KR102567682B1 - Ai spray cultivation and wastewater minimization method for health management of smart fram root zone - Google Patents
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Abstract
본 발명의 스마트팜 근권부 건전성 관리를 위한 AI분무식 재배 및 폐수 최소화 방법은 분무식 수경 재배를 위한 재배 상자 내부에 배치된 재배대의 상부에 육묘의 광합성이 가능하도록 자외선 광과 백색 광을 조사하는 광 조사 단계; 상기 재배대의 하부의 근권부를 암실 환경으로 구성하는 암실 환경 구성 단계; 양액이 상기 육묘의 뿌리에 직접 분사되도록 복수의 양액 공급 파이프 및 복수의 분무 노즐을 배치하는 파이프 및 분무 노즐 배치 단계; 상기 양액을 분무하는 분무 단계; 및 상기 재배 상자의 바닥면을 경사지게 배치하여 상기 육묘의 뿌리에 뿌려진 후 흘러내린 양액이 양액 통에 자동으로 수거되도록 하는 수거 단계;를 포함하고, 상기 근권부를 암실 환경으로 구성하기 위해 상기 재배대의 상판은 알루미늄 호일로 코팅되고, 상기 육묘의 뿌리가 통과하는 상기 재배대의 구멍으로 빛의 투과를 방지하는 흑색 종이 포트를 삽입한다. 본 발명의 스마트팜 근권부 건전성 관리를 위한 AI분무식 재배 및 폐수 최소화 방법을 통하여 재배 환경 분석을 통한 양액 분사량을 사전에 계산하여 분사함으로써 폐액 발생을 최소화할 수 있다.AI spray cultivation and wastewater minimization method for smart farm rhizosphere health management of the present invention irradiates ultraviolet light and white light to enable photosynthesis of seedlings on the top of the cultivation table placed inside the cultivation box for spray hydroponic cultivation light irradiation step; A darkroom environment configuration step of configuring the root zone at the bottom of the cultivation table as a darkroom environment; A pipe and spray nozzle arrangement step of arranging a plurality of nutrient solution supply pipes and a plurality of spray nozzles so that the nutrient solution is directly sprayed to the roots of the seedlings; Spraying step of spraying the nutrient solution; And a collection step of arranging the bottom surface of the cultivation box at an angle so that the nutrient solution that flows down after being sprayed on the roots of the seedlings is automatically collected in the nutrient solution container, and the upper plate of the cultivation table is configured to form the root zone into a darkroom environment. It is coated with silver aluminum foil, and a black paper port preventing light penetration is inserted into a hole in the cultivation bed through which the roots of the seedlings pass. Through the AI spray cultivation and wastewater minimization method for managing the soundness of the smart farm root zone of the present invention, wastewater generation can be minimized by calculating and spraying the nutrient solution injection amount in advance through analysis of the cultivation environment.
Description
본 발명은 스마트팜에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 스마트팜 근권부 건전성 관리를 위한 AI(Artificial Intelligence) 분무식 재배 및 폐수 최소화 방법에 관한 것이다.The present invention relates to smart farms, and more particularly, to AI (Artificial Intelligence) spray cultivation and wastewater minimization methods for smart farm rhizosphere health management.
본 발명은 시설 하우스 실내에서 분무식 수경 재배 시스템 및 방법에 관한 것으로, 다단 배드의 각 배드 하부에서 수분의 분무 방식을 이용하여 물, 양액, 방재 등의 목적으로 육묘를 재배하는 실내용 분무식 수경 재배 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a system and method for spraying hydroponic cultivation indoors in a facility house, and indoor spraying hydroponics for cultivating seedlings for the purpose of water, nutrient solution, disaster prevention, etc. It relates to a cultivation system and method.
수경 재배라는 것은 수분과 영양 성분과 방재액 등을 해당 목적에 따라 시스템에서 결정된 분무량과 분무 시간에 따라 수분의 분무로 식물을 생육하는 기술을 말한다. 기술의 발전과 환경 오염에 의한 기후 변화 대응과 농경지의 효율적 사용을 위하여 IT 기술과 제어 기술을 활용하여 식물 생장이 원활하여 지도록 하는 기술이 필요하다.Hydroponics is a technology that grows plants by spraying moisture, nutrients, and disaster prevention solutions according to the spray amount and spray time determined by the system according to the purpose. In order to respond to climate change due to technological development and environmental pollution and to efficiently use agricultural land, a technology that facilitates plant growth by utilizing IT technology and control technology is required.
수경 재배는 토양을 이용하지 않은 액체 상태에서 작물을 여러 가지 방법으로 지지하도록 고정하고 생육에 필요한 필수 원소를 그 흡수비율에 따라 적당한 농도로 용해시킨 배양액으로 작물을 재배하는 방법으로 이에 고형 배지경 방식과 비고형 배지경 방식 등으로 나눈다.Hydroponic cultivation is a method of cultivating crops with a culture solution in which crops are fixed to support in a liquid state without using soil in various ways and essential elements necessary for growth are dissolved in appropriate concentrations according to their absorption rates. It is divided into non-solid agar medium method, etc.
하부에서의 분사 방식은 재배 상자마다 양액을 충전할 수 있는 탱크를 마련하여 식물의 뿌리의 직하에서 많은 분사 노즐로 양액을 분사토록 하는 경우가 많은데, 이 경우 성장 효율에 비해서 제작비가 과다하게 발생하게 되므로 경제적이지 못하고, 각각의 재배 상자마다 탱크를 구비하게 될 경우 탱크에 양액을 충전하거나, 세척하는 작업 및 보수하는 작업이 매우 번거로워서 사용이 불편하다.In the lower part spraying method, there are many cases in which a tank for filling the nutrient solution is provided for each cultivation box so that the nutrient solution is sprayed with many spray nozzles directly below the root of the plant. In this case, the manufacturing cost is excessive compared to the growth efficiency. Therefore, it is not economical, and when a tank is provided for each cultivation box, the operation of filling the tank with nutrient solution, washing, and repairing is very cumbersome and inconvenient to use.
그리고 이러한 재배 상자 내부에 이끼나 녹조 식물이 번식하게 되면 바닥에 위치한 분무 노즐을 막게 되는 경우가 빈번하게 발생하므로 노즐의 분사량이 일정하게 이루어지지 않고 불규칙하게 분사될 우려가 많다.In addition, when moss or green algae are propagated inside the cultivation box, the spray nozzle located on the floor is frequently blocked, so there is a high risk of spraying irregularly without a constant spraying amount of the nozzle.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 스마트팜 근권부 건전성 관리를 위한 AI분무식 재배 및 폐수 최소화 방법을 제공하는데 있다.The present invention is to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an AI spray cultivation and wastewater minimization method for smart farm rhizosphere health management.
본 발명의 상기 및 다른 목적과 이점은 바람직한 실시예를 설명한 하기의 설명으로부터 분명해질 것이다.The above and other objects and advantages of the present invention will become apparent from the following description of preferred embodiments.
상기 목적은, 스마트팜 근권부 건전성 관리를 위한 AI분무식 재배 및 폐수 최소화 방법을 제공하는데 있다The purpose is to provide an AI spray cultivation and wastewater minimization method for managing the health of the root zone of the smart farm.
본 발명의 일 실시예에 따른 스마트팜 근권부 건전성 관리를 위한 AI분무식 재배 및 폐수 최소화 방법은, AI spray cultivation and wastewater minimization method for smart farm rhizosphere health management according to an embodiment of the present invention,
재배 상자 내부에 배치된 재배대의 상부에 육묘의 광합성이 가능하도록 자외선 광과 백색 광을 조사하는 광 조사 단계;A light irradiation step of irradiating ultraviolet light and white light to enable photosynthesis of seedlings on the top of the cultivation bed disposed inside the cultivation box;
상기 재배대의 하부의 근권부를 암실 환경으로 구성하는 암실 환경 구성 단계;A darkroom environment configuration step of configuring the root zone at the bottom of the cultivation table as a darkroom environment;
양액이 상기 육묘의 뿌리에 직접 분사되도록 복수의 양액 공급 파이프 및 복수의 분무 노즐을 배치하는 파이프 및 분무 노즐 배치 단계;A pipe and spray nozzle arrangement step of arranging a plurality of nutrient solution supply pipes and a plurality of spray nozzles so that the nutrient solution is directly sprayed to the roots of the seedlings;
상기 양액을 분무하는 분무 단계; 및Spraying step of spraying the nutrient solution; and
상기 재배 상자의 바닥면을 경사지게 배치하여 상기 육묘의 뿌리에 뿌려진 후 흘러내린 양액이 양액 통에 자동으로 수거되도록 하는 수거 단계;를 포함하고,A collection step of arranging the bottom surface of the cultivation box inclined so that the nutrient solution flowing down after being sprayed on the roots of the seedlings is automatically collected in the nutrient solution container;
상기 근권부를 암실 환경으로 구성하기 위해 상기 재배대의 상판은 알루미늄 호일로 코팅되고, 상기 육묘의 뿌리가 통과하는 상기 재배대의 구멍으로 빛의 투과를 방지하는 흑색 종이 포트를 삽입한다.In order to configure the root zone as a darkroom environment, the upper plate of the cultivation table is coated with aluminum foil, and a black paper port preventing light from penetrating is inserted into a hole in the cultivation table through which the roots of the seedlings pass.
바람직하게는,Preferably,
CO2 센서를 이용하여 실내 온실 공간의 CO2 농도를 센싱하는 단계;Sensing the CO 2 concentration of the indoor greenhouse space using a CO 2 sensor;
상기 CO2 농도가 임계치 미만인 경우, 상기 실내 온실 공간의 내부 공기를 배기하는 단계; 및exhausting internal air of the indoor greenhouse space when the concentration of CO 2 is less than a critical value; and
외부 공기를 흡입하는 단계;를 더 포함한다.It further includes; taking in outside air.
바람직하게는,Preferably,
각각의 상기 양액 공급 파이프에 설치된 복수의 압력 센서를 이용하여 정상 분무시의 압력을 센싱하는 단계;Sensing pressure during normal spraying using a plurality of pressure sensors installed in each of the nutrient solution supply pipes;
상기 양액 공급 파이프 내의 압력 변화를 모니터링하여 적어도 하나의 노즐의 막힘 여부를 판단하는 단계; 및 determining whether at least one nozzle is clogged by monitoring a pressure change in the nutrient solution supply pipe; and
상기 적어도 하나의 노즐의 막힘이 판단된 경우 막힌 노즐을 물로 세정하여 해당 노즐을 고압의 물로 뚫는 단계를 더 포함한다.When it is determined that the at least one nozzle is clogged, the method further includes cleaning the clogged nozzle with water and piercing the nozzle with high-pressure water.
바람직하게는,Preferably,
적어도 하나의 조도 센서를 이용하여 상기 재배대의 상부의 상기 자외선 광과 상기 백색 광의 조도를 주기적으로 센싱하는 단계;periodically sensing the illuminance of the ultraviolet light and the white light on the top of the cultivation table by using at least one illuminance sensor;
복수의 온도 센서를 상기 재배대의 상부 및 하부의 온도를 주기적으로 센싱하는 단계;Periodically sensing the temperature of the top and bottom of the cultivation table with a plurality of temperature sensors;
복수의 습도 센서를 상기 재배대의 상부 및 하부의 습도를 주기적으로 센싱하는 단계;Periodically sensing the humidity of the top and bottom of the cultivation table with a plurality of humidity sensors;
상기 CO2 센서, 상기 조도 센서, 상기 온도 센서 및 상기 습도 센서의 센싱 결과와 상기 육묘의 생장 속도를 인공지능(AI)로 하여 학습하게 하여 상기 양액의 분무량, 상기 양액의 분무 시간 간격을 계산하는 단계;The CO 2 sensor, the illuminance sensor, the temperature sensor, and the humidity sensor and the growth rate of the seedling are learned by artificial intelligence (AI) to calculate the spray amount of the nutrient solution and the spray time interval of the nutrient solution step;
상기 AI를 이용하여 계산된 상기 양액의 분무량, 상기 양액의 분무 시간 간격에 기초하여 상기 양액을 분무하는 단계를 더 포함한다.The method further includes spraying the nutrient solution based on the spray amount of the nutrient solution calculated using the AI and the spray time interval of the nutrient solution.
바람직하게는,Preferably,
상기 육묘의 종류에 따라 상기 양액의 농도를 조절하는 단계;를 포함하되,Adjusting the concentration of the nutrient solution according to the type of seedling; including,
상기 양액의 농도는 상기 육묘의 화학적 속성과 상기 육묘의 생장 속도에 관한 상기 AI의 학습 결과에 기초하여 결정된다.The concentration of the nutrient solution is determined based on the learning result of the AI regarding the chemical properties of the seedlings and the growth rate of the seedlings.
바람직하게는,Preferably,
상기 양액 공급 파이프에 외부 공기를 유입시켜 마이크로 버블을 발생시키는 마이크로 버블 발생 단계;를 더 포함하고,Further comprising a microbubble generating step of generating microbubbles by introducing external air into the nutrient solution supply pipe,
상기 분무 단계는 상기 양액의 분무와 함께 상기 마이크로 버블을 분무하고,The spraying step sprays the microbubbles together with the spraying of the nutrient solution,
상기 마이크로 버블은 상기 양액 공급 파이프의 벤츄리 구조에 연결된 외부 공기 인입구를 통하여 외부 공기의 유입을 유도하고, 상기 벤츄리 구조의 끝단에 설치된 마이크로 버블판의 복수의 미세 구멍을 통한 상기 공기와 상기 양액의 통과시에 생성된다.The microbubbles induce the inflow of external air through an external air inlet connected to the venturi structure of the nutrient solution supply pipe, and the passage of the air and the nutrient solution through a plurality of fine holes of the microbubble plate installed at the end of the venturi structure. created at the time
바람직하게는,Preferably,
상기 근권부에 내부 공기가 정체되지 않고 미량의 공기가 연속으로 흐르도록 음압을 형성하는 음압 형성 단계;를 더 포함한다.A negative pressure forming step of forming a negative pressure so that a small amount of air continuously flows without stagnation of air inside the root zone; is further included.
바람직하게는,Preferably,
상기 양액 공급 파이프의 내부에 설치된 필터를 이용하여 상기 양액에 함유된 이물질을 여과하는 단계를 더 포함한다.The method further includes filtering foreign substances contained in the nutrient solution using a filter installed inside the nutrient solution supply pipe.
본 발명에 따른 스마트팜 근권부 건전성 관리를 위한 AI분무식 재배 시스템 및 폐수 최소화 방법은 재배 환경 분석을 통한 양액 분사량을 사전에 계산하여 분사함으로써 폐액 발생을 최소화할 수 있다.The AI spray cultivation system and wastewater minimization method for managing the health of the root zone of the smart farm according to the present invention can minimize the generation of waste liquid by calculating and spraying the nutrient solution injection amount in advance through analysis of the cultivation environment.
본 발명에 따른 스마트팜 근권부 건전성 관리를 위한 AI분무식 재배 시스템 및 폐수 최소화 방법은 무기물질이 노즐에 고형화되어 노즐이 막히는 현상을 방지할 수 있다.The AI spray cultivation system and wastewater minimization method for managing the health of the root zone of the smart farm according to the present invention can prevent the nozzle from being clogged by solidifying inorganic substances in the nozzle.
본 발명에 스마트팜 근권부 건전성 관리를 위한 AI분무식 재배 시스템 및 폐수 최소화 방법은 AI 제어로 근권부에 미량의 공기 순환이 가능하게 구성하여 작물의 뿌리가 산소에 노출되도록 하고 호흡 및 생장 효율이 개선되도록 구성할 수 있다. 이를 통해 관비 효율화, 폐수 절감으로 유지비용 절감 및 작물의 생산성을 높일 수 있다.In the present invention, the AI spray cultivation system and wastewater minimization method for managing the health of the smart farm root zone are configured to allow a small amount of air circulation in the root zone by AI control so that the roots of crops are exposed to oxygen and respiration and growth efficiency are improved. can be configured to improve. Through this, it is possible to reduce maintenance costs and increase productivity of crops through efficient management and wastewater reduction.
다만, 본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.
본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트팜 근권부 건전성 관리를 위한 인공지능(AI: Artificial Intelligence) 분무식 재배 및 폐수 최소화 방법의 흐름도를 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트팜 근권부 건전성 관리를 위한 AI분무식 재배 시스템의 재배대를 포함한 재배 상자의 측면도를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트팜 근권부 건전성 관리를 위한 AI분무식 재배 시스템의 재배대의 상면도를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트팜 근권부 건전성 관리를 위한 AI분무식 재배 시스템의 마이크로 버블을 발생시키기 위한 구성의 개략도를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트팜 근권부 건전성 관리를 위한 AI분무식 재배 시스템의 양액을 생성하기 위한 구성 및 압력 센서의 배치의 일 예를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 실내 온실 공간의 광합성 최적화를 위한 CO2 농도를 조절하기 위한 구성의 개략도를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 장치 및/또는 시스템을 구현할 수 있는 예시적인 컴퓨팅 장치를 도시한 도면이다.In order to more fully understand the drawings cited in the detailed description of the present invention, a brief description of each drawing is provided.
1 shows a flow chart of an artificial intelligence (AI) spray cultivation and wastewater minimization method for smart farm rhizosphere health management according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram schematically showing a side view of a cultivation box including a cultivation bed of an AI spray cultivation system for managing the health of the root zone of a smart farm according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram showing a top view of the cultivation bed of the AI spray cultivation system for managing the health of the root zone of the smart farm according to an embodiment of the present invention.
4 is a schematic diagram of a configuration for generating microbubbles of an AI spray cultivation system for managing the health of the root zone of a smart farm according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram showing an example of the arrangement of a configuration and pressure sensor for generating a nutrient solution of an AI spray cultivation system for managing the health of the root zone of a smart farm according to an embodiment of the present invention.
6 is a diagram showing a schematic view of a configuration for adjusting CO 2 concentration for optimizing photosynthesis in an indoor greenhouse space according to an embodiment of the present invention.
7 is a diagram illustrating an exemplary computing device on which devices and/or systems in accordance with various embodiments of the present invention may be implemented.
이하, 본 발명의 실시예와 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위해 예시적으로 제시한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가지는 자에 있어서 자명할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments and drawings of the present invention. These examples are only presented as examples to explain the present invention in more detail, and it will be apparent to those skilled in the art that the scope of the present invention is not limited by these examples. .
또한, 달리 정의하지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 모든 기술적 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 기술 분야의 숙련자에 의해 통상적으로 이해되는 바와 동일한 의미를 가지며, 상충되는 경우에는, 정의를 포함하는 본 명세서의 기재가 우선할 것이다.In addition, unless defined otherwise, all technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of skill in the art to which this invention belongs, and in case of conflict, this specification including definitions of will take precedence.
도면에서 제안된 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. 그리고, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에서 기술한 "부"란, 특정 기능을 수행하는 하나의 단위 또는 블록을 의미한다.In order to clearly explain the proposed invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and similar reference numerals are attached to similar parts throughout the specification. And, when a certain component is said to "include", this means that it may further include other components without excluding other components unless otherwise stated. Also, a “unit” described in the specification means one unit or block that performs a specific function.
각 단계들에 있어 식별부호(제1, 제2, 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 실시될 수도 있고 실질적으로 동시에 실시될 수도 있으며 반대의 순서대로 실시될 수도 있다.In each step, the identification code (first, second, etc.) is used for convenience of description, and the identification code does not describe the order of each step, and each step does not clearly describe a specific order in context. It may be performed differently from the order specified above. That is, each step may be performed in the same order as specified, may be performed substantially simultaneously, or may be performed in the reverse order.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트팜 근권부 건전성 관리를 위한 인공지능(AI: Artificial Intelligence) 분무식 재배 및 폐수 최소화 방법의 흐름도를 도시한다.1 shows a flow chart of an artificial intelligence (AI) spray cultivation and wastewater minimization method for smart farm rhizosphere health management according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 스마트팜 근권부 건전성 관리를 위한 인공지능 분무식 재배 및 폐수 최소화 방법은 재배 상자 내부에 배치된 재배대의 상부에 육묘의 광합성이 가능하도록 자외선 광과 백색 광을 조사하는 광 조사 단계(S110)를 포함한다.Artificial intelligence spray cultivation and wastewater minimization method for smart farm rhizosphere health management according to an embodiment of the present invention irradiates ultraviolet light and white light to enable photosynthesis of seedlings on the top of the cultivation bed disposed inside the cultivation box. A light irradiation step (S110) is included.
본 발명의 일 실시예에 따른 스마트팜 근권부 건전성 관리를 위한 인공지능 분무식 재배 및 폐수 최소화 방법은 재배대의 하부의 근권부를 암실 환경으로 구성하는 암실 환경 구성 단계(S130)를 포함한다.Artificial intelligence spray cultivation and wastewater minimization method for smart farm rhizosphere health management according to an embodiment of the present invention includes a darkroom environment configuration step (S130) of configuring the rhizosphere at the bottom of the cultivation table as a darkroom environment.
본 발명의 일 실시예에 따른 스마트팜 근권부 건전성 관리를 위한 인공지능 분무식 재배 및 폐수 최소화 방법은 양액이 상기 육묘의 뿌리에 직접 분사되도록 복수의 양액 공급 파이프 및 복수의 분무 노즐을 배치하는 파이프 및 분무 노즐 배치 단계(S150)를 포함한다.Artificial intelligence spray cultivation and wastewater minimization method for smart farm root zone health management according to an embodiment of the present invention is a pipe for arranging a plurality of nutrient solution supply pipes and a plurality of spray nozzles so that the nutrient solution is directly sprayed on the roots of the seedlings. and a spray nozzle arrangement step (S150).
본 발명의 일 실시예에 따른 스마트팜 근권부 건전성 관리를 위한 인공지능 분무식 재배 및 폐수 최소화 방법은 양액을 분무하는 분무 단계(S170)를 포함한다.The artificial intelligence spray cultivation and wastewater minimization method for smart farm rhizosphere health management according to an embodiment of the present invention includes a spraying step (S170) of spraying a nutrient solution.
본 발명의 일 실시예에 따른 스마트팜 근권부 건전성 관리를 위한 인공지능 분무식 재배 및 폐수 최소화 방법은 재배 상자의 바닥면을 경사지게 배치하여 상기 육묘의 뿌리에 뿌려진 후 흘러내린 양액이 양액 통에 자동으로 수거되도록 하는 수거 단계(S190)를 포함한다.In the artificial intelligence spray cultivation and wastewater minimization method for managing the health of the root zone of the smart farm according to an embodiment of the present invention, the bottom surface of the cultivation box is tilted so that the nutrient solution flowing down after being sprayed on the roots of the seedling is automatically transferred to the nutrient solution container. It includes a collection step (S190) to be collected as.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트팜 근권부 건전성 관리를 위한 AI분무식 재배 시스템의 재배대를 포함한 재배 상자(200)의 개략도를 도시한다.2 shows a schematic diagram of a cultivation box 200 including a cultivation bed of an AI spray cultivation system for managing the health of the root zone of a smart farm according to an embodiment of the present invention.
재배 상자(200)는 재배대(210)를 기준으로 재배대의 상부(220)와 재배대의 하부(230)로 나뉜다.The cultivation box 200 is divided into an upper part 220 and a lower part 230 of the cultivation table based on the cultivation table 210.
재배대의 상부(220)는 육묘(270)의 광합성이 일어나는 온실 공간이다.The upper part 220 of the cultivation bed is a greenhouse space where the photosynthesis of the seedlings 270 takes place.
재배대(210)의 상부(220)에 육묘(270)의 광합성이 가능하도록 자외선 광(290-1)과 백색 광(290-2)이 조사된다.The upper part 220 of the cultivation bed 210 is irradiated with ultraviolet light 290-1 and white light 290-2 so that the seedlings 270 can photosynthesize.
자외선 광은 On/Off 가능한 방재용 다수의 UV LED을 이용하여 조사된다.Ultraviolet light is irradiated using a plurality of UV LEDs for disaster prevention that can be turned on/off.
다수의 UV LED는 재배대의 상부에 재배대의 상부와 측면 상/하측으로 입체적으로 조사하기 위하여 재배 상자의 측면과 여러 위치에 배치된다.A plurality of UV LEDs are placed on the side of the cultivation box and in various positions to three-dimensionally illuminate the upper part of the cultivation box and the upper and lower sides of the cultivation box.
다수의 UV LED는 육묘의 잎의 뒷면까지 골고루 세균 발생을 억제하도록 구성된다.A plurality of UV LEDs are configured to evenly suppress the generation of germs to the back of the leaves of the seedlings.
재배대의 하부의 근권부(230)는 암실 환경으로 구성된다.The root zone 230 at the bottom of the cultivation table is configured in a darkroom environment.
본 발명의 일 실시예에 따른 스마트팜 근권부 건전성 관리를 위한 인공지능 분무식 재배 시스템은 근권부(230)를 암실 환경으로 구성하기 위해 재배대(210)의 상판을 알루미늄 호일로 코팅하고, 육묘의 뿌리가 통과하는 재배대의 구멍으로 빛의 투과를 방지하는 흑색 종이 포트를 삽입한다.In the artificial intelligence spray cultivation system for managing the health of the root zone of the smart farm according to an embodiment of the present invention, the upper plate of the cultivation table 210 is coated with aluminum foil to configure the root zone 230 in a dark room environment, and the seedlings are raised. Insert black paper ports to prevent light from penetrating into the holes of the planting bed through which the roots of the plant pass.
근권부(230)는 육묘의 뿌리가 생장하는 공간이다.The root zone portion 230 is a space in which the roots of seedlings grow.
근권부(230)에는 양액이 육묘의 뿌리에 직접 분사되도록 복수의 양액 공급 파이프(260) 및 복수의 분무 노즐(250)이 배치된다.A plurality of nutrient solution supply pipes 260 and a plurality of spray nozzles 250 are disposed in the root zone 230 so that the nutrient solution is directly sprayed to the roots of seedlings.
복수의 양액 공급 파이프(260) 및 복수의 분무 노즐(250)은 재배 상자(200)의 바닥과 측면에 입체적으로 배치되어 양액이 육묘(270)의 뿌리에 직접 분무되도록 구성된다.A plurality of nutrient solution supply pipes 260 and a plurality of spray nozzles 250 are three-dimensionally arranged on the bottom and side of the cultivation box 200 so that the nutrient solution is directly sprayed on the roots of the seedlings 270.
복수의 양액 공급 파이프(260) 및 복수의 분무 노즐(250)은 재배 상자(200)의 밑면과 측면에 고르게 분포되어 육묘(270)의 뿌리에 양액에 골고루 분무되도록 배치된다.The plurality of nutrient solution supply pipes 260 and the plurality of spray nozzles 250 are evenly distributed on the bottom and side surfaces of the cultivation box 200 and are arranged so that the nutrient solution is evenly sprayed to the roots of the seedlings 270.
분무 노즐(250)은 안개 노즐로서 양액, 방재액, 원수(물)를 자동으로 선택하여 입체적으로 분무한다.The spray nozzle 250 is a mist nozzle and automatically selects and sprays nutrient solution, disaster prevention solution, and raw water (water) in three dimensions.
온도 센서 및 습도 센서(240)가 재배대(210)의 위치에 배치되어 재배 상자(200) 내의 온도와 습도를 각각 센싱한다.A temperature sensor and a humidity sensor 240 are disposed at positions of the cultivation box 210 to sense the temperature and humidity in the cultivation box 200, respectively.
본 발명의 다른 실시예에 따른 스마트팜 근권부 건전성 관리를 위한 인공지능 분무식 재배 시스템은 온도 센서 및 습도 센서를 재배대의 상부(220)와 재배대의 하부의 근권부(230) 각각 별도로 배치하여 상부 공간의 온도와 습도 그리고 근권부(230)의 온도와 습도를 독립적으로 센싱하도록 구성될 수 있다.In the artificial intelligence spray cultivation system for managing the health of the root zone of the smart farm according to another embodiment of the present invention, the temperature sensor and the humidity sensor are separately placed in the upper part of the cultivation table 220 and the lower part of the cultivation table 230, respectively. It may be configured to independently sense the temperature and humidity of the space and the temperature and humidity of the root zone 230 .
온도 센서와 습도 센서는 미리 결정된 주기에 따라 주기적으로 온도와 습도를 개별적으로 센싱할 수 있다.The temperature sensor and the humidity sensor may individually sense temperature and humidity periodically according to a predetermined period.
본 발명의 일 실시예에 따른 스마트팜 근권부 건전성 관리를 위한 인공지능 분무식 재배 시스템은 근권부(230)에 내부 공기가 정체되지 않고 미량의 공기가 연속으로 흐르도록 음압을 형성하는 음압팬(미도시)를 포함할 수 있다.The artificial intelligence spray cultivation system for managing the health of the root zone of the smart farm according to an embodiment of the present invention is a negative pressure fan ( not shown) may be included.
음압팬을 이용하여 근권부(230)의 내부 공간에서 공기가 정체되지 않고 연속으로 흐르도록 함으로써 육묘의 호흡을 활성화시켜 생산율을 개선시킬 수 있다.The production rate can be improved by activating the respiration of the seedlings by allowing the air to flow continuously without being stagnant in the internal space of the rhizosphere part 230 using a negative pressure fan.
본 발명의 일 실시예에 따른 스마트팜 근권부 건전성 관리를 위한 인공지능 분무식 재배 시스템은 조도 센서를 이용하여 재배대(210)의 상부의 자외선 광과 백색 광의 조도를 주기적으로 센싱할 수 있다.The artificial intelligence spray cultivation system for managing the health of the root zone of the smart farm according to an embodiment of the present invention can periodically sense the illuminance of ultraviolet light and white light at the top of the cultivation table 210 using an illuminance sensor.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트팜 근권부 건전성 관리를 위한 AI분무식 재배 시스템의 재배대의 상면도를 도시한 도면이다.3 is a diagram showing a top view of the cultivation bed of the AI spray cultivation system for managing the health of the root zone of the smart farm according to an embodiment of the present invention.
도 3에 도시된 바와 같이, 재배대(210)는 육묘의 뿌리가 통과하는 구멍을 포함하고 있다.As shown in FIG. 3 , the cultivation bed 210 includes holes through which roots of seedlings pass.
재배대(210)의 동일 라인에 형성된 구멍은 일정 간격으로 이격되어 형성되고, 다음 라인은 육묘의 생육 공간을 충분히 확보하기 위해 지그 재그로 구멍을 형성한다.Holes formed on the same line of the cultivation table 210 are spaced apart at regular intervals, and holes are formed in a zigzag pattern in the next line to sufficiently secure a growth space for seedlings.
본 발명의 일 실시예에 따른 스마트팜 근권부 건전성 관리를 위한 인공지능 분무식 재배 시스템은 근권부(230)를 암실 환경으로 구성하기 위해 재배대(210)의 상판을 알루미늄 호일로 코팅한다.In the artificial intelligence spray cultivation system for managing the health of the root zone of the smart farm according to an embodiment of the present invention, the top plate of the cultivation table 210 is coated with aluminum foil to configure the root zone 230 in a dark room environment.
또한, 육묘의 뿌리가 통과하는 재배대의 구멍으로 빛의 투과를 방지하는 흑색 종이 포트를 삽입한다.In addition, a black paper port that prevents light penetration is inserted into the hole of the cultivation bed through which the roots of the seedling pass.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트팜 근권부 건전성 관리를 위한 AI분무식 재배 시스템의 마이크로 버블을 발생시키기 위한 구성의 개략도를 도시한 도면이다.4 is a schematic diagram of a configuration for generating microbubbles of an AI spray cultivation system for managing the health of the root zone of a smart farm according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 스마트팜 근권부 건전성 관리를 위한 AI분무식 재배 시스템에서 마이크로 버블을 양액에 추가시킴으로써 양액의 용존 산소량 증가시키고 양액 내의 세균을 억제하는 것이 특징이다.In the AI spray cultivation system for managing the health of the root zone of the smart farm of the present invention, micro bubbles are added to the nutrient solution to increase the amount of dissolved oxygen in the nutrient solution and suppress bacteria in the nutrient solution.
본 발명의 스마트팜 근권부 건전성 관리를 위한 AI분무식 재배 시스템은 마이크로 버블의 생성을 위하여 양액 공급 파이프(260)에 벤츄리 구조(420)를 포함한다.The AI spray cultivation system for managing the health of the root zone of the smart farm of the present invention includes a venturi structure 420 in the nutrient solution supply pipe 260 to generate microbubbles.
양액 공급 파이프(260)의 벤츄리 구조(420)에는 외부 공기의 인입구(410)가 연결된다. An external air inlet 410 is connected to the venturi structure 420 of the nutrient solution supply pipe 260.
마이크로 버블은 양액 공급 파이프(260)의 벤츄리 구조(420)에 연결된 외부 공기 인입구(410)를 통하여 외부 공기의 유입을 유도하고, 벤츄리 구조4520)의 끝단에 설치된 마이크로 버블판(430)의 복수의 미세 구멍으로 공기와 양액의 통과시킴으로써 생성된다. 마이크로 버블판(430)은 양액 공급 파이프(260)의 내경에 꼭 맞도록 크기가 정해진다. 마이크로 버블 판은 미세 구멍(0.1mm~0.5mm)을 다수 개로 뚫어서 공기와 양액이 통과할 때 마이크로 버블이 발생하도록 구성한다.The microbubbles induce the inflow of external air through the external air inlet 410 connected to the venturi structure 420 of the nutrient solution supply pipe 260, and the plurality of microbubble plates 430 installed at the end of the venturi structure 4520. It is created by passing air and nutrient solution through micropores. The microbubble plate 430 is sized to fit the inner diameter of the nutrient solution supply pipe 260. The microbubble plate is configured to generate microbubbles when air and nutrient solution pass through a plurality of fine holes (0.1mm to 0.5mm).
외부 공기 인입구(420)를 통합 공기의 유입은 양액 또는 물의 흐름 방향에 순행하는 방향으로 이루어진다. 다만, 공기의 유입은 양액 또는 물의 흐름 방향에 약간 경사지게 이루어진다. The inflow of air integrated through the external air inlet 420 is made in a direction that is direct to the flow direction of the nutrient solution or water. However, the inflow of air is made slightly inclined to the flow direction of the nutrient solution or water.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트팜 근권부 건전성 관리를 위한 AI분무식 재배 시스템의 양액을 생성하기 위한 구성 및 압력 센서의 배치의 일 예를 도시한 도면이다.5 is a diagram showing an example of the arrangement of a configuration and pressure sensor for generating a nutrient solution of an AI spray cultivation system for managing the health of the root zone of a smart farm according to an embodiment of the present invention.
상기에서 언급한 바와 같이 종래 기술의 수경 재배는 분무 노즐이 자주 막히는 문제가 있다. As mentioned above, hydroponic cultivation in the prior art has a problem of frequent clogging of spray nozzles.
양액은 A액(510), B액(520), C액(530) 및 물(540)을 혼합 탱크(560)에서 제조한다. 도 5에서의 A액(510), B액(520), C액(530)은 수경 재배에서 사용될 수 있는 육묘의 생장에 필요한 비료를 예시하여 개시한 것으로, 당업자에게 자명하게 이해될 수 있는 바와 같이, 종류가 특별한 것에 한정되는 것은 아니다.Nutrient solutions are prepared by mixing liquid A (510), liquid B (520), liquid C (530), and water (540) in a mixing tank (560). Liquid A 510, liquid B 520, and liquid C 530 in FIG. 5 are disclosed by exemplifying fertilizers necessary for the growth of seedlings that can be used in hydroponic cultivation, as can be readily understood by those skilled in the art. Likewise, the type is not limited to a particular one.
양액은 유기/무기 물질을 함유할 수 있고, 이러한 유기/무기 물질의 혼합물이 물에 잘 녹지 않아 고형화 상태로 유지되는 경우 분무 노즐을 막는 주 원인이 될 수 있다.The nutrient solution may contain organic/inorganic substances, and when the mixture of such organic/inorganic substances is insoluble in water and remains in a solid state, it may be the main cause of clogging of the spray nozzle.
본 발명의 일 실시예에 따른 스마트팜 근권부 건전성 관리를 위한 AI분무식 재배 시스템은 분무 노즐의 막힘을 용이하게 해결할 수 있는 구성을 포함한다.The AI spray cultivation system for managing the health of the root zone of the smart farm according to an embodiment of the present invention includes a configuration that can easily solve the clogging of the spray nozzle.
본 발명의 일 실시예에 따른 스마트팜 근권부 건전성 관리를 위한 AI분무식 재배 시스템은 양액 공급 파이프(260)에 설치된 압력 센서(570)를 이용하여 정상 분무시의 압력을 센싱한다. 양액 공급 파이프(260)는 재배 상자에서 복수개로 구성되므로 각각의 양액 공급 파이프에 압력 센서가 별도로 설치되고, 시스템 전체적으로 복수개의 압력 센서가 배치될 수 있다.The AI spray cultivation system for managing the health of the root zone of the smart farm according to an embodiment of the present invention uses the pressure sensor 570 installed in the nutrient solution supply pipe 260 to sense the pressure during normal spraying. Since the nutrient solution supply pipe 260 is composed of a plurality in the cultivation box, a pressure sensor is separately installed in each nutrient solution supply pipe, and a plurality of pressure sensors may be disposed throughout the system.
그리고 압력 센서를 이용하여 양액 공급 파이프 내의 압력 변화를 모니터링하여 적어도 하나의 노즐의 막힘 여부를 판단한다.In addition, a pressure change in the nutrient solution supply pipe is monitored using a pressure sensor to determine whether at least one nozzle is clogged.
본 발명의 일 실시예에 따른 스마트팜 근권부 건전성 관리를 위한 AI분무식 재배 시스템은 압력 센서(570)를 이용하여 센싱된 압력 데이터를 저장, 관리하여 정상 분무할 때의 압력과 분무 노즐이 1개 막혔을 때, 2개 막혔을 때, 다수 개가 막혔을 때를 구분할 수 있는 경험적 데이터를 확보하여 노즐의 막힘을 판단하도록 구성될 수 있다.The AI spray cultivation system for managing the health of the root zone of the smart farm according to an embodiment of the present invention stores and manages the pressure data sensed using the pressure sensor 570, so that the pressure and spray nozzle during normal spraying are 1 It may be configured to determine the clogging of the nozzle by securing empirical data that can distinguish when one is clogged, when two are clogged, or when a plurality of nozzles are clogged.
압력 센서(570)로부터 획득된 센싱 결과 데이터를 실시간 그래프로 나타내 노즐의 막힘 여부를 시각적으로 판단하고 막힌 경우에 실시간으로 알림 문자 등을 통하여 사용자에게 알릴 수 있도록 구현될 수 있다. Sensing result data obtained from the pressure sensor 570 may be displayed as a real-time graph to visually determine whether or not the nozzle is clogged, and if the nozzle is clogged, the user may be notified in real time through notification text.
본 발명의 스마트팜 근권부 건전성 관리를 위한 AI분무식 재배 시스템은 노즐 막힘을 자동으로 판단하도록 구성함으로써 사람이나 카메라에 의해 막힌 노즐을 수동으로 종래의 수경 재배 시스템에 비해 찾아야 하는 시간과 인건비를 절감할 수 있다.The AI spray cultivation system for managing the health of the root zone of the smart farm of the present invention is configured to automatically determine nozzle clogging, thereby reducing the time and labor cost of manually finding nozzles clogged by a person or camera compared to conventional hydroponic cultivation systems. can do.
적어도 하나의 노즐의 막힘이 판단된 경우 막힌 노즐에 고압의 물을 토출하여 노즐을 뚫는다.When it is determined that at least one nozzle is clogged, high-pressure water is discharged to the clogged nozzle to clear the nozzle.
본 발명의 다른 실시예로서, 스마트팜 근권부 건전성 관리를 위한 AI분무식 재배 시스템은 안개 노즐에서 양액 압력을 측정하여 노즐의 막힘 여부를 판단할 수도 있다.As another embodiment of the present invention, the AI spray cultivation system for managing the health of the root zone of the smart farm may determine whether the nozzle is clogged by measuring the nutrient solution pressure at the fog nozzle.
본 발명의 다른 실시예로서, 스마트팜 근권부 건전성 관리를 위한 AI분무식 재배 시스템은 양액 공급 파이프의 내부에 설치된 필터(미도시)를 이용하여 양액에 함유된 이물질을 여과하도록 구성될 수 있다. 도 5에서 필터는 혼합 탱크(560)와 압력 센서(570)의 사이 또는 압력 센서(570)의 뒷단(도 5에서 압력 센서(570)의 우측)에 배치될 수 있다.As another embodiment of the present invention, the AI spray cultivation system for managing the health of the root zone of the smart farm may be configured to filter foreign substances contained in the nutrient solution using a filter (not shown) installed inside the nutrient solution supply pipe. In FIG. 5 , the filter may be disposed between the mixing tank 560 and the pressure sensor 570 or behind the pressure sensor 570 (to the right of the pressure sensor 570 in FIG. 5 ).
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 실내 온실 공간의 광합성 최적화를 위한 CO2 농도를 조절하기 위한 구성의 개략도를 도시한 도면이다.6 is a diagram showing a schematic view of a configuration for adjusting CO 2 concentration for optimizing photosynthesis in an indoor greenhouse space according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 스마트팜 근권부 건전성 관리를 위한 AI분무식 재배 시스템은 실내 온실 공간의 CO2 농도 조절기(610)를 포함할 수 있다.The AI spray cultivation system for managing the health of the root zone of the smart farm of the present invention may include a CO 2 concentration regulator 610 in an indoor greenhouse space.
도 6에서의 실내 온실 공간이라 함은 넓은 의미로 수경 재배가 이루어지는 장소의 공간을 의미할 수 있다. In a broad sense, the indoor greenhouse space in FIG. 6 may mean a space where hydroponic cultivation is performed.
도 6에 도시된 바와 같이, CO2 센서(620)는 재배대의 상부의 CO2 농도를 센싱 한다.As shown in FIG. 6, the CO 2 sensor 620 senses the CO 2 concentration of the top of the cultivation bed.
실내 온실 공간의 CO2 농도가 임계치 미만인 경우, 본 발명의 스마트팜 근권부 건전성 관리를 위한 AI분무식 재배 시스템은 배출 펌프 및 배기 밸브(670)를 이용하여 CO2 농도가 낮은 실내 온실 공간의 내부 공기를 온실 외부로 배기함으로써 외부 공기가 내부로 유입되도록 한다.When the CO 2 concentration in the indoor greenhouse space is less than the critical value, the AI spray cultivation system for managing the soundness of the smart farm rhizosphere of the present invention uses the discharge pump and the exhaust valve 670 to control the interior of the indoor greenhouse space where the CO 2 concentration is low. By exhausting the air to the outside of the greenhouse, outside air is introduced into the inside.
또한, 본 발명의 스마트팜 근권부 건전성 관리를 위한 AI분무식 재배 시스템은 공기 공급 펌프와 흡입 밸브(640)를 이용하여 CO2 농도가 높은 외부 공기를 흡입한다.In addition, the AI spray cultivation system for managing the health of the root zone of the smart farm of the present invention uses an air supply pump and an intake valve 640 to suck external air with a high CO 2 concentration.
본 발명의 일 실시예에 따른 스마트팜 근권부 건전성 관리를 위한 AI분무식 재배 시스템 및 폐수 최소화 방법은 CO2 센서, 조도 센서, 온도 센서 및 습도 센서의 센싱 결과와 육묘의 생장 속도를 인공지능(AI)로 하여 학습하게 하여 양액의 분무량, 양액의 분무 시간 간격을 계산할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the AI spray cultivation system and wastewater minimization method for managing the health of the root zone of a smart farm use the sensing results of the CO 2 sensor, illuminance sensor, temperature sensor and humidity sensor and the growth rate of seedlings by artificial intelligence ( It is possible to calculate the spray amount of nutrient solution and the spray time interval of nutrient solution by learning with AI).
본 발명의 스마트팜 근권부 건전성 관리를 위한 AI분무식 재배 시스템 및 폐수 최소화 방법은 인공지능(AI)을 이용하여 자동으로 수경 재배의 환경을 제어하도록 구성되어, 근권부의 세균번식 방지 및 작물 생장에 유익한 환경을 구성할 수 있다.The AI spray cultivation system and wastewater minimization method for managing the soundness of the smart farm root zone of the present invention is configured to automatically control the environment of hydroponic cultivation using artificial intelligence (AI), preventing bacterial propagation and crop growth in the root zone. A conducive environment can be created.
본 발명의 일 실시예에 따른 스마트팜 근권부 건전성 관리를 위한 AI분무식 재배 시스템 및 폐수 최소화 방법은 상기에서 개시된 센서의 종류에 구속되지 않고, 수경 재배의 환경 데이터 분석에 요구되는 다른 종류의 센서를 추가로 포함할 수 있다.The AI spray cultivation system and wastewater minimization method for smart farm rhizosphere health management according to an embodiment of the present invention are not limited to the types of sensors disclosed above, and other types of sensors required for environmental data analysis of hydroponic cultivation. may additionally include.
본 발명에 개시된 센서 또는 개시되지 않았지만 데이터 분석에 요구되는 센서는 사물 인터넷(IoT) 기능이 가능하도록 구성되어 인공지능(AI)와 네트워크를 통하여 직접 센싱 데이터를 송신 및 수신하도록 구성될 수 있고 추가로, 인공지능(AI)이 해당 센서를 직접 제어하도록 구성될 수 있다.The sensor disclosed in the present invention or a sensor not disclosed but required for data analysis is configured to enable the Internet of Things (IoT) function and can be configured to directly transmit and receive sensing data through artificial intelligence (AI) and a network, and additionally , artificial intelligence (AI) can be configured to directly control the sensor.
추가로, AI를 이용하여 계산된 양액의 분무량, 양액의 분무 시간 간격에 기초하여 양액을 자동으로 분무하도록 구성될 수 있다.In addition, it may be configured to automatically spray the nutrient solution based on the spray amount of the nutrient solution calculated using AI and the spray time interval of the nutrient solution.
본 발명의 일 실시예에 따른 스마트팜 근권부 건전성 관리를 위한 AI분무식 재배 및 폐수 최소화 방법은 육묘의 종류에 따라 양액의 농도를 조절하도록 구성될 수 있다.AI spray cultivation and wastewater minimization method for smart farm rhizosphere health management according to an embodiment of the present invention may be configured to adjust the concentration of nutrient solution according to the type of seedling.
양액의 농도는 육묘의 화학적 속성과 육묘의 생장 속도에 관한 AI의 학습 결과에 기초하여 결정되도록 구성될 수 있다.The concentration of the nutrient solution may be configured to be determined based on the AI's learning results regarding the chemical properties of the seedlings and the growth rate of the seedlings.
본 발명의 일 실시예에 따른 스마트팜 근권부 건전성 관리를 위한 AI분무식 재배 시스템 및 폐수 최소화 방법은 환경 오염 가중 방지 및 재료비 최소화를 위한 목적으로 양액(비료)의 농도는 작물에 따라 EC, PH 추가 또는 물로 희석 등 작물의 화학적 특성을 고려하여 학습된 데이터로 분류된다.According to an embodiment of the present invention, the AI spray cultivation system and wastewater minimization method for managing the health of the root zone of smart farms are designed to prevent environmental pollution and minimize material costs, and the concentration of nutrient solution (fertilizer) is EC, PH depending on the crop It is classified as learned data considering the chemical characteristics of crops such as addition or dilution with water.
본 발명의 일 실시예에 따른 스마트팜 근권부 건전성 관리를 위한 AI분무식 재배 시스템 및 폐수 최소화 방법은 작물별에 따라 개별적으로 구성된 복수의 제어 파라미터로 사용하여 양액의 농도를 조절하고, 양액의 분무(압력)량과 분무 시간을 관리한다.According to an embodiment of the present invention, the AI spray cultivation system and wastewater minimization method for managing the health of the root zone of a smart farm use a plurality of individually configured control parameters according to each crop to adjust the concentration of the nutrient solution and spray the nutrient solution. (Pressure) amount and spraying time are managed.
도 7은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 장치 및/또는 시스템을 구현할 수 있는 예시적인 컴퓨팅 장치를 도시한 도면이다.7 is a diagram illustrating an exemplary computing device on which devices and/or systems in accordance with various embodiments of the present invention may be implemented.
도 7를 참조하여 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 장치들을 구현할 수 있는 예시적인 컴퓨팅 장치(700)를 보다 구체적으로 설명하기로 한다.Referring to FIG. 7 , an example computing device 700 in which devices in accordance with some embodiments of the present disclosure may be implemented will be described in more detail.
컴퓨팅 장치(700)는 하나 이상의 프로세서(710), 버스(750), 통신 인터페이스(770), 프로세서(710)에 의하여 수행되는 컴퓨터 프로그램(791)을 로드(load)하는 메모리(730)와, 컴퓨터 프로그램(791)을 저장하는 스토리지(790)를 포함할 수 있다. 다만, 도 7에는 본 개시의 실시예와 관련 있는 구성 요소들 만이 도시되어 있다.The computing device 700 includes one or more processors 710, a bus 750, a communication interface 770, a memory 730 for loading a computer program 791 executed by the processor 710, and a computer A storage 790 for storing the program 791 may be included. However, only components related to the embodiment of the present disclosure are shown in FIG. 7 .
따라서, 본 개시가 속한 기술분야의 통상의 기술자라면 도 7에 도시된 구성 요소들 외에 다른 범용적인 구성 요소들이 더 포함될 수 있음을 알 수 있다.Accordingly, those skilled in the art to which the present disclosure belongs may know that other general-purpose components may be further included in addition to the components shown in FIG. 7 .
프로세서(710)는 컴퓨팅 장치(700)의 각 구성의 전반적인 동작을 제어한다. 프로세서(710)는 CPU(Central Processing Unit), MPU(Micro Processor Unit), MCU(Micro Controller Unit), GPU(Graphic Processing Unit) 또는 본 개시의 기술 분야에 잘 알려진 임의의 형태의 프로세서를 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 프로세서(710)는 본 개시의 실시예들에 따른 방법을 실행하기 위한 적어도 하나의 애플리케이션 또는 프로그램에 대한 연산을 수행할 수 있다. 컴퓨팅 장치(700)는 하나 이상의 프로세서를 구비할 수 있다. 컴퓨팅 장치(700)는 인공지능(AI)을 지칭할 수 있다.The processor 710 controls the overall operation of each component of the computing device 700 . The processor 710 includes a central processing unit (CPU), a micro processor unit (MPU), a micro controller unit (MCU), a graphic processing unit (GPU), or any type of processor well known in the art of the present disclosure. It can be. Also, the processor 710 may perform an operation for at least one application or program for executing a method according to embodiments of the present disclosure. Computing device 700 may include one or more processors. The computing device 700 may refer to artificial intelligence (AI).
메모리(730)는 각종 데이터, 명령 및/또는 정보를 저장한다. 메모리(730)는 본 개시의 실시예들에 따른 방법을 실행하기 위하여 스토리지(790)로부터 하나 이상의 프로그램(791)을 로드 할 수 있다. 메모리(730)는 RAM과 같은 휘발성 메모리로 구현될 수 있을 것이나, 본 개시의 기술적 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.Memory 730 stores various data, commands and/or information. Memory 730 may load one or more programs 791 from storage 790 to execute a method according to embodiments of the present disclosure. The memory 730 may be implemented as a volatile memory such as RAM, but the technical scope of the present disclosure is not limited thereto.
버스(750)는 컴퓨팅 장치(700)의 구성 요소 간 통신 기능을 제공한다. 버스(750)는 주소 버스(Address Bus), 데이터 버스(Data Bus) 및 제어 버스(Control Bus) 등 다양한 형태의 버스로 구현될 수 있다.The bus 750 provides a communication function between components of the computing device 700 . The bus 750 may be implemented as various types of buses such as an address bus, a data bus, and a control bus.
통신 인터페이스(770)는 컴퓨팅 장치(700)의 유무선 인터넷 통신을 지원한다. 또한, 통신 인터페이스(770)는 인터넷 통신 외의 다양한 통신 방식을 지원할 수도 있다. 이를 위해, 통신 인터페이스(770)는 본 개시의 기술 분야에 잘 알려진 통신 모듈을 포함하여 구성될 수 있다.The communication interface 770 supports wired and wireless Internet communication of the computing device 700 . Also, the communication interface 770 may support various communication methods other than internet communication. To this end, the communication interface 770 may include a communication module well known in the art of the present disclosure.
몇몇 실시예들에 따르면, 통신 인터페이스(770)는 생략될 수도 있다.According to some embodiments, communication interface 770 may be omitted.
스토리지(790)는 상기 하나 이상의 프로그램(791)과 각종 데이터를 비임시적으로 저장할 수 있다.The storage 790 may non-temporarily store the one or more programs 791 and various data.
스토리지(790)는 ROM(Read Only Memory), EPROM(Erasable Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM), 플래시 메모리 등과 같은 비휘발성 메모리, 하드 디스크, 착탈형 디스크, 또는 본 개시가 속하는 기술 분야에서 잘 알려진 임의의 형태의 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체를 포함하여 구성될 수 있다.The storage 790 may be non-volatile memory such as read only memory (ROM), erasable programmable ROM (EPROM), electrically erasable programmable ROM (EEPROM), flash memory, or the like, a hard disk, a removable disk, or other devices well known in the art. It may be configured to include any known type of computer-readable recording medium.
컴퓨터 프로그램(791)은 메모리(730)에 로드 될 때 프로세서(710)로 하여금 본 개시의 다양한 실시예에 따른 방법/동작을 수행하도록 하는 하나 이상의 인스트럭션들을 포함할 수 있다. 즉, 프로세서(710)는 상기 하나 이상의 인스트럭션들을 실행함으로써, 본 개시의 다양한 실시예에 따른 방법/동작들을 수행할 수 있다.Computer program 791 may include one or more instructions that when loaded into memory 730 cause processor 710 to perform methods/operations in accordance with various embodiments of the present disclosure. That is, the processor 710 may perform methods/operations according to various embodiments of the present disclosure by executing the one or more instructions.
본 명세서에서는 본 발명자들이 수행한 다양한 실시예 가운데 몇 개의 예만을 들어 설명하는 것이나 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고, 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.In this specification, only a few examples of various embodiments performed by the present inventors are described, but the technical spirit of the present invention is not limited or limited thereto, and can be modified and implemented in various ways by those skilled in the art, of course.
Claims (8)
상기 재배대의 하부의 근권부를 암실 환경으로 구성하는 암실 환경 구성 단계;
양액이 상기 육묘의 뿌리에 직접 분사되도록 복수의 양액 공급 파이프 및 복수의 분무 노즐을 배치하는 파이프 및 분무 노즐 배치 단계;
CO2 센서를 이용하여 실내 온실 공간의 CO2 농도를 센싱하는 단계;
상기 CO2 농도가 임계치 미만인 경우, 상기 실내 온실 공간의 내부 공기를 배기하는 단계; 및
외부 공기를 흡입하는 단계;
적어도 하나의 조도 센서를 이용하여 상기 재배대의 상부의 상기 자외선 광과 상기 백색 광의 조도를 주기적으로 센싱하는 단계;
복수의 온도 센서를 상기 재배대의 상부 및 하부의 온도를 주기적으로 센싱하는 단계;
복수의 습도 센서를 상기 재배대의 상부 및 하부의 습도를 주기적으로 센싱하는 단계;
상기 CO2 센서, 상기 조도 센서, 상기 온도 센서 및 상기 습도 센서의 센싱 결과와 상기 육묘의 생장 속도를 인공지능(AI)로 하여 학습하게 하여 상기 양액의 분무량, 상기 양액의 분무 시간 간격을 계산하는 단계;
상기 AI를 이용하여 계산된 상기 양액의 분무량, 상기 양액의 분무 시간 간격에 기초하여 상기 양액을 분무하는 분무 단계;
상기 재배 상자의 바닥면을 경사지게 배치하여 상기 육묘의 뿌리에 뿌려진 후 흘러내린 양액이 양액 통에 자동으로 수거되도록 하는 수거 단계; 및
상기 양액 공급 파이프에 외부 공기를 유입시켜 마이크로 버블을 발생시키는 마이크로 버블 발생 단계;를 포함하고,
상기 근권부를 암실 환경으로 구성하기 위해 상기 재배대의 상판은 알루미늄 호일로 코팅되고, 상기 육묘의 뿌리가 통과하는 상기 재배대의 구멍으로 빛의 투과를 방지하는 흑색 종이 포트를 삽입하고,
상기 분무 단계는 상기 양액의 분무와 함께 상기 마이크로 버블을 분무하고,
상기 마이크로 버블은 상기 양액 공급 파이프의 벤츄리 구조에 연결된 외부 공기 인입구를 통하여 외부 공기의 유입을 유도하고, 상기 벤츄리 구조의 끝단에 설치된 마이크로 버블판의 복수의 미세 구멍을 통한 상기 공기와 상기 양액의 통과시에 생성되되, 상기 외부 공기 인입구를 통한 상기 외부 공기의 유입은 상기 양액의 흐름 방향에 순행하는 방향으로 수행되는, 스마트팜 근권부 건전성 관리를 위한 AI 분무식 재배 방법.A light irradiation step of irradiating ultraviolet light and white light to enable photosynthesis of seedlings on the top of the cultivation bed disposed inside the cultivation box;
A darkroom environment configuration step of configuring the root zone at the bottom of the cultivation table as a darkroom environment;
A pipe and spray nozzle arrangement step of arranging a plurality of nutrient solution supply pipes and a plurality of spray nozzles so that the nutrient solution is directly sprayed to the roots of the seedlings;
Sensing the CO 2 concentration of the indoor greenhouse space using a CO 2 sensor;
exhausting internal air of the indoor greenhouse space when the concentration of CO 2 is less than a critical value; and
inhaling outside air;
periodically sensing the illuminance of the ultraviolet light and the white light on the top of the cultivation table by using at least one illuminance sensor;
Periodically sensing the temperature of the top and bottom of the cultivation table with a plurality of temperature sensors;
Periodically sensing the humidity of the top and bottom of the cultivation table with a plurality of humidity sensors;
The CO 2 sensor, the illuminance sensor, the temperature sensor, and the humidity sensor and the growth rate of the seedling are learned by artificial intelligence (AI) to calculate the spray amount of the nutrient solution and the spray time interval of the nutrient solution step;
a spraying step of spraying the nutrient solution based on the spray amount of the nutrient solution calculated using the AI and the spray time interval of the nutrient solution;
A collection step of arranging the bottom surface of the cultivation box inclined so that the nutrient solution flowing down after being sprayed on the roots of the seedlings is automatically collected in a nutrient solution container; and
A microbubble generating step of generating microbubbles by introducing external air into the nutrient solution supply pipe;
In order to configure the root zone in a dark room environment, the upper plate of the cultivation table is coated with aluminum foil, and a black paper port for preventing light from penetrating is inserted into a hole in the cultivation table through which the roots of the seedlings pass,
The spraying step sprays the microbubbles together with the spraying of the nutrient solution,
The microbubbles induce the inflow of external air through an external air inlet connected to the venturi structure of the nutrient solution supply pipe, and the passage of the air and the nutrient solution through a plurality of fine holes of the microbubble plate installed at the end of the venturi structure. AI spray cultivation method for smart farm rhizosphere integrity management, which is generated at the time of creation, and the inflow of the external air through the external air inlet is performed in a direction that is direct to the flow direction of the nutrient solution.
각각의 상기 양액 공급 파이프에 설치된 복수의 압력 센서를 이용하여 정상 분무시의 압력을 센싱하는 단계;
상기 양액 공급 파이프 내의 압력 변화를 모니터링하여 적어도 하나의 노즐의 막힘 여부를 판단하는 단계; 및
상기 적어도 하나의 노즐의 막힘이 판단된 경우 막힌 노즐을 물로 세정하여 해당 노즐을 고압의 물로 뚫는 단계를 더 포함하는, 스마트팜 근권부 건전성 관리를 위한 AI 분무식 재배 방법.The method of claim 1,
Sensing pressure during normal spraying using a plurality of pressure sensors installed in each of the nutrient solution supply pipes;
determining whether at least one nozzle is clogged by monitoring a pressure change in the nutrient solution supply pipe; and
AI spray cultivation method for smart farm root zone health management, further comprising the step of piercing the nozzle with high-pressure water by washing the clogged nozzle with water when the clogging of the at least one nozzle is determined.
상기 육묘의 종류에 따라 상기 양액의 농도를 조절하는 단계;를 포함하되,
상기 양액의 농도는 상기 육묘의 화학적 속성과 상기 육묘의 생장 속도에 관한 상기 AI의 학습 결과에 기초하여 결정되는, 스마트팜 근권부 건전성 관리를 위한 AI 분무식 재배 방법.The method of claim 1,
Adjusting the concentration of the nutrient solution according to the type of seedling; including,
The concentration of the nutrient solution is determined based on the learning results of the AI regarding the chemical properties of the seedlings and the growth rate of the seedlings, AI spray cultivation method for managing the health of the root zone of the smart farm.
상기 근권부에 내부 공기가 정체되지 않고 미량의 공기가 연속으로 흐르도록 음압을 형성하는 음압 형성 단계;를 더 포함하는, 스마트팜 근권부 건전성 관리를 위한 AI 분무식 재배 방법.The method of claim 1,
A negative pressure forming step of forming a negative pressure so that the internal air does not stagnate in the root zone and a small amount of air continuously flows.
각각의 상기 양액 공급 파이프의 내부에 설치된 필터를 이용하여 상기 양액에 함유된 이물질을 여과하는 단계를 더 포함하는, 스마트팜 근권부 건전성 관리를 위한 AI 분무식 재배 방법.The method of claim 3,
AI spray cultivation method for smart farm root zone health management, further comprising filtering foreign substances contained in the nutrient solution using a filter installed inside each of the nutrient solution supply pipes.
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