KR101590996B1 - 도시형 식물 공장의 통합 제어 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 도시형 식물 공장의 통합 제어 시스템에 관한 것이고, 구체적으로 식물 공장 내부 환경을 탐지하여 자동으로 생육 환경이 설정되거나 또는 사용자의 입력에 의하여 식물 공장의 생육 환경이 자동화가 된 장치에 의하여 설정이 될 수 있도록 하는 도시형 식물 공장의 통합 제어 시스템에 관한 것이다. 도시형 식물 공장의 통합 제어 시스템은 관리 디바이스(M)와 유선 또는 무선 통신이 가능한 제어 노드(11); 제어 노드(11)와 근거리 무선으로 연결되고 식물 공장 내부의 생태 환경을 설정하는 작동 모듈(13); 및 식물 공장의 광 환경 및 환경 조건을 탐지하여 제어 노드(11)로 전송하는 센서 모듈(12)을 포함하고, 상기 제어 노드(11)는 미리 결정된 성장 데이터베이스에 기초하여 작동 모듈(13)을 작동시키고 상기 센서는 광 다이오드에 의하여 식물 공장의 광 환경을 측정한다.
Description
본 발명은 도시형 식물 공장의 통합 제어 시스템에 관한 것이고, 구체적으로 식물 공장 내부 환경을 탐지하여 자동으로 생육 환경이 설정되거나 또는 사용자의 입력에 의하여 식물 공장의 생육 환경이 자동화가 된 장치에 의하여 설정이 될 수 있도록 하는 도시형 식물 공장의 통합 제어 시스템에 관한 것이다.
식물 공장이란 시설 내부에 빛, 온도, 습도 또는 이산화탄소와 같은 재배환경을 인공적으로 제어하여 계절에 관계없이 식물이 계속적으로 생산될 수 있도록 하는 시설을 말한다. 식물 공장은 도시 근교 또는 도심에서 농산물이 생산될 수 있고, 실내 농업에 해당되므로 연중 생산이 가능하면서 안정적인 공급이 가능하다는 장점을 가지지만 모든 시설이 인공적으로 만들어져야 하므로 설비 및 유지비용이 높아지고 이로 인하여 가격 경쟁력이 낮아질 수 있다는 단점을 가진다.
식물 공장은 식물의 종류에 따라 다양한 생육 조건이 요구되고 인공적인 시설을 통하여 환경 조건이 형성되어야 한다. 그리고 식물이 성장함에 따라 이와 같은 조건이 적절하게 조절이 되어야 한다. 그러나 이와 같은 식물의 종류 또는 성장 정도에 따른 조건을 인위적으로 조절하는 것은 경험 및 숙련이 요구되고 다양한 환경 조건에 따라 적합하게 이루어지기 어렵다는 문제점을 가진다.
식물 공장의 제어와 관련된 선행기술로 특허공개번호 제2012-0061687호 ‘랩뷰를 이용한 식물공장 제어장치 및 그 방법’이 있다. 상기 선행기술은 식물공장의 제어를 위하여 랩뷰를 구동하고 인터넷을 이용하여 원격 연결 처리를 수행하여, 사용자가 인터넷을 통해 식물공장을 제어할 수 있도록 하는 컴퓨터와; 상기 컴퓨터와 상기 식물공장 설비를 연결하는 전원공급 및 연결부와; 인공광원, 팬, 물 공급 호스, 미스트 노즐, 솔레노이드 밸브, 릴레이를 포함하고, 식물을 재배할 수 있도록 구성된 식물공장 설비와; 상기 식물공장 설비의 상태 변화를 감지하여 사이 컴퓨터로 전송하는 센서부와; 상기 식물공장 설비의 상태를 영상으로 촬영하여 상기 컴퓨터를 전송하는 카메라를 포함하고, 센서나 장비의 아날로그 또는 디지털 신호 값을 측정 및 분석하여 만들어진 랩뷰 프로그램에 의한 지정된 동작을 수행하고, 환경 조건을 분석 후 최적화된 환경을 조성 및 유지하고 모든 데이터는 사용자가 스마트 폰과 같은 모바일 기기와 연동하여 인터넷을 통해 식물 공장에 대한 정보를 얻을 수 있도록 하는 식물 공장 제어 장치에 대하여 개시하고 있다.
식물 공장의 제어와 관련된 다른 선행기술로 특허공개번호 제2013-0065828호 ‘스마트폰을 이용한 식물공장 운영시스템’이 있다. 상기 선행기술은 엘이디 조명에 의해 빛을 공급하는 양액 플레이트를 지지프레임에 고정시켜 다층으로 설치하고, 순환 펌프에 의해 양액 플레이트로 양액을 공급하여 식물을 재배하는 식물 재배 장치를 다수 개 설치한 식물 공장에 있어서, 양액 플레이트의 상부에 위치하는 엘이디 조명의 조도와 광 파장 및 각 양액 플레이트로 양액 공급을 제어하는 통합 운영 수단에서 관리자의 스마트 폰으로 양액 플레이트에서 재배되고 있는 식물의 영상을 촬영하여 전송하고, 이를 수신한 관리자가 적합한 제어 신호를 입력하여 전송하면 그에 따라 각 식물 재배 장치에 적합한 조치가 취해질 수 있게 하여 관리자가 식물 공장에 상주하지 않아도 외부에서 식물 공장을 안정적으로 운영할 수 있도록 하는 스마트 폰을 이용한 식물 공장 운영 시스템에 대하여 개시한다.
공지된 식물공장 제어 시스템은 식물 공장 내부의 영상을 기초로 생육 환경을 판단하는 기술에 대하여 개시한다. 그러나 실질적으로 영상에 의하여 판단될 수 있는 것은 예외적인 상황이며 식물 공장의 생육 환경이 적절한 상태에 있는지 여부에 대한 실질적인 판단은 어렵다. 다른 한편으로 식물 공장의 생육 환경은 정해진 조건에 따라 설정이 되고 그리고 식물 공장의 내부 환경이 정해진 조건에 적합한지 여부가 탐지될 수 있어야 한다. 그리고 탐지 결과에 따라 식물공장의 내부 환경 제어가 결정되어야 한다. 선행기술은 이와 같은 기술에 대하여 개시하지 않는다.
본 발명은 선행기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로 아래와 같은 목적을 가진다.
본 발명의 목적은 미리 결정된 조건 데이터에 따라 식물 공장 내부의 환경이 설정되어 센서에 의하여 환경 인자가 탐지되고 그리고 탐지 결과에 따라 식물 공장 내부의 환경 조건이 자동으로 제어될 수 있도록 하는 도시형 식물 공장의 통합 제어 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 도시형 식물 공장의 통합 제어 시스템은 관리 디바이스와 유선 또는 무선 통신이 가능한 제어 노드; 제어 노드와 근거리 무선으로 연결되고 식물 공장 내부의 생태 환경을 설정하는 작동 모듈; 및 식물 공장의 광 환경 및 환경 조건을 탐지하여 제어 노드로 전송하는 센서 모듈을 포함하고, 상기 제어 노드는 미리 결정된 성장 데이터베이스에 기초하여 작동 모듈을 작동시키고 상기 센서는 광 다이오드에 의하여 식물 공장의 광 환경을 측정한다.
본 발명의 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 상기 센서 모듈은 식물 공장 내부의 성장 환경을 탐지하는 환경 탐지 센서와 성장 상태를 탐지하는 성장 탐지 센서로 이루어지고, 상기 제어 노드는 일정한 주기로 성장 탐지 센서로부터 전달되는 정보를 대조 데이터베이스와 비교하여 작동 모듈의 작동을 제어한다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 상기 성장 탐지 센서는 식물 공장의 서로 다른 위치에 설치된 대조 식물군에 설치된다.
본 발명에 따른 제어 시스템은 식물 공장 내부의 환경이 자동으로 조절될 수 있도록 하는 것에 의하여 생산 비용이 감소될 수 있도록 한다는 이점을 가진다. 또한 본 발명에 따른 식물 공장 제어 시스템은 생육 환경이 미리 결정되고 그에 따라 환경이 조절되도록 하는 것에 의하여 균일한 품질을 가진 작물의 생산이 가능하도록 한다는 장점을 가진다. 추가로 본 발명에 따른 제어 시스템은 자료의 축척으로 인하여 식물 생장을 위한 적합한 조건에 대한 정보의 획득이 가능하도록 한다는 장점을 가진다.
도 1은 본 발명에 따른 제어 시스템의 실시 예를 블록 다이어그램으로 도시한 것이다.
도 2a는 본 발명에 따른 제어 시스템에 적용될 수 있는 제어 노드의 실시 예를 도시한 것이다.
도 2b는 본 발명에 따른 제어 노드에 적용될 수 있는 무-접점 방식 릴레이(SSR) 및 A/B 접점에 대하여 총 4개의 릴레이 제어가 가능한 릴레이의 실시 예를 각각 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 시스템의 작동 구조의 실시 예를 도시한 것이다.
도 2a는 본 발명에 따른 제어 시스템에 적용될 수 있는 제어 노드의 실시 예를 도시한 것이다.
도 2b는 본 발명에 따른 제어 노드에 적용될 수 있는 무-접점 방식 릴레이(SSR) 및 A/B 접점에 대하여 총 4개의 릴레이 제어가 가능한 릴레이의 실시 예를 각각 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 시스템의 작동 구조의 실시 예를 도시한 것이다.
아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 아래의 설명에서 서로 다른 도면에서 동일한 도면 부호를 가지는 구성요소는 유사한 기능을 가지므로 발명의 이해를 위하여 필요하지 않는다면 반복하여 설명이 되지 않으며 공지의 구성요소는 간략하게 설명이 되거나 생략이 되지만 본 발명의 실시 예에서 제외되는 것으로 이해되지 않아야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 제어 시스템의 실시 예를 블록 다이어그램으로 도시한 것이다.
도 1을 참조하면, 도시형 식물 공장의 통합 제어 시스템(10)은 관리 디바이스(M)와 유선 또는 무선 통신이 가능한 제어 노드(11); 제어 노드(11)와 근거리 무선 통신으로 연결되고 식물 공장 내부의 생태 환경을 설정하는 작동 모듈(13); 및 식물 공장의 광 환경 및 환경 조건을 탐지하여 제어 노드(11)로 전송하는 센서 모듈(12)을 포함하고, 상기 제어 노드(11)는 미리 결정된 성장 데이터베이스에 기초하여 작동 모듈(13)을 작동시키고 상기 센서는 광 다이오드에 의하여 식물 공장의 광 환경을 측정한다.
본 발명에 따른 제어 시스템은 도시형 식물 공장의 작동 제어를 위한 것으로 식물 공장에서 생육되는 작물 또는 식물의 종류에 제한되지 않는다. 도시형 식물 공장은 작물 또는 식물의 생산을 위하여 인위적으로 생태 환경이 형성된 임의의 구조를 의미한다.
식물 공장의 제어는 예를 들어 원격 제어를 의미하고 구체적으로 조명, 습도, 온도 또는 이산화탄소의 농도와 같은 생태 환경 조건을 제어하는 것을 포함할 수 있고 이에 관련된 장치의 제어를 포함한다. 또한 식물 공장의 제어는 예를 들어 식물 공장 내부에서 발생되는 예외적인 상황 또는 생태 환경의 급격한 변화를 탐지하는 것을 포함한다. 이와 같이 제어 시스템은 식물 공장 내부의 생태 환경의 탐지 및 그에 따른 관련 장치의 작동 제어를 의미하거나 또는 예외적인 상황의 발생 및 그에 따라 전송을 포함한다. 그리고 이와 같은 제어 시스템의 작동은 제어 노드(11)를 기초로 이루어질 수 있다.
식물 공장의 관리자는 관리 유닛(M)을 통하여 제어 노드(11)와 무선 통신을 할 수 있다. 관리 유닛(M)은 제어 노드(11)와 통신 가능한 임의의 전자 기기가 될 수 있고 예를 들어 개인용 컴퓨터, 노트 북, 모바일 기기 또는 단말기와 같은 것이 될 수 있다. 관리 유닛(M)은 제어 노드(11)와 예를 들어 블루투스 또는 지그비(Zigbee) 통신과 같은 근거리 통신이 가능하고 제어 노드(11)는 관리 유닛(M)와 데이터 통신이 가능한 통신 칩(C1)을 가질 수 있다. 다른 한편으로 관리 유닛(M)은 다른 관제 서버 또는 다른 전자기기와 원거리 유무선 통신을 위한 원거리 통신 수단을 가질 수 있다. 예를 들어 관리 유닛(M)은 제어 노드(11)의 근처에 설치된 통합 제어 서버가 될 수 있고 그리고 스마트 폰 또는 중앙 통제 센터와 유무선 통신이 가능한 전자기기가 될 수 있다. 관리자는 예를 들어 중앙 통제 센터 또는 스마트 폰과 같은 통신 수단을 통하여 관리 유닛(M)에 접근하거나 직접 관리 유닛(M)에 접근할 수 있다. 이와 같은 구조에서 관리 유닛(M)은 실질적으로 제어 노드(11)를 포함할 수 있다.
관리 유닛(M)과 제어 노드(11)는 독립된 구조 또는 통합된 구조로 형성될 수 있고 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
제어 노드(11)은 작동 모듈(13)을 제어하기 위하여 작동 모듈(13)과 근거리 무선 통신이 가능하고 그리고 근거리 무선 통신은 예를 들어 블루투스 통신 또는 지그비 통신과 같은 것이 될 수 있다. 작동 모듈(13)은 예를 들어 전원, 엘이디 모듈, 습도 조절 장치, 환기 장치 또는 온도 조절 장치와 같은 것이 될 수 있다. 제어 노드(11)와 작동 모듈(13)을 근거리 무선 통신으로 연결하는 것은 식물 공장의 관리 효율을 향상시킨다. 식물 공장은 작물 및 작물 재배를 위한 다양한 인공 시설로 인하여 복잡한 내부 환경을 가지고 있고 그리고 일반적으로 제어 노드(11)는 전자 기기를 포함하고 있으므로 식물 공장 외부에 설치가 되는 것이 바람직하다. 제어 노드(11)가 식물 공장의 외부에 설치되는 경우 작동 모듈(13)은 식물 공장(P)의 둘레 벽 또는 천장에 설치될 수 있다. 만약 제어 노드(11)와 작동 모듈(13)이 유선으로 연결된다면 설치 및 유지가 어렵게 된다는 단점을 가진다. 본 발명에 따르면 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제어 노드(11)와 작동 모듈(13)은 블루투스 또는 지그비 통신과 같은 근거리 통신으로 연결이 되어 각각에 설치된 통신 칩(C1, C2)을 통하여 데이터 교환이 이루어질 수 있다.
식물 공장(P)의 생육 환경은 센서 모듈(12)의 의하여 탐지되어 제어 노드(11)로 전달될 수 있다. 예를 들어 조도, 광양자 밀도(Photosynthetic Photon Flux Density: PPFD), 습도, 온도, 이산화탄소의 변화 수준 또는 공기 순환 방향과 같은 것이 센서 모듈(12)에 의하여 탐지되어 제어 노드(11)로 전달될 수 있다. 센서 모듈(12)과 제어 노드(11)는 위에서 설명이 된 근거리 무선 통신에 의하여 연결될 수 있다. 성장 환경과 관련된 다양한 환경 인자가 센서 모듈(12)에 의하여 탐지될 수 있다. 예를 들어 광양자 밀도(PPFD)의 측정을 위하여 포토다이오드 또는 실리콘 포토다이오드와 같은 측정 센서가 적용될 수 있다.
제어 노드(11)는 센서 모듈(12)로부터 전달된 정보에 기초하여 식물 공장(P)의 생육 환경을 조절하기 위하여 작동 모듈(13)을 작동시킬 수 있다. 이와 같은 센서 모듈(12)에 의한 식물 공장(P)의 환경 탐지 및 그에 따른 작동 모듈(13)의 작동 제어에 의하여 식물 공장(P)의 작동 관리가 가능해질 수 있다.
아래에서 본 발명에 따른 시스템에 적용될 수 있는 제어 노드(11)의 실시 예에 대하여 설명된다.
도 2a는 본 발명에 따른 제어 시스템에 적용될 수 있는 제어 노드의 실시 예를 도시한 것이다.
도 2a를 참조하면, 제어 노드(11)는 마이크로컨트롤러를 포함하는 중앙 처리 유닛(21) 및 작동 모듈 또는 센서와 근거리 통신을 하기 위한 근거리 통신 유닛(22a) 및 외부 기기와 통신을 위한 시리얼 통신 유닛(22b)을 포함할 수 있다. 위에서 설명이 된 것처럼, 근거리 통신 유닛(22a)은 예를 들어 2.4 GHz IEEE 802.15.4 Zigbee 통신이 가능하도록 설정될 수 있고 그리고 시리얼 통신 유닛(22b)은 RS-232 또는 RS-485와 같은 외부 기기에 대한 시리얼 인터페이스 지원 가능을 가질 수 있다. 제어 노드(11)는 전원 제어를 위한 출력 스위치(23a), 릴레이(23b) 및 제어 스위치(23c)를 포함할 수 있다. 출력 스위치(23a)는 120 V 또는 220 V의 외부 교류 전원에 대하여 무접점 접속이 가능한 예를 들어 4채널 무-접점 방식 릴레이(Solid State Relay)를 포함할 수 있고 그리고 릴레이(23b)는 교류를 직류로 변환하기 위한 예를 들어 4 채널 릴레이 제어가 가능한 회로가 될 수 있다. 또한 제어 노드(11)는 각각의 하드웨어를 제어하기 위한 스위치(23c)를 포함할 수 있다. 중앙 처리 유닛(21)은 출력 스위치(23a), 릴레이(23b) 및 스위치(23c)의 작동을 집적 회로 위에 배치된 핀을 실행 과정에서 소프트웨어 또는 프로그램에 의하여 제어하는 GPIO(General-Purpose Input/Output) 방식으로 제어할 수 있다. 마찬가지로 엘이디 제어 소자(24) 및 인자 제어 소자(25)에 대한 제어가 GPIO 핀에 의하여 이루어질 수 있다. 다만 근거리 통신 유닛(22a) 및 시리얼 통신 유닛(22b)에 대한 제어는 통합 비동기 송수신기(Universal Asynchronous Receiver Transmitter)에 의하여 이루어질 수 있다.
도 2b의 (가)는 무-접점 방식 릴레이(SSR) 그리고 (나)는 A/B 접점에 대하여 총 4개의 릴레이 제어가 가능한 릴레이의 실시 예를 각각 도시한 것이다. 무-접점 방식 릴레이는 외부 교류 220 V 전원의 각각에 대하여 무-접점 릴레이로 제어가 가능하도록 하고 그리고 전원 AC 220 V 4개에 대한 각각 N 페이저 및 L 페이저 제어가 가능하도록 설계될 수 있다.
다양한 구조를 가지는 출력 스위치(23a) 또는 릴레이(23b)가 본 발명에 따른 제어 노드(11)에 적용되어 중앙 처리 유닛(21)에 의한 프로그램 제어 또는 소프트웨어 제어가 가능하도록 설계될 수 있고 본 발명은 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.
제어 노드(11)는 중앙 처리 장치(21)에 의하여 제어되는 엘이디 제어 소자(24) 및 인자 제어 소자(25)를 포함할 수 있다. 엘이디 제어 소자(24) 또는 인자 제어 소자(25)의 작동 또는 출력은 출력 스위치(23a) 또는 릴레이(23b)를 통하여 제어될 수 있다. 그러나 각각의 엘이디 조명의 출력 수준 또는 출력 구조는 엘이디 제어 소자(24)에 의하여 제어될 수 있다. 예를 들어 엘이디 조명의 조도가 중앙 처리 장치(21)의 제어에 의하여 엘이디 제어 소자(24)를 통하여 조절될 수 있다. 다른 한편으로 팬의 작동 속도 또는 작동 시간과 같은 것이 인자 제어 소자(25)에 의하여 제어될 수 있다. 중앙 처리 유닛(21)은 센서 모듈로부터 전달되는 정보에 기초하여 엘이디 제어 소자(24) 및 인자 제어 소자(25)의 작동 조건을 설정할 수 있다. 위에서 설명을 한 것처럼 중앙 처리 유닛(21)에 대한 명령을 GPIO 핀을 통하여 엘이디 제어 소자(24) 및 인자 제어 소자(25)로 전송이 될 수 있다.
본 발명에 따른 제어 노드(11)는 제어 데이터베이스(26)를 포함할 수 있다. 제어 데이터베이스(26)는 식물의 종류 및 성장 상태에 따라 식물 공장의 환경을 조절하기 위한 기초 데이터를 저장할 수 있다. 중앙 처리 장치(21)는 센서 모듈로부터 전송된 센서 모듈에 의하여 탐지된 식물 공장의 환경 정보를 제어 데이터베이스(26)에 있는 데이터와 비교하여 엘이디 제어 소자(24) 또는 인자 제어 소자(25)의 작동 조건을 설정할 수 있다. 대안으로 이와 같은 조건은 관리자에 의하여 입력이 될 수 있다. 입력은 예를 들어 도 1에서 설명이 된 관리 유닛을 통하여 이루어질 수 있다. 입력된 조건은 제어 데이터베이스(26)에 저장이 될 수 있고 그리고 중앙 처리 장치(21)는 센서 모듈로부터 전송된 측정값을 입력 조건과 대비할 수 있다. 그리고 적절한 조건으로 엘이디 제어 소자(24) 및 인자 제어 소자(25)의 작동 조건을 설정할 수 있다.
제어 노드(11)는 식물 공장의 환경 인자를 탐지하고 그리고 식물 공장의 생태 환경을 제어하기 위한 다양한 소자를 포함할 수 있고 본 발명에 따른 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.
제어 노드(11)는 칩 형태 또는 인쇄 회로 기판 형태로 만들어질 수 있다.
아래에서 제어 노드(11)에 의하여 식물 공장의 생태 환경이 조절되는 구조에 대하여 설명된다.
도 3은 본 발명에 따른 시스템의 작동 구조의 실시 예를 도시한 것이다.
도 3을 참조하면, 식물 공장(P)의 성장 환경의 제어를 위하여 제어 노드(11)는 각각의 설비를 탐지하기 위하여 설비 탐지 유닛(31a)을 확인할 수 있다. 그리고 식물 공장 정보 유닛(31b)으로부터 식물 공장(P)에 대한 정보를 확인할 수 있다. 설비 탐지 유닛(31a)은 예를 들어 온풍기, 살수기 또는 엘이디 유닛과 같이 식물 공장(P)의 환경을 조절하기 위한 각각의 정보에 대한 상태 및 실시간 정보를 저장할 수 있다. 설비 탐지 유닛(31a)은 필요에 따라 각각의 장치로 탐지 신호를 전송하여 정상 작동 여부를 확인할 수 있다. 식물 공장 정보 유닛(31b)은 식물 공장(P)의 크기, 현재 재배되고 있는 식물의 종류 또는 환경 설정을 위하여 필요한 재원과 같은 식물 공장(P)의 운영과 관련된 정보를 저장할 수 있다. 만약 작동 설비의 하나가 교체된다면 관련 정보가 식물 공장 정보 유닛(31b)의 관련 정보가 갱신될 수 있다.
제어 노드(11)는 설비 작동 상태 및 식물 공장(P)과 관련된 정보를 확인하고 그리고 센서 모듈로부터 탐지된 식물 공장(P)에 대한 탐지 값을 획득할 수 있다. 식물 공장(P)에 대한 환경 탐지를 위한 센서 모듈은 환경 탐지 센서(32a)와 성장 탐지 센서(32b)를 포함할 수 있다. 환경 탐지 센서(32a)는 작물의 성장을 위하여 요구되는 광양자 밀도, 습도, 온도 또는 이산화탄소의 양과 같은 것을 측정하기 위한 센서에 해당된다. 그리고 성장 탐지 센서(32b)는 실제 식물의 성장 상황을 측정하기 위한 센서에 해당된다. 환경 탐지 센서(32a)는 각각의 인자를 측정할 수 있는 센서에 의하여 식물 공장(P) 환경 전체를 탐지하게 된다. 다른 한편으로 성장 탐지 센서(32b)는 적용된 환경 인자가 실제로 식물에 미치는 영향을 탐지하기 위한 것이다. 성장 탐지 센서(32b)는 미리 결정된 대조군 식물에 설치될 수 있고 예를 들어 크기, 줄기 또는 잎의 색상 또는 이산화탄소 배출량과 같은 것을 측정할 수 있다. 추가로 영상 장치를 포함할 수 있다. 대조군 식물은 식물 공장(P)의 서로 다른 위치에 설치될 수 있고, 각각의 대조군 식물에 대한 성장 정보가 탐지되어 제어 노드(11)로 전송이 될 수 있다. 제어 노드(11)는 센서 모듈로부터 전달된 정보에 기초하여 제어 데이터베이스(26) 및 대조 데이터베이스(26a)를 검색하게 된다. 환경 탐지 센서(32a)에 의하여 전달된 정보는 제어 데이터베이스(26)에 저장된 데이터와 비교되고 그리고 성장 탐지 센서(32b)로부터 전달된 정보는 대조 데이터베이스(26a)에 저장된 데이터와 비교될 수 있다. 위에서 설명이 된 것처럼, 제어 데이터베이스(26)는 식물의 성장과 관련된 일반적인 정보를 가지고 있다. 예를 들어 특정 식물이 성장 일수에 따라 요구되는 조도, 온도 또는 습도와 같은 정보를 포함할 수 있다. 이에 비하여 대조 데이터베이스(26a)는 실제 식물 공장(P)에서 재배되고 있는 작물에 대한 구체적인 정보를 저장할 수 있다. 예를 들어 일주일 전 식물의 상태, 실물의 성장 일수에 따른 형태 또는 식물의 특정 부분에 대한 정보와 같은 것을 포함할 수 있다. 환경 탐지 센서(32a) 및 성장 탐지 센서(32b)로부터 탐지된 값은 동일 또는 서로 다른 주기로 제어 노드(11)로 전달이 될 수 있고 제어 노드(11)는 동일 또는 서로 다른 기간에 걸쳐 이와 같은 정보를 각각 제어 데이터베이스(26) 및 대조 데이터베이스(26a)에 저장된 정보와 대비할 수 있다. 그리고 식물 성장과 관련된 정보가 대조 데이터베이스(26a)에 저장이 될 수 있다. 그리고 차후 성장 탐지 센서(32b)로부터 전달된 정보가 대조 데이터베이스(26a)에 저장된 정보와 대비될 수 있다. 이후 식물 성장과 관련된 전체 정보가 정보 데이터베이스(27)에 저장이 될 수 있다. 사용자는 관리 유닛(M)을 통하여 정보 데이터베이스(27)에 저장된 정보를 검색하여 식물의 성장 상태를 확인하고 그리고 식물 성장의 이상 여부 또는 환경 인자의 조절 여부를 확인할 수 있다.
환경 탐지 센서(32a) 또는 성장 탐지 센서(32b)는 재배되는 식물에 따라 다양한 인자를 탐지하도록 설정이 될 수 있다. 성장 탐지 센서(32b)는 또는 영상 유닛을 포함하고 그리고 제어 노드(11)는 이미지 대조 프로그램을 내장할 수 있다. 다른 한편으로 제어 데이터베이스(26) 또는 대조 데이터베이스(26a)는 다양한 형태의 정보를 저장할 수 있고 본 발명은 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.
본 발명에 따른 제어 시스템은 식물 공장 내부의 환경이 자동으로 조절될 수 있도록 하는 것에 의하여 생산 비용이 감소될 수 있도록 한다는 이점을 가진다. 또한 본 발명에 따른 식물 공장 제어 시스템은 생육 환경이 미리 결정되고 그에 따라 환경이 조절되도록 하는 것에 의하여 균일한 품질을 가진 작물의 생산이 가능하도록 한다는 장점을 가진다. 추가로 본 발명에 따른 제어 시스템은 자료의 축척으로 인하여 식물 생장을 위한 적합한 조건에 대한 정보의 획득이 가능하도록 한다는 장점을 가진다.
위에서 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.
11: 제어 노드 12: 센서 모듈
13: 작동 모듈 21: 중앙 처리 유닛
22a: 근거리 통신 유닛 22b: 시리얼 통신 유닛
23a: 출력 스위치 23b: 릴레이
23c: 스위치 24: 엘이디 제어 소자
25: 인자 제어 소자 31a: 설비 탐지 유닛
31b: 식물 공장 정보 유닛 32a: 환경 탐지 센서
32b: 성장 탐지 센서 26: 제어 데이터베이스
26a: 데이터베이스
13: 작동 모듈 21: 중앙 처리 유닛
22a: 근거리 통신 유닛 22b: 시리얼 통신 유닛
23a: 출력 스위치 23b: 릴레이
23c: 스위치 24: 엘이디 제어 소자
25: 인자 제어 소자 31a: 설비 탐지 유닛
31b: 식물 공장 정보 유닛 32a: 환경 탐지 센서
32b: 성장 탐지 센서 26: 제어 데이터베이스
26a: 데이터베이스
Claims (3)
- 관리 디바이스(M)와 유선 또는 무선 통신이 가능하고, 중앙 처리 유닛(21), 근거리 통신 유닛(22a) 및 시리얼 통신 유닛(22b)을 포함하는 제어 노드(11);
중앙 처리 유닛(21)에 의하여 제어되어 엘이디 조명의 출력 수준을 결정하는 엘이디 제어 소자(24);
제어 노드(11)와 근거리 무선으로 연결되고, 식물 공장 내부의 생태 환경을 설정하는 엘이디 모듈을 포함하는 작동 모듈(13); 및
조도와 광양자 밀도를 포함하는 광 환경 및 환경 조건을 탐지하여 제어 노드(11)로 전송하는 센서 모듈(12);을 포함하고,
상기 제어 노드(11)는 외부 교류 전원을 무-접점 릴레이 방식으로 전원 제어를 위한 출력 스위치(23a), 교류를 직류로 변환하는 릴레이(23b) 및 하드웨어의 제어를 위한 스위치(23c);를 포함하고,
상기 중앙 처리 유닛(21)은 출력 스위치(23a), 릴레이(23b) 및 스위치(23c)의 작동을 집적 회로 위에 배치된 핀을 실행 과정에서 소프트웨어 또는 프로그램에 의하여 GPIO(General-Purpose Input/Output) 방식으로 제어하고,
상기 제어 노드(11)는 미리 결정된 성장 데이터베이스에 기초하여 작동 모듈(13)을 작동시키고, 그리고
상기 센서 모듈(12)은 광 다이오드에 의하여 엘이디 제어 소자(24)에 의하여 형성되는 식물 공장의 광 환경을 측정하는 것을 특징으로 하는 도시형 식물 공장의 통합 제어 시스템. - 청구항 1에 있어서, 상기 센서 모듈(12)은 식물 공장 내부의 성장 환경을 탐지하는 환경 탐지 센서(32a)와 성장 상태를 탐지하는 성장 탐지 센서(32b)로 이루어지고, 상기 제어 노드(11)는 일정한 주기로 성장 탐지 센서(32b)로부터 전달되는 정보를 대조 데이터베이스와 비교하여 작동 모듈(13)의 작동을 제어하고, 상기 성장 탐지 센서(32b)는 식물 공장(P)의 서로 다른 위치에 설치된 대조 식물군에 설치되는 것을 특징으로 하는 도시형 식물 공장의 통합 제어 시스템.
- 삭제
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