KR101687819B1 - 비닐하우스 관리 시스템 및 그의 처리 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 비닐하우스 관리 시스템 및 그의 처리 방법에 관한 것이다. 본 발명의 비닐하우스 관리 시스템은 비닐하우스에 설치되는 복수 개의 센서 단말기들과, 센서 단말기들로부터 비닐하우스의 환경 상태에 따른 다양한 감지 정보를 받아서 비닐하우스의 상태를 제어하는 제어 장치와, 제어 장치와 연결되어 감지 정보를 수집하는 비닐하우스 관리 서버와, 비닐하우스 관리 서버와 연동해서 비닐하우스의 상태를 모니터링하거나 원격 제어하는 사용자 단말기 및 관리자 단말기를 포함한다. 비닐하우스는 구조물 표면의 일부에 발열 필름을 구비한다. 발열 필름은 인쇄 전자 기술을 이용하여 고분자 필름 표면에 전도성 잉크로 복수 개의 발열 패턴과 복수 개의 회로 패턴을 형성한다. 센서 단말기는 회로 패턴을 통해 제어 장치와 전기적으로 연결되어 감지 정보를 전송한다. 발열 패턴은 비닐하우스의 감지 정보에 대응하여 제어 장치로부터 전원을 공급받거나 차단된다. 본 발명에 의하면, 발열 필름을 저비용으로 대량 생산할 수 있고, 비닐하우스의 상태를 실시간으로 모니터링 및 원격 제어가 가능하다.
Description
본 발명은 비닐하우스 관리 시스템에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로 인쇄 전자 기술을 이용하여 발열 패턴과 회로 패턴이 형성된 발열 필름으로 비닐하우스를 형성하고, 비닐하우스에 적설된 눈의 무게, 비닐하우스의 주변 온도 및 풍속, 비닐하우스의 내부 밝기 등을 포함하는 비닐하우스의 환경 상태를 실시간으로 감지하는 복수 개의 센서 단말기를 구비하고, 센서 단말기와 제어 장치를 발열 필름의 회로 패턴으로 연결시키고, 센서 단말기들로부터 제공되는 감지 정보와 설정된 기준 정보를 비교하여 사용자 단말기 및 관리자 단말기가 비닐하우스의 상태를 실시간으로 모니터링하며, 발열 필름의 전원 공급을 원격 제어하도록 처리하는 비닐하우스 관리 시스템 및 그의 처리 방법에 관한 것이다.
일반적으로 비닐하우스는 각종 채소류 등과 같은 농작물을 계절에 관계없이 재배 가능하도록 설치되는 가건물의 일종이다. 비닐하우스는 농작물의 생산성 및 활용도가 증대되므로 전국에 걸쳐 많은 숫자가 설치되고 있다. 이러한 비닐하우스는 일반적으로 소정의 곡률반경을 갖도록 절곡된 철제, 합성수지 및 목재와 같은 재질을 이용하여 프레임을 제작하여 지반에 설치되고, 설치된 프레임에 보온 기능을 갖는 비닐 또는 보온재를 덮어 씌어 외부와 내부를 차단시켜 일정한 내부 온도를 유지시킨다.
그러나 비닐하우스는 그 구조가 단순한 만큼 내구성이나 지지력이 약하므로, 비바람이 몰아치거나, 눈이 많이 오는 경우에는 비닐하우스가 파손되거나 붕괴되는 경우가 많다. 특히 눈이 많이 오는 경우, 비닐하우스 상측에 쌓인 눈의 하중으로 인하여, 비닐하우스가 붕괴되므로 상당한 재산상의 피해를 주고 있는 실정이다. 뿐만 아니라, 다량의 눈이 쌓일 경우 비닐하우스가 무너지지 않더라도 햇빛을 차단하게 되어 작물의 생육에 좋지 않은 영향을 주게 됨으로써 생산성이 저하될 수 있다. 이러한 문제점을 보완하기 위해, 비닐하우스의 제설을 위한 장치가 이미 다양하게 공개되어 있다.
예를 들어, 열을 발생시키는 열선을 구비한 발열 시트를 비닐하우스 상부 등에 설치하여 비닐하우스에 쌓인 눈을 녹여 비닐하우스의 붕괴를 방지하는 시스템이 공개되어 있다. 이러한 시스템은 발열 시트에 형성되는 발열 패턴을 포토리소그라피(photolithography) 공정을 사용하여 전도성 물질을 시트 등에 패터닝하거나 또는 코팅 공정을 사용하여 전면에 코팅하여 제작한다. 이러한 공정은 높은 비용이 요구되고, 면상 발열 패턴을 구비한 발열 시트를 비닐하우스의 비닐에 부가하게 되어, 비닐하우스의 상부의 무게가 증가하거나 또는 농작물에 필요한 햇빛이 차단되는 문제가 발생된다.
본 발명의 목적은 복수 개의 센서 단말기들을 구비하고, 이를 통해 비닐하우스의 환경 상태에 따른 다양한 감지 정보를 측정하여 실시간으로 비닐하우스의 상태를 모니터링 및 전원 공급을 원격 제어하기 위한 비닐하우스 관리 시스템 및 그의 처리 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 인쇄 전자 기술을 이용하여 복수 개의 센서 단말기와 제어 장치를 구비하는 비닐하우스의 센서 단말기와 제어 장치를 전기적으로 연결시키기 위한 발열 필름을 구비하는 비닐하우스 관리 시스템 및 그의 처리 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 비닐하우스의 환경 상태에 따른 다양한 감지 정보를 측정하여 실시간으로 발열 필름의 전원 공급을 제어하도록 처리하는 비닐하우스 관리 시스템 및 그의 처리 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적들을 달성하기 위한, 본 발명의 비닐하우스 관리 시스템은 인쇄 전자 기술을 이용하여 발열 패턴과, 데이터 전송 라인을 포함하는 회로 패턴이 형성된 발열 필름으로 비닐하우스를 형성하고, 비닐하우스의 환경 상태를 실시간으로 감지하는 복수 개의 센서 단말기를 구비하는데 그 한 특징이 있다. 이와 같은 본 발명의 비닐하우스 관리 시스템은 복수 개의 센서 단말기들의 감지 정보를 전송하기 위해, 인쇄 전자 기술을 이용하여 전도성 잉크로 발열 필름의 회로 패턴을 형성하고, 이를 통해 센서 단말기와 제어 장치를 전기적으로 연결시킴으로써, 발열 필름을 저비용으로 대량 생산할 수 있고, 비닐하우스의 상태를 실시간으로 감지하여, 자동으로 발열 필름을 작동시킬 수 있으며, 사용자 또는 관리자가 비닐하우스의 제어 장치를 원격 제어 가능하다.
이 특징에 따른 본 발명의 비닐하우스 관리 시스템은, 인쇄 전자 기술을 이용하여 고분자 필름에 전도성 잉크로 복수 개의 발열 패턴과 복수 개의 데이터 전송 라인이 인쇄되고, 비닐하우스의 하우스 비닐의 일부에 설치되는 발열 필름과; 서로 다른 위치에서 상기 비닐하우스의 프레임에 고정 설치되고, 상기 발열 필름의 상기 데이터 전송 라인에 전기적으로 연결되어, 상기 비닐하우스의 환경 상태에 따른 다양한 감지 정보를 측정하는 복수 개의 센서 단말기와; 상기 데이터 전송 라인을 통해 상기 센서 단말기로부터 측정된 상기 감지 정보를 받아들여서 설정된 기준 정보와 비교하고, 상기 감지 정보가 일정 범위를 벗어나면, 상기 발열 패턴으로 전원을 공급하도록 제어하는 제어 장치와; 상기 제어 장치와 통신망을 통하여 연결되고, 상기 제어 장치로부터 상기 감지 정보를 수집하고, 상기 감지 정보를 보정 및 분석하는 비닐하우스 관리 서버 및; 상기 통신망을 통하여 상기 비닐하우스 관리 서버로부터 보정 및 분석된 상기 감지 정보를 제공받아서 상기 비닐하우스의 상태를 실시간으로 모니터링 및 원격 제어하는 사용자 단말기를 포함한다.
이 특징의 한 실시예에 있어서, 상기 센서 단말기는; 상기 비닐하우스에 적설된 눈의 무게, 상기 비닐하우스의 주변 온도, 상기 비닐하우스의 주변 풍량 및 상기 비닐하우스 내부의 광량들 중 적어도 하나를 측정하는 센서를 갖는 센서부와;
상기 센서에 대응하는 상기 감지 정보를 저장하는 제 1의 저장부와; 상기 데이터 전송 라인에 연결되어 상기 감지 정보를 상기 제어 장치로 전송하는 제 1의 통신부 및; 상기 센서부, 상기 제 1의 저장부 및 상기 제 1의 통신부를 제어하는 제 1의 제어부를 포함한다.
다른 실시예에 있어서, 상기 제어 장치는; 상기 비닐하우스의 환경 상태에 따른 적설된 눈의 무게, 주변 온도, 주변 풍량 및 내부 밝기들 각각에 대한 상기 기준 정보와, 상기 센서 단말기로부터 측정된 상기 감지 정보를 실시간으로 저장하는 제 2의 저장부와; 상기 제어 장치의 전원을 공급하고, 상기 발열 필름의 상기 발열 패턴으로 전원을 공급하는 전원부와; 상기 센서 단말기로부터 상기 감지 정보를 받아들이고, 상기 비닐하우스 관리 서버로 상기 감지 정보를 전송하는 제 2의 통신부 및; 상기 제 2의 저장부, 상기 전원부 및 상기 제 2의 통신부를 제어하고, 상기 감지 정보와 상기 기준 정보를 비교하여 상기 전원부로부터 상기 발열 패턴으로 전원을 공급하거나 차단하도록 제어하는 제 2의 제어부를 포함한다.
또 다른 실시예에 있어서, 상기 비닐하우스 관리 서버는; 상기 통신망을 통해 상기 제어 장치와 상기 사용자 단말기들 간에 상호 데이터 통신이 가능하도록 제공되는 제 3의 통신부와; 상기 통신망을 통하여 상기 제어 장치와, 상기 사용자 단말기들과 상호 연동되어 상기 비닐하우스의 상태를 실시간으로 모니터링 및 상기 발열 패턴으로의 전원 공급을 원격 제어하도록 처리하는 비닐하우스 관리 프로그램을 저장하는 제 3의 저장부와; 적어도 상기 감지 정보에 대응되는 수집 데이터와, 상기 수집 데이터를 분석하여 생성되는 분석 데이터를 저장하는 데이터베이스 및; 상기 제 3의 통신부, 상기 제 3의 저장부 및 상기 데이터베이스를 제어하고, 상기 수집 데이터와 상기 분석 데이터를 상기 통신망을 통하여 상기 사용자 단말기로 제공하고, 상기 사용자 단말기로부터 원격 제어 정보가 발생되면, 상기 제어 장치로 전송하여 상기 비닐하우스 관리 프로그램을 처리하도록 제어하는 제 3의 제어부를 포함한다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 사용자 단말기가 통신망을 통하여 비닐하우스의 상태를 실시간으로 모니터링 및 발열 패턴의 전원 공급을 원격 제어 가능하도록 처리하는 비닐하우스 관리 시스템의 처리 방법이 제공된다.
이 특징에 따른 비닐하우스 관리 시스템의 처리 방법은, 인쇄 전자 기술을 이용하여 고분자 필름에 전도성 잉크로 복수 개의 발열 패턴과, 복수 개의 데이터 전송 라인이 포함되는 회로 패턴이 인쇄된 발열 필름으로 비닐하우스를 형성하는 하우스 비닐의 일부에 설치되고, 상기 비닐하우스의 서로 다른 위치에서 고정 설치되고 상기 비닐하우스의 환경 상태에 따른 다양한 감지 정보를 측정하는 복수 개의 센서 단말기를 상기 발열 필름의 상기 데이터 전송 라인에 전기적으로 연결시켜서, 상기 감지 정보와 상기 감지 정보에 대응되는 기준 정보를 비교하여, 사용자 단말기를 이용하여 상기 비닐하우스의 상태를 모니터링 및 상기 발열 필름의 전원 공급을 원격 제어하도록 처리하되; 상기 감지 정보와 상기 기준 정보의 비교 결과에 따라 상기 발열 필름의 상기 발열 패턴으로 전원을 공급하거나 차단시킨다.
이 특징의 한 실시예에 있어서, 상기 처리 방법은; 상기 감지 정보를 보정 및 분석하여 상기 사용자 단말기가 상기 비닐하우스의 상태를 모니터링 중 원격 제어가 필요한지를 판별하고, 판별 결과에 따라 상기 기준 정보를 재설정하도록 더 처리한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 비닐하우스 관리 시스템은 복수 개의 센서 단말기들의 감지 정보를 전송하기 위해, 인쇄 전자 기술을 이용하여 전도성 잉크로 발열 필름의 회로 패턴을 형성하고, 이를 통해 센서 단말기와 제어 장치를 전기적으로 연결시킴으로써, 발열 필름을 저비용으로 대량 생산할 수 있고, 비닐하우스의 상태를 실시간으로 감지하여, 자동으로 발열 필름을 작동시킬 수 있다.
또 본 발명의 비닐하우스 관리 시스템은 인쇄 전자 기술을 이용한 발열 필름이 기존의 포토리소그라피 공정 보다 비교적 공정이 간단하고, 제조 비용이 저렴하고, 필요한 부분만을 전도성 잉크로 인쇄하므로, 비닐하우스에서 재배되는 농작물의 성장에 요구되는 햇빛이 필요 이상으로 차단되는 문제를 최소화할 수 있으며, 대규모의 비닐하우스의 제작에 용이하고, 제작 비용도 감소시킬 수 있다.
또한 본 발명의 비닐하우스 관리 시스템은 실시간으로 센서 단말기들을 통해 비닐하우스의 환경 상태에 따른 다양한 감지 정보를 제공함으로써, 사용자 또는 관리자가 비닐하우스를 실시간으로 모니터링 가능하고, 비닐하우스의 상태를 원격 제어 가능하다.
도 1은 본 발명에 따른 비닐하우스 관리 시스템의 네트워크 구성을 도시한 블럭도;
도 2는 도 1에 도시된 비닐하우스의 하우스 비닐과 발열 필름의 구성을 도시한 도면;
도 3a는 도 1에 도시된 비닐하우스의 발열 필름을 이용한 센서 단말기와 제어 장치의 연결 구성을 도시한 블럭도;
도 3b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 비닐하우스의 발열 필름을 이용한 센서 단말기와 제어 장치의 연결 구성을 도시한 블럭도;
도 3c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 비닐하우스의 발열 필름을 이용한 센서 단말기와 제어 장치의 연결 구성을 도시한 블럭도;
도 4a는 도 3a 또는 도 3b에 도시된 센서 단말기의 구성을 도시한 블럭도;
도 4b는 도 3c에 도시된 센서 단말기의 구성을 도시한 블럭도;
도 5는 도 3a 내지 도 3c에 도시된 제어 장치의 구성을 도시한 블럭도;
도 6은 도 1에 도시된 비닐하우스 관리 서버의 구성을 도시한 블럭도; 그리고
도 7은 본 발명에 따른 비닐하우스 관리 시스템의 처리 수순을 도시한 흐름도이다.
도 2는 도 1에 도시된 비닐하우스의 하우스 비닐과 발열 필름의 구성을 도시한 도면;
도 3a는 도 1에 도시된 비닐하우스의 발열 필름을 이용한 센서 단말기와 제어 장치의 연결 구성을 도시한 블럭도;
도 3b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 비닐하우스의 발열 필름을 이용한 센서 단말기와 제어 장치의 연결 구성을 도시한 블럭도;
도 3c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 비닐하우스의 발열 필름을 이용한 센서 단말기와 제어 장치의 연결 구성을 도시한 블럭도;
도 4a는 도 3a 또는 도 3b에 도시된 센서 단말기의 구성을 도시한 블럭도;
도 4b는 도 3c에 도시된 센서 단말기의 구성을 도시한 블럭도;
도 5는 도 3a 내지 도 3c에 도시된 제어 장치의 구성을 도시한 블럭도;
도 6은 도 1에 도시된 비닐하우스 관리 서버의 구성을 도시한 블럭도; 그리고
도 7은 본 발명에 따른 비닐하우스 관리 시스템의 처리 수순을 도시한 흐름도이다.
본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 서술하는 실시예로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 구성 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이다.
이하 첨부된 도 1 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 비닐하우스 관리 시스템의 네트워크 구성을 도시한 블럭도이고, 도 2는 도 1에 도시된 비닐하우스의 하우스 비닐과 발열 필름의 구성을 도시한 도면이고, 도 3a 내지 도 3c는 도 1에 도시된 비닐하우스의 발열 필름을 이용한 센서 단말기와 제어 장치의 연결 구성을 서로 다른 실시예들로서 도시한 블럭도들이고, 도 4a 및 도 4b는 도 3a 내지 도 3c에 도시된 센서 단말기의 구성을 각각 도시한 블럭도들이고, 도 5는 도 3a 내지 도 3c에 도시된 제어 장치의 구성을 도시한 블럭도들이며, 그리고 도 6은 도 1에 도시된 비닐하우스 관리 서버의 구성을 도시한 블럭도다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 비닐하우스 관리 시스템(2)은 복수 개의 발열 패턴(도 2의 236)과 복수 개의 회로 패턴(도 2의 232)들이 형성된 발열 필름(230)을 이용하여 구성되는 비닐하우스(200)의 환경 상태에 따른 다양한 감지 정보(예를 들어, 비닐하우스에 적설된 눈의 무게, 비닐하우스 주변 온도 및 풍속, 비닐하우스의 내부 밝기 등)를 실시간으로 측정하고, 감지 정보를 설정된 기준 정보와 비교하여, 사용자 및 관리자 단말기(300, 310)가 통신망(4, 6)을 통해 비닐하우스(200)의 상태를 실시간 모니터링하거나, 기준 정보 재설정, 발열 패턴(236)의 전원 공급 및 차단 등을 원격 제어하도록 처리한다.
이를 위해, 본 발명의 비닐하우스 관리 시스템(2)은 통신망(4, 6)과, 하나의 비닐 하우스(200)에 구비되는 복수 개의 센서 단말기(220)와, 비닐하우스(200)의 제어 장치(210)와, 사용자 단말기(300) 및 비닐하우스 관리 서버(100)를 포함한다. 또 비닐하우스 관리 시스템(2)은 관리자 단말기(310)를 더 구비할 수 있다.
먼저, 비닐하우스(200)는 도 2에 도시된 바와 같이, 프레임(미도시됨) 등으로 형성된 비닐하우스 구조물의 표면을 덮는 하우스 비닐의 일부(예를 들어, 비닐하우스의 지붕의 일부)에 설치되는 발열 필름(230)을 포함한다. 발열 필름(230)은 고분자 필름(231)과, 인쇄 전자(Printed Electronics) 기술을 이용하여 전도성 잉크를 고분자 필름(231) 상에 인쇄하여 형성되는 복수 개의 발열 패턴(236 : 236a, 236b)들, 데이터 전송을 위한 복수 개의 회로 패턴(232)들로 구성된다. 또 발열 필름(230)에는 센서 단말기(220)들로 전원을 공급하기 위해, 도 3a에 도시된 바와 같이, 복수 개의 전원 공급 라인(234)들을 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 이 실시예의 고분자 필름(231)은 예를 들어, 폴리에틸렌(polyethylene : PE), 폴리에스터(polyester : PET), 폴리이미드(polyimide : PI), PEN(polyethylene naphthalate), PVC(polyvinyl chloride) 및 PP(polypropylene) 필름 등과 같은 합성 수지로 구비될 수 있다. 그리고 고분자 필름(231)의 일면에는 전도성 잉크가 인쇄되어, 상호 전기적으로 연결되는 복수의 발열 패턴(236)과, 복수 개의 회로 패턴(232)들이 형성된다.
발열 패턴(236)은 제어 장치(210)의 전원부(도 5의 216)로부터 전원을 공급받아서 열을 발생시킨다. 이러한 발열 패턴(236)은 필요에 따라 동일한 간격을 유지하고 나란하게 배치되거나 상호 직교하는 형태, 셀 단위 형태 또는 메탈 메쉬(metal mesh) 형태와 같이 구비되고, 상호 직렬 및/또는 병렬 연결되는 등 다양한 형상으로 인쇄될 수 있다. 또한 발열 패턴(236)은 서로 동일 선폭으로 인쇄될 수 있으며, 필요에 따라 서로 다른 선폭으로 인쇄될 수 있다. 여기서 복수 개의 발열 패턴(236)은 균일한 발열을 위해 상호 병렬로 연결된다. 이 때, 발열 패턴(236)이 상호 병렬로 연결됨에 따라 특정 부분이 손상된 경우에도 해당 부분을 제외한 나머지 부분은 정상적인 동작이 가능하다. 또 발열 패턴(236)은 도 2에 도시된 바와 같이, 발열 필름(230)의 길이에 따라 전원 공급이 용이하도록 하기 위하여, 복수 개의 셀 단위(236a, 236b)들로 분리될 수 있다. 이 때, 분리된 발열 패턴(236a, 236b)들 각각은 제어 장치(210)로부터 전원 공급을 공급받을 수 있도록 전기적으로 연결된다.
또 발열 패턴(236)은 별도의 저항 소자가 포함되지 않고, 예를 들어, 카본 블랙, 흑연, 탄소 나노 튜브(Carbon Nano Tube : CNT), 그래핀(graphene), 탄소 섬유 등과 같은 카본 계열이나, 또는 은(Ag), 니켈(Ni), 구리(Cu) 및 알루미늄(Al) 등과 같은 전도성 금속 파우더 계열 또는 은(Ag)이나 규소(Si)가 코팅된 구리(Cu)와 같은 코팅 입자 파우더 계열, 그리고 은 나노와이어(silver nanowire, AgNW), 탄소 나노 튜브(CNT), 그래핀, 전도성 고분자 등과 같은 투명 전극 물질로 제조되는 전도성 잉크로 인쇄되어 형성될 수 있다.
따라서 발열 패턴(236)은 별도의 저항 소자에 의한 발열이 아닌 전도성 잉크로 인쇄된 패턴 자체의 저항값으로 열을 발생시킬 수 있다. 발열 패턴(236)으로부터 발생된 열은 발열 필름(230)의 표면을 데워서 비닐 하우스(200)에 쌓인 눈을 녹일 수 있다. 여기서 발열 패턴(236)의 저항값 및 그에 따른 발열의 정도는 발열 패턴(236)의 선폭, 길이 및 인가되는 전류값을 조절하여 제어할 수 있다.
회로 패턴은 복수 개의 데이터 전송 라인(232)을 포함한다. 또 회로 패턴은 복수 개의 전원 공급 라인(234)들을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 데이터 전송 라인(232)은 복수 개의 센서 단말기(220)들과 다중 통신을 처리하기 위해 복수 개의 회로 패턴들로 구비된다. 또 전원 공급 라인(234)은 (+) 전원과 (-) 전원이 공급되는 2 개의 회로 패턴으로 구비된다. 또 이 실시예에서 데이터 전송 라인(232)은 예를 들어, CAN(Controller Area Network) 통신 등과 같은 직렬 통신 네트워크 방식을 이용하여 데이터를 전송할 수 있도록 2 개의 회로 패턴으로 구비된다. 회로 패턴(232, 234)들은 발열 패턴(236)과 동일하거나 대체로 유사한 재질의 전도성 잉크로 인쇄된다.
이러한 발열 패턴(236)과 회로 패턴(232, 234)은 예를 들어, 스크린 인쇄(screen printing), 그라비아 인쇄(gravure printing) 및 그라비아 옵셋 인쇄(gravure off-set printing) 등의 인쇄 전자 기술을 이용하여 고분자 필름(231)에 전도성 잉크가 인쇄되어 형성된다.
그러므로 본 발명의 비닐하우스 관리 시스템(2)에 적용된 발열 필름(230)은 기존의 포토리소그라피 공정 보다 비교적 공정이 간단하고, 제조 비용이 저렴한 장점을 가진다. 또 발열 필름(230)은 필요한 부분만을 전도성 잉크로 인쇄하므로, 비닐하우스(200)에서 재배되는 농작물의 성장에 요구되는 햇빛이 필요 이상으로 차단되는 문제를 최소화할 수 있다. 또한, 발열 필름(230)은 비닐하우스(200)에 사용되는 고분자 필름(231)에 발열 패턴(236)이 직접 인쇄되기 때문에, 대규모의 비닐하우스(200)의 제작에 용이하고, 제작 비용도 감소시킬 수 있다. 이러한 발열 필름(230)은 비닐하우스(200)의 모양, 크기 등의 특성에 따라 다양하게 구비될 수 있다.
또 비닐하우스(200)에는 비닐하우스(200)의 환경 상태에 따른 다양한 감지 정보를 측정하는 복수 개의 센서 단말기(220)들과, 센서 단말기(220)들로부터 측정된 감지 정보를 받아서 데이터를 수집, 저장하고, 비닐하우스 관리 서버(100)로 수집된 데이터를 제공하며, 감지 정보와 기준 정보를 비교하여 발열 필름(230)으로 전원을 공급하거나 차단시키는 제어 장치(210)가 구비된다.
센서 단말기(220)는 비닐하우스(200)의 서로 다른 위치에 각각 설치되고, 비닐하우스(200)의 환경 상태에 대한 다양한 감지 정보를 측정하는 적어도 하나의 센서를 구비한다. 센서 단말기(220)는 예를 들어, 비닐하우스(200)에 적설된 눈의 무게를 측정하는 무게 센서(또는 압력 센서), 비닐하우스(200)의 내부 및 주변 온도를 측정하는 온도 센서, 비닐하우스(200)의 주변 풍량을 측정하는 진동 센서(또는 풍속 센서) 그리고 비닐하우스(200)의 내부 밝기를 측정하는 광 센서들 중 적어도 어느 하나를 구비한다.
또 센서 단말기(220)는 비닐하우스(200)의 환경 상태에 따른 감지 정보를 정확하게 측정하기 위하여, 비닐하우스(200)의 내부 및 외부에서 적정 위치에 배치되며, 복수 개가 비닐하우스(200)의 프레임(미도시됨)에 각각 고정 설치된다. 이를 위해 센서 단말기(220)는 비닐하우스(200)의 프레임에 결합되는 결합부(미도시됨)가 구비된다. 결합부는 예를 들어, 나사 결합, 클램프 결합, 밴드 결합 등 다양한 형태 및 구조로 제공될 수 있다.
이러한 센서 단말기(220)들은 감지 정보를 전송하기 위해 발열 필름(230)의 회로 패턴(232)을 이용하여 제어 장치(210)와 전기적으로 연결된다.
구체적으로 도 3a 및 도 4a를 참조하면, 이 실시예의 센서 단말기(220)는 발열 필름(230)의 회로 패턴(232, 234)에 전기적으로 연결된다. 즉, 센서 단말기(220)는 발열 필름(230)의 전원 공급 라인(234)에 연결되어 외부로부터 전원을 공급받으며, 발열 필름(230)의 데이터 전송 라인(232)에 연결되어 측정된 감지 정보를 제어 장치(210)로 전송한다. 또 발열 패턴(236)과 회로 패턴(232, 234)들은 복수 개의 와이어들이 구비되는 케이블(238) 등을 통해 제어 장치(210)와 전기적으로 연결된다.
이를 위해 발열 필름(230)에는 복수 개의 발열 패턴(236)들과, 복수 개의 전원 공급 라인(234)들 및 복수 개의 데이터 전송 라인(232)들이 형성된다. 또 센서 단말기(220)는 모듈화하여 구비되고, 센서부(224)와, 통신부(228) 및 제어부(222)를 포함한다.
센서부(224)는 각종 센서들 예컨대, 무게 센서(또는 압력 센서), 온도 센서, 진동 센서 및 광 센서들 중 적어도 어느 하나를 포함한다. 즉, 무게 센서(loadcell)는 비닐하우스(200)의 상부에 적설된 눈의 무게를 측정하고, 온도 센서는 비닐하우스(200)의 내부 및 주변 온도를 측정하고, 진동 센서는 비닐하우스(200) 주변의 풍량(또는 바람의 세기)를 측정하며, 광 센서는 비닐하우스(200)의 내부 밝기를 측정한다. 여기서 광 센서의 경우, 비닐하우스(200)의 상부에 눈이 쌓이게 되면, 비닐하우스(200)의 내부가 어두워지고, 눈이 쌓이지 않으면, 밝아지기 때문에, 이를 감지하기 위함이다.
센서부(224)는 제어부(222)의 제어를 받아서 실시간으로 비닐하우스(200)의 환경 상태에 따른 감지 정보를 측정한다. 측정된 감지 정보는 통신부(228)를 통해 발열 필름(230)의 데이터 전송 라인(232)을 경유하여 제어 장치(210)로 전송된다. 통신부(228)는 제어부(222)의 제어를 받아서 센서부(224)로부터 측정된 감지 정보를 제어 장치(210)로 전송한다.
제어부(222)는 센서 단말기(220)의 제반 동작을 처리하도록 제어한다. 즉, 제어부(222)는 센서부(224)로 비닐하우스(200)의 환경 상태에 따른 감지 정보를 측정하도록 제어하고, 센서부(224)로부터 측정된 감지 정보를 제어 장치(210)로 전송하도록 통신부(228)를 제어한다.
다른 실시예로서, 도 3b 및 도 4a를 참조하면, 이 실시예의 센서 단말기(220)는 도 3a의 것과 동일한 구성들 즉, 센서부(224)와, 통신부(228) 및 제어부(222)를 포함한다. 그러므로 이 실시예의 센서 단말기(220)의 구성에 대한 구체적인 설명은 생략한다. 다만, 이 실시예의 센서 단말기(220)는 발열 패턴(236)과 전기적으로 연결(234a)되고, 제어 장치(210a)로부터 발열 패턴(236)을 통해 전원을 공급받는다. 이를 위해 발열 필름(230a)에는 도 3a와는 달리, 복수 개의 발열 패턴(236)들과, 복수 개의 데이터 전송 라인(232)들이 형성된다. 또 발열 패턴(236)과 데이터 전송 라인(232)들은 복수 개의 와이어들이 구비되는 케이블(238a) 등을 통해 제어 장치(210a)와 전기적으로 연결된다.
또 다른 실시예로서, 도 3c 및 도 4b를 참조하면, 이 실시예의 센서 단말기(220a)는 내부에 전원부(226)를 구비하고, 이를 통해 전원을 공급한다. 즉, 이 실시예의 센서 단말기(220a)는 센서부(224)와, 전원부(226)와, 통신부(228) 및 제어부(222)를 포함하여 모듈화된다. 센서부(224)와 통신부(228) 및 제어부(222)는 도 4a의 기능과 대체로 동일하거나 유사하므로 여기서 상세한 설명은 생략한다.
이를 위해 발열 필름(230b)에는 도 3a와는 달리, 복수 개의 발열 패턴(236)들과, 복수 개의 데이터 전송 라인(232)들이 형성된다. 또 센서 단말기(220a)와 제어 장치(210b)는 데이터 전송 라인(232)들을 통해 전기적으로 연결된다. 또 발열 패턴(236)과 데이터 전송 라인(232)들은 복수 개의 와이어들이 구비되는 케이블(238a) 등을 통해 제어 장치(210b)와 전기적으로 연결된다.
전원부(226)는 센서 단말기(220)의 작동을 위한 전원을 공급한다. 이 실시예에서 전원부(226)는 1 차 배터리로 구비된다. 물론 전원부(226)는 재충전 가능한 2 차 배터리로 구비될 수 있다. 이 때 전원부(226)는 외부 예를 들어, 제어 장치(210 또는 210a)의 전원부(도 5의 216)로부터 발열 필름(230 또는 230a)의 전원 공급 라인(232) 또는 발열 패턴(236)을 통해 전원을 공급받아서 재충전된다. 이 경우, 제어부(222)는 전원부(226)의 전원 공급 및 충방전을 더 제어한다. 또한 전원부(226)는 외부의 다른 전원 공급 장치(미도시됨) 예를 들어, 태양광 발전기, 풍속 발전기 등을 통해 공급받을 수도 있다.
그리고 제어 장치(210, 210a, 210b)는 센서 단말기(220, 220a)들을 제어하여, 실시간으로 비닐하우스(200)의 환경 상태에 대한 감지 정보를 수집하여, 비닐하우스(200)의 상태를 제어한다. 즉, 제어 장치(210, 210a, 210b)는 내부에 비닐하우스(200)의 환경 상태 예컨대, 적설된 눈의 무게, 온도, 풍속 및 밝기에 대한 기준 정보를 각각 설정 저장하고, 센서 단말기(220, 220a)들로부터 측정된 다양한 감지 정보들을 기준 정보와 비교하여 발열 필름(230, 230a, 230b)의 전원을 공급하거나 차단하도록 제어한다. 또 제어 장치(210, 210a, 210b)는 통신망(4)을 통하여 비닐하우스 관리 서버(100)로 다양한 감지 정보들을 제공하고, 비닐하우스 관리 서버(100)의 원격 제어에 응답해서 비닐하우스(200)의 상태 즉, 발열 필름(230, 230a, 230b)으로의 전원 공급 및 차단을 제어한다.
구체적으로, 제어 장치(210, 210a, 210b)는 도 5에 도시된 바와 같이, 저장부(214)와, 전원부(216)와, 통신부(218) 및 제어부(212)를 포함한다. 이러한 제어 장치(210, 210a, 210b)는 하나의 비닐하우스(200)에 대응하여 구비된다. 물론 제어 장치(210, 210a, 210b)는 복수 개 예를 들어, 2 ~ 4 개 정도의 비닐하우스(200)들에 대응하여 구비될 수도 있다.
저장부(214)는 제어부(212)의 제어를 받아서 비닐하우스(200)의 환경 상태 즉, 적설된 눈의 무게, 온도, 풍속 및 밝기들 각각에 대한 기준 정보(214a)를 저장한다. 또 저장부(214)는 제어부(212)의 제어를 받아서 센서 단말기(220)로부터 측정된 감지 정보(214b)를 실시간으로 저장한다. 여기서 설정 정보(214a)와 감지 정보(214b)는 제어부(212)의 제어를 받아서 업데이트 가능하다.
전원부(216)는 외부로부터 전원을 공급받아서 발열 필름(230, 230a, 230b)의 전원 공급 라인(234) 또는 발열 패턴(236)을 통해 센서 단말기(220)들로 전원을 공급한다. 이 실시예에서 전원부(216)는 센서 단말기(220)들 각각으로 직류 또는 교류 전원을 공급하거나 센서 단말기(220a)의 전원부(226) 즉, 배터리를 충전시킨다.
통신부(218)는 제어부(212)의 제어를 받아서 적어도 하나의 비닐하우스(200)를 모니터링, 원격 제어 및 통합 관리할 수 있도록 하기 위하여, 통신망(4)을 통하여 비닐하우스 관리 서버(100)로 저장부(214)에 저장된 다양한 감지 정보(214b)를 전송하고, 비닐하우스 관리 서버(100)로부터 원격 제어에 필요한 정보를 전송받아서 제어부(212)로 전달한다.
제어부(212)는 제어 장치(210, 210a, 210b)의 제반 동작을 처리하도록 제어한다. 즉, 제어부(212)는 저장부(214), 전원부(216) 및 통신부(218)을 제어하여 비닐하우스(200)의 환경 상태에 따른 다양한 감지 정보(214b)를 저장 관리하고, 기준 정보(214a)를 설정 저장한다. 또 제어부(212)는 통신부(218)를 통하여 센서 단말기(220, 220a)들 및 비닐하우스 관리 서버(100)와 상호 데이터 통신이 가능하도록 제어한다. 또 제어부(212)는 감지 정보와 기준 정보를 비교하여 비닐하우스(200)의 환경 상태에 따라 발열 필름(230)의 발열 패턴(236)으로 전원을 공급하거나 차단하도록 제어한다.
다시 도 1을 참조하면, 통신망(4, 6)은 유무선 통신망 또는 이동 통신망 등으로 구비되어, 적어도 하나의 비닐하우스(200)의 제어 장치(210)와, 사용자 단말기(300)와 관리자 단말기(310) 및 비닐하우스 관리 서버(100)들 간에 상호 데이터 통신할 수 있도록 처리하는 단일 또는 복합의 통신망으로 구비된다. 이 실시예에서 제어 장치(210)와 비닐하우스 관리 서버(100)는 유선 통신망, 와이파이(WiFi), 블루투스(bluetooth) 등과 같은 무선 통신망으로 연결되고, 비닐하우스 관리 서버(100)와 사용자 단말기(300) 및 관리자 단말기(310)는 무선 통신망 또는 3G, LTE 등과 같은 이동 통신망으로 연결된다.
사용자 단말기(300)와 관리자 단말기(310)들 각각은 통신망(6)을 통하여 비닐하우스 관리 서버(100)에 접속하여 실시간으로 비닐하우스(200)의 상태를 모니터링하거나 원격 제어하기 위한 장치로, 예컨대, 스마트 폰, 태블릿 컴퓨터 및 노트북 등과 같은 휴대용 단말기와, 퍼스널 컴퓨터 등으로 구비된다. 이 실시예에서 사용자 단말기(300)와 관리자 단말기(310)들 각각은 스마트 폰으로 구비된다.
사용자 단말기(300)와 관리자 단말기(310)들 각각은 웹 브라우저 또는 어플리케이션 형태의 컴퓨터 프로그램 즉, 비닐하우스 모니터링 및 원격 제어용 어플리케이션(미도시됨)을 이용하여 비닐하우스 관리 서버(100)에 접속한다. 여기서 어플리케이션은 예컨대, 비닐하우스 관리 서버(100) 또는 어플리케이션 마켓 등으로부터 다운로드 받아서 설치되며, 비닐하우스 관리 서버(100)의 비닐하우스 관리 프로그램(110)과 연동, 처리된다.
이러한 사용자 단말기(300)와 관리자 단말기(310)는 어플리케이션을 이용하여 통신망(6)을 통해 비닐하우스 관리 서버(100)에 접속하여, 사용자 인증을 통해 사용자를 등록하고, 비닐하우스 관리 서버(100)로부터 실시간으로 비닐하우스(200)의 환경 상태에 따른 다양한 감지 정보를 받아서 비닐하우스(200)의 상태를 모니터링한다. 또 사용자 단말기(300)와 관리자 단말기(310)는 어플리케이션을 이용하여 통신망(6)을 통해 비닐하우스(200)의 제어 장치(210)를 원격 제어하도록 비닐하우스 관리 서버(100)로 원격 제어 정보를 제공한다. 또한 사용자 단말기(300)와 관리자 단말기(310)는 다양한 감지 정보들 각각에 대하여 발열 필름(230)의 발열 패턴(236)으로 전원을 공급하기 위한 기준 정보를 설정할 수 있도록 통신망(4, 6)을 통해 제어 장치(210)로 제공할 수 있다.
여기서는 대단위의 농장이나 기업형 농장 등과 같이 비닐하우스(200)가 복수 개인 경우에, 사용자와 관리자를 분리하여 모니터링 및 원격 제어 가능하도록 사용자 단말기(300)와 관리자 단말기(310)를 각각 구비하고 있다. 그러나 소수의 비닐하우스(200)들을 구비하는 경우, 즉, 사용자가 관리자가 동일한 경우에는 사용자 단말기(300)와 관리자 단말기(310)는 둘 중 어느 하나 만으로 구비될 수도 있다.
그리고 비닐하우스 관리 서버(100)는 통신망(4)을 통하여 비닐하우스(200)의 제어 장치(210)로부터 다양한 감지 정보들을 전송받아서, 데이터를 수집, 저장하고, 보다 정확한 비닐하우스(200)의 상태를 확인하기 위하여, 수집한 데이터를 보정 및 분석한다. 또 비닐하우스 관리 서버(100)는 사용자 단말기(300)와 관리자 단말기(310)에서 비닐하우스(200)를 모니터링할 수 있도록 통신망(6)을 통해 사용자 단말기(300)와 관리자 단말기(310)로 보정 및 분석된 데이터를 제공한다. 또 비닐하우스 관리 서버(100)는 사용자 단말기(300)와 관리자 단말기(310)로부터 원격 제어 정보를 받아서 비닐하우스(200)의 제어 장치(210)로 전송한다.
이를 위해 비닐하우스 관리 서버(100)는 통신망(4, 6)을 통하여 제어 장치(210), 사용자 단말기(300) 및 관리자 단말기(310)들과 상호 연동 처리하는 비닐하우스 관리 프로그램(110)을 구비한다.
구체적으로 도 6을 참조하면, 이 실시예의 비닐하우스 관리 서버(100)는 제어부(102)와, 통신부(104)와, 비닐하우스 관리 프로그램(110)을 저장하는 저장부(미도시됨) 및, 데이터베이스(120)를 포함한다. 또 비닐하우스 관리 서버(100)는 도면에는 도시되지 않았으나, 전형적인 컴퓨터 시스템의 구성 요소들 예를 들어, 중앙 처리 장치, 메모리 장치, 입출력 장치 및 저장 장치 등을 구비한다.
통신부(104)는 제어부(102)의 제어를 받아서 통신망(4, 6)을 통해 비닐하우스(200)의 제어 장치(210)와, 사용자 단말기(300)와 관리자 단말기(310)들과 연결되어, 제어 장치(210), 사용자 단말기(300), 관리자 단말기(310) 및 비닐하우스 관리 서버(100)들 간에 상호 데이터 통신이 가능하도록 제공된다.
제어부(102)는 비닐하우스 관리 서버(100)의 제반 동작을 제어 및 처리한다. 제어부(102)는 도면에는 도시되지 않았으나, 예컨대 중앙 처리 장치, 메모리 또는 웹서버 등과 같은 하드웨어 뿐만 아니라, 운영체제 프로그램, 제어 프로그램 등의 소프트웨어를 포함할 수 있다.
제어부(102)는 비닐하우스 관리 프로그램(110)을 이용하여 사용자 단말기(300)와 관리자 단말기(310)들이 비닐하우스(200)의 상태를 실시간으로 모니터링하도록 다양한 감지 정보를 제공하고, 사용자 단말기(300)와 관리자 단말기(310)들로부터 원격 제어 정보를 받아서 비닐하우스(200)의 제어 장치(210)로 제공하도록 처리한다.
즉, 제어부(102)는 비닐하우스 관리 프로그램(110)을 처리하여 사용자 단말기(300) 및 관리자 단말기(310)들로 비닐하우스 모니터링 및 원격 제어용 어플리케이션을 제공하고, 이를 통해 비닐하우스 관리 서버(100)에 접속하도록 하여, 사용자 단말기(300) 및 관리자 단말기(310)들이 사용자 인증을 통해 사용자 등록하도록 처리한다. 제어부(102)는 실시간으로 센서 단말기(220)들로부터 측정된 감지 정보를 제어 장치(210)를 통해 제공받아서, 데이터베이스(120)에 저장 관리하고, 사용자 단말기(300) 및 관리자 단말기(310)들로 감지 정보를 제공하여 실시간으로 비닐하우스(200)의 상태를 모니터링하도록 처리한다. 또 제어부(102)는 사용자 단말기(300) 및 관리자 단말기(310)들로부터 모니터링 중 원격 제어가 필요한 경우, 사용자 단말기(300) 및 관리자 단말기(310)들로부터 원격 제어 정보를 받아서 제어 장치(210)로 비닐하우스(200)의 발열 필름(230)의 전원 공급 및 차단하도록 제공한다. 또 제어부(102)는 사용자 단말기(300) 및 관리자 단말기(310)들로부터 기준 정보를 재설정하면, 이를 비닐하우스(200)의 제어 장치(210)로 전송한다. 이러한 제어부(102)에 대한 구체적인 처리 내용은 도 7에서 상세히 설명한다.
비닐하우스 관리 프로그램(110)은 비닐하우스 관리 서버(100)의 저장부(미도시됨)에 저장되고, 제어부(102)의 제어를 받아서 처리되며, 데이터베이스(120)로부터 다양한 정보들을 읽거나 처리 과정에 따라 생성되는 다양한 정보들을 데이터베이스(120)로 저장하도록 처리한다. 이러한 비닐하우스 관리 프로그램(110)은 웹 브라우저 및 어플리케이션 형태로 제공되어, 사용자 단말기(300)와 관리자 단말기(310)에 제공, 설치된다.
이러한 비닐하우스 관리 프로그램(110)은 제어부(102)의 제어를 받아서 비닐하우스(200)의 제어 장치(210), 사용자 단말기(300) 및 관리자 단말기(310)와 연동 처리하여, 비닐하우스의 상태를 실시간으로 모니터링하거나 원격 제어하도록 처리한다.
이 실시예에서 비닐하우스 관리 프로그램(110)은 데이터 수집 모듈(112), 데이터 보정 모듈(114), 데이터 분석 모듈(116) 및 모니터링 처리 모듈(118)로 구성된다.
데이터 수집 모듈(112)은 비닐하우스(200)의 제어 장치(210)로부터 통신망(4)을 통하여 다양한 감지 정보를 받아서 비닐하우스(200)의 환경 상태에 대한 데이터를 수집하여 데이터베이스(120)에 저장한다. 데이터 보정 모듈(114)은 정확한 감지 정보를 확보하기 위하여, 보정 알고리즘 예를 들어, 칼만 필터 등을 이용하여 수집된 데이터를 보정한다. 데이터 분석 모듈(116)은 수집 및 보정된 데이터를 분석하여 다양한 용도 예를 들어, 비닐하우스의 피해 상황, 작동 현황 파악, 자연 재해별 발생 현황 및 자연 재해별 피해 예측 등의 분석 데이터를 생성하고, 이를 데이터베이스(120)에 저장한다. 이 실시예에서 데이터 분석 모듈(116)은 기준 정보를 재설정하는데 이용될 수 있다. 그리고 모니터링 처리 모듈(118)은 수집, 보정 및 분석된 데이터를 통신망(6)을 통하여 사용자 단말기(300)와 관리자 단말기(310)들로 제공하여 비닐하우스(200)의 상태를 실시간으로 모니터링하도록 처리하고, 모니터링 중 사용자 단말기(300)와 관리자 단말기(310)로부터 기준 정보 재설정, 발열 필름의 전원 공급 및 차단 등에 따른 원격 제어가 발생되면, 이에 응답해서 비닐하우스(200)의 제어 장치(210)로 원격 제어 정보를 제공하도록 처리한다.
그리고 데이터베이스(120)는 제어부(102)의 제어를 받아서 비닐하우스 관리 프로그램(110)의 처리 과정에 따른 다양한 정보들을 저장한다. 이 실시예에서 데이터베이스(120)는 비닐하우스 관리 서버(100)의 내부에 구비되어 있지만, 별도의 데이터베이스 서버로 구비될 수도 있다. 이 실시예의 데이터베이스(120)는 사용자 정보(122)와, 비닐하우스 정보(124)와, 수집 데이터(126) 및, 분석 데이터(128)를 저장한다.
사용자 정보(122)는 사용자 단말기(300) 및 관리자 단말기(310)의 사용자 및 관리자가 비닐하우스 관리 서버(100)에 사용자 등록 시, 입력되는 사용자 및 관리자의 개인 정보를 포함한다. 예를 들어, 사용자 정보(122)에는 사용자 및 관리자의 아이디(ID), 인증된 휴대폰 번호, 비밀 번호 및, 사용자 및 관리자에게 매칭되는 비닐하우스 정보 등이 포함된다. 비닐하우스 정보(124)는 사용자 단말기(300) 및 관리자 단말기(310)가 운영하거나 관리하는 비닐하우스(200)에 대한 다양한 정보들을 포함한다. 이 실시예에서 비닐하우스 정보(124)에는 사용자 정보와 상호 매칭되고, 비닐하우스(200)의 위치, 크기, 센서 단말기들의 개수, 하나의 제어 장치(210)가 제어 및 관리하는 비닐하우스(200)의 갯수 등이 포함된다. 수집 데이터(126)는 데이터 수집 모듈(112)에 의해 수집된 감지 정보에 대응되는 데이터와 보정된 데이터가 저장된다. 수집 데이터(210)는 비닐하우스(200)들 각각에 매칭되어 저장된다. 그리고 분석 데이터(128)는 수집 및 보정된 데이터로부터 통계 처리하여 분석된 데이터를 저장한다. 분석 데이터(128)는 수집된 데이터로부터 비닐하우스(200)의 상태를 파악하고, 이를 통해 비닐하우스(200)의 적설된 눈의 무게, 주변 온도, 주변 풍량 및/또는 내부 밝기 등 비닐하우스(200)의 통합 관리에 필요한 다양한 통계, 분석 데이터로 활용할 수 있다. 또 분석 데이터(128)는 비닐하우스 관리 서버(100), 사용자 단말기(300) 및/또는 관리자 단말기(310)로부터 비닐하우스(200)의 상태를 최적화할 수 있도록 기준 정보를 재설정하는데 이용될 수 있다.
따라서 본 발명의 비닐하우스 관리 서버(100)는 복수 개의 센서 단말기(220)들로부터 측정된 다양한 감지 정보를 이용하여, 비닐하우스(200)의 제어 장치(210)와 사용자 단말기(300) 및 관리자 단말기(310)들과 연동하여, 실시간으로 비닐하우스(200)의 상태를 모니터링 및 원격 제어할 수 있도록 처리한다.
계속해서 도 7은 본 발명에 따른 비닐하우스 관리 시스템의 처리 수순을 도시한 흐름도이다. 이 수순은 비닐하우스 관리 서버(100)의 비닐하우스 관리 프로그램(110)에 의해 처리되는 것으로, 비닐하우스(200)의 센서 단말기(220)들과, 제어 장치(210)와, 사용자 단말기(300) 및 관리자 단말기(310)들과 연동되어 처리된다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 비닐하우스 관리 시스템(2)은 단계 S400에서 통신망(6)을 통하여 사용자 단말기(300) 또는 관리자 단말기(310)가 다운로드 및 설치할 수 있도록 비닐하우스 관리 서버(100)에 어플리케이션을 제공한다. 이 어플리케이션은 비닐하우스 관리 프로그램(110)에 포함되며, 웹 브라우저 및 어플리케이션 형태로 제공될 수 있다. 단계 S402에서 사용자 단말기(300) 또는 관리자 단말기(310)는 통신망(6)을 통하여 어플리케이션을 다운로드 받아서 내부에 설치하고, 단계 S404에서 어플리케이션을 활성화시킨다.
단계 S406에서 비닐하우스(200)의 센서 단말기(220)들이 비닐하우스(200)의 환경 상태에 따른 다양한 감지 정보를 실시간으로 측정한다. 이 실시예에서 감지 정보들은 비닐하우스(200)에 적설된 눈의 무게, 비닐하우스(200)의 주변 온도 및 풍속, 비닐하우스(200)의 내부 밝기 등을 포함한다. 단계 S408에서 측정된 감지 정보를 발열 필름(230)의 회로 패턴 즉, 데이터 전송 라인(234)을 통해 제어 장치(210)로 전송한다.
단계 S410에서 제어 장치(210)는 감지 정보를 수집 및 저장하고, 단계 S412에서 통신망(4)을 통하여 비닐하우스 관리 서버(100)로 감지 정보에 대응되는 데이터를 전송한다. 단계 S414에서 제어 장치(210)는 각각의 감지 정보를 기준 정보와 비교한다. 단계 S416에서 비닐하우스 관리 서버(100)는 제어 장치(210)로부터 전송된 데이터를 수집하여 데이터베이스(120)에 저장한다. 이 때, 단계 S418에서 사용자 단말기(300) 또는 관리자 단말기(310)가 비닐하우스(200)를 모니터링하고자 하면, 단계 S420에서 비닐하우스 관리 서버(100)로 비닐하우스(200)의 상태를 모니터링하기 위한 데이터를 요청한다. 이에 응답해서 비닐하우스 관리 서버(100)는 단계 S422에서 통신망(6)을 통하여 사용자 단말기(300) 또는 관리자 단말기(310)로 데이터를 전송한다.
단계 S424에서 제어 장치(210)는 감지 정보와 기준 정보를 비교한 결과, 발열이 필요하다고 판단되면 즉, 감지 정보가 일정 범위값 이상이면, 단계 S426으로 진행하여 발열 필름(230)의 발열 패턴(236)으로 전원을 공급하여 열을 발생시킨다. 여기서 제어 장치(210)는 예를 들어, 센서 단말기(220)로부터 수신된 감지 정보와 기준 정보를 통하여 눈이 내리고 있다는 것을 판단하거나, 또는 현재 온도, 풍량이 적설된 눈이 바로 녹지 않고 쌓이거나 얼 수 있다고 판단되면, 비닐하우스(200)의 발열 필름(230)의 발열 패턴(236)으로 전원을 공급시킨다. 그 결과, 발열 패턴(236)은 열을 발생시켜서 비닐하우스(200)에 적설된 눈을 제거할 수 있다.
단계 S428에서 제어 장치(210)는 발열 필름(230)에 전원을 공급하여 열을 발생시키면서, 실시간으로 감지 정보와 기준 정보를 비교한다. 이 때, 단계 S430에서 제어 장치(210)는 감지 정보와 기준 정보를 비교한 결과, 비닐하우스(200)의 환경 상태가 발열이 필요하지 않아서 발열 필름(230)으로의 전원 공급을 중지할 필요가 있다고 판단되면, 단계 S432로 진행하여 발열 필름(230)의 전원을 차단시킨다.
단계 S434에서 사용자 단말기(300) 또는 관리자 단말기(310)는 비닐하우스 관리 서버(100)로부터 데이터를 전송받아서 비닐하우스(200)의 상태를 확인하여 모니터링한다. 단계 S436에서 비닐하우스 관리 서버(100)는 수집된 데이터를 보정하거나 분석하고자 하면, 단계 S438에서 데이터를 보정하거나 분석하여 수집 데이터 또는 분석 데이터를 생성하고, 이를 데이터베이스(120)에 저장한다.
단계 S440에서 사용자 단말기(300) 또는 관리자 단말기(310)는 비닐하우스(200)의 상태를 모니터링 중 원격 제어가 필요한지를 판별한다. 판별 결과, 원격 제어가 필요하면, 사용자 단말기(300) 또는 관리자 단말기(310)는 단계 S442로 진행하여 어플리케이션의 인터페이스 화면을 통해 기준 정보를 재설정하거나, 원격 제어 정보를 입력하고, 재설정된 기준 정보나 입력된 원격 제어 정보를 통신망(6)을 통하여 비닐하우스 관리 서버(100)로 전송한다.
단계 S444에서 비닐하우스 관리 서버(100)는 사용자 단말기(300) 또는 관리자 단말기(310)로부터 전송된 기준 정보 또는 원격 제어 정보를 통신망(4)을 통하여 제어 장치(210)로 재설정 또는 원격 제어하도록 중개한다. 이어서 단계 S446에서 제어 장치(210)는 기준 정보를 재설정하여 저장하거나, 또는 원격 제어 정보에 대응하여 발열 필름(230)으로 전원을 공급하거나 차단하도록 제어한다.
이상에서, 본 발명에 따른 비닐하우스 관리 시스템의 구성 및 작용을 상세한 설명과 도면에 따라 도시하였지만, 이는 실시예를 들어 설명한 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다.
2 : 비닐하우스 관리 시스템
4, 6 : 통신망
100 : 비닐하우스 관리 서버
110 : 비닐하우스 관리 프로그램
200 : 비닐하우스
210, 210a, 210b : 제어 장치
220, 220a : 센서 단말기
230, 230a, 230b : 발열 필름
232, 234, 234a : 회로 패턴
236 : 발열 패턴
300 : 사용자 단말기
310 : 관리자 단말기
4, 6 : 통신망
100 : 비닐하우스 관리 서버
110 : 비닐하우스 관리 프로그램
200 : 비닐하우스
210, 210a, 210b : 제어 장치
220, 220a : 센서 단말기
230, 230a, 230b : 발열 필름
232, 234, 234a : 회로 패턴
236 : 발열 패턴
300 : 사용자 단말기
310 : 관리자 단말기
Claims (6)
- 비닐하우스 관리 시스템에 있어서:
인쇄 전자 기술을 이용하여 고분자 필름 상에 전도성 잉크로 인쇄되어 열을 발생시키는 복수 개의 발열 패턴과 데이터 전송을 위한 복수 개의 데이터 전송 라인이 형성되고, 비닐하우스의 하우스 비닐의 일부에 설치되는 발열 필름과;
서로 다른 위치에서 상기 비닐하우스의 프레임에 고정 설치되고, 상기 발열 필름의 상기 데이터 전송 라인에 전기적으로 연결되어, 상기 비닐하우스의 환경 상태에 따른 다양한 감지 정보를 측정하는 복수 개의 센서 단말기와;
상기 데이터 전송 라인을 통해 상기 센서 단말기와 전기적으로 연결되고, 상기 센서 단말기로부터 측정된 상기 감지 정보를 상기 데이터 전송 라인을 통해 받아들여서 설정된 기준 정보와 비교하고, 상기 감지 정보가 상기 기준 정보로부터 일정 범위를 벗어나면, 상기 발열 패턴으로 전원을 공급하도록 제어하는 제어 장치와;
상기 제어 장치와 통신망을 통하여 연결되고, 상기 제어 장치로부터 상기 감지 정보를 수집하고, 상기 감지 정보를 보정 및 분석하는 비닐하우스 관리 서버 및;
상기 통신망을 통하여 상기 비닐하우스 관리 서버로부터 보정 및 분석된 상기 감지 정보를 제공받아서 상기 비닐하우스의 상태를 실시간으로 모니터링 및 원격 제어하는 사용자 단말기를 포함하는 것을 특징으로 하는 비닐하우스 관리 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 센서 단말기는;
상기 비닐하우스에 적설된 눈의 무게, 상기 비닐하우스의 주변 온도, 상기 비닐하우스의 주변 풍량 및 상기 비닐하우스 내부의 광량들 중 적어도 하나를 측정하는 센서를 갖는 센서부와;
상기 센서에 대응하는 상기 감지 정보를 저장하는 제 1의 저장부와;
상기 데이터 전송 라인에 연결되어 상기 감지 정보를 상기 제어 장치로 전송하는 제 1의 통신부 및;
상기 센서부, 상기 제 1의 저장부 및 상기 제 1의 통신부를 제어하는 제 1의 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 비닐하우스 관리 시스템.
- 제 2 항에 있어서,
상기 제어 장치는;
상기 비닐하우스의 환경 상태에 따른 적설된 눈의 무게, 주변 온도, 주변 풍량 및 내부 밝기들 각각에 대한 상기 기준 정보와, 상기 센서 단말기로부터 측정된 상기 감지 정보를 실시간으로 저장하는 제 2의 저장부와;
상기 제어 장치의 전원을 공급하고, 상기 발열 필름의 상기 발열 패턴으로 전원을 공급하는 전원부와;
상기 센서 단말기로부터 상기 감지 정보를 받아들이고, 상기 비닐하우스 관리 서버로 상기 감지 정보를 전송하는 제 2의 통신부 및;
상기 제 2의 저장부, 상기 전원부 및 상기 제 2의 통신부를 제어하고, 상기 감지 정보와 상기 기준 정보를 비교하여 상기 전원부로부터 상기 발열 패턴으로 전원을 공급하거나 차단하도록 제어하는 제 2의 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 비닐하우스 관리 시스템.
- 제 3 항에 있어서,
상기 비닐하우스 관리 서버는;
상기 통신망을 통해 상기 제어 장치와 상기 사용자 단말기들 간에 상호 데이터 통신이 가능하도록 제공되는 제 3의 통신부와;
상기 통신망을 통하여 상기 제어 장치와, 상기 사용자 단말기들과 상호 연동되어 상기 비닐하우스의 상태를 실시간으로 모니터링 및 상기 발열 패턴으로의 전원 공급을 원격 제어하도록 처리하는 비닐하우스 관리 프로그램을 저장하는 제 3의 저장부와;
적어도 상기 감지 정보에 대응되는 수집 데이터와, 상기 수집 데이터를 분석하여 생성되는 분석 데이터를 저장하는 데이터베이스 및;
상기 제 3의 통신부, 상기 제 3의 저장부 및 상기 데이터베이스를 제어하고, 상기 수집 데이터와 상기 분석 데이터를 상기 통신망을 통하여 상기 사용자 단말기로 제공하고, 상기 사용자 단말기로부터 원격 제어 정보가 발생되면, 상기 제어 장치로 전송하여 상기 비닐하우스 관리 프로그램을 처리하도록 제어하는 제 3의 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 비닐하우스 관리 시스템.
- 비닐하우스 관리 시스템의 처리 방법에 있어서:
인쇄 전자 기술을 이용하여 고분자 필름 상에 전도성 잉크로 인쇄되어 열을 발생시키는 복수 개의 발열 패턴과 데이터 전송을 위한 복수 개의 데이터 전송 라인이 포함되는 회로 패턴이 형성된 발열 필름으로 비닐하우스를 형성하는 하우스 비닐의 일부에 설치되고, 상기 비닐하우스의 프레임에 서로 다른 위치에서 고정 설치되고 상기 비닐하우스의 환경 상태에 따른 다양한 감지 정보를 측정하는 복수 개의 센서 단말기를 상기 발열 필름의 상기 데이터 전송 라인에 전기적으로 연결시키고, 상기 데이터 전송 라인을 통해 상기 센서 단말기와 상기 비닐하우스를 제어하는 제어 장치와 연결시켜서 상기 제어 장치가 상기 센서 단말기로부터 측정된 상기 감지 정보를 상기 데이터 전송 라인을 통해 받아들이고, 상기 제어 장치가 상기 감지 정보와 상기 감지 정보에 대응되는 기준 정보를 비교하여 상기 발열 패턴의 전원을 공급하도록 제어하며, 통신망을 통해 상기 감지 정보를 받는 사용자 단말기를 이용하여 상기 비닐하우스의 상태를 모니터링 및 상기 발열 필름의 전원 공급을 원격 제어하도록 처리하되;
상기 제어 장치는 상기 감지 정보와 상기 기준 정보의 비교 결과에 따라 상기 발열 필름의 상기 발열 패턴으로 전원을 공급하거나 차단시키는 것을 특징으로 하는 비닐하우스 관리 시스템의 처리 방법.
- 제 5 항에 있어서,
상기 처리 방법은;
상기 감지 정보를 보정 및 분석하여 상기 사용자 단말기가 상기 비닐하우스의 상태를 모니터링 중 원격 제어가 필요한지를 판별하고, 판별 결과에 따라 상기 기준 정보를 재설정하도록 더 처리하는 것을 특징으로 하는 비닐하우스 관리 시스템의 처리 방법.
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