WO2016076532A1 - 증강현실 기반의 스마트온실 구조 모니터링 시스템 및 방법 - Google Patents

증강현실 기반의 스마트온실 구조 모니터링 시스템 및 방법 Download PDF

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WO2016076532A1
WO2016076532A1 PCT/KR2015/010186 KR2015010186W WO2016076532A1 WO 2016076532 A1 WO2016076532 A1 WO 2016076532A1 KR 2015010186 W KR2015010186 W KR 2015010186W WO 2016076532 A1 WO2016076532 A1 WO 2016076532A1
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smart
greenhouse
unit
augmented reality
image
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PCT/KR2015/010186
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English (en)
French (fr)
Inventor
이명훈
여현
정호석
강병범
박한솔
김순용
김태완
안장덕
Original Assignee
순천대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G9/00—Cultivation in receptacles, forcing-frames or greenhouses; Edging for beds, lawn or the like
    • A01G9/24—Devices or systems for heating, ventilating, regulating temperature, illuminating, or watering, in greenhouses, forcing-frames, or the like
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A40/00—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production
    • Y02A40/10—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production in agriculture
    • Y02A40/25—Greenhouse technology, e.g. cooling systems therefor

Definitions

  • the techniques described below relate to systems and methods for analyzing the structural health and safety of agricultural facilities.
  • plastic houses and glass greenhouses currently in use are larger and use expensive materials. If these facilities are collapsed or damaged, they can cause large financial losses to farmers. It is desirable to ensure the safety of the structure by removing elements that may be present.
  • Korean Patent Publication No. 10-2010-0069796 name of the invention: Structural Safety Diagnosis Device of Agricultural Facility Structure.
  • the disclosed technology is to provide a system and method for monitoring the safety of the facility by placing the sensor in an agricultural facility, such as a vinyl house or glass greenhouse and implementing augmented reality based on the information collected from the sensor.
  • an agricultural facility such as a vinyl house or glass greenhouse
  • the augmented reality-based smart greenhouse structure monitoring system to be described below is a collection unit that collects detection information on a structure of a smart greenhouse using a plurality of sensors, and wirelessly communicates with the collection unit to receive the detection information and acquire in advance. And a smart terminal for monitoring the safety of the structure of the smart greenhouse by outputting an augmented reality image based on the sensing information on the image of the smart greenhouse.
  • the method for monitoring augmented reality-based smart greenhouse structure described below detects sensing information including temperature, humidity, tilt, load, and vibration of the smart greenhouse using a plurality of sensors disposed in a smart greenhouse.
  • a second step of the collection terminal of the collection unit receives and stores the detection information from the detection unit by a predetermined period, the first communication unit of the collection unit detects the smart terminal within a certain distance to the smart terminal
  • a third step of transmitting the detection information a fourth step of acquiring an image of the smart greenhouse by photographing the smart greenhouse by the camera unit of the smart terminal, and a second communication unit of the smart terminal by the collection unit
  • a fifth step of wirelessly receiving the data and the processing unit of the smart terminal based on the detected information Generate analysis information about the structure of the group smart greenhouse, and to generate augmented reality images based on the analysis information, a sixth step of outputting the image to monitor the safety of the structure of the smart greenhouse.
  • the technology described below has the advantage of safely managing the facilities by evaluating the structural safety of the agricultural facilities.
  • FIG. 1 is a block diagram of an augmented reality-based smart greenhouse structure monitoring system according to an embodiment of the disclosed technology.
  • FIG. 2 is a flowchart illustrating a method for monitoring a smart greenhouse structure based on augmented reality according to an embodiment of the disclosed technology.
  • FIG 3 is a view showing the output of the augmented reality image to the image of the smart greenhouse on the screen of the smart terminal according to an embodiment of the disclosed technology.
  • FIG. 4 is a diagram of a model to which an embodiment of the disclosed technology is actually applied.
  • first, second, A, B, etc. may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms, but merely for distinguishing one component from other components. Only used as For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may also be referred to as the first component.
  • &quot comprises, " and the like, means that there is a feature, number, step, action, component, part, or combination thereof described, and one or more other features or numbers, step action component, part, etc. Or it does not exclude the presence or the possibility of adding them.
  • each of the components to be described below may additionally perform some or all of the functions of other components in addition to the main functions of the components, and some of the main functions of each of the components are different. Of course, it may be carried out exclusively by. Therefore, the presence or absence of each component described through this specification should be functionally interpreted.
  • FIG. 1 is a block diagram of an augmented reality-based smart greenhouse structure monitoring system according to an embodiment of the disclosed technology.
  • the augmented reality-based smart greenhouse structure monitoring system collects detection information on a structure of a smart greenhouse using a plurality of sensors and wirelessly communicates with the collection unit to collect the detection information.
  • the smart terminal 120 receives and outputs an augmented reality image based on the sensed information on the previously acquired image of the smart greenhouse to monitor the safety of the structure of the smart greenhouse.
  • the collection unit 110 collects detection information on the structure of the smart greenhouse using a plurality of sensors.
  • the collection unit 110 is a detection unit 110a for detecting the temperature, humidity, tilt, load and vibration of the smart greenhouse, and receives and stores the detection information at regular intervals in the detection unit.
  • the collection terminal 110b and the first communication unit 110c for detecting the smart terminal within a predetermined distance and transmits the detection information to the smart terminal.
  • the detector 110a includes a three-axis acceleration sensor, a GPS sensor, a temperature sensor, a humidity sensor, a tilt sensor, a weight sensor, and a vibration sensor to detect temperature, humidity, tilt, load, and vibration of the smart greenhouse. .
  • the sensing unit 110a may be disposed in the main element of the smart greenhouse.
  • the main element here may be a load-sensitive part of the support of the greenhouse or a door that is weak to strong winds such as a typhoon.
  • a temperature sensor in the middle of the greenhouse to measure the temperature inside the greenhouse, or by placing a tilt sensor on the pole of the greenhouse to detect whether it is perpendicular to the ground or the weight of the frame supporting the roof of the greenhouse It is possible to place a sensing sensor to detect how much load it is carrying or not bent by the load.
  • the three-axis acceleration sensor can be used to detect in which direction the pressure is applied by the wind, and thereby the strength or weakness of the vibration on the outer wall of the greenhouse.
  • the detection unit 110a arranges a plurality of sensors in various locations of the greenhouse and detects the detection information by using the sensors.
  • the collection terminal 110b receives and stores the sensing information detected by the sensing unit 110a at predetermined intervals.
  • the sensing information may be received once per hour and stored in the received order. That is, the collection terminal 110b serves as a kind of database.
  • the first communication unit 110c detects the smart terminal 120 within a predetermined distance and transmits the detection information to the smart terminal.
  • the first communication unit 110c may detect the smart terminal using short range communication such as NFC or Bluetooth pairing.
  • the sensing information is transmitted to the detected or connected smart terminal 120.
  • the smart terminal 120 receives the detection information. More precisely, the first communication unit 110c of the collecting unit 110 and the second communication unit 120b of the smart terminal 120 wirelessly communicate with each other to receive the sensing information.
  • the augmented reality image based on the sensing information is output to the image of the smart greenhouse obtained in advance to monitor the safety of the structure of the smart greenhouse.
  • the smart terminal 120 is a camera unit 120a for capturing the smart greenhouse to obtain the image
  • the first wireless receiving the sensing information transmitted from the collection unit 2 includes a processor 120c for generating analysis information on the structure of the smart greenhouse based on the detection information and generating an augmented reality image based on the analysis information and outputting the image to the image.
  • the camera unit 120a captures the smart greenhouse and acquires an image.
  • an image may be taken using a camera mounted on a smart terminal.
  • the various types of smart terminals used by the public generally include a camera, but some smart terminals do not. Therefore, in this case, the collection unit 110 includes at least one CCTV or camera. And it is possible to take images by placing the CCTV or camera around the smart greenhouse.
  • the image obtained in the above manner can be transmitted to the smart terminal through the first communication unit 110c of the collecting unit 110.
  • the smart terminal can acquire an image of the smart greenhouse without having to mount a camera on its own.
  • the smart terminal 120 is independent of whether the camera is mounted, the image and detection information of the smart greenhouse using the Wi-Fi or LTE wireless network even if there is no smart terminal at a short distance that can be recognized by the first communication unit (110c) It is possible to receive it.
  • an image of the smart greenhouse may be received at the farm manager's house which is located slightly away from the smart greenhouse.
  • the second communication unit 120b wirelessly receives the detection information transmitted from the collection unit.
  • wireless communication is possible between each other using NFC communication or Bluetooth pairing.
  • a communication other than NFC or Bluetooth may be transmitted using a Wi-Fi network or a 3G or 4G wireless network.
  • the image and the detection information of the smart greenhouse obtained in this way is the last processing unit 120c of the smart terminal is received.
  • the processor 120c generates analysis information on the structure of the smart greenhouse based on the sensed information.
  • the augmented reality image is generated based on the analysis information and output to the image of the smart greenhouse.
  • the virtual image according to augmented reality is synthesized on the original smart greenhouse image.
  • the synthesized image is shown to the user through the display of the smart terminal.
  • the processor 120c synthesizes the sensed information based on a predetermined algorithm to generate the analysis information. That is, it receives the temperature, humidity, slope, load and vibration value of the smart greenhouse included in the sensing information and analyzes it internally to generate the analysis information.
  • the analysis information may be a value representing a specific numerical value.
  • the processor 120c generates an augmented reality image that visualizes the numerical value of the analysis information and outputs it on the image of the smart greenhouse. Therefore, by evaluating the structural safety of the agricultural smart greenhouse in a simple way, it provides the advantage that farm owners or managers can safely manage the agricultural facilities.
  • FIG. 2 is a flowchart illustrating a method for monitoring a smart greenhouse structure based on augmented reality according to an embodiment of the disclosed technology.
  • augmented reality-based smart greenhouse structure monitoring method using a plurality of sensors disposed in the sensor unit of the collection unit smart sensing information including the temperature, humidity, tilt, load and vibration of the smart greenhouse
  • a first step of sensing 210, a second step of the collection terminal of the collection unit receives and stores the detection information from the detection unit by a predetermined period 220, the first communication unit of the collection unit is smart within a certain distance
  • the detection unit of the collection unit detects the sensing information including the temperature, humidity, tilt, load and vibration of the smart greenhouse using a plurality of sensors disposed in the smart greenhouse.
  • the detection unit to detect the temperature, humidity, tilt, load and vibration of the smart greenhouse 3-axis acceleration sensor, GPS sensor, temperature sensor, humidity sensor, tilt sensor, weight sensor and vibration detection It includes a sensor.
  • the plurality of sensors are disposed on each element of the smart greenhouse to sense the temperature, humidity, tilt, load and vibration of the smart greenhouse.
  • the collection terminal of the collection unit receives and stores the detection information from the detection unit at predetermined intervals.
  • the collection terminal serves as a database of the collection unit, and receives the detected information detected in the first step 210 and stores it at predetermined intervals.
  • the sensing information may be received once a day and the sensing information may be sequentially stored every day.
  • the first communication unit of the collection unit detects the smart terminal within a predetermined distance and transmits the detection information to the smart terminal.
  • the first communication unit may detect the smart terminal using short range communication such as NFC or Bluetooth pairing.
  • the first communication unit may transmit the sensing information along a wirelessly connected communication path.
  • the camera unit of the smart terminal photographs the smart greenhouse to obtain an image of the smart greenhouse.
  • the camera unit acquires an image by photographing the smart greenhouse.
  • an image may be taken using a camera mounted on a smartphone or a smart pad.
  • the smart terminals are generally equipped with a camera.
  • at least one CCTV or camera is disposed around the smart greenhouse in preparation for the case where the camera is not mounted and thus an image for the smart greenhouse cannot be acquired because there are a few other smart terminals. Photographing the image further.
  • the CCTV or camera is usually used for monitoring whether the smart greenhouse is intact, and when checking the safety of the structure of the smart greenhouse, it is possible to use some photographed images.
  • the second communication unit of the smart terminal wirelessly receives the detection information from the collection unit.
  • the second communication unit of the smart terminal receives the sensing information transmitted by the first communication unit of the collecting unit in the fifth step 250.
  • the communication method may use short-range wireless communication such as NFC or Bluetooth, and other types of communication methods, for example, Wi-Fi network or LTE network, may also be used.
  • the processing unit of the smart terminal generates analysis information on the structure of the smart greenhouse based on the sensing information, generates an augmented reality image based on the analysis information, and outputs the image to the image. Monitor the safety of the structure of the smart greenhouse.
  • the processing unit of the smart terminal generates analysis information on the structure of the smart greenhouse based on the detection information.
  • the analysis information refers to information generated by synthesizing the sensing information based on a predetermined algorithm mounted on the processing unit.
  • the temperature, humidity, tilt, load, and vibration values of the smart greenhouse included in the sensing information may be received and internally analyzed and expressed as a value representing a specific value.
  • the processing unit is based on the internal algorithm By analyzing it with more visible information, it can be shown to the user with the probability that the roof of the smart greenhouse collapses, or a virtual image can be created to remove snow quickly.
  • the processing unit of the smart terminal when the processing unit of the smart terminal generates a virtual image according to the augmented reality based on the analysis information, and synthesizes the virtual image on the image of the previously obtained smart greenhouse.
  • the synthesized image is finally provided to the user through the display of the smart terminal. Therefore, there is an advantage that can easily monitor the safety status of the greenhouse to remove the hazard or safely maintain and manage even without special expertise.
  • FIG. 3 is a view showing the output of the augmented reality image to the image of the smart greenhouse on the screen of the smart terminal according to an embodiment of the disclosed technology.
  • the augmented reality image is synthesized to the image of the vinyl house and output to the display of the smart pad.
  • the augmented reality image synthesized here collects sensing information from a plurality of sensors disposed in a plastic house, and a processing unit of the smart pad is generated based on the sensing information.
  • the wind direction or wind speed, humidity, and carbon dioxide concentration affecting the temperature of the vinyl house on the image the vinyl house may be provided as an augmented reality image.
  • the user who checks the image of the vinyl house synthesized with the augmented reality image output to the display of the smart pad as described above can identify and cope with the factors that may adversely affect the management of the plastic house of the list. Do. For example, if the temperature is abnormally high, it may adversely affect the growth of crops, so that watering or ventilation may be taken.
  • FIG. 4 is a diagram of a model to which an embodiment of the disclosed technology is actually applied. Referring to Figure 4 it can be seen that a plurality of sensors are disposed for each element of the smart greenhouse.
  • the plurality of sensors includes various types of sensors capable of sensing temperature, humidity, tilt, load, and vibration as described above.
  • the manager of the smart greenhouse can easily check whether the current structure of their smart greenhouse is safe through their smart terminal. Therefore, there is an advantage that can be safely managed continuously the smart greenhouse.
  • this information can be obtained through smart terminals owned by the majority of people without the need for additional cost or time-consuming safety checks or tests, thereby saving time and money.
  • Augmented reality-based smart greenhouse structure monitoring system and method according to an embodiment of the disclosed technology has been described with reference to the embodiment shown in the drawings for clarity, but this is merely exemplary, having ordinary skill in the art It will be understood that various modifications and equivalent other embodiments are possible from this. Therefore, the true technical protection scope of the disclosed technology should be defined by the appended claims.

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  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)

Abstract

본 발명에 따른 증강현실 기반의 스마트온실 구조 모니터링 시스템은 복수개의 센서를 이용하여 스마트온실의 구조에 대한 감지정보를 수집하는 수집 유닛 및 상기 수집 유닛과 무선으로 통신하여 상기 감지정보를 수신하고, 미리 획득된 상기 스마트온실의 이미지에 상기 감지정보를 기반으로 하는 증강현실 이미지를 출력하여 상기 스마트온실의 구조에 대한 안전성을 모니터링하는 스마트단말을 포함한다. 또한, 증강현실 기반의 스마트온실 구조 모니터링 방법은 수집 유닛의 감지부가 스마트온실에 배치된 복수개의 센서를 이용하여 상기 스마트온실의 온도, 습도, 기울기, 하중 및 진동을 포함하는 감지정보를 감지하는 제 1 단계, 상기 수집 유닛의 수집단말이 상기 감지부로부터 상기 감지정보를 일정 주기별로 수신하여 저장하는 제 2 단계, 상기 수집 유닛의 제 1 통신부가 일정거리 내에 스마트단말을 감지하여 상기 스마트단말에 상기 감지정보를 전송하는 제 3 단계, 상기 스마트단말의 카메라부가 상기 스마트온실을 촬영하여 상기 스마트온실에 대한 이미지를 획득하는 제 4 단계, 상기 스마트단말의 제 2 통신부가 상기 수집 유닛에서 상기 감지정보를 무선으로 수신하는 제 5 단계 및 상기 스마트단말의 처리부가 상기 감지정보를 토대로 상기 스마트온실의 구조에 대한 분석정보를 생성하고, 상기 분석정보를 기반으로 하는 증강현실 이미지를 생성하여 상기 이미지에 출력하여 상기 스마트온실의 구조에 대한 안전성을 모니터링하는 제 6 단계를 포함한다.

Description

증강현실 기반의 스마트온실 구조 모니터링 시스템 및 방법
이하 설명하는 기술은 농업 시설의 구조 건전성 및 안전성을 분석하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 농가에서는 작물의 안정적인 수확과 병풍해 방지를 위해 비닐하우스나 온실을 이용하고 있다. 이러한 시설물들은 설치에 따른 비용절감의 이유로 농가의 인력들이 자체적으로 설치하는 경우가 많다. 그러나, 갈수록 규모가 커짐에 따라 자체적으로 설치하기가 어려워져서 전문적인 설치 업체에 위탁하는 경우도 발생하고 있다.
또한, 현재 이용하고 있는 비닐하우스나 유리 온실의 경우 그 규모가 더욱 커지고 고가의 재료들을 이용하고 있어서 이러한 시설물이 붕괴되거나 피해를 받게 되면 농가에 큰 금전적 손실을 야기하기 때문에 피해 발생 이전에 원인이 될 수 있는 요소들을 제거하여 구조물의 안전성을 도모하는 것이 바람직하다.
따라서, 비닐하우스나 유리 온실과 같은 농업용 시설이 단순한 설치형 시설물의 형태에서 점점 구조화됨에 따라 이러한 비닐하우스나 유리 온실의 견고함이나 시설 내외부의 온습도와 같은 다양한 물성치를 측정하여 상기 시설물의 구조에 대한 안전성을 체크할 필요성이 발생하였다.
농업용 시설의 안전성을 체크하는 것에 관한 종래기술로는 한국 공개특허 제10-2010-0069796호 (발명의 명칭 : 농업용 시설구조물의 구조안전진단장치)가 있다.
개시된 기술은 비닐하우스나 유리 온실과 같은 농업용 시설물에 센서를 배치하고 상기 센서로부터 수집한 정보를 토대로 증강현실을 구현하여 상기 시설물의 안전성을 모니터링하는 시스템 및 방법을 제공하는데 있다.
이하 설명하는 증강현실 기반의 스마트온실 구조 모니터링 시스템은 복수개의 센서를 이용하여 스마트온실의 구조에 대한 감지정보를 수집하는 수집 유닛 및 상기 수집 유닛과 무선으로 통신하여 상기 감지정보를 수신하고, 미리 획득된 상기 스마트온실의 이미지에 상기 감지정보를 기반으로 하는 증강현실 이미지를 출력하여 상기 스마트온실의 구조에 대한 안전성을 모니터링하는 스마트단말을 포함한다.
이하 설명하는 증강현실 기반의 스마트온실 구조 모니터링 방법은 수집 유닛의 감지부가 스마트온실에 배치된 복수개의 센서를 이용하여 상기 스마트온실의 온도, 습도, 기울기, 하중 및 진동을 포함하는 감지정보를 감지하는 제 1 단계, 상기 수집 유닛의 수집단말이 상기 감지부로부터 상기 감지정보를 일정 주기별로 수신하여 저장하는 제 2 단계, 상기 수집 유닛의 제 1 통신부가 일정거리 내에 스마트단말을 감지하여 상기 스마트단말에 상기 감지정보를 전송하는 제 3 단계, 상기 스마트단말의 카메라부가 상기 스마트온실을 촬영하여 상기 스마트온실에 대한 이미지를 획득하는 제 4 단계, 상기 스마트단말의 제 2 통신부가 상기 수집 유닛에서 상기 감지정보를 무선으로 수신하는 제 5 단계 및 상기 스마트단말의 처리부가 상기 감지정보를 토대로 상기 스마트온실의 구조에 대한 분석정보를 생성하고, 상기 분석정보를 기반으로 하는 증강현실 이미지를 생성하여 상기 이미지에 출력하여 상기 스마트온실의 구조에 대한 안전성을 모니터링하는 제 6 단계를 포함한다.
이하 설명하는 기술은 농업용 시설물에 대한 구조 안전성을 평가하여 시설물을 안전하게 관리할 수 있는 장점이 있다.
또한, 안전성과 정밀함을 갖춘 시공 기술을 개발할 수 있고 시공 후 유지비용을 절감하는 효과를 제공한다.
도 1은 개시된 기술의 일 실시예에 따른 증강현실 기반의 스마트온실 구조 모니터링 시스템에 대한 블록도이다.
도 2는 개시된 기술의 일 실시예에 따른 증강현실 기반의 스마트온실 구조 모니터링 방법에 대한 순서도이다.
도 3은 개시된 기술의 일 실시예에 따라 스마트온실의 이미지에 증강현실 이미지를 출력하는 것을 스마트단말의 화면에 나타낸 도면이다.
도 4는 개시된 기술의 일 실시예를 실제 적용한 모델에 대한 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제 1, 제 2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않으며, 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
본 명세서에서 사용되는 용어에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 해석되지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 그리고 "포함한다" 등의 용어는 설시된 특징, 개수, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 의미하는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 개수, 단계 동작 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도면에 대한 상세한 설명을 하기에 앞서, 본 명세서에서의 구성부들에 대한 구분은 각 구성부가 담당하는 주기능 별로 구분한 것에 불과함을 명확히 하고자 한다. 즉, 이하에서 설명할 2개 이상의 구성부가 하나의 구성부로 합쳐지거나 또는 하나의 구성부가 보다 세분화된 기능별로 2개 이상으로 분화되어 구비될 수도 있다.
그리고 이하에서 설명할 구성부 각각은 자신이 담당하는 주기능 이외에도 다른 구성부가 담당하는 기능 중 일부 또는 전부의 기능을 추가적으로 수행할 수도 있으며, 구성부 각각이 담당하는 주기능 중 일부 기능이 다른 구성부에 의해 전담되어 수행될 수도 있음은 물론이다. 따라서, 본 명세서를 통해 설명되는 각 구성부들의 존재 여부는 기능적으로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 개시된 기술의 일 실시예에 따른 증강현실 기반의 스마트온실 구조 모니터링 시스템에 대한 블록도이다. 도 1을 참조하면 증강현실 기반의 스마트온실 구조 모니터링 시스템은 복수개의 센서를 이용하여 스마트온실의 구조에 대한 감지정보를 수집하는 수집 유닛(110) 및 상기 수집 유닛과 무선으로 통신하여 상기 감지정보를 수신하고, 미리 획득된 상기 스마트온실의 이미지에 상기 감지정보를 기반으로 하는 증강현실 이미지를 출력하여 상기 스마트온실의 구조에 대한 안전성을 모니터링하는 스마트단말(120)을 포함한다.
상기 수집 유닛(110)은 복수개의 센서를 이용하여 스마트온실의 구조에 대한 감지정보를 수집한다. 상기 감지정보를 수집하기 위해서 상기 수집 유닛(110)은 상기 스마트온실의 온도, 습도, 기울기, 하중 및 진동을 감지하는 감지부(110a), 상기 감지부에서 상기 감지정보를 일정 주기별로 수신하여 저장하는 수집단말(110b) 및 일정거리 내에 스마트단말을 감지하여 상기 스마트단말에 상기 감지정보를 전송하는 제 1 통신부(110c)를 포함한다.
상기 감지부(110a)는 스마트온실의 온도, 습도, 기울기, 하중 및 진동을 감지하기 위해서 3축 가속도 센서, GPS 센서, 온도 센서, 습도 센서, 기울기 센서, 무게감지 센서 및 진동감지 센서를 포함한다.
한편, 감지부(110a)는 상기 스마트온실의 주요 요소에 배치될 수 있다. 여기에서 주요 요소라고 함은 온실의 지지대들 중에서 하중에 취약한 부분이거나 태풍과 같은 강한 바람에 약한 출입문일 수 있다.
일 실시예로, 온실의 한 가운데 온도센서를 배치하여 온실 내부의 온도를 측정하거나, 온실의 기둥에 기울기 센서를 배치하여 지면과 수직상태를 유지하고 있는지 감지하거나 온실의 지붕을 받치고 있는 프레임에 무게감지 센서를 배치하여 얼마만큼의 하중을 버티고 있는지 또는 하중에 의해 휘어지지는 않았는지 감지하는 것이 가능하다.
뿐만 아니라 3축 가속도 센서를 이용하여 외풍에 의해 어느 방향으로 압력이 가해지는지, 또 그로 인해 온실외벽에 진동의 세기가 강한지 약한지 등을 감지할 수 있다. 이와 같이 감지부(110a)는 온실의 다양한 위치에 복수개의 센서를 배치하고 상기 센서들을 이용하여 상기 감지정보를 감지한다.
한편, 상기 수집단말(110b)은 상기 감지부(110a)에서 감지한 감지정보를 일정 주기별로 수신하여 저장한다. 예컨대, 1시간에 한번씩 감지정보를 수신하여 수신한 순서대로 저장할 수 있다. 즉, 상기 수집단말(110b)은 일종의 데이터베이스 역할을 수행한다.
그리고 제 1 통신부(110c)는 일정거리 내에 들어온 스마트단말(120)을 감지하여 상기 스마트단말에 상기 감지정보를 전송한다. 예컨대, 제 1 통신부(110c)는 NFC와 같은 근거리 통신을 이용하거나 블루투스 페어링을 이용하여 상기 스마트단말을 감지할 수 있다. 그리고 상기 감지된 내지는 연결된 스마트단말(120)에 감지정보를 전송한다.
한편, 상기 스마트단말(120)은, 상기 수집 유닛(110)과 무선으로 통신하여 상기 감지정보를 수신한다. 보다 정확하게는 수집 유닛(110)의 제 1 통신부(110c)와 스마트단말(120)의 제 2 통신부(120b)가 서로 무선으로 통신하여 감지정보를 수신한다. 그리고, 미리 획득된 상기 스마트온실의 이미지에 상기 감지정보를 기반으로 하는 증강현실 이미지를 출력하여 상기 스마트온실의 구조에 대한 안전성을 모니터링한다.
스마트온실의 구조에 대한 안전성을 모니터링하기 위해서 상기 스마트단말(120)은 상기 스마트온실을 촬영하여 상기 이미지를 획득하는 카메라부(120a), 상기 수집 유닛에서 전송되는 상기 감지정보를 무선으로 수신하는 제 2 통신부(120b) 및 상기 감지정보를 토대로 상기 스마트온실의 구조에 대한 분석정보를 생성하고, 상기 분석정보를 기반으로 하는 증강현실 이미지를 생성하여 상기 이미지에 출력하는 처리부(120c)를 포함한다.
상기 카메라부(120a)는 상기 스마트온실을 촬영하여 이미지를 획득한다. 일 실시예로 스마트단말에 탑재된 카메라를 이용하여 이미지를 촬영할 수 있다. 대중에게 이용되고 있는 다양한 종류의 스마트단말들은 일반적으로 카메라를 탑재하고 있으나, 그렇지 않은 스마트단말도 존재한다. 따라서, 이러한 경우를 대비하여 상기 수집 유닛(110)은 적어도 하나의 CCTV 또는 카메라를 포함한다. 그리고 상기 CCTV 또는 카메라를 상기 스마트온실의 주변에 배치하여 이미지를 촬영하는 것이 가능하다.
한편, 상기의 방식으로 얻은 이미지는 수집 유닛(110)의 제 1 통신부(110c)를 통하여 스마트단말에 전송할 수 있다. 이와 같은 방법으로 스마트단말은 자체적으로 카메라를 탑재하지 않아도 스마트온실에 대한 이미지를 획득하는 것이 가능하다.
뿐만 아니라, 스마트단말(120)은 카메라의 탑재여부와는 별개로 제 1 통신부(110c)가 인지 할 수 있는 근거리에 스마트단말이 있지 않아도 와이파이나 LTE 무선망을 이용하여 스마트온실의 이미지 및 감지정보를 수신하는 것이 가능하다. 예컨대, 스마트온실과 다소 떨어진 위치에 있는 농장 관리인의 집에서도 상기 스마트온실의 이미지와 감지정보를 수신할 수 있다.
한편, 제 2 통신부(120b)는 수집 유닛에서 전송되는 상기 감지정보를 무선으로 수신한다. 앞서 설명한 바와 같이 NFC 통신이나 블루투스 페어링을 이용하여 서로 간에 무선 통신이 가능하다. 뿐만 아니라 앞서 스마트온실의 이미지를 전송하는 것 또한 가능하다.
또한, NFC나 블루투스가 아닌 다른 방식의 통신을 이용하는 것 또한 얼마든지 가능하다. 예컨대, 와이파이망을 이용하거나 3G 또는 4G 무선네트워크를 이용하여 전송할 수도 있다.
한편, 이와 같은 방식으로 획득된 스마트온실의 이미지 및 감지정보는 상기 스마트단말의 처리부(120c)가 가장 마지막으로 전달받는다. 상기 처리부(120c)는 상기 감지정보를 토대로 상기 스마트온실의 구조에 대한 분석정보를 생성한다. 그리고, 상기 분석정보를 기반으로 하는 증강현실 이미지를 생성하여 상기 스마트온실의 이미지에 출력한다.
즉, 증강현실에 따른 가상의 이미지를 본래의 스마트온실 이미지 위에 합성한다. 상기 합성된 이미지는 스마트단말의 디스플레이를 통해 사용자에게 보여진다.
한편, 상기 처리부(120c)는 소정의 알고리즘을 토대로 상기 감지정보를 합성하여 상기 분석정보를 생성한다. 즉, 감지정보에 포함된 스마트온실의 온도, 습도, 기울기, 하중 및 진동값을 수신하고 이를 내부적으로 분석하여 분석정보를 생성한다.
여기에서 상기 분석정보는 특정한 수치를 나타내는 값일 수 있다. 상기 처리부(120c)는 상기 분석정보의 수치를 가시화한 증강현실 이미지를 생성하고 이를 스마트온실의 이미지 상에 출력한다. 따라서 농업용 스마트온실에 대한 구조 안전성을 간단한 방법으로 평가하여 농장 주인이나 관리인들로 하여금 농업용 시설물을 안전하게 관리할 수 있도록 하는 장점을 제공한다.
도 2는 개시된 기술의 일 실시예에 따른 증강현실 기반의 스마트온실 구조 모니터링 방법에 대한 순서도이다. 도 2를 참조하면 증강현실 기반의 스마트온실 구조 모니터링 방법은 수집 유닛의 감지부가 스마트온실에 배치된 복수개의 센서를 이용하여 상기 스마트온실의 온도, 습도, 기울기, 하중 및 진동을 포함하는 감지정보를 감지하는 제 1 단계(210), 상기 수집 유닛의 수집단말이 상기 감지부로부터 상기 감지정보를 일정 주기별로 수신하여 저장하는 제 2 단계(220), 상기 수집 유닛의 제 1 통신부가 일정거리 내에 스마트단말을 감지하여 상기 스마트단말에 상기 감지정보를 전송하는 제 3 단계(230), 상기 스마트단말의 카메라부가 상기 스마트온실을 촬영하여 상기 스마트온실에 대한 이미지를 획득하는 제 4 단계(240), 상기 스마트단말의 제 2 통신부가 상기 수집 유닛에서 상기 감지정보를 무선으로 수신하는 제 5 단계(250) 및 상기 스마트단말의 처리부가 상기 감지정보를 토대로 상기 스마트온실의 구조에 대한 분석정보를 생성하고, 상기 분석정보를 기반으로 하는 증강현실 이미지를 생성하여 상기 이미지에 출력하여 상기 스마트온실의 구조에 대한 안전성을 모니터링하는 제 6 단계(260)를 포함한다.
제 1 단계(210)에서는 수집 유닛의 감지부가 스마트온실에 배치된 복수개의 센서를 이용하여 상기 스마트온실의 온도, 습도, 기울기, 하중 및 진동을 포함하는 감지정보를 감지한다. 제 1 단계(210)에서 상기 감지부는 상기 스마트온실의 온도, 습도, 기울기, 하중 및 진동을 감지하기 위해서 3축 가속도 센서, GPS 센서, 온도 센서, 습도 센서, 기울기 센서, 무게감지 센서 및 진동감지 센서를 포함한다. 그리고 상기 복수개의 센서들을 상기 스마트온실의 각 요소에 배치하여 스마트온실의 온도, 습도, 기울기, 하중 및 진동을 감지한다.
제 2 단계(220)에서는 상기 수집 유닛의 수집단말이 상기 감지부로부터 상기 감지정보를 일정 주기별로 수신하여 저장한다. 제 2 단계(220)에서 상기 수집단말은 수집 유닛의 데이터베이스 역할을 수행하며 상기 제 1 단계(210)에서 감지된 감지정보를 수신하여 일정 주기별로 저장한다. 예컨대, 하루에 한번씩 감지정보를 수신하고 매일 순차적으로 감지정보를 저장할 수 있다.
제 3 단계(230)에서는 상기 수집 유닛의 제 1 통신부가 일정거리 내에 스마트단말을 감지하여 상기 스마트단말에 상기 감지정보를 전송한다. 예컨대, 제 1 통신부는 NFC와 같은 근거리 통신을 이용하거나 블루투스 페어링을 이용하여 상기 스마트단말을 감지할 수 있다. 스마트단말이 감지되면 제 1 통신부는 무선으로 연결된 통신 경로를 따라 감지정보를 전송하는것이 가능하다.
제 4 단계(240)에서는 상기 스마트단말의 카메라부가 상기 스마트온실을 촬영하여 상기 스마트온실에 대한 이미지를 획득한다. 제 4 단계(240)에서 상기 카메라부는 상기 스마트온실을 촬영하여 이미지를 획득한다. 일 실시예로 스마트폰이나 스마트패드에 탑재된 카메라를 이용하여 이미지를 촬영할 수 있다.
상기의 스마트단말들은 일반적으로 카메라를 탑재하고 있다. 그러나, 그렇지 않은 스마트단말도 소수 존재하기 때문에 카메라가 탑재되지 않아서 스마트온실에 대한 이미지를 획득하지 못하는 경우를 대비하여 제 4 단계(240)에서는 적어도 하나의 CCTV 또는 카메라를 상기 스마트온실의 주변에 배치하여 이미지를 촬영하는 단계를 더 포함한다.
상기 CCTV 또는 카메라는 평상시에는 스마트온실이 무탈한지 감시하는 용도로 사용하다가 상기 스마트온실의 구조의 안전성을 검사하는 경우에는 촬영된 일부 이미지를 이용하는 것이 가능하다.
제 5 단계(250)에서는 상기 스마트단말의 제 2 통신부가 상기 수집 유닛에서 상기 감지정보를 무선으로 수신한다. 앞서 제 3 단계(230)에서 수집 유닛의 제 1 통신부가 전송하는 감지정보를 제 5 단계(250)에서 스마트단말의 제 2 통신부가 수신한다. 서로 간의 통신 방식은 앞서 언급한 바와 같이 NFC 나 블루투스와 같은 근거리 무선통신을 이용할 수 있으며, 기타 다른 종류의 통신방식, 예컨대, 와이파이망이나 LTE 네트워크를 이용하는것 또한 가능하다.
제 6 단계(260)에서는 상기 스마트단말의 처리부가 상기 감지정보를 토대로 상기 스마트온실의 구조에 대한 분석정보를 생성하고, 상기 분석정보를 기반으로 하는 증강현실 이미지를 생성하여 상기 이미지에 출력하여 상기 스마트온실의 구조에 대한 안전성을 모니터링한다. 제 6 단계(260)에서 상기 스마트단말의 처리부는 상기 감지정보를 토대로 상기 스마트온실의 구조에 대한 분석정보를 생성한다.
여기에서 상기 분석정보는 상기 처리부에 탑재된 소정의 알고리즘을 토대로 상기 감지정보를 합성하여 생성한 정보를 의미한다. 예컨대, 감지정보에 포함된 스마트온실의 온도, 습도, 기울기, 하중 및 진동값을 수신하고 이를 내부적으로 분석하여 특정한 수치를 나타내는 값으로 표현한 것일 수 있다.
일 실시예로, 겨울에 눈이 내려서 스마트온실의 지붕에 눈이 쌓여 있는 상황이고, 상기 스마트온실의 지붕을 지탱하는 프레임이 견디고 있는 하중 200킬로그램 이라는 감지정보로 수집된다면, 처리부는 이를 내부 알고리즘을 이용하여 보다 가시화된 정보로 분석하여 스마트온실의 지붕이 무너질 확률로 사용자에게 보여주거나 신속히 눈을 제거하라는 가상의 이미지를 생성할 수 있다.
한편, 상기 스마트단말의 처리부는 분석정보를 기반으로 하는 증강현실에 따른 가상의 이미지를 생성하면, 앞서 획득한 스마트온실의 이미지 위에 상기 가상의 이미지를 합성한다. 이와 같이 합성된 이미지는 최종적으로 스마트단말의 디스플레이를 통해 사용자에게 제공된다. 따라서, 특별한 전문적 지식이 없어도 간단하게 온실의 안전상태를 모니터링하여 위험요소를 제거하거나 안전하게 유지 및 관리할 수 있는 장점이 있다.
도 3은 개시된 기술의 일 실시예에 따라 스마트온실의 이미지에 증강현실 이미지를 출력하는 것을 스마트단말의 화면에 나타낸 도면이다. 도 3을 참조하면 비닐하우스의 이미지에 증강현실 이미지를 합성하여 스마트패드의 디스플레이에 출력하는 것을 확인할 수 있다.
여기에서 합성되는 증강현실 이미지는 앞서 도 1 내지 도 2를 통해 설명한 바와 같이 비닐하우스에 배치된 복수개의 센서에서 감지정보를 수집하고 스마트패드의 처리부가 상기 감지정보를 토대로 생성한 것이다. 도 3에서 도시하는 바와 같이 이미지 상의 비닐하우스의 온도, 비닐하우스에 영향을 주고 있는 바람의 풍향이나 풍속, 습도 및 이산화탄소 농도를 증강현실 이미지로 제공할 수 있다.
한편, 상기와 같이 스마트패드의 디스플레이로 출력되는 증강현실 이미지가 합성된 비닐하우스의 이미지를 확인하는 사용자는 상기 목록들 중 비닐하우스의 관리에 악영향을 미칠 수 있는 요소들을 파악하여 그에 대처하는 것이 가능하다. 예컨대, 온도가 비정상적으로 높은 상태라면 작물의 성장에 악영향을 줄 수 있으므로 물을 뿌리거나 환기를 시키는 대처를 할 수 있다.
도 4는 개시된 기술의 일 실시예를 실제 적용한 모델에 대한 도면이다. 도 4를 참조하면 스마트온실의 각 요소마다 복수개의 센서가 배치되는 것을 확인할 수 있다. 상기 복수개의 센서들은 앞서 설명한 바와 같이 온도, 습도, 기울기, 하중 및 진동을 감지할 수 있는 다양한 종류의 센서들을 포함한다.
한편, 스마트온실의 관리인은 자신의 스마트단말을 통해 현재 자신의 스마트온실의 구조가 안전성을 유지하고 있는지 손쉽게 확인하는 것이 가능하다. 따라서, 상기 스마트온실을 지속적으로 안전하게 관리할 수 있는 장점이 있다.
또한, 추가적인 비용이나 시간이 필요한 안전성 검사나 테스트를 거치지 않고도 대다수의 사람들이 소지하고 있는 스마트단말을 통해 이러한 정보들을 획득할 수 있으므로 시간적 금전적 비용을 절감하는 효과를 제공한다.
개시된 기술의 일 실시예에 따른 증강현실 기반의 스마트온실 구조 모니터링 시스템 및 방법은 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 개시된 기술의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 복수개의 센서를 이용하여 스마트온실의 구조에 대한 감지정보를 수집하는 수집 유닛; 및
    상기 수집 유닛과 무선으로 통신하여 상기 감지정보를 수신하고, 미리 획득된 상기 스마트온실의 이미지에 상기 감지정보를 기반으로 하는 증강현실 이미지를 출력하여 상기 스마트온실의 구조에 대한 안전성을 모니터링하는 스마트단말;을 포함하는 증강현실 기반의 스마트온실 구조 모니터링 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 수집 유닛은,
    상기 감지정보로 상기 스마트온실의 온도, 습도, 기울기, 하중 및 진동을 감지하는 감지부;
    상기 감지부에서 상기 감지정보를 일정 주기별로 수신하여 저장하는 수집단말; 및
    일정거리 내에 스마트단말을 감지하여 상기 스마트단말에 상기 감지정보를 전송하는 제 1 통신부;를 포함하는 증강현실 기반의 스마트온실 구조 모니터링 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 스마트단말은,
    상기 스마트온실을 촬영하여 상기 이미지를 획득하는 카메라부;
    상기 수집 유닛에서 전송되는 상기 감지정보를 무선으로 수신하는 제 2 통신부; 및
    상기 감지정보를 토대로 상기 스마트온실의 구조에 대한 분석정보를 생성하고, 상기 분석정보를 기반으로 하는 증강현실 이미지를 생성하여 상기 이미지에 출력하는 처리부;를 포함하는 증강현실 기반의 스마트온실 구조 모니터링 시스템.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 감지부는,
    3축 가속도 센서, GPS 센서, 온도 센서, 습도 센서, 기울기 센서, 무게감지 센서 및 진동감지 센서를 포함하는 증강현실 기반의 스마트온실 구조 모니터링 시스템.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 처리부는,
    소정의 알고리즘을 토대로 상기 감지정보를 합성하여 상기 분석정보를 생성하는 증강현실 기반의 스마트온실 구조 모니터링 시스템.
  6. 제 2 항에 있어서, 상기 수집 유닛은,
    적어도 하나의 CCTV 또는 카메라를 더 포함하고, 상기 CCTV 또는 상기 카메라를 이용하여 상기 스마트온실에 대한 이미지를 촬영하고, 상기 촬영된 이미지를 상기 제 1 통신부를 통하여 상기 스마트단말에 전송하는 증강현실 기반의 스마트온실 구조 모니터링 시스템.
  7. 수집 유닛의 감지부가 스마트온실에 배치된 복수개의 센서를 이용하여 상기 스마트온실의 온도, 습도, 기울기, 하중 및 진동을 포함하는 감지정보를 감지하는 제 1 단계;
    상기 수집 유닛의 수집단말이 상기 감지부로부터 상기 감지정보를 일정 주기별로 수신하여 저장하는 제 2 단계;
    상기 수집 유닛의 제 1 통신부가 일정거리 내에 스마트단말을 감지하여 상기 스마트단말에 상기 감지정보를 전송하는 제 3 단계;
    상기 스마트단말의 카메라부가 상기 스마트온실을 촬영하여 상기 스마트온실에 대한 이미지를 획득하는 제 4 단계;
    상기 스마트단말의 제 2 통신부가 상기 수집 유닛에서 상기 감지정보를 무선으로 수신하는 제 5 단계; 및
    상기 스마트단말의 처리부가 상기 감지정보를 토대로 상기 스마트온실의 구조에 대한 분석정보를 생성하고, 상기 분석정보를 기반으로 하는 증강현실 이미지를 생성하여 상기 이미지에 출력하여 상기 스마트온실의 구조에 대한 안전성을 모니터링하는 제 6 단계;를 포함하는 증강현실 기반의 스마트온실 구조 모니터링 방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 감지부는,
    3축 가속도 센서, GPS 센서, 온도 센서, 습도 센서, 기울기 센서, 무게감지 센서 및 진동감지 센서를 포함하는 증강현실 기반의 스마트온실 구조 모니터링 방법.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 처리부는,
    소정의 알고리즘을 토대로 상기 감지정보를 합성하여 상기 분석정보를 생성하는 증강현실 기반의 스마트온실 구조 모니터링 방법.
  10. 제 7 항에 있어서, 상기 제 4 단계는,
    상기 스마트온실 주변에 배치된 적어도 하나의 CCTV 또는 카메라를 이용하여 상기 스마트온실에 대한 이미지를 촬영하고, 상기 촬영된 이미지를 상기 제 1 통신부를 통하여 상기 스마트단말에 전송하는 단계를 포함하는 증강현실 기반의 스마트온실 구조 모니터링 방법.
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