초록 ▼

□ 연구개발 목표 및 내용
◯ 최종 목표
o 최종결과물
1. 농진청 수기 수집 데이터 전처리 후, 우수농가 선정 및 피어슨 상관관계 분석 과 통계기법과 신경망기법 활용 생산량예측 모델과 환경제어기준 모델 구축
2. 각 농가에서 RNN(hidden layer 10, 20,000-200,000번 실행) 신경망기법 활용한 AI딥러닝의 모델링 통한 최적생산량예측 모델과 환경제어기준 모델 구축
3. DB플랫폼 서버와 연동 DB어플리케이션 서버에서 생산량예측 모델-환경제어 구동기제어 모델과 수동/자동 재배 제어로직의

□ 연구개발 목표 및 내용
◯ 최종 목표
o 최종결과물
1. 농진청 수기 수집 데이터 전처리 후, 우수농가 선정 및 피어슨 상관관계 분석 과 통계기법과 신경망기법 활용 생산량예측 모델과 환경제어기준 모델 구축
2. 각 농가에서 RNN(hidden layer 10, 20,000-200,000번 실행) 신경망기법 활용한 AI딥러닝의 모델링 통한 최적생산량예측 모델과 환경제어기준 모델 구축
3. DB플랫폼 서버와 연동 DB어플리케이션 서버에서 생산량예측 모델-환경제어 구동기제어 모델과 수동/자동 재배 제어로직의 layout과 코딩 통한 사용자UI 구축
4. 센서IoT-구동기IoT와 게이트웨이 연결방식 통해 연동
5. 자체 생산량예측과 환경제어 기준 모댈의 작기 모델 구축
6. 여름 파프리카 농장에서 생산량 검증 과 DB 안정화

◯ 전체 내용
o 여름 파프리카 고부가 환경제어 기준 및 예측 생산량 모델 구축
- 농촌청의 여름 파프리카 강원-전북(장수,남원) 지역 18곳의 환경-관수-생육-생산량 데이터 이전 후, 최적생산량 목적의 재배로직 구성을 위한 시설원예 환경제어 기준모델과 생산량 예측 모델 구축
1. 데이터 전처리
- 수집된 이전 데이터 환경-생육-생산량 데이터 고려 주차별 보정
- 생산량 데이터 및 작기 기반 IQR기법 기반 이상치 데이터 제거
- 자체 생산량,작기 관점에서 보정된 데이터와 생산량기준의 데이터등의 경우수 고려 최상위 조합의 상위 우수농가 선정
- 피어슨 기법 활용 상관관계 분석
1) 상관 관계 분석 : 총 생산량, 재배기간, 정착기, 수확기, 주당 평균 생산량 데이터
2) 생육단계 설정: 수확 평균 주수 기준으로 정렬
- 정식기, 수확초기, 수확중기1-4단계, 수확말기의 단계별 설정
2. 환경 제어 모델 구축
1) 생육단계별 모델 세분화
- 생육초기, 생육중기1-4기, 생육말기 단계별로 작기 모델을 세분화하고 각 모델의 생산량 영향 주는 환경데이터의 최소/평균/최대값 별로 정리
2) 전처리 된 우수농가 기반 생육단계별 환경제어 기준 모델 구축
3. 생산량 예측 모델 구축
1) 수확기 단계별 상관관계 분석 (피어슨상관관계, 0-1 사이 0.5이상 상관관계 계수 선정)
- 생산량-환경 상관 분석: 온도, 습도, CO2, EC, PH, 일사량, 관수량, 관수횟수
- 생산량-생육 상관 분석: 생장길이, 화방높이, 줄기굵기, 엽수, 엽길이, 엽폭
- 환경-생육 상관 분석
1-1) 생육초기단계
1-2) 생육중기1-4단계
1-3) 생육말기단계
2) 생산량 예측 모델 평가: 통계적기법 지도학습과 신경망기법 지도학습 활용 생산량 예측 모델 평가
- 생육단계별 환경-생육 사용 feature 별 R-squard(1-SSE/SST, SST=SSE+SSR, SSE=SUM(y-y') SSR=SUM(y-y')): 0- 생육단계별 생산량 예측 사용 변수 및 산식: 생육단계별 모델별 환경-생육 feature별로 상수와 feature의 계수 활용생산량 산식 선정
4. 데이터 수집-저장-처리 클라우드 데이터베이스 플랫폼 과 연동 DB어플리케이션 구축, DB-어플리케이션 layout-코딩 및 db-코딩 구축,플랫폼 기반 웹과 앱 서버 사이트와 db어플리케이션과 연동 구축, 농장 조회, 구동기 조회 및 제어 서비스 구축 (클라우드 AI플랫폼 기반 지능형 분석솔루션 앱 서비스 구축)
- 시설원예 구동기의 컨트롤박스 시설판넬과 게이트웨이 연결 통해 기준정보, 농사정보,가격정보 DB-어플리케이션 서비스 구축
1) 기준정보 관리
1-1) 농장관리 - 농장 시설을 관리하며 시설의 IP를 통하여 해당 시설과 연계.
1-2) 작기관리 - 구축된 우수농가 환경 제어 모델의 정보를 관리.
1-3) 구동기관리 - 농장 시설 구동기를 관리하며 구동기의 Device 정보를 통하여 구동기와 연계.
2) 농사 관리
2-1) 작기관리 - 기준정보의 환경제어 모델 값을 기반으로 농사 현황에 맞게 관리.
2-2) 농사 프로젝트 - 등록된 시설,작기 기준정보를 기반으로 프로젝트 생성.
3) 농사 현황 - 농사 프로젝트의 생육 단계 환경 제어 및 예상 생산량, 센서 정보, 구동기 현황 등의 모니터링 기능을 통해 현황 파악 후 구동기 제어를 통하여 환경 제어.
4) 가격정보 - 농수축산물 경락가격정보를 조회하기 위한 서비스로서 농산물, 축산물, 수산물, 화훼류에 대한 도매시장, 산지 공판장, 종합유통센터 별로 농수축산물 경락가격 확인.

□ 연구개발성과
< 정성적 성과 >
- 시설원예 작물의 활동분석 관점에서 시설원예를 제어하는 관점으로 환경제어기준에서 작물의 활동을 분석하는 재배 방법 구축
- 통계기반 지도학습 통한 모든 농가들의 최적화된 모델 구축 후, 목표로 하는 농가에 대해 신경망기반 지도학습의 최대 예측 모델값을 구축
- 클라우드 기반 복합 환경제어 기준의 최적 생산량을 위한 환경값 제안
- 복합환경제어 기준의 영향 요인인 구동기관련 제어로직 제안
- 기존의 재배관점 외에도 추가로 유통 데이터가 통합데이터로 빅데이터를 형성하여 원스톱 솔루션으로 재배-판매 까지 사업모델을 서비스하는 클라우드 기반 3세대 스마트팜 제공
- 플랫폼의 수집-저장-처리 후 최적생산량 예측-환경제어 기준 모델링을 통해 머신러닝 학습이 적용된 데이터베이스 애플리케이션 응용솔루션의 재배 로직을 통해 시설원예의 구동기 제어 서비스와 유통 가격의 제안 서비스의 지능형 데이터 제공하는 UI서비스 사업 모델을 제공
< 정량적 성과 >

□ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
1. 목표시장: 덴마크, 시설원예 과채소 작물의 클라우드 기반 재배 환경 모니터링 및 재배 조건 제안 시장
1) 클라우드와 센서 기반의 작물 활동 분석 기술을 통한 예측 감시 데이터관리에 대한 수요가 시설원예나 노지에서 확장 중
2) 유럽등에서 이산화탄소 환경 규제등의 법적 강화된 조건으로 효율적 데이터 기반 작물의 성장의 관심 집중
3) 국내 공공구매 시장 공급
2. 목표고객: 덴마크 funen 지역의 과채소 시설원예 시장 및 국내 고비용 복합제어기시장
- 과채소등은 25-50% 내수 시장을 만족하고, 나머지 75-50%를 스페인과 네덜란드에서 수입 중안데, 내수시장의 경우 유기농 시장이 전체 25% 정도 차지.
- 공공구매의 시장 통해 기존 거대 비용의 복합제어기 등의 비용을 AI빅데이터 클라우드 기반 복합제어 지능형 데이터 서비스와 센서.구동기-IoT와 게이트웨이를 통해 가성비 있는 보급형 시장 제공
3. 수출준비로 활용:
- Semantic 및 Sensohive Technologies 등 덴마크 시설원예 관리시스템 및 센서 IoT 업체와 코트라 지사화 사업을 통해 협업 및 파트너 프로젝트를 덴마크 현지에서 테스트 베드 통해 진행
- https://www.buykorea.org/bk/byr/search/search.do, 코트라 온라인 전시 채널의 maasfarm 검색을 통해 전세계 스마트 팜 솔루션 관련 주문 및 문의를 통한 화상미팅
- Kotra-실용화 재단/농림부 혐업을 통한 스마트팜 해외 진출 협의회에 등록 되어 수출 마케팅 진행

(출처 : 요약문 4p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 서 약 서 ... 2
• 최종보고서 ... 3
• 요 약 문 ... 4
• 사업성과 요약서 ... 8
• 목차 ... 9
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 10
• 1) 기술개요 ... 10
• 2) 시제품개요 ... 11
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 15
• 1) 추진 과정 및 방법 ... 15
• 2) 시제품제작 ... 40
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 48
• 1) 정성적 연구개발성과 ... 48
• (1) 목표 달성 수준 ... 48
• 2) 정량적 연구개발성과 ... 49
• (1) 성과지표 및 달성현황 ... 49
• (2) 성능지표 및 달성현황 ... 49
• (3) 세부 정량적 연구개발성과 ... 50
• 4. 목표 미달 시 원인분석 ... 57
• 1) 목표 미달 원인(사유) 자체분석 내용 ... 57
• 2) 자체 보완활동 ... 58
• 5. 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 ... 59
• 1) 성과활용(사업화) 계획 ... 59
• 2) 기대효과 ... 59
• 6. 중요 연구변경 사항 ... 60
• 끝페이지 ... 62