KR102510241B1

KR102510241B1 - 비닐하우스 개폐시스템과 모니터링 방법

Info

Publication number: KR102510241B1
Application number: KR1020200150204A
Authority: KR
Inventors: 김기진
Original assignee: 김기진
Priority date: 2020-11-11
Filing date: 2020-11-11
Publication date: 2023-03-15
Also published as: KR20220064074A

Abstract

본 발명은 비닐하우스 개폐시스템에 관한 것이다. 본 발명은 내부에 작물이 재배되도록 보온되는 공간이 구비되고 비닐류로 감싸지는 하우스와 상기 하우스의 내측에 형성되어, 상기 하우스의 내부환경을 검출하는 센서부와 상기 하우스의 측창에 구비되어 상기 측창을 내부에 형성된 구동수단을 통하여 개폐하는 개폐기와 상기 개폐기와 연동하여 개도율에 따라 개폐 구동되도록 하고, 상기 구동수단을 제어하는 콘트롤러와 상기 구동수단의 입력위치, 전력소비 정보를 저장하여 상기 정보를 기반으로 통상적인 전력소비 정보를 생성하는 정보 데이터베이스와 상기 구동수단에서 구동전류를 측정하여 선로의 단락 및 단선을 판단하고, 상기 정보 데이터베이스로부터 생성된 통상적인 전력소비 정보와 실시간 전력소비 정보를 서로 비교하여 이상행위를 감지하는 제어모듈과 상기 구동수단과 연결되어 상기 구동수단의 과전류를 제어하는 전류센서와 상기 개폐기에 정전 발생시에 즉시 전원을 공급하는 비상용 전원공급부와 상기 개폐기의 개폐상태를 모니터링할 수 있도록 화면에 디스플레이하는 표시부를 포함하는 것를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

비닐하우스 개폐시스템과 모니터링 방법{Opening and shutting system of vinyl greenhouse and abnormality perception method}

본 발명은 비닐하우스 개폐시스템과 그 모니터링 방법에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 원격에서 비닐하우스의 개폐시스템을 작동하는데 있어서 이상 유무를 확인 가능한 비닐하우스 개폐시스템과 모니터링 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 작물의 재배에 사용되는 하우스에 있어서 상기 하우스의 기본형상이 되는 프레임이 터널 구조로 배치되어 지반에 고정되고 상기 프레임의 상부에 투명한 비닐이 씌워짐으로써 이루어진다.

이와 같이 이루어진 상기 비닐하우스는 온실효과를 통해 겨울에도 각종 작물의 재배가 가능할 뿐만 아니라, 4계절 내내 생산성이 높은 고품질의 작물도 재배가 가능하므로 수익성이 높은 다양한 작물의 재배를 위해 광범위하게 활용되고 있다.

예컨대, 상기 비닐하우스에서 참외, 수박, 오이, 호박 등이 재배되는 경우 상기 비닐하우스의 내부환경이 각 작물의 성장에 알맞게 인위적으로 조절될 수 있다. 이에 따라, 상기 작물의 성장속도가 촉진되어 수확시기가 앞당겨질 수 있기 때문에 상기 작물의 경제성이 높아져 사용자의 수익성이 향상될 수 있다.

한편, 비닐하우스에서 작물이 최적의 성장조건으로 재배되기 위해서는 상기 비닐하우스의 내부환경 즉, 온도 및 습도 등의 조절이 매우 중요하다.

따라서, 상기 비닐하우스의 측부 및 상부에는 상기 내부환경의 조절을 위한 측창 및 천창이 형성되며, 상기 측창 및 상기 천창의 일측에는 상기 측창 및 상기 천창의 개폐를 위한 전동개폐기가 구비된다.

따라서, 상기 전동개폐기가 상기 하우스의 내부환경에 따라 개폐 구동되어 상기 측창 및 상기 천창의 개방폭이 조절되어 상기 내부환경이 작물의 최적 성장조건에 따라 인위적으로 조절될 수 있다.

이때, 상기 전동개폐기의 구동수단은 상기 측창 및 상기 천창에 구비되는 개폐막의 종류에 따라 AC모터 또는 DC모터가 사용될 수 있는데, 상기 개폐막이 비닐 필름과 같은 다소 가벼운 소재로 이루어진다면 시스템 구성에 있어 통상적으로 저비용 고효율인 상기 DC모터가 사용된다.

그러나, 상술한 종래의 비닐하우스의 개폐기를 비롯한 환기장치 및 그 작동제어방법은 다음과 같은 문제점이 있었다.

자동이나 원격제어 시에는 오작동을 확인이 불가하여 작물의 피해가 많았고, 센서를 설치하여 확인이 가능하지만 설치를 하면 회로 및 선로등과 같은 설비가 복잡하게 되고, 설치비용의 증대라는 문제점이 있었다.

또한, 관련된 선행기술인 출원번호 제10-2010-0045075호에서는 비닐하우스의 환기장치와 작동 제어방법에서는 역시 제어동작의 확인이 어렵고, 측창의 이상 유무 상태를 알수 없다는 단점이 있었다.

대한민국 특허공개 제2011-0125508호 대한민국 특허공개 제2013-0131011호 대한민국 특허공개 제2020-0119525호

따라서, 본 발명은 원격으로 측창을 개폐할 경우에 있어서도, 비닐하우스 측창의 개폐 상태를 정확히 확인 할 수 있어 종래 원격제어를 할 경우, 측창의 상태를 확인할 수 없는 문제를 해결할 수 있는 비닐하우스 개폐시스템과 모니터링 방법을 제공할 수 있는 것을 목적으로 한다.

또한, 스위치나 LED 등과 같은 시스템을 구성하는 부품의 추가 시에 회로나 케이블의 추가나 변경없이 확장성이 우수한 비닐하우스 개폐시스템과 모니터링 방법을 제공할 수 있는 것을 목적으로 한다.

이러한 문제를 해결하기 위하여 본 발명은 비닐하우스의 측창을 개폐하기 위한 시스템에 있어서, 본 발명은 내부에 작물이 재배되도록 보온되는 공간이 구비되고 비닐류로 감싸지는 하우스와 상기 하우스의 내측에 형성되어, 상기 하우스의 내부환경을 검출하는 센서부와 상기 하우스의 측창에 구비되어 상기 측창을 내부에 형성된 구동수단을 통하여 개폐하는 개폐기와 상기 개폐기와 연동하여 개도율에 따라 개폐 구동되도록 하고, 상기 구동수단을 제어하는 콘트롤러와 상기 구동수단의 입력위치, 전력소비 정보를 저장하여 상기 정보를 기반으로 통상적인 전력소비 정보를 생성하는 정보 데이터베이스와 상기 구동수단에서 구동전류를 측정하여 선로의 단락 및 단선을 판단하고, 상기 정보 데이터베이스로부터 생성된 통상적인 전력소비 정보와 실시간 전력소비 정보를 서로 비교하여 이상행위를 감지하는 제어모듈과 상기 구동수단과 연결되어 상기 구동수단의 과전류를 제어하는 전류센서와 상기 개폐기에 정전 발생시에 즉시 전원을 공급하는 비상용 전원공급부와 상기 개폐기의 개폐상태를 모니터링할 수 있도록 화면에 디스플레이하는 표시부를 포함하는 것를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 제어수단과 상기 제어모듈 및 구동수단의 연결방식은 구성요건의 추가시에 회로 및 케이블의 변경이 없이도 추가적인 구성이 가능하도록 하기 위하여 병렬 연결방식인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제어모듈에는 상기 구동수단의 과전류를 제어하는 전류센서가 형성되며, 상기 제어모듈에서 감지되는 전류가 높으면 과부하이고, 낮으면 선로가 단선된 것으로 판단하여 상기 서버에 통보하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 서버는 생성된 전력의 소비정보를 입력하는 정보입력부와 상기 정보입력부에서 입력된 전력의 소비정보를 기반으로 이상행위의 유무를 감지하는 이상행위 감지부 및 상기 이상행위 감지부로부터 감지된 것이 이상행위라고 판단되면 관리자에게 이를 통보하는 알람신호부로 이루어지며, 상기 구동수단에서 구동전류를 감지 및 측정하여 선로의 단락 및 단선을 판단하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 비닐하우스 개폐시스템을 모니터링하는 방법에 있어서, 구동수단의 입력위치, 회전속도, 각도, 위치결정 완료알람의 정보를 정보 데이터베이스에 입력, 저장하는 단계와 상기 정보 데이터베이스에 저장된 정보를 기반으로 전력의 소비패턴을 분석하는 단계와 상기 구동수단을 통해 입력받은 각도정보와 동작완료 알림을 동기화하면서 변화패턴을 학습시켜 예측 소비전력을 생성, 추출하는 단계와 감지센서부를 통해 상기 구동수단의 실제 소비전력과 상기 제3단계에서 생성, 추출된 예측 소비전력을 비교하는 단계와 상기 단계에서 이상행위 검출, 발견시에는 관리자에게 통보하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 것이다

따라서, 본 발명은 원격으로 비닐하우스 측창을 모니터링 및 제어를 할 수 있으며, 전류나 전압값의 변동 등을 확인하여 비닐하우스 측창의 개폐 유무를 확인하여, 이상이 발생하였을 경우 관계자가 적절한 조치를 취할 수 있는 효과가 있는 것이다.

또한, 시스템을 구성하는 센서 또는 장치를 2개의 선로로 병렬 연결하는 방식을 채택함으로서, 일일이 전원 선로를 별도로 추가하여야 할 필요가 없어 확장성이 우수한 효과도 있는 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 개폐시스템이 적용된 하우스를 나타낸 도면.
도 2a는 개폐기의 구성도.
도 2b는 개폐기가 설치되어 있는 사진.
도 3a는 본 발명에 의한 비닐하우스 개폐시스템의 블록도.
도 3b는 서버의 구성도.
도 4a는 종래의 제어수단과 구동수단의 연결방식은 나타내는 도면.
도 4b는 본 발명의 실시예에 의한 제어수단과 구동수단의 연결방식을 나타내는 도면.
도 5는 제어모듈의 감지전류를 통하여 구동모터의 상태를 감지하는 기준을 나타낸 그래프.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 의한 구동수단과 제어기를 나타낸 사진
도 7은 제어기를 구성하는 마이컴과 디스플레이 나태낸 사진.
도 8은 본 발명에 의한 개폐시스템의 모니터링 방법의 흐름도.
도 9는 비닐하우스의 열림 상태를 모니터링하는 구성요소를 나타낸 도면.
도 10은 비닐하우스의 열림 정도를 모니터링하는 방법의 흐름도.

이하에서는 본 발명의 양호한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시가 되더라도 가능한 한 동일 부호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다.

또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

또한, 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위하여 사용된 것에 불과하므로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니며 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현도 의미하는 것임을 미리 밝혀두고자 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 개폐시스템이 적용된 하우스를 나타낸 도면이고, 도2a는 개폐기의 구성도이고, 도 2b는 개폐기가 설치되어 있는 사진이고, 도 3a는 본 발명에 의한 비닐하우스 개폐시스템의 블록도이고, 도 3b는 서버의 구성도이고, 도 4a는 종래의 제어수단과 구동수단의 연결방식을 나타낸 도면이고, 도 4b는 본 발명의 실시예에 의한 제어수단과 구동수단의 연결방식을 나타내는 도면이고, 도 5는 제어모듈의 감지전류를 통하여 구동모터의 상태를 감지하는 기준을 나타낸 그래프이고, 도 6은 본 발명의 제2실시예에 의한 구동수단과 제어기를 나타낸 사진이고, 도 7은 제어기를 구성하는 마이컴과 디스플레이 나태낸 사진이고, 도 8은 본 발명에 의한 개폐시스템의 모니터링 방법의 흐름도이고, 도 9는 비닐하우스의 열림 상태를 모니터링하는 구성요소를 나타낸 도면이고. 도 10은 비닐하우스의 열림 정도를 모니터링하는 방법의 흐름도이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 비닐하우스 개폐시스템(100)이 적용된 하우스를 나타낸 사시도이다.

도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 비닐하우스 개폐시스템(100)의 비닐하우스(V)의 부분을 이루는 구성요소로는 하우스(3), 센서부(5), 개폐기(7) 및 콘트롤러(9)를 포함하여 이루어진다. 이하, 상기 비닐하우스(V)를 이루는 부분에 대하여 설명하기로 한다.

여기서, 상기 하우스(3)는 내부에 작물이 재배되도록 보온되는 공간이 구비되는데 즉, 터널 구조로 구비되는 프레임(도면부호는 생략)에 피복재료인 투명한 비닐 필름류가 씌워짐으로써 상기 하우스(3)의 내부에 밀폐형의 보온 공간이 형성된다. 이와 같이, 상기 비닐하우스가 형성됨으로써 상기 보온 공간에서 작물의 촉성재배가 가능하다.

구체적으로, 상기 프레임은 철재 파이프나 경질 PVC 파이프 등으로 구비될 수 있으며, 상기 피복재료는 염화비닐 필름이나 폴리에틸렌 필름 등이 있다.

따라서, 이와 같이 구비된 상기 프레임이 아치형태를 이루어 다수개 배열됨으로써 상기 하우스(3)의 기본적인 형태가 형성됨과 아울러 상기 프레임을 따라 비닐류인 피복재료가 씌워짐으로써 비닐하우스의 설치가 완료된다.

이때, 상기 하우스(3)의 내부공간에서는 상기 피복재료에 의해 온실효과가 발생되는데 즉, 태양으로부터 방출되는 태양복사에너지가 상기 피복재료를 통과하여 지반의 온도를 상승시키되, 지반으로부터 방출되는 지구복사에너지가 상기 피복재료에 의해 그 통과가 차단되어 상기 하우스(3)의 내부공간이 보온공간으로 형성될 수 있다. 그러므로, 이와 같이 보온공간이 형성된 상기 하우스(3)에서 계절에 상관없이 다양한 작물이 재배될 수 있는 것이다.

한편, 상기 하우스(3)를 이용하여 작물이 재배되는 경우 재배되는 작물에 따라 상기 하우스(3)의 내부환경 즉, 내부온도, 내부습도 등이 조절될 필요가 있는데, 이를 위하여 상기 하우스(3)에는 내외부 공기가 연통되는 측창(11) 및 천창(13)이 형성된다. 이때, 상기 측창(11) 및 상기 천창(13)의 하측에는 상기 측창(11) 및 상기 천창(3)을 통해 빗물 등의 내부 유입이 차단되도록 처마부, 물유입방지부와 같은 여유부(15)가 구비됨이 바람직하다.

그리고, 상기 내부환경의 조절이 효율적으로 이루어지기 위해 상기 하우스(3)에는 상기 센서부(5), 상기 개폐기(7) 및 상기 콘트롤러(9)가 구비된다.

여기서, 상기 센서부(5)는 상기 하우스(3)의 내측에 구비되어 상기 하우스(3)의 내부환경을 검출하는데, 상기 센서부(5)에 의해 검출된 내부환경 측정치는 실시간으로 상기 콘트롤러(9)로 전달된다.

구체적으로, 상기 센서부(5)는 온도센서로 구비됨이 바람직하나, 상기 내부환경 중 내부습도에 따라 상기 개폐기(7)가 개폐 구동되도록 습도센서의 용도로도 구비될 수도 있다. 이에 따라, 상기 내부환경의 측정치는 상기 온도센서 또는 습도센서에 의해 검출되는 내부환경에 대한 측정치로 이해함이 바람직하다.

한편, 상기 비닐하우스(V)의 외면(3)에 개폐기(7)가 구비되는데, 상기 개폐기(7)는 하우스(3)의 측창(11)에 구비되어 상기 측창(11)을 구동수단(M)의 회전력을 이용하여 개폐하는 것이다.

또한, 상기 개폐기(7)는 전원공급부(미도시)로부터 구동수단(M)의 구동을 위한 전원을 공급받음과 아울러 상기 내부환경 측정치가 내부환경 요구정보에 도달되도록 상기 측창(11)을 선택적으로 개폐한다. 물론, 상기 개폐기(7)는 상기 천창(13)에도 구비되어 상기 천창(13)을 선택적으로 개폐할 수있도록 설계할 수도 있는 것이다.

여기서, 상기 내부환경 요구정보는 상기 하우스(3)의 내부환경에 대한 조절을 위해 상기 작물의 성장조건에 따른 최적 온도정보나 최적 습도정보로 이해함이 바람직하며, 상기 내부환경 요구정보가 입력부(미도시)를 통해 입력됨에 따라 상기 개폐기(7)의 개폐구동의 제어에 대한 설정이 이루어질 수 있다.

도 2a에 도시된 바와 같이, 상기 개폐기(7)는 회전력을 제공하는 구동수단(M), 상기 구동수단(M)의 회전에 따라 함께 회전하는 회전축(A) 및 상기 구동수단(M)을 지지하여 고정시키는 고정축(B)으로 이루어진다. 상기 구동수단(M)은 AC모터에 비교해 볼 때, 낮은 전력을 소모하는 저비용과 고효율이 높은 DC모터가 바람직할 것이다.

그리고, 도 2b를 보면, 개폐기(7)가 비닐하우스(V)에 구비되어 설치되어 있는 사진인데, 상기 개폐기(7)의 동작 원리는 이동시간은 일정하게 하는 것이 바람직하며, 최대로 닫히는 상태에서 최대로 개방될 때까지 동작되는 시간은 일정하게 설정된다.

이를 자세히 설명하면, 상기 개폐기(7)의 구동수단(M)의 작동으로 닫히게 하였을 때를 0, 최대한 오픈이 될 때까지를 100이라고 가정하면, 예를 들어 처음 개폐기(7)가 감지되었을 경우에는 0%, 10초가 지나면 10%, 50초가 지나면 50%, 70초가 지나면 70%, 100초가 지나면 100% 개방되는 방식인 것이다.

상기 속도는 컨트롤러(9)의 제어에 따라 구동모터(M)의 조작으로 얼마든지 조절이 가능하다. 상기와 같은 방식으로 개방되는 것에 대한 자세한 기술적인 설명은 공지된 기술이므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.

그리고, 상기 센서부(5), 개폐기(7), 컨트롤러(9)를 모두 제어하는 제어수단(1)이 형성되어 제어모듈(C)과 연결된다.

도 3a에는 본 발명의 실시예에 의한 비닐하우스 개폐시스템(100)의 블록도이다.

하우스(3), 센서부(5), 개폐기(7) 등에 대한 설명은 앞서 설명하였고, 도 3a에 도시된 대로, 컨트롤러(9), 정보 데이터베이스(10), 서버(20), 제어모듈(C), 전류센서(30), 비상용 전원공급부(40) 표시부(50), 단말기(60) 및 타이머(70)로 이루어진다. 이하에서는, 상기 구성요소에 대한 상세한 설명을 하기로 한다.

컨트롤러(9)는 상기 개폐기(7)와 연동하여 내부에서 상기 컨트롤러(9)이 개도율(측창(11)의 개방 정도를 나타내는 값)을 내부 제어에 따라 개폐 구동되도록 하고, 상기 개폐기(7)의 구동수단(M) 역시 제어하는 역할을 하는 것이다.

참고로, 개도율이란 개폐기(7)가 측창(11) 및 천창(13)의 개방폭에 대한 개도량을 퍼센트 등과 같은 단위로 변환시킨 것으로, 상기 개도율에 따라 컨트롤러(9)의 제어에 의하여 상기 개폐기(7)가 구동된다.

따라서, 상기 컨트롤러(9)는 상기 센서부(5), 이하에 설명할 타이머(70)를 통해 전달된 정보에 근거하여 개도율이나 구동시간을 산출하여 상기 개폐기(7)의 개폐구동을 제어한다.

정보 데이터베이스(10)는 상기 구동수단(M)의 입력위치, 속도와 각도의 검출 및 위치결정 완료, 전력소비 정보를 저장하는 역할을 한다.

서버(20)는 상기 정보 데이터베이스(10)로부터 저장된 상기 정보를 기반으로 통상적인 전력소비 정보를 생성 저장하고, 상기 생성된 통상적인 전력소비 정보와 실시간 전력소비 정보를 서로 비교하여 이상행위를 감지한다.

상기 서버(20)는 상기 전력소비 정보를 기반으로 통상적인 전력소비 정보를 생성하고, 상기 구동수단에서 구동전류를 감지 및 측정하여 선로의 단락 및 단선을 판단하고, 상기 통상적인 전력소비 정보와 실시간 전력소비 정보를 서로 비교하여 이상행위를 감지하는 것이다.

즉, 상기 서버(20)는 구동수단(M)과 상기 구동수단(M)의 입력위치, 속도와 각도의 검출 및 위치결정 완료, 전력소비 정보를 저장하는 정보 데이터베이스(10)와 상기 정보 데이터베이스(10)로부터 저장된 상기 정보를 기반으로 통상적인 전력소비 정보를 생성하고, 상기 생성된 통상적인 전력소비 정보와 실시간 전력소비 정보를 서로 비교하여 이상행위를 감지하는 역할을 하는 것이다.

제어모듈(C)에는 상기 구동수단(M)의 과전류를 제어하는 전류센서(30)가 형성되어 상기 구동수단(M)의 과전류를 제어하는 것이다.

상기 전류센서(30)가 구동수단(M)의 과전류 제어뿐만 아니라, 상기 구동수단(M)이 제어모듈(C)이나 서버(20)에 자동으로 상태 값을 전달하는 것도 가능하며, 구동수단(M) 등에 이상행위가 발생했을 경우에 상기 서버(20)를 통해 이상행위를 감지하도록 하여 전체적인 제어도 역시 가능한 것이다.

비상용 전원공급부(40)는 컨트롤러(9)에 형성되어, 상기 개폐기(7)에 정전 발생시에 즉시 전원을 공급한다. 상기 비상용 전원공급부(40)는 2차전지로서, 평소에는 전력을 저장하였다가, 정전 등과 같은 이상 발생시에는 즉시 전원을 공급하여 이상없이 작동을 할수 있도록 하는 것이다.

표시부(50)는 상기 개폐기(7)의 개폐상태와 구동수단(M)의 전력소모의 상태를 화면에 디스플레이하여 모니터링할 수 있도록 하는 역할을 하는 것이다.

그리고, 상기 표시부(50)는 사용자가 상기 하우스(3)의 내부환경 상태와 상기 개폐기(7)의 구동상태를 손쉽게 확인할 수 있도록 이에 다양한 정보를 표시할수 있다.

그리고, 관리자등이 소지하는 단말기(60)를 통하여서도 개폐기(7)의 모니터링이 가능하도록 한다. 즉, 구동수단(M)의 소비전력에 따른 이상행위 등이 감지될 경우에 관리자 또는 근무자가 소지하는 단말기(60) 등의 수단에 일정한 신호음 또는 진동 등과 같은 알람 경보를 발생시키도록 하여 인식할 수 있도록 하는 것이다.

따라서, 개폐기(7)가 설치된 하우스(3) 주변에는 CCTV 등과 같은 영상촬영장치가 설치되어 상기 표시부(50) 또는 단말기(60)와 연동하는 것이 바람직할 것이다. 참고로, 상기 단말기(60)는 일반적인 스마트폰을 들수 있으며, 통신기능과 인터넷 기능이 내장되어 있는 어떠한 휴대용 통신기기도 무방하다.

타이머(70)는 상기 개폐기(7)가 개폐를 실행할 때, 구동에 따른 개방시간 및 폐쇄시간의 시간정보 등을 검출하여 상기 컨트롤러(9)로 전달한다.

그리고, 상기 개폐기(7)의 구동수단(M) 및 상기 컨트롤러(9)에 필요한 전원을 공급하는 전원공급부(미도시)도 역시 구비되는 것이다.

도 3b는 서버(20)의 구성도이다. 도시된 대로, 생성된 전력의 소비정보를 입력하는 정보입력부(21)가 형성된다. 상기 정보입력부(21)에는 상기 구동수단(M)의 소비전력, 회전각도, 위치, 속도검출 등의 정보를 입력하는 것이다.

상기 정보입력부(21)에서 입력된 전력소비 정보를 기반으로 이상행위의 유무를 감지하는 이상행위 감지부(22)가 형성된다.

상기 이상행위 감지부(22)는 상기 구동수단(M)을 통하여 상기 정보입력부(21)에 입력받은 정보를 토대로 하여 구동수단(M)의 소비전력을 측정하여 전력소비의 일정 패턴을 분석한 소비전력 예측 데이터와 실시간으로 작동하는 상기 구동수단(M)의 데이터를 비교하여 정상적으로 작동하는지 아니면 이상행위를 나타내는 지를 판별하게 되는 것이다.

또한, 상기 서버(20)의 이상행위 감지를 하는 또 다른 방식은 상기 이상행위 감지부(22)가 상기 구동수단(M)의 특정한 주기에서 발생하는 위치결정 완료의 알람신호의 타이밍과 비교하여 이상행위의 유무 판단을 하는 것이다.

만약, 상기 이상행위 감지부(22)로부터 감지된 것이 이상행위라고 판단되면, 상기 이상행위를 알람신호부(23)로 통보하는 것이다. 그러면, 상기 알람신호부(23)를 통하여 상기 서버(20)는 관리자의 단말기(60) 또는 표시부(50)로 이를 통보하는 것이다.

이밖에도, 이러한 이상행위의 감지방식은 상기 구동수단(M)에서 발생되는 부하로 인하여 소모되는 전력이 평소보다 이상적으로 크면 이를 통해 이상행위인지 아닌지의 여부를 감지할 수 있는 것이다. 예를 들어, 평소에 100V 보다 30% 이상 늘어난 130V를 사용한다면 이상행위로 판별하는 것이다.

그리고, 본 발명의 실시예에 의한 비닐하우스 개폐시스템(100)의 특징은 제어수단(1)과 제어모듈(C)과의 연결 형태가 공급전원이 불필요하도록 하기 위하여 병렬 연결인 것을 특징으로 하는 것이다.

도 4a에 보면, 종래의 제어수단(1)과 구동수단(M)과의 연결형태로서, 하우스(3)에 있는 제어수단(1)과 구동수단(M), 팬(F: 도 3a 참조)이 연결하여 있는 것을 의미한다.

이것은 팬(F)이나 구동수단(M)과 개별적으로 각각 하나하나 연결되어 있는 방식으로서, 추가로 연결해야 할 상황이 발생할 경우에는, 상기 제어수단(1)에 선로(미도시)를 다시 추가하여야 하고, 선로(미도시)의 끝단에 회로같은 것을 부착할 때에도 전원 선로가 역시 필요하여 매우 지저분하다는 단점이 있었다. 또한, 스위치나 LED 등과 같은 기구를 추가할 경우, 회로와 케이블을 변경해야 했었다.

상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 도 4b를 보면 본 발명의 실시예에 의한 비닐하우스 개폐시스템(100)에서 제어수단(1)과 제어모듈(C) 및 구동수단(M)의 연결방식인데, 도시된 대로, 병렬로 연결되어 있는 형태를 취함으로서, 예를 들어 스위치나 LED 등과 같은 구성요건의 추가시 회로(미도시) 및 케이블(미도시)의 변경없이도 추가 구성이 가능하므로 확장성이 아주 우수하며, 회로의 공급전원이 선로나 전선이 추가적으로 불필요하므로, 지저분하지 않은 전체적으로 매우 깔끔한 환경을 향유할 수가 있는 것이다. 더 나아가, 팬(F)이 회전하지 않으면 상기 팬(F)과 결합된 구동수단(M)이 고장난 것으로 판단할 수 있으며, 매우 느리게 회전하면 배터리가 거의 소진한것으로 판단할수 있다.

도 5를 보면, 제어모듈(C)의 감지전류와 구동시간의 관계를 나타내는 그래프인데, 도시된 대로, 상기 제어모듈(C)에서 감지되는 전류가 높으면 과부하, 낮으면 선로가 단선된 것이라고 판단하여 이를 서버(20)에 통보하고, 상기 서버(20)는 표시부(50)나 단말기(60)로 전달하는 것이다.

이하에서는, 본 발명의 제2 실시예를 도 6과 도 7을 참조하여 설명하기로 한다.

본 제2 실시예는 도 6에 나타난 바와 같이, 구동수단(M)에 제어기(80)를 결합시켜 이루어진 것으로, 상기 제어기(80)를 통하여 상기 구동수단(M)이 있는 개폐기(7) 등에 과전류나 과부하가 생겨 재산이나 인명사고가 날 경우에 이를 즉각적으로 방지할수 있는 기능을 한다.

또한, 상기 제어기(80)는 구동수단(M)의 회전축(미도시)의 회전량과 각도를 감지하여 측창(13)의 개폐량을 감지하고, 감지된 개폐량과 설정된 개폐량을 비교하여 상기 구동수단(M)에 있어, 상기 회전축의 회전수 및 회전각을 조절할 수 있도록 구동수단(M)에 공급되는 전원을 제어하는 기능도 하는 것이다.

도 7에 나타난 바와 같이, 제어기(80)는 전면에는 디스플레이(81)와 연결되어 아래에는 회로기판에 설치된 마이컴(82)을 구비하여 이루어진다.

상기 제어기(80)는 상기 구동수단(M)에 전원을 공급하는 전원공급부에 설치된 전류검출소자(미도시)에서 과전류가 감지되면 구동수단(M)에 공급되는 전원을 차단하는 제어 프로그램을 구비한 마이컴(82)과 모터의 현재 구동상태 및 전류를 표시하는 디스플레이(81)로 이루어지는 것이다.

상기 디스플레이(81)는 상기 마이컴(82)에서 산출한 실제 개폐거리, 회전수 및 회전각, 감지된 전류를 표시한다. 따라서, 상기 마이컴(82)은 컨트롤러(9)와 연동하여 이러한 수치를 상기 디스플레이(81)에 표시하도록 하는 것이 바람직 할것이다.

상기 전류검출소자를 통해 감지되는 전류는 구동수단(M)에 공급되는 전류를 감지하며, 통상적으로 과전류 감지에 사용되는 CT등이 사용될 수 있다. 상기 전류검출소자에서 과전류가 감지되면 상기 제어기(80)는 작동을 멈추고 구동수단(M)은 정지하도록 설정되는 것이다.

즉, 제어기(80)에 의해 구동수단(M)에 공급되는 전원이 제어되고 있는 동안 외부 요인에 의해 상기 제어기(80)의 전원공급라인에 과전류가 발생하면 시설물이 과부하에 의해 손상될 수 있을 뿐만 아니라, 자칫 누전에 의해 사람이 감전될 위험도 있으므로, 상기 전류검출소자에서 과전류가 감지되면 제어기(80)는 구동을 멈추고, 구동수단(M)을 즉각적으로 정지시키는 것이다.

도 8은 본 발명에 의한 비닐하우스 개폐시스템(100)을 모니터링하는 방법의 흐름도이다. 앞서 설명한 상기 비닐하우스 개폐시스템(100)의 실시예에서 설명한 것과 중복되는 설명은 어느정도 생략하기로 한다.

이하, 상기 도면을 참조하여 모니터링하는 방법에 대하여 설명하기로 한다.

먼저, 구동수단(M)의 입력위치, 회전속도, 각도, 위치결정 완료알람의 정보를 미리 정보 데이터베이스(10)에 입력, 저장한다. (제1단계)

상기와 같이 정보 데이터베이스(10)에 상기와 같이 구동수단(M)의 특징을 이루는 정보 데이터를 입력시키도록 한다.

서버(20)에서 상기 정보 데이터베이스(10)에 저장된 정보를 기반으로 전력의 소비패턴을 분석한다. (제2단계)

상기 정보 데이터베이스(10)에 저장, 입력된 정보 데이터를 기반으로 구동수단(M)의 정상 여부를 예측할 수 있도록 하는 것이다. 따라서, 상기 구동수단(M)의 실제 소비전력을 서버(20)에서 인식하는 것이다.

상기와 같은 구동수단(M)을 통해 입력받은 각도정보와 동작완료 알림을 동기화하면서 전력의 변화 패턴을 서버(20)에 입력시켜 통상 예측되는 소비전력을 생성, 추출한다. (제3단계)

상기 서버(20)를 통해 상기 구동수단(M)의 실제 소비전력과 상기 제3단계에서 생성, 추출된 예측 소비전력을 서로 비교한다. (제4단계)

즉, 구동수단(M)의 소비전력을 측정하여 전력소비의 일정 패턴을 분석한 소비전력 예측 데이터와 실시간 작동하는 상기 구동수단(M)의 데이터를 서로 비교하여 정상적으로 작동하지 않으면 이상행위로 판별하는 것이다.

상기 제4단계에서 이상행위를 검출하여 발견시에는 관리자에게 상기 서버(20)의 알람신호부(23)를 통하여 표시부(50)에 디스플레이하거나 단말기(60)를 통해 관리자에게 이를 통보한다. (제5단계)

따라서, 본 발명에 의한 비닐하우스 개폐시스템(100)이 서버(20)를 통하여 예측한 소비전력 데이터와 실제 소비전력 데이터와의 차이가 큰 경우인 이상행위를 발견했을 경우에 관리자에게 통보하는 방식은 도 3a에 도시한 대로, 표시부(50)에 디스플레이하거나 또는 단말기(60)를 통한 진동이나 신호음 또는 단문메세지 전송 등으로 알릴 수 있으나 이에 한정되지 않으며, 이를 테면 관리자가 별도로 소지한 경보장치(미도시)에 beep음 등으로 통보하는 것도 가능한 것이다.

이하에서는, 비닐하우스(V)의 열림 정도를 모니터링하는 방법에 대하여 도면을 참조하여 설명하고자 한다.

상기 모니터링하는 방법을 간략하게 설명하면, 비닐하우스(V)가 열리거나 닫힘과 함께 회전축(A)이 상하로 움직이고, 이때의 상기 회전축(A)의 위치를 감지하여, 그 위치에 따른 저항값을 산출하고 그 산출된 저항값으로 비닐하우스(V)의 열림이나 닫힘 정도를 임의의 수치로 산출하게 되어, 상기 비닐하우스(V)의 개폐 정도를 정확하게 모니터링하게 되는 것이다.

도 9는 비닐하우스(V)의 개폐를 모니터링하는 구성요소를 나타낸 도면이다.

도시된 대로, 개폐기(7)의 상부에 신호발생부재(210)가 형성된다.

비닐하우스(V)가 닫힌 상태에서 구동수단(M)의 모터(미도시)가 정회전하게 되면 회전축(A)이 정회전하면서 비닐하우스(V)의 커버비닐필름(미도시)을 감아 올리면서 비닐하우스(V)를 열게 되며, 회전축(A)과 함께 구동수단(M)이 위쪽으로 이동하게 되고, 상기 구동수단(M)이 위로 이동함에 따라 신호발생부재(210)가 함께 위로 이동하게 된다. 상기 신호발생부재(210)는 구동수단(M)과 연결되어 구동수단(M)의 구동을 통한 회전축(A)의 움직임에 따라 함께 움직이면서 신호를 발생시키는 역할을 하는 것이다.

신호발생부재(210)가 위로 이동함에 따라 제2센서부(220)들이 상기 신호발생부재(210)의 위치를 감지하고 제2센서부(220)가 상기 신호발생부재(210)의 위치를 감지함에 따라 산출유닛에서 저항값을 산출하게 되고 산출유닛에서 산출하는 저항값으로 비닐하우스(V)의 열림 정도를 출력하게 된다.

출력유닛이 비닐하우스의 열림 정도를 관리자의 단말기(60)로 전송하거나 서버(20)에 전송하여 관리자가 비닐하우스(V)의 열림 정도를 모니터링할 수 있게 된다.

도 10은 모니터링하는 방법을 나타낸 흐름도이다.

먼저, 구동수단(M)이 회전축(A)을 회전시켜 비닐하우스(V)의 닫힘 지점으로부터 비닐하우스(V)의 최대 열림 지점까지 비닐하우스(V)를 열면서 회전축(A)의 위치를 감지하는 단계(S1)가 진행된다.

회전축(A)의 위치는 비닐하우스(V)의 닫힘 지점부터 최대 열림 지점까지의 거리에 상하 방향으로 균일한 간격으로 제2센서부(220)들이 배열하고, 상기 회전축(A)에 신호발생부재(210)가 연결하여 회전축(A)을 비닐하우스(V)의 닫힘 지점부터 최대 열림 지점까지 움직임에 의해 상기 신호발생부재(210)가 움직여 회전축(A)의 위치를 감지한다.

그리고, 상기 회전축(A)의 위치 감지에 따라 저항값을 산출하는 단계(S2)가 진행된다.

상기 저항값은 제2센서부(220)들과 1:1로 대응되도록 저항검출소자(230)를 연결하고 상기 저항검출소자(230)들은 회전축(A)의 높이에 따라 저항값이 누적되도록 연결하여 회전축(A)의 위치를 상기 제2센서부(210)가 감지함에 따라 저항검출소자(230)에 의한 저항값이 산출된다.

그리고, 비닐하우스(V)의 닫힘 지점에서의 최소 저항값과 최대 열림 지점에서의 최대 저항값의 차를 산출하는 단계(S3)가 진행된다.

예를 들면, 비닐하우스(V)의 닫힘 지점에 위치한 상태에서 최소 저항값이 0이고 최대 열림 지점에 위치한 상태에서 최대 저항값이 20이라면 최대 저항값과 최소 저항값의 차는 20이다.

다음으로, 최대 저항값과 최소 저항값의 차를 산출한 후, 최대 저항값과 최소 저항값의 차를 균등하게 나눈 단위 저항값을 산출하는 단계(S4)가 진행된다.

예를 들면, 최대 저항값과 최소 저항값의 차가 20인 경우 그 20을 10등분하여 10으로 나누게 되면 단위 저항값은 2가 된다. 저항값 차를 10으로 등분한다는 의미는 닫힘 지점에서 최대 열림지점까지의 열림 정도를 10등분하는 것을 의미한다. 만일, 저항값 차를 20으로 등분한다면 닫힘 지점에서 최대열림 지점까지의 열림 정도를 20등분하는 것을 의미한다.

단위 저항값을 산출한 후, 상기 단위 저항값을 기준으로 비닐하우스(V)의 열림 정도를 산출하는 단계(S5)가 진행된다.

즉, 최소 저항값이 0이고 최대 저항값이 20이고 그 저항값 차를 10으로 나누어 단위 저항값이 2로 그 기준을 정한 경우, 구동수단(M)의 작동에 의해 회전축(A)이 회전하면서, 비닐하우스(V)의 비닐필름(미도시)을 감아 올려 어느 임의의 위치에 정지시키고, 그 정지된 위치에서 저항값이 10이면 닫힘 상태에서 최대 열림 상태까지의 50%(2/10 = 0.5)에 해당되게 비닐하우스(V)를 열고 있는 것을 산출하게 된다.

한편, 구동수단(M)이 역회전으로 작동하여 회전축(A)이 역회전하면서 비닐하우스(V)의 비닐필름을 감아내려 어느 임의의 위치에 정지시키고 그 정지된 위치에서 저항값이 5이면 닫힘 상태에서 최대 열림 상태까지의 25%(5/20=0.25)에 해당되게 비닐하우스(V)를 열고 있는 것을 산출하게 된다.

이러한 방식으로 비닐하우스(V)의 개방되는 정도를 산출한 후, 상기 비닐하우스(V)의 개방 정도를 관리자의 휴대단말기(60)로 전송하거나 서버(20)를 통하여 표시부(50)에 표시하는 단계(S6)를 포함할 수 있다.

이상에서와 같은 내용의 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 상기 기술한 실시 예는 예시된 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 첨부된 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구 범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

1 : 제어수단 3 : 하우스
5 : 센서부 7 : 개폐기
9 : 컨트롤러 10 : 정보 데이터베이스
11 : 측창 13 : 천창
15 : 여유부 20 : 서버 21 : 정보입력부 22 : 이상행위 감지부
23 : 알람신호부 30 : 전류센서
40 : 비상용 전원공급부 50 : 표시부
60 : 단말기 70 : 타이머
80 : 제어기 81 : 디스플레이
82 : 마이컴 100 : 비닐하우스 개폐시스템
210 : 신호발생부재 220 : 제2센서부 230 : 저항검출소자
V : 비닐하우스 M : 구동수단
A : 회전축 B : 고정축
C : 제어모듈 F : 팬(fan)

Claims

비닐하우스의 측창을 개폐하기 위한 시스템에 있어서,
내부에 작물이 재배되도록 보온되는 공간이 구비되고 비닐류로 감싸지는 하우스;
상기 하우스의 내측에는 상기 하우스의 내부환경을 검출하는 센서부;
상기 하우스의 측창에 구비되어 상기 측창을 구동수단을 통하여 개폐하는 개폐기;
상기 개폐기와 연동하여 개도율에 따라 개폐 구동되도록 하고, 상기 구동수단을 제어하는 컨트롤러;
상기 구동수단의 전력소비 정보를 저장하는 정보 데이터베이스;
상기 전력소비 정보를 기반으로 통상적인 전력소비 정보를 생성하고, 상기 통상적인 전력소비 정보와 실시간 전력소비 정보를 서로 비교하여 이상행위를 감지하는 서버;
상기 구동수단을 통해 구동전류를 감지, 측정하여 선로의 과부하 또는 단락 및 단선을 판단하는 데이터를 수집하는 제어모듈;
상기 개폐기에 정전 발생시에 즉시 전원을 공급하는 비상용 전원공급부;
상기 개폐기의 개폐상태를 모니터링할 수 있도록 화면에 디스플레이하는 표시부를 포함하고,

상기 컨트롤러는,
1) 상기 구동수단이 회전축을 회전시켜 비닐하우스의 닫힘 지점으로부터 비닐하우스의 최대 열림 지점까지 비닐하우스를 열면서 회전축의 위치를 감지하고,
2) 회전축의 위치는 비닐하우스의 닫힘 지점부터 최대 열림 지점까지의 거리에 상하 방향으로 균일한 간격으로 제2센서부들이 배열하고, 상기 회전축에 신호발생부재가 연결하여 회전축을 비닐하우스의 닫힘 지점부터 최대 열림 지점까지 움직임에 의해 상기 신호발생부재가 움직여 회전축의 위치를 감지하며,
3) 상기 회전축의 위치 감지에 따라 저항값을 산출하여,
4) 상기 저항값은 제2센서부들과 1:1로 대응되도록 저항검출소자를 연결하고 상기 저항검출소자들은 회전축의 높이에 따라 저항값이 누적되도록 연결하여 회전축의 위치를 상기 제2센서부가 감지함에 따라 저항검출소자에 의한 저항값이 산출되며,
5) 비닐하우스의 닫힘 지점에서의 최소 저항값과 최대 열림 지점에서의 최대 저항값의 차를 산출하여,
6) 최대 저항값과 최소 저항값의 차이를 균등하게 나눈 단위 저항값을 기준으로 비닐하우스의 열림 정도를 산출하며,
7) 구동수단이 역회전으로 작동하여 회전축이 역회전하면서 비닐하우스의 비닐필름을 감아내려 어느 임의의 위치에 정지시키고 그 정지된 위치에서 저항값이 닫힘 상태에서 최대 열림 상태까지의 설정값에 해당되게 비닐하우스를 열고 있는 것으로 산출하는 것을 특징으로 하는 비닐하우스 개폐시스템.
◈청구항 2은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

제1항에 있어서,
제어수단과 상기 제어모듈 및 구동수단의 연결방식은 구성요건의 추가시에 회로 및 케이블의 변경이 없이도 추가적인 구성이 가능하도록 하기 위하여 병렬 연결방식인 것을 특징으로 하는 비닐하우스 개폐시스템.
◈청구항 3은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

제1항에 있어서,
상기 제어모듈에는 상기 구동수단의 과전류를 제어하는 전류센서가 형성되며, 상기 제어모듈에서 감지되는 전류가 높으면 과부하이고, 낮으면 선로가 단선된 것으로 판단하여 상기 서버에 통보하는 것을 특징으로 하는 비닐하우스 개폐시스템.
◈청구항 4은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

제1항에 있어서,
상기 서버는
생성된 전력의 소비정보를 입력하는 정보입력부;
상기 정보입력부에서 입력된 전력의 소비정보를 기반으로 이상행위의 유무를 감지하는 이상행위 감지부; 및
상기 이상행위 감지부로부터 감지된 것이 이상행위라고 판단되면 관리자에게 이를 통보하는 알람신호부로 이루어지며, 상기 구동수단에서 구동전류를 감지 및 측정하여 선로의 단락 및 단선을 판단하는 것을 특징으로 하는 비닐하우스 개폐시스템.
◈청구항 5은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

비닐하우스 개폐시스템을 모니터링하는 방법에 있어서,
구동수단의 정보를 정보 데이터베이스에 입력하여 저장하는 제1단계;
서버에서 상기 정보 데이터베이스에 저장된 정보를 기반으로 전력의 소비패턴을 분석하는 제2단계;
상기 구동수단을 통해 입력받은 각도정보와 동작완료 알림을 동기화하면서 변화패턴을 학습시켜 상기 서버에 입력하여 예측되는 소비전력을 생성, 추출하는 제3단계;
상기 서버를 통해 상기 구동수단의 실제 소비전력과 상기 제3단계에서 생성, 추출된 예측 소비전력을 비교하는 제4단계; 및
상기 제4단계에서 이상행위를 검출하여 발견시에는 서버의 알림신호부를 통하여 관리자에게 통보하는 제5단계를 포함하고,

상기 각 단계와는 별도로,
상기 구동수단이 회전축을 회전시켜 비닐하우스의 닫힘 지점으로부터 비닐하우스의 최대 열림 지점까지 비닐하우스를 열면서 회전축의 위치를 감지하는 단계;
회전축의 위치는 비닐하우스의 닫힘 지점부터 최대 열림 지점까지의 거리에 상하 방향으로 균일한 간격으로 제2센서부들이 배열하고, 상기 회전축에 신호발생부재가 연결하여 회전축을 비닐하우스의 닫힘 지점부터 최대 열림 지점까지 움직임에 의해 상기 신호발생부재가 움직여 회전축의 위치를 감지하는 단계;
상기 회전축의 위치 감지에 따라 저항값을 산출하는 단계;
상기 저항값은 제2센서부들과 1:1로 대응되도록 저항검출소자를 연결하고 상기 저항검출소자들은 회전축의 높이에 따라 저항값이 누적되도록 연결하여 회전축의 위치를 상기 제2센서부가 감지함에 따라 저항검출소자에 의한 저항값이 산출되는 단계;
비닐하우스의 닫힘 지점에서의 최소 저항값과 최대 열림 지점에서의 최대 저항값의 차를 산출하는 단계;
최대 저항값과 최소 저항값의 차이를 균등하게 나눈 단위 저항값을 기준으로 비닐하우스의 열림 정도를 산출하는 단계;
구동수단이 역회전으로 작동하여 회전축이 역회전하면서 비닐하우스의 비닐필름을 감아내려 어느 임의의 위치에 정지시키고 그 정지된 위치에서 저항값이 닫힘 상태에서 최대 열림 상태까지의 설정값에 해당되게 비닐하우스를 열고 있는 것으로 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 비닐하우스 개폐시스템의 모니터링 방법.