KR102493230B1 - 양액 공급 제어 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 양액 공급 제어 시스템에 관한 것으로 본 발명의 일양태에 따르면, 복수의 온실에 양액을 제공하기 위한 양액공급 시스템이 제공되고, 상기 시스템은, 복수의 온실로 이루어진 온실 그룹 - 복수의 온실 각각에는 환경 측정을 위한 센서 그룹이 제공됨 - ; 온실 그룹에 네트워크를 통해 연결된 하나 이상의 양액공급기를 제어하도록 구성된 양액공급 제어기, 및 양액공급 제어기에 네트워크를 통해 연결된 사용자 단말을 포함하고, 양액공급 제어기는, 온실 그룹내의 각각의 온실에 설치된 센서 그룹으로부터 환경 데이터를 수집하고 수집된 센서 데이터에 기반하여 양액공급기를 구동하여 양액을 제공하도록 구성된다.
Description
본 발명은 양액 공급 제어 시스템에 관한 것으로 보다 구체적으로는 1개의 양액공급기를 이용하여 최소 1구역 이상 최대 12구역까지 양액 공급 제어를 수행할 수 있고, 또한 순환식 수경재배에 있어서 온실에서 배출되는 배액을 3웨이 밸브를 통해 원수와 함께 공급할 때 4종류의 배액을 각각 조절할 수 있는 배액 재활용 컨트롤러와 연동이 가능한 양액 공급 제어 시스템에 관한 것이다.
양액 관수(灌水, Irrigation)라 하면, 토지를 이용하지 않고 배지에 식물을 식재(植栽) 또는 파종(播種)하여 다양한 방법으로 심은 뒤 식물 생육에 요구되는 필수원소들을 설정된 조성 비율에 따라 함유하고 있는 양액을 식물 생장을 위해 공급하는 식물 재배 방식을 의미한다.
양액 관수를 통한 식물의 재배는 토지에 식물을 심어 재배하는 방식과 달리 식물이 심어진 토양의 환경을 정밀하고 균일하게 조절할 수 있음에 따라 식물을 대량 생산에 적극적으로 이용되고 있다.
아울러, 양액 관수를 통한 식물의 재배 방식은 충분한 토지의 확보나 토지 오염으로 인해 식물 재배가 어려운 공간이더라도 양액 관수를 통한 식물의 재배영역의 구축이 가능함에 더욱 널리 이용되고 있는 실정이다.
이와 관련하여 식물 재배를 위해 관수되는 양액의 상태를 배액 후 살균 처리하여 양액이 제어 시스템 상에 구축된 순환 경로를 따라 자동적으로 반복 이용 가능하도록 하기 위해 마련된 종래기술에 대한 선행문헌에는 대한민국 공개특허공보 제10-2016-0085437호의 "양액순환식 관수제어시스템"(이하, '종래기술'이라고 함)이 있다.
종래기술을 비롯한 기존의 양액 관수를 제어하는 장치 혹은 시스템 관련 기술은, 배지로의 양액 일괄 공급, 배지로부터의 배액 배출, 배출된 배액의 회수에 이르는 양액 순환 경로를 따라 반복 수행되는 양액 관수, 즉 식물재배가 자동적으로 이루어질 수 있도록 할 뿐, 양액이 제공되는 다수의 온실을 주변 환경과 연동하여 세밀하게 양액을 제어하는 기술에 대해서는 시사하는 바가 없다.
본 발명은 전술한 문제점에 기반하여 안출된 발명으로 다수의 온실을 주변 환경과 연동하여 세밀하게 제어할 수 있는 양액 공급 제어 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
전술한 과제를 해결하기 위해 본 발명의 일양태에 따르면, 복수의 온실에 양액을 제공하기 위한 양액공급 시스템이 제공되고, 상기 시스템은, 복수의 온실로 이루어진 온실 그룹 - 복수의 온실 각각에는 환경 측정을 위한 센서 그룹이 제공됨 - ; 온실 그룹에 네트워크를 통해 연결된 하나 이상의 양액공급기를 제어하도록 구성된 양액공급 제어기, 및 양액공급 제어기에 네트워크를 통해 연결된 사용자 단말을 포함하고, 양액공급 제어기는, 온실 그룹내의 각각의 온실에 설치된 센서 그룹으로부터 환경 데이터를 수집하고 수집된 센서 데이터에 기반하여 양액공급기를 구동하여 양액을 제공하도록 구성된다.
전술한 양태에서, 온실에 설치된 센서는 일사 센서, 토양함수율측정센서, 내부온도센서, 내부습도센서를 포함한다.
또한 전술한 양태에서, 양액공급기의 관로에는 관 내의 EC 및 pH를 측정하기 위한 센서가 더 제공된다.
전술한 양태에서, 양액공급 제어기는 사용자 인터페이스 화면을 제공하고, 사용자 인터페이스 화면은 양액제어 메인 화면을 포함하고, 메인 화면은 구역 정보를 포함하고, 구역정보는 구역별 설정 공급량, 잔여 공급량, 누적 공급량을 표시하도록 구성되고, 상기 설정 공급량은 구역의 1회 관수량, 구역에 설정된 관수량과 관수량 조절이 적용된 최종 관수 설정값이 표시되고, 상기 잔여 공급량은 관수 구역의 잔여량, 구역 설정 관수량에서 현재 남은 관수량이 표시되고, 상기 누적량은 관수 구역의 하루 총 관수량이 표시된다. 또, 주기별로 일사비례, 일사누적속도에 의하여 설정한 기준 관수량에서 설정 EC와 관수량이 자동조절되며, 이 모든 관수는 스케쥴에 의하여 자동공급이 가능한 자동정밀양액공급시스템이다.
전술한 양태에서, 양액 공급기는 사용자 화면을 제공하기 위한 LCD 디스플레이, 원수 탱크로부터의 물을 양액 공급기 내의 혼합 탱크로 공급하는데 이용되는 원수 공급 펌프, 양액 저장 탱크로부터의 양액을 양액 공급기 내의 혼합 탱크로 공급하기 위한 양액 공급 펌프가 제공된다.
본 발명에 따르면 다수의 온실을 주변 환경과 연동하여 세밀하게 제어할 수 있는 양액 공급 제어 시스템을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 양액 공급 제어 시스템의 전체 구성을 나타내는 블록도;
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 양액 공급 제어 시스템의 일례를 나타내는 도면으로, 도 2의(a)는 본 발명의 실시예에 따른 양액 공급 제어 시스템과 복합환경제어시스템이 다중 온실 내 각각의 온실에 배치되는 센서 그룹 및 구동기들의 일례를 나타낸 도면이고, 도 2의 (b)는 본 발명의 실시예에 따른 양액 공급 제어 시스템이 온실에 단독으로 배치되는 경우 센서 그룹 및 구동기들의 일례를 나타낸 도면;
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 복합환경제어시스템과 연계하여 양액 공급 제어 시스템의 연결 구조를 나타내는 도면;
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 양액 공급 제어 시스템에 이용되는 양액제어기의 주요 구성을 나타내는 도면;
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 양액 공급 제어 시스템에 이용되는 양액제어기의 하부 연결 구조를 나타내는 도면;
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 양액 공급 제어 시스템에서 양액 저장 탱크, 원수 탱크, 양액 공급기 사이의 배관 연결을 나타내는 도면;
도 7은 사용자 인터페이스 화면 중 양액기의 양액제어 메인 화면의 구성을 예시적으로 나타내는 도면;
도 8은 양액기에서 관수량 설정 화면을 예시적으로 나타내는 도면;
도 9는 양액기에서의 시간별 관수 설정의 예시를 나타내는 사용자 화면;
도 10은 일사비례관수 설정의 예시를 나타내는 사용자 화면;
도 11은 일사비례관수 설정의 예시를 나타내는 사용자 화면으로서, 관수량 설정에서 관수량을 시간(분:초) 3분 0초, 구역물량 500L, 드리퍼(cc) 100cc로 설정한 것을 나타내는 도면;
도 12는 일사누적 속도에 의한 관수량 및 EC 값 조절을 위한 화면 구성을 예시적으로 나타내는 도면;
도 13은 양액 공급기의 일반 설정을 위한 화면 구성을 예시적으로 나타내는 도면;
도 14는 EC미세속도를 적용할 EC 교정범위를 설정하는 것을 설명하는 설명도;
도 15는 양액기의 스케줄 설정을 위한 화면 구성을 예시적으로 나타낸 도면;
도 16은 스케줄 설정의 일례를 나타내는 도면;
도 17은 양액기의 텍스트 출력에 대한 예시적인 화면; 및
도 18은 양액기의 그래프 출력에 대한 예시적인 화면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 양액 공급 제어 시스템의 일례를 나타내는 도면으로, 도 2의(a)는 본 발명의 실시예에 따른 양액 공급 제어 시스템과 복합환경제어시스템이 다중 온실 내 각각의 온실에 배치되는 센서 그룹 및 구동기들의 일례를 나타낸 도면이고, 도 2의 (b)는 본 발명의 실시예에 따른 양액 공급 제어 시스템이 온실에 단독으로 배치되는 경우 센서 그룹 및 구동기들의 일례를 나타낸 도면;
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 복합환경제어시스템과 연계하여 양액 공급 제어 시스템의 연결 구조를 나타내는 도면;
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 양액 공급 제어 시스템에 이용되는 양액제어기의 주요 구성을 나타내는 도면;
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 양액 공급 제어 시스템에 이용되는 양액제어기의 하부 연결 구조를 나타내는 도면;
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 양액 공급 제어 시스템에서 양액 저장 탱크, 원수 탱크, 양액 공급기 사이의 배관 연결을 나타내는 도면;
도 7은 사용자 인터페이스 화면 중 양액기의 양액제어 메인 화면의 구성을 예시적으로 나타내는 도면;
도 8은 양액기에서 관수량 설정 화면을 예시적으로 나타내는 도면;
도 9는 양액기에서의 시간별 관수 설정의 예시를 나타내는 사용자 화면;
도 10은 일사비례관수 설정의 예시를 나타내는 사용자 화면;
도 11은 일사비례관수 설정의 예시를 나타내는 사용자 화면으로서, 관수량 설정에서 관수량을 시간(분:초) 3분 0초, 구역물량 500L, 드리퍼(cc) 100cc로 설정한 것을 나타내는 도면;
도 12는 일사누적 속도에 의한 관수량 및 EC 값 조절을 위한 화면 구성을 예시적으로 나타내는 도면;
도 13은 양액 공급기의 일반 설정을 위한 화면 구성을 예시적으로 나타내는 도면;
도 14는 EC미세속도를 적용할 EC 교정범위를 설정하는 것을 설명하는 설명도;
도 15는 양액기의 스케줄 설정을 위한 화면 구성을 예시적으로 나타낸 도면;
도 16은 스케줄 설정의 일례를 나타내는 도면;
도 17은 양액기의 텍스트 출력에 대한 예시적인 화면; 및
도 18은 양액기의 그래프 출력에 대한 예시적인 화면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다.
본 명세서에서 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 그리고 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 따라서, 몇몇 실시예들에서, 잘 알려진 구성 요소, 잘 알려진 동작 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 그리고, 본 명세서에서 사용된(언급된) 용어들은 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 또한, '포함(또는, 구비)한다'로 언급된 구성 요소 및 동작은 하나 이상의 다른 구성요소 및 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 설명하도록 한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 양액 공급 제어기(20)를 포함하는 양액 공급 제어 시스템(1)의 전체적인 구성을 나타내는 블록도이다. 도 1에 도시된 바와 같이 양액 공급 제어 시스템(1)은 여러개의 온실(10a~10n)로 이루어진 온실 그룹(10); 온실 그룹에 연결되거나 온실 그룹 설비에 포함되는 양액 공급 제어기(20); 상기 양액 공급 제어기(20)에 네트워크를 통해 연결된 양액 관리 서버(30); 및 상기 양액 관리 서버(30)에 네트워크를 통해 연결된 사용자 단말(40)을 포함한다.
양액공급 제어기(20)는 온실 그룹내의 각각의 온실에 설치된 센서 그룹(100)으로부터 환경 데이터(배지 함수율, Ph, EC, 내부온도, 내부 습도 습도, C02, 외부온도, 풍향, 풍속, 강우, 일사량 등)를 수집하고 수집된 센서 데이터에 기반하여 온실 내부에 설치된 양액 공급기를 구동하는 동시에, 양액 관리 서버(30)에 수집된 센서 데이터를 전송하여 사용자 단말(40)을 통한 온실 모니터링을 가능하도록 제공되고 또한 양액공급 제어기(20)는 양액 관리 서버(30)를 통해 사용자의 명령을 더 수신할 수 있도록 구성된다.
도 2는 다중 온실 내 각각의 온실에 배치되는 센서 그룹(100) 및 양액 공급기(20)(기타 구동기(150)를 포함)의 일례를 나타낸 도면으로 도 2(a)에 도시된 바와 같이 복합환경제어시스템과 양액공급시스템이 연계된 경우에는 각각의 온실 내부의 환경을 측정하기 위한 온실 내부 센서(110) 및 온실 외부 환경을 측정하기 위한 외부 기상 센서(120)를 포함한다. 온실 내부 센서(110)는 이에 한정되는 것은 아니지만 바람직하게 온실의 지상부에 설치되는 센서로서 온도 센서(111), 습도 센서(112), 및 CO2 센서를 포함하고, 바람직하게 온실의 근권부에 설치되는 함수율 센서(114), EC 및 Ph 센서(115)를 포함할 수 있다.
온실 외부의 환경을 측정하기 위한 온실 기상 센서(120)는 이에 한정되는 것은 아니지만 외부 온도 측정 센서(121), 풍향 및 풍속 센서(112) 및 일사 및 강우량 측정 센서(123)을 포함할 수 있으며, 온실이 위치한 지역이나 지리적 특성, 기후 등에 맞추어 다른 추가의 센서가 포함될 수도 있다는 것은 당업자에게 자명하다.
다시 도 2를 참조하면 온실의 내부 또는 외부에는 온실 내부의 환경을 조절하기 위한 복수의 기타 구동기가 제공된다. 이들 구동기는 온실 내부의 온도, 습도, CO2 농도, 광량, 배지 상태, 양액 등을 조절 또는 제공하기 위해 제공되며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니지만, 천창 및 측창을 포함하는 창 구동기(151), 다겹보온커튼 구동기(152), 스크린 및 부직포 구동기(154), 냉난방기(154), 보광등 또는 LED 구동기(155), CO2 발생기(156), 유동팬 또는 배기팬 구동기(157), 스프링쿨러 구동기(158), 훈증기(159) 및 양액 공급기(160) 및 배액재활용기(162)를 포함하고, 온실 내 설치되는 다른 구동요소들에 대응하여 다른 구동기가 더 제공될 수도 있다.
한편 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이 양액공급시스템이 단독으로 설치되는 경우에는 양액정밀공급 설정을 위한 환경요소를 각각의 온실 내부의 환경을 측정하기 위한 온실 내부 센서(110) 및 온실 외부 환경을 측정하기 위한 외부 기상 센서(120)를 포함한다. 온실의 지상부에 설치되는 센서로서 온도 센서(111), 습도 센서(112), 근권부에 설치되는 함수율 센서(114), EC 및 Ph 센서(115) 그리고 외부 일사센서(123)를 포함할 수 있다.
도 2는 온실의 통합 제어를 위한 전반적인 구성을 나타내고 있지만 이하의 설명에서는 전술한 구성 중 양액 제어에 관한 구성에 대해서만 보다 구체적으로 설명하도록 한다. 도 3은 전술한 바와 같은 양액 공급 제어 시스템의 통신 환경을 설명하기 위한 설명도이다. 도 3에 도시된 바와 같이 양액 공급 제어 시스템에서 웹 모바일 단말(41), 운영 PC(43) 및 관리 서버(30)는 TCP/IP 통신 방식을 통해 양액 공급기 구체적으로는 양액 공급기를 제어하는 양액 공급 제어기와 통신을 수행한다. TCP/IP는 패킷 통신 방식의 인터넷 프로토콜인 IP (인터넷 프로토콜)와 전송 조절 프로토콜인 TCP (전송 제어 프로토콜)로 이루어져 있다. IP는 패킷 전달 여부를 보증하지 않고, 패킷을 보낸 순서와 받는 순서가 다를 수 있지만 TCP는 IP 상위 레벨에서 동작하는 프로토콜로 데이터의 전달을 보증하고 보낸 순서대로 받게 해준다. 이는 원격지에서 온실내 환경을 모니터링하고 관리할 수 있도록 구성된다.
한편 기타 구동기를 제어하기 위한 복합환경 제어기가 양액 공급기와 함께 이용되는 경우, 복합환경 제어기는 TCP/IP를 통해 웹 모바일 단말, 운영 PC 또는 관리서버로부터 TCP/IP 패킷 명령을 전달받고, 그 명령에 대응하여 현재 센서 그룹의 측정 상태를 사용자에게 보여주거나 구동기 그룹 내의 구동기를 구동하도록 동작될 수 있고, 이 경우 양액공급 제어기(20)는 복합 환경 제어기(20)와 RS 485 직렬 통신을 통해 서로 연결되어 구성될 수도 있다.
도 4는 전술한 바와 같은 양액 공급기(20)의 외부 전면 구성을 나타내는 도면이다. 도 4에 도시된 바와 같이 양액 공급기(20)는 사용자 화면을 제공하기 위한 LCD 디스플레이, 양액 공급기(20)에서 제공하는 기능(이하에 설명)을 설정하기 위한 설정 스위치, 원수 탱크로부터의 물을 양액 공급기 내의 혼합 탱크로 공급하는데 이용되는 원수 공급 펌프, 양액 저장 탱크로부터의 양액을 양액 공급기 내의 혼합 탱크로 공급하기 위한 양액 공급 펌프가 제공되고, 혼합 탱크에는 벤츄리 펌프 및 액비 솔밸브가 연결된다.
벤츄리 펌프는 원수와 양액을 혼합하는 역할을하며, 양액공급펌프를 통하여 온실 내 각 구역으로 설정한 EC값에 따라 공급되어지게 된다.
액비 솔밸브는 A, B, 산(PH) 농축액을 원수와 적정비율로 혼합하기위한 장치인 밸브이다.
도 5는 전술한 바와 같은 양액 공급기(20)의 하부 구성을 나타내는 도면이다. 도 5에 도시된 바와 같이 양액 공급기(20)의 하부에는 양액 공급기 내의 혼합 탱크에 연결되는 압력 조절 밸브, 여과기, 유량계 및 EC 센서가 제공된다.
압력 조절 밸브는 양액탱크의 농축액을 혼합탱크로 공급하기 위하여 내부 압축공기를 동일하게 공급하기 위하여 적정의 압력을 유지하기 위한 밸브이다.
여과기는 양액 농축액 A, B로부터 혼합된 양액이 온실에 공급되기전에 이물질을 제거하도록 기능한다.
유량계는 도시된 바와 같이 자동양액공급시스템에서 설정한 관수량을 확인하기 위하여 혼합탱크에서 온실로 공급하기 전에 유량을 측정하도록 기능한다.
EC 센서는 자동양액공급시스템에서 설정한 공급설정 EC값을 맞추어 혼합탱크에서 온실로 공급되는 배관 내의 EC 값을 측정하도록 기능한다.
도 6은 전술한 바와 같은 양액 공급기(20); 양액 저장 탱크(21), 원수 탱크(22) 사이의 결합관계를 나타내는 도면이다.
양액 저장 탱크(21)는 복수의 저장 탱크로 구성되고, 각각의 저장 탱크에는, 예를 들면 식물 생장에 비교적 다량 소요되는 원소들을 함유한 제1 양액이 저장되고, 다른 저장 탱크에는 식물 생장에 비교적 미량 소요되는 원소들을 함유한 제2 양액이 저장되고, 다른 저장 탱크에는 양액의 산도를 조절하기 위한 제3 양액이 저장된다.
또한 다른 하나의 저장 탱크에는 양액용 보조 첨가제, 예를 들면 양액 관수를 통해 식물 혹은 토양 환경 상에 특정 면역 기능을 부여하기 위한 기능성 살충제와 같은 성분이 저장될 수도 있다.
양액 공급기(20)는 양액 저장 탱크(21) 내의 양액(필요에 따라 보조 첨가제를 포함)과 원수 탱크(22) 내의 원수를온실 내의 일사 센서, 토양 측정 센서, 온실 내의 온습도 센서로부터 측정된 온실 정보에 따라, 양액 공급기 내의 혼합 탱크에서 혼합하고 혼합된 양액을 온실 내부에 공급하도록 구성된다.
양액 공급기(20)는 도 4에서 표시된 것과 같이 원수탱크에서 물을 당겨올수 있는 원수공급펌프, 양액저장탱크와 원수를 믹싱의 역할을 하는 양액공급펌프, 양액 외에 원수 공급을 위한 핸드탭펌프로 구성되며, 추가적으로 양액저장탱크는 양액 농축액의 고체화를 방지하기 위해 교반기 모터가 더 연결될 수도 있다.
양액공급 제어기(20)는 기본적으로,
- 양액공급제어시스템은 1개의 양액공급기로 최소1구역에서 12구역까지 별도 설정이 가능함 ;
- 순환식 수경재배에 있어서 온실에서 배출되는 배액을 3웨이 벨브를 통해 원수와 함께 공급할 때 4종류의 배액을 각각 조절할 수 있는 배액 재활용 컨트롤러와 연동이 가능함;
- 관수 시작시간을 일출전, 고정시간에 의해 설정(매일 변화되는 일출시간에 따라 관수 시작시간이 자동변경 됨) ;
- 하루를 4개이상의 주기로 구분하여 각 주기별로 누적일사량에 의한 관수, 최소대기시간, 최대대기시간 등 설정 값을 달리할 수 있어 근권부의 수분과 양분의 균형을 최적으로 맞추는 것이 가능함 ;
- 1회 관수량을 시간(분:초)에 의한 물량, 구역 당 물량, 드리퍼 당 물량을 선택하여 설정 가능함;
- 2개 이상의 그룹을 각각 설정하여 관수구역별로 관수 방법을 선택하여 사용 가능함 ;
- 구역별 관수량을 시간과 물량을 복수로 설정하여 두 개의 값 중 먼저 도달한 값으로 관수량을 결정하는 것이 가능(센서 오작동 방지 프로그램 );
- EC/PH 상한, 하한 기준이 있어 센서 오작동이 있을 때 센서 값을 무시하고 비례제어 임의 설정 값으로 양액을 공급할 수 있음 ;
- 관수구역별로 관수시간을 별도설정이 가능;
- 일사 값에 따라 비례적으로 설정 EC값을 감소시키는 것이 가능;
- 일사누적속도에 의한 관수 설정 값과 EC 설정 값이 자동으로 변경 가능;
- 공급된 관수량, EC값, PH값, 횟수, 시간 등의 데이터를 저장 가능;
- 온실용 복합 환경 제어기와 연계하여 일사 센서 값을 공유하며 PC에서 제어 가능 ;
- 전일 누적일사량에 의해 양액탱크를 선택가능하도록 구성된다.
전술한 기능을 구현하기 위해 본 발명에 따른 양액공급 제어기(20)는 사용자 인터페이스 기능, 관수량 설정 기능, 시간별 관수 설정 기능, 일사비례 관수설정기능, 일사누적속도에 따른 관수량 및 EC 조절 기능, 일반설정 기능, 스케쥴 기능, 텍스트 출력 기능, 그래프 출력기능이 제공되고, 구체적으로 각각의 기능은 다음과 같다.
1. 사용자 인터페이스 기능: 구역별 양액관수의 설정, 잔여, 누적량 및 환경상태를 통합 모니터링이 가능하며, 비상관수 공급, 정지 기능을 가지고 있음
2. 관수량 설정 기능: 구역별 관수구역의 관수량 기준을 설정
3. 시간별 관수설정 : 최소 1회부터 최대 28회까지 시간별로 관수 횟수 설정
4. 일사비례관수설정 : 1~3그룹으로 구성하여 일사비례에 따라 관수율에 따라 관수율이 조정
5. 일사누적속도에 의한 관수량, EC조절 : 일사누적속도에 따라 관수량 및 EC가 자동조정
6. 일반설정 기능 : EC, PH 등 양액공급의 기본설정
7. 스케쥴기능 : 최소 1부터 8구간까지 구간으로 구분하여 관수 공급 시작일, 기간에 따라 물량, EC목표를 설정
8. 텍스트출력 기능: 양액기의 설정값, 현재값 등 관수정보 및 환경센싱값을 표로 제공
9. 그래프출력 기능: 양액기의 설정값, 현재값 등 관수정보 및 환경센싱값을 그래프로 제공
1.1 사용자 인터페이스 기능
도 7은 전술한 바와 같은 사용자 인터페이스 화면 중 제1 양액기의 양액제어 메인 화면의 구성을 예시적으로 나타내는 도면이다.
㉠ 구역정보는 구역별 설정 공급량, 잔여 공급량, 누적 공급량이 표시된다. 표시되는 구역은 관수량 설정에서 설정된 구역만 표시된다(도 7은 사용설명을 위한 예시로서 4개 구역이 설정된 상태이다)
- 설정량 : 구역의 1회 관수량, 구역에 설정된 관수량과 관수량 조절이 적용된 최종 관수 설정값이 표시됨
- 잔여량 : 관수 구역의 잔여량, 구역 설정 관수량에서 현재 남은 관수량이 표시됨
- 누적량 : 관수 구역의 하루 총 관수량, 하루 중 관수된 총 관수량 합계임
㉡ 양액기 상태정보는 시간, 공급 EC 및 pH, 온실 기상정보를 표시한다.
- 시작 : 오늘 양액기 관수 시작시간, 관수 설정 중 가장 빠른 시간이 표시됨
- 종료 : 오늘 양액기 관수 종료시간
- 설정EC : 현재 관수 구역의 설정 EC값 (dS/m)
- 설정pH : 현재 관수 구역의 설정 pH값 (pH)
- 현재EC : 현재 관수 구역의 공급 EC값 (dS/m)
- 설정pH : 현재 관수 구역의 공급 pH값 (pH)
- 날짜 : 앵액기 현재 날짜 (년/월/일)
- 시간 : 양액기 현재 시간 (시:분:초)
- 일출시간 : 오늘 일출시간
- 일몰시간 : 오늘 일몰시간
- 현재일사 : 현재 일사 (W/㎡)
- 누적일사 : 현재 누적일사량 (J/㎠)
- 유량펄스 : 현재 유량계 펄스 : 양액기의 총유량을 표시함펄스단위에서 유량펄스(L)단위를 곱한 값이 총 관수량임
예) 유량펄스가 150일 때, 유량펄스(L) 단위가 10L이면, 총 관수량은 1500L임(*유량센서 설치 시, 표시되는 기능임)
- 함수율 : 현재 배지 함수율 (%)
- 배지EC : 현재 배지 EC (dS/m)
- 배지온도 : 현재 배지 온도 (℃)
- 실내온도 : 현재 온실 내부온도 (℃)
- 실내습도 : 현재 온실 내부습도 (%)
- 수분부족분 : 현재 온실 수분부족분 (g/㎥)
- 배관EC : 현재 배관 내 EC값 (dS/m), 양액기 EC가 아닌 배관 내 EC를 측정함
* 배지센서 및 온습도 센서는 옵션 설치 장치임
㉢ 관수 일사정보는 그룹일사, 30분간 일사량, 전일 일사가 표시된다.
- G1 : 1그룹 관수 후 누적일사량 (J/㎠)
- G2 : 2그룹 관수 후 누적일사량 (J/㎠)
- G3 : 3그룹 관수 후 누적일사량 (J/㎠)
- J/30min : 최근 30분 간 측정된 누적일사량 (J/㎠)
- J/Day : 어제 누적일사량 (J/㎠)
㉣ 비상관수는 양액기 비상관수 시작, 비상관수 정지를 수동조작할 수 있다.
- 비상관수 : 설정된 구역 비상관수를 시작함
- 비상관수 정지 : 구역 비상관수를 정지함비상관수는 관수 설정된 구역을 순차대로 1회 관수함비상관수 정지 후 다시 비상관수하면 정지된 구역부터 시작하지 않고 첫 구역부터 시작함
1.2 관수량 설정
도 8은 전술한 바와 같은 양액 공급기에서 관수량 설정 화면을 예시적으로 나타내는 도면이다. 관수량 설정은 구역별 관수설정, 관수량과 종료시간을 설정할 수 있다.
㉠ 구역 설정은 구역별 관수량을 시간(분:초), 구역물량(L), cc/드리퍼(cc)로 설정하고 EC, pH를 설정한다.
- 시간(분:초) : 관수시간을 분:초 단위로 설정양액기는 설정된 시간(분:초)만큼 관수함[ 입력 : 0000 분초(mmss) ]
- 구역물량 : 관수량을 L단위로 입력양액기는 유량계를 이용하여 설정된 물량만큼 관수함[ 입력 : 0 L ](*유량계를 설치하여야 사용할 수 있음)
- cc/드리퍼 : 관수량을 드리퍼(버튼)당 관수량(cc)으로 설정양액기는 시간 당 드리퍼 용량을 이용해서 설정된 관수량만큼 작동시간을 조절함[ 입력 : 0 cc ]
- 설정EC : 구역 관수EC를 설정함 (dS/m)[ 입력 : 0.0 dS/m ]
- 설정pH : 구역 관수pH를 설정함 (pH)[ 입력 : 0.0 pH ]
㉡ 관수그룹 설정은 구역별 관수방법을 설정한다.
- 일사비례 그룹으로 설정하면 구역 관수는 일사비례 관수 방법으로 제어됨
- 시간관수로 설정하면 구역 관수는 시간별 관수설정으로 제어됨
- 일사비례관수설정 1그룹 : 1그룹 일사비례 관수설정으로 설정
- 일사비례관수설정 2그룹 : 2그룹 일사비례 관수설정으로 설정
- 일사비례관수설정 3그룹 : 3그룹 일사비례 관수설정으로 설정
- 시간관수 : 시간별 관수설정으로 설정
- 사용안함 : 구역 관수를 사용하지 않음
㉢ 양액기 관수설정은 드리퍼와 유량계 단위, 관수 종료시간을 설정한다.
- 드리퍼용량 : 온실에 사용되는 드리퍼의 시간당 관수 용량을 설정함[ 입력 : 0.0 L/hr ]
- 유량/펄스 : 설치된 유량계의 펄스(1회 카운트) 단위를 설정함[ 입력 : 0 L ]
- 종료시간 : 양액기 관수가 정지되는 종료시간을 설정함
- 종료시간 이후에는 관수가 시작되지 않으며, 비상관수도 작동되지 않음
- 고정 : 관수 종료시간을 고정시각으로 설정함[ 입력 : 0000 시분(hhmm) ]
- 일몰 : 관수 종료시간을 일몰 전 상대시간으로 설정함[ 입력 : 0000 시분(hhmm) ]
- 종료시간을 고정, 일몰 모두 설정하면 일몰 설정으로 관수종료시간 설정됨
1.3 시간별 관수설정
도 9는 제1 양액기에서의 시간별 관수 설정의 예시를 나타내는 사용자 화면이다. 시간별 관수설정은 관수량 설정에서 시간관수로 설정된 구역의 관수 횟수와 회차별 관수시간을 설정한다.
㉠ 관수시간은 관수 회차별 관수가 시작되는 시간을 설정한다.
- 시간별 관수는 하루 최대 29회까지 관수 시간을 설정할 수 있음
- 각 회차별 시간을 클릭하면 관수 시간을 설정할 수 있음[ 입력 : 0000 시분(hhmm) ]
- 사용하지 않는 시간은 0을 입력해서 사용안함으로 설정할 수 있음
- 관수 시간은 순서대로 입력되어야 하며, 사용안함이 입력된 이후는 시간이 입력되어도 관수되지 않음
- 입력된 관수시간이 이후 관수시간보다 늦게 입력되면, 이후 관수가 시작되지 않음
㉡ 공급 EC 교정 설정은 교정속도와 교정 상한 하한을 설정한다.
- EC 속도 설정은 액비 솔밸브의 작동 간격을 설정하고, EC 상한과 하한은 액비 솔밸브 작동 시 작동 시간을 설정함
- EC 속도 : EC 설정값을 기준으로 센서에 의해 액비 솔밸브가 조절되는 속도를 설정함값이 높을수록 조절 속도가 빨라짐[ 입력 : 0 % ], 기본 100%
- EC 상한 : 액비 솔밸브가 열리는 최대 범위를 설정함[ 입력 : 0 % ]
- EC 하한 : 액비 솔밸브가 열리는 최소 범위를 설정함[ 입력 : 0 % ]
- EC 상한을 100%로 설정하면 솔밸브는 최대 100% 작동할 수 있음, (EC 하한을 10%로 설정하면 솔밸브는 최소 10% 작동함(일반설정이 설치 시 기본 설정일 때))
- 센서 고장 시, EC 상한과 하한을 50%로 입력하면, 액비 솔밸브는 1.5초씩 열고 닫힘
㉢ 작동조건은 시간별 관수에 적용할 관수량을 설정한다.
- 시간별 관수에 사용되는 관수량은 관수량 설정에서 적용된 구역별 관수량임
예를 들면 도 9의 (b)에 도시된 바와 같이,
관수량 설정에서 관수량을 시간(분:초) 3분 0초, 구역물량 500L, 드리퍼(cc) 100cc로 설정하였을 때, 시간별 관수설정의 작동조건을
- 시간으로 설정하였을 때 관수량 : 양액기는 3분 0초동안 작동함
- 구역물량으로 설정하였을 때 관수량 : 양액기는 유량계에 측정된 물량이 500L가 될 때까지 작동함
- 드리퍼(cc)로 설정하였을 때 관수량 : 양액기는 드리퍼 당 100cc가 될 때까지 작동함
1.4 일사비례 관수설정
일사비례 관수설정은 도 9의 (a)에 도시된 바와 같이 메인 화면으로부터 일사비례관수 설정을 통해 설정될 수 있다. 일사비례 관수설정은 복수의 그룹까지 설정할 수 있으며, 일사비례 관수설정 탭에서 각 그룹을 선택할 수 있다.
도 9의 (b)는 제1 양액기 제1 그룹의 일사비례 관수 설정에 대한 예시를 나타낸다.
㉠ 주기설정은 관수 시작시간과 대기시간, 관수 일사, 관수율을 설정한다. 관수 주기는 하루 4개 주기로 설정할 수 있다.
- 시작시간 : 일출후시간과 고정시간에서 설정된 관수주기 시작시간이 표시됨
- 일출후시간 : 관수 시작시간을 일출 후 상대시간으로 설정함[ 입력 : 0000 시분(hhmm) ]
- 고정시간 : 관수 시작시간을 고정시각으로 설정함[ 입력 : 0000 시분(hhmm) ]
- 일출 후 시간과 고정시간을 모두 입력하면, 일출 후 시간에 의해서 시작시간이 설정됨
- 최소대기시간 : 최소 관수간격을 설정함이전 관수 시작으로부터 최소대기시간 이내에는 다음 관수가 시작되지 않음[ 입력 : 0000 분초(mmss) ]
- 최대대기시간 : 최대 관수간격을 설정함최대대기시간까지 관수가 시작되지 않으면, 최대대기시간에 관수가 시작됨[ 입력 : 0000 분초(mmss) ]
예를 들면, 일출시간 : 5시 11분, 일몰시간 19시 49분, 일출 2시간 후 관수 시작(7시 11분), 일몰 3시간 전 관수 종료(16시 49분), 최소대기시간 30분, 최대대기시간 3시간일 때, 날이 흐려 일사에 의한 관수가 이루어지지 않고 최대대기시간에 의해서만 관수가 이루어지는 경우, 관수는 총 3회 급액된다.
- 누적일사 : 관수를 시작하는 그룹 일사를 설정한다. 그룹일사가 누적일사 설정값보다 크면 관수가 시작됨.
* 누적일사 사용여부에서 사용안함 설정 시 관수에 일사는 적용되지 않고 대기시간에 의해서만 관수가 이루어진다[ 입력 : 0 J/㎠ ]
* 현재 그룹 일사는 메인화면 하단에 표시됨
- 관수율 : 주기별 그룹 관수량을 조절할 수 있는 관수율을 설정한다. 관수량 설정에서 설정된 관수량이 관수율에서 조절되어 메인화면 설정값에 표시된다[ 입력 : 0 % ]
- 관수율 100% 는 3.2 관수량 설정에서 설정된 관수량이 동일하게 적용되며50% 입력 시 관수량 설정의 절반, 150% 입력 시 관수량 설정의 1.5배가 관수량으로 조절됨
㉡ 그룹 관수조건에서는 그룹별 관수량 작동조건 설정, 질소감비, 누적일사 관수율 사용여부를 설정한다.
- 작동조건 : 작동조건은 관수에 적용할 관수량을 시간, L, cc로 설정함시간(분:초) : 관수량 설정에 설정된 시간(분:초)를 그룹 관수량으로 설정함구역물량(L) : 관수량 설정에 설정된 구역물량(L)을 그룹 관수량으로 설정함드리퍼(cc) : 관수량 설정에 설정된 cc/드리버(cc)를 그룹 관수량으로 설정함
예를 들면, 도 11에서와 같이, 관수량 설정에서 관수량을 시간(분:초) 3분 0초, 구역물량 500L, 드리퍼(cc) 100cc로 설정하였을 때, 일사비례 관수설정의 작동조건을
- 시간으로 설정하였을 때 관수량 : 양액기는 3분 0초동안 작동함
- 구역물량으로 설정하였을 때 관수량 : 양액기는 유량계에 측정된 물량이 500L가 될 때까지 작동함
- 드리퍼(cc)로 설정하였을 때 관수량 : 양액기는 드리퍼 당 100cc가 될 때까지 작동함
- 일사비례 관수설정에 사용되는 관수량은 관수량 설정에서 적용된 구역별 관수량임
- 질소감비사용 : 어제 누적일사량에 따라서 액비탱크를 변경하는 설정
어제 누적일사량이 질소감비사용 설정값보다 낮으면 양액기는 A'B' 액비를 사용함[ 입력 : 0 J/㎠ ]* 질소감비 기능을 사용하지 않을 때에는 반드시 사용안함으로 설정해야 함(0 입력 시 사용안함 사용됨)
- 누적일사 사용여부 : 그룹의 관수를 위한 누적일사 기능 사용여부를 선택함
* 사용안함 : 일사에 상관없이 최대대기시간마다 관수가 시작됨
* 사용 : 그룹 일사가 누적일사 설정값보다 크면 관수가 시작됨
- 관수율 사용여부 : 그룹 관수율을 조절하는 관수율 기능 사용여부를 선택함
* 사용안함 : 사용안함 설정하면 일사비례 관수 그룹은 미사용 됨
* 사용 : 관수량 설정에서 입력된 관수량을 관수율로 조절하여 관수함
㉢ 공급 EC 교정 설정은 교정속도와 교정 상한 하한을 설정한다.
- EC 속도 설정은 액비 솔밸브의 작동 간격을 설정하고, EC 상한과 하한은 액비 솔밸브 작동 시 작동 시간을 설정함
- EC 속도 : EC 설정값을 기준으로 센서에 의해 액비 솔밸브가 조절되는 속도를 설정함. 값이 높을수록 조절 속도가 빨라짐[ 입력 : 0 % ], 기본 100%
- EC 상한 : 액비 솔밸브가 열리는 최대 범위를 설정함[ 입력 : 0 % ]
- EC 하한 : 액비 솔밸브가 열리는 최소 범위를 설정함[ 입력 : 0 % ]
- EC 상한을 100%로 설정하면 솔밸브는 최대 100% 작동할 수 있음. EC 하한을 10%로 설정하면 솔밸브는 최소 10% 작동함
- 센서 고장 시, EC 상한과 하한을 50%로 입력하면, 액비 솔밸브는 1.5초씩 열고 닫힘
- 일사비례 관수설정은 1 ~ 3그룹에 각기 설정할 수 있음
1.5 일사누적 속도에 의한 관수량, EC값 조절
도 12는 일사누적 속도에 의한 관수량 및 EC 값 조절을 위한 화면 구성을 예시적으로 나타내는 도면이다.
- 일사누적 속도에 의한 관수량, EC값 조절은 누적일사범위를 설정하고 30분간 누적일사가 설정값보다 높으면 관수량과 설정EC를 조절할 수 있는 설정임
- 일사비례 관수설정 복수 그룹(예를 들면 3개)에 대하여 조절 범위를 설정할 수 있음
- 수분부족분 조절은 3개 그룹에 모두 적용되는 관수율 조절 설정임
㉠ 일사누적 속도 조절은 일사비례관수 그룹별로 일사범위, 관수율, 설정EC 조절을 설정함
- 일사누적 속도 조절은 관수시점의 30분간 누적일사량(J/30분)에 따라서 관수량과 공급 EC를 조절함
- 1그룹 : J/30분1, 관수량조절1, EC값 조절1
- 2그룹 : J/30분2, 관수량조절2, EC값 조절2
- 3그룹 : J/30분3, 관수량조절3, EC값 조절3
- J/30분 : 30분간 누적일사 범위를 5개까지 설정함. 설정값보다 그룹 일사가 높으면 조절값이 적용됨[ 입력 : 0 J/㎠ ]
- 관수량조절 : 30분간 누적일사 범위별 관수량 조절 값을 설정함[ 입력 : 0 % ] 기본 100%
- EC값 조절 : 30분간 누적일사 범위별 EC 조절 값을 설정함[ 입력 : 0 % ] 기본 100%
- 일사누적 속도 조절이 설정되면 일반설정의 일사조절은 적용되지 않음
㉡ 수분부족분 조절 설정은 온실 수분부족분에 의해 관수율을 조절하는 설정이다.
- 수분부족분에 의한 관수량 조절을 위해서는 온습도센서 설치가 필요함
- 범위 1 ~ 4 : 수분부족분 범위를 설정함[ 입력 : 0 g/㎥ ] 기본 사용안함
- 조절 1 ~ 4 : 수분부족분 범위에 따른 관수율 조절값을 설정함[ 입력 : 0 % ] 기본 사용안함
- 0을 입력하면 사용안함 설정됨
- 수분부족분 조절을 사용하지 않을 때에는 모든 설정에 사용안함을 입력함
* [ 0 ] 입력 시 사용안함 설정
- 관수시점에 30분간 누적일사량과 수분부족분이 범위1 설정값보다 낮으면 일사누적 속도에 의한 관수량, EC 조절과 수분부족분 조절은 적용되지 않음
1.6 일반 설정
도 13은 양액 공급기의 일반 설정을 위한 화면 구성을 예시적으로 나타내는 도면이다. 일반설정을 통해 경보와 센서 교정, 위경도 등 양액기 설정값을 설정할 수 있다.
㉠ 양액기 EC, pH 교정 설정은 경보편차, 교정범위 등을 설정한다.
- EC경보편차 : 현재EC와 설정EC의 편차 범위를 설정함
현재EC와 설정EC의 차이가 EC경보편차보다 크면 공급펌프 정지[ 입력 : 0.0 dS/m ]
현재EC가 설정EC보다 EC경보편차 이상 크면 EC고농도 경보 발생
현재EC가 설정EC보다 EC경보편차 이상 작으면 EC저농도 경보 발생
- EC경보지연 : EC경보를 발생하는 경보 지연시간을 설정함
경보지연 시간만큼 지속적으로 편차가 있을 때 경보 발생[ 입력 : 0000 분초(mmss) ]
- pH경보편차 : 현재pH와 설정pH의 편차 범위를 설정함
현재pH와 설정pH의 차이가 pH경보편차보다 크면 공급펌프 정지[ 입력 : 0.0 pH ]
현재pH가 설정pH보다 pH경보편차 이상 크면 pH고농도 경보 발생
현재pH가 설정pH보다 pH경보편차 이상 작으면 pH고농도 경보 발생
- pH경보지연 : pH경보를 발생하는 경보 지연시간을 설정함
경보지연 시간만큼 지속적으로 편차가 있을 때 경보 발생[ 입력 : 0000 분초(mmss) ]
- 유효일사량 : 설정값 이하의 일사는 누적일사량으로 측정되지 않음[ 입력 : 0 W/㎡ ]
- pH상한열림 : pH 솔밸브가 열리는 최대 범위를 설정함[ 입력 : 0 % ]
- pH하한열림 : pH 솔밸브가 열리는 최소 범위를 설정함[ 입력 : 0 % ]
- 센서 고장 시, pH 상한과 하한을 50%로 입력하면, 액비 솔밸브는 1.5초씩 열고 닫힘
- EC미세속도 : 현재EC와 설정EC의 차이가 EC교정범위 설정값 이내일 때 적용되는 EC교정속도를 설정함(30%가 기본이며 높을수록 교정속도가 빨라짐)[ 입력 : 0 % ]
- EC교정범위 : 도 14에 도시한 바와 같이 EC미세속도를 적용할 EC교정범위를 설정함
*현재EC와 설정EC의 차이가 EC교정범위 이내일 때 EC미세속도를 적용함[ 입력 : 0.0 dS/m ]
- pH미세속도 : 현재pH와 설정pH의 차이가 pH교정범위 설정값 이내일 때 적용되는 pH교정속도를 설정함(30%가 기본이며, 높을수록 교정속도가 빨라짐)[ 입력 : 0 % ]
- pH교정범위 : pH미세속도를 적용할 pH교정범위를 설정함
현재pH와 설정pH의 차이가 pH교정범위 이내일 때 pH미세속도를 적용함[ 입력 : 0.0 pH ]
- pH교정속도 : pH 설정값을 기준으로 센서에 의해 pH 솔밸브가 조절되는 속도를 설정함값이 높을수록 조절 속도가 빨라짐[ 입력 : 0 % ], 기본 100%
㉡ 센서교정은 EC센서, pH센서, 일사센서 제로-스판을 설정한다.
- 제로 : 각 센서의 제로 값 입력 (출력이 DC 4 ~ 20mA인 경우)
EC1 : 210
EC2 : 210
pH : 210
일사 : 0
- 스판 : 각 센서의 스판 값 입력 (출력이 DC 4 ~ 20mA인 경우)
EC1 : 64 (범위가 0 ~ 5일 때) 또는 124 (범위가 0 ~ 10 일 때)
EC2 : 64 (범위가 0 ~ 5일 때) 또는 124 (범위가 0 ~ 10 일 때)
pH : 173
일사 : 1000
㉢ 솔밸브 보정은 액비 솔밸브의 신호길이를 보정한다.
- 보정 : 액비 솔밸브의 동작 시간을 보정함 [ 입력 : 0 ] 기본 100
기본값보다 크게 입력하면 길게 작동하고, 작게 입력하면 짧게 작동함
㉣ 일사EC감소는 외부 일사에 의해 설정EC를 조절함
- 일사EC감소: 일사에 의한 설정EC 조절값을 설정함[ 입력 : 0.0 dS/m ]
- 최소일사: 일사EC감소가 시작되는 최소 일사를 설정함[ 입력 : 0 W/㎡ ]
- 최대일사: 일사EC감소가 최대로 적용되는 최대 일사를 설정함[ 입력 : 0 W/㎡ ]
* 일사누적속도에 의한 관수량, EC값 조절이 적용되면, 일사EC감소는 적용되지 않음
㉤ 위경도 설정은 양액기 천문시간 계산에 적용된다.
㉥ 액비 솔밸브의 작동 주기와 유량계 신호 주기를 설정한다.
- 액비주기 : 액비 솔밸브 작동 기준시간을 설정함
[ 입력 : 0 ], 기본 300
300으로 입력 시 : 솔밸브는 3초를 기준으로 작동
액비주기 설정에서 설정된 시간으로 EC·pH 상한·하한 등 솔밸브 보정시간이 제어됨
- 유량신호주기 : 유량계의 펄스(1회 카운트) 신호가 설정시간 내에 전달되지 않을 때 저유량 경보 발생 후 양액기 시스템 정지됨[ 입력 : 0000 분초(mmss) ]
1.7 스케줄 설정 기능
도 15는 제1 양액기의 스케줄 설정에 관한 예시적인 화면을 나타내는 도면이다.
- 스케줄 기능은 기간에 의한 관수량과 설정EC를 조절함
- 시작일과 기간을 설정하면 3.2 관수량 설정, 3.5 일사비례 관수설정에서 설정된 관수량과 설정EC가 시작일부터 기간동안 물량/EC목표 값만큼 비례 조절됨
- 구간 : 스케줄을 설정하는 구간을 표시함
- 시작일 : 스케줄 구간이 시작되는 시작날짜를 설정함[ 입력 : 0000 월일(MMDD) ]
- 기간 : 물량/EC목표 설정 조절이 최대로 적용되는 날을 설정함
구간의 물량/EC목표 조절은 시작일로부터 기간까지 비례적으로 적용되고, 기간 설정값 이후에는 물량/EC목표 조절된 값으로 관수됨[ 입력 : 0 일 ]
- 물량/EC목표 : 물량과 설정EC 조절값을 설정함
1. 물량/EC목표 : 1그룹 관수설정을 조절[ 입력 : 0 % ]
2. 물량/EC목표 : 2그룹 관수설정을 조절[ 입력 : 0 % ]
3. 물량/EC목표 : 3그룹 관수설정을 조절[ 입력 : 0 % ]
- 물량/EC목표 입력값 100%는 관수량설정, 일사비례관수에서 설정된 기본 설정값이고, 50%는 설정값의 50%, 120%는 설정값의 120%를 나타냄
- 다음 구간은 이전 구간의 최종 관수설정을 기본으로 관수량과 설정EC를 조절함
- 스케줄 기능을 사용하지 않을 경우 시작일에 사용안함으로 입력해야함(0000 입력)
예시적으로, 도 16에 도시된 바와 같이, 11월 10일에 1구간이 시작하고 기간이 10일인 경우, 물량/EC목표 조절값은 매일 1/10 만큼 조절되어 11월 19일에 관수량과 설정EC는 스케줄 기능에 입력된 값만큼 조절된다.
1.8 텍스트 출력 기능
도 17은 복수의 양액기중 1번 양액기의 텍스트 출력에 대한 예시적인 화면으로, 텍스트 출력은 양액기의 설정값, 현재값 등 관수정보를 표로 제공한다.
㉠ 조회기간 및 간격, 조회 항목에서 조회 시작시간과 종료시간, 데이터 조회 간격, 조회 항목을 설정함
- 항목 : 설정량, 잔여량, 누적량, 설정 EC&pH, 현재 EC&pH, 배지 함수율, 배지온도, 배지EC, 배관EC, 내부온도, 내부습도, 수분부족분, 그룹일사량, 30분간 일사량, 전일 일사량설정량과 잔여량, 누적량은 시간(분:초), 구역물량(L), cc/드리퍼(cc) 중에서 설정된 값으로 표시됨
㉡ 데이터간격 설정에 따라 시간순으로 데이터가 출력됨
1.9 그래프 출력 기능
도 18은 복수의 양액기중 1번 양액기의 그래프 출력에 대한 예시적인 화면으로, 그래프 출력은 양액기의 설정값, 현재값 등 관수정보를 그래프로 제공한다.
㉠ 조회 시작일과 종료일을 설정
㉡ 설정된 기간과 항목으로 그래프가 표시됨, 세로축 항목은 ㉢ 항목선택에서 클릭한 항목으로 변경됨
㉢ 항목선택은 그래프로 조회할 데이터 항목을 선택함
- 조회 항목을 선택하고 ㉠ 조회 버튼을 클릭하면 그래프가 출력됨
㉣ 선택된 항목은 조회 기간 동안의 평균값 최소값, 최대값을 확인할 수 있음
다시 도 2 및 도 3을 참조하면, 배액재활용기(160)는 온실의 배액을 집수·살균하여 재활용할 수 있도록 제공되며, 이때 집수되는 배액은 자동 제어 단계에 따라 살균되며, 살균 시간과 살균기 출력 설정으로 살균 용량을 조절할 수 있다. 배액재활용기는 배액 모니터링 장비를 이용하여 배액 재활용 기준을 설정할 수 있으며 재활용에 부적합한 배액은 원수와 희석하여 배출할 수 있다. 살균된 배액은 공급 시 원수와 혼합하여 공급할 수 있으며, 설정 농도에 의해 혼합 비율을 자동제어 할 수 있다.
배액 재활용기는 배액을 살균하여 저장 후 공급 시 재활용하는 시스템으로 기본 작동 흐름은 다음과 같다.
① 배액집수 -> ② 모니터링 -> ③ 배액저장 -> ④ 샌드필터 -> ⑤ 살균기 -> ⑥ 살균 배액저장 -> ⑦ 양액공급
배액집수는 순환식 수경재배 시스템에 주로 이용되며, 배액을 집수하여 여과·살균 처리 후 저장해 배양액의 공급 시에 혼합하여 사용한다. 모니터링 단계에서 EC, pH와 배액량을 측정할 수 있으며, 살균 전 단계에서 필요에 따라 Na+ 외 이온농도 등을 모니터링할 수 있다.
재활용되는 배액은 저장되며, 샌드필터 여과를 거쳐 살균기에 의해 살균된다. 살균기의 작동 시간 및 주기는 자동제어 설정할 수 있으며, 살균된 배액은 살균 배액탱크에 저장되어, 양액 공급 시에 원수와 혼합하여 사용한다. 배액의 재활용률(희석률)은 원수와 혼합된 용액의 EC를 측정하여 설정된 EC를 기준으로 자동 제어된다.
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(Arithmetic Logic Unit), 디지털 신호 프로세서(Digital Signal Processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(Field Programmable Gate Array), PLU(Programmable Logic Unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(Command)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리요소(Processing Element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(Parallel Processor)와 같은, 다른 처리 구성(Processing Configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(Computer Program), 코드(Code), 명령(Command), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(Collectively)처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(Component), 물리적 장치, 가상 장치(Virtual Equipment), 컴퓨터 저장매체 또는 장치에 구체화(Embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(Magnetic Media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(Optical Media), 플롭티컬 디스크(Floptical Disk)와 같은 자기-광 매체(Magneto-Optical Media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속하는 것으로 해석되어야만 한다.
10: 온실 그룹 20: 양액공급기
30: 서버 40: 사용자 단말
100: 센서 그룹 150: 구동기 그룹
160: 배액재활용기
30: 서버 40: 사용자 단말
100: 센서 그룹 150: 구동기 그룹
160: 배액재활용기
Claims (5)
- 복수의 온실에 양액을 제공하기 위한 양액공급 시스템에 있어서,
복수의 온실로 이루어진 온실 그룹 - 복수의 온실 각각에는 환경 측정을 위한 센서 그룹이 제공됨 - ;
상기 온실 그룹에 네트워크를 통해 연결된 하나 이상의 양액공급기를 제어하도록 구성된 양액공급 제어기; 및
상기 양액공급 제어기에 네트워크를 통해 연결된 사용자 단말을 포함하고,
상기 양액공급 제어기는, 온실 그룹내의 각각의 온실에 설치된 센서 그룹으로부터 환경 데이터를 수집하고 수집된 센서 데이터에 기반하여 양액공급기를 구동하여 양액을 제공하도록 구성되고,
온실의 배액을 집수·살균하여 재활용할 수 있도록 배액재활용기를 더 포함하고, 집수되는 배액은 자동 제어 단계에 따라 살균되며, 살균된 배액은 공급 시 원수와 혼합하여 공급되고, 재활용에 부적합한 배액은 원수와 희석하여 배출되고,
양액공급 제어기는 사용자 인터페이스 화면을 제공하고, 사용자 인터페이스 화면은 양액제어 메인 화면을 포함하고, 메인 화면은 구역 정보를 포함하고, 구역정보는 구역별 설정 공급량, 잔여 공급량, 누적 공급량을 표시하도록 구성되고,
상기 설정 공급량은 구역의 1회 관수량, 구역에 설정된 관수량과 관수량 조절이 적용된 최종 관수 설정값이 표시되고, 상기 잔여 공급량은 관수 구역의 잔여량, 구역 설정 관수량에서 현재 남은 관수량이 표시되고, 상기 누적 공급량은 관수 구역의 하루 총 관수량이 표시되며,
양액공급 제어기는 양액기 비상관수 시작 및 비상관수 정지를 수동조작할 수 있도록 설정되고,
여기서 비상관수 시작은 설정된 구역에서 비상관수를 시작하고, 비상관수 정지는 설정된 구역에서의 비상관수를 정지하고,
상기 비상관수 시작은 관수 설정된 구역을 순차대로 1회 관수하고 비상관수 정지 후 다시 비상관수를 수행할 시 정지된 구역부터 시작하지 않고 첫 구역부터 시작하는 것을 특징으로 하는 양액공급 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 온실에 설치된 센서는 일사 센서, 토양함수율측정센서, 내부온도센서, 내부습도센서를 포함하는 것을 특징으로 하는
양액공급 시스템.
- 제2항에 있어서,
상기 양액공급기의 관로에는 관 내의 EC 및 pH를 측정하기 위한 센서가 더 제공되는 것을 특징으로 하는
양액공급 시스템.
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 양액 공급기는 사용자 화면을 제공하기 위한 LCD 디스플레이, 원수 탱크로부터의 물을 양액 공급기 내의 혼합 탱크로 공급하는데 이용되는 원수 공급 펌프, 양액 저장 탱크로부터의 양액을 양액 공급기 내의 혼합 탱크로 공급하기 위한 양액 공급 펌프가 제공된 것을 특징으로 하는
양액공급 시스템.
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| US20180014485A1 (en) * | 2016-07-14 | 2018-01-18 | Mjnn Llc | Environmentally controlled vertical farming system |
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2023
- 2023-07-07 JP JP2023112468A patent/JP2024012139A/ja active Pending
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| GRNT | Written decision to grant |