KR20120028191A - 유비쿼터스 인삼 재배 공장 환경조절 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 지그비 통신 등 무선통신 방법에 의한 유비쿼터스 인삼 재배 공장 환경조절 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따른 유비쿼터스 인삼 재배 공장 환경조절 시스템은, 인공조명에 의하여 인삼을 생육하는 인삼 공장에 있어서, 상기 인삼 공장의 내부에 배치되어 생육 환경을 감지하는 센서로부터 상기 생육 환경 데이터를 수집하는 환경감지유닛; 상기 환경감지유닛과의 무선통신방식에 의하여 상기 생육 환경 데이터를 전송받는 제어부; 및 상기 제어부와의 유/무선통신방식에 의하여 상기 제어부에 제어명령을 전송하는 서버를 포함하되, 상기 제어부는 상기 환경감지유닛에서 수집한 생육 환경 데이터를 전송받아 상기 서버로 전송하고, 상기 서버는 상기 생육 환경 데이터를 수신하여 상기 인삼의 생육에 적합한 생육 조건을 생성하여 상기 제어부로 상기 인삼의 생육 환경을 조절하도록 하는 제어명령을 전송하고, 상기 제어부는 상기 서버의 제어명령에 따라 상기 인삼에 투입되는 양액, 상기 인삼 공장의 대기 상태 및 상기 인공 조명의 조도를 제어함으로써 상기 인삼의 생육 환경을 조절할 수 있고, 상기 생육 조건은 상기 인삼 잎의 수평면 기준으로 70 내지 180μmol/m2s의 광합성유효광양자속을 제공하고, 온도는 10 내지 25℃, 습도는 60 내지 90％, 이산화탄소는 500 내지 1000ppm, pH 5.0 내지 6.0, 및 양액은 EC 0.5 내지 1.2dS/m일 수 있다.
본 발명에 따른 유비쿼터스 인삼 재배 공장 환경조절 시스템은, 인공조명에 의하여 인삼을 생육하는 인삼 공장에 있어서, 상기 인삼 공장의 내부에 배치되어 생육 환경을 감지하는 센서로부터 상기 생육 환경 데이터를 수집하는 환경감지유닛; 상기 환경감지유닛과의 무선통신방식에 의하여 상기 생육 환경 데이터를 전송받는 제어부; 및 상기 제어부와의 유/무선통신방식에 의하여 상기 제어부에 제어명령을 전송하는 서버를 포함하되, 상기 제어부는 상기 환경감지유닛에서 수집한 생육 환경 데이터를 전송받아 상기 서버로 전송하고, 상기 서버는 상기 생육 환경 데이터를 수신하여 상기 인삼의 생육에 적합한 생육 조건을 생성하여 상기 제어부로 상기 인삼의 생육 환경을 조절하도록 하는 제어명령을 전송하고, 상기 제어부는 상기 서버의 제어명령에 따라 상기 인삼에 투입되는 양액, 상기 인삼 공장의 대기 상태 및 상기 인공 조명의 조도를 제어함으로써 상기 인삼의 생육 환경을 조절할 수 있고, 상기 생육 조건은 상기 인삼 잎의 수평면 기준으로 70 내지 180μmol/m2s의 광합성유효광양자속을 제공하고, 온도는 10 내지 25℃, 습도는 60 내지 90％, 이산화탄소는 500 내지 1000ppm, pH 5.0 내지 6.0, 및 양액은 EC 0.5 내지 1.2dS/m일 수 있다.
Description
본 발명은 유비쿼터스 인삼 재배 공장 환경조절 시스템에 관한 것으로, 특히 유/무선통신 방법에 의하여 원격에서 인삼 공장을 제어하여 환경을 조절하는 유비쿼터스 인삼 재배 공장 환경조절 시스템에 관한 것이다.
산업화의 진행에 의한 인구증가, 식량의 부족을 해결하기 위한 농약 등 화학 약품의 사용으로 농업 생산성은 향상되었으나 인체에 부작용을 초래하는 사례가 증가하는 실정이다. 안전한 먹거리의 문제가 중시되어 무공해 채소 등의 무농약에 의한 식량의 재배에 관심이 돌려지고 있으며, 이에 따라 새로운 농업 기술의 개발에 박차를 가하고 있다. 특히 인삼은 우리나라 고유의 고부가가치 농산물로서 크게 각광받고 있다.
종래의 인삼 재배는 자연광에 의한 인삼의 광합성에 의존하였으나, 최근에 새로이 각광을 받고 있는 LED 조명을 농업 기술에 접목하는 시도가 빈번하다. LED 조명에 의한 인삼생육 방법의 대두는 농지에서 자연광에 의한 인삼의 재배에 필수불가결하게 따르는 해충의 영향을 피하기 위하여 인삼 공장을 설치하여 외부의 해충을 방지하는 인삼 생육 방법에 설치해야 하는 조명의 필요에서였다. LED 조명은 자연광과 달리 특정 영역의 파장을 제어할 수 있는 장점이 있다. 자연광은 가시광선을 포함하여 적외선, 자외선 그 밖의 다양한 파장 영역을 골고루 포함하고 있으나 LED 조명은 그 종류에 따라 제한된 파장 범위의 빛만을 방출한다. 따라서, 인삼의 광합성에 필요한 파장 대역만을 선택적으로 인삼에 조사할 수 있게 된다.
특히 인삼은 외부와 차단된 실내에서 최적으로 재배하는 기술이 구현된 바 없었다. 즉, 인삼은 온도 및 습도 변화에 매우 민감한데, 실외에서 재배하는 경우에 인삼의 출아 및 전엽 시기에 걸쳐서 노지에서는 2 내지 3월의 주간과 야간의 기온차가 15℃에 달하고, 특정 때에는 20℃ 이상 차이가 나는 경우도 발생한다. 또한, 광강도를 조절하기 위하여, 태양의 직사 광선을 막기 위한 차광막을 설치하나, 이러한 경우에도 인삼 성장에 적합한 광강도를 최적으로 유지하는 것이 불가능하다. 또한, 주간에는 야간에 내려간 지온은 저온을 유지하는데 지상부(줄기 및 잎)의 온도만 상승하여 지상부와 지하부(뿌리 및 줄기아래)의 온도차로 인한 생육환경 불량, 토양 세균 전염에 의한 모잘록병 및 엽고병의 발생률이 증가한다. 더하여, 5 내지 6월에는 태양광이 강해지고 일조 시간이 연장됨에 따라 고온 장해가 발생하기 쉽고, 강우 및 연작 재배로 인하여 생리 장해 발생이 빈번해 진다.
또한, 인삼은 병충해에 취약하므로, 주기적으로 또는 필요할 때마다 많은 양의 농약을 사용하여야 하므로, 잔류 농약으로 인한 안전 문제를 항시 내포한다. 이로 인하여 품질이 우수한 인삼이라도 수익성이 저하될 수 밖에 없다. 특히 최근에는 인삼을 이용하여 각종 상품을 제조하는 기업에서 무농약 재배 조건을 필수적으로 요구하는 사례가 증가하고 있으므로, 무농약 재배는 매우 중요하다.
하지만, 외부 환경으로부터 차단되어 외부 오염으로부터 차단되고, 농약으로부터 자유로우며, 최적 조건의 광도, 온도, 기온, 및 습도 등의 환경에서의 인삼 재배는 불가능하고 기술적으로 구현된 바 없었다.
또한, 통신기술의 발달에 의한 원거리에서 관련 기기들을 자유로이 제어할 수 있는 유비쿼터스 환경을 인삼 공장에 적용할 필요가 있으며, 근거리 통신 방법으로 각광받고 있는 지그비(Zigbee) 통신방법의 인삼 공장에의 적용도 필요한 시점이 되었다. 종래기술로서 등록특허10-0883691호(식물생육장치 및 그 제어 시스템)에 식물생육장치의 구성 및 식물생육장치를 제어하는 컴퓨터를 접속하는 컴퓨터 네트워크가 개시되어 있다. 네트워크는 이더넷 등의 CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) 방식의 엑세스 제어방식을 사용하는 유선 LAN이나 CSMA/CA+ACK(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance with Acknowledgement) 방식의 무선 LAN을 이용한다. 그러나 이러한 방식에 의한 제어는 식물생육장치를 제어하는 위치가 일정 범위로 제한되어 유동성이 떨어지는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 사용자가 위치하는 장소에 구애되지 않고, 최적의 인삼 재배 환경을 제공할 수 있도록 인삼 재배 공장을 제어할 수 있는 유비쿼터스 인삼 재배 공장 환경조절 시스템을 제공함에 목적이 있다.
또한, 본 발명은 농약의 사용 없이 인삼 재배가 가능한 유비쿼터스 인삼 재배 공장 환경조절 시스템을 제공함에 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 재배되는 인삼의 사포닌 함량 증가가 가능한 유비쿼터스 인삼 재배 공장 환경조절 시스템을 제공함에 또 다른 목적이 있다.
본 발명에 따른 유비쿼터스 인삼 재배 공장 환경조절 시스템은, 인공조명에 의하여 인삼을 생육하는 인삼 재배 공장 시스템에 있어서, 상기 인삼 공장의 내부에 배치되어 생육 환경을 감지하는 센서로부터 상기 생육 환경 데이터를 수집하는 환경감지유닛; 상기 환경감지유닛과의 무선통신방식에 의하여 상기 생육 환경 데이터를 전송받는 제어부; 및 상기 제어부와의 유/무선통신방식에 의하여 상기 제어부에 제어명령을 전송하는 서버를 포함하되, 상기 제어부는 상기 환경감지유닛에서 수집한 생육 환경 데이터를 전송받아 상기 서버로 전송하고, 상기 서버는 상기 생육 환경 데이터를 수신하여 상기 인삼의 생육에 적합한 생육 조건을 생성하여 상기 제어부로 상기 인삼의 생육 환경을 조절하도록 하는 제어명령을 전송하고, 상기 제어부는 상기 서버의 제어명령에 따라 상기 인삼에 투입되는 양액, 상기 인삼 공장의 대기 상태 및 상기 인공 조명의 조도를 제어함으로써 상기 인삼의 생육 환경을 조절할 수 있고, 상기 생육 조건은 상기 인삼 잎의 수평면 기준으로 70 내지 180μmol/m2s의 광합성유효광양자속을 제공하고, 온도는 10 내지 25℃, 습도는 60 내지 90％, 이산화탄소는 500 내지 1000ppm, pH 5.0 내지 6.0, 및 양액은 EC 0.5 내지 1.2dS/m일 수 있다.
바람직하게는, 상기 생육 환경,은 광, 온도, 습도, 이산화탄소 농도, 양액, 및 토양 중 하나 이상이고, 상기 센서는 대기의 온도, 습도 및 이산화탄소 농도를 측정하기 위한 대기 센서, 양액의 수소이온농도, 전기전도도 및 수온을 측정하기 위한 양액 센서, 및 토양의 함수율, 전기전도도 및 지온을 측정하기 위한 토양 센서를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 환경감지유닛은, 상기 대기, 양액 및 토양 센서에서 취득한 상기 생육 환경 데이터를 취합하여 저장하는 메모리; 상기 메모리에 저장된 상기 생육 환경 데이터를 상기 제어부로 송신하기 위하여 상기 제어부와의 통신을 담당하는 제1 통신부; 및 상기 메모리 및 상기 제1 통신부를 제어하기 위한 중앙처리장치를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 제어부는, 상기 양액 공급장치, 상기 환경감지유닛, 서버, 및 인공 조명과의 유/무선통신을 처리하기 위한 제2 통신부를 포함하여, 상기 양액 공급장치와는 유선통신에 의하여 상기 인삼에 투입되는 양액 및 상기 인삼 공장의 대기 상태를 제어하고, 상기 환경감지유닛 및 인공 조명과는 무선통신에 의하여 상기 생육 환경 데이터의 수신 및 상기 인공 조명의 조도를 제어하고, 상기 서버와는 유선 또는 무선통신에 의하여 제어명령의 수신 및 상기 생육 환경 데이터를 송신함으로써 상기 인삼의 생육 환경을 조절할 수 있다.
바람직하게는, 상기 인삼 공장을 구획하여 구획마다 상기 환경감지유닛이 설치되고, 상기 제어부는 상기 각 환경감지유닛으로 독립한 제어명령 전달 및 데이터 요청을 하고 상기 각 환경감지유닛으로부터 제어명령에 따른 데이터 전송을 받도록 하는 1:다수의 네트워크를 구성하기 위한 베이스 노드를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 제어부는 표시부를 더 포함하여 상기 생육 환경을 표시할 수 있다.
바람직하게는, 상기 표시부는 상기 터치스크린을 구비하여 상기 생육 환경을 사용자가 현장에서 직접 조정할 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1 통신부와 상기 제2 통신부 및 인공 조명 사이의 무선통신방식은 지그비 통신방식일 수 있다.
바람직하게는, 상기 제2 통신부와 상기 서버 사이의 통신방식은 이더넷 또는 CDMA 통신방식일 수 있다.
바람직하게는, 상기 인공조명은 LED조명일 수 있다.
바람직하게는, 상기 서버와 유선 또는 무선통신방식으로 원격 접속하여 상기 인삼 공장을 제어하는 원격단말기를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 인삼의 출아기에 상기 재배실의 온도는 10 내지 20℃, 및 습도는 70 내지 90％일 수 있다.
바람직하게는, 인삼의 전엽기에 상기 재배실의 온도는 15 내지 23℃, 및 습도는 70 내지 90％, 및 광강도는 70 내지 130μmol/m2s일 수 있다.
바람직하게는, 인삼의 전엽 완료 후에 상기 재배실의 온도는 18 내지 25℃, 및 습도는 60 내지 75％, 및 광강도는 70 내지 180μmol/m2s일 수 있다.
바람직하게는, 인삼의 잎의 신장에 따른 양액 공급은 EC 0.5 내지 1.2dS/m 일 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 유비쿼터스 인삼 재배 공장 환경조절 시스템에 의하면, 인삼 공장에 출입하여 직접 인삼을 감시할 필요가 없어서 시간적으로 유리하고, 배선을 필요로 하지 않기 때문에 경제적으로 유리한 효과가 생기며, 필요할 때는 언제든지 제어할 수 있어서 더욱 효과적이고 편리한 제어를 할 수 있게 된다.
또한, 인삼 생육 조건에 따라 필요한 광, 온도, 습도, 이산화탄소, 양액 등을 자동으로 조절하여 공급함으로써 실외 노지 재배보다 인삼의 빠르고 건강한 생장이 가능하며, 실외 날씨 및 계절 등과 무관하게 사계절 재배가 가능한 효과가 있다. 또한, 실외의 오염으로부터 안전하고, 무농약으로도 병충해가 없이 깨끗하게 청정 상태로 재배할 수 있다. 더하여, 최적의 생장 조건을 제공함으로써, 재배되는 인삼의 사포닌 함량 증가가 가능하므로 농가 수익 증대에 매우 유리한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 유비쿼터스 인삼 재배 공장 환경조절 시스템의 인삼 재배 공장을 보여주는 사시도,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 유비쿼터스 인삼 재배 공장 환경조절 시스템을 보여주는 블럭도, 및
도 3은 도 2의 본 발명의 일실시예에 따른 유비쿼터스 인삼 재배 공장 환경조절 시스템의 제어부와 환경감지유닛의 통신 네트워크 구성을 보여주는 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 유비쿼터스 인삼 재배 공장 환경조절 시스템을 보여주는 블럭도, 및
도 3은 도 2의 본 발명의 일실시예에 따른 유비쿼터스 인삼 재배 공장 환경조절 시스템의 제어부와 환경감지유닛의 통신 네트워크 구성을 보여주는 개념도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 유비쿼터스 인삼 재배 공장 환경조절 시스템의 인삼 재배 공장을 보여주는 사시도이다. 도 1을 참조하면, 인삼 공장은 인삼베드(100), 양액 공급장치(200), 인공 조명(300), 가습기(400), 공조기(500) 및 터치패널(600)을 포함한다. 가습기(400)에 의하여 대기의 습도를 조절할 수 있고, 공조기(500)를 통하여 배출되는 이산화탄소에 의하여 인삼은 광합성을 할 수 있다.
상기 인공 조명(300)은 인삼베드(100)에 심어진 인삼의 광합성을 위한 빛을 제공한다. 본 발명의 인공 조명(300)은 무선으로 제어될 수 있다. 인공 조명(300)에 의하여 제어되는 빛의 특성으로는 광주기, 빛의 파장, 빛의 강도 등을 들 수 있다.
상기 양액 공급장치(200)는 인삼에 양분을 공급하기 위하여 관수와 비료 등을 조합하여 인삼에 제공한다.
상기 터치패널(600)은 인삼 공장의 구성요소들을 유선/무선으로 제어하기 위한 제어부(650)에 사용자 명령을 내리거나 현재의 인삼 공장의 대기, 토양 등의 상태를 표시하기 위한 것이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 유비쿼터스 인삼 재배 공장 환경조절 시스템을 보여주는 블럭도이다. 도 2를 참조하면, 인삼 공장 환경조절 시스템(1)은 환경감지유닛(710), 제어부(720), 및 서버(730)를 포함한다.
상기 환경감지유닛(710)은 인공조명(300)에 의하여 인삼을 생육하는 인삼 공장의 내부에 배치되어 생육 환경을 감지하는 센서(810, 820, 830)로부터 생육 환경 데이터를 수집한다. 생육 조건은 광, 온도, 습도, 이산화탄소 농도, 양액, 및 토양 등일 수 있고, 센서(810, 820, 830)는 대기의 상태를 측정하기 위한 대기 센서(820), 양액의 상태를 측정하기 위한 양액 센서(810), 및 토양의 상태를 측정하기 위한 토양 센서(830)를 포함할 수 있다. 대기의 상태로는 대기의 온도, 습도 및 이산화탄소 농도 등을 포함할 수 있다. 양액의 상태는 양액의 수소이온농도(PH), 전기전도도(EC, Electronic Conductivity) 및 수온 등을 포함할 수 있다. 토양의 상태는 토양의 함수율(含水率), 전기전도도 및 지온 등을 포함할 수 있다. 본 발명의 바람직한 일실시예로서 인공조명(300)은 인삼에 필요한 파장을 효과적으로 발생시킬 수 있는 LED조명으로 구성할 수 있으며, 적색광, 청색광, 및 녹색광의 LED를 혼용하여 사용할 수 있다.
환경감지유닛(710)은 상기 대기, 양액 및 토양 센서(820, 810, 830)에서 취득한 생육 환경 데이터를 취합하여 저장하는 메모리(712), 메모리(712)에 저장된 상태 데이터를 제어부(720)로 송신하기 위하여 제어부(720)와의 통신을 담당하는 제1 통신부(714), 및 메모리(712) 및 제1 통신부(714)를 제어하기 위한 중앙처리장치(716)를 포함할 수 있다.
상기 제어부(720)는 환경감지유닛(710)과의 무선통신방식에 의하여 환경감지유닛(710)에서 수집한 생육 환경 데이터를 전송받고 인삼에 투입되는 양액, 인삼 공장의 대기 상태 및 인공 조명(300)의 조도를 제어함으로써 인삼의 생육 환경을 조절한다. 제어부(720)는 양액 공급장치(200)와의 유선통신, 서버(730)와의 유/무선통신, 및 환경감지유닛(710), 및 인공 조명(300)과의 무선통신을 처리하기 위한 제2 통신부(722)를 포함하여, 양액 공급장치(200)의 양액, 관수 비율 및 인공 조명(300)의 조도 등을 제어함으로써 인삼의 생육 환경을 조절할 수 있다. 또한, 인삼 공장을 구획하여 구획마다 환경감지유닛(710)이 설치되고, 제어부(720)는 각 환경감지유닛(710)으로 독립한 제어명령의 전달 및 생육 환경 데이터를 요청하고 각 환경감지유닛(710)으로부터 제어명령에 따른 생육 환경 데이터를 수신하는, 하나의 제어명령 및 데이터 수신부인 제어부(720)와 다수의 제어명령 수령 및 데이터 송신기기인 환경감지유닛(710)의 1:다수의 네트워크를 구성하도록 하는 베이스 노드(725)를 더 포함할 수 있다. 인삼 공장의 내부에서 인삼은 배치된 위치에 따른 생육 환경의 차이가 발생할 수 있으므로 인삼 공장을 여러 구획으로 나누어 각 구획마다 환경감지유닛(710)을 두어 더욱 정밀한 생육 환경을 조절할 수 있다.
제어부(720)는 표시부(600)를 더 포함하여 생육 환경을 표시할 수 있다. 양액 공급장치(200) 구조에 대응하는 관수 시스템뿐만 아니라 인공 조명 상태, 환경 센싱 상태, 생육 경향, 생육 스케쥴 등을 표시할 수 있다. 표시부(600)는 터치스크린을 구비하여 표시되는 생육 환경을 확인하고 바람직한 생육 조건을 사용자가 현장에서 직접 조정할 수도 있다. 또한, 제어부(720)는 인삼의 생육 단계별로 환경을 조절하기 위한 환경조절 계획 프로그램을 더 포함할 수 있고, 이는 표시부(600)를 통하여 관리할 수 있는데, 생육 환경이나 조건을 확인하고 관리할 수 있다.
상기 서버(730)는 제어부(720)와의 무선통신방식에 의하여 제어부(720)가 인삼의 생육 환경을 조절하도록 하는 제어명령을 내린다. 제어부(720)에 포함되는 환경조절 계획 프로그램은 서버(730)에도 포함되며 사용자의 운용의 편의를 위한 HMI(Human Machine Interface)를 구비할 수 있다.
또한, 서버(730)와의 유/무선통신방식에 의하여 서버(730)와 원격 접속하여 인삼 공장을 제어하는 원격단말기(735)를 더 포함할 수 있다. 원격단말기(735)는 가정에 설치된 컴퓨터, 휴대용 노트북, 이동통신 단말기 등을 포함할 수 있다. 원격단말기(735) 또한 HMI를 구비하여 사용자는 이더넷을 이용한 근거리에서뿐만 아니라 인삼 공장에서 벗어나 원거리에 있는 경우에도 인터넷/이동통신망 등의 간선망을 통하여 원격으로 서버(730)에 접속하여 시시각각으로 인삼 공장을 제어할 수 있다.
환경감지유닛(710)의 제1 통신부(714)와 제어부(720)의 제2 통신부(722) 및 인공 조명(300) 사이의 무선통신방식은 지그비(Zigbee) 통신방식을 이용할 수 있으며, 제2 통신부(722)와 서버(730) 사이의 유선 또는 무선통신방식은 이더넷 또는 CDMA(Code Division Multiple Access) 통신방식을 이용할 수 있다. 지그비 통신방식은 비교적 근거리 통신을 위한 것이므로 인삼 공장 내부에서의 무선 통신은 지그비 통신방식에 의하고, 제어부(720)와 서버(730) 사이는 이더넷 통신뿐만 아니라 CDMA 통신 방식으로 하여 서버(730)가 인삼 공장과 멀리 떨어져 있는 경우라도 안정적인 통신을 할 수 있다. 환경감지유닛(710) 및 인공 조명(300)은 인삼의 생육 환경에 따른 인삼의 재배치 등에 의하여 언제든지 이동가능하도록 하면 관리의 편의를 증진시킬 수 있으므로 무선통신모듈을 장착하여 제어부(720)와 통신하도록 하는 것이다.
도 3은 도 2의 본 발명의 일실시예에 따른 유비쿼터스 인삼 재배 공장 환경조절 시스템의 제어부와 환경감지유닛의 통신 네트워크 구성을 보여주는 개념도이다. 도 3을 참조하면, 환경감지유닛(710)의 통신 네트워크 구성은 다수의 환경감지유닛(710)이 무선 통신에 의하여 제어부(720)와 통신하는 방식을 취한다. 구획마다 다수의 환경감지유닛(710)이 설치되어 있는 경우에는 베이스 노드(725)에 의하여 다수의 환경감지유닛(710)과 하나의 제어부(720)로 다수:1의 네트워크를 구성하여 데이터 및 제어신호의 송수신이 가능하다.
인삼 공장을 운영하기 위한 기반 통신으로 지그비 통신방식을 이용한 유비쿼터스 센서망(USN, Ubiquitous Sensor Network)을 구성할 수 있다. 지그비 근거리 무선 통신은 200미터 내의 무선연결이 가능하므로 대부분의 인삼 공장 내부 통신을 위하여 적절한 통신 방법이라고 할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 인삼 재배 플랜트의 인삼 재배 조건은, 생장단계에 따라 70~180μmol/m2s의 광합성유효광양자속을 주고, 온도는 10~25℃, 습도 60~90％, 이산화탄소 500~1000ppm, pH 5.0~6.0으로 최적 환경제어를 해주고, 양액 EC 0.5~1.2dS/m로 조절하여 주기별 관수(인삼의 발아 및 출아, 전엽, 전엽 후 생장기를 단계 별로 나누어 영양요구도와 광합성 능력, 광강도 및 조명시간을 고려하여 각 단계 별 다른 농도의 양액을 공급하는 방식)를 하며, 인삼 재배 시기별 환경은 다음과 같다.
| 인삼의 출아기 |
온도 10~20℃, 습도 70~90％ |
| 인삼의 뇌두에는 잠아(숨은 눈)이 있어 매년 봄이 되면 출아하게 되는데, 봄과 같이 적정 환경조건이 조성되어 잠아가 표피를 뚫고 지상으로 나와 생장하는 시기를 출아기라 함 | |
| 인삼의 전엽기 |
온도 15~23℃, 습도 70~90％, 광강도 70~130μmol/m2s |
| 뇌두 안의 잠아는 줄기, 잎, 꽃의 모든 구조를 갖추고서 출아하는데, 출아하여 지상으로 나온 지상부의 줄기가 바로 서고 말려있던 잎이 활짝 전개되어 광합성을 시작할 수 있는 시기까지를 전엽기라 하고, 이 시기까지 줄기 등은 연약하여 초속 10m이상의 강풍이나 돌풍에 상처를 입기 쉬워 풍속조절과 적정 습도 공급 및 온도 관리가 필요함 | |
| 인삼의 전엽 완료 후 |
온도 18~25℃, 습도 60~75％, 광강도 70~180μmol/m2s |
| 전엽 완료 후부터는 본격적으로 잎이 광합성을 시작하고, 광조건과 온도 조건에 따라 광합성속도에 영향을 받는데, 인삼은 다른 작물에 비하여 엽록소 생성이 늦으므로 광?온도 조건을 이에 맞추어 최적 제어가 필요함 | |
| 잎의 신장에 따른 양액 공급 | EC 0.5~1.2dS/m |
더하여, 송풍팬(114)에 의해 공급되는 공기로 인하여 재배실(100) 내부압은 재배실 외부압에 비하여 약 10 내지 40% 높을 수 있으며, 본 발명의 일실시예에 따르면, 약 20 내지 30% 높을 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
Claims (15)
- 인공조명에 의하여 인삼을 생육하는 인삼 재배 공장 시스템에 있어서,
상기 인삼 공장의 내부에 배치되어 생육 환경을 감지하는 센서로부터 상기 생육 환경 데이터를 수집하는 환경감지유닛; 상기 환경감지유닛과의 무선통신방식에 의하여 상기 생육 환경 데이터를 전송받는 제어부; 및 상기 제어부와의 유/무선통신방식에 의하여 상기 제어부에 제어명령을 전송하는 서버
를 포함하되,
상기 제어부는 상기 환경감지유닛에서 수집한 생육 환경 데이터를 전송받아 상기 서버로 전송하고, 상기 서버는 상기 생육 환경 데이터를 수신하여 상기 인삼의 생육에 적합한 생육 조건을 생성하여 상기 제어부로 상기 인삼의 생육 환경을 조절하도록 하는 제어명령을 전송하고, 상기 제어부는 상기 서버의 제어명령에 따라 상기 인삼에 투입되는 양액, 상기 인삼 공장의 대기 상태 및 상기 인공 조명의 조도를 제어함으로써 상기 인삼의 생육 환경을 조절하고,
상기 생육 조건은 상기 인삼 잎의 수평면 기준으로 70 내지 180μmol/m2s의 광합성유효광양자속을 제공하고, 온도는 10 내지 25℃, 습도는 60 내지 90％, 이산화탄소는 500 내지 1000ppm, pH 5.0 내지 6.0, 및 양액은 EC 0.5 내지 1.2dS/m인 것을 특징으로 하는 유비쿼터스 인삼 재배 공장 환경조절 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 생육 환경은,
광, 온도, 습도, 이산화탄소 농도, 양액, 및 토양 중 하나 이상이고, 상기 센서는 대기의 온도, 습도 및 이산화탄소 농도를 측정하기 위한 대기 센서, 양액의 수소이온농도, 전기전도도 및 수온을 측정하기 위한 양액 센서, 및 토양의 함수율, 전기전도도 및 지온을 측정하기 위한 토양 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 유비쿼터스 인삼 재배 공장 환경조절 시스템.
- 제2항에 있어서, 상기 환경감지유닛은,
상기 대기, 양액 및 토양 센서에서 취득한 상기 생육 환경 데이터를 취합하여 저장하는 메모리;
상기 메모리에 저장된 상기 생육 환경 데이터를 상기 제어부로 송신하기 위하여 상기 제어부와의 통신을 담당하는 제1 통신부; 및
상기 메모리 및 상기 제1 통신부를 제어하기 위한 중앙처리장치
를 포함하는 것을 특징으로 하는 유비쿼터스 인삼 재배 공장 환경조절 시스템.
- 제3항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 양액 공급장치, 상기 환경감지유닛, 서버, 및 인공 조명과의 유/무선통신을 처리하기 위한 제2 통신부;를 포함하여, 상기 양액 공급장치와는 유선통신에 의하여 상기 인삼에 투입되는 양액 및 상기 인삼 공장의 대기 상태를 제어하고, 상기 환경감지유닛 및 인공 조명과는 무선통신에 의하여 상기 생육 환경 데이터의 수신 및 상기 인공 조명의 조도를 제어하고, 상기 서버와는 유선 또는 무선통신에 의하여 제어명령의 수신 및 상기 생육 환경 데이터를 송신함으로써 상기 인삼의 생육 환경을 조절하는 것을 특징으로 하는 유비쿼터스 인삼 재배 공장 환경조절 시스템.
- 제4항에 있어서, 상기 인삼 공장을 구획하여 구획마다 상기 환경감지유닛이 설치되고, 상기 제어부는 상기 각 환경감지유닛으로 독립한 제어명령 전달 및 데이터 요청을 하고 상기 각 환경감지유닛으로부터 제어명령에 따른 데이터 전송을 받도록 하는 1:다수의 네트워크를 구성하기 위한 베이스 노드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유비쿼터스 인삼 재배 공장 환경조절 시스템.
- 제4항에 있어서, 상기 제어부는 표시부를 더 포함하여 상기 생육 환경을 표시하는 것을 특징으로 하는 유비쿼터스 인삼 재배 공장 환경조절 시스템.
- 제6항에 있어서, 상기 표시부는 상기 터치스크린을 구비하여 상기 생육 환경을 사용자가 현장에서 직접 조정할 수 있는 것을 특징으로 하는 유비쿼터스 인삼 재배 공장 환경조절 시스템.
- 제4항에 있어서, 상기 제1 통신부와 상기 제2 통신부 및 인공 조명 사이의 무선통신방식은 지그비 통신방식인 것을 특징으로 하는 유비쿼터스 인삼 재배 공장 환경조절 시스템.
- 제4항에 있어서, 상기 제2 통신부와 상기 서버 사이의 통신방식은 이더넷 또는 CDMA 통신방식인 것을 특징으로 하는 유비쿼터스 인삼 재배 공장 환경조절 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 인공조명은 LED조명인 것을 특징으로 하는 유비쿼터스 인삼 재배 공장 환경조절 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 서버와 유선 또는 무선통신방식으로 원격 접속하여 상기 인삼 공장을 제어하는 원격단말기를 더 포함하는 유비쿼터스 인삼 재배 공장 환경조절 시스템.
- 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서.
인삼의 출아기에 상기 재배실의 온도는 10 내지 20℃, 및 습도는 70 내지 90％인 것을 특징으로 하는 유비쿼터스 인삼 재배 공장 환경조절 시스템.
- 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서.
인삼의 전엽기에 상기 재배실의 온도는 15 내지 23℃, 및 습도는 70 내지 90％, 및 광강도는 70 내지 130μmol/m2s인 것을 특징으로 하는 유비쿼터스 인삼 재배 공장 환경조절 시스템.
- 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서.
인삼의 전엽 완료 후에 상기 재배실의 온도는 18 내지 25℃, 및 습도는 60 내지 75％, 및 광강도는 70 내지 180μmol/m2s인 것을 특징으로 하는 유비쿼터스 인삼 재배 공장 환경조절 시스템.
- 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서.
인삼의 잎의 신장에 따른 양액 공급은 EC 0.5 내지 1.2dS/m 인 것을 특징으로 하는 유비쿼터스 인삼 재배 공장 환경조절 시스템.
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