KR102588885B1 - 임베디드 센서모듈을 활용한 광도계 및 복사계 시스템과 이를 이용한 관수시스템 - Google Patents
임베디드 센서모듈을 활용한 광도계 및 복사계 시스템과 이를 이용한 관수시스템 Download PDFInfo
- Publication number
- KR102588885B1 KR102588885B1 KR1020220019203A KR20220019203A KR102588885B1 KR 102588885 B1 KR102588885 B1 KR 102588885B1 KR 1020220019203 A KR1020220019203 A KR 1020220019203A KR 20220019203 A KR20220019203 A KR 20220019203A KR 102588885 B1 KR102588885 B1 KR 102588885B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- value
- solar cell
- electrical energy
- temperature coefficient
- light
- Prior art date
Links
- 230000002262 irrigation Effects 0.000 title claims abstract description 45
- 238000003973 irrigation Methods 0.000 title claims abstract description 45
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 54
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 39
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 20
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 claims description 14
- 238000004134 energy conservation Methods 0.000 claims description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 11
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 claims description 9
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 claims description 8
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 6
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 5
- 230000005068 transpiration Effects 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 229910001006 Constantan Inorganic materials 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000036760 body temperature Effects 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 229910000809 Alumel Inorganic materials 0.000 description 1
- LIXXICXIKUPJBX-UHFFFAOYSA-N [Pt].[Rh].[Pt] Chemical compound [Pt].[Rh].[Pt] LIXXICXIKUPJBX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007405 data analysis Methods 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000003898 horticulture Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 1
- 230000029553 photosynthesis Effects 0.000 description 1
- 238000010672 photosynthesis Methods 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
- A01G27/00—Self-acting watering devices, e.g. for flower-pots
- A01G27/003—Controls for self-acting watering devices
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
- A01G7/00—Botany in general
- A01G7/04—Electric or magnetic or acoustic treatment of plants for promoting growth
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
- A01G9/00—Cultivation in receptacles, forcing-frames or greenhouses; Edging for beds, lawn or the like
- A01G9/22—Shades or blinds for greenhouses, or the like
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
- A01G9/00—Cultivation in receptacles, forcing-frames or greenhouses; Edging for beds, lawn or the like
- A01G9/24—Devices or systems for heating, ventilating, regulating temperature, illuminating, or watering, in greenhouses, forcing-frames, or the like
- A01G9/241—Arrangement of opening or closing systems for windows and ventilation panels
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
- A01G9/00—Cultivation in receptacles, forcing-frames or greenhouses; Edging for beds, lawn or the like
- A01G9/24—Devices or systems for heating, ventilating, regulating temperature, illuminating, or watering, in greenhouses, forcing-frames, or the like
- A01G9/243—Collecting solar energy
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
- G01J1/42—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
- G01J1/4257—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors applied to monitoring the characteristics of a beam, e.g. laser beam, headlamp beam
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/40—Testing power supplies
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
- H02S40/00—Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
- H02S40/30—Electrical components
- H02S40/38—Energy storage means, e.g. batteries, structurally associated with PV modules
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
- G01J1/42—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
- G01J2001/4266—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors for measuring solar light
- G01J2001/4271—Pyrrheliometer
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
- G01J1/42—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
- G01J2001/4266—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors for measuring solar light
- G01J2001/4285—Pyranometer, i.e. integrating over space
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A40/00—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production
- Y02A40/10—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production in agriculture
- Y02A40/25—Greenhouse technology, e.g. cooling systems therefor
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E70/00—Other energy conversion or management systems reducing GHG emissions
- Y02E70/30—Systems combining energy storage with energy generation of non-fossil origin
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P60/00—Technologies relating to agriculture, livestock or agroalimentary industries
- Y02P60/12—Technologies relating to agriculture, livestock or agroalimentary industries using renewable energies, e.g. solar water pumping
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Environmental Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Ecology (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Forests & Forestry (AREA)
- Botany (AREA)
- Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
Abstract
본 발명은, 태양광을 입사받아 전기 에너지를 생성하는 태양전지를 가지는 임베디드 센서모듈; 상기 임베디드 센서모듈의 태양전지가 생성한 전기에너지를 측정하는 제1측정부; 상기 제1측정부로부터의 전기에너지 측정값을 광도값으로 환산하는 광도환산부; 및 상기 광도값을 제공받아 총복사값을 산출하는 총복사 산출부;를 포함하는 임베디드 센서모듈을 활용한 광도계 및 복사계 시스템과 이를 이용한 관수시스템을 제공할 수 있다.
게다가, 상기 임베디드 센서모듈은 다양한 광원으로부터 나오는 파장에너지를 입력받는 써모커플을 더 구비하고, 상기 임베디드 센서모듈의 써모커플로부터의 전기에너지를 측정하는 제2측정부; 상기 제2측정부로부터의 전기에너지 측정값을 온도값으로 환산하는 온도환산부; 상기 온도환산부로부터의 온도값을 복사값으로 환산하는 복사환산부;를 포함하고, 상기 총복사 산출부는 상기 광도값과 상기 복사값을 제공받아 총복사값을 산출할 수 있다.
게다가, 상기 임베디드 센서모듈은 다양한 광원으로부터 나오는 파장에너지를 입력받는 써모커플을 더 구비하고, 상기 임베디드 센서모듈의 써모커플로부터의 전기에너지를 측정하는 제2측정부; 상기 제2측정부로부터의 전기에너지 측정값을 온도값으로 환산하는 온도환산부; 상기 온도환산부로부터의 온도값을 복사값으로 환산하는 복사환산부;를 포함하고, 상기 총복사 산출부는 상기 광도값과 상기 복사값을 제공받아 총복사값을 산출할 수 있다.
Description
본 발명은 태양 에너지를 활용하는 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 태양 에너지의 광도 및/또는 복사 에너지를 측정하여 태양 에너지를 이용하는 장비 또는 태양 에너지를 활용하는 시스템을 효율적으로 제어할 수 있게 하는 임베디드 센서모듈을 활용한 광도계 및 복사계 시스템과 이를 이용하여 관수 시간 및 관수량을 조절하는 관수시스템에 관한 것이다.
지구상에서 이용할 수 있는 석유 화학 연료의 고갈이 임박함에 따라, 태양열 발전, 풍력 발전, 수력 발전 등과 같은 다른 형태의 에너지원이 석유 화학 연료를 대체하기 위해 사람들에 의해 적극적으로 활용되고 있다.
특히 태양 에너지를 이용하여 발전하는 기술은 초기 투자비용이 저렴하면서도 일조량만 충족되면 안정적이고 지속적으로 발전할 수 있으므로, 태양 에너지를 위한 발전 장비와 기술은 폭넓게 상용화되고 있다.
또한 태양 에너지는 발전뿐만 아니라 태양 에너지 자체를 직접적으로 활용하는 산업도 있으며, 대표적으로는 농업 분야가 있다.
이와 같이 태양 에너지 발전 시스템이나 활용 시스템의 효율적인 관리나 구동을 위해 태양 에너지로부터의 광도 및 복사 에너지의 측정이 요구되었다.
본 발명은 태양 에너지 발전 시스템이나 활용 시스템의 효율적인 관리나 구동을 위해 태양 에너지로부터의 광도 및/또는 복사 에너지를 측정하는 태양전지와 써모커플을 가지는 임베디드 센서모듈을 활용한 광도계 및 복사계 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 상기 임베디드 센서모듈을 활용한 광도계 및 복사계 시스템을 이용하여 관수 시간 및 관수량을 조절하는 관수시스템을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 상기 임베디드 센서모듈을 활용한 광도계 및 복사계 시스템을 이용하여 관수 시간 및 관수량을 조절하는 관수시스템을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
이를 위해, 본 발명은, 태양광을 입사받아 전기 에너지를 생성하는 태양전지와 다양한 광원으로부터 나오는 파장에너지를 입력받는 써모커플을 구비하는 임베디드 센서모듈; 상기 태양전지가 생성한 전기에너지를 측정하는 제1측정부; 상기 제1측정부로부터의 전기에너지 측정값을 광도값으로 환산하는 광도환산부; 상기 써모커플이 생성한 전기에너지를 측정하는 제2측정부; 상기 제2측정부로부터의 전기에너지 측정값을 온도값으로 환산하는 온도환산부; 상기 온도환산부로부터의 온도값을 복사값으로 환산하는 복사환산부; 상기 광도값과 상기 복사값을 제공받아 총복사값을 산출하는 총복사 산출부; 및 상기 총복사 산출부를 통해 도출된 순간광량 또는 적산광량을 이용하여 관수 시간 및 관수량을 조절하는 제어부를 포함하는 광도계 및 복사계 시스템을 이용한 관수 시스템을 제공할 수 있다.
또한, 상기 태양전지는 상하면에 전극들이 위치하고, 상기 써모커플은 상기 태양전지의 하면에 위치하여, 상기 제1측정부는 상기 태양전지의 양극에 연결되어 상기 태양전지가 생성한 전기에너지를 측정하고, 상기 제2측정부는 상기 써모커플을 구성하는 금속들에 연결되어 상기 써모커플이 생성한 전기에너지를 측정할 수 있다.
또한, 상기 제어부는 상기 순간광량을 이용하여 상기 관수량과 함께 공급되는 비료의 농도를 조절하여 공급하는 비료 농도 제어부를 더 포함할 수 있다.
또한, 외부 공기가 유입되는 통로로서 환기창을 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 순간광량에 비례하여 상기 환기창을 개방하는 회수 또는 개방 시간을 조절하는 환기창 제어부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 태양광을 차단하는 차광스크린을 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 순간광량에 비례하여 상기 차광스크린을 통한 차광정도를 제어하는 차광스크린 제어부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 태양광의 에너지를 보존하는 에너지 보존 스크린을 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 순간광량이 설정된 값 미만일 경우에는 상기 에너지 보존 스크린을 통한 보존정도를 제어하는 에너지 보존 스크린 제어부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 임베디드 센서모듈은, 제1태양전지와, 상기 제1태양전지의 하면에 위치하는 제1써모커플과, 상기 제1써모커플의 하면에 위치하는 단열패드와, 상기 단열패드의 하면에 위치하는 제2써모커플과, 상기 제2써모커플의 하면에 위치하는 제2태양전지로 구성되며, 상기 제1측정부는 상기 제1 및 제2태양전지에 연결되어 상기 제1 및 제2태양전기가 생성한 전기에너지를 측정하고, 상기 제2측정부는 상기 제1 및 제2써모커플에 연결되어 상기 제1 및 제2써모커플이 생성한 전기에너지를 측정할 수 있다.
또한, 상기 온도환산부가 출력하는 온도값에 대응되는 온도계수를 생성하여 상기 광도환산부로 제공하는 태양전지 효율보정부;를 더 구비하며, 상기 광도환산부는 상기 온도계수에 따라 환산된 광도값을 보정할 수 있다.
또한, 상기 광도환산부는 상기 온도계수에 따라 수학식 2에 따라 태양전지 효율을 변경하고, 상기 태양전지 효율을 환산된 광도값에 곱하여 보정할 수 있다.
[수학식 2]
태양전지 효율(η, %) = [출력된 전기에너지(W/m2)] / [1m2에 입사한 빛에너지(W/m2)] x 100.
출력된 전기에너지(W/m2)= [온도계수 고려 ISC] x [온도계수 고려 VOC]
온도계수 고려 ISC 계산 = {1 + (α / 100) ⅹ (Tmod - 25)} ⅹ ISC
온도계수 고려 VOC 계산 = {1 + (β / 100) ⅹ (Tmod - 25)} ⅹ VOC
상기 수학식 2에서 태양전지 1m2에 입사한 빛에너지(W/m2)는 미리 정해지며, 단락전류(ISC,A)와 개방전압(VOC ,V)은 제1측정부로부터 제공되며, 온도계수(Tmod)는 태양전지 효율보정부로부터 제공되며, α는 단락전류(ISC,A)의 온도 계수(α, %/K), β는 개방전압(VOC,V)의 온도 계수(β, %/K), γ는 출력(PMPP ,W)의 온도 계수(γ, %/K)는 미리 정해짐.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 태양광을 입사받아 전기 에너지를 생성하는 태양전지와 상기 태양전지의 하면에 형성되어 다양한 광원으로부터 나오는 파장에너지를 입력받는 써모커플을 구비한 임베디드 센서모듈에서, 상기 태양전지의 양극에 연결되어 상기 태양전지가 생성한 전기에너지를 측정하고, 상기 써모커플을 구성하는 금속들에 연결되어 상기 써모커플이 생성한 전기에너지를 측정하는 단계; 상기 태양전지로부터의 전기에너지 측정값을 광도값으로 환산하는 단계; 상기 써모커플로부터의 전기에너지 측정값을 온도값으로 환산하는 단계; 상기 온도값을 복사값으로 환산하는 단계; 상기 광도값 및 복사값을 제공받아 총복사값을 산출하는 단계; 및 상기 총복사값을 통해 도출된 순간광량 또는 적산광량을 이용하여 관수 시간 및 관수량을 조절하는 단계;를 포함하는 광도 및 복사값을 활용한 관수방법을 제공할 수 있다.
또한, 상기 순간광량을 이용하여 상기 관수량과 함께 공급되는 비료의 농도를 조절하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 외부 공기가 유입되는 통로로서 환기창을 더 포함하고, 상기 순간광량에 비례하여 상기 환기창을 개방하는 회수 또는 개방 시간을 조절하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 태양광을 차단하는 차광스크린을 더 포함하고, 상기 순간광량에 비례하여 상기 차광스크린을 통한 차광정도를 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 태양광의 에너지를 보존하는 에너지 보존 스크린을 더 포함하고, 상기 순간광량이 설정된 값 미만일 경우에는 상기 에너지 보존 스크린을 통한 보존정도를 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 온도값에 대응되는 온도계수를 생성하고, 상기 온도계수에 따라 상기 환산된 광도값을 보정하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 온도계수에 따라 아래 수학식 2에 따라 태양전지 효율을 변경하고, 상기 태양전지 효율을 환산된 광도값에 곱하여 보정할 수 있다.
[수학식 2]
태양전지 효율(η, %) = [출력된 전기에너지(W/m2)] / [1m2에 입사한 빛에너지(W/m2)] x 100.
출력된 전기에너지(W/m2)= [온도계수 고려 ISC] x [온도계수 고려 VOC]
온도계수 고려 ISC 계산 = {1 + (α / 100) ⅹ (Tmod - 25)} ⅹ ISC
온도계수 고려 VOC 계산 = {1 + (β / 100) ⅹ (Tmod - 25)} ⅹ VOC
상기 수학식 2에서 태양전지 1m2에 입사한 빛에너지(W/m2)는 미리 정해지며, 단락전류(ISC,A)와 개방전압(VOC ,V), 온도계수(Tmod), α는 단락전류(ISC,A)의 온도 계수(α, %/K), β는 개방전압(VOC,V)의 온도 계수(β, %/K), γ는 출력(PMPP ,W)의 온도 계수(γ, %/K)는 미리 정해짐.
본 발명은 태양전지 및/또는 써모커플을 가지는 임베디드 센서모듈을 활용한 광도계 및 복사계 시스템으로, 기존 광도계 및 복사계 시스템에 대비하여 비용이 저렴하고 내구성이 우수하여 장기간 가혹 조건에서도 이용할 수 있다.
또한, 태양전지를 이용하여 직접 전력을 공급하거나 배터리를 이용한 충전 시스템을 혼용할 수 있어 시스템을 단순화하고 간단하고 컴팩트(compact)하게 구현할 수 있는 장점이 있다.
또한, 농업 분야에 적용할 경우, 임베디드 센서모듈 및 시스템이 적용된 릴레이, 전자 밸브, 환기창 모터, 스크린 모터 등 각종 제어장치는 농작물, 정원식물 및 온식작물의 관수를 광도 및 복사에너지 정도에 따라 관수 시간 및 관수량을 조절하여 관수할 수 있는 장점이 있다. 이에 따라, 기존의 타이머 방식의 경우 흐린 날 혹은 비가 오는 날과 같이 관수가 필요없는 시기에는 값비싼 광도계 혹은 강우센서를 이용하지 않는 이상 사용자가 수동으로 시스템을 정지시켜 이용해야 하는 불편함이 있었으나, 본 발명에 따른 임베디드 센서 모듈을 활용한 광도계 및 복사계 시스템을 적용하면 자동으로 효율적으로 제어하므로 이러한 불편을 해소할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 시스템을 이용하여 환기창 및 스크린의 개폐 조절에도 활용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따르는 태양전지와 써모커플을 가지는 임베디드 센서모듈을 활용한 광도계 및 복사계 시스템의 구성도.
도 2는 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따르는 태양전지와 써모커플을 가지는 임베디드 센서모듈의 구성도.
도 2는 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따르는 태양전지와 써모커플을 가지는 임베디드 센서모듈의 구성도.
본 발명은 태양의 광도 및/또는 복사 에너지를 측정하여 태양 에너지로 구동하는 시스템을 효율적으로 제어할 수 있게 한다.
이러한 본 발명의 상세한 설명에 앞서 태양전지와 써모 커플에 대해 먼저 설명한다.
빛 에너지가 전기로 바뀌는 현상을 광기전 효과(photovoltaic effect)라 하며, 이런 전기기구를 태양 전지, 광기전력 전지(photovoltaic cell) 혹은 간단히 광전지라고 부른다. 상기 태양 전지는 그 광원이 태양이라는 데서 유래하였지만, 인공의 빛으로도 작동하기 때문에 광전지라고 한다.
빛을 쪼이면 전류, 전압, 저항과 같은 전기적 특성이 변화하는 기구를 통틀어 광전 기구(photoelectric devices)라고 하는데, 태양 전지는 이런 기구의 하나이다.
그리고 써모커플(열전대, Thermocouple)는 두 종류의 금속을 조합하였을 때 접합 양단의 온도가 서로 다르면 이 두 금속 사이에 전류가 흐르는 열전기(熱電氣) 현상이 일어나는 것으로, 이 전류로 2접점간의 온도차를 알 수 있다. 이러한 열전기의 현상을 이용하여 고열로(高熱爐)의 온도를 측정하는 장치를 열전대라고 하고, 백금-백금 로듐 열전대, 크로멜-알루멜 열전대, 철-콘스탄탄 열전대, 동-콘스탄탄 열전대 등이 있다.
본 발명은 태양전지와 써모커플을 가지는 임베디드 센서모듈을 활용한 광도계 및 복사계 시스템을 제공한다.
<태양전지와 써모커플을 가지는 임베디드 센서모듈을 활용한 광도계 및 복사계 시스템의 구성>
도 1은 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따르는 태양전지와 써모커플을 가지는 임베디드 센서모듈을 활용한 광도계 및 복사계 시스템의 구성을 도시한 것이다. 상기 도 1을 참조하면, 상기 본 발명에 따르는 광도계 및 복사계는 태양전지(100)와, 써모커플(110)과 제1측정부(200)와, 광도환산부(202)와, 광도값 출력부(204)와, 총복사 산출부(206)와, 복사값 출력부(208)와, 제2측정부(300)와, 온도환산부(302)와, 태양전지 효율보정부(304)와, 복사환산부(306)로 구성된다.
태양복사 에너지 혹은 다양한 광원으로부터 나오는 파장에너지 즉, 장파(Long-wave) 및 단파(Short-wave) 에너지는 상기 태양전지(100)와 써모커플(110)에 입력된다.
상기 태양전지(100)는 상하면에 전극들(102,108)이 위치하고 내측에는 N형 실리콘(104)과 P형 실리콘(106)으로 구성되어 장파 그리고 단파로 구성되는 광을 입사받아 전기에너지를 생성한다.
상기 써모커플(110)은 상기 태양전지(100)의 전극(108)의 하부에 위치하여 태양 열 에너지에 따라 변화하는 온도에 따르는 전기에너지를 생성한다.
상기 제1측정부(200)는 상기 태양전지(100)의 전극들(102,108) 사이에 연결되어 태양전지(100)가 생성한 전기 에너지를 측정하여 광도환산부(202)로 제공한다. 상기 전기 에너지는 전압 및 전류를 통해 측정된다.
상기 광도환산부(202)는 상기 전기 에너지를 광도값으로 환산하여 광도값 출력부(204)를 통해 출력함과 아울러 총복사 산출부(206)로 제공한다. 여기서, 상기 태양전지(100)의 효율(η, %)은 온도(oC 및 K)가 상승할수록 그 효율이 감소한다. 이에 상기 광도환산부(202)는 태양전지 효율보정부(304)가 제공하는 온도계수를 제공받아 효율보정값을 산출하고, 상기 효율보정값에 따라 광도값을 보정한다. 즉, 상기 광도환산부(202)는 전기 에너지에 따라 환산된 광도값에 상기 효율보정값을 곱하여 광도값을 보정한다.
상기 효율보정값은 수학식 1에 따라 산출된다.
상기 수학식 1에서 1m2에 입사한 빛에너지(W/m2)는 미리 정해지며, 단락전류(ISC,A)와 개방전압(VOC ,V)은 제1측정부(200)로부터 제공되며, 온도계수(Tmod)는 태양전지 효율보정부(304)로부터 제공되며, α는 단락전류(ISC,A)의 온도 계수(α, %/K), β는 개방전압(VOC ,V)의 온도 계수(β, %/K), γ는 출력(PMPP ,W)의 온도 계수(γ, %/K)는 미리 정해진다.
상기 광도값 출력부(204)는 상기 광도환산부(202)가 출력하는 광도값을 출력한다.
상기 제2측정부(300)는 상기 써모커플(110)로부터 출력되는 전류를 측정하여 상기 온도환산부(302)로 제공한다.
상기 온도환산부(302)는 상기 전류값을 온도값으로 변환하여 복사 환산부(306) 및 태양전지 효율 보정부(304)로 제공한다.
상기 태양전지 효율보정부(304)는 상기 온도값에 대응되게 미리 정해둔 온도계수를 출력하여 상기 광도환산부(202)에 제공한다.
상기 복사환산부(306)는 상기 온도환산부(302)가 제공하는 온도값을 복사값으로 환산하여 상기 총복사 산출부(206)로 제공한다.
상기 총복사 산출부(206)는 상기 광도환산부(202)가 제공하는 광도값(W/m2)과 상기 복사환산부(306)가 제공하는 복사값(W/m2)을 합하여 총복사값을 산출하여 복사값 출력부(208)를 통해 출력한다. 여기서, 상기 총복사값은 순간광량(에너지, Watt) 혹은 적산광량(에너지: Jule) 값으로 도출하여 활용될 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 태양 복사 에너지 혹은 다양한 광원으로부터 나오는 파장에너지, 즉, 장파(long-wave) 및 단파(short-wave) 에너지를 태양전지(solar cell)와 열전대(써모커플, Themocouple)를 사용한 모듈 시스템으로 측정하기 위한 것으로, 태양전지 모듈을 통하여 획득한 광에너지를 정압(v) 혹은 전류(mA) 값으로 측정 후 광도 혹은 복사에너지(W/m2)으로 환산한다. 또한, 그 값은 순간광량(에너지, Watt) 혹은 적산광량(에너지: Jule)값으로 도출하여 활용할 수 있다. 또한, 열에너지(Long-wave, 장파)로 획득된 에너지(W/m2)는 태양전지 모듈에 함께 부착된 열전대(써모커플)를 통하여 획득한 전류(mA)값으로 측정 후 온도(oC 및 K) 및 태양전지 모듈의 면적을 고려하여 복사에너지(W/m2)값으로 환산한다.
총복사에너지는 태양전지로부터 얻어진 광에너지(W/m2)와 열전대(서모커플)을 통하여 복사에너지(W/m2)를 합하여 산출하고, 태양전지의 효율(η, %)은 온도(oC 및 K)가 상승할수록 그 효율이 감소하기 때문에 서모커플로 측정된 모듈의 온도 값으로 그 효율을 온도계수를 고려 환산하여 사용한다.
이를 통해 태양전지 및 써모커플을 가지는 임베디드 센서모듈을 통하여 도출된 순간광량 (W/m2) 및 적산광량 (J/cm2) 값은 각종 장치 즉 릴레이, on/off 스위치, 전자벨브, 모터 등과 같은 장치의 제어에 활용될 수 있다.
이제 본 발명의 바람직한 실시예에 따르는 태양전지와 써모커플을 가지는 임베디드 센서모듈을 활용한 광도계 및 복사계 시스템의 적용예를 설명한다.
<농업분야 적용예시>
농업분야에 있어 광량 및 복사 에너지는 중요한 제어 요소이다. 먼저 순간광량으로부터 적산광량을 도출하는 방법은 다음과 같다. 광원으로부터 초당 순간광량이 100W/m2 로 1시간 동안 도달한 경우의 그 적산광량은 36J/cm2 이다. 여기서 1W = 1J/초, 100J / 초 ⅹ 3600초 / 1000cm2 = 36J/cm2이다. 즉, 초당 순간광량(W/m2)을 1시간 동안 적산하여 적산광량, 즉 광에너지(J/cm2)로 산출할 수 있다. 예를 들어 여름철 맑은 날 기준 하루 약 3000J/cm2의 태양복사 에너지가 지표면에 도달된다. 식물은 잎의 기공을 통하여 물을 수증기 형태로 공기중으로 배출하며 이를 증산(蒸散)이라고 한다. 증산을 통하여 식물은 광합성 및 체온을 유지하고 양분과 수분을 흡수한다. 증산을 일으키는 주요 원동력은 태양복사 에너지 즉, 광에너지이다. 엽면적지수[Leaf Area Index: LAI 즉, 토양 단위면적(m2) 당 식물의 잎이 차지하는 면적(m2)]가 3 이상인 경우 식물은 잎에 도달한 태양복사에너지 대부분을 잎으로 수광 할 수 있다. 이때 수광된 광에너지 1J/cm2 당 약 2ml의 물을 증산시킨다. 이 증산량 만큼 식물은 뿌리를 통하여 물을 다시 흡수하여야 시들지 않고 체온 유지 및 광합성을 할 수 있다. 즉, 최소한 식물은 증산한 만큼의 물이 필요하다.
이에, 태양전지(Solar Cell) - 써모커플(Thermocouple) 임베디드 센서모듈(Embedded Module)을 활용한 광도계 및 복사계를 활용하여 농업분야에 있어 보다 효율적으로 정확하게 관수를 제어할 수 있다.
사용자는 적산광량을 통하여 물주는 양과 간격을 효율적으로 조절할 수 있다. 일조시간, 일출시간 및 일몰시간은 지역별 계절별로 변한다. 그러나 본 발명에 따르는 광도계 및 복사계로부터 정확하게 일출 및 일몰시간, 일조시간을 측정할 수 있다. 이를 이용하여 관수 조절에 활용할 수 있으며 시간대별 관수량을 다양하게 설정할 수 있다. 예를 들어 관수 설정을 일출시간 이후부터 적산광량이 100J/cm2 에 도달할 때마다 3ml/J/cm2 의 물을 오전 11시까지 공급하고 그 이후 시간에는 적산광량이 75J/cm2 도달할 때 마다 2ml/J/cm2씩 일몰시간 2시간 전까지 관수하도록 설정할 수 있다. 이렇게 적산광량을 기준으로 관수를 할 경우 맑은 날은 도달한 광에너지만큼 관수 횟수도 증가하며, 흐린 날(혹은 비가오는 날)의 경우 그 관수 횟수를 현저하게 줄일 수 있다. 그리고 사용자가 적산광량을 이용한 관수 최대 및 최소 대기 허용시간을 설정하여 관수 시점이 너무 빨리 도달하거나 너무 늦게까지 지연되는 것을 보정할 수 있다. 예를 들어 지역에 따라 여름철 태양의 고도는 겨울철보다 높아 설정한 적산광량까지 도달하는 시점이 너무 빠른 경우 최소 대기 허용시간 설정이 가능하며, 이와 반대로 흐린 날 혹은 비오는 날 사용자가 설정한 적산광량까지 도달하는 시점이 너무 늦어 관수를 꼭 해야만 하는 상황이 생길 경우 최대 허용시간을 설정하여 그 시간이 지나는 경우 관수를 강제로 할 수 있다. 또한 순간광량(W/m2)을 통하여 물과 함께 공급하는 비료의 농도(mS/cm)를 조절하여 공급할 수 있다. 예를 들어 400W/m2 미만이면 세팅한 비료의 농도보다 0.2mS/cm 추가로 공급하고 650W/m2 이상이면 0.2mS/cm 적게 공급하여 비료의 공급량을 날씨 및 계절에 따라 조절할 수 있다.
이러한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르는 태양전지와 써모커플을 가지는 임베디드 센서모듈을 활용한 광도계 및 복사계 시스템을 활용하여 농업분야 특히 시설원예분야에 있어 보다 효율적으로 환기창, 차광스크린 혹은 에너지 보존 스크린을 제어할 수 있다.
가령, 사용자가 850 W/m2 이상의 강한 광이 일정시간 지속적으로 혹은 그 이상으로 도달할 경우 환기창을 광량에 비례하여 개방할 수 있으며 차광스크린 역시 광량에 비례하여 차광정도를 제어하여 과도한 광스트레스 및 복사에너지로부터 작물을 보호할 수 있다. 그리고 100W/m2 미만 혹은 낮은 수준의 복사에너지가 감지될 경우에는 에너지 보존 스크린을 통하여 에너지를 시설 내 에너지를 보존할 수 있다.
또한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르는 태양전지와 써모커플을 가지는 임베디드 시스템을 활용한 광도계 및 복사계를 활용하여 전국에 설치되어 있는 태양전지 발전시설의 발전량 정보를 광에너지 및 복사에너지로 환산하여 실시간 분포지도로 활용하여 지역별 농림수산업분야의 각종 생산량 예측 및 재배적합지 선정과 같은 빅데이터 분석용 시스템으로 활용할 수 있다.
<제2실시예에 따르는 태양전지와 써모커플을 가지는 임베디드 센서모듈의 구성>
도 2는 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따르는 태양전지와 써모커플을 가지는 임베디드 센서모듈의 구성을 도시한 것이다.
상기 임베디드 센서모듈은, 제1태양전지(400)와, 상기 제1태양전지(400)의 하면에 위치하는 제1써모커플(402)과, 상기 제1써모커플(402)의 하면에 위치하는 단열패드(404)와, 상기 단열패드(404)의 하면에 위치하는 제2써모커플(406)과, 상기 제2써모커플(406)의 하면에 위치하는 제2태양전지(408)로 구성된다.
상기 제1 및 제2태양전지(400,408)에 연결된 측정부는 상기 제1 및 제2태양전지(400,408)가 생성한 전기에너지를 측정하고, 상기 제1 및 제2써모커플(402,406)에 연결된 측정부는 상기 제1 및 제2써모커플(402,406)이 생성한 전기에너지를 측정하며, 두 측정부에 의해 측정된 전기에너지를 광도와 복사값을 환산한다.
이러한 임베디드 센서모듈은 양면을 통해 태양에너지의 광도와 복사값을 측정할 수 있으므로, 다양한 높이 및 위치에서 여러 방향으로 입사하는 광에너지를 측정할 수 있다. 이를 통해 식물의 잎에 도달하는 순복사 에너지 및 광 에너지의 양을 정확하게 측정할 수 있고, 식물의 증산량 및 광합성량을 측정 및 예측할 수 있는 도구로 활용할 수 있다.
상기한 바와 같은, 본 발명의 실시예들에서 설명한 기술적 사상들은 각각 독립적으로 실시될 수 있으며, 서로 조합되어 실시될 수 있다. 또한, 본 발명은 도면 및 발명의 상세한 설명에 기재된 실시예를 통하여 설명되었으나 이는 예시적인 것 에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 기술적 보호범위 는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.
100 : 태양전지
110 : 써모커플
200 : 제1측정부
202 : 광도환산부
204 : 광도값 출력부
206 : 총복사 산출부
208 : 복사값 출력부
300 : 제2측정부
302 : 온도환산부
304 : 태양전지 효율보정부
306 : 복사환산부
110 : 써모커플
200 : 제1측정부
202 : 광도환산부
204 : 광도값 출력부
206 : 총복사 산출부
208 : 복사값 출력부
300 : 제2측정부
302 : 온도환산부
304 : 태양전지 효율보정부
306 : 복사환산부
Claims (16)
- 태양광을 입사받아 전기 에너지를 생성하는 태양전지와 다양한 광원으로부터 나오는 파장에너지를 입력받는 써모커플을 구비하는 임베디드 센서모듈;
상기 태양전지가 생성한 전기에너지를 측정하는 제1측정부;
상기 제1측정부로부터의 전기에너지 측정값을 광도값으로 환산하는 광도환산부;
상기 써모커플이 생성한 전기에너지를 측정하는 제2측정부;
상기 제2측정부로부터의 전기에너지 측정값을 온도값으로 환산하는 온도환산부;
상기 온도환산부로부터의 온도값을 복사값으로 환산하는 복사환산부;
상기 광도값과 상기 복사값을 제공받아 총복사값을 산출하는 총복사 산출부; 및
상기 총복사 산출부를 통해 도출된 순간광량 또는 적산광량을 이용하여 관수 시간 및 관수량을 조절하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 광도계 및 복사계 시스템을 이용한 관수 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 태양전지는 상하면에 전극들이 위치하고,
상기 써모커플은 상기 태양전지의 하면에 위치하여,
상기 제1측정부는 상기 태양전지의 양극에 연결되어 상기 태양전지가 생성한 전기에너지를 측정하고,
상기 제2측정부는 상기 써모커플을 구성하는 금속들에 연결되어 상기 써모커플이 생성한 전기에너지를 측정하는 것을 특징으로 하는 광도계 및 복사계 시스템을 이용한 관수 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 제어부는 상기 순간광량을 이용하여 상기 관수량과 함께 공급되는 비료의 농도를 조절하여 공급하는 비료 농도 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광도계 및 복사계 시스템을 이용한 관수 시스템. - 제1항에 있어서,
외부 공기가 유입되는 통로로서 환기창을 더 포함하고,
상기 제어부는 상기 순간광량에 비례하여 상기 환기창을 개방하는 회수 또는 개방 시간을 조절하는 환기창 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광도계 및 복사계 시스템을 이용한 관수 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 태양광을 차단하는 차광스크린을 더 포함하고,
상기 제어부는 상기 순간광량에 비례하여 상기 차광스크린을 통한 차광정도를 제어하는 차광스크린 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광도계 및 복사계 시스템을 이용한 관수 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 태양광의 에너지를 보존하는 에너지 보존 스크린을 더 포함하고,
상기 제어부는 상기 순간광량이 설정된 값 미만일 경우에는 상기 에너지 보존 스크린을 통한 보존정도를 제어하는 에너지 보존 스크린 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광도계 및 복사계 시스템을 이용한 관수 시스템. - 제1항에 있어서
상기 임베디드 센서모듈은,
제1태양전지와,
상기 제1태양전지의 하면에 위치하는 제1써모커플과,
상기 제1써모커플의 하면에 위치하는 단열패드와,
상기 단열패드의 하면에 위치하는 제2써모커플과,
상기 제2써모커플의 하면에 위치하는 제2태양전지로 구성되며,
상기 제1측정부는 상기 제1 및 제2태양전지에 연결되어 상기 제1 및 제2태양전기가 생성한 전기에너지를 측정하고,
상기 제2측정부는 상기 제1 및 제2써모커플에 연결되어 상기 제1 및 제2써모커플이 생성한 전기에너지를 측정함을 특징으로 하는 광도계 및 복사계 시스템을 이용한 관수 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 온도환산부가 출력하는 온도값에 대응되는 온도계수를 생성하여 상기 광도환산부로 제공하는 태양전지 효율보정부;를 더 구비하며,
상기 광도환산부는 상기 온도계수에 따라 환산된 광도값을 보정함을 특징으로 하는 광도계 및 복사계 시스템을 이용한 관수 시스템. - 제8항에 있어서,
상기 광도환산부는 상기 온도계수에 따라 수학식 2에 따라 태양전지 효율을 변경하고,
상기 태양전지 효율을 환산된 광도값에 곱하여 보정함을 특징으로 하는 광도계 및 복사계 시스템을 이용한 관수 시스템.
[수학식 2]
태양전지 효율(η, %) = [출력된 전기에너지(W/m2)] / [1m2에 입사한 빛에너지(W/m2)] x 100.
출력된 전기에너지(W/m2)= [온도계수 고려 ISC] x [온도계수 고려 VOC]
온도계수 고려 ISC 계산 = {1 + (α / 100) ⅹ (Tmod - 25)} ⅹ ISC
온도계수 고려 VOC 계산 = {1 + (β / 100) ⅹ (Tmod - 25)} ⅹ VOC
상기 수학식 2에서 태양전지 1m2에 입사한 빛에너지(W/m2)는 미리 정해지며, 단락전류(ISC,A)와 개방전압(VOC ,V)은 제1측정부로부터 제공되며, 온도계수(Tmod)는 태양전지 효율보정부로부터 제공되며, α는 단락전류(ISC,A)의 온도 계수(α, %/K), β는 개방전압(VOC,V)의 온도 계수(β, %/K), γ는 출력(PMPP ,W)의 온도 계수(γ, %/K)는 미리 정해짐. - 태양광을 입사받아 전기 에너지를 생성하는 태양전지와 상기 태양전지의 하면에 형성되어 다양한 광원으로부터 나오는 파장에너지를 입력받는 써모커플을 구비한 임베디드 센서모듈에서,
상기 태양전지의 양극에 연결되어 상기 태양전지가 생성한 전기에너지를 측정하고, 상기 써모커플을 구성하는 금속들에 연결되어 상기 써모커플이 생성한 전기에너지를 측정하는 단계;
상기 태양전지로부터의 전기에너지 측정값을 광도값으로 환산하는 단계;
상기 써모커플로부터의 전기에너지 측정값을 온도값으로 환산하는 단계;
상기 온도값을 복사값으로 환산하는 단계;
상기 광도값 및 복사값을 제공받아 총복사값을 산출하는 단계; 및
상기 총복사값을 통해 도출된 순간광량 또는 적산광량을 이용하여 관수 시간 및 관수량을 조절하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광도 및 복사값을 활용한 관수방법. - 제10항에 있어서,
상기 순간광량을 이용하여 상기 관수량과 함께 공급되는 비료의 농도를 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광도 및 복사값을 활용한 관수방법. - 제10항에 있어서,
외부 공기가 유입되는 통로로서 환기창을 더 포함하고,
상기 순간광량에 비례하여 상기 환기창을 개방하는 회수 또는 개방 시간을 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광도 및 복사값을 활용한 관수방법. - 제10항에 있어서,
상기 태양광을 차단하는 차광스크린을 더 포함하고,
상기 순간광량에 비례하여 상기 차광스크린을 통한 차광정도를 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광도 및 복사값을 활용한 관수방법. - 제10항에 있어서,
상기 태양광의 에너지를 보존하는 에너지 보존 스크린을 더 포함하고,
상기 순간광량이 설정된 값 미만일 경우에는 상기 에너지 보존 스크린을 통한 보존정도를 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광도 및 복사값을 활용한 관수방법. - 제10항에 있어서,
상기 온도값에 대응되는 온도계수를 생성하고, 상기 온도계수에 따라 상기 환산된 광도값을 보정하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 광도 및 복사값을 활용한 관수방법. - 제15항에 있어서,
상기 온도계수에 따라 아래 수학식 2에 따라 태양전지 효율을 변경하고,
상기 태양전지 효율을 환산된 광도값에 곱하여 보정함을 특징으로 하는 광도 및 복사값을 활용한 관수방법.
[수학식 2]
태양전지 효율(η, %) = [출력된 전기에너지(W/m2)] / [1m2에 입사한 빛에너지(W/m2)] x 100.
출력된 전기에너지(W/m2)= [온도계수 고려 ISC] x [온도계수 고려 VOC]
온도계수 고려 ISC 계산 = {1 + (α / 100) ⅹ (Tmod - 25)} ⅹ ISC
온도계수 고려 VOC 계산 = {1 + (β / 100) ⅹ (Tmod - 25)} ⅹ VOC
상기 수학식 2에서 태양전지 1m2에 입사한 빛에너지(W/m2)는 미리 정해지며, 단락전류(ISC,A)와 개방전압(VOC ,V), 온도계수(Tmod), α는 단락전류(ISC,A)의 온도 계수(α, %/K), β는 개방전압(VOC,V)의 온도 계수(β, %/K), γ는 출력(PMPP ,W)의 온도 계수(γ, %/K)는 미리 정해짐.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220019203A KR102588885B1 (ko) | 2020-07-28 | 2022-02-14 | 임베디드 센서모듈을 활용한 광도계 및 복사계 시스템과 이를 이용한 관수시스템 |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020200093570A KR102368735B1 (ko) | 2020-07-28 | 2020-07-28 | 태양전지와 써모커플을 가지는 임베디드 센서모듈을 활용한 광도계 및 복사계 시스템 |
| KR1020220019203A KR102588885B1 (ko) | 2020-07-28 | 2022-02-14 | 임베디드 센서모듈을 활용한 광도계 및 복사계 시스템과 이를 이용한 관수시스템 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020200093570A Division KR102368735B1 (ko) | 2020-07-28 | 2020-07-28 | 태양전지와 써모커플을 가지는 임베디드 센서모듈을 활용한 광도계 및 복사계 시스템 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20220035342A KR20220035342A (ko) | 2022-03-22 |
| KR102588885B1 true KR102588885B1 (ko) | 2023-10-16 |
Family
ID=80268535
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020200093570A KR102368735B1 (ko) | 2020-07-28 | 2020-07-28 | 태양전지와 써모커플을 가지는 임베디드 센서모듈을 활용한 광도계 및 복사계 시스템 |
| KR1020220019203A KR102588885B1 (ko) | 2020-07-28 | 2022-02-14 | 임베디드 센서모듈을 활용한 광도계 및 복사계 시스템과 이를 이용한 관수시스템 |
Family Applications Before (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020200093570A KR102368735B1 (ko) | 2020-07-28 | 2020-07-28 | 태양전지와 써모커플을 가지는 임베디드 센서모듈을 활용한 광도계 및 복사계 시스템 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (2) | KR102368735B1 (ko) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101902280B1 (ko) | 2017-12-28 | 2018-09-28 | 한국남동발전 주식회사 | 태양광 구조물에 설치된 분사장치 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4477190A (en) * | 1981-07-20 | 1984-10-16 | American Hospital Supply Corporation | Multichannel spectrophotometer |
| JPS60210728A (ja) * | 1984-04-04 | 1985-10-23 | Daido Steel Co Ltd | 輻射率測定方法 |
| KR200449061Y1 (ko) | 2007-12-04 | 2010-06-10 | 치엔 펭 린 | 태양 추적 에너지 발생 장치 |
| KR101224636B1 (ko) * | 2011-01-11 | 2013-01-22 | 한국산업기술대학교산학협력단 | 실시간 저전력 원격제어 기상관측 시스템 |
| US8552380B1 (en) * | 2012-05-08 | 2013-10-08 | Cambridge Cmos Sensors Limited | IR detector |
| KR101290126B1 (ko) | 2013-02-27 | 2013-07-26 | 성보전기공업 주식회사 | 복합 재생에너지 발전 시스템을 구비한 태양광 정밀 집광 센싱 기술을 갖는 미러 부착 조명 시스템 |
| KR101543963B1 (ko) | 2014-07-07 | 2015-08-12 | 파워브릿지(주) | 태양전지를 이용한 에너지 저장장치 |
| KR102206646B1 (ko) * | 2018-08-16 | 2021-01-22 | (주)에스엠소프트 | 농업병행 태양광 발전 장치 |
| KR20180121451A (ko) * | 2018-10-30 | 2018-11-07 | (주)위 에너지 | 태양광 에너지를 이용한 화훼단지 관리 시스템 |
| KR102199854B1 (ko) * | 2019-02-18 | 2021-01-08 | 경북대학교 산학협력단 | 온실용 자재의 열특성 측정 시스템 |
-
2020
- 2020-07-28 KR KR1020200093570A patent/KR102368735B1/ko active IP Right Grant
-
2022
- 2022-02-14 KR KR1020220019203A patent/KR102588885B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101902280B1 (ko) | 2017-12-28 | 2018-09-28 | 한국남동발전 주식회사 | 태양광 구조물에 설치된 분사장치 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20220035342A (ko) | 2022-03-22 |
| KR20220014024A (ko) | 2022-02-04 |
| KR102368735B1 (ko) | 2022-03-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Marucci et al. | Dynamic photovoltaic greenhouse: Energy efficiency in clear sky conditions | |
| Chemisana et al. | Photovoltaic-green roofs: An experimental evaluation of system performance | |
| Yano et al. | Electrical energy generated by photovoltaic modules mounted inside the roof of a north–south oriented greenhouse | |
| Bücher | Site dependence of the energy collection of PV modules | |
| Li et al. | Feasibility study of a blind-type photovoltaic roof-shade system designed for simultaneous production of crops and electricity in a greenhouse | |
| Harjunowibowo et al. | Recent active technologies of greenhouse systems-a comprehensive review. | |
| Yano et al. | Development of a greenhouse side-ventilation controller driven by photovoltaic energy | |
| Boccalatte et al. | Modeling, design and construction of a zero-energy PV greenhouse for applications in mediterranean climates | |
| Yahyaoui | Specifications of photovoltaic pumping systems in agriculture: sizing, fuzzy energy management and economic sensitivity analysis | |
| Yahyaoui et al. | An algorithm for sizing photovoltaic pumping systems for tomatoes irrigation | |
| CN106954495A (zh) | 农业种植系统 | |
| Nakoul et al. | Optimization of a solar photovoltaic applied to greenhouses | |
| Sado et al. | Design of a PV-powered DC water pump system for irrigation: a case study | |
| KR102588885B1 (ko) | 임베디드 센서모듈을 활용한 광도계 및 복사계 시스템과 이를 이용한 관수시스템 | |
| Kusznier et al. | Impact of climatic conditions on PV panels operation in a photovoltaic power plant | |
| CN102742473B (zh) | 用于下沉式温室大棚的植物生长条件维持系统 | |
| Awasthi et al. | Estimation of Global Solar Radiation Using Empirical Model on Meteorological Parameters at Simara Airport, Bara, Nepal. | |
| JP5376504B2 (ja) | 日射計測装置 | |
| Tripathi et al. | Experimental study on PV degradation loss assessment of Stand-Alone Photovoltaic (SAPV) array in field: a new simplified comparative analytical approach | |
| Libra et al. | Agrivoltaics: dual usage of agricultural land for sustainable development | |
| Kusznier et al. | Impact of climatic conditions and solar exposure on the aging of PV panels | |
| Gad et al. | Using photovoltaic array for solar water pumping in Toshka Region, Egypt | |
| Babalola et al. | Dynamic performance analysis of cogeneration potential in photovoltaic power system | |
| Skalik et al. | Long-term global radiation measurements in Denmark and Sweden | |
| Ramgolam et al. | Optimizing performance and stabilizing efficiency of a photovoltaic array |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A107 | Divisional application of patent | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |