KR20150007668A - Control system and method for automation of plant-curture factory - Google Patents
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- Y10S47/06—Plant growth regulation by control of light thereon
Abstract
Description
본 발명은 식물 공장의 자동화에 있어 재배되는 작물 또는 품종별로 생장과정에 맞는 생장환경 정보와 작물이 생장하는 동안 사람이 해야만 하는 수동 작업내용을 미리 설계하여 작물 재배 시 작물의 품종을 선택하는 것만으로 식물공장 시스템의 환경제어가 자동으로 수행될 수 있는 식물공장의 자동화를 위한 맞춤 제어 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a method for controlling the growth of crops or cultivars in a plant plant by automatically selecting a variety of crops during the cultivation of the crop, The present invention relates to a customized control system and method for automation of a plant factory in which environmental control of a plant factory system can be automatically performed.
일반적으로 '식물공장'이란 농작물에 대하여 통제된 일정한 시설 내에서 빛, 온도, 습도, 이산화탄소 농도 및 배양액 등의 환경 조건을 인공적으로 조성하여 계절이나 장소에 관계없이 자동적으로 연속 생산하는 시스템을 말한다.Generally, "plant plant" refers to a system in which environmental conditions such as light, temperature, humidity, carbon dioxide concentration, and culture liquid are artificially created in a certain facility controlled for crops and automatically produced continuously regardless of season or place.
즉, 식물공장은 온도와 습도를 제어하고 인공 광원으로 농작물을 재배하는 시설농업으로서 날씨나 계절에 관계없이 농작물을 연중 안정적으로 생산할 수 있게 된다. 이러한 측면에서 식물공장은 농작물의 생육 상태를 과학적으로 관리하여 비료나 농약을 저투입하는 정밀농업(Precision agriculture)의 성격을 가지므로, 일반 농산물에 비하여 안정성을 확보할 수 있으며, 노지에서 재배가 어려운 기능성 농작물의 재배가 가능함으로써 고부가가치 농업을 실현할 수 있는 특징이 있다.In other words, a plant is an agricultural facility that controls temperature and humidity and cultivates crops as an artificial light source, so that crops can be produced stably throughout the year regardless of weather or season. In this respect, plant factories have the characteristics of precision agriculture that scientifically manage the growth conditions of crops and put fertilizers and pesticides low. Therefore, they can secure stability compared to general agricultural products, It is possible to cultivate functional crops, thereby realizing high value-added agriculture.
한편 식물공장의 종래 기술로서 대한민국 특허등록 제699162호가 제시된 바 있다. 상기 종래 기술은 유비쿼터스 기반의 농장 관리 시스템 및 그 방법을 개시하는 것으로 통신 망을 이용하여 관리할 하우스 내부의 환경 인자를 검출하고 상기 내부의 온도 및 습도를 제어하기 위한 관리 단말기와, 상기 관리 단말기로부터 수신되는 상기 환경 인자를 상기 하우스에서 관리되는 작물 또는 가축을 재배 또는 사육하기 위하여 요구되는 농장 관리 데이터와 비교하여, 그 비교 결과를 통신망을 통하여 이동 단말기로 전송하고, 상기 이동 단말기로부터 수신되는 제어 신호를 상기 관리 단말기로 전송하기 위한 농장 관리 서버를 포함하도록 하고 있다.On the other hand, Korean Patent Registration No. 699162 has been proposed as a conventional technology of a plant factory. The related art discloses a ubiquitous farm management system and a method thereof, which includes a management terminal for detecting an environmental factor in a house to be managed using a communication network and controlling the temperature and humidity inside the farm management system, Comparing the received environmental factor with the farm management data required for cultivating or raising the crop or livestock managed in the house, transmitting the comparison result to the mobile terminal via the communication network, And a farm management server for transmitting the farm management server to the management terminal.
그러나 상기 기술에서는 농장관리데이터와 측정된 데이터를 비교하여 이에 필요한 조치를 취하도록 하는 것인데, 일반적인 식물공장의 경우 작물의 품종별로 생장주기가 구분되고, 구분된 생장주기에 따라 재배시설의 환경이 각기 변화됨에 따라 일일이 관리자가 환경 변화를 관찰하고 그에 대응하여 데이터를 입력 및 수정하여 재배시설의 환경을 제어해야만 하는 등 그 운영에 있어 효율적이지 못한 문제점이 있다.
However, in the above technique, the farm management data and the measured data are compared with each other and necessary measures are taken. In the case of a general plant factory, the growth cycle is classified according to the type of the crop and the environment of the cultivation facility is divided according to the divided growth cycle. There is a problem in that it is not efficient in operation such that a manager must observe environment change according to change and input and modify data in response thereto to control the environment of a cultivation facility.
따라서, 본 발명의 해결하고자 하는 과제에 의한 식물공장의 자동화를 위한 맞춤 제어 시스템 및 그 방법은 재배하고자 하는 작물의 품종별로 생장 주기에 따른 단계적 환경 제어를 자동적으로 수행할 수 있도록 하여 식물공장의 효율적인 운영이 가능하도록 하는 식물공장의 자동화를 위한 맞춤 제어 시스템 및 그 방법을 제공하고자 함이다.
Therefore, a customized control system and method for automation of a plant plant according to the present invention to solve the problems of the present invention can automatically perform a stepwise environment control according to a growing cycle for each type of crop to be cultivated, And to provide a customized control system and method for automation of plant factories that can operate the plant.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 식물공장의 자동화를 위한 맞춤 제어 시스템은 작물의 생장 공간을 제공하는 재배시설;과 사용자로부터 명령을 입력받고 상기 명령에 따른 처리과정과 그에 따른 결과값을 출력하는 사용자 인터페이스;와 작물의 품종별로 생장주기에 따라 단계별로 구분되는 환경 정보인 생장모델정보가 저장되는 저장부;와 상기 사용자 인터페이스로부터 입력되는 명령에 의해 작물의 품종을 선택하고 해당 품종에 대응하는 생장모델정보를 상기 저장부로부터 추출하여 생장모델정보에서 기설계된 단계별 환경 제어정보에 대응하는 제어신호를 출력하는 중앙 처리부; 및 상기 중앙 처리부로부터 출력되는 제어신호에 따라 상기 재배시설의 환경을 작물의 생장주기에 따라 단계별로 제어하는 제어부;를 포함하는 것이 특징이다.In order to achieve the above object, according to the present invention, there is provided a customized control system for automation of a plant plant, comprising: a cultivation facility for providing a space for growing a crop; inputting a command from a user; A storage unit for storing growth model information which is environment information classified stepwise according to a growth cycle of the crop, and a control unit for selecting a crop varieties according to a command input from the user interface, A central processing unit for extracting the growth model information from the storage unit and outputting a control signal corresponding to the stepwise environment control information designed in advance in the growth model information; And a controller for controlling the environment of the cultivation facility in accordance with the control signal output from the central processing unit in accordance with the growth period of the crop.
하나의 예로써, 상기 생장모델정보는, 작물의 성장 단계에 따른 환경 변화가 발생하는 구간을 구분하도록 하는 복수의 정보모듈로 구성될 수 있다.As one example, the growth model information may be composed of a plurality of information modules for distinguishing a period in which an environmental change occurs according to a growth stage of a crop.
하나의 예로써, 상기 정보모듈은, 모듈명과 해당 구간에서의 생장기간 및 해당 구간에서의 조도 제어정보, 온도 제어정보, 습도 제어정보, 이산화탄소 제어정보, 양액 제어정보 등을 포함한 환경 제어정보 또는 수작업 정보를 포함하며, 상기 환경 제어정보는 제어 설정시간과 설정 값으로 구성될 수 있다.As one example, the information module may include environmental control information including a name of the module, a growth period in the corresponding interval and illumination control information, temperature control information, humidity control information, carbon dioxide control information, nutrient solution control information, And the environment control information may include a control setting time and a setting value.
하나의 예로써, 상기 중앙처리부는, 작물 생장의 시계열적 순서에 따라 상기 생장모델정보를 구성하는 복수의 정보모듈에 각각 순위를 부여하고 순위에 따라 순차적으로 각 정보모듈에 저장된 환경 제어정보에 대한 제어신호를 출력하여 상기 제어부로 송출하되, 어느 한 정보모듈이 수작업 정보를 포함하는 경우 상기 사용자 인터페이스를 통해 수작업 정보를 출력하도록 한다.In one example, the central processing unit assigns a ranking to each of a plurality of information modules constituting the growth model information according to a time-series sequence of crop growth, sequentially assigns ranking information on environmental control information stored in each information module And outputting a control signal to the control unit. When an information module includes manual operation information, manual operation information is outputted through the user interface.
하나의 예로써, 상기 재배시설은, 상부에 LED조사판이 구성되며, 상기 제어부는, 상기 LED조사판을 구간이 구획되어 교번으로 점등되도록 하여 상기 재배시설의 온도 및 조도를 조절하도록 하는 것이 특징이다.As an example, the cultivation facility includes an LED illumination plate on the upper part, and the control unit controls the temperature and illuminance of the cultivation facility such that the LED illumination plate is divided into sections and alternately turned on .
하나의 예로써, 상기 재배시설에는, 일단이 송풍기와 연결되며 지중에 매입되고 타단이 상기 재배시설에 연통되며, 복수의 유입공이 형성된 하나 이상의 지중관이 구성되는 것이 특징이다.As one example, the cultivation facility is characterized in that at least one underground pipe is formed, one end of which is connected to a blower, the other is embedded in the ground, and the other end is connected to the cultivation facility, and a plurality of inflow holes are formed.
한편, 본 발명에 따른 식물공장의 자동화를 위한 맞춤 제어 방법은, a)사용자 인터페이스를 통해 특정 작물이 선택되어 입력하는 단계; b) 선택된 작물의 생장주기에 따라 단계별로 기설계된 생장환경모델을 검색 및 추출하는 단계; c) 상기 생장환경모델에 저장된 단계별 작물의 환경 제어정보를 분석하고 이를 기반으로 제어신호를 출력하는 단계; 및 d) 상기 출력된 제어신호에 의해 재배시설의 환경을 작물의 생장주기에 따라 단계별로 제어하는 단계;를 포함하는 것이 특징이다.Meanwhile, a custom control method for automating a plant plant according to the present invention comprises the steps of: a) selecting and inputting a specific crop through a user interface; b) searching and extracting the designed growth environment model step by step according to the growth cycle of the selected crop; c) analyzing environmental control information of the crops stored in the growth environment model and outputting a control signal based on the environmental control information; And d) controlling the environment of the cultivation facility step by step according to the growth period of the crop by the output control signal.
하나의 예로써, 상기 b) 단계에서는, 추출된 생장모델정보를 분석하여 작물 생장의 시계열적 순서에 따라 상기 생장모델정보를 구성하는 복수의 정보모듈에 각각 순위를 부여하는 단계;를 포함하는 것이 특징이다.As an example, in the step b), the step of analyzing the extracted growth model information and assigning a ranking to each of a plurality of information modules constituting the growth model information according to a time series sequence of crop growth Feature.
하나의 예로써, 상기 c) 단계에서는, 순위가 부여된 각 정보모듈을 분석하여 환경 제어정보 또는 수작업 정보를 포함하고 있는지를 파악하는 단계; 및 순위에 따라 순차적으로 정보모듈의 환경 제어정보에 따른 제어신호를 출력하되, 정보모듈이 수작업 정보를 포함하는 경우 사용자에게 해당 수작업 정보를 알리는 단계;를 포함하는 것이 특징이다.
As an example, in the step c), analyzing each ranked information module to determine whether it contains environment control information or manual operation information; And outputting a control signal according to the environment control information of the information module sequentially in accordance with the ranking, and notifying the user of the manual operation information when the information module includes manual operation information.
앞서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 식물공장의 자동화를 위한 맞춤 제어 시스템 및 그 방법은 식물 공장의 자동화에 있어 재배되는 작물 또는 품종별로 생장과정에 맞는 생장환경 정보와 작물이 생장하는 동안 사람이 해야만 하는 수동 작업내용을 미리 설계하여 작물 재배 시 작물의 품종을 선택하는 것만으로 식물공장 시스템의 환경제어가 자동으로 수행될 수 있는 효과가 있다.As described in detail above, the customized control system and method for automation of the plant plant according to the present invention can be applied to automation of plant factories by information on the growth environment suitable for the growth process of the crops or cultivars cultivated by the plant, And the environmental control of the plant plant system can be automatically performed only by selecting the type of the crop when cultivating the crop.
또한 재배하고자 하는 작물의 생장에 맞추어 생장 환경을 최적화함으로써 고품질의 작물 생산을 유도할 뿐만 아니라 낭비되는 에너지를 절감할 수 있는 효과가 있다.
In addition, by optimizing the growth environment in accordance with the growth of the crops to be cultivated, it is possible not only to induce the production of high quality crops, but also to reduce wasted energy.
도 1은 본 발명에 따른 식물공장의 자동화를 위한 맞춤 제어 시스템의 구성을 나타내는 개략도.
도 2는 본 발명의 일 구성인 저장부를 나타내는 개략도.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 생장모델정보의 정보모듈을 나타내는 블록도.
도 4는 본 발명의 일 구성인 중앙처리부를 나타내는 블록도.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 재배시설을 나타내는 개략도.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 LED조사판을 나타내는 개략도.
도 7은 본 발명에 따른 식물공장의 자동화를 위한 맞춤 제어 방법을 설명하기 위한 블록도.1 is a schematic diagram showing the configuration of a customized control system for automation of a plant plant according to the present invention;
2 is a schematic view showing a storage section which is an embodiment of the present invention;
3 is a block diagram showing an information module of growth model information according to an embodiment of the present invention;
4 is a block diagram showing a central processing unit which is an embodiment of the present invention;
5 is a schematic diagram illustrating a plantation facility in accordance with an embodiment of the present invention.
6 is a schematic view showing an LED illumination plate according to an embodiment of the present invention;
FIG. 7 is a block diagram for explaining a customized control method for automation of a plant plant according to the present invention; FIG.
이하 본 발명의 실시 예들을 첨부되는 도면을 통해 보다 상세히 설명하도록 한다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 식물공장의 자동화를 위한 맞춤 제어 시스템의 구성을 나타내는 개략도이며, 도 2는 본 발명의 일 구성인 저장부를 나타내는 개략도이다. 그리고, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 생장모델정보의 정보모듈을 나타내는 블록도이며, 도 4는 본 발명의 일 구성인 중앙처리부를 나타내는 블록도이다.
FIG. 1 is a schematic view showing a configuration of a customized control system for automation of a plant plant according to the present invention, and FIG. 2 is a schematic diagram showing a storage unit which is an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a block diagram illustrating an information module of growth model information according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a block diagram illustrating a central processing unit, which is one embodiment of the present invention.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명은 사용자 인터페이스(100)와, 저장부(200), 중앙처리부(300), 제어부(400) 및 재배시설(500)을 포함하여 구성된다.1, the present invention includes a
상기 사용자 인터페이스(100)는 식물공장을 운영하는 사용자로부터 명령을 입력받고 상기 명령에 따른 처리과정과 그에 따른 결과값을 출력한다. The
즉, 상기 사용자 인터페이스(100)는 입력장치와 출력장치를 포함하는 것으로, 식물공장에서 재배하고자 하는 작물의 품종을 선택하거나 생장 중인 작물의 생장과정 내지 재배시설(500)의 환경 정보 등을 요청하는 명령을 입력하며, 이하에서 설명하는 중앙처리부(300)로부터 제공되는 해당 작물의 생장과정 정보 내지 환경 정보 등 요청하는 명령에 대응하는 정보들을 출력하여 사용자가 이를 확인할 수 있도록 한다.That is, the
또한, 상기 사용자 인터페이스(100)는 입력장치를 통해 작물의 생장 환경을 조성하기 위한 각각의 환경 제어 설정값 등을 입력하거나 기설계된 환경 제어 설정값 등을 보정한다.Also, the
상기 저장부(200)는 작물의 생장주기에 따른 다양한 환경 정보 및 환경 조성을 위한 제어 설정값 정보 등을 포함하는 생장모델정보(210)가 저장된다. 이러한 생장모델정보(210)는 작물의 품종별로 하나 이상 등록될 수 있으며 상기 사용자 인터페이스(100)의 작물 선택에 따라 그에 대응하는 생장모델정보(210)가 선택되어 시스템에 적용될 수 있다. The
여기서 상기 언급한 생장주기라 함은 발아기, 생장기 등 작물에 따라 시계열적으로 구획된 구간으로 정의하며, 상기 환경 정보라 함은 재배시설(500) 내에서 작물이 생장할 수 있는 환경 즉, 온도, 습도, 조도, 이산화탄소 등의 정보를 의미한다.Herein, the above-mentioned growth cycle is defined as a time-divided zone according to crops such as germination and growth period, and the environmental information refers to the environment in which the crop can grow in the
이에 상기 생장모델정보(210)는 작물의 성장 단계에 따른 환경 변화가 발생하는 구간을 구분하도록 하는 복수의 정보모듈(211)로 구성된다. 예를 들면, 상기 생장모델정보(210)는 도 2에 도시된 바와 같이 파종 정보모듈(211a), 육모기 정보모듈(211b), 옮겨심기 정보모듈(211c), 성장기 정보모듈(211d) 및 출하기 정보모듈(211e)로 구성될 수 있으며 각 정보모듈(211)은 해당 구간에서의 환경 조성을 위한 환경 정보들을 포함하거나, 사용자의 수작업이 수행되어야 하는 경우 그에 대한 수작업 정보를 포함할 수 있다.The
즉, 도 3에 도시된 바와 같이 파종 정보모듈을 보면 온도는 07시00분에 25도, 11시30분에 27도, 19시00분에 25도, 습도는 09시00분에 90%, 18시00분에 70%의 값으로 습도를 설정하고, 이산화탄소는 00시00분에 0ppm, 조도는 00시00분에 OFF 다시말해, 하루 종일 이산화탄소는 0ppm, 조도는 OFF 상태로 설정이 된다. 이렇게 5일 동안 파종기간의 시기가 완료되면, 그 다음날에는 육묘기 정보모듈이 활성화되어 식물공장 제어시스템을 제어하게 된다. 그리고 육묘기가 끝나기 1일 ~ 2일 전에 수작업 옮겨심기를 수행해야 하므로 관리자에게 옮겨심기 작업이 필요하다고 SMS 등을 이용하여 알리게 된다.That is, as shown in FIG. 3, when the seeding information module is viewed, the temperature is 25 degrees at 07:00, 27 degrees at 11:30, 25 degrees at 19:00, humidity is 90% at 09:00, The humidity is set to 70% at 18:00, the carbon dioxide is set to 0 ppm at 00:00, and the illuminance is turned off at 00:00. In other words, the carbon dioxide is set to 0 ppm and the illuminance is set to OFF state throughout the day. When the seeding period is completed for 5 days, the next day, the slaughterhouse information module is activated to control the plant plant control system. And since it is necessary to carry out manual planting by 1 ~ 2 days before the end of the slaughterhouse, it will be notified to the administrator by SMS or the like that planting work is necessary.
이와 같이 일련의 작물 생장과정을 복수로 단계로 구분함으로써 각 단계별로 필요한 시간과 환경의 조성을 달리함으로써 불필요한 에너지 소비를 절감하며 생장 효율을 향상시키도록 하기 위함이다.Thus, by dividing a series of crop growth into a plurality of stages, unnecessary energy consumption can be reduced and the efficiency of growth can be improved by changing the composition of time and environment necessary for each step.
여기서 상기 복수의 정보모듈(211)은 각기 모듈명과 해당 구간에서의 생장기간 및 해당 구간에서의 조도 제어정보, 온도 제어정보, 습도 제어정보, 이산화탄소 제어정보, 양액 제어정보 등을 포함한 환경 제어정보 또는 수작업 정보를 포함할 수 있다. 이때, 상기 환경 제어정보는 제어 설정시간과 설정 값으로 구성될 수 있다.Here, the plurality of
한편, 상기 중앙처리부(300)는 상기 사용자 인터페이스(100)에서 입력되는 명령에 따라 소정의 처리과정을 통해 그에 대응하는 정보를 출력하고, 이를 상기 사용자 인터페이스(100)로 제공한다.Meanwhile, the
일 예로, 상기 중앙처리부(300)는 상기 사용자 인터페이스(100)로부터 작물 재배를 위한 품종이 선택 및 입력되면, 선택된 작물에 대응하는 생장모델정보(210)를 상기 저장부(200)로부터 추출하도록 한다.For example, the
그리고 상기 중앙처리부(300)는 추출된 생장모델정보(210)의 정보모듈(211)들을 분석하여 해당 작물에 대한 단계별 환경 제어정보들을 기반으로 작물을 생장시키기 위한 다양한 제어신호들을 출력하게 된다.The
구체적으로 상기 중앙처리부(300)는 도 3에 도시된 바와 같이 정보추출부(310)와 연산처리부(320)와 비교분석부(330) 및 송수신부(340)를 포함하여 구성될 수 있다.3, the
상기 정보추출부(310)는 상기 사용자 인터페이스(100)에서 요청하는 작물의 품종을 파악하여 해당 작물에 대한 생장모델정보(210)를 상기 저장부(200)로부터 추출한다.The
상기 연산처리부(320)는 상기 정보추출부(310)에서 추출한 생장모델정보(210)를 분석하여 작물을 재배함에 있어 시계열적 순서에 따라 복수의 정보모듈(211)에 대하여 각각 순위를 부여한다.The
그리고 상기 연산처리부(320)는 각 정보모듈(211)을 분석하고, 정보모듈(211)이 환경 제어정보 또는 수작업 정보를 포함하고 있는지를 파악한다. 이때 환경 제어정보를 포함하고 있는 정보모듈(211)에 대하여 소정의 연산프로그램을 통해 각각의 환경 제어정보에 대응하는 복합적인 제어신호를 출력한다. 이러한 제어신호는 이하에서 설명하는 재배시설(500)의 환경을 제어하기 위한 데이터로 활용되는 것이다.The
상기 비교분석부(330)는 도면에 도시된 바 없으나 상기 재배시설(500)에 구비되어 다종이 환경인자를 측정하는 수집센서로부터 재배시설(500) 내의 환경 정보를 전송받고, 전송되는 재배시설(500) 내의 환경 정보와 상기 연산처리부(320)로 전송되는 정보모듈(211)의 환경 제어정보를 비교 분석한다.The comparison and
즉, 상기 비교분석부(330)는 상기 재배시설(500) 내의 온도, 습도, 조도 등의 환경 정보가 정보모듈(211)에 기저장된 온도, 습도, 조도 등의 환경 제어정보보다 이상일 경우 상기 연산처리부(320)에서 출력되는 제어신호를 정지시키고, 이하일 경우 다시 연산처리부(320)의 제어신호를 출력시키도록 한다.That is, when the environmental information such as temperature, humidity, and illumination in the
상기 송수신부(340)는 상기 중앙처리부(300)와 제어부(400)가 상호 통신함에 있어 유,무선 통신망을 제공한다. The
이러한 중앙처리부(300)는 앞서 언급한 바와 같이 작물 생장의 시계열적 순서에 따라 상기 생장모델정보(210)를 구성하는 복수의 정보모듈(211)에 각각 순위를 부여한다.As described above, the
그리고, 정보모듈(211)의 순위에 따라 순차적으로 정보모듈(211)을 활성화 시켜 해당 정보모듈(211)에 저장된 환경 제어정보에 대한 제어신호를 출력하는 것으로, 이때 어느 한 정보모듈(211)이 수작업 정보를 포함하는 경우 상기 사용자 인터페이스(100)를 통해 수작업 정보를 출력하도록 하고, 수작업 공정이 완료되면 다음 순위에 해당되는 정보모듈(211)에 따른 제어신호를 출력함으로써 작물의 생장 자동화가 연결될 수 있도록 한다.The
상기 제어부(400)는 실질적으로 재배시설(500)의 환경을 조성하기 위한 구성으로 상기 중앙처리부(300)로부터 출력되는 제어신호를 전송받고 상기 재배시설(500)의 환경을 작물의 생장주기에 따라 단계별로 제어하게 된다.The
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 재배시설을 나타내는 개략도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 LED조사판을 나타내는 개략도이다. FIG. 5 is a schematic view showing a cultivation facility according to an embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a schematic view showing an LED illumination plate according to an embodiment of the present invention.
한편, 상기 재배시설(500)은 작물의 생장 공간을 제공하는 것으로, 도 5에 도시된 바와 같이 밀폐식의 구조로 구성될 수 있다. 이는 기존 재배시설(500)의 경우 개방형을 사용함에 따라 일조량, 자외선, 온도, 이산화탄소농도, 각종 병충해의 조절 및 제어의 어려움에 기인하는 것으로, 작물에 균일한 환경을 조성토록 하고자 본 발명에서는 밀폐형의 재배시설(500)을 제안하는 것이다. Meanwhile, the
여기에 상기 재배시설(500)의 상부에는 LED조사판(510)이 구성되도록 하여 일조량을 대체하는 균일한 조사량이 작물에 투영되도록 하는 것이다. Here, the
특히 본 발명에서는 상기 제어부(400)의 제어에 의해 상기 LED조사판(510)은 구간이 구획되어 교번으로 점등이 되도록 하여 상기 재배시설(500)의 온도 및 조도를 조절하도록 함에 특징이 있다. In particular, according to the present invention, the
즉 도 6에서 보는 바와 같이 상기 LED조사판(510)은 점등구간(511)과 소등구간(512)이 교번으로 구성되도록 하는 바, 이는 상기 LED조사판(510)의 작동과정에서 상기 제어부(400)의 제어에 의해 점등구간(511)의 수를 일정하게 유지함으로써 조도가 균일하도록 함과 동시에 점등구간(511)의 점등시간이 길어지는 경우 과다한 열이 발산되므로 상기 재배시설(500)의 온도가 올라가게 된다. That is, as shown in FIG. 6, the
이에 본 발명에서는 점등시간의 길어진 점등구간(511)을 소등구간(512)으로 전환시키고, 소등구간(512)을 점등구간(511)으로 전환시켜 일정 조도 및 온도를 유지하도록 하는 것이다. Thus, in the present invention, the
또한, 본 발명은 상기 LED조사판(510)의 발열을 상기 재배시설(500)의 온도조절수단으로 그대로 이용하고, 부족 부분에 대해서만 냉,난방 시설과 같은 타 수단을 이용함으로써 에너지를 절약할 수 있게 되는 것이다. In addition, the present invention uses energy of the
또한, 본 발명의 실시 예로서 도 6에서는 상기 재배시설(500)에 온도 및 이산화탄소 조절장치(520)가 부가되는 예를 도시하고 있다. 6 shows an example in which a temperature and carbon
상기 온도 및 이산화탄소 조절장치(520)는, 송풍기(521)와 하나 이상의 지중관(522)으로 구성될 수 있다.The temperature and carbon
상기 지중관(522)은 지중에 매입되되, 상기 송풍기(521)에 일단이 연결되며, 타단이 상기 재배시설(500)에 연통되고, 복수의 유입공(523)이 형성됨에 특징이 있다. The
상기 온도 및 이산화탄소 조절장치(520)의 작동상태를 보면, 송풍기(521)의 작동에 의해 상기 지중관(522)으로 공기의 유동이 발생되는 것이며, 이러한 공기의 유동은 지중에 매입된 상기 지중관(522)을 타고 유동하는 바, 유동하는 공기가 지중의 지열에너지를 흡수하여 유동하게 되는 것이며, 이렇게 지열에너지가 흡수된 공기가 상기 육묘실로 공급됨으로써 재배시설(500)의 난방이 가능하게 되는 것이다. The operation of the temperature and carbon
이렇게 본 발명에 따른 재배시설(500)은 상기 LED조사판(510)에 더하여 상기 온도 및 이산화탄소 조절장치(520)를 이용하여 자연 에너지인 지열 에너지에 의해 재배시설(500)의 난방을 가능하도록 함으로써, 에너지면에서 유리한 효과가 발생되는 것이다. The
상기 송풍기(521)는 도면에 도시된 바는 없으나 상기 제어부(400)의 제어에 의해 작동을 하게 되는 것이다. The
결국 본 발명은 기설정된 제어신호에 따른 조도의 유지를 위한 LED조사판(510)의 발열과, 상기 온도 및 이산화탄소 조절장치(520)의 지열에너지에 의해 온도 조절이 가능하게 되는 것이며, 상기 온도 및 이산화탄소 조절장치(520)의 온도조절과 동시에 시비가 가능하도록 하여 친환경적이며, 경제적인 육묘가 가능하도록 하는 것이다. As a result, according to the present invention, it is possible to control the temperature by the heat of the
이에 더하여 송풍기(521)의 작동에 의해 상기 지중관(522)으로 공기의 유동이 발생하게 되는 경우 공기의 유동과정에서 상기 관통공을 통해 지중의 천연 이산화탄소가 유입됨에 따라 재배시설(500)에는 천연 이산화탄소가 공급되는 것이다. 즉 별도의 연소기 등의 장치 없이 지중의 이산화탄소를 이용할 수 있게 됨으로써 친환경적인 시비가 가능하게 되는 것이다.In addition, when air flows into the
또한, 상기 재배시설(500)에는 도면에 도시된 바 없으나 카메라가 구성되는 바, 상기 카메라는 재배시설(500) 내부의 영상정보를 얻기 위한 장치로서 적외선 기능을 갖춘 CCTV(Closed Circuit System)임이 바람직하다. 상기 카메라는 각각의 작물에 대한 영상정보를 획득하여 상기 사용자 인테페이스로 전달토록 하는 것이다. In addition, a camera is configured in the
적외선 기능을 갖춤으로써 주간뿐만 아니라 야간에도 영상의 획득이 용이하고, DVR(Digital Video Recorder)을 포함하여 획득한 아날로그 영상을 디지털 영상으로 변환함으로써, 사용자가 상기 사용자 인터페이스(100)를 통하여 재배시설(500)의 생육상태를 관제할 수 있도록 한다.By having the infrared function, it is easy to acquire an image at night as well as during the day. By converting the analog image acquired including the DVR (Digital Video Recorder) into a digital image, 500) can be controlled.
도 7은 본 발명에 따른 식물공장의 자동화를 위한 맞춤 제어 방법을 설명하기 위한 블록도이다. 7 is a block diagram for explaining a customized control method for automation of a plant plant according to the present invention.
본 발명에 따른 식물공장의 자동화를 위한 맞춤 제어 방법은 사용자 인터페이스(100)의 입력장치를 통해 특정 작물이 선택되어 입력하게 된다.(S100) In the customized control method for automating the plant plant according to the present invention, a specific crop is selected and input through the input device of the user interface 100 (S100)
이후, 중앙처리부(300)에서는 선택된 작물의 생장주기에 따라 단계별로 기설계된 생장모델정보(210)를 검색하게 된다. 이때, 상기 생장모델정보(210)는 앞서 언급한 바와 같이 복수의 정보모듈(211)로 구성되는 바, 추출된 생장모델정보(210)를 분석하여 작물 생장의 시계열적 순서에 따라 상기 생장모델정보(210)를 구성하고 있는 복수의 정보모듈(211)에 대하여 각각 순위를 부여하게 된다.(S200)Thereafter, the
이후, 상기 중앙처리부(300)는 생장모델정보(21)에 저장된 단계별 작물의 환경 제어정보를 분석하고 이를 기반으로 제어신호를 출력하게 되는데, 먼저, 순위가 부여된 각 정보모듈(211)을 분석하여 환경 제어정보 또는 수작업 정보를 포함하고 있는지를 파악한다. Then, the
그리고, 순위에 따라 순차적으로 정보모듈(211)의 환경 제어정보에 따른 제어신호를 출력하되, 정보모듈(211)이 수작업 정보를 포함하는 경우 사용자에게 해당 수작업 정보를 알리도록 한다.(S300)If the
마지막으로, 상기 중앙처리부(300)로부터 제어신호가 출력됨에 따라 제어부(400)에서는 상기 제어신호를 입력받고 재배시설(500)의 환경을 작물의 생장주기에 따라 단계별로 제어하도록 한다.(S400) 여기서 상기 중앙처리부(300)는 정보모듈(211)의 순위에 따라 순차적으로 제어신호를 출력하게 되는 것으로, 어느 한 정보모듈(211)에서 수작업 정보를 포함하는 경우 제어신호의 출력은 중단되고 수작업 정보에 해당되는 작업이 완료된 이후에 다음 순위의 정보모듈(211)에 따른 제어신호가 출력됨으로써 작물 생장의 자동화가 연결될 수 있다.In response to the control signal from the
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여 져야만 할 것이다.
It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the detailed description of the specification, but should be defined by the claims.
100 : 사용자 인터페이스 200 : 저장부
210 : 생장모델정보 300 : 중앙처리부
310 : 정보추출부 320 : 연산처리부
330 : 비교분석부 330 : 송수신부
400 : 제어부 500 : 재배시설
510 : LED조사판 520 : 온도 및 이산화탄소 조절장치100: user interface 200: storage unit
210: Growth model information 300: Central processing unit
310: information extracting unit 320:
330: comparison and analysis unit 330:
400: control unit 500: planting facility
510: LED illuminator 520: temperature and carbon dioxide regulator
Claims (9)
사용자로부터 명령을 입력받고 상기 명령에 따른 처리과정과 그에 따른 결과값을 출력하는 사용자 인터페이스;와
작물의 품종별로 생장주기에 따라 단계별로 구분되는 환경 정보인 생장모델정보가 저장되는 저장부;와
상기 사용자 인터페이스로부터 입력되는 명령에 의해 작물의 품종을 선택하고 해당 품종에 대응하는 생장모델정보를 상기 저장부로부터 추출하여 생장모델정보에서 기설계된 단계별 환경 제어정보에 대응하는 제어신호를 출력하는 중앙 처리부; 및
상기 중앙 처리부로부터 출력되는 제어신호에 따라 상기 재배시설의 환경을 작물의 생장주기에 따라 단계별로 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 식물공장의 자동화를 위한 맞춤 제어 시스템.
A cultivation facility providing crops with a growing space;
A user interface for receiving a command from a user and outputting a processing result according to the command and a resultant value according to the command;
A storage unit for storing growth model information, which is environment information classified in stages according to a growth cycle of the crop varieties;
A central processing unit for selecting a variety of crops according to a command input from the user interface and extracting growth model information corresponding to the corresponding type from the storage unit and outputting a control signal corresponding to the stepwise environment control information designed in advance in the growth model information, ; And
And a control unit for controlling the environment of the cultivation facility in accordance with a control signal output from the central processing unit in accordance with a growing cycle of the crop.
상기 생장모델정보는
작물의 성장 단계에 따른 환경 변화가 발생하는 구간을 구분하도록 하는 복수의 정보모듈로 구성되는 것을 특징으로 하는 식물공장의 자동화를 위한 맞춤 제어 시스템.
The method according to claim 1,
The growth model information
And a plurality of information modules for distinguishing sections in which environmental changes occur according to a growth stage of a crop.
상기 정보모듈은
모듈명과 해당 구간에서의 생장기간 및 해당 구간에서의 조도 제어정보, 온도 제어정보, 습도 제어정보, 이산화탄소 제어정보, 양액 제어정보 등을 포함한 환경 제어정보 또는 수작업 정보를 포함하며, 상기 환경 제어정보는 제어 설정시간과 설정 값으로 구성되는 것을 특징으로 하는 식물공장의 자동화를 위한 맞춤 제어 시스템.
3. The method of claim 2,
The information module
Temperature control information, humidity control information, carbon dioxide control information, nutrient solution control information, or manual operation information in the module name, the growth period in the corresponding section, and the illuminance control information, temperature control information, A control setting time, and a set value.
상기 중앙처리부는
작물 생장의 시계열적 순서에 따라 상기 생장모델정보를 구성하는 복수의 정보모듈에 각각 순위를 부여하고 순위에 따라 순차적으로 각 정보모듈에 저장된 환경 제어정보에 대한 제어신호를 출력하여 상기 제어부로 송출하되, 어느 한 정보모듈이 수작업 정보를 포함하는 경우 상기 사용자 인터페이스를 통해 수작업 정보를 출력하는 것을 식물공장의 자동화를 위한 맞춤 제어 시스템.
The method of claim 3,
The central processing unit
A plurality of information modules constituting the growth model information are ranked according to a time-series sequence of crop growth, a control signal for environmental control information stored sequentially in each information module is output to the control unit And outputting manual information through the user interface when an information module includes manual operation information.
상기 재배시설은
상부에 LED조사판이 구성되며,
상기 제어부는
상기 LED조사판을 구간이 구획되어 교번으로 점등되도록 하여 상기 재배시설의 온도 및 조도를 조절하도록 하는 것을 특징으로 하는 식물공장의 자동화를 위한 맞춤 제어 시스템.
The method according to claim 1,
The cultivation facility
An LED illumination plate is formed on the upper part,
The control unit
Wherein the LED illumination plate is divided into sections and alternately turned on so as to control temperature and illuminance of the cultivation facility.
상기 재배시설에는
일단이 송풍기와 연결되며 지중에 매입되고 타단이 상기 재배시설에 연통되며, 복수의 유입공이 형성된 하나 이상의 지중관이 구성되는 것을 특징으로 하는 식물공장의 자동화를 위한 맞춤 제어 시스템.
6. The method of claim 5,
In the cultivation facility
Wherein at least one underground pipe connected to the blower and embedded in the ground and having the other end communicated with the cultivation facility is formed with a plurality of inflow holes.
b) 선택된 작물의 생장주기에 따라 단계별로 기설계된 생장모델정보를 검색 및 추출하는 단계;
c) 상기 생장모델정보에 저장된 단계별 작물의 환경 제어정보를 분석하고 이를 기반으로 제어신호를 출력하는 단계; 및
d) 상기 출력된 제어신호에 의해 재배시설의 환경을 작물의 생장주기에 따라 단계별로 제어하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 식물공장의 자동화를 위한 맞춤 제어 방법.
a) selecting and inputting a specific crop through a user interface;
b) searching and extracting the designed growth model information step by step according to the growth cycle of the selected crop;
c) analyzing environmental control information of the crops stored in the growth model information and outputting a control signal based on the environmental control information; And
and d) controlling the environment of the cultivation facility step by step according to the growth period of the crop by the output control signal.
상기 b) 단계에서는,
추출된 생장모델정보를 분석하여 작물 생장의 시계열적 순서에 따라 상기 생장모델정보를 구성하는 복수의 정보모듈에 각각 순위를 부여하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 식물공장의 자동화를 위한 맞춤 제어 방법.
8. The method of claim 7,
In the step b)
And a step of analyzing the extracted growth model information and assigning a ranking to each of a plurality of information modules constituting the growth model information according to a time series sequence of crop growth. Way.
상기 c) 단계에서는
순위가 부여된 각 정보모듈을 분석하여 환경 제어정보 또는 수작업 정보를 포함하고 있는지를 파악하는 단계; 및
순위에 따라 순차적으로 정보모듈의 환경 제어정보에 따른 제어신호를 출력하되, 정보모듈이 수작업 정보를 포함하는 경우 사용자에게 해당 수작업 정보를 알리는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 식물공장의 자동화를 위한 맞춤 제어 방법.9. The method of claim 8,
In the step c)
Analyzing each ranked information module to determine whether it contains environmental control information or manual operation information; And
And outputting a control signal in accordance with the environment control information of the information module sequentially in accordance with the order, and notifying the user of the manual operation information when the information module includes manual operation information. Customized control method.
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