KR102566481B1 - 식물 재배 장치 및 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 식물 재배 장치 및 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 복수의 수분센서를 통해 식물이 심어져 있는 각 화분의 토양 상태를 파악하고, 토양의 상태에 따라 최적의 수분, 양액 및 공기를 자동으로 분석하여 토양에 분사하도록 구성되어 있어, 화분에 심어져 있는 식물에 최적의 생장 상태를 제공함으로써 식물의 생산성을 향상시킬 수 있는 장치를 제공하는 식물 재배 장치 및 시스템에 관한 것이다.

Description

식물 재배 장치 및 시스템{Plant growing device and system thereof}

본 발명은 재배하고자 하는 식물이나, 식물이 심어져있는 토양의 특성에 따라 적합한 양의 수분, 양액 및 공기를 제공할 수 있는 구성을 포함하는 식물 재배 장치 및 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 식물을 높은 생산성으로 재배하기 위해서는 토양, 수분 및 양액과 같은 식물의 성장조건을 적절하게 식물에 공급하는 것이 중요하며, 식물의 성장조건은 식물의 종류에 따라서 차이가 있지만, 토양의 특성에 따라서도 식물에 공급되어야 하는 적정량의 수분 및 공기 주입량에 차이가 발생한다.

최근에는 농업이 발전하며 ICT 기술이나 BT 기술이 결합된 다양한 스마트팜의 농업 형태의 연구가 활발하게 수행되고 있으며, 일반적으로 이러한 스마트팜은 센서를 활용하여 식물의 성장공간의 습기나 온도를 측정하고, 이를 기초로 양액공급을 제어하는 방식을 통해 식물의 성장을 촉진하는 시스템으로 구성된다.

종래의 스마트팜 형태의 식물 재배 시스템은 일반적으로 식물이 재배되는 성장 공간의 상태를 파악하여 일정 시간 간격으로 양액을 공급하는 방식으로 구성되고, 이러한 경우 식물이 심어져 있는 재배기의 토양 상태를 고려하지 않고 성장 공간을 기준으로 수분 및 양액을 식물에 제공하게 된다.

그러나, 대량의 식물을 재배하는 재배 농장과 같이 복수의 식물이 같은 종류의 토양을 사용하여 심어져 있다 하더라도, 각 화분별 토양의 밀도에 따라서 토양 내부의 습도에 차이가 있을 수 있으며, 이러한 토양의 차이를 고려하지 않고 성장 공간만을 기준으로 식물에게 수분 및 양액을 공급하는 경우, 수분 공급량이 과잉되어 토양 내부의 습도가 높아지고 적절한 공기가 공급되지 않아 식물의 내부 뿌리가 호흡식물의 내부 뿌리가 썩거나 상하는 문제가 발생할 수 있으며, 수분 공급량이 부족하게 되어 식물의 성장이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.

따라서, 식물의 성장 공간에 따라 식물에 적정한 수분 및 양액을 제공하는 것을 기초로 하되, 각 식물이 심어져 있는 재배 공간의 토양 상태를 고려하여 토양에 적절한 수분, 양액 및 공기를 공급함으로써 복수의 식물에 대해서 최적의 식물 생장 조건을 자동으로 제어할 수 있는 시스템의 개발이 필요하다.

한국등록특허 제10-1979642호 "이동식 무인센싱장치 및 이를 이용한 재배시설 관리시스템(2019.05.13.)"

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 본 발명의 목적은, 식물이 심어져 있는 각 화분의 토양 상태를 파악하고, 토양의 상태에 따라 최적의 수분, 양액 및 공기를 분석하여 식물에 제공함으로써 복수의 식물을 높은 생산성으로 재배할 수 있는 식물 재배 장치 및 시스템을 제공함에 있다.

본 발명의 식물 재배 장치는 재배하고자 하는 식물 및 토양을 수용하는 화분; 상기 화분에 양액 및 물 중 적어도 하나를 포함하는 유체를 공급하는 유체공급수단; 상기 화분에 공기를 공급하는 공기공급수단; 상기 화분의 토양에 매립되는 적어도 하나의 수분센서를 포함하는 센서모듈; 및 상기 센서모듈이 출력하는 상기 화분의 수분정보를 수신하고, 상기 수분정보에 따라 상기 유체공급수단 및 상기 공기공급수단 중 적어도 하나를 제어하는 제어 패턴을 생성하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 센서모듈은, 복수의 상기 수분센서를 포함하고, 상기 수분센서는 상기 화분의 토양에 서로 다른 위치에 매립되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제어부는, 유체 및 공기의 분사에 대한 소정의 테스트 패턴을 상기 유체공급수단 및 상기 공기공급수단에 전달하여 상기 화분에 유체 및 공기를 분사하고, 일정 시간 이후, 상기 수분센서가 측정하는 상기 화분의 수분량을 상기 수분정보로 수신하여 상기 제어 패턴을 생성하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제어부는, 복수의 토양정보를 포함하는 토양데이터베이스를 포함하고, 상기 제어부에 수신된 상기 수분정보에 의해 상기 토양데이터베이스에서 상기 토양정보가 선택되고, 상기 토양정보에 따라 상기 제어 패턴을 생성하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 제어부는, 복수의 식물 재배정보를 포함하는 식물데이터베이스를 포함하고, 상기 식물데이터베이스에서 선택되는 재배정보와, 상기 토양정보를 비교 판단하여 상기 제어 패턴을 생성하는 것을 특징으로 한다.

더불어, 상기 제어 패턴은, 상기 유체공급수단 및 상기 공기공급수단이 분사하는 각각의 유체 및 공기에 대한 분사빈도, 분사강도, 분사시간 및 분사량 중 적어도 하나를 제어하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 화분에 공급되는 공기의 압력을 측정하는 압력센서;를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 압력센서가 측정한 압력정보를 수신하고, 상기 압력정보 및 상기 수분정보에 따라 상기 제어 패턴을 생성하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 화분은, 내주면을 따라 복수의 분무구멍이 형성되며, 상기 유체공급수단 및 상기 공기공급수단으로부터 전달받은 유체 및 공기가 상기 분무구멍을 통해 상기 화분의 토양에 공급되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 식물 재배 시스템은, 재배하고자 하는 식물 및 토양을 수용하는 n개의 화분; 상기 n개의 화분에 양액 및 물 중 적어도 하나를 포함하는 유체를 공급하는 유체공급수단; 상기 n개의 화분에 공기를 공급하는 공기공급수단; 상기 화분의 토양에 매립되는 적어도 하나의 수분센서를 포함하는 m개의 센서모듈; 및 상기 m개의 센서모듈이 출력한 상기 화분의 복수의 수분정보를 수신하고, 복수의 상기 수분정보에 따라 상기 화분의 대표 수분 정보를 생성하며, 상기 대표 수분 정보에 따라 상기 유체공급수단 및 상기 공기공급수단 중 적어도 하나를 제어하는 제어 패턴을 생성하는 제어부;를 포함하고, 여기서, n>1, m≥1 및, n>m인 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 제어부는, 복수의 토양정보를 포함하는 토양데이터베이스를 포함하고, 상기 대표 수분 정보에 기초하여 상기 토양데이터베이스에서 상기 토양정보가 선택하고, 선택된 상기 토양정보에 따라 상기 제어 패턴을 생성하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성에 의한 본 발명의 식물 재배 장치 및 시스템은, 식물에 제공하는 수분, 양액 및 공기를 토양에 직접 공급할 수 있도록 구성되어 있어 수분, 양액 및 공기가 공급된 각 화분의 토양 상태를 보다 정확하게 분석할 수 있으며, 식물이 심어져 있는 토양 내부의 상태를 파악하고 이에 따라 수분, 양액 및 공기를 적절하게 제공할 수 있어 식물의 생장을 촉진할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 식물 재배 장치의 기본 개념 블록도
도 2는 식물 재배 장치의 기본 구성도
도 3은 화분의 사시도
도 4는 수분센서를 구비한 화분의 정면도
도 5는 토양 및 수분센서를 구비한 화분의 사시도
도 6은 압력센서 및 토양데이터베이스를 포함한 식물 재배 장치의 개념 블록도
도 7은 제어 패턴의 (a)실시예 1, (b)실시예 2
도 8은 도 6의 식물데이터베이스를 포함한 식물 재배 장치의 개념 블록도
도 9는 식물 재배 시스템의 기본 구성도
도 10은 식물 재배 시스템의 기본 개념 블록도

이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다. 첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일예에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다.

도 1 및 2를 참고하여 설명하면, 본 발명의 식물 재배 장치는, 재배하고자 하는 식물 및 토양을 수용하는 화분(100), 상기 화분(100)에 양액 및 물 중 적어도 하나를 포함하는 유체를 공급하는 유체공급수단(200), 상기 화분(100)에 공기를 공급하는 공기공급수단(300), 상기 화분(100)의 토양에 매립되는 적어도 하나의 수분센서(111)를 포함하는 센서모듈(110); 및 상기 센서모듈(110)이 출력하는 상기 화분(100)의 수분정보를 수신하고, 상기 수분정보에 따라 상기 유체공급수단(200) 및 상기 공기공급수단(300) 중 적어도 하나를 제어하는 제어 패턴을 생성하는 제어부(400)를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이때, 본 발명의 상기 센서모듈(110)은, 복수의 상기 수분센서(111)를 포함할 수 있으며, 상기 수분센서(111)는 상기 화분(100)의 토양에 서로 다른 위치에 매립되는 것을 특징으로 한다.

도 3을 참고하여 설명하면, 본 발명의 상기 화분(100)은 식물 및 토양을 수용할 수 있는 일정 이상의 크기로 형성되어서, 하나 이상의 식물과 토양이 수용되어 있다. 본 발명의 상기 화분(100)은 상기 화분(100)의 내주면에 복수의 분무구멍(130)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하며, 상기 분무구멍(130)을 통해 상기 식물에 수분 및 양액을 포함하는 유체와 공기가 공급되는 것을 특징으로 한다. 복수의 상기 분무구멍(130)은 상기 화분(100)의 내주면을 따라 배치되는 것이 바람직하며, 내주면에서 하나 이상의 열로 서로 구분되어 배치되도록 형성될 수 있고, 복수의 상기 분무구멍(130) 중 소정 이상의 상기 분무구멍(130)이 상기 화분(100) 내에 수용되는 토양에 위치되도록 배치되어, 상기 분무구멍(130)을 통해 공급되는 양액, 물 및 공기가 토양으로 직접적으로 공급될 수 있도록 형성되는 것이 바람직하다.

상기 화분(100)은 외부에 위치되는 상기 유체공급수단(200) 및 상기 공기공급수단(300)으로부터 양액, 물 및 공기를 공급받을 수 있도록 연결되어 있으며, 식물에 흡수되고 남은 유체가 외부로 배출될 수 있도록 상기 화분(100)의 하단에 하나 이상의 배출구를 포함하여 형성되는 것이 바람직하다. 상기 화분(100)의 분무구멍(130)이 복수 열로 구성되는 경우 상기 분무구멍(130)이 동일한 유량 및 공기압력으로 상기 화분(100)에 분무될 수 있도록 복수의 상기 분무구멍(130)과 수직한 관이 배치되어 수직한 상기 관이 동일한 유체 및 공기 복수의 상기 분무구멍(130)을 통과하며 공급하도록 형성될 수 있다.

도 1 및 2를 참고하면, 상기 유체공급수단(200)은, 상기 화분(100)에 양액 및 물 중 적어도 하나를 포함하는 유체를 공급하는 것으로, 내측으로 유체가 이동할 수 있는 관으로 상기 화분(100)과 연결되는 것이 바람직하다. 상기 유체공급수단(200)은 상기 화분(100)에 공급되는 양액 및 물의 양을 제어할 수 있도록 형성되는 것이 바람직하며, 상기 제어부(400)가 생성하는 신호를 전달받고, 신호에 따라 상기 유체공급수단(200)이 양액과 물의 양을 조절되며 상기 화분(100)에 공급될 수 있도록 유량 조절 수단을 포함하여 구성될 수 있다. 상기 유체공급수단(200)은 물과 양액이 일정 비율로 혼합되어있는 혼합액탱크로 형성되어 상기 혼압액탱크의 유량을 조절하도록 구성될 수 있으며, 각각 물을 수용하는 물탱크, 양액을 수용하는 양액탱크로 구분되어 형성되어, 각 상기 물탱크 및 상기 양액탱크의 유량을 각각 조절하도록 형성될 수 있다. 본 발명은 식물이나 토양의 특성에 따라 상기 유체공급수단(200)에 의해 식물이 생장하는데 있어 최적의 조건으로 상기 화분(100)에 적정양의 물 및 양액 중 적어도 하나의 유체가 공급됨으로써, 높은 생산성의 식물 재배 장치를 제공할 수 있다는 장점이 있다.

상기 유체공급수단(200)은 유체가 상기 화분(100)으로 공급될 수 있는 동력을 제공하는 펌프 및 관을 개폐하는 밸브를 포함하여 구성될 수 있으며, 외부에서 전달받은 신호에 의해 펌프 및 밸브가 제어되는 것으로 양액 및 물의 공급이 조절되며 상기 화분(100)에 공급되도록 형성될 수 있다. 또한, 상기 화분(100)이 복수로 구성되는 경우, 복수의 상기 화분(100)과 상기 유체공급수단(200)이 연결되어 있는 관에 구비되는 각각의 상기 밸브가 제어되도록 구성되어, 상기 밸브를 제어하는 것으로 각 화분(100)의 유체 공급 여부가 조정될 수 있다.

상기 유체공급수단(200)은 상기 제어부(400)가 제어 신호를 생성하면, 상기 펌프가 제어 신호에 따라 상기 유체공급수단(200)으로부터 상기 화분(100)에 공급되는 유량을 조절하며 상기 화분(100)에 공급하도록 구성될 수 있다. 상기 유체공급수단(200)은, 양액 및 물, 또는 혼합액을 보관하는 탱크의 수위를 파악할 수 있는 수위센서를 더 포함하며 구성될 수 있고, 상기 수위센서가 감지하는 정보를 상기 제어부(400)에 수시로 전달할 수 있으며, 상기 제어부(400)는 상기 수위센서가 감지하는 정보를 수신하여 상기 유체공급수단(200)에 수용된 유체의 양이 일정 이하일 경우, 관리자에게 알람을 송신하여 상기 유체공급수단(200)에 유체의 부족한 유체의 양을 공급할 수 있도록 형성될 수 있다.

도 1 및 2를 참고하면, 상기 공기공급수단(300)은 상기 화분(100)에 공기를 공급하도록 구성되는 것으로, 상기 화분(100)에 공기를 전달할 수 있는 관과 같은 수단으로 상기 화분(100)과 상기 공급수단이 서로 연결되는 것이 바람직하다. 상기 공기공급수단(300)은 공기가 상기 화분(100)으로 공급될 수 있는 동력을 제공하는 펌프 및 관을 개폐하는 밸브를 포함하여 구성될 수 있으며, 외부에서 전달받은 신호에 의해 펌프 및 밸브가 제어되는 것으로 공기의 공급이 조절되며 상기 화분(100)에 공급되도록 형성될 수 있다. 상기 공기공급수단(300)에 의해 공기의 압력 및 빈도를 포함하는 것을 제어하여 상기 화분(100)에 공기를 공급하는 것으로, 토양의 내부 공기 흐름을 조절하는 것으로 토양의 물빠짐 정도를 조절하여 토양이 적정량의 수분량을 유지할 수 있도록 할 수 있고, 상기 토양에 공급되어야 하는 유체의 양이 많은 경우 토양에 심어져 있는 식물의 뿌리에 적정의 공기를 공급함으로써 뿌리의 부패를 예방할 수 있다는 장점이 있다.

상기 공기공급수단(300)은 상기 제어부(400)가 생성하는 제어신호를 수신하여 제어신호에 따라 상기 펌프에 의해 상기 화분(100)의 적정량의 공기를 제공하도록 형성되는 것이 바람직하며, 상기 공기공급수단(300)은 상기 토양에 필요한 공기를 제공할 수 있도록 형성되는 것이면 제한 없이 구비될 수 있으나, 일례로 진공 또는 에어 펌프로 형성될 수 있다. 상기 공급수단은 상기 화분(100)이 복수개 구성되는 경우, 복수의 화분(100)과 상기 공기공급수단(300)이 연결되어 있는 관에 각각의 밸브를 더 구비할 수 있으며, 상기 제어부(400)로부터 수신된 제어신호에 따라서 상기 공기공급수단(300)이 각각의 상기 밸브를 조정하는 것으로 상기 화분(100)에 다른 공기량을 제공할 수 있도록 구성될 수 있다.

도 3 내지 5를 참고하면, 본 발명은 상기 화분(100)의 토양 상태를 파악하기 위해 수분센서(111)가 구성되는 것을 특징으로 하며, 상기 화분(100)에 적어도 하나의 상기 수분센서(111)가 포함된 상기 센서모듈(110)이 토양에 매립되어 형성되는 것이 바람직하다. 상기 수분센서(111)는 토양이 포함하고 있는 수분량을 측정하고, 상기 수분센서(111)가 측정한 것을 상기 센서모듈(110)이 수분정보로 출력하는 것을 특징으로 하며, 상기 수분센서(111)는 토양의 상태를 보다 정확하게 분석하기 위해 토양 내에 삽입되어 배치되는 것이 바람직하다. 상기 센서모듈(110)은 복수개의 상기 수분센서(111)를 포함할 수 있으며, 상기 수분센서(111)가 복수개로 구성되는 경우, 상기 수분센서(111)는 상기 화분의 토양에 서로 다른 위치에 배치되는 것을 특징으로 한다. 이는, 복수의 상기 수분센서(111)를 이용하여 상기 화분(100)에 공급되는 유체 및 공기가 토양에 얼마나 균일하게 공급되는지 파악하는 동시에, 토양의 밀도나 토양의 특성에 따른 물빠짐 정도와 같은 특징을 파악할 수 있기 때문에, 복수의 상기 수분센서(1110)는 상기 화분(100) 내에서 수평방향 및 수직방향 중 적어도 하나 이상의 방향으로 서로 다른 위치에 배치되는 것이 바람직하다.

상기 센서모듈(110)은 복수개의 상기 수분센서(111)를 포함할 수 있으며, 상기 화분(100)이 복수개로 구성되는 경우, 복수의 상기 센서모듈(110)도 복수개로 구성되어 복수의 상기 화분(100)에 상기 센서모듈(110)이 하나 이상 수용되도록 배치될 수 있다. 이때, 복수의 상기 화분(100)의 개수가 복수의 상기 센서모듈(110)의 개수보다 많을 경우, 복수의 상기 화분(100) 중 선택되는 소정의 상기 화분(100)에 상기 센서모듈(110)이 각각 구비되도록 구성될 수 있다. 이때, 상기 수분센서(111)는 서로 다른 상기 화분(100)에 분리되어 구비되더라도, 상기 화분(100) 내에서 서로 다른 위치에 배치되는 것이 바람직하며, 이는 상기 수분센서(111)가 구비된 각각의 상기 화분(100)의 다른 토양의 위치로부터 얻은 수분정보에 의해, 복수의 상기 화분(100)에 수용된 토양에 대한 대표 수분 정보를 파악하여 복수의 상기 화분(100)을 제어할 수 있다는 장점이 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 상기 수분센서(111)는 상기 화분(100)에 수용되기 위한 하우징(112)을 포함하며 구성될 수 있으며, 상기 하우징(112)은 상기 화분(100)에서 위치 조정 가능하게 결합될 수 있다. 상기 수분센서(111)는 토양의 수분량을 측정할 수 있도록 구성되는 것이면 제한 없이 사용 가능하며, 본 발명의 일실시예로 상기 수분센서(111)는 상하방향으로 소정의 길이를 가지도록 형성되어 상기 수분센서(111)의 하측은 토양의 수분을 측정하는 센싱부가 형성되고 상측은 상기 하우징(112)에 결합되도록 구성되며, 상기 화분(100)에서 상기 수분센서(111)의 하측 위치가 서로 다르게 배치되어 서로 다른 위치의 토양의 수분량을 파악하는 것을 특징으로 한다.

도 2 및 6을 참고하면, 본 발명은 상기 화분(100)에 공급되는 공기의 압력을 측정하는 압력센서(120)를 더 포함하여 구성될 수 있으며, 상기 압력센서(120)가 측정한 공기의 압력을 압력정보를 상기 제어부(400)가 수신하도록 구성될 수 있다. 상기 압력센서(120)는 상기 공기공급수단(300)에 의해 상기 화분(100)에 공급되는 공기의 압력을 측정하도록 구성되는 것을 특징으로 하며, 상기 압력센서(120)는 관에 의해 연결되는 상기 화분(100)과 상기 공기공급수단(300)의 사이에 배치되는 것이 적절하다. 보다 상세히 상기 압력센서(120)는 상기 제어부(400)의 제어 신호에 따라 결정된 공기의 압력으로 상기 공기공급수단(300)에서 관을 따라 상기 화분(100)에 공기가 전달될 때의 공기의 압력을 측정할 수 있도록 상기 공기공급수단(300)과 연결된 관과 상기 화분(100)이 접촉되는 위치 근방에 상기 압력센서(120)가 위치되어 상기 화분(100)에 공급되기 직전의 공기 압력을 측정할 수 있다.

상기 제어부(400)는 상기 센서모듈(110)이 출력하는 상기 수분정보를 수신하고, 이를 판단하여 상기 유체공급수단(200)의 유체와, 상기 공기공급수단(300)의 공기 중 적어도 하나를 제어할 수 있는 제어 신호인 상기 제어 패턴을 생성하는 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명이 상기 압력센서(120)를 더 구비하는 경우, 상기 제어부(400)는 상기 압력센서(120)가 측정하는 상기 압력정보를 수신하고, 상기 수분정보 및 상기 압력정보 중 적어로 하나 이상의 정보를 통해 상기 제어 패턴을 생성하는 것을 특징으로 한다. 상기 제어부(400)는 상기 센서모듈(110)이 출력한 상기 수분정보는 필수적으로 수신하도록 형성되는 것이 바람직하며 상기 압력정보는 사용자의 선택에 의해 상기 압력센서(120)를 구비하는 것으로 선택할 수 있다.

상기 제어 패턴은, 상기 제어부(400)가 생성하는 상기 유체공급수단(200) 및 상기 공기공급수단(300)을 조절하는 제어 신호인 것으로, 상기 제어 패턴은 상기 유체공급수단(200) 및 상기 공기공급수단(300)이 분사하는 각각의 유체 및 공기에 대한 분사빈도, 분사강도, 분사시간 및 분사량 중 적어도 하나를 제어하는 것을 특징으로 한다. 상기 제어 패턴의 일례로, 상기 제어 패턴은 상기 제어부(400)에 기설정 되어 있을 수 있으며, 도 7을 참고하여 설명하면, 상기 제어부(400)가 수신하는 상기 수분정보 및 상기 압력정보에 대해 상기 제어부(400)에 포함된 복수의 단계별 기준값 중 어느 하나에 해당될 때, 상기 제어 패턴은 시간에 따라 상기 수분 및 상기 공기의 공급량이 조절되는 싸인파형, 사각파형, 삼각파형, 톱니파형과 같이 일정량이 정해져 있는 파형의 형태로 상기 제어부(400)가 선택할 수 있도록, 상기 제어부(400)가 기설정된 파형을 포함하며 구성될 수 있다.

본 발명의 상기 제어부(400)는, 상기 센서모듈(110)이 출력한 상기 수분정보 및 상기 압력센서(120)가 측정하는 상기 압력정보를 수신하기 이전에, 소정의 유체의 유량 및 빈도, 공기의 압력 및 빈도를 포함하고 있는 테스트 패턴을 상기 유체공급수단(200) 및 상기 공기공급수단(300)에 전달하여 상기 화분(100)에 소정의 유체 및 공기가 분사되는 것을 특징으로 하며, 상기 테스트 패턴이 상기 화분(100)에 분사되고 일정 시간 이후 상기 센서모듈(110) 및 상기 압력센서(120)가 측정한 상기 수분정보 및 상기 압력정보를 상기 제어부(400)에 전송하며, 상기 제어부(400)가 상기 테스트 패턴에 의한 상기 수분정보 및 상기 압력정보 중 적어도 어느 하나의 정보를 통해 상기 제어 패턴을 생성하는 것을 특징으로 한다.

보다 상세히 설명하면, 상기 테스트 패턴은, 상기 화분(100)에 수용된 토양의 특징을 파악하기 위한 것으로, 토양의 특징 및 밀도와 같은 다양한 종류의 토양 상태를 분석하기 위해 사용자가 유체의 양 및 빈도, 공기의 압력 및 빈도등을 포함하는 것에 대한 기준을 기설정하고, 이러한 패턴을 상기 제어부(400)에 입력하는 것으로 설정될 수 있다. 이때, 상기 제어부(400)는, 상기 테스트 패턴이 분사되고 일정 시간 이후에 상기 센서모듈(110)이 출력한 상기 수분정보를 포함하는 정보를 상기 제어부(400)가 수신하고 분석하는 것으로 상기 화분(100)에 수용된 토양 특징을 파악할 수 있는 것을 특징으로 한다. 일례로, 상기 테스트 패턴이 포함하는 소정의 유량 및 공기가 일정 시간 간격으로 복수번 상기 화분(100)에 공급되고, 일정 시간 이후 각기 다른 위치에 배치된 상기 수분센서(111)가 수분량을 측정하여 상기 센서모듈(110)이 상기 수분정보로 상기 제어부(400)에 송신하면, 상기 제어부(400)는 각기 다른 위치에서의 수분량을 통해 상기 화분(100)에 수용된 토양의 물빠짐 정도나, 수분 흡수율과 같은 토양의 특성에 대해서 상기 제어부(400)가 판단할 수 있으며, 더불어 상기 분무구멍(130)의 분무 형태나, 분무가 원활하지 않은 상기 분무구멍(130)의 위치와 같은 정보도 파악하도록 설정될 수 있다. 따라서, 상기 제어부(400)는, 상기 테스트 패턴에 의한 상기 수분정보를 포함하는 정보를 분석함으로서 파악한 토양 정보를 기반으로, 상기 화분(100)에 심어져있는 식물에 공급되어야 하는 유체 및 공기의 유량과 빈도를 설정하여 상기 제어 패턴으로 생성하는 것이 바람직하다.

도 6을 참고하여 설명하면, 본 발명의 상기 제어부(400)는 복수의 토양정보를 포함하는 토양데이터베이스(410)를 포함하여 형성될 수 있으며, 상기 토양데이터베이스(410)에 포함된 복수의 상기 토양정보 중 하나를 선택하고, 선택된 상기 토양정보를 따라서 상기 제어 패턴을 형성하도록 구성될 수 있다. 일실시예로, 상기 토양데이터베이스(410)에서 선택되는 상기 토양정보는, 상기 제어부(400)가 상기 테스트 패턴을 포함하지 않을 경우, 사용자가 알고 있는 토양의 정보를 상기 토양데이터베이스(410)에서 선택하는 것으로 입력될 수 있다. 다만, 상기 제어부(400)가 상기 테스트 패턴을 포함하는 경우, 상기 테스트 패턴 이후 상기 제어부(400)에 수신된 상기 수분정보를 포함하는 정보에 의해 분석한 토양의 특징을 통해 상기 제어부(400)가 상기 토양데이터베이스(410) 중 어느 하나의 상기 토양정보를 선택할 수 있으며, 이에 상기 제어부(400)는 선택된 상기 토양정보에 따라 상기 제어 패턴을 생성하도록 구성되는 것을 특징으로 한다. 이때, 상기 토양데이터베이스(410)가 포함하는 상기 토양정보는, 다양한 토양의 특징에 대한 정보가 포함되어 있을 수 있으며, 상기 제어부(400)는 상기 화분(100)에 수용된 토양의 무게를 이용해 토양의 밀도를 계산할 수 있고, 분석한 토양의 상태에 선택되는 상기 토양정보에 따라 상기 화분(100)에 공급해야 하는 적정량의 유체 및 공기의 양과 빈도를 계산하여 상기 제어 패턴으로 생성하는 것을 특징으로 한다. 이를 통해, 상기 화분(100)에 수용된 토양의 특징에 따른 최적의 식물 생장 조건을 자동으로 분석하여 상기 화분(100)에 수용된 식물에게 제공할 수 있어, 식물의 생산량을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 도 8을 참고하여 설명하면, 상기 제어부(400)는 복수의 식물 재배정보를 포함하는 식물데이터베이스(420)를 포함하도록 구성될 수 있으며, 상기 제어부(400)는 상기 식물데이터베이스(420)에서 선택되는 상기 재배정보에 따라서 상기 제어 패턴을 생성하도록 형성될 수 있다. 상기 재배정보는, 사용자에 의해 상기 화분(100)에 심어진 식물의 종류를 상기 식물데이터베이스(420)에서 선택하는 것으로 상기 재배정보가 선택되도록 형성될 수 있으며, 본 발명의 일실시예로, 상기 제어부(400)는 상기 수분정보 및 상기 압력정보 중 어느 하나 이상의 정보를 통해 선택되는 상기 토양정보와 상기 재배정보를 비교 판단하여, 상기 제어 패턴을 생성하는 것을 특징으로 한다. 상기 제어부(400)가 상기 화분(100)에 심어져 있는 식물의 최적 생장 조건 정보를 포함하고 있는 상기 재배정보와 상기 토양정보를 함께 비교 판단 하는 것으로 상기 제어 패턴을 생성하여 유체 및 공기를 제공할 수 있으므로, 식물의 생장 조건에 최적화된 환경 조건을 자동으로 판단하여 상기 화분(100)에 제공함으로써 식물의 생산성과 작업의 효율성을 극대화시킬 수 있는 효과가 있다.

도 9 및 10을 참고하여 설명하면, 본 발명은 상기한 특징을 가지는 상기 화분(100)이 n개로 구성되고, 상기 센서모듈(110)이 m개로 구성되는 식물 재배 시스템으로 구성될 수 있다. 보다 상세히, 상기 식물 재배 시스템은, 상기 n개의 화분(100), 상기 n개의 화분(100)에 양액 및 물 중 적어도 하나를 포함하는 유체를 공급하는 상기 유체공급수단(200), 상기 n개의 화분(100)에 공기를 공급하는 상기 공기공급수단(300), 상기 화분(100)의 토양에 매립되는 적어도 하나의 수분센서(111)를 포함하는 상기 m개의 센서모듈(110) 및 상기 m개의 센서모듈(110)이 출력한 상기 화분(100)의 복수의 수분정보를 수신하고, 복수의 상기 수분정보에 따라 상기 화분(100)의 대표 수분 정보를 생성하며, 상기 대표 수분 정보에 따라 상기 유체공급수단(200) 및 상기 공기공급수단(300) 중 적어도 하나를 제어하는 제어 패턴을 생성하는 상기 제어부(400)를 포함하고, 여기서, n>1, m≥1 및, n>m인 것을 특징으로 한다.

이때, 복수의 상기 화분(100)은 서로 같은 크기로 형성되는 것이 바람직하고, 상기 센서모듈(110)이 서로 다른 화분(100)에 위치되더라도, 상기 수분센서(111)는 서로 다른 위치에 배치되는 것이 바람직하다. 상기 식물 재배 시스템은 복수의 상기 화분(100)에 동일한 유체 및 공기의 공급량을 공급할 수 있도록 하나의 상기 유체공급수단(200) 및 상기 공기공급수단(300)에 복수의 상기 화분(100)이 연결되어 구성될 수 있다.

상기 제어부(400)는, 복수의 토양정보를 포함하는 토양데이터베이스(410)를 포함하고, 상기 대표 수분 정보에 기초하여 상기 토양데이터베이스(410)에서 상기 토양정보가 선택하고, 선택된 상기 토양정보에 따라 상기 제어 패턴을 생성하는 것을 특징으로 한다. 상기 식물 재배 시스템은, 같은 종류의 토양 및 식물을 재배하는 복수의 상기 화분(100)을 일괄적으로 제어하기 위해 구성되는 것으로, 상기 테스트 패턴을 상기 유체공급수단(200) 및 상기 공기공급수단(300)에 제공한 이후의 상기 센서모듈(110)로부터 상기 수분정보가 출력되도록 구성될 수 있고, 상기 식물 재배 시스템의 제어부(400)는 상기 토양데이터베이스(410) 및 상기 식물데이터베이스(420) 중 어느 하나 이상을 선택하여 구성할 수 있다.

상기 식물 재배 시스템은 복수의 상기 화분(100)을 복수의 수분센서(111)를 이용하여 서로 다른 위치의 화분에 수용된 토양의 수분량을 파악하여 상기 센서모듈(110)이 상기 수분정보를 출력하고, 복수의 센서모듈(110)이 출력한 복수의 상기 수분정보를 이용하여 복수의 상기 화분(100)에 대한 상기 대표 수분 정보를 생성하며, 이를 이용해 상기 제어 패턴을 생성하여 각 상기 화분(100)에 적용시킴으로써, 최소한의 구성으로 다수의 상기 화분(100)을 최적의 환경으로 생장시킬 수 있다는 장점이 있다. 보다 상세히, 복수의 상기 화분(100) 중 소정의 상기 화분(100)에만 상기 센서모듈(110) 및 상기 압력센서(120)를 구비하고, 이에 대한 상기 대표 수분 정보를 통해 상기 제어부(400)가 상기 토양정보를 파악하여 상기 제어 패턴을 생성하는 것으로, 같은 식물 및 토양을 사용한 소정의 상기 화분(100)으로부터 얻은 상기 제어패턴을, 상기 센서모듈(110) 및 상기 압력센서(120)를 구비하지 않은 화분(100)에 일괄적으로 적용시켜 사용할 수 있기 때문에 사용 및 설치가 용이하고, 최소한의 단가로 복수의 상기 화분(100)을 제어할 수 있는 시스템을 구성할 수 있다는 장점이 있다.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 소자 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것 일 뿐, 본 발명은 상기의 일 실시예에 한정되는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허 청구 범위뿐 아니라 이 특허 청구 범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

100 : 화분 110 : 센서모듈
120 : 압력센서 130 : 분무구멍
200 : 유체공급수단
300 : 공기공급수단
400 : 제어부 410 : 토양데이터베이스
420 : 식물데이터베이스

Claims (10)

1. 재배하고자 하는 식물 및 토양을 수용하고 내주면을 따라 복수의 분무구멍이 형성되는 화분;
   상기 화분에 양액 및 물 중 적어도 하나를 포함하는 유체를 상기 분무구멍을 통해 공급하는 유체공급수단;
   관을 통해 상기 화분의 토양 내부에 공기를 공급하는 공기공급수단;
   상기 화분의 토양에 서로 다른 위치에 매립되는 복수의 수분센서를 포함하는 센서모듈;
   상기 화분에 공급되는 공기의 압력을 측정하는 압력센서; 및
   복수의 토양정보를 포함하는 토양데이터베이스 및 복수의 식물 재배정보를 포함하는 식물데이터베이스를 포함하고, 상기 센서모듈 및 압력센서 각각이 출력하는 상기 화분의 수분정보 및 압력정보를 각각 수신하며, 상기 수분정보 및 압력정보에 따라 상기 토양데이터베이스 및 식물데이터베이스 각각에서 상기 식물에 적합한 생장 조건 정보를 포함하는 토양정보 및 재배정보가 선택되며, 상기 토양정보 및 재배정보를 비교 판단하여 상기 유체공급수단 및 상기 공기공급수단 중 적어도 하나를 제어하는 제어 패턴을 생성하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 식물 재배 장치.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는,
   유체 및 공기의 분사에 대한 소정의 테스트 패턴을 상기 유체공급수단 및 상기 공기공급수단에 전달하여 상기 화분에 유체 및 공기를 분사하고,
   일정 시간 이후, 상기 수분센서가 측정하는 상기 화분의 수분량을 상기 수분정보로 수신하여 상기 제어 패턴을 생성하는 것을 특징으로 하는 식물 재배 장치.
   
4. 삭제
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   상기 제어 패턴은,
   상기 유체공급수단 및 상기 공기공급수단이 분사하는 각각의 유체 및 공기에 대한 분사빈도, 분사강도, 분사시간 및 분사량 중 적어도 하나를 제어하는 것을 특징으로 하는 식물 재배 장치.
   
7. 삭제
8. 제1항에 있어서,
   상기 유체공급수단 및 상기 공기공급수단으로부터 전달받은 유체 및 공기가 상기 분무구멍을 통해 상기 화분의 토양에 공급되는 것을 특징으로 하는 식물 재배 장치.
   
9. 재배하고자 하는 식물 및 토양을 수용하고 내주면을 따라 복수의 분무구멍이 형성되는 n개의 화분;
   상기 n개의 화분에 양액 및 물 중 적어도 하나를 포함하는 유체를 상기 분무구멍을 통해 공급하는 유체공급수단;
   관을 통해 상기 n개의 화분 토양 내부에 공기를 공급하는 공기공급수단;
   상기 화분의 토양에 서로 다른 위치에 매립되는 복수의 수분센서를 포함하는 m개의 센서모듈;
   상기 화분에 공급되는 공기의 압력을 측정하는 압력센서; 및
   복수의 토양정보를 포함하는 토양데이터베이스 및 복수의 식물 재배정보를 포함하는 식물데이터베이스를 포함하고, 상기 m개의 센서모듈 및 압력센서 각각이 출력한 상기 화분의 복수의 수분정보 및 압력정보를 각각 수신하며, 상기 압력정보 및 복수의 상기 수분정보에 따라 상기 토양데이터베이스 및 식물데이터베이스 각각에서 상기 식물에 적합한 생장 조건 정보를 포함하는 토양정보 및 재배정보가 선택되며, 상기 토양정보 및 재배정보를 비교 판단하여 상기 유체공급수단 및 상기 공기공급수단 중 적어도 하나를 제어하는 제어 패턴을 생성하는 제어부;를 포함하고,
   여기서, n>1, m≥1 및, n>m인
   것을 특징으로 하는 식물 재배 시스템.
10. 삭제