KR20130032618A - Ｇｔｇ전열망과 친환경 제설재 살포를 통한 하이브리드형 비닐하우스 제설원격관리장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명에서는 종래에 비닐하우스 상단 일측으로 제설장치가 구비되었으나, 추운 겨울철 제설장비가 동결되어 제대로 작동이 안되고, 제설장치가 제대로 동작되더라도, 제설장치 이외의 위치에 눈이 쌓여서 비닐하우스의 측면이 붕괴되는 문제점과, 비닐하우스 관리자의 스마트폰으로 폭설에 따른 원격알림기능이나, 스마트폰을 통한 비닐하우스 전체시스템의 실시간 원격제어관리가 어려운 문제점을 개선하고자, 전원부, 적설센서, 제1 온도센서, 제2 온도센서, 습도센서, 토양수분측정센서, 스프링쿨러 구동모터, 측면개폐 구동모터, 제1 제설부, 제2 제설부, 컨트롤박스로 구성됨으로서, 제1 제설부가 열선으로 감겨져 있어 폭설과 추위에도 친환경 제설재를 제대로 동작시킬 수 있고, GTG전열망과 친환경 제설재 살포를 통한 하이브리드 방식의 제설방식으로 효과적으로 비닐하우스를 80%로 제설시킬 수 있으며, 전체시스템을 캔통신과 지그비통신으로 묶어서 그룹핑시킬 수 있어 정확한 제어명령을 출력시킬 수 있고, 친환경 제설재 사용으로, 토양오염을 기존에 비해 70%로 줄일 수 있는 GTG전열망과 친환경 제설재 살포를 통한 하이브리드형 비닐하우스 제설원격관리장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
Description
본 발명은 겨울철 폭설로 인해 비닐하우스가 붕괴되는 사고를 방지하고, 비닐하우스 내외부의 기기를 원격제어하면서 관리할 수 있는 GTG전열망과 친환경 제설재 살포를 통한 하이브리드형 비닐하우스 제설원격관리장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 비닐하우스는 인공적인 장치를 이용하여 재배하는 시설원예라고 한다.
즉, 하우스 내부에서 야채, 화초, 과수 등의 재배나 묘목을 육성하게 되며, 열매나 가축의 배설물 등을 건조시키는 데에도 이용하기도 한다.
또한, 농업에서 생산시기를 바꾸거나 특수생산을 위한 시설을 이용함으로써 소기의 목적을 달성하고자 하는 경우에 대부분 비닐하우스를 이용하게 되는데, 특히 주년재배(周年栽培)를 목적으로 할 때 많이 이용된다
이러한 비닐하우스의 구조는 대부분 지면에 양단이 매립되어 고정되는 복수개의 아치형 지지대와, 이 아치형 지지대와 직교하는 방향으로 소정의 간격을 두고 고정되는 다수개의 횡지지대와, 상기 지지대의 외측에 덮여지는 상태로 설치되는 비닐로 구성되어져 있으며, 햇빛이 쉽게 유입되는 투명재질로서 외기를 차단하도록 설치되고, 하우스의 내측을 일정한 온도로 유지시킴으로써 필요로 하는 작물을 재배하거나 가축을 사육하게 되는 것이다.
그러나 이와 같은 종래의 비닐하우스는 상기한 바와 같이 일반적인 지지대 구조로만 이루어져 있기 때문에, 겨울철 폭설로 인해 그 상부면에 눈이 많이 쌓이게 되면 비닐하우스가 이를 지탱하지 못하고 쉽게 붕괴되는 경우가 발생하게 된다.
특히, 눈의 무게는 보통 1㎥당 100㎏ 정도이며 습한 눈의 경우 1㎥에 300㎏이나 된다고 한다. 20평 넓이의 지붕 위에 눈이 10cm 쌓이면 그 무게는 거의 2t에 달한다. 이 때문에 폭설로 지붕이 무너져내리는 일이 종종 발생하게 되었다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 종래 기술로, 비닐하우스 상단 일측에 제설장치가 구비되었으나, 추운 겨울철 제설장비가 동결되어 제대로 작동이 안되는 문제점이 발생되었고, 제설장치가 제대로 동작되더라도, 제설장치 이외의 위치에 눈이 쌓여서 비닐하우스의 측면이 붕괴되는 문제점이 발생되었다.
또한, 비닐하우스의 주위로 폭설이 내렸을 때, 비닐하우스 관리자의 스마트폰으로 폭설에 따른 원격알림기능이나, 스마트폰을 통한 비닐하우스 전체시스템의 실시간원격제어관리가 어려운 문제점이 있었다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명에서는 제1 제설부가 열선으로 감겨져 있어 폭설과 추위에도 친환경 제설재를 제대로 동작시킬 수 있고, GTG전열망과 친환경 제설재 살포를 통한 하이브리드 방식의 제설방식으로 효과적으로 비닐하우스를 80%로 제설시킬 수 있으며, 전체시스템을 캔통신과 지그비통신으로 묶어서 그룹핑시킬 수 있어 제어명령과 데이터 송수신 오류를 최소화시킬 수 있고, 친환경 제설재 사용으로, 토양오염을 기존에 비해 70%로 줄일 수 있는 GTG전열망과 친환경 제설재 살포를 통한 하이브리드형 비닐하우스 제설원격관리장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 GTG전열망과 친환경 제설재 살포를 통한 하이브리드형 비닐하우스 제설원격관리장치는
AC전원을 인가받아 각 기기에 전원을 공급하는 전원부(10)와,
비닐하우스 외부 일측에 설치되어, 적설량을 감지하는 적설센서(20)와,
적설센서 일측에 설치되어, 비닐하우스 외부 온도를 측정하는 제1 온도센서(30)와,
비닐하우스 내부 일측에 설치되어 비닐하우스 내부 온도를 측정하는 제2 온도센서(40)와,
온도센서 일측에 위치되어 비닐하우스 내부 습도를 측정하는 습도센서(50)와,
비닐하우스 내부 토양에 설치되어, 토양수분을 측정하는 토양수분측정센서(60)와,
컨트롤박스부의 제어하에 제어명령을 수신받아 비닐하우스 내부의 복수개 스프링쿨러를 구동시키는 스프링쿨러 구동모터(70)와,
컨트롤박스부의 제어하에 제어명령을 수신받아 비닐하우스 측면을 개폐시키는 측면개폐 구동모터(80)와,
비닐하우스의 외부 천장 일측과 외부 양쪽 측면 일측에 길이방향을 따라 설치되어, 발열량으로 눈을 녹여서 제설시키는 제1 제설부(90)와,
비닐하우스의 외부 천장 꼭지점 일측에서 컨트롤박스부의 제어하에 펌핑된 친환경 제설재를 비닐하우스 외부 천장에서 고속 회전분사시키는 제2 제설부(100)와,
적설센서, 제1온도센서, 제2온도센서, 습도센서, 토양수분측정센서, 스프링쿨러 구동모터, 측면개폐 구동모터, 제1 제설부, 제2 제설부와 캔통신과 지그비통신으로 연결되어, 각 기기의 전반적인 동작을 제어하고, 적설센서, 온도센서, 습도센서, 토양수분측정센서로부터 측정된 센서 정보를 원격의 모니터링 서버 및 스마트폰으로 전송시켜 모니터링시키고, 기준치 이상의 적설량이 감지되면 제1 제설부와 제2 제설부를 동시에 구동시켜 하이브리드 방식으로 자동제설시키도록 제어하는 컨트롤박스(110)로 구성됨으로서 달성된다.
또한, 본 발명에 따른 GTG전열망과 친환경 제설재 살포를 통한 하이브리드형 비닐하우스 제설원격관리방법은,
전원부를 통해 각 기기에 전원을 공급시키는 단계(S10)와,
적설센서가 구동되어 적설량을 감지한 후, 캔통신을 통해 컨트롤박스부로 전달시키는 단계(S20)와,
제1 온도센서가 구동되어 비닐하우스 외부 온도를 측정한 후, 캔통신을 통해 측정한 비닐하우스 외부 온도를 컨트롤박스부로 전달시키는 단계(S30)와,
제2 온도센서가 구동되어 비닐하우스 내부 온도를 측정한 후, 캔통신을 통해 측정한 비닐하우스 내부 온도를 컨트롤박스부로 전달시키는 단계(S40)와,
습도센서가 구동되어 비닐하우스 내부 습도를 측정한 후, 캔통신을 통해 측정한 비닐하우스 내부 습도를 컨트롤박스부로 전달시키는 단계(S50)와,
양수분측정센서가 구동되어 비닐하우스 토양수분을 측정한 후, 캔통신을 통해 측정한 토양수분량을 컨트롤박스부로 전달시키는 단계(S60)와,
컨트롤박스부에서 적설센서, 온도센서, 습도센서, 토양수분측정센서로부터 측정된 센서 정보를 원격의 모니터링 서버 및 스마트폰으로 전송시키는 단계(S70)와,
원격의 모니터링 서버 및 스마트폰으로부터 스프링쿨러의 구동명령을 전달받으면, 컨트롤박스부의 제어하에 스프링쿨러 구동모터로 제어명령을 출력시켜, 비닐하우스 내부의 복수개 스프링쿨러를 구동시키는 단계(S80)와,
원격의 모니터링 서버 및 스마트폰으로부터 비닐하우스 측면개폐 구동모터 의 구동명령을 전달받으면, 컨트롤박스부의 제어하에 측면개폐 구동모터로 제어명령을 출력시켜, 비닐하우스 측면을 개폐시키는 단계(S90)와,
컨트롤박스부의 제어하에 기준치 이상의 적설량이 감지되면 제1 제설부와 제2 제설부로 제어명령을 출력시키는 단계(S100)와,
제1 제설부(90)가 구동되어 발열량으로 눈을 녹여서 1차 제설시키는 단계(S100)와,
제2 제설부(100)가 구동되어 친환경 제설재를 비닐하우스 외부 천장에서 고속 회전분사시켜 2차 제설시키는 단계(S110)로 이루어짐으로서 달성된다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에서는, 1차로 비닐하우스의 상부측에 고정설치된 분사노즐관을 통해 친환경 제설재가 주기적으로 분사시키고, 2차로 GTG전열망으로 지붕 위에 쌓이게 되는 눈을 효과적으로 제거시켜 줌으로써, 폭설로 인한 비닐하우스의 붕괴피해를 효과적으로 예방하고, 농작물의 피해를 최소화할 수 있는 효과를 동시에 얻을 수 있다.
또한, 전체시스템을 캔통신과 지그비통신으로 묶어서 그룹핑시킬 수 있어 정확한 제어명령을 출력시킬 수 있고, 이로 인해 비닐하우스 전체를 실시간 원격제어할 수 있는 좋은 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 GTG전열망과 친환경 제설재 살포를 통한 하이브리드형 비닐하우스 제설원격관리장치(1)의 구성요소를 도시한 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 제1 제설부(90)의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 3은 본 발명에 따른 카본유연성 GTG 전열망(92)의 구성요소를 도시한 구조도,
도 4는 본 발명에 따른 컨트롤박스(110)의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 5는 본 발명에 따른 하이브리드형 비닐하우스 제설원격관리장치(1)에 측면개폐 구동모터(80), 제1 제설부(90), 제2 제설부(100), 컨트롤박스(110)가 구성된 것을 도시한 사시도,
도 6은 본 발명에 따른 하이브리드형 비닐하우스 제설원격관리장치(1)에 설치된 제1 제설부(90), 제2 제설부(100)의 동작을 도시한 일실시예도,
도 7은 본 발명에 따른 GTG전열망과 친환경 제설재 살포를 통한 하이브리드형 비닐하우스 제설원격관리방법을 도시한 순서도.
도 2는 본 발명에 따른 제1 제설부(90)의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 3은 본 발명에 따른 카본유연성 GTG 전열망(92)의 구성요소를 도시한 구조도,
도 4는 본 발명에 따른 컨트롤박스(110)의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 5는 본 발명에 따른 하이브리드형 비닐하우스 제설원격관리장치(1)에 측면개폐 구동모터(80), 제1 제설부(90), 제2 제설부(100), 컨트롤박스(110)가 구성된 것을 도시한 사시도,
도 6은 본 발명에 따른 하이브리드형 비닐하우스 제설원격관리장치(1)에 설치된 제1 제설부(90), 제2 제설부(100)의 동작을 도시한 일실시예도,
도 7은 본 발명에 따른 GTG전열망과 친환경 제설재 살포를 통한 하이브리드형 비닐하우스 제설원격관리방법을 도시한 순서도.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 첨부하여 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 GTG전열망과 친환경 제설재 살포를 통한 하이브리드형 비닐하우스 제설원격관리장치(1)의 구성요소를 도시한 구성도에 관한 것으로,
이는 전원부(10), 적설센서(20), 제1 온도센서(30), 제2 온도센서(40), 습도센서(50), 토양수분측정센서(60), 스프링쿨러 구동모터(70), 측면개폐 구동모터(80), 제1 제설부(90), 제2 제설부(100), 컨트롤박스(110)로 구성된다.
먼저, 본 발명에 따른 전원부(10)에 관해 설명한다.
상기 전원부(10)는 AC전원을 인가받아 각 기기에 전원을 공급하는 역할을 한다.
이는 AC 230[V]를 퓨즈, 변압기, 다이오드(D1~D4), 콘덴서(Cs)를 통해 DC전압을 생성시키고, 생성된 DC전압을 저항 Rs와 Rd를 통해 제너다이오드 Zd로 일정 전압을 공급하도록 구성된다.
다음으로, 본 발명에 따른 적설센서(20)에 관해 설명한다.
상기 적설센서(20)는 비닐하우스 외부 일측에 설치되어, 적설량을 감지하는 역할을 한다.
이는 초음파 적설계(Snow Depth Meter SL-340)로 구성된다.
즉, 초음파 펄스의 전달 시간을 측정하여 적설량을 계산하는 방식으로 이루어져, 송수파기로부터 발사된 초음파 펄스가 지표면에 쌓인 눈입자표면에서 반사되어 송수파기로 다시 수신되면서, 이때 초음파 펄스의 전달시간의 변화를 검출하여 적설량으로 설정한다.
본 발명에 따른 적설센서는 초음파 펄스의 반사 신호에 의해 눈표면을 감지하여 눈표면의 왜곡없이 정확한 적설량의 관측이 가능하고, 매초 약 5회의 계측시간과, 40KHz의 음파주파수와, 측정범위 0~24m이고, 분해능력이 1mm인 특성을 가진다.
또한, 본 발명에 따른 적설센서는 컨트롤박스부의 지그비통신모듈과 연결되어, 측정된 적설량을 지그비통신을 통해 컨트롤박스부로 입력시킨다.
다음으로, 본 발명에 따른 제1 온도센서(30)에 관해 설명한다.
상기 제1 온도센서(30)는 적설센서 일측에 설치되어, 비닐하우스 외부 온도를 측정하는 역할을 한다.
이는 온도값을 디지털로 직접 읽을 수 있는 DS1620으로 구성된다.
본 발명에 따른 제1 온도센서는 3선 인터페이스(동기식 SPI 프로토콜)를 통해 -55℃～+125℃까지 0.5℃ 단위로 온도를 측정할 수 있는 디지털 온도계로서, 실제온도값을 직접 수치로 읽을 수 있어, 별도의 변환과정이 필요 없으며, 메인칩에서 온도를 읽어오는데 필요한 동기식통신(클럭신호, 데이터 사용)은 Shiftout와 Shiftin() 명령을 사용하여 간단히 구현함으로서 온도를 읽어올 수 있는 특성을 가진다.
또한, 본 발명에 따른 제1 온도센서는 컨트롤박스부의 지그비통신모듈과 연결되어, 측정된 비닐하우스 외부온도를 지그비통신을 통해 컨트롤박스부로 입력시킨다.
다음으로, 본 발명에 따른 제2 온도센서(40)에 관해 설명한다.
상기 제2 온도센서(40)는 비닐하우스 내부 일측에 설치되어 비닐하우스 내부 온도를 측정하는 역할을 한다.
이는 온도값을 디지털로 직접 읽을 수 있는 DS1620으로 구성된다.
또한, 본 발명에 따른 제2 온도센서는 컨트롤박스부의 지그비통신모듈과 연결되어, 측정된 비닐하우스 내부온도를 지그비통신을 통해 컨트롤박스부로 입력시킨다.
다음으로, 본 발명에 따른 습도센서(50)에 관해 설명한다.
상기 습도센서(50)는 온도센서 일측에 위치되어 비닐하우스 내부 습도를 측정하는 역할을 한다.
이는 고 정밀 습도센서(SHT75)로 구성된다.
본 발명에 따른 습도센서는 디지털 출력형 온/습도 센서습도로서, 정밀도 : +/- 3%이고, 온도 정밀도 : +/- 0.3°인 특성을 가진다.
또한, 본 발명에 따른 습도센서는 컨트롤박스부의 지그비통신모듈과 연결되어, 측정된 비닐하우스 내부 습도를 지그비통신을 통해 컨트롤박스부로 입력시킨다.
다음으로, 본 발명에 따른 토양수분측정센서(60)에 관해 설명한다.
상기 토양수분측정센서(60)는 비닐하우스 내부 토양에 설치되어, 토양수분을 측정하는 역할을 한다.
이는 층위별토양수분측정센서로 구성된다.
본 발명에 따른 토양수분측정센서는 유전체를 통한 전기 캐패시터(Electrical Capacitance) 방식으로 이루어지며, 측정깊이가 10~50cm이고, 측정범위가 센서주변 10cm 용적수분함량(%)을 갖는다.
또한, 본 발명에 따른 토양수분측정센서는 컨트롤박스부의 지그비통신모듈과 연결되어, 측정된 비닐하우스 내부 토양수분을 지그비통신을 통해 컨트롤박스부로 입력시킨다.
다음으로, 본 발명에 따른 스프링쿨러 구동모터(70)에 관해 설명한다.
상기 스프링쿨러 구동모터(70)는 컨트롤박스부의 제어하에 제어명령을 수신받아 비닐하우스 내부의 복수개 스프링쿨러를 구동시키는 역할을 한다.
이는 비닐하우스 내부의 농작물에 스프링쿨러를 회전시켜 물을 고속으로 분사시키도록 비닐하우스 토양표면에 복수개로 설치된다.
본 발명에 따른 스프링쿨러 구동모터는 컨트롤박스부의 캔통신모듈과 연결되어, 컨트롤박스부로부터 캔통신을 통해 제어명령을 수신받아 구동된다.
다음으로, 본 발명에 따른 측면개폐 구동모터(80)에 관해 설명한다.
상기 측면개폐 구동모터(80)는 컨트롤박스부의 제어하에 제어명령을 수신받아 비닐하우스 측면을 개폐시키는 역할을 한다.
상기 비닐하우스 양측면 일측에 롤링바(81)가 구성된다.
상기 롤링바(81)는 비닐하우스 양측면을 따라 길이방향으로 형성되어 측면개폐 구동모터의 회전력을 전달받아 비닐하우스 양측면 커버를 상단방향으로 말아올리는 역할을 한다.
상기 측면개폐 구동모터(80)는 컨트롤박스부의 제어하에 제어명령을 수신받아 롤링바를 회전시켜 비닐하우스 측면을 개폐시킨다.
본 발명에 따른 측면개폐 구동모터는 컨트롤박스부의 캔통신모듈과 연결되어, 컨트롤박스부로부터 캔통신을 통해 제어명령을 수신받아 구동된다.
다음으로, 본 발명에 따른 제1 제설부(90)에 관해 설명한다.
상기 제1 제설부(90)는 비닐하우스의 외부 천장 일측과 외부 양쪽 측면 일측에 길이방향을 따라 설치되어, 발열량으로 눈을 녹여서 제설시키는 역할을 한다.
이는 도 2에 도시한 바와 같이, 전원스위칭부(91), 카본유연성 GTG 전열망(92)으로 구성된다.
상기 전원스위칭부(91)는 컨트롤박스부의 제어하에 GTG전열망에 전원을 투입 또는 차단시키는 역할을 한다.
상기 카본유연성 GTG 전열망(92)은 수십나노크기의 탄소분말과 유연성 매트릭스로 조성된 도전성 조성물에 유리섬유 재질을 첨갛여 경사와 위사로 직조된 망형상의 구조틀에 코팅되고, 전극단자를 통해 전원이 투입되면 발열시키는 역할을 한다.
이는 도 3에 도시한 바와 같이, 경사 또는 위사의 양단부에 전원을 공급하기 위해서 직조물의 경사 또는 위사보다 더 길게 형성되는 편조 전극단자를 포함한다.
상기 편조 전극단자는 전도성이 우수한 주석도금동선, 은선 등의 양호한 도체금속선으로 직조하여 구성된다.
본 발명에 따른 카본유연성 GTG 전열망의 동작원리는 도 3에서 도시한 바와 같이, 도전성 탄소분말 입자 사이에는 매트릭스로 채워지는 미세한 공간을 두고 탄소분말이 응집되어 있는 구조로 배향된다.
이때 미세한 공간이 포텐셜 장벽 역할을 하고, 열적 동요에 의해 전자가 미세한 공간을 넘어 터널링됨으로써 전기전도성이 발현된다.
본 발명에 따른 카본유연성 GTG 전열망에서는 자기제어저항발열기능을 갖는다.
이는 터널링 전류(Tuneling current)를 이용하는 것이며, 이러한 터널링 전류는 상기 매트릭스로 이루어진 미세한 공간의 차이기 1nm 이내로 접근한 상태로 유지될 때 상기 미세한 공간 사이를 흐르게 되며, 거리에 매우 민감해서 매트릭스의 열팽창 거리의 변화에 지수 함수적으로 반비례하게 변화된다.
이로 인해, 카본유연성 GTG전열망에 전극단자를 통해 전원을 인가하게 되면 온도상승과 함께 상기 매트릭스가 열팽창으로 도전성 탄소입자간 거리를 넓혀 전류를 억제하는 역할을 하게 된다.
본 발명에 따른 비닐하우스의 외부 천장 일측과 외부 양쪽 측면 일측에 길이방향을 따라 설치되어, 비닐하우스의 외부 천장이나 양쪽 측면에 눈이 내리더라도, 카본유연성 GTG 전열망에 의해 바로 눈을 녹일 수 있어, 기존에 비해 80%의 제설효과를 발휘할 수가 있다.
다음으로, 본 발명에 따른 제2 제설부(100)에 관해 설명한다.
상기 제2 제설부(100)는 비닐하우스의 외부 천장 꼭지점 일측에서 컨트롤박스부의 제어하에 펌핑된 친환경 제설재를 비닐하우스 외부 천장에서 고속 회전분사시키는 역할을 한다.
이는 제설재탱크(101), 제설재공급펌프(102), 제설재회전분사노즐(103)이 구성된다.
상기 제설재탱크(101)는 친환경 제설재를 저장시키는 역할을 한다.
상기 제설재공급펌프(102)는 제설재탱크 일측에 위치되어, 컨트롤박스부의 제어하에 온/오프 구동되어 제설재탱크에 저장된 친환경 제설재를 제설재회전분사노즐로 공급시키는 역할을 한다.
상기 제설재회전분사노즐(103)은 제설재공급펌프로부터 공급된 친환경 제설재를 고속회전시키면서 분사시키는 역할을 한다.
또한, 본 발명에 따른 제설재탱크, 제설재공급펌프, 제설재회전분사노즐은 외부 표면이 열선으로 감겨져 형성된다.
그 이유는 추운 겨울날 친환경 재설재가 동결시키는 것을 방지하기 위함이다.
본 발명에 따른 친환경 제설재는 본 발명에 따른 친환경 제설재는 2 ~ 3%의 초산(CH3COOH) 50 ~ 70wt%, 수산화칼륨(KOH) 15 ~ 30wt%, 호박산(succinic acid) 10 ~ 20wt%, 염화나트륨(NaCl) 2 ~ 7wt%, 물 2 ~ 5wt%의 혼합으로 조성된다.
보다 구체적으로는 3%의 초산(CH3COOH) 60wt%, 수산화칼륨(KOH) 20wt%, 호박산(succinic acid) 10wt%, 염화나트륨(NaCl) 5wt%, 물 5wt%의 혼합으로 조성된 것을 사용한다.
상기 초산(CH3COOH)의 사용량이 50wt% 미만인 경우에는 제설기능성이 떨어지고, 70wt%를 초과하게 되는 경우에는 비경제적이므로, 상기 초산의 사용량은 전체 제설재의 양에 대해 50 ~ 70wt%의 범위 내를 유지하는 것이 바람직하고, 상기 수산화칼륨(KOH)은 비료성분의 작용을 하므로 식물에 무해한 성분으로서, 그 사용량이 15wt% 미만인 경우에는 제설기능성이 떨어지고, 30wt%를 초과하게 되는 경우에는 비경제적이므로, 상기 수산화칼륨(KOH)의 사용량은 전체 제설재의 양에 대해 15 ~ 30wt%의 범위 내를 유지하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 염화나트륨(NaCl)의 사용량이 2wt% 미만인 경우에는 충분한 제설제빙과 결빙방지효과를 거둘 수 없고, 7wt%를 초과하게 되는 경우에는 지나친 염분의 증가로 인한 환경문제가 발생할 수 있기 때문에, 상기 염화나트륨(NaCl)의 사용량은 전체 제설재의 양에 대해 2 ~ 7wt%의 범위 내를 유지하는 것이 바람직하다.
또한 상기 물의 사용량이 2wt% 미만인 경우에는 제설재를 구성하는 성분들의 균일한 혼합물을 이루기 어렵고, 5wt%를 제설기능성이 떨어질 수 있으므로, 상기 물의 사용량은 전체 제설재의 양에 대해 2 ~ 5wt%의 범위 내를 유지하는 것이 바람직하다.
상기 친환경 제설재의 제조는 먼저 2 ~ 3%의 초산(CH3COOH) 50 ~ 70wt%에 수산화칼륨(KOH)을 투입하고, 여기에 호박산(succinic acid) 10 ~ 20wt%, 염화나트륨(NaCl) 및 물 2 ~ 5wt%을 순차적으로 첨가하여 교반함으로써 이루어진다.
다음으로, 본 발명에 따른 컨트롤박스(110)에 관해 설명한다.
상기 컨트롤박스(110)는 적설센서, 제1온도센서, 제2온도센서, 습도센서, 토양수분측정센서, 스프링쿨러 구동모터, 측면개폐 구동모터, 제1 제설부, 제2 제설부와 캔통신과 지그비통신으로 연결되어, 각 기기의 전반적인 동작을 제어하고, 적설센서, 온도센서, 습도센서, 토양수분측정센서로부터 측정된 센서 정보를 원격의 모니터링 서버 및 스마트폰으로 전송시켜 모니터링시키고, 기준치 이상의 적설량이 감지되면 제1 제설부와 제2 제설부를 동시에 구동시켜 하이브리드 방식으로 자동제설시키도록 제어하는 역할을 한다.
이는 도 4에 도시한 바와 같이, 사각박스 형상의 본체(111)로 이루어지고, 본체 표면에 각 기기의 동작상태를 디스플레이시키는 LCD 창(112)이 형성되고, LCD창 일측에 전원공급을 온오프시키는 전원스위치버튼(113)이 형성되며, 전원스위치버튼 하단에 각 기기의 동작모드를 선택하는 선택버튼(114)이 형성된다.
또한, 본체의 내부에 각 기기의 연결 및 데이터 처리를 하는 마이컴부(115)와, 각 기기와 캔통신을 연결시켜 마이컴부로 입력시키고, 마이컴부의 제어명령을 각 기기로 전달시키는 캔통신모듈(116)과, 적설센서(20), 제1 온도센서(30), 제2 온도센서(40), 습도센서(50), 토양수분측정센서(60)와 지그비통신으로 연결되어 스마트폰의 제어명령을 수신받아 마이컴부로 전달시키는 지그비통신모듈(117)과, 원격지의 모니터링서버 및 스마트폰과 WiFi망으로 연결되어 센서들의 센싱정보를 전달시키는 WiFi통신모듈(118)로 구성된다.
상기 마이컴부는 ATMEL사의 AT90CAN128로 구성된다.
이는 센서인터페이스를 위해 A/D컨버터, 타이머/카운터, I2C, SPI 및 UART 통신을 지원한다.
즉, 입력단자 일측에 적설센서가 연결되어, 캔통신을 통해 적설센서로부터 적설량을 입력받고, 또 다른 입력단자 일측에 제1온도센서가 연결되어, 캔통신을 통해 제1온도센서로부터 비닐하우스 외부 온도를 입력받으며, 또 다른 입력단자 일측에 제2온도센서가 연결되어, 캔통신을 통해 제2온도센서로부터 비닐하우스 내부 온도를 입력받고, 또 다른 입력단자 일측에 습도센서가 연결되어, 캔통신을 통해 습도센서로부터 비닐하우스 내부 습도를 입력받으며, 또 다른 입력단자 일측에 토양수분측정센서가 연결되어, 캔통신을 통해 토양수분측정센서로부터 비닐하우스 토양수분량을 입력받고, 출력단자 일측에 스프링쿨러 구동모터가 연결되어, 캔통신을 통해 제어명령을 출력시켜 스프링쿨러를 구동시키도록 제어하고, 또 다른 출력단자 일측에 측면개폐 구동모터가 연결되어, 캔통신을 통해 제어명령을 출력시켜 측면개폐 구동모터를 구동시키도록 제어하며, 또 다른 출력단자 일측에 제1 제설부가 연결되어, 캔통신을 통해 제어명령을 출력시켜 제1 제설부를 구동시키도록 제어하고, 또 다른 출력단자 일측에 제2 제설부가 연결되어, 캔통신을 통해 제어명령을 출력시켜 제2 제설부를 구동시키도록 제어하도록 구성된다.
그리고, CAN 컨트롤러가 내장되어 있어 일측에 구성된 캔통신모듈과 연결되어 CAN 인터페이스를 지원한다.
또한, 2개의 USART 포트가 내장되어 있어, 지그비통신모듈과 연결되어 적설센서(20), 제1 온도센서(30), 제2 온도센서(40), 습도센서(50), 토양수분측정센서(60)와 지그비통신을 지원한다.
그리고, 송수신포트(RX,TX) 일측에 WiFi통신모듈(118)이 연결되어 원격지의 모니터링서버 및 스마트폰과 WiFi통신을 지원한다.
또한, 본 발명에 따른 하이브리드형 비닐하우스 제설원격관리장치(1)는 내부에 네트워크 카메라(150)가 설치되어 내부 상황 감시 및 제어기의 동작상황을 감시하도록 구성된다.
상기 네트워크 카메라(150)는 스마트폰 및 원격서버와 원격에서 유/무선랜을 통해 모니터링 및 제어되도록 구성된다.
이처럼, 네트워크 카메라가 하이브리드형 비닐하우스 제설원격관리장치(1) 내부에 구성됨으로서, 도난 방지 및 원격제어를 통해 실시간 모니터링할 수가 있는 좋은 효과가 있다.
이하, 본 발명에 따른 GTG전열망과 친환경 제설재 살포를 통한 하이브리드형 비닐하우스 제설원격관리방법의 구체적인 동작과정에 관해 설명한다.
먼저, 전원부를 통해 각 기기에 전원을 공급시킨다(S10).
이어서, 적설센서가 구동되어 적설량을 감지한 후, 캔통신을 통해 컨트롤박스부로 전달시킨다(S20).
이어서, 제1 온도센서가 구동되어 비닐하우스 외부 온도를 측정한 후, 캔통신을 통해 측정한 비닐하우스 외부 온도를 컨트롤박스부로 전달시킨다(S30).
이어서, 제2 온도센서가 구동되어 비닐하우스 내부 온도를 측정한 후, 캔통신을 통해 측정한 비닐하우스 내부 온도를 컨트롤박스부로 전달시킨다(S40).
이어서, 습도센서가 구동되어 비닐하우스 내부 습도를 측정한 후, 캔통신을 통해 측정한 비닐하우스 내부 습도를 컨트롤박스부로 전달시킨다(S50).
이어서, 토양수분측정센서가 구동되어 비닐하우스 토양수분을 측정한 후, 캔통신을 통해 측정한 토양수분량을 컨트롤박스부로 전달시킨다(S60).
이어서, 컨트롤박스부에서 적설센서, 온도센서, 습도센서, 토양수분측정센서로부터 측정된 센서 정보를 원격의 모니터링 서버 및 스마트폰으로 전송시킨다(S70).
이어서, 원격의 모니터링 서버 및 스마트폰으로부터 스프링쿨러의 구동명령을 전달받으면, 컨트롤박스부의 제어하에 스프링쿨러 구동모터로 제어명령을 출력시켜, 비닐하우스 내부의 복수개 스프링쿨러를 구동시킨다(S80).
이어서, 원격의 모니터링 서버 및 스마트폰으로부터 비닐하우스 측면개폐 구동모터 의 구동명령을 전달받으면, 컨트롤박스부의 제어하에 측면개폐 구동모터로 제어명령을 출력시켜, 비닐하우스 측면을 개폐시킨다(S90).
이어서, 컨트롤박스부의 제어하에 기준치 이상의 적설량이 감지되면 제1 제설부와 제2 제설부로 제어명령을 출력시킨다(S100).
이어서, 1차로 제1 제설부를 구동시켜 발열량으로 눈을 녹여서 제설시킨다(S110).
끝으로, 2차로 제2 제설부를 구동시켜 친환경 제설재를 비닐하우스 외부 천장에서 고속 회전분사시켜 눈을 녹여서 제설시킨다(S120).
10 : 전원부 20 : 적설센서
30 : 제1 온도센서 40 : 제2 온도센서
50 : 습도센서 60 : 토양수분측정센서
70 : 스프링쿨러 구동모터 80 : 측면개폐 구동모터
90 : 제1 제설부 100 : 제2 제설부
110 : 컨트롤박스부
30 : 제1 온도센서 40 : 제2 온도센서
50 : 습도센서 60 : 토양수분측정센서
70 : 스프링쿨러 구동모터 80 : 측면개폐 구동모터
90 : 제1 제설부 100 : 제2 제설부
110 : 컨트롤박스부
Claims (5)
- AC전원을 인가받아 각 기기에 전원을 공급하는 전원부(10)와,
비닐하우스 외부 일측에 설치되어, 적설량을 감지하는 적설센서(20)와,
적설센서 일측에 설치되어, 비닐하우스 외부 온도를 측정하는 제1 온도센서(30)와,
비닐하우스 내부 일측에 설치되어 비닐하우스 내부 온도를 측정하는 제2 온도센서(40)와,
온도센서 일측에 위치되어 비닐하우스 내부 습도를 측정하는 습도센서(50)와,
비닐하우스 내부 토양에 설치되어, 토양수분을 측정하는 토양수분측정센서(60)와,
컨트롤박스부의 제어하에 제어명령을 수신받아 비닐하우스 내부의 복수개 스프링쿨러를 구동시키는 스프링쿨러 구동모터(70)와,
컨트롤박스부의 제어하에 제어명령을 수신받아 비닐하우스 측면을 개폐시키는 측면개폐 구동모터(80)와,
비닐하우스의 외부 천장 일측과 외부 양쪽 측면 일측에 길이방향을 따라 설치되어, 발열량으로 눈을 녹여서 제설시키는 제1 제설부(90)와,
비닐하우스의 외부 천장 꼭지점 일측에서 컨트롤박스부의 제어하에 펌핑된 친환경 제설재를 비닐하우스 외부 천장에서 고속 회전분사시키는 제2 제설부(100)와,
적설센서, 제1온도센서, 제2온도센서, 습도센서, 토양수분측정센서, 스프링쿨러 구동모터, 측면개폐 구동모터, 제1 제설부, 제2 제설부와 캔통신과 지그비통신으로 연결되어, 각 기기의 전반적인 동작을 제어하고, 적설센서, 온도센서, 습도센서, 토양수분측정센서로부터 측정된 센서 정보를 원격의 모니터링 서버 및 스마트폰으로 전송시켜 모니터링시키고, 기준치 이상의 적설량이 감지되면 제1 제설부와 제2 제설부를 동시에 구동시켜 하이브리드 방식으로 자동제설시키도록 제어하는 컨트롤박스(110)로 구성되는 것을 특징으로 하는 GTG전열망과 친환경 제설재 살포를 통한 하이브리드형 비닐하우스 제설원격관리장치.
- 제1항에 있어서, 상기 제1 제설부(90)는
컨트롤박스부의 제어하에 GTG전열망에 전원을 투입 또는 차단시키는 전원스위칭부(91)와,
수십나노크기의 탄소분말과 유연성 매트릭스로 조성된 도전성 조성물에 유리섬유 재질을 첨갛여 경사와 위사로 직조된 망형상의 구조틀에 코팅되고, 전극단자를 통해 전원이 투입되면 발열시키는 카본유연성 GTG 전열망(92)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 GTG전열망과 친환경 제설재 살포를 통한 하이브리드형 비닐하우스 제설원격관리장치.
- 제1항에 있어서, 상기 제2 제설부(100)는
친환경 제설재를 저장시키는 제설재탱크(101)와,
제설재탱크 일측에 위치되어, 컨트롤박스부의 제어하에 온/오프 구동되어 제설재탱크에 저장된 친환경 제설재를 제설재회전분사노즐로 공급시키는 제설재공급펌프(102)와,
제설재공급펌프로부터 공급된 친환경 제설재를 고속회전시키면서 분사시키는 제설재회전분사노즐(103)로 구성되는 것을 특징으로 하는 GTG전열망과 친환경 제설재 살포를 통한 하이브리드형 비닐하우스 제설원격관리장치.
- 전원부를 통해 각 기기에 전원을 공급시키는 단계(S10)와,
적설센서가 구동되어 적설량을 감지한 후, 캔통신을 통해 컨트롤박스부로 전달시키는 단계(S20)와,
제1 온도센서가 구동되어 비닐하우스 외부 온도를 측정한 후, 캔통신을 통해 측정한 비닐하우스 외부 온도를 컨트롤박스부로 전달시키는 단계(S30)와,
제2 온도센서가 구동되어 비닐하우스 내부 온도를 측정한 후, 캔통신을 통해 측정한 비닐하우스 내부 온도를 컨트롤박스부로 전달시키는 단계(S40)와,
습도센서가 구동되어 비닐하우스 내부 습도를 측정한 후, 캔통신을 통해 측정한 비닐하우스 내부 습도를 컨트롤박스부로 전달시키는 단계(S50)와,
양수분측정센서가 구동되어 비닐하우스 토양수분을 측정한 후, 캔통신을 통해 측정한 토양수분량을 컨트롤박스부로 전달시키는 단계(S60)와,
컨트롤박스부에서 적설센서, 온도센서, 습도센서, 토양수분측정센서로부터 측정된 센서 정보를 원격의 모니터링 서버 및 스마트폰으로 전송시키는 단계(S70)와,
원격의 모니터링 서버 및 스마트폰으로부터 스프링쿨러의 구동명령을 전달받으면, 컨트롤박스부의 제어하에 스프링쿨러 구동모터로 제어명령을 출력시켜, 비닐하우스 내부의 복수개 스프링쿨러를 구동시키는 단계(S80)와,
원격의 모니터링 서버 및 스마트폰으로부터 비닐하우스 측면개폐 구동모터 의 구동명령을 전달받으면, 컨트롤박스부의 제어하에 측면개폐 구동모터로 제어명령을 출력시켜, 비닐하우스 측면을 개폐시키는 단계(S90)와,
컨트롤박스부의 제어하에 기준치 이상의 적설량이 감지되면 제1 제설부와 제2 제설부로 제어명령을 출력시키는 단계(S100)와,
제1 제설부(90)가 구동되어 발열량으로 눈을 녹여서 1차 제설시키는 단계(S100)와,
제2 제설부(100)가 구동되어 친환경 제설재를 비닐하우스 외부 천장에서 고속 회전분사시켜 2차 제설시키는 단계(S110)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 GTG전열망과 친환경 제설재 살포를 통한 하이브리드형 비닐하우스 제설원격관리방법.
- 제4항에 있어서, 상기 친환경 제설재는
2 ~ 3%의 초산(CH3COOH) 50 ~ 70wt%, 수산화칼륨(KOH) 15 ~ 30wt%, 호박산(succinic acid) 10 ~ 20wt%, 염화나트륨(NaCl) 2 ~ 7wt%, 물 2 ~ 5wt%의 혼합으로 조성된 것임을 특징으로 하는 GTG전열망과 친환경 제설재 살포를 통한 하이브리드형 비닐하우스 제설원격관리방법.
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