스마트팜 빅데이터 활용 기술

스마트팜 측정 빅데이터란?

• 온실 등 시설원예분야에서는 자신의 농장 환경 및 작물의 상태를 정밀 관리 하기 위하여 복합환경제어시스템을 설치하여 작물을 재배 한다.
• 복합환경제어시스템에서는 설치되는 센서에 따라 다르나 환경데이터가 실시간으로 농가의 컴퓨터에 저장된다.
  환경 데이터로는 온도, 습도, CO₂, 풍속, 일사량, EC, pH 등이 있다. 또한 온도값 설정, 천창 설정 등 시스템을 조절하는 제어데이터들도 함께 저장된다.
• 또한 환경에 따라 생육상태 및 생산량이 변화하기 때문에 작목의 주요생육항목을 매주 조사한다. 토마토의 경우 생장길이, 잎길이, 잎폭, 잎수, 줄기굵기, 개화화방, 개화수, 착과화방, 착과수, 수확화방, 수확개수 등이 있다.
• 또한 조수입, 생산량, 난방비 등 경영일지를 활용한 경영데이터와 농가가 가지고 있는 온실, 재배 정보 등도 빅데이터를 분석하고 활용하는 데 있어 매우 유용한 정보이다.

스마트팜 측정 환경데이터스마트팜 제어데이터
생육데이터(예 : 토마토)생산량 데이터(예 : 토마토)

측정 빅데이터를 잘 활용하기 위해서는

• 측정데이터를 잘 활용 하려면 빅데이터를 어떤 목적을 가지고 사용할지 정해야 한다. 예를 들어 “스마트팜 빅데이터를 활용하여 다른 농가와 비교하여 비용을 절감하겠다”, “온실의 환경모니터링을 정밀하게 하겠다”라는 명확한 목적을 세우는 것이다.
• 활용 목적을 명확히 세웠다면 측정된 데이터를 분석하기 위한 데이터를 정리하는 작업이 필요하다.
  • 데이터의 정리는 측정단위 및 시간단위를 정리하는 것을 말한다. 환경이나 제어데이터는 센서가 실시간 감지하여 저장되나 생육항목을 측정하는 것은 보통 주차별로 조사하므로 환경과 생육의 측정주기가 다르다. 그러므로 환경과 생육의 데이터 결합단위를 맞춰주는 것이 필요하다.

생육데이터환경데이터
생육과 환경 결합된 데이터

스마트팜 빅데이터 분석 방법으로는

• 스마트팜 빅데이터를 이용하여 농장의 경영환경에 적합한 온실관리가 가능하도록 다음과 같은 분석 방법이 있다.
  • 다양한 환경요인을 모니터링 함으로써 농장 상태를 파악하고 제어가 가능한 방법과 생육단계별 영양 및 생식 생장을 표와 그래프로 표현하여 본인의 작물 생장 상태를 파악할 수 있다.
  • 환경설정에 따른 생육상태를 한 그래프에 나타내고 다양한 환경요인과 생육항목을 접목하여 어떤 요인이 영향을 주는 지 동시비교와 상관관계를 분석하여 생산량에 영향을 주는 적합한 생육상태 및 환경 요인을 찾아 낼 수 있다.

환경설정관리 모니터링

목 적	레이아웃	예시
온도 관리	주차/월별 온실 외부 및 내부 온도 비교 일일 내 온도 변화 비교 주/야간 온도 편차 비교
습도 관리	시기별 온실 내부 습도 비교 환경 설정 방식에 따른 습도 변동 편차
광(일사량)관리	내부온도와 일사량의 관계 모니터링 일사량 온도 및 CO2관계

생산성과 품질 향상을 위한 주요 생육항목 모니터링

목 적	레이아웃	예시
생육정보 모니터링	생육정보(생장길이,줄기 굵기 등)의 시간 변화 및 산점도 주차별 생육 모니터링(영양/생식)
환경과 생육과의 관계	환경요인과 생육항목의 관계 모니터링
환경, 생육, 생산량과의 관계	주요 환경, 생육, 생산량 동시 시각화 환경 및 주요 생육항목 상관분석
에너지 비용 절감	온도 유지를 위한 에너지 사용량 비교

실제로 스마트팜 빅데이터를 활용하고 싶다면

• 현장에서 스마트팜 빅데이터를 활용하여 스마트한 농업경영을 하고 싶다면 본인 농장의 데이터를 받아 엑셀 프로그램을 이용하여 분석이 가능하다.
• 농촌진흥청에서는 “스마트팜 적정관리를 위한 빅데이터 활용법(토마토)” 책자를 발간하여 토마토의 생육특성을 반영한 스마트팜 빅데이터 활용 방법을 안내하고 있다.
  • 이 책자에서는 스마트팜 측정 빅데이터 분석 프로세스, 시설원예 스마트팜 측정 빅데이터의 종류, 빅데이터 분석방법 등이 수록되어 있으며, 실제 빅데이터를 활용한 농가 사례도 살펴볼 수 있다.

스마트팜 적정관리를 위한 빅데이터 활용법 발간(2016년) 빅데이터 활용방법 안내 (책자내용)