KR101321336B1

KR101321336B1 - 식물공장 재배작물의 다단형 재배장치

Info

Publication number: KR101321336B1
Application number: KR1020130029174A
Authority: KR
Inventors: 김상옥; 김병오; 김동식; 강구연
Original assignee: (주)유양디앤유
Priority date: 2013-03-19
Filing date: 2013-03-19
Publication date: 2013-10-29
Also published as: WO2014148654A1

Abstract

외부로부터 제공받은 전력을 제어하여 작물을 재배하기 위한 전력으로 제공하는 전원공급부; 일정 거리 단위로 작물을 이식하기 위한 홈을 구비하고, 서로 상하로 이격되며 엇갈려 기울어진 형태로 배치되어 내부에 배양액을 흘려보낼 수 있도록 구조된 복수의 재배 베드를 포함하는 재배 베드부; 식물공장의 온도, 습도 및 CO2 중 일부 또는 전부의 정보를 수신하고, 수신된 정보와 기 설정된 재배조건에 근거하여 작물의 재배환경을 제어하는 컨트롤러; 재배 베드에 급수 및 양액을 기 설정된 비율로 혼합한 배양액을 제공하는 급수부; 및 하나 이상의 인공광원을 포함하며 인공광원의 파장, 강도 및 조사주기 중 일부 또는 전부를 제어하여 작물을 재배하기 위한 광을 조사하는 조명부를 포함하되, 컨트롤러는 식물공장 내에서 작물별로 재배조건에 따른 성장 데이터를 학습한 학습 데이터를 저장하고, 재배 베드에 새로운 작물이 이식되는 경우 학습 데이터를 기반으로 새로운 작물의 재배를 위한 최적의 재배조건을 추정하고, 추정된 재배조건에 근거하여 재배환경을 제어하는 것을 특징으로 하는 다단형 재배장치를 제공한다.

Description

식물공장 재배작물의 다단형 재배장치{Plant Cultivating Apparatus}

본 실시예는 식물공장 재배작물의 다단형 재배장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 식물공장 내에 설치되며 육묘재배 장치로부터 기 설정된 임계값을 초과하는 크기까지 육묘된 작물을 제공받아 재배하기 위한 다단형 재배장치를 제작하는 한편, 다단형 재배장치에 새로운 작물이 이식되는 경우 새로운 작물의 최적의 재배조건을 추정하고, 추정된 재배조건에 근거하여 재배환경을 자동으로 제어하는 다단형 재배장치에 관한 것이다.

이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.

일반적으로 식물재배는 토양에 심은 종자에 비료와 물을 주고, 태양광에 의해 식물 내에서 일어나는 광합성을 이용하는 방식으로 이루어진다. 그런데 이러한 재배 방법은 기후의 변화가 생산량에 영향을 미칠 뿐 아니라, 비료나 농약의 사용으로 인한 비용 문제와 환경 문제가 발생하게 된다. 또한, 식물을 재배하는 데 오랜 시간이 걸리기 때문에 소비자의 수요에 비해 생산량이 따라가지 못하고 있다.

최근에는 식물의 성장이 광합성에 의해 이루어지는 것에 주목해, 인공 광원인 LED(Light Emitting Diode)를 사용하여 광합성에 필요한 파장을 공급해 줌으로써 식물의 성장을 촉진시킬 뿐 아니라 기후에 영향을 받지 않고, 무농약의 식물 재배가 가능한 친환경적인 식물재배 방식이 각광받고 있다. 하지만 이러한 식물 재배 방식은 좁은 공간과 밀폐된 공간에 많은 조명이 위치하기 때문에 내부의 온도나 습도에 변화가 발생하고, 이 때문에 식물 성장에 장애 및 에너지 비용이 과도하게 발생한다는 문제가 있다. 또한, 지속적으로 식물에 제공되는 급수 및 배양액의 여분을 확인하고, 이를 재공급해야 하기 때문에 시간적, 인력 소비가 발생하며 재배되는 식물의 종류가 변화되는 경우 사용자가 새로운 식물에 대한 재배조건을 지속적으로 재설정해야 하는 문제가 있다. 한편, 한국등록특허 10-1183919(2012.09.12. 식물공장 광원 및 이를 갖는 식물공장 조명시스템)에는 식물공장 광원을 이용하여 식물공장 내에서 재배되는 식물에 균일한 광질을 조사하도록 하는 내용이 개시되어 있다.

전술한 문제점을 해결하기 위해 본 실시예는, 식물공장 내에 설치되며 육묘재배 장치로부터 기 설정된 임계값을 초과하는 크기까지 육묘된 작물을 제공받아 재배하기 위한 다단형 재배장치를 제작하는 한편, 기 설정된 각도로 기울어진 복수의 재배 베드 및 순환파이프를 이용하여 배양액을 지속적으로 순환시켜 작물에 제공함으로써 작물을 재배하는 과정에서 발생하는 시간적, 인력 소비를 줄이는 데 주된 목적이 있다. 또한, 작물별로 재배조건에 따른 성장 데이터를 학습한 학습 데이터를 저장하고, 새로운 작물이 이식되는 경우 학습 데이터를 기반으로 새로운 작물의 재배를 위한 최적의 재배조건을 추정하여 자동으로 제어함으로써 사용자가 새로운 식물에 대한 재배조건을 지속적으로 설정해야 하는 문제를 해결하고자 하는 데 주된 목적이 있다.

본 실시예는, 식물공장 내에 설치되며 육묘재배 장치로부터 기 설정된 임계값을 초과하는 크기까지 육묘된 작물을 제공받아 재배하는 다단형 재배장치에 있어서, 외부로부터 제공받은 전력을 제어하여 상기 작물을 재배하기 위한 전력으로 제공하는 전원공급부; 일정 거리 단위로 상기 작물을 이식하기 위한 홈을 구비하고, 서로 상하로 이격되며 엇갈려 기울어진 형태로 배치되어 내부에 배양액을 흘려보낼 수 있도록 구조된 복수의 재배 베드를 포함하는 재배 베드부; 상기 식물공장의 온도, 습도 및 CO2 중 일부 또는 전부의 정보를 수신하고, 수신된 정보와 기 설정된 재배조건에 근거하여 상기 작물의 재배환경을 제어하는 컨트롤러; 상기 재배 베드에 급수 및 양액을 기 설정된 비율로 혼합한 상기 배양액을 제공하는 급수부; 및 하나 이상의 인공광원을 포함하며 상기 인공광원의 파장, 강도 및 조사주기 중 일부 또는 전부를 제어하여 상기 작물을 재배하기 위한 광을 조사하는 조명부를 포함하되, 상기 컨트롤러는 상기 식물공장 내에서 작물별로 재배조건에 따른 성장 데이터를 학습한 학습 데이터를 저장하고, 상기 재배 베드에 새로운 작물이 이식되는 경우 상기 학습 데이터를 기반으로 상기 새로운 작물의 재배를 위한 최적의 재배조건을 추정하고, 추정된 재배조건에 근거하여 재배환경을 제어하는 것을 특징으로 하는 다단형 재배장치를 제공한다.

또한, 본 실시예의 다른 측면에 의하면, 식물공장 내에 재배되는 작물의 재배환경을 제어하는 컨트롤러에 있어서, 사용자의 입력 또는 영상촬영 장치를 이용하여 상기 식물공장 내에서 작물별로 재배조건에 따른 성장 데이터를 수신하고, 수신한 성장 데이터를 학습한 학습 데이터를 저장하는 데이터 저장부; 상기 식물공장 내에 새로운 작물이 재배되고 있음을 인지하는 경우, 상기 학습 데이터를 기반으로 상기 새로운 작물의 재배를 위한 최적의 재배조건을 추정하는 재배조건 추정부; 복수의 센서로부터 수집된 상기 식물공장 내부의 온도, 습도, CO2 및 배양액의 pH에 대한 정보 중 일부 또는 전부에 대한 정보와 상기 재배조건 추정부로부터 추정된 재배조건을 비교하는 데이터 분석부; 및 상기 데이터 분석부의 비교결과를 기반으로 상기 새로운 작물의 재배환경을 제어하기 위한 제어명령을 생성하는 제어명령 생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 컨트롤러를 제공한다.

또한, 본 실시예의 다른 측면에 의하면, 컨트롤러가 식물공장 내에 재배되는 작물의 재배환경을 제어하는 방법에 있어서, 사용자의 입력 또는 영상촬영 장치를 이용하여 상기 식물공장 내에서 작물별로 재배조건에 따른 성장 데이터를 수신하고, 수신한 성장 데이터를 학습한 학습 데이터를 저장하는 과정; 상기 식물공장 내에 새로운 작물이 재배되고 있음을 인지하는 경우, 상기 학습 데이터를 기반으로 상기 새로운 작물의 재배를 위한 최적의 재배조건을 추정하는 과정; 복수의 센서로부터 수집된 상기 식물공장 내부의 온도, 습도, CO2 및 배양액의 pH에 대한 정보 중 일부 또는 전부에 대한 정보와 상기 재배조건을 추정하는 과정으로부터 추정된 재배조건을 비교하는 과정; 상기 비교하는 과정으로부터 추출된 비교결과를 기반으로 상기 새로운 작물의 재배환경을 제어하기 위한 제어명령을 생성하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 작물의 재배환경 제어방법을 제공한다.

본 실시예에 의하면, 식물공장 내에 설치되며 육묘재배 장치로부터 기 설정된 임계값을 초과하는 크기까지 육묘된 작물을 제공받아 재배하기 위한 다단형 재배장치를 제작하는 한편, 기 설정된 각도로 기울어진 복수의 재배 베드 및 순환파이프를 통해 배양액을 지속적으로 순환시켜 작물에 제공함으로써 작물을 재배하는 과정에서 발생하는 시간적, 인력 소비를 줄일 수 있는 효과가 있다. 또한, 작물별로 재배조건에 따른 성장 데이터를 학습한 학습 데이터를 저장하고, 새로운 작물이 이식되는 경우 학습 데이터를 기반으로 새로운 작물의 재배를 위한 최적의 재배조건을 추정하여 자동으로 제어함으로써 사용자가 새로운 식물에 대한 재배조건을 지속적으로 설정해야 하는 문제점을 해결할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 다단형 재배장치의 구조를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 식물공장 내에 재배되는 작물의 재배환경을 제어하는 컨트롤러의 구조를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 다단형 재배장치에 부착되며 작물을 재배하기 위한 인공광원으로 엘이디를 사용하는 경우의 조명부의 구조를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 인공광원으로 엘이디를 사용하는 경우의 조명부의 엘이디 모듈의 구성 및 회로도를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 컨트롤러가 식물공장 내에 재배되는 작물의 재배환경을 제어하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

이하, 본 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

식물공장은 환경제어와 자동화 등 고도기술을 이용하여 공업제품을 생산하는 것 같이 시설 내에서 농산물을 연중에 걸쳐 생산하는 시스템을 의미하며, 외부와 완전히 차단하고 인공조명만으로 작물을 재배하는 완전제어형과 온실 등과 같은 실내에서 태양광과 인공조명을 병용하여 작물을 재배하는 태양광 병용형으로 나누어진다. 즉, 식물공장은 작물의 성장에 영향을 미치는 온도, 광, CO2, 배양액 등의 환경조건을 최적의 상태로 제어하고 작업공정을 자동화하여 시설 내에서 작물을 기상조건에 관계없이 생산할 수 있는 기술을 의미한다. 한편, 식물공장은 작물의 씨앗을 발아시키기 위한 발아 재배장치, 식물공장 내 별도로 설치된 온실에 구현되며 발아 재배장치로부터 발아가 완료된 작물을 제공받고, 제공받은 작물의 육묘환경을 제어하여 일정 범위의 크기까지 작물을 육묘하기 위한 육묘재배 장치 등 작물의 재배에 특화된 다수의 장치를 포함한다.

본 발명의 실시예에 따른 다단형 재배장치(100)는 식물공장 내에 설치되며 육묘재배 장치로부터 기 설정된 임계값을 초과하는 크기까지 육묘된 작물을 제공받고, 제공받은 작물의 재배환경을 제어하여 작물을 재배하기 위한 장치이다.

도 1은 본 발명에 따른 다단형 재배장치(100)의 구조를 도시한 도면이다. 한편, 도 1은 다단형 재배장치(100)를 정면에서 바라본 정면도를 도시하였다.

도 1에서 도시하듯이 본 발명에 따른 다단형 재배장치(100)는 공조부(110), 급수부(120), 컨트롤러(130), 센서부(140), 전원공급부(150), 재배 베드부(160), 조명부(170) 및 영상촬영 장치(180)를 포함한다.

본 발명의 실시예에 따른 다단형 재배장치(100)는 식물공장 내에 구현되며 육묘재배 장치로부터 기 설정된 임계값을 초과하는 크기까지 육묘된 작물을 제공받고, 제공받은 작물의 재배환경을 제어하여 작물을 최종적으로 재배한다. 이때, 다단형 재배장치(100)는 외부로부터 제공받은 외부전력을 이용하여 다단형 재배장치(100)가 위치하는 식물공장의 온도, 습도 등을 제어하고, 급수 및 양액이 일정 비율로 혼합된 배양액이 다단 형태로 배치된 복수의 재배 베드에 순환되도록 하여 작물의 재배를 위한 최적의 재배환경을 제공한다.

또한, 다단형 재배장치(100)는 식물공장 내에서 작물별로 재배조건에 따른 성장 데이터를 학습한 학습 데이터를 저장하고, 새로운 작물이 이식되는 경우 학습 데이터를 기반으로 새로운 작물의 재배를 위한 최적의 재배조건을 추정하여 식물공장의 재배환경을 자동으로 제어한다. 한편, 도 1에서 도시된 다단형 재배장치(100)는 각 단에 하나의 재배 베드만을 포함하고 있는 것으로 도시되었지만, 이는 다단형 재배장치(100)의 구조를 명확하게 설명하기 위해 도시된 예시에 불과하며 다단, 다열의 재배 베드를 포함하도록 구성될 수 있다.

한편, 다단형 재배장치(100)는 육묘재배 장치로부터 기 설정된 임계값을 초과하는 크기까지 육묘된 작물을 제공받으며, 제공받은 작물을 최종적으로 재배한다. 이때, 기 설정된 임계값을 초과하는 크기까지 육묘된 작물은 발아가 완료된 작물이 기 설정된 이식 또는 정식이 가능한 크기까지 육묘된 상태를 의미하며, 최종적으로 재배된 작물은 소비자들에 유통 가능한 크기까지 재배된 상태를 의미하나 반드시 이에 한정되지는 않는다.

공조부(110)는 다단형 재배장치(100)에 이식되어 있는 작물의 재배에 적합한 온도 및 습도를 유지하기 위해 다단형 재배장치(100)가 위치하는 식물공장 내부의 냉난방 및 습도 상태를 조절한다. 즉, 공조부(110)는 하나 이상의 에어컨, 히터 및 가습기를 포함하며, 컨트롤러(130)로부터 제어명령을 수신하는 경우, 에어컨, 히터 및 가습기를 동작시켜 식물공장 내부의 온도 및 습도를 조절한다. 이때, 컨트롤러(130)로부터 수신한 제어명령은 컨트롤러(130)가 식물공장의 현재 온도 및 습도가 기 설정된 작물을 재배하기 위한 최적의 온도 및 습도에 대한 설정범위와 다르다고 판단하는 경우 생성된다. 이를 통해, 다단형 재배장치(100)가 위치하는 식물공장은 항상 일정한 온도 및 습도로 제어된다. 한편, 본 발명에 따른, 기 설정된 작물을 재배하기 위한 최적의 온도 및 습도 등의 재배조건은 사용자에 의해 설정된 설정 데이터, 컨트롤러(130)에 기학습되어 저장된 작물의 학습 데이터 및 컨트롤러(130)로부터 추정된 새로운 작물의 재배를 위한 재배조건 중 어느 하나의 데이터를 의미한다.

또한, 공조부(110)는 에어컨 및 히터를 이용하여 다단형 재배장치(100)가 위치하는 식물공장 내부의 공기를 일정한 방향으로 순환시키고, 이를 통해 유해 기체, 분진 등을 식물공장 외부로 배출하여 식물공장 내 신선한 공기가 유지되도록 동작한다.

한편, 다단형 재배장치(100)는 공조부(110) 내 가습기에 급수를 제공하는 가습용 급수 제공부(미도시)를 더 포함하여 가습기가 가습용도로 사용하기 위한 급수가 부족한 경우, 저장된 급수를 가습기로 제공한다.

급수부(120)는 외부로부터 급수 및 양액을 제공받아 저장하고, 저장된 급수 및 양액을 기 설정된 비율로 혼합한 배양액을 생산한다. 이후, 생산된 배양액을 재베 베드부(160) 내 복수의 재배 베드로 순환시켜 작물에 제공한다. 한편, 급수부(120)는 급수 저장부(122), 양액 저장부(124), 배양액 저장부(125), 순환 파이프(126, 127, 128) 및 가압펌프(129)를 더 포함한다.

급수 저장부(122) 및 양액 저장부(124)는 외부로부터 급수 및 양액을 제공받아 저장하며 기 설정된 일정한 양의 급수와 양액을 배양액 저장부(125)로 이동시켜 기 설정된 비율로 혼합된 배양액을 생성한다. 한편, 급수 저장부(122)에 저장되는 급수는 일정한 온도로 유지되며, 이를 위해 급수의 온도를 조절하는 세라믹 히터(미도시)를 별도로 포함할 수 있다.

한편, 본 실시예에서 양액 저장부(124)에 저장되는 양액은 2종 이상의 양액이 사용되나 반드시 이에 한정되지는 않는다.

배양액 저장부(125)는 기 설정된 비율로 혼합된 배양액을 가압펌프(129)를 통해 순환 파이프(126, 127, 128)로 이동시키며, 이를 통해 재배 베드부(160) 내 복수의 재배 베드에 재배되고 있는 작물에 배양액을 제공한다. 이때, 가압펌프(129)는 컨트롤러(130)에 의해 제어되며, 가압펌프(129)는 컨트롤러(130)로부터 제어명령을 수신하는 경우, 배양액 저장부(125)에 저장된 배양액에 압력을 가해 순환 파이프(126, 127, 128)로 배양액을 이동시킨다.

한편, 순환 파이프(126, 127, 128)를 통해 순환되는 배양액은 배양액 저장부(125)에 재저장되며, 컨트롤러(130)는 순환되는 과정에서 배양액의 농도가 기 설정된 농도와 차이가 발생하였다고 판단되는 경우, 급수 저장부(122) 및 양액 저장부(124)에 일정량의 급수 및 양액을 배양액 저장부(125)로 전달하기 위한 제어명령을 전달하여 배양액의 농도를 기 설정된 농도로 유지시킨다.

한편, 배양액을 재배 베드부(160)로 공급하는 순환 파이프(126, 127, 128)는 재배 베드부(160)의 최상단에 위치한 재배 베드의 일측 및 배양액 저장부(125)의 일측에 연결되어 배양액 저장부(125)에 저장된 배양액을 최상단에 위치한 재배 베드로 이동시키는 제1 순환 파이프(126), 최상단에 위치한 재배 베드의 타측 및 최상단의 재배 베드의 하단에 위치한 재배 베드의 일측에 연결되며, 복수의 재배 베드의 하류부에 각각 연결되어 배양액을 하단에 위치하는 재배 베드로 이동시키는 제2 순환 파이프(127), 재배 베드부(160)의 최하단에 위치한 재배 베드의 일측 및 배양액 저장부(125)의 타측과 연결되어 최상단에 위치한 재배 베드로부터 순환된 배양액을 배양액 저장부(125)로 전송하는 제3 순환 파이프(128)를 포함한다. 즉, 배양액 저장부(125)에 저장된 배양액은 제1 순환 파이프(126)를 통해 재배 베드부(160)의 최상단에 위치한 재배 베드로 전송되고, 제2 순환 파이프(127)를 통해 하단에 위치한 각각의 재배 베드로 전송된다. 이후, 제3 순환 파이프(128)를 통해 배양액 저장부(125)로 최종적으로 전송됨으로써 지속적으로 배양액을 순환시킨다.

컨트롤러(130)는 식물공장의 온도, 습도 및 CO2 중 일부 또는 전부의 정보를 수신하고, 수신된 정보와 기 설정된 재배조건에 근거하여 작물의 재배환경을 제어한다. 즉, 컨트롤러(130)는 다단형 재배장치(100) 내 센서부(140)를 이용하여 수집된 센싱정보와 컨트롤러(130)에 기 설정된 온도, 습도, CO2 및 배양액 등의 재배조건을 비교 분석하고, 분석 결과를 기반으로 제어명령을 생성하여 공조부(110), 급수부(120) 및 조명부(170) 등에 전달한다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 컨트롤러(130)에 기 설정되어 있는 작물의 재배조건은 사용자에 의해 수동으로 설정된 설정 데이터, 식물공장 내에서 재배되었던 작물별로 재배조건에 따른 성장 데이터를 학습한 학습 데이터 및 컨트롤러(130)로부터 추정된 새로운 작물의 재배를 위한 재배조건 중 어느 하나의 데이터를 포함한다. 즉, 컨트롤러(130)는 사용자가 재배조건을 직접 설정하는 경우, 사용자가 선택한 재배조건에 따라 작물의 재배환경을 제어하거나, 다단형 재배장치(100)에 이식된 작물의 기 재배 여부에 따라 기학습된 학습 데이터를 기반으로 작물의 재배환경을 제어하거나, 학습 데이터를 기반으로 추정된 새로운 작물의 재배를 위한 최적의 재배조건에 근거하여 재배환경을 제어한다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 컨트롤러(130)는 식물공장 내에서 작물별로 재배조건에 따른 성장 데이터를 학습한 학습 데이터를 저장하고, 재배 베드에 새로운 작물이 이식되는 경우 저장된 학습 데이터를 기반으로 새로운 작물의 재배를 위한 최적의 재배조건을 추정하고, 추정된 재배조건에 근거하여 재배환경을 제어한다.

이때, 컨트롤러(130)에 저장된 학습 데이터는 식물공장 내에서 작물별로 재배조건에 따른 성장 데이터를 학습한 데이터를 의미한다. 즉, 컨트롤러(130)는 기 설정된 재배조건에 근거하여 작물을 재배하고, 사용자의 입력 또는 영상촬영 장치(180)를 이용하여 해당 작물의 성장 데이터를 수신한다. 한편 작물의 성장 데이터에는 기 설정된 재배조건에 따른 작물의 성장 및 수확량 등의 정보가 포함되어 있다. 이후, 컨트롤러(130)는 수신한 성장 데이터를 학습하는 과정을 통해 성장 데이터의 결과를 분석하고, 기 설정된 재배조건에 근거하여 재배된 작물의 성장 데이터가 기 설정된 임계치를 만족시킨다고 판단하는 경우, 기 설정된 재배조건을 학습 데이터로서 저장한다. 한편, 컨트롤러(130)는 일정 양의 학습 데이터가 수집되는 동안에는 사용자에 의해 설정된 재배조건을 기반으로 하여 작물을 재배한다. 이 경우 일정 양의 학습 데이터는 새로운 작물이 이식되는 경우, 새로운 작물의 재배조건을 유추할 수 있는 데이터의 양을 의미하나 반드시 이에 한정되지는 않는다.

한편, 컨트롤러(130)는 수신한 성장 데이터를 학습하는 과정을 통해 성장 데이터의 결과를 분석하고, 기 설정된 재배조건에 근거하여 재배된 작물의 성장 데이터가 기 설정된 임계치를 만족시키지 못한다고 판단하는 경우, 작물의 성장 데이터의 결과를 기반으로 기 설정된 재배조건을 보완하고, 보완된 데이터를 학습 데이터로서 저장한다. 이때, 컨트롤러(130)가 기 설정된 재배조건을 보완하는 방법은 먼저 작물의 성장 데이터의 결과를 분석하고, 분석한 성장 데이터와 기 설정된 임계치의 차를 백분율로 환산한 오차값을 추출한다. 한편, 컨트롤러(130)에는 오차 범위에 따라 그에 매칭되는 보완값이 설정되어 있으며, 컨트롤러(130)는 계산된 오차값에 대응되는 보완값을 파악하고, 파악된 보완값을 기반으로 기 설정된 재배조건을 보완한다. 이때, 오차 범위에 따라 설정되어 있는 보완값은 온도, 습도, CO2, 조도 및 배양액 등의 재배조건의 + 또는 - 값을 포함한다.

예를 들어, 컨트롤러(130)는 학습하는 과정을 통해 작물의 성장 데이터의 결과를 분석하고 분석결과가 기 설정된 임계치의 80%의 결과를 달성했다고 판단한 경우, 20%의 오차값에 매칭되는 보완값을 파악하고, 파악된 보완값을 기반으로 기 설정된 재배조건을 보완한다. 마찬가지로 30%의 오차값이 발생한 경우, 30%의 오차값에 매칭되는 보완값을 파악하고, 파악된 보완값을 기반으로 기 설정된 재배조건을 보완한다.

한편, 컨트롤러(130)에 오차 범위에 따라 설정되어 있는 보완값은 사용자에 의해 임의적으로 설정된 값이나 반드시 이에 한정되지는 않고, 컨트롤러(130)가 다수의 작물에 대한 성장 데이터를 학습함으로써 추정된 값 등 다양한 방법을 통해 설정될 수 있다.

또한, 컨트롤러(130)는 다단형 재배장치(100)의 재배 베드에 새로운 작물이 이식되는 경우 저장된 학습 데이터를 기반으로 새로운 작물의 재배를 위한 최적의 재배조건을 추정하고, 추정된 재배조건에 근거하여 재배환경을 제어한다. 즉, 컨트롤러(130)는 사용자의 입력신호 또는 영상촬영 장치(180)로부터 수신한 영상을 기반으로 재배 베드에 새로운 작물의 이식 여부를 판단하고, 새로운 작물이 이식되었다고 판단되는 경우, 저장된 학습 데이터를 기반으로 새로운 작물의 재배를 위한 최적의 재배조건을 추정한다. 한편, 컨트롤러(130)에 저장되어 있는 학습 데이터는 기 재배된 작물의 특성에 따라 각각 그룹을 이루어 저장되어 있으며, 컨트롤러(130)는 새로운 작물이 이식되는 경우 해당 작물이 속한 그룹을 판단한다. 이후, 컨트롤러(130)는 해당 작물이 속한 그룹의 학습 데이터를 분석하여 식물공장 내 새로운 작물의 재배를 위한 최적의 재배조건을 추정하고, 추정된 재배조건을 기반으로 재배환경을 제어하기 위한 제어명령을 생성한다. 예를 들어 다단형 재배장치(100)에 새로운 작물 A가 이식되는 경우, 컨트롤러(130)는 기 저장된 학습 데이터 중 작물 A가 속한 그룹을 판단한다. 이후, 작물 A가 속한 그룹의 학습 데이터를 분석하여 온도, 습도, CO2, 조도 및 배양액 등의 재배조건의 평균값을 추출하고, 추출된 재배조건의 평균값을 작물 A의 재배를 위한 최적의 재배조건으로 추정한다. 즉, 기 설정된 임계치를 만족시키는 작물의 학습 데이터를 기반으로 새로운 작물의 재배조건을 추정함으로써 새로운 작물 역시 기 설정된 임계치를 만족시키도록 유도하는 재배조건을 제공한다.

한편, 컨트롤러(130)는 추정된 재배조건에 근거하여 재배된 새로운 작물의 성장 데이터를 수신하고, 새로운 작물의 성장 데이터가 기 설정된 임계치를 만족시키지 못한다고 판단되는 경우, 새로운 작물의 성장 데이터의 결과를 기반으로 추정된 재배조건을 보완하고, 보완된 데이터를 학습 데이터로서 저장한다. 이때, 컨트롤러(130)가 추정된 재배조건을 보완하는 방법은 앞서 명시된, 기 설정된 재배조건을 보완하는 방법과 동일하다. 마찬가지로, 컨트롤러(130)는 새로운 작물의 성장 데이터가 기 설정된 임계치를 만족시킨다고 판단되는 경우, 추정된 재배조건을 학습 데이터로서 저장한다.

또한, 컨트롤러(130)는 사용자로부터 새로운 작물의 재배조건에 대한 입력신호를 수신하는 경우, 수신한 입력신호와 컨트롤러(130)가 추정한 새로운 작물의 재배조건을 비교하고 비교결과를 사용자에게 디스플레이한다. 본 발명의 실시예에 따른 다단형 재배장치(100)는 기 설정된 재배조건으로 사용자의 설정 데이터를 사용할 수 있다. 이에 새로운 작물이 이식되는 경우 역시 사용자가 새로운 작물에 대한 재배조건을 설정할 수 있다. 하지만 사용자의 설정 데이터는 해당 식물공장에 있어서 정확한 데이터가 아닐 수 있으며 컨트롤러(130)는 이에 대한 판단 기준을 사용자에게 제공하기 위해 입력신호와 컨트롤러(130)로부터 추정된 재배조건을 기반으로 재배된 작물의 성장 데이터를 각각 유추하여 그 결과를 사용자에게 디스플레이한다.

이후, 컨트롤러(130)는 사용자의 선택에 따라 입력신호 및 추정된 재배조건 중 어느 하나에 근거하여 새로운 작물의 재배환경을 제어하기 위한 제어명령을 생성한다. 즉, 사용자는 입력신호와 컨트롤러(130)로부터 추정된 재배조건에 대한 비교결과를 기반으로 새로운 작물의 재배조건을 선택할 수 있으며, 컨트롤러(130)는 선택된 재배조건에 근거하여 식물공장의 재배환경을 제어한다.

한편, 컨트롤러(130)는 다단형 재배장치(100)의 외부에 터치 패널 형태로 장착되며, 사용자의 입력정보를 수신하기 위한 사용자 UI(User Interface)를 추가로 포함하고 있다. 즉, 사용자는 다단형 재배장치(100)를 제어하고자 하는 경우, 사용자 UI를 통해 입력정보를 입력함으로써 손쉽게 다단형 재배장치(100)를 제어할 수 있다.

또한, 컨트롤러(130)는 센서부(140) 및 영상촬영 장치(180)를 통해 지속적으로 수집되는 정보를 기반으로 다단형 재배장치(100)에서 재배되고 있는 작물의 상태 및 다단형 재배장치(100)에 포함된 다수의 장치에 대한 상태를 지속적으로 파악한다. 이때, 작물의 상태 및 장치에 이상이 발생하였다고 판단되는 경우, 이상발생 알림 및 영상촬영 장치(180)를 통해 촬영된 다단형 재배장치(100)에 대한 모니터링 영상을 SMS(Short Message Service) 문자 서비스 등을 이용하여 사용자에게 실시간으로 전달한다.

센서부(140)는 다단형 재배장치(100)가 위치하는 식물공장 내부에 온도, 습도, CO2 및 배양액의 PH에 대한 정보 등을 수집하기 위한 다수의 센서를 포함한다. 즉, 센서부(140)는 센서부(140)에 포함된 온도센서, 습도센서, CO2 센서 및 PH 센서 등의 센서를 이용하여 해당 센서에 대응되는 센싱정보를 수집하고, 수집된 센싱정보를 컨트롤러(130)에 전송한다. 한편, 센서부(140)는 다수의 센서를 이용하여 지속적으로 식물공장 내부의 센싱정보를 수집하고, 수집한 센싱정보가 기 설정된 임계치 값 이상의 변화 값을 가지는 경우, 컨트롤러(130)에 이에 대한 정보를 전송한다. 이후, 컨트롤러(130)는 영상촬영 장치(180)에 다단형 재배장치(100)를 촬영하기 위한 제어명령을 생성하고, 촬영된 영상을 수신하여 해당 변화가 발생한 원인을 판단한다.

전원공급부(150)는 외부로부터 제공받은 외부전력을 제어하여 다단형 재배장치(100)에 포함된 각각의 장치를 구동하기 위한 필요전력을 제공한다. 한편, 전원공급부(150)는 외부로부터 외부전력을 제공받을 수 없는 경우, 기 저장되어 있는 예비전력을 다단형 재배장치(100)에 전달할 수 있다. 이때, 기 저장되어 있는 예비전력은 신재생 에너지의 근원이 되는 태양광 및 풍력 등을 통해 예비전력 생산장치(미도시)로부터 생산된 전력을 의미하며, 예비전력 생산장치는 식물공장이 위치하는 지역의 특성에 따라 다단형 재배장치(100)에 추가로 설치될 수 있다.

재배 베드부(160)는 일정 거리 단위로 작물을 이식하기 위한 홈을 구비하고, 서로 상하로 이격되며 엇갈려 기울어진 형태로 배치되어 내부에 배양액을 흘려보낼 수 있도록 구조된 복수의 재배 베드를 포함한다. 한편, 복수의 재배 베드는 스테인레스, 알루미늄 및 합성수지 등의 재질로 제작되며, 각각의 재배 베드 홈에는 육묘재배 장치로부터 기 설정된 임계값을 초과하는 크기까지 육묘된 작물이 이식된다. 이때, 이식되는 작물은 작물을 고정하고 뿌리 성장을 위해 배양액의 흡수가 용이한 스폰지 재질의 고정용 배지에 심어진 형태로 육묘재배 장치로부터 이식되나 반드시 이에 한정되지는 않는다.

즉, 다단형 재배장치(100)는 별도의 재배판으로 육묘가 완료된 작물을 옮겨 심지 않고, 육묘재배 장치에서 육묘가 완료된 작물을 바로 제공받음으로써 육묘에서 최종 재배 단계로 넘어가는 과정에서 발생할 수 있는 시간적, 인적 소비를 줄일 수 있는 효과가 있다. 또한, 복수의 재배 베드에 배양액이 고르게 공급되도록 하여 재배 베드에 이식된 작물이 균일하게 성장할 수 있는 효과가 있다.

한편, 재배 베드부(160)는 복수의 재배 베드의 길이방향으로 설치된 다수의 길이방향 가로대, 복수의 재배 베드의 높이방향으로 설치된 다수의 높이방향 세로대 및 복수의 재배 베드의 폭방향으로 설치된 다수의 폭방향 가로대를 포함한 프레임에 의해 지탱된다. 이때, 복수의 수조를 지탱하는 프레임은 재배 베드 및 작물의 크기에 따라 다양한 높이, 길이 및 폭을 가질 수 있다.

조명부(170)는 하나 이상의 인공광원을 포함하며 인공광원의 파장, 강도 및 조사주기 중 일부 또는 전부를 제어하여 작물을 재배하기 위한 광을 조사한다. 즉, 조명부(170)는 재배 베드부(160)를 지지하기 위한 프레임 및 복수의 재배 베드의 하단에 부착되어 컨트롤러(130)로부터 인공광원의 파장, 강도 및 조사주기 등을 제어하기 위한 제어명령을 수신하고, 이를 통해 작물에 기 설정된 최적의 광을 조사한다. 한편, 도 1에서는 조명부(170)가 재배 베드부(160)를 지지하기 위한 프레임 및 복수의 재배 베드의 하단에 부착된다고 명시하였으나 반드시 이에 한정되지는 않고, 작물의 재배에 필요한 광을 제공할 수 있으면 어떠한 곳이라도 설치될 수 있다.

또한, 조명부(170)는 재배 베드부(160)의 전체 길이에 따른 확장성을 고려하여 분리 또는 결합 되는 구조의 PCB(Printed Circuit Board)로 제작된 엘이디 모듈로 구성되어 있으며, 엘이디 모듈 내 다수의 엘이디를 통해 작물에 광을 제공한다. 한편, 엘이디 모듈은 3개의 PCB로 구성되며, 각각의 PCB는 엘이디를 제어하기 위한 드라이버 장치와 RGB(Red-Green-Blue) 엘이디가 6개씩 병렬로 배치되어 있다. 조명부(170)는 인공광원으로 엘이디를 사용하는 것으로 설명되었지만 반드시 이에 한정되지는 않고 작물의 재배에 필요한 조도를 제공할 수 있다면 다양한 인공광원이 사용될 수 있다.

영상촬영 장치(180)는 다단형 재배장치(100)의 프레임에 부착되며 다단형 재배장치(100)를 모니터링하기 위한 영상을 촬영한다. 즉, 영상촬영 장치(180)는 다단형 재배장치(100)에 재배되는 작물의 성장 데이터를 컨트롤러(130)에 전송하기 위해 지속적으로 다단형 재배장치(100)를 촬영한다.

또한, 영상촬영 장치(180)는 다단형 재배장치(100)를 지속적으로 모니터링하여 재배 베드부(160)에 재배되는 작물을 촬영하고, 이에 대한 영상을 컨트롤러(130)에 전송한다. 이후, 컨트롤러(130)는 영상을 수신하여 재배 베드부(160) 내 새로운 작물의 이식 여부를 파악할 수 있다.

도 2는 본 발명에 따른 식물공장 내에 재배되는 작물의 재배환경을 제어하는 컨트롤러(130)의 구조를 도시한 도면이다.

도 2에서 도시하듯이, 본 발명에 따른 식물공장 내에 재배되는 작물의 재배환경을 제어하는 컨트롤러(130)는 데이터 저장부(202), 재배조건 추정부(204), 데이터 분석부(206) 및 제어명령 생성부(208)를 포함한다. 한편, 본 발명의 실시예에 따른 컨트롤러(130)는 다단형 재배장치(100)에 포함되며 기 설정된 재배조건에 근거하여 작물의 재배환경을 제어하고, 새로운 작물이 다단형 재배장치(100)에 이식되는 경우 학습 데이터를 기반으로 새로운 작물의 재배를 위한 최적의 재배조건을 추정하지만 반드시 이에 한정되지는 않고 식물공장 내에 위치하는 작물의 발아, 육묘 등을 위한 장치에 포함되어 명시된 기능을 수행할 수 있다.

데이터 저장부(202)는 사용자의 입력 또는 영상촬영 장치(180)를 이용하여 식물공장 내에서 작물별로 재배조건에 따른 성장 데이터를 수신하고, 수신한 성장 데이터를 학습한 학습 데이터를 저장한다. 즉, 데이터 저장부(202)는 사용자의 입력 또는 영상촬영 장치(180)를 이용하여 기 설정된 재배조건에 근거하여 재배된 작물의 성장 데이터를 수신한다. 한편 작물의 성장 데이터에는 기 설정된 재배조건에 따른 작물의 성장 및 수확량 등의 정보가 포함되어 있다.

이후, 데이터 저장부(202)는 수신한 성장 데이터를 학습하는 과정을 통해 성장 데이터의 결과를 분석하고, 기 설정된 재배조건에 근거하여 재배된 작물의 성장 데이터가 기 설정된 임계치를 만족시킨다고 판단하는 경우, 기 설정된 재배조건을 학습 데이터로서 저장한다. 한편, 데이터 저장부(202)는 일정 양의 학습 데이터가 수집되는 동안에는 사용자에 의해 기 설정된 재배조건을 기반으로 하여 작물을 재배한다. 이 경우 일정 양의 학습 데이터는 새로운 작물이 이식되는 경우, 새로운 작물의 재배조건을 유추할 수 있는 데이터의 양을 의미하나 반드시 이에 한정되지는 않는다.

또한, 데이터 저장부(202)는 수신한 성장 데이터를 학습하는 과정을 통해 작물의 성장 데이터의 결과를 분석하고, 기 설정된 재배조건에 근거하여 재배된 작물의 성장 데이터가 기 설정된 임계치를 만족시키지 못한다고 판단하는 경우, 작물의 성장 데이터의 결과를 기반으로 기 설정된 재배조건을 보완하고, 보완된 데이터를 학습 데이터로서 저장한다. 이때, 데이터 저장부(202)가 기 설정된 재배조건을 보완하는 방법은 먼저 작물의 성장 데이터의 결과를 분석하고, 분석한 성장 데이터와 기 설정된 임계치의 차를 백분율로 환산한 오차값을 추출한다. 한편, 데이터 저장부(202)에는 오차 범위에 따라 그에 매칭되는 보완값이 설정되어 있으며, 데이터 저장부(202)는 계산된 오차값에 대응되는 보완값을 파악하고, 파악된 보완값을 기반으로 기 설정된 재배조건을 보완한다. 이때, 오차 범위에 따라 설정되어 있는 보완값은 온도, 습도, CO2, 조도 및 배양액 등의 재배조건의 + 또는 - 값을 포함한다.

또한, 데이터 저장부(202)는 재배조건 추정부(204)로부터 추정된 재배조건에 근거하여 재배된 새로운 작물의 성장 데이터를 수신하고, 새로운 작물의 성장 데이터가 기 설정된 임계치를 만족시키지 못한다고 판단되는 경우, 새로운 작물의 성장 데이터의 결과를 기반으로 추정된 재배조건을 보완하고, 보완된 데이터를 학습 데이터로서 저장한다. 이때, 컨트롤러(130)가 추정된 재배조건을 보완하는 방법은 앞서 명시된, 기 설정된 재배조건을 보완하는 방법과 동일하다. 한편, 데이터 저장부(202)는 새로운 작물의 성장 데이터가 기 설정된 임계치를 만족시킨다고 판단되는 경우, 추정된 재배조건을 학습 데이터로서 저장한다.

즉, 데이터 저장부(202)는 사용자로부터 설정된 재배조건을 포함한 설정 데이터, 기 재배된 작물의 성장 데이터를 학습한 학습 데이터 및 재배조건 추정부(204)로부터 추정된 새로운 작물의 재배를 위한 재배조건 중 일부 또는 전부를 저장하여 작물을 재배하기 위한 재배조건으로서 제공한다.

재배조건 추정부(204)는 식물공장 내에 새로운 작물이 재배되고 있음을 인지하는 경우, 저장된 작물별 학습 데이터를 기반으로 새로운 작물의 재배를 위한 최적의 재배조건을 추정한다. 즉, 재배조건 추정부(204)는 사용자의 입력 또는 영상촬영 장치(180)로부터 수신한 영상을 기반으로 다단형 재배장치(100)의 재배 베드부(160)에 새로운 작물의 이식 여부를 판단하고, 새로운 작물이 이식되었다고 판단되는 경우 새로운 작물의 재배를 위한 최적의 재배조건을 추정한다.

한편, 데이터 저장부(202)에 저장되어 있는 학습 데이터는 기 재배된 작물의 특성에 따라 각각 그룹을 이루어 저장되어 있으며, 재배조건 추정부(204)는 새로운 작물이 이식되는 경우 해당 작물이 속한 그룹을 판단한다. 이후, 재배조건 추정부(204)는 해당 작물이 속한 그룹의 학습 데이터를 분석하여 식물공장 내 새로운 작물의 재배를 위한 최적의 재배조건을 추정한다. 예를 들어 다단형 재배장치(100)에 새로운 작물 A가 이식되는 경우, 재배조건 추정부(204)는 데이터 저장부(202)에 기 저장된 학습 데이터 중 작물 A가 속한 그룹을 판단한다. 이후, 작물 A가 속한 그룹의 학습 데이터를 분석하여 온도, 습도, CO2, 조도 및 배양액 등의 재배조건의 평균값을 추출하고, 추출된 재배조건의 평균값을 작물 A의 재배를 위한 최적의 재배조건으로 추정한다. 즉, 재배조건 추정부(204)는 기 설정된 임계치를 만족시키는 작물의 학습 데이터를 기반으로 새로운 작물의 재배조건을 추정함으로써 새로운 작물 역시 기 설정된 임계치를 만족시키도록 유도하는 재배조건을 제공한다.

데이터 분석부(206)는 복수의 센서로부터 수집된 식물공장 내부의 온도, 습도, CO2 및 배양액의 PH에 대한 정보 중 일부 또는 전부에 대한 정보와 재배조건 추정부(204)로부터 추정된 재배조건을 비교한다. 한편, 도 2에서는 데이터 분석부(206)가 복수의 센서로부터 수집한 정보와 재배조건 추정부(204)로부터 추정된 새로운 작물의 재배를 위한 재배조건을 비교한다고 명시하였지만, 복수의 센서로부터 수집한 정보와 데이터 저장부(202)에 기 설정된 재배조건, 예를 들어 사용자의 설정 데이터 및 학습 데이터를 비교할 수 있음은 당업자에게 당연시되는 바이다.

또한, 데이터 분석부(206)는 사용자로부터 새로운 작물의 재배조건에 대한 입력신호를 수신하는 경우 수신한 입력신호와 재배조건 추정부(204)로부터 추정된 재배조건을 비교하고, 비교결과를 사용자에게 디스플레이한다. 본 발명의 실시예에 따른 컨트롤러(130)는 기 설정된 재배조건으로 사용자의 설정 데이터를 사용할 수 있다. 이에 새로운 작물이 이식되는 경우 역시 사용자가 새로운 작물에 대한 재배조건을 설정할 수 있다. 하지만 사용자의 설정 데이터는 해당 식물공장에 있어서 정확한 데이터가 아닐 수 있으며 데이터 분석부(206)는 이에 대한 판단 기준을 사용자에게 제공하기 위해 입력신호와 재배조건 추정부(204)로부터 추정된 재배조건을 기반으로 재배된 작물의 성장 데이터를 각각 유추하여 그 결과를 사용자에게 디스플레이한다.

제어명령 생성부(208)는 데이터 분석부(206)의 비교결과를 기반으로 새로운 작물의 재배환경을 제어하기 위한 제어명령을 생성한다, 즉, 제어명령 생성부(208)는 복수의 센서로부터 수집된 식물공장 내부의 온도, 습도, CO2 및 배양액의 PH에 대한 정보 중 일부 또는 전부에 대한 정보와 재배조건 추정부(204)로부터 추정된 재배조건의 비교결과를 이용하여 식물공장 내에서 새로운 작물의 재배환경을 제어하기 위한 제어명령을 생성한다. 한편, 도 2에서는 제어명령 생성부(208)가 복수의 센서로부터 수집한 정보와 재배조건 추정부(204)로부터 추정된 재배조건의 비교결과를 기반으로 새로운 작물의 재배환경을 제어하기 위한 제어명령을 생성한다고 명시하였지만, 반드시 이에 한정되지는 않고, 복수의 센서로부터 수집한 정보와 데이터 저장부(202)에 기 설정된 재배조건의 비교결과를 기반으로 기 재배되었던 작물 또는 새로운 작물의 재배환경을 제어하기 위한 제어명령을 생성할 수 있다.

또한, 제어명령 생성부(208)는 사용자의 선택에 따라 사용자에 의해 입력된 새로운 작물의 재배조건에 대한 입력신호 및 추정된 재배조건 중 어느 하나에 근거하여 제어명령을 생성한다. 즉, 제어명령 생성부(208)는 사용자로부터 데이터 분석부(206)를 이용하여 디스플레이된 비교결과를 기반으로 결정된 재배조건을 수신하고, 수신한 재배조건에 근거하여 새로운 작물의 재배환경을 제어하기 위한 제어명령을 생성할 수 있다.

도 3은 본 발명에 따른 다단형 재배장치(100)에 부착되며 작물을 재배하기 위한 인공광원으로 엘이디를 사용하는 경우의 조명부(170)의 구조를 도시한 도면이다.

도 3에 도시하듯이 본 발명에 따른 다단형 재배장치(100)에 부착되며 작물을 재배하기 위한 인공광원으로 엘이디를 사용하는 경우의 조명부(170)의 구조는 전압제공장치(300), 제1 엘이디 제어모듈부 내지 제N 엘이디 제어모듈부(310, 320), 미터링모듈부(330), 센서모듈부(340) 및 엘이디 모듈(350)을 포함한다.

전압제공장치(300)는 AC 전원을 DC 전압으로 변환하여 제1 엘이디 제어모듈부 내지 제N 엘이디 제어모듈부(310, 320)로 제공하며, 제1 엘이디 제어모듈부 내지 제N 엘이디 제어모듈부(310, 320)는 미터링모듈부(330), 센서모듈부(340)로부터 수신된 상태정보에 따라, 엘이디 모듈(350)을 제어한다.

전압제공장치(300)는 복수의 제1 및 제2 전압제공장치(300_1, 300_2)로 구분될 수 있다. 제1 전압제공장치(300_1)는 AC 전원을 DC 전압으로 변환하여 제1 엘이디 제어모듈부 내지 제N 엘이디 제어모듈부(310, 320)로 제공하며, 제2 전압제공장치(300_2)는 변환된 DC 전압을 센서모듈부(340) 및 엘이디 모듈(350)로 제공한다. 각각의 전압제공장치(300)는 110 또는 220 V의 상용전원을 입력받아 24 V 가량의 DC 전압으로 변환하고, 제1 엘이디 제어모듈부 내지 제N 엘이디 제어모듈부(310, 320) 또는 엘이디 모듈(350) 내의 집적회로(IC)를 구동하기 위한 3.3 V 가량의 DC 전압으로 다시 변환하여 출력한다. 이를 위하여 전압제공장치(300)는 인버터와 DC-DC 컨버터를 포함할 수 있다.

제1 엘이디 제어모듈부 내지 제N 엘이디 제어모듈부(310, 320)는 근거리 무선통신에 의해 각각의 제어모듈부가 제어하는 엘이디 모듈(350)과 통신하며, 제1 전압제공장치(300_1)로 제공되는 DC 전압을 제공받아 구동한다.

한편, 제1 엘이디 제어모듈부 내지 제N 엘이디 제어모듈부(310, 320)는 복수의 엘이디 모듈(350)을 각각 관장할 수 있도록 각각의 제어모듈부에 복수의 엘이디 모듈(350)이 일대일로 대응되도록 구성된다. 이에, 컨트롤러(130)의 제어에 따라 제1 열에서 제N 열의 엘이디 모듈(350)이 서로 동일한 발광 조건을 갖도록 구동될 수 있지만, 서로 다른 작물이 재배되는 경우에는 해당 작물에 적합한 발광 조건으로 구동될 수 있다.

즉, PWM을 통해 엘이디 모듈(350)을 디밍(Dimming) 제어하는 한편, 적, 녹, 청의 엘이디 소자들을 색 별로 그룹 제어함으로써 풀 컬러의 광을 제공하도록 제어하게 된다.

미터링모듈부(330)는 근거리 무선통신을 통해 전압제공장치(300)에서 제1 엘이디 제어모듈부 내지 제N 엘이디 제어모듈부(310, 320), 센서모듈부(340) 및 엘이디 모듈(350)로 제공되는 전압, 전력 등에 관련된 정보를 취득한다. 이후, 취득된 정보는 컨트롤러(130)로 전달된다.

즉, 미터링모듈부(330)는 전압제공장치(300) 각각의 교류입력전력과 전체시스템 교류입력전력을 미터링 센서 등으로 측정한 후 측정값을 디지털 변환하여 전압 관련 정보를 생성하고 생성한 전압 관련 정보를 컨트롤러(130)에 제공한다. 이후, 미터링모듈부(330)는 컨트롤러(130)의 분석 결과에 따라 전압제공장치(300)의 전력 상태를 재설정할 수 있게 된다.

센서모듈부(340)는 조도센서 및 파장센서 등을 포함하며, 각각의 센서를 통해 취득되는 센싱 데이터를 센서부(140)로 전송한다. 한편, 센서모듈부(340)가 수생하는 역할은 센서부(140)에 의해 대체될 수 있다. 이후 센서부(140)는 해당 데이터를 컨트롤러부(130)로 제공한다. 한편, 컨트롤러부(130)는 센서모듈부(340)로부터 취득된 정보를 기반으로 엘이디 모듈(350)이 기 설정된 작물을 재배하기 위한 최적의 광을 조사하도록, 엘이디의 파장, 강도 및 조사주기 등을 제어하기 위한 제어명령을 생성하여 엘이디 모듈(350)로 전송한다.

엘이디 모듈(350)은 제1 내지 제N 개의 열을 이루어 구비되고, 다단형 재배장치(100) 내의 복수의 재배 베드의 면적이 증가함에 따라 자유롭게 확장하여 설치가 이루어지도록 다수의 PCB 모듈이 분리 및 결합되는 구조로 제작된다. 또한, 각각의 엘이디 모듈(350)은 재배되는 작물에 제공되는 엘이디 광에 대한 파장, 강도 및 조사주기 등의 정보를 포함한 ID(Identifier) 정보를 저장한다. 이를 통해, 엘이디 모듈(350)을 확장하여 구성하더라도 확장된 엘이디 모듈에 기 저장된 ID 정보를 전송하는 방법을 통해 기존의 엘이디 모듈(350)과 동일한 정보의 광을 발광할 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 인공광원으로 엘이디를 사용하는 경우의 조명부(170)의 엘이디 모듈(350)의 구성 및 회로도를 나타낸 도면이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 도 4의 (a)는 인공광원으로 엘이디를 사용하는 경우의 조명부(170)의 엘이디 모듈(350)의 구성을 도시하였으며 도 4의 (b)는 엘이디 모듈(350)의 회로도를 도시하였다.

엘이디 모듈(350)은 제1 내지 제N 개의 열로 이루어져 있으며 다단형 재배장치(100)의 전체 길이에 대한 확장성을 고려하여 3개의 PCB로 분리 및 결합하도록 제작되었다. 각각의 PCB는 엘이디를 제어하기 위한 드라이버 장치(400)와 RGB(Red-Green-Blue) 엘이디(410)가 각각 6개씩 병렬로 배치되어 일반적인 전력을 사용하는 경우, 사용자가 필요한 전압 분배를 손쉽게 적용할 수 있다.

엘이디 모듈(350)의 회로는 소스로부터 유입되는 DC를 막아주는 입력필터와 순방향으로만 전류가 흐르게 하는 다이오드를 포함한다. 이때, 엘이디 모듈(350)에 전원을 공급하는 전압제공장치(300)는 인버터를 통해 110 또는 220 V의 상용전원을 24V DC 전압으로 변환하여 엘이디 모듈(350)로 제공하며, DC-DC 컨버터를 통해 인버터에 의해 변환된 24 V의 DC 전압 레벨을 다시 3.3 V의 DC 전압으로 변환하여 엘이디 모듈(350)의 드라이버 장치(400)로 출력하게 된다.

드라이버 장치(400)는 풀 브리지 방식의 구동 회로를 포함할 수 있으며, 접지와의 사이에 레퍼런스(REF) 저항을 포함한다. 레퍼런스 저항은 저항값에 따라 R, G, B의 개별 출력 전류, 즉 정전류를 조절한다. 다시 말해, 드라이버 장치(400)는 DC-DC 컨버터에서 제공되는 3.3 V의 DC 전압을 제공받아 레퍼런스 저항의 저항값에 따라 정전류가 개별 엘이디 소자에서 제공될 수 있도록 한다.

RGB 엘이디(410)는 컨트롤러(130)의 제어에 따라 디밍 제어되는데, 여기서 디밍 제어된다는 것은 발광소자들의 턴온 및 턴오프되는 듀티비를 조절하여 PWM 구동함으로써 단위모듈에서 제공되는 빛의 발광량이 조절되는 것을 의미한다. 가령 턴온 시간이 적으면 그만큼 발광량이 적으므로 밝기는 다소 어두울 수 있다. 또한 엘이디 모듈(350)은 엘이디를 어떻게 구동시키느냐에 따라 다양한 색과 다양한 밝기의 빛을 발광할 수 있다. 예를 들어, RGB 엘이디(410)를 각각 구동시키게 되면, 단일 색의 빛을 각각 얻을 수 있지만, RGB 엘이디(410)를 동시에 구동시키게 되면 백색광을 얻을 수 있는 것이다. 이와 같은 구동 방식에 따라 엘이디 모듈(350)은 풀 컬러를 구현하게 된다. 실질적으로 엘이디 모듈(350)은 재배되는 작물의 종류뿐 아니라 작물의 성장 상태에 따라서 파장 및 광량이 조절된다.

도 5는 본 발명에 따른 컨트롤러(130)가 식물공장 내에 재배되는 작물의 재배환경을 제어하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 한편, 본 발명의 실시예에 따른 컨트롤러(130)는 다단형 재배장치(130)뿐만 아니라 식물공장 내에 위치하는 작물의 발아, 육묘 등을 위한 장치에 포함되어 해당 장치에 발아 또는 육묘되는 작물의 재배환경을 제어할 수 있다.

도 5에서 도시하듯이 본 발명에 따른 컨트롤러(130)가 식물공장 내에 재배되는 작물의 재배환경을 제어하는 방법은 먼저 사용자의 입력 또는 영상촬영 장치(180)를 이용하여 식물공장 내에서 작물별로 재배조건에 따른 성장 데이터를 수신하고, 수신한 성장 데이터를 학습한 학습 데이터를 저장하는 과정으로 시작된다(S500). 즉, 컨트롤러(130)는 사용자의 입력 또는 영상촬영 장치(180)를 이용하여 기 설정된 재배조건에 근거하여 재배된 작물의 성장 데이터를 수신한다. 한편 작물의 성장 데이터에는 기 설정된 재배조건에 따른 작물의 성장 및 수확량 등의 정보가 포함되어 있다.

이후, 컨트롤러(130)는 수신한 성장 데이터를 학습하는 과정을 통해 성장 데이터의 결과를 분석하고, 기 설정된 재배조건에 근거하여 재배된 작물의 성장 데이터가 기 설정된 임계치를 만족시킨다고 판단하는 경우, 기 설정된 재배조건을 학습 데이터로서 저장한다. 한편, 컨트롤러(130)는 일정 양의 학습 데이터가 수집되는 동안에는 사용자에 의해 설정된 재배조건을 기반으로 하여 작물을 재배한다. 이 경우 일정 양의 학습 데이터는 새로운 작물이 이식되는 경우, 새로운 작물의 재배조건을 유추할 수 있는 데이터의 양을 의미하나 반드시 이에 한정되지는 않는다.

또한, 컨트롤러(130)는 수신한 성장 데이터를 학습하는 과정을 통해 작물의 성장 데이터의 결과를 분석하고, 기 설정된 재배조건에 근거하여 재배된 작물의 성장 데이터가 기 설정된 임계치를 만족시키지 못한다고 판단하는 경우, 작물의 성장 데이터의 결과를 기반으로 기 설정된 재배조건을 보완하고, 보완된 데이터를 학습 데이터로서 저장한다. 이때, 컨트롤러(130)가 기 설정된 재배조건을 보완하는 방법은 먼저 작물의 성장 데이터의 결과를 분석하고, 분석한 성장 데이터와 기 설정된 임계치의 차를 백분율로 환산한 오차값을 추출한다. 한편, 컨트롤러(130)에는 오차 범위에 따라 그에 매칭되는 보완값이 설정되어 있으며, 컨트롤러(130)는 계산된 오차값에 대응되는 보완값을 파악하고, 파악된 보완값을 기반으로 기 설정된 재배조건을 보완한다. 이때, 오차 범위에 따라 설정되어 있는 보완값은 온도, 습도, CO2, 조도 및 배양액 등의 재배조건의 + 또는 - 값을 포함한다.

한편, 컨트롤러(130)는 추정된 재배조건에 근거하여 재배된 새로운 작물의 성장 데이터를 수신하고, 새로운 작물의 성장 데이터가 기 설정된 임계치를 만족시키지 못한다고 판단되는 경우, 새로운 작물의 성장 데이터의 결과를 기반으로 추정된 재배조건을 보완하고, 보완된 데이터를 학습 데이터로서 저장한다. 이때, 컨트롤러(130)가 추정된 재배조건을 보완하는 방법은 앞서 명시된, 기 설정된 재배조건을 보완하는 방법과 동일하다. 마찬가지로 컨트롤러(130)는 새로운 작물의 성장 데이터가 기 설정된 임계치를 만족시킨다고 판단하는 경우, 추정된 재배조건을 학습 데이터로서 저장한다.

즉, 컨트롤러(130)는 사용자로부터 설정된 재배조건을 포함한 설정 데이터, 기 재배된 작물의 성장 데이터를 학습한 학습 데이터 및 컨트롤러(130)로부터 추정된 새로운 작물의 재배를 위한 재배조건 중 일부 또는 전부를 저장하여 작물을 재배하기 위한 재배조건으로서 제공한다.

컨트롤러(130)는 식물공장 내에 새로운 작물이 재배되고 있음을 인지하는 경우, 학습 데이터를 기반으로 새로운 작물의 재배를 위한 최적의 재배조건을 추정한다(S510). 즉, 컨트롤러(130)는 사용자의 입력 또는 영상촬영 장치(180)로부터 수신한 영상을 기반으로 다단형 재배장치(100)의 재배 베드부(160)에 새로운 작물의 이식 여부를 판단하고, 새로운 작물이 이식되었다고 판단되는 경우 새로운 작물의 재배를 위한 최적의 재배조건을 추정한다.

한편, 컨트롤러(130)에 저장되어 있는 학습 데이터는 기 재배된 작물의 특성에 따라 각각 그룹을 이루어 저장되어 있으며, 컨트롤러(130)는 새로운 작물이 이식되는 경우 해당 작물이 속한 그룹을 판단한다. 이후, 컨트롤러(130)는 해당 작물이 속한 그룹의 학습 데이터를 분석하여 식물공장 내 새로운 작물의 재배를 위한 최적의 재배조건을 추정한다. 즉, 컨트롤러(130)는 기 설정된 임계치를 만족시키는 작물의 학습 데이터를 기반으로 새로운 작물의 재배조건을 추정함으로써 새로운 작물 역시 기 설정된 임계치를 만족시키도록 유도하는 재배조건을 제공한다.

컨트롤러(130)는 사용자로부터 새로운 작물의 재배조건에 대한 입력신호의 수신 여부를 파악하고(S520), 사용자로부터 새로운 작물의 재배조건에 대한 입력신호를 수신하지 않은 경우, 복수의 센서로부터 수집된 식물공장 내부의 온도, 습도, CO2 및 배양액의 PH에 대한 정보와 추정된 재배조건을 비교한다(S530). 한편, 도 5에서는 컨트롤러(130)가 복수의 센서로부터 수집한 정보와 컨트롤러(130)로부터 추정된 새로운 작물의 재배를 위한 재배조건을 비교한다고 명시하였지만, 반드시 이에 한정되지는 않고 복수의 센서로부터 수집한 정보와 컨트롤러(130)에 기 설정된 재배조건, 예를 들어 사용자의 설정 데이터 및 학습 데이터와 비교할 수 있음은 당업자에게 당연시되는 바이다.

즉, 컨트롤러(130)는 사용자로부터 새로운 작물의 재배조건에 대한 입력신호의 수신 여부를 파악하고(S520), 사용자로부터 새로운 작물의 재배조건에 대한 입력신호를 수신한 경우 수신한 입력신호와 추정된 재배조건에 대한 비교결과를 사용자에게 제공하고, 이에 대한 사용자의 선택을 수신한다(S540). 한편, 컨트롤러(130)는 기 설정된 재배조건으로 사용자의 설정 데이터를 사용할 수 있다. 이에 새로운 작물이 이식되는 경우 역시 사용자가 새로운 작물에 대한 재배조건을 설정할 수 있다. 하지만 사용자의 설정 데이터는 해당 식물공장에 있어서 정확한 데이터가 아닐 수 있으며 컨트롤러(130)는 이에 대한 판단 기준을 사용자에게 제공하기 위해 사용자의 입력신호와 컨트롤러(130)로부터 추정된 재배조건을 기반으로 재배된 작물의 성장 데이터를 각각 유추하여 그 결과를 사용자에게 디스플레이한다.

이후, 컨트롤러(130)는 사용자가 추정된 재배조건을 선택하였는지 여부를 파악하고(S550), 사용자가 추정된 재배조건이 아닌 사용자의 입력신호를 선택한 경우 복수의 센서로부터 수집된 식물공장 내부의 온도, 습도, CO2 및 배양액의 PH에 대한 정보와 사용자가 입력한 재배조건을 비교한다(S560).

컨트롤러(130)는 비교하는 과정으로부터 추출된 비교결과를 기반으로 새로운 작물의 재배환경을 제어하기 위한 제어명령을 생성한다(S570). 즉, 컨트롤러(130)는 사용자로부터 새로운 작물의 재배조건에 대한 입력신호를 수신하지 않은 경우, 복수의 센서로부터 수집된 식물공장 내부의 온도, 습도, CO2 및 배양액의 PH에 대한 정보와 추정된 재배조건의 비교결과를 기반으로 새로운 작물의 재배환경을 제어하기 위한 제어명령을 생성한다. 또한, 컨트롤러(130)는 사용자로부터 새로운 작물의 재배조건에 대한 입력신호를 수신하는 경우 사용자의 선택에 따라 입력신호 및 추정된 재배조건 중 어느 하나에 근거하여 새로운 작물의 재배환경을 제어하기 위한 제어명령을 생성한다.

도 5에서는 단계 S500 내지 단계 S570을 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나, 이는 본 발명의 일 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명의 일 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 일 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 도 5에 기재된 순서를 변경하여 실행하거나 단계 S500 내지 단계 S570 중 하나 이상의 단계를 병렬적으로 실행하는 것으로 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능할 것이므로, 도 5는 시계열적인 순서로 한정되는 것은 아니다.

이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 다단형 재배장치 110: 공조부
120: 급수부 130: 컨트롤러
140: 센서부 150: 전원공급부
160: 재배 베드부 170: 조명부
180: 영상촬영 장치 202: 데이터 저장부
204: 재배조건 추정부 206: 데이터 분석부
208: 제어명령 생성부

Claims

식물공장 내에 설치되며 육묘재배 장치로부터 기 설정된 임계값을 초과하는 크기까지 육묘된 작물을 제공받아 재배하는 다단형 재배장치에 있어서,
외부로부터 제공받은 전력을 제어하여 상기 작물을 재배하기 위한 전력으로 제공하는 전원공급부;
일정 거리 단위로 상기 작물을 이식하기 위한 홈을 구비하고, 서로 상하로 이격되며 엇갈려 기울어진 형태로 배치되어 내부에 배양액을 흘려보낼 수 있도록 구조된 복수의 재배 베드를 포함하는 재배 베드부;
상기 식물공장의 온도, 습도 및 CO2 중 일부 또는 전부의 정보를 수신하고, 수신된 정보와 기 설정된 재배조건에 근거하여 상기 작물의 재배환경을 제어하는 컨트롤러;
상기 재배 베드에 급수 및 양액을 기 설정된 비율로 혼합한 상기 배양액을 제공하는 급수부; 및
하나 이상의 인공광원을 포함하며 상기 인공광원의 파장, 강도 및 조사주기 중 일부 또는 전부를 제어하여 상기 작물을 재배하기 위한 광을 조사하는 조명부를 포함하되,
상기 컨트롤러는 상기 식물공장 내에서 작물별로 재배조건에 따른 성장 데이터를 학습한 학습 데이터를 저장하고, 상기 재배 베드에 새로운 작물이 이식되는 경우 상기 학습 데이터를 기반으로 상기 새로운 작물의 재배를 위한 최적의 재배조건을 추정하고, 추정된 재배조건에 근거하여 재배환경을 제어하는 것을 특징으로 하는 다단형 재배장치.
제 1항에 있어서,
상기 다단형 재배장치는,
상기 작물을 재배하기 위한 냉난방 및 습도를 조절하는 공조부;
상기 식물공장 내부에 온도, 습도, CO2 및 배양액의 pH에 대한 정보 중 일부 또는 전부에 대한 정보를 수집하기 위한 다수의 센서를 포함하는 센서부; 및
상기 다단형 재배장치를 모니터링하기 위한 영상을 촬영하는 영상촬영 장치
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다단형 재배장치.
제 2항에 있어서,
상기 컨트롤러는,
사용자의 입력 또는 상기 영상촬영 장치를 이용하여 상기 성장 데이터를 수신하고, 상기 성장 데이터를 학습한 학습 데이터를 저장하는 데이터 저장부;
상기 학습 데이터를 기반으로 상기 새로운 작물의 재배를 위한 최적의 재배조건을 추정하는 재배조건 추정부;
상기 센서부로부터 수집된 정보와 상기 재배조건 추정부로부터 추정된 재배조건을 비교하는 데이터 분석부; 및
상기 데이터 분석부의 비교결과를 기반으로 상기 새로운 작물의 재배환경을 제어하기 위한 제어명령을 생성하는 제어명령 생성부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 다단형 재배장치.
제 3항에 있어서,
상기 데이터 저장부는 상기 기 설정된 재배조건에 근거하여 재배된 상기 작물의 성장 데이터를 수신하고, 상기 작물의 성장 데이터가 기 설정된 임계치를 만족시킨다고 판단하는 경우, 상기 기 설정된 재배조건을 학습 데이터로서 저장하는 것을 특징으로 하는 다단형 재배장치.
제 3항에 있어서,
상기 데이터 저장부는 상기 기 설정된 재배조건에 근거하여 재배된 상기 작물의 성장 데이터를 수신하고, 상기 작물의 성장 데이터가 기 설정된 임계치를 만족시키지 못한다고 판단하는 경우, 상기 작물의 성장 데이터의 결과를 기반으로 상기 기 설정된 재배조건을 보완하고, 보완된 데이터를 학습 데이터로서 저장하는 것을 특징으로 하는 다단형 재배장치.
제 3항에 있어서,
상기 데이터 저장부는 상기 추정된 재배조건에 근거하여 재배된 상기 새로운 작물의 성장 데이터를 수신하고, 상기 새로운 작물의 성장 데이터가 기 설정된 임계치를 만족시키지 못한다고 판단되는 경우, 상기 새로운 작물의 성장 데이터의 결과를 기반으로 상기 추정된 재배조건을 보완하고, 보완된 데이터를 학습 데이터로서 저장하는 것을 특징으로 하는 다단형 재배장치.
제 3항에 있어서,
상기 재배조건 추정부는 상기 사용자의 입력 또는 상기 영상촬영 장치로부터 수신한 영상을 기반으로 상기 재배 베드에 상기 새로운 작물의 이식 여부를 판단하고, 상기 새로운 작물이 이식되었다고 판단되는 경우 상기 새로운 작물의 재배를 위한 최적의 재배조건을 추정하는 것을 특징으로 하는 다단형 재배장치.
제 3항에 있어서,
상기 데이터 분석부는 상기 사용자로부터 상기 새로운 작물의 재배조건에 대한 입력신호를 수신하는 경우 상기 입력신호와 상기 재배조건 추정부로부터 추정된 재배조건을 비교하고, 비교결과를 상기 사용자에게 디스플레이하는 것을 특징으로 하는 다단형 재배장치.
제 8항에 있어서,
상기 제어명령 생성부는 상기 사용자의 선택에 따라 상기 입력신호 및 상기 추정된 재배조건 중 어느 하나에 근거하여 상기 제어명령을 생성하는 것을 특징으로 하는 다단형 재배장치.
제 1항에 있어서,
상기 급수부는,
상기 급수를 저장하는 급수 저장부;
상기 양액을 저장하는 양액 저장부;
상기 급수 저장부 및 상기 양액 저장부로부터 제공받은 상기 급수 및 상기 양액을 기 설정된 비율로 혼합한 상기 배양액을 저장하는 배양액 저장부;
상기 배양액을 상기 재배 베드부에 공급 및 순환시키기 위한 순환 파이프; 및
상기 순환 파이프로 상기 배양액을 이동시키기 위한 가압펌프
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다단형 재배장치.
제 10항에 있어서,
상기 순환 파이프는,
상기 재배 베드부의 최상단에 위치한 재배 베드의 일측 및 상기 배양액 저장부의 일측에 연결되어 상기 배양액을 상기 최상단에 위치한 재배 베드로 이동시키는 제1 순환 파이프;
상기 최상단에 위치한 재배 베드의 타측 및 상기 최상단의 재배 베드 하단에 위치한 재배 베드의 일측에 연결되고, 상기 복수의 재배 베드의 하류부에 각각 연결되어 상기 배양액을 이동시키는 제2 순환 파이프; 및
상기 재배 베드부의 최하단에 위치한 재배 베드의 일측 및 상기 배양액 저장부의 타측에 연결되어 상기 배양액을 상기 배양액 저장부로 이동시키는 제3 순환 파이프
를 포함하는 것을 특징으로 하는 다단형 재배장치.
제 1항에 있어서,
상기 조명부는 상기 재배 베드부를 지지하기 위한 프레임 및 상기 복수의 재배 베드의 하단에 부착되고, 상기 복수의 재배 베드의 확장성을 고려하여 분리 또는 결합 되는 구조의 PCB(Printed Circuit Board)로 제작된 엘이디 모듈로 구성되는 것을 특징으로 하는 다단형 재배장치.
식물공장 내에 재배되는 작물의 재배환경을 제어하는 컨트롤러에 있어서,
사용자의 입력 또는 영상촬영 장치를 이용하여 상기 식물공장 내에서 작물별로 재배조건에 따른 성장 데이터를 수신하고, 수신한 성장 데이터를 학습한 학습 데이터를 저장하는 데이터 저장부;
상기 식물공장 내에 새로운 작물이 재배되고 있음을 인지하는 경우, 상기 학습 데이터를 기반으로 상기 새로운 작물의 재배를 위한 최적의 재배조건을 추정하는 재배조건 추정부;
복수의 센서로부터 수집된 상기 식물공장 내부의 온도, 습도, CO2 및 배양액의 pH에 대한 정보 중 일부 또는 전부에 대한 정보와 상기 재배조건 추정부로부터 추정된 재배조건을 비교하는 데이터 분석부; 및
상기 데이터 분석부의 비교결과를 기반으로 상기 새로운 작물의 재배환경을 제어하기 위한 제어명령을 생성하는 제어명령 생성부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 컨트롤러.
제 13항에 있어서,
상기 데이터 저장부는 상기 추정된 재배조건에 근거하여 재배된 상기 새로운 작물의 성장 데이터를 수신하고, 상기 새로운 작물의 성장 데이터가 기 설정된 임계치를 만족시키지 못한다고 판단되는 경우, 상기 새로운 작물의 성장 데이터의 결과를 기반으로 상기 추정된 재배조건을 보완하고, 보완된 데이터를 학습 데이터로서 저장하는 것을 특징으로 하는 컨트롤러.
컨트롤러가 식물공장 내에 재배되는 작물의 재배환경을 제어하는 방법에 있어서,
사용자의 입력 또는 영상촬영 장치를 이용하여 상기 식물공장 내에서 작물별로 재배조건에 따른 성장 데이터를 수신하고, 수신한 성장 데이터를 학습한 학습 데이터를 저장하는 과정;
상기 식물공장 내에 새로운 작물이 재배되고 있음을 인지하는 경우, 상기 학습 데이터를 기반으로 상기 새로운 작물의 재배를 위한 최적의 재배조건을 추정하는 과정;
복수의 센서로부터 수집된 상기 식물공장 내부의 온도, 습도, CO2 및 배양액의 pH에 대한 정보 중 일부 또는 전부에 대한 정보와 상기 재배조건을 추정하는 과정으로부터 추정된 재배조건을 비교하는 과정;
상기 비교하는 과정으로부터 추출된 비교결과를 기반으로 상기 새로운 작물의 재배환경을 제어하기 위한 제어명령을 생성하는 과정
을 포함하는 것을 특징으로 하는 작물의 재배환경 제어방법.
제 15항에 있어서,
상기 학습 데이터를 저장하는 과정은 상기 추정된 재배조건에 근거하여 재배된 상기 새로운 작물의 성장 데이터를 수신하고, 상기 새로운 작물의 성장 데이터가 기 설정된 임계치를 만족시키지 못한다고 판단되는 경우, 상기 새로운 작물의 성장 데이터의 결과를 기반으로 상기 추정된 재배조건을 보완하고, 보완된 데이터를 학습 데이터로서 저장하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 작물의 재배환경 제어방법.
제 15항에 있어서,
상기 비교하는 과정은 상기 사용자로부터 상기 새로운 작물의 재배조건에 대한 입력신호를 수신하는 경우 상기 입력신호와 상기 추정된 재배조건을 비교하고, 비교결과를 상기 사용자에게 디스플레이하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 작물의 재배환경 제어방법.
제 17항에 있어서,
상기 제어명령을 생성하는 과정은 상기 사용자의 선택에 따라 상기 입력신호 및 상기 추정된 재배조건 중 어느 하나에 근거하여 상기 제어명령을 생성하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 작물의 재배환경 제어방법.