KR102646908B1 - 식물재배장치를 이용한 식물재배환경 제어 시스템 및 그 방법 - Google Patents
식물재배장치를 이용한 식물재배환경 제어 시스템 및 그 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR102646908B1 KR102646908B1 KR1020200182373A KR20200182373A KR102646908B1 KR 102646908 B1 KR102646908 B1 KR 102646908B1 KR 1020200182373 A KR1020200182373 A KR 1020200182373A KR 20200182373 A KR20200182373 A KR 20200182373A KR 102646908 B1 KR102646908 B1 KR 102646908B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- cultivation
- space
- plant
- cultivation space
- plant cultivation
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 27
- 230000012010 growth Effects 0.000 claims abstract description 69
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 54
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims abstract description 48
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 claims description 30
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 claims description 19
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 17
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 6
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 6
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000004590 computer program Methods 0.000 claims 1
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 305
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 25
- 241000208822 Lactuca Species 0.000 description 13
- 235000003228 Lactuca sativa Nutrition 0.000 description 13
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 13
- 244000221633 Brassica rapa subsp chinensis Species 0.000 description 12
- 235000010149 Brassica rapa subsp chinensis Nutrition 0.000 description 12
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 8
- 230000008635 plant growth Effects 0.000 description 7
- 230000035784 germination Effects 0.000 description 6
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 5
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 5
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 5
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 238000010295 mobile communication Methods 0.000 description 3
- 244000016163 Allium sibiricum Species 0.000 description 2
- 235000001270 Allium sibiricum Nutrition 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 2
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 2
- 239000012811 non-conductive material Substances 0.000 description 2
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005679 Peltier effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000004397 blinking Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- QVFWZNCVPCJQOP-UHFFFAOYSA-N chloralodol Chemical compound CC(O)(C)CC(C)OC(O)C(Cl)(Cl)Cl QVFWZNCVPCJQOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 1
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 239000001963 growth medium Substances 0.000 description 1
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001151 other effect Effects 0.000 description 1
- 230000002028 premature Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 241000894007 species Species 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 235000013311 vegetables Nutrition 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
- 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
-
- 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
- A01G7/06—Treatment of growing trees or plants, e.g. for preventing decay of wood, for tingeing flowers or wood, for prolonging the life of plants
-
- 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
- A01G9/18—Greenhouses for treating plants with carbon dioxide 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
- A01G9/246—Air-conditioning systems
-
- 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
- A01G9/249—Lighting means
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G06Q50/00—Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
- G06Q50/02—Agriculture; Fishing; Forestry; Mining
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G06Q50/00—Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
- G06Q50/10—Services
-
- G—PHYSICS
- G16—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
- G16Y—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY SPECIALLY ADAPTED FOR THE INTERNET OF THINGS [IoT]
- G16Y10/00—Economic sectors
- G16Y10/05—Agriculture
-
- G—PHYSICS
- G16—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
- G16Y—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY SPECIALLY ADAPTED FOR THE INTERNET OF THINGS [IoT]
- G16Y20/00—Information sensed or collected by the things
- G16Y20/10—Information sensed or collected by the things relating to the environment, e.g. temperature; relating to location
-
- G—PHYSICS
- G16—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
- G16Y—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY SPECIALLY ADAPTED FOR THE INTERNET OF THINGS [IoT]
- G16Y40/00—IoT characterised by the purpose of the information processing
- G16Y40/10—Detection; Monitoring
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Business, Economics & Management (AREA)
- Environmental Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Tourism & Hospitality (AREA)
- Economics (AREA)
- General Business, Economics & Management (AREA)
- Computing Systems (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Primary Health Care (AREA)
- Forests & Forestry (AREA)
- Ecology (AREA)
- Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
- Human Resources & Organizations (AREA)
- Marketing (AREA)
- Agronomy & Crop Science (AREA)
- Strategic Management (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Animal Husbandry (AREA)
- Accounting & Taxation (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Development Economics (AREA)
- Marine Sciences & Fisheries (AREA)
- Botany (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Greenhouses (AREA)
- Hydroponics (AREA)
- Cultivation Of Plants (AREA)
Abstract
식물재배장치를 이용한 식물재배환경 제어 시스템 및 그 방법이 제공된다. 상기 방법은, 식물재배장치 및 로컬제어 관리서버를 포함하는 식물재배환경 제어 시스템에서의 식물재배환경 제어 방법으로서, 상기 식물재배장치가 공간분리막에 의해 분리된 제1 재배공간 및 제2 재배공간에 적어도 하나 이상의 식물이 재배되는 식물재배공간으로부터 식물환경데이터를 획득하는 단계; 상기 로컬제어 관리서버가 식물재배정보를 기초로 상기 식물환경데이터에 대응하는 생육환경제어신호를 생성하는 단계; 및 상기 식물재배장치가 상기 생육환경제어신호를 이용하여 상기 제1 재배공간 및 상기 제2 재배공간을 제어하는 단계;를 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 식물재배장치를 이용한 식물재배환경 제어 시스템 및 그 방법에 관한 것으로써, 더욱 구체적으로 IOT(Internet of Things, 사물 인터넷)를 이용하여 적어도 하나 이상의 식물을 재배하는 공간의 식물재배환경을 자동으로 로컬 제어할 수 있는 식물재배장치를 이용한 식물재배환경 제어 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
식물 재배와 관련하여 수직 농장(vertical farm), 빌딩 농장(building farm)이라고도 불리는 식물 공장(plant factory)이 있는데, 식물 공장은 농작물에 대하여 통제된 일정한 시설 내에서 빛, 온도, 습도, 이산화탄소 농도 및 배양액 등의 환경 조건을 인공적으로 제어하여 계절이나 장소에 관계없이 자동적으로 연속 생산하는 시스템을 말하는 것이다. 이때, 식물공장의 재배 농작물은 계절, 장소 등에 상관없이 자동화를 통한 공장식 생산이 가능하다.
최근의 식물공장은 발광 다이오드(LED)와 분무장치로 식물을 재배하는 설비를 이용하는데, 전형적인 저탄소 녹색 산업의 일종이다.
그러나, 대부분은 식물을 키우는데 실패하는 경우가 많은데, 이는 식물에 대한 정확한 정보의 부족이나, 식물의 성장환경에 대한 정보 또는 노력이 부족한 경우가 대부분이다.
따라서, 종래에는 이러한 문제점을 개선하기 위하여 식물의 생장 환경에 관한 정보를 신속하게 취득하여 주변환 경이 식물의 생장에 적합하도록 대처할 수 있는 식물 생장 관리시스템이 개발되었다.
하지만, 이와 같은 식물 생장 관리시스템은 탐지기로부터 식물의 생장환경 데이터를 획득된 통신단말기에서만 관리함에 따라, 다수개의 동일종의 식물을 관리하는데 어려움이 있었다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 식물재배장치를 이용한 식물재배환경 제어 시스템 및 그 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 식물재배장치를 이용한 식물재배환경 제어 방법은, 식물재배장치 및 로컬제어 관리서버를 포함하는 식물재배환경 제어 시스템에서의 식물재배환경 제어 방법으로서, 상기 식물재배장치가 공간분리막에 의해 분리된 제1 재배공간 및 제2 재배공간에 적어도 하나 이상의 식물이 재배되는 식물재배공간으로부터 식물환경데이터를 획득하는 단계; 상기 로컬제어 관리서버가 식물재배정보를 기초로 상기 식물환경데이터에 대응하는 생육환경제어신호를 생성하는 단계; 및 상기 식물재배장치가 상기 생육환경제어신호를 이용하여 상기 제1 재배공간 및 상기 제2 재배공간을 제어하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 제1 재배공간 및 상기 제2 재배공간을 제어하는 단계는, 상기 제1 재배공간 및 상기 제2 재배공간의 식물재배정보와 식물환경데이터가 서로 상이한 경우 상기 제1 재배공간 및 상기 제2 재배공간 각각에 배치된 광조절부, 온도조절부, 습도조절부 및 CO2농도조절부를 제어할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 제1 재배공간 및 상기 제2 재배공간을 제어하는 단계는, 상기 광조절부가 상기 제1 재배공간 및 상기 제2 재배공간의 상부면에 배치되며, 광센서를 이용하여 상기 상기 제1 재배공간 및 상기 제2 재배공간에 방사되는 광량정보가 포함된 상기 식물환경데이터를 실시간으로 획득하고, 상기 식물재배정보를 기초로 상기 생육환경제어신호에 대응하여 상기 적어도 하나의 재배공간의 LED모듈의 방사를 조절할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 제1 재배공간 및 상기 제2 재배공간을 제어하는 단계는, 상기 온도조절부가 상기 제1 재배공간 및 상기 제2 재배공간의 상부면에 배치되며, 온도센서를 이용하여 상기 식물재배공간의 온도정보가 포함된 상기 식물환경데이터를 실시간으로 획득하고, 상기 식물재배정보를 기초로 상기 생육환경제어신호에 대응하여 펠티어모듈을 이용하여 상기 적어도 하나의 재배공간의 온도를 가열하거나 냉각하여 상기 내부공기의 온도를 조절할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 제1 재배공간 및 상기 제2 재배공간을 제어하는 단계는, 상기 습도조절부가 상기 제1 재배공간 및 상기 제2 재배공간의 상부면에 배치되며, 습도센서를 이용하여 상기 식물재배공간의 습도정보가 포함된 상기 식물환경데이터를 실시간으로 획득하고, 상기 식물재배정보를 기초로 상기 생육환경제어신호에 대응하여 가습모듈을 이용하여 상기 적어도 하나의 재배공간의 수분을 제거하거나 공급하여 상기 내부공기의 습도를 조절할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 제1 재배공간 및 상기 제2 재배공간을 제어하는 단계는, 상기 CO2농도조절부가 상기 제1 재배공간 및 상기 제2 재배공간의 상부면에 배치되며, CO2센서를 이용하여 상기 식물재배공간의 CO2농도정보가 포함된 상기 식물환경데이터를 실시간으로 획득하고, 상기 식물재배정보를 기초로 상기 생육환경제어신호에 대응하여 CO2제어모듈을 이용하여 상기 적어도 하나의 재배공간의 CO2를 공급하거나 배출하여 상기 내부공기의 CO2농도를 조절할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 식물환경데이터를 획득하는 단계 이전에, 상기 식물재배장치가 상기 식물재배정보를 상기 로컬제어 관리서버로부터 수신하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 식물재배장치가 상기 식물재배정보를 기초로 상기 식물재배공간의 상부에 위치하는 공기가 하부에 위치하는 공기와 순환되도록 식물재배공간을 상부공간분리막과 하부공간분리막을 이용하여 상기 제1 재배공간 및 상기 제2 재배공간으로 분리하는 단계;를 포함할 수 있다.
또한, 상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 식물재배장치를 이용한 식물재배환경 제어 시스템은, 식물재배정보에 기초하여 적어도 하나 이상의 식물이 하부면에 재배되는 식물재배공간으로부터 획득한 식물환경데이터에 대응하는 생육환경제어신호를 이용하여 상기 식물재배공간을 자동으로 제어하는 식물재배장치;를 포함하되, 상기 식물재배장치는, 상기 식물재배공간을 적어도 하나의 재배공간으로 분리하여 각각의 재배공간에서 내부공기가 순환되도록 상기 식물재배공간의 상부면에 위치하는 상부공간분리막과 상기 식물재배공간의 하부면에 위치하는 하부공간분리막을 포함하는 공간분리부; 상기 식물재배공간의 상부면에 배치되며, 광센서를 이용하여 상기 식물재배공간에 방사되는 광량정보가 포함된 상기 식물환경데이터를 실시간으로 획득하고, 상기 식물재배정보를 기초로 상기 생육환경제어신호에 대응하여 상기 적어도 하나의 재배공간의 LED모듈의 방사를 조절하는 광조절부; 상기 식물재배공간의 상부면에 배치되며, 온도센서를 이용하여 상기 식물재배공간의 온도정보가 포함된 상기 식물환경데이터를 실시간으로 획득하고, 상기 식물재배정보를 기초로 상기 생육환경제어신호에 대응하여 펠티어모듈을 이용하여 상기 적어도 하나의 재배공간의 온도를 가열하거나 냉각하여 상기 내부공기의 온도를 조절하는 온도조절부; 상기 식물재배공간의 상부면에 배치되며, 습도센서를 이용하여 상기 식물재배공간의 습도정보가 포함된 상기 식물환경데이터를 실시간으로 획득하고, 상기 식물재배정보를 기초로 상기 생육환경제어신호에 대응하여 가습모듈을 이용하여 상기 적어도 하나의 재배공간의 수분을 제거하거나 공급하여 상기 내부공기의 습도를 조절하는 습도조절부; 상기 식물재배공간의 상부면에 배치되며, CO2센서를 이용하여 상기 식물재배공간의 CO2농도정보가 포함된 상기 식물환경데이터를 실시간으로 획득하고, 상기 식물재배정보를 기초로 상기 생육환경제어신호에 대응하여 CO2제어모듈을 이용하여 상기 적어도 하나의 재배공간의 CO2를 공급하거나 배출하여 상기 내부공기의 CO2농도를 조절하는 CO2농도조절부; 및 상기 식물재배정보를 기초로 상기 생육환경제어신호에 대응하여 상기 광조절부, 상기 온도조절부, 상기 습도조절부 및 상기 CO2농도조절부의 동작을 제어하는 장치제어부;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 LED모듈은 백색 LED, 청색 LED 및 적색 LED를 포함하고, 상기 백색 LED, 상기 청색 LED 및 상기 적색 LED은 5 : 3 : 2 비율로 배치될 수 있다.
본 발명의 일시예에 있어서, 상기 LED모듈은 상기 적어도 하나 이상의 식물 각각에 광량과 광질이 균일하게 전달되도록 일측에 집광렌즈가 부착될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 온도조절부는, 상기 적어도 하나의 재배공간의 온도가 각각 균일하도록 상기 내부공기를 순환시키는 공기순환모듈;을 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 습도조절부 및 상기 CO2농도조절부는, 상기 적어도 하나의 재배공간의 습도 및 CO2농도가 각각 균일하도록 외부공기를 유입하거나 상기 내부공기를 배출하는 환기모듈; 및 상기 환기모듈에 의한 상기 내부공기의 흐름을 조절하여 역류를 방지하는 댐퍼모듈;을 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 식물재배공간의 하부면에 배치되며, 상기 적어도 하나의 식물의 근권부에 양액을 공급하거나 중단하는 양액공급조절부;를 포함하고, 상기 양액공급조절부는 상부면에 상기 적어도 하나의 식물의 근권부가 삽입되는 적어도 1개 이상의 공급홀;을 포함할 수 있다.
또한, 상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 식물재배장치를 이용한 식물재배환경 제어 시스템은, 식물재배정보에 기초하여 적어도 하나 이상의 식물이 상부공간분리막 및 하부공간분리막에 의해 분리된 제1 재배공간 및 제2 재배공간에 적어도 하나 이상의 식물이 재배되는 식물재배공간으로부터 획득한 식물환경데이터에 대응하는 생육환경제어신호를 이용하여 상기 식물재배공간을 자동으로 제어하는 식물재배장치; 및 상기 식물재배정보를 기초로 상기 식물환경데이터를 이용하여 상기 생육환경제어신호를 생성하는 로컬제어 관리서버;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 로컬제어 관리서버는, 식물의 특성에 따라 광량정보, 온도정보, 습도정보, CO2농도정보 및 양액정보가 포함된 상기 식물재배정보를 생성할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 로컬제어 관리서버는, 상기 식물재배장치를 실시간으로 모니터링하고, 모니터링 결과에 대응하는 피드백신호를 생성할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 식물재배장치는, 상기 제1 재배공간 및 상기 제2 재배공간의 식물재배정보와 식물환경데이터가 서로 상이한 경우 상기 제1 재배공간 및 상기 제2 재배공간 각각에 배치된 광조절부, 온도조절부, 습도조절부, CO2농도조절부 및 양액공급조절부를 제어할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 식물환경데이터를 이용하여 상기 식물재배정보를 기초로 상기 생육환경제어신호를 생성하는 사용자 단말기;를 더 포함할 수 있다.
그리고, 본 발명의 일실시예에 따른 프로그램은 하드웨어인 컴퓨터와 결합되어, 상기 식물재배장치를 이용한 식물재배환경 제어 방법을 수행할 수 있도록 컴퓨터에서 독출가능한 기록매체에 저장된다.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명에 따르면, 온실, 성장 캐비닛, 창고 등과 같은 식물을 재배하는 공간에서 적어도 하나 이상의 식물이 재배되는 경우, 식물의 특성에 따라 식물재배환경을 자동으로 제어함으로써 식물의 성장을 최적화할 수 있다.
본 발명에 따르면, 백색(White), 적색(Red), 청색(Blue)으로 구성된 다파장 LED가 부착된 집광렌즈를 이용하여 식물의 특성에 따라 식물을 재배하는 공간의 광을 자동으로 제어할 수 있다.
본 발명에 따르면, 펠티어모듈을 이용하여 차가운 공기와 따뜻한 공기로 구분된 공기가 상하로 이동하여 온도편차를 최소화하여 식물의 특성에 따라 식물을 재배하는 공간의 온도를 자동으로 제어할 수 있다.
본 발명에 따르면, 환기팬 및 역류방지댐퍼를 이용하여 가습공간과 환기공간으로 구분된 공간에 유동방지막을 배치하여 습도편차를 최소화함으로써 식물의 특성에 따라 식물을 재배하는 공간의 습도를 자동으로 제어할 수 있다.
본 발명에 따르면, 환기팬 및 역류방지댐퍼를 이용하여 이산화탄소(CO2)공급공간과 환기공간으로 구분된 공간에 유동방지막을 배치하여 이산화탄소(CO2)농도편차를 최소화함으로써 식물의 특성에 따라 식물을 재배하는 공간의 이산화탄소(CO2)농도를 자동으로 제어할 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급된 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 식물재배장치를 이용한 식물재배환경 제어 시스템의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 식물재배장치를 이용한 식물재배환경 제어 시스템을 상세구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 식물재배장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 2에 도시된 광조절부를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 2에 도시된 온도조절부를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 2에 도시된 습도/ CO2농도조절부를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예인 식물재배장치를 이용한 식물재배환경 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 도 7에 도시된 식물재배공간 제어 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 식물재배장치를 이용한 식물재배환경 제어 시스템을 상세구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 식물재배장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 2에 도시된 광조절부를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 2에 도시된 온도조절부를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 2에 도시된 습도/ CO2농도조절부를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예인 식물재배장치를 이용한 식물재배환경 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 도 7에 도시된 식물재배공간 제어 단계를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 제한되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 구성요소들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 비록 "제1", "제2" 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 식물재배장치를 이용한 식물재배환경 제어 시스템의 구성을 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 식물재배장치를 이용한 식물재배환경 제어 시스템을 상세구성을 설명하기 위한 도면이며, 도 3은 도 1에 도시된 식물재배장치를 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 도 2에 도시된 광조절부를 설명하기 위한 도면이며, 도 5는 도 2에 도시된 온도조절부를 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 도 2에 도시된 습도/ CO2농도조절부를 설명하기 위한 도면이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예인 식물재배장치를 이용한 식물재배환경 제어 시스템(1)은 식물재배장치(10), 로컬제어 관리서버(20) 및 사용자 단말기(30)를 포함할 수 있다. 이때, 사용자 단말기(30)는 생략될 수 있다.
여기서, 식물재배장치(10), 로컬제어 관리서버(20) 및 사용자 단말기(30)는 무선통신망을 이용하여 실시간으로 동기화되어 데이터를 송수신할 수 있다. 무선통신망은 다양한 원거리 통신 방식이 지원될 수 있으며, 예를 들어 무선랜(Wireless LAN: WLAN), DLNA(Digital Living Network Alliance), 와이브로(Wireless Broadband: Wibro), 와이맥스(World Interoperability for Microwave Access: Wimax), GSM(Global System for Mobile communication), CDMA(Code Division Multi Access), CDMA2000(Code Division Multi Access 2000), EV-DO(Enhanced Voice-Data Optimized or Enhanced Voice-Data Only), WCDMA(Wideband CDMA), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), HSUPA(High Speed Uplink Packet Access), IEEE 802.16, 롱 텀 에볼루션(Long Term Evolution: LTE), LTEA(Long Term Evolution-Advanced), 광대역 무선 이동 통신 서비스(Wireless Mobile Broadband Service: WMBS), BLE(Bluetooth Low Energy), 지그비(Zigbee), RF(Radio Frequency), LoRa(Long Range) 등과 같은 다양한 통신 방식이 적용될 수 있으나 이에 한정되지 않으며 널리 알려진 다양한 무선통신 또는 이동통신 방식이 적용될 수도 있다.
식물재배장치(10)는 도 2에 도시된 바와 같이, 공간분리부(100), 센서부(110), 광조절부(120), 온도조절부(130), 습도/ CO2농도조절부(140), 양액공급조절부(150) 및 장치제어부(160)를 포함할 수 있다.
우선, 식물재배장치(10)는 식물이나 작물들이 자라날 수 있는 환경이 조성된 식물재배공간(A)의 환경을 제어할 수 있다. 이때, 식물재배공간(A)은 온실, 성장 캐비닛, 창고, 하우스 등을 포함할 수 있지만, 이에 한정하지 않는다.
여기서, 식물재배장치(10)는 식물재배공간(A)의 내부에 배치될 수 있지만, 이에 한정하지 않고, 외부에 배치될 수 있다.
예를 들어, 식물재배공간(A)의 내부에 공간분리부(100), 센서부(110), 광조절부(120), 온도조절부(130), 습도/ CO2농도조절부(140) 및 양액공급조절부(150)가 배치되고, 식물재배공간(A)의 외부에 장치제어부(160)가 배치될 수 있다.
본 실시예에서, 식물재배공간(A)은 가로*세로*높이가 각각 600mm*400mm*500의 크기로 형성될 수 있지만, 이에 한정하지 않는다. 이때, 식물재배공간(A)은 투명한 비전도성 재질 예를 들어, 유리 또는 플라스틱 재질로 이루어질 수 있다.
공간분리부(100)는 상부공간분리막(102)과 하부공간분리막(104)을 포함할 수 있다.
구체적으로, 도 3을 참조하면, 상부공간분리막(102)은 식물재배공간(A)의 상부면에 위치하고, 하부공간분리막(104)은 상부공간분리막(102)과 맞대응하여 식물재배공간(A)의 하부면에 위치할 수 있다.
본 실시예에서, 상부공간분리막(102)과 하부공간분리막(104)은 소정간격으로 이격되어 맞대응하도록 배치하였다. 예를 들어, 상부공간분리막(102)과 하부공간분리막(104)의 높이는 100mm일 수 있지만, 이에 한정하지 않는다.
이때, 상부공간분리막(102)과 하부공간분리막(104)은 식물재배공간(A)과 동일한 비전도성 재질 예를 들어, 유리 또는 플라스틱 재질로 이루어질 수 있지만, 서로 다른 재질로 이루어질 수도 있다.
이와 달리, 상부공간분리막(102)과 하부공간분리막(104)은 일체형의 분리막으로 이루어질 수도 있다.
본 실시예에서, 공간분리부(100)는 1개의 상부공간분리막(102)과 하부공간분리막(104)을 이용하여 식물재배공간(A)을 제1 재배공간(A1) 및 제2 재배공간(A2)으로 분리하는 것으로 개시하였지만, 이에 한정하지 않고 식물재배공간(A)에 재배되는 식물의 특성이 따라 즉, 식물재배정보를 기초로 1개 이상의 재배공간을 분리할 수 있는 분리막을 포함할 수 있다.
이와 같은 상부공간분리막(102)과 하부공간분리막(104)의 구조를 갖는 공간분리부(100)에 의해 식물재배공간(A)은 제1 재배공간(A1) 및 제2 재배공간(A2)으로 분리되어 식물의 특성에 따라 적어도 하나 이상의 식물을 재배할 수 있다. 즉, 상부공간분리막(102)과 하부공간분리막(104)에 의해 분리된 제1 재배공간(A1) 및 제2 재배공간(A2)의 내부에서 각각의 식물특성에 따라 광량, 온도, 습도 및 CO2농도가 개별적으로 유지 및 제어될 수 있다.
예를 들어, 제1 재배공간(A1)에는 상추, 청경채 등의 엽채류를 포함하며 광을 많이 필요로 하는 양지식물을 재배하고, 제2 재배공간(A2)에는 취나물, 부추등과 같은 음지식물을 재배할 수 있지만, 이에 한정하지 않는다.
센서부(110)는 제1 재배공간(A1) 및 제2 재배공간(A2)에 각각 배치되어 제1 재배공간(A1) 및 제2 재배공간(A2)의 광량, 온도, 습도 및 CO2농도를 각각 감지할 수 있다.
예를 들어, 센서부(110)는 제1 재배공간(A1) 및 제2 재배공간(A2)의 광량을 감지하여 광량을 측정하는 광센서(112)와, 제1 재배공간(A1) 및 제2 재배공간(A2)의 온도를 감지하여 온도들 측정하는 온도센서(114)와, 제1 재배공간(A1) 및 제2 재배공간(A2)의 습도를 감지하여 습도를 측정하는 습도센서(116)와, 제1 재배공간(A1) 및 제2 재배공간(A2)의 CO2농도를 감지하여 CO2농도를 측정하는 CO2센서(118)를 포함할 수 있다.
본 실시예에서, 광센서(112), 온도센서(114), 습도센서(116) 및 CO2센서(118)가 같은 곳에 배치되는 것으로 개시하였지만, 이에 한정하지 않고 분리되어 제1 재배공간(A1) 및 제2 재배공간(A2)에 각각 배치될 수 있다.
이와 같이 광센서(112), 온도센서(114), 습도센서(116) 및 CO2센서(118)를 포함하는 센서부(110)에 의해 제1 재배공간(A1) 및 제2 재배공간(A2)의 식물환경데이터를 실시간으로 획득할 수 있다.
이와 더불어, 센서부(110)에 의해 생육환경제어신호를 이용하여 식물의 특성에 따라 제1 재배공간(A1) 및 제2 재배공간(A2)에 각각 재배되는 식물의 성장을 최적화할 수 있다.
광조절부(120)는 식물재배공간(A)의 상부면에 배치되며, 식물에 광을 방사하는 LED 모듈(122)을 포함할 수 있다. 즉, 광조절부(120)는 식물이 수광하는 광량이 LED 모듈(122)가 위치한 식물재배공간(A)의 상부면으로부터 500mm 떨어진 식물재배공간(A)의 하부면까지 300 umole/m2/s이상이 공급되도록 제어할 수 있다.
LED 모듈(122)은 백색 LED(430~700nm), 청색 LED(400~630nm) 및 적색 LED(630~700)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 4를 참조하면 LED 모듈(122)은 백색 LED, 청색 LED 및 적색 LED을 5 : 3 : 2 비율로 포함할 수 있지만, 이에 한정하지 않고, 식물의 특성 또는 식물재배공간(A)의 상황에 따라 백색:적색:청색 파장의 비율을 조절할 수 있다.
실시예에 따라, 백색:적색:청색 파장의 비율을 조절하는 파장별 광량제어 장치를 따로 구비할 수도 있다.
실시예에 따라, 별도의 Dimming 장치가 부착된 전원공급장치(SMPS)를 사용하거나 PWM 제어 장치나 가변 써미스터 장치 등을 구비하여 광량을 제어할 수 있지만, 이에 한정하지 않는다.
실시예에 따라, LED 모듈(122)은 가시광선 LED뿐만 아니라, FR(원적외(Far Red), 700~740nm), NIR(근적외(Near Infrared), 750~850nm), IR(적외(Infra-red), 850~1400nm), PAR(광합성활성광(Photosynthetically Active Radiation), 400~700nm) 중 적어도 하나의 파장을 발생하는 LED를 포함할 수 있다.
LED 모듈(122)은 제1 재배공간(A1) 및 제2 재배공간(A2)에 재배되는 각각의 식물에 광량과 광질이 균일하게 전달되도록 일측에 집광렌즈(미도시)를 구비할 수 있다.
이와 같은 구조의 다파장 LED를 구비하는 광조절부(120)은 제1 재배공간(A1) 및 제2 재배공간(A2)에 각각 재배되는 식물의 특성에 따라 LED 모듈(122)의 방사를 개별적으로 제어할 수 있다. 특히, LED 모듈(122)에 부착된 집광렌즈에 의해 제1 재배공간(A1) 및 제2 재배공간(A2)에 각각 재배되는 식물이 균일하게 광을 수광할 수 있다.
온도조절부(130)는 식물재배공간(A)의 상부면에 배치되며, 펠티어모듈(132) 및 공기순환모듈(134)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 온도조절부(130)는 LED 모듈(122)과 소정 간격으로 이격되어 제1 재배공간(A1)의 상부면과, 제2 재배공간(A2)의 상부면에서 서로 대각선 위치에 각각 배치될 수 있다.
예를 들어, 도 5(a)를 참조하면 온도조절부(130)는 제1 재배공간(A1)의 상부면의 상부모서리부분 즉, 상부공간분리막(102)과 대향하는 반대측면의 상부모서리부분과, 제2 재배공간(A2)의 상부면의 하부모서리부분 즉, 상부공간분리막(102)과 대향하는 반대측면의 하부모서리부분에 배치될 수 있다. 이에 한정하지 않고, 제1 재배공간(A1)의 상부면의 하부모서리부분과, 제2 재배공간(A2)의 상부면의 상부모서리부분에 배치될 수 있다.
펠티어모듈(132)은 식물재배공간(A)을 냉각 또는 가열시시켜 제1 재배공간(A1) 및 제2 재배공간(A2)의 내부공기의 온도를 조절할 수 있다.
구체적으로, 펠티어모듈(132)은 열전적 성질이 다른 반도체에 전기를 공급하여 전류가 흐르면 접속점에서 한쪽은 열이 발생하고(발열), 반대쪽은 열이 흡수(냉각)되는 펠티어 효과(Peltier effect)를 이용하여 제1 재배공간(A1) 및 제2 재배공간(A2)의 내부공기가 일정 온도를 유지하도록 조절할 수 있다. 즉, 펠티어모듈(132)은 제1 재배공간(A1) 및 제2 재배공간(A2)의 내부공기의 온도를 펠티어모듈(132)에 공급되는 전력의 크기를 제어하여 조절할 수 있다.
이때, 펠티어모듈(132)은 도 5(b)를 참조하면 공기순환모듈(134)의 상부면에 배치될 수 있다. 여기서, 펠티어모듈(132)의 상부면 또는 펠티어모듈(132)과 공기순환모듈(134) 사이에 방열판이 형성될 수 있다.
공기순환모듈(134)은 제1 재배공간(A1) 및 제2 재배공간(A2) 각각에 배치되어, 제1 재배공간(A1) 및 제2 재배공간(A2)의 상부, 하부, 측면부 사이의 온도편차를 최소화하기 위해 내부공기를 순환시킬 수 있다. 예를 들어, 공기순환모듈(134)은 유동팬일 수 있지만, 이에 한정하지 않고, 공기를 유동시키는 공기순환장치일 수 있다.
구체적으로, 제1 재배공간(A1) 및 제2 재배공간(A2)의 식물재배정보를 기초로 제1 재배공간(A1)의 내부공기의 온도가 냉각되거나, 제2 재배공간(A2)의 내부공기의 온도가 가열되는 경우, 공기순환모듈(134)은 제1 재배공간(A1) 및 제2 재배공간(A2) 각각의 내부공기를 측면을 따라 상부에서 하부로 이동시키고, 하부로 이동된 내부공기가 상부공간분리막(102)과 하부공간분리막(104)에 의해 상부로 이동하도록 내부공기를 순환시켜 제1 재배공간(A1) 내부에서의 온도편차 및 제2 재배공간(A2) 내부에서의 온도편차를 최소화할 수 있다. 즉, 각각의 공기순환모듈(134)에 의해 제1 재배공간(A1)의 내부공기는 저온으로 유지하고, 제2 재배공간(A2)의 내부공기는 고온으로 유지될 수 있다.
이와 같은 구조의 온도조절부(130)는 펠티어모듈(132)에 공급되는 전력을 제어하여 제1 재배공간(A1) 및 제2 재배공간(A2)의 온도를 조절하면서, 공기순환모듈(134)을 이용하여 제1 재배공간(A1) 및 제2 재배공간(A2)의 온도가 각각 균일하도록 내부공기를 순환시킬 수 있다.
습도/CO2농도조절부(140)는 식물재배공간(A)의 상부면에 배치되며, 가습모듈(142), CO2제어모듈(144), 환기모듈(146) 및 댐퍼모듈(148)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 습도/CO2농도조절부(140)는 LED 모듈(122)과 소정 간격으로 이격되어 제1 재배공간(A1)의 상부면과, 제2 재배공간(A2)의 상부면에서 서로 대각선 위치에 각각 배치될 수 있다.
예를 들어, 도 6(a)를 참조하면 습도/CO2농도조절부(140)는 제1 재배공간(A1)의 상부면의 하부모서리부분 즉, 상부공간분리막(102)과 대향하는 반대측면의 하부모서리부분과, 제2 재배공간(A2)의 상부면의 상부모서리부분 즉, 상부공간분리막(102)과 대향하는 반대측면의 상부모서리부분에 배치될 수 있다. 다시 말하면, 온도조절부(130)와 식물재배공간(A)의 상부면에서 겹치지 않도록 배치될 수 있다. 즉, 제1 재배공간(A1)의 상부면에서 온도조절부(130)는 상부모서리부분에 배치되고, 습도/CO2농도조절부(140)는 하부모서리부분에 배치될 수 있다. 또한, 제2 재배공간(A2)의 상부면에서 온도조절부(130)는 하부모서리부분에 배치되고, 습도/CO2농도조절부(140)는 상부모서리부분에 배치될 수 있다.
가습모듈(142)은 식물재배공간(A)의 습도를 조절하는 가습제어장치로써, 내부공기에 습도를 공급하거나 습도의 공급을 제어하여 식물의 특성에 따라 제1 재배공간(A1) 및 제2 재배공간(A2)의 습도편차를 최소화하여 습도가 균일하게 유지될 수 있도록 한다. 이때, 가습모듈(142)은 도 6(b)를 참조하면 환기모듈(146)의 출력부 또는 입력부에 배치될 수 있다.
CO2제어모듈(144)은 식물재배공간(A)의 CO2농도를 조절하는 CO2농도제어장치로써, 내부공기에 CO2를 공급하거나 CO2의 공급을 제어하여 식물의 특성에 따라 제1 재배공간(A1) 및 제2 재배공간(A2)의 CO2농도편차를 최소화하여 CO2농도가 균일하게 유지될 수 있도록 한다. 이때, CO2제어모듈(144)은 도 6(b)를 참조하면 환기모듈(146)의 출력부 또는 입력부에 배치될 수 있다.
환기모듈(146)은 식물재배공간(A)의 습도 및 CO2농도가 각각 균일하도록 식물재배공간(A)에 외부공기를 유입하거나 식물재배공간(A)의 내부공기를 배출할 수 있다. 예를 들어, 환기모듈(142)은 환기팬일 수 있지만, 이에 한정하지 않고 환기시스템을 포함하는 장치일 수 있다.
댐퍼모듈(148)은 공기역류방지장치로써, 환기모듈(146)에 의한 식물재배공간(A)의 내부공기의 흐름을 조절하여 역류를 방지할 수 있다. 이때, 댐퍼모듈(148)은 환기모듈(146)의 상부에 배치될 수 있지만, 이에 한정하지 않는다.
구체적으로, 환기모듈(146)에 의해 제1 재배공간(A1) 및 제2 재배공간(A2) 각각에 내부공기 및 외부공기가 배출 및 유입됨으로써, 습도 및 CO2농도 제어가 효율적이지 못하는 경우, 댐퍼모듈(148)은 내부공기의 흐름을 조절하여 공기의 역류를 방지하여 재배공간의 습도 및 CO2농도가 각각 균일하도록 할 수 있다.
이와 같은 댐퍼모듈(148)은 전기모터를 통한 강제 개폐장치를 사용하거나 계폐장치의 무게에 따른 자동 개폐 방식을 이용하여 내부공기의 배출 및 외부공기의 유입을 차단할 수 있다.
이와 같은 구조의 습도/CO2농도조절부(140)는 제1 재배공간(A1) 및 제2 재배공간(A2)에 각각 재배되는 식물의 특성에 따라 습도 및 CO2농도가 각각 균일하도록 조절할 수 있다.
양액공급조절부(150)는 식물재배공간(A)의 하부에 배치되며 식물의 근권부에 양액을 공급하거나 중단할 수 있다.
양액공급조절부(150)는 상부면에 식물의 근권부가 삽입되는 적어도 1개 이상의 공급홀(152)을 포함할 수 있다. 이때, 공급홀(152)의 크기는 25mm이고, 제1 재배공간(A1) 및 제2 재배공간(A2) 각각에 10개씩 형성될 수 있지만, 이에 한정하지 않는다. 예를 들어, 제1 재배공간(A1) 및 제2 재배공간(A2)에 재배되는 식물의 특성에 따라, 공급홀(152)의 크기 및 개수가 조절될 수 있다.
본 실시예에서, 양액공급조절부(150)는 가로*세로*높이가 각각 600mm*400mm*200의 크기로 형성될 수 있지만, 이에 한정하지 않는다. 이때, 양액공급조절부(150)는 식물재배공간(A)의 재질과 동일하거나 다른 재질로 이루어질 수 있다.
실시예에 따라, 양액공급조절부(150)는 생육환경제어신호에 대응하여 식물의 근권부에 양액을 공급하거나 중단할 수 있다.
장치제어부(160)는 통신모듈(162), 표시모듈(164), 저장모듈(166) 및 제어모듈(168)을 포함할 수 있다.
통신모듈(162)은 제1 재배공간(A1) 및 제2 재배공간(A2)에 재배되는 식물의 특성에 대응하는 식물재배정보를 로컬제어 관리서버(20)로부터 수신받고, 제1 재배공간(A1) 및 제2 재배공간(A2)으로부터 획득한 식물환경데이터를 로컬제어 관리서버(20)로 전송할 수 있다.
통신모듈(162)은 식물재배정보에 기초하여 식물환경데이터에 대응하는 생육환경제어신호를 로컬제어 관리서버(20)로부터 수신할 수 있다.
실시예에 따라, 통신모듈(162)은 제1 재배공간(A1) 및 제2 재배공간(A2)에 재배되는 식물의 특성에 대응하는 식물재배정보를 사용자 단말기(30)로부터 수신받고, 제1 재배공간(A1) 및 제2 재배공간(A2)으로부터 획득한 식물환경데이터를 사용자 단말기(30)로 전송할 수 있다.
실시예에 따라, 통신모듈(162)은 식물재배정보에 기초하여 식물환경데이터에 대응하는 생육환경제어신호를 사용자 단말기(30)로부터 수신할 수 있다.
실시예에 따라, 통신모듈(162)은 식물재배정보에 기초하여 식물환경데이터에 대응하는 생육환경제어신호를 로컬제어 관리서버(20) 또는 사용자 단말기(30)로 전송할 수 있다.
표시모듈(162)은 식물재배장치(10)의 현재 동작상태를 시각적 및 청각적으로 표시하는 수단으로서, 동작 상태에 따라 기호, 문자, 숫자 등을 화면에 출력할 수 디스플레이, 색 변화 또는 깜빡임으로 출력하는 램프, 또는 오디오로 출력하는 스피커 등을 포함할 수 있다.
또한, 표시모듈(162)은 제1 재배공간(A1) 및 제2 재배공간(A2)에 재배되는 식물의 상태를 표시할 수 있다.
저장모듈(164)은 통신모듈(162)을 통해 송수신되는 데이터와 식물재배장치(10)의 다양한 기능을 지원하는 데이터를 저장할 수 있다.
저장모듈(164)은 식물재배장치(10)에서 구동되는 다수의 응용 프로그램(application program 또는 애플리케이션(application)), 식물재배장치(10)의 동작을 위한 데이터들, 명령어들을 저장할 수 있다. 이러한 응용 프로그램 중 적어도 일부는, 무선통신을 통해 외부 서버로부터 다운로드 될 수 있다.
제어모듈(168)은 센서부(110)를 통해 실시간으로 획득한 식물환경데이터를 로컬제어 관리서버(20)로 전송하고, 로컬제어 관리서버(20)로부터 식물환경데이터에 대응하는 생육환경제어신호를 수신받아 식물재배공간(A)의 환경을 제어할 수 있다.
구체적으로, 제어모듈(168)은 제1 재배공간(A1) 및 제2 재배공간(A2)에 각각 재배되는 식물의 특성에 따라 생육환경제어신호를 수신받아 식물재배공간(A)의 환경을 제어할 수 있다.
예를 들어, 제1 재배공간(A1)에는 상추를 재배하고, 제2 재배공간(A2)에는 청경채를 재배하는 경우, 제어모듈(168)은 식물재배정보를 기초로 생육환경제어신호를 수신받아 식물재배공간(A)의 환경을 제어할 수 있다.
구체적으로, 제어모듈(168)은 제1 재배공간(A1)에서 상추가 종자일 때 발아적온을 15~20℃로 유지하고, 상추로 성장하면 재배적온을 15~20℃로 유지하며, 결구시에는 10~16℃를 유지하고, 광보상점이 1500Lux이며 광포화점이 25,000Lux이 되도록 조절할 수 있다. 이때, 제어모듈(168)은 일교차 및 식물재배공간(A)의 외부조건에 의해 제1 재배공간(A1)의 온도가 25~30℃ 이상으로 상승하는 경우 상추의 잎의 적색발현 감소, 잎의 분화 및 생장 저해, 결구형성 저해, 적산온도가 빨리 올라가면 조기 추대 발생하므로 온도조절부(130)를 이용하여 온도를 저온으로 낮출 수 있다.
또한, 제어모듈(168)은 제2 재배공간(A2)에서 청경채가 종자일 때 발아적온을 15~20℃로 유지하고, 청경채로 성장하면 재배적온을 20~25℃로 유지하며, 광보상점이 1500Lux이며 광포화점이 25,000Lux이 되도록 조절할 수 있다. 이때, 제어모듈(168)은 일교차 및 식물재배공간(A)의 외부조건에 의해 제2 재배공간(A2)의 온도가 12~13℃ 이하로 상승하는 경우 청경채가 저온감응에 따라 꽃이 분화되고, 고온으로 다시 올라가면 조기 추대 발생하므로 온도조절부(130)를 이용하여 온도를 고온으로 높일 수 있다.
또한, 제어모듈(168)은 식물의 특성에 따라 광량정보, 온도정보, 습도정보, CO2농도정보 및 양액정보를 생성할 수 있다. 예를 들어, 온도정보에는 최저한계온도, 생육한계온도, 발아적온, 생육적온, 밤온도 및 최고한계온도 등이 포함될 수 있지만, 이에 한정하지 않는다.
실시예에 따라, 제어모듈(168)은 센서부(110)를 통해 실시간으로 획득한 식물환경데이터를 이용하여 식물재배정보를 기초로 생육환경제어신호를 생성할 수 있다. 이때, 제어모듈(168)은 생성된 생육환경제어신호를 로컬제어 관리서버(20) 또는 사용자 단말기(30)로 전송할 수 있다.
실시예에 따라, 장치제어부(160)는 전원모듈(미도시)을 포함할 수 있다. 전원모듈은 제어모듈(168)의 제어 하에서, 외부의 전원, 내부의 전원을 인가받아 식물재배장치(10)에 포함된 각 구성요소들에 전원을 공급할 수 있다. 이러한 전원모듈은 배터리(미도시)를 포함하며, 배터리 잔량을 시각적으로 확인할 수 있다. 상기 배터리는 220V 상용전원이나 노트북이나 컴퓨터에 USB를 연결하여 충전하게 할 수 있다. 또한 배터리부는 휴대폰용 배터리이며 가장 경제적이고 효율적인 2차전지인 3.7V 리튬이온 배터리를 사용하여 휴대폰 배터리 충전기로도 배터리 충전을 가능하게 할 수 있다. 이와 달리 상기 배터리는 내장형 배터리 또는 교체 가능한 형태의 배터리가 될 수 있다.
이와 같은 식물재배장치(10)는 본 개시에서 응용 프로그램(application program 또는 애플리케이션(application))을 이용하여 동작할 수 있으며, 이러한 응용 프로그램은 무선통신을 통해 외부서버 또는 로컬제어 관리서버(20)로부터 다운로드 될 수 있다.
로컬제어 관리서버(20)는 데이터통신부(200), 데이터베이스부(220), 모니터링부(240) 및 관리제어부(260)를 포함할 수 있다.
데이터통신부(200)는 식물재배정보를 식물재배장치(10)로 전송하고, 식물재배장치(10)로부터 식물환경데이터를 수신할 수 있다. 또한, 데이터통신부(200)는 식물재배장치(10)로 식물환경데이터에 대응하는 생육환경제어신호를 전송할 수 있다.
실시예에 따라, 데이터통신부(200)는 식물환경데이터에 대응하는 생육환경제어신호를 식물재배장치(10)로부터 수신할 수 있다.
실시예에 따라, 데이터통신부(200)는 식물재배정보를 사용자 단말기(30)로 전송하고, 식물환경데이터 및 생육환경제어신호를 사용자 단말기(30)로부터 수신할 수 있다.
데이터베이스부(220)는 무선통신망을 통해 식물재배장치(10)와 송수신되는 데이터를 저장할 수 있다.
데이터베이스부(220)는 로컬제어 관리서버(20)의 다양한 기능을 지원하는 데이터를 저장할 수 있다. 데이터베이스부(220)는 로컬제어 관리서버(20)에서 구동되는 다수의 응용 프로그램(application program 또는 애플리케이션(application)), 로컬제어 관리서버(20)의 동작을 위한 데이터들, 명령어들을 저장할 수 있다. 이러한 응용 프로그램 중 적어도 일부는, 무선통신을 통해 외부 서버로부터 다운로드 될 수 있다.
모니터링부(240)는 사용자 조작에 의한 식물재배장치(10)의 동작상태, 로컬제어 관리서버(20)의 동작상태, 그리고 식물재배장치(10)와 로컬제어 관리서버(20) 사이의 송수신되는 데이터 등을 화면을 통해 모니터링 할 수 있다. 즉, 식물재배장치(10)의 사용 상태를 실시간으로 확인함으로써, 사용자의 사용을 편리하게 하여 사용자에게 더욱 신뢰감을 줄 수 있다.
관리제어부(260)는 생성된 식물재배정보를 기초로 획득한 식물환경데이터를 이용하여 생육환경제어신호를 생성할 수 있다.
실시예에 따라 관리제어부(260)는 식물재배장치(10)를 실시간으로 모니터링하고, 모니터링 결과에 따라 식물재배장치(10)에 대한 피드백신호를 생성할 수 있다. 이때, 피드백신호는 식물재배장치(10)의 고장에 대한 신호일 수 있지만, 이에 한정하는 것은 아니다.
이와 같은 로컬제어 관리서버(20)는 하드웨어 회로(예를 들어, CMOS 기반 로직 회로), 펌웨어, 소프트웨어 또는 이들의 조합에 의해 구현될 수 있다. 예를 들어, 다양한 전기적 구조의 형태로 트랜지스터, 로직게이트 및 전자회로를 활용하여 구현될 수 있다.
사용자 단말기(30)는 식물재배장치(10) 및 로컬제어 관리서버(20)와 무선통신망을 이용하여 실시간으로 동기화되어 데이터를 송수신할 수 있다.
사용자 단말기(30)는 식물재배장치(10), 로컬제어 관리서버(20), 사용자 단말기(30) 사이에 송수신되는 데이터를 화면을 통해 모니터링할 수 있다. 식물재배장치(10)의 작동상태를 시각적 및 청각적으로 출력하여 사용자가 쉽게 확인할 수 있다. 이에 따라, 사용자가 식물재배장치(10)를 직접 조작하지 않고 사용자 단말기(30)를 통해 식물재배장치(10)를 제어할 수 있으므로, 사용 편의성을 더욱 높일 수 있다.
실시예에 따라, 사용자 단말기(30)는 로컬제어 관리서버(20)로부터 수신된 식물환경데이터 및 식물재배정보를 이용하여 생육환경제어신호를 생성할 수 있다.
실시예에 따라, 사용자 단말기(30)는 식물재배장치(10)로부터 수신된 식물환경데이터 및 식물재배정보를 이용하여 생육환경제어신호를 생성할 수 있다.
이와 같은 사용자 단말기(30)는 응용 프로그램(application program 또는 애플리케이션(application))을 이용하여 사용자 단말기(30)에서 식물재배장치(10)의 동작을 제어할 수 있으며, 이러한 응용 프로그램은 무선통신을 통해 외부서버 또는 로컬제어 관리서버(20)로부터 다운로드 될 수 있다.
이와 같은 구조를 갖는 본 발명의 일실시예에 따른 식물재배장치를 이용한 식물재배환경 제어 방법의 동작은 다음과 같다. 도 7은 본 발명의 일실시예인 식물재배장치를 이용한 식물재배환경 제어 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 8은 도 7에 도시된 식물재배공간 제어 단계를 설명하기 위한 도면이다.
우선, 도 7에 도시된 바와 같이, 로컬제어 관리서버(20)는 식물재배정보를 생성할 수 있다(S10).
구체적으로, 로컬제어 관리서버(20)는 식물의 특성에 따라 광량정보, 온도정보, 습도정보, CO2농도정보 및 양액정보를 생성할 수 있다. 예를 들어, 온도정보에는 최저한계온도, 생육한계온도, 발아적온, 생육적온, 밤온도 및 최고한계온도 등이 포함될 수 있지만, 이에 한정하지 않는다.
예를 들어, 로컬제어 관리서버(20)는 제1 재배공간(A1)에 재배되는 상추에 대한 식물재배정보와 제2 재배공간(A2)에 재배되는 청경채에 대한 식물재배정보를 생성할 수 있다. 이때, 식물재배정보에는 상추가 종자일 때 발아적온이 15~20℃이고, 상추로 성장하면 재배적온이 15~20℃이며, 결구시에는 10~16℃이며, 광보상점이 1500Lux이고, 광포화점이 25,000Lux인 정보가 포함되고, 청경채가 종자일 때 발아적온이 15~20℃이고, 청경채로 성장하면 재배적온이 20~25℃이며, 광보상점이 1500Lux이고, 광포화점이 25,000Lux인 정보가 포함될 수 있다.
다음으로, 식물재배장치(10)는 로컬제어 관리서버(20)로부터 식물재배공간(A)에 재배하고자 하는 식물에 대한 식물재배정보를 수신할 수 있다(S12).
다음으로, 식물재배장치(10)는 식물재배정보에 기초하여 식물재배공간(A)을 분리할 수 있다(S14).
예를 들어, 식물재배장치(10)는 상부공간분리막(102)과 하부공간분리막(104)에 의해 제1 재배공간(A1) 및 제2 재배공간(A2)으로 분리할 수 있다.
본 실시예에서, 분리된 제1 재배공간(A1)에는 상추가 재배되고, 분리된 제2 재배공간(A2)에는 청경채가 재배되는 것으로 개시하였지만, 이에 한정하지 않는다.
한편, 식물재배공간(A)을 분리하는 단계는 식물재배정보를 수신받기 이전에 수행될 수 있다.
다음으로, 식물재배장치(10)는 제1 재배공간(A1) 및 제2 재배공간(A2)으로부터 실시간으로 재배되는 식물에 대한 식물환경데이터를 획득할 수 있다(S16).
예를 들어, 식물재배장치(10)는 제1 재배공간(A1)에서 재배되는 상추에 대한 광량정보, 온도정보, 습도정보, CO2농도정보 및 양액정보가 포함된 식물환경데이터를 센서부(110)를 이용하여 수신하고, 제2 재배공간(A2)에서 재배되는 청경채에 대한 광량정보, 온도정보, 습도정보, CO2농도정보 및 양액정보가 포함된 식물환경데이터를 센서부(110)를 이용하여 수신할 수 있다.
다음으로, 로컬제어 관리서버(20)는 식물환경데이터에 대응하는 생육환경제어신호를 생성할 수 있다(S18).
구체적으로, 로컬제어 관리서버(20)는 식물재배장치(10)로부터 식물환경데이터를 수신하고, 식물재배정보를 기초로 식물환경데이터에 대응하는 생육환경제어신호를 생성할 수 있다.
다음으로, 식물재배장치(10)는 로컬제어 관리서버(20)부터 수신된 생육환경제어신호를 이용하여 제1 재배공간(A1) 및 제2 재배공간(A2)의 생육환경을 제어할 수 있다(S20). 즉, 식물재배장치(10)는 생육환경제어신호에 기초하여 광량정보, 온도정보, 습도정보, CO2농도정보 및 양액정보를 조절할 수 있다.
구체적으로, 도 8을 참조하면, 식물재배장치(10)는 생육환경제어신호를 수신하고(S100), 수신된 생육환경제어신호 온도정보를 확인하여(S110), 제1 재배공간(A1)의 제1공간측정온도와 기설정온도를 비교하여(S120), 제1공간측정온도가 기설정온도보다 높은 경우 식물재배정보를 기초로 생성된 생육환경제어신호에 따라 제1 재배공간(A1)의 펠티어모듈(132)을 오프(off)할 수 있다(S130).
예를 들어, 식물재배장치(10)는 상추가 재배되는 제1 재배공간(A1)의 기설정온도가 15~20℃이고, 측정온도가 25~30℃인 경우, 식물재배장치(10)는 제1 재배공간(A1)에 배치된 펠티어모듈(132)을 오프하여 제1 재배공간(A1)의 온도를 낮출 수 있다.
한편, 식물재배장치(10)는 제1 재배공간(A1)의 제1공간측정온도와 기설정온도를 비교하여(S120), 제1공간측정온도가 기설정온도보다 낮은 경우 식물재배정보를 기초로 생성된 생육환경제어신호에 따라 제1 재배공간(A1)의 펠티어모듈(132)을 오프(on)할 수 있다(S140).
예를 들어, 상추가 재배되는 제1 재배공간(A1)의 기설정온도가 15~20℃이고, 측정온도가 5~10℃인 경우, 식물재배장치(10)는 제1 재배공간(A1)에 배치된 펠티어모듈(132)을 온하여 제1 재배공간(A1)의 온도를 높일 수 있다.
또한, 제2 재배공간(A2)의 제2공간측정온도와 기설정온도를 비교하여(S150), 제2공간측정온도가 기설정온도보다 높은 경우 식물재배정보를 기초로 생성된 생육환경제어신호에 따라 제2 재배공간(A2)의 펠티어모듈(132)을 오프(off)할 수 있다(S160).
예를 들어, 청경채가 재배되는 제2 재배공간(A2)의 기설정온도가 15~20℃이고, 측정온도가 5~10℃인 경우, 식물재배장치(10)는 제2 재배공간(A2)에 배치된 펠티어모듈(132)을 오프하여 제2 재배공간(A2)의 온도를 높일 수 있다.
한편, 식물재배장치(10)는 제2 재배공간(A2)의 제2공간측정온도와 기설정온도를 비교하여(S120), 제2공간측정온도가 기설정온도보다 높은 경우 식물재배정보를 기초로 생성된 생육환경제어신호에 따라 제2 재배공간(A2)의 펠티어모듈(132)을 온(on)할 수 있다.
예를 들어, 청경채가 재배되는 제2 재배공간(A2)의 기설정온도가 15~20℃이고, 측정온도가 25~30℃인 경우, 식물재배장치(10)는 제2 재배공간(A2)에 배치된 펠티어모듈(132)을 온하여 제2 재배공간(A2)의 온도를 낮출 수 있다.
본 실시예에서, 생육환경제어신호에 포함된 온도정보를 이용하여 제1 재배공간(A1) 및 제2 재배공간(A2)의 측정온도와 기설정온도를 비교하여 펠티어모듈(132)을 이용하여 제1 재배공간(A1) 및 제2 재배공간(A2)의 온도를 조절하는 것을 개시하였다. 하지만 이에 한정하지 않고, 광량정보, 습도정보, CO2농도정보 및 양액정보를 이용하여 제1 재배공간(A1) 및 제2 재배공간(A2)의 환경을 제어할 수 있다.
예를 들어, 제1 재배공간(A1) 및 제2 재배공간(A2)의 측정광량이 기설정광량보다 낮거나 높은 경우 LED 모듈(122)을 조절하여 기설정광량을 유지하도록 제어할 수 있다.
또한, 제1 재배공간(A1) 및 제2 재배공간(A2)의 측정습도가 기설정습도보다 낮거나 높은 경우 가습모듈(142)을 조절하여 기설정습도를 유지하도록 제어할 수 있다.
또한, 제1 재배공간(A1) 및 제2 재배공간(A2)의 측정CO2농도가 기설정CO2농도보다 낮거나 높은 경우 CO2제어모듈(144)을 조절하여 기설정CO2농도를 유지하도록 제어할 수 있다.
그리고, 제1 재배공간(A1) 및 제2 재배공간(A2)의 양액정보가 기설정양액보다 낮거나 높은 경우 양액공급조절부(150)를 조절하여 기설정양액정보를 유지하도록 제어할 수 있다.
마지막으로, 사용자 단말기(30)는 식물재배장치(10)를 실시간으로 모니터링할 수 있다(S22).
실시예에 따라, 사용자 단말기(30)는 식물재배정보를 기초로 식물환경데이터에 대응하는 생육환경제어신호를 생성할 수 있다.
본 발명의 실시예와 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계들은 하드웨어로 직접 구현되거나, 하드웨어에 의해 실행되는 소프트웨어 모듈로 구현되거나, 또는 이들의 결합에 의해 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM(Random Access Memory), ROM(Read Only Memory), EPROM(Erasable Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM), 플래시 메모리(Flash Memory), 하드 디스크, 착탈형 디스크, CD-ROM 또는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 잘 알려진 임의의 형태의 컴퓨터 판독가능 기록매체에 상주할 수도 있다.
이상, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 제한적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
1 : 식물재배장치를 이용한 식물재배환경 제어 시스템
10 : 식물재배장치 100 : 공간분리부
102 : 상부공간분리막 104 : 하부공간분리막
110 : 센서부 112 : 광센서
114 : 온도센서 116 : 습도센서
118 : CO2센서
120 : 광조절부 122 : LED 모듈
130 : 온도조절부 132 : 펠티어모듈 134 : 공기순환모듈
140 : 습도/ CO2농도조절부 142 : 가습모듈
144 : CO2제어모듈 146 : 환기모듈
148 : 댐퍼모듈
150 : 양액공급조절부
160 : 장치제어부 162 : 통신모듈
164 : 표시모듈 166 : 저장모듈
168 : 제어모듈
20 : 로컬제어 관리서버 200 : 데이터통신부
220 : 데이터베이스부 240 : 모니터링부
260 : 관리제어부
30 : 사용자 단말기
10 : 식물재배장치 100 : 공간분리부
102 : 상부공간분리막 104 : 하부공간분리막
110 : 센서부 112 : 광센서
114 : 온도센서 116 : 습도센서
118 : CO2센서
120 : 광조절부 122 : LED 모듈
130 : 온도조절부 132 : 펠티어모듈 134 : 공기순환모듈
140 : 습도/ CO2농도조절부 142 : 가습모듈
144 : CO2제어모듈 146 : 환기모듈
148 : 댐퍼모듈
150 : 양액공급조절부
160 : 장치제어부 162 : 통신모듈
164 : 표시모듈 166 : 저장모듈
168 : 제어모듈
20 : 로컬제어 관리서버 200 : 데이터통신부
220 : 데이터베이스부 240 : 모니터링부
260 : 관리제어부
30 : 사용자 단말기
Claims (20)
- 식물재배장치 및 로컬제어 관리서버를 포함하는 식물재배환경 제어 시스템에서의 식물재배환경 제어 방법으로서,
상기 식물재배장치가 식물재배정보를 상기 로컬제어 관리서버로부터 수신하는 단계;
상기 식물재배장치가 상기 식물재배정보를 기초로 공간분리막에 의해 분리된 제1 재배공간 및 제2 재배공간에 적어도 하나 이상의 식물이 재배되는 식물재배공간으로부터 식물환경데이터를 획득하는 단계;
상기 로컬제어 관리서버가 식물재배정보를 기초로 상기 식물환경데이터에 대응하는 생육환경제어신호를 생성하는 단계; 및
상기 식물재배장치가 상기 생육환경제어신호를 이용하여 상기 제1 재배공간 및 상기 제2 재배공간을 제어하는 단계;를 포함하고,
상기 식물환경데이터를 획득하는 단계 이전에,
상기 식물재배공간 중 상기 제1 재배공간과 상기 제2 재배공간을 분리하기 위해 상기 식물재배공간의 상부면에 상부공간분리막을 배치하고, 상기 상부공간분리막과 맞대응하는 상기 식물재배공간의 하부면에 하부공간분리막을 배치하는 단계;를 포함하고,
상기 식물재배장치는,
상기 상부공간분리막과 상기 하부공간분리막을 이용하여 상기 제1 재배공간의 공기가 상부, 하부, 및 측면부 사이로 균일하게 순환되도록 하여 상기 식물재배정보를 기초로 설정된 상기 제1 재배공간의 온도, 습도 및 CO2농도의 편차를 최소화하고,
상기 상부공간분리막과 상기 하부공간분리막을 이용하여 상기 제2 재배공간의 공기가 상부, 하부, 및 측면부 사이로 균일하게 순환되도록 하여 상기 식물재배정보를 기초로 설정된 상기 제2 재배공간의 온도, 습도 및 CO2농도의 편차를 최소화하는, 식물재배장치를 이용한 식물재배환경 제어 방법. - 제1항에 있어서,
상기 제1 재배공간 및 상기 제2 재배공간을 제어하는 단계는,
상기 제1 재배공간 및 상기 제2 재배공간의 식물재배정보와 식물환경데이터가 서로 상이한 경우 상기 제1 재배공간 및 상기 제2 재배공간 각각에 배치된 광조절부, 온도조절부, 습도조절부 및 CO2농도조절부를 제어하는, 식물재배장치를 이용한 식물재배환경 제어 방법. - 제2항에 있어서,
상기 제1 재배공간 및 상기 제2 재배공간을 제어하는 단계는,
상기 광조절부가 상기 제1 재배공간 및 상기 제2 재배공간의 상부면에 각각 배치되며, 광센서를 이용하여 상기 제1 재배공간 및 상기 제2 재배공간에 방사되는 광량정보가 포함된 상기 식물환경데이터를 실시간으로 획득하고, 상기 식물재배정보를 기초로 상기 생육환경제어신호에 대응하여 상기 제1 재배공간 및 상기 제2 재배공간의 LED모듈의 방사를 각각 조절하는, 식물재배장치를 이용한 식물재배환경 제어 방법. - 제2항에 있어서,
상기 제1 재배공간 및 상기 제2 재배공간을 제어하는 단계는,
상기 온도조절부가 상기 제1 재배공간 및 상기 제2 재배공간의 상부면에 각각 배치되며, 온도센서를 이용하여 상기 식물재배공간의 온도정보가 포함된 상기 식물환경데이터를 실시간으로 획득하고, 상기 식물재배정보를 기초로 상기 생육환경제어신호에 대응하여 펠티어모듈을 이용하여 상기 제1 재배공간 및 상기 제2 재배공간의 온도를 가열하거나 냉각하여 제1 재배공간 및 상기 제2 재배공간의 내부공기의 온도를 각각 조절하는, 식물재배장치를 이용한 식물재배환경 제어 방법. - 제2항에 있어서,
상기 제1 재배공간 및 상기 제2 재배공간을 제어하는 단계는,
상기 습도조절부가 상기 제1 재배공간 및 상기 제2 재배공간의 상부면에 각각 배치되며, 습도센서를 이용하여 상기 식물재배공간의 습도정보가 포함된 상기 식물환경데이터를 실시간으로 획득하고, 상기 식물재배정보를 기초로 상기 생육환경제어신호에 대응하여 가습모듈을 이용하여 상기 제1 재배공간 및 상기 제2 재배공간의 수분을 제거하거나 공급하여 상기 제1 재배공간 및 상기 제2 재배공간의 내부공기의 습도를 각각 조절하는, 식물재배장치를 이용한 식물재배환경 제어 방법. - 제2항에 있어서,
상기 제1 재배공간 및 상기 제2 재배공간을 제어하는 단계는,
상기 CO2농도조절부가 상기 제1 재배공간 및 상기 제2 재배공간의 상부면에 각각 배치되며, CO2센서를 이용하여 상기 식물재배공간의 CO2농도정보가 포함된 상기 식물환경데이터를 실시간으로 획득하고, 상기 식물재배정보를 기초로 상기 생육환경제어신호에 대응하여 CO2제어모듈을 이용하여 상기 제1 재배공간 및 상기 제2 재배공간의 CO2를 공급하거나 배출하여 상기 제1 재배공간 및 상기 제2 재배공간의 내부공기의 CO2농도를 각각 조절하는, 식물재배장치를 이용한 식물재배환경 제어 방법. - 삭제
- 삭제
- 식물재배정보에 기초하여 적어도 하나 이상의 식물이 하부면에 재배되는 식물재배공간으로부터 획득한 식물환경데이터에 대응하는 생육환경제어신호를 이용하여 상기 식물재배공간을 자동으로 제어하는 식물재배장치;를 포함하되,
상기 식물재배장치는,
상기 식물재배공간을 제1 재배공간 및 제2 재배공간으로 분리하기 위해상기 식물재배공간의 상부면에 위치하는 상부공간분리막과, 상기 상부공간분리막에 맞대응하는 상기 식물재배공간의 하부면에 위치하는 하부공간분리막을 포함하는 공간분리부;
상기 제1 재배공간 및 상기 제2 재배공간의 의 상부면에 각각 배치되며, 광센서를 이용하여 상기 식물재배공간에 방사되는 광량정보가 포함된 상기 식물환경데이터를 실시간으로 획득하고, 상기 식물재배정보를 기초로 상기 생육환경제어신호에 대응하여 상기 제1 재배공간 및 상기 제2 재배공간의 LED모듈의 방사를 각각 조절하는 광조절부;
상기 제1 재배공간 및 상기 제2 재배공간의 의 상부면에 각각 배치되며, 온도센서를 이용하여 상기 식물재배공간의 온도정보가 포함된 상기 식물환경데이터를 실시간으로 획득하고, 상기 식물재배정보를 기초로 상기 생육환경제어신호에 대응하여 펠티어모듈을 이용하여 상기 제1 재배공간 및 상기 제2 재배공간의 온도를 가열하거나 냉각하여 상기 제1 재배공간 및 상기 제2 재배공간의 내부공기의 온도를 각각 조절하는 온도조절부;
상기 제1 재배공간 및 상기 제2 재배공간의 의 상부면에 각각 배치되며, 습도센서를 이용하여 상기 식물재배공간의 습도정보가 포함된 상기 식물환경데이터를 실시간으로 획득하고, 상기 식물재배정보를 기초로 상기 생육환경제어신호에 대응하여 가습모듈을 이용하여 상기 제1 재배공간 및 상기 제2 재배공간의 수분을 제거하거나 공급하여 상기 제1 재배공간 및 상기 제2 재배공간의 내부공기의 습도를 각각 조절하는 습도조절부;
상기 제1 재배공간 및 상기 제2 재배공간의 의 상부면에 각각 배치되며, CO2센서를 이용하여 상기 식물재배공간의 CO2농도정보가 포함된 상기 식물환경데이터를 실시간으로 획득하고, 상기 식물재배정보를 기초로 상기 생육환경제어신호에 대응하여 CO2제어모듈을 이용하여 상기 제1 재배공간 및 상기 제2 재배공간의 CO2를 공급하거나 배출하여 상기 제1 재배공간 및 상기 제2 재배공간의 내부공기의 CO2농도를 각각 조절하는 CO2농도조절부; 및
상기 식물재배정보를 기초로 상기 생육환경제어신호에 대응하여 제1 재배공간 및 상기 제2 재배공간의 상기 광조절부, 상기 온도조절부, 상기 습도조절부 및 상기 CO2농도조절부의 동작을 각각 제어하는 장치제어부;를 포함하고,
상기 장치제어부는,
상기 상부공간분리막과 상기 하부공간분리막을 이용하여 상기 제1 재배공간의 공기가 상부, 하부, 및 측면부 사이로 균일하게 순환되도록 하여 상기 식물재배정보를 기초로 설정된 상기 제1 재배공간의 온도, 습도 및 CO2농도의 편차를 최소화하고,
상기 상부공간분리막과 상기 하부공간분리막을 이용하여 상기 제2 재배공간의 공기가 상부, 하부, 및 측면부 사이로 균일하게 순환되도록 하여 상기 식물재배정보를 기초로 설정된 상기 제2 재배공간의 온도, 습도 및 CO2농도의 편차를 최소화하는, 식물재배장치를 이용한 식물재배환경 제어 시스템. - 제9항에 있어서,
상기 LED모듈은 백색 LED, 청색 LED 및 적색 LED를 포함하고,
상기 백색 LED, 상기 청색 LED 및 상기 적색 LED은 5 : 3 : 2 비율로 배치되고,
상기 LED모듈은 상기 제1 재배공간 및 상기 제2 재배공간에 재배되는 상기 적어도 하나 이상의 식물 각각에 광량과 광질이 균일하게 전달되도록 일측에 집광렌즈가 부착되는, 식물재배장치를 이용한 식물재배환경 제어 시스템. - 삭제
- 제9항에 있어서,
상기 온도조절부는,
상기 제1 재배공간 및 상기 제2 재배공간의 온도가 각각 균일하도록 상기 제1 재배공간 및 상기 제2 재배공간의 내부공기를 순환시키는 공기순환모듈;을 포함하는, 식물재배장치를 이용한 식물재배환경 제어 시스템. - 제9항에 있어서,
상기 습도조절부 및 상기 CO2농도조절부는,
상기 제1 재배공간 및 상기 제2 재배공간의 습도 및 CO2농도가 각각 균일하도록 외부공기를 유입하거나 내부공기를 배출하는 환기모듈; 및
상기 환기모듈에 의한 상기 제1 재배공간 및 상기 제2 재배공간의 내부공기의 흐름을 조절하여 역류를 방지하는 댐퍼모듈;을 포함하는, 식물재배장치를 이용한 식물재배환경 제어 시스템. - 제9항에 있어서,
상기 식물재배공간의 하부면에 배치되며, 상기 적어도 하나의 식물의 근권부에 양액을 공급하거나 중단하는 양액공급조절부;를 포함하고,
상기 양액공급조절부는 상부면에 상기 적어도 하나의 식물의 근권부가 삽입되는 적어도 1개 이상의 공급홀;을 포함하는, 식물재배장치를 이용한 식물재배환경 제어 시스템. - 식물재배정보에 기초하여 적어도 하나 이상의 식물이 하부면에 재배되는 식물재배공간으로부터 획득한 식물환경데이터에 대응하는 생육환경제어신호를 이용하여 상기 식물재배공간을 자동으로 제어하는 식물재배장치; 및
상기 식물재배정보를 기초로 상기 식물환경데이터를 이용하여 상기 생육환경제어신호를 생성하는 로컬제어 관리서버;를 포함하고,
상기 식물재배장치는,
상기 식물재배공간 중 제1 재배공간과 제2 재배공간을 분리하기 위해 상기 식물재배공간의 상부면에 상부공간분리막을 배치하고, 상기 상부공간분리막과 맞대응하는 상기 식물재배공간의 하부면에 하부공간분리막을 배치하고,
상기 식물재배장치는,
상기 상부공간분리막과 상기 하부공간분리막을 이용하여 상기 제1 재배공간의 공기가 상부, 하부, 및 측면부 사이로 균일하게 순환되도록 하여 상기 식물재배정보를 기초로 설정된 상기 제1 재배공간의 온도, 습도 및 CO2농도의 편차를 최소화하고,
상기 상부공간분리막과 상기 하부공간분리막을 이용하여 상기 제2 재배공간의 공기가 상부, 하부, 및 측면부 사이로 균일하게 순환되도록 하여 상기 식물재배정보를 기초로 설정된 상기 제2 재배공간의 온도, 습도 및 CO2농도의 편차를 최소화하고,
상기 로컬제어 관리서버는,
식물의 특성에 따라 광량정보, 온도정보, 습도정보, CO2농도정보 및 양액정보가 포함된 상기 식물재배정보를 생성하는, 식물재배장치를 이용한 식물재배환경 제어 시스템. - 삭제
- 삭제
- 제15항에 있어서,
상기 식물재배장치는,
상기 제1 재배공간 및 상기 제2 재배공간의 식물재배정보와 식물환경데이터가 서로 상이한 경우 상기 제1 재배공간 및 상기 제2 재배공간 각각에 배치된 광조절부, 온도조절부, 습도조절부, CO2농도조절부 및 양액공급조절부를 제어하는, 식물재배장치를 이용한 식물재배환경 제어 시스템. - 삭제
- 하드웨어인 컴퓨터와 결합되어, 제1항의 방법을 수행할 수 있도록 컴퓨터에서 독출가능한 기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020200182373A KR102646908B1 (ko) | 2020-12-23 | 2020-12-23 | 식물재배장치를 이용한 식물재배환경 제어 시스템 및 그 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020200182373A KR102646908B1 (ko) | 2020-12-23 | 2020-12-23 | 식물재배장치를 이용한 식물재배환경 제어 시스템 및 그 방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20220091138A KR20220091138A (ko) | 2022-06-30 |
| KR102646908B1 true KR102646908B1 (ko) | 2024-03-12 |
Family
ID=82215541
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020200182373A KR102646908B1 (ko) | 2020-12-23 | 2020-12-23 | 식물재배장치를 이용한 식물재배환경 제어 시스템 및 그 방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102646908B1 (ko) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101780480B1 (ko) * | 2015-06-04 | 2017-09-21 | 주식회사 동광테크 | 수경 재배 장치 |
| KR20170096327A (ko) | 2016-02-16 | 2017-08-24 | 충북대학교 산학협력단 | 식물 생장 관리시스템 |
| KR101869034B1 (ko) * | 2016-11-30 | 2018-07-19 | 주종문 | 독립모듈형 개인화 식물재배기 및 독립모듈형 개인화 식물재배기 기반 식물공장 시스템 |
-
2020
- 2020-12-23 KR KR1020200182373A patent/KR102646908B1/ko active IP Right Grant
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20220091138A (ko) | 2022-06-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU2018260803B2 (en) | Plant cultivator with light | |
| CN109716953B (zh) | 一种植物工厂 | |
| KR102268524B1 (ko) | 실리콘 LED 램프를 이용한 IoT제어 스마트팜 시스템 | |
| US20190141923A1 (en) | Apparatus and methods for a hydroponics system with enhanced heat transfer | |
| KR101703170B1 (ko) | 식물공장의 환경제어 시스템 및 이를 이용한 환경제어 방법 | |
| KR102261867B1 (ko) | Led 조명제어를 이용한 버섯 및 엽채류 재배 시스템 | |
| KR20160065236A (ko) | 실내용 led 재배장치 및 트레이 | |
| Jiang et al. | An intelligent IoT-enabled lighting system for energy-efficient crop production | |
| US11690325B2 (en) | Plant growing apparatus | |
| KR102646908B1 (ko) | 식물재배장치를 이용한 식물재배환경 제어 시스템 및 그 방법 | |
| RU2557572C2 (ru) | Фитотрон | |
| KR101249485B1 (ko) | 전력소비효율이 개선된 식물재배장치 | |
| JP2013215122A (ja) | 植物保存方法 | |
| KR101247662B1 (ko) | Ｌｅｄ발광장치가 적용된 폐쇄형 자동조절육묘장치 | |
| KR20180089601A (ko) | 식물공장의 환경제어 시스템 및 이를 이용한 환경제어 방법 | |
| KR20180031334A (ko) | 원격 제어 기능을 갖는 이동식 버섯 재배 시스템 | |
| KR102199922B1 (ko) | 스마트팜 시스템을 이용한 백화 표고버섯 재배방법 | |
| KR20200051241A (ko) | 에너지 절감형 재배챔버 | |
| KR102289451B1 (ko) | 스마트폰을 이용한 버섯 및 엽채류 재배 시스템 | |
| KR101762435B1 (ko) | 작물의 생장률 향상 및 에너지 절감을 위한 usn기반 기류제어를 가지는 식물공장의 운영 방법 | |
| US11882803B2 (en) | Compact closed-space system for illumination, climate control and air purification | |
| CN210094157U (zh) | 一种用于西红花高效生长的环境调控培养箱 | |
| Durmanov et al. | Application of electrical technologies to increase the productivity of cucumber in protected ground structures | |
| CN213961106U (zh) | 一种金针菇菇房出菇管理装置 | |
| KR102021243B1 (ko) | 지하 설치 구조의 버섯 재배 장치 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |