KR102509636B1 - 스마트 양액재배장치 - Google Patents

Abstract

스마트 양액재배장치에 관한 것이며, 본 장치(1000)는 본 장치의 전면측에 식물 식재가 가능한 카트리지부, 양액공급부, 동력원, 이동부, 조명부, 프레임부, 센서부, 검출부, 제어부, 검출부, 통합부를 포함할 수 있다.

Description

스마트 양액재배장치 {SMART HYDROPONICS APPARATUS}

본 발명은 스마트 양액재배장치에 관한 것이다.

수경재배란 작물의 생육에 필요한 물과 양분을 토양으로부터 공급받는 방식이 아니고, 적당한 비율로 용해되어 있는 양액으로부터 양분을 공급받도록 하는 식물 재배 방법의 하나이다.

수경재배는 각종 성장촉진제 및 영양제를 희석시킨 양액을 공급함으로써 각종 병충해로부터 식물을 보호할 수 있고, 식물의 성장속도를 인위적으로 촉진시켜 인체에 유해한 농약을 사용하지 않고도 단기간 내에 많은 수확량을 얻을 수 있는 이점이 있어 현재 널리 이용되고 있다.

이러한 장점으로 인하여, 수경재배는 인구는 많지만 경작지가 협소한 도시에서도 다양한 방식을 도입하고 있다. 수경 재배하는 방법으로 일반적으로는 평면재배가 있으나, 단위 면적당 식물의 밀도를 높이기 위해 수직형 수경 재배 방식이 시도되고 있다. 이는 좁은 면적에서도 더 많은 수의 식물 재배가 가능함을 의미한다.

수직 재배 방식을 이용한 종래기술은 일예로 한국등록특허공보 제10-2365653호를 통해 구현된 바 있다.

수직형 재배 방식의 선행기술은 수직프레임에 식물을 키우는 구조이며, LED는 각 단의 상부에 설치되어 높이가 고정되는 있는 형태이다. 이러한 시스템은 LED는 일정한 세기의 빛을 내뿜지만 식물은 점점 성장해 LED와의 거리가 좁아지게 된다.

또 다른 일예로 수직형 재배 방식의 선행기술은 수직프레임에 식물을 키우는 구조이며, LED는 별도의 프레임으로 구비되어 있는 형태이다. 이러한 시스템은 별도의 LED프레임이 필요하기 때문에 작업 공간의 효율성이 떨어지며, 식물의 성장에 따라 LED장치를 수직재배시설로부터 멀리 이동할 수 있으나 작업자의 노동력과 판단력이 필요하다.

작업자가 작물에 대해 충분한 전문지식과 데이터가 없으면 다양한 변수를 예측하기 어려운 상황이다. LED의 거리에 따라 온습도가 변하기 때문에 식물의 알맞은 온도를 형성해주지 않으면 식물이 웃자라거나 잎이 성장하지 않을 수 있는 문제가 있다. 또한 LED에 가까워질수록 식물 주변의 온도상승이 수반되어 잎의 열화현상이 발생할 수 있다.

기존 농업는 작업자의 노동력과 시간을 할애하는 만큼 생산량에 영향을 미치는 업종이며, 생산량에 가장 큰 영향을 미치는 요인은 병충해로 인한 피해이다. 작업자가 재배하는 식물에 시간을 할애하는 시간과 노동력이 부족하면, 병해충 혹은 기후로 인한 질병을 초기에 확인하기 어렵고, 병충해를 확인하더라도 충분한 지식을 갖추지 못한다면 병충해의 올바른 진단을 하지 못할 수 있어 올바르지 못한 방제로 작업자의 노동력, 시간, 돈을 낭비할 수 있다.

특허문헌 제 10-2365653호 '수직형 수경 식물 재배 장치' 특허문헌 제 10-2021-0152272호 '수직형 수경 재배 시스템' 특허문헌 제 10-2319757호 '수직듀얼형 모듈식 식물 공장'

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 작업자의 노동력 없이 식물에 최적의 수분 공급과 광 조사가 자동으로 이루어질 수 있어 종래 대비 보다 효율적으로 식물을 재배할 수 있는 스마트 수경재배장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

다만, 본원의 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예는 전면에 개구부가 상하 방향을 따라 형성된 중공부를 가지는 카트리지부, 상기 카트리지부를 고정하는 프레임부, 상기 카트리지부 상단에 위치하여 상기 카트리지부의 중공부로 양액을 제공하는 양액공급부, 상기 카트리지부를 향해 측방으로 빛을 조사하는 조명부, 상기 조명부를 측방으로 이동시키기 위한 이동부, 상기 조명부를 측방으로 이동시키기 위한 동력을 이동부에 부여하는 동력원, 식물과 조명부 간 사이 거리를 감지하는 센서부, 상기 센서부에서 감지된 이미지를 데이터화하여 식물의 접근의 검출결과를 출력하는 검출부, 상기 검출부의 검출 결과에 따라 양액펌프, 조명부, 이동부, 동력원을 제어할 수 있는 제어부로 이루어져 있다.

상기 제어부는 상기 검출부의 검출 결과에 기초하여 상기 조명부가 식물로부터 측방으로 이동하도록 상기 동력원을 동작시키는 동력제어부와 양액의 농도, EC, Ph 등을 포함하는 양액재배 시스템의 모니터링 및 컨트롤이 가능한 양액 제어부로 이루어져 있다.

상기 동력원은 이동부와 프레임부의 일측에 연결된 엑추에이터이며, 상기 엑추에이터는 유압실린더, 공압실리너, 전동실린더로 이루어져 있다.

상기 카트리지부에는 종방향으로 일정거리마다 배열되어 있는 재식표시를 포함할 수 있다.

상기 검출부의 검출 결과를 통해 병충해 혹은 생리장해의 영역과 명칭, 대처방법을 결과로 출력하는 통합부와 상기 통합부에서의 출력된 값을 사용자 단말에게로 전송하는 데이터 전송부를 더 포함할 수 있다.

상기 양액제어부는 다양한 레시피 등록이 가능하며, 사용자가 등록 및 선택한 레시피에 맞추어서 자동으로 양액(농도, pH, EC 등)제어가 가능한 것을 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 식물재배 프레임과 LED 체결 프레임의 일원화를 통해 제작 비용을 줄였으며, LED 체결프레임의 바닥 지지대를 최소화하여 공간과 작업의 효율성을 높일 수 있다.

또한, 센서를 이용해 LED와 식물 사이간격을 자동으로 조절함으로써 인건비를 절감할 수 있고, LED와 식물이 일정한 거리를 유지하여 적절한 생육환경 유지를 통해 생산량 증가에 기여할 수 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위에 기재되어 관계자들이 명확하게 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 제 2실시 예에 따른 스마트 양액재배장치의 개략적인 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2은 본 발명의 실시 예에 따른 양액재배장치의 우측면도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 양액재배장치의 측면도이다.
도 4은 본 발명의 실시 예에 따른 양액공급부와 카트리부를 도시한 사시도이다.
도 5은 본 발명의 실시 예에 따른 조명부를 결합한 프레임부(60)를 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 프레임부를 도시한 사시도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 카트리지부의 재식표시를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 도 2에서의 우측 양액재배장치의 이동부를 도시한 사시도이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 카트리지부 측에서 조명부 방향으로 설치된 조명체를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 제어부를 개략적으로 나타낸 블록도이다.

본 발명은 그 기술적 사상 또는 주요한 특징으로부터 벗어남이 없이 다른 여러가지 형태로 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시 예들은 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않으며 한정적으로 해석되어서는 안 된다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “연결되어” 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다.

본 출원에서 사용한 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "구비하다", "가지다" 등의 용어는 명세서에 기재된 구성요소 또는 이들의 조합이 존재하는 것을 표현하려는 것이지, 다른 구성요소 또는 특징이 존재 또는 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.

또한, 명세서에 기재된 “…부” 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미한다. 또한 도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다.

예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.

종자로부터 식물을 키우는 단계는 크게 4단계로 나뉠 수 있다. 첫번째 단계는 종자를 모종으로 발달시키는 과정인 “발아”단계로, 종자에 물이 제공되는 경우에 시작된다. 수분의 흡수는 종자 외피의 팽윤 및 파괴를 유도한다. 종자 외피로부터 출현하는 모종의 첫번째 부분은 뿌리, 싹, 종자 잎이다. 발아 단계 기간은 약 7일 내지 약 10일이다.

식물 성장의 두번째 단계는 “모종 단계”로 불리우며, 잎의 출현에서부터 약 3cm로 식물 종에 의거하여 달라질 수 있다.

세번째 단계는 “식물생장 단계”로, 식물의 성장 속도는 기하급수적으로 급격히 증가하며 광합성 또한 매우 활발하다.

네번째 단계는 “유지 단계”로, 식물이 더 이상 유의하게 신장되지 않는 정지 단계를 나타낸다. 또한, 이 단계는 “지지” 또는 “수확” 단계로서 지칭될 수 있다.

본원의 성장 단계는 상기 언급된 단계 전부 또는 이들 중 일부 만을 포함할 수 있다. 즉, 본 방법은 발아 단계로만 구성될 수도 있고, 발아에서 모종단계, 초기 식물생장 단계 또는 유지 단계 중 어느 하나의 단계를 포함할 수 있다. 따라서, 본원의 방법은 발아된 종자, 모종 또는 성숙식물을 얻는데 사용될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 스마트 양액재배장치(1000)의 블록도, 도 2은 본 발명의 실시 예에 따른 양액재배장치(100)의 우측면도, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 양액재배장치(100)의 측면도, 도 4은 본 발명의 실시 예에 따른 양액공급부와 카트리부를 도시한 사시도, 도 5은 본 발명의 실시 예에 따른 프레임부를 도시한 사시도, 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 조명부를 결합한 프레임부(60)를 도시한 사시도, 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 카트리지부의 재식표시를 설명하기 위한 도면, 도 8은 도 2에서의 우측 양액재배장치의 이동부를 도시한 사시도, 도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 카트리지부 측에서 조명부 방향으로 설치된 조명체를 나타낸 도면이다.

본원은 스마트 양액 재배 장치(1000)에 관한 것이다.

이하에서는, 본원의 일 실시예에 따른 스마트 양액 재배 장치(이하 '본 장치')에 대해 설명한다.

<제 1 실시 형태>

우선, 제 1실시 형태의 본 장치(1000)에 대하여 설명한다.

도 2를 참조하면, 본 장치(1000)는 본 장치의 전면측에 식물 식재가 가능한 카트리지부(10), 양액공급부(20), 동력원(30), 이동부(40), 조명부(50), 프레임부(60), 제어부(300)를 포함할 수 있다.

도 2은 본 발명의 실시 예에 따른 양액재배장치(100)의 우측면도이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 양액재배장치(100)의 측면도이다.

도 5를 참조하면, 프레임부(60)의 정면은 뒤집은 'ㅂ'형태의 사각형의 골격 구조를 갖으며 복수의 막대 형상 부재로 형성된다. 크게 3개의 사각형 골격 구조의 상단이 종 방향으로 연결될 수 있으며, 측면을 기준으로 좌우가 대칭되어 형성될 수 있다. 하단에서 후술하는 카트리지부를 고정할 수 있다.

본원에서는 프레임부(60)의 막대 형상의 단면을 사각형으로 나타내었지만 필요에 따라 원형 혹은 다각형 일 수 있다.

프레임부(60)는 비철소재(프로파일, 알루미늄, PV, 목재 등)로 이루어질 수 있으나, 이에만 한정된 것은 아니고 다양한 소재로 이루어질 수 있다.

도 6을 참조하면, 프레임부(60)의 저면부에는 이동의 편리성과 안정성을 위해 스토퍼가 부착된 바퀴(62)가 구비될 수 있다. 스토퍼는 바퀴의 움직임을 고정할 수 있는 장치이다.

프레임부(60)의 상부에는 일정량의 양액을 보관하고 카트리지부(10)로 양액을 공급하는 양액공급부(20)가 구비될 수 있다. 양액공급부(20)는 플라스틱, 금속 등 다양한 소재로 이루어질 수 있다.

도 3를 참조하면, 양액공급부(20) 하단의 내부에서 외부방향(종방향)으로 관통공(21)이 관통 형성된다. 도 4를 참조하면, 양액이 양액공급부(20)에서 카트리지부(10)로 공급될 수 있도록 복수개의 관통공(21)이 뚤려있으며, 관통공(21)의 크기는 양액공급부(20)를 구성하는 재질과 크기에 따라 달라질 수 있다.

상기 구성을 통해, 카트리지부 상단에 위치하여 상기 카트리지부의 중공부로 양액을 제공할 수 있다. 자세히 설명하자면, 양액공급부(20)와 카트리지부(10)를 상호 연결하는 물공급관(22)을 통해 양액공급부(20)에 보관된 양액이 중력에 의해 카트리지부(10)의 중공부로 공급할 수 있도록 구성될 수 있다.

상기 물공급관(22)은 상기 관통공(21)의 내경보다 더 큰 외경을 갖는 준공형의 투명한 플라스틱 관으로서, 수압이 높지 않으므로 플라스틱 관으로도 충분히 밀착 결합이 가능하고 물의 누설을 방지할 수 있고 투명하기 때문에 물 공급 여부를 쉽게 파악할 수 있다.

본 실시예에서는 물공급관(22)의 재질을 플라스틱으로 설명하였지만, 이는 한정되지 않기 때문에 필요에 따라 다른 방향으로 변형될 수 있다. 물공급관(22)이 탄성을 가지고 있는 고무 혹은 실리콘 재질일 경우에는 관통공(21)에 더욱 밀착 결합될 수 있다.

본원의 도면에는 생략하였으나 양액공급부(20)의 복수 개의 관통공(21) 중 특정 관통공(21)에 대해서는 양액이 빠져나가지 않도록 하기 위해서, 양액공급부(20)의 내부에서 T형 마개를 끼움결합 가능한 형태로 마련될 수 있다. T마개는 고무나 실리콘 등의 소재로 관통공(21)에 밀착 결합이 가능해 물의 누설이 방지될 수 있으며 양호한 복원력 및 밀착력을 얻을 수 있다. T마개의 재질은 이에만 한정된 것은 아니며 물이 흘러나오지 않는 다양한 소재로 이루어질 수 있다.

다른 일예로, 양액공급부(20)의 관통공(21)이 양액공급부(20)의 하단으로 연장된 형태의 물공급관(22)은 파이프형태로 형성될 수 있으며 관통공(21)과 배출관 사이에는 물공급 개폐가 가능한 개폐 밸브가 구비될 수 있다. 이러한 경우, 복수 개의 관통공(21) 중 특정 관통공(21)에 대해서는 선택적으로 물공급 밸브를 이용하여 양액이 빠져나가지 않도록 형성될 수 있다.

본 장치는 종래에 기 알려져 있거나 향후 개발되는 다양한 양액 장치에 연동(연결)될 수 있다. 양액 장치의 종류는 양액 공급기, 양액 공급 장치, 양액 공급 시스템 등이 있으며, 본 장치에 식재된 다수의 식물에 양액이 공급될 수 있다. 상기 구성에 의하면, 별도의 양액 수조와 펌프, 송수 호스, 파이프가 별도 설치된다. 양액 수조 내의 양액은 펌프에 의해 흡입되어 송수 호스 및 파이프로 이동되고, 파이프와 연결되어 있어 양액공급부(20)로 방출된다. 양액공급부(20)에서 중력에 의해 관통공(21)을 지나 카트리지부(10)로 이동 후, 다시 파이프를 통해 양액 수조로 되돌아 간다. 이와 같은 양액의 순환에 의해, 카트리지부(10)에 이식된 식물에 양액이 공급된다. 펌프는 식물의 종류에 따라 설정된 시간 간격으로 동작하며, 설정된 시간 간격으로 식물에 양액을 공급될 수 있다. 본 원에서는 종래의 양액 공급기, 양액 공급 장치, 양액 공급시스템에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

도 4은 본 발명의 실시 예에 따른 카트리부(10)를 도시한 사시도이다. 카트리지부(10)는 전면에 개구부가 상하 방향을 따라 형성된 중공부를 가지며, 상기 양액공급부(20)의 하단에 위치할 수 있으며 양액공급부(20)의 관통공(21)과 일정거리를 유지한 채 끼움 결합을 통해 삽입됨으로써 배치될 수 있다.

본원에서 일예로 일측은 좌측을 의미하고, 타측은 우측을 의미할 수 있다. 이에 따르면, 본원에서 일측 카트리지부(10)는 좌측 카트리지부(11)라 지칭되고, 타측 카트리지부(12)는 우측 카트리지부(12)로 지칭될 수 있다. 다만, 이는 본원의 이해를 돕기 위한 하나의 예시일 뿐, 이에만 한정되는 것은 아니고, 다른 일예로 일측이 우측이고, 타측이 좌측일 수 있다.

또한, 제 1 카트리지부(11)는 일측 카트리지부(혹은 좌측 카트리지부)라 달리 지칭되고, 제 2 카트리지부(12)는 타측 카트리지부(혹은 우측 카트리지부)라 달리 지칭될 수 있다.

카트리지부(10) 내 중공부에는 상하 방향으로 일정 간격의 재식거리를 두고 식물이 식재될 수 있다.

이때 도 7를 참조하면, 카트리지부(10)의 정면부에는 재식표시(13)가 종방향으로 일정간격을 두고 평행하게 나열된다. 본원에서는 카트리지부(10) 중공부의 왼쪽에만 재식표시(13)가 되어있으나 중공부의 오른쪽에도 표시될 수 있으며, 이때에는 중공부의 왼쪽과 오른쪽의 재식표시(13)의 간격이 다르게 배열될 수 있다.

여기서, 재식표시(13)의 간격(r1)은 5cm를 간격으로 배치될 수 있다. 재식표시(13)는 동그란 모양의 흰색으로 나타내고, 종방향으로 나열된 3번째(3,6,9 ...)는 되는 재식표시(13)의 간격(r2)는 동그란 모양의 검은색으로 배치될 수 있다.

재식표시(13)의 간격(r1, r2)를 5cm와 15cm 간격으로 동그란 모양과 검은색 혹은 흰색으로 예시하였으나, 이는 본원의 이해를 돕기 위한 하나의 예시일 뿐, 이에만 한정되는 것은 아니기 때문에 필요에 따라 다른 모양이나 숫자로 나타낼 수 있으며 재식표시(13)의 간격(r1, r2) 역시 줄어들 수도 늘어날 수도 있다. 예를 들어, 재식표시(13)는 모양이 아닌 선이나 구멍으로 나타낼 수 있으며, 형압 등으로 양각을 넣어 제작될 수 있다. 이외에도 줄자처럼 눈금이 표시될 수 있으며, 재식거리를 인지할 수 있는 어떠한 다른 형태로도 변형될 수 있다.

각 식물마다 색깔, 모양, 크기가 다르듯이 자랄 수 있는 길이도 다르기 때문에, 식물이 성장한 후를 반영한 식재할 수 있는 간격은 식물의 종류에 따라 다르다. 재식거리는 파종하거나 이식할 때 작물 간의 심는 거리로, 식물의 재식간격이 너무 밀집되면 광합성이 어려워 착색이 지연되고 당도가 떨어지는 등 품질이 저하될 수 있고, 통풍이 잘 안되어서 과습으로 인한 무름병, 역병 등 병충해 문제가 발생할 수 있다. 병충해 관리로 인해 작업자의 작업량이 더욱 많아져 작업효율이 저하될 수 있습니다. 반대로, 식물 간격이 너무 멀어지면 스마트팜 내의 최대 생산량(매출)에 영향을 미칠 수 있습니다. 따라서, 식물의 적정한 재식간격이 상품가치와 생산량에 중요한 요인이다.

또한, 종래의 재식에 대한 기준은 토양에서의 재배환경과 조건을 기준으로 연구 및 관찰된 자료들로 실내에 설치하는 수직형인 본 장치에 적용하기 적합하지 않을 수 있다.

이를 고려해, 본 장치는 카트리지부(10)의 재식표시(13)를 마련함으로써 본 장치에서 최대의 생산량 및 상품가치를 생산할 수 있다. 본 장치는 종래의 수평형 수경재배 방식에 비해 공기 순환이 원활하여 곰팡이 등의 질병 발생을 최소화할 수 있고, 열 방출이 용이하기 때문에 종래의 재식거리보다 좁게 생산이 가능하다. 달리 말해, 재식표시(13)가 없을 경우에는 넓은 재식간격으로 인해 작업자가 최대의 생산성을 발휘하기 힘들 수 있다.

또한, 카트리지부(10)의 재식표시(13)는 작업자는 카트리지부(10) 마다 일일이 이식간격을 줄자 등을 이용해서 수작업으로 이식위치를 마킹을 해야 하는 추가작업을 요하지 않는다. 수작업으로 인해, 사이 간격을 잘못 마킹하는 경우 이식한 식물을 빼내고 다시 이식하는 반복업무가 생길 우려가 적어진다. 카트리지부(10)의 재식표시(13)는 작은 변화이지만 작업자의 작업속도를 매우 단축할 수 있으며 업무효율을 증가시킬 수 있다.

예시적으로, 노지에서의 스위트바질, 퍼플 바질, 타이 바질 등 허브류의 재식간격은 30cm이지만 본 장치의 카트리지부(10)에서 재배할 때에는 15cm 간격으로 재식할 수 있다. 카트리지부(10)의 재식표시(13)가 5cm 간격으로 표시되어 있다고 한다면, 재식표시(13)의 3번째(3,6,9 ...)는 노란색 동그란 모양으로 종방향으로 배열되어 있기 때문에 작업자는 3번째(3,6,9...)의 노란색 재식표시(13) 위치에 쉽게 이식할 수 있다.

다른 일예로, 노지에서의 적상추, 청상추, 꽃상추 등 엽채류의 재식간격은 20~25cm이지만 본 장치의 카트리지부(10)에서 재배할 때에는 15cm 간격으로 재식할 수 있다. 카트리지부(10)의 재식표시(13)가 5cm 간격으로 표시되어 있다고 한다면, 재식표시(13)의 3번째(3,6,9,...)는 되는 노란색 동그란 모양으로 종방향으로 배열되어 있기 때문에 작업자는 3번째(3,6,9,...)의 노란색 재식표시(13) 위치에 쉽게 이식할 수 있다.

또한, 노지에서의 스테비아 재식간격은 20cm이지만 본 장치의 카트리지부(10)에서 재배할 때에는 10cm 간격으로 재식할 수 있다. 카트리지부(10)의 재식표시(13)가 5cm 간격으로 표시되어 있다고 한다면, 재식표시(13)의 2번째(2,4,6,*?*?*)는 검은색 동그란 모양으로 종방향으로 배열되어 있기 때문에 작업자는 2번째(2,4,6, EEE)의 검은색 재식표시(13) 위치에 쉽게 이식할 수 있다.

도 1로 되돌아가서, 조명부(50)는 카트리지부(10)를 측면에서 비추기 위해, 프레임부(60)의 좌우방향에 배치될 수 있다. 이에 따라, 프레임부(60)의 좌측에 위치한 조명부(50)는 제 1 조명부(51)로 구분하고 프레임부(60)의 우측에 위치한 조명부는 제 2 조명부(52)로 구분할 수 있다.

조명부(50)는 사각형 형상의 조명부프레임과 프레임부재(61)의 일측면에 상하좌우방향으로 일정 간격을 두고 배열된 복수개의 LED 조명체(53)를 포함한다. 단, 조명체(53)의 개수는 한정되지 않는다.

도 6는 본 발명의 실시 예에 따른 프레임부(60)를 도시한 사시도이고, 도 5은 본 발명의 실시 예에 따른 조명부(50)를 결합한 프레임부(60)를 도시한 사시도이고, 도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 카트리지부측에서 조명부 방향으로 설치된 조명체를 나타낸 도면이다.

조명체(53)는 가늘고 긴 직사각형 형상을 갖고, 길이 방향이 횡 방향이 되도록 프레임부재(61)의 후방부에 부착된다. 본원에서는 조명체(53)를 횡 방향으로 부착하였지만, 실시예일 뿐, 반드시 한정되지 않기 때문에 필요에 따라 다른 방향으로 변형될 수 있다. 참고로, 전방부는 카트리지부(10)에서 조명부(50) 방향, 후방부는 조명부(50)에서 카트리지부(10) 방향으로 향하게 배치될 수 있다. 이는 본원의 이해를 돕기 위한 하나의 예시일 뿐, 이에만 한정되는 것은 아니고, 다른 일예로 전방부와 후방부가 반대방향일 수 있다.

여기서, 조명체(53)는 LED로 구비될 수 있다. 다만, 이에만 한정되는 것은 아니며, 형광등, 백열등, LED 등 다양한 소재로 이루어질 수 있다. 또한, 각 조명체(53)는 후술하는 제어부(300)에 의해 개별적으로 점등 및 소등된다.

본 실시 예에 따르면, 식물은 광합성으로 양분을 만들기 때문에 햇빛이나 조명체(53)로 몸이 기울어져 자라는 굴광성 특성을 가진다. 카트리지부(10) 정면부에 식물을 이식되고, 조명체(53)는 측방으로 빛을 비추기 때문에 식물의 굴광현상에 의해 사선방향으로 생장하게 된다. 본 장치는 식물의 측면까지 충분한 광량을 조사할 수 있어 식물이 웃자라는 현상을 방지할 수 있다.

도 1로 되돌아가서, 이동부(40)는 조명부를 측방으로 이동시키기 위한 것으로 프레임부(60)와 연결된 형태로 프레임부(60)로부터 좌측 및 우측으로 연장되는 프레임부재(61)를 매끄럽게 이동하는 슬라이딩부재와 동력원(30)를 포함할 수 있다. 동력원(30)은 이동부와 프레임부의 일측에 연결된 엑추에이터이며, 상기 엑추에이터는 유압실린더, 공압실리너, 전동실린더가 포함될 수 있다.

수직타워와 LED타워가 분리되어 있으면, 수직타워에 이식된 식물이 자랄 때 마다 작업자가 타워를 점검하고 자란만큼 이동시켜 주어야 한다. 타워에 이식된 식물은 급속도로 자라는 시기에 이식되기 때문에 작업자는 매일 LED를 수직타워로부터 멀리 이동시켜야 할 수 있다. LED타워에 많은 LED가 부착되어 있을 경우, 2명이 붙어서 이동시켜야 하기 때문에 인건비가 소요될 수 밖에 없다. 하지만, 매년 상승하는 인건비로 농가의 경영비는 증가하기 때문에 추가 인력을 고용하기에는 농가의 부담이 크다.

또한, 떨어져 있는 작물의 낙엽, 먼지 등을 오염된 부분을 청소하기에 작업 동선이 복잡하고 수확, 관리 및 청소를 할 때에 LED프레임에 부딪혀 다리에 멍이 들거나 발이 걸려 넘어져 부상의 위험이 있어 작업자의 피로도 증가를 유발할 수 있는 단점이 있다.

이를 고려해, 본 장치는 프레임부(60)의 상단에 조명부(50)를 연결하고 좌우로 움직일 수 있는 이동부(40)를 두어 별도의 LED타워가 필요하지 않아 공간의 효율성을 높였으며, 리모컨을 이용하여 수동으로 조명부(50)를 원하는 위치로 이동시킴으로써 노동력을 절감할 수 있다.

이동부(40)는 프레임부(60)의 상단부와 연결되어 있으며 조명부(50)는 이동부(40)에 의해 좌우 방향으로 이동 가능하다. 작업자는 이동부(40)를 수동조작으로 조명부(50)를 개별적으로 좌우방향(측방)으로 이동시킬 수 있다. 또한, 각 이동부(60)는 후술하는 제어부(300)에 의해 개별적으로 점등 및 소등된다.

구체적으로, 도 8는 양액재배장치의 제 2 이동부(40)의 구성을 설명하기 위한 도면이고, 도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 카트리지부 측에서 조명부 방향으로 설치된 조명체를 나타낸 도면이다

조명부(50)를 측방으로 이동시키기 위한 동력을 이동부(40)에 부여하는 동력원(30)에 의해 이동될 수 있으며, 하단에서 후술하는 제어부(300)에 의해 작업자가 동력원을 수동으로 제어할 수 있다.

이동부(40)는 프레임부재 길이만큼 이동할 수 있으며, 프레임 부재의 길이는 본원에서는 2m로 하였으나, 작업자가 원하는 형태에 맞게 변형될 수 있으며 반드시 한정된 것은 아니다.

이때, 슬라이딩 부재의 길이가 너무 길어질 경우, 휘어지거나 부러질 수 있기 때문에 적당한 길이 조절이 필요하기 때문에 보강재를 덧대거나 적당한 길이조절이 필요하다.

제어부(300)에는 식물과 조명부(50) 사이간격, 조명부(50)의 작동시간, 펌프의 작동시간 등 각각의 유닛이 있어 작업자가 원하는 조건으로 수동으로 제어할 수 있다.

작업자는 제어부(300)에서 이동부(40) 및 조명체(53)를 제어할 수 있다. 각각의 제어유닛을 사용하여 두개의 이동부(40)(제 1 이동부(41)와 제 2 이동부(42))를 동시 또는 각각 좌-우 방향으로 이동조절을 할 수 있다. 또한, 작동버튼을 사용하여, 조명체(53)의 작동을 제어할 수 있다. 제어부(300)는 무선으로 사용될 수 있으며, 필요로 따라 유선으로 연결할 수 있다. 무선으로 이용 시, 뒷면에 자석이 있어 사용 후, 수직타워에 편하게 부착할 수 있다. 이는 한정된 것은 아니며, 사용자의 편의에 따라 제어부(300)의 유닛은 방향이 다르거나 추가될 수 있다.

예시적으로, 제 1 이동부(41)를 전방측으로 이동시키기 위해 제 1 이동부(41)의 IN버튼을 누르거나 터치하고, 원하는 만큼 이동되었을 때에 버튼에서 손을 떼면 작동이 멈출 수 있다. 반대로, 제 1 이동부(41)를 후방측으로 이동시키기 위해 제 1 이동부(41)의 OUT버튼을 누르거나 터치하고, 원하는 만큼 이동되었을 때에 버튼에서 손을 떼면 작동이 멈출 수 있다. 이 때에, IN버튼 혹은 OUT버튼 명칭은 달리 지칭될 수 있다

또한, 제 2 이동부(42)를 전방측으로 이동시키기 위해 제 2 이동부(42)의 IN버튼을 누르거나 터치하고, 원하는 만큼 이동되었을 때에 버튼에서 손을 떼면 작동이 멈출 수 있다. 반대로, 제 2 (42)를 후방측으로 이동시키기 위해 제 2 이동부(42)의 OUT버튼을 누르거나 터치하고, 원하는 만큼 이동되었을 때에 버튼에서 손을 떼면 작동이 멈출 수 있다.

또한, ALL OUT 버튼을 클릭하거나 터치하면 제 1이동부(41)와 제 2 이동부(42) 모두 슬라이딩부재의 끝단까지 이동할 수 있다. ALL OUT버튼은 작업자가 카트리지부(10)에 이식되어 있는 식물을 수확 및 재배 혹은 관리하기 위한 작업 시에 사용될 수 있다. 이 때에, ALL OUT의 명칭은 “수확” 등 달리 지칭될 수 있다.

<제 2실시 형태>

제 2 실시 형태의 본 장치에 대하여 설명한다. 제 1 실시 예와 동일한 구성에는 동일한 번호가 부여된다.

도1은 스마트 양액재배장치(본 장치)의 구성을 나타내는 블록도이다.

제 2 실시 예의 본 장치는 제 1 실시 예의 구성에 더하여, 센서부(70), 검출부(200), 통합부(400)를 포함한다. 제 1 실시 형태에서 제어부(300)에서 조명부(50)의 점등 및 이동부(40)의 수평(좌우)방향의 이동이 수동으로 수행되었다면 제 2 실시형태에서는 자동으로 할 수 있다.

스마트팜은 사람이 아닌 시스템이 온도, 습도, 이산화탄소와 같은 환경센서(74)로부터 수집된 데이터를 분석하여 환기시설 및 냉난방 시설 등을 제어로 식물의 적정한 생육환경을 관리되는 농장으로, 농장의 인건비 감소와 식물의 생산량을 늘릴 수 있었으나 병충해로 인한 식물의 손실을 완벽히 막아내지 못한다. 종래에는 사람이 직접 육안으로 작물을 관찰하여 병충해를 진단하고 있으나 객관적인 정보를 얻기 어려우며, 곰팡이나 바이러스와 같은 병균 및 작은 벌레에 의한 병충해를 감지하는데 어려움이 있다.

또한, 종래에는 농장의 열영상을 기반으로 온도가 다른 스팟을 찾아내어 병징이나 환경 스트레스를 판단하는 방법이 연구되었으나 작은 곤충으로 인한 피해를 판단하는데 어려움이 있다.

이외에도, 테라헤르츠파를 이용한 잎의 수분에 대한 영상을 추출하여 병충해 여부 및 영상상태를 판단하는 방법이 연구되었으나, 장비의 설치가 용의하지 못하고 신호에 잡음이 발생할 확률이 있는 문제가 있고, 고가의 비용이 요구되어 사용자의 부담이 있다.

또한, 영상을 토대로 분석을 진행하기 때문에 대량의 영상을 처리하기 위한 서버의 부담이 크고 빠른 응답이 어려울 수 있는 문제가 있다.

이를 고려해, 본 장치는 식물센서(73)와 환경센서(74)가 포함된 센서부(70)에서 이미지 및 데이터를 감지하고, 센서부(70)에서 감지된 이미지 및 데이터에 대한 검출결과를 검출부(200)에서 출력할 수 있다. 제어부(300)는 검출부(200)에서 출력된 검출결과를 토대로 사용자가 설정한 수치에 맞게 제어유닛을 자동으로 작동시키고, 통합부(400)를 통해 검출결과 및 제어상태를 사용자 단말기로 전송할 수 있다.

상기 센서부(70), 검출부(200), 제어부(300) 및 통합부(400)를 두어 비교적 복잡하지 않은 방법으로 병충해를 빠르게 진단하고 병충해에 따른 방제 및 해결방법을 사용자에게 전송하기 때문에 병충해가 발생한 즉시 빠른 조치가 가능해 잘못 방제로 인한 농산물의 피해와 인력 소모를 최소화할 수 있다.

또한, 사용자가 설정한 환경에 맞추어서 에어컨, 제습기, 환풍기, 양액조절장치 등을 자동으로 조절하여 농산물 생육에 최적화된 환경조건을 유지하는 동시에 병충해가 발생하는 고온다습한 조건을 예방할 수 있어 농산물의 생산량 증대와 농가 소득 증대에 기여할 수 있다.

센서부(70)는 식물에 대한 데이터를 감지하는 식물센서(73) 및 환경요인의 데이터를 측정하는 환경센서(74)를 포함한다. 식물센서(73)는 식물과 조명부 간 사이 거리를 감지하며, AI이미지센서, 초음파센서 등을 포함할 수 있다. AI 이미지 센서는 카메라 모듈을 통해 이미지를 수집하고 데이터를 전달하는 과정이 이루어지는 일련의 과정을 포함하는 장치이고, 거리조절 센서는 초음파센서, 레이저센서 등 대상과의 거리 측정 및 데이터 전달이 이루어지는 일련의 과정을 포함하는 장치이다.

식물센서(73)는 식물의 이미지 및 접근 정도 데이터를 측정하며, 식물 센서의 렌즈가 조명부(50)의 전방측(조명체(53)와 빛을 비추는 방향)을 향한 채로 조명부(50) 일측에 부착되며 조명부(50)에 대한 식물의 접근 정도를 파악할 수 있다. 센서를 통해 거리를 실시간 확인하며, 식물과 조명부(50)의 거리를 수동으로 조절할 수 있다.

식물의 환경요인 데이터를 측정하는 환경센서(74)는 대기의 온도, 습도, CO2 등과 같이 식물의 생육환경에 영향을 주는 주요 환경요인을 측정할 수 있으며, 조명부(50) 일측에 부착될 수 있다. 환경센서(74)의 위치는 실시예일 뿐, 반드시 한정되지 않기 때문에 필요에 따라 다른 위치에 부착될 수 있다.

일예로, 본 장치의 제1조명부(51)에는 제1센서부(71)가 부착되어 제 1 카트리지부(11)에 이식된 식물의 접근 정도와 생육환경 요인을 측정할 수 있고, 제 2조명부(52)에는 제 2 센서부(72)가 부착되어 제 2 카트리지부(12)에 이식된 식물의 접근 정도와 생육환경 요인을 측정할 수 있다.

다른 일예로, 본 장치에서 센서부(70)는 다양한 위치에 복수개가 배치될 수 있으나, 경제성을 생각했을 때에는 제 1 센서부(70)에 제 1 조명부(51)와 제 2 조명부(52)를 연동시켜 사용하거나 제 2 센서부(70)에 제 1 조명부(51)와 제 2 조명부(52)를 연동시켜 사용할 수 있다.

이 때에, 제 1 카트리지부(11)와 제 2 카트리지부(12)에 이식시기와 모종의 크기, 식물의 종류는 동일하거나 비슷한 것일 때에 이루어질 수 있다.

본 발명의 도면0에는 센서부(70)를 본 장치에 부착된 상태로 나타내었으나, 반드시 한정된 위치에 부착되어야 하는 것은 아니다.

일 예로, AI이미지 센서의 경우 본 장치의 정면이 아닌 측면에 설치될 수 있다. 정면이 아닌 측면으로 설치하는 경우에는 본 장치에 부착되는 것이 아닌 별도의 막대기 혹은 기둥이 필요할 수 있다.

정면으로 설치한다면, AI분석은 식물의 잎, 꽃, 줄기 등 다양한 요소를 고려해야 하지만 측면으로 설치한다면 카트리지부(10)로부터 식물의 거리가 주 요소가 되기 때문에 단순한 측정지표로 정확도를 높힐 수 있다.

상기 검출부(200)는 식물센서(73)에서 감지된 이미지를 데이터화하여 식물의 꽃, 줄기, 잎에 대한 정보를 검출하고, 식물의 접근의 검출결과와 병충해에 대한 검출결과를 출력할 수 있다. 검출결과는 복수개의 설치된 센서에 대한 검출이 가능하다.

상기 구성을 갖는 경우, 검출부(200)에서 식물의 초장의 검출 결과에 기초하여 점등되는 조명체(53), 조명체(53)의 파장, 이동부(40)의 최적의 이동거리가 결정될 수 있다. 또한, 검출부(200)에서 식물 생육 상태에 대한 검출 결과에 기초하여 병충해와 필요한 방제방법이 결정될 수 있다.

또한, 환경센서(74)에서 감지된 환경요인의 검출 결과에 기초하여 이동부(40)의 거리조절을 위한 동력원(30)의 좌우방향으로 이동, 제습기 및 에어컨의 작동 여부, 양액의 주입 등이 결정될 수 있다.

도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 제어부를 개략적으로 나타낸 블록도이다

상기 검출부(200)의 검출 결과에 기초하여 조명기구의 광세기, 파장, 광조사시간 및 전체 혹은 선택적으로 점등 중 적어도 하나를 제어할 수 있는 조명 제어부(301), 조명부가 식물로부터 측방으로 이동하도록 상기 동력원(30)을 동작시키는 동력제어부(302), 양액재배 시스템의 모니터링 및 컨트롤이 가능한 양액 제어부(303)로 구성될 수 있다.

조명 제어부(301)는 센서부(70)로부터 검출된 식물의 이상반응 및 식물과 조명부(50) 사이간격, 광량 센서로부터 검출 광량에 따른 광량 신호, 조명부(50)의 작동시간 등이 입력되며 각각의 유닛이 있어 상기 검출부의 검출결과에 따라 자동 혹은 작업자가 원하는 조건으로 수동으로 제어할 수 있다.

양액 제어부(303)는 펌프의 작동시간 및 다양한 레시피 등이 입력된다. 레시피는 사용자가 재배하고자 하는 작물에 따라 다르게 설정 및 저장할 수 있으며, 사용자가 등록한 다양한 레시피 중 한가리를 선택하면 선택한 레시피 기준에 맞추어서 자동으로 양액(농도, pH, EC 등)제어가 가능하다. 또한, 각각의 제어유닛이 있어 상기 검출부(200)의 검출결과에 따라 자동 혹은 작업자가 원하는 조건으로 수동으로 제어할 수 있다.

제 2 실시 예의 제어부(300)는 1 실시 예와 동일한 구성을 가지나, 몇가지 추가 유닛이 있을 수 있다. AUTO 버튼을 눌러 활성화시키면 식물공장의 각 센서로부터 수집된 데이터를 기반으로 공장에 설치되어있는 복수개의 양액재배장치(100, 101, 102, ...)의 모든 유닛을 설정 값에 따라 제어할 수 있으며, AUTO버튼을 비활성화시키면 복수개의 양액재배장치(100, 101, 102, ...)의 모든 유닛을 사용자가 원하는 대로 수동으로 제어할 수 있다.

본원에는 미도시되어 있으나, 제어부(300)에는 제어기가 포함될 수 있다. 한 곳의 제어기에 다양한 제어 유닛이 배치될 수 있다. 제어기 내에서 양액펌프, 조명부(50)의 조명체(53), 이동부(40)의 동력원(30)을 제어할 수 있으며, 제어기는 본 장치의 일측에 배치될 수 있으나 필요에 따라 장치 외 다른 위치에 배치될 수 있다.

제어기에서는 펌프의 작동 간격, 조명부(50)의 이동, LED의 작동 시간, LED의 개별 점등, 이동부(40)의 좌우 이동조건을 설정하기 위한 제어유닛으로 조작에 따른 신호를 자동으로 제어할 수 있다.

상기 동력제어부(302)는 상기 검출부(200)가 식물의 접근을 검출한 것에 기초하여 상기 조명부(50)가 식물로부터 멀어지는 좌-우 방향으로 이동하도록 상기 동력원(30)을 동작시킨다.

다시 말해, 사용자가 식물의 성장을 확인하여 조명부(50)를 승강시키는 조작을 하지 않아도 된다. 식물에 최적의 광량을 공급해야 식물의 생장 손실을 저감할 수 있으며, 안정적인 재배가 가능하다.

조명체(53)가 식물 생장에 중요한 요소이다. 조명체(53)가 식물과 가깝게 된다면 식물의 잎이 타는 현상이 발생하여 잎의 표면이나 가장가지가 탄 것처럼 보이는 팁번 현상이 발생하고, 조명체(53)가 식물과 너무 멀게 되어 있다면 줄기와 잎의 광합성이 잘 이뤄지지 않아 엽록소 결핍 현상 등이 발생한다.

종래의 시스템의 광원 처리는 고정된 형태로 식물의 크기에 상관없이 일정 위치에서 일정한 광원을 조사하므로 식물과 광원의 거리에 따른 조절이 힘들어 식물생장에 좋지 않은 영향을 줄 수 있다. 따라서, 식물의 생장 정도에 따라 인위적으로 광원의 위치를 자동 또는 수동으로 조절 가능한 것으로 보여 식물의 광합성을 최적으로 유도할 뿐만 아니라, 각각의 수직화된 모듈의 양면에서 빛이 조사되게끔 이동장치가 적절하게 위치될 필요가 있다.

이를 고려해, 제어부(300)의 제어 신호에 따라 이동부(40)의 동력원(30)이 작동되거나 조명부(50)의 조명체(53) 전체 또는 일부가 점등된다. 식물이 성장할수록 조명부(50)에 접근하게 되고, 조명부(50)에 설치되어 있는 센서를 이용하여 얼마나 접근하는지 제어부(300)에서 확인할 수 있으며, 작업자가 제어부(300)에 설정된 수치만큼 이동부(40)의 이동이 가능하다.

예를 들어, 카트리지부(10)에 식물의 모종을 수직으로 이식했다는 가정 하에, 제어부(300)에 제 1 조명부(51)와 제 1 카트리지부(11)의 식물 간의 거리를 10cm를 유지하도록 설정한다면, 제 1 센서부(70)에서 측정되는 이미지로 식물과의 거리를 측정해 식물이 성장해 1cm 센서부(70)와 가까워지면 제어부(300)는 제 1 이동부(41)의 동력원(30)을 제 1 카트리지부(11)로부터 1cm 멀어지도록 작동시키며 설정된 10cm로 일정거리를 유지시킨다.

작업자가 카트리지부(10)에 식물 모종을 이식하면, 양액의 공급 간격의 설정이나 조명체(53)의 점등, 조명부(50)의 이동 등을 제어기를 통해 작동시킬 수 있다. 카트리지부(10)에 이식된 식물이 모종단계에서 생육단계로 갈수록 빠른 생장을 위해 필요로 하는 양액의 양이 늘어나기 때문에 양액 공급 빈도를 높여야 하기 때문에, 작업자가 펌프의 작동 시간을 늘릴 수 있다. 조명부(50)는 수평(가로) 방향으로 위치를 조정할 수 있기 때문에, 식물이 조명체(53)와 가까워져도 작업자가 이동부(40)의 동력원(30)을 식물로부터 멀어지도록 작동시킬 수 있다. 따라서 본 장치에서 모종단계부터 유지단계까지 재배할 수 있다.

통합부(400)는 출력된 값을 사용자 단말에게로 전송하는 데이터 전송부를 포함할 수 있다. 검출부(200)의 검출 결과를 통해 병충해 혹은 생육상태의 영역과 이름을 결과로 출력할 수 있으며, 출력된 값을 사용자 단말에게로 전송하는 데이터 전송부를 포함한다.

또한, 촬영한 데이터의 전처리를 통해 추출된 식물의 특징정보에서 이상현상이 발견되거나 환경센서(74)에서 환경요인의 이상현상이 발견되면 이벤트 경고가 발생된다. 이벤트 경고는 이상현상이 발견된 위치와 이상현상 이름, 방제방법 등이 사용자의 단말기로 전송될 수 있다.

센서부(70)가 다양한 위치에 복수개 배치되었을 때에는 센서부(70)에서 확인된 각 위치에 대한 데이터를 검출부(200)에서 병충해 및 환경에 대한 검출결과를 출력하여 통합부(400)에서 각 위치에 대한 출력 값을 사용자에게 전송하면, 사용자는 센서부(70)가 설치된 지점에 대한 각각의 생육상태와 환경에 대해 쉽게 파악할 수 있다.

본 실시형태의 스마트 양액재배장치에서는 작업자가 제어부(300)에서 조명부(50), 펌프, 이동부(40)의 설정 값을 입력하면 자동으로 설정 값에 맞춰 작동이 가능하다. 따라서, 작업자는 자신의 힘에 의해 LED프레임을 이동시키지 않아도 된다.

소비 전력의 저감이 가능하다. 식물이 성장해도 작업자가 일일이 확인하지 않아도 자동으로 조명체(53)가 식물로부터 멀어져 식물이 조명체(53)와 식물이 너무 가까워지거나 접촉하는 것을 예방할 수 있고, 발육 불량 등을 방지할 수 있으며 작업자의 노동력을 줄여줄 수 있다.

카트리지부(10) 재식표시 (13)
양액공급부(20) 관통공(21) 물공급관(22)
동력원(30)
이동부(40)
조명부(50) 조명체 (53)
프레임부(60) 프레임 부재(61) 바퀴(62)
센서부(70) 식물센서(73) 환경센서(74)
양액재배장치(100)
검출부(200)
제어부(300) 조명제어부(301) 동력제어부(302) 양액제어부(303)
통합부(400)
스마트 양액재배장치(1000)

Claims (6)

1. 스마트 양액재배장치로서,
   전면에 개구부 내부에 상하 방향을 따라 식물이 식재된 카트리지부를 향해 측방으로 빛을 조사하는 조명체를 포함하는 조명부;
   상기 측방으로 빛을 조사하는 조명체로 인해 굴광성특성에 의해 사선방향으로 생장하는 식물;
   상기 조명부를 수평방향으로 이동시키기 위한 동력원과 프레임부재 하단의 일측에 V자 형태로 부착되어 LED프레임 하중으로 인해 휘거나 부러지는 것을 방지하여 프레임구조를 안정하게 유지시킬 수 있는 보강재를 포함하며, 프레임부의 상단에 연결된 형태로 구성되어 식물의 생장 정도에 따라 자동 또는 수동으로 조절할 수 있는 이동부;
   ai이미지센서, 초음파센서 중 한 개 이상으로 이루어지고 식물의 이미지 및 접근 정도 데이터를 측정하여 식물과 조명부 간 사이 거리를 측정 및 데이터 전달이 이루어지는 일련의 과정을 포함하는 식물센서부;
   상기 식물센서부에서 감지된 이미지를 데이터화하여 식물의 꽃, 줄기, 잎에 대한 정보를 검출하고, 식물의 접근의 검출결과와 병충해에 대한 검출결과를 출력하는 검출부;
   상기 검출부의 검출 결과에 따라 양액의 농도, 조명부, 이동부를 제어할 수 있는 각각의 제어유닛으로 이루어지며, 상기 검출부의 검출 결과에 따라 상기 제어유닛을 설정한 수치에 맞게 자동으로 제어할 수 있는 제어부;
   상기 조명부가 식물로부터 수평방향으로 이동하도록 동력원을 동작시키는 동력제어부를 포함하되, 상기 동력제어부는 제어유닛을 통해 복수 개의 이동부를 동시 또는 각각 좌-우 방향으로 이동조절할 수 있으며, ALL OUT버튼을 클릭하거나 터치하면 식물로부터 멀어지도록 이동부 끝단으로 이동하고 AUTO 버튼을 활성화시키면 복수개의 양액재배장치의 모든 유닛을 설정된 값에 따라 제어할 수 있는 제어유닛;
   로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 스마트 양액재배장치
2. 제 1항에 있어서,
   상기 제어부는
   상기 검출부의 검출 결과에 기초하여 조명기구의 광세기, 파장, 광조사시간, 펌프의 작동시간 및 전체 혹은 선택적으로 점등 중 한 개 이상을 제어할 수 있는 조명 제어부;
   양액의 농도, 전기전도도, 수소이온농도를 포함하는 양액재배 시스템의 모니터링 및 컨트롤이 가능한 양액 제어부;
   로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 스마트 양액재배장치
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서,
   상기 검출부는 검출 결과에 기초하여 점등되는 조명체, 조명체의 파장 및 조명부의 이동거리가 결정될 수 있으며, 식물 생육 상태에 대한 검출 결과에 기초하여 병충해와 필요한 방제방법이 결정하는 것을 특징으로 하는 스마트 양액재배장치
5. 제 1항에 있어서,
   상기 검출부의 검출 결과를 통해 병충해 혹은 생리장해의 영역과 명칭, 대처방법을 결과로 출력하는 통합부;
   상기 통합부에서의 출력된 값을 사용자 단말에게로 전송하는 데이터 전송부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 양액재배장치
6. 제 2항에 있어서,
   상기 양액제어부는 다양한 레시피 등록이 가능하며, 사용자가 등록 및 선택한 레시피에 맞추어서 자동으로 양액 농도, 전기전도도, 수소이온농도의 제어가 가능한 것을 특징으로 하는 스마트 양액재배장치

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