KR20130133604A - 온도, 습도 및 이산화탄소 농도의 통합 센싱 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이산화탄소 농도 센서, 온도센서 및 습도센서로 구성된 통합센서와 상기 통합센서로부터 얻은 측정값을 RS 485 통신규격에 맞게 변환 출력하는 프로세서로 구성되고, 측정소의 내부에 소정간격으로 이격되어 설치되어 온도, 습도 및 이산화탄소의 농도를 감지하는 적어도 하나 이상의 센서모듈; 상기 센서모듈로부터 얻은 측정값을 기초로 상기 측정소 내부의 온도, 습도 및 이산화탄소의 농도를 식물의 성장 환경에 최적화 되도록 제어하는 제어부; 상기 센서모듈로부터 얻은 측정값을 상기 제어부로 전송하기 위해 상기 적어도 하나 이상의 센서모듈과 병렬연결 하여 상기 제어부와 전선연결되는 통신선; 을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 온도, 습도 및 이산화탄소 농도의 통합 센싱 장치를 제공한다.
따라서 다수의 센싱장치를 측정소에 구비하고 각각의 센싱장치가 병렬 전송이 가능하게 하여 복수로 연결 할 경우 배선 연결을 최소로 하여 설치비용 감소와 필요한 시설장비를 최소화 할 수 있는 효과가 있다.

Description

온도, 습도 및 이산화탄소 농도의 통합 센싱 장치{TEMPERATURE, HUMIDITY AND CARBON DIOXIDE SENSING APPARATUS}

본 발명은 통합 센싱 장치에 관한 것으로, 구체적으로는 측정소의 내부에 분산 설치되어 온도, 상대습도, 이산화탄소 농도의 측정 값을 측정하는 다수의 센싱장치를 한 개소에서 실시간으로 통합 분석하여 측정소의 대기조건을 정확하게 파악할 수 있고, 다수의 센싱장치의 통신선로를 병렬 접속을 가능하게하여 최소의 배선으로 원격지에서의 모니터링 및 제어가 가능한 온도, 습도 및 이산화탄소 농도의 통합 센싱 장치에 관한 것이다.

이상적인 식물 성장은, 이상적인 온도, 수분, 빛, 및 영양 균형의 조건 하에 일어나며, 이상적인 성장을 하는 동안 식물은 병원균에 감염되지도 않으며, 곤충 또는 해충에 의한 침입을 받지도 않는다. 상기 식물은 일반적으로 외관이 촘촘하며, 뿌리와 새싹의 질량이 같고, 색상이 양호하고, 착화 및 착과가 양호하다. 이상적으로 성장하는 식물은 그의 유전적인 잠재력으로부터 가능한 최대 수확률을 생성할 것이다.

이상적인 작물 식물은 종에 따라 다르지만 일반적으로 약 21℃ 내지 30℃의 온도에서 가장 잘 자란다. 상기한 온도는 중요한 인자이지만, 기타 환경적 인자가 세포 분열에 영향을 미칠 수 있음을 또한 주지해야 한다. 온도와 함께, 식물의 수분 함량, 영양 상태, 식물에 대한 빛의 강도 및 식물의 나이는 모두 세포 분열을 지시하는 식물 호르몬을 생성하는 식물의 능력에 영향을 미친다.

온도가 약 31℃ 초과하거나, 약 21℃ 미만으로 떨어지면, 세포 분열이 늦춰진다. 온도가 추가로 약 31℃ 초과로 상승하거나, 약 21℃ 미만으로 떨어지면, 성장 호르몬의 생성이 가속된 속도로 감소된다. 따라서, 만약 가능하다 하더라도, 약 38℃ 초과의 온도에서는 새로운 세포 성장을 달성하기가 어려워진다. 유사하게, 온도가 약 21℃ 미만으로 현저히 떨어지면, 세포 분열이 늦춰진 후 중단된다.

또한, 식물의 광합성 작용에 중요한 변수는 대기 중의 이산화탄소 농도이다. 즉, 광합성 작용에서는 공기중의 이산화 탄소와 뿌리에서 흡수하는 수분을 주 원료로 하여서 광에너지가 이들을 반응시켜 당분 등의 영양소를 합성하고, 부산물인 산소와 수분을 잎을 통하여 대기중에 방출한다. 따라서, 식물의 광합성 작용에서 이산화탄소의 농도를 조절하는 것은 식물의 고속 성장을 위하여 반드시 필요한 것이다.

종래에는 상기와 같은 인식이 부족하여 이를 등한시 하였으나, 최근에는 온도, 수분 및 이산화탄소의 농도를 식물 성장에 적용하고자 상기 대기구성요소를 정확하게 측정하고 그 측정값을 기초로 적절량의 대기구성요소를 온실 내부에 살포함과 더불어서 농도의 균일화를 위한 환풍기를 가동시키는 방식을 채택하고 있다.

그러나 식물 성장 환경에 적합한 대기 환경을 구성하기 위하여 온도계, 습도계, 이산화탄소 센싱장치를 각각 배치하여 측정하면, 각 측정 장소의 이격으로 인한 대기구성요소 측정값의 불일치가 따르게 되고, 또한 각각의 장치들을 원격지에서 모니터링 하기 위해서 추가로 고가의 통신 선로를 구성하여 설치비용이 상승하고 배선의 복잡함으로 인한 미관상의 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로, 그 목적은 측정소의 내부에 분산 설치되어 온도, 상대습도, 이산화탄소 농도의 측정 값을 측정하는 다수의 센싱장치를 한 개소에서 실시간으로 통합 분석하여 측정소의 대기조건을 정확하게 파악할 수 있고, 다수의 센싱장치의 통신선로를 병렬 접속을 가능하게하여 최소의 배선으로 원격지에서의 모니터링 및 제어가 가능한 온도, 습도 및 이산화탄소 농도의 통합 센싱장치 및 전송방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은 이산화탄소 농도 센서, 온도센서 및 습도센서로 구성된 통합센서와 상기 통합센서로부터 얻은 측정값을 RS 485 통신규격에 맞게 변환 출력하는 프로세서로 구성되고, 측정소의 내부에 소정간격으로 이격하여 온도, 습도 및 이산화탄소의 농도를 감지하는 적어도 하나 이상의 센서모듈; 상기 센서모듈로부터 얻은 측정값을 기초로 상기 측정소 내부의 온도, 습도 및 이산화탄소의 농도를 식물의 성장 환경에 최적화 되도록 제어하는 제어부; 상기 센서모듈로부터 얻은 측정값을 상기 제어부로 전송하기 위해 상기 적어도 하나 이상의 센서모듈과 병렬연결 하여 상기 제어부와 전선연결되는 통신선; 을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에 있어서, 상기 통합센서는, 이산화탄소 농도 센서, 온도센서 및 습도센서는 상기 각각 센서에서 나오는 전자파에 서로 영향을 주지 않도록 소정 간격으로 이격하여 위치되어 내부 전자회로를 구성하는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에 있어서, 상기 제어부는, 상기 센서모듈로부터 측정된 상기 측정소의 일, 월, 년 중 측정값을 저장하고, 상기 측정값의 변화량을 기초로 상기 측정소의 대기구성요소를 시간적으로 예측 제어 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 온도, 습도 및 이산화탄소 농도의 통합 센싱 장치에 의하면, 온도센서, 습도센서, 이산화탄소 농도센서를 통합 탑재하여 측정점의 3요소를 측정하는 다수의 센싱장치를 측정소에 구비하고 각각의 센싱장치가 병렬 전송이 가능하게 하여 복수로 연결 할 경우 배선 연결을 최소로 하여 설치비용 감소와 필요한 시설장비를 최소화 할 수 있는 효과가 있다.

도 1 은 본 발명에 의한 통합 센싱 장치를 도시한 구성도
도 2 는 도 1에 도시된 센서모듈을 확대한 구성도

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공 되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.

우선 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 온도, 습도 및 이산화탄소 농도의 통합 센싱 장치는 이산화탄소 농도 센서(211), 온도센서(212) 및 습도센서(213)로 구성된 통합센서(210)와 상기 통합센서(210)로부터 얻은 측정값을 RS 485 통신규격에 맞게 출력되도록 변환하는 프로세서(220)로 구성되고 측정소(100)의 내부에 적어도 하나 이상의 수로 소정간격으로 이격되어 설치된 센서모듈(200); 상기 센서모듈(200)로부터 얻은 측정값을 기초로 상기 측정소(100) 내부의 온도, 습도 및 이산화탄소의 농도를 식물의 성장 환경에 최적화 되도록 제어하는 제어부(400); 및 상기 센서모듈(200)로부터 얻은 측정값을 상기 제어부(400)로 전송하기 위해 상기 센서모듈(200)과 병렬연결 하여 상기 제어부(400)와 전선연결되는 통신선(300); 을 포함하여 구성되어 있다.

상기 통신규격인 RS 485는 RS 232, RS 422의 확장 버전으로, 홈 네트워크를 지원하는 일종의 시리얼 통신 프로토콜 표준 규격으로서 종래의 전송 속도가 늦고 전송 거리가 짧은 RS 232를 보완하기 위해 RS 422 통신 방식을 채택하였다. 그러나 상기 RS 422 통신 방식은 1개의 마스터 장치와 슬레이브 장치 간에 데이터를 주고받는 방식으로 통신하는 반면, RS 485는 모든 장치들이 같은 라인에서 데이터 전송 및 수신을 할 수 있고 반이중 방식과 전 이중 통신 방식을 모두 지원한다. 또한 RS 485는 최대 드라이버, 리시버 수가 각각 32개에 이르고, 최대 속도 10Mbps에 최장 거리 1.2km까지 네트워크 구축이 가능하다.

따라서 상기 통신선(300)은 상기 측정소(100)의 다수 지점을 측정하는 상기 복수(複數)의 센서모듈(200)을 병렬 연결하고 상기 제어부(400)와 단일가닥의 전선연결하여 통신이 가능하다.

따라서 상기 측정소(100)의 길이와 폭이 수백미터에 이르는 경우 혹은 상기 제어부(400)가 상기 측정소(100) 외부 수백미터의 원격지에 있는 경우에도 실시간 모니터링과 제어가 가능하게 하여 상기 측정소(100) 내부의 측정 장소의 이격으로 인한 대기 구성조건의 불일치를 예방하고, 별도 고가의 통신선로를 구비할 필요없이 시설 비용을 최소화 하고, 최소 배선으로 말미암은 미관을 제공한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 센서모듈(200)에 구비된 프로세서(220)와 상기 통합센서(210)는 최소한의 크기와 저전력 설계되어 설치가 용이한 구조로 활용도를 높이고, RS485 통신 방법을 사용하여 수백미터의 원격지에서 모니터링과 제어가 가능하다.

상기 통합센서(210)에 구비되는 이산화탄소 농도 센서(211), 온도센서(212) 및 습도센서(213)는 각각의 센서에서 나오는 전자파에 서로 영향을 주지 않도록 소정 간격으로 이격하여 위치되어 내부 전자회로를 구성한다.

상기 센서모듈(200)에 구비된 이산화탄소 농도 센서(211)는 비분산 적외선 흡광 방식으로 기체의 적외선 흡수도에 따라 농도를 측정하는 방법으로 듀얼램프를 사용하여 경년 변화에 자동으로 보정 할 수 있다.

상기 통합센서(210)에서 측정한 온도, 습도, 이산화탄소의 농도 측정값은 저전력으로 동작하는 프로세서(220)에서 RS485 통신 규격에 맞도록 변환되어 복수의 센서모듈(200)과 병렬 연결시 오동작을 방지하고 호환성을 갖추기 위하여 바람직하게는 12V의 전원을 사용하며 상기 통신선(300)은 절연한다. 또한 상기 센서모듈(200)은 바람직하게는, KS 산업 표준 규격의 가스/습도/온도 시험 방법에 따라 정격을 만족해야 한다.

상기 제어부(400)는 상기 복수의 센서모듈(200)에서 얻는 측정값를 기초로 상기 측정소(100)의 이산화탄소 농도, 온도, 습도를 실시간으로 제어 조절하고, 상기 측정소(100)의 일, 월, 년 중 측정값의 변화량을 일괄 통합분석하여 데이터베이스 구축장치에 저장하여, 시간의 흐름에 따른 대기구성요소를 예측하여 지능적으로 제어 할 수 있는 컴퓨터 또는 PLC등의 제어기기가 구비된다.

이상에서 설명된 본 발명의 온도, 습도 및 이산화탄소 농도의 통합 센싱 장치의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

100 : 측정소 200 : 센서모듈
210 : 통합센서 211 : 이산화탄소 농도 센서
212 : 온도센서 213 : 습도센서
220 : 프로세서 300 : 통신선
400 : 제어부

Claims (3)

1. 이산화탄소 농도 센서(211), 온도센서(212) 및 습도센서(213)로 구성된 통합센서(210)와 상기 통합센서(210)로부터 얻은 측정값을 RS 485 통신규격에 맞게 변환 출력하는 프로세서(220)로 구성되고, 측정소(100)의 내부에 소정간격으로 이격하여 온도, 습도 및 이산화탄소의 농도를 감지하는 적어도 하나 이상의 센서모듈(200);
   상기 센서모듈(200)로부터 얻은 측정값을 기초로 상기 측정소(100) 내부의 온도, 습도 및 이산화탄소의 농도를 식물의 성장 환경에 최적화 되도록 제어하는 제어부(400);
   상기 센서모듈(200)로부터 얻은 측정값을 상기 제어부(400)로 전송하기 위해 상기 적어도 하나 이상의 센서모듈(200)과 병렬연결 하여 상기 제어부(400)와 전선연결되는 통신선(300);
   을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 온도, 습도 및 이산화탄소 농도의 통합 센싱 장치,
2. 제 1항에 있어서,
   상기 통합센서(210)는,
   이산화탄소 농도 센서(211), 온도센서(212) 및 습도센서(213)는 상기 각각 센서에서 나오는 전자파에 서로 영향을 주지 않도록 소정 간격으로 이격하여 위치되어 전자회로로 구성되는 것을 특징으로 하는 온도, 습도 및 이산화탄소 농도의 통합 센싱 장치,
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
   상기 제어부(400)는,
   상기 센서모듈(200)로부터 측정된 상기 측정소(100)의 일, 월, 년 중 측정값을 저장하고, 상기 측정값의 변화량을 기초로 상기 측정소(100)의 대기구성요소를 시간적으로 예측 제어 하는 것을 특징으로 하는 온도, 습도 및 이산화탄소 농도의 통합 센싱 장치.

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