KR102637183B1 - 양액 제어 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 식물의 생육기간에 따라 식물에 공급되는 양액을 제어하고, 식재된 식물에 병충해 발생 가능성을 병충해 이전에 미리 판단하여, 병충해 발생을 미리 대비하게 유도함으로써 양액재배 시 생산량을 높일 수 있는 양액 제어 시스템에 관한 것이다.
Description
본 발명은 양액재배와 관련된 양액을 제어하기 위한 것으로, 특히 식물의 생육주기에 따라 양액을 자동으로 제어하고, 양액재배시 발생될 수 있는 병충해를 미리 발견하여 병충해 대비를 함으로써 병충해에 의한 피해를 최소화 할 수 있는 양액 제어 시스템에 관한 것이다.
식물의 생장에 필요한 양분이 함유된 배양액을 양액이라고 한다. 이러한 양액을 식물에 공급하여 재배하는 방식을 양액재배라고 한다. 상기 양약재배는 병충해발생을 줄이고, 농약사용을 감소시킬 수 있어 친환경적으로 작물을 재배할 수 있다는 점에서 많은 인기를 끌고 있다.
대한민국 등록특허 등록번호 10-2258740호를 참조하면, 식물의 종류, 생육 단계 및 환경 변화에 필요한 다양한 종류의 양액을 다중으로 형성되는 혼합탱크로 인해 개별적으로 다양하게 혼합 형성함과 아울러 혼합된 양액을 선택적으로 필요한 식물에 공급할 수 있는 다중 혼합탱크를 갖는 양액공급시스템이 개시되어 있다.
그러나 기존의 양액공급시스템에서는 병충해 발생여부를 알 수가 없어 병충해 발생에 따른 피해를 입는 문제가 있었다.
본 발명은 양액재배 시 식물의 생육주기에 따른 양액을 제공하고, 식물의 병충해 가능성을 미리 판단하고 이를 대비함으로써 양액재배에 따른 식물 생산성을 높이는 양액 제어 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 양액 제어 시스템은 비료 원액인 액비의 조성이 상이한 비율로 조성된 복수의 액비탱크를 포함하는 액비탱크부;정수한 물인 원수를 저장하는 원수탱크;상기 액비탱크로부터 액비를 전달받고 상기 원수탱크로부터 원수를 전달받아, 상기 액비와 상기 원수를 혼합하여 양액을 제조하는혼합탱크;
식물이 재배되는 식물재배부; 및식물재배부에 식재된 식물종류를 포함하는 정보를 전달하는 사용자 단말을 포함한다.
또한, 상기 식물재배부는 상기 양액을 전달받아 식물이 재배되는 재배베드, 상기 재배베드 상부에 설치된 광센서부, 상기 재배베드의 전기전도도와 pH를 센싱하는 센서부, 상기 식물에 칩형태로 삽입되어 상기 식물 내부의 전기전도도와 pH를 측정하는 센서부를 포함한다.
또한, 상기 식물재배부에 설치된 광센서부의 센싱정보와 상기 재배베드의 센서부에서 센싱된 양액의 pH에 기반하여 상기 식물의 생육주기를 판단하고, 상기 생육주기에 따라 상기 양액의 전기전도도와 pH를 제어할 수 있다.
또한, 상기 광센서부는 상기 식물재배부 상단에 배치되며, 제1광센서, 제2광센서 및 제3광센서를 포함하고, 상기 제1광센서는 상기 식물로 조사되어 반사된 빛을 기반으로 제1거리를 측정하고, 상기 제2광센서는 빛을 조사하는 발광부와 조사된 빛을 전달받는 수광부를 포함할 수 있다.
상기 제3광센서는 식물의 색을 센싱할 수 있다.
또한, 상기 제1광센서로부터 전달받은 제1거리, 상기 제2광센서로부터 전달받은 수광부의 빛의 양, 상기 제3광센서로부터전달받은 식물 색 및 상기 재배베드의 전기전도도와 pH 센싱정보에 기반하여 상기 식물의 생육주기를 판단할 수 있다.
상기 제1거리의 감소비율이 미리정한 임계치 이하이고, 상기 제2광센서의 수광부에서 수신된 빛의 감소비율이 미리정한 임계치 이하이고, 상기 재배베드의 pH가 미리정한 임계치 이상으로 증가한 경우에 상기 식물은 생육초기인 것으로 판단하고,상기 제1거리의 감소비율이 미리정한 임계치 이상이고, 상기 제2광센서의 수광부에서 수신된 빛의 감소비율이 미리정한 임계치 이상이고, 상기 재배베드의 pH 미리정한 임계치 이하로 변한 경우에 상기 식물은 생육중기인 것으로 판단할 수 있다.
상기 제1거리의 감소비율이 미리정한 임계치 이하이고, 상기 제2광센서의 수광부에서 수신된 빛의 감소비율이 미리정한 임계치 이하이고, 상기 제3광센서에서 센싱된 식물의 색 변화가 미리정한 임계치 이상이고, 상기 재배베드의 pH가 미리정한 임계치 이상으로 감소한 경우에 상기 식물은 생식생장기인 것으로 판단하고, 상기 제1거리의 감소비율이 미리정한 임계치 이하이고, 상기 제2광센서의 수광부에서 수신된 빛의 감소비율이 미리정한 임계치 이하이고, 상기 제3광센서에서 센싱된 식물의 색 변화가 미리정한 임계치 이상이고, 상기 재배베드의 pH가 미리정한 임계치 이하로 변한 경우에 상기 식물은 생육말기로 판단하며, 상기 액비탱크의 유출구에서 센싱된 액비의 전기전도도 또는 pH와 상기 액비탱크에서 유출된 액비를 전달받는 혼합탱크의 유입구에서 센싱된 액비의 전기전도도 또는 pH의 차이가 미리 설정한 임계치 이상인 경우에 상기 액비탱크와 상기 혼합탱크 사이의 배관에 설치된 밸브가 고장난 것으로 판단하고, 상기 혼합탱크의 유출구에서 센싱된 양액의 전기전도도 또는 pH와 상기 재배베드에서 센싱된 양액의 전기전도도 또는 pH가 미리 설정한 임계치를 벗어나는 경우에 상기 혼합탱크의 유출구와 상기 재배베드 사이의 배관에 설치된 밸브가 고장난 것으로 판단할 수 있다.
또한,상기 식물 내부의 전기전도도와 pH를 측정하는 센서부에서 측정된 전기전도도 및 pH가 미리 정한 임계치를 벗어나는 경우에 상기 재배베드에 식재된 식물에 병충해가 발생한 것으로 판단하고, 상기 병충해가 발생된 것으로 판단된 식물이 식재된 재배베드의 식별정보를 사용자 단말로 전달하고, 상기 재배베드의 식별정보를 전달받은 사용자 단말로부터 병충해 발생정보를 전달받고, 상기 병충해로 판단된 식물의 수가 미리설정한 임계치 이상인 경우에 해당 농장에 병충해가 발생한 것으로 판단하고, 병충해 발생정보, 해당 농장의 위치정보, 식재된 식물의 종류 및 생육주기를 외부서버로 전달할 수 있다.
식물이 재배되는 식물재배부; 및식물재배부에 식재된 식물종류를 포함하는 정보를 전달하는 사용자 단말을 포함한다.
또한, 상기 식물재배부는 상기 양액을 전달받아 식물이 재배되는 재배베드, 상기 재배베드 상부에 설치된 광센서부, 상기 재배베드의 전기전도도와 pH를 센싱하는 센서부, 상기 식물에 칩형태로 삽입되어 상기 식물 내부의 전기전도도와 pH를 측정하는 센서부를 포함한다.
또한, 상기 식물재배부에 설치된 광센서부의 센싱정보와 상기 재배베드의 센서부에서 센싱된 양액의 pH에 기반하여 상기 식물의 생육주기를 판단하고, 상기 생육주기에 따라 상기 양액의 전기전도도와 pH를 제어할 수 있다.
또한, 상기 광센서부는 상기 식물재배부 상단에 배치되며, 제1광센서, 제2광센서 및 제3광센서를 포함하고, 상기 제1광센서는 상기 식물로 조사되어 반사된 빛을 기반으로 제1거리를 측정하고, 상기 제2광센서는 빛을 조사하는 발광부와 조사된 빛을 전달받는 수광부를 포함할 수 있다.
상기 제3광센서는 식물의 색을 센싱할 수 있다.
또한, 상기 제1광센서로부터 전달받은 제1거리, 상기 제2광센서로부터 전달받은 수광부의 빛의 양, 상기 제3광센서로부터전달받은 식물 색 및 상기 재배베드의 전기전도도와 pH 센싱정보에 기반하여 상기 식물의 생육주기를 판단할 수 있다.
상기 제1거리의 감소비율이 미리정한 임계치 이하이고, 상기 제2광센서의 수광부에서 수신된 빛의 감소비율이 미리정한 임계치 이하이고, 상기 재배베드의 pH가 미리정한 임계치 이상으로 증가한 경우에 상기 식물은 생육초기인 것으로 판단하고,상기 제1거리의 감소비율이 미리정한 임계치 이상이고, 상기 제2광센서의 수광부에서 수신된 빛의 감소비율이 미리정한 임계치 이상이고, 상기 재배베드의 pH 미리정한 임계치 이하로 변한 경우에 상기 식물은 생육중기인 것으로 판단할 수 있다.
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본 발명에 의하면 병충해 발생 대비를 미리하도록 유도함으로써, 양액재배시 병충해에 의한 피해를 최소화하는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 식물의 생장주기에 맞게 조성된 양액을 식물에 제공함으로써 식물의 생장속도와 생장량을 향상시키는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 밸브의 고장을 자동으로 판단하여 인력낭비를 방지하는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액비탱크부, 원수탱크, 혼합탱크 및 식물재배부의 연결을 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 양액 제어 시스템의 전체 블록도를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 양액 제어 시스템의 전체 블록도를 도시한 것이다.
본 발명의 본 발명의 양액 제어 시스템은 액비탱크부(100), 원수탱크(200), 혼합탱크(300), 식물재배부(600), 사용자 단말(800), 제어부(500), 외부서버(700)를 포함할 수 있다.
1. 액비탱크부(100)
본 발명의 액비탱크부(100)에는 상이한 비율로 조성된 비료 원액인 액비가 저장된 액비탱크를 여러개 포함할 수 있다.
바람직하게는 상기 액비탱크부(100)는 제1액비탱크(110), 제2액비탱크(120), 제3액비탱크(130)를 포함할 수 있다. 상기 제1액비탱크(110) 내지 상기 제3액비탱크(130)에는 상이한 비율로 조성된 액비가 포함될 수 있다.
제1배관(410)은 상기 제1액비탱크(110)와 상기 혼합탱크(300)를 연결하는 배관이다. 상기 제1배관(410)은 상기 제1액비탱크(110)의 제1유출구 및 상기 혼합탱크(300)의 제1유입구와 연결된다. 상기 제1액비탱크(110)에 저장된 액비는 상기 제1유출구를 통해 상기 제1배관(410)으로 유입된다. 또한, 상기 제1배관(410)으로 유입된 제1액비는 상기 제1유입구를 통해 상기 혼합탱크(300) 내부로 전달된다.
상기 제1유출구에는 제1센서부가 배치되어 상기 제1유출구에서 유출되는 제1액비의 전기전도도와 pH를 센싱할 수 있다. 본 발명에서는 상기 제1유출구에서 유출된 제1액비의 전기전도도와 pH의 센싱정보를 제1센싱정보로 한다.
상기 제1유입구에는 제2센서부가 배치되어 상기 제1유입구에서 유출되는 제1액비의 전기전도도와 pH를 센싱할 수 있다. 본 발명에서는 상기 제1유입구로 유입된 제1액비의 전기전도도와 pH의 센싱정보를 제2센싱정보로 한다.
상기 제1배관(410)에는 상기 제어부(500)의 제어신호에 따라 개폐되는 제1밸브가 구비되어 상기 혼합탱크(300)로 유입되는 제1액비의 양을 제어할 수 있다.
제2배관(420)은 상기 제2액비탱크(120)와 상기 혼합탱크(300)를 연결하는 배관이다. 상기 제2배관(420)은 상기 제2액비탱크(120)의 제2유출구 및 상기 혼합탱크(300)의 제2유입구와 연결된다. 상기 제2액비탱크(120)에 저장된 액비는 상기 제2유출구를 통해 상기 제2배관(420)으로 유입된다. 또한, 상기 제2배관(420)으로 유입된 제2액비는 상기 제2유입구를 통해 상기 혼합탱크(300) 내부로 전달된다.
상기 제2배관(420)에는 상기 제어부(500)의 제어신호에 따라 개폐되는 제2밸브가 구비되어 상기 혼합탱크(300)로 유입되는 제1액비의 양을 제어할 수 있다.
상기 제2유출구에는 제3센서부가 배치되어 상기 제2유출구에서 유출되는 제2액비의 전기전도도와 pH를 센싱할 수 있다. 본 발명에서는 상기 제2유출구에서 유출된 제2액비의 전기전도도와 pH의 센싱정보를 제3센싱정보로 한다.
상기 제2유입구에는 제4센서부가 배치되어 상기 제2유입구에서 유출되는 제2액비의 전기전도도와 pH를 센싱할 수 있다. 본 발명에서는 상기 제2유입구로 유입된 제2액비의 전기전도도와 pH의 센싱정보를 제4센싱정보로 한다.
제3배관(430)은 상기 제3액비탱크(130)와 상기 혼합탱크(300)를 연결하는 배관이다. 상기 제3배관(430)은 상기 제3액비탱크(130)의 제3유출구 및 상기 혼합탱크(300)의 제3유입구와 연결된다. 상기 제3액비탱크(130)에 저장된 액비는 상기 제3유출구를 통해 상기 제3배관(430)으로 유입된다. 또한, 상기 제3배관(430)으로 유입된 제3액비는 상기 제3유입구를 통해 상기 혼합탱크(300) 내부로 전달된다.
상기 제3배관(430)에는 상기 제어부(500)의 제어신호에 따라 개폐되는 제3밸브가 구비되어 상기 혼합탱크(300)로 유입되는 제3액비의 양을 제어할 수 있다.
상기 제3유출구에는 제5센서부가 배치되어 상기 제3유출구에서 유출되는 제3액비의 전기전도도와 pH를 센싱할 수 있다. 본 발명에서는 상기 제3유출구에서 유출된 제3액비의 전기전도도와 pH의 센싱정보를 제5센싱정보로 한다.
상기 제3유입구에는 제6센서부가 배치되어 상기 제3유입구에서 유출되는 제3액비의 전기전도도와 pH를 센싱할 수 있다. 본 발명에서는 상기 제3유입구로 유입된 제3액비의 전기전도도와 pH의 센싱정보를 제6센싱정보로 한다.
2. 원수탱크(200)
본 발명의 원수탱크(200)는 지하수나 하천수를 정수한 원수를 저장하는 탱크이다. 상기 원수탱크(200)에는 제4유출구가 형성되어 상기 원수탱크(200) 내부의 원수를 외부로 배출할 수 있다. 또한, 상기 혼합탱크(300)에는 제4유입구가 형성되어 상기 원수탱크(200)에서 배출된 원수를 내부로 유입받을 수 있다.
제4배관(440)은 상기 원수탱크(200)와 상기 혼합탱크(300)를 연결하는 배관이다. 상기 제4배관(440)은 상기 제4유출구 및 제4유입구와 연결된다. 상기 제4배관(440)으로 유입된 원수는 상기 제4유입구를 통해 상기 혼합탱크(300) 내부로 전달된다.
또한, 제4배관(440)에는 제4밸브를 포함하여 상기 제어부(500)의 제4제어신호에 의해 상기 혼합탱크(300)로 유입되는 원수의 양이 제어될 수 있다.
3. 혼합탱크(300)
상기 혼합탱크(300)는 상기 원수탱크(200) 및 상기 액비탱크부(100)로부터 각각 원수와 액비를 전달받아 혼합하여 양액을 제조하는 탱크이다. 상기 혼합탱크(300)의 내부에는 상기 원수와 액비가 균일하게 혼합되도록 믹서가 설치될 수 있다.
상기 혼합탱크(300)의 내부에는 상기 원수와 액비가 혼합된 양액의 전기전도도와 pH를 측정하기 위한 제7센서부가 배치되어, 상기 혼합탱크(300) 내 센싱된 양액의 전기전도도와 pH를 제7센싱정보라 한다.
혼합탱크(300)에는 상술한 바와 같이 원수탱크(200)로부터 원수를 유입받는 제4유입구와 상기 액비탱크로부터 제1 내지 제3 액비를 전달받는 제1유입구 내지 제3유입구를 포함할 수 있다.
또한, 상기 혼합탱크(300)에는 제조된 양액을 식물재배부(600)로 전달하는 제5유출구를 포함할 수 있다. 또한, 상기 혼합탱크(300)는 복수의 식물재배부(600)로 양액을 전달할 수 있다. 바람직하게는 상기 혼합탱크(300)는 제5배관(450)을 통해 후술할 복수의 재배베드(620)로 양액을 전달할 수 있다. 상기 제5배관(450)에는 제5밸브를 포함하여 상기 제어부(500)의 제5제어신호에 의해 상기 재배베드(520)로 유입되는 양액의 양이 제어될 수 있다.
또한, 상기 혼합탱크(300)에는 GPS 정보가 포함된 칩이 부착될 수 있다.
4. 식물재배부(600)
본 발명의 식물재배부(600)는 식물, 재배베드(620), 제8센서부, 제9센서부 및 광센서부(610)를 포함할 수 있다.
본 발명의 식물은 상기 재배베드(620)에서 재배된다. 상기 재배베드(620)는 수경재배 타입이거나 토양타입일수도 있다.
상기 재배베드(620)는 제5배관(450)을 통해 상기 혼합탱크(300)로부터 앵액을 전달받아 양액을 수용한다. 상기 양액은 식물 재배를 위해 이용된다.
또한, 상기 재배베드(620)에는 제8센서부가 배치된다. 상기 제8센서부는 상기 재배베드(620)가 수경재배 타입인 경우 상기 재배베드(620)에 수납된 양액의 전기전도도와 pH를 측정한 제8센싱정보를 생성하여 제어부(500)로 전달한다. 만일, 상기 재배베드(620)가 토양타입인 경우에는 상기 양액이 흡수된 토양의 전기전도도와 pH를 측정한 제8센싱정보를 생성하여 제어부(500)로 전달한다
상기 제9센서부는 칩 타입으로 재배되는 식물에 삽입되어 식물 내부의 전기전도도와 pH를 측정한 제9센싱정보를 생성하여 제어부(500)로 전달한다.
또한, 상기 식물재배부(600)의 상단에는 광센서부(610)가 배치될 수 있다. 상기 광센서부(610)는 제1광센서, 제2광센서 및 제3광센서를 포함할 수 있다.
상기 제1광센서는 상기 식물로 조사되어 반사된 빛을 기반으로 제1거리를 측정한다. 상기 제1광센서에 의해 측정된 제1거리는 제어부(500)로 전달한다.
또한, 상기 제2광센서는 빛을 조사하는 발광부와 조사된 빛을 전달받는 수광부를 포함할 수 있다. 상기 발광부는 상기 식물재배부(600) 상단에 배치되고, 상기 수광부은 빛의 양 정보를 상기 제어부(500)로 전달한다.
또한, 상기 제3광센서는 식물의 색을 센싱할 수 있다. 상기 광센서는 식물 전체의 색을 센싱할 수 있다. 상기 제3광센서에서 센싱된 식물 색 정부를 제어부(500)로 전달한다.
또한, 본 발명에서 상기 식물재배부(600)는 복수개 포함될 수 있으며, 상기 식물재배부(600)마다 별도의 ID를 부여할 수 있다. 상기 ID 정보는 제어부(500)로 전달될 수 있다. 도 1을 참조하면 식물재배부에 부여된 ID는 각각 #001, #002, #003로 표시하였다.
5. 사용자 단말(800)
본 발명의 사용자 단말(800)은 식물을 재배하고자 하는 사용자가 소지한 사용자 단말(800)이다. 상기 사용자 단말(800)은 상기 제어부(500)와 연결된다. 상기 재배자는 재배하고자 하는 식물정보를 상기 사용자 단말(800)을 통해 상기 제어부(500)로 전달할 수 있다.
상기 사용자는 상기 사용자 단말(800(을 통해 상기 식물재배부(600)에 식재된 식물의 종류를 제어부(500)로 전달할 수 있다.
또한, 반대로 상기 제어부(500)로부터 상기 병충해로 판단된 식물재배부(600)의 ID 정보를 전달받을 수 있다. 상기 사용자는 병충해로 판단된 식물재배부(600)의 ID 정보에 따라 전달받은 ID 정보에 대응하는 식물재배부(600)의 재배베드(620)에 식재된 식물상태를 점검하여 병충해 여부를 판단하고, 판단결과 병충해인 경우에 상기 병충해 발생정보를 사용자 단말(800)을 통해 병충해 판단부(580)로 전달할 수 있다.
또한, 사용자는 상기 사용자 단말(800)을 통해 외부 서버(700)로부터 병충해 가능성이 높은 식물 및 해당 식물의 생육주기에 관한 정보를 병충해 발생 전에 미리 전달받아 병충해를 미리 대비할 수 있다.
6. 제어부(500)
본 발명의 제어부(500)는 식물정보 획득부(510), 위치정보 획득부(520), 생육주기 판단부(530), 생육정보 획득부(540), 센싱정보 획득부(550), 양액 제어부(500), 고장판단부(570), 병충해 판단부(580)를 포함할 수 있다.
(1) 식물정보 획득부(510)
상기 식물정보는 상기 재배베드(620)에 식재된 식물의 종류를 의미한다. 상기 식물정보는 상기 사용자 단말(800)로부터 전달받을 수 있다. 상술한 바와 같이, 상기 식물정보획득부는 상기 사용자 단말(800)로부터 식물의 종류를 전달받을 수 있다. 식물정보 획득부(510)는 상기 전달받은 식물종류 정보를 양액 제어부(500)로 전달한다.
(2) 위치정보 획득부(520)
상기 위치정보 획득부(520)는 상기 식물재배부(600)별로 부여된 ID 정보에 따라 복수의 식물재배부(600)의 위치를 획득할 수 있다.
또한, 상기 위치정보 획득부(520)는 상기 혼합탱크(300)에 부착된 GPS 칩에 의해 해당 농장의 위치정보를 획득할 수 있다.
(3) 센싱정보 획득부(550)
상기 센싱정보 획득부(550)는 액비탱크부(100), 혼합탱크(300)부, 재배베드(620)와 연결될 수 있다.
상기 센싱정보 획득부(550)는 액비탱크부(100)로부터 액비의 전기전도도와 pH 센싱정보를 전달받고, 혼합탱크(300)로부터 액액의 전기전도도와 pH 센싱정보를 전달받고, 재배베드(620)에 수용된 양액 혹은 양액이 흡수된 토양의 전기전도도와 pH 센싱정보를 전달받을 수 있다.
바람직하게는 상기 센싱정보 획득부(550)는 상기 액비탱크부(100)로부터 제1센싱정보 내지 제6센싱정보를 전달받고, 상기 혼합탱크(300)로부터 제7센싱정보를 전달받고, 식물재배부(600)로부터 제8센싱정보와 제9센싱정보를 전달받을 수 있다. 센싱정보 획득부(550)는 전달받은 제1센싱정보 내지 제9센싱정보를 생육주기 판단부(530), 양액제어부(500) 및 고장판단부(570)로 전달할 수 있다
(4) 생육주기 판단부(530)
상기 생육주기 판단부(530)는 상기 제1광센서로부터 전달받은 제1거리, 상기 제2광센서로부터 전달받은 수광부의 빛의 양, 상기 제3광센서로부터 전달받은 식물 색 및 상기 센싱정보 획득부(550)로부터 전달받은 제8센서부의 pH에 기반하여 정할 수 있다.
생육초기에는 상기 제1거리, 상기 수광부의 빛의 양 및 상기 식물 색 변화가 미미하나, 식물이 양액에 포함된 질산태질소(NO3-N)의 흡수량이 급격히 증가하므로, 상기 재배베드(620)에 수납된 양액 또는 토양의 pH가 급격히 증가한다.
따라서, 상기 생육주기 판단부(530)는 제1거리의 감소비율이 미리정한 임계치 이하이고, 상기 제2광센서의 수광부에서 수신된 빛의 감소비율이 미리정한 임계치 이하이고, 상기 센싱정보 획득부(550)로부터 전달받은 제8센서부의 pH가 미리정한 임계치 이상으로 증가한 경우에 상기 식물은 생육초기인 것으로 판단할 수 있다.
생육중기에는 식물의 생장률이 급히 증가하므로 상기 제1거리가 급격히 짧아지고, 상기 제2광센서의 수광부에서 전달받은 빛의 양이 급격히 줄어드나, 양액의 pH값의 변화는 미미하다.
따라서, 상기 생육주기 판단부(530)는 제1거리의 감소비율이 미리정한 임계치 이상이고, 상기 제2광센서의 수광부에서 수신된 빛의 감소비율이 미리정한 임계치 이상이고, 상기 센싱정보 획득부(550)로부터 전달받은 제8센서부의 pH가 미리정한 임계치 이하로 변한 경우에 상기 식물은 생육중기인 것으로 판단할 수 있다.
생식생장기에는 식물의 전체 크기나 면적에는 크게 변화가 없으나 꽃이 피면서 식물의 색변화가 일어난다. 또한, 생육초기와는 반대로 양액에서 칼륨 흡수량이 많아지면서 pH가 급격히 낮아진다.
따라서, 상기 생육주기 판단부(530)는 제1거리의 감소비율이 미리정한 임계치 이하이고, 상기 제2광센서의 수광부에서 수신된 빛의 감소비율이 미리정한 임계치 이하이고, 상기 제3광센서에서 센싱된 식물의 색 변화가 미리정한 임계치 이상이고, 상기 센싱정보 획득부(550)로부터 전달받은 제8센서부의 pH가 미리정한 임계치 이상으로 감소한 경우에 상기 식물은 생식생장기인 것으로 판단할 수 있다.
생육말기에는 식물의 전체 크기나 면적에는 크게 변화가 없으나 꽃이 지고 열매가 떨어지거나 잎이 마르면서 식물의 색변화가 일어난다. 또한, 생육중기와 마찬가지로 양액의 pH 변화가 미미하다
따라서, 상기 생육주기 판단부(530)는 제1거리의 감소비율이 미리정한 임계치 이하이고, 상기 제2광센서의 수광부에서 수신된 빛의 감소비율이 미리정한 임계치 이하이고, 상기 제3광센서에서 센싱된 식물의 색 변화가 미리정한 임계치 이상이고, 상기 센싱정보 획득부(550)로부터 전달받은 제8센서부의 pH가 미리정한 임계치 이하로 변한 경우에 상기 식물은 생육말기로 판단할 수 있다.
본 발명에서 상기 생육주기 판단부(530)는 복수의 식물재배부(600)로부터 획득한 정보에 기반하여 복수의 식물재배부(600)에 식재된 식물의 생육주기를 판단할 수 있다.
(4) 생육정보 획득부(540)
생기 생육정보 획득부(540)는 상기 외부서버(700)로부터 식물종류 및 해당 식물종류의 생육주기에 따른 전기전도도 및 pH 정보를 전달받고, 상기 생육주기 판단부(530)로부터 식물의 생육주기인 생육초기, 생육중기, 생식생장기 및 생육말기 중 어느 하나를 전달받을 수 있다.
상기 생육정보 획득부(540)는 생육주기 판단부(530)로부터 결정된 생육주기를 전달받고, 상기 전달받은 생육주기 및 식물의 종류를 결정한 뒤 상기 외부서버(700)로부터 전달된 식물종류 및 상기 식물종류의 생육주기에 따른 전기전도도 및 pH 정보를 매칭하여 재배베드(620)에 식재된 식물의 생육주기 정보에 따른 재배베드(620)에 수납된 양액 또는 토양의 전기전도도 및 pH 정보를 획득할 수 있다.
또한, 상기 생육정보 획득부(540)는 동일한 생육주기로 판단된 식물들을 동일한 그룹으로 묶고, 상기 제9센싱정보에 기반하여 동일한 그룹에 묶인 식물들의 내부 전기전도도와 pH의 평균을 구한 뒤, 생육주기에 따른 식물 내부의 평균 전기전도도와 pH를 연산할 수 있다. 상기의 과정을 통해 연산된 식물주기에 따른 식물 내부의 평균 전기전도도와 pH 정보는 병충해 판단부(580)로 전달될 수 있다.
상기 재배베드(620)에 식재된 식물종류 정보는 사용자 단말(800)을 통해 생육정보 획득부(540)로 전달될 수 있다.
(5) 양액 제어부(500)
상기 양액제어부(500)는 상기 생육정보 획득부(540)로부터 전달받은 상기 재배베드(620)에 식재된 식물의 생육정보에 따른 재배베드(620)에 수납된 양액 또는 토양의 전기전도도 및 pH 정보에 따라, 상기 재배베드(620)에 수납된 양액 또는 토양의 전기전도도 및 pH가 제어되도록 상기 제1밸브 내지 제5밸브를 제어하는 제어신호를 생성하여 상기 제1밸브 내지 제5밸브로 전달할 수 있다.
이 경우 상기 양액제어부(500)는 상기 센싱정보 획득부(550)로부터 상기 제8센서부에서 센싱한 전기전도도 및 pH 정보를 이용하여 재배베드(620)에 수납된 양액 또는 토양의 전기전도도 및 pH와 상기 생육정보 획득부(540)로부터 전달받은 양액 또는 토양의 전기전도도 및 pH가 동일하도록 제어할 수 있다.
바람직하게 본 발명에서는 PWM 제어방식을 통해 상기 1밸브 내지 제5밸브를 제어할 수 있다
(5) 고장판단부(570)
상기 고장판단부(570)는 상기 제1센서부에서 센싱된 전기전도도 또는 pH가 상기 제2센서부에서 센싱된 전기전도도 또는 pH와 미리 정한 임계치 이상 차이나는 경우에 상기 제1밸브가 고장난 것으로 판단할 수 있다.
상기 고장판단부(570)는 상기 제3센서부에서 센싱된 전기전도도 또는 pH가 상기 제4센서부에서 센싱된 전기전도도 또는 pH와 미리 정한 임계치 이상 차이나는 경우에 상기 상기 제2밸브가 고장난 것으로 판단할 수 있다.
상기 고장판단부(570)는 상기 제5센서부에서 센싱된 전기전도도 또는 pH가 상기 제6센서부에서 센싱된 전기전도도 또는 pH와 미리 정한 임계치 이상 차이나는 경우에 상기 제3밸브가 고장난 것으로 판단할 수 있다.
상기 고장판단부(570)는 상기 제7센서부에서 센싱된 전기전도도 또는 pH가 상기 제8센서부에서 센싱된 전기전도도 또는 pH와 미리 정한 임계치 이상 차이나는 경우에 상기 제4밸브가 고장난 것으로 판단할 수 있다.
(6) 병충해 판단부(580)
상기 병충해 판단부(580)는 상기 양액 제어부(500)에서 상기 제1밸브 내지 제5밸브를 제어하여 상기 생육정보 획득부(540)에서 획득한 식물의 생육주기에 따른 양액의 전기전도도 및 pH 정보와 상기 제8센싱정보가 오차범위 이내로 동일하도록 제어했음에도 미리 정한 시간동안 상기 제9센싱정보에 포함된 식물 내부의 전기전도도 및 pH와 상기 생육주기에 따른 식물 내부의 전기전도도 및 pH가 미리정한 임계치 이상 차이나는 경우에는 상기 재배베드(620)에 식재된 식물에 병충해가 생긴 것으로 판단할 수 있다.
상기 병충해 판단부(580)는 병충해가 생긴 것으로 판단된 식물이 식재된 재배베드(620)의 ID 정보를 상기 사용자 단말(800)로 전송할 수 있다.
또한, 사용자는 상기 병충해 판단부(580)로부터 재배베드(620)의 ID 정보를 수신한 경우에 상기 ID에 해당하는 재배베드(620)에 식재된 식물상태를 점검하여 병충해 여부를 판단하고, 판단결과 병충해인 경우에 상기 병충해 발생정보를 사용자 단말(800)을 통해 병충해 판단부(580)로 전달할 수 있다.
상기 병충해 판단부(580)는 상기 사용자 단말(800)로부터 병충해 발생정보를 전달받은 경우에, 병충해로 판단된 식물의 수가 미리설정한 임계치 이상인 해당 농장에 병충해가 발생한 것으로 판단하고 병충해 발생정보, 해당 농장의 위치정보, 식재된 식물의 종류 및 생육주기를 외부서버(700)로 전달할 수 있다.
7. 외부서버(700)
상기 제2외부서버(700)는 양액 DB(710), 병충해 DB(720), 병충해 분석부(730), 병충해 예측부(740)를 포함할 수 있다.
상기 양액 DB(710)는 식물의 종류와 해당 식물의 생육주기에 기반한 재배베드(620)에 수납된 양액의 전기전도도와 pH 또는 토양의 전기전도도와 pH가 저장될 수 있다.
상기 병충해 DB(720)는 상기 병충해 판단부(580)로부터 전달받은 병충해 발생정보, 해당 농장의 위치정보, 식재된 식물의 종류 및 생육주기에 기반하여 병충해 발생시기, 병충해 발생지역, 병충해 발생 식물의 종류 및 생육주기를 빅데이터화하여 저장할 수 있다.
상기 분석부는 병충해 DB(720)에 저장된 빅데이터화된 정보에 기반하여 병충해가 발생한 식물의 종류, 해당 식물의 생육주기, 발생지역 및 발생기간에 기반하여 식물의 종류, 해당 식물의 생육주기, 발생지역 및 발생기간 간의 상관관계를 도출할 수 있다.
또한, 상기 병충해 예측부(740)는 머신러닝을 이용하여 상기 도출된 상관관계에 따라 특정 식물의 생육주기별로 특정 지역에서 특정 시기에 병충해가 발생가능성 결정한 후 병충해 발생가능성이 임계치 이상으로 높은 경우에 해당 시기에 해당 지역의 농가의 사용자 단말(800)로 병충해 가능성이 높은 식물 및 해당 식물의 생육주기에 관한 정보를 전달하여 병충해 발생 대비를 미리 하도록 유도할 수 있다. 여기서 해당 시기라 함을 병충해 발생가능성이 임계치 이상으로 높은 것으로 판단한 시기이며, 상기 해당 지역은 병충해 발생가능성이 임계치 이상으로 높은 것으로 판단한 지역을 의미한다. 바람직하게는 해당 지역은 구 단위 또는 군 단위로 설정할 수 있다.
본 발명에 의하면 병충해 발생 대비를 미리하도록 유도함으로써, 양액재배시 병충해에 의한 피해를 최소화하는 장점이 있다.
Claims (6)
- 비료 원액인 액비의 조성이 상이한 비율로 조성된 복수의 액비탱크를 포함하는 액비탱크부;
정수한 물인 원수를 저장하는 원수탱크;
상기 액비탱크로부터 액비를 전달받고 상기 원수탱크로부터 원수를 전달받아, 상기 액비와 상기 원수를 혼합하여 양액을 제조하는혼합탱크;
식물이 재배되는 식물재배부; 및
식물재배부에 식재된 식물종류를 포함하는 정보를 전달하는 사용자 단말을 포함하되,
상기 식물재배부는 상기 양액을 전달받아 식물이 재배되는 재배베드, 상기 재배베드 상부에 설치된 광센서부, 상기 재배베드의 전기전도도와 pH를 센싱하는 센서부, 상기 식물에 칩형태로 삽입되어 상기 식물 내부의 전기전도도와 pH를 측정하는 센서부를 포함하고,
상기 식물재배부에 설치된 광센서부의 센싱정보와 상기 재배베드의 센서부에서 센싱된 양액의 pH에 기반하여 상기 식물의 생육주기를 판단하고, 상기 생육주기에 따라 상기 양액의 전기전도도와 pH를 제어하되,
상기 광센서부는 상기 식물재배부 상단에 배치되며, 제1광센서, 제2광센서 및 제3광센서를 포함하고,
상기 제1광센서는 상기 식물로 조사되어 반사된 빛을 기반으로 제1거리를 측정하고,
상기 제2광센서는 빛을 조사하는 발광부와 조사된 빛을 전달받는 수광부를 포함하고,
상기 제3광센서는 식물의 색을 센싱하고,
상기 제1광센서로부터 전달받은 제1거리, 상기 제2광센서로부터 전달받은 수광부의 빛의 양, 상기 제3광센서로부터 전달받은 식물 색 및 상기 재배베드의 전기전도도와 pH 센싱정보에 기반하여 상기 식물의 생육주기를 판단하되,
상기 제1거리의 감소비율이 미리정한 임계치 이하이고, 상기 제2광센서의 수광부에서 수신된 빛의 감소비율이 미리정한 임계치 이하이고, 상기 재배베드의 pH가 미리정한 임계치 이상으로 증가한 경우에 상기 식물은 생육초기인 것으로 판단하고,
상기 제1거리의 감소비율이 미리정한 임계치 이상이고, 상기 제2광센서의 수광부에서 수신된 빛의 감소비율이 미리정한 임계치 이상이고, 상기 재배베드의 pH 미리정한 임계치 이하로 변한 경우에 상기 식물은 생육중기인 것으로 판단하고,
상기 제1거리의 감소비율이 미리정한 임계치 이하이고, 상기 제2광센서의 수광부에서 수신된 빛의 감소비율이 미리정한 임계치 이하이고, 상기 제3광센서에서 센싱된 식물의 색 변화가 미리정한 임계치 이상이고, 상기 재배베드의 pH가 미리정한 임계치 이상으로 감소한 경우에 상기 식물은 생식생장기인 것으로 판단하고,
상기 제1거리의 감소비율이 미리정한 임계치 이하이고, 상기 제2광센서의 수광부에서 수신된 빛의 감소비율이 미리정한 임계치 이하이고, 상기 제3광센서에서 센싱된 식물의 색 변화가 미리정한 임계치 이상이고, 상기 재배베드의 pH가 미리정한 임계치 이하로 변한 경우에 상기 식물은 생육말기로 판단하며,
상기 액비탱크의 유출구에서 센싱된 액비의 전기전도도 또는 pH와 상기 액비탱크에서 유출된 액비를 전달받는 혼합탱크의 유입구에서 센싱된 액비의 전기전도도 또는 pH의 차이가 미리 설정한 임계치 이상인 경우에 상기 액비탱크와 상기 혼합탱크 사이의 배관에 설치된 밸브가 고장난 것으로 판단하고,
상기 혼합탱크의 유출구에서 센싱된 양액의 전기전도도 또는 pH와 상기 재배베드에서 센싱된 양액의 전기전도도 또는 pH가 미리 설정한 임계치를 벗어나는 경우에 상기 혼합탱크의 유출구와 상기 재배베드 사이의 배관에 설치된 밸브가 고장난 것으로 판단하고,
상기 식물 내부의 전기전도도와 pH를 측정하는 센서부에서 측정된 전기전도도 및 pH가 미리 정한 임계치를 벗어나는 경우에 상기 재배베드에 식재된 식물에 병충해가 발생한 것으로 판단하고, 상기 병충해가 발생된 것으로 판단된 식물이 식재된 재배베드의 식별정보를 사용자 단말로 전달하고,
상기 재배베드의 식별정보를 전달받은 사용자 단말로부터 병충해 발생정보를 전달받고, 상기 병충해로 판단된 식물의 수가 미리설정한 임계치 이상인 경우에 해당 농장에 병충해가 발생한 것으로 판단하고, 병충해 발생정보, 해당 농장의 위치정보, 식재된 식물의 종류 및 생육주기를 외부서버로 전달하는 것을 특징으로 하는 양액 제어 시스템
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| KR1020220157929A KR102637183B1 (ko) | 2022-11-23 | 2022-11-23 | 양액 제어 시스템 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220157929A KR102637183B1 (ko) | 2022-11-23 | 2022-11-23 | 양액 제어 시스템 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102637183B1 true KR102637183B1 (ko) | 2024-02-16 |
Family
ID=90055996
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| KR1020220157929A KR102637183B1 (ko) | 2022-11-23 | 2022-11-23 | 양액 제어 시스템 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102637183B1 (ko) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20110079496A (ko) * | 2009-12-31 | 2011-07-07 | (주)와이즈산전 | 유비쿼터스 인삼 재배 플랜트 |
| KR20200083088A (ko) * | 2018-12-31 | 2020-07-08 | 주식회사 이콘비즈 | 다년생 작물 재배 시스템 |
| KR102258740B1 (ko) | 2020-12-07 | 2021-06-01 | 대영지에스 주식회사 | 다중 혼합탱크를 갖는 양액공급시스템 |
| KR20210096439A (ko) * | 2020-01-28 | 2021-08-05 | 목포대학교산학협력단 | 딥러닝 학습을 이용한 병충해 검출 및 발병가능성을 판단하기 위한 시스템 및 방법 |
| KR20210120423A (ko) * | 2020-03-26 | 2021-10-07 | (주) 이레아이에스 | 중량제어 방식의 스마트 팜용 양액 재배 관리 장치 |
| KR20220096942A (ko) * | 2020-12-31 | 2022-07-07 | (주)아페스 | 양액재배 통합제어 시스템 |
-
2022
- 2022-11-23 KR KR1020220157929A patent/KR102637183B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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