[農業+IT=스마트팜] 5. 環境 데이터 蒐集用 센서 構築하기 (2)

[IT東亞]

스마트팜 (smart farm): 農林軸水産物의 生産 및 加工, 流通 段階에서 ICT(情報通信技術)를 椄木한 知能化 農業 시스템. 事物인터넷(IoT), 빅데이터, 人工知能 等의 IT技術을 통해 農作物, 家畜 및 水産物 等의 生育 環境을 適正하게 維持, 管理하고, PC나 스마트폰 等으로 遠隔 自動 管理할 수 있어 生産 效率性과 便利性을 높일 수 있다. (네이버 用語辭典)

[연재순서]

只今 스마트팜에 對해 關心 가져야 하는 理由 - https://it.donga.com/103234/

스마트팜과 事物인터넷 알아보기 - https://it.donga.com/103310/

스마트팜 具現 솔루션 理解하기 - https://it.donga.com/103462/

環境 데이터 蒐集用 센서 構築하기 (1) - https://it.donga.com/103660/

環境 데이터 蒐集用 센서 構築하기 (2)

나만의 스마트팜, 實際 構築하기 (1)

나만의 스마트팜, 實際 構築하기 (2)

連載를 마치며

스마트팜 시스템은 事實 高度의 스킬이 必要한 分野다. 때문에 틀에 박힌 스마트팜 裝置만 믿고 農事를 始作했다가는 收穫 結果가 좋지 않을 수도 있다. 各 裝置를 自身의 입맛에 맞게 설정, 使用할 수 있다면, 스마트팜을 좋은 農事 助力者로 만들 수 있다.

스마트팜이 普及되던 初期에는 시스템 信賴性이 그리 높지 않았다. 農夫마다 自身이 經驗으로 익힌 노하우나 方法을 優先으로 作物을 키웠기 때문이다. 요즘 젊은 農夫들은 좀 다르다. 스마트팜 시스템을 自身의 農事 狀況에 맞게 잘 構築해 活用하고 있다. 좋은 情報, 有用한 情報를 充分히 區分할 수 있고, 特히 IT技術에 對한 믿음을 갖고 있어서, 스스로 뭔가 배워 試圖하려 努力하면서 發展하는 것이다.

이런 農業의 '얼리亞答터'들은 直接 시스템을 만들어 適用한다. 아두이노 等을 통해 事物인터넷 시스템을 꾸며 活用하고 있다. 自身의 農場 環境에 必要한 機能을 直接 構築하면서 施行錯誤를 거쳐 堅固한 시스템으로 安着된다.

最近엔 IT엔지니어나 開發者가 아닌 一般人도 앱 같은 IT 道具를 손쉽게 直接 만들 수 있다. 一般人도 充分히 活用할 만한 플랫폼들이 나오고 있기 때문이다. 勿論 初期에는 接近의 어려움이 若干 있을 수 있으나, 專門 開發道具보다는 確實히 쉽고 直觀的이기에 한番 挑戰해볼 만하다.

마이크로소프트나 구글 等은 無料 또는 低廉하게 앱을 만들어 使用할 수 있는 툴을 提供하고 있다. 이를 잘 活用하면 自身이 願하는 自身만의 앱을 만들어, 環境센서 모니터링이나 스마트팜을 制御가 可能하다. 이番 글에서는 그 可能性을 한番 짚어본다.

온濕度센서 連結하기

溫濕度센서는 모든 環境 데이터 蒐集에서 가장 基本이 된다. 生物이 사는 環境은 適當한 溫度와 受粉을 맞춰줘야 하기 때문이다. 植物도 種類에 따라 適當한 溫度와 水分이 定해져있는데, 그 程度는 作物의 栽培週期에 따라 可變하여 調整해야 한다.

移轉 글에서 言及한 溫濕度센서는 몇 가지 模樣이 있다. 事實 模樣보다는 內部 素子에 따라 프로그래밍이 달라지는데, 여기에 活用된 센서는 'DHT11' (또는 'DHT22')이다.

센서의 線은 모두 3個인데, 全員 2個와 信號線 1個다. 위의 寫眞처럼 連結하면 된다. 다만 DHT11은 實際 産業現場에서 使用하기에는 좀 無理가 있다. 보는 바와 같이 패키지로 되어 있지 않아서 腐蝕에 脆弱하기 때문이다. 때문에 或是 現場에 直接 使用하려면 패키지가 잘된 製品을 選擇하는 게 좋다. 집에서 키우는 作物이라면 이 센서로도 큰 無理는 없다.

코딩은 스태커(stacker)를 活用한다. 順序는 먼저 메이커링크를 作動시키고, 스태커 사이트에 들어간 後 아두이노를 連結하면 된다. USB에 아두이노를 連結하고 메이커링크에서 'connect'를 누르면 連結된다.

이제 코드를 만들 스태커를 한番 열어보자. 스태커에는 이미 活用 可能한 블록이 準備돼 있다. 이 블록을 必要에 따라 論理的으로 얹어주면 프로그램이 完成된다. 擴張블럭을 클릭하면 여러 가지가 나오는데, 그中에서 'Tinyfarmer(打이니파머)'를 클릭하면 關聯 블록들이 羅列된다.

이들 블록은 그 用途가 定해져 있기 때문에 用途를 明確하게 알고 使用해야 한다. 一旦 溫濕度 關聯된 블록들을 살펴보자. 센서 初期化를 위해서는 '온濕度센서 初期化' 블럭을 가장 먼저 使用해야 한다. 그리고 나면 바로 '溫度센서 읽기'와 '濕度센서 읽기'로 各各의 센서값을 읽으면 된다. 아래 3個의 블럭이 溫濕度 센서의 基本的인 블럭 構造다.

이제 이들 블럭으로 簡單하게 센서값을 읽는 코딩을 해본다. 初期化는 한番만 되고 無限反復的으로 現在 값을 읽어야 하므로, 센서값들을 無限反復部에 넣어서 實行되도록 한다. 그리고, 센서값을 읽어서 보려면 시리얼通信 連結을 통해 아두이노가 넘기는 값을 直接 받아야 한다.

第一 처음 '클릭했을 때'라는 始作 블럭을 넣는다. 事實 別 意味는 없지만, 처음이라고 標示하기 위함이다. '온濕度센서 初期化' 블럭을 넣고, 핀값에 '17'이라고 적는다. 이는 아두이노 17番 핀에 센서가 連結되어 있다는 意味이며, 使用이 可能하도록 初期化 過程을 거친다.

無限反復 블럭 안에 있는 溫度센서 읽기 블럭과 濕度센서 읽기 블럭이 無限反復으로 값을 읽고 시리얼通信으로 出力함으로써 우리가 確認할 수 있는 것이다. 이렇게 출력된 溫濕度 값 文字列은 어디에 出力되느냐, 바로 메이커링크에 出力된다.

照度센서 連結하기

照度센서는 빛의 量을 測定하는 센서다. 作物에게 適正한 日射量은 必須 要素라 生長週期에 따라 日射量을 調節해 作物이 고르게 자랄 수 있도록 管理해야 한다. 照度센서 값은 一般的으로 '럭스(Lux)' 單位로 標示된다. 自然光을 그대로 直接 받으면 相當의 럭스의 빛이 測定되기 때문에, 實際로는 範圍가 넓은 센서를 使用해야 하지만 여기서는 一旦 작은 範圍의 센서를 適用한다.

'BH1750' 센서는 價格도 低廉하고 使用하기 便한 센서다. 빛은 直進性이 있다보니 센서 方向에 따라 값이 달라질 수 있으므로, 빛의 量이 골고루 퍼질 수 있도록 캡이 씌워진 센서를 選擇하는 게 좋다.

照度센서를 使用하기 위한 스태커 블럭은 다음과 같다.

照度센서를 먼저 連結한다. 照度센서는 I2C라는 通信으로 센서값을 읽는다. 그래서 專用 포트가 따로 있는데, 아래 寫眞과 같이 I2C專用 포트에 連結하면 된다.

照度센서 코딩度 溫濕度센서와 順序가 같다. 初期化 블록을 한番만 實行되도록 反復構文 위에 놓고, 反復構文 안에서는 繼續해서 읽고 出力하기만 하면 된다.

마무리

이番 글에서는 스태커 實戰 코딩으로 植物 成長에 重要한 溫濕度센서와 照度센서를 連結해봤다. 事實 여기에 LCD 窓을 달아 現在 값을 現場에서 確認하며 데이터베이스에 自動貯藏되도록 해 앱으로 볼 수 있어야 眞正한 나만의 스마트팜 시스템이 된다.

블럭 프로그램은 이런 시스템을 만들 때 좀더 쉽게 接近하도록 도와주는 로우 코드(Low Code) 툴이다. 여기에 앱을 開發할 수 있는 구글 스프레드시트와 앱시트(구글의 로우 코드 앱 開發 플랫폼)를 더한다면 完璧한 事物인터넷 基盤의 스마트팜 시스템을 만들 수 있다. 나만의 작은 스마트팜 構築에 반드시 必要한 플렛폼이니, 이어지는 글을 통해 좀더 完璧한 事物인터넷 시스템으로 만들어보자. 조금만 關心을 가지면 이런 툴을 통해 얼마든지 自身의 意圖대로 시스템을 構築할 수 있다.

글 / 장선연

神奇하고 새로운 技術을 椄木하는 걸 좋아해서, 大學院 碩士課程 때 硏究室 創業을 했다가 結局 自退해高 現在는 일에 專念하고 있다. 技術과 藝術을 椄木한 미디어 아트 分野에서 大學院生 對象 講義를 進行하고 있고, 작은 메이커 스페이스度 運營 中이다.

整理 / IT東亞 이문규 (munch@itdonga.com)