KR102510320B1 - 사물인터넷(IoT) 기반의 소형 화분 자동 급수 시스템 - Google Patents

사물인터넷(IoT) 기반의 소형 화분 자동 급수 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다육이나 난과 같이 정밀한 물의 공급을 필요로 하는 소형 화분 식물의 성장에 필수적인 물의 공급과 영양성분 공급을 다양하고 복합적인 환경 제어 인자를 통해 적시에 공급되도록 할 수 있고, 사용자로 하여금 원격지에서 실시간으로 확인할 수 있을뿐만 아니라 수동제어가 가능하며, 나아가 환경별 및/또는 식재 식물별로 공급수의 공급 여부를 예측하여 사용자에게 고지하고 자동 제어할 수 있도록 하여 기능성과 최적의 급수 환경을 도모할 수 있는 사물인터넷 기반의 소형 화분 자동 급수 시스템에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 화분의 일측에 설치되어 제어 신호에 따라 물을 자동 공급하도록 구성되는 자동 급수 장치; 및 상기 자동 급수 장치와 무선 통신하고, 그 자동 급수 장치와 연동하는 관리 애플리케이션이 마련되어 자동 급수 장치의 제어 상태를 표시하고, 원격으로 자동 급수 장치를 제어하도록 구성되는 사용자 단말장치;를 포함하는 소형 화분 자동 급수 시스템이 제공된다.

Description

사물인터넷(IoT) 기반의 소형 화분 자동 급수 시스템 {AUTOMATIC WATER SUPPLY SYSTEM FOR SMALL PLANT POT BASED ON IoT}
본 발명은 사물인터넷 기반의 소형 화분 자동 급수 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다육이나 난과 같이 정밀한 물의 공급을 필요로 하는 소형 화분 식물의 성장에 필수적인 물의 공급과 영양성분 공급을 다양하고 복합적인 환경 제어 인자를 통해 적시에 공급되도록 할 수 있고, 사용자로 하여금 원격지에서 실시간으로 확인할 수 있을뿐만 아니라 수동제어가 가능하며, 나아가 환경별 및/또는 식재 식물별로 공급수의 공급 여부를 예측하여 사용자에게 고지하고 자동 제어할 수 있도록 하여 기능성과 최적의 급수 환경을 도모할 수 있는 사물인터넷 기반의 소형 화분 자동 급수 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 생활환경이 급진적으로 변천해 감에 따라 인간생활의 주거환경과 주변미화도 다양하게 변화되도록 요구되고 있다. 즉, 주변을 자연친화적으로 가꾸기 위하여 정원이나 꽃밭 등에서 꽃을 재배하고, 계절마다 화초나 꽃등을 화분이나 분재 또는 기타 수단을 통해 실내외에서 취미생활이나 장식용으로 활용하고 있는 것이다.
일례로 화훼원에서 꽃, 열매나 잎 등을 보고 즐기거나 향기를 맡기 위하여 가꾸고 있는 관상식물은 보통 실내 조건에 맞고 자연 그대로의 분위기를 연출하기 위하여 여러 종류의 화분, 분재, 꽃병, 그리고 별도의 다른 수단을 이용하여 계절이나 장소, 또는 취향에 맞게 미려하고 아름답게 자라날 수 있도록 가꾸게 된다.
또한, 가정이나 사무실을 비롯하여 다양한 실내 또는 실외에서 꽃이나 나무 등의 식물을 대지로부터 독립적으로 가꾸는 경우가 증가하고 있다. 식물의 재배는 공기 정화 외에도 마음을 안정시켜주는 등 심리적인 효과도 있기 때문에 가정이나 사무실에서의 식물재배가 권장된다.
그러나 대다수의 식물 소비자들은 자신이 가꾸고 있는 식물의 명칭은 물론, 특징, 관수법(물주는 방법), 잘 자라는 온도나 습도, 공기정화기능의 유무, 병해충 등의 식물 관리 정보를 거의 모르는 상태에서 식물을 구입하여 재배를 시작하는 경우가 많다. 그래서 일부 식물은 관리를 제대로 하지 못해 고사하는 경우도 종종 발생한다.
따라서 식물을 전문적으로 생육하는 전문가가 아닌 일반인이 다양한 식물, 특히 난이나 다육이 등의 식물을 제대로 관리하여 재배하는 것이 매우 어려워, 가정이나 사무실 등 비 전문가가 키우는 식물은 그 종류가 매우 제한적이다.
이에 따라, 식물을 관리하기 위한 화분 및 시스템에 대하여 다양한 방법들이 제시되어 있다.
예를 들어, 식물을 관리하기 위한 화분 및 시스템에 대한 기술로는 "화분 식물용 자동 물공급 장치(대한민국 공개특허 제10-2016-0057695호)(특허문헌 1)" 및 "화분 내장형 칩을 이용한 식물 관리 서비스 시스템, 방법 및 컴퓨터 판독가능 기록매체(대한민국 공개특허 제10-2016-0129972호)(특허문헌 2) 등에서 구체적으로 기재되어 있다.
특허문헌 1은 화분에 필요한 적정량의 수분을 자동으로 공급함으로써 식물이 수분 부족 또는 과잉 공급으로 인한 생장의 어려움이나 고사를 방지할 수 있는 화분 식물용 자동 물 공급 장치의 제공을 목적으로 한다. 이를 위해, 화분에 식재된 식물 급수용 물을 저장하는 물탱크, 상기 화분의 토양 내에 설치되어 토양 내의 수분량을 감지하기 위한 습도센서, 상기 습도센서와 연결되며 감지된 상기 토양 내의 수분량을 표시하기 위한 디스플레이수단, 상기 물탱크와 연결되며 상기 습도센서에 의해 감지된 수분량이 설정된 기준에 미달하는 경우 상기 화분에 물을 공급하기 위한 펌프 및 상기 습도센서, 디스플레이수단 및 펌프와 연결되며 상기 습도센서에 의해 감지된 수분량과 설정된 기준량을 비교하여 상기 펌프의 작동 여부 제어 및 감지된 수분량을 상기 디스플레이수단에 표시하기 위한 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 급수자가 상기 화분에 공급되는 수분량 및 물 공급주기를 제어하는 수동모드와 상기 급수자에 의해 공급되는 수분량 및 공급주기를 저장하여 데이터화 한 후, 저장된 데이터에 따라 상기 화분에 물을 자동으로 공급하기 위한 자동모드로 이루어질 수 있으며, 상기 디스플레이수단은 감지된 수분량에 따라 단계적으로 점등되는 LED일 수 있으며, 상기 디스플레이 수단은 감지된 수분량이 설정된 기준에 미달하는 경우 알림음 발생을 위한 음향발생수단이 더 구비된다.
이 경우, 화분에 필요한 적정량의 수분을 자동으로 공급함으로써 식물이 수분 부족 또는 과잉 공급으로 인한 생장의 어려움이나 고사를 방지할 수 있지만, 원거리에 있는 사용자가 화분의 상태를 파악하기 곤란하고, 화분 시스템을 원격으로 제어할 수 없다는 단점이 있었다.
특허문헌 2는 초보자도 식물의 기본정보와 관리 정보를 확인하여 식물재배를 용이하게 실시할 수 있도록 하는 화분 내장형 칩을 이용한 식물관리 서비스 시스템을 제공한다. 이를 위해, 화분의 일측에 형성되는 통신부 본체와, 상기 통신부 본체에 착탈 가능하게 장착되며, 식물의 기본정보 및 관리정보가 저장되어 있는 정보내장칩과, 상기 통신부 본체에 마련되며, 상기 정보내장 칩에 저장되어 있는 정보를 무선통신을 통해 송신하는 무선통신부와, 상기 무선통신부의 구동을 위한 전원을 공급하는 전원공급부를 포함하는 정보통신모듈과 상기 정보통신모듈에서 송신되는 정보를 수신할 수 있는 무선통신부와, 제공정보를 출력하기 위한 디스플레이를 포함하는 휴대단말기를 구비하며, 상기 정보통신모듈의 무선통신부와, 휴대단말기의 무선통신부는 정보를 송수신하여 상기 휴대단말기가 정보통신모듈과 설정된 거리 이내로 접근하면 식물의 관리 정보가 디스플레이를 통해 출력되도록 형성되고, 상기 정보통신모듈의 무선통신부와 상기 휴대단말기의 무선통신부는 비콘(Beacon), 블루투스(Bluetooth)를 포함하는 근거리 무선 통신 방식 중 적어도 한가지 방식에 의하여 통신 수 있으며, 상기 휴대단말기는, 상기 정보통신모듈에서 제공되는 관리정보에 따라 설정된 급수 주기, 급수량, 필요로 하는 영양제 성분, 및 상기 필요로 하는 영양제의 공급 주기를 포함하는 식물 관리 정보의 세트를 수신하고, 상기 식물 관리 정보의 세트 중 제1그룹의 데이터를 상기 디스플레이를 통해 출력하고, 상기 식물 관리 정보의 세트 중 제2그룹의 데이터를 상기 휴대단말기의 스피커를 통해 출력하고, 상기 정보통신모듈의 전원공급부는 상기 통신부 본체의 일측 또는 화분의 일측에 설치되며 태양광을 통해 전기를 생성하는 태양광 발전패널을 더 구비하며, 상기 휴대단말기는 인터넷 연결이 가능하도록 형성되어 있고, 상기 정보 내장 칩에는 식물의 관리에 필요한 물품에 대한 정보 및 상기 물품의 판매사이트와의 접속을 위한 정보가 내장되어 상기 휴대단말기로 제공되며, 사용자는 상기 휴대단말기를 통해 상기 물품의 판매사이트에서 물품을 주문할 수 있도록 형성된다.
이 경우, 식물재배에 전문지식이 없는 초보자도 식물의 기본정보 및 관리 정보를 제공받아 안전하고 용이하게 식물재배를 할 수 있도록 도울 수 있으나, 토양에 결핍된 수분 및 영양소를 자동으로 공급하지 못하는 단점이 있었으며, 특히 적시에 물의 공급이 이루어져야 하는 다육이나 난과 같은 식물 관리에는 한계가 있는 문제점이 있었다.
대한민국 공개특허공보 10-2016-0057695(2016.05.24. 공개) 대한민국 공개특허공보 10-2016-0129972(2016.11.10. 공개) 대한민국 공개특허공보 10-2019-0097592(2019.08.21. 공개) 대한민국 공개특허공보 10-2019-0026073(2019.03.13. 공개)
따라서, 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 다육이나 난과 같이 정밀한 물의 공급을 필요로 하는 소형 화분의 식물 성장에 필수적인 물의 공급과 영양성분 공급을 다양하고 복합적인 환경 제어 인자를 통해 적시에 공급되도록 할 수 있는 사물인터넷 기반의 소형 화분 자동 급수 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 환경별 또는 식재 식물별로 공급수의 공급 여부를 예측하여 사용자에게 고지하고 자동 제어할 수 있도록 하여 기능성과 최적의 급수 환경을 도모할 수 있는 사물인터넷 기반의 소형 화분 자동 급수 시스템을 제공하는데 다른 목적이 있다.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 본 발명의 목적들 및 다른 특징들을 달성하기 위한 본 발명의 일 관점에 따르면, 화분의 일측에 설치되어 제어 신호에 따라 물을 자동 공급하도록 구성되는 자동 급수 장치; 및 상기 자동 급수 장치와 무선 통신하고, 그 자동 급수 장치와 연동하는 관리 애플리케이션이 마련되어 자동 급수 장치의 제어 상태를 표시하고, 원격으로 자동 급수 장치를 제어하도록 구성되는 사용자 단말장치;를 포함하며, 상기 자동 급수 장치는, 화분에 소정 높이에 지지 고정되는 함체 형태의 장치 바디와, 화분 토양 위에 소정 높이로 상기 장치 바디를 지지 고정시키도록 구성되는 지지 부재와, 상기 장치 바디에 구비되고 화분으로 물을 공급하도록 구성되는 물 공급 모듈과, 화분의 토양 상태 및 화분 주변의 환경 상태를 검출하도록 구성되는 환경제어인자 검출 모듈과, 상기 환경제어인자 검출 모듈의 검출 신호를 전달받아 상기 물 공급 모듈을 제어하는 제어 모듈, 및 상기 제어 모듈에 필요 전력을 공급하도록 구비되는 배터리를 포함하는 것을 특징으로 하는 소형 화분 자동 급수 시스템가 제공된다.
본 발명에 있어서, 상기 물 공급 모듈은, 상기 장치 바디의 내부 일측에 구비되는 물 저장 탱크와, 일단부가 상기 물 저장 탱크에 연통되게 구성되는 물 공급 파이프, 및 상기 물 저장 탱크와 물 공급 파이프의 연통부 또는 상기 물 공급 파이프 상에 구비되며, 상기 제어 모듈의 제어 신호에 의해 개폐되는 체크밸브를 포함하고, 상기 물 저장 탱크는 수위를 검출하여 상기 제어 모듈로 전달하도록 구비되는 수위 센서를 포함하며, 상기 물 저장 탱크가 위치되는 측의 장치 바디에는 물의 수위를 육안으로 확인할 수 있는 투명창이 형성될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 환경제어인자 검출 모듈은, 화분 토양의 수분을 검출하기 위한 토양 수분 센서; 화분 토양의 유기물을 검출하기 위한 유기물 검출 센서; 화분 주변의 습도를 검출하기 위한 외기 습도 센서; 화분 주변의 온도를 검출하기 위한 외기 온도 센서; 및 화분 주변의 광량을 광량 센서;를 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제어 모듈은, 상기 수위 센서로부터 수위 검출값을 전달받는 수위 수신부; 상기 환경제어인자 검출 모듈의 각 센서로부터 검출값을 수신하는 검출값 수신부; 상기 검출값 수신부에서 수신된 검출값에 기반하여 물 공급 여부와 물 공급 주기 및 물 공급량을 결정하여 상기 물 공급 모듈의 체크 밸브를 제어하는 물공급 제어부; 상기 사용자 단말장치와 무선 통신하는 무선 통신부; 상기 수위 검출값을 하기 디스플레이부에 표시함과 동시에, 상기 무선 통신부를 통해 사용자 단말장치로 전송하는 수위 알람부; 및 상기 장치 바디에 구성되어 제어 상황을 디스플레이하는 디스플레이부;를 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제어 모듈은, 상기 유기물 검출 센서로부터 검출된 검출값이 미리 설정된 검출값 이하인 경우, 필요 영양분 공급을 위한 메시지를 상기 디스플레이부에 표시함과 동시에 상기 무선 통신부를 통해 사용자 단말장치로 영양분 공급 메시지를 전송하는 영양분 알람부; 현재 및 미래 기상 정보를 수신하는 기상정보 수신부; 및 상기 기상정보 수신부에서 수신된 기상 정보와 상기 검출값 수신부에서 수신된 검출값 및 상기 수위 수신부에서 전달받은 수위 검출값에 기반하여 습도, 온도 및 광량과 현재 수위 검출값을 계산하고 물 공급 주기 및 물 공급량을 예측하여 공급할 물 공급량을 산출하는 물 공급량 산출부;를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 사물인터넷 기반의 소형 화분 자동 급수 시스템에 의하면 다음과 같은 효과를 제공한다.
첫째, 본 발명은 소형 화분 식물의 성장에 필수적인 물의 공급을 다양한 환경 제어 인자를 통해 자동으로 공급할 수 있어 다육이나 난과 같은 식물 화분을 매우 편리하게 관리할 수 있는 효과가 있다.
둘째, 본 발명은 사용자로 하여금 원격지에서 실시간으로 확인할 수 있을뿐만 아니라 수동제어가 가능하도록 하며, 수동 제어 시 잘못된 명령을 바로잡을 수 있도록 하여 식재 식물의 관리에 스마트한 환경을 도모할 수 있도록 하는 효과가 있다.
셋째, 본 발명은 환경별 또는 식재 식물별로 공급수의 공급 여부를 예측하여 사용자에게 고지하고 자동 제어할 수 있도록 하여 기능성과 최적의 급수 환경을 도모할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 사물인터넷 기반의 소형 화분 자동 급수 시스템의 구성을 도식화하여 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 사물인터넷 기반의 소형 화분 자동 급수 시스템을 구성하는 자동 급수 장치의 구성을 블록화하여 개략적으로 나타내는 블록 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 사물인터넷 기반의 소형 화분 자동 급수 시스템을 구성하는 자동 급수 장치의 환경제어인자 검출모듈의 구성을 블록화하여 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 사물인터넷 기반의 소형 화분 자동 급수 시스템을 구성하는 자동 급수 장치의 제어 모듈의 구성을 블록화하여 나타내는 도면이다.
본 발명의 추가적인 목적들, 특징들 및 장점들은 다음의 상세한 설명 및 첨부도면으로부터 보다 명료하게 이해될 수 있다.
본 발명의 상세한 설명에 앞서, 본 발명은 다양한 변경을 도모할 수 있고, 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 아래에서 설명되고 도면에 도시된 예시들은 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도는 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 명세서에 기재된 "...부", "...유닛", "...모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 사물인터넷 기반의 소형 화분 자동 급수 시스템에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 사물인터넷 기반의 소형 화분 자동 급수 시스템의 구성을 도식화하여 나타내는 도면이며, 도 2는 본 발명에 따른 사물인터넷 기반의 소형 화분 자동 급수 시스템을 구성하는 자동 급수 장치의 구성을 블록화하여 개략적으로 나타내는 블록 구성도이고, 도 3은 본 발명에 따른 사물인터넷 기반의 소형 화분 자동 급수 시스템을 구성하는 자동 급수 장치의 환경제어인자 검출모듈의 구성을 블록화하여 나타내는 도면이며, 도 4는 본 발명에 따른 사물인터넷 기반의 소형 화분 자동 급수 시스템을 구성하는 자동 급수 장치의 제어 모듈의 구성을 블록화하여 나타내는 도면이다.
본 발명에 따른 사물인터넷 기반의 소형 화분 자동 급수 시스템은, 도 1 내지 도 4에 나타낸 바와 같이, 크게 자동 급수 장치(100); 및 사용자 단말장치(200);를 포함한다.
구체적으로, 본 발명에 따른 사물인터넷 기반의 소형 화분 자동 급수 시스템은, 도 1 내지 도 4에 나타낸 바와 같이, 화분의 일측에 설치되어 제어 신호에 따라 물을 자동 공급하도록 구성되는 자동 급수 장치(10); 및 상기 자동 급수 장치(10)와 무선 통신하고, 그 자동 급수 장치(10)와 연동하는 관리 애플리케이션을 통해 자동 급수 장치(10)의 제어 상태를 표시하고, 원격으로 자동 급수 장치(10)를 제어할 수 있게 구성되는 사용자 단말장치(20);를 포함한다.
상기 자동 급수 장치(10)는 화분의 일측에 설치되어 제어 모듈의 제어 신호에 따라 물을 자동 공급하도록 구성되는 것으로, 크게 장치 바디(100); 물 공급 모듈(200); 환경제어인자 검출 모듈(300); 제어 모듈(400); 및 배터리(500);를 포함한다.
구체적으로, 상기 자동 급수 장치(10)는, 함체 형태로 형성되는 장치 바디(100); 화분 토양 위에 소정 높이로 상기 장치 바디(100)를 지지 고정시키도록 구성되는 지지 부재(미도시); 상기 장치 바디(100)의 내부에 구비되고 화분으로 물을 공급하도록 구성되는 물 공급 모듈(200); 화분의 식물 생장에 영향을 주는 토양 상태 및 화분 주변의 환경 상태를 검출하여 검출 신호를 하기 제어 모듈(300)로 전달하도록 구성되는 환경제어인자 검출 모듈(300); 상기 환경제어인자 검출 모듈(300)의 검출 신호를 전달받아 상기 물 공급 모듈(200)을 제어하는 제어 모듈(400); 및 상기 제어 모듈(400)에 필요 전력을 공급하도록 구비되는 배터리(500);을 포함한다.
상기 장치 바디(100)는 상기 물 공급 모듈(200)과 제어 모듈(400) 및 배터리(500)를 구비할 수 있는 형태로 형성되며, 상기 환경제어인자 검출 모듈(300) 전체 또는 일부 구성요소가 전기적으로 접속 가능한 접속 포트를 가지며, 상시 전력망으로부터 전력을 공급받을 수 있게 전원 케이블(11)이 상기 제어 모듈(400)에 접속되어 구성될 수 있다.
계속해서, 상기 물 공급 모듈(200)은 상기 장치 바디(100)의 내부 일측에 구비되는 물 저장 탱크(210)와, 일단부가 상기 물 저장 탱크에 연통되게 구성되는 물 공급 파이프(220), 및 상기 물 저장 탱크와 물 공급 파이프(220)의 연통부 또는 상기 물 공급 파이프(220) 상에 구비되며, 상기 제어 모듈(400)의 제어 신호에 의해 개폐되는 체크밸브(미도시)를 포함한다.
상기 물 저장 탱크(210)에는 수위 센서가 구비되어 검출된 수위를 상기 제어 모듈(400)로 전달한다.
상기 물 저장 탱크(210)가 위치되는 측의 장치 바디(100)에는 물의 수위를 육안으로 확인할 수 있는 투명창(110)이 형성될 수 있다.
계속해서, 상기 환경제어인자 검출 모듈(300)은 화분의 식물 생장에 영향을 주는 토양 상태 및 화분 주변의 환경 상태를 검출하여 검출 신호를 하기 제어 모듈(300)로 전달하도록 구성되는 것으로, 화분 토양의 수분을 검출하기 위한 토양 수분 센서(soil moisture sensor)(310)과, 화분 토양의 유기물을 검출하기 위한 유기물 검출 센서(320)와, 화분 주변의 습도를 검출하기 위한 외기 습도 센서(330)과, 화분 주변의 온도를 검출하기 위한 외기 온도 센서(340),및 화분 주변의 광량을 광량 센서(350)를 포함한다.
상기 유기물 검출 센서(320)는 전기전도도 센서로 이루어져 화분 토양 내의 유기물을 검출하며, 제어 모듈(400)에서는 필요 영양분의 공급 여부를 결정하여 사용자에게 고지하도록 한다.
이와 같이 구성되는 환경제어인자 검출 모듈(300)은 각 센서(310 내지 350)에서 검출된 검출 신호를 상기 제어 모듈(400)로 전달하고, 상기 제어 모듈(400)에서는 이들 센서(310 내지 350)에서 검출된 검출 신호에 기반하여 종합적으로 판단하여 물 공급 여부와 물 공급량을 결정하고, 또한 물 소요량을 예측하도록 이루어진다.
다음으로, 상기 제어 모듈(400)은 장치 온/오프 제어부(401)와, 상기 물 저장 탱크(210)의 수위 센서로부터 검출 신호(수위 검출값)을 전달받는 수위 수신부(410)와, 상기 환경제어인자 검출 모듈(300)의 각 센서(310 내지 350)로부터 검출 신호(검출값)를 수신하는 검출값 수신부(420)와, 상기 검출값 수신부(420)에서 수신된 신호에 기반하여 물 공급 여부와 물 공급 주기 및 물 공급량을 결정하여 상기 물 공급 모듈(200)의 체크 밸브를 제어하는 물공급 제어부(430)와, 상기 사용자 단말장치(20)와 무선 통신하는 무선 통신부(440)와, 상기 수위 수신부(410)로부터 검출 신호(수위 검출값)를 전달받아 하기 디스플레이부에 표시함과 동시에, 상기 무선 통신부(440)를 통해 사용자 단말장치(20)로 전송하는 수위 알람부(450), 및 상기 장치 바디(10)에 구성되어 제어 상황을 디스플레이하는 디스플레이부(460)를 포함한다.
또한, 상기 제어 모듈(400)은, 상기 유기물 검출 센서(320)로부터 검출된 검출값이 미리 설정된 검출값 이하인 경우, 필요 영양분 공급을 위한 메시지를 상기 디스플레이부(460)에 표시함과 동시에 상기 무선 통신부(440)를 통해 사용자 단말장치(20)로 영양분 공급 메시지를 전송하는 영양분 알람부(470)과, 현재 및 미래 기상 정보를 수신하는 기상정보 수신부(480), 및 상기 기상정보 수신부(480)에서 수신된 미래 기상 정보와 상기 검출값 수신부(420)에서 수신된 검출값 및 상기 수위 수신부(410)에서 전달받은 수위 검출값에 기반하여 습도, 온도 및 광량과 현재 수위 검출값을 계산하여 물 공급 주기 및 물 공급량을 예측하여 미래 공급할 물 공급량을 산출하는 물 공급량 산출부(490)를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 소형 화분 자동 급수 시스템은 소형 화분에 적용되고, 지속적인 물 공급 라인이 아닌 물 저장 탱크로부터 물을 공급하는 구성이므로, 물 공급이 매우 정밀하게 제어되어야 하는 다육이나 난의 경우, 상기 물 공급량 산출부(490)에서의 제어 결과에 따라 급 주기와 공급량으로 자동 공급되도록 하며, 물 부족이 예상되는 경우 미리 물을 보충할 수 있도록 한다.
또한, 본 발명은 별도의 영양분 공급 탱크를 구성하지 않고 지속적인 영양분 관리가 필요로 하지 않는, 즉 상대적으로 불규칙한 영양분 공급을 필요로 하는 식물에 대하여 영양분 알람부(470)를 통해 부정기적으로 영양분을 보충할 수 있도록 하게 된다.
계속해서, 상기 배터리(500)는 교체형 배터리 또는 충전형 배터리로 구성될 수 있으며, 교체형 배터리의 경우, 상기 제어 모듈(400)은 배터리의 전력값을 전달받아 전력값이 소정 이하로 떨어질 경우 상기 디스플레이부(460)에 표시하거나 사용자 단말장치(20)로 알람하도록 하는 전력량 알람부(491)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
앞서 언급하였지만, 본 발명은 상기 배터리(500)와 함께 또는 이와 별개로 상시 전력망의 전원을 공급받을 수 있는 전원 케이블(11)이 구성될 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 장치 바디(100)에 구성되는 태양광 발전하여 상기 배터리(500)로 발전 전력을 저장하도록 구성되는 태양광 모듈을 더 포함할 수 있다.
다음으로, 상기 사용자 단말장치(20)는 상기 자동 급수 장치(10)와 무선통신하고 연동 애플리케이션이 설치될 수 있는 스마트 폰으로 구성될 수 있으며, 상기 사용자 단말장치(20)의 관리 애플리케이션은 상기 자동 급수 장치(10)의 제어 상태이 표시되고, 원격으로 자동 급수 장치(10)를 제어할 수 있게 다양한 콘텐츠를 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 사용자 단말장치(20)의 연동 애플리케이션에는 식물 종류를 선택하고, 선택된 식물 종류에 따른 제어 기준값으로 상기 제어 모듈(400)이 제어하도록 구성될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 사물인터넷 기반의 소형 화분 자동 급수 시스템에 의하면, 화분 식물의 성장에 필수적인 물의 공급을 다양한 환경 제어 인자를 통해 자동으로 공급할 수 있어 화분을 매우 편리하게 관리할 수 있고, 사용자로 하여금 원격지에서 실시간으로 확인할 수 있을뿐만 아니라 수동제어가 가능하도록 하며, 수동 제어 시 잘못된 명령을 바로잡을 수 있도록 하여 식재 식물의 관리에 스마트한 환경을 도모할 수 있도록 하는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 환경별 또는 식재 식물별로 공급수의 공급 여부를 예측하여 사용자에게 고지하고 자동 제어할 수 있도록 하여 기능성과 최적의 급수 환경을 도모할 수 있는 이점이 있다.
본 명세서에서 설명되는 실시 예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시 예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시 예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 자동 급수 장치
11: 전원 케이블
20: 사용자 단말장치
100: 장치 바디
110: 투명창
200: 물 공급 모듈
210: 물 저장 탱크
220: 물 공급 파이프
300: 환경제어인자 검출 모듈
310: 토양 수분 센서
320: 유기물 검출 센서
330: 외기 습도 센서
340: 외기 온도 센서
350: 광량 센서
400: 제어 모듈
401: 장치 온/오프 제어부
410: 수위 수신부
420: 검출값 수신부
430: 물공급 제어부
440: 무선 통신부
450: 수위 알람부
460: 디스플레이부
470: 영양분 알람부
480: 기상정보 수신부
490: 물 공급량 산출부
491: 전력량 알람부
500: 배터리

Claims (3)

  1. 화분의 일측에 설치되어 제어 신호에 따라 물을 자동 공급하도록 구성되는 자동 급수 장치; 및
    상기 자동 급수 장치와 무선 통신하고, 그 자동 급수 장치와 연동하는 관리 애플리케이션이 마련되어 자동 급수 장치의 제어 상태를 표시하고, 원격으로 자동 급수 장치를 제어하도록 구성되는 사용자 단말장치;를 포함하며,
    상기 자동 급수 장치는, 함체 형태의 장치 바디와, 화분 토양 위에 소정 높이로 상기 장치 바디를 지지 고정시키도록 구성되는 지지 부재와, 상기 장치 바디에 구비되고 화분으로 물을 공급하도록 구성되는 물 공급 모듈과, 화분의 토양 상태 및 화분 주변의 환경 상태를 검출하도록 구성되는 환경제어인자 검출 모듈과, 상기 환경제어인자 검출 모듈의 검출 신호를 전달받아 상기 물 공급 모듈을 제어하는 제어 모듈, 및 상기 제어 모듈에 필요 전력을 공급하도록 구비되는 배터리를 포함하고,
    상기 물 공급 모듈은, 상기 장치 바디의 내부 일측에 구비되는 물 저장 탱크와, 일단부가 상기 물 저장 탱크에 연통되게 구성되는 물 공급 파이프, 및 상기 물 저장 탱크와 물 공급 파이프의 연통부 또는 상기 물 공급 파이프 상에 구비되며, 상기 제어 모듈의 제어 신호에 의해 개폐되는 체크밸브를 포함하고,
    상기 물 저장 탱크는 수위를 검출하여 상기 제어 모듈로 전달하도록 구비되는 수위 센서를 포함하고,
    상기 물 저장 탱크가 위치되는 측의 장치 바디에는 물의 수위를 육안으로 확인할 수 있는 투명창이 형성되고,
    상기 환경제어인자 검출 모듈은, 화분 토양의 수분을 검출하기 위한 토양 수분 센서와, 화분 토양의 유기물을 검출하기 위한 유기물 검출 센서와, 화분 주변의 습도를 검출하기 위한 외기 습도 센서; 화분 주변의 온도를 검출하기 위한 외기 온도 센서, 및 화분 주변의 광량을 광량 센서;를 포함하며,
    상기 제어 모듈은, 상기 수위 센서로부터 수위 검출값을 전달받는 수위 수신부와, 상기 환경제어인자 검출 모듈의 각 센서로부터 검출값을 수신하는 검출값 수신부와, 상기 검출값 수신부에서 수신된 검출값에 기반하여 물 공급 여부와 물 공급 주기 및 물 공급량을 결정하여 상기 물 공급 모듈의 체크 밸브를 제어하는 물공급 제어부와, 상기 사용자 단말장치와 무선 통신하는 무선 통신부와, 상기 수위 검출값을 하기 디스플레이부에 표시함과 동시에, 상기 무선 통신부를 통해 사용자 단말장치로 전송하는 수위 알람부와, 상기 장치 바디에 구성되어 제어 상황을 디스플레이하는 디스플레이부와, 상기 유기물 검출 센서로부터 검출된 검출값이 미리 설정된 검출값 이하인 경우, 필요 영양분 공급을 위한 메시지를 상기 디스플레이부에 표시함과 동시에 상기 무선 통신부를 통해 사용자 단말장치로 영양분 공급 메시지를 전송하는 영양분 알람부와, 현재 및 미래 기상 정보를 수신하는 기상정보 수신부, 및 상기 기상정보 수신부에서 수신된 기상 정보와 상기 검출값 수신부에서 수신된 검출값 및 상기 수위 수신부에서 전달받은 수위 검출값에 기반하여 습도, 온도 및 광량과 현재 수위 검출값을 계산하고 물 공급 주기 및 물 공급량을 예측하여 공급할 물 공급량을 산출하는 물 공급량 산출부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
    소형 화분 자동 급수 시스템.
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