KR101912621B1 - 비닐하우스 차광제어장치 및 차광제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 비닐하우스 차광제어장치 및 차광제어방법에 관한 것으로, 기후를 감지하는 센서를 이용하여 환경정보를 측정하는 측정부; 모터의 동작을 감지하는 센서를 이용하여 모터에 의해 개폐되는 차광막의 상태정보를 수집하는 모니터링부; 및 상기 환경정보, 상기 차광막의 상태정보를 기반으로, 모터 제어명령을 출력하는 제어부;를 포함하고, 비닐하우스 지붕 중심점에 고정되는 고정단에 대해 모터를 이용하여 권취롤을 회전시켜 차광막을 개폐하는 것을 특징으로 한다.

Description

비닐하우스 차광제어장치 및 차광제어방법{APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLING LIGHT BLOCKING OF GREEN HOUSE}
본 발명은 비닐하우스 차광제어장치 및 차광제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 비닐하우스의 차광막 개폐의 정도를 감지하고 이를 기초로 햇빛 차단을 자동으로 제어하거나 사용자가 원격지에서 제어할 수 있는 비닐하우스 차광제어장치 및 차광제어방법에 관한 것이다.
비닐하우스란 금속 또는 비 금속제 프레임을 통해 외부 골조를 형성하고, 외부 골조의 상부에 비닐을 덮어 보온효과를 구현하는 시설구조물이다. 특히 온실의 역할을 하는 시설구조물은 시설원예에서 채소, 화훼류의 재배에 다양하게 활용이 가능하며, 최근에는 유리온실의 보급도 다양화되고 있다.
비닐하우스는 비닐하우스 내의 온도 상승 방지 또는 작업자 보호를 위해 햇빛을 차단시키는 차광제어장치를 필요로 한다.
또한, 비닐하우스는 비닐하우스의 실외와 실내의 통풍을 위해 비닐을 개폐할 수 있는 비닐권취기를 필요로 한다. 여기서 비닐하우스 차광제어장치와 비닐하우스 비닐권취기는 대상이 되는 차광막과 비닐의 차이를 제외하면 이들의 구조가 유사한 것이 특징이다.
기존의 비닐하우스 차광제어장치에 의하면 사람의 수작업에 의해 차광제어장치가 동작하여 차광막을 덮거나 걷는 작업이 수행되었다. 그리고 차광막이 전기 동력에 의해 덮여지거나 걷어지는 경우에도, 차광막의 개폐를 단순 제어하는 것으로는 실제 차광막이 어느 정도 덮여져 있고, 어느 정도 걷혀져 있는지 개폐의 정도를 원격에서 확인할 수 있는 방법이 없었다.
이러한 기술적 내용과 관련된 기존의 선행기술문헌으로, 한국공개특허 제 2011-0092133호(2011.08.17. 공개)는 비닐하우스 개폐장치 및 이에 적용되는 권취봉 승하강 밸런스 조정유니트에 관한 것으로 권취봉, 권취 구동기, 긴장 조정체를 구비하고 있는 비닐하우스 개폐장치를 개시하고 있으나, 상기 권취 구동기는 사람의 수작업에 의해 동작하는 것을 특징으로 한다.
또한, 한국 등록실용신안 제20-0168700호(1999.11.13. 등록)는 하우스의 전동식 차광막 제어장치에 관한 것으로, 모터유닛에 의해 구동되는 권취롤에 감겨져 개폐되는 차광막 제어장치를 개시하고 있으나, 상기 모터유닛은 타이머에 설정된 지령으로 온 오프 시기가 제어되지만 실시간으로 원격에서 제어되지 못한다. 또한, 차광의 정도가 파악되지 않는다.
기존의 기술 중에 원격에서 카메라를 설치하여 영상을 확인하는 방법이 있으나, 상기 방법에 따르면 별도의 카메라가 설치되어야 하므로 설치비용이 많이 소요되는 문제점이 있다.
또한, 기존의 기술 중에 비닐하우스에 도포되어 햇빛을 차단하는 차광제가 있으나, 차광제의 도포 및 제거를 반복하는 것이 비효율적이고 환경오염이 발생하는 문제점이 있다.
한국 등록특허 제10-0953964호(2010.04.13. 등록)는 자외선 차단을 위한 농업용 비닐 차광제 및 그 제조방법을 개시하고 있으나, 플라스틱 안료 등의 합성수지 원료를 사용하고 있어서 환경오염을 야기하는 문제점이 있다.
이에 본 발명은 이상에서 설명한 바와 같이, 차광제와 같은 환경오염의 문제가 없고, 모터를 이용하여 구동되되 차광막의 개폐의 정도를 감지하여 원격에서 차광막의 개폐를 제어할 수 있는 비닐하우스 차광제어장치 및 이를 이용하는 차광제어방법을 개시하고자 한다.
본 발명은 이와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고자 차광막의 개폐의 정도를 측정할 수 있는 비닐하우스 차광장치, 비닐하우스 차광제어장치 및 차광제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은 차광막의 개폐의 정도를 측정하여 원격에서 차광막의 개폐를 제어하는 비닐하우스 차광제어장치 및 차광제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은 과부하에 따른 장치의 에러를 감지할 수 있는 비닐하우스 차광제어장치 및 차광제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 실시 예에 따른 비닐하우스 차광장치는, 권취롤을 포함하는 차광막; 차광막 개폐를 위해 상기 권취롤을 회전시키기 위한 모터; 환경정보를 측정하고, 상기 차광막의 상태를 모니터링하기 위한 센서들; 및 상기 환경정보 및 상기 모니터링에 따른 차광막의 상태정보에 기초하여 차광막의 개폐를 제어하는 제어모듈을 포함한다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 비닐하우스 차광제어장치는, 기후를 감지하는 센서를 이용하여 환경정보를 측정하는 측정부; 모터의 동작을 감지하는 센서를 이용하여 모터에 의해 개폐되는 차광막의 상태정보를 수집하는 모니터링부; 상기 환경정보, 상기 차광막의 상태정보를 기반으로, 모터 제어명령을 출력하는 제어부;를 포함한다.
또한, 상기 비닐하우스 차광제어장치는, 상기 모터에 관한 정보 및 태양광, 습도 및 온도에 따른 최적의 차광막 상태에 관한 맵핑 테이블을 저장하고 있는 메모리를 더 포함하고, 상기 메모리에 저장된 정보 및 맵핑 테이블을 이용하여 상기 모터 제어명령을 출력할 수 있다.
또한, 상기 비닐하우스 차광제어장치는, 무선 단말기 클라이언트에 상기 제어부에 대한 웹 서비스를 제공하는 웹서버; 및 무선단말기와 통신을 위한 유무선통신부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 환경정보와 상기 차광막의 상태정보를 기반으로 하거나, 또는 상기 메모리에 저장된 정보 및 맵핑 테이블을 추가적으로 이용하여 모터에 대한 제어목표를 추출하는 제어목표추출부; 및 상기 제어목표에 관한 제어명령을 출력하는 제어명령부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 기후를 감지하는 센서는, 광센서, 온도 센서 및 습도 센서를 포함하고, 상기 모터의 동작을 감지하는 센서는, 상기 모터를 지지하면서 모터의 이동에 따라 함께 이동하는 이동 샤프트의 지면에 대한 기울기를 측정하기 위한 기울기 센서, 회전자의 위치를 감지하는 위치 센서 및 거리 센서를 포함할 수 있다.
또한, 상기 비닐하우스 차광장치는, 상기 모터를 지지하면서 모터의 이동에 따라 함께 이동하는 이동 샤프트를 더 포함하고, 상기 이동 샤프트는, 상기 이동에 따라 그 길이를 가변시킬 수 있는 구조를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 비닐하우스 차광제어방법은, 환경정보를 측정하고, 차광막의 상태 모니터링에 따른 차광막의 상태정보를 수집하는 단계; 상기 환경정보와 상기 차광막의 상태정보를 기반으로 하거나, 상기 메모리에 저장된 정보 및 맵핑 테이블을 추가적으로 이용하여 차광막의 개폐를 제어하는 단계; 및 상기 제어하는 단계의 결과를 확인하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, 조도, 태양의 위치에 따라 비닐하우스 차광막의 개폐를 자동으로 제어할 수 있다. 또한, 비닐하우스 차광막 개폐의 정도를 원격에서 모니터링할 수 있다. 또한, 유무선 단말기를 통해 차광막의 개폐를 원격에서 제어할 수 있다.
도 1은 차광막이 덮여진 비닐하우스의 개략적인 모습을 나타내는 예시도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 비닐하우스 차광제어장치 및 비닐하우스 차광장치를 설명하기 위한 예시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 비닐하우스 차광제어장치의 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 제어부의 블록도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 자동제어 모드에서의 비닐하우스 차광제어방법의 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 사용자 제어모드에서의 비닐하우스 차광제어방법의 흐름도이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명하고자 한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다. 또한, 본 발명의 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명에 따른 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는 것이 바람직하다.
도 1은 차광막이 덮여진 비닐하우스의 개략적인 모습을 나타내는 예시도이다.
도 1을 참조하면, 다양한 형상의 지붕을 갖는 비닐하우스가 도시되어 있다. 차광막은 그 일단이 고정단에 고정되고, 그 타단은 권취롤(110)에 감겨 자유단이 되어서 권취롤(110)의 이동에 따라 개폐가 제어될 수 있다.
도 1에서 화살표는 차광막의 자유단 끝이 모터 동력에 의해 권취됨으로써 그 길이가 조정될 수 있음을 나타낸다. 따라서 지붕 형상이 아치형 및 삼각 대칭형인 비닐하우스에서는 2개의 차광막과 2개의 권취롤(110)이 사용될 수 있다. 마찬가지로 지붕 형상이 비대칭형인 비닐하우스에서는 1개의 권취롤(110)이 사용될 수 있다.
본 발명에서는 2개의 차광막과 2개의 권취롤(110)을 포함하는 비닐하우스 차광제어장치를 예시적으로 설명하기로 한다. 본 발명에 따른 비닐하우스 차광제어장치가 1개의 차광막과 1개의 권취롤(110)을 갖는 상기 대칭형인 비닐하우스에도 응용될 수 있음은 자명하다 할 것이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 비닐하우스 차광장치 및 비닐하우스 차광제어장치를 설명하기 위한 예시도이다.
도 2를 참조하면, 도 2는 비닐하우스에서 출입구가 위치하는 정면을 바라보는 방향에서의 비닐하우스 차광시스템의 사시도가 도시되어 있다.
상기 비닐하우스는 권취롤(110) 및 차광막, 레일(120), 이동 샤프트(130) 및 모터(140)를 포함한다.
그리고 본 발명의 실시 예에 따른 비닐하우스 차광장치는, 차광막 및 권취롤(110), 모터(140), 환경정보를 측정하고, 상기 차광막의 상태를 모니터링하기 위한 센서들; 및 상기 환경정보 및 상기 모니터링에 따른 차광막의 상태정보에 기초하여 차광막의 개폐를 제어하는 제어모듈, 즉 차광제어장치(200)를 포함한다.
또한, 차광제어장치(200)는 모터 센서 및 기후 센서의 측정 값을 이용하여 비닐하우스에 포함된 모터(140)를 제어한다.
비닐하우스는 그 내부에서 식물이 재배될 수 있는 철골 구조물, 건축물 형태의 온실 및 식물공장을 포함할 수 있다.
여기서 비닐하우스 차광제어장치(200)는 차광막을 이용하여 햇빛을 차단하는 경우뿐만 아니라 비닐하우스의 비닐을 개폐하는 경우에도 이용될 수 있다. 이 경우 비닐하우스 차광제어장치(200)는 비닐하우스의 비닐을 직접 개폐할 수 있다.
도 2를 다시 참조하면, 차광제어장치(200)와 유무선통신을 통해 연결될 수 있는 유무선 단말기(300)가 도시되어 있다. 유무선 단말기(300)는 유무선 통신을 이용하여 비닐하우스 차광제어장치(200)를 원격에서 제어하기 위한 단말기로서 무선 랜 장치, 블루투스 장치, 지그비 장치 및 비콘에 해당하는 근거리 통신 장치를 포함하는 셀룰러 폰 형태의 개인 휴대 무선 단말기를 포함할 수 있다.
비닐하우스 차광장치는 일종의 구조물에 해당하는 차광막 및 권취롤(110), 레일(120), 이동 샤프트(130) 및 클립(미도시)과 차광막을 권취하기 위해 필요한 장치들에 해당하는 모터(140), 차광제어장치(200), 모터(140) 및 차광제어장치(200)를 내부에 담는 하우징(미도시)으로 구성될 수 있다.
또한, 한 동의 비닐하우스에 대하여 한 개 이상의 비닐하우스 차광장치가 설치될 수 있다. 즉 비닐하우스 한 동의 길이가 일정 길이를 초과하는 경우, 차광막 및 권취롤(110)의 하중이 증가하는 것을 방지하기 위해, 한 동의 비닐하우스에 대해 일정 간격으로 복수의 비닐하우스 차광장치들이 설치될 수 있다.
도 2에는 비닐하우스 차광장치가 비닐하우스의 외부에 설치되어 있으나, 다른 실시 예로서 비닐하우스 차광장치는 비닐하우스(100)의 내부(미도시)에 설치될 수도 있다. 겨울철 비닐하우스 지붕의 적설을 고려한다면 비닐하우스의 내부에 설치되는 비닐하우스 차광장치가 더 바람직할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 비닐하우스 차광장치는 비닐하우스의 비닐을 개폐하기 위한 장치로도 활용될 수 있다. 이 경우 비닐하우스 차광장치는 비닐하우스의 비닐을 개폐하기 위해 비닐하우스의 외부에 설치될 수 있다.
차광막의 고정단의 반대 단은 차광막의 개폐에 따라 이동하는 자유단에 해당한다. 차광막의 자유단에 대항하는 고정단은 비닐하우스의 천장 즉 지붕의 중심 부근의 위치에 고정된다.
상기 비닐하우스 차광막장치는 이동 샤프트(130)를 포함한다. 모터(140)의 회전축의 회전에 따라 차광막의 자유단을 이동시키기 위해, 이동 샤프트(130)의 일단인 자유단은 모터(140)의 몸체에 연결되고, 이동 샤프트(130)의 타단인 고정단은 지면의 중심점에 고정될 수 있다. 즉 차광막의 자유단의 이동에 따라 이동 샤프트(130)는 지면 중심점에서 이동 샤프트(130)의 길이를 반경으로 하여 이동 샤프트(130)의 끝이 원호를 그리며 회전하게 된다. 이로써 모터(140)는 이동 샤프트(130)에 지지되어 회전축에 연결된 권취롤(110)에 회전력을 전달할 수 있다.
이동 샤프트(130)는 회전 반경에 따라 그 길이가 조절될 수 있는 구조를 포함한다. 즉 비닐하우스의 지붕의 모양 예를 들면 아치형, 삼각 대칭형, 삼각 비대칭형에 따라 이동 샤프트(130)는 회전에 따라 길이가 가변될 수 있다. 이동 샤프트(130)의 가변 길이는 예를 들어 길이가 조절되는 낚시대와 같은 구조로 설계될 수 있다. 그리고 이동 샤프트(140)의 각 마디는 단단히 고정될 필요 없이 슬라이딩 식으로 서로 포개졌다, 펼쳐졌다 할 수 있다.
상기 비닐하우스 차광장치는 하우징을 포함할 수 있다. 하우징은 2가지 형태로서 구현될 수 있다. 제1 형태로서 하우징은 차광막 및 권취롤(110) 및 차광제어장치(200)를 그 내부에 담을 수 있다. 이 경우 권취롤(110)에 설치된 모터(140)는 하우징에 결속됨으로써 하우징이 이동 샤프트(130)의 기능을 대체할 수 있다. 즉 하우징에 의해 권취롤(110)이 지지됨으로써 모터(140)의 회전력이 권취롤(110)에 전달될 수 있다. 제1 형태에 따른 하우징은 권취롤(110)의 회전에 따라 차광막이 개폐 되면서 통과하는 개구를 포함한다.
제2 형태로서 하우징은 상기 제1 형태와 비교하여 차광막 및 권취롤(110)을 담지 않도록 구성될 수 있다. 이 경우 하우징은 권취롤(110)의 양 단에 또는 한쪽 단에 구비되어 모터(140)를 포함한다. 그리고 양쪽의 하우징 중에서 어느 하나의 하우징 내에 차광제어장치(200)가 담길 수 있다. 제2 형태의 하우징에서 센서가 기울기 센서인 경우 이동 샤프트(130)에 설치되는 기울기 센서는 하우징 이외의 별도의 하우징에 담길 수 있다.
상기 비닐하우스 차광막장치는 레일(120)을 더 포함할 수 있다. 레일(120)은 권취롤(110)의 자유단을 이동시키기 위해 권취롤(110)에 연결된 모터(140) 즉 모터(140)를 담고 있는 하우징의 이동을 가이드 한다. 레일(120)은 비닐하우스의 프레임을 따라 설치될 수 있다. 레일(120)은 알파벳 C 형상의 강관 형태로 구현될 수 있다. 또는 레일(120)은 암(female) 형태의 요철을 포함하고 있어서 수(male) 형태의 요철을 포함하는 권취롤(110)과 쌍을 이룰 수 있다. 또한 레일은(120)은 권취롤(110)이 상승 또는 하강함에 따라 프레임에서 외부로 돌출하여 권취롤(110)과 쌍을 이루거나 인입됨으로써 해제될 수 있다.
클립은 차광막의 일단에 해당하는 고정단을 비닐하우스의 지붕 위치에서 프레임에 연결시킨다.
모터(140)는 AC 또는 DC 모터 모두 포함할 수 있다. 제어부(230)에 의해 모터(140)의 일반 회전 수, 단위 시간당 회전 수, 회전 방향, 토크 등이 제어될 수 있다. 하나의 권취롤(110)에 대해 모터(140)는 복수 개로 구비될 수 있다. 바람직한 실시 예는 모터(140)가 권취롤(110) 양단에 각각 구비되고, 각 모터의 회전축이 권취롤(110)에 연결되도록 구현되는 것이다. 여기서 연결의 의미는 복수의 톱니 또는 체인 등의 부가적인 장치를 포함하여 연결되는 것을 포함한다.
차광막을 개폐하기 위해 복수의 모터(140)는 권취롤(110)의 양 단에서 권취롤(110)에 회전력을 전달한다. 복수의 모터(140)는 권취롤(110)을 양 방향으로 회전시킬 수 있다. 이하 본 발명의 실시 예에 따른 차광제어장치(200)에 대해 자세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 비닐하우스 차광제어장치의 블록도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 비닐하우스 차광제어장치(200)는 측정부(210), 모니터링부(140), 제어부(230), 메모리(240), 유무선통신부(250) 및 웹서버(260)를 포함한다.
측정부(210)는 환경정보, 즉 기후 인자에 관한 데이터 중에서 태양광, 온도, 습도를 측정한다. 따라서 측정부(210)는 기후 센서, 예를 들면 태양광의 세기를 감지하는 광센서, 온도 센서 및 습도 센서로부터 측정값을 전달받을 수 있다. 여기서 광센서는 태양광의 세기를 측정할 수 있고, 따라서 일 년 단위로 또는 하루 단위로 변하는 태양의 위치를 파악할 수 있다. 기후 인자로서 온도 및 습도 또한 차광막 개폐와 관련된 기후 인자로서 고려될 수 있다. 태양광의 세기에 따라 하우스 내의 온도 및 습도가 영향을 받기 때문이다. 온도 센서 및 습도 센서는 비닐하우스 내에 설치됨으로써 비닐하우스 내의 온도 및 습도를 측정한다.
모니터링부(220)는 모터(140)의 동작 데이터를 수집한다. 여기서 모터(140)의 동작 데이터는 모터 회전자의 위치를 파악하거나 모터 자체의 이동에 관한 데이터를 포함한다.
모니터링부(220)는 수집한 데이터를 이용하여 모터의 위치 및 차광막의 상태를 산출한다. 구체적으로 모니터링부(220)는 미리 설정되어 메모리(240)에 저장된 차광막의 고정단의 위치에 관한 정보를 기초로 수집된 모터의 동작 데이터를 이용하여 차광막의 개폐의 정도를 측정할 수 있다. 이 경우 센서의 종류에 따라 회전자의 회전 수와 위치, 고정단과 자유단 간의 거리에 관한 데이터, 자유단을 포함하는 이동 샤프트(130)의 기울기에 관한 데이터, 자유단의 고도에 관한 데이터가 이용될 수 있다.
먼저 모터(140)의 회전으로 인해 회전자의 위치가 변할 수 있다. 따라서 차광막의 상태를 체크하는데 필요한 차광막의 개폐의 정도는 모터(140)의 회전자의 회전수 및 회전자의 위치를 파악함으로써 산출될 수 있다. 이 경우 모터 센서는 로터리 센서를 포함할 수 있다.
또한 모터(140) 회전자의 회전 및 권취롤(110) 자유단의 움직임에 따라 모터(140)의 위치도 변한다. 따라서 차광막의 상태를 체크하는데 필요한 차광막의 개폐 정도는 모터(140) 자체의 위치를 파악함으로써 산출될 수 있다. 이 경우 모니터링부(220)는 거리측정 센서를 포함할 수 있다.
또한, 자유단의 이동에 따라 모터(140) 및 이동 샤프트(130)가 함께 이동하게 된다. 즉 이동 샤프트(130)는 권취롤(110)의 회전에 따라 모터(140)를 지지하면서 자유단과 함께 이동한다. 따라서 차광막의 개폐 정도는 이동 샤프트(130)의 기울기를 측정함으로써 산출될 수 있다.
모니터링부(220)는 차광막에 연결된 권취롤(110)의 위치를 측정하기 위한 데이터를 수집하므로 권취롤(110)과 근접하여 위치하는 것이 바람직하다. 다만, 센서 중에서 기울기 센서는 차광막의 자유단의 이동에 따른 이동 샤프트(130)의 기울기를 측정하므로 이동 샤프트에 설치되는 것이 바람직하다.
상기 센서를 포함하여 모니터링부(220)에 설치될 수 있는 센서에 대해 자세히 설명하기로 한다. 센서는 차광막의 개폐의 정도를 측정하기 위한 데이터를 수집한다. 센서는 차광막의 고정단과 자유단 간의 거리를 감지하는 센서(제1 센서), 차광막의 자유단과 지면의 중심점이 이루는 회전 반경의 기울기를 감지하는 즉 이동 샤프트의 기울기를 감지하는 센서(제2 센서) 및 차광막의 자유단의 고도를 감지하는 센서(제3 센서)를 포함할 수 있다.
제1 센서는 신호 송신부 및 수신부 형태의 2개의 모듈로 구성될 수 있다. 신호 송신부는 고정단에 신호 수신부는 자유단에 설치될 수 있다. 따라서 고정단 및 자유단 간의 거리의 변화에 따라 제1 센서는 상기 거리에 관한 데이터를 수집할 수 있다.
제2 센서는 이동 샤프트(130)의 기울어진 정도에 관한 데이터를 수집할 수 있는 기울기 센서로 구현될 수 있다. 고정단에 대해 자유단의 거리 변화에 따라 권취롤(110)은 비닐하우스 천장에 가깝거나(제1 위치) 비닐하우스의 바닥에 가깝게 위치(제2 위치)할 수 있다. 제2 위치보다 제1 위치에서 더 큰 값의 제2 센서의 기울기 값이 수집될 수 있다.
제3 센서는 고도 센서로 구현될 수 있다. 제3 센서는 자유단의 고도에 관한 데이터를 수집할 수 있다. 따라서 제2 위치보다 제1 위치에서 더 큰 값의 제3 센서의 고도 값이 수집될 수 있다. 복수의 센서는 제1 내지 제3 센서 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
제어부(230)는 측정부(210)의 환경정보 및 모니터링부(220)의 차광막의 상태정보를 이용하여 모터 제어명령을 출력한다. 구체적으로 제어부(230)는 수집된 동작 데이터에 기초하여 권취롤(110)의 양단에 설치된 각각의 모터들의 회전을 서로 동기화할 수 있다. 또한 권취롤(110)의 평행이 유지되지 않는 경우, 제어부(230)는 수집된 동작 데이터에 기초하여 권취롤(110)의 양단에 설치된 각각의 모터(140)의 회전을 서로 다르게 제어할 수 있다.
차광제어장치(200)에 포함된 제어부(230)의 전부 또는 일부의 기능은 단일 칩의 마이크로프로세서를 이용하여 구현될 수 있다.
마이크로프로세서는 메모리 및/또는 저장 장치에 저장된 프로그램 명령(program command)을 실행할 수 있다. 마이크로프로세서는 중앙 처리 장치(central processing unit, CPU), 그래픽 처리 장치(graphics processing unit, GPU) 또는 본 발명에 따른 방법들이 수행되는 전용의 프로세서를 의미할 수 있다.
메모리(240)는 명령어, 모터에 관한 정보 및 연중 또는 하루 동안의 태양의 위치에 관한 데이터를 저장할 수 있다. 메모리(240)는 저장 장치를 포함하는 개념이다. 메모리는 휘발성 저장 매체 및/또는 비휘발성 저장 매체로 구성될 수 있다. 예를 들어, 메모리는 읽기 전용 메모리(read only memory, ROM) 및/또는 랜덤 액세스 메모리(random access memory, RAM)로 구성될 수 있다.
유무선 통신부(250)는 유무선 단말기(300)와 유선 또는 무선 통신을 수행한다. 유무선통신부(250)는 측정부(210)가 수집한 환경정보 및 모니터링부(220)가 수집한 동작 데이터 및 이에 기초하여 생성된 차광막의 상태정보를 유무선 단말기(300)에 전송한다. 여기서 유무선통신부(250)는 셀룰러 폰에서의 Wi-Fi 모듈과 같은 무선랜 장치, 블루투스 장치, 비콘 및 지그비 장치 중에서 적어도 하나의 장치를 포함할 수 있다.
웹서버(260)는 클라이언트에 해당하는 유무선 단말기(300)에 제어부(230)를 웹브라우저를 이용하여 제어할 수 있는 웹서비스를 제공할 수 있다.
유무선 단말기(300)의 다양한 실시 예들은 셀룰러 전화기, 무선 통신 기능을 가지는 스마트폰, 무선 통신 기능을 가지는 개인 휴대용 단말기(PDA), 무선 모뎀, 무선 통신 기능을 가지는 휴대용 컴퓨터, 무선 통신 기능을 가지는 디지털 카메라와 같은 촬영장치, 무선 통신 기능을 가지는 게이밍(gaming) 장치, 무선 통신 기능을 가지는 음악저장 및 재생 가전제품, 무선 인터넷 접속 및 브라우징이 가능한 인터넷 가전제품뿐만 아니라 그러한 기능들의 조합들을 통합하고 있는 휴대형 유닛 또는 단말기들을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이하 제어부(230)에 대해 자세히 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 제어부의 블록도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 제어부(230)는 제어목표추출부(231) 및 제어명령부(232)를 포함한다.
제어목표추출부(231)는 측정부(210)의 환경정보 및 모니터링부(140)의 차광막의 상태정보를 이용하여 모터에 대한 제어목표를 추출한다. 여기서 제어목표는 복수의 모터(140)에 관한 제어목표이다. 즉 제어목표는 모터(140)의 회전 방향, 회전 수, 시간당 회전 수를 포함할 수 있다. 자동제어에 관한 값이 미리 설정됨으로써 제어목표는 추출될 수 있다. 즉 시간의 경과에 따른 태양의 위치, 비닐하우스 내의 온도 및 습도에 따라 적절한 차광막 개폐의 정도를 나타내는 값이 미리 설정되면, 현재 환경정보 및 차광막의 상태가 체크되고, 환경정보에 따라 차광막의 계폐를 적절히 제어할 수 있다.
제어명령부(232)는 제어목표추출부(231)의 제어목표에 관한 제어명령을 모터(140)에 출력한다. 즉 모터(140)는 자동제어에 관한 값이 미리 설정됨으로써 자동제어 모드에 의해 제어될 수 있다.
이 경우 제어명령에 의해 모터(140)는 회전 방향이 정해지고, 회전 수 또는 시간당 회전 수가 정해져서 구동될 수 있다. 또한 권취롤(110)의 양단에 설치된 복수의 모터(140) 간의 동기화가 수행될 수 있다. 여기서 동기화란 권취롤(110) 양단의 모터(140)들이 동일한 회전 속도, 동일한 회전 수를 유지하도록 제어함을 의미하고, 더 나아가 권취롤(110)이 평행을 유지시킴을 의미하기도 한다.
도 3을 참조하면, 사용자의 유무선 단말기(300)와 유무선통신부(250) 간의 무선 통신에 의해 모터 제어명령이 출력될 수 있다. 사용자는 유무선 단말기(300)를 통해 측정부(210)의 환경정보 및 모니터링부(220)의 차광막의 상태정보를 전송 받고, 제어목표를 추출할 수 있다. 그리고 제어명령부(232)는 유무선 단말기(300)가 송신한 제어목표에 따라 모터 제어명령을 출력한다.
구체적으로 제어부(230)는 모니터링부(220)의 차광막의 상태정보에 기초하여 권취롤(110) 양단의 모터(140)를 서로 동기화하고, 그럼에도 불구하고 권취롤(110)이 평행하지 않으면 권취롤(110)의 평행이 유지되도록 2개의 모터(140)의 회전방향 및 회전 수를 서로 달리 제어할 수 있다.
즉 경우에 따라 권취롤(110)의 회전이 양단에서 균일하게 수행되지 않아 권취롤(110)의 평행이 유지되지 않은 경우에, 제어부(230)는 권취롤(110) 양단의 모터의 회전 수를 서로 다르게 제어함으로써, 권취롤(110)이 평행을 유지하도록 제어할 수 있다. 여기서 회전수는 일반 회전수 및 단위시간당 회전 수를 포함한다.
물론 사용자는 모니터링부(220)의 차광막의 상태정보에 기초하여 차광막의 개폐의 정도를 파악하고, 유무선통신부(250) 및 제어부(230)를 통해 직접 차광막의 개폐를 제어할 수 있다.
모터(140)의 동작 제어는 모터(140)에 공급되는 전류 및/또는 전압을 제어함으로써 구현될 수 있다. 모터(140)에 과부하가 걸리는 경우, 차광제어장치(200)의 제어에 따라 모터(140)를 구동시키기 위해 공급되는 입력 전류는 퓨즈의 소손에 의해 차단될 수 있다. 이 경우 차광제어장치(200)는 퓨즈가 연결된 이후의 단으로부터 제어신호 피드백을 받고 제어 신호가 감지되지 않으면 모터(140)의 에러를 감지할 수 있다. 이는 모터(140) 및 권취롤(110)의 회전이 장애물에 의해 방해 받은 경우 과부하의 전류를 차단하여 차광제어장치(200)를 보호하기 위함이다. 이에 따른 에러 발생에 관한 정보는 유무선통신부(250)에 의해 유무선 단말기(300)에 전송될 수 있다. 이하 본 발명의 다른 실시 예에 따른 비닐하우스 차광막 제어방법에 대해 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 자동제어 모드에서의 비닐하우스 차광제어방법의 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 상기 비닐하우스 차광제어방법은, 환경정보에 따른 차광막 개폐의 자동제어를 설정하는 단계(S110); 현재의 환경정보 및 차광막의 상태를 체크하는 단계(S120); 체크 결과를 통해 제어가 필요한지 판단하는 단계(S130); 제어가 필요한 경우, 자동제어 설정에 따라 차광막의 개폐를 자동으로 제어하는 단계(S140); 제어결과를 체크하는 단계(S150); 제어결과의 타당성을 판단하는 단계(S160); 및 제어결과가 타당하지 않은 경우, 상기 제어결과를 사용자에 통보하는 단계(S170)를 포함한다.
상기 S130에서 제어가 필요하지 않은 경우, S120 단계를 통해 환경정보 및 차광막의 상태를 계속하여 체크한다.
S150은 제어목표추출부(231)에 의해 추출된 제어목표가 결과적으로 제어 명령부(232)의 의해 수행되었는지 여부를 판단하는 단계이다. 비닐하우스의 차광막 및 권취롤(110)은 모터의 구동의 의해 개폐될 수 있는 구조물이기 때문에 비닐하우스의 지붕에 쌓인 눈 또는 장애물 등에 의해 차광막 및 권취롤(110)이 개폐되지 않을 수 있다. 따라서 S150 단계는 모니터링부(140)에 의해 수행될 수 있다. 즉 모니터링부(140)는 제어명령에 따라 차광막의 상태정보가 변경되었는지를 판단함으로써 제어결과를 체크할 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 사용자 제어모드에서의 비닐하우스 차광제어방법의 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 상기 방법은 유무선통신부(250)와 무선단말기(300)가 통신으로 연결되는 단계(S210); 환경정보 및 차광막의 상태를 체크하는 단계(S140); 유무선 단말기(300)를 통해 차광막 개폐 제어의 가이드를 제공하는 단계(S230); 가이드에 따라 차광막의 개폐를 제어하는 단계(S240); 제어 결과를 체크하는 단계(S250); 및 제어결과의 타당성을 판단하는 단계(S260)를 포함한다.
여기서, 제어결과가 타당하지 않은 경우, 다시 S230 단계가 수행된다. 제어결과가 타당하지 않은 경우, 차광막제어장치(200)는 모터(140) 간의 동기화를 체크할 수 있다. 즉 차광막제어장치(200)는 동기화 체크를 통해 권취롤(110)이 평행하지 않은 경우 모터 간의 동기화를 수행하여 권취롤(110)을 평행하게 할 수 있다.
모터(140)의 동기화 여부는 모니터링부(140)의 모터의 동작 데이터에 기초한다. 즉 모터(140) 회전자의 회전 수에 기초하여 권취롤(110)이 평행한지 파악될 수 있다. 권취롤(110)이 평행하지 않거나, 모터(140)의 회전이 서로 동기화되어 있지 않은 경우 어느 하나의 모터(140) 또는 2개의 모터(140)에 제어명령을 출력함으로써 동기화 문제는 해결될 수 있다.
이와 같이 본 발명의 실시 예에 따르면 조도, 태양의 위치에 따라 비닐하우스 차광막의 개폐를 자동으로 제어할 수 있다. 또한, 비닐하우스 차광막 개폐의 정도를 원격에서 모니터링할 수 있다. 또한, 유무선 단말기를 통해 차광막의 개폐를 원격에서 제어할 수 있다.
이상 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
110: 권취롤 120: 레일
130: 이동 샤프트 140 모터
200: 비닐하우스 차광제어장치 210: 측정부
140: 모니터링부 230: 제어부
231: 제어목표추출부 232: 제어명령부
240: 메모리 250: 유무선통신부
260: 웹서버 300: 유무선 단말기

Claims (8)

  1. 권취롤을 포함하는 차광막;
    차광막 개폐를 위해 상기 권취롤을 회전시키기 위한 모터;
    상기 모터의 이동을 가이드하는 레일;
    상기 모터를 지지하면서 모터의 이동에 따라 함께 이동하며, 상기 이동에 따라 그 길이를 가변시킬 수 있는 구조를 포함하는 이동 샤프트;
    환경정보를 측정하는 광센서, 온도 센서 및 습도 센서를 포함한 기후를 감지하는 센서;
    상기 차광막의 개폐정도에 대한 차광막의 상태정보를 모니터링하기 위하여, 상기 모터를 지지하면서 모터의 이동에 따라 함께 이동하는 이동 샤프트의 지면에 대한 기울기를 측정하기 위한 기울기 센서, 회전자의 위치를 감지하는 위치 센서 및 거리 센서를 포함한 모터의 동작을 감지하는 센서; 및
    상기 환경정보와 상기 차광막의 상태정보에 기초하여 차광막의 개폐를 제어하는 제어모듈;을 포함하며,
    상기 차광막의 상태정보는, 상기 모터의 회전자에 대한 회전수 및 회전자의 위치, 상기 모터 자체의 위치, 상기 이동 샤프트의 기울기 또는 상기 차광막의 일단을 고정하는 고정단과 상기 권취롤에 감겨지는 차광막의 타단에 대한 거리를 파악함으로써, 산출되는 것을 특징으로 하는 비닐하우스 차광장치.
  2. 기후를 감지하는 센서를 이용하여 환경정보를 측정하는 측정부;
    모터의 동작을 감지하는 센서를 이용하여 모터에 의해 개폐되는 차광막의 개폐정도에 대한 차광막의 상태정보를 수집하는 모니터링부;
    상기 환경정보, 상기 차광막의 상태정보 또는 이들의 조합을 기반으로, 모터 제어명령을 출력하는 제어부;를 포함하며,
    상기 기후를 감지하는 센서는, 광센서, 온도 센서 및 습도 센서를 포함하며,
    상기 모터의 동작을 감지하는 센서는, 상기 모터를 지지하면서 모터의 이동에 따라 함께 이동하는 이동 샤프트의 지면에 대한 기울기를 측정하기 위한 기울기 센서, 회전자의 위치를 감지하는 위치 센서 및 거리 센서를 포함하며,
    상기 차광막의 상태정보는, 상기 모터의 회전자에 대한 회전수 및 회전자의 위치, 상기 모터 자체의 위치, 상기 이동 샤프트의 기울기 또는 상기 차광막의 일단을 고정하는 고정단과 권취롤에 감겨지는 차광막의 타단에 대한 거리를 파악함으로써, 산출되는 것을 특징으로 하는 비닐하우스 차광제어장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 비닐하우스 차광제어장치는,
    상기 모터에 관한 정보 및 태양광, 습도 및 온도에 따른 최적의 차광막 상태에 관한 맵핑 테이블을 저장하고 있는 메모리;를 더 포함하며,
    상기 메모리에 저장된 정보 및 맵핑 테이블을 이용하여 상기 모터 제어명령을 출력하는 것을 특징으로 하는 비닐하우스 차광제어장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 비닐하우스 차광제어장치는,
    무선 단말기 클라이언트에 상기 제어부를 웹브라우저를 이용하여 제어할 수 있도록 하는 웹 서비스를 제공하는 웹서버; 및
    무선단말기와 통신을 위한 유무선통신부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비닐하우스 차광제어장치.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 환경정보와 상기 차광막의 상태정보, 또는 상기 메모리에 저장된 정보 및 맵핑 테이블을 추가적으로 이용하여 모터에 대한 제어목표를 추출하는 제어목표추출부; 및
    상기 제어목표에 관한 제어명령을 출력하는 제어명령부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 비닐하우스 차광제어장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 차광막의 개폐를 제어하는 비닐하우스 차광제어장치가 수행하는 차광제어방법으로서,
    상기 차광제어 방법은,
    기후를 감지하는 센서를 이용하여 환경정보를 측정하고, 모터의 동작을 감지하는 센서를 이용하여 차광막의 개폐상태 모니터링에 따른 차광막의 상태정보를 수집하는 단계;
    상기 환경정보와 상기 차광막의 상태정보를 기반으로 하거나, 메모리에 저장된 정보 및 맵핑 테이블을 추가적으로 이용하여 차광막의 개폐를 제어하는 단계; 및
    상기 제어하는 단계의 결과를 확인하는 단계;를 포함하며,
    상기 기후를 감지하는 센서는, 광센서, 온도 센서 및 습도 센서를 포함하며,
    상기 모터의 동작을 감지하는 센서는, 상기 모터를 지지하면서 모터의 이동에 따라 함께 이동하는 이동 샤프트의 지면에 대한 기울기를 측정하기 위한 기울기 센서, 회전자의 위치를 감지하는 위치 센서 및 거리 센서를 포함하며,
    상기 차광막의 상태정보는, 상기 모터의 회전자에 대한 회전수 및 회전자의 위치, 상기 모터 자체의 위치, 상기 이동 샤프트의 기울기 또는 상기 차광막을 일단을 고정하는 고정단과 권취롤에 감겨지는 차광막의 타단에 대한 거리를 파악함으로써, 산출되는 것을 특징으로 하는 비닐하우스 차광제어방법.
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