KR20180050110A - System for controlling a smart greenhouse - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은, 온/습도, 눈의 적설량, 토양정보 및 Co2(이산화탄소)를 측정하여 식물이 생장하기 유리한 환경을 제공하기 위해 그린하우스를 자동으로 제어할 수 있는, 스마트 그린하우스 제어시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a smart green house control system capable of automatically controlling a green house to measure a temperature / humidity, a snowfall amount, soil information, and Co2 (carbon dioxide) .
구체적으로는, 그린하우스(100) 및 상기 그린하우스(100)와 통신하는 단말기(200)를 포함하되, 상기 그린하우스(100)는 상기 단말기(200)와 통신하기 위한 통신부(110); 그린하우스(100)의 내부 및 외부를 촬영하는 CCTV(120); 그린하우스(100)의 일측에 구성된 팬장치(130); 그린하우스(100)의 다른 일측에 구성되어 상기 그린하우스(100)의 비닐을 개방 또는 폐쇄하는 개폐장치(140); 그린하우스(100) 비닐의 상부 외면에 구성되어 상기 비닐의 상부 외면에 적설된 눈을 제설하는 제설장치(150); 그린하우스(100)의 내부 또는 외부에 마련되어 상기 그린하우스(100) 내부의 토양에 양액을 공급하는 양액기(160); 그린하우스(100)의 내부에 마련되어 상기 그린하우스(100) 내부로 이산화탄소를 공급하는 Co2공급기(170);를 포함하고,The
그린하우스(100) 내부의 온도와 습도를 측정하는 온/습도센서모듈; 그린하우스(100) 내부의 토양정보를 측정하는 토양측정센서모듈; 그린하우스(100) 내부의 이산화탄소 양을 측정하는 Co2측정센서모듈; 및 그린하우스(100)의 최상측으로부터 15cm의 높이를 갖도록 설치되되, 설치지점으로부터 30cm의 거리를 바라보도록, 상기 그린하우스(100)의 외부에 구성되는 초음파센서모듈;을 포함하는 센서부(180)와,A temperature / humidity sensor module for measuring temperature and humidity inside the
상기 온/습도센서모듈의 측정값에 따라 팬장치(130)를 제어하는 팬장치제어모듈; 상기 온/습도센서모듈의 측정값에 따라 개폐장치(140)를 제어하는 개폐장치제어모듈; 상기 토양측정센서모듈의 측정값에 따라 양액기(160)를 제어하는 양액기제어모듈; 상기 Co2측정센서모듈의 측정값에 따라 Co2공급기(170)를 제어하는 Co2공급기제어모듈; 및 상기 초음파센서모듈의 측정값에 따라 제설장치(150)를 제어하는 제설장치제어모듈;을 포함하는 제어부(190)를 더 포함하도록 구성된, 스마트 그린하우스 제어시스템에 관한 것이다.A fan unit control module for controlling the fan unit 130 according to a measured value of the temperature / humidity sensor module; An opening / closing device control module for controlling the opening / closing device 140 according to a measured value of the temperature / humidity sensor module; A fluid-absorptive control module for controlling the fluid-absorber 160 according to the measured value of the soil-measuring sensor module; A Co2 feeder control module for controlling the Co2 feeder 170 according to the measured value of the Co2 measurement sensor module; And a snow removal apparatus control module for controlling the snow removal apparatus 150 according to the measured values of the ultrasonic sensor module.
인구 고령화가 진행됨에 따라 농가에서 필요로 하는 노동력이 감소하고 있다. 이는 앞으로의 농업성장 및 지속 가능성이 큰 영향을 미칠 것으로 예상된다.As population aging progresses, the labor force required by farmers is declining. This is expected to have a great impact on future agricultural growth and sustainability.
반면, ICT와 IoT의 기술융합이 주목받고 있는데, 특히 상기와 같이 인구고령화로 인해 문제가 제기되는 1차 산업의 쇠퇴에 대하여 IT기술을 농업에 접목키심으로써, 상술된 문제점들을 해소하려는 노력이 이루어지고 있다.On the other hand, the convergence of ICT and IoT technology is attracting attention. In particular, with the decline of the primary industry, which poses a problem due to the aging of the population, ought.
이와 같이 농업의 높은 부가가치를 발생시키기 위한 6차 산업이 주목됨에 따라 정부에서도 관심을 갖고 다양한 사업을 진행 중에 있다.As the 6th industry to attract the high added value of agriculture is attracting attention, the government is also interested in various projects.
이를 스마트 팜이라고 지칭하고 있는데, 이는 그린하우스(비닐하우스)에 ICT 기술을 접속하여 원격, 자동으로 작물이 생육할 수 있도록 관리하는 농장시스템을 의미한다. 이러한 스마트 팜은 그린하우스의 정보 환경 요소를 각종 센서를 통해 측정하여 최적의 생육환경을 구현하도록 함으로써, 생산성 향상과 노동력 감소문제를 해결하려고 하고 있으며, 현재는 상용화 단계를 앞두고 있는 실정이다.This is called smart farm, which means a farm system that manages remote and automatic crop growth by connecting ICT technology to green house (vinyl house). This smart farm is trying to solve the problem of productivity improvement and labor reduction by making it possible to measure the information environment elements of Greenhouse through various sensors to realize optimal growth environment. Currently, it is in the process of commercialization.
이러한 스마트 팜이 확산되면 농업의 노동환경이 개선될 수 있고, 노동시간 감축에 따른 농가 인구의 삶의 질이 향상될 것으로 기대되고 있는데, 신기술이 요구되는 기술분야이기 때문에, 대개 고령의 인구가 밀집해 있는 농촌에서는 상용화 및 보급상의 문제가 있다.The spread of such smart farms is expected to improve the working environment of agriculture and improve the quality of life of the farmers' population due to the reduction of working hours. Because of the technical field requiring new technology, In rural areas, there is a problem of commercialization and diffusion.
아울러, 상기 스마트 팜에 관련된 기술을 보면 그린하우스를 관리하는데 있어서 자연 재해로부터 예방할 수 있는 대책은 설계되고 있지 않다.In addition, according to the technology related to the smart farm, countermeasures that can be prevented from natural disasters are not designed in managing the green house.
농업의 큰 자연재해로는 폭우, 가뭄 및 폭설이 있다. 그러나 그린하우스에 있어서 비에 대한 문제 중 폭우는 예방이 될 수 있는 여건이 마련되어 있어서 가뭄에 대한 대비책이 필요하고, 이는 물을 공급할 수 있는 기술이 개발됨에 따라 어느 정도 문제 해결이 되고 있는 실정이다.Major agricultural disasters include heavy rains, droughts and heavy snow. However, in the case of green house, there is a problem to prevent heavy rain in the rain, so there is a need for measures against drought. This is a problem to be solved to some extent as the technology for supplying water is developed.
그러나, 폭설에 대해서는 근래 엘리뇨 현상으로 지구 온난화가 급격히 진행되면서 지난 2015년 제주도에서는 32년만의 폭설로 그린하우스가 붕괴되어 작물 및 재산 상의 손해가 발생한 적이 있다.However, as a result of global warming due to the El Niño phenomenon in recent years, there has been a loss of crops and property in Jeju Island in 2015 due to snowfall in 32 years due to the collapse of the green house.
이는 눈이 잘 내리지 않는 한반도의 남쪽지방인 제주도에 기상 이변으로 인한 폭설에 대한 예방조치가 부족했던 사례라고 할 수 있다.This is an example of the lack of precautions for heavy snowfall in the southern part of the Korean peninsula where the snow does not fall well.
또한, 폭설에 대한 예보가 있어서 폭설을 예상할 수 있다고 하더라도, 사실상 그린하우스를 운영하는 농가에서는 적설되는 눈을 주기적으로 관리해주는 방법 뿐이 없고, 이는 고령의 인구가 대부분인 농촌에서는 고령의 노인이 관리하기 어려울 뿐만 아니라 일손도 턱없이 부족한 실정이다.In addition, even if snowfall forecasts can be expected due to the forecast of snowfall, in fact, there is no way to control the snow that is snowing at the farmhouse that runs the green house. In rural areas where aged population is the most, It is not only difficult but also short of labor.
한편, 기술로서 등록특허공보 제10-0700878호에는 유비쿼터스 기반의 농장 관리 시스템 및 그 방법이 기재되어 있다.On the other hand, U.S. Patent Application No. 10-0700878 discloses a ubiquitous-based farm management system and a method thereof.
상기 기술은, '통신 망을 이용하여 관리할 하우스 내부의 환경 인자를 검출하고 상기 하우스의 구동 장치를 근거리 무선 통신을 이용하여 제어하기 위한 관리 단말기와; 메인 하우스의 내부 및 외부 상태 정보를 검출하고 상기 메인 하우스의 구동 장치를 제어하며, 적어도 하나 이상의 관리 단말기와 상기 근거리 무선 통신으로 데이터를 송수신하고, 유선망 또는 무선망을 통해 농장 관리 서버와 데이터를 송수신하기 위한 메인 관리 단말기와; 상기 메인 관리 단말기로부터 수신되는 상기 환경 인자를 상기 하우스에서 관리되는 작물 또는 가축을 재배 또는 사육하기 위하여 요구되는 농장 관리 데이터와 비교하여, 그 비교 결과를 통신망을 통하여 이동 단말기로 전송하고, 상기 이동 단말기로부터 수신되는 제어 신호를 상기 메인 관리 단말기로 전송하기 위한 농장 관리 서버를 포함하여 구성됨으로써, 한 농장주가 소유한 다수의 하우스에 정전, 기기의 고장 등 비상사태가 발생하더라도 신속하게 대응할 수 있는 유비쿼터스 기반의 농장 관리 시스템 및 그 방법'을 기재하고 있다.The above-described technique includes a management terminal for detecting an environmental factor in a house to be managed using a communication network and controlling the driving device of the house using short-range wireless communication; The control unit controls the driving unit of the main house, transmits / receives data to / from at least one management terminal via the short-range wireless communication, transmits / receives data to / from the farm management server through a wired network or a wireless network, A main management terminal; Comparing the environmental factor received from the main management terminal with the farm management data required for cultivating or raising the crop or livestock managed in the house and transmitting the comparison result to the mobile terminal through the communication network, And a farm management server for transmitting a control signal received from the farm management server to the main management terminal. Thus, it is possible to provide a ubiquitous infrastructure capable of quickly responding to a plurality of houses owned by a farm owner even in the event of an emergency, &Quot; describes a farm management system and method thereof.
그러나 상기 기술은, 위에서 언급된 문제점과 같이 기상에 관련된 대비책을 기재하고 있지 않는다.However, the above description does not disclose a preparation relating to the weather like the above-mentioned problems.
본 발명의 목적은, 온/습도, 눈의 적설량, 토양정보 및 Co2(이산화탄소)를 측정하여 식물이 생장하기 유리한 환경을 제공하기 위해 그린하우스를 자동으로 제어할 수 있는, 스마트 그린하우스 제어시스템을 제공하는데 있다.An object of the present invention is to provide a smart green house control system capable of automatically controlling a green house to measure the temperature / humidity, snowfall amount, soil information, and Co2 (carbon dioxide) .
위와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 스마트 그린하우스 제어시스템은, 그린하우스(100) 및 상기 그린하우스(100)와 통신하는 단말기(200)를 포함하되, 상기 그린하우스(100)는 상기 단말기(200)와 통신하기 위한 통신부(110); 그린하우스(100)의 내부 및 외부를 촬영하는 CCTV(120); 그린하우스(100)의 일측에 구성된 팬장치(130); 그린하우스(100)의 다른 일측에 구성되어 상기 그린하우스(100)의 비닐을 개방 또는 폐쇄하는 개폐장치(140); 그린하우스(100) 비닐의 상부 외면에 구성되어 상기 비닐의 상부 외면에 적설된 눈을 제설하는 제설장치(150); 그린하우스(100)의 내부 또는 외부에 마련되어 상기 그린하우스(100) 내부의 토양에 양액을 공급하는 양액기(160); 및 그린하우스(100)의 내부에 마련되어 상기 그린하우스(100) 내부로 이산화탄소를 공급하는 Co2공급기(170);를 포함한다.In order to achieve the above object, a smart green house control system according to the present invention includes a
또한, 상기 그린하우스(100)는 그린하우스(100) 내부의 온도와 습도를 측정하는 온/습도센서모듈; 그린하우스(100) 내부의 토양정보를 측정하는 토양측정센서모듈; 그린하우스(100) 내부의 이산화탄소 양을 측정하는 Co2측정센서모듈; 및 그린하우스(100)의 최상측으로부터 15cm의 높이를 갖도록 설치되되, 설치지점으로부터 30cm의 거리를 바라보도록, 상기 그린하우스(100)의 외부에 구성되는 초음파센서모듈;을 포함하는 센서부(180)와,The
상기 온/습도센서모듈의 측정값에 따라 팬장치(130)를 제어하는 팬장치제어모듈; 상기 온/습도센서모듈의 측정값에 따라 개폐장치(140)를 제어하는 개폐장치제어모듈; 상기 토양측정센서모듈의 측정값에 따라 양액기(160)를 제어하는 양액기제어모듈; 상기 Co2측정센서모듈의 측정값에 따라 Co2공급기(170)를 제어하는 Co2공급기제어모듈; 및 상기 초음파센서모듈의 측정값에 따라 제설장치(150)를 제어하는 제설장치제어모듈;을 포함하는 제어부(190)를 더 포함한다.A fan unit control module for controlling the fan unit 130 according to a measured value of the temperature / humidity sensor module; An opening / closing device control module for controlling the opening / closing device 140 according to a measured value of the temperature / humidity sensor module; A fluid-absorptive control module for controlling the fluid-absorber 160 according to the measured value of the soil-measuring sensor module; A Co2 feeder control module for controlling the Co2 feeder 170 according to the measured value of the Co2 measurement sensor module; And a snow remover control module for controlling the snow remover 150 according to the measured values of the ultrasonic sensor module.
이때, 상기 초음파센서모듈은 눈의 적설 높이를 판단하는 적설높이판단유닛을 더 포함하되, 상기 적설높이판단유닛은 다음의 수학식을 통해 눈의 적설 높이를 판단한다.The ultrasonic sensor module may further include a snow height determination unit for determining snow height of the snow, wherein the snow height determination unit determines the snow height by using the following equation.
본 발명에 따른 스마트 그린하우스 제어시스템에 의하면, 온/습도, 눈의 적설량, 토양정보 및 Co2(이산화탄소)를 측정하여 식물이 생장하기 유리한 환경을 자동으로 제어할 수 있어서, 특히 고령 인구가 밀집해 있는 농촌에서 인력 감소의 목적을 달성할 수 있고, 최종적으로는 농사 중 발생되는 소요비용도 절감할 수 있어서, 효율적인 농가 관리가 이루어질 수 있도록 하는 효과를 기대할 수 있다.According to the smart greenhouse control system of the present invention, it is possible to automatically control an environment favorable for plant growth by measuring temperature / humidity, snowfall amount, soil information, and Co2 (carbon dioxide) In this way, it is possible to achieve the purpose of reducing manpower in the rural area, and finally, the cost incurred during the farming can be reduced, so that an efficient farm management can be expected.
도 1은 본 발명에 따른 스마트 그린하우스 제어시스템의 개략적인 구성을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 스마트 그린하우스 제어시스템에서 그린하우스의 구성을 블록도로 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 스마트 그린하우스 제어시스템에서 토양측정센서모듈이 구성되는 일예를 나타낸 것이다.1 shows a schematic configuration of a smart green house control system according to the present invention.
FIG. 2 is a block diagram of a configuration of a green house in a smart green house control system according to the present invention.
FIG. 3 shows an example in which a soil measurement sensor module is configured in a smart green house control system according to the present invention.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.The terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary meanings and the inventor can properly define the concept of the term to describe its invention in the best possible way And should be construed in accordance with the principles and meanings and concepts consistent with the technical idea of the present invention.
따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are merely the most preferred embodiments of the present invention and are not intended to represent all of the technical ideas of the present invention. Therefore, various equivalents And variations are possible.
이하, 도면을 참조하여 설명하기에 앞서, 본 발명의 요지를 드러내기 위해서 필요하지 않은 사항 즉 통상의 지식을 가진 당업자가 자명하게 부가할 수 있는 공지 구성에 대해서는 도시하지 않거나, 구체적으로 기술하지 않았음을 밝혀둔다.Before describing the present invention with reference to the accompanying drawings, it should be noted that the present invention is not described or specifically described with respect to a known configuration that can be easily added by a person skilled in the art, Let the sound be revealed.
본 발명은, 온/습도, 눈의 적설량, 토양정보 및 Co2(이산화탄소)를 측정하여 식물이 생장하기 유리한 환경을 제공하기 위해 그린하우스를 자동으로 제어할 수 있는, 스마트 그린하우스 제어시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a smart green house control system capable of automatically controlling a green house to measure a temperature / humidity, a snowfall amount, soil information, and Co2 (carbon dioxide) .
구체적으로는, 첨부된 도면을 첨부하여 설명한다.Specifically, the attached drawings are described.
도 1은 본 발명에 따른 스마트 그린하우스 제어시스템의 개략적인 구성을 나타낸 것이다.1 shows a schematic configuration of a smart green house control system according to the present invention.
이에 따른, 본 발명은 크게 그린하우스(100) 및 단말기(200)를 포함한다. 또한, 상기 온/습도, 눈의 적설량, 토양정보 및 Co2(이산화탄소)를 측정하고 감시(모니터링)하기 위한 관제시스템이 더 포함될 수도 있다.Accordingly, the present invention largely includes a
먼저, 단말기(200)는 통상의 스마트 디바이스 또는 PC단말기 등 그린하우스(100)와 유/무선 통신을 수행하고, 소정의 정보를 화면에 표시할 수 있는 것으로 구성된다.First, the
그린하우스(100)는, 도 1과 같이 통상의 식물을 재배하고 생장시키는 목적의 비닐하우스로서, 본 발명에 따른 그린하우스(100)의 구체적인 설명은 첨부된 도면의 도 2를 참조하여 설명한다.The
도 2는 본 발명에 따른 스마트 그린하우스 제어시스템에서 그린하우스의 구성을 블록도로 나타낸 것이다.FIG. 2 is a block diagram of a configuration of a green house in a smart green house control system according to the present invention.
첨부된 도면의 도 2에 따른 본 발명의 그린하우스(100)는, 통신부(110), CCTV(120), 팬장치(130), 개폐장치(140), 제설장치(150), 양액기(160) 및 Co2공급기(170)를 포함하여 구성된다.The
통신부(110)는, 그린하우스(100)의 모든 정보가 단말기(200)와 공유될 수 있도록 통신하는 기능을 수행하는데, 이때 통신방식은 단말기(200)의 종류에 따라 다양해질 수 있다.The communication unit 110 communicates with the
즉, 단말기(200)의 통신방식이 유선인 경우 전력선통신(PLC) 방식을 채용할 수도 있으며, 무선인 경우 일반무선(Wireless), 와이파이(Wi-Fi), 블루투스(Bluetooth), 지그비(Zigbee) 또는 비콘 등 다양한 통신 방식을 채용할 수도 있음은 물론이다.That is, when the communication method of the
CCTV(120)는, 그린하우스(100)의 내부 및/또는 외부를 촬영하고 녹화할 수 있도록 구성되며, 녹화된 영상정보는 단말기(200) 또는 관제시스템으로 전달되도록 구성될 수도 있다.The CCTV 120 is configured to photograph and record the inside and / or outside of the
팬장치(130)는, 그린하우스(100)의 일측에서 상기 그린하우스(100)의 내외부가 연통되도록 구성되며, 그린하우스(100)의 내부에서 외부 또는 외부에서 내부로 공기가 흐르도록 하는 기능을 한다.The fan unit 130 is configured to communicate with the inside and the outside of the
개폐장치(140)는, 그린하우스(100)의 일측에 구비되어 그린하우스(100)를 덮고 있는 비닐을 개방 또는 폐쇄하는 기능을 한다. 이때 개폐장치(140)의 구동은 다양하게 이루어질 수 있으나, 본 발명의 주요목적이 개폐되는 방법에 있는 것이 아니므로 구체적인 설명은 생략한다.The opening / closing device 140 functions to open or close the vinyl covering the
예를 들어, 개폐장치(140)의 개폐 방법은 등록실용신안공보 제20-0220157호, 등록실용신안공보 제20-0472366호에 기재되어 있다.For example, a method for opening / closing the opening / closing device 140 is described in the Registration Practical Utility Model No. 20-0220157, Registered Utility Model No. 20-0472366.
즉, 비닐이 권취되며 회전되는 축과, 상기 축을 구동시키는 모터의 구성 조합이 그 예이다.That is, an example is a constitutional combination of a shaft through which vinyl is wound and rotated and a motor which drives the shaft.
제설장치(150)는, 그린하우스(100)의 비닐의 상부 외면에 부착되도록 구성되며, 구체적으로는 상기 비닐의 상부 외면에 적설되는 눈을 제설하기 위하여 모터, 샤프트, 연결부재 및 제설부재를 포함한다.The snow removing apparatus 150 is configured to be attached to the upper outer surface of the vinyl of the
모터는, 그린하우스(100)의 상측에 모터커버에 지지되어 설치되는 것으로, 상기 모터커버는 양측으로 연장된 날개를 포함한다. 그리고 모터의 반대 방향 일측에는 지지프레임이 더 구성되는데, 이때 상기 날개와 지지프레임은 지지봉이 연결되도록 한다.The motor is mounted on the motor cover on the upper side of the
샤프트는, 상기 모터에 연결되어 모터로부터 회전력을 인가받아 회전되며, 그의 외면에 스크류(나사산)이 형성된다.The shaft is connected to the motor, is rotated by a rotational force from the motor, and a screw is formed on the outer surface of the shaft.
제설부재는, 상기 샤프트에 끼워져 샤프트를 따라 전진 또는 후진 동작되도록 설치되며, 그린하우스(100)의 상면 형상에 대응되도록 '⌒'의 형태로 구성될 수 있다. 그리고 제설부재의 양단은 상기 지지봉에 끼워져 지지봉에 의해 지지되며 동작될 수 있다.The snow remover may be formed in the shape of '⌒' so as to correspond to the top surface shape of the
연결부재는, 상기 샤프트에 끼워져 샤프트를 따라 전진 또는 후진 동작되는 것으로서, 일측이 상기 제설부재에 연결되어 제설부재가 안정적으로 동작할 수 있도록 한다.The connecting member is inserted into the shaft and moved forward or backward along the shaft, and one side thereof is connected to the snow removing member so that the snow removing member can stably operate.
한편, 샤프트의 일측 중 모터에 인접한 일측에는 원통 형상의 온풍공급기가 설치되어, 그린하우스(100)의 상면으로 온풍을 공급할 수 있다. 이러한 온풍공급기는 (a)제설부재가 모터에 너무 가까이 근접하는 것을 방지하고, (b)한겨울에 모터가 냉각되는 것을 방지하며, (c)제설부재가 제설을 수행할 수 없는 그린하우스(100)의 상면에 적재되는 눈을 녹여 제거하는 기능을 수행할 수 있다.On the other hand, a cylinder-shaped warm air supply device is installed on one side of the shaft adjacent to the motor to supply warm air to the upper surface of the
양액기(160)는, 그린하우스(100)의 내부 또는 외부에 마련되는 것으로서, 제어부의 제어에 따라 양액을 공급하는 기능을 한다.The liquid-absorber 160 is provided inside or outside the
Co2공급기(170)는 그린하우스(100)의 내부에 마련되어, 그린하우스(100) 내부의 Co2 양이 일정값 미만이면 Co2를 공급하도록 구성된다.The Co2 feeder 170 is provided inside the
센서부(180)는, 그린하우스(100)에 구비되어 소정의 값들을 측정하는 기능을 하는데, 구체적으로는 온/습도센서모듈, 초음파센서모듈, 토양측정센서모듈 및 Co2측정센서모듈을 포함한다.The sensor unit 180 includes a temperature / humidity sensor module, an ultrasonic sensor module, a soil measurement sensor module, and a Co2 measurement sensor module, which are provided in the
상기 센서모듈 중에서 초음파센서모듈은 그린하우스(100)의 비닐 상측 외면에 구성되며 나머지는 그린하우스(100)의 내부에 구성됨이 바람직하다.In the sensor module, the ultrasonic sensor module may be formed on the upper surface of the
온/습도센서모듈은 그린하우스(100) 내부의 온도와 습도를 측정하는 기능을한다. 이때 온/습도센서모듈에 의해 기준값으로 설정되는 것은 25 내지 28℃로 설정되고, 밤에는 18 내지 22℃로 설정된다. 또한 온도를 측정하는데 있어서 지면에 구비되어 지온(땅의 온도)를 측정할 수도 있으며, 이때 설정값은 밤/낮에 관계없이 18 내지 24℃로 설정됨이 바람직하다.The temperature / humidity sensor module measures the temperature and humidity inside the
또한, 토양측정센서모듈은 그린하우스(100) 내부의 토양정보를 측정하는 기능을 하며, Co2측정센서모듈은 그린하우스(100) 내부의 Co2 양을 측정하는 기능을 한다.The soil measurement sensor module measures the soil information inside the
이때 토양정보는, 토양의 영양분상태, 수분함량 및 지온(땅의 온도)을 의미한다.At this time, soil information means soil nutrient condition, water content and geothermal temperature (soil temperature).
초음파센서모듈은, 그린하우스(100)의 상부 외면에서 눈의 적설량을 측정하도록 구성되는데, 구체적으로는 첨부된 도면의 도 3과 같이 구성된다.The ultrasonic sensor module is configured to measure the amount of snowfall on the upper outer surface of the
도 3은 본 발명에 따른 스마트 그린하우스 제어시스템에서 토양측정센서모듈이 구성되는 일예를 나타낸 것이다.FIG. 3 shows an example in which a soil measurement sensor module is configured in a smart green house control system according to the present invention.
상기한 초음파센서모듈은 도 3의 (a)에서와 같이 그린하우스(100)의 최상측으로부터 15cm의 높이를 갖도록 설치되고, 설치지점에서부터 30cm의 거리를 바라보도록 구성되며, 이러한 초음파센서모듈은 적설높이판단유닛을 더 포함할 수 있는데, 상기 적설높이판단유닛은 눈의 적설 높이를 판단하는 기능을 한다.As shown in FIG. 3A, the ultrasonic sensor module is installed to have a height of 15 cm from the uppermost side of the
이러한 적설높이판단유닛이 적설 높이를 판단하는 알고리즘은 다음과 같다.The algorithm for determining the snow height by the snow height determination unit is as follows.
먼저, 피타고라스 정리에 따라 상기 초음파센서모듈의 측정각도는 다음과 같이 산출되어 60°로 설정된다.First, according to Pythagoras theorem, the measurement angle of the ultrasonic sensor module is calculated as follows and is set to 60 degrees.
각도()는, Angle( ),
그리고, 만약 비닐의 상부 외면에 1cm 높이의 물체가 올려진다면(도 3의 (b)), cos(60°)에 따라, 도 3의 (b)에 기재된 z 값은 2가 된다.3 (b), the z value described in Fig. 3 (b) becomes 2 according to cos (60 deg.) If an object of 1 cm height is placed on the upper outer surface of the vinyl (Fig.
따라서, 다음의 식이 성립된다.Therefore, the following expression is established.
이때, [수학식 2]에서는 높이를 1cm로 가정하였으나, 실제 적설 높이를 y라고 가정하였을 때, [수학식 3]과 같이 제안될 수 있다.In this case, the height is assumed to be 1 cm in Equation (2), but it can be proposed as Equation (3), assuming that the actual snow height is y.
이제, [수학식 3]을 기반으로 측정값 V를 계산하면 [수학식 4]와 같게 되어, 실제 눈의 적설 높이를 판단할 수 있게 된다.Now, calculating the measurement value V based on Equation (3) yields Equation (4), so that it is possible to determine the snowfall height of the actual snow.
즉, V는 적설 높이를 의미하고, z는 초음파센서모듈의 총 감지범위 중 적설된 부분에 해당하는 범위를 의미한다(도 3의 (b) 참조).In other words, V means snow height, and z means a range corresponding to a snow-covered portion of the total sensing range of the ultrasonic sensor module (see FIG. 3 (b)).
제어부(190)는, 상기 센서부(180)에서 측정된 센서값에 따라, 상술된 팬장치(130), 개폐장치(140), 제설장치(150), 양액기(160) 및 Co2공급기(170)를 제어하는 기능을 하며, 이를 위해 팬장치제어모듈, 개폐장치제어모듈, 제설장치제어모듈, 양액기제어모듈 및 Co2제어모듈을 포함한다.The controller 190 controls the fan unit 130, the opening and closing unit 140, the snow remover 150, the absorber 160, and the Co2 feeder 170 (described later) according to the sensor value measured by the sensor unit 180 ), And includes a fan device control module, an opening / closing device control module, a snow removal device control module, a fluids control module, and a Co2 control module.
이러한 제어부(190)는 Actuator 제어와 아두이노 기술을 기반으로 하며, 첨부된 도면에 도시되지는 않았으나 정보 저장을 위해서 라즈베리파이를 주축으로 MySQL 데이터베이스를 구현할 수 있다.The controller 190 is based on Actuator control and Arduino technology. Although not shown in the accompanying drawings, the controller 190 can implement a MySQL database based on Raspberry pie for information storage.
먼저, 제설장치제어모듈은 상기 초음파센서모듈에 의해 판단된 눈의 적설 높이가 일정값(예를 들면 2cm) 이상인 경우 제설장치(150)가 동작되도록 제어하는 기능을 한다.First, the snow removal apparatus control module controls the snow removal apparatus 150 to operate when the snow height determined by the ultrasonic sensor module is not less than a predetermined value (for example, 2 cm).
그리고, 양액기제어모듈은 토양측정센서모듈에 의해 측정된 토양의 영양분상태, 수분함량 및 지온(땅의 온도)에 따라 양액이 그린하우지(100) 내부의 토양으로 공급되도록 양액기(160)를 제어하는 기능을 한다.The fluid controller control module controls the operation of the fluid controller 160 so that the nutrient solution is supplied to the soil inside the
그리고, Co2공급기제어모듈은 Co2측정센서모듈에 의해 측정된 그린하우스 (100) 내부의 Co2 양이 식물생장에 필요한 수준 미만이면 Co2공급기(170)를 제어하여 Co2(이산화탄소)가 그린하우스(100) 내부로 공급되도록 제어하는 기능을 한다.When the amount of Co2 inside the
팬장치제어모듈과 개폐장치제어모듈은, 온/습도센서모듈의 측정값을 기반으로 팬장치(130)와 개폐장치(140)를 제어하여 온도 및 습도가 식물 생장에 적합하도록 하는 기능을 수행한다. 온도 또는 습도가 식물 생장에 적합한 수준은 상술된 기재를 참조할 수 있다.The fan device control module and the opening / closing device control module control the fan device 130 and the opening / closing device 140 based on the measured values of the temperature / humidity sensor module to perform the function of making temperature and humidity suitable for plant growth . The level at which the temperature or humidity is suitable for plant growth may refer to the description given above.
이러한 팬장치제어모듈과 개폐장치제어모듈에 의해, 만약 그린하우스(100) 내부의 온도가 적정온도라면, 개폐장치를 통해 그린하우스(100)를 외부와 폐쇄시키도록 할 수 있으며, 만약 적정온도 미만이면 그린하우스(100)가 외부와 연결되도록 개방시키도록 하고, 또 다른 예로 적정온도를 초과하는 경우, 그린하우스(100)가 폐쇄된 상태로 팬장치(130)를 가동시켜 외부 공기의 유입 및 내부 공기의 배출을 통해 온도를 감소시킬 수 있다.The fan unit control module and the opening and closing device control module can close the
한편, 본 발명에서는 센서부(180)에 일조량측정센서 및 풍량측정센서를 더 포함시켜 보다 효율적인 온/습도 유지가 가능할 수 있다.In the present invention, the sensor unit 180 may further include a sensor for measuring the amount of sunshine and an air flow rate sensor, so that the temperature / humidity can be maintained more effectively.
이때 일조량측정센서 및 풍량측정센서는 첨부된 도면에서는 도시하지 않았으나, 그린하우스(100) 외부의 일조량과 풍량을 측정할 수 있도록 구성되면 충분하다.At this time, although not shown in the accompanying drawings, it is enough to measure the amount of sunshine and the amount of air outside the
이러한 일조량측정센서와 풍량측정센서에 따라 본 발명에서는 다음과 같이 동작될 수 있다.The present invention can be operated as follows in accordance with the sunlight measuring sensor and the airflow measuring sensor.
가. 그린하우스 내부의 온도가 적정온도를 초과한 경우end. If the temperature inside the Greenhouse exceeds the proper temperature
(a)일조량이 적정수준(50Lux)이거나 미만이고 풍량이 적정수준(예를 들어, 10m2/s)이거나 미만이면, 개폐장치(140)가 개방되도록 제어(a) When the amount of sunshine is equal to or lower than the appropriate level (50 Lux) and the amount of air is at an appropriate level (for example, 10 m 2 / s) or less,
(b)일조량이 적정수준이거나 미만이고 풍량이 적정수준을 초과한 경우 식물 재배에 바람의 영향을 받으므로, 팬장치(130)가 구동되도록 제어(b) If the amount of sunshine is at or below a suitable level and the amount of wind exceeds the appropriate level, the plant is affected by wind in plant cultivation, so that the fan unit 130 is controlled to be driven
(c)일조량이 적정수준을 초과한 경우, 개폐장치(140)만 구동되도록 제어(c) When the amount of sunshine exceeds an appropriate level, only the opening / closing device 140 is controlled to be driven
이는, 그린하우스(100) 내부의 온도가 적정온도를 초과하였다고, 단순히 그린하우스(100)를 폐쇄시켜 외부와의 연결을 완전히 차단시키는 것에 비해, 적당한 풍량임을 판단하여 바람에 의해 온도를 감소시킴과 동시에 자연친화적으로 식물이 생장할 수 있도록 할 수 있고, 일조량을 판단하여 태양광을 적절히 쐴 수 있도록 하여 식물 생장에 유용하게 작용하도록 할 수 있는 더 나은 효과를 갖는다.This is because the internal temperature of the
나. 그린하우스 내부의 온도가 적정온도 미만인 경우I. If the temperature inside the Greenhouse is below the proper temperature
(a)일조량이 적정수준(50Lux)이거나 미만이고 풍량이 적정수준(예를 들어, 10m2/s)이거나 미만이면, 개폐장치(140)가 개방되도록 제어(a) When the amount of sunshine is equal to or lower than the appropriate level (50 Lux) and the amount of air is at an appropriate level (for example, 10 m 2 / s) or less,
(b)일조량이 적정수준이거나 미만이고 풍량이 적정수준을 초과한 경우, 팬장치(130)만 구동되도록 제어(b) When the amount of sunshine is at or below a proper level and the airflow rate exceeds the proper level, only the fan unit 130 is controlled to be driven
(c)일조량이 적정수준을 초과하고 풍량이 적정수준이거나 미만인 경우, 개폐장치(140)가 개방되도록 제어(c) When the amount of sunshine exceeds an appropriate level and the air volume is at an appropriate level or less,
(d)일조량이 적정수준을 초과하고 풍량이 적정수준을 초과하는 경우 팬장치(130)만 구동되도록 제어(d) when the amount of sunshine exceeds a suitable level and the amount of air exceeds the proper level, only the fan unit 130 is controlled to be driven
이는, 그린하우스(100) 내부의 온도가 적정온도 미만이라고 하여 개폐장치(140)를 개방하는 경우, 만약, 그린하우스(100) 외부의 풍량이 초과되어 바람이 많이 불거나 및/또는 일조량이 초과되어 태양광에 의한 자외선이 너무 강해서 식물 생장에 악영향을 줄 우려가 있으나,This is because if the temperature inside the
일조량과 풍량을 감안하여 구동되므로, 상기한 점을 방지할 수 있는 더 나은 효과를 보유할 것으로 기대된다.It is expected that it will have a better effect to prevent the above-mentioned points because it is driven in consideration of the amount of sunshine and the amount of air.
상기에서 도 1 및 도 3을 이용하여 서술한 것은, 본 발명의 주요 사항만을 서술한 것으로, 그 기술적 범위 내에서 다양한 설계가 가능한 만큼, 본 발명이 도 1 및 도 3의 구성에 한정되는 것이 아님은 자명하다.1 and 3 are merely the main points of the present invention, and the present invention is not limited to the configurations shown in Figs. 1 and 3, as various designs can be made within the technical scope thereof. It is self-evident.
100 : 그린하우스
110 : 통신부
120 : CCTV
130 : 팬장치
140 : 개폐장치
150 : 제설장치
160 : 양액기
170 : Co2공급기
180 : 센서부
190 : 제어부
200 : 단말기100: Green House
110:
120: CCTV
130: Fan unit
140: Switchgear
150: Snow removal equipment
160:
170: Co2 feeder
180:
190:
200: terminal
Claims (5)
상기 그린하우스(100)는,
상기 단말기(200)와 통신하기 위한 통신부(110);
그린하우스(100)의 내부 및 외부를 촬영하는 CCTV(120);
그린하우스(100)의 일측에 구성된 팬장치(130);
그린하우스(100)의 다른 일측에 구성되어 상기 그린하우스(100)의 비닐을 개방 또는 폐쇄하는 개폐장치(140);
그린하우스(100) 비닐의 상부 외면에 구성되어 상기 비닐의 상부 외면에 적설된 눈을 제설하는 제설장치(150);
그린하우스(100)의 내부 또는 외부에 마련되어 상기 그린하우스(100) 내부의 토양에 양액을 공급하는 양액기(160); 및
그린하우스(100)의 내부에 마련되어 상기 그린하우스(100) 내부로 이산화탄소를 공급하는 Co2공급기(170);를 포함하는 것을 특징으로 하는, 스마트 그린하우스 제어시스템.
A smart green house control system comprising a green house (100) and a terminal (200) in communication with the green house (100)
The green house (100)
A communication unit 110 for communicating with the terminal 200;
A CCTV 120 photographing the inside and outside of the green house 100;
A fan unit 130 configured on one side of the greenhouse 100;
An opening / closing device 140 formed at the other side of the greenhouse 100 to open or close the vinyl of the greenhouse 100;
A snow removing device 150 formed on an outer surface of the upper portion of the green house 100 for snowing snow on the upper surface of the vinyl;
A liquid absorber 160 provided inside or outside the green house 100 to supply nutrients to the soil inside the green house 100; And
And a Co2 feeder (170) provided inside the greenhouse (100) to supply carbon dioxide into the greenhouse (100).
상기 그린하우스(100)는,
그린하우스(100) 내부의 온도와 습도를 측정하는 온/습도센서모듈;
그린하우스(100) 내부의 토양정보를 측정하는 토양측정센서모듈;
그린하우스(100) 내부의 이산화탄소 양을 측정하는 Co2측정센서모듈; 및
그린하우스(100)의 최상측으로부터 15cm의 높이를 갖도록 설치되되, 설치지점으로부터 30cm의 거리를 바라보도록, 상기 그린하우스(100)의 외부에 구성되는 초음파센서모듈;을 포함하는 센서부(180)와,
상기 온/습도센서모듈의 측정값에 따라 팬장치(130)를 제어하는 팬장치제어모듈;
상기 온/습도센서모듈의 측정값에 따라 개폐장치(140)를 제어하는 개폐장치제어모듈;
상기 토양측정센서모듈의 측정값에 따라 양액기(160)를 제어하는 양액기제어모듈;
상기 Co2측정센서모듈의 측정값에 따라 Co2공급기(170)를 제어하는 Co2공급기제어모듈; 및
상기 초음파센서모듈의 측정값에 따라 제설장치(150)를 제어하는 제설장치제어모듈;을 포함하는 제어부(190)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 스마트 그린하우스 제어시스템.
The method according to claim 1,
The green house (100)
A temperature / humidity sensor module for measuring temperature and humidity inside the greenhouse 100;
A soil measurement sensor module for measuring soil information inside the green house 100;
A Co2 measurement sensor module for measuring the amount of carbon dioxide in the greenhouse 100; And
A sensor unit 180 including an ultrasonic sensor module installed outside the greenhouse 100 so as to have a height of 15 cm from the uppermost side of the greenhouse 100 and to view a distance of 30 cm from the installation point, Wow,
A fan unit control module for controlling the fan unit 130 according to a measured value of the temperature / humidity sensor module;
An opening / closing device control module for controlling the opening / closing device 140 according to a measured value of the temperature / humidity sensor module;
A fluid-absorptive control module for controlling the fluid-absorber 160 according to the measured value of the soil-measuring sensor module;
A Co2 feeder control module for controlling the Co2 feeder 170 according to the measured value of the Co2 measurement sensor module; And
And a snow removing device control module for controlling the snow removing device according to the measured value of the ultrasonic sensor module.
상기 초음파센서모듈은,
눈의 적설 높이를 판단하는 적설높이판단유닛을 더 포함하되,
상기 적설높이판단유닛은 다음의 수학식을 통해 눈의 적설 높이를 판단하는 것을 특징으로 하는, 스마트 그린하우스 제어시스템.
The method of claim 2,
The ultrasonic sensor module includes:
Further comprising a snow height determination unit for determining a snow height of the snow,
Wherein the snow height determination unit determines the snow height of the snow through the following equation.
상기 제설장치(100)는,
그린하우스(100)의 상측에 모터커버에 지지되어 설치되는 모터;
상기 모터에 연결되어 모터로부터 회전력을 인가받아 회전되며, 그의 외면에 스크류가 형성되는 샤프트;
샤프트를 따라 전진 또는 후진 동작되도록 설치되며, 그린하우스(100)의 상면 형상에 대응되도록 '⌒'의 형태로 구성되는 제설부재;
상기 샤프트에 끼워져 샤프트를 따라 전진 또는 후진 동작되고, 일측이 상기 제설부재에 연결되는 연결부재; 및
상기 그린하우스(100)의 상측 중 상기 모터의 반대 방향 일측에 구성되는 지지프레임;을 포함하는 것을 특징으로 하는, 스마트 그린하우스 제어시스템.
The method according to claim 1,
The snow removing apparatus (100)
A motor supported on the motor cover on the upper side of the greenhouse 100;
A shaft connected to the motor and rotated by a rotational force from the motor and having a screw formed on the outer surface thereof;
A snow remover installed in the form of '⌒' so as to correspond to the top surface shape of the green house 100 and to be moved forward or backward along the shaft;
A connecting member which is fitted to the shaft and is moved forward or backward along the shaft and whose one side is connected to the snow remover; And
And a support frame formed on an upper side of the green house (100) on one side of the motor opposite to the support frame.
상기 모터커버는 양측으로 연장된 날개를 포함하고,
상기 제설장치(100)는,
상기 날개에서부터 지지프레임까지 연결되는 지지봉을 더 포함하며,
상기 제설부재는,
이의 양단이 상기 지지봉에 끼워짐으로써 상기 지지봉에 지지되면서 전진 또는 후진 동작되는 것을 특징으로 하는, 스마트 그린하우스 제어시스템.The method of claim 4,
Wherein the motor cover includes wings extending to both sides,
The snow removing apparatus (100)
And a support rod connected from the wing to the support frame,
The snow remover
And both ends thereof are supported by the support rods by being fitted to the support rods so that the robot is moved forward or backward.
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