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온실형 스마트팜에서 환경 데이터 분석을 활용한 습도 센서 예측 모델
안형태(Hyeongtae Ahn),안수용(Su-Yong An),김재영(Jae-Young Kim),이철원(Cheol Won Lee) 한국통신학회 2021 한국통신학회 학술대회논문집 Vol.2021 No.6
스마트팜은 정보통신기술을 바탕으로 시공간의 제약 없이 영농 의사결정을 지원하는 첨단화된 농장이다. 온실형 스마트팜은 온실 내∙외부의 다양한 센서를 활용하여 온실 환경을 측정하고, 이를 바탕으로 필요한 온실제어를 실행시킨다. 온실내부습도는 온실제어를 결정하는 중요한 지표 중 하나이며, 온도, 광도, 외부기상 등 온실 환경과 환기창, 커튼, 유동팬, 보일러 등 구동기의 작동에 많은 영향을 받는다. 본 논문은 특정 온실 내부습도 센서의 측정값을 나머지 센서들의 측정값과 구동기들의 작동 상태 정보로 예측할 수 있는지 확인한다. 다중선형회귀분석(Multiple Linear Regression Analysis)을 활용하여, 해당 내부습도 센서의 측정값을 종속변수로 설정하고, 나머지 센서들의 측정값과 구동기들의 작동 상태 정보를 설명변수로 설정하여 온실에서 수집된 환경 데이터를 학습한다. 다중선형회귀분석으로 추정된 내부습도 센서 예측 모델은 내부습도와 나머지 환경 요소 및 구동기 작동 간의 복합적인 관계해석에 활용되며, 디지털 트윈의 가상화된 스마트팜에서 내부습도의 중요 모델로 사용될 것으로 기대한다.
환경 데이터를 활용한 온실형 스마트팜에서 센서 이상 탐지 시스템
이철원(Cheol Won Lee),안수용(Su-Yong An),김재영(Jae-Young Kim),안형태(Hyeongtae Ahn) 한국데이터정보과학회 2021 한국데이터정보과학회지 Vol.32 No.6
최근 4차 산업혁명이 시작되면서, 농업 분야에서도 기존의 정보통신기술에 빅데이터, 인공지능, 사물인터넷 등 첨단기술이 융합된 온실형 스마트팜의 보급이 확산하고 있다. 온실형 스마트팜은 센서를 활용하여 현재 온실 환경을 측정하고, 이를 기반으로 필요한 온실 제어를 파악하여, 구동기를 통해서 환경제어를 실행시킨다. 하지만 센서에서 측정 오류가 발생한다면, 잘못된 환경제어를 유발해 작물 생장을 저해시킨다. 따라서 온실형 스마트팜에서 센서 측정값에 대한 신뢰성 확보는 필수이므로, 센서 측정값에 이상이 발생하면 신속하게 탐지할 수 있어야 한다. 본 연구는 온실형 스마트팜에서 수집되는 각종 센서의 측정값과 구동기의 상태 정보 등 환경 데이터를 다중회귀분석으로 학습하여 센서 측정값에 대한 예측모형을 추정하고, 이를 기반으로 센서의 예측값과 실제 측정값을 비교하여 센서의 신뢰성을 검증하는 시스템을 제안한다. With the recent 4th industrial revolution, in the agricultural sector, the supply of greenhouse-type smart farm, which combines the existing information and communication technologies with cutting-edge technologies such as big data, artificial intelligence, and the Internet of Things, is spreading. The greenhouse-type smart farm measures the current greenhouse environment by using sensors, identifies the necessary greenhouse control based on this information, and executes environmental control through actuators. However, if a measurement error occurs in a sensor, it causes incorrect environmental control and inhibits crop growth. Therefore, reliability of the sensor measurement values is essential in greenhouse-type smart farms. When an abnormality occurs in the sensor measurement value, it should be possible to quickly detect it. This study generates a predictive model for sensor measurement values by learning environmental data, such as measurement values of various sensors and state information of actuators, collected from a greenhouse-type smart farm utilizing multiple regression analysis. Based on the prediction model, we propose a system to verify the reliability of the sensor by comparing the predicted value of the sensor with the actual measured value.
연구보문 : 토양환경 ; 참취와 곰취의 정식 후 1년차 수량 및 생육특성에 미치는 질소 시용 효과
최승출 ( Seong Chul Choi ),안문섭 ( Mun Sup Ahn ),안수용 ( Su Yeong Ahn ),옥용식 ( Yong Sik Ok ),손정수 ( Jung Su Son ),주진호 ( Jin Ho Joo ) 韓國環境農學會 2009 한국환경농학회지 Vol.28 No.3
환경조건이 불량한 고랭지 경사지 밭에서 정식 초기 산채 (곰취, 참취)류의 생육 및 수량과 양분함량의 관계를 검토하고자 시험을 실시하였다. 시험 후 토양 화학성 변화는 참취, 곰취 시험포 모두 비료 시용량이 증가함에 따라 다소 높아졌고, 토양유기물 함량은 요소 처리보다 부산물퇴비 시용구가 높은 것으로 나타났다. 수확기 참취 및 곰취의 총 질소 함량은 질소시비량이 증가 할수록 높아졌으나 부산물퇴비 처리구에서는 경향성이 없는 것으로 나타났다. 참취 및 곰취 모두 질소시비량이 많을수록 생육이 양호한 것으로 나타났으며, 참취 생육의 경우 질소 120 kg/ha 처리구와 160 kg/ha 처리구에서 가장 높은 생육을 나타났다. 참취의 수량도 질소 처리 수준이 증가할수록 수량은 증가하여 질소 120 kg/ha 처리구와 160 kg/ha 처리구에서 높게 나타났으며, 160 kg/ha 처리구에서는 다소 감소하였으나 통계적으로는 유의성이 없는 것으로 나타났다. Chinese cabbage cultivation has been typically practiced in alpine sloped farmland in Gangwon province, and caused severe soil erosion by soil disturbance like tillage. Cultivation of wild edible greens such as Aster scaber Thunb. and Ligularia fischeri Turcz. could be one of alternative ways to reduce soil erosion, because their residues become stubble mulch after harvest, and there is no need for tillage every year. Therefore, the objective of this research was to estimate the effect of nitrogen application rates for the maximum production of Aster scaber Thunb. and Ligularia fischeri Turcz. in the early cultivation stages. Total N contents of Aster scaber Thunb. and Ligularia fischeri Turcz. increased with the increment of fertilizer application rates. Maximum growth of Aster scaber Thunb. and Ligularia fischeri Turcz. was observed with the highest rates of fertilizer. We obtained the relationship between Aster scaber Thunb. and N application rate, as y=-0.296x2+73.82x+5246 (R=0.998). There was no significant difference for Aster scaber Thunb production between N application rates for 120 and 160 kg/ha. Also, the relationship between Ligularia fischeri Turcz. and N application rate was y=-0.135x2+32.86x+1529 (R2=0.965) in the first year trial after transplanting.