스마트 필드 센서 개발 사례

프로젝트 개요

대만 최대의 스마트 농업 시스템 기업과 협력하여 스마트 필드 센서 제품을 개발했으며, YenProtek이 각종 기반 기술을 지원했습니다. 다양한 지질·지형 등 현장 조건에 대응하기 위해 센서 기구는 손쉽게 탈부착할 수 있는 모듈식 블록 구조로 설계했으며, 내부는 RS485로 상호 연결·통신하여 센서 수량을 유연하게 구성할 수 있습니다. 다양한 필드 유형의 요구를 충족하기 위해 무선 통신 전송은 LoRa, NB-IoT, LTE, Wi-Fi의 4대 주류 기술 중에서 선택할 수 있으며, 환경 센서는 조도, 광합성 유효 복사(광양자), 대기압, 기온, 대기 습도, 이산화탄소 농도(CO2), 토양 온도, 토양 수분, 토양 염도, 풍속, 풍향 등의 센싱 소자 중에서 선택할 수 있습니다. 현재 이 제품은 양산 및 상용화에 성공하여 대만 및 해외 여러 현장에 실제로 설치되어 있습니다.

프로젝트 정보

고객 / 현장: XX 농업 시스템 기업
프로젝트 기간: 2020
분류: # 스마트 농업 # 환경 센싱
센싱 기술: 조도, 광합성 유효 복사, 대기압, 온습도, 이산화탄소 농도, 토양 온습도, 토양 염도, 수위, 풍속 및 풍향 등 관련 환경 파라미터

스마트 필드 센서 기능 및 기구 설계

두 가지 전원 공급 방식 중 선택 가능

상용 전원:
- 입력 AC85~240V 50~60Hz
- 출력 DC5V 2A
환경 에너지(태양광 또는 선택 사양 풍력) 전원:
- 일부 지역이나 지형은 배전 공사가 쉽지 않은 점을 고려해, 보다 유연하고 편리한 환경 발전(태양광 또는 선택 사양 풍력) 시스템을 선택할 수 있습니다. 별도의 배전 공사 없이 설치할 수 있어 더 안전하고 설치가 쉬우며 시공 비용도 절감됩니다. 야외 전용 충방전 제어 시스템은 20W 태양광 패널과 전원 관리 모듈로 시스템 전원을 공급합니다. 일조량이 충분한 환경에서 태양광 배터리는 12.5시간이면 완충되며, 정상적인 일조 조건에서는 배터리 교체가 필요 없고, 완충 후 일조가 없어도 30일 이상 운영할 수 있습니다.

스마트 절전 기술

환경 발전을 사용하는 일반 야외 제품은 날씨에 따라 전원 공급이 불안정해지는 문제가 있습니다. 이를 극복하기 위해 스마트 필드 센서는 스마트 절전 기술을 채택하여 운영 효율을 높이는 동시에 불필요한 전력 소비를 줄였습니다. 메인 보드는 전원 관리 메커니즘을 통해 슬립 시간을 결정하고, 서버와의 통신 상태에 따라 시스템 기능 대부분을 자동으로 종료하여 절전을 실현합니다. 슬립 모드에서 기본 대기 소비 전류는 10mA 미만으로, 대기 일수를 효과적으로 연장합니다.

무선 통신 장비: 3G/4G-Wi-Fi 변환 기지국

SIM 카드 플러그 앤 플레이 라우터.
LAN 포트로 유선 네트워크 연결 가능 - 게이트웨이 기능:
- LoRa/Wi-Fi/RJ45/4G 통신 전송 방식을 지원합니다.
- 5dBi LoRa 이득 안테나.
- 5V/2A 전원 어댑터.
- 게이트웨이에서 지정된 네트워크 주소로 직접 전송하는 기능을 지원합니다.
- 네트워크 단절 시 데이터를 임시 저장한 후 누락 데이터를 보완하는 기능을 지원합니다.
- 필드에서 사용자가 손쉽게 직접 탈부착할 수 있습니다.
- 오프라인 상태에서 데이터 임시 저장 기능을 제공하며, 저장 용량은 최대 30GB입니다.

제품 설정 및 업데이트 메커니즘

스마트 농업 환경 센서를 필드에 설치한 후 파라미터 설정 변경이나 펌웨어 업데이트가 필요하면 현장에서 다시 탈거해야 하므로 번거롭고 인력도 많이 듭니다. 이를 고려하여 무선 설정 기능을 설계했습니다. 센서는 블루투스나 Wi-Fi로 연결하여 파라미터를 설정할 수 있고, 펌웨어도 원격으로 업데이트할 수 있어 현장 인력의 작업 부담을 크게 줄여 줍니다.

개발 포인트

견고한 내구성

야외 무선 애플리케이션을 위해 설계되어 변화무쌍한 야외 환경을 견딥니다

유연한 맞춤 구성

센서 수량 자유 설정, 내부 RS485 상호 연결 통신

시간·인력 절감

데이터를 클라우드에 자동 업로드하여 더욱 효율적으로 통합

전원 공급 시스템

태양광 전원을 사용하여 별도의 배전 공사가 필요 없습니다

스마트 에너지 절약

시스템이 슬립 시간을 자동 판단하여 평균 소비 전력을 10mAh로 절감

원격 업데이트

원격 펌웨어 업데이트 기능으로 현장 인력의 작업 부담 경감

AIoT 스마트 필드 센서 - 스마트 농업을 위한 최적의 솔루션

고객을 위해 개발한 필드 센서는 내부적으로 RS485로 상호 연결·통신하여 센서 수량을 유연하게 구성할 수 있습니다. 무선 통신 전송은 LoRa, NB-IoT, LTE, Wi-Fi의 4대 주류 기술 중에서 선택할 수 있으며, 환경 센서는 조도, 광합성 유효 복사(광양자), 대기압, 기온, 대기 습도, 이산화탄소 농도(CO2), 토양 온도, 토양 수분, 토양 염도, 풍속, 풍향 등의 센싱 소자 중에서 선택할 수 있습니다. 수집된 데이터는 고객의 기존 클라우드 농업 관리 시스템에 자동으로 업로드됩니다.
농업인은 모바일 앱만으로 언제 어디서나 농지의 각종 환경 수치를 확인할 수 있어, 어디에 있든 논밭을 살필 수 있으므로 시간과 인력을 절약할 수 있습니다.
환경 모니터링 센싱 기술을 클라우드 시스템과 통합하여 데이터를 바탕으로 더 나은 농지 관리 의사결정을 내릴 수 있습니다. 정밀 농업을 실현하여 자원 활용을 최적화하고, 꼭 필요할 때만 관수와 시비를 하여 낭비를 줄이고 비용을 보다 합리적으로 관리할 수 있습니다.

Success Case