징(100) 외벽을 통과하여 하우징(100) 내부로 유입되면, 제2 미러부(333)가 볼록 거울 기능을 하여 유입된 빛을 다시 반사시켜 촬영부(331)로 조사하며, 촬영부(331)는 반사된 빛을 수광하여 이를 전기적 신호로 변환시켜 이미지 프로세싱을 수행한다.Specifically, the second mirror unit 333 is spaced apart from the photographing unit 331 so as to face the photographing part 331 in the second direction, and has an arch shape with a central portion protruding in the direction of the photographing part 331. can be formed as That is, when light reflected from the scanning area outside the housing 100 passes through the outer wall of the housing 100 and flows into the inside of the housing 100, the second mirror unit 333 functions as a convex mirror to reflect back the incoming light. The light is reflected and irradiated to the photographing unit 331, and the photographing unit 331 receives the reflected light and converts it into an electrical signal to perform image processing.
이와 같은 과정을 통해 토양 환경 모니터링 장치(10) 외부의 스캐닝 영역에 대한 영상 촬영이 가능하다. 즉, 발광 유닛(310)에 의해 하우징(100)의 외주를 따라 스캐닝 영역에 360도 전방위로 다파장의 빛을 조사하고, 촬영 유닛(330)에 의해 스캐닝 영역을 촬영하여 다분광 영상을 획득함으로써, 하우징(100) 주변의 토양 내부 환경 및 뿌리 생육의 정밀한 모니터링이 가능한 것이다.Through this process, it is possible to capture an image of the scanning area outside the soil environment monitoring device 10 . That is, multi-wavelength light is radiated to the scanning area along the outer circumference of the housing 100 by the light emitting unit 310 in all directions of 360 degrees, and the scanning area is photographed by the photographing unit 330 to obtain a multi-spectral image. , Precise monitoring of the soil environment and root growth around the housing 100 is possible.
이때, 촬영부(331)에 의해 생성된 전기적 신호를 외부 서버로 전송하기 위한 무선 통신 모듈(500)을 더 포함할 수 있다. 도 3을 참고하면, 무선 통신 모듈(500)은 이동 플레이트(210) 및 제1 지지 플레이트(321) 사이에 구비되며, 일단부가 이동 플레이트(210)에 고정되고 타단부가 제1 지지 플레이트(321)에 고정되어, 이동 플레이트(210)와 제1 지지 플레이트(321)를 연결할 수 있다. 이때, 무선 통신 모듈(500)은 무선 통신이 가능한 소형의 컴퓨터일 수 있다.In this case, a wireless communication module 500 for transmitting an electrical signal generated by the photographing unit 331 to an external server may be further included. Referring to FIG. 3 , the wireless communication module 500 is provided between the movable plate 210 and the first support plate 321, one end is fixed to the movable plate 210 and the other end is provided with the first support plate 321 ), it is possible to connect the moving plate 210 and the first support plate 321. In this case, the wireless communication module 500 may be a small computer capable of wireless communication.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 토양 환경 모니터링 장치(10)를 설명하기 위한 참고도로서, 도 6을 참고하면, 본 실시예에 따른 토양 환경 모니터링 장치(10)는 케이스(340)를 더 포함할 수 있다.6 is a reference diagram for explaining a soil environment monitoring device 10 according to another embodiment of the present invention. Referring to FIG. 6, the soil environment monitoring device 10 according to this embodiment includes a case 340 can include more.
구체적으로 케이스(340)는 하우징(100)에 대응하는 원기둥의 파이프 형상으로 하우징(100)의 내부 공간에 위치하며, 케이스(340)의 내부에는 발광 유닛(310) 및 촬영 유닛(330)이 구비될 수 있다.Specifically, the case 340 has a cylindrical pipe shape corresponding to the housing 100 and is located in the inner space of the housing 100, and the light emitting unit 310 and the photographing unit 330 are provided inside the case 340. It can be.
이때, 케이스(340)의 양 단에는 케이스(340)를 밀폐하기 위한 커버(341)가 구비될 수 있으며, 케이스(340) 내부에 발광 유닛(310) 및 촬영 유닛(330)이 구비되는 경우 밀폐된 환경에서 하우징(100) 외부의 환경을 더욱 정밀하게 관찰할 수 있다. 이때, 촬영 유닛(330)의 촬영부(331) 전단부에는 렌즈(335)가 구비될 수 있다.In this case, covers 341 for sealing the case 340 may be provided at both ends of the case 340, and when the light emitting unit 310 and the photographing unit 330 are provided inside the case 340, the case 340 is sealed. It is possible to more precisely observe the environment outside the housing 100 in the environment. At this time, a lens 335 may be provided at the front end of the photographing unit 331 of the photographing unit 330 .
한편, 제2 미러부(333)의 중앙에는 돌출되어 촬영부(331)를 향해 길이 방향으로 연장 형성되는 돌출부(334)가 형성될 수 있다. 구체적으로, 돌출부(334)는 촬영 유닛(330)의 제2 미러부(333)의 중앙에 돌출되어 긴 원뿔 모양으로 형성되고, 돌출부(334)는 제2 미러부(333)와 같은 재질로 형성되며, 일단이 제2 미러부(333)의 중앙부와 연결되고, 타단에는 첨단부가 형성되어 길이 방향으로 갈수록 단면적이 좁아지도록 형성될 수 있다. 이때, 돌출부(334)의 타단의 첨단부의 중심은 촬영부(331)의 중심 및 제2 미러부(333)의 중심과 동일선상에 위치할 수 있다.Meanwhile, a protrusion 334 protrudes from the center of the second mirror unit 333 and extends in the longitudinal direction toward the photographing unit 331 . Specifically, the protrusion 334 protrudes from the center of the second mirror unit 333 of the photographing unit 330 and is formed in a long cone shape, and the protrusion 334 is formed of the same material as the second mirror unit 333. One end may be connected to the central portion of the second mirror unit 333, and a tip portion may be formed at the other end so that the cross-sectional area becomes narrower in the longitudinal direction. In this case, the center of the tip of the other end of the protrusion 334 may be located on the same line as the center of the photographing unit 331 and the center of the second mirror unit 333 .
돌출부(334)는 제2 미러부(333)에 의해 반사되는 빛이 분산되는 것을 방지하고, 반사되는 빛을 가이드하여 제2 미러부(333)에 의해 반사되는 빛이 온전히 촬영부(331)로 유입되도록 함으로써, 촬영부(331)를 통해 촬영되는 영상의 잔상을 제거하여 촬영 영상의 화질을 개선시킬 수 있다.The protrusion 334 prevents the light reflected by the second mirror unit 333 from being dispersed and guides the reflected light so that the light reflected by the second mirror unit 333 reaches the photographing unit 331 entirely. By allowing the inflow, the image quality of the photographed image may be improved by removing the afterimage of the image photographed through the photographing unit 331 .
이와 같이 본 발명에 따르면, 촬영 모듈(300)을 이용하여 하우징(100) 주위의 토양 환경을 360도 전방위 측정을 할 수 있을 뿐 아니라 다분광 영상 측정으로 토양 내부 환경 및 뿌리 생육의 정밀한 모니터링이 가능한 효과가 있다.As such, according to the present invention, the soil environment around the housing 100 can be measured in all directions using the photographing module 300, and the soil environment and root growth can be precisely monitored through multi-spectral image measurement. It works.
또한, 촬영 모듈(300)의 높이를 조절가능하도록 구비함으로써, 한번의 장치 삽입으로도 높이를 달리하여 원하는 위치에서의 토양 내부 환경의 촬영이 가능한 효과가 있다.In addition, by providing the height of the photographing module 300 to be adjustable, there is an effect capable of photographing the internal environment of the soil at a desired location by varying the height even when the device is inserted once.
이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화 될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.As described above, the preferred embodiments according to the present invention have been reviewed, and the fact that the present invention can be embodied in other specific forms without departing from the spirit or scope of the present invention in addition to the above-described embodiments is known to those skilled in the art. It is self-evident to them. Therefore, the embodiments described above are to be regarded as illustrative rather than restrictive, and thus the present invention is not limited to the above description, but may vary within the scope of the appended claims and their equivalents.
10: 토양 환경 모니터링 장치
100: 하우징
200: 이동 유닛
210: 이동 플레이트
230: 스크류
250: 모터
270: 가이드 레일
300: 촬영 모듈
310: 발광 유닛
311: 광원부
313: 제1 미러부
321: 제1 지지 플레이트
323: 중간 플레이트
325: 제2 지지 플레이트
327: 지지바
330: 촬영 유닛
331: 촬영부
333: 제2 미러부
334: 돌출부
335: 렌즈
340: 케이스
341: 커버
500: 통신 모듈10: soil environment monitoring device 100: housing
200: moving unit 210: moving plate
230: screw 250: motor
270: guide rail 300: shooting module
310: light emitting unit 311: light source unit
313: first mirror unit 321: first support plate
323: intermediate plate 325: second support plate
327: support bar 330: shooting unit
331: photographing unit 333: second mirror unit
334 protrusion 335 lens
340 case 341 cover
500: communication module
Claims (6)
상기 하우징의 내부 공간에 길이 방향을 따라 이동가능하게 구비되는 이동 유닛; 및
상기 이동 유닛에 고정되어 상기 하우징의 외부의 토양 환경을 촬영하는 촬영 모듈;을 포함하고,
상기 촬영 모듈은,
상기 하우징의 외주 방향으로 발광하여, 상기 하우징 외부 토양 환경의 스캐닝 영역으로 빛을 조사하는 발광 유닛; 및
상기 발광 유닛으로부터 조사되는 빛을 이용하여 상기 하우징의 외부 토양 환경의 스캐닝 영역을 촬영하는 촬영 유닛;을 포함하고,
상기 발광 유닛은,
상기 하우징의 내부 공간의 제1 방향으로 빛을 조사하는 광원부; 및
제1 방향에 위치하며, 상기 광원부로부터 발광되는 빛을 상기 하우징의 외주 방향으로 반사시켜 외부 환경의 스캐닝 영역으로 빛을 조사시키는 제1 미러부;를 포함하고,
상기 촬영 유닛은,
상기 하우징의 내부 공간의 제2 방향에 위치하여, 상기 제1 미러부에 의해 스캐닝 영역으로 조사된 빛을 다시 반사시키는 제2 미러부;및
상기 제2 미러부로부터 반사된 빛을 수광하여 전기적 영상 신호로 변환시키는 촬영부;를 포함하며,
상기 제2 미러부는,
상기 촬영부에 제2 방향으로 대향하도록 위치하며,
중심부가 상기 촬영부 방향으로 돌출되는 아치(arch) 형상으로 형성되고,
상기 제2 미러부의 중앙에는 돌출되어 촬영부를 향해 길이 방향으로 연장 형성되는 돌출부가 형성되는 것을 특징으로 하는, 토양 환경 모니터링 장치.
A housing made of a transparent material in which an internal space of a certain length is formed;
a moving unit movably provided in the inner space of the housing along a longitudinal direction; and
A photographing module fixed to the mobile unit and photographing the soil environment outside the housing;
The photographing module,
a light emitting unit that emits light in an outer circumferential direction of the housing and irradiates light to a scanning area of a soil environment outside the housing; and
A photographing unit for photographing the scanning area of the external soil environment of the housing by using the light emitted from the light emitting unit; includes,
The light emitting unit,
a light source unit radiating light in a first direction of the inner space of the housing; and
A first mirror unit located in a first direction and reflecting the light emitted from the light source unit toward the outer circumference of the housing to irradiate the light to a scanning area of an external environment;
The photographing unit,
a second mirror unit located in a second direction of the inner space of the housing and reflecting back the light irradiated to the scanning area by the first mirror unit; and
A photographing unit receiving the light reflected from the second mirror unit and converting it into an electrical image signal;
The second mirror unit,
It is positioned to face the photographing unit in a second direction,
The center is formed in an arch shape protruding in the direction of the shooting unit,
Characterized in that, the soil environment monitoring device is formed in the center of the second mirror unit protrudes and extends in the longitudinal direction toward the photographing unit.
상기 촬영부에 의해 생성된 전기적 신호를 서버로 전송하기 위한 무선 통신 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 토양 환경 모니터링 장치.
According to claim 1,
Characterized in that it further comprises a wireless communication module for transmitting the electrical signal generated by the photographing unit to the server, the soil environment monitoring device.
상기 제1 미러부는,
상기 광원부에 제1 방향으로 대향하도록 위치하며,
단면은 원형이며, 제1 방향으로 갈수록 단면적이 점차 넓어져 외면이 굴곡지도록 형성되는 것을 특징으로 하는, 토양 환경 모니터링 장치.
According to claim 1,
The first mirror unit,
It is positioned to face the light source unit in a first direction,
The cross section is circular, and the cross-sectional area gradually widens in the first direction, characterized in that the outer surface is formed to be curved.
상기 하우징 내부에 구비되는 투명 재질의 케이스를 더 포함하며,
상기 발광 유닛 및 상기 촬영 유닛은 상기 케이스 내부에 구비되는 것을 특징으로 하는, 토양 환경 모니터링 장치.
According to claim 1,
Further comprising a case made of a transparent material provided inside the housing,
Characterized in that the light emitting unit and the photographing unit are provided inside the case, the soil environment monitoring device.
상기 이동 유닛은,
상기 하우징의 내부 공간에 구비되는 이동 플레이트;
상기 이동 플레이트의 일단부에 결합되어 회전함에 따라 상기 이동 플레이트를 상기 하우징의 길이 방향을 따라 이동시키는 스크류; 및
상기 스크류에 동력을 제공하여 상기 스크류를 회전시키는 모터;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 토양 환경 모니터링 장치.
According to claim 1,
The mobile unit,
a moving plate provided in the inner space of the housing;
a screw coupled to one end of the moving plate and moving the moving plate along the longitudinal direction of the housing as it rotates; and
Characterized in that, the soil environment monitoring device comprising a; motor for providing power to the screw to rotate the screw.
상기 하우징의 내부 공간에 구비되며, 상기 이동 플레이트와 연결되어 상기 이동 플레이트의 길이 방향의 이동을 가이드하는 가이드 레일을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 토양 환경 모니터링 장치.According to claim 5,
It is provided in the inner space of the housing, characterized in that it further comprises a guide rail connected to the moving plate to guide the movement of the moving plate in the longitudinal direction, the soil environment monitoring device.
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|---|---|---|---|
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Citations (4)
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| KR101402001B1 (en) | 2013-11-27 | 2014-05-30 | 박종현 | Apparatus for monitoring soil for controlling growth and development of plant |
| KR101584455B1 (en) * | 2014-10-20 | 2016-01-11 | 한국광기술원 | Shooting module for inner of component and system for using the same |
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- 2022-12-15 KR KR1020220175933A patent/KR102614683B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (4)
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