KR101852987B1 - 고부가가치 버섯재배를 위한 모듈형 식물공장시스템 - Google Patents

고부가가치 버섯재배를 위한 모듈형 식물공장시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고부가가치 버섯재배를 위한 모듈형 식물공장시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 재배 시설 내의 버섯 생육환경(온도, 빛, 습도, 이산화탄소, 풍량 등) 정보를 수집하여 이를 토대로 생장환경을 인공적으로 제어하여 버섯을 계획 생산할 수 있는 생장환경 통합관리서비스를 제공하며, 누적된 생장환경 정보를 가지고 최적의 버섯재배 환경을 분석하여 분석된 정보를 가지고 재배 시설 내의 시설들을 제어하여 최적의 재배 환경을 제공하여 고부가가치 버섯류 생산이 가능하도록 하는 고부가가치 버섯재배를 위한 모듈형 식물공장시스템에 관한 것이다.

Description

고부가가치 버섯재배를 위한 모듈형 식물공장시스템{Module type plants factory system for cultivating mushroom}
본 발명은 고부가가치 버섯재배를 위한 모듈형 식물공장시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 재배 시설 내의 버섯 생육환경(온도, 빛, 습도, 이산화탄소, 풍량 등) 정보를 수집하여 이를 토대로 생장환경을 인공적으로 제어하여 버섯을 계획 생산할 수 있는 생장환경 통합관리서비스를 제공하며, 누적된 생장환경 정보를 가지고 최적의 버섯재배 환경을 분석하여 분석된 정보를 가지고 재배 시설 내의 시설들을 제어하여 최적의 재배 환경을 제공하여 고부가가치 버섯류 생산이 가능하도록 하는 고부가가치 버섯재배를 위한 모듈형 식물공장시스템에 관한 것이다.
국제화 및 개방화라는 세계적인 흐름과 정보 통신의 발달로 기존의 노동집약형 농업 형태에서 기술집약형 농업 형태로 전환하려는 많은 시도들이 있다.
이러한 시도의 일환으로 생물학적 지식과 공학적 지식을 결합하여 작물 생육에 필요한 각종 환경을 인공적으로 조절함으로써 주변 환경의 영향으로부터 독립적으로 원하는 시기에 원하는 상태의 작물을 안정적으로 수확하는 온실 자동화 시스템이 제안되었다.
한편, 급속히 발전하는 정보통신산업은 산업계 전반에 중대한 변화를 가져왔으며 인터넷 및 이동통신망의 발달과 하드웨어의 발달로 인해 정보의 공유와 저장, 이동이 크게 발전하여 네트워크로 연결된 각종 서버와 클라이언트 간에 빠른 속도로 정보가 공유되고 유통되고 있다.
특히 3세대 이동통신은 수 Mb~수십 Mb의 데이터 전송 속도를 제공하고 와이맥스, LTE 등으로 대변되는 4세대 이동통신에서는 이동하는 차량 안에서도 수백 Mb 이상의 속도로 데이터를 전송할 수 있게 된다.
최근 인터넷 등의 네트워크를 농업에 적용하여 정보화하려는 연구 내지 시도들이 활발하게 진행되고 있지만 데이터의 전송 기능이 현저히 떨어지는 CDMA 등의 2세대 이동통신으로 농업 현장의 환경 정보를 원격으로 파악하는 수준에서 벗어나지 못하고 있으며, 아직 온실 자동화 시스템을 대상으로 3세대 내지 4세대 이동통신의 장점을 효과적으로 접목시키지 못하고 있다.
한편, 본 발명과 관련 있는 버섯은 균류(菌類)가 형성하는 대형의 자실체(子實體; 포자를 만드는 기관)를 일컫고 있고, 균(菌)은 지금은 균계(菌界)를 이루고 있는 균류를 뜻하나, 원래는 버섯, 즉 영어의 mushroom을 가리킨다.
식품으로서의 버섯은 영양가 측면뿐만 아니라, 식물성 및 동물성 식품에서는 얻을 수 없는 물질이 버섯을 비롯한 균류에 함유되어 있다.
식용버섯은 단백질, 지방 외에 조섬유, 칼륨, 인산, 비타민B와 D, 효소 등이 풍부한 알칼리식품이다.
이러한 식용버섯의 독특한 맛과 향기는 아미노산, 만니톨, 트레할로오스 등이 많이 들어 있기 때문인데, 대표적으로는 목이, 송이, 표고, 느타리, 능이, 싸리버섯, 꾀꼬리버섯, 팽나무버섯, 맛버섯, 젖버섯 등이 있다.
이와 같은 식용버섯을 재배하기 위해서는 여러 가지 조건을 만족시켜야 양질의 버섯을 재배할 수 있고, 농가에서 버섯을 재배하는 일반적인 방법으로는 대부분 비닐하우스에 의존하고 있는데, 여름에는 고온에 의해 버섯재배가 불가능하거나 또는 버섯 전부가 폐사하는 사례가 속출하고 있는 실정이며, 겨울에는 영하의 온도에 의해 버섯의 성장 저해와 수확이 현저하게 감소되고 있는 실정이다.
또한, 습도 조절이 어렵고, 환기장치가 미흡하므로, 이로 인한 이산화탄소의 영향으로 버섯의 생장과 발육이 저해되고 있는 실정이다.
한편, 양질의 식용버섯을 재배하기 위해서는, 적절한 산소의 공급이 필수적이고, 버섯의 생장으로부터 발생하는 시설 하우스 내부의 유해 가스를 외부로 원활하게 배출시켜야 하며, 버섯이 생장하는 재배실 내부의 온도, 습도, 조도, 이산화탄소 등이 적절히 맞춰져야 한다.
그런데, 종래의 버섯 재배실들은, 버섯 재배 과정에서 발생하는 하우스 내부의 이산화탄소 또는 유해 가스를 하우스 외부로 배출시키기 위해 하우스 내부로 인입되는 공기의 대략 50% 이상을 배기시키거나, 외부의 유해한 공기를 그대로 하우스 내부로 유입시키고 있으며, 또한 버섯의 생장에 필요한 적정 조도를 고려하지 않은 조명시설을 설치하는 등 하우스 내부에서 버섯의 생육에 필요한 습도, 온도, 산소 농도, 이산화탄소 농도, 조도, 배지 조건 등에 대한 종합적이고 통합적인 고려가 부족하였다.
또한, 일부 버섯 재배장치가 보급되고 있으나, 에너지 공급시스템이 비효율적이며, 가습기의 고장이 빈번하게 발생하며, 환기시스템도 미흡하다는 문제점이 있다.
그리고, 현재 식물공장을 도입하고 있지만, 높은 생산비와 시설 채소 대비 약 60배 수준에 달하는 에너지 투입량과 이산화탄소를 배출하게 되므로 경제적, 환경적 측면에서 한계에 이르게 되었으며, 일반적인 식물 공장은 인공 광원을 이용하기 때문에 광합성 촉진을 통한 샐러드용 엽채류, 묘목, 화훼류에 국한되어 있어서 고부가가치의 버섯 재배에는 적합하지 않았다.
따라서, 동절기와 하절기에도 버섯을 재배할 수 있도록 온도와 습도가 적절하게 유지되고, 재배실 내부의 공기 오염을 방지하며, 버섯의 호흡에서 발생하는 이산화탄소를 적절하게 배출할 수 있는 친환경적인 재배방식이 필요하게 되었다.
: 국내등록특허 제10-0962686호(2010년 06월 03일 등록) : 국내등록특허 제10-0564960호(2006년 03월 21일 등록) : 국내등록특허 제10-1367816호(2014년 02월 20일 등록)
상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 제 1 목적은, 재배 시설 내의 버섯 생육환경(온도, 빛, 습도, 이산화탄소, 풍량 등) 정보를 수집하여 이를 토대로 생장환경을 인공적으로 제어하여 버섯을 계획 생산할 수 있는 생장환경 통합관리서비스를 제공하는데 있다.
본 발명의 제 2 목적은, 누적된 생장환경 정보를 가지고 최적의 버섯재배 환경을 분석하여 분석된 정보를 가지고 재배 시설 내의 시설들을 제어하여 최적의 재배 환경을 제공하여 고부가가치 버섯류 생산이 가능하도록 하는데 있다.
본 발명의 제 3 목적은, 환경감시와 제어통합 및 원격 관제를 위한 생장환경 통합관리 기능을 제공하는 생장환경통합관리수단과 재배시설의 환경 정보를 수집하기 위한 환경수집수단과 재배시설 내 재배 환경을 제어하기 위한 재배환경제공수단을 구성하여 최적의 재배 환경을 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 해결수단을 제시하고자 한다.
구체적으로, 본 발명인 고부가가치 버섯재배를 위한 모듈형 식물공장시스템은,
재배환경제공수단(300)으로 재배 환경 제어 정보를 제공하며, 환경수집수단(200)으로부터 재배 환경 모니터링 정보와 재배환경제공수단(300)으로부터 재배 환경 제어 결과 정보를 수집하며, 수집된 재배 환경 모니터링 정보를 분석하여 조도 및 영상 제어 정보를 환경수집수단(200)으로 제공하기 위한 생장환경통합관리수단(100)과;
재배환경제공수단(300)으로부터 재배 환경 모니터링 정보를 수집하여 해당 재배 환경 모니터링 정보를 생장환경통합관리수단(100)으로 제공하며, 생장환경통합관리수단(100)으로부터 조도 및 영상 제어 정보를 획득하여 조도 및 영상 제어를 수행하기 위한 환경수집수단(200)과;
생장환경통합관리수단(100)으로부터 재배 환경 제어 정보를 획득하여 항온항습기를 동작시키며, 센서들에 의해 감지된 재배 환경 변수값을 환경수집수단(200)으로 제공하며, 재배 환경 제어 결과 정보를 생장환경통합관리수단(100)으로 제공하기 위한 재배환경제공수단(300);을 포함한다.
본 발명은 다음과 같은 효과를 발휘한다.
재배 시설 내의 버섯 생육환경(온도, 빛, 습도, 이산화탄소, 풍량 등)을 인공적으로 제어하여 버섯을 계획 생산할 수 있는 효과를 발휘하여 수익을 극대화시킬 수 있게 된다.
또한, 누적된 생장환경 정보를 가지고 최적의 버섯재배 환경을 분석하여 분석된 정보를 가지고 재배 시설 내의 시설들을 제어하여 최적의 재배 환경을 제공하여 고부가가치 버섯류 생산을 수행할 수 있다.
또한, 온도제어정확도산출부와 습도제어정확도산출부를 구성하여 온도 및 습도 제어가 까다로운 버섯 재배에 대한 온습도에 대한 정확도를 분석하여 항온항습기 제어에 활용할 수 있도록 함으로써, 온습도의 급격한 환경 제어를 통한 고부가가치 버섯류 생산이 가능한 효과를 발휘한다.
또한, 열상카메라부를 도입하여 촬영된 영상을 분석하여 최적의 작물 재배 온도 환경을 추출할 수 있도록 함으로서, 표준 환경 데이터로 활용할 수 있는 효과를 제공하게 된다.
또한, 재배영상정보저장부에 저장된 재배실 내부의 버섯 영상을 분석하여 수확시기를 통계적으로 계산할 수 있도록 함으로써, 표준 환경 데이터 기반의 정확한 수확시기를 예측할 수 있게 된다.
한편, 고부가가치 버섯재배를 위한 모듈형 식물공장시스템을 제공함으로써, 신규 시장 창출 및 이로 인한 고용창출 및 시장 확대 효과, 유사 식물공장 구축 및 고부가가치 버섯 수입 대체 효과, 고부가가치 버섯 소비 국가에 대한 수출 증대 효과, 고부가가치 버섯에 대한 높은 투자비용과 운영 리스크의 감소, 타 고부가가치 작물에 대한 응용 기술 기반 확보 등의 부수적인 효과도 기대할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 고부가가치 버섯재배를 위한 모듈형 식물공장시스템의 전체 사시도이며, 도 2는 기능 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 고부가가치 버섯재배를 위한 모듈형 식물공장시스템의 생장환경통합관리수단 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 고부가가치 버섯재배를 위한 모듈형 식물공장시스템의 환경수집수단 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 고부가가치 버섯재배를 위한 모듈형 식물공장시스템에 의해 제공되는 열상 온도 추출 화면 예시도이며, 도 6은 버섯 생육상태 체크 화면 예시도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 고부가가치 버섯재배를 위한 모듈형 식물공장시스템의 재배환경제공수단 블록도이다.
이하, 도면을 인용하며, 본 발명의 바람직한 실시예를 구체적으로 설명한다.
다만, 이러한 실시예에 본 발명의 권리 범위가 한정되는 것은 아니며, 당업자 수준에서 용이하게 변형가능한 발명으로서, 기술적 사상이 동일하다면 모두 본 발명의 권리범위에 속함을 밝혀 둔다.
현재 국내 및 해외의 스마트팜 및 식물공장 등은 광원 제어를 통하여 영농 자동화 및 집적화에 노력을 집중하고 있으며, 주로 엽채류 작물 위주로 재배 환경을 제공하고 있다.
그러나, 본 발명인 고부가가치 버섯재배를 위한 모듈형 식물공장시스템은 광원의 영향을 덜 받는 예를 들어, 표고버섯(백화고) 등 고부가가치 버섯을 재배하기 위한 밀폐공간 내 최적의 재배 환경과 기술을 제공하기 위한 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 고부가가치 버섯재배를 위한 모듈형 식물공장시스템의 전체 사시도이며, 도 2는 기능 구성도이다.
도 1 내지 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 고부가가치 버섯재배를 위한 모듈형 식물공장시스템은, 생장환경통합관리수단(100), 환경수집수단(200), 재배환경제공수단(300)을 포함하게 된다.
상기 생장환경통합관리수단(100), 환경수집수단(200), 재배환경제공수단(300)는 도면에 도시한 바와 같이, 중앙처리부에 의해 하기에서 서술할 구성수단들의 전반적인 제어를 수행하게 되며, 중앙처리부의 동작 원리는 일반적인 것이므로 상세한 설명은 생략하겠다.
상기 생장환경통합관리수단(100)은 환경수집수단(200)으로부터 재배 환경 모니터링 정보를 수집하고, 수집된 재배 환경 모니터링 정보를 분석하여 조도 및 영상 제어 정보를 환경수집수단(200)으로 제공하고 재배환경제공수단(300)으로 재배 환경 제어 정보를 제공하며, 재배환경제공수단(300)으로부터 재배 환경 제어 결과 정보를 수집하게 된다.
삭제
즉, 환경감시, 제어통합, 원격관제 등의 생장환경 통합관리 기능을 수행하게 되는 것이다.
그리고, 데이터 관리도 수행하게 되는데, 예를 들어, 품종 정보, 성장 정보, 환경 정보, 운영 정보 등을 관리하게 된다.
상기 재배 환경 모니터링 정보는 재배 시설물에 설치 구성된 센서들로부터 수집된 재배 환경 변수값을 이용해 생성된 정보로서 현재 재배시설의 주변 환경 상황을 나타내는 정보이다.
또한, 상기 재배 환경 제어 정보는 환경수집수단(200)이 제공한 재배 환경 모니터링 정보를 이용하여 버섯재배에 적합한 주변 환경을 조성하기 위해 항온항습기를 동작시키기 위한 제어 정보이다.
또한, 상기 재배 환경 제어 결과 정보는 상기 재배 환경 제어 정보에 따라 재배환경제공수단(300)이 항온항습기를 동작시켯다는 응답 정보이다.
또한, 상기 조도 및 영상 제어 정보는 환경수집수단(200)이 제공한 재배 환경 모니터링 정보를 이용하여 버섯 재배에 접합한 조도가 되도록 조명장치를 제어하거나 버섯의 재배 상황을 촬영하기 위해 카메라부를 제어하기 위한 정보이다.
상기 환경수집수단(200)은 재배환경제공수단(300)으로부터 제공된 재배 환경 변수값을 이용하여 재배 환경 모니터링 정보를 생성하여 생장환경통합관리수단(100)으로 제공하게 된다.
이후, 생장환경통합관리수단(100)으로부터 조도 및 영상 제어 정보를 획득하여 조도 및 영상 제어를 수행하게 되는 것이다.
즉, 재배시설의 환경 모니터링 기능을 수행하는 것이며, 재배시설 내부의 영상 관리 기능을 수행하게 되는 것이다.
상기 재배환경제공수단(300)은 생장환경통합관리수단(100)으로부터 재배 환경 제어 정보를 획득하여 항온항습기를 동작시키고 이후 재배 환경 제어 결과 정보를 생장환경통합관리수단(100)으로 제공하게 되는 것이다.
즉, 재배 환경 제어 정보에 포함된 항온항습기의 동작 정보를 획득하여 이를 통해 동작시키게 되는 것이다.
그리고 센서들에 의해 감지된 재배 환경 변수값을 환경수집수단(200)으로 제공한다.
상기 재배 환경 제어 결과 정보는 상기 재배 환경 제어 정보에 대한 응답 정보를 의미한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 고부가가치 버섯재배를 위한 모듈형 식물공장시스템의 생장환경통합관리수단 블록도이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 생장환경통합관리수단(100)은 본 발명의 시스템에서 전체적인 컨트롤 타워에 해당하는 구성수단으로서, 재배환경 모니터링(수집 및 분석), 재배환경제어, 객관적 누적 데이터 관리 등의 전반적인 기능을 제공하게 된다.
이를 위하여, 상기 생장환경통합관리수단(100)은, 환경정보수집부(110), 재배환경데이터분석부(120), 환경관제부(130), 조도및영상제어부(140), 재배환경제어부(150), 재배환경정보디비(160), 환경제어스케쥴설정부(170), 이벤트관리부(180)를 포함하게 된다.
상기 환경정보수집부(110)는 환경수집수단(200)으로부터 재배 환경 모니터링 정보를 수집하게 되는데, 재배 환경 모니터링 정보는 재배 시설물에 설치 구성된 센서들로부터 수집된 재배 환경 변수값을 이용해 생성된 정보로서 현재 재배시설의 주변 환경 상황을 나타내는 정보로서, 예를 들면 현재 재배시설 주변의 온도, 습도, CO2, 풍량, 조도(광량), 영상 등에 관한 정보를 의미한다.
이때, 상기 재배환경데이터분석부(120)는 수집된 재배 환경 모니터링 정보를 기반으로 재배 환경 제어를 위한 데이터를 분석하게 된다.
즉, 수집된 재배 환경 모니터링 정보를 기반으로 환경 제어를 위한 데이터를 분석하게 되는 것이다.
예를 들어, 백화고의 경우에 20℃가 최적 온도라면, 수집된 온도가 18℃일 경우에 온도를 2℃ 상승시키라는 명령 신호를 생성하게 되는 것이다.
이때, 상기 환경관제부(130)는 웹 및 모바일로 재배 환경 모니터링 정보, 재배 환경 제어 정보를 제공하게 된다.
즉, 웹 및 모바일을 통해 생장 환경 관제 기능을 제공하기 위하여 관제 프로그램을 탑재하고 있는 단말기로 상기한 재배 환경 모니터링 정보와 재배 환경 제어 정보를 제공하게 되는 것이다.
이때, 상기 조도및영상제어부(140)는 재배환경데이터분석부에 의해 분석된 데이터를 참조하여 조도 및 영상 제어 정보를 환경수집수단(200)으로 제공하여 조명장치, 카메라부를 통해 재배시설 주변의 조도를 버섯 재배에 적합하게 제어하거나 버섯이 재배되고 있는 상황을 촬영하게 되는 것이다.
예를 들어, 백화고의 경우에 50룩스가 최적 조도라면, 수집된 조도가 40룩스일 경우에 조명장치의 밝기를 10 룩스 상승시키라는 명령 신호를 생성하게 되는 것이며, 영상 제어 신호는 백화고의 성장 영상을 확인하기 위하여 줌 신호를 전송하기 위한 줌 제어 신호를 제공하는 것이다.
그리고, 상기 재배환경제어부(150)는 상기 재배환경데이터분석부에 의해 분석된 데이터를 참조하여 재배환경제공수단(300)으로 재배 환경 제어 정보를 제공하여 재배환경제공수단(300)가 항온항습기를 통해 재배시설 주변의 온도나 습도 등을 버섯 재배에 적합하도록 제어하게 하며, 재배환경제공수단(300)으로부터 재배 환경 제어 결과 정보를 획득하게 되는 것이다.
한편, 상기 재배환경정보디비(160)에는 품종 정보, 성장 정보, 성장 환경 정보, 시설운영 정보, 시장 정보를 포함하여 저장하고 있게 된다.
상기 품종 정보는 현재 재배중인 재배실 내의 재배 작물 종류, 재배 품종에 대한 특성, 재배 방법 등을 의미한다.
성장 정보는 재배하는 품종에 대한 실제 재배 과정의 생장 데이터를 의미하며, 재배주기 및 기타 생장이력 정보를 의미한다.
성장 환경 정보는 재배 시설물의 실제 재배과정의 환경 이력 정보를 의미하며, 시설운영 정보는 재배 시설물의 운영과 관련한 매뉴얼 등 품종별, 외부 환경별 운영지침 정보, 재배실 내부에 설치 구성된 시설 종류, 시설들의 동작 스케쥴 정보 등을 의하며, 시장 정보는 현재 재배 중인 작물의 현재 시세 정보, 과거 시세 정보 등을 의미한다.
상기 환경제어스케쥴설정부(170)는 관리자에 의해 설정된 스케쥴에 따라 재배 환경 제어 정보를 상기 재배환경제어부로 제공하게 되는 것이다.
즉, 날짜별, 시간별, 작물의 생애주기별 온도, 습도, CO2, 풍량, 조도 등의 세팅 정보를 의미한다.
상기 이벤트관리부(180)는 재배 환경 변수들의 표준값과 임계값을 설정하여 환경수집수단(200)으로 제공하며, 수집된 재배 환경 변수들이 설정된 임계값을 벗어나면 이벤트 신호를 발생시키며, 해당 이벤트 신호를 환경관제부로 제공하게 된다.
즉, 재배 환경 변수는 온도, 습도, CO2, 풍량, 조도 등의 환경 변수값을 의미하며, 표준값이란, 최적의 재배 환경을 위한 각종 환경 변수의 기본값을 의미하며, 임계값이란, 기본값을 기준으로 허용되는 오차범위 내의 허용값을 의미한다.
예를 들어, 20℃가 표준값이고, 오차범위가 ±5%라면, 19℃ ~ 21℃ 내의 온도가 임계값 범위가 되며, 이를 벗어나게 되면 이벤트가 발생하는 것이다.
상기 이벤트가 발생하면 관제화면 내 이벤트 창에 표시되거나, 모바일 앱을 통하여 이벤트 알림 메시지를 전송할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 고부가가치 버섯재배를 위한 모듈형 식물공장시스템의 환경수집수단 블록도이다.
도 2 및 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 환경수집수단(200)은, 재배환경모니터링정보획득부(210), 조도및영상제어처리부(220), 성장환경저장부(230), 시설운영저장부(240), 재배영상정보저장부(250), 영상정보조회부(260)를 포함하게 된다.
구체적으로 설명하면, 상기 재배환경모니터링정보획득부(210)는 재배환경제공수단(300) 좀더 구체적으로는 재배 시설물에 설치 구성된 센서들(조도센서, 온도센서, 습도센서, CO2센서, 풍량센서, 외기센서, 도어센서, 화재센서 등)로부터 실시간으로 재배 환경 변수값을 수집하여 재배 환경 모니터링 정보를 생성하고 생성된 재배환경 모니터링 정보를 생장환경통합관리수단(100)으로 제공하게 된다.
즉, 재배 시설물에 설치 구성된 센서들로부터 획득된 감지 정보(재배 환경 변수값)를 포함한 재배 환경 모니터링 정보를 생성하고 이를 생장환경통합관리수단(100)으로 제공하는 것이다.
상기 조도및영상제어처리부(220)는 생장환경통합관리수단(100)으로부터 조도 및 영상 제어 정보를 획득할 경우에 조명 장치와 카메라부에 조도 제어 신호와 영상 제어 신호를 제공하게 된다.
이때, 상기 조도 및 영상 제어 정보는 버섯 재배에 접합한 조도가 되도록 조명장치를 제어하거나 버섯의 재배 상황을 촬영하기 위해 카메라부를 제어하기 위한 정보이다.
이때, 상기 성장환경저장부(230)에는 상기 재배 환경 모니터링 정보 내 조도, 온도, 습도, CO2, 풍량, 외기, 도어 클로즈/오픈, 화재 유무 정보를 저장하고 있게 된다.
상기 시설운영저장부(240)에는 생장환경통합관리수단(100)으로부터 제공된 시설운영 정보를 저장하고 있게 된다.
예를 들어, 재배 시설물의 운영과 관련한 매뉴얼 등 품종별, 외부 환경별 운영지침 정보, 재배실 내부에 설치 구성된 시설 종류, 시설들의 동작 스케쥴 정보 등을 저장하고 있다.
상기 재배영상정보저장부(250)에는 카메라부에서 촬영된 재배실 내외부 영상 정보를 저장하고 있게 되며, 상기 영상정보조회부(260)에 의해 재배시설물별, 품종별, 시간별, 재배 주기별 검색 키워드를 설정하며, 설정된 검색 키워드를 참조하여 상기 재배영상정보저장부에 저장된 재배실 내외부 영상 정보를 추출하여 화면에 제공하게 되는 것이다.
즉, 재배시설물에 따라 고유아이디를 설정하여 해당 재배시설물을 검색할 경우에 고유아이디를 식별자로 하여 검색을 수행하게 되는 것이다.
품종의 경우에 밀폐 재배실에 특정 버섯류 한 종류만 재배할 수 있으나, 영역을 나누어 영역별로 다양한 품종을 재배할 수도 있기 때문에 품종별 카메라부를 각각 설치 구성하고, 카메라부에 고유아이디를 설정하여 해당 고유아이디로 검색할 수 있도록 구성하게 된다.
시간의 경우에는 다수의 카메라부를 통해 촬영된 영상 정보를 시간대별로 저장시키게 되므로 검색하고자 하는 시간을 설정하게 되면 해당 시간대에 촬영된 영상 정보를 모두 추출하여 제공하게 된다.
재배 주기의 경우에는 버섯류의 재배 생애주기에 따라 이를 선택하도록 재배 생애주기를 설정하게 되며 이 중 원하는 생애주기를 선택하게 되면 해당 생애주기에 부합되는 버섯의 영상 정보를 추출하게 되는 것이다.
한편, 추가적인 기능을 제공하기 위하여 상기 환경수집수단(200)은,
카메라부가 열상카메라부일 경우에, 열상카메라부에 의해 촬영된 영상을 분석하여 작물 재배 온도 환경을 추출하는 버섯재배온도환경추출부(270)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
즉, 카메라부가 열상카메라부로 구성할 수 있는데, 도 5에 도시한 바와 같이, 이러한 경우에 열상카메라부에 의해 촬영된 영상을 버섯재배온도환경추출부(270)에 의해 분석하여 작물 재배 온도 환경을 추출하게 된다.
따라서, 기준이 되는 열상 영상을 토대로 어느 영역의 열상 영상이 기준과 현저하게 차이를 발생시키는 지를 확인할 수가 있게 되는 것이다.
한편, 추가적인 기능을 제공하기 위하여, 상기 환경수집수단(200)은,
상기 재배영상정보저장부에 저장된 재배실 내부의 버섯 영상을 분석하여 수확시기를 계산하기 위한 수확시기판단부(280)를 더 포함하여 구성할 수 있다.
즉, 수확시기판단부(280)는 도 6에 도시한 바와 같이, 재배영상정보저장부에 저장된 재배실 내부의 버섯 영상을 획득하여 버섯 영상을 분석하여 수확시기를 계산해낼 수 있게 된다.
이를 위하여 이미지 분석을 통해 수확시기를 결정하기 위한 인식 알고리즘을 수확시기판단부에 탑재하게 되는 것이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 고부가가치 버섯재배를 위한 모듈형 식물공장시스템의 재배환경제공수단 블록도이다.
도 7에 도시한 바와 같이, 재배환경제공수단(300)은, 재배실(305), 재배환경감지부(310), 환경정보수집부(315), 항온항습기운전설정정보생성부(320), 항온항습기컨트롤부(325), 메모리부(330), 셀프운전처리부(335), 카메라부(340), 디스플레이부(345)를 포함하게 된다.
상기 재배실(305)은 버섯을 재배하기 위한 공간이 형성되어 있으며, 이때, 바람직하게는 밀폐된 공간을 활용하게 되며, 예를 들어 컨테이너 박스 형태의 밀폐 재배실을 이용하게 된다.
상기 재배환경감지부(310)는 재배실 내외부에 설치 구성된 센스들로부터 재배 환경 변수값을 감지하고 감지한 재배 환경 변수값을 환경정보수집부(315)으로 제공하게 된다.
예를 들어, 상기 재배 환경 변수값은 재배실 내외부에 설치 구성된 조도센서, 온도센서, 습도센서, CO2센서, 풍량센서, 외기센서, 도어센서, 화재센서 등으로부터 감지된 감지 정보일 수 있다.
상기와 같이, 감지 정보를 제공하기 위한 센서들을 설치 구성하는 이유는 재배실 내에서 버섯류의 생육 환경을 인공적으로 제어하여 고부가가치의 버섯류를 계획적으로 생산할 수 있도록 생육 환경 모니터링의 로우 데이터가 필요하기 때문이다.
따라서, 버섯류의 생산주기 단축, 연속생산, 대량생산, 계획생산 등이 가능하며, 자연 환경에 의존하지 않고 버섯류를 공장 형태로 재배할 수가 있게 된다.
그리고, 객관적 데이터를 근거로 작물재배시설 구조, 환경 모니터링, 이력 관리 서비스등을 제공할 수 있으며, 고부가가치 버섯류 생산시 온습도의 충격 제어기술이 필수적이기 때문에 급격한 환경제어 기술을 제공할 수가 있게 된다.
상기 환경정보수집부(315)는 상기 재배환경감지부(310)로부터 제공된 재배 환경 변수값을 환경수집수단(200)으로 제공하게 된다.
상기 항온항습기운전설정정보생성부(320)는 생장환경통합관리수단(100)으로부터 실시간으로 제공되는 재배 환경 제어 정보에 따라 설정된 임계값에 따라 온도, 습도, CO2, 풍량 중 적어도 어느 하나 이상의 운전 설정 정보를 생성하여 항온항습기컨트롤부로 송출하며, 메모리부에 운전 설정 정보를 저장시켜 셀프 운전이 가능하도록 하는 기능을 수행한다.
즉, 외부로부터 최적의 재배 환경 정보 예를 들어, 날짜별, 날씨별, 시간별 최적의 환경 설정 정보를 획득하게 되며, 설정된 임계값을 참조하여 최적의 운전 설정 정보를 생성하게 되며, 상기 생성된 운전 설정 정보를 항온항습기컨트롤부로 송출하여 동작하도록 하는 것이다.
그리고, 메모리부에 상기 설정된 운전 설정 정보를 저장시켜 셀프(자가) 운전이 가능하도록 하는 것이다.
그리고, 상기 실시간 환경 설정 정보를 제공받기 위하여 통신 인터페이스부를 구성하게 된다.
따라서, 통신 두절되어 실시간 환경 설정 정보를 획득하지 못할 경우에 독립적으로 운전이 가능하게 되는 것이다.
상기 항온항습기컨트롤부(325)는 항온항습기운전설정정보생성부에 의해 제공된 운전 설정 정보를 획득하여 항온항습기를 제어하게 된다.
즉, 2016년 11월 20일 오후 3시, 현재 날씨 흐림, 현재 온도 10℃, 현재 습도 30% 라면, 이에 따라 설정된 운전 설정 정보가 온도 20℃, 습도 50% 로 설정되게 되며, 이에 따라 항온항습기를 동작시키게 된다.
이때, 상기 메모리부(330)에는 실시간 환경 설정 정보, 운전 설정 정보를 저장하고 있게 된다.
상기 셀프운전처리부(335)는 상기 메모리부에 저장된 운전 설정 정보를 획득하여 실시간 환경 설정 정보를 획득하지 못할 경우에 운전 설정 정보를 토대로 항온항습기(350)를 셀프 운전시키게 된다.
상기 카메라부(340)는 재배실 내외부에 설치 구성되어 실시간 영상을 촬영하게 되며, 상기 디스플레이부(345)는 검색 키워드를 설정하며, 화면을 제공하게 된다.
이때, 디스플레이부는 통신 두절시에도 현장에서 설정 정보를 변경할 수 있도록 설정정보 변경을 위한 조작이 가능하도록 할 수 있으며, 현재 설정 상태 및 운전 상태를 현장에서도 즉시 확인할 수 있도록 실시간 통신 상태, 설정정보 수신 및 운전 현황을 화면에 제공할 수 있게 된다.
한편, 추가적인 기능에 따라, 상기 재배환경제공수단(300)은,
설정된 온도값을 획득할 경우에, 해당 설정된 온도값을 획득한 시점의 온도센서에 의해 감지된 온도값을 획득하며, 항온항습컨트롤러에 의해 설정된 온도값으로 제어 명령을 수행한 후 항온항습기의 급기 온도를 측정하여 온도제어의 정확도를 산출하기 위한 온도제어정확도산출부(350)와,
설정된 습도값을 획득할 경우에, 해당 설정된 습도값을 획득한 시점의 습도센서에 의해 감지된 습도값을 획득하며, 항온항습컨트롤러에 의해 설정된 습도값으로 제어 명령을 수행한 후 항온항습기의 급기 습도를 측정하여 습도제어의 정확도를 산출하기 위한 습도제어정확도산출부(355)를 더 포함하여 구성된다.
즉, 온도제어정확도산출부(350)는 항온항습컨트롤러에 의해 설정된 온도값으로 제어 명령을 수행한 후 항온항습기의 급기 온도를 측정하여 온도제어의 정확도를 산출하게 된다.
즉, 제어 정확도(±℃) = 설정 온도(℃) - 항온항습기 급기온도(℃) 라는 수식에 의해 제어 정확도를 산출하게 된다.
예를 들어, 설정 온도가 20℃, 급기온도가 19℃라면, 제어 정확도 온도는 1℃가 되는 것이며, 이를 주기적으로 획득하여 평균 제어 정확도 온도를 산출하게 되면, 평균 제어 정확도 온도에서 허용되는 오차 범위를 벗어나게 되면 이벤트 신호를 발생하도록 구성할 수 있게 된다.
이는 제어 명령 후 항온항습기의 급기 온도를 측정하여 정량적 목표 성능을 평가하는 지표로 활용할 수가 있게 되는 것이다.
상기 습도제어정확도산출부(355)는 항온항습컨트롤러에 의해 설정된 습도값으로 제어 명령을 수행한 후 항온항습기의 급기 습도를 측정하여 습도제어의 정확도를 산출하게 된다.
즉, 제어 정확도(±%) = 설정 습도(%) - 항온항습기 급기습도(%) 라는 수식에 의해 제어 정확도를 산출하게 된다.
예를 들어, 설정 습도가 30%, 급기습도가 25%라면, 제어 정확도 습도는 5%가 되는 것이며, 이를 주기적으로 획득하여 평균 제어 정확도 습도를 산출하게 되면, 평균 제어 정확도 습도에서 허용되는 오차 범위를 벗어나게 되면 이벤트 신호를 발생하도록 구성할 수 있게 된다.
이는 제어 명령 후 항온항습기의 급기 습도를 측정하여 정량적 목표 성능을 평가하는 지표로 활용할 수가 있게 되는 것이다.
상기와 같은 구성에 의하면, 재배 시설 내의 버섯 생육환경(온도, 빛, 습도, 이산화탄소, 풍량 등)을 인공적으로 제어하여 버섯을 계획 생산할 수 있는 효과를 발휘하여 수익을 극대화시킬 수 있게 된다.
또한, 누적된 생장환경 정보를 가지고 최적의 버섯재배 환경을 분석하여 분석된 정보를 가지고 재배 시설 내의 시설들을 제어하여 최적의 재배 환경을 제공하여 고부가가치 버섯류 생산을 수행할 수 있다.
한편, 상술한 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 방법은 컴퓨터에서 실행되기 위한 프로그램으로 제작되어 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체에 저장될 수 있으며, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CDROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.
100 : 생장환경통합관리수단
200 : 환경수집수단
300 : 재배환경제공수단

Claims (6)

  1. 고부가가치 버섯재배를 위한 모듈형 식물공장시스템에 있어서,
    환경수집수단(200)으로부터 재배 환경 모니터링 정보를 수집하고, 수집된 재배 환경 모니터링 정보를 분석하여 재배환경제공수단(300)으로 재배 환경 제어 정보를 제공하고, 환경수집수단(200)으로 조도 및 영상 제어 정보를 제공하며, 배환경제공수단(300)으로부터 재배 환경 제어 결과 정보를 수집하기 위한 생장환경통합관리수단(100)과;

    재배환경제공수단(300)으로부터 제공된 재배 환경 변수값을 이용하여 재배 환경 모니터링 정보를 생성하여 생장환경통합관리수단(100)으로 제공하고, 생장환경통합관리수단(100)으로부터 조도 및 영상 제어 정보를 획득하여 조도 및 영상 제어를 수행하기 위한 환경수집수단(200)과;

    생장환경통합관리수단(100)으로부터 재배 환경 제어 정보를 획득하여 항온항습기를 동작시키며, 센서들에 의해 감지된 재배 환경 변수값을 환경수집수단(200)으로 제공하며, 재배 환경 제어 결과 정보를 생장환경통합관리수단(100)으로 제공하기 위한 재배환경제공수단(300);을 포함하고,

    상기 재배 환경 모니터링 정보는 재배 시설물에 설치 구성된 센서들로부터 수집된 재배 환경 변수값을 이용해 생성된 정보로서 현재 재배시설의 주변 환경 상황을 나타내는 정보이고,
    상기 재배 환경 제어 정보는 버섯재배에 적합한 주변 환경을 조성하기 위해 항온항습기를 동작시키기 위한 제어 정보이고,
    상기 재배 환경 제어 결과 정보는 상기 재배 환경 제어 정보에 따라 재배환경제공수단(300)이 항온항습기를 동작시켯다는 응답 정보이고,
    상기 조도 및 영상 제어 정보는 버섯 재배에 접합한 조도가 되도록 조명장치를 제어하거나 버섯의 재배 상황을 촬영하기 위해 카메라부를 제어하기 위한 정보이며,

    상기 생장환경통합관리수단(100)은,
    환경수집수단(200)으로부터 재배 환경 모니터링 정보를 수집하기 위한 환경정보수집부(110)와,
    상기 수집된 재배 환경 모니터링 정보를 기반으로 재배 환경 제어를 위한 데이터를 분석하기 위한 재배환경데이터분석부(120)와,
    웹 및 모바일로 재배 환경 모니터링 정보, 재배 환경 제어 정보를 제공하기 위한 환경관제부(130)와,
    상기 재배환경데이터분석부에 의해 분석된 데이터를 참조하여 조도 및 영상 제어 신호를 환경수집수단으로 제공하기 위한 조도및영상제어부(140)와,
    상기 재배환경데이터분석부에 의해 분석된 데이터를 참조하여 재배환경제공수단(300)으로 재배 환경 제어 정보를 제공하며, 재배환경제공수단(300)으로부터 재배 환경 제어 결과 정보를 획득하기 위한 재배환경제어부(150)와,
    품종 정보, 성장 정보, 성장 환경 정보, 시설운영 정보, 시장 정보를 포함하여 저장하고 있는 재배환경정보디비(160)와,
    설정된 스케쥴에 따라 재배 환경 제어 정보를 상기 재배환경제어부로 제공하기 위한 환경제어스케쥴설정부(170)와,
    재배 환경 변수들의 표준값과 임계값을 설정하여 환경수집수단(200)으로 제공하며, 수집된 재배 환경 변수들이 설정된 임계값을 벗어나면 이벤트 신호를 발생시키며, 해당 이벤트 신호를 환경관제부로 제공하기 위한 이벤트관리부(180)를 포함하여 구성되는 고부가가치 버섯재배를 위한 모듈형 식물공장시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 환경수집수단(200)은,
    재배환경제공수단(300)으로부터 재배 환경 변수값을 수집하고, 수집한 재배 환경 변수값을 이용하여 재배 환경 모니터링 정보를 생성하고, 생성한 재배 환경 모니터링 정보를 생장환경통합관리수단(100)으로 제공하기 위한 재배환경모니터링정보획득부(210)와,
    생장환경통합관리수단(100)으로부터 조도 및 영상 제어 정보를 획득할 경우에 조명 장치와 카메라부에 조도 제어 신호와 영상 제어 신호를 제공하기 위한 조도및영상제어처리부(220)와,
    조도, 온도, 습도, CO2, 풍량, 외기, 도어 오픈/클로즈, 화재 유무 정보를 포함하는 상기 재배 환경 모니터링 정보를 저장하고 있는 성장환경저장부(230)와,
    생장환경통합관리수단(100)으로부터 제공된 시설운영 정보를 저장하고 있는 시설운영저장부(240)와,
    카메라부에서 촬영된 재배실 내외부 영상 정보를 저장하고 있는 재배영상정보저장부(250)와,
    재배시설물별, 품종별, 시간별, 재배 주기별 검색 키워드를 설정하며, 설정된 검색 키워드를 참조하여 상기 재배영상정보저장부에 저장된 재배실 내외부 영상 정보를 추출하여 화면에 제공하기 위한 영상정보조회부(260)를 포함하여 구성되는 고부가가치 버섯재배를 위한 모듈형 식물공장시스템.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 환경수집수단(200)은,
    카메라부가 열상카메라부일 경우에, 열상카메라부에 의해 촬영된 영상을 분석하여 작물 재배 온도 환경을 추출하는 버섯재배온도환경추출부(270)를 더 포함하여 구성되는 고부가가치 버섯재배를 위한 모듈형 식물공장시스템.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 재배환경제공수단(300)은,
    버섯을 재배하기 위한 공간이 형성되어 있는 재배실(305)과,
    재배실 내외부에 설치 구성된 센서들로부터 재배 환경 변수값을 수집하는 재배환경감지부(310)와,
    상기 재배환경감지부가 감지한 재배 환경 변수값을 수집하여 환경수집수단(200)으로 제공하기 위한 환경정보수집부(315)와,
    생장환경통합관리수단(100)으로부터 실시간으로 제공되는 재배 환경 제어 정보에 따라 설정된 임계값에 따라 온도, 습도, CO2, 풍량 중 적어도 어느 하나 이상의 운전 설정 정보를 생성하여 항온항습기컨트롤부로 송출하며, 메모리부에 운전 설정 정보를 저장시켜 셀프 운전이 가능하도록 하기 위한 항온항습기운전설정정보생성부(320)와,
    상기 항온항습기운전설정정보생성부에 의해 제공된 운전 설정 정보를 획득하여 항온항습기를 제어하기 위한 항온항습기컨트롤부(325)와,
    상기 실시간 환경 설정 정보, 운전 설정 정보를 저장하고 있는 메모리부(330)와,
    상기 메모리부에 저장된 운전 설정 정보를 획득하여 실시간 환경 설정 정보를 획득하지 못할 경우에 운전 설정 정보를 토대로 항온항습기(350)를 셀프 운전시키기 위한 셀프운전처리부(335)와,
    재배실 내외부에 설치 구성되어 실시간 영상을 촬영하기 위한 카메라부(340)와,
    검색 키워드를 설정하며, 화면을 제공하기 위한 디스플레이부(345)를 포함하여 구성되는 고부가가치 버섯재배를 위한 모듈형 식물공장시스템.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 재배환경제공수단(300)은,
    설정된 온도값을 획득할 경우에, 해당 설정된 온도값을 획득한 시점의 온도센서에 의해 감지된 온도값을 획득하며, 항온항습컨트롤러에 의해 설정된 온도값으로 제어 명령을 수행한 후 항온항습기의 급기 온도를 측정하여 온도제어의 정확도를 산출하기 위한 온도제어정확도산출부(350)와,
    설정된 습도값을 획득할 경우에, 해당 설정된 습도값을 획득한 시점의 습도센서에 의해 감지된 습도값을 획득하며, 항온항습컨트롤러에 의해 설정된 습도값으로 제어 명령을 수행한 후 항온항습기의 급기 습도를 측정하여 습도제어의 정확도를 산출하기 위한 습도제어정확도산출부(355)를 더 포함하여 구성되는 고부가가치 버섯재배를 위한 모듈형 식물공장시스템.

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