CN105050383A - 用于控制植物工厂栽培作物的栽培环境的控制装置以及其方法 - Google Patents

Abstract

本实施例提供控制装置，其特征在于，包括：数据接收部，按预定时间单位接收利用多个传感器收集的植物工厂内部的温度、湿度、CO₂及照度中的一部分或全部环境信息；控制信号产生部，在所述预定时间单位期间分别抽取所述环境信息的变化率，根据所述环境信息的变化率和用于栽培预设的所述作物的最优栽培条件产生用于控制所述作物的栽培环境的控制信号；电力信息接收部，接收在产生所述控制信号的时间段及控制所述作物的栽培环境的过程中消费的电力量的一部分或全部电力信息；以及电力调节部，根据所述电力信息预测按时间段必要的电力量，并控制用于生产电力的电力生产装置的动作使得确保超过相应时间段预测的必要电力量的电力。

Description

用于控制植物工厂栽培作物的栽培环境的控制装置以及其方法

技术领域

本实施例涉及用于控制植物工厂的栽培作物的栽培环境的控制装置以及其方法，更具体而言，涉及一种控制装置以及其方法，制作按预定时间单位接收植物工厂内部的环境信息的控制装置，所述控制装置基于预定时间单位期间的环境信息的变化率以及用于栽培预设的植物的最优栽培条件，产生用于控制作物的栽培环境以及电力生产装置的动作的控制信号。

背景技术

该部分说明内容仅仅是为了给本发明的实施例提供背景信息，而不构成现有技术。

通常植物栽培通过向土壤中播种的种子施肥洒水、经太阳光的照射，在植物的内部发生光合作用的方式进行。然而，这种栽培方法不仅产量受气候变化的影响，而且由于使用肥料可能引发费用问题和环境污染问题。而且，由于栽培需要很长的一段时间，因此导致供不应求。

最近利用植物工厂的作物栽培方式受到瞩目，是在设施内以最优状态控制对作物的生长引起影响的温度、光、CO₂、培养液等环境条件，作业工程全自动化，与气候条件无关，能持续栽培作物。但是，现有利用植物工厂的作物栽培方式，由于与外部环境变化无关以预定时间单位控制作物的栽培环境，因此，当植物工厂所在地的外部环境发生变化而植物工厂内部的环境急速变化时，因没法立刻做出对应，存在优化作物的栽培环境需要很多时间和电力的问题。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本实施例的主要目的在于，制作按预定时间单位接收植物工厂内部的环境信息的控制装置，所述控制装置判断预定时间单位期间的环境信息的变化率超过最小变化率时，将预定时间单位减小预定范围。然后，通过比较新设定的时间单位期间的环境信息的变化率和用于栽培作物的最优栽培条件来产生用于控制作物的栽培环境的控制信号，从而，根据外部环境的变化，植物工厂内部的环境急速变化时，立即执行环境控制来减低优化作物的栽培环境所需的时间及电力。

本实施例的其他主要目的在于，接收在产生控制信号的时间段以及控制作物的栽培环境的过程中的耗电量，藉此预测按时间段必要的电力量来控制电力生产装置的电力生产，从而，在控制作物的栽培环境的过程中，有效生产所需的电力。

(二)技术方案

本实施例提供一种控制装置，用于控制在植物工厂内栽培的作物的栽培环境，其特征在于，包括：数据接收部，按预定时间单位接收利用多个传感器收集的植物工厂内部的温度、湿度、CO₂及照度中的一部分或全部环境信息；控制信号产生部，在所述预定时间单位期间分别抽取所述环境信息的变化率，根据所述环境信息的变化率和用于栽培预设的所述作物的最优栽培条件产生用于控制所述作物的栽培环境的控制信号；电力信息接收部，接收在产生所述控制信号的时间段及控制所述作物的栽培环境的过程中消费的电力量的一部分或全部电力信息；以及电力调节部，根据所述电力信息预测按时间段必要的电力量，并控制用于生产电力的电力生产装置的动作使得确保超过在相应时间段预测的必要电力量的电力。

根据本实施例的另一侧面，提供一种作物的栽培环境控制方法，是控制装置控制在植物工厂内栽培的作物的栽培环境的方法，其特征在于，包括：按预定时间单位接收利用多个传感器收集的植物工厂内部的温度、湿度、CO₂及照度中的一部分或全部环境信息的过程；在所述预定时间单位期间分别抽取所述环境信息的变化率，根据所述环境信息的变化率和用于栽培预设的作物的最优栽培条件，产生用于控制所述作物的栽培环境的控制信号的过程；接收在产生所述控制信号的时间段及利用所述控制信号控制所述作物的栽培环境的过程中消费的电力量的一部分或全部电力信息的过程；以及根据所述电力信息预测按时间段必要的电力量，并控制用于生产电力的电力生产装置的动作使得确保超过在相应时间段预测的必要电力量的电力。

(三)有益效果

根据本实施例具有以下有益效果：制作按预定时间单位接收植物工厂内部的环境信息的控制装置，所述控制装置判断预定时间单位期间的环境信息的变化率超过最小变化率时，将预定时间单位减小预定范围。然后，通过比较新设定的时间单位期间的环境信息的变化率和用于栽培作物的最优栽培条件来产生用于控制作物的栽培环境的控制信号，从而，根据外部环境的变化，植物工厂内部的环境急速变化时，立即执行环境控制来减低优化作物的栽培环境所需的时间及电力。

接收在产生控制信号的时间段以及控制作物的栽培环境的过程中的耗电量，藉此预测按时间段必要的电力量来控制电力生产装置的电力生产，从而，在控制作物的栽培环境的过程中，能有效生产所需的电力。

附图说明

图1是显示本实施例涉及的用于控制作物的栽培环境的控制装置以及通过控制装置控制的电力生产装置的概略框图。

图2a及图2b是显示利用本实施例涉及的控制装置控制作物的栽培环境的情况的示例图。

图3是显示本实施例涉及的控制装置接收电力信息，根据电力信息控制电力生产装置的动作的过程的示例图。

图4是显示本实施例涉及的控制装置根据温度变化率控制空调或加热器的动作的过程的示例图。

图5是显示用于说明本实施例涉及的控制装置控制在植物工厂内栽培的作物的栽培环境的方法的顺序图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的局部实施例进行详细描述。标注附图标记时，即使相同技术特征在不同的附图中出现，也尽可能使用了相同的附图标记。同时还要注意，在通篇说明书中，如果认为对相关已知的技术特征和功能的具体说明可能会导致本发明主题不清楚，则省略其详细说明。

而且，说明本发明时，可以使用第一、第二、A、B、(a)、(b)等用语。这些用语仅仅是为了区分相应技术特征与其他技术特征，并非限定其本质、次序或顺序等。在通篇说明书中，一技术特征“包含”、“具备”另一技术特征时，在没有特别相反的记载的情况下，意味着不排除其他构成要素，而可进一步包括其他构成要素。如果说明书记载一技术特征与另一技术特征“连接”、“结合”或“接触”时，可以理解为一技术特征与另一技术特征直接连接或接触，也可以理解为各技术特征之间有另一技术特征与之相“连接”、“结合”或“接触”。

植物工厂是指如通过环境控制，利用全自动等高超的技术生产工业产品，在设施内全年生产农产物的系统，分为完全控制型和太阳能并用型，完全控制型是与外部完全隔绝，只利用人工照明栽培作物，太阳能并用型在温室等室内并用太阳能和人工照明来栽培作物。即植物工厂是以最优状态控制对作物的成长导致影响的温度、光、CO₂、培养液等环境条件，作业工程全自动化，在设施内不受气候条件的影响能生产作物的技术。一方面，根据本实施例的控制装置设置在植物工厂的内部或外部，基于植物工厂内部的环境信息的变化率及预定用于栽培预设的作物的最优栽培条件产生用于控制作物的栽培环境的控制信号。

图1是显示本实施例涉及的用于控制作物的栽培环境的控制装置100以及通过控制装置控制的电力生产装置150的概略框图。本实施例涉及的控制装置100包括数据接收部110、控制信号产生部120、电力信息接收部130以及电力调节部140。

本实施例涉及的控制装置100设置于植物工厂的内部或外部，按预定时间单位接收利用多个传感器收集的植物工厂的内部的温度、湿度、CO₂及照度中的一部分或全部环境信息，分别抽取环境信息的变化率，并根据所抽取的环境信息的变化率和用于栽培预设的作物的最优栽培条件产生用于控制作物的栽培环境的控制信号。本实施例中明示控制装置100设置于植物工厂的内部或外部，并控制在植物工厂内栽培的作物的栽培环境，但并不局限于此，具备隔绝外部环境的外壳(Housing)，设置于向在内部栽培的作物的发芽及育苗提供最优环境的粗饲料栽培装置或向作物的发芽提供最优环境的发芽栽培装置，可以控制在相应装置内栽培的作物的栽培环境。本实施例中，以单独的装置设置控制装置100，但并不局限于此，可包含于粗饲料栽培装置或发芽栽培装置上控制作物的栽培环境。

数据接收部110按预定时间单位接收利用多个传感器收集的植物工厂内部的温度、湿度、CO₂以及照度中的一部分或全部环境信息。即数据接收部110按预定时间单位从设置于植物工厂内部的温度传感器、湿度传感器、CO₂传感器及照度传感器等接收对应于相应传感器的环境信息。此时，数据接收部110接收的环境信息传送到控制信号产生部120。

另外，在数据接收部110事先设定有从多个传感器接收植物工厂内部的环境信息的时间单位。此时，事先设定在数据接收部110的时间单位的初期设定值根据植物工厂所在地的环境条件，通过使用者的判断结果而设定。例如，使用者可以如下进行设定：若植物工厂所在地为经常多云，没有持续提供太阳光的地区时，将用于接收环境信息的时间单位的初期值设定为低于持续提供太阳光的地区上设定的时间单位的初期值。

而且，控制信号产生部120判断预定时间单位期间的环境信息的变化率超过预定最小变化率时，数据接收部110从控制信号产生部120接收将预定时间单位减小一半的变动信号。然后，数据接收部110将对应于所接收的变动信号的时间单位重新设定为接收环境信息的时间单位进行储存，并根据新设定的时间单位从多个传感器接收植物工厂内部的环境信息

而且，控制信号产生部120判断新设定的时间单位期间环境信息的变化率连续具有预定范围内的值时，数据接收部110从控制信号产生部120接收将新设定的时间单位增加2倍的变动信号。同样，数据接收部110重新设定对应于相应变动信号的时间单位并储存，并根据新设定的时间单位从多个传感器接收植物工厂内部的环境信息。

控制信号产生部120根据预定时间单位从数据接收部110接收植物工厂内部的环境信息，并从所接收的环境信息分别抽取环境信息的变化率。然后，根据抽取的环境信息的变化率及用于栽培预设的作物的最优栽培条件产生用于控制作物的栽培环境的控制信号。此时，从使用者接收用于栽培预设的作物的最优栽培条件，相应信息储存在数据接收部110。另外，在控制信号产生部120产生的控制信号通过网关300传送到植物工厂的控制模块装置310，控制模块装置310内的第一至第N控制模块部312、314根据控制信号控制分别对应的空调装置、供水装置及照明装置等的动作。

一方面，控制信号产生部120判断所抽取的环境信息的变化率不超过根据植物工厂所在地的环境条件预设的最小变化率时，判断数据接收部110的预定时间单位适合控制作物的栽培环境。然后，控制信号产生部120比较预定时间单位期间的环境信息的变化率和用于栽培预设的作物的最优栽培条件，根据比较结果产生用于控制作物的栽培环境的控制信号。

植物工厂可设置于南极或北极，也可设置于赤道地区，这些地区在栽培现有作物的地区和环境条件有很大差异。因此，应根据植物工厂所处地的环境条件分别不同地设定最小变化率，使用者根据植物工厂所在地的环境条件判断最小变化率，控制信号产生部120从使用者接收最小变化率进行储存。

例如，控制信号产生部120按照预定时间单位接收植物工厂内部的温度值，比较所接收的温度值和之前的时间单位内接收的温度值，抽取预定时间单位期间的温度变化率。然后，若判断为相应温度变化率不超过预定最小温度变化率时，比较相应温度变化率和用于栽培预设的作物的最优温度值，根据比较结果产生用于控制植物工厂的温度的控制信号。

并且，控制信号产生部120判断所抽取的环境信息的变化率超过根据植物工厂所在地的环境条件预设的最小变化率时，产生将数据接收部110的预定时间单位减小一半的变动信号。然后，控制信号产生部120根据新设定的时间单位从数据接收部110接收植物工厂内部的环境信息，分别抽取新设定的时间单位期间的环境信息的变化率。此时，控制信号产生部120判断新抽取的环境信息的变化率不超过预定最小变化率时，比较新设定时间单位期间的环境信息的变化率与用于栽培预设的作物的最优栽培条件，根据比较结果产生用于控制作物的栽培环境的控制信号。在本实施例中说明了控制信号产生部120判断所抽取的环境信息的变化率超过根据植物工厂所在地的环境条件预设的最小变化率时，产生将预定时间单位减小一半的变动信号的情况，但并不限定于此。

即根据本实施例的控制信号产生部120可利用环境信息的变化率推测植物工厂内部的环境急剧变化的瞬间。然后，通过调整数据接收部110的预定时间单位，即便根据外部环境的变化等植物工厂内部的环境急剧变化，也能及时控制环境。藉此，获得能减低优化作物的栽培环境所需的时间及耗电量的效果。

当新设定时间单位期间的环境信息的变化率连续具有预定范围内的值时，控制信号产生部120产生将新设定的时间单位增加2倍的变动信号并传送给数据接收部110。即控制信号产生部120持续抽取新设定的时间单位期间的环境信息的变化率，当环境信息的变化率连续具有预定范围内的值时，通过增加数据接收部110的新设定的时间单位来减少在控制作物的栽培环境的过程中的耗电量。本实施例中说明了当新设定时间单位期间的环境信息的变化率连续具有预定范围内的值时，控制信号产生部120产生将新设定的时间单位增加2倍的变动信号的情况，但并不局限于此，可设定为具有多样的增加值。而且，预定时间单位期间的环境信息的变化率连续具有预定范围内的值时，控制信号产生部120也会产生将预定时间单位增加2倍的变动信号。

一方面，控制信号产生部120可根据使用者的选择提供自动模式及伺服模式，选择自动模式时，根据环境信息的变化率及预定最小变化率调整数据接收部110的预定时间单位。相反，选择伺服模式时，在预定时间单位不变的情况下接收环境信息，根据环境信息的变化率产生控制信号。

电力信息接收部130接收在产生控制信号的时间段以及控制作物的栽培环境的过程中的耗电量中的一部分或全部电力信息。即电力信息接收部130从控制信号产生部120接收用于控制作物的栽培环境的控制信号的产生时间段，从电力生产装置150根据对应控制信息接收在控制作物的栽培环境的过程中的耗电量信息。一方面，电力信息接收部130在预定期间接收对作物的电力信息，并将接收的电力信息的平均值传送给电力调节部140。

电力信息接收部130按照作物的特性分组储存在植物工厂栽培的作物的电力信息。即电力信息接收部130接收在植物工厂栽培的作物的电力信息，并按照作物的特性分组储存所接收的电力信息，从而，有播种新作物时，作为电力调节部140预测控制新作物的栽培环境的过程中消费的必要电力量的判断基准而提供。例如，电力信息接收部130接收新作物的电力信息时，从多个组中提取与新作物的特性类似的组，并在相应组储存对新作物的电力信息。

电力调节部140根据从电力信息接收部130接收的电力信息预测在植物工厂内栽培作物的过程中所需的按时间段必要电力量，并控制生产电力的电力生产装置150的动作使得确保超过在各时间段预测的必要电力量的电力。即电力调节部140分析从电力信息接收部130接收的电力信息，根据产生控制信号的时间段及控制信号确认在控制作物的栽培环境的过程中的耗电量，从而预测在特定时间段必要的电力的平均值。

然后，电力调节部140比较储存在电力生产装置150的备用电力的量与预测的按时间段必要电力量，当判断储存在电力生产装置150的备用电力少于必要电力量时，控制电力生产装置150利用太阳能及风力中的一部分或全部的新再生能源生产电力。

一方面，电力调节部140通过设置在植物工厂内的影像拍摄装置或使用者的输入判断有新植物播种在植物工厂内时，参照储存在电力信息接收部130的作物的电力信息预测在控制新作物的栽培环境过程中所需的电力量。即电力调节部140从储存在电力信息接收部130的多个作物组中抽取与新播种的作物的特性类似的组，并将相应组内的作物的电力信息的平均值预测为在控制新作物的栽培环境的过程中消费的必要电力量。然后，将预测的所需电力量的信息传送给电力生产装置150。

电力生产装置150利用太阳能及风力中的一部分或全部新再生能源生产电，并将生产的电储存在蓄电池204内。然后，电力生产装置150将生产的电提供给各控制模块部312、314使得控制植物工厂内的作物的栽培环境，并将消费电力的信息传送给电力信息接收部130。

电力生产装置150接收从电力调节部140预测的在栽培作物的过程中所需的按时间段必要电力量，比较储存在蓄电池204的备用电力的量和按时间段必要电力量后，向蓄电池204储存超过相应时间段必要的电力量的电力。一方面，当使用电力超过储存在蓄电池204的电力时，接收外部电力，并作为在植物工厂内栽培作物所需的电力提供。

图2a、图2b是示出本实施例的利用控制装置100控制作物的栽培环境的情况的示例图。

图2a是示出本实施例的控制装置100控制在设置在植物工厂210的内部的多层作物栽培装置220上栽培的作物的栽培环境的情况的示例图。

如图2a所示，控制装置100产生用以控制在多层式作物栽培装置220栽培的作物的栽培环境的控制信号，多层式作物栽培装置包括多层式多个栽培盘。即控制装置100按预定时间单位从设置于多层式作物栽培装置220的多个传感器接收植物工厂内部的温度、湿度、CO₂及照度中的一部分或全部环境信息，分别抽取接收的环境信息的变化率。然后，根据所抽取的环境信息的变化率与用于栽培预设的作物的最优栽培条件产生用于控制作物的栽培环境的控制信号并传送给多层式作物栽培装置220。

控制装置100判断所抽取的环境信息的变化率超过根据植物工厂所在地的环境条件设定的最小变化率时，将控制装置100的预定时间单位减小一半。然后，根据新设定的时间单位接收植物工厂210的内部的环境信息，分别抽取新设定的时间单位期间的环境信息的变化率。此时，控制装置100判断新抽取的环境信息的变化率不超过预定最小变化率时，比较新设定时间单位期间的环境信息的变化率与用于栽培预设的作物的最优栽培条件，根据比较结果产生用于控制作物的栽培环境的控制信号。然后，新设定时间单位期间的环境信息的变化率连续具有预定范围内的值时，控制装置100将新设定时间单位增加2倍。

控制装置100接收在产生控制信号的时间段及控制作物的栽培环境的过程中消费的电力量的一部分或全部的电力信息，根据所接收的电力信息预测在栽培播种在多层式作物栽培装置220的作物的过程中所需的按时间段必要电力量。然后，控制用于生产电力的电力生产装置150的动作以确保超过在各时间段预测的必要电力量的电力。

电力生产装置150接收从控制装置100预测的在栽培作物的过程中所需的按时间段必要电力量，比较储存在蓄电池204的备用电力量和按时间段必要电力量，进行动作使得在蓄电池204储存超过相应时间段必要电力量的电力。一方面，电力生产装置150利用风力发电装置200或太阳能发电装置302生产备用电力，将其储存在蓄电池204。

图2b示出本实施例的控制装置100控制在粗饲料栽培装置230的内部栽培的作物的栽培环境的情况的示例图。

如图2b所示，控制装置100产生用于控制在粗饲料栽培装置230内栽培的作物的栽培环境的控制信号，在所述粗饲料栽培装置具备隔绝外部环境的外壳，在内部具备多层形态的多个栽培用托盘。即控制装置100从设置于粗饲料栽培装置230的多个传感器按预定时间单位接收粗饲料栽培装置230的内部的温度、湿度、CO₂及照度等的一部分或全部环境信息，分别抽取所接收的环境信息的变化率。然后，根据抽取的环境信息的变化率与用于栽培预设的作物的最优栽培条件产生用于控制作物的栽培环境的控制信号，并传送给粗饲料栽培装置230。

另外，控制装置100产生用于控制作物的栽培环境的控制信号的过程如图1及图2a所示，因此省略详细说明。图2a及图2b显示另外具备控制装置100的情况，但并不局限于此，还可以体现为控制装置设置于多层式作物栽培装置220或粗饲料栽培装置230来控制在相应装置内栽培的作物的栽培环境。

图3是示出本实施例的控制装置100接收电力信号，并根据电力信号控制电力生产装置150的动作的过程的示例图。

如图3所示，本实施例的控制装置100通过有线或无线中的一部分或全部方法从网关300按预定时间单位接收植物工厂内的多个传感器收集的植物工厂内部的温度、湿度、CO₂及照度中的一部分或全部环境信息，并从接收的环境信息分别抽取环境信息的变化率。

然后，控制装置100根据所抽取的环境信息的变化率与用于栽培预设的作物的最优栽培条件产生用于控制作物的栽培环境的控制信号。一方面，控制装置100判断所抽取的环境信息的变化率超过根据植物工厂210所在地的环境条件预设的最小变化率时，将控制装置100的预定时间单位减小一半。然后，根据新设定的时间单位接收植物工厂210的内部的环境信息，根据新设定时间单位期间的环境信息的变化率与用于栽培预设的作物的最优栽培条件的比较结果，产生用于控制作物的栽培环境的控制信号。

控制装置100确认产生控制信号的时间段，根据控制信号从电力生产装置150接收在控制作物的栽培环境的过程中消费的电力量。然后，控制装置100根据产生控制信号的时间段及耗电量预测在植物工厂内栽培作物的过程中所需的时间段必要电力量。此时，所预测的按时间段必要电力量的信息被传送至电力生产装置150。

控制装置100按作物的特性分组储存在植物工厂栽培的作物的电力信息。然后，控制装置100判断有新作物播种到植物工厂时，根据储存的作物的电力信息预测在控制新作物的栽培环境的过程中消费的必要电力量。然后，将对预测的必要电力量的信息传送给电力生产装置150。

电力生产装置150接收从控制装置100预测的栽培作物的过程中所需的按时间段必要电力量或在控制新作物的栽培环境的过程中消费的必要电力量的信息，比较储存在蓄电池204的备用电力量和必要电力量进行动作以便向蓄电池204储存超过特定时间段必要电力量的电力。一方面，使用电力超过储存在蓄电池204的电力时，电力生产装置150接收外部电力来提供栽培植物工厂内的作物所需的电力。

电力生产装置150利用风力发电装置200或太阳能发电装置202生产备用电力并储存在蓄电池204。此时，电力生产装置150，包括：充电控制器，从控制装置100接收必要电力量的信息进行充电或放电；保险丝，在电线流着规定值以上的过多电流时，用于切断电流；逆变器，将在电力生产装置150生产的交流电源转换为直流电源；切断开关，用于调节风力发电装置200或太阳能发电装置202的动作。

在控制装置100产生的用于控制作物的栽培环境的控制信号通过网关300传送到植物工厂的控制模块装置310，控制模块装置310内的第一控制模块部312至第N控制模块部314根据控制信号控制分别对应的空调装置、供水装置及照明装置等的动作。此时，启动各装作所需的电力由电力生产装置150提供。

图4是本实施例的控制装置100根据温度的变化率控制空调或加热器的动作的过程的示例图。

一般，植物工厂是指在设施内全年生产农产物的系统，分为完全控制型和太阳能并用型，完全控制型是与外部完全隔绝，只利用人工照明栽培作物，太阳能并用型是在温室等室内并用太阳能和人工照明来栽培作物。完全控制型植物工厂由于与外部完全隔绝，受外部环境变化的影响不多，但太阳能并用型植物工厂会受外部环境变化的影响。

另外，现有植物工厂是用于控制栽培的作物的栽培环境的方法，首先，经过预定时间后抽取植物工厂内部的环境信息的变化率，比较所抽取的环境信息的变化率与用于栽培预设的的作物的最优栽培条件。然后，根据比较结果，产生用于控制作物的栽培环境的控制信号。此时，即便植物工厂内部的环境根据外部环境的变化急剧变化，也按照预定时间单位接收植物工厂内部的环境信息，其结果，按预定的最优的栽培条件控制急剧变动的环境时需要很多时间及电力。对此，根据本实施例的控制装置100是比较抽取的环境信息的变化率与根据植物工厂所在地的环境条件设定的最小变化率，根据其结果调节接收预设的作物的环境信息的时间单位。藉此，植物工厂内部的环境根据外部环境的变化急剧变化时，可更加迅速控制环境，且能减少优化作物的栽培环境所需的时间及电力。

如图4所示，图4的图表显示在按预定时间单位接收的植物工厂内部的环境信息中对温度的变化率。此时，范围Ⅰ及范围Ⅱ显示所抽取的温度的变化率不超过预定的最小温度变化率的范围。此时控制装置100判断预定时间单位被设定为适合控制作物的栽培环境，比较预定时间单位以后抽取的温度的变化率与用于栽培作物的最优温度条件，产生用于控制空调或加热器的动作的控制信号。

范围Ⅲ表示所抽取温度的变化率超过预定最小温度变化率的范围。此时，控制装置100产生将预定时间单位减小一半的变动信号。然后，控制装置100根据新设定时间单位接收植物工厂内部的温度信息，新设定的时间单位期间分别抽取温度的变化率。控制装置100比较新抽取的温度变化率与用于栽培作物的最优的栽培条件，产生用于控制空调或加热器的动作的控制信号。图4的图表中虽未表示范围Ⅲ以后新设定的时间单位及相应时间单位期间的温度的变化率，但是这只不过是举例说明根据所抽取的温度的变化率与预定最小温度变化率控制预定时间单位的过程，实际上，根据新设定的时间单位接收植物工厂内的温度信息，并抽取各单位期间的温度变化率。而且，图4表示在范围Ⅲ的过程中空调或加热器的动作范围与之前不同。这只不过是举例说明根据本实施例的控制装置100即便在植物工厂内部的环境根据外部环境的变化急剧变化时也能控制环境，实际上比较新设定的时间单位期间的温度的变化率和用于栽培作物的最优的栽培条件控制空调或加热器的动作。即通过利用新设定的时间单位控制空调或加热器的动作，可以减少优化作物的栽培环境所需的时间及电力。

范围Ⅳ显示新设定的时间单位期间温度的变化率连续具有预定范围内的值的情况。此时，控制装置100产生将新设定的时间单位增加2倍的变动信号，根据新设定的时间单位接收植物工厂内部的温度信息。藉此，具有可以减低在控制作物的栽培环境的过程中消费的电力。

图5是用于说明本实施例的控制装置100控制在植物工厂内栽培的作物的栽培环境的方法的顺序图。

如图5所示，本实施例的控制装置100控制在植物工厂内栽培的作物的栽培环境的方法为；首先，控制装置100从植物工厂内的多个传感器按预定时间单位接收植物工厂内部的温度、湿度、CO₂、及照度中的一部分或全部的环境信息(S500)。即控制装置100从设置于植物工厂内的温度传感器、湿度传感器、CO₂传感器及照度传感器等按预定时间单位接收对应于相应传感器的环境信息。

控制装置100预定时间单位期间分别抽取环境信息的变化率(S510)，判断所抽取的环境信息的变化率是否超过根据植物工厂所在地的环境条件设定的最小变化率(S520)。另外，在控制装置100已设定有从多个传感器接收植物工厂内部的环境信息的时间单位。此时，控制装置100的预定时间单位的初期设定值根据植物工厂所在地的环境条件通过使用者的判断结果而被设定。例如，当植物工厂所在地经常多云，没有太阳能持续提供的地区时，将用于接收环境信息的时间单位的初期值设定为低于设定在持续提供太阳能的地区的时间单位的初期值。

控制装置100判断环境信息的变化率不超过预定的最小变化率时，比较预定时间单位期间的环境信息的变化率及预定的最优的栽培条件，根据比较结果产生控制信号(S530)。即控制装置100判断所抽取的环境信息的变化率不超过预定的最小变化率时，判断控制装置100的预定时间单位适合控制作物的栽培环境。然后，控制装置100比较预定时间单位期间的环境信息的变化率与用于控制预设的作物的最优的栽培条件，根据比较结果产生用于控制作物的栽培环境的控制信号。

控制信号100判断环境信息的变化率超过预定最小变化率时，产生将预定时间单位减小一半的变动信号(S540)。虽在本实施例中显示控制装置100判断所抽取的环境信息的变化率超过预定的最小变化率时，产生将预定时间单位减小一半的变动信号，但是并不局限于此，可根据多样的减小率减少预定时间单位。

控制装置100抽取新设定时间单位期间的环境信息的变化率，并根据新设定时间单位期间的环境信息的变化率和最优的栽培条件的比较结果，产生用于控制作物的栽培环境的控制信号(S550)。当控制装置100判断新抽取的环境信息的变化率不超过预定最小变化率时，比较新设定时间单位期间的环境信息的变化率与用于栽培预设的作物的最优栽培条件，根据比较结果产生用于控制作物的栽培环境的控制信号。

当新设定时间单位期间的环境信息的变化率连续具有预定范围内的值时，控制装置100产生将新设定的时间单位增加2倍的变动信号。本实施例中说明了当新设定时间单位期间的环境信息的变化率连续具有预定范围内的值时，控制信号产生部120产生将新设定的时间单位增加2倍的变动信号的过程，但并不局限于此，可设定为具有多样的增加值。

控制装置100接收在产生控制信号的时间段以及利用控制信号控制作物的栽培环境时消费的电力量中的一部分或全部电力信息(S560)。即电力信息接收部130确认用于控制作物的栽培环境的控制信号发生的时间段，从电力生产装置150根据对应控制信号接收在控制作物的栽培环境的过程中消耗的电力量的信息。一方面，电力信息接收部130接收在预定期间内对作物的电力信息，并将接收的电力信息的平均值传送给控制部100。

控制装置100按照作物的特性分组储存在植物工厂栽培的作物的电力信息。即控制装置100接收在植物工厂栽培的作物的电力信息，并按照作物的特性分组储存所接收的电力信息，从而，在播种新作物时作为预测必要电力量的判断基准利用。

控制装置100根据电力信息预测按时间段必要的电力量，并控制电力生产装置150的动作以便确保超过对应时间段预测的必要电力量的电力(S570)。即控制装置100分析电力信息，根据产生控制信号的时间段及控制信号确认在控制作物的栽培环境的过程中消费的电力量，从而，预测特定时间段必要的电力的平均值。然后，控制装置100比较储存在电力生产装置150的备用电力的量与所预测的按时间段必要电力量，当判断储存在电力生产装置150的备用电力少于所需电力量时，控制电力生产装置150利用太阳能及风力中的一部分或全部的新再生能源生产电力。

当控制装置100通过设置在植物工厂内的影像拍摄装置或使用者的输入判断植物工厂内播种有新植物时，从储存在控制装置100内的多个作物组中抽取与新播种的作物特性类似的组，并作为在控制新作物的栽培环境的过程的消费的必要电力量预测对应组内的作物的电力信息的平均值。然后，将所预测的必要电力量的信息传送给电力生产装置150，控制电力生产装置生产必要电力。

图5记载了依次执行步骤S500至步骤S570的过程，但是这只不过是举例说明本发明的一实施例的技术思想，本发明所属领域的技术人员在本发明的一实施例的本质特征的范围内，通过改变图5记载的顺序或者并列执行步骤S500至步骤S570中的一个以上步骤，可进行各种修改及变形，图5并不限制于顺时针方向。

以上说明仅仅是为了举例说明本实施例的技术思想，只要是本实施例所属的技术领域的技术人员，在不超过本实施例的本质特征的范围内，可进行各种修改和变形。因此，本实施例不是为了限定本实施例的技术思想，而是为了对其进行说明，本实施例的技术思想的范围内不限于上述实施例。本实施例的保护范围解释要依据权利要求书，与其等同范围内的所有技术思想均被认为属于本实施例的权利要求。

附图说明标记

100:控制装置，110:数据接收部

120:控制信号产生部，130:电力信息接收部

140:电力调节部，150:电力生产装置

210:植物工厂，220:多层作物栽培装置

230:粗饲料栽培装置，300:网关

310:控制模块装置

CROSS-REFERENCETORELATEDAPPLICATION

若本申请将2013年3月19日在韩国申请的专利申请号第10-2013-0029155号，根据美国专利法119(a)条(35U.S.C§119(a))主张优先权，则其所有内容以参考文献的形式包括在本专利申请中。若本申请对于美国之外的其他国家，也以相同的理由主张优先权时，其所有内容以参考文献的形式包括在本专利申请中。

Claims (13)

1.一种控制装置，用于控制在植物工厂内栽培的作物的栽培环境，其特征在于，包括：

数据接收部，按预定时间单位接收利用多个传感器收集的植物工厂内部的温度、湿度、CO₂及照度中的一部分或全部环境信息；

控制信号产生部，在所述预定时间单位期间分别抽取所述环境信息的变化率，根据所述环境信息的变化率和用于栽培预设的所述作物的最优栽培条件产生用于控制所述作物的栽培环境的控制信号；

电力信息接收部，接收在产生所述控制信号的时间段及控制所述作物的栽培环境的过程中消费的电力量的一部分或全部电力信息；以及

电力调节部，根据所述电力信息预测按时间段必要的电力量，并控制用于生产电力的电力生产装置的动作使得确保超过在相应时间段预测的必要电力量的电力。

2.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，当所述控制信号产生部判断所述环境信息的变化率不超过根据所述植物工厂所在地的环境条件预设的最小变化率时，比较预定时间单位期间的所述环境信息的变化率和所述最优栽培条件，根据比较结果产生所述控制信号。

3.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，当所述控制信号产生部判断所述环境信息的变化率超过根据所述植物工厂所在地的环境条件预设的最小变化率时，产生将所述预定时间单位减小一半的变动信号并传送给所述数据接收部。

4.根据权利要求3所述的控制装置，其特征在于，所述数据接收部按根据所述变动信号新设定的时间单位接收所述环境信息，

所述控制信号产生部分别抽取所述新设定的时间单位期间的环境信息的变化率，比较所述新设定时间单位期间的环境信息的变化率与所述最优栽培条件，根据比较结果产生控制信号。

5.根据权利要求4所述的控制装置，其特征在于，当所述新设定时间单位期间的环境信息的变化率连续具有预定范围内的值时，所述控制信号产生部产生将所述新设定时间单位增加2倍的变动信号，并传送给所述数据接收部。

6.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，在所述电力信息接收部按作物的特性分别分组储存有在所述植物工厂栽培的作物的电力信息。

7.根据权利要求6所述的控制装置，其特征在于，当判断在所述植物工厂内播种有新作物时，所述电力调节部参照所述已栽培的作物的电力信息预测在控制所述新作物的栽培环境的过程中消费的必要电力量，并将对所预测的必要电力量的信息传送给所述电力生产装置。

8.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述电力调节部根据储存在所述电力生产装置的备用电力量和所预测的所述按时间段必要电力量控制所述电力生产装置使得利用太阳能及风力中的一部分或全部新再生能源生产电力。

9.一种作物的栽培环境控制方法，是控制装置控制在植物工厂内栽培的作物的栽培环境的方法，其特征在于，包括：

按预定时间单位接收利用多个传感器收集的植物工厂内部的温度、湿度、CO₂及照度中的一部分或全部环境信息的过程；

在所述预定时间单位期间分别抽取所述环境信息的变化率，根据所述环境信息的变化率和用于栽培预设的所述作物的最优栽培条件，产生用于控制所述作物的栽培环境的控制信号的过程；

接收在产生所述控制信号的时间段及利用所述控制信号控制所述作物的栽培环境的过程中消费的电力量的一部分或全部电力信息的过程；以及

根据所述电力信息预测按时间段必要的电力量，并控制用于生产电力的电力生产装置的动作使得确保超过在相应时间段预测的必要电力量的电力。

10.根据权利要求9所述的作物的栽培环境控制方法，其特征在于，产生所述控制信号的过程为；当判断所述环境信息的变化率不超过根据所述植物工厂所在地的环境条件预设的最小变化率时，比较预定时间单位期间的所述环境信息的变化率和所述最优栽培条件，根据比较结果产生控制信号。

11.根据权利要求9所述的作物的栽培环境控制方法，其特征在于，产生所述控制信号的过程进一步包括当判断所述环境信息的变化率超过根据所述植物工厂所在地的环境条件设定的最小变化率时，产生将预定时间单位减小一半的变动信号的过程。

12.根据权利要求11所述的作物的栽培环境控制方法，其特征在于，所述接收过程进一步包括按根据所述变动信号新设定的时间单位接收所述环境信息的过程，

产生所述控制信号的过程为分别抽取所述新设定的时间单位期间的环境信息的变化率，比较所述新设定时间单位期间的环境信息的变化率与所述最优栽培条件，根据比较结果产生所述控制信号。

13.根据权利要求12所述的作物的栽培环境的控制方法，其特征在于，产生所述控制信号的过程进一步包括当所述新设定时间单位期间的环境信息的变化率连续具有预定范围内的值时，产生将所述新设定时间单位增加2倍的变动信号。