KR101610578B1 - 온실내 공간의 3차원 온도 분포 측정시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 온실내 공간의 3차원 온도 분포 측정시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 식물의 온실재배에 필요한 환경 요소 중 온도를 자동으로 계측하기 위한 장치로서, 특히 온도의 특성상 높이에 따른 편차가 발생하는 점을 고려하여 온실 내 공간의 3차원적 온도분포를 측정할 수 있는 온실내 공간의 3차원 온도 분포 측정시스템에 관한 것이다.

Description

온실내 공간의 3차원 온도 분포 측정시스템{Three-dimensional temperature distribution measuring system of the greenhouse space}
본 발명은 온실내 공간의 3차원 온도 분포 측정시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 식물의 온실재배에 필요한 환경 요소 중 온도를 자동으로 계측하기 위한 장치로서, 특히 온도의 특성상 높이에 따른 편차가 발생하는 점을 고려하여 온실 내 공간의 3차원적 온도분포를 측정할 수 있는 온실내 공간의 3차원 온도 분포 측정시스템에 관한 것이다.
일반적으로 자연환경으로부터 안정적 수확을 위해 농작물의 온실재배가 알려져 있다. 이렇듯 온실재배는 농작물의 수확량을 늘리고 제철이 아닌 작물을 재배가 가능하도록 하며, 노지의 농작물보다 품질이 높은 농작물을 재배 가능토록 한다.
그런데, 온실 내부의 대기환경, 관원환경, 근권환경으로 대별되는 작물의 생육환경 중에서 대기환경 정보인 온실 내부의 온도는 온실재배에 있어 매우 중요한 요소로 작용한다.
그런데, 온실 내부의 온도는 온도의 특성상 온실의 저부와 온실의 상부에 편차가 발생하고, 또한 온실 시설의 열원 투입부, 창문 등의, 배기부 등의 국부적 지점의 편차가 발생하는 등 온실 내부 전체적으로 균일하게 분포하는 것은 아니므로 온실 내부의 온도를 평면적, 공간적으로 일정하게 유지해야 하는 과제가 발생한다.
특히, 최근들어 나날이 대형화되고 구조적으로 복잡화되는 온실의 시설환경에 있어서, 온실 내부의 온도는 평면적으로 그리고 공간적으로 많은 편차를 보이고 있어 그 편차에 따른 온실내부 공간에서의 효과적 열원 공급이나 방열의 지점을 파악하기 위한 노력이 병행되고 있다.
그러나 온실 내부의 공간적 열원공급 또는 방열의 지점을 찾기 위해 온실 내 3차원 온도분포 측정을 위해서는 다수의 센서를 공간상에 설치하거나 고가의 열화상 카메라를 사용해야만 하므로 실제 농가에서 경제적 이유로 이를 채택하기란 매우 어려운 실정이다.
대한민국 실용신안공보 실1996-0001070 대한민국 공개특허공보 특1997-0019840
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명에 따른 온실 내 공간의 3차원 온도 분포 측정시스템은 온실내의 에너지 환경이 다양해지고 평면적인 분포뿐만 아니라 공간적인 분포에 대한 분석의 필요성이 증가하는 현실을 고려하여 온실내부의 온도를 3차원적으로 측정할 수 있도록 온실환경에 적합한 자율주행 기술, 인터넷 등의 무선통신 기술, 그리고 온실의 온도를 측정할 수 있는 다양한 센싱 기술이 적용된 정확하고 저렴한 3차원 온도 분포 측정시스템을 제공하므로써, 실제 농가에서 바로 적용할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 온실내 공간의 3차원 온도 분포 측정시스템은 온실내 공간의 3차원 온도 분포 측정시스템에 있어서, 상기 온실 바닥에 형성된 주행 가이드 라인(100); 상기 라인을 따라 자율 주행하는 주행장치(200); 상기 주행장치 상부에 온실 천장방향으로 형성된 온도감지장치(300); 상기 온실 천장부에서 바닥방향으로 고저 차이를 두고 배치된 다수의 반사판(400);을 포함하되, 상기 주행장치(200)는 주행장치의 주행 위치 및 속도를 판단하여 주행 동작을 제어하는 주행 프로세서(211)와, 인디케이터(320)로부터 전달된 온도 데이터를 저장하는 센싱 프로세서(212)로 이루어진 제어부(210)와; 상기 주행 가이드 라인(100)을 감지하여 주행 및 센싱을 위한 전기적인 펄스 신호를 출력하는 센서부(220)와; 구동 신호를 따라 동작되어 주행 동작을 수행하는 모터 구동부(230)로 이루어지고, 상기 온도감지장치(300)는 상기 제어부와 전기적으로 연결되어 상기 반사판의 온도를 센싱하기 위한 적외선 온도감지센서(310)와; 적외선 온도감지센서를 통해 측정된 반사판의 온도 데이터를 수집하여 센싱 프로세서에 전달하는 인디케이터(320)와; 상기 센싱 프로세서를 통해 출력된 온도값 데이터를 무선 수신하고, 이를 디스플레이부에 무선 송신하는 무선송수신부(330)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 주행 가이드 라인(100)은 온실 바닥에 형성되어 계속 연결되어 있는 연속라인으로서, 서로 다른 색깔의 주행라인(110)과 측정라인(120)으로 구성되고, 상기 센서부(220)는 측정라인의 색깔을 감지하여 센싱을 위한 전기적인 펄스 신호를 출력하며, 반사판(400)은 측정라인(120)의 수직한 상부에 위치하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 반사판(400)의 높이가 고정되되, 상기 반사판의 높이는 천정으로부터의 길이 값이 정해져 센싱 프로세서(212)에 저장되어 있고, 주행장치(200)가 해당 반사판의 측정라인(120)에 도달하면, 주행 프로세서는 해당 측정라인의 번호정보를 센싱 프로세서에 전달하고, 센싱 프로세서는 인디케이터(320)로부터 전송되는 해당 반사판의 온도와 센싱 프로세서에 저장된 해당 반사판의 번호정보에 해당하는 반사판의 높이 데이터를 서로 매칭시켜 센싱 프로세스의 저장부에 저장하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 반사판의 높이가 가변되되, 상기 반사판의 높이는 상기 주행장치 상부에 형성된 거리측정센서(500)에 의해 측정되고, 주행장치(200)가 해당 반사판의 측정라인(120)에 도달하게 되면, 거리측정센서(500)는 반사판의 높이 데이터를 측정하여 센싱 프로세서에 전달하고, 센싱 프로세서는 인디케이터(320)로부터 전송되는 해당 반사판의 온도와 해당 반사판의 높이 데이터를 서로 매칭시켜 센싱 프로세스의 저장부에 저장하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 센싱 프로세의 저장부에 저장되는 정보는 측정라인의 2차원적 좌표(x-y)와 반사판의 높이 데이터(z)가 결합된 3차원 좌표 (x-y-z)에 측정라인에 대응되게 설치된 반사판의 온도 데이터가 결합된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 거리측정센서는 초음파를 발진시켜 구동신호를 출력하는 초음파 구동부(510)와, 상기 초음파 구동부에서 출력된 신호중 잡음신호를 제거하는 제 1 필터부(520)와, 상기 제 1 필터부를 통한 신호를 대상물체로 출력하는 초음파 출력부(530)와, 상기 반사판에 맞고 반사된 신호를 수신하는 초음파 수신부(540)와, 상기 초음파 수신부를 통해 입력된 미약한 초음파 신호를 증폭시키는 증폭부(550)와, 상기 증폭부에서 증폭된 신호중 잡음신호를 제거하는 제 2필터부(560)와, 상기 제 2 필터부를 통해 정재된 신호를 가지고 거리를 측정하는 측정부(570)로 구성된 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 특징을 갖는 본 발명에 따른 온실내 공간의 3차원 온도 분포 측정시스템은,
첫째, 온실환경에 적합한 자율주행 기술, 즉 자율주행 차량이 라인트레이서를 따라 온실내를 평면적으로 주행므로써, 별도의 인력을 투입하지 않고 온실내의 전 지역을 골고루 측정할 수 있는 효과가 있고,
둘째. 온실의 온도를 측정할 수 있는 다양한 센싱 기술, 즉 온실 천장부에서 바닥방향으로 고저 차이를 두고 배치된 다수의 반사판을 적외선 센서를 이용하여 비접촉식으로 온도를 측정하므로써, 저렴한 비용으로 온실의 3차원적 온도 분포를 측정할 수 있는 효과가 있고,
셋째, 인터넷 등의 무선통신 기술, 즉 라인 경로 이동에 따라 2차원적으로 취득된 좌표(x-y)와 반사판의 높이 정보(z)를 3차원 좌표 (x-y-z)에 해당하는 온도 데이터를 무선통신에 의해 사용자에게 전달하므로써, 사용자가 수동 또는 자동으로 온실 내부의 특정 공간에 열원을 공급하거나 방열할 수 있도록 하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 온실내 공간의 3차원 온도 분포 측정시스템 온실 내 주행 가이드 라인 및 반사판 설치도
도 2는 본 발명에 따른 온실내 공간의 3차원 온도 분포 측정시스템 주행장치의 주행 가이드 라인 주행도
도 3은 본 발명에 따른 온실내 공간의 3차원 온도 분포 측정시스템 설치 단면도
도 4는 본 발명에 따른 온실내 공간의 3차원 온도 분포 측정시스템 블록도
도 5는 본 발명에 따른 온실내 공간의 3차원 온도 분포 측정시스템 거리측정센서 블록도
본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있는데 이 경우에는 단순한 용어의 명칭이 아닌 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 기재되거나 사용된 의미를 고려하여 그 의미가 파악되어야 할 것이다.
이하, 첨부한 도면에 도시된 바람직한 실시 예들을 참조하여 본 발명의 기술적 구성을 상세하게 설명한다.
본 발명에 따른 본 발명에 따른 온실내 공간의 3차원 온도 분포 측정시스템은, 온실 내부의 공간의 온도분포를 3차원으로 측정하기 위하여 기존의 2차원 분포 측정 개념과 높이에 따른 온도 측정 장치를 융합한 것으로서, 온실 바닥에 형성된 주행 가이드 라인(100), 상기 라인을 따라 자율 주행하는 주행장치(200), 상기 주행장치 상부에 온실 천장방향으로 형성된 온도감지장치(300), 상기 온실 천장부에서 바닥방향으로 고저 차이를 두고 배치된 다수의 반사판(400)을 포함하여 이루어 진다.
상기 주행 가이드 라인(100)은, 도 1을 참조하면, 온실(G) 바닥에 형성되어 계속 연결되어 있는 연속라인으로서, 서로 다른 색깔의 주행라인(110)과 측정라인(120)으로 구성된다.
가령, 노란색 등의 밝은 색의 주행라인이 연속된 점착식 테이프의 형태로 온실 바닥에 부착되고, 상기 반사판이 형성된 위치에 검정색 등의 어두운 색의 측정라인을 상기 주행라인에 덧붙이므로서 달성될 수 있다.
이로서, 하기할 상기 센서부(220)는 주행라인의 색깔을 감지하여 주행하다가 측정라인의 색깔을 감지하게 되면 센싱을 위한 전기적인 펄스 신호를 출력하는 된다.
따라서, 상기 측정라인은 센서부가 센싱을 위한 전기적인 펄스 신호를 출력할 수 있을 정도이면 되므로 그 면적은 매우 작게 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 주행라인(110)과 측정라인(120)의 색깔은 센서부가 명암을 구분하기 용이하도록 명도 차이가 큰 색깔을 선택하는 것이 바람직하다.
상기 주행장치(200)는 구동 및 센싱 신호를 출력하는 제어부(210)와; 상기 주행 가이드 라인(100)을 감지하여 주행 및 센싱을 위한 전기적인 펄스 신호를 출력하는 센서부(220)와; 구동 신호를 따라 동작되어 주행 동작을 수행하는 모터 구동부(230)로 이루어진다.
상기 제어부(210)는 주행장치의 주행 위치 및 속도를 판단하여 주행 동작을 제어하는 주행 프로세서(211)와, 인디케이터(320)로부터 전달된 온도 데이터를 저장하고 무선송수신부(330)를 통해 디스플레이부(340)로 송신하는 센싱 프로세서(212)로 이루어 진다.
상기 주행 프로세서(211)의 주행 위치 및 속도의 판단은 주행장치가 시작점 주행라인(110)을 따라 주행하면서 주행라인에 형성된 측정라인(120)의 경과숫자, 즉 센싱 횟수를 카운트하여 온실 내에서의 주행장치의 위치를 파악하고 그로부터 주행속도 등을 판단할 수 있다.
또한, 상기 주행 프로세서는 주행위치, 즉 반사판의 위치를 파악하여 이를 센싱 프로세서에 전달하므로서, 센싱 프로세서는 인디케이트로부터 수신한 온도 데이터와 주행프로세서로부터 수신한 반사판의 위치 정보를 매칭시켜 무선 송수신부에 이를 전달하므로서 작업자는 온실 내의 공간별 온도를 파악할 수 있게 된다.
상기 센싱 프로세서(212)는 주행 프로세서에서 입력되는 주행정보를 판단하여 주행장치가 측정라인에 위치할 경우에 온도측정센서를 작동시켜 해당 반사판의 온도를 측정하도록 한다.
더욱이, 상기 센싱 프로세서(212)는 인디케이터(320)로부터 전달된 온도 데이터를 근거로 해당하는 반사판의 온도변화를 체크하여, 지정된 기준값을 초과할 경우 이를 디스플레이부에 별도로 표시하는 기능을 추가할 수 있다.
상기 센서부(220)는 적외선 센서를 채택하므로써, 주행라인(110)을 감지하여 그에 해당하는 전기적인 신호를 주행 프로세서에 전달되므로써 주행 프로세서가 모터 구동부의 구동을 통해 주행장치가 주행하도록 한다.
또한, 센서부(220)는 주행라인(110)과 명도 차이가 큰 측정라인(120)을 감지하여 해당 위치에서 하기할 온도감지장치를 작동시킬 수 있도록 전기적인 신호를 주행프로세서에 전달하면 주행프로세서는 이를 센싱프로세서에 전달하여 반사판의 온도를 측정하도록 한다.
상기 모터 구동부(230)는 상기 제어부의 구동 명령에 따라 실제 구동장치가 구동할 수 있도록 구동력을 제공하고, 제공된 구동력으로 주행하는 구동바퀴를 포함한다.
상기 온도감지장치(300)는 상기 제어부와 전기적으로 연결되어 상기 반사판의 온도를 센싱하기 위한 적외선 온도감지센서(310)와; 적외선 온도감지센서를 통해 측정된 반사판의 온도 데이터를 수집하여 센싱 프로세서에 전달하는 인디케이터(320)와; 상기 센싱 프로세서를 통해 출력된 온도값 데이터를 무선 수신하고, 이를 디스플레이부에 무선 송신하는 무선송수신부(330)를 포함하여 이루어진다.
상기 적외선 온도감지센서(310)는 주행장치의 상면에서 온실의 천장을 향해 위치하게 형성되어 상기 측정라인이 형성된 위치에서 반사판과 수직하게 형성된다.
이로서, 주행장치가 주행라인을 따라 주행하다가 측정라인을 감지하게 되면 센서부는 이를 전기적인 신호로 변환하여 센싱 프로세서(212)에 전달하고, 센싱 프로세서는 적외선 온도감지센서를 가동시켜 주행장치가 주행 중인 측정라인의 해당 반사판의 온도를 감지하게 한다.
여기서, 주행장치의 주행 속도가 빠르면 온도감지센서를 통한 반사판의 온도감지 신뢰도가 떨어질 수 있으므로 천천히 움직이도록 하는 것이 바람직하다.
상기 인디케이터(320)는 상기 적외선 온도감지센서와 전기적으로 연결되어 적외선 온도감지센서를 통해 측정된 표면온도 데이터를 측정하여 순차적으로 저장한 후 이를 배치적으로 센싱 프로세서(212)에 전달한다. 그러면, 센싱 프로세서는 인디케이터로부터 전달된 데이터를 근거로 해당하는 반사판의 온도 및 온도변화를 체크하고, 미리 지정된 온도범위를 벗어나는가를 판단하여, 상기 미리 지정된 기준값을 초과하면 이를 작업자에게 경고하는 정보를 디스플레이부에 전달한다.
물론, 온도 데이터를 센싱 프로세서에 실시간으로 전달하고, 이를 디스플레이부에 실시간으로 표시할 수도 있지만, 온실 환경 제어라는 측면에서 실시간으로 인터렉션을 발생할 필요성이 적으므로 장치의 부하를 고려하여 배치적으로 실시하는 것이 바람직하다.
상기 무선송수신부(330)는 상기 센싱 프로세서에서 수신된 정보를 디스플레이부(600)에 전송하는 것으로서, 블루투스 통신 모듈, Xbee 통신 모듈, Wi-Fi 통신 모듈, 지그비 통신 모듈일 수 있다.
상기 디스플레이부(600)는 본 발명에 따른 온실내 공간의 3차원 온도 분포 측정시스템과 접속될 수 있는 노트북, 퍼스널 컴퓨터, 스마트폰 또는 다른 제어 장치를 포함한다.
상기 반사판(400)은 상기 온실 천장부에서 바닥방향으로 고저 차이를 두고 주행가이드라인에 대응되게 설치된 반사판배치라인(A)을 따라 배치된 다수의 구리판으로서, 상기 측정라인(120)이 위치로부터 수직한 상부에 형성된다.
여기서, 반사판의 높이 및 간격은 온실 내에서 재배하고자 하는 농작물의 종류, 설치하고자 하는 온실의 규모, 열원/출입구/창문 등의 설치위치 및 구조 등이 포함된 온실 내부의 설치물 구조 등을 고려하여 설정할 수 있다.
가령, 수직으로 높이는 천장으로부터 50cm씩 늘어나다가 농작물의 성장 크기를 고려하여 바닥으로부터 2m 지점부터는 다시 50cm씩 줄어들도록 높이를 설정하고, 반사판의 간격은 3m 간격을 유지하도록 하는 설계를 예로들 수 있다.
또한, 반사판의 재질은 비열이 낮아 주변의 온도변화에 가장 민감하고 신속하게 열평형을 이루는 소재인 구리판을 선택하므로써 표면온도 측정에 적합할 뿐만 아니라 가격이 저렴해서 제작단가를 낮출 수 있다.
이러한 구리판은 온도감지센서의 센싱효율 및 설치비용을 고려할 때 10 cm x 10 cm의 크기로 제작하는 것이 가장 바람직하다. 또한, 산화방지제를 구리판에 코팅하므로써 습도가 높은 온실 내 환경에서 기능을 오래토록 유지하게 하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 반사판의 높이는 고정시키거나 또는 가변시킬 수도 있다.
일실시예로 상기 반사판의 높이가 고정된 경우,
상기 반사판의 높이는 천정으로부터의 길이가 값이 정해져 있고 이는 센싱 프로세서에 이미 입력되어 있게 된다.
이로서, 주행장치가 해당 반사판의 측정라인에 도달하게 되면, 주행 프로세서는 해당 측정라인의 번호 등이 포함된 정보를 센싱 프로세서에 전달하고 센싱 프로세서는 인디케이터로부터 전송되는 해당 반사판의 온도와 센싱 프로세서에 저장된 해당 반사판의 번호정보에 해당하는 반사판의 높이 데이터를 읽어 이들을 서로 매칭시켜 센싱 프로세의 저장부에 이들을 저장한다.
이렇게 주행장치가 온실 내의 주행을 완전히 끝마치면 센싱 프로세서는 저장부에 저장된 매칭시킨 정보를 모아 온실 내의 3차원 온도분포 정보를 형성한 후 이를 무선송수신부를 통해 디스플레이부로 전달하게 된다.
이렇듯 반사판의 높이가 고정된 경우는 반사판의 높이가 미리 설정되어 있으므로 3차원 온도분포 정보를 형성을 위한 반사판의 높이를 별도로 측정하지 않고 미리 설정된 반사판의 해당길이를 참조하면 되므로 반사판의 높이를 측정하기 위한 별도의 측정수단이 불필요한 장점이 있다. 즉, 주행장치에 거리측정센서를 별도로 부착하지 않아도 되므로 제작비용 및 유지보수 비용이 절감되는 효과가 있다.
반면, 반사판의 높이가 고정되어 있으므로 온실 내에서 재배되는 농작물의 종류에 따라 반사판의 높낮이를 조절할 수 없고 또한 동일 농작물이라 하더라도 필요에 따라 온도측정 높낮이를 조절할 수 없어 농작물 교체에 대한 적응성 및 사용자 편의성이 낮아지는 문제점도 동시에 내포하고 있다.
반면, 또 다른 실시예로 상기 반사판의 높이가 가변되는 경우,
상기 반사판은 천정으로부터의 길이 값이 가변되므로 상기 반사판의 높이는 상기 주행장치 상부에 형성된 거리측정센서(500)에 의해 측정된다.
상기 거리측정센서(500)는 주행장치가 해당 반사판의 측정라인에 도달하게 되면 반사판의 높이 데이터를 측정하여 상기 센싱 프로세서에 송신한다.
이를 위해, 상기 거리측정센서는 초음파를 발진시켜 구동신호를 출력하는 초음파 구동부(510)와, 상기 초음파 구동부에서 출력된 신호중 잡음신호를 제거하는 제 1 필터부(520)와, 상기 제 1 필터부를 통한 신호를 대상물체로 출력하는 초음파 출력부(530)와, 상기 반사판에 맞고 반사된 신호를 수신하는 초음파 수신부(540)와, 상기 초음파 수신부를 통해 입력된 미약한 초음파 신호를 증폭시키는 증폭부(550)와, 상기 증폭부에서 증폭된 신호중 잡음신호를 제거하는 제 2필터부(560)와, 상기 제 2 필터부를 통해 정재된 신호를 가지고 거리를 측정하는 측정부(570)로 구성된다.
여기서, 온도측정센서와 거리측정센서는 센서의 검출동작이 정상적으로 일어날 수있는 각도범위인 지향각이 1:30 비율, 즉 각도 범위는 3m 떨어진 지점에서 계측 면적이 10cm 이하인 협소지향각 센서로 구성하는 것이 바람직하다.
그런데, 초음파가 공기중으로 퍼져 나가 일정거리가 지나면 출력파형이 약해지기 때문에 일정거리 이상은 측정이 불가능한 특징으로 인해 상기 초음파센서는 측정거리가 짧아 상기 반사판의 높이가 5M를 넘는 경우 계측의 정확성이 결여될 수 있으므로 5M 이상의 원거리 측정은 센서는 직진성이 강한 레이저 센서를 이용하는 것이 바람직하다.
따라서,온실 내 농작물의 특성을 고려하여 본 발명에 따른 온실내 공간의 3차원 온도 분포 측정시스템을 설계시 지상으로부터 가장 높게 위치한 반사판의 높이를 5M를 기준으로 초음파 측정센서 또는 레이저 측정센서 중 어느 하나를 선택하거나, 또는 둘을 조합하여 정확성을 높일 수도 있다.
계속해서, 주행장치가 해당 반사판의 측정라인에 도달하게 되면, 거리측정센서는 반사판의 높이 데이터를 측정하여 이를 센싱 프로세서에 전달하고 센싱 프로세서는 인디케이터로부터 전송되는 해당 반사판의 온도와 해당 반사판의 높이정보를 서로 매칭시켜 센싱 프로세의 저장부에 이들을 저장한다. 즉, 2차원적으로 취득된 좌표(x-y)와 반사판의 높이 정보(z)를 3차원 좌표 (x-y-z)로 삼고 온도 데이터를 해당 지점의 온도로 기록하여 보관하는 것이다.
이렇게 주행장치가 온실 내의 주행을 완전히 끝마치면 센싱 프로세서는 저장부에 저장된 매칭시킨 정보를 모아 온실 내의 3차원 온도분포 정보를 형성한 후 이를 무선송수신부를 통해 디스플레이부로 전달하게 된다. 즉, 디스플레이부에 온실내에서 열원 공급이 필요한 지점 또는 이상 열 징후가 보이는 지점을 3차원적으로 적시할 수 있게 된다.
이는 온실이 이미 가동되고 있는 경우 이러한 정보를 토대로 작업자는 수동으로 또는 자동제어장치에 연결시켜 온실 내 온도를 조절할 수 있고, 온실을 설계하고자 할 경우 대형화, 구조화 되어가는 온실내부 공간에서 가장 효과적으로 열원을 공급하거나 효과적으로 방열을 해야할 지점을 3차원적으로 적시할 수 있으며, 새로운 구조 설계를 위한 정량적 데이터를 제공하는데 활용될 수 있다.
아울러 반사판의 높이가 가변되는 경우의 장단점은 상기 기재한 반사판의 높이가 고정된 경우와 반대이므로 그 기재를 생략하기로 한다.
이어서 본 발명에 따른 온실내 공간의 3차원 온도 분포 측정시스템의 작동관계를 살펴보면,
작업자는 주행장치(200)를 온실 내 바닥을 따라 형성된 가이드 라인(100)의 출발점에 위치시킨 후 출발시키면, 주행장치는 센서부(220)를 통해 감지하는 주행라인(110)을 따라 천천히 주행하다가 주행라인 상에 형성된 측정라인(120)에 위치하게 되면 온도측정센서는 측정라인의 해당 위치에 설치된 반사판(400)의 표면온도를 측정하여 이를 주행장치의 센싱 프로세서에 전달하면 센싱 프로세서는 측정라인의 2차원적 좌표(x-y)와 반사판의 높이 데이터(z)가 결합된 3차원 좌표 (x-y-z)에 측정라인에 대응되게 설치된 반사판의 온도 데이터를 결합하여 무선송수신부를 통해 디스플레이부에 전송하므로써, 작업자는 온실내부 공간에서 가장 효과적으로 열원을 공급하거나 효과적으로 방열을 해야할 지점을 3차원적으로 적시할 수 있어 수동으로 또는 자동제어장치에 연결시켜 온실 내 온도를 조절하거나, 온실을 설계시 구조 설계를 위한 정량적 데이터로 활용할 수 있게 된다.
이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것이고, 명세서에 게시된 실시예는 본 발명의 기술사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 그러므로 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의해 해석되고, 그와 균등한 범위 내에 있는 기술적 사항도 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 주행 가이드 라인
110: 주행라인 120: 측정라인
200: 주행장치
210: 제어부 211: 주행 프로세서 212: 센싱 프로세서
220: 센서부 230: 모터 구동부
300: 온도감지장치
310: 온도감지센서 320: 인디케이터 330: 무선송수신부
400: 반사판
500: 거리측정센서
510: 초음파 구동부 520: 제 1 필터부 530: 초음파 출력부
540: 초음파 수신부 550: 증폭부 560: 제 2필터부
570: 측정부

Claims (7)

  1. 온실내 공간의 3차원 온도 분포 측정시스템에 있어서,
    상기 온실 바닥에 형성된 주행 가이드 라인(100);
    상기 주행 가이드 라인을 따라 자율 주행하는 주행장치(200);
    상기 주행장치 상부에 온실 천장방향으로 형성된 온도감지장치(300);
    상기 온실 천장부에서 바닥방향으로 고저 차이를 두고 상기 주행가이드라인에 대응되게 설치된 반사판배치라인(A)을 따라 배치된 다수의 반사판(400);을 포함하되,
    상기 주행장치(200)는 주행장치의 주행 위치 및 속도를 판단하여 주행 동작을 제어하는 주행 프로세서(211)와, 인디케이터(320)로부터 전달된 온도 데이터를 저장하는 센싱 프로세서(212)로 이루어진 제어부(210)와; 상기 주행 가이드 라인(100)을 감지하여 주행 및 센싱을 위한 전기적인 펄스 신호를 출력하는 센서부(220)와; 구동 신호를 따라 동작되어 주행 동작을 수행하는 모터 구동부(230)로 이루어지고,
    상기 온도감지장치(300)는 상기 제어부와 전기적으로 연결되어 상기 반사판의 온도를 센싱하기 위한 적외선 온도감지센서(310)와; 적외선 온도감지센서를 통해 측정된 반사판의 온도 데이터를 수집하여 센싱 프로세서에 전달하는 인디케이터(320)와; 상기 센싱 프로세서를 통해 출력된 온도값 데이터를 무선 수신하고, 이를 디스플레이부에 무선 송신하는 무선송수신부(330)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 온실내 공간의 3차원 온도 분포 측정시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 주행 가이드 라인(100)은 온실 바닥에 형성되어 계속 연결되어 있는 연속라인으로서, 서로 다른 색깔의 주행라인(110)과 측정라인(120)으로 구성되고,
    상기 센서부(220)는 측정라인의 색깔을 감지하여 센싱을 위한 전기적인 펄스 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 온실내 공간의 3차원 온도 분포 측정시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 반사판(400)은 측정라인(120)의 수직한 상부에 위치하는 것을 특징으로 하는 온실내 공간의 3차원 온도 분포 측정시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 반사판(400)의 높이가 고정되되,
    상기 반사판의 높이는 천정으로부터의 길이 값이 정해져 센싱 프로세서(212)에 저장되어 있고,
    주행장치(200)가 해당 반사판의 측정라인(120)에 도달하면, 주행 프로세서는 해당 측정라인의 번호정보를 센싱 프로세서에 전달하고, 센싱 프로세서는 인디케이터(320)로부터 전송되는 해당 반사판의 온도와 센싱 프로세서에 저장된 해당 반사판의 번호정보에 해당하는 반사판의 높이 데이터를 서로 매칭시켜 센싱 프로세스의 저장부에 저장하는 것을 특징으로 하는 온실내 공간의 3차원 온도 분포 측정시스템.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 반사판의 높이가 가변되되,
    상기 반사판의 높이는 상기 주행장치 상부에 형성된 거리측정센서(500)에 의해 측정되고,
    주행장치(200)가 해당 반사판의 측정라인(120)에 도달하게 되면, 거리측정센서(500)는 반사판의 높이 데이터를 측정하여 센싱 프로세서에 전달하고, 센싱 프로세서는 인디케이터(320)로부터 전송되는 해당 반사판의 온도와 해당 반사판의 높이 데이터를 서로 매칭시켜 센싱 프로세스의 저장부에 저장하는 것을 특징으로 하는 온실내 공간의 3차원 온도 분포 측정시스템.
  6. 청구항 4 또는 청구항 5에 있어서,
    상기 센싱 프로세의 저장부에 저장되는 정보는 측정라인의 2차원적 좌표(x-y)와 반사판의 높이 데이터(z)가 결합된 3차원 좌표 (x-y-z)에 측정라인에 대응되게 설치된 반사판의 온도 데이터가 결합된 것을 특징으로 하는 온실내 공간의 3차원 온도 분포 측정시스템.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 거리측정센서는 초음파를 발진시켜 구동신호를 출력하는 초음파 구동부(510)와, 상기 초음파 구동부에서 출력된 신호중 잡음신호를 제거하는 제 1 필터부(520)와, 상기 제 1 필터부를 통한 신호를 대상물체로 출력하는 초음파 출력부(530)와, 상기 반사판에 맞고 반사된 신호를 수신하는 초음파 수신부(540)와, 상기 초음파 수신부를 통해 입력된 미약한 초음파 신호를 증폭시키는 증폭부(550)와, 상기 증폭부에서 증폭된 신호중 잡음신호를 제거하는 제 2필터부(560)와, 상기 제 2 필터부를 통해 정재된 신호를 가지고 거리를 측정하는 측정부(570)로 구성된 것을 특징으로 하는 온실내 공간의 3차원 온도 분포 측정시스템.

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KR20220045393A (ko) 2020-10-05 2022-04-12 영남대학교 산학협력단 온도 분포 측정 방법 및 이를 수행하기 위한 장치

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