KR102292030B1 - 식물의 성장을 조절하는 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자연광 및 인공광의 혼합물의 조사를 받는 제어된 환경에 배치된 전결정된 타입의 식물의 성장을 조절하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 식물의 성장을 조절하기 위한 상응하는 시스템 및 컴퓨터 프로그램 산물에 관한 것이다.

Description

식물의 성장을 조절하는 방법{METHOD FOR CONTROLLING GROWTH OF A PLANT}

본 발명은 자연광의 조사를 받는 제어된 환경에 배치된 전결정된 타입의 식물의 성장을 조절하는 방법에 관한 것이다. 또한 본 발명은 식물의 성장을 조절하기 위한 상응하는 시스템 및 컴퓨터 프로그램 산물에 관한 것이다. 본 발명은 감소된 에너지 소모, 워크-플로우의 개선된 계획(planning) 및 성장 과정의 증가된 예측가능성(predictability) 같은 온실 가동을 개선하는 것을 고려한다.

식물의 전형적인 온실 성장은 태양에 의해 제공되는 천연 에너지를 이용한다. 하지만, 몇몇 경우들, 예를 들어 온실의 지질학적 위치에 따른 경우들에서, 광 및/또는 열의 양은, 예를 들어 가열/환기 시스템 뿐 아니라 식물에 제공되는 광량을 증가시키기 위한 인공광 및 보광(supplemental lighting) 그리고 식물에 제공되는 자연광의 양을 감소시키기 위한 광 흡수 커튼을 이용하여 온실 내부에서 자라는 식물의 성장을 조절하기 위해 조정되어져야만 한다.

온실에서 인공광 및 보광은 전형적으로 식물 성장을 자극하기 위한 조명 시스템의 사용을 포함하는데, 가능하다면 자연광의 유일한 이용과 비교하여 상기 성장 과정을 더 개선시키기 위한 조사 시스템의 사용을 포함한다. 그러한 조명 시스템은 전형적으로 다수의 고출력 광원들을 포함한다. 다른 광 스펙트럼을 가지고 성장 자극에 다른 효과를 제공하는 다른 타입의 광원들이 포함될 수 있는데, 예컨대 금속 할라이드(MH) 또는 고압 나트륨(HPS)을 포함하는 고휘도 방전(high intensity discharge, HID)에 기반된 광원들을 포함한다. 메탈 할라이드 기반된 광을 이용하는 것은 전형적으로 더 짧고 무성한 성장을 촉진한다; 반면에 고압 나트륨 기반된 광은 이와 비교하여 전형적으로 더 크고 뻗어진 식물들을 생산하는 경향이 있다.

최근에, 발광 다이오드(LEDs)의 밝음을 증가시키는 데 많은 진보가 이루어졌다. 그 결과, LEDs는 예를 들어 온실 환경에서 인공광 조사(lighting)에 사용하기 위해 충분히 밝고 저렴하게 되었으며, 조정가능한 색을 가진 광(광 스펙트럼)을 방출한 가능성을 추가적으로 제공한다. 색깔이 있는 LEDs를 다르게 혼합함으로써, 많은 색깔들을 낼 수 있다. 색 조정가능한 광 시스템은 전형적으로 많은 원색들, 하나의 예로 3개의 원색인 빨간색, 녹색 및 파란색을 포함한다. 발생된 광의 색은 이용된 LEDs 뿐 아니라, 그 혼합 비율에 따라 결정된다. 최근 환경적 추세와 잘 합치하는 필수조건인 에너지 소모를 감소시키는 것이 LEDs를 이용하여 가능하다. 추가적으로, LED 기반된 조명 시스템을 이용하는 것은 온도 조절이 바람직한 환경에 특히 적절한 광원 발생된 열의 양을 최소화시킨다.

LED 기반된 조명 시스템의 예가, 프로세서에 통신적으로 커플링된 광 센서를 포함하는 WO2008118080에 개시되어 있으며, 상기 프로세서는 LEDs에 의해 방출된 광을 조정하여 식물 생장 및 특성(attributes)을 조절하고 개선하기 위한 제어 알고리즘을 실시한다.

WO2008118080은 식물 특이적 광 체제(regimes)를 도입시키는 가능성을 제공하는 온실 환경에서 인공광에 관한 유망한 접근방법을 보여주지만, 소망된 최종 결과를 달성, 구체적으로는 식물을 성장시키기 위한 총 에너지 소모 및 식물을 수득하기 위한 워크-플로우(work-flow)를 계획한 가능성을 설명하기 위해 식물에 의해 받아들여지는 광량의 조절 시기 및 장소를 포함하는 식물의 전체적인 생장 과정의 예측가능성을 개선시킬 수 있기 위해서, 조명 시스템에 의해 방출된 인공광 및/또는 보광을 추가적으로 최적화시키는 것이 여전히 가치가 있을 것이다.

본 발명의 첫 번째 양태에 따르면, 상기 양태는 식물의 성장을 조절하기 위한 방법에 의해 적어도 부분적으로 해결되고, 상기 식물은 최소 자연광의 조사를 받는 제어된 환경에 배치된 전결정된 타입의 식물이며, 상기 방법은 상기 식물의 소망된 완전 상태를 얻는 단계로서, 상기 소망된 완전 상태는 상기 식물을 위해 계획된 성장 기간의 끝으로 정의되고, 상기 제어된 환경 외부의 최소 하나의 환경적 파라미터의 예측을 획득하는 단계로서, 상기 최소 하나의 환경적 파라미터는 상기 계획된 성장 기간의 최소 일부 동안 상기 식물에 조사하는 자연광의 예측된 양을 포함하며, 상기 계획된 성장 기간 동안 식물에 조사하는 자연광의 예측된 양 및 총 광량의 함수로서 광 조정 양(light adjustment quantity)을 결정하는 단계로서, 상기 총 광량은 상기 식물의 타입에 따라 결정되는 것인 단계를 포함한다.

본 발명에 의해, 계획된 성장 기간 동안 식물에 의해 받아들여지는 광량, 식물 타입에 따른 광량 및 적어도 자연광의 예측된 양을 포함하는 환경 조건의 예측에 따른 광량을 조절하는 것이 가능할 것이다. 따라서, 식물에 대한 성장 공정이 조절되어 상기 식물은 일단 상기 계획된 성장 기간이 완료되었으면 소망된 완전 상태에 있을 것이다. 환경적 예측이 고려된다면, 그러한 제어 기능성(control functionality)에 따른 장점들은, 예컨대 상기 식물이 최종 소비자, 식료품점, 공장 또는 이와 유사한 것으로 운반하기 적합한 특이적 성장 상태에 도달하도록 타겟팅될 수 있다면, 예를 들어 식물을 성장시키기 위한 "적기(just-in-time)" 방법학을 적용할 가능성을 포함한다. 따라서, 본 발명의 몇몇 실행들에서 상기 소망된 완전 상태는 상기 식물을 위한 "적기 운반일(just-in-time delivery date)"과 직접적으로 관한 것일 수 있다. 그와 같이, 상기 식물이 "제어된 환경을 벗어나는(leaving the controlled environment)" 경우와 관련하여 소망된 최종 결과가 달성될 수 있다.

동시에, 상기 환경적 예측을 고려하여 상기 식물을 성장시켜 자연광의 최적 양이 식물에 제공됨으로써 상기 식물을 성장시키기 위한 에너지 소모를 최소화시키는 게 가능할 것이다. 더 나아가, 식물이 "준비된(ready)" 상태일 때의 개선된 조절이 달성되는 동시에 천연 자원의 이용을 증가시킬 수 있다. 본 발명에 따르면 상기 광 조정 양이 음수값부터 양수값까지의 범위일 수 있다는 것이 강조되어야 할 것인데, 이는 상기 계획된 성장 기간 동안 식물에 조사하는 총 광량을 얻기 위해 추가적인 광량 또는 덜한 광량 중 어느 하나가 요구된다는 것을 의미한다. 상기 계획된 성장 기간 동안 식물에 조사하는 총 광량과 관련하여, 이러한 용어는 전형적으로 성장 주기의 끝에 식물에 도달했던 총 광량을 포함하는 것으로 정의되는데, 상기 총 광량은 최종 소비자에게 상기 식물의 특징에 부정적 영향 없이 상기 성장을 느리게 하기 위한 최소 인스턴트 양의 광일 수 있고, 추가적으로 상기 식물에 스트레스를 가하지 않는 최대 성장을 위한 최대 인스터트 양의 광을 고려할 수 있다. 본 발명에 따르면 식물을 성장시키기 위한 다른 과정들은 다른 "성장 체제(growth regimes)"로서 정의될 것이다. 그러한 성장 체제는 예를 들어 식물의 "느린 성장(slow growth)" 뿐 아니라 식물의 "빠른 성장(fast growth)"을 위한 성장 과정을 정의할 수 있다. "무성한(bushy)" 식물을 성장시키기 위한 성장 체제, 많은 꽃을 가진 식물을 성장시키기 위한 성장 체제, 등을 포함하여 보다 추가적인 체제들이 정의/적용될 수 있다.

본 발명에 따라, 상기 표현 "제어된 환경"은, 예를 들어 식물이 자연광의 최소 조사에 처해질 경우 온실, 성장 캐비넷, 또는 유사하게 조절된 성장 환경을 포함하여 폭넓게 해석될 것이다. 따라서 상기 제어된 환경은 전형적으로 자연광(예컨대 태양)을 식물이 받을 수 있게 하는 투명창 또는 유사한 것을 포함하는 "실내 환경(indoor environment)"이다. 더 나아가, 온실은 하나 또는 다수의 식물을 성장시키기 위한 최소 하나의 생산 라인을 가지는 시설로서 정의된다는 것이 이해될 것이지만, 상기 용어는 복수의 생산 라인을 가진 온실들의 클러스터를 의미할 수도 있다. 유사하게, 상기 용어 "식물의 소망된 완전 상태(desired completion state for the plant)"는, 예를 들어 상기 식물을 위해 적절한 수확일을 포함하는 것으로 이해될 것이지만, 또한 예를 들어(앞서 언급된 대로) 최소한의 낭비로 최종 소비자에게 최적의 신선한 식물을 제공하기 위해 물류 체인(logistic chain)에 맞게 변화시키기에 적합한 식물의 성장 상태를 포함하는 것으로도 이해될 수 있다.

더 나아가, 상기 표현 "전결정된 타입의 식물(predetermined type of plant)"은 전형적으로 어떠한 단일 타입의 식물 또는 유사하거나 또는 조합가능한 성장 특징, 즉 소망된 성장 상태에 도달하기 위해 유사한 양의 광을 요구하는 하나 이상의 식물 타입의 혼합(mixture)을 의미한다. 물론(정상 과정에 따라 식물이 성장하는 경우에) 상기 계획된 성장 기간에 소망된 성장 상태에 도달하기 위해, 특정 타입의 식물은 성장에 영향을 미치는 추가적인 인자들, 예를 들어 비료의 양 뿐 아니라 온실 CO₂ 농도를 포함하는 인자들에 종속된다.

예시를 위해, 식물을 성장시키고 소망된 운반일을 염두에 두고 식물을 제어된 환경에 위치시켰다. 소망된 운반일을 계획할 수 있다는 것은 사전에 물류(logistics)를 계획하는 방법을 제공하며 동일한 운반일에 너무 많은 성장을 가지지 않음으로써 상기 식물을 수확하는데 요구되는 온실 노동자를 최적화시키는 방법도 제공한다. 첫 번째 성장 기간 동안 기상 예보는 비가 올 것으로 예측된다. 이후, 매우 우수한 성장 조건과 함께 햇살이 있는 두 번째 기간(상기 첫 번째 기간 후에 뒤따르는 기간)이 예보된다. 본 발명에 따른 최적화는 상기 소망된 운반일에 시작한 후, 거의 없거나 또는 전혀 없는 인공광을 가진 기간(뒤쪽 시간(backward in time)) 동안 화창한 날씨를 적용한다. 따라서 상기 성장은 상기 첫 번째 기간의 끝의 특이적인 지점(특이적인 성장 상태)일 필요가 있다. 상기 첫 번째 기간의 완료에서 특이적인 성장상태에 도달하기 위해, 계산된 양의 광이 이러한 첫 번째 기간 동안 적용되어야만 한다. 과다한 광이 상기 첫 번째 기간 동안 적용되었다면 상기 식물이 운반일에 과다성장할 수 있다는 것에 주목해야 할 것이다. 따라서 추가적으로 적용된 광의 제안된 일정(scheduling)은 에너지 소모와 관련하여 최적화시켰다.

본 발명의 선호되는 구현예에서, 상기 방법은 자연광의 예상된 양에 대한 함수로서 상기 계획된 성장 기간 동안 제공되는 광 조정 양을 위한 분배 일정을 결정하는 단계를 추가적으로 포함한다. 상기 분배 일정은 전형적으로 상기 계획된 성장 기간의 날들, 날의 다른 시간 동안 일어나는 가능한 변동(예컨대, 오전 8시와 오전 11시 사이의 화창한 날, 오전 11시와 오후 2시 사이의 구름낀 날, 오후 2시와 오후 6시 사이의 화창한 날)을 포함하는 날들 동안 시간에 따라 결정된다(하루의 24시간 중 어느 시간이 고려될 수 있다). 상기 분배 일정을 결정함에 있어, 상기 환경적 예보의 통계적 신뢰도(reliability)를 고려하는 것이 추가적으로 가능할 수 있어, 일단 상기 계획된 성장 기간이 완료되면 소망된 성장 상태에 도달할 것 같은 신뢰도를 개선시킨다.

좋게는, 상기 계획된 성장 기간 동안 상기 식물에 조사하는 총 광량은 식물의 성장 상태 및 상기 제어된 환경 내부의 환경적 파라미터 중 최소 하나에 기반하여 추가적으로 결정한다. 상기 식물의(예컨대, 현재) 성장 상태는 예를 들어 상기 식물 근처에 배치되고 식물의 다른 특징들(상기 식물로부터 반사된 광 타입, 클로로필 형광, 식물/잎 온도, 등)을 모니터링하도록 설정된 센서로부터 수득된 센서 데이터로부터 결정될 수 있다. 상기 제어된 환경 내부의 가능한 환경적 파라미터는, 다른 것보다도 온도, CO₂ 레벨, 이용된 비료/비료 레벨, 등 뿐 아니라 빌딩 대기시간(building latency)(상기 제어된 환경의 가열/냉각을 열처리하기 위한 시간/곡선)에 관한 정보를 포함한다.

전형적으로는, 상기 계획된 성장 기간 동안 최소 한 번 상기 총 광량을 다시-계산하는 것이 유익할 수 있다. 다시 말해, 상기 계획된 성장 기간 동안 어떤 시간에 식물의 성장 상태가 그 시간에 예측된 상태와 다소 다르다는 것이 결정된 경우에 총 광량을 다시-계산하는 것이 필요할 수 있다. 이러한 재-계산(re-calculation)은 예를 들어 상기 제어된 환경 내부에서 수집된 센서 데이터에 기반하여 자동적으로 개시되거나, 또는 사용자가 해당 위치에 대해 최근/현재 성장 상태를 검토하고 결정하여 사용자가 개시할 수 있다.

하나의 구현예에서, 광량을 조정하는 것(즉, 광 조정 양을 제공하는 것)은 인공광원 또는 자연광의 양을 감소시키기 위한 수단 중 최소 하나를 이용하여 달성된다. 인공광원(또는 다수의 조절가능한 광원을 포함하는 인공광 배열)은 예를 들어 LED 광원(또는 광원들)를 포함할 수 있다. 다른 타입의 인공광원들은 예컨대 금속 할라이드(MH) 기술, 백열 광원, 형광 광원, 고-압 나트륨(HPS) 광원, 또는 이의 조합에 기반된 광원을 포함한다. 유사하게, 식물에 의해 받아들여지는 자연광의 양을 감소시키는 데 다른 타입의 광 스크리닝 기술이 이용될 수 있는데, 예를 들어 광 흡수 커튼을 포함한다. 상기 논의된 분배 일정과 관련하여, 일단 인공광원이 이용되면, 인공광원을 공급할 때 계획된 성장 기간 동안 에너지 비용을 최소화시키기 위해 예컨대 전기적 에너지를 분배하는 전력 회사에 의해 사용되는 충전 및 비용 방법학을 고려하는 것이 가능할 수 있다는 것이 이해될 것이다.

또한, 본 발명에 따르면, 구체적으로는 상기 계획된 성장 기간과 관련하여 상기 소망된 완전 상태를 조정하는 것이 가능할 수 있다. 상기 성장 과정의 개선된 제어는 인공광 배열을 이용하여 달성될 수 있기 때문에, 상기 식물을 성장시키는 "다른 방법들(different ways)"도 가능할 수 있다. 따라서, 보다 짧은(또는 보다 긴) 시간(예컨대, 변화된 요구로 인해)에 성장 과정을 완료하는 것이 요구되는 경우에, 식물을 성장시키기 위한 다른 체제가 실행되어 상기 식물이 더 빠른(또는 더 느린) 방식에서 성장될 수 있다.

다른 성장 체제를 선택하는 것은 날씨 조건이 예측하지 못하게 변화된 경우에도 바람직할 것이고, 새로운 성장 체제가 예를 들어 변화된 날씨 조건으로 인해 발생하는 새로운 요구 또는 가능성에 따라 선택된다. 유사하게도, 다소 부정적으로 변화하는 날씨 조건(즉, 예측된 태양광의 최소량) 하에서, 상기 성장된 식물의 소망된 "질 수준(quality level)"이 달성될 수 있다면 상기 성장 체제는 식물을 밀어붙이도록 선택될 수 있다. 예를 들어 요구 또는 날씨 조건이 변화함에 따라 "도중에(along the way)" 특화된 최종 결과(예컨대, 식물의 높이, "무성함(bushiness)", 꽃의 수, 향/맛, 등과 관련된 결과이지만, 이에 한정되는 것은 아님)를 조정하기 위한 추가적인 가능성이 가능할 수 있고 또한 본 발명의 범위 내에 속한다. 동시에, 동일한 발명의 개념을 이용하여 조절되는 다수의 관계된 온실의 경우에, 모든 온실들에 대해 소망된 "총 최종 결과(total end result)"를 달성하기 위해 다른 온실들에 대해 다르게 조정하는 것이 가능할 수 있다(물류 상의 고려 사항, 노동인구 계획, 최대 뿐 아니라 평균 에너지 소모, 등을 고려함).

좋게는, 상기 제어된 환경 외부의 최소 하나의 환경적 파라미터의 예측은 상기 계획된 성장 기간의 최소 일부 동안 변동하는 예측된 온도의 정도를 추가적으로 포함한다. 따라서, 그러한 구현예에서 예상된 자연광의 변동 뿐 아니라 외부 온도의 시간-기반된 변동이 고려된다. 그와 같이, 상기 제어된 환경 외부의 예상된 온도에 기반된 상기 제어된 환경 내부의 온도를 제어하는 것도 가능할 수 있다. 상기 논의된 대로, 예를 들어 온도에 관한 환경적 예측의 빌딩 대기시간, 충전 및 비용의 방법학, 통계적 신뢰도는, 예컨대 상기 논의된 적기 방법학과 관련하여 식물의 성장을 추가적으로 개선 및 최적화시키고/시키거나 식물을 성장시키는 비용을 개선하기 위해 고려될 수 있다.

따라서, 상기 계획된 성장 기간의 최소 일부 동안 예측된 온도 변동 및 상기 계획된 성장 기간 동안 소망된 온도 변동에 기반되어 제어된 환경 내부의 온도의 조정 일정을 결정하는 것이 상기 논의된 대로 유사한 방식에서 가능할 수 있다.

본 발명의 추가적인 구현예에서, 상기 분배 일정의 결정은 식물이 받는 광량을 조절하기 위한 에너지 비용, 상기 제어된 환경을 위한 에너지 소모 수준, 및 상기 제어된 환경의 최대 에너지 소모 중 최소 하나에 기반된다. 하기 논의될 바와 같이, 예컨대 인공광의 추가적인 제공을 위한 예컨대 에너지 비용을 포함하는 식물이 받는 광량을 조정하기 위한 분배 일정을 결정하는 경우 추가적으로 고려하는 것이 가능할 수 있다. 상기 개념은 물론 상기 제어된 환경 내 온도를 조절하는 것과 관련하여 적용가능하다.

유사하게는, 상기 분배 일정의 결정은 추가적으로 또는 선택적으로 상기 제어된 환경 내에서 성장하는 식물에 적용되는 최근 성장 체제에 기반될 수 있다. 식물을 성장시키기 위해 다른 성장 체제를 적용하는 개념은 상기 논의되었으며 본 발명의 상세한 설명과 관련하여 하기에 보다 자세히 검토될 것이다.

본 발명의 다른 양태에 따르면 최소 자연광 및 인공광의 조사를 받는 제어된 환경에 배치된 전결정된 타입의 식물의 성장을 조절하는 시스템을 위한 시스템을 제공하며, 상기 시스템은 식물을 위해 계획된 성장 기간의 끝으로 정의되는 식물을 위해 소망된 완전 상태를 얻는 것, 상기 계획된 성장 기간의 최소 일부 동안 상기 식물에 조사하는 자연광의 예측된 양을 포함하는 상기 제어된 환경 외부의 최소 하나의 환경적 파라미터의 예측을 획득하는 것, 및 상기 계획된 성장 기간 동안 식물에 조사하는 자연광의 예측된 양 및 총 광량의 함수로서 광 조정 양을 결정하는 것으로서, 상기 총 광량은 상기 식물의 타입에 따라 결정되는 것을 위해 설정된 제어 유니트(control unit)를 포함한다. 본 발명의 이러한 양태는 본 발명의 이전 양태와 관련하여 상기 논의된 대로 유사한 장점들을 제공한다.

본 발명의 추가적인 양태에 따르면, 그 매체(medium) 상에 식물의 성장을 조절하기 위해 조정된 제어 유니트를 포함하는 시스템용 컴퓨터 프로그램 수단을 저장한, 컴퓨터 판독가능한 매체를 포함하는 컴퓨터 프로그램 산물이 제공되는데, 상기 식물은 전결정된 타입이고, 상기 식물은 자연광 및 인공광의 혼합물의 조사를 받는 제어된 환경에 배치된 것이며, 상기 컴퓨터 프로그램 산물은 식물을 위해 계획된 성장 기간의 끝으로 정의되는 식물에 대한 소망된 완전 상태를 얻기 위한 코드, 상기 계획된 성장 기간의 최소 일부 동안 상기 식물에 조사하는 자연광의 예측된 양을 포함하는 상기 제어된 환경 외부의 최소 하나의 환경적 파라미터의 예측을 획득하기 위한 코드, 및 상기 계획된 성장 기간 동안 식물에 조사하는 자연광의 예측된 양 및 총 광량의 함수로서 광 조정 양을 결정하는 코드로서, 상기 총 광량은 상기 식물의 타입에 따라 결정하는 것인 코드를 포함한다. 본 발명의 이러한 양태는 본 발명의 이전 양태들과 관련하여 상기 논의된 대로 유사한 장점들을 제공한다.

상기 제어 유니트는 좋게는 마이크로 프로세서 또는 어떠한 다른 타입의 컴퓨팅 장치이다. 유사하게는, 상기 컴퓨터 판독가능한 매체는 제거가능한 비휘발성 랜덤 액세스 메모리(removable nonvolatile random access memory), 하드 디스크 드라이브, 플로피 디스크, CD-ROM, DVD-ROM, USB 메모리, SD 메모리 카드, 또는 당업계에 알려진 유사한 컴퓨터 판독가능한 매체 중 하나를 포함하는 어떠한 타입의 기억 장치(memory device)일 수 있다.

본 발명의 추가적인 특징들 및 이의 장점들은 부가된 청구항들 및 이후의 기재를 연구함에 따라 명백해질 것이다. 당업자(skilled addressee)는 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 본 발명의 다른 특징들을 조합하여 하기에 기재된 구현예들 이외의 구현예들을 창출할 수 있다는 것을 확실히 이해한다.

특이적 특징들 및 장점들을 포함하는 본 발명의 다양한 양태들은 다음의 상세한 기재 및 수반하는 도면들로부터 용이하게 이해될 것이다:
도 1은 본 발명의 일반적으로 선호되는 구현예에 따른 시스템을 보여준다;
도 3과 함께 도 2a-2c는 식물 성장을 위한 본 발명의 구현예에 따른 방법 단계들의 작동 및 흐름도의 도식적 예시를 보여준다,
도 4는 다른 시간 간격에서 특화된 식물 성숙 레벨을 달성하기 위한 다른 성장 일정의 적용을 도식적으로 예시한다, 그리고
도 5는 식물에 조사하는 데 이용되는 추가적인 양의 인공광을 제공하기 위해 사용되는 조명 배열의 상세한 시야를 보여준다.

본 발명은 수반하는 도면들을 참조하여 이후 보다 자세히 본 명세서에서 기재될 것이고, 상기 기재에서 일반적으로 본 발명의 선호되는 구현예들이 보여진다. 하지만, 본 발명은 많은 다른 형태들에서 구체화될 수 있으며 본 명세서에서 설명된 구현예들로 제한되는 것으로 이해되지 않을 것이다; 오히려 상술한 구현예들은 철저하고 완전하게 제공되고 당업자에게 본 발명의 범위를 완전하게 전달한다. 동일 참조 부호는 동일한 요소(elements)를 지칭한다.

도면들 및 특히 도 1을 언급하면서, 본 발명의 개념적 실행에 따른 시스템 100을 예시하고 있다. 상기 시스템 100은, 온실 102인 예시된 구현예에서 제어된 환경을 포함한다. 상기 제어된 환경은 물론 본 발명의 개념의 실행 타입에 따라 워크-인 챔버 또는 성장 캐비넷 중 하나일 수 있다. 전형적으로 태양으로부터의 자연광이 상기 온실 102 내부에 유입시키기 위한 유리 및/또는 몇몇 적합한 플라스틱 물질 같은 투명 구조를 구축하는 벽 및 이의 지붕을 가지는 상기 온실 102 내에, 예를 들어 허브, 약용 식물, 관상 작물 및 일반 작물, 등을 포함하는 다수의 식물 104가 배열되어 있다.

상기 온실 102와 함께, 자연광의 양을 감소시키기 위한 수단 뿐 아니라 광의 양을 증가시키기 위한 수단이 추가적으로 배열되어 있다. 도 1에서, 광 감소는 상기 온실 102의 지붕에 배치된 조절가능한 광 흡수 커튼 106에 의해 제공된다. 유사하게, 광의 양을 증가시키기 위해, 하나 또는 다수의 조절가능한 인공광 배치 108이 온실 102와 함께 제공된다. 그러한 인공광 배치의 가능한 실행이 도 4와 관련하여 하기에 추가적으로 논의된다.

상기 광 흡수 커튼 106 뿐 아니라 인공광 배치 108은 본 발명에 따른 작동 과정을 실행하기 위해 설정된 제어 유니트 110에 연결되어 이에 의해 조절된다. 상기 제어 유니트 110은 상기 온실 102와 함께 배치되거나, 또는 상기 온실 102와 떨어져서(예컨대, 클라우드 서비스를 이용하여) 위치될 수 있다.

상기 제어 유니트 110은 아날로그 또는 이산 시간(time discrete) 식일 수 있고, 이는 일반적인 목적 프로세서, 적용 특이적 프로세서, 프로세싱 컴포넌트를 포함하는 회로, 하나의 그룹의 분산된 프로세싱 컴포넌트, 프로세싱을 위해 설정된 하나의 그룹의 분산된 컴퓨터, 등을 포함한다. 상기 프로세서는 데이터 또는 시그널 프로세싱을 하거나 또는 메모리에 저장되어 있는 컴퓨터 코드를 실행하기 위한 어떠한 수의 하드웨어 컴포넌트들이 있거나 또는 이를 포함할 수 있다. 상기 메모리는 본 명세서에 기재된 다양한 방법들을 완수하거나 또는 용이하게 실시하기 위한 데이터 및/또는 컴퓨터 코드를 저장하기 위한 하나 이상의 장치들일 수 있다. 상기 메모리는 휘발성 메모리 또는 비-휘발성 메모리를 포함할 수 있다. 상기 메모리는 데이터베이스 컴포넌트, 목적 코드 컴포넌트, 스크립트 컴포넌트, 또는 본 명세서의 다양한 활동을 지지하기 위한 어떤 다른 타입의 정보 구조를 포함할 수 있다. 모범적인 구현예에 따르면, 분산되거나 또는 국소적(local)인 어떠한 메모리 장치를 본 명세서의 시스템들 및 방법들과 함께 이용할 수 있다. 모범적인 구현예에 따르면, 상기 메모리는 상기 프로세서와 소통가능하게 연결되어 있고(예컨대, 회로 또는 어떠한 다른 유선, 무선, 또는 네트워크 접속) 본 명세서에 기재되어 있는 하나 이상의 프로세스들을 실행하기 위한 컴퓨터 코드를 포함한다. 물론 디지털 제어 유니트에 의해 제공되는 것처럼 유사한 기능성(functionality)이 아날로그 및/또는 전기적 회로망(circuitry)의 조합을 이용하여 달성될 수 있다.

상기 제어 유니트 110은 상기 온실 102 외부의 최소 하나의 환경적 파라미터의 예측을 제공하기 위한 국소적으로 배치된 장치에 추가적으로 연결될 수 있다. 그러한 국소적으로 배치된 장치는 예를 들어 도 1에서 보여지듯이 지역 기상 관측소(local weather station) 112일 수 있다. 상기 제어 유니트 110은 택일적으로 또는 또한 원격 예측 서비스 114, 예컨대 상기 온실 102의 지질학적 위치(즉, 상기 온실 102 외부)에서 예측된 환경 상태에 대한 상세한 메테오그램(meteograms)을 제공하는 서비스와 연결될 수 있다. 그러한 메테오그램은 예를 들어 태양의 예보된 존재(화창한/구름낀), 대기 온도, 이슬점, 바람 속도 및 방향, 습도, 공기압, 등과 관련된 정보를 포함할 수 있다.

도 1에 예시되어 있지 않을지라도, 상기 온실 102 내부에 배치된 다수의 센서를 도입하는 것이 본 발명에 따라 가능할 수 있다. 그러한 센서들은 예컨대 상기 온실 102 내부의 하나 또는 다수의 환경적 파라미터들을 결정하도록 설정될 뿐 아니라, 식물의 현재/최근 성장 상태를 결정하기 위해 설정될 수 있다. 상기 센서들은 예를 들어 공기/흙 온도, 공기압, 비료 수준을 측정하기 위한 센서들, 및/또는 식물 104에 대한 성장 상태를 결정하는 데 이용되는 이미지 캡처 장치(예컨대, 카메라)를 포함할 수 있다. 물론 다른 센서들 및 유사한 정보 캡처링 장치들이 포함될 수 있는데 예컨대 상기 온실 102 내 또는 복수의 온실들에서 현재 전력 소모를 측정하는 센서들(예를 들어 전력계)이다. 또한, 상기 온실 102는 조절가능한 발열체(heating elements)(보이지 않음) 뿐 아니라 상기 온실 102 내 온도를 조절하기 위한 제어 유니트 110에 연결된 윈도우(및 유사 조절가능한 환기 배치)(보이지 않음)를 포함할 수 있으며, 또한 상기 조절은 성장 과정 동안 상기 식물 104를 위해 소망된 온도 변동에 의존한다.

도 2a-2c 및 도 3과 추가적으로 관련하여 상기 시스템 100의 동작 동안, 상기 식물 104에 대해 소망된 완전 상태 200은 획득되는데, S1, 상기 소망된 완전 상태는 상기 식물 104에 대해 계획된 성장 기간의 끝으로 정의될 것이다. 다시 말해, 상기 식물 104의 소망된 완전 상태는, 예컨대 상기 식물 104의 발달, 높이, 꽃의 수, 색 등 같은 상기 식물의 실제 상태에 의존할 뿐 아니라 소망된 "완전 시간(completion time)"에 의존할 것이다. 상기 논의된 대로, 이것은 상기 식물 104가 특이적, 예컨대(상기 식물 104를 성장시키는 성장 과정이 처음 모방되었던 때부터 미래의) 날짜에 특이적 상태에 도달하도록 허용할 것이다.

상기 소망된 완전 상태가 획득되었으면, 상기 제어된 환경 외부의 최소 하나의 환경적 파라미터의 예측이 획득되는데, S2, 상기 최소 하나의 환경적 파라미터는 상기 계획된 성장 기간의 적어도 일부, 즉 성장 과정의 개시와(상기 논의된 대로) 상기 식물 104가 소망된 상태에 도달하는 것이 소망되는 시기 사이에 상기 식물 104에 조사하는 자연광(예컨대, 태양광)의 예측된 양을 포함한다. 상기 논의된 대로, 이러한 예측은 지역 기상 관측소 112 또는 원격 예측 서비스 114 중 최소 하나 또는 모두로부터 획득될 것이다.

도 2b에서, 2개의 "점선(dotted lines)" 202, 204가 추가적으로 예시되어 있는데, 이들은 각각 상기 특이적 타입의 식물이 식물의 소망된 "질(quality)"에서 소망된 "성숙 레벨(maturing level)"에 도달하도록 성장시키기 위한 최소 및 최대 "경계(boundaries)"를 나타낸다. 다시 말하면, 예를 들어 최소 경계 202는 상기 특이적 타입의 식물이 예컨대 광, 열, 물, 비료, 등의 최적 양이 상기 식물에 적용되는 경우(가능하다면 자연광/열과 조합하여 인공광/열)에 소망된 성숙 레벨에 도달하도록 성장하는 데 걸리는 가장 짧은 시간을 의미한다. 유사하게, 상기 최대 경계 204는 소망된 질에서 소망된 성숙 레벨에 도달하기 위해(광/열/등에 의해 상기된 대로 영향받는) 상기 성장 과정을 "늦추는(slow down)" 것이 가능한 최대 시간을 의미한다. 상기 논의사항과 관련하여, 상기 최소 경계 202는 가장 빠른 성장 체제를 정의할 것이지만 상기 최대 경계 204는 상기 느린 성장 체제를 특정할 것이다. 상기 경계 202, 204는 선형으로 예시되었다는 것을 주목하라. 이것은 오직 예시적인 목적일 뿐, 실제 생물 성장 과정은 예컨대 상기 식물의 현재 상태에 따라 추가적으로 의존할 것이다. 예를 들어, 상기 성장 과정에서 성장 속도를 나중에 감소시켜 상기 식물(들)의 비-선형 성장을 초래하는 것이 일부 예들에서 가능할 수 있다.

이후 상기 과정은 자연광의 예측된 양 및 상기 계획된 성장 기간 동안 상기 식물 104에 조사되는 총 광량의 함수로서 광 조정 양, S3, 을 결정하여 지속된다. 총 광량은 성장될 식물 104의 특이적 타입에 의존하거나, 또는 다른 타입의 식물들이 동일한 온실 102 또는 온실들에서 성장된다면, 온실 102에서 성장되는 식물들의 특이적 혼합물에 관계하는 계획된 성장 기간에 의존할 것이다.

상기 광 조정 양을 결정하고(상기 온실 102 외부의) 상기 예측된 날씨 상태를 고려함으로써, 상기 조절가능한 광 흡수 커튼 106 및 조절가능한 인공광 배치 108의 가동을 스케쥴링하는 것이 가능하다. 예컨대 상기 온실 102 내부에 배치된 상기 논의된 센서/이미지 캡쳐 장치를 포함하는 상기 광 흡수 커튼 106 및 인공광 배치 108을 위한 스케쥴링을 결정하고/하거나 상기 온실 102 내 온도를 조절하기 위한 대기시간을 고려하는 경우 상기 제어 유니트 110에 의해 다른 인자들도 고려될 것이다.

따라서, 상기 성장 과정을 최적화시키는 것이 가능하여 식물 104를 성장시키기 위한 최소(적어도 균형잡힌) 비용으로 상기 식물 104는 소망된 완전 상태 200에 있을 수 있다. 도 2c에서 제공되는 예시에서, 상기 식물 104는 첫 번째 성장 세그먼트 208과 두 번째 성장 세그먼트 210을 조합하여 성장 스케쥴 206에 따라 성장하도록 스케쥴링된다. 상기 첫 번째 성장 세그먼트 208은 전형적으로 상기 온실 102 내에 이용가능한 자연광/열을 이용하여 최소 양의 부가된 인공광/열을 포함한다(즉, 매우 경제적임). 하지만, 상기 식물 104가 상기 첫 번째 성장 세그먼트 208에 따라 성장을 지속한다면 상기 식물의 소망된 성숙 레벨은 소망된 완전 상태 200에 도달하는 것이 아니라 오히려 늦은 시간에 도달할 것이다. 따라서, 상기 시스템 100은 다가올 날씨 예측(등)을 고려하여 상기 식물 104에 대한 성장 속도를 두 번째 성장 세그먼트 210에 따라 증가시킬 것이다. 전형적으로 및 상기 논의되었던 대로, 상기 첫 번째 208로부터 두 번째 210 성장 세그먼트로의 변화가 일어나는 시기에서 상기 식물 104의 현재 상태가 고려되어 소망된 완전 상태 200이 소망된 시간에 도달되도록 할 것이다.

그와 같이, 조절가능한 광 흡수 커튼 106 및 조절가능한 인공광 배치 108의 동작을 계획(뿐 아니라 상기 온실 102라면 가열/환기와 관련되어 계획) 하는 경우, 전력망 설계, 작동 및 에너지 소모의 비용에 관계되는 정보(가열/환기/조명을 작동하기 위한 비용에 영향을 미칠 수 있다)를 고려하는 것도 선호된다. 예를 들어, 몇몇 나라들에서 특이적인 전기에너지 요금은 에너지 소모에 기반할 것이다. 시간 기간 동안 고정된 가격 또는 다양한 가격에 기반하여 다른 합의가 이루어질 수 있다. 또한 보장된 피크 부하(peak load)와 관계되어 고정 요금으로 합의하는 것도 가능할 수 있다. 또한, 고객으로부터 요구되는 피크 부하는 지역 전력망의 고안 뿐 아니라 이의 작동 상에 요구사항을 설정하게 할 것이다. 트랜스포머의 크기, 케이블링, 퓨즈는 특정 피크 부하에 대한 고안이며 비용과 가능한 피크 부하 간의 관계는 비-선형이다. 보다 추가적으로, 몇몇 나라들에서 고객이 더 낮은 가격의 비수기 시간으로 에너지 소모를 계획할 수 있게 하는 시간 당 기반으로 다양할 수 있는 전기요금률을 부과할 가능성이 제공된다. 상기의 모든 정보 또는 적어도 일부의 이러한 정보는 본 발명에 따른 시스템 100의 동작을 계획할 때 이용될 수 있다.

더 나아가, 식물의 성장 과정을 조절, 특히 적기(just-in-time) 개념과 관련된 성장 과정을 최적화시키는 것과 관련하여 성장 과정을 조절함에 있어서, 추가적인 고려사항들, 즉 상기 온실 102 내 광/온도 조절, 등의 결정에 포함되는 추가적인 고려를 하는 것이 가능할 수 있다. 그러한 고려사항들은, 예를 들어 온실의 실제 크기, 예컨대 상기 온실 102에 배열될 식물 104의 수 뿐 아니라 상기 온실 102 내에서 노동하는 사람들의 수와 관련된 온실의 실제 크기에 관한 것일 수 있다. 예컨대 다수의 온실들을 작동시키는 재배자/생산자, 예를 들어 에너지 소모(동일한 재배자/생산자에 의해 작동되는 다수의 온실들 모두에 대한 총 피크 소모)와 관계된 모두 뿐 아니라 다수의 온실들을 제공(예컨대 식물을 키우는 경우 일반적인 작동)하는 사람의 수와 관련하여 유사한 고려사항들이 있을 수 있다.

보다 추가적으로, 다수의 온실들 중 하나에서 성장 과정을 조절하는 경우 물류 상의 고려를 해야할 것이다. 다시 말해서, 물류 측면에서 각각 및 매일 운반될 수 있는 식물의 수와 관련하여 일반적으로 제한(트럭, 인원들, 등)이 있다. 그와 같이, 이러한 타입의 고려는 시스템 100에 의해 고려될 수 있어 어떤 의미에서 소망된 완전 상태에 도달했던 식물의 수는 예컨대 공장/상점/등으로 식물을 운반하기 위해 이용되는 물류 배치(logistical arrangement)의 능력과 부합한다.

더 나아가, 다른 타입의 식물들이 재배자에 의해 키워지는 경우에, 각 식물 타입의 성장 과정에 대한 지식을 이용하는 것이 가능하여 다른 타입들의 식물의 소망된 혼합물을 동시에 운반하기 위해 준비될 수 있고, 따라서 특정 "고객(customer)"으로의 운반(예컨대, 공장/상점/등으로의 다시 한번 운반)을 최소화시킨다.

어떠한 경우에서,(존재한다면) 상기 예측된 기상 상태에 대해 통계적 신뢰도를 고려하는 것이 바람직하게는 주의해야 한다. 도 1로부터 볼 수 있듯이(점선 116), 상기 예보의 신뢰도는 시간에 따라 감소한다. 따라서, 몇몇 경우 및/또는 실제 기상 조건이 예측된 날씨와 크게 다른 경우에서, 상기 예측된 기상 상태가 매우 신뢰할 수 없다는 사실에 기반된 열/광의 조정을 도입한 후 상기 신뢰도를 증가시키는 이후 시간 점에 추가적인 조정을 도입하는 것이 필요할 수 있다. 그러한 경우에, 상기 성장 과정은 이전에 세트 소망된 "운반일(delivery date)"에 식물을 준비하는 데 초점이 맞춰질 것이다. 이것이 인위적인 조명/가열의 추가적인 이용을 도입하게 할지라도, 상기 식물은 소망된 날/시간에 소망된 완전 상태일 것이며, 과다성장된 식물(또는 최종-소비자에게 상기 식물의 하나 이상의 추가적인 운반을 유발하는 운반가능하지 않은 식물)과 관련된 가능한 그러한 낭비가 최소화된다.

도 4와 추가적으로 관련하여, 다른 시간 간격에서 특화된 식물 성숙 레벨을 달성하기 위한 다른 성장 일정의 적용에 대한 도식적 예시를 제공한다. 첫 번째 예에서, 다른 두 개의(조합된) 성장 일정 402, 404가 특화된 기간 내에, 시간 t = 3인 첫 번째 예에서 소망된 성숙 레벨(식물 상태) 406에 도달하기 위해 적용되고, 상기 첫 번째 예에서의 식물들은 t = 0(예컨대, 묘목, 등)에 성장이 개시되었다. 이러한 예에서, 상기 성장 일정 402는 상기 성장 일정 404와 비교하여 처음에 더 빠른 성장 속도를 적용한다.

그와 같이, 예를 들어 상기 성장 일정 402는 적은 양의 자연광/열만이 첫 번째 기간 내에 예측되지만 이후 뒤따르는 두 번째 기간 내에는 적어도 조금 더 많은 태양 및 더 높은 외부 온도가 예측되었던 경우에 적용될 수 있다. 더 안전한 측면 및 현재 낮은 에너지 비용을 고려하여(예컨대 주말 동안 이용가능한 몇몇 나라들에서처럼), 인공광/열을 적용하여 식물이 최소량의 인공광/열로 성장할 수 있도록 날씨가 변화한다고 예측된 두 번째 시간 기간 전에 특정 점까지 식물이 성장하도록 하며, 상기 두 번째 기간 동안 최소 에너지 소모하고 t = 3에 여전히 상기 소망된 성숙 레벨(식물 상태)에 도달한다.

유사하게, 상기 첫 번째 예의 다른 시나리오에서, 다른 성장 일정 404가 t = 3에서 소망된 성숙 레벨 406에 도달하도록 적용된다. 이러한 시나리오에서 상기 식물은 처음에(t = 0으로 시작하는) 첫 번째 기간에 성장 일정 402와 비교하여 더 낮은 성장 속도는 가질 것이다. 이러한 시나리오에서 상기 시스템 100은 소망된 지속 시간 내에 동일하게 소망된 식물 상태 406에 여전히 도달하도록 상기 예측된 날씨, 에너지 비용, 이용가능한 노동력 등을 참조함에 있어 다르게 고려한다.

두 번째 예에서, 세 번째 성장 일정 408은 식물 104를 성장시키도록 적용되고, 상기 식물 104의 성장은 다시 t = 0에 개시되었다. 이러한 예에서, 상기 성장 일정 408은 첫 번째 성장 일정 402와 비교하여 약간 더 느린 성장 속도를 초기에 초래할 것이다. 하지만, 특정 시간 점에서, 상기 세 번째 성장 일정 408은 성장 속도에서 현저한 증가를 제공하여, 실제로 상기 성장 일정 408은 상기 식물이 t = 3에서의 성숙 레벨 406과 비교하여 보다 이른 시간에(즉, t = 2에) 소망된 성숙 레벨 410에 도달하도록 한다. 상기 식물에 대한 성장 속도에서 현저한 변화는 다른 이유들, 예컨대 이용가능한 노동력, 물류적 원인들, 이용가능한 에너지, 에너지 비용, 등에서의 변화로 인해, 보다 이른 시기에 상기 식물 104를 받기 위한 최종 소비자/상점/공장의 요구를 포함하는 다른 이유들에 의한 것일 수 있다.

세 번째 예에서, 네 번째 성장 일정 412는 상기 식물 104를 성장시키기 위해 적용된다. 이러한 세 번째 예에서, 상기 식물 104는 보다 더 이른 시간(즉, t = 0 이전 그리고 이에 따라 첫 번째 및 두 번째 예의 성장 개시점(즉, t = 0)과 비교된 대로 t = 0에서 다소 더 높은 식물 성숙 레벨을 가지는 시간)에 모방된 성장을 가졌었다는 것이 예시된다. 볼 수 있듯이, 상기 성장 일정 412는 두 개의 기간으로 분할된 상기 논의된 것처럼 초기에 더 낮은 성장 속도를 가지는 첫 번째 기간 및 이후 더 높은 성장 속도를 제공하는 성장 체제로 변화하는 두 번째 기간에서 유사한 방식이다.

따라서, 본 발명에 따라 체계화된 방식은 시간적으로 따로 분리된 상기 "완료 날짜(completion dates)"(예컨대, 각각 t = 1, t = 2, t = 3에서 414, 410 및 406)를 계획하는 것, 예컨대 노동력 계획, 물류 관여(logistical implications)(상기 논의된 대로) 뿐 아니라 최적화될 상기 온실(들) 102에 대한 최대 에너지 소모를 계획하는 것을 가능하게 해준다.

구체적으로는, 네 번째 성장 일정 412의 성장 속도가 더 높은 성장 속도로 변화되는 시점이 성장 일정 402가 더 높은 성장 속도로부터 더 낮은 성장 속도로 변화하는 때와 본질적으로 동일한 시기라는 것이 도 4로부터 네 번째 성장 일정 412에 대해 명백할 것이다. 그러한 시나리오는 인공광 및 열을 상기 온실 102에 제공하기 위한 최대 에너지 소모를 고려할 때 유용할 수 있다. 다시 말하면, 상기 성장 일정 402 및 412 모두가 공정한 양의 전기 에너지의 소모를 포함하는 경우에서, 오직 하나의 성장 일정이 "더 빠른 성장 속도(faster growth speed)"를 적용하는 것(즉, 상기 성장 일정 402/412의 다른 하나는 비교적으로 "더 낮은 성장 속도(lower growth speed)"임)을 허용한다는 것은 어떠한 전기 에너지 소모 피크를 감소시킬 것이다. 이것은 가능하다면 동일한 레벨의 평균 소모를 유지하지만, 피크 레벨은 더 낮을 것이다.

이러한 시나리오는 구체적으로 동일한 전력망에 연결된 다수의 온실들을 가지는 재배자의 경우에 유용할 수 있다. 열 개의 온실들을 가진 예에서, 본 발명의 시스템은 예를 들어 10개의 온실들 각각에 전기 히터 및 10 kW/h 투입(10 kW의 순간적인 소모를 가지는 각 온실들의 히터)을 활성화시키는 것이 적합한 지를 결정할 수 있다. 상기 온실들 각각에서 전기 히터가 한번에 활성화된다면, 각 피크 에너지 소모는 100 kW일 것이다. 하지만, 상기 온실들 중 오직 5개만이 첫 번째 시간 동안 히터를 활성화시키고, 나머지 5개의 온실들이 두 번째 시간에 히터를 활성화시키는 경우, 상기 피크 에너지 소모는 오직 50 kW일 뿐이다.

따라서, 열 및/또는 광의 추가적인 적용의 주의깊은 계획에 의해 어떠한 소모 피크를 최소화시켜 더 낮은 전력 분배 능력(즉, 전기에너지를 공급하는 전력회사와 관련하여)과 함께 덜 비싼 그리드 연결(grid connection)을 가능하게 하여 전체적으로 경상비(overhead expense)를 낮추는 것도 본 출원의 맥락 내에서 가능할 것이다.

마지막으로, 도 5와 관련하여, 상기 논의된 대로 인공 조명 배치 108의 상세한 예시가 제공된다. 상기 인공 조명 배치 108은 최소 하나의 광원을 포함한다. 예시된 구현예에서 여덟 개의 서로 다른 색의 LED 기반된 광원 502, 504, 506, 508, 510, 512, 514, 516이 식물 104를 조사하기 위해 제공된다. 상기 인공 광 배치 108은 식물에 의해 반사된 광을 받도록 설정된 센서 520 및 제어 회로망 522를 추가적으로 포함하며, 상기 제어 회로망 522는 광원 502-516 뿐 아니라 센서 520과 전기적으로 커플링된다.

좋게는, 상기 광원은 다른 색(스펙트럼) 및 전형적으로 중첩되는 스펙트럼 분포(즉, 서로에 대해 중첩하는 파장 범위 및 다른 피크 파장을 가짐)를 가진다. 상기 광원 502-516의 다른 색은 전형적으로 자외선부터 근적외선까지의 범위이다. 비록 8개의 광원 502-516이 도 5에 예시되어 있을 지라도, 그 이상 뿐 아니라 그 이하의 광원들도 본 발명의 범위 내에서 제공될 수 있다. 유사하게도, 동일한 색의 더 많은 광원을 제공하여 특이적 파장 범위 내 바람직한 출력(power)을 달성할 수 있다. 반사된 광을 받기 위해 선택된 상기 센서 520은 예를 들어 분광계(spectrometer), 파장 조정된 포토-레지스터(photo-resistors)(예를 들어, 색 필터와 함께 제공됨), 포토다이오드(photodiodes), CCD 센서, 또는 상기 반사되거나 또는 형광 광을 받기 위한 어떤 타입의 센서일 수 있다. 상기 광원에서처럼, 단일 또는 다수의 센서들 520이 제공될 수 있다. 그와 같이, 예를 들어 광원 502-516 각각에 대한 하나의 센서가 각각 제공될 수 있으며, 상기 각 센서는 광원 및 입사 태양광의 파장 범위에 해당하는 파장 반응을 가진다. 상기 센서 520은 특이적으로 소망된 광 체제가 입사 태양광, 인공광 및/또는 음영된 태양광의 조합에서 유지되는 것을 결정하거나 또는 예컨대 상기 식물로부터 반사된 광의 스펙트럼 분포를 결정하는 것에 의해 상기 식물 104에 대한 현재 성장 상태를 결정하는 것을 위해 본 발명에 따라 이용될 수 있다. 따라서 상기 식물 104로부터 반사된 광의 스펙트럼 분포는 입사 태양광과 조합하여 상기 식물 104를 향해 방출되는 인공광의 적합한 혼합물을 결정하기 위해 상기 시스템 100에 의해 이용될 수 있다. 상기 식물 104로부터 반사된 광의 스펙트럼 분포에 기반되어 식물 104로 방출되는 인공광을 조절하는 개념은 본 출원인에 의한 유럽 특허 출원 EP12185721에 추가적으로 논의되며 본 명세서에 참조로서 전문 삽입된다.

본 발명의 개시내용은 다양한 작동을 완수하기 위한 어떠한 기계-판독가능한 매체(machine-readable media) 상의 방법, 시스템 및 프로그램 산물을 고려한다. 본 발명의 개시내용의 구현예들은 존재하는 컴퓨터 프로세서를 이용하거나, 또는 이러한 목적 또는 다른 목적을 위해 삽입되는 적합한 시스템을 위한 특정 목적 컴퓨터 프로세서에 의하거나, 또는 하드와이어드(hardwired) 시스템에 의해 실행될 수 있다. 본 발명의 개시내용의 범위 내 구현예들은 기계-실행가능한(machine-executable) 지시서 또는 이에 저장된 데이터 구조를 운반하거나 또는 가지는 기계-판독가능한 매체를 포함하는 프로그램 산물을 포함한다. 그러한 기계-판독가능한 매체는 일반 목적 또는 특별한 목적 컴퓨터 또는 프로세서를 가지는 다른 기계에 의해 접속될 수 있는 어떠한 이용가능한 매체일 수 있다. 예로서, 그러한 기계-판독가능한 매체는 RAM, ROM, EPROM, EEPROM, CD-ROM 또는 다른 광학 디스크 저장, 자성 디스크 저장 또는 다른 자성 저장 장치들, 또는 기계-실행가능한 지시들 또는 데이터 구조들의 형태에서 소망된 프로그램 코드를 운반 또는 저장하는 데 이용될 수 있는 어떠한 다른 매체 그리고 프로세서를 가지는 일반적인 목적 또는 특이적 목적 컴퓨터 또는 다른 기계에 의해 접근가능할 수 있는 어떠한 다른 매체를 포함할 수 있다. 정보가 네트워크 또는 다른 통신 연결(communications connection)(하드와이어, 무선, 또는 하드와이어 또는 무선의 조합 중 어느 하나)을 따라 기계로 전송 또는 제공되는 경우, 상기 기계는 기계-판독가능한 매체로서 연결을 적절하게 보여준다. 따라서, 어떤 그러한 연결을 기계-판독가능한 매체로 타당하게 명명한다. 상기 연결의 조합들도 기계-판독가능한 매체들의 범위 내에 포함된다. 기계-실행가능한 지시들은, 예를 들어 일반적인 목적 컴퓨터, 특이적 목적 컴퓨터, 또는 특이적 목적 프로세싱 기계들이 어떤 기능 또는 기능들의 그룹을 실시하도록 하는 지시들 및 데이터를 포함한다.

도면들이 방법 단계들의 특이적 순서를 보여줄 지라도, 상기 단계들의 순서가 예시된 것과 다를 수 있다. 또한 두 개 이상의 단계들이 동시에 또는 일부 동시적으로 실행될 수 있다. 그러한 변형(variation)은 선택된 상기 소프트웨어 및 하드웨어 시스템들 및 디자이너 선택에 의존할 것이다. 그러한 모든 변형들은 본 발명의 개시내용의 범위 내에 있다. 유사하게도, 소프트웨어 구현(software implementations)은 다양한 연결 단계들, 프로세싱 단계들, 비교 단계들 및 결정 단계들을 달성하기 위한 규칙 기반된 로직(logic) 및 다른 로직을 가지는 표준 프로그래밍 기술들로 달성될 수 있다. 또한, 비록 본 발명이 본 발명의 특이적 예시화된 구현예들을 참조하여 기재되어 있을지라도, 다른 많은 변경(alterations), 변형(modifications) 및 이와 유사한 것들이 당업자에게 명백할 것이다. 상기 도면들, 개시내용, 및 첨부된 청구항들의 연구로부터 요구된 본 발명을 실시함에 있어 상기 개시된 구현예들에 대한 변형이 당업자에 의해 이해되고 유효화될 수 있다. 더욱이, 청구항들에서, 단어 "포함하는(comprising)"은 다른 엘리먼트들 또는 단계들을 배제하지 않고, 부정관사 "a" 또는 "an"은 복수를 제외하지 않는다.

Claims (15)

1. 최소 자연광의 조사를 받는 제어된 환경에 배치된 전결정된 타입의 식물의 성장을 조절하는 방법으로서, 상기 방법은:
   - 상기 식물의 소망된 완전 상태를 얻는 단계로서, 상기 소망된 완전 상태는 상기 식물을 위해 계획된 성장 기간의 끝으로 정의되는 것인 단계,
   - 상기 제어된 환경 외부의 최소 하나의 환경적 파라미터의 예측을 획득하는 단계로서, 상기 최소 하나의 환경적 파라미터는 상기 계획된 성장 기간의 최소 일부 동안 상기 식물에 조사하는 자연광의 예측된 양을 포함하는 것인 단계,
   - 상기 계획된 성장 기간 동안 식물에 조사하는 자연광의 예측된 양 및 총 광량의 함수로서 광 조정 양을 결정하는 단계로서, 상기 총 광량은 상기 식물의 타입에 따라 결정되는 것인 단계, 및
   - 인공광원 및 자연광의 양을 감소시키기 위한 수단을 이용하여 상기 광 조정 양을 제공하는 단계로서, 상기 광 조정 양은 상기 계획된 성장 기간이 일단 완료되어야만 상기 식물이 상기 소망된 완전 상태에 도달하도록 선택되는 것인 단계
   를 포함하는 것인 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 방법은:
   자연광의 예측된 양에 대한 함수로서 상기 계획된 성장 기간 동안 제공되는 상기 광 조정 양을 위한 분배 계획을 결정하는 단계
   를 추가적으로 포함하는 것인 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 계획된 성장 기간 동안 상기 식물에 조사하는 총 광량은 상기 식물의 성장 상태 및 상기 제어된 환경 내부의 환경적 파라미터 중 최소 하나에 기반하여 추가적으로 결정하는 것인 방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 총 광량은 상기 계획된 성장 기간 동안 최소 한 번 다시-계산하는 것인 방법.
5. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 제어된 환경 외부의 최소 하나의 환경적 파라미터의 예측은 상기 계획된 성장 기간의 최소 일부 동안 예상된 온도 변동에 대한 정보를 추가적으로 포함하는 것인 방법.
6. 제5항에 있어서, 상기 방법은 상기 계획된 성장 기간의 최소 일부 동안 예상된 온도 변동 및 상기 계획된 성장 기간 동안 소망된 온도 변동에 기반하여 제어된 환경 내부의 온도의 조정 계획을 결정하는 단계를 추가적으로 포함하는 것인 방법.
7. 제6항에 있어서, 상기 계획된 성장 기간 동안 소망된 온도 변동은 상기 식물의 성장 상태 및 상기 제어된 환경 내부의 환경적 파라미터 중 최소 하나에 기반하여 결정하는 것인 방법.
8. 제2항에 있어서, 상기 분배 계획의 결정은 추가적으로 상기 식물에 의해 받아들여지는 광량을 조절하기 위한 에너지 비용, 상기 제어된 환경을 위한 에너지 소모 수준, 및 상기 제어된 환경의 최대 에너지 소모 중 최소 하나에 기반되는 것인 방법.
9. 제2항에 있어서, 상기 분배 계획의 결정은 추가적으로 상기 제어된 환경 내에서 성장하는 식물에 적용되는 현재 성장 체제에 기반되는 것인 방법.
10. 최소 자연광 및 인공광의 조사를 받는 제어된 환경에 배치된 전결정된 타입의 식물의 성장을 조절하는 시스템으로서, 상기 시스템은 제어 유니트, 상기 제어 유니트에 연결되고 상기 제어 유니트에 의하여 조절가능한 인공광원 및 자연광의 양을 감소시키기 위한 수단을 포함하고, 상기 제어 유니트는:
    - 식물을 위해 계획된 성장 기간의 끝으로 정의되는 식물을 위해 소망된 완전 상태를 얻는 것,
    - 상기 계획된 성장 기간의 최소 일부 동안 상기 식물에 조사하는 자연광의 예측된 양을 포함하는 상기 제어된 환경 외부의 최소 하나의 환경적 파라미터의 예측을 획득하는 것,
    - 상기 계획된 성장 기간 동안 식물에 조사하는 자연광의 예측된 양 및 총 광량의 함수로서 광 조정 양을 결정하는 것으로서, 상기 총 광량은 상기 식물의 타입에 따라 결정되는 것, 및
    - 인공광원 및 자연광의 양을 감소시키기 위한 수단을 이용하여 상기 광 조정 양을 제공하는 것으로서, 상기 광 조정 양은 상기 계획된 성장 기간이 일단 완료되어야만 상기 식물이 상기 소망된 완전 상태에 도달하는 것을 보장하도록 선택되는 것
    을 위해 설정되는 것인 시스템.
11. 제10항에 있어서, 상기 제어 유니트는:
    - 자연광의 예측된 양에 대한 함수로서 상기 계획된 성장 기간 동안 제공되는 상기 광 조정 양을 위한 분배 계획을 결정하는 것
    을 위해 추가적으로 설정되는 것인 시스템.
12. 제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 제어된 환경 외부의 최소 하나의 환경적 파라미터의 예측은 상기 계획된 성장 기간의 최소 일부 동안 예상된 온도 변동에 대한 정보를 추가적으로 포함하는 것인 시스템.
13. 매체 상에 식물의 성장을 조절하기 위한 시스템용 컴퓨터 프로그램 수단을 저장한, 컴퓨터 판독가능한 상기 매체를 포함하는 컴퓨터 프로그램 산물로서,
    상기 컴퓨터 프로그램 산물은 제1항에 따른 단계들을 실시하기 위한 코드를 포함하는 것인 컴퓨터 프로그램 산물.
14. 매체 상에 식물의 성장을 조절하기 위한 시스템용 컴퓨터 프로그램 수단을 저장한, 컴퓨터 판독가능한 상기 매체를 포함하는 컴퓨터 프로그램 산물로서,
    상기 식물은 자연광 및 인공광의 혼합물의 조사를 받는 제어된 환경에 배치된 전결정된 타입의 식물이며, 상기 시스템은 제어 유니트, 상기 제어 유니트에 연결되고 상기 제어 유니트에 의하여 조절가능한 인공광원 및 자연광의 양을 감소시키기 위한 수단을 포함하고, 상기 컴퓨터 프로그램 산물은:
    - 식물을 위해 계획된 성장 기간의 끝으로 정의되는 식물에 대한 소망된 완전 상태를 얻기 위한 코드,
    - 상기 계획된 성장 기간의 최소 일부 동안 상기 식물에 조사하는 자연광의 예측된 양을 포함하는 상기 제어된 환경 외부의 최소 하나의 환경적 파라미터의 예측을 획득하기 위한 코드,
    - 상기 계획된 성장 기간 동안 식물에 조사하는 자연광의 예측된 양 및 총 광량의 함수로서 광 조정 양을 결정하는 코드로서, 상기 총 광량은 상기 식물의 타입에 따라 결정하는 것인 코드, 및
    - 인공광원 및 자연광의 양을 감소시키기 위한 수단을 조절하여 상기 광 조정 양을 제공하기 위한 코드로서, 상기 광 조정 양은 상기 계획된 성장 기간이 일단 완료되어야만 상기 식물이 상기 소망된 완전 상태에 도달하는 것을 보장하도록 선택되는 것인 코드
    를 포함하는 것인 컴퓨터 프로그램 산물.
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