KR20140071753A

KR20140071753A - 창문 개폐 제어 시스템 및 그 방법

Info

Publication number: KR20140071753A
Application number: KR1020120139698A
Authority: KR
Inventors: 한경화; 정선옥; 류명진
Original assignee: 대한민국(농촌진흥청장); 충남대학교산학협력단
Priority date: 2012-12-04
Filing date: 2012-12-04
Publication date: 2014-06-12

Abstract

본 발명은 창문 개폐 제어 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 창문 개폐 제어 시스템은 시설재배지 내부의 온도 및 습도뿐만 아니라 외부의 풍향, 풍속, 강우 상태 등을 고려하여 창문의 개폐를 제어한다.

Description

창문 개폐 제어 시스템 및 그 방법{system and method for opening and closing of vent}

본 발명은 창문 개폐 제어 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 시설재배지의 환기를 위한 창문 개폐 제어 시스템 및 방법에 관한 것이다.

온실 등의 시설재배지는 작물의 생육환경을 비교적 안정적으로 제어 할 수 있는 장점이 있다. 시설재배지의 온도 및 습도 조절은 주로 시설재배지에 설치된 환기용 창문의 개/폐를 통해 이루어진다.

일반적으로 시설재배지에 설치된 창문의 개/폐 제어는 하나의 모터에 의해 일괄적으로 열리거나 닫히도록 이루어진다.

그러나, 시설재배지의 면적이 넓은 경우 구역마다 온도나 습도가 다르고, 시설재배지 전체의 온도 또는 습도가 창문 개폐에 따라 변화된 후 안정화되기까지는 상당한 시간이 소요될 수도 있다. 또한, 온도 조절이 필요하지 않은 구역에 대해서도 일방적인 온조 조절이 이루어지고, 전체적인 개방으로 조절이 필요하지 않은 구역까지 외기에 노출되어 작물의 생육에 영향을 미치거나 해충의 피해 등이 발생할 수 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 작물에 최적의 환경을 제공하기 위한 창문 개폐 제어 시스템 및 그 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 양태에 따르면 창문 개폐 제어 시스템은, 시설재배지 내 각 구역의 온도 및 습도 중 적어도 하나를 측정하는 제1 측정부; 상기 시설재배지 외부의 풍향을 측정하는 제2 측정부; 각 창문의 개폐를 제어하는 적어도 하나의 창문 개폐 모터; 및 상기 풍향을 토대로 개방 방향을 획득하며, 상기 온도 및 습도 중 적어도 하나를 토대로 상기 시설재배지 내에서 환기가 필요한 구역을 판단하고, 상기 개방 방향에 따라서 상기 환기가 필요한 구역에 대응하는 적어도 하나의 창문을 개방하도록 상기 창문 개폐 모터를 제어하는 제어부를 포함한다.

본 발명의 일 양태에 따르면 창문 개폐 제어 시스템의 창문 개폐 제어 방법은, 시설재배지 내 각 구역의 온도 및 습도 중 적어도 하나를 측정하는 단계; 상기 온도 및 습도 중 적어도 하나를 토대로 상기 시설재배지 내에서 환기가 필요한 구역을 판단하는 단계; 상기 시설재배지 외부의 풍향을 획득하는 단계; 및 상기 풍향을 토대로 선택되는 개방 방향에 따라서, 상기 환기가 필요한 구역에 대응하는 적어도 하나의 창문을 개방하도록 창문 개폐 모터를 제어하는 단계를 포함한다.

본 문서에 개시된 창문 개폐 제어 시스템은 시설재배지 내 각 구역의 온도, 습도 등을 측정하고 이를 토대로 환기를 위한 각 구역의 창문 개폐를 자동으로 선택함으로써, 관리자의 개입 없이도 자동으로 작물 생육에 최적인 환경을 제공하는 것이 가능하다.

또한, 실내 온도 및 습도뿐만 아니라 외부의 풍향, 풍속, 강우 상태 등을 복합적으로 고려하여 창문이 개폐 여부, 개방 방향, 개방 각도 등을 제어함으로써, 작물의 생육에 미치는 영향을 최소화하면서 효율적으로 환기하는 것이 가능하다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 창문 개폐 제어 시스템을 도시한 구조도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 창문 개폐 제어 방법을 도시한 흐름도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

또한, 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다." 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 창문 개폐 제어 시스템을 도시한 블록도이다.

도 1을 참조하면, 양액 제어 시스템(10)은 내부 측정부(11), 외부 측정부(12), 창 개폐 모터(13), 환기 팬(14), 제어부(15) 등을 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 구성요소는 필수적인 것은 아니어서, 창문 개폐 제어 시스템(10)은 그보다 많거나 적은 구성요소들을 포함하도록 구현될 수도 있다.

내부 측정부(11)는 시설재배지의 각 구역마다 배치되며, 온도 센서(111), 습도 센서(112) 등을 포함할 수 있다.

온도 센서(111)는 각 구역의 내부 온도를 측정한다.

습도 센서(112)는 각 구역의 내부 습도를 측정한다.

외부 측정부(12)는 시설재배지 외부에 배치되며, 풍향 센서(121), 풍속 센서(122), 강우 센서(123) 등을 포함할 수 있다.

풍향 센서(121)는 시설재배지 외부의 풍향을 측정한다.

풍속 센서(122)는 시설재배지 외부의 풍속을 측정한다.

강우 센서(123)는 시설재배지 외부의 강우 여부를 확인한다.

창 개폐 모터(13)는 시설재배지에 설치되는 적어도 하나의 창문 각각에 대응하여 설치되며, 각 창문의 개폐를 제어하는 기능을 수행한다. 창 개폐 모터(13)는 각 창문이 열리거나 닫히도록 제어할 뿐만 아니라, 각 창문의 개방 각도 등을 제어할 수도 있다.

환기팬(14)은 시설재배지의 각 구역의 벽, 천장 등에 설치되며, 시설재배지 내부의 공기를 외부로 내보내고 외부의 공기를 내부로 유입시켜 환기하는 기능을 수행한다.

제어부(15)는 내부 측정부(11), 외부 측정부(12), 창문 개폐 모터(13) 및 환기팬(14)과 유선 또는 무선 통신 방식으로 데이터를 송수신한다. 무선 통신 방식으로는 저전력의 지그비 통신 방식이 사용될 수 있다.

제어부(15)는 내부 측정부(11)로부터 각 구역의 온도, 습도 등의 데이터를 수신한다. 또한, 제어부(15)는 외부 측정부(12)로부터 시설재배지 외부의 풍향, 풍속, 강우 등의 데이터를 수신한다.

제어부(15)는 각 구역의 온도, 습도 등을 토대로 각 구역에 대해 환기가 필요한지를 결정한다. 또한, 환기가 필요한 구역에 대한 정보와 시설재배지 외부의 강우 상태에 따라서 창문이 열거나 닫도록 창문 개폐 모터(13)를 제어하고, 환기팬(14)의 구동을 제어한다.

예를 들어, 제어부(15)는 시설재배지 내 적어도 하나의 구역의 온도 또는 습도가 기 설정된 범위를 벗어남에 따라 환기가 필요하다고 판단되고 외부에 비가 오고 있지 않으면, 환기가 필요하다고 판단되는 구역에 대응하는 창문을 개방하도록 창문 개폐 모터(13)를 제어할 수 있다. 또한, 환기가 필요하다고 판단되는 구역에 대응하는 환기팬(14)을 함께 구동시킬 수도 있다.

또한, 예를 들어, 제어부(15)는 시설재배지 내 적어도 하나의 구역의 온도 또는 습도가 기 설정된 범위를 벗어남에 따라 환기가 필요하다고 판단되고 외부에 비가 오는 중이면, 시설재배지에 설치된 창문을 닫도록 창문 개폐 모터(13)를 제어하고, 환기가 필요하다고 판단되는 구역에 대응하는 환기팬(14)을 구동시킬 수 있다.

비가 오는 상태에서 시설재배지의 창문을 개방하는 경우, 개방된 창문을 통해 유입되는 강수는 작물의 생장에 직접적인 피해를 줄 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시 예에 따른 창문 개폐 제어 시스템(10)은, 강우 센서(123)를 이용하여 강우 사실을 확인하고, 강우 시에는 창문의 개방이 아닌 환기팬(14)을 이용하여 환기가 이루어지도록 제어한다.

한편, 제어부(15)는 외부의 풍향을 토대로 개방 방향을 선택하고, 개방 방향을 토대로, 환기가 필요한 구역에서 어느 창문을 개방할 것인지를 선택할 수 있다.

또한, 제어부(15)는 외부의 풍속을 토대로 개방 각도를 산출하고, 산출된 개방 각도를 토대로 개방하고자 하는 창문의 개방 각도를 제어하도록 창문 개폐 모터(13)를 제어할 수도 있다.

일반적으로 바람이 부는 방향의 창문을 개방하는 경우가 반대 방향의 창문을 개방하는 경우보다, 고속의 선회류를 형성할 수 있다. 또한, 풍속이 소정 세기 예를 들어, 2 m/s 이상인 바람이 실내로 유입되는 경우, 시설재배지 내에 고속의 선회류를 형성할 수 있다. 고속의 강한 선회류는 외기가 유입되는 방향에 낮은 기온 영역을 형성함으로써, 해당 영역에 위치하는 작물 생장에 영향을 미칠 수 있다. 또한, 실내의 온도, 습도의 급격한 변화를 발생시켜 작물의 생장에 영향을 미칠 수 있다.

이에 따라, 본 발명의 일 실시 예에 따른 창문 개폐 제어 시스템(10)은, 저속 선회류가 형성되도록 풍향과 반대되는 방향에 위치하는 창문을 개방함으로써, 시설재배지 내의 온도, 습도 등이 급격히 변화하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 풍속을 토대로 창문을 개방하는 경우 외기가 유입되는 면적을 산출하고, 이를 토대로 창문의 개방 각도를 산출할 수 있다.

한편, 제어부(15)는 디스플레이(미도시)를 포함하며, 각 구역의 내부 측정부(11)로부터 수신하는 데이터를 토대로 각 구역의 온도, 습도 등을 디스플레이에 표시할 수 있다. 또한, 각 구역의 창문 개폐 상태, 환기팬(14)의 구동 상태 등을 디스플레이에 표시할 수도 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 창문 개폐 제어 시스템의 창문 개폐 제어 방법을 도시한 흐름도로서, 각 구역에 대해 창문을 개폐를 제어하는 방법을 도시한 것이다.

도 2를 참조하면, 내부 측정부(11)는 시설재배지 내부의 온도, 습도 등을 측정한다(S101). 또한, 측정한 온도, 습도 등의 데이터를 제어부(15)로 유선 또는 무선 통신 방식으로 전송한다. 내부 측정부(11)는 데이터 전송 시 자신의 식별 정보 또는 자신에 대응하는 구역의 식별 정보를 함께 전송함으로써, 제어부(15)에서 어느 구역의 온도 또는 습도 데이터인지를 인지하는 것이 가능하도록 한다.

제어부(15)는 내부 측정부(11)로부터 수신한 온도, 습도 등을 토대로 해당 구역에 환기가 필요한지 판단한다(S102).

환기가 필요하다고 판단되면, 제어부(15)는 외부 측정부(12)를 통해 획득한 데이터를 토대로 현재 외부에 비가 오는 상태인지를 확인한다(S103).

비가 오는 상태가 아니면, 제어부(15)는 외부 측정부(12)를 통해 획득한 풍향 및 풍속을 토대로 창문 개방 방향 및 개방 각도를 획득한다(S104).

또한, 획득한 창문 개방 방향 및 개방 각도를 토대로 해당 구역에 설치된 적어도 하나의 창문을 개방하도록 창문 개방 모터(13)를 제어한다(S105). 즉, 창문 개방 방향을 토대로 해당 구역에 설치된 적어도 하나의 창문 중 개방 대상을 선택하고, 개방 각도를 토대로 개방 대상으로 선택된 창문의 개방 정도를 조정하도록 창문 개방 모터(13)를 제어한다.

한편, 상기 S103 단계에서, 제어부(15)는 외부에 비가 오는 상태이면, 해당 구역의 환기팬(14)을 구동시키고(S106), 해당 구역의 창문은 닫히거나 닫은 상태를 유지하도록 창문 개폐 모터(13)를 제어한다(S107).

또한, 상기 S102 단계에서, 제어부(15)는 환기가 필요하지 않다고 판단되면, 해당 구역의 창문이 닫히거나 닫은 상태를 유지하도록 대응하는 창문 개폐 모터(13)를 제어한다(S107).

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 창문 개폐 제어 시스템은 시설재배지 내 각 구역의 온도, 습도 등을 측정하고 이를 토대로 환기를 위한 각 구역의 창문 개폐를 자동으로 선택함으로써, 관리자의 개입 없이도 자동으로 작물 생육에 최적인 환경을 제공하는 것이 가능하다.

본 실시 예에서 사용되는 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA(field-programmable gate array) 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 '~부'들은 디바이스 또는 보안 멀티미디어카드 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

창문 개폐 제어 시스템에 있어서,
시설재배지 내 각 구역의 온도 및 습도 중 적어도 하나를 측정하는 제1 측정부;
상기 시설재배지 외부의 풍향을 측정하는 제2 측정부;
각 창문의 개폐를 제어하는 적어도 하나의 창문 개폐 모터; 및
상기 풍향을 토대로 개방 방향을 획득하며, 상기 온도 및 습도 중 적어도 하나를 토대로 상기 시설재배지 내에서 환기가 필요한 구역을 판단하고, 상기 개방 방향에 따라서 상기 환기가 필요한 구역에 대응하는 적어도 하나의 창문을 개방하도록 상기 창문 개폐 모터를 제어하는 제어부
를 포함하는 시스템.
제1항에 있어서,
상기 제어부는 상기 온도 및 습도 중 적어도 하나가 기 설정된 범위를 벗어나는 구역에 대해 환기가 필요하다고 판단하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제2항에 있어서,
상기 제1 측정부는,
상기 시설재배지 내 각 구역의 온도를 측정하는 온도 센서; 및
상기 시설재배지 내 각 구역의 습도를 측정하는 습도 센서 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제1항에 있어서,
상기 제어부는 상기 환기가 필요한 구역에서 상기 풍향에 반대 방향에 위치하는 창문을 개방하도록 상기 창문 개폐 모터를 제어하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제4항에 있어서,
상기 제2 측정부는 상기 시설재배지 외부의 풍향을 측정하는 풍향 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제5항에 있어서,
상기 제2 측정부는 상기 시설재배지 외부의 풍속을 측정하는 풍속 센서를 더 포함하며,
상기 제어부는 상기 풍속을 토대로 개방 각도를 산출하고, 상기 개방 각도를 토대로 개방되는 각 창문의 개방 정도를 제어하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제1항에 있어서,
상기 제2 측정부는 강우 상태를 획득하는 강우 센서를 포함하고,
상기 제어부는 상기 강우 상태에 따라서 상기 시설재배지에 위치하는 창문의 개폐를 제어하도록 상기 창문 개폐 모터를 제어하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제7항에 있어서,
상기 제어부는 현재 비가 오는 상태이면 상기 시설재배지에 위치하는 창문이 닫히거나 닫은 상태를 유지하도록 상기 창문 개폐 모터를 제어하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제8항에 있어서,
각 구역의 환기 기능을 수행하는 적어도 하나의 환기팬을 더 포함하며,
상기 제어부는 현재 비가 오는 상태이면 상기 환기가 필요한 구역의 환기팬을 구동시키는 것을 특징으로 하는 시스템.
제1항에 있어서,
상기 제어부는 상기 제1 측정부, 상기 제2 측정부 및 상기 창문 개폐 모터 중 적어도 하나와 저전력 지그비 통신 방식으로 데이터를 송수신하는 것을 특징으로 하는 시스템.
창문 개폐 제어 시스템의 창문 개폐 제어 방법에 있어서,
시설재배지 내 각 구역의 온도 및 습도 중 적어도 하나를 측정하는 단계;
상기 온도 및 습도 중 적어도 하나를 토대로 상기 시설재배지 내에서 환기가 필요한 구역을 판단하는 단계;
상기 시설재배지 외부의 풍향을 획득하는 단계; 및
상기 풍향을 토대로 선택되는 개방 방향에 따라서, 상기 환기가 필요한 구역에 대응하는 적어도 하나의 창문을 개방하도록 창문 개폐 모터를 제어하는 단계
를 포함하는 방법.
제11항에 있어서,
상기 판단하는 단계는,
상기 온도 및 습도 중 적어도 하나가 기 설정된 범위를 벗어나는 구역에 대해 환기가 필요하다고 판단하는 단계인 것을 특징으로 하는 방법.
제11항에 있어서,
상기 제어하는 단계는, 상기 환기가 필요한 구역에서 상기 풍향에 반대 방향에 위치하는 창문을 개방하도록 상기 창문 개폐 모터를 제어하는 단계인 것을 특징으로 하는 방법.
제11항에 있어서,
상기 시설재배지 외부의 풍속을 측정하는 단계를 더 포함하며,
상기 제어하는 단계는,
상기 풍속을 토대로 개방 각도를 산출하는 단계; 및
상기 개방 각도를 토대로 개방되는 각 창문의 개방 정도를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제11항에 있어서,
상기 시설재배지 외부의 강우 상태를 획득하는 단계; 및
현재 비가 오는 상태이면 상기 시설재배지에 위치하는 창문이 닫히거나 닫은 상태를 유지하도록 상기 창문 개폐 모터를 제어하는 단계
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제15항에 있어서,
현재 비가 오는 상태이면 상기 환기가 필요한 구역의 환기팬을 구동시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.