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Detail

Technology for detecting anomalies of operating equipment in smart farm

Manager
Hyeon Park
Participants
Se Han Kim, Kim You Jin, Park Dae Heon, Hyeon Park, Eun Jee Sook, Jung Jae-Young, Jo Seng Kyoun, Choi Won Kyu
Transaction Count
2
Year
2020
Project Code
20HU1100, Development of ICT based Intelligent Smart Welfare Housing System for the Prevention and Control of Livestock Disease, Se Han Kim
19HU1100, Development of ICT based Intelligent Smart Welfare Housing System for the Prevention and Control of Livestock Disease, Se Han Kim
- 스마트 팜은 시설원예, 축산, 노지, 수산 등 전 분야 생산, 유통, 소비의 전주기적 과정에 지능정보 ICT 융합 기술 적용을 통한 농촌·농민의 삶의 질 향상을 도모하는 첨단 농업 형태로 정의 되고 있으며, 글로벌 스마트농업 시장은 농업 종류에 따라 정밀 농업, 스마트 그린하우스, 가축 모니터링, 양어, 기타(난초 재배용, 임업용, 원예용 등)로 분류하고 있음
- 본 기술이전은 원예, 축사 등에 설치된 다중의 장비(환경 센서 및 제어기 등)로부터 수집된 정보를 통해 다중의 장비 이상상황 분석 모델을 동시에 구축하고 이를 동적으로 원예, 축사 등의 농가에 적용하여 각 농가에 적응적으로 장비 오작동을 신속하게 검출하도록 하는 기술에 관한 것으로 현장 농장의 적용, 디지털트윈, 인공지능활용 등 다양한 분야에 적용이 가능함
- 목적
● 농·축·수산 농가에 설치된 다중의 장비(환경 센서 및 제어기 등)로부터 수집된 정보를 통해 다중의 장비 이상상황 분석 모델을 동시에 구축하고 이를 동적으로 농가에 적용하여 각 농가에 적응적으로 장비 오작동을 신속하게 검출하는 기술 제공
● 농·축·수산 농가에 설치된 다중의 장비의 상태 정보를 활용하여, 센서의 상태 및 오류, 제어기 상태 및 오류 등의 이상상태 및 오작동 검출이 용이하도록 웹기반 접근 기술 제공
● RNN 딥러닝 학습 모델, Tensorflow Serving 학습 모델 서비스 프레임워크와 같은 지능형 방법을 이용하여 고장을 예측
● 센서, 제어기 등 작동 중 오작동 진단 진행 후 사용자가 인지 할 수 있도록 자동적으로 그 결과가 저장되며, 가시화로 제공
- 필요성
● 최근 농·축·수산 농가는 과거와 비교해 규모가 현저히 커지고 있으며, 이로 인해 자동화된 스마트 팜에 대한 관심이 높아지고 있음
● 스마트 팜 실현을 위해 축사(농·축·수산, 온실, 축사, 양식장 공히 유사) 내에는 가축 성장조건에 적합하게 환경을 유지하여 줌으로써 돼지의 생산성을 높이도록 함. 적합한 환경유지는 축사 내외 많은 장비들, 즉, 온도, 습도, CO2,암모니아 센서 및 배기팬, 유동팬, 쿨링패드, 래디에이터 등과 같은 제어 장비들을 구축하여 운영. 이러한 다양하고, 많은 장비의 오작동을 신속히 진단 할 수 있는 방법 필요
● 폐쇄된 축사 공간 등의 열악한 환경과 안정적 전원 공급 부족 등으로 인해 이러한 장비들의 고장이 높으나 이를 쉽게 판단하기에는 어려움
● 일반적으로 이러한 장비 작동은 축산 농가의 초기 설치 및 설정이 주로 이루어지며, 이후 장비에 대한 모니터링이 미비 하거나 모니터링을 하더라도 수집된 데이터들의 체계적인 관리 및 분석의 부재로 인하여 설치된 장비들의 정확하고 신속한 오류 판단, 즉, 센서의 상태 및 오류, 제어기 상태 및 오류 등의 이상상태 및 오작동 검출이 용이하지 못해 신속하고 정확한 오작동 진단 기술 등이 요구됨
● 축사 내외 적합한 환경이 유지되지 않아 생산성에 많은 영향을 미치며, 더욱이 국내는 다양한 형태의 축사들이 있으며, 각 축사는 다양하고 많은 다중의 장비들이 설치됨. 이러한 다양하고 많은 장비들을 동시에 각 축사의 환경에 적응적으로 신속하게 이상 상황을 감지하는 방법이 요구됨
- 특징
● 다양한 농·축·수산 농가 온실, 축사 등 현장 내 다중의 센서 및 제어기의 상태 정보를 실시간으로 수집
● 다중의 장비를 동시에 이상 상황을 감지하기 위해 학습 모델들을 구축
● 구축된 다중 장비 모델들을 해당 농가에 동적으로 배포
● 각 농가에서는 배포된 모델을 기반으로 현재 모니터링 되고 있는 장비 상태를 예측
● 예측 결과 이상 상황 판단을 통해 그 결과를 제공

- 장점
● 다양한 농·축·수산 농가의 다중 장비가 생성하는 데이터를 수집하고, 동시에 각각 장비의 데이터를 학습 할 수 있음
● 동적으로 각각의 모델을 저장 및 배포 함
● 장비의 이상 상황 판단을 신속하게 적응적으로 처리함으로써, 다양하고 많은 장비들이 구축된 다양한 형태의 축산 농가들의 생산성을 향상 시킬 수 있음
A. 다중장비 데이터 수집 및 이상상황 진단 정보 설정 기술
● 환경 센서 장비 데이터 수집 기능
● 제어기 장비 데이터 수집 기능
● 축사 장비 별 이상상황 진단을 위한 정보 조회 기능
● 축사 장비 별 이상상황 진단을 위한 정보 설정 기능
● 축사 장비 별 이상상황 진단을 위한 정보 변경 기능
● 축사 장비 별 이상상황 진단을 위한 정보 삭제 기능

B. 다중장비 예측 및 예측 모델 처리 기술
● 축사 다중 장비 예측 모델 환경 구성 기능
● 축사 다중 장비 예측 모델 pool 저장 기능
● 축사 다중 장비 예측 모델 배포 기능
● 수집한 장비 값들의 시퀀스 생성 기능
● 축사 장비 오작동 모델을 통한 예측 기능

C. 다중장비 오작동 진단 및 진단 결과 복구 기술
● 축사 다중 장비 오작동 이상상황 진단 기능
● 축사 장비 오작동 이상상황 결과 목록 조회 기능
● 축사 장비 오작동 이상상황 결과 상세 조회 기능
● 축사 다중 장비 오작동 진단 결과에 따른 센서 값 복구 기능
A. 다중장비 데이터 수집 및 이상상황 진단 정보 설정 기술
● 기술문서 : 요구사항정의서, 상세설계서, 시험절차 및 결과서
● 프로그램

B. 다중장비 예측 및 예측 모델 처리 기술
● 기술문서 : 요구사항정의서, 상세설계서, 시험절차 및 결과서
● 프로그램
● 시험데이터

C. 다중장비 오작동 진단 및 진단 결과 복구 기술
● 기술문서 : 요구사항정의서, 상세설계서, 시험절차 및 결과서
● 프로그램
● 시험데이터
- 적용분야
● 여러 가지의 환경 센서 및 제어기를 구축하여 축사 운영을 하고자 하는 축산 농가
● 온실 내에 여러 환경 센서 및 제어기를 설치하여 농장물을 재배하는 시설 온예 농가
● 환경 센서 및 구동기를 설치하여 공장 등을 운용하는 제조업 분야
● 여러 가지의 환경 센서 및 제어기를 설치하여 양식장을 운영하고자 하는 양식 어가
● 가상의 공간을 이용하여 발생할 수 있는 센서, 장비에 대한 오작동 예측이 필요한 디지털 트윈 기반 산업 분야
- 기대효과
● 농·축·수산 농가, 어가의 다양하고 많은 장비들이 구축된 다양한 형태의 실내외 장비들의 오작동을 신속하게 감지하여 빠르게 대처함으로써 생산성 향상
● 기존 센서 및 제어기 등 스마트 팜을 구성하는 장치의 오작동 인식 없이, 잘못된 데이터를 수집하거나, 잘못된 제어의 오류로부터 안정적인 스마트 팜을 운영하기 위한 이점으로 인해 향후 스마트 팜의 효율적 관리를 위한 활용에 이용될 수 있음
● 머신러닝/딥러닝 기반 지능형 스마트팜 서비스를 통해 농업 지능화를 위한 스마트팜 핵심 기술 확보함에 따라 농업 선진국인 유럽과의 대외 경쟁력 확보
● 지능화된 농·축·수산의 축적된 데이터를 통해 비교분석 및 문제점 발견 등 기존 암묵적 컨설팅에서 과학적 진단, 처방으로 일대 혁신이 가능해짐