[논문]시설재배를 위한 지능정보시스템의 설계

오세종

doi:10.14400/jdc.2017.15.2.183

시설재배를 위한 지능정보시스템의 설계
A Design of Intelligent Information System for Greenhouse Cultivation 원문보기

디지털융복합연구 = Journal of digital convergence, v.15 no.2, 2017년, pp.183 - 190

초록
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최근 국내의 시설재배 면적과 시설규모가 증가하는 추세에 있으며 농업에서 차지하는 비중이 점차 커지고 있다. 이에 따라 복합 환경제어기의 설치 및 사용도 늘어나고 있다. 시설 및 장비의 현대화에도 불구하고 시설을 이용한 재배 기술은 아직 유럽 농업국가나 일본에 미치지 못하고 있는 실정이다. 본 연구에서는 ICT (Information & Communication Technology)기술을 활용하여 복합 환경제어기의 효과적인 운영을 지원할 수 있는 지능정보시스템의 설계를 제안하였다. 제안된 시스템은 복합 환경제어기의 데이터를 활용하여 시설 내 환경이 작물 생육에 최적 상태를 유지할 수 있도록 지원하며, 재배자에게 생육단계에 맞추어 영농정보를 능동적으로 제공한다. 또한 생육 모델을 활용하여 미래의 생육 상태를 예측하고, 영농목표 달성을 위한 환경제어 방향을 제시한다.

Abstract ▼ AI-Helper

Recently the scale and area of greenhouse cultivation have been enlarged in Korea, and its importance in domestic agriculture is being increased. According to these situation, environment control systems are widely used in greenhouses. Even though development of greenhouse facilities and control devices, cultivation skill using them is in lower level more than european countries and Japan. In this study, we propose intelligent information system based on information-communication technology that supports environment control systems. Proposed system is able to support to maintain optimal environment for plant growth using data from environment control system, and also give useful knowledge for cultivation by active way. Furthermore, it estimates future status of plant growth, and suggest best strategy of environment control for current stage.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

시설 재배에서 환경제어의 목표는 온실 내부의 환경을 재배작물의 생육을 극대화 할 수 있도록 최적 환경을 유지하는데 있다. 본 연구에서 제안한 온실 지능정보 시스템은 환경제어에 대한 전문지식이 없는 재배자들이 복합 환경제어기를 효과적으로 이용하는 것을 돕는데 1차적인 목적이 있다. 이를 위해 복합 환경제어기로부터 현재의 온실 환경에 대한 센서 데이터 및 제어 데이터를 실시간으로 수집하여 환경제어가 올바르게 이루어지고 있는지를 검토하고, 조치가 필요한 경우 곧바로 알람정보를 생성하여 재배자에게 제시함으로써 온실 내 이상상태에 대해 즉각적인 대응을 할 수 있도록 지원한다.

제안 방법

온실 지능정보시스템은 최적 환경제어를 지원하기 위하여 온도, 습도 등에 대한 제어 설정 값을 유지하며, 만일 현재 온실 내 환경이 설정된 제어 범위 선에 근접하거나 밖으로 벗어나는 경우는 어떻게 조치를 해야 할지에 대한 권고를 주게 된다. 이를 위해 논산 및 부여의 복합 환경 제어기 운영 농가로부터 관련 지식을 수집하고 정리하여 Drool의 지식베이스 내에 규칙(rule)으로 저장하였다. 저장된 규칙의 형태는 [Fig.
두 시스템은 LAN 또는 인터넷으로 연동되어 운영될 수 있다. 장기적으로는 지능정보 시스템이 네트워크를 통해 여러 농가에서 공유할 수 있도록 서버 개념으로 설계되었다 [Fig. 4].

대상 데이터

개발 프레임워크는 전자정부 개발 표준으로 되어 있는 Spring 프레임워크를 사용하였다. Java 계열의 언어 및 개발 도구들을 사용하였으며 시스템의 핵심중의 하나인 지식베이스 및 추론 엔진은 Drools (http://www.drools .org/)을 사용하였다. 상세한 구성요소는 [Table 2]와 같다.
이러한 시스템이 가능하기 위해서는 지식베이스의 구축과 지식 베이스에 근거한 추론 기능이 필수적이다. 본 연구에서는 주로 환경제어에 관련된 규칙들을 지식베이스로 구축하고 있으며, 능동적 영농정보 제공을 위해 농업 진흥청(http://www.rda.go.kr) 및 농업 관련 사이트로부터 토마토, 국화, 파프리카, 딸기 작물에 대해 생리, 재배기술, 병충해 관련 약 400 여건의 영농자료를 조사 분석하여 서비스가 용이한 형태로 가공 중에 있다. 또한 환경 및 생육데이터가 여러 해 축적이 되면 이를 분석하여 보다 향상된 환경제어 방법을 제시하는 기능도 연구 중에 있다.

성능/효과

둘째, 현재 온실의 천/측창, 보온/차광 스크린 등의 열림/닫힘 상태, 환풍기, 유동팬, 탄산가스, 보광등, 난/냉방기의 작동여부 등 제어장비 상태를 보여준다. 또한 이러한 장비들이 자동으로 작동하기 위한 목표값을 설정할 수 있다.
시설재배는 시설내의 환경, 즉 대기, 물, 비료 등을 작물생장에 필요한 최적의 환경으로 관리하여 불리한 자연조건과 해충이나 바이러스 매개로부터 작물을 보호하고, 작물의 생육기간을 연장함으로써 노지재배보다 더 나은 환경조건으로 재배가 가능하다는 장점이 있다. 뿐만 아니라 계절의 영향을 받지 않아 사철 생산이 가능하며 노지재배와 재배 시기가 달라 노동력 투입을 분산시킬 수 있으며 노지재배보다 안정적인 생산이 가능하고, 출하시기를 조절하여 더 많은 경제적 수익을 창출할 수 있으며, 과채류일 경우 수확기에 강우를 차단하여 당도저하와 낙과를 경감함으로써 품질향상을 도모할 수 있다.
이는 현재의 복합 환경제어기가 곧 일출시간이 됨을 인식하지 못한 것으로 지능적인 제어시스템을 필요로 한다는 것을 입증한다. 온실 운영자는 본 연구에서 개발한 시스템을 통해 작기 전체를 분석함으로 해서 다음번 영농 시에는 보다 향상된 환경 제어를 실시할 수 있게 된다.

후속연구

이러한 상황에서 온실 지능정보 시스템은 개별 농가의 환경제어 기술 격차를 해소하고, 보다 선진화된 과학영농으로 나아가는데 중요한 역할을 할 수 있을 것이다. 국내에서 아직 영농 데이터가 체계적으로 수집되고 있지 못한 현실이고 환경제어 관련 지식베이스 역시 초보적인 수준에서 구축이 되고 있지만, 농업 ICT 분야에 꾸준한 연구와 투자가 이루어진다면 가까운 장래에 선진국 수준에 도달할 수 있을 것으로 기대된다. 현재 많은 기술투자가 이루어지고 있는 사물 인터넷 및 기타 IT 기술들 [21-24]이 접목 된다면 보다 진보된 농업 발전이 이루어 질수 있을 것이다.
이중 앞의 네 가지 메인 메뉴는 시스템 관리자 및 재배자를 위한 기능이고 뒤의 두 개 기능은 연구자를 위한 기능이다. 향후 시스템이 완성되면 관리자용, 재배자용, 연구자용 인터페이스가 별도로 제공될 예정이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	시설재배의 장점은 무엇인가?	시설재배(protected cultivation)란 작물의 생장에 적합한 재배환경을 인위적으로 구성하고 조절하는 것으로 비닐하우스, 유리온실, 비 가림, 터널 등 다양한 시설형태가 존재한다[1]. 시설재배는 시설내의 환경, 즉 대기, 물, 비료 등을 작물생장에 필요한 최적의 환경으로 관리하여 불리한 자연조건과 해충이나 바이러스 매개로부터 작물을 보호하고, 작물의 생육기간을 연장함으로써 노지재배보다 더 나은 환경조건으로 재배가 가능하다는 장점이 있다. 뿐만 아니라 계절의 영향을 받지 않아 사철 생산이 가능하며 노지재배와 재배 시기가 달라 노동력 투입을 분산시킬 수 있으며 노지재배보다 안정적인 생산이 가능하고, 출하시기를 조절하여 더 많은 경제적 수익을 창출할 수 있으며, 과채류일 경우 수확기에 강우를 차단하여 당도저하와 낙과를 경감함으로써 품질향상을 도모할 수 있다.
	시설재배란 무엇인가?	시설재배(protected cultivation)란 작물의 생장에 적합한 재배환경을 인위적으로 구성하고 조절하는 것으로 비닐하우스, 유리온실, 비 가림, 터널 등 다양한 시설형태가 존재한다[1]. 시설재배는 시설내의 환경, 즉 대기, 물, 비료 등을 작물생장에 필요한 최적의 환경으로 관리하여 불리한 자연조건과 해충이나 바이러스 매개로부터 작물을 보호하고, 작물의 생육기간을 연장함으로써 노지재배보다 더 나은 환경조건으로 재배가 가능하다는 장점이 있다.
	시설재배로 품질향상을 도모할 수 있는 이유는?	시설재배는 시설내의 환경, 즉 대기, 물, 비료 등을 작물생장에 필요한 최적의 환경으로 관리하여 불리한 자연조건과 해충이나 바이러스 매개로부터 작물을 보호하고, 작물의 생육기간을 연장함으로써 노지재배보다 더 나은 환경조건으로 재배가 가능하다는 장점이 있다. 뿐만 아니라 계절의 영향을 받지 않아 사철 생산이 가능하며 노지재배와 재배 시기가 달라 노동력 투입을 분산시킬 수 있으며 노지재배보다 안정적인 생산이 가능하고, 출하시기를 조절하여 더 많은 경제적 수익을 창출할 수 있으며, 과채류일 경우 수확기에 강우를 차단하여 당도저하와 낙과를 경감함으로써 품질향상을 도모할 수 있다.

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S. Shin, G. Chae, T. Lee, An Investigation Study to Reduce Security Threat in the Internet of Things Environment, vol.5, no.4, 31-36. 2015

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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