KR20140129904A - 식물생장제어 시스템 - Google Patents

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KR20140129904A
KR20140129904A KR1020130048820A KR20130048820A KR20140129904A KR 20140129904 A KR20140129904 A KR 20140129904A KR 1020130048820 A KR1020130048820 A KR 1020130048820A KR 20130048820 A KR20130048820 A KR 20130048820A KR 20140129904 A KR20140129904 A KR 20140129904A
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이정기
양철승
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전자부품연구원
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Abstract

식물생장제어 시스템이 개시된다. 본 발명의 시스템은, 냉매파이프를 이용한 직접 냉각방식을 사용하여, 에너지 효율을 증대하고, 복수의 센서로부터 수신되는 데이터를 이용하여 생장실 내부 환경을 제어함으로써, 사용자가 생장실 내부에 직접 진입하지 않고서도 내부 환경을 제어하게 한다.

Description

식물생장제어 시스템{SYSTEM FOR CONTROLLING GROWTH OF PLANT}
본 발명은 발광 다이오드(Light Emitting Diode; LED)를 이용한 식물생장제어 시스템에 관한 것이다.
잘 알려진 바와 같이, LED나 유기발광 다이오드(예컨대, AMOLED, 유기 EL, OLED) 등은 기존의 전구형 램프(할로겐 램프)에 비해 작은 크기로 제작할 수 있으므로, 불필요한 공간 낭비 없이 필요로 하는 곳에 용이하게 설치할 수 있고, 또한 전구형 램프를 사용했을 경우 장착이 불가능했던 공간에도 외관상의 큰 변화 없이 설치할 수 있기 때문에 제품 설계 비용을 현저하게 절감할 수 있다. 그리고, 이러한 LED나 유기발광 다이오드 등은 수명이 반영구적이며 뛰어난 내구성과 빠른 응답성을 갖는다는 장점을 갖는다.
근래 들어, 생장 조건을 최적화시켜 식물을 생장시키는 식물 생장실을 이용하여 원하는 각종 식물을 재배하는 기술이 일반화되어 그 사용이 확대되는 추세인데, 최근 이러한 식물 생장실에서는 식물의 생장환경을 제어하기 위한 조명기기로써 점차 LED의 사용이 확대되고 있다.
LED는 전력을 열로 소비하는 특성이 있으므로, LED 기기에 전력을 많이 인가할수록 기기에서 발생하는 열은 더 높아져 효율이 떨어지게 되며, 온도제어가 필요한 식물 생장실에서는 LED의 발열로 인한 온도상승 및 그에 따른 냉각 에너지 증가로 인하여 에너지 효율이 저하되는 문제점이 있었다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 직접냉각방식을 적용하여 식물 생장실의 LED를 방열하여, 식물 생장실 내부의 온도편차를 줄이고, 일정한 온/습도 유지를 통해 전력소모량을 줄이는 식물생장제어 시스템을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, LED를 이용하여 식물의 생장을 촉진 또는 억제하여, 안정적으로 식물종자를 공급하게 하는 식물생장제어 시스템을 제공하는 것이다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 식물생장제어 시스템은, 생장실 내부에 배치되어, 상기 생장실 내부의 환경과 관련한 데이터(환경 데이터)를 전송하는 센서부; 상기 생장실 내부의 환경이 변화하도록 구동하는 구동부; 상기 센서부로부터 환경 데이터를 수신하여, 환경 데이터에 따라 상기 구동부가 환경을 변화하도록 제어하는 제어부; 및 상기 제어부로부터 상기 생장실 내부 환경과 관련한 정보를 수신하여 사용자가 열람가능하게 디스플레이하는 사용자 단말을 포함하고, 상기 센서부와 상기 제어부, 상기 구동부와 상기 제어부 및 상기 사용자 단말과 상기 제어부는 소정 네트워크를 통해 연결될 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 센서부는, 온도센서, 조도센서 및 컬러센서를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 구동부는, 상기 조도센서로부터 수신한 조도 데이터에 의해, 상기 제어부의 제어에 따라 상기 생장실 내부의 LED 모듈이 배치되는 높이를 조절하는 고저 조절부; 및 상기 온도센서로부터 수신한 온도 데이터에 의해, 상기 제어부의 제어에 따라, 상기 생장실 내부에서 상기 LED 모듈을 냉각하기 위한 냉매파이프에 냉매가스를 주입하는 제1주입부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 제어부는, 상기 컬러센서로부터 수신한 데이터에 의해, 내부의 식물의 잎 또는 줄기의 상태를 상기 사용자 단말에 알릴 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 제어부는, 식물의 성장을 억제하도록 상기 LED 모듈의 파장을 제어할 수 있다.
상기와 같은 본 발명은, 냉매파이프를 이용한 직접 냉각방식을 사용하여, 에너지 효율을 증대하는 효과가 있으며, 복수의 센서로부터 수신되는 데이터를 이용하여 생장실 내부 환경을 제어함으로써, 사용자가 생장실 내부에 직접 진입하지 않고서도 내부 환경을 제어할 수 있는 효과가 있다.
또한, 이와 같이 내부 환경 데이터를 수신하여 제어에 사용함으로써, 식물 생장실을 투명하게 제작할 필요가 없어지므로, 생장실 제작비용을 줄이도록 하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 식물생장제어 시스템에서, 본 발명의 식물 생장실의 개념을 개략적으로 설명하기 위한 일예시도이다.
도 2는 본 발명의 식물 생장실의 외관도를 개략적으로 나타낸 일예시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 LED를 이용한 식물생장제어 시스템을 설명하기 위한 일실시예 구성도이다.
도 4는 도 3의 센서부의 상세 구성도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 식물생장제어 시스템에서, 본 발명의 식물 생장실의 개념을 개략적으로 설명하기 위한 일예시도이고, 도 2는 본 발명의 식물 생장실의 외관도를 개략적으로 나타낸 일예시도이다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 식물 생장실(10)에는, 생장을 제어하고자 하는 식물 또는 작물이 수납되는 베드(11)가 구비되고, 베드(11)로부터 소정 거리만큼 이격된 위치에 복수의 식물생장 제어를 위한 복수의 LED 모듈(12)이 배치되어 하나의 열을 이룬다.
식물 생장실(10)에서 베드(11)는 복수의 층으로 구성될 수 있으며, 따라서, 복수의 베드(11)에 수납되는 식물의 생장을 제어하기 위한 LED 모듈(12) 역시 복수의 층으로 구성될 수 있다. 또한, 하나의 층에는 복수의 베드(11)가 구비될 수 있으므로, 이때 LED 모듈(12) 역시 베드(11)의 형태에 따라 복수의 열로 구성될 수 있음은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 자명하다 할 것이다.
또한, 한 열의 LED 모듈(12)의 후부에는 방열을 위한 냉매파이프(13)가 배치되고, 위와 같이 복수의 열 및 복수의 층으로 구성되는 LED 모듈(12)의 방열을 위해 냉매파이프(13)가 복수개 배치될 수 있으며, 이러한 냉매파이프(13)는 모두 일체로 연결될 수 있다. 때, 냉매파이프(13)는 연결을 위한 브라켓(14)에 의해 고정될 수 있다.
본 발명의 식물 생장실(10)은, 냉매파이프(13)에 흐르는 냉매가스에 의해 LED 모듈(12)로부터 발생되는 열을 직접적으로 냉각할 수 있다. 냉매가스의 주입 등은 시스템의 제어에 따라 수행되는 되는 것으로서, 이에 대해서는 추후 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 직접 냉각방식에 의해서는, 미세한 온도제어가 가능하므로 내부 온도편차가 적은 장점이 있다.
본 발명의 하나의 열의 LED 모듈(12)은 각 층의 동일한 위치에 배치되는 열의LED 모듈(12)이 고저 조절부(15)에 의해 연결될 수 있다. 이에 의해, LED 모듈(12)의 높낮이를 제어하여 식물의 생장을 촉진하거나 또는 억제하는데 사용할 수 있다. 예를 들어, 조도가 낮은 경우에는 고저 조절부(15)를 제어하여 LED 모듈(12)이 식물에 좀더 가깝게 배치하도록 하고, 조도가 높은 경우에는 LED 모듈(12)이 식물에 좀 더 멀리 떨어지게 배치되도록 할 수 있다. 이에 대해서는 추후 더욱 상세하게 설명하기로 한다.
이와 같이 구성되는 본 발명의 식물 생장실(10)은, 외부에서 직접 확인할 수 없도록, 도 2와 같이 불투명한 재질로 이루어지는 하우징(16) 내부에 구성될 수 있으며, 사용자는 하우징(16)의 일측에 제공되는 윈도우(17)를 통해 내부를 확인할 수 있게 구성될 수 있다.
이하, 도면을 참조로, 본 발명의 식물생장제어 시스템에 대해 상세하게 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명에 따른 LED를 이용한 식물생장제어 시스템을 설명하기 위한 일실시예 구성도이다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 시스템은, 식물 생장실(10)의 내부에 설치되는 센서부(20) 및 구동부(30)와, 식물 생장실(10)의 외부에 설치되어, 센서부(20) 및 구동부(30)와 네트워크를 통해 연결되는 제어부(40) 및 제어부(40)와 네트워크를 통해 연결되는 사용자 단말(50)을 포함할 수 있다. 사용자 단말(50)은, 디스플레이를 통해 제어부(40)가 전송하는 데이터를 열람할 수 있는 단말로써, 예를 들어 PC, 노트북, 스마트폰 등일 수 있으나, 그 종류에 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명에서는, 센서부(20)와 제어부(40)의 연결, 구동부(30)와 제어부(40)의 연결 및 제어부(40)와 사용자 단말(50)의 연결방식으로서 무선 네트워크를 예를 들어 설명하겠으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 무선 네트워크는 예를 들어 와이파이(Wi-Fi), 직비(Zigbee) 또는 블루투스(Bluetooth) 등이 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 이더넷 등의 유선 네트워크가 사용될 수도 있고, 또는 각 데이터의 전송이 USB 방식으로 이루어질 수도 있다.
센서부(20)는, 식물 생장실(10)의 내부에 배치되어, 식물 생장실(10)의 환경과 관련된 데이터를 수집한다. 도 4는 도 3의 센서부의 상세 구성도이다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 센서부(20)는, 온도센서(21), 습도센서(22), CO2 센서(23), 조도센서(24), 컬러센서(25) 및 영상센서(26)를 포함할 수 있으며, 그 외의 다른 센서를 포함할 수도 있다.
또한, 구동부(30)는 도 1에서 설명한 고저 조절부(15)와, 냉매가스 주입부(31), CO2 주입부(32) 및 LED 제어부(33)를 포함하여, 제어부(40)의 제어에 따라 식물 생장실(10)의 환경이 변화하도록 구동한다.
이하에서는, 센서부(20), 구동부(30) 및 제어부(40)의 동작을 설명하기로 한다.
온도센서(21)는 식물 생장실(10) 내부의 온도를 측정하여, 온도 데이터를 제어부(40)로 전송할 수 있다. 제어부(40)는, 온도센서(21)로부터 수신한 온도 데이터를 통해, 생장실(10) 내부의 온도가 적정 온도 이상으로 상승한 경우 냉매가스 주입부(31)가 냉매파이프(13)에 냉매가스를 주입하도록 하고, 생장실(10) 내부의 온도가 적정 온도 이하로 하강한 경우, 냉매가스 주입을 차단하도록 제어할 수 있다.
습도센서(22)는 식물 생장실(10) 내부의 습도를 측정하여 습도 데이터를 제어부(40)로 전송할 수 있다. 제어부(40)는, 습도센서(22)로부터 수신한 습도 데이터를 통해, 생장실(10) 내부의 습도가 적정 습도 이상으로 상승한 경우 환기를 통해 습도가 낮아지도록 제어하고, 생장실(10) 내부의 습도가 적정 습도 이하로 하강한 경우, 수분공급장치(도시되지 않음)를 통해 베드(11)에 수분을 공급하도록 제어할 수 있다.
CO2 센서(23)는 식물 생장실(10) 내부의 CO2 농도를 측정하여 CO2 농도 데이터를 제어부(40)로 전송할 수 있다. 제어부(40)는, CO2 센서(23)로부터 수신한 CO2 농도 데이터를 통해, 생장실(10) 내부의 CO2 농도가 적정 농도 이상으로 상승한 경우 환기를 통해 CO2 농도가 낮아지도록 제어하고, 생장실(10) 내부의 CO2 농도가 적정 습도 이하로 하강한 경우, CO2 공급부(32)가 CO2를 공급하도록 제어할 수 있다.
또한, 조도센서(24)는, 생장 베드(11) 가까이에 배치되어, 식물이 LED 모듈(12)로부터 수신하는 빛의 조도를 측정하여, 조도 데이터를 제어부(40)로 전송할 수 있다. 제어부(40)는, 조도가 적정 조도 이하인 경우에는 고저 조절부(15)가 LED 모듈(12)이 식물 베드(12)에 근접하게 배치되도록 제어할 수 있고, 적정 조도 이상인 경우에는 고저 조절부(15)가 LED 모듈(12)이 식물 베드(12)에서 멀어지게 배치되도록 제어할 수 있다.
제어부(40)는, 적정 온도, 적정 습도, 적정 CO2 농도 및 적정 조도에 관한 정보를 저장부(41)에 저장하여 둘 수 있다.
컬러센서(25)는 식물의 잎 또는 줄기의 색을 측정한다. 일반적으로, 식물의 잎 또는 줄기의 색을 통해 식물의 상태가 구별되는데, 컬러센서(25)가 측정한 컬러에 해당하는 컬러 데이터를 제어부(40)로 전송할 수 있다. 제어부(40)는, 컬러 데이터를 통해, 식물의 상태를 확인할 수 있다. 컬러 데이터는, 주파수의 형태로 제공될 수 있으며, 주파수가 식물의 상태에 따라 변화하는 것이다. 이를 위해, 제어부(40)는 주파수에 따른 식물의 상태에 대한 정보를 저장부(41)에 저장하여 둘 수 있다. 예를 들어, 제어부(40)가 컬러 데이터를 통해 식물의 잎에 병충해에 의한 퇴록반점이나 괴저반점이 발생하였는지를 확인할 수 있으며, 또는 병충해에 의해 모자이크가 발생하였는지 등을 확인할 수도 있다. 이러한 경우, 제어부(40)는, 사용자 단말(50)에 현재 식물의 상태 데이터를 전송하여, 사용자가 식물 생장실(10)의 내부를 확인하게 할 수 있다.
사용자는 사용자 단말(50)을 통해, 제어부(40)에 제어를 위한 신호를 전송할 수 있다. 예를 들어, 비료의 살포가 요구되는 경우에는 이에 대한 제어신호를 제어부(40)에 전송하고, 제어부(40)는 생장실(10) 내부의 비료가 공급되도록 제어할 수 있을 것이다. 이와 같이, 본 발명은 생장실(10) 내부의 환경을 원격으로 제어할 수 있다.
또한, 영상센서(26)는, 식물 생장실(10)의 내부를 촬영한 영상 데이터를 제어부(40)에 제공할 수 있으며, 제어부(40)는 사용자가 현재 식물 생장실(10) 내부상태를 확인가능하게 해당 영상 데이터를 사용자 단말(50)에 제공할 수 있다.
한편, 본 발명의 식물 생장실(10)의 하우징(16)의 외부에는, 디스플레이부(18)가 배치될 수 있다.
제어부(40)는 식물 생장실(10)의 내부의 센서부(20)로부터 전달되는 복수의 데이터를 통해 구동부(30)를 제어하거나 사용자 단말(50)로 알람을 전송하는 외에, 디스플레이부(18)가 현재 식물 생장실(10) 내부의 환경과 관련한 각종 데이터를 사용자가 열람할 수 있도록 제공할 수 있다.
이를 통해, 사용자는 생장실(10)과 원격에서는 사용자 단말(50)을 통해 생장실(10) 내부의 환경을 모니터링하고, 생장실(10) 근처에서는 디스플레이부(18)를 통해 생장실(10) 내부의 환경을 모니터링할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 의하면, 생장실(10)의 문의 개폐없이 내부상태를 확인할 수 있고, 원격으로 내부환경의 제어가 가능하다.
생장실(10)의 하우징(16)에는 내부를 열람가능한 윈도우(17)가 제공되지만, 보통 LED 모듈(12)이 소정 색의 빛을 방사하므로, 윈도우(17)만을 통해서는 내부 환경에 대한 모니터링이 다소 어려울 수 있으므로, 본 발명의 생장실(10)은 하우징(16)의 소정 위치에 디스플레이부(18)를 제공할 수 있는 것이다.
한편, 제어부(40)는, LED 제어부(33)를 통해 LED 모듈(12)의 파장을 제어하여, 식물의 성장을 촉진하거나 식물의 성장을 억제할 수도 있다. 즉, LED 모듈(12)이 소정 파장의 빛을 방사하도록 LED 제어부(33)에 제어신호를 전송할 수 있으며, LED 제어부(33)는 이 제어신호에 따라 LED 모듈(12)의 파장을 제어할 수 있다.
한편, 제어부(40)는 센서부(20)로부터 수신되는 각종 데이터를 저장부(41)에 저장하여, 이력관리에 사용할 수도 있을 것이다.
이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
10: 식물 생장실 11: 베드
12: LED 모듈 13: 냉매파이프
15: 고저조절부 16: 하우징
17: 윈도우 18: 디스플레이부
20: 센서부 21: 온도센서
22: 습도센서 23: CO2 센서
24: 조도센서 25: 컬러센서
26: 영상센서 30: 구동부
31: 냉매가스 주입부 32: CO2 주입부
33: LED 제어부 40: 제어부
41: 저장부 50: 사용자 단말

Claims (5)

  1. 생장실 내부에 배치되어, 상기 생장실 내부의 환경과 관련한 데이터(환경 데이터)를 전송하는 센서부;
    상기 생장실 내부의 환경이 변화하도록 구동하는 구동부;
    상기 센서부로부터 환경 데이터를 수신하여, 환경 데이터에 따라 상기 구동부가 환경을 변화하도록 제어하는 제어부; 및
    상기 제어부로부터 상기 생장실 내부 환경과 관련한 정보를 수신하여 사용자가 열람가능하게 디스플레이하는 사용자 단말을 포함하고, 상기 센서부와 상기 제어부, 상기 구동부와 상기 제어부 및 상기 사용자 단말과 상기 제어부는 소정 네트워크를 통해 연결되는 식물생장제어 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 센서부는,
    온도센서, 조도센서 및 컬러센서를 포함하는 식물생장제어 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 구동부는,
    상기 조도센서로부터 수신한 조도 데이터에 의해, 상기 제어부의 제어에 따라 상기 생장실 내부의 LED 모듈이 배치되는 높이를 조절하는 고저 조절부; 및
    상기 온도센서로부터 수신한 온도 데이터에 의해, 상기 제어부의 제어에 따라, 상기 생장실 내부에서 상기 LED 모듈을 냉각하기 위한 냉매파이프에 냉매가스를 주입하는 제1주입부를 포함하는 식물생장제어 시스템.
  4. 제2항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 컬러센서로부터 수신한 데이터에 의해, 내부의 식물의 잎 또는 줄기의 상태를 상기 사용자 단말에 알리는 식물생장제어 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
    식물의 성장을 억제하도록 상기 LED 모듈의 파장을 제어하는 식물생장제어 시스템.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016197581A1 (zh) * 2015-06-10 2016-12-15 小米科技有限责任公司 调整植物生长环境的方法及装置
JP2019149965A (ja) * 2018-03-02 2019-09-12 ネポン株式会社 成長点温度監視システム、成長点温度監視方法、成長点温度監視プログラム及び情報処理装置
KR20200113818A (ko) * 2019-03-26 2020-10-07 최정희 버섯재배기

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