본 논문에서는 사물인터넷(IoT; Internet of Things)을 이용한 정보를 이용하여 효율적이고 편리하게 화분을 관리할 수 있게 하는 화분관리 시스템을 설계하였다. IoT는 모든 사물을 네트워크로 연결하여 사용자에게 다양한 서비스를 제공하는 것으로 최근 IT융합 기술의 중심으로 주목받고 있다. 이에 IoT기술의 연구 및 개발의 필요성을 깨닫고 센서 기반의 IoT기술을 이용하여 본 시스템을 설계하였다. 디바이스는 기본적으로 토양습도센서와 아두이노, 안드로이드 스마트폰, 스마트 전구를 이용한다. 센서로 측정한 화분의 습도 값을 무선통신으로 스마트전구와 안드로이드 애플리케이션에 전송하고 습도 값에 따라 상태를 제어하여 사용자는 화분에 대한 시각적인 정보 및 관리 계획을 수립할 수 있다.
사물인터넷의 발전과 보급에 따라 스마트 농장 산업이 활발히 이루어지고 있다. 하지만 스마트 농장에 사용하는 기존 토양 습도 센서를 스마트 농장이나 화분에 사용하는 것이 부적절 하다는 것을 실험을 통해 입증한다. 이를 해결하기 위해 반영구적 사용이 가능한 토양습도 센서를 개발한다.
토양 습도 센서를 이용하여 화분의 습도를 측정하며 아두이노 상의 모터를 이용하여 화분에 물을 주어 화분의 알맞은 수분정도를 맞춰줄 수 있으며 온도 센서를 이용하여 화분이 자라는 환경의 온도를 측정하여 너무 더워 말라죽지 않게 조절할 수 있다. 본 논문에서는 아두이노(Arduino)를 기반으로 사용자가 키우는 화분에 여러 센서를 장착하여 수집한 수치값에 따라 습도와 온도를 조절하여 화분의 상태를 조절할 수 있다. 그 결과 사용자가 화분에 크게 관심을 기울이지 않아도 성공적으로 화분을 키워낼 수 있을 것이다.
본 논문에서는 스마트 기기(게이트웨이, 폰, 패드 등)와 정보를 공유하기 위한 복합 환경센서 플랫폼을 설계한다. 복합 환경센서 플랫폼은 온/습도 센서, 토양 온도/습도 센서, 태양광 센서 등을 하나의 플랫폼에서 지원할 수 있도록 설계되었으며, 수집된 정보는 ZigBee 통신을 통해 스마트 게이트웨이로 전달되고, 이 게이트웨이를 통해 스마트 폰/패드 등과 트윗트를 통해 정보를 공유할 수 있다.
본 논문은 실내 온도, 습도, 조도, 그리고 토양의 습도까지 탐지하여 자동으로 습도와 빛을 조절해주는 스마트 화분을 다룬다. 화분은 일상생활에서 구할 수 있는 화분을 사용했고 다양한 꽃의 생육 정보를 모은 DB를 기반으로 아두이노를 통해서 다양한 센서 값들을 측정하고 모인 센서 값들은 라즈베리파이로 보내진다. 화분에 부착된 다수의 아두이노로부터 온 데이터를 라즈베리파이가 분석하고 판단해서 사용자에게 전달해주고 조치가 필요한 부분은 아두이노에 전송되어 알맞은 처리가 이뤄진다. 이때 다수의 아두이노와 라즈베리파이의 통신은 지그비 통신이며 라즈베리파이와 사용자 간의 통신은 블루투스와 클라우드 서버를 통해 이루어진다.
본 논문에서는 기존에 관리자가 화초가 자라는 토양에 함유된 수분의 양을 측정하여 물 공급시기를 판단하고, 그에 따라 필요시 수동으로 물을 공급해 주던 방식의 문제점을 개선하고자 제안하는 방법이다. 제안하는 시스템은 센서노드와 관리용 호스트 컴퓨터가 무선센서 네트워크로 연결된다. 계측시스템은 센서노드에 연결된 습도센서를 사용해서 흙속에 존재하는 수분의 양을 측정한다. 제어시스템은 수분의 양이 설정 값 이하로 떨어지면 솔레노이드 스위치를 제어해서 물 공급 시스템의 밸브를 자동으로 열어 일정한 수분이 공급되게 한다.
온실을 통해 시설원예작물을 재배하는 대대수의 농업인들은 병해충의 예측, 진단 및 방제에 큰 관심을 가지고 있으며, 특히 농가에서는 병해충 관리 문제가 생산량과 품질에 직결되는 가장 큰 문제로 대두되고 있다. 따라서 본 논문에서는 토양 및 환경 센서를 이용하여 무선 센서 네트워크를 구성하고 이를 토대로 온실 내의 작물의 병해충에 대한 조기 예측 및 관리를 가능하게 하는 멀티미디어 병해충 예측 관리 시스템을 설계 및 구현한다. 제안하는 시스템은 기존 고가의 PLC 장비에 비해 온실 내에 무선 센서 네트워크를 형성하여 효율적으로 병해충정보를 데이터베이스화하고 토양 및 온도, 습도, 조도와 같은 다양한 환경 정보를 수집할 수 있다. 아울러 시스템의 수행성을 검증하기 위해 가상 온실 모형을 제작한 후, 모형에 토양 및 환경 센서의 시스템 구성요소를 구성하여 각 플랫폼(Desktop, Web, PDA)별 GUI를 구현하여 온실상태에 따라 병해충 예측 및 관리가 가능한 수행 결과를 보였다. 마지막으로 제안한 시스템을 이용하여 온실 작물의 병해충 예측 관리가 다양한 플랫폼에서 잘 동작함을 확인할 수 있었다.
본 논문에서는 솔라셀을 사용하여 외부에서 별도의 전원 공급이 필요없는 식물 생장 모니터 시스템을 제안한다. 식물 생장 모니터링을 위해 필요한 대기 온도, 습도와 토양의 온도, 수분 함유 상태를 측정할 수 있는 센서를 설치하고 원격지로 측정 데이터를 전송할 수 있는 통신 장치로 서버로 전송한다. 적합한 솔라셀의 용량과 충전배터리의 용량을 결정하기 위하여 식물 생장을 측정하기 위한 센서부의 소비 전력과 통신부의 소비 전력을 측정하여 산출된 용량값을 가지는 솔라셀과 충전배터리를 부착하여 실시간 모니터링 시스템을 구축하였다. 본 시스템으로 고부가가치 농업 분야에서 식물 생장 모니터링이 확대됨에 따라 외부 전원이 필요없는 간편한 원격 모니터링 서비스가 제공될 것이다.
온도, 습도, 조도 또는 토양 센서 등을 탑재한 무선 센서 노드들을 네트워크로 구성하여 자연 환경 정보를 획득하고 분석하여 다양하게 활용하고 있다. 이러한 무선 센서 네트워크는 저전력 무선트랜시버를 탑재한 다수의 노드들이 근거리 무선 통신과 멀티-홉 기법으로 구성된다. 따라서 무선센서 네트워크를 통하여 수집된 데이터의 특징은 한정된 범위 내에 밀집된 노드들로부터 얻어진다는 것이다. 그러나 넓은 범위에 흩어져있는 무선 센서 노드들로부터 데이터를 얻기 위해서는 장거리로 데이터를 송신할 수 있도록 고전력을 소비하는 무선 트랜시버를 사용하거나 중계 노드를 많이 필요로 하여, 무선 센서 네트워크 가지고 있는 장점인 저전력과 저비용이라는 특징이 희석된다. 본 논문에서는 이러한 문제를 해결하기 위하여 넓게 산재되어 있는 각각의 센서 네트워크 그룹 들을 순회하여 데이터를 수집하는 자율 주행 로봇을 이용한 환경 모니터링 시스템을 제안한다.
본 논문은 가전로봇 항해 성능 개선을 위하여 사용된 SLAM기반 확률적 필터 개선 알고리즘을 이용하여 최근 각광받고 있는 사물인터넷과 융합한 아파트 실내나 베란다에서 사용이 가능한 스마트 가든 시스템을 설계 구현하였다. 이를 위하여 개방하드웨어 제어기인 아두이노와 센서들을 이용하였고, 세 가지 무선방식(블루투스, 이더넷, 와이파이)으로 자동 급수 및 조명, 성장모니터링을 제어 및 관찰이 가능하도록 설계하였다. 본 시스템은 이미 많은 활용이 되고 있는 기존의 식물공장과 같은 대규모 재배 시스템이 아니고 아파트와 같은 실내에서 사용 할 수 있도록 하기 위하여 개발되었다. 개발된 시스템은 스마트폰 앱을 통한 제어는 물론 토양센서, 조도센서, 습도센서, 온도센서 등을 이용하여 환경데이터를 수집하고 수집된 데이터를 분석하여 급수펌프와 LED 램프, 온도를 제어하기 위한 환기팬 등의 기능으로 구성되었다. 무선 원격제어 방법으로는 블루투스, 이더넷, 와이파이 등이 모두 가능하도록 구현 하였다. 따라서 사용자가 집안에 없을 때 원격 제어 및 모니터링이 가능하도록 설계하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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