KR102014540B1 - 식물 공중 재배장치 관리 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 식물 공중 재배장치 관리 시스템에 관한 것으로, 개구부가 형성된 바닥프레임과, 바닥프레임의 모서리에 수직하게 설치되는 수직프레임을 포함하는 프레임부, 프레임부의 내부에 수평방향으로 거치되는 발포지, 발포지에 식물을 삽입하기 위한 관통홀, 및 관통홀로부터 파생되어 식물을 공중에 고정시키기 위한 삽입홀로 이루어진 배지부, 배지부의 상측에 설치되어 식물에 양액을 분사하는 분사분무기, 바닥프레임의 하측에 설치되며, 분사분무기로부터 식물에 분무되어 관통홀을 통과하여 낙하되는 양액을 회수하여 저장하거나 배수하는 저수조, 저수조의 내부에 설치되며, 탁도센서에 의해 양액의 탁도를 측정하여 식물의 건강 상태를 파악하는 식물 건강 상태 측정부 및 식물 건강 상태 측정부로부터 측정된 양액의 탁도에 따라 외부로부터 양액을 저수조에 공급하여 양액의 탁도를 조절하는 양액급수부를 포함한다.
Description
본 발명은 식물 공중 재배장치 관리 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 대량의 식물 공중 재배장치를 자동으로 제어하고 원격으로 관리하는 식물 공중 재배장치 관리 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 인삼은 병해충에 취약하며, 재배에 있어서 온도, 습도, 광량, 등의 주변 환경에 영향을 많이 받는다.
인삼은 보통 토양에 재배될 때 5년 이상 재배하여 수확하며, 토양에서 재배할 시, 인삼을 정식할 때마다 토양을 새것으로 교환해야 한다는 번거로움이 있다.
상기한 바와 같은 이유로 재배가 까다롭기 때문에 긴 시간 동안 재배하기 위한 좋은 환경조건을 유지하기 힘들다.
그리하여 최근에는 인삼을 보다 쉽게 재배하고, 수확률을 높이기 위해 물을 이용한 수경재배를 한다.
인삼의 수경재배는 1년 정도 키운 묘삼을 이식하여 재배함으로써 4개월 만에 재배되어 새싹인삼의 형태로 수확되고 있다.
이러한 인삼의 수경재배는 인삼이 토양으로부터 입는 피해를 없애고, 수확 후에는 청정수삼으로 잎 줄기 뿌리 전체를 바로 섭취가 가능하다는 장점이 있다. 또한, 농촌진흥청 등의 자료에 의하면 이렇게 생산된 새싹인삼의 잎과 줄기에는 일반 수삼의 7배 내지 14배에 달하는 사포닌이 함유되어 있고(Wei Shi, et. al., Food Chemistry, 2007), 백삼, 수삼 및 뿌리인삼에는 없거나 미량으로 존재하는 진세노사이드 성분 F5, Rg, Rd 및 Re 등의 유익한 성분이 포함되어 있다.
위와 같은 종래 수경인삼 재배장치에 관한 기술로는 대한민국 공개특허 제10-2012-0103227호가 개시되어 있다.
그러나 상기와 같은 종래 인삼 재배장치는, 인삼을 재식구멍에 정식하는데 있어서 시간과 노동이 많이 소요되고 인삼에 손상이 가해질 수 있다. 또한 정식된 인삼의 사방이 막혀 있어서, 뿌리부분의 생육 상태를 관찰하기 어렵고, 원활한 공기의 흐름이 잘 이루어지지 않는다.
그러므로, 인삼의 뿌리와 질병 상태를 관찰하지 못함으로 인해 신속한 조치를 취할 수 없게 되고, 이는 인삼의 성장에 해로운 영향을 줄 수 있다. 또한, 재배 후 인삼을 수확하는데 있어서, 우레탄 스펀지를 하나하나 분리하여 수확해야 한다는 불편함이 있다.
이에, 본 발명자는 대한민국 등록특허 제10-1845132호(이하, '선등록 특허'라 함)에 개시된 발명을 하였다.
선등록 특허는 다수개의 식물 공중 재배장치를 반복 나열하거나 연결 설치가 가능하고, 이동 및 운반이 용이하고, 대량 식재와 약 2주 내지 3주 만에 수확하는 단기간 수확이 가능하여 식물 공장 형식의 대량재배를 가능하게 한다.
그러나, 선등록 특허는 관리자가 관리를 위해서 매번 방문하여야 하고, 많은 시간을 들여 꼼꼼히 관찰하지 않으면 재배되는 식물의 생육 및 환경에 이상이 발생하여도 이를 신속히 파악하여 대처하기 쉽지 않은 불편함이 있었다.
비특허문헌 1: Wei Shi, et. al. "Investigation of ginsenosides in different parts and ages of Panax ginseng," Food Chemistry, Vol 102, No. 3, pp. 664-668, 2007
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 대량의 식물 공중 재배장치를 관리하는데 있어, 재배되는 식물의 최적의 환경 조건에 맞도록 자동으로 관리되며, 관리자와 식물 공중 재배장치의 거리에 관계없이 원격제어가 가능한 식물 공중 재배장치 관리 시스템을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 식물에 공급되는 양액의 상태가 기 설정된 범위의 상태로 자동으로 유지되도록 하는 식물 공중 재배장치 관리 시스템을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 식물의 건강 상태를 자동으로 파악하여 사용자에게 알려줄 수 있는 식물 공중 재배장치 관리 시스템을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 식물 공중 재배장치의 작동에 이상유무를 자동으로 파악하여 사용자에게 알려줄 수 있는 식물 공중 재배장치 관리 시스템을 제공하는 것이다.
이러한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 식물 공중 재배장치 관리 시스템은 개구부가 형성된 바닥프레임과, 바닥프레임의 모서리에 수직하게 설치되는 수직프레임을 포함하는 프레임부, 프레임부의 내부에 수평방향으로 거치되는 발포지, 발포지에 식물을 삽입하기 위한 관통홀, 및 관통홀로부터 파생되어 식물을 공중에 고정시키기 위한 삽입홀로 이루어진 배지부, 배지부의 상측에 설치되어 식물에 양액을 분사하는 분사분무기, 바닥프레임의 하측에 설치되며, 분사분무기로부터 식물에 분무되어 관통홀을 통과하여 낙하되는 양액을 회수하여 저장하거나 배수하는 저수조, 저수조의 내부에 설치되며, 탁도센서에 의해 양액의 탁도를 측정하여 식물의 건강 상태를 파악하는 식물 건강 상태 측정부 및 식물 건강 상태 측정부로부터 측정된 양액의 탁도에 따라 외부로부터 양액을 저수조에 공급하여 양액의 탁도를 조절하는 양액급수부를 포함한다.
또한, 식물 건강 상태 측정부로부터 측정된 양액의 탁도에 관한 양액 상태 정보 및 양액급수부로부터 양액급수부의 작동 상태에 관한 양액급수부 작동 정보 중 적어도 어느 하나를 수신하고, 식물 건강 상태 측정부로 식물 건강 상태 측정부의 작동을 제어하는 양액 상태 측정부 제어명령, 양액급수부로 양액급수부의 작동을 제어하는 양액급수부 제어명령 및 저수조의 배수를 제어하는 배수 제어명령 중 적어도 어느 하나를 송신하는 서버부 및 서버부로부터 양액 상태 정보 및 양액급수부 작동 정보 중 적어도 어느 하나를 수신하고, 서버부로 양액 상태 측정부 제어명령, 상기 양액급수부 제어명령 및 상기 배수 제어명령 중 적어도 어느 하나를 송신하는 단말기를 더 포함할 수 있다.
또한, 저수조의 내부에 설치되며, 저수조 내의 양액의 pH를 측정하는 pH센서를 더 포함하고, 양액급수부는 pH센서로부터 측정된 pH에 따라 외부로부터 양액을 저수조에 공급하여 양액의 pH를 기 설정된 범위 내로 조절할 수 있다.
또한, 저수조의 내부에 설치되며, 저수조 내의 양액의 수위를 측정하는 수위센서를 더 포함하고, 양액급수부는 수위센서로부터 측정된 수위에 따라 외부로부터 양액을 저수조에 공급하여 양액의 수위를 기 설정된 범위 내로 조절할 수 있다.
또한, 저수조의 내부에 설치되며, 저수조 내의 양액의 용존산소량을 측정하는 DO센서(Dissolved Oxygen Sensor) 및 DO센서로부터 측정된 용존산소량에 따라 공기를 양액에 공급하여 양액의 용존산소량을 기 설정된 범위 내로 조절하는 산소공급부를 더 포함할 수 있다.
또한, 저수조의 내부에 설치되며, 저수조 내의 양액의 온도를 측정하는 액온센서 및 액온센서로부터 측정된 온도에 따라 양액의 온도를 기 설정된 범위 내로 가변시키는 온도가변부를 더 포함할 수 있다.
또한, 삽입홀에 고정된 식물을 촬영하는 카메라모듈을 더 포함하고, 카메라모듈은 식물 건강 상태 측정부로부터 측정된 양액 상태 정보가 기 설정된 범위를 벗어나면, 식물을 촬영하여 촬영데이터를 생성한 후 촬영데이터를 단말기에 송신할 수 있다.
또한, 삽입홀에 고정된 식물 주위의 공기 온도를 측정하는 온도센서부 및 온도센서부로부터 측정된 공기 온도에 따라 외부로부터 냉풍 공기 및 온풍 공기 중 적어도 어느 한가지를 공급하여 식물 주위의 공기 온도를 기 설정된 범위 내로 조절하는 공기공급부를 더 포함할 수 있다.
또한, 온도센서부는 프레임부의 내부의 상측에 설치된 상부 온도센서와, 및 프레임부의 내부의 하측에 설치된 하부 온도센서를 포함하고, 상부 온도센서와 하부 온도센서로부터 측정된 공기 온도가 기 설정된 범위를 벗어나면, 단말기에 프레임부의 내부 온도 이상 경보신호를 송신하고, 공기공급부는 상부 온도센서와 하부 온도센서로부터 측정된 공기 온도 간의 차이가 기 설정된 상부 최고 설정 온도와 하부 최저 설정온도 범위 내에서 유지되도록 냉풍 공기 및 온풍 공기 중 적어도 어느 한가지를 공급할 수 있다.
또한, 공기공급부는 냉풍 공기를 공급하는 냉풍공급기를 포함하고, 냉풍공급기는 삽입홀에 고정된 식물의 상측에 위치하며 하나 이상으로 분기되어 형성된 냉풍공급관과, 냉풍공급관의 상면에 통공되어 냉풍 공기를 분사하는 복수개의 개구를 포함할 수 있다.
또한, 공기공급부는 온풍 공기를 공급하는 온풍공급기를 더 포함하고, 온풍공급기는 삽입홀에 고정된 식물의 하측에 위치하며 하나 이상으로 분기되어 형성된 온풍공급관과, 온풍공급관의 하면에 통공되어 온풍 공기를 분사하는 복수개의 개구를 포함할 수 있다.
또한, 삽입홀에 고정된 식물 주위의 공기의 O2 및 CO2농도 중 적어도 한가지를 측정하는 공기질센서를 더 포함하고, 공기공급부는 공기질센서로부터 측정된 공기의 O2농도 및 CO2농도 중 적어도 한가지에 따라 외기로부터 공기를 공급하여 식물 주위의 공기의 O2농도 및 CO2농도 중 적어도 한가지를 기 설정된 범위 내로 조절할 수 있다.
또한, 삽입홀에 고정된 식물 주위의 공기 습도를 측정하는 습도센서를 더 포함하고, 공기공급부는 습도센서로부터 측정된 공기 습도에 따라 외기로부터 적절한 습도를 가진 공기를 공급하여 식물 주위의 공기 습도를 조절할 수 있다.
또한, 배지부의 상측에 설치되고, 적어도 하나 이상의 LED전등이 구비되어 배지부 방향으로 빛을 조사하는 조사부를 더 포함하고, 조사부와 배지부의 사이에 위치하며, 조사부로부터 조사되는 조사 광도를 측정하여 상기 조사 광도가 기 설정된 범위 내를 벗어나면 상기 단말기에 조사부 고장 경보신호를 송신하는 광센서를 더 포함하고, 조사부는 광센서로부터 측정된 조사 광도에 따라 LED전등의 광도를 조절하여 조사부로부터 조사되는 조사 광도를 기 설정된 범위 내로 조절할 수 있다.
또한, 분사분무기와 배지부 사이에 위치하며, 분사분무기로부터 분무되는 양액의 분무량을 측정하는 우적감지센서를 더 포함하고, 우적감지센서는 우적감지센서로부터 측정된 분무량이 미리 설정된 범위를 벗어나면, 분사분무기의 고장을 알리는 분사분무기 고장신호를 단말기에 송신할 수 있다.
위에서 언급된 본 발명의 기술적 과제 외에도, 본 발명이 가지는 다른 특징 및 이점들은 이하에서 기술되거나, 그러한 기술 및 설명으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이상과 같은 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명은 온습도에 따른 공기조화 장치의 자동제어, 양액의 분사장치와 LED 광원의 이상 유무 인식 및 경보, 양액 공급 시스템의 안정적 작동을 위한 각종 센서의 장착과 컴퓨터 소프트웨어를 통한 자동경보 및 자동제어 기능을 갖춘 자동화된 식물 공중 재배장치 관리 시스템을 제공할 수 있다.
본 발명은 식물에 공급되는 양액의 상태가 기 설정된 범위의 상태로 자동으로 유지되도록 할 수 있다.
본 발명은 사물인터넷 및 이동통신을 통한 식물 공중 재배장치의 원격 관리를 할 수 있다.
본 발명은 식물의 건강 상태를 자동으로 파악하여 사용자에게 알려줌으로써, 식물의 병리현상과 생장장해에 대해 신속히 대처할 수 있게 해주고, 그에 따라 발생할 수도 있는 재배손실을 줄일 수 있다. 더불어 사용자는 재배하는 대량의 식물들을 손쉽게 관리할 수 있다.
본 발명은 식물 공중 재배장치를 사용자의 단말기를 사용하여 관리함으로써, 사용자의 위치에 관계없이 식물의 재배환경을 관리할 수 있다.
본 발명은 식물 공중 재배장치의 작동의 이상유무를 자동으로 파악하여 사용자에게 알려줌으로써, 사용자는 복수개의 식물 공중 재배장치를 손쉽게 관리할 수 있다.
이 밖에도, 본 발명의 실시 예들을 통해 본 발명의 또 다른 특징 및 이점들이 새롭게 파악될 수도 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 식물 공중 재배장치 관리 시스템을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 식물 공중 재배장치 관리 시스템의 구성을 구체적으로 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 식물 공중 재배장치 관리 시스템에서, 식물 공중 재배장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 식물 공중 재배장치 관리 시스템에서, 식물 공중 재배장치, 서버부 및 단말기 사이의 정보 교류를 설명하기 위한 개략적인 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 식물 공중 재배장치 관리 시스템에서, 저수조 내부의 센서들을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 식물 공중 재배장치 관리 시스템에서, 프레임부 내부의 센서들을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 식물 공중 재배장치 관리 시스템에서, 광센서 및 우적감지센서를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 식물 공중 재배장치 관리 시스템의 구성을 구체적으로 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 식물 공중 재배장치 관리 시스템에서, 식물 공중 재배장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 식물 공중 재배장치 관리 시스템에서, 식물 공중 재배장치, 서버부 및 단말기 사이의 정보 교류를 설명하기 위한 개략적인 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 식물 공중 재배장치 관리 시스템에서, 저수조 내부의 센서들을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 식물 공중 재배장치 관리 시스템에서, 프레임부 내부의 센서들을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 식물 공중 재배장치 관리 시스템에서, 광센서 및 우적감지센서를 개략적으로 도시한 도면이다.
본 명세서에서 각 도면의 구성 요소들에 참조번호를 부가함에 있어서 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다.
한편, 본 명세서에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 정의하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다.
"포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
"적어도 하나"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제1 항목, 제2 항목 및 제3 항목 중에서 적어도 하나"의 의미는 제1 항목, 제2 항목 또는 제3 항목 각각 뿐만 아니라 제1 항목, 제2 항목 및 제3 항목 중에서 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미한다.
이하, 첨부되는 도면을 참고하여 상기 문제점을 해결하기 위해 고안된 본 발명의 바람직한 실시예들에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 식물 공중 재배장치 관리 시스템을 개략적으로 나타낸 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 식물 공중 재배장치 관리 시스템의 구성을 구체적으로 도시한 블록도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 식물 공중 재배장치 관리 시스템에서, 식물 공중 재배장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 식물 공중 재배장치 관리 시스템(10)은 식물(P)을 공중에 고정시켜 재배하는 식물 공중 재배장치(100)를 관리하는 시스템에 관한 것이다. 여기서 식물(P)은 공중 재배가 가능한 식물(P)이면 상관이 없으며, 특히 재배환경에 민감한 새싹인삼이 바람직하다. 그러므로, 이하에서는 식물(P)을 새싹인삼으로 예시하여 설명한다.
식물 공중 재배장치 관리 시스템(10)은 식물(P)의 대량 재배가 가능한 식물 공중 재배장치(100), 식물 공중 재배장치(100)로부터 다양한 정보를 수신하여 단말기(800)로 송신하고, 단말기(800)로부터 송신되는 다양한 제어명령을 수신하여 식물 공중 재배장치(100)로 송신하는 서버부(700), 및 관리자가 서버부(700)로부터 송신된 정보를 확인하고, 서버부(700)로 식물 공중 재배장치(100)를 제어하는 제어명령을 송신하는 단말기(800)를 포함한다.
식물 공중 재배장치(100), 서버부(700) 및 단말기(800)는 각각 사물인터넷망, 유무선 인터넷망, 공중교환전화망(PSTN) 및 이동통신망 중 하나 이상을 포함하는 통신망(900)을 통해 상호간에 교신하며 식물 공중 재배장치 관리 시스템(10)이 운영된다.
새싹인삼의 대량 생산이 가능하도록 식물 공중 재배장치(100)는 다수개의 식물 공중 재배장치(100a,100b,100c,100d,100e)로 구성될 수 있으며, 각각의 식물 공중 재배장치(100)는 서버와 교신하거나 또는 단말기(800)와 직접 교신할 수 있다.
서버부(700)는 식물 공중 재배장치(100) 및 단말기(800)와 통신망(900)을 통해 교신하며, 서버 전원부(711), 서버 입력부(713), 서버 출력부(715), 서버 저장부(717), 서버 통신부(719) 및 서버 제어부(721)를 포함할 수 있다.
서버 전원부(711)는 서버부(700)에 전원을 공급할 수 있다.
서버 입력부(713)는 서버 관리자의 입력이 필요한 정보가 입력되는 것으로, 일 예로 키보드 및 마우스가 포함될 수 있다.
서버 출력부(715)는 서버부(700)에 있어서 관리자의 요청 등에 의하여 화면에 디스플레이하는 모니터나 출력물로 출력할 수 있는 프린터가 될 수 있다.
서버 저장부(717)는 서버부(700)의 데이터를 저장하고, 식물 공중 재배장치(100) 또는 단말기(800)와 교신하는 정보, 제어명령, 신호 등을 저장할 수 있다.
서버 통신부(719)는 식물 공중 재배장치(100) 또는 단말기(800)와 교신할 수 있다.
서버 제어부(721)는 서버 전원부(711), 서버 입력부(713), 서버 출력부(715), 서버 저장부(717) 및 서버 통신부(719)를 제어할 수 있다.
또한, 서버 제어부(721)는 식물 공중 재배장치(100)에 설치되는 모든 센서의 정보, 신호 등의 데이터를 수신한후 소정의 기준에 따라 데이터를 분류하여 서버 저장부(717)에 저장할 수 있다.
또한, 서버 제어부(721)는 식물 공중 재배장치(100)의 상태를 확인하여 재배되는 식물(P)의 생장에 적절하도록 기 설정된 제어명령이 저장되며, 식물 공중 재배장치(100)에 설치된 센서들에 의해 측정된 정보들을 검토하여 해당 제어명령들을 통해 식물 공중 재배장치(100)를 자동으로 제어할 수 있다.
또한 도시하지는 않았지만, 서버 제어부(721)는 서버 저장부(717)에 저장된 데이터를 분석하여 재배 중인 식물(P)의 재배과 관련한 유용한 관리기술을 발굴, 탐색, 개발 또는 창출하는 빅데이터부를 포함할 수 있다.
단말기(800)는 식물 공중 재배장치(100) 및 서버부(700)와 통신망(900)을 통해 교신하며, 단말 전원부(811), 단말 입력부(813), 단말 출력부(815), 단말 저장부(817), 단말 통신부(819) 및 단말 제어부(821)를 포함할 수 있다.
단말 전원부(811)는 단말기(800)에 전원을 공급할 수 있다.
단말 입력부(813)는 관리자의 입력이 필요한 정보가 입력되는 것으로, 일 예로 키보드 및 마우스가 포함될 수 있다.
단말 출력부(815)는 단말기(800)에 있어서 관리자의 요청 등에 의하여 화면에 디스플레이하는 모니터나 출력물로 출력할 수 있는 프린터가 될 수 있다.
단말 저장부(817)는 단말기(800)의 데이터를 저장하고, 식물 공중 재배장치(100) 또는 서버부(700)와 교신하는 정보, 제어명령, 신호 등을 저장할 수 있다.
단말 통신부(819)는 식물 공중 재배장치(100) 또는 서버부(700)와 교신할 수 있다.
단말 제어부(821)는 단말 전원부(811), 단말 입력부(813), 단말 출력부(815), 단말 저장부(817) 및 단말 통신부(819)를 제어할 수 있다.
단말기(800)는 관리자가 구비하며, 서버 또는 식물 공중 재배장치(100)와 여러가지 정보를 교신할 수 있다.
단말기(800)는 오늘날 널리 사용되는 스마트폰(800a)이 바람직하나, 서버부(700) 또는 식물 공중 재배장치(100)와 교신되는 것이면 특별히 제한이 없으며, 관리자의 사정에 따라 사용에 편리한 것으로 그 종류를 선택하여 사용할 수 있다.
보다 자세하게, 단말기(800)는 관리자가 이미 사용하고 있는 스마트폰(800a), 개인용 정보 단말기(800)(PDA:800b), 노트북 PC, 노트패드 또는 개인용 컴퓨터(PC:800c)를 사용하거나 식물 공중 재배장치 전용 단말기를 구비하여 사용할 수 있다.
이미 사용하고 있는 단말기(800)를 선택해서 사용하는 경우, 관리자는 전용 장비를 구매할 때 드는 비용을 절약할 수 있다.
단말기(800)는 서버부(700) 및 식물 공중 재배장치(100) 중 어느 하나와 교신하는데 있어서, 전용 어플리케이션을 사용할 수 있다. 이 경우, 관리자는 어플리케이션을 통해 서버부(700) 또는 식물 공중 재배장치(100)로부터 교신되는 다양한 정보를 관리할 수 있다.
식물 공중 재배장치(100)는 프레임부(110), 배지부(130), 양액공급부(150), 받침부(170), 저수조(190), 식물 건강 상태 측정부(230), 양액급수부(250)를 포함한다.
프레임부(110)는 식물 공중 재배장치(100)의 내부에 새싹인삼이 재배될 수 있는 공간이 형성되도록 하는 것으로, 바닥프레임(111)과 수직프레임(113)을 포함한다.
바닥프레임(111)은 지면에서 이격되어 형성되며, 판 형태의 직사각형 모양으로 이루어지는 것이 바람직하다.
바닥프레임(111)에는 개구부(111h)가 형성되어 있다. 식물 공중 재배장치(100)는 개구부(111h)를 통하여 식물 공중 재배장치(100) 내부의 공기의 순환이 원활히 일어나도록 할 수 있다.
이 경우, 개구부(111h)는 공기의 흐름을 활발하게 하여 동력원의 사용 없이 식물 공중 재배장치(100) 내부에 대류현상을 일으킬 수 있으므로, 개구부(111h)의 위치는 바닥프레임(111)의 중앙에 형성되는 것이 바람직하다.
수직 프레임은 바닥프레임(111)의 외측을 따라 수직하게 설치될 수 있으며, 이 때 복수개가 설치될 수 있다.
프레임부(110)는 수직프레임(113)의 외측과 상측을 따라 고정되는 투명소재(210)를 더 포함할 수 있으며 그 재질은 투명도와 견고성, 내화학성 등의 측면에서 우수한 성질을 가진 폴리카보네이트(PC)가 바람직하다.
투명소재(210)는 일부 또는 전체가 투명한 재질로서 이루어져, 관리자는 새싹인삼이 재배되는 동안 프레임부(110)의 내부에서 재배되는 새싹인삼의 상태를 쉽게 확인할 수 있다.
또한, 투명소재(210)를 통해 프레임부(110) 내부와 외부를 차단함으로써, 후술할 양액공급부(150)에서 분무된 양액(NS)이 식물 공중 재배장치(100) 외부로 유출되는 것을 방지할 수 있다.
배지부(130)는 프레임부(110)의 내부에서 지면에 대하여 수평방향으로 구비되어 새싹인삼을 공중에 고정하는 것이다.
배지부(130)는 새싹인삼의 생산성 향상을 위해, 식물 공중 재배장치(100) 내에 복수의 층으로 형성되는 것이 바람직하다.
배지부(130)는 새싹인삼을 고정시킬 수 있는 기판으로 사용되는 통상의 것이 모두 사용될 수 있으나, 새싹인삼을 탄력성 있게 고정시킬 수 있는 발포지(131)로 형성되는 것이 바람직하다.
발포지(131)의 재질은 폴리우레탄(PUR), 폴리스티렌(PS), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리오레핀(polyolefin), 페놀 수지(PF), 폴리염화비닐(PVC), 우레아수지(UF), 실리콘(SI), 폴리이미드(PI), 멜라민 수지(MF) 등의 수지 중 어느 하나일 수 있다.
배지부(130)에는 새싹인삼을 삽입하는 관통홀(133)과 새싹인삼을 공중에 고정시키는 삽입홀(135)이 형성되어 있다.
관통홀(133)은 배지부(130)에 하나 이상의 개구가 높이방향으로 형성된 것으로, 새싹인삼의 뿌리를 삽입홀(135)에 삽입할 때 뿌리가 상하지 않고 손쉽게 삽입될 수 있도록 충분한 이동공간을 제공하며, 재배가 완료된 새싹인삼을 손상없이 수확할 수 있는 공간을 제공한다.
삽입홀(135)은 관통홀(133)로부터 파생되어 새싹인삼을 고정시키기 위해 생성된 것으로, 하나의 관통홀(133)에 복수개의 새싹인삼이 고정되도록 하나의 관통홀(133)에 복수개를 형성하여, 단위면적당 고밀도의 재배가 이루어지게 하는 것이 바람직하다.
양액공급부(150)는 새싹인삼에 양액(NS)을 공급하기 위한 것으로, 분사분무기(151), 양액공급관(153) 및 양액공급펌프(155)를 포함할 수 있다.
분사분무기(151)는 배지부(130)의 상측에 이격되어 설치되어, 배지부(130)에 고정된 새싹인삼에 양액(NS)을 분무한다. 이 때, 분사분무기(151)는 새싹인삼의 생장에 적합한 분사강도를 가지는 것이 바람직하다.
양액공급관(153)은 저수조(190)에 저장되어 있는 양액(NS)을 분사분무기(151)로 전달할 수 있다.
도시하지는 않았으나 저수조(190)는 복수 개의 식물 공중 재배장치(100)에 사용되는 저수조(190)를 통합하여 하나의 저수탱크로 대신할 수 있다.
양액공급펌프(155)는 저수조(190)에 저장되어 있는 양액(NS)이 분사분무기(151)로 전달되어 분무되도록 양액공급관(153)에 압력을 제공한다.
양액(NS)은 액비와 액산과 물이 혼합된 배양액으로, 양액(NS)은 새싹인삼에 공급되어 새싹인삼의 생육을 도모한다.
받침부(170)는 프레임부(110)의 내부에 배치된 배지부(130)가 여러층으로 쌓여 있을때, 상층에서 낙하되는 양액(NS)이 하층으로 흘러내려가 하층의 새싹인삼에 양액(NS)이 과다하게 낙하되지 않도록 방지해주는 역할을 하며, 각 배지부(130)의 하측에 배지부(130)와 이격되어 설치된다. 또한 낙하되는 양액(NS)이 아래의 저수조(190)에 모이도록 일정한 기울기를 가지도록 설치할 수 있다. 또한, 받침부(170)의 기울어진 끝자략에 물받이 홈통이 있어서 하측 바닥프레임(111)으로 배수관을 따라 낙하되게 할 수 있다.
저수조(190)는 분사분무기(151)로부터 새싹인삼에 분무된 양액(NS)이 관통홀(133)을 통과하여 바닥프레임(111)의 개구부(111h)를 통과하여 저장될 수 있도록, 바닥프레임(111)의 개구부(111h) 하측에 설치된다.
저수조(190)는 저장된 양액(NS)을 외부로 배출할 수 있는 배수부(191)를 포함할 수 있다.
배수부(191)는 양액(NS)의 상태 즉, 양액(NS)의 탁도, 전기전도도, pH, 온도, 용존산소량 등이 기 설정된 범위를 벗어나는 경우 저수조(190) 내의 양액(NS)을 외부로 배출할 수 있고, 양액(NS)의 양이 기 설정된 수위를 벗어나는 경우 저수조(190) 내의 양액(NS)을 외부로 배출할 수 있다.
이 경우, 배수부(191)를 통하여 불량한 상태의 양액(NS)를 배수하고, 후술하는 양액급수(250)부를 통해 새 양액(NS)을 공급받을 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 식물 공중 재배장치 관리 시스템에서, 식물 공중 재배장치, 서버부 및 단말기 사이의 정보 교류를 설명하기 위한 개략적인 도면이다.
도 4를 참조하면, 식물 공중 재배장치(100), 서버부(700) 및 단말기(800)는 서로 교신할 수 있다.
서버부(700)에 포함되는 서버 통신부(719)는 식물 건강 상태 측정부(230)로부터 측정된 양액(NS)의 상태에 관한 양액 상태 정보(CI)와 양액급수부(250)로부터 양액급수부(250)의 작동 상태에 관한 양액급수부 작동 정보(WI)를 수신할 수 있다.
양액 상태 정보(CI)는 양액의 상태에 관한 정보로, 양액의 전기전도도 정보, 탁도 정보, 용존산소량 정보, pH 정보 등일 수 있다.
양액급수부 작동 정보(WI)는 양액급수부(250)의 작동 상태에 관한 정보로, 양액급수부(250)의 작동 on/off 여부, 작동 시간 등에 관한 정보일 수 있다.
식물 건강 상태 측정부(230)의 EC센서(231)와 탁도센서(233)는 양액 상태 정보(CI)에 포함되는 양액(NS)의 전기전도도와 탁도를 측정하여 서버부(700)에 송신할 수 있고, 양액급수부(250)는 양액급수부(250)의 작동에 관한 내용을 양액급수부 작동 정보(WI)로 서버부(700)에 송신할 수 있다.
서버에 포함되는 서버 통신부(719)는 식물 건강 상태 측정부(230)로 식물 건강 상태 측정부(230)의 작동을 제어하는 양액 상태 측정부 제어명령(NM-C), 양액급수부(250)로 양액급수부(250)의 작동을 제어하는 양액급수부 제어명령(NS-C) 및 배수부(191)의 작동을 제어하는 배수 제어명령을 송신할 수 있다.
보다 자세하게, 서버 통신부(719)는 식물 건강 상태 측정부(230)에 포함되는 센서들의 작동 시기 등을 제어할 수 있는 양액 상태 측정부 제어명령(NM-C)을 식물 건강 상태 측정부(230)에 전송할 수 있고, 양액급수부(250)의 작동 시기, 즉 양액(NS)의 공급 시기, 공급 시간 등을 제어할 수 있는 양액급수부 제어명령(NS-C)을 양액급수부(250)에 전송할 수 있다.
즉, 양액 상태 측정부 제어명령(NM-C)은 식물 건강 상태 측정부(230)에 있는 센서들의 작동을 on/off시키거나, 기 설정된 주기로 작동되도록 제어할 수 있다.
양액급수부 제어명령(NS-C)은 양액급수부(250)의 작동을 on/off하거나 양액급수부(250)가 자동으로 양액의 상태 및 공급량을 제어하도록 할 수 있다.
배수 제어명령은 배수부(191)의 작동을 on/off시키거나, 기 설정된 주기로 작동되도록 제어할 수 있다.
단말기(800)에 포함되는 단말 통신부(819)는 서버부(700)로부터 양액 상태 정보(CI) 및 양액급수부 작동 정보(WI) 중 적어도 어느 하나를 수신하고, 서버부(700)로 양액 상태 측정부 제어명령(NM-C), 양액급수부 제어명령(NS-C) 및 배수 제어명령 중 적어도 어느 하나를 송신할 수 있다.
보다 자세하게, 단말 통신부는 서버부(700)로부터 양액 상태 정보(CI) 및 양액급수부 작동 정보(WI) 중 적어도 어느 하나를 수신하여 관리자가 인지할 수 있도록 단말기(800)의 출력부를 통하여 출력하고, 관리자로부터 입력된 식물 공중 재배장치(100)를 제어하는 양액 상태 측정부 제어명령(NM-C) 및 양액급수부 제어명령(NS-C) 중 적어도 어느 하나를 서버부(700)에 송신하고, 서버부(700)는 이를 식물 공중 재배장치(100)에 송신할 수 있다.
또한, 서버 제어부(721)의 양액급수부 제어명령(NS-C)은 서버제어부(721)의 자체적 판단 알고리즘에 의하여 제시된 선택 가능한 제어명령 옵션을 관리자의 단말기(800)로 송신하면 관리자는 그 중에서 적절한 제어명령을 선택하여 서버부(700)로 송신할 수 있고, 또한 관리자가 단말기(800)의 어플리케이션에 기본으로 제공되는 제어명령의 일 예로써 "양액교환, 용수공급, 산소발생기 가동" 등의 제어명령 중에서 선택하여 제어명령을 서버부(700)로 송신할 수도 있다.
이 경우, 양액급수부(250)는 양액급수부 제어명령(NS-C)에 의해서 뿐만 아니라 식물 공중 재배장치(100) 내에서 판단하여 자동으로 제어될 수 있고, 관리자에 의해 수동으로도 제어될 수 있다.
식물 건강 상태 측정부(230)는 양액(NS)의 상태를 측정하는 센서를 포함하는 것으로, 측정된 양액(NS)의 상태에 의해서 재배되는 새싹인삼의 생육사항이나 병리상태 등의 건강 상태를 확인할 수 있다.
식물 건강 상태 측정부(230)는 저수조(190) 내에 설치될 수 있으나, 양액(NS)의 상태를 측정할 수 있는 위치라면 저수조(190) 이외의 식물 공중 재배장치(100)의 다른 위치에도 설치될 수 있다. 예를 들어, 식물 건강 상태 측정부(230)는 양액(NS)이 낙하되는 바닥프레임(111)의 상면에 설치될 수도 있다.
또한, 식물 건강 상태 측정부(230)는 양액(NS)의 상태를 측정하여, 측정된 양액(NS)의 상태에 따라 외부로부터 양액(NS)을 추가하거나 또는 기존의 양액(NS)을 새 양액(NS)으로 교환하여 양액(NS)의 상태를 조절할 수 있다.
양액(NS)의 상태는 양액(NS)의 전기전도도, 탁도, pH, 용존산소량, 온도 등을 포함할 수 있다.
양액(NS)의 상태를 나타내는 지표 중의 하나로 사용되는 탁도는 수중의 부유물질 등에 의하여 물이 혼탁한 정도를 나타낸다. 수질 지표로서 탁도는 일반적으로 빛을 입사시켜 부유물질에 의해 산란된 정도를 광학적으로 측정하여 나타낸다.
예를 들어, 측정된 양액(NS)의 pH가 낮으면 양액급수부(250)를 통해 pH가 높은 양액(NS)을 저수조(190)에 공급하여 양액(NS)의 pH를 올릴 수 있다.
이 때 저수조(190)에 공급되는 양액(NS)의 양과 pH는, 저수조(190) 내의 기존 양액(NS)과 저수조(190)로 공급되는 새로운 양액(NS)이 서로 혼합되었을 때 식물 공중 재배장치 관리 시스템(10)에서 기 설정한 범위 내로 조절되도록 계산된 양과 pH농도를 가질 수 있다.
종래의 경우, 새싹인삼을 대량 생산할 때에는 많은 양의 새싹인삼 배지를 층층이 쌓거나 촘촘히 모아서 재배하게 된다. 이 때, 새싹인삼을 매번 일일이 관리할 수 없기 때문에, 새싹인삼의 건강 상태가 나빠져도 이를 바로 확인하기가 어려워, 새싹인삼을 대량 생산하는데 어려움이 있었다.
본 발명에 따르면, 새싹인삼의 전 부위를 통과한 양액(NS)의 탁도를 식물 건강 상태 측정부(230)에 포함된 탁도센서(233)로 측정함으로써, 새싹인삼을 대량 재배하는 경우에도 새싹인삼의 건강 상태를 빠르고 쉽게 파악할 수 있다.
보다 자세하게, 탁도센서(233)를 통해 측정된 탁도의 수치가 식물(P)에 따라 권장되는 기준 수치보다 높을 경우, 탁도센서(233)는 건강 상태 경고신호를 서버로 송신하게 되고, 서버는 상기 건강 상태 경고신호를 관리자의 단말기(800)로 전송하게 되고, 관리자는 단말기(800)로 송신된 건강 상태 경고신호를 확인함으로써 재배 중인 새싹인삼에 문제가 발생했음을 알 수 있다.
새싹인삼의 경우, 건강 상태가 불량해지면 곰팡이가 생기거나, 잎 또는 뿌리부분이 물러지거나 썩게된다. 본 발명에 따르면 새싹인삼에 분무된 양액(NS)이 무르거나 썩은 새싹인삼으로부터 발생되는 부유물질도 함께 씻겨 배지부(130)의 관통홀(133)을 통과하여 낙하하므로 저수조(190)에 회수된 양액(NS)은 증가된 부유물질로 인해 높은 탁도를 보이게 되어 관리자가 일일이 새싹인삼을 관찰하지 않더라도 빠르게 새싹인삼의 건강 상태를 파악할 수 있다.
양액(NS)이 새싹인삼의 뿌리 부분에만 분무되거나, 잎줄기 부분에만 분무되는 타 재배방식의 경우, 새싹인삼의 건강 상태가 불량해지더라도 양액(NS) 내의 부유물질의 양이 적게 나올 수 있다. 이 경우, 탁도센서(233)를 사용한다 하더라도 새싹인삼의 건강 상태를 빠르게 파악하는 것이 어려울 수 있다.
또한, 새싹인삼의 건강 상태 불량으로 인해 곰팡이가 생기거나 썩거나 물러진 새싹인삼에서 녹아 내리는 부유물질이 분무된 양액(NS)과 함께 흘러내리게 되더라도, 부유물질을 포함한 양액(NS)이 충분히 통과할 수 있는 구조가 아니어서 양액(NS) 내의 부유물질이 걸러지는 경우, 탁도센서(233)를 사용한다 하더라도 새싹인삼의 건강 상태를 빠르게 파악하는 것이 어려울 수 있다.
본 발명에 따르면 새싹인삼에 분무된 양액(NS)과 새싹인삼으로부터 발생된 부유물질이 배지부(130)의 관통홀(133)을 통과하여 낙하하므로, 새싹인삼이 물러지거나 썩는 경우 저수조(190)에 회수된 양액(NS)은 높은 탁도를 보이게 되어 관리자가 일일이 새싹인삼을 관찰하지 않더라도 빠르게 새싹인삼의 건강 상태를 파악할 수 있다.
양액급수부(250)는 저수조(190)에 양액(NS)을 공급하는 것으로, 액비공급챔버(251), 액산공급챔버(253), 원수공급챔버(255), 혼합챔버(257), 혼합기(259), 급수펌프(261) 및 급수밸브(263)를 포함할 수 있다.
액비공급챔버(251)는 액상비료인 액비가 저장된 챔버이고, 액산공급챔버(253)는 양액(NS)의 산도(pH)를 조절하기 위한 액산이 저장된 챔버이고, 원수공급챔버(255)는 양액(NS)에 원수를 공급하기 위해 원수가 저장된 챔버이고, 혼합챔버(257)는 액비공급챔버(251), 액산공급챔버(253) 및 원수공급챔버(255)로부터 공급되는 액비, 액산 및 원수가 함께 만나는 챔버이다.
혼합기(259)는 혼합챔버(257)에 공급된 액비, 액산 및 원수를 교반시켜 양액(NS)을 만드는 믹서이고, 급수펌프(261)는 혼합챔버(257)에서 교반된 양액(NS)이 저수조(190)로 공급되도록 압력을 가하는 펌프이고, 급수밸브(263)는 열리거나 닫히면서 교반된 양액(NS)이 저수조(190)로 공급되도록 하는 밸브이다. 급수밸브(263)는 전기가 통하면 플랜지가 올라가 밸브가 열리고 전기가 차단되면 플랜지 무게에 의하여 자동적으로 밸브가 닫히는 솔레노이드 밸브인 것이 바람직하다.
식물 건강 상태 측정부(230)는 전기전도도를 측정하는 EC센서(231)를 포함할 수 있다. EC센서(231)는 종래의 EC센서(231)를 사용할 수 있다.
화학성분으로 제조된 양액(NS)은 그 속에 포함된 전해물질로 인해 전기전도도에 영향을 준다. 전기전도도가 높다는 것은 화학비료의 성분이 많다는 것을 뜻하고, 그것은 염류장해를 가져와서 식물(P)의 생장에 해로운 영향을 끼친다.
위와 같은 경우에는 적정한 전기탁도도를 가진 양액(NS)으로 교환하거나, 양액(NS)을 추가로 공급하여 저수조(190)에 회수된 양액(NS)의 전기전도도를 낮추어야 한다.
즉, 본 발명에 따르면 식물 건강 상태 측정부(230)는 저수조(190)에 회수된 양액(NS)의 전기전도도를 측정하여, 양액(NS)의 전기전도도가 높은 경우 배수부(191)를 작동하여 저수조(190) 내의 기존의 양액(NS)은 외부로 배수하고 양액급수부(250)를 작동하여 새로운 양액(NS)을 공급받거나 또는 저수조(190) 내의 기존의 양액(NS)에 양액급수부(250)를 작동하여 적절한 전기전도도의 양액(NS)을 공급받음으로써, 언제나 적정한 전기전도도의 양액(NS)을 새싹인삼에 공급할 수 있다.
일반적으로 전기전도도가 0.3dS/m일 때는 표준량의 화학성분의 양액(NS)을 시비해도 되지만 0.3dS/m씩 높아지면서 표준량에서 2할씩 줄여주는 것이 안전하다고 추천한다. 그래서 1.5dS/m 이상에서는 시비를 할 필요가 없고 1.8dS/m 이상이 되면 전기전도도를 낮추어 주어야 한다
식물 건강 상태 측정부(230)는 양액(NS)의 탁도를 조절하기 위하여, 양액(NS)의 탁도를 측정하는 탁도센서(233)를 포함할 수 있다. 탁도센서(233)는 종래의 탁도센서(turbidity sensor)를 사용할 수 있다.
천연성분으로 제조된 양액(NS)은 화학성분으로 제조된 양액(NS)과는 달리 전기전도도에는 영향이 적지만, 양액(NS)을 과다 투여하였거나 식물(P)의 활발한 대사작용의 결과로 분비물이 많이 발생할 경우, 저수조(190)에 회수된 양액(NS)은 높은 탁도를 보이며, 이는 식물(P)의 생장에 해로운 영향을 끼친다.
그리고 물곰팡이 등 미생물이 많이 번식한 경우에도 탁도가 높게 나타나며, 용존산소량이 아주 적게 나올 수 있다. 이는 식물(P)의 생장에 해로운 영향을 끼친다.
식물 건강 상태 측정부(230)는 저수조(190)에 회수된 양액(NS)의 탁도를 측정하여, 양액(NS)의 탁도가 높은 경우 배수부(191)를 작동하여 저수조(190) 내의 기존의 양액(NS)은 외부로 배수하고 양액급수부(250)를 작동하여 새로운 양액(NS)을 공급받거나 또는 저수조(190) 내의 기존의 양액(NS)에 양액급수부(250)를 작동하여 적절한 탁도의 양액(NS)을 공급받음으로써, 언제나 적정한 탁도의 양액(NS)을 새싹인삼에 공급할 수 있다.
식물 건강 상태 측정부(230)는 양액(NS)의 전기전도도를 측정하는 EC센서(231)와 양액(NS)의 탁도를 측정하는 탁도센서(233)를 모두 포함하여, 양액(NS)의 탁도와 전기전도도를 조절할 수 있다.
식물 건강 상태 측정부(230)는 저수조(190)에 회수된 양액(NS)의 탁도와 전기전도도를 측정하여 양액(NS)의 탁도와 전기전도도가 높거나 낮은 경우, 배수부(191)와 양액급수부(250)를 작동하여 기종 양액(NS)은 배수하고 새로운 양액(NS)을 공급받거나 양액급수부(250)를 작동하여 적절한 탁도와 전기전도도를 가진 양액(NS)을 공급받음으로써, 양액(NS)을 적정 탁도와 전기전도도로 맞출 수 있다.
또한, 회수된 양액(NS)의 탁도와 전기전도도는 서버부(700)에 송신되고, 서버부(700)에서 단말기(800)에 송신되어, 관리자가 단말기(800)를 통하여 필요할 때마다 확인할 수 있다.
위와 같이 EC센서(231)와 탁도센서(233)를 모두 포함하면, 천연성분으로 제조된 양액(NS)과 화학성분으로 제조된 양액(NS)이 각각 포함된 양액(NS)의 농도를 관리자가 원하는 수준으로 맞추거나 또는 두 가지를 혼합한 양액(NS)을 관리자가 원하는 적정한 수준의 농도로 맞출 수 있는 장점이 있다.
분사분무기(151)를 통해 분사되어 나온 양액(NS)은 배수부(191)로 배출되거나 저수조(190)의 순환 프로세스에 의해 여러 번 재사용될 수 있다. 분사 후 회수 또는 배출되는 양액(NS)의 탁도를 측정한 값은 새싹인삼의 잎, 줄기, 뿌리 및 식물 공중 재배장치(100)의 내부에 붙어 서식하는 미생물의 개체수가 얼마나 번식하였는지를 판단하는 척도가 될 수 있다.
식물 공중 재배장치(100)의 내부에 유해한 미생물이 과도하게 번식된 경우에는 식물(P)의 뿌리, 잎, 줄기에 여러 가지 병리현상을 유발하고 식물재배에 커다란 손실을 초래할 수 있다. 그러므로 탁도 및 전기전도도를 일정한 시간 간격으로 측정하고 그 측정치를 관리자의 단말기(800)로 상시 통지해주는 것은 식물(P)의 건강상태를 유지하고, 생리장해로 발생되는 손실을 줄이기 위해 매우 중요하고 유용한 기능이다.
본 발명은 공중재배장치에 있어서 분사장치를 통과하여 회수되거나 또는 하수로 배출되는 양액(NS)의 탁도와 전기전도도를 측정하는 센서를 저수조(190)나 바닥프레임(111)의 상측 또는 식물 공중 재배장치(100)내의 다른 위치에 설치하여 일정한 시간 간격으로 탁도와 전기전도도를 자동 측정하고, 그 측정치를 디스플레이 화면에 표시하며, 통신망(900)을 통하여 관리자의 단말기(800)로 전송함으로써 원격지에서도 항시 양액(NS)의 상태를 파악하고, 그 측정치가 유해한 수준에 이르면 유해한 정도를 관리자가 즉시 인지하고 대응조치를 취할 수 있도록 경고신호를 보내고 적절한 조치방안을 제시해주어 식물재배가 최상의 건강상태로 유지되게 도와줄 수 있다.
본 발명은 공중재배장치의 탁도나 전기전도도가 위험한 수준에 도달한 경우 자동으로 저수조(190)의 양액(NS)의 탁도나 전기전도도를 조절하거나 새로 교체하여 줄 수 있다.
또한 본 발명은 매일 1회 등과 같이 일정한 주기로 자동으로 저수조(190)의 양액(NS)을 배출시키고 새로운 양액(NS)으로 교체해주는 기능을 포함할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 식물 공중 재배장치 관리 시스템에서, 저수조 내부의 센서들을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 식물 공중 재배장치 관리 시스템(10)은 pH센서(290), 수위센서(310), DO센서(330), 산소공급부(350), 액온센서(370) 및 온도가변부(390)를 더 포함할 수 있다.
pH센서(290)는 저수조(190)의 내부에 설치되며, 저수조(190) 내부로 유입되는 양액(NS)의 pH농도를 측정할 수 있다. pH는 양액(NS)의 수소 이온 농도의 지수로, pH센서(290)는 종래의 pH센서(290)를 사용할 수 있다.
pH센서(290)에서 측정된 pH가 미리 설정된 범위를 벗어나는 경우, 양액급수부(250)가 작동하여 적절한 pH의 양액(NS)을 공급함으로써, 양액(NS)의 pH를 기 설정된 pH에 맞도록 pH를 조절할 수 있다.
이 경우, pH의 조절을 위해서, 양액급수부(250)는 액비, 액산 및 물을 혼합하여 양액(NS)의 pH를 조정한 후, 해당 양액(NS)을 저수조(190)로 공급할 수 있다.
이 경우, 분사분무기(151)를 통해 새싹인삼에 공급되는 양액(NS)의 pH는, 새로 공급된 양액(NS)과 기존에 저수조(190) 안의 양액(NS)이 혼합되어, 식물 공중 재배장치(100)에 기 설정된 양액(NS)의 pH로 조정될 수 있다.
양액(NS)의 pH를 기 설정된 pH는 재배되는 식물(P)에 권장되는 pH이거나, 관리자에 의해 임의로 설정된 pH일 수 있다.
수위센서(310)는 저수조(190)의 내부에 설치되며, 저수조(190) 내부의 양액(NS)의 높이 또는 양을 측정할 수 있다. 수위는 저수조(190) 내에 저장된 물을 나타내며, 수위센서(310)는 종래의 수위센서(310)를 사용할 수 있다.
측정된 수위가 미리 설정된 범위를 벗어나는 경우, 양액급수부(250)가 작동하여 적절한 양의 양액(NS)을 공급하거나 배수부(191)가 작동하여 적정한 양의 양액(NS)을 배수함으로써, 양액(NS)의 수위를 기 설정된 수위로 조절할 수 있다.
수위의 미리 설정된 범위는 저수조(190)에 저장되는 양액의 적절한 양의 범위를 표시하며, 관리자가 미리 설정한 범위일 수 있다.
DO센서(330)는 저수조(190)의 내부에 설치되며, 저수조(190) 내부의 양액(NS)의 용존산소량을 측정할 수 있다. DO센서(330)는 종래의 DO센서(330)를 사용할 수 있다.
저수조(190)에 녹아 있는 친환경 유기물 양액은 미생물의 좋은 먹이가 된다. 그러므로 산소공급이 충분하지 않으면 저수조(190) 내부가 미생물에 의해 금새 부패하고 용존산소량이 급속히 낮아질 수 있다. 이런 현상을 방지하기 위해 저수조(190) 내부에는 산소공급부(350)를 항상 작동하는 것이 좋으며, 산소공급부(350)에 이상이 생길 경우 미생물의 번식이 급속히 진행되고, 증식된 미생물이 양액공급부(150)를 통과하여 새싹인삼에 분사되면 순식간에 자라고 있는 새싹인삼을 미생물들이 공격하여 애써 키우던 농사를 망칠 수 있다. 그러므로 DO센서(330)는 양액 상태 측정부의 중요한 구성요소이다.
산소공급부(350)는 저수조(190) 내부에 설치되며, DO센서(330)를 통해 측정된 양액(NS)의 용존산소량이 미리 설정된 범위를 벗어나는 경우 저수조(190) 내부의 양액(NS)에 기포를 발생시켜 양액(NS)의 용존산소량을 조절할 수 있다.
또한, 측정된 용존산소량이 과도하게 기 설정된 범위를 벗어나는 경우 기존의 저수조(190)에 저장된 양액(NS)을 배출하고, 새 양액(NS)을 공급할 수 있다.
즉, 저수조(190)에 회수된 양액(NS)을 DO센서를 이용하여 용존산소량을 측정하고, 양액(NS)의 용존산소량인 낮은 경우 배수부(191)를 작동하여 저수조(190) 내의 기존의 양액은 외부로 배수하고, 양액급수부(250)를 작동하여 새 양액(NS)를 공급하거나 또는 저수조(190) 내에 기존의 양액(NS)에 양액급수부(250)를 작동하여 적절한 용존산소량을 가진 양액(NS)을 공급하여, 언제나 적정한 용존산소량을 가진 양액(NS)을 새싹인삼에 공급할 수 있다.
액온센서(370)는 저수조(190)의 내부에 설치되며, 저수조(190) 내부의 양액(NS)의 온도를 측정할 수 있다. 액온센서(370)는 종래의 액온센서(370) 또는 온도센서를 사용할 수 있다.
온도가변부(390)는 저수조(190)의 내부에 설치되며, 액온센서(370)를 통해 측정된 온도가 미리 설정된 범위를 벗어나는 경우 저수조(190) 내부의 양액(NS)을 냉각 또는 가열하여 양액(NS)의 온도를 조절할 수 있다. 이 경우 온도를 조절하는데 있어, 열전소자를 사용하여크기 및 비용을 절감할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 식물 공중 재배장치 관리 시스템에서, 프레임부 내부의 센서들을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 식물 공중 재배장치 관리 시스템(10)은 카메라모듈(410), 온도센서부(430), 공기공급부(450), 공기질센서(470) 및 습도센서(490)를 더 포함할 수 있다.
카메라모듈(410)은 삽입홀(135)에 고정된 새싹인삼을 촬영하도록, 투명소재(210) 또는 수직프레임(113)에 설치될 수 있다. 카메라모듈(410)은 종래의 카메라모듈(410)을 사용할 수 있다.
카메라모듈(410)은 식물 건강 상태 측정부(230)로부터 측정된 양액 상태 정보(CI)가 미리 설정된 범위를 벗어나면, 새싹인삼을 촬영하여 촬영데이터를 생성한 후 촬영데이터를 단말기(800)에 송신할 수 있다.
또한, 카메라모듈(410)은 온도센서부(430)로부터 측정된 프레임 내부의 공기 온도가 기 설정된 범위를 벗어나는 경우, 새싹인삼을 촬영하여 촬영데이터를 생성한 후 촬영데이터를 단말기(800)에 송신할 수 있다.
온도센서부(430)는 삽입홀(135)에 고정된 새싹인삼 주위의 공기 온도를 측정하는 것이다. 온도센서부(430)에 사용되는 온도센서는 종래의 온도센서를 사용할 수 있다.
온도센서부(430)는 프레임부(110)의 내부의 상측에 설치된 상부 온도센서(431)와 프레임부(110)의 내부의 하측에 설치된 하부 온도센서(433)를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 2개의 온도 센서를 이용하여 식물 공중 재배장치(100)의 상측과 하측의 온도가 허용된 범위 내에서 유지되도록 제어할 수 있다.
예를 들어, 상부 온도가 25도 이상이고 하부 온도가 20도 이하일 경우 냉방이 작동되고, 상부 온도가 22도 이하이고 하부 온도가 18도 이하일 경우에는 냉방이 중지된다. 상부 온도가 25도 이상이고 하부 온도가 18도 이하이면 이는 냉방 이상 상태로 판단하여 관리자의 단말기(800)로 상태정보를 송신하여 신속한 대처를 주문할 수 있다.
만일 상부 온도가 20도 이하인데 하부 온도는 25도 이상이면 프레임부(110) 내부의 공기 순환이 특이한 상황에 처한 것이므로 관리자의 단말기(800로 상부 및 하부의 온도 정보를 전송하고, 특이 상황에 대해 조치해야 한다는 경고를 보낼 수 있다. 이런 현상은 프레임부(110) 내부의 공기 순환이 특이한 요인으로 인해 심각한 방해를 받고 있는 경우에 발생할 수 있다. 예를 들어 새싹인삼의 잎이 너무 무성하게 자라서 프레임의 상부와 하부 간에 공기 순환을 방해하고 있는 경우에 발생 가능하다. 이런 경우에는 상부의 새싹인삼은 건강하게 자라지만 하부의 새싹인삼은 높은 온도로 인해 장해를 입을 수 있다. 특히 인삼은 고온에 잘 견디지 못하므로 30분 이상 높은 온도가 지속되면 금새 시들어버리고 줄기가 아래로 처져 신선한 상품으로서의 가치가 없어지고 많은 손실을 입을 수 있다.
일반적으로 프레임부(110) 내부의 상부 온도는 하부 온도보다 약 2도 이상 높게 유지된다. 상부 온도센서(431)의 온도가 하부 온도센서(433)의 온도보다 높은 값을 가지고 하부 온도센서(433)의 온도가 20도 이상이면, 냉방이 작동될 수 있다.
식물 공중 재배장치(100) 내부의 상하 온도차가 평상시 2~3도 정도 발생할 수 있으며, 새싹인삼의 경우 높은 온도에 매우 취약하므로 특히 하절기에는 상부와 하부의 온도를 자주 측정하여 상부나 하부 어느 쪽이든 온도가 22도 이상 올라가면 관리자에게 온도 정보를 전송하고 자동으로 냉방이 작동되게 서버부(700)에서 제어 명령을 송신하게 한다.
즉, 인삼재배의 적정 온도는 18도에서 22도 사이이므로, 내부의 온도는 상부와 하부가 동시에 18~22도를 넘지 않도록 상부와 하부의 온도센서를 함께 측정하여 사용함이 바람직하다.
공기공급부(450)는 온도센서부(430)로부터 측정된 공기 온도에 따라 외부로부터 냉풍 공기 및 온풍 공기 중 적어도 어느 한가지를 공급하여 새싹인삼 주위의 공기 온도를 조절하는 것이다.
특히, 새싹인삼은 바람에 매우 민감하며, 직접 바람을 쐬는 경우 생육에 나쁜 영향을 미칠 수 있다. 그러므로, 본 발명에 따르면, 후술하는 냉풍공급기(451) 및 온풍공급기(461)의 구조에 의해 새싹인삼의 생육에 나쁜 영향을 주지 않으면서 공기를 공급할 수 있다.
공기공급부(450)에서 냉풍 및 온풍을 공급하는데 있어, 열전소자를 사용하여 크기 및 비용을 절감할 수 있다.
보다 자세하게, 식물 공중 재배장치(100)는 단독 유닛의 경우 그 부피가 대체로 유닛당 15입방 미터 이하의 적은 공간을 차지하므로 단독 유닛으로 사용할 경우 컴프레서가 있는 가정용 냉방기를 사용하기에는 과분할 정도로 적은 부피를 가지고 있다. 또한 1 킬로와트 이상의 전력을 소모하는 가정용 난방 기구가 아니어도 단독 유닛의 식물 공중 재배장치(100) 내부를 충분히 난방 할 수 있다. 그러므로 적은 대수의 식물 공중 재배장치(100)를 사용하는 경우에는 개별 재배장치 단위로 소용량의 냉난방 장치를 장착하는 것이 효과적이고 경제적이다. 그러한 용도로써 소규모의 공간에 적합하도록 부피도 크지 않고, 전기 비용도 절감할 수 있는 냉난방 기능을 제공할 수 있도록 공기공급부(450)에서는 열전소자를 사용한 냉난방 장치를 장착하여 냉풍 및 온풍을 공급할 수 있다.
열전소자 중에는 전극을 치환함으로써 냉풍공급 기능과 온풍 공급기능을 전환할 수 있는 열전소자가 있다. 본 식물 공중 재배장치(100)에 전극치환에 의한 냉풍 온풍 전환이 가능한 공기공급부를 사용할 경우 하나의 공기공급관을 식물 공중 재배장치(100) 프레임부(110)의 상측에 장착하여 냉온풍 공기를 상부에서 공급하게 할 수 있다. 즉, 하나의 공기공급부(450)를 사용하여 냉풍과 온풍을 공급할 수 있다.
공기공급부(450)는 냉풍공급기(451) 및 온풍공급기(461)를 포함할 수 있다.
냉풍공급기(451)는 냉풍 공기를 공급하는 것으로, 삽입홀(135)에 고정된 새싹인삼의 상측에 위치하며 하나 이상으로 분기되어 형성된 냉풍공급관(453)과 냉풍공급관(453)의 상면에 통공되어 냉풍 공기를 분사하는 복수개의 개구(453h)를 포함할 수 있다. 이 때, 분사되는 냉풍 공기는 새싹인삼의 반대 방향 또는 수직 방향으로 분사될 수 있다.
또한, 냉풍공급기(451)는 제1 CO2발생기(455), 제1 산소발생기(미도시), 제1 수증기발생기(457), 제1 팬(459)을 더 포함할 수 있다.
제1 CO2발생기(455)는 연료를 점화장치에 의해 연소시킴으로써 CO2를 발생시킬 수 있으며, 이외에도 종래의 CO2발생 장치를 사용할 수 있다.
제 1 산소발생기(미도시)는 종래의 산소발생기를 사용할 수 있다.
제1 수증기발생기(457)은 종래의 가습장치를 사용할 수 있다.
제1 CO2발생기(455)를 통해 생성된 CO2가 포함된 공기 또는 제1 수증기발생기(457)를 통해 생성된 가습된 공기를 식물 공중 재배장치(100)에 공급하는데 제1 팬(459)를 사용할 수 있으며, 제1 팬(459)은 종래의 팬을 사용할 수 있다.
온풍공급기(461)는 온풍 공기를 공급하는 것으로, 삽입홀(135)에 고정된 새싹인삼의 하측에 위치하며 하나 이상으로 분기되어 형성된 온풍공급관(463)과 온풍공급관(463)의 하면에 통공되어 온풍 공기를 분사하는 복수개의 개구(463h)를 포함할 수 있다. 이 때, 분사되는 온풍 공기는 새싹인삼의 반대 방향 또는 수직 방향으로 분사될 수 있다.
또한, 온풍공급기(461)는 제2 CO2발생기(465), 제2 산소발생기(미도시), 제2 수증기발생기(467), 제2 팬(469)을 더 포함할 수 있다.
제2 CO2발생기(465)는 연료를 점화장치에 의해 연소시킴으로써 CO2를 발생시킬 수 있으며, 이외에도 종래의 CO2발생 장치를 사용할 수 있다.
제2 산소발생기(미도시)는 종래의 산소발생기를 사용할 수 있다.
제2 수증기발생기(467)은 종래의 가습장치를 사용할 수 있다.
제2 CO2발생기(465)를 통해 생성된 CO2가 포함된 공기 또는 제1 수증기발생기(467)를 통해 생성된 가습된 공기를 식물 공중 재배장치(100)에 공급하는데 제2 팬(469)을 사용할 수 있으며, 제2 팬(469)은 종래의 팬을 사용할 수 있다.
냉풍공급관(453) 및 온풍공급관(463)은 식물 공중 재배장치(100)의 프레임부(110)의 가장자리를 따라 설치하는 것이 바람직하다.
냉풍공급관(453) 및 온풍공급관(463)은 통공된 개구(453h,463h)를 통해 분사되는 공기 방향의 상하 각도조절이 가능할 수 있으며, 형성된 각각의 개구(453h,463h)는 냉풍공급기(451) 및 온풍공급기(461)와의 거리에 따라 크기가 다를 수 있다.
냉풍공급관(453) 및 온풍공급관(463)의 중간 중간에는 복수개의 밸브가 형성되어 온풍 및 냉풍의 세기를 조절할 수 있다.
공기질센서(470)는 삽입홀(135)에 고정된 새싹인삼 주위의 공기의 O2농도 및 CO2농도 중 적어도 한가지를 측정하는 것으로, 투명소재(210) 또는 수직프레임(113)에 설치될 수 있다. 공기질 센서는 종래의 공기질센서(470)를 사용할 수 있다.
또한, 공기질센서(470)는 식물(P)의 종류와 특성에 따라 O2농도 또는 각종 유해가스 등 특정한 화학성분을 측정하는 센서를 포함할 수 있다.
공기공급부(450)는 공기질센서(470)로부터 측정된 공기의 O2농도 또는 CO2농도에 따라 외부 공기를 공급하여 상기 새싹인삼 주위의 공기 O2농도 또는 CO2농도를 조절하거나 또는 O2발생기, O2공급탱크, CO2발생기, CO2공급탱크 등으로부터 O2 또는 CO2를 공급받아 외부의 공기와 혼합하여 공급함으로써, 새싹인삼 주위의 O2농도 또는 CO2농도를 기 설정된 범위 내로 맞출 수 있다. 이를 위해 공기공급부(450)는 O2발생기, O2공급탱크, CO2발생기 및 CO2공급탱크 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
습도센서(490)는 삽입홀(135)에 고정된 상기 새싹인삼 주위의 공기 습도를 측정하는 것으로, 투명소재(210) 또는 수직프레임(113)에 설치될 수 있다. 습도센서(490)는 종래의 습도센서(490)를 사용할 수 있다.
공기공급부(450)는 습도센서(490)로부터 측정된 상기 공기 습도에 따라 외기로부터 공기를 공급하여 새싹인삼 주위의 공기 습도를 조절할 수 있으며, 식물(P)의 종류에 따라 가습기를 작동하여 적절한 습도를 유지할 수 있다. 이를 위해서 공기공급부(450)는 가습기를 포함할 수 있으며, 가습기는 종래의 가습기를 사용할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 식물 공중 재배장치 관리 시스템에서, 광센서 및 우적감지센서를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2 및 도 7을 참조하면, 식물 공중 재배장치 관리 시스템(10)은 조사부(530), 광센서(510) 및 우적감지센서(550)를 더 포함할 수 있다. 광센서(510)와 우적감지센서(550)는 종래의 광센서(510)와 우적감지센서(550)를 사용할 수 있다.
조사부(530)는 빛을 삽입홀(135)에 고정된 새싹인삼에 조사하는 것으로, 배지부(130)의 상측에 설치되고, 적어도 하나 이상의 LED전등(531)이 구비되어 배지부(130) 방향으로 빛을 조사할 수 있다.
조사부(530)는 광센서(510)로부터 측정된 조사 광도에 따라 LED전등(531)의 광도를 조절하여 조사부(530)로부터 조사되는 조사 광도를 조절할 수 있다.
광센서(510)는 조사부(530)와 배지부(130)의 사이에 위치하며, 조사부(530)로부터 조사되는 조사 광도를 측정할 수 있다. 바람직하게는 광센서(510)는 배지부(130)와 평행하도록 배지부(130)의 상면에 위치할 수 있다.
광센서(510)는 측정된 광량이 기 설정된 범위를 벗어나면 단말기(800)에 조사부 고장 경보신호를 송신할 수 있다. 이 경우 기 설정된 범위는 재배되는 식물(P)에 권장되는 광량이거나 또는 관리자에 의해 임의로 설정된 광량일 수 있다.
우적감지센서(550)는 분사분무기(151)와 배지부(130) 사이에 위치하며, 분사분무기(151)로부터 분무되는 양액(NS)의 분무량을 측정할 수 있다.
바람직하게는 우적감지센서(550)는 배지부(130)와 평행하도록 배지부(130)의 상면에 위치할 수 있다.
우적감지센서(550)는 우적감지센서(550)로부터 측정된 분무량이 미리 설정된 범위를 벗어나면, 분사분무기(151)의 고장을 알리는 분사분무기(151) 고장신호를 단말기(800)에 송신할 수 있다.
식물 공중 재배장치(100)는 장치 센서부(101), 장치 관리부(270), 장치 작동부(103)로 구성될 수 있으며, 장치 센서부(101), 장치 관리부(270) 및 장치 작동부(103)는 서로 교신할 수 있다.
장치센서부는 EC센서(231)와 탁도센서(233)를 포함하는 식물 건강 상태 측정부(230), pH센서(290), 수위센서(310), DO센서(330), 액온센서(370), 상부 온도센서(431)와 하부 온도센서(433)를 포함하는 온도센서부(430), 공기질센서(470), 습도센서(490), 광센서(510) 및 우적감지센서(550)를 포함할 수 있다.
장치 작동부(103)는 카메라모듈(410), 액비공급챔버(251)와 액산공급챔버(253)와 원수공급챔버(255)와 혼합챔버(257)와 혼합기(259)와 급수펌프(261)와 급수밸브(263)를 포함하는 양액급수부(250), 배수부(191)를 포함하는 저수조(190), 산소공급부(350), 온도가변부(390), 냉풍공급기(451)와 온풍공급기(461)를 포함하는 공기공급부(450), LED전등(531)을 포함하는 조사부(530) 및 분사분무기(151)와 양액공급관(153)과 양액공급펌프(155)를 포함하는 양액공급부(150)를 포함할 수 있다.
장치 관리부(270)는 장치 센서부(101) 및 장치 작동부(103)와 교신하며, 장치 센서부(101) 및 장치 작동부(103)를 제어할 수 있다.
장치 관리부(270)는 장치 전원부(271), 장치 입력부(273), 장치 출력부(275), 장치 저장부(277), 장치 통신부(279) 및 장치 제어부(281)를 포함할 수 있다.
장치 전원부(271)는 식물 공중 재배장치(100)에 전원을 공급할 수 있다.
장치 입력부(273)는 관리자의 입력이 필요한 정보가 입력되는 것으로, 일 예로 터치패드가 포함될 수 있다.
장치 출력부(275)는 식물 공중 재배장치(100)에 있어서 관리자의 요청 등에 의하여 화면에 디스플레이하는 모니터가 될 수 있다.
장치 저장부(277)는 식물 공중 재배장치(100)의 데이터를 저장하고, 서버부(700) 또는 단말기(800)와 교신하는 정보, 제어명령, 신호 등을 저장할 수 있다.
장치 통신부(279)는 서버부(700) 또는 단말기(800)와 교신할 수 있다.
장치 제어부(281)는 식물 공중 재배장치(100)의 장치 센서부(101), 장치 작동부(103) 및 장치 관리부(270)를 제어할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명이 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
10: 식물 공중 재배장치 관리 시스템
100: 식물 공중 재배장치 110: 프레임부
111: 바닥프레임 111h: 개구부
113: 수직프레임 130: 배지부
131: 발포지 133: 관통홀
135: 삽입홀 150: 양액공급부
151: 분사분무기 153: 양액공급관
155: 양액공급펌프 190: 저수조
210: 투명소재 230: 식물 건강 상태 측정부
231: EC센서 233: 탁도센서
250: 양액급수부 263: 급수밸브
290: pH센서 310: 수위센서
330: DO센서 350: 산소공급부
370: 액온센서 390: 온도가변부
410: 카메라모듈 430: 온도센서부
431: 상부 온도센서 433: 하부 온도센서
450: 공기공급부 451: 냉풍공급기
453: 냉풍공급관 461: 온풍공급기
463: 온풍공급관 470: 공기질센서
490: 습도센서 510: 광센서
530: 조사부 531: LED전등
550: 우적감지센서 700: 서버부
800: 단말기 900: 통신망
100: 식물 공중 재배장치 110: 프레임부
111: 바닥프레임 111h: 개구부
113: 수직프레임 130: 배지부
131: 발포지 133: 관통홀
135: 삽입홀 150: 양액공급부
151: 분사분무기 153: 양액공급관
155: 양액공급펌프 190: 저수조
210: 투명소재 230: 식물 건강 상태 측정부
231: EC센서 233: 탁도센서
250: 양액급수부 263: 급수밸브
290: pH센서 310: 수위센서
330: DO센서 350: 산소공급부
370: 액온센서 390: 온도가변부
410: 카메라모듈 430: 온도센서부
431: 상부 온도센서 433: 하부 온도센서
450: 공기공급부 451: 냉풍공급기
453: 냉풍공급관 461: 온풍공급기
463: 온풍공급관 470: 공기질센서
490: 습도센서 510: 광센서
530: 조사부 531: LED전등
550: 우적감지센서 700: 서버부
800: 단말기 900: 통신망
Claims (15)
- 개구부가 형성된 바닥프레임과, 상기 바닥프레임의 모서리에 수직하게 설치되는 수직프레임과, 상기 수직프레임의 외측과 상측을 따라 고정되어 프레임부의 내부와 외부를 차단하는 투명소재를 포함하는 상기 프레임부;
상기 프레임부의 내부에 수평방향으로 거치되는 발포지, 상기 발포지에 식물을 삽입하기 위한 관통홀, 및 상기 관통홀로부터 파생되어 상기 식물을 공중에 고정시키기 위한 삽입홀로 이루어져 복수의 층으로 형성되는 배지부;
상기 배지부의 상측에 설치되어 상기 식물에 양액을 분사하는 분사분무기;
상기 바닥프레임의 하측에 설치되며, 상기 분사분무기로부터 상기 식물에 분무되어 상기 관통홀을 통과하여 낙하되는 상기 양액을 회수하여 저장하거나 배수하는 저수조;
상기 저수조의 내부에 설치되며, 상기 양액의 탁도를 측정하여 상기 식물의 건강 상태를 파악하고 상기 양액의 천연성분의 농도를 파악하는 탁도센서 및 상기 양액의 전기전도도를 측정하여 상기 양액의 화학성분의 농도를 파악하는 EC센서를 포함하는 식물 건강 상태 측정부;
상기 배지부의 상기 각각의 층의 상기 투명소재 또는 상기 수직프레임에 설치되며, 상기 탁도센서로부터 측정된 상기 양액의 탁도가 기 설정된 범위를 벗어나면, 상기 양액이 통과하였던 상기 식물의 위치와 건강 상태를 촬영한 촬영데이터를 관리자의 단말기에 송신하는 카메라모듈; 및
상기 탁도센서로부터 측정된 상기 양액의 탁도에 의해 파악된 상기 양액의 천연성분의 농도 및 상기 EC센서로부터 측정된 상기 양액의 전기전도도에 의해 파악된 상기 양액의 화학성분의 농도에 따라, 외부로부터 상기 양액을 상기 저수조에 공급하여 상기 양액의 천연성분의 농도 및 화학성분의 농도를 조절하는 양액급수부;를 구비한 다수개의 식물 공중 재배장치로 구성된 식물 공중 재배장치 관리 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 식물 건강 상태 측정부로부터 측정된 상기 양액의 탁도에 관한 양액 상태 정보 및 상기 양액급수부로부터 상기 양액급수부의 작동 상태에 관한 양액급수부 작동 정보 중 적어도 어느 하나를 수신하고, 상기 식물 건강 상태 측정부로 상기 식물 건강 상태 측정부의 작동을 제어하는 양액 상태 측정부 제어명령, 상기 양액급수부로 상기 양액급수부의 작동을 제어하는 양액급수부 제어명령 및 상기 저수조의 배수를 제어하는 배수 제어명령 중 적어도 어느 하나를 송신하는 서버부를 더 포함하고,
상기 단말기는, 상기 서버부로부터 상기 양액 상태 정보 및 상기 양액급수부 작동 정보 중 적어도 어느 하나를 수신하고, 상기 서버부로 상기 양액 상태 측정부 제어명령, 상기 양액급수부 제어명령 및 상기 배수 제어명령 중 적어도 어느 하나를 송신하는 식물 공중 재배장치 관리 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 저수조의 내부에 설치되며, 상기 저수조 내의 상기 양액의 pH를 측정하는 pH센서를 더 포함하고,
상기 양액급수부는,
상기 pH센서로부터 측정된 상기 pH에 따라 외부로부터 상기 양액을 상기 저수조에 공급하여 상기 양액의 pH를 기 설정된 범위 내로 조절하는 식물 공중 재배장치 관리 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 저수조의 내부에 설치되며, 상기 저수조 내의 상기 양액의 수위를 측정하는 수위센서를 더 포함하고,
상기 양액급수부는,
상기 수위센서로부터 측정된 상기 수위에 따라 외부로부터 상기 양액을 상기 저수조에 공급하여 상기 양액의 수위를 기 설정된 범위 내로 조절하는 식물 공중 재배장치 관리 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 저수조의 내부에 설치되며, 상기 저수조 내의 상기 양액의 용존산소량을 측정하는 DO센서(Dissolved Oxygen Sensor); 및
상기 DO센서로부터 측정된 상기 용존산소량에 따라 공기를 상기 양액에 공급하여 상기 양액의 용존산소량을 기 설정된 범위 내로 조절하는 산소공급부를 더 포함하는 식물 공중 재배장치 관리 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 저수조의 내부에 설치되며, 상기 저수조 내의 상기 양액의 온도를 측정하는 액온센서; 및
상기 액온센서로부터 측정된 상기 온도에 따라 상기 양액의 온도를 기 설정된 범위 내로 가변시키는 온도가변부를 더 포함하는 식물 공중 재배장치 관리 시스템. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 삽입홀에 고정된 상기 식물 주위의 공기 온도를 측정하는 온도센서부; 및
상기 온도센서부로부터 측정된 상기 공기 온도에 따라 외부로부터 냉풍 공기 및 온풍 공기 중 적어도 어느 한가지를 공급하여 상기 식물 주위의 공기 온도를 기 설정된 범위 내로 조절하는 공기공급부를 더 포함하는 식물 공중 재배장치 관리 시스템. - 제8항에 있어서,
상기 온도센서부는,
상기 프레임부의 내부의 상측에 설치된 상부 온도센서와, 및 상기 프레임부의 내부의 하측에 설치된 하부 온도센서를 포함하고,
상기 상부 온도센서와 상기 하부 온도센서로부터 측정된 상기 공기 온도가 기 설정된 범위를 벗어나면, 상기 단말기에 상기 프레임부의 내부 온도 이상 경보신호를 송신하고,
상기 공기공급부는,
상기 상부 온도센서와 상기 하부 온도센서로부터 측정된 상기 공기 온도가 기 설정된 범위 내에서 유지되도록 상기 냉풍 공기 및 상기 온풍 공기 중 적어도 어느 한가지를 공급하는 식물 공중 재배장치 관리 시스템. - 제9항에 있어서,
상기 공기공급부는 상기 냉풍 공기를 공급하는 냉풍공급기를 포함하고,
상기 냉풍공급기는,
상기 삽입홀에 고정된 상기 식물의 상측에 위치하며 하나 이상으로 분기되어 형성된 냉풍공급관과, 상기 냉풍공급관의 상면에 통공되어 상기 냉풍 공기를 분사하는 복수개의 개구를 포함하는 식물 공중 재배장치 관리 시스템. - 제10항에 있어서,
상기 공기공급부는 상기 온풍 공기를 공급하는 온풍공급기를 더 포함하고,
상기 온풍공급기는,
상기 삽입홀에 고정된 상기 식물의 하측에 위치하며 하나 이상으로 분기되어 형성된 온풍공급관과, 상기 온풍공급관의 하면에 통공되어 상기 온풍 공기를 분사하는 복수개의 개구를 포함하는 식물 공중 재배장치 관리 시스템. - 제8항에 있어서,
상기 삽입홀에 고정된 상기 식물 주위의 공기의 O2농도 및 CO2농도 중 적어도 한가지를 측정하는 공기질센서를 더 포함하고,
상기 공기공급부는,
상기 공기질센서로부터 측정된 상기 공기의 O2농도 및 CO2농도 중 적어도 한가지에 따라 외기로부터 공기를 공급하여 상기 식물 주위의 공기의 O2농도 및 CO2농도 중 적어도 한가지를 기 설정된 범위 내로 조절하는 식물 공중 재배장치 관리 시스템. - 제8항에 있어서,
상기 삽입홀에 고정된 상기 식물 주위의 공기 습도를 측정하는 습도센서를 더 포함하고,
상기 공기공급부는,
상기 습도센서로부터 측정된 상기 공기 습도에 따라 외기로부터 공기를 공급하여 상기 식물 주위의 공기 습도를 조절하는 식물 공중 재배장치 관리 시스템. - 제2항에 있어서,
상기 배지부의 상측에 설치되고, 적어도 하나 이상의 LED전등이 구비되어 상기 배지부 방향으로 빛을 조사하는 조사부를 더 포함하고,
상기 조사부와 상기 배지부의 사이에 위치하며, 상기 조사부로부터 조사되는 조사 광도를 측정하여 상기 조사 광도가 기 설정된 범위 내를 벗어나면 상기 단말기에 조사부 고장 경보신호를 송신하는 광센서를 더 포함하고,
상기 조사부는,
상기 광센서로부터 측정된 상기 조사 광도에 따라 상기 LED전등의 광도를 조절하여 상기 조사부로부터 조사되는 조사 광도를 기 설정된 범위 내로 조절하는 식물 공중 재배장치 관리 시스템. - 제2항에 있어서,
상기 분사분무기와 상기 배지부 사이에 위치하며, 상기 분사분무기로부터 분무되는 상기 양액의 분무량을 측정하는 우적감지센서를 더 포함하고,
상기 우적감지센서는,
상기 우적감지센서로부터 측정된 상기 분무량이 기 설정된 범위를 벗어나면, 상기 분사분무기의 고장을 알리는 분사분무기 고장신호를 상기 단말기에 송신하는 식물 공중 재배장치 관리 시스템.
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