KR20150076610A - System for Controlling Urban Plant Factory - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 도시형 식물 공장의 통합 제어 시스템에 관한 것이고, 구체적으로 식물 공장 내부 환경을 탐지하여 자동으로 생육 환경이 설정되거나 또는 사용자의 입력에 의하여 식물 공장의 생육 환경이 자동화가 된 장치에 의하여 설정이 될 수 있도록 하는 도시형 식물 공장의 통합 제어 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to an integrated control system for a municipal plant, and more particularly, it relates to an integrated control system for a municipal plant, and more particularly, To an integrated control system of an urban plant.
식물 공장이란 시설 내부에 빛, 온도, 습도 또는 이산화탄소와 같은 재배환경을 인공적으로 제어하여 계절에 관계없이 식물이 계속적으로 생산될 수 있도록 하는 시설을 말한다. 식물 공장은 도시 근교 또는 도심에서 농산물이 생산될 수 있고, 실내 농업에 해당되므로 연중 생산이 가능하면서 안정적인 공급이 가능하다는 장점을 가지지만 모든 시설이 인공적으로 만들어져야 하므로 설비 및 유지비용이 높아지고 이로 인하여 가격 경쟁력이 낮아질 수 있다는 단점을 가진다. A plant plant is a facility that allows artificial control of the cultivation environment such as light, temperature, humidity, or carbon dioxide inside the facility so that plants can be continuously produced regardless of the season. Plant factories are capable of producing agricultural products in the suburbs or in the city, and they are suitable for indoor farming, so they can be produced all year round and can be supplied in a stable manner. However, all the facilities must be made artificially, Price competitiveness can be lowered.
식물 공장은 식물의 종류에 따라 다양한 생육 조건이 요구되고 인공적인 시설을 통하여 환경 조건이 형성되어야 한다. 그리고 식물이 성장함에 따라 이와 같은 조건이 적절하게 조절이 되어야 한다. 그러나 이와 같은 식물의 종류 또는 성장 정도에 따른 조건을 인위적으로 조절하는 것은 경험 및 숙련이 요구되고 다양한 환경 조건에 따라 적합하게 이루어지기 어렵다는 문제점을 가진다. Plant plants require various growth conditions depending on the type of plant and environmental conditions must be formed through artificial facilities. And as plants grow, these conditions must be properly controlled. However, it is difficult to artificially control the conditions depending on the kind of plants or the degree of growth of such plants, which requires experience and skill and is difficult to be suitably applied according to various environmental conditions.
식물 공장의 제어와 관련된 선행기술로 특허공개번호 제2012-0061687호 ‘랩뷰를 이용한 식물공장 제어장치 및 그 방법’이 있다. 상기 선행기술은 식물공장의 제어를 위하여 랩뷰를 구동하고 인터넷을 이용하여 원격 연결 처리를 수행하여, 사용자가 인터넷을 통해 식물공장을 제어할 수 있도록 하는 컴퓨터와; 상기 컴퓨터와 상기 식물공장 설비를 연결하는 전원공급 및 연결부와; 인공광원, 팬, 물 공급 호스, 미스트 노즐, 솔레노이드 밸브, 릴레이를 포함하고, 식물을 재배할 수 있도록 구성된 식물공장 설비와; 상기 식물공장 설비의 상태 변화를 감지하여 사이 컴퓨터로 전송하는 센서부와; 상기 식물공장 설비의 상태를 영상으로 촬영하여 상기 컴퓨터를 전송하는 카메라를 포함하고, 센서나 장비의 아날로그 또는 디지털 신호 값을 측정 및 분석하여 만들어진 랩뷰 프로그램에 의한 지정된 동작을 수행하고, 환경 조건을 분석 후 최적화된 환경을 조성 및 유지하고 모든 데이터는 사용자가 스마트 폰과 같은 모바일 기기와 연동하여 인터넷을 통해 식물 공장에 대한 정보를 얻을 수 있도록 하는 식물 공장 제어 장치에 대하여 개시하고 있다. Prior art relating to control of plant factories is disclosed in Korean Patent Publication No. 2012-0061687, " Plant Plant Control System Using LabVIEW ". The prior art includes a computer for driving a labview for control of a plant plant and performing a remote connection process using the Internet to enable a user to control the plant plant through the Internet; A power supply and connection unit connecting the computer and the plant factory equipment; A plant plant facility including an artificial light source, a fan, a water supply hose, a mist nozzle, a solenoid valve, a relay, and configured to grow plants; A sensor unit for detecting a change in the state of the plant factory equipment and transmitting the detected change to the computer; And a camera for photographing the state of the plant factory equipment by an image and transmitting the computer, wherein the designated operation is performed by a LabVIEW program created by measuring and analyzing analog or digital signal values of a sensor or equipment, And all the data discloses a plant factory control device that enables a user to obtain information about plant factories via the Internet in cooperation with a mobile device such as a smart phone.
식물 공장의 제어와 관련된 다른 선행기술로 특허공개번호 제2013-0065828호 ‘스마트폰을 이용한 식물공장 운영시스템’이 있다. 상기 선행기술은 엘이디 조명에 의해 빛을 공급하는 양액 플레이트를 지지프레임에 고정시켜 다층으로 설치하고, 순환 펌프에 의해 양액 플레이트로 양액을 공급하여 식물을 재배하는 식물 재배 장치를 다수 개 설치한 식물 공장에 있어서, 양액 플레이트의 상부에 위치하는 엘이디 조명의 조도와 광 파장 및 각 양액 플레이트로 양액 공급을 제어하는 통합 운영 수단에서 관리자의 스마트 폰으로 양액 플레이트에서 재배되고 있는 식물의 영상을 촬영하여 전송하고, 이를 수신한 관리자가 적합한 제어 신호를 입력하여 전송하면 그에 따라 각 식물 재배 장치에 적합한 조치가 취해질 수 있게 하여 관리자가 식물 공장에 상주하지 않아도 외부에서 식물 공장을 안정적으로 운영할 수 있도록 하는 스마트 폰을 이용한 식물 공장 운영 시스템에 대하여 개시한다. Another prior art related to the control of plant factories is Patent Office No. 2013-0065828, 'Plant Plant Operation System Using Smartphone'. In the prior art, there is disclosed a plant plant in which a nutrient solution plate for supplying light by LED illumination is fixed to a support frame to provide a multi-layer structure, and a plant is grown by supplying nutrient solution with a nutrient solution plate by a circulation pump , An image of the plant being cultivated on the nutrient solution plate is taken and transmitted from the integrated operating means for controlling the nutrient solution supply to the nutrient solution plate, , The administrator receiving the control signal inputs and transmits the appropriate control signal so that appropriate measures can be taken for each plant cultivating device so that the manager can operate the plant factory stably even if the plant does not reside in the plant factory Started plant plant operation system using The.
공지된 식물공장 제어 시스템은 식물 공장 내부의 영상을 기초로 생육 환경을 판단하는 기술에 대하여 개시한다. 그러나 실질적으로 영상에 의하여 판단될 수 있는 것은 예외적인 상황이며 식물 공장의 생육 환경이 적절한 상태에 있는지 여부에 대한 실질적인 판단은 어렵다. 다른 한편으로 식물 공장의 생육 환경은 정해진 조건에 따라 설정이 되고 그리고 식물 공장의 내부 환경이 정해진 조건에 적합한지 여부가 탐지될 수 있어야 한다. 그리고 탐지 결과에 따라 식물공장의 내부 환경 제어가 결정되어야 한다. 선행기술은 이와 같은 기술에 대하여 개시하지 않는다. A known plant plant control system discloses a technique for judging a growth environment based on an image inside a plant plant. However, it is an exceptional situation that can be judged practically by the image, and it is difficult to make a practical judgment as to whether the growth environment of the plant is in a proper state. On the other hand, the growth environment of the plant should be set according to the set conditions and it should be possible to detect whether the internal environment of the plant is suitable for the specified conditions. The internal environmental control of the plant should be determined according to the detection result. The prior art does not disclose such techniques.
본 발명은 선행기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로 아래와 같은 목적을 가진다. The present invention has been made to solve the problems of the prior art and has the following purpose.
본 발명의 목적은 미리 결정된 조건 데이터에 따라 식물 공장 내부의 환경이 설정되어 센서에 의하여 환경 인자가 탐지되고 그리고 탐지 결과에 따라 식물 공장 내부의 환경 조건이 자동으로 제어될 수 있도록 하는 도시형 식물 공장의 통합 제어 시스템을 제공하는 것이다. An object of the present invention is to provide an urban plant facility in which an environment within a plant plant is set according to predetermined condition data, environmental factors are detected by sensors, and environmental conditions inside the plant plant are automatically controlled according to the detection result And to provide an integrated control system.
본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 도시형 식물 공장의 통합 제어 시스템은 관리 디바이스와 유선 또는 무선 통신이 가능한 제어 노드; 제어 노드와 근거리 무선으로 연결되고 식물 공장 내부의 생태 환경을 설정하는 작동 모듈; 및 식물 공장의 광 환경 및 환경 조건을 탐지하여 제어 노드로 전송하는 센서 모듈을 포함하고, 상기 제어 노드는 미리 결정된 성장 데이터베이스에 기초하여 작동 모듈을 작동시키고 상기 센서는 광 다이오드에 의하여 식물 공장의 광 환경을 측정한다.According to a preferred embodiment of the present invention, the integrated control system of the municipal plant is a control node capable of wired or wireless communication with the management device; An operating module connected to the control node in a short-range wireless manner and setting an ecological environment inside the plant factory; And a sensor module for detecting optical environment and environmental conditions of the plant plant and transmitting to the control node, wherein the control node activates an operating module based on a predetermined growth database, Measure the environment.
본 발명의 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 상기 센서 모듈은 식물 공장 내부의 성장 환경을 탐지하는 환경 탐지 센서와 성장 상태를 탐지하는 성장 탐지 센서로 이루어지고, 상기 제어 노드는 일정한 주기로 성장 탐지 센서로부터 전달되는 정보를 대조 데이터베이스와 비교하여 작동 모듈의 작동을 제어한다. According to another preferred embodiment of the present invention, the sensor module comprises an environment detection sensor for detecting a growth environment inside a plant factory and a growth detection sensor for detecting a growth state, and the control node transmits a growth detection signal And controls the operation of the operation module.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 상기 성장 탐지 센서는 식물 공장의 서로 다른 위치에 설치된 대조 식물군에 설치된다. According to another preferred embodiment of the present invention, the growth detection sensors are installed in a control plant group installed at different positions in a plant plant.
본 발명에 따른 제어 시스템은 식물 공장 내부의 환경이 자동으로 조절될 수 있도록 하는 것에 의하여 생산 비용이 감소될 수 있도록 한다는 이점을 가진다. 또한 본 발명에 따른 식물 공장 제어 시스템은 생육 환경이 미리 결정되고 그에 따라 환경이 조절되도록 하는 것에 의하여 균일한 품질을 가진 작물의 생산이 가능하도록 한다는 장점을 가진다. 추가로 본 발명에 따른 제어 시스템은 자료의 축척으로 인하여 식물 생장을 위한 적합한 조건에 대한 정보의 획득이 가능하도록 한다는 장점을 가진다. The control system according to the present invention has an advantage that the production cost can be reduced by allowing the environment inside the plant factory to be automatically controlled. In addition, the plant control system according to the present invention has an advantage that the production environment can be determined in advance and the environment can be controlled thereby to enable the production of crops having uniform quality. In addition, the control system according to the present invention has the advantage that it is possible to acquire information on suitable conditions for plant growth due to the scale of the data.
도 1은 본 발명에 따른 제어 시스템의 실시 예를 블록 다이어그램으로 도시한 것이다.
도 2a는 본 발명에 따른 제어 시스템에 적용될 수 있는 제어 노드의 실시 예를 도시한 것이다.
도 2b는 본 발명에 따른 제어 노드에 적용될 수 있는 무-접점 방식 릴레이(SSR) 및 A/B 접점에 대하여 총 4개의 릴레이 제어가 가능한 릴레이의 실시 예를 각각 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 시스템의 작동 구조의 실시 예를 도시한 것이다. 1 is a block diagram of an embodiment of a control system according to the present invention.
Figure 2a illustrates an embodiment of a control node that may be applied to a control system according to the present invention.
2B shows an embodiment of a relay capable of controlling a total of four relays for a contactless relay (SSR) and an A / B contact which can be applied to a control node according to the present invention, respectively.
Figure 3 shows an embodiment of the operating structure of the system according to the invention.
아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 아래의 설명에서 서로 다른 도면에서 동일한 도면 부호를 가지는 구성요소는 유사한 기능을 가지므로 발명의 이해를 위하여 필요하지 않는다면 반복하여 설명이 되지 않으며 공지의 구성요소는 간략하게 설명이 되거나 생략이 되지만 본 발명의 실시 예에서 제외되는 것으로 이해되지 않아야 한다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the embodiments shown in the accompanying drawings, but the present invention is not limited thereto. In the following description, components having the same reference numerals in different drawings have similar functions, so that they will not be described repeatedly unless necessary for an understanding of the invention, and the known components will be briefly described or omitted. However, It should not be understood as being excluded from the embodiment of Fig.
도 1은 본 발명에 따른 제어 시스템의 실시 예를 블록 다이어그램으로 도시한 것이다. 1 is a block diagram of an embodiment of a control system according to the present invention.
도 1을 참조하면, 도시형 식물 공장의 통합 제어 시스템(10)은 관리 디바이스(M)와 유선 또는 무선 통신이 가능한 제어 노드(11); 제어 노드(11)와 근거리 무선 통신으로 연결되고 식물 공장 내부의 생태 환경을 설정하는 작동 모듈(13); 및 식물 공장의 광 환경 및 환경 조건을 탐지하여 제어 노드(11)로 전송하는 센서 모듈(12)을 포함하고, 상기 제어 노드(11)는 미리 결정된 성장 데이터베이스에 기초하여 작동 모듈(13)을 작동시키고 상기 센서는 광 다이오드에 의하여 식물 공장의 광 환경을 측정한다. Referring to FIG. 1, an
본 발명에 따른 제어 시스템은 도시형 식물 공장의 작동 제어를 위한 것으로 식물 공장에서 생육되는 작물 또는 식물의 종류에 제한되지 않는다. 도시형 식물 공장은 작물 또는 식물의 생산을 위하여 인위적으로 생태 환경이 형성된 임의의 구조를 의미한다. The control system according to the present invention is for controlling the operation of the municipal plant and is not limited to the type of crop or plant growing in the plant. Urban plant factories mean any structure in which an ecological environment is artificially formed for the production of crops or plants.
식물 공장의 제어는 예를 들어 원격 제어를 의미하고 구체적으로 조명, 습도, 온도 또는 이산화탄소의 농도와 같은 생태 환경 조건을 제어하는 것을 포함할 수 있고 이에 관련된 장치의 제어를 포함한다. 또한 식물 공장의 제어는 예를 들어 식물 공장 내부에서 발생되는 예외적인 상황 또는 생태 환경의 급격한 변화를 탐지하는 것을 포함한다. 이와 같이 제어 시스템은 식물 공장 내부의 생태 환경의 탐지 및 그에 따른 관련 장치의 작동 제어를 의미하거나 또는 예외적인 상황의 발생 및 그에 따라 전송을 포함한다. 그리고 이와 같은 제어 시스템의 작동은 제어 노드(11)를 기초로 이루어질 수 있다. Control of plant factories means, for example, remote control, and may in particular include control of ecological environmental conditions such as lighting, humidity, temperature or concentration of carbon dioxide, and includes control of the devices involved. Control of a plant plant also includes, for example, detecting an exceptional situation occurring within a plant plant or a sudden change in the ecological environment. Thus, the control system refers to the detection of the ecological environment within the plant plant and hence the control of the operation of the associated apparatus, or the occurrence of and the transmission of an exceptional situation. And the operation of such a control system may be based on the
식물 공장의 관리자는 관리 유닛(M)을 통하여 제어 노드(11)와 무선 통신을 할 수 있다. 관리 유닛(M)은 제어 노드(11)와 통신 가능한 임의의 전자 기기가 될 수 있고 예를 들어 개인용 컴퓨터, 노트 북, 모바일 기기 또는 단말기와 같은 것이 될 수 있다. 관리 유닛(M)은 제어 노드(11)와 예를 들어 블루투스 또는 지그비(Zigbee) 통신과 같은 근거리 통신이 가능하고 제어 노드(11)는 관리 유닛(M)와 데이터 통신이 가능한 통신 칩(C1)을 가질 수 있다. 다른 한편으로 관리 유닛(M)은 다른 관제 서버 또는 다른 전자기기와 원거리 유무선 통신을 위한 원거리 통신 수단을 가질 수 있다. 예를 들어 관리 유닛(M)은 제어 노드(11)의 근처에 설치된 통합 제어 서버가 될 수 있고 그리고 스마트 폰 또는 중앙 통제 센터와 유무선 통신이 가능한 전자기기가 될 수 있다. 관리자는 예를 들어 중앙 통제 센터 또는 스마트 폰과 같은 통신 수단을 통하여 관리 유닛(M)에 접근하거나 직접 관리 유닛(M)에 접근할 수 있다. 이와 같은 구조에서 관리 유닛(M)은 실질적으로 제어 노드(11)를 포함할 수 있다. The manager of the plant factory can communicate wirelessly with the
관리 유닛(M)과 제어 노드(11)는 독립된 구조 또는 통합된 구조로 형성될 수 있고 본 발명은 이에 제한되지 않는다. The management unit M and the
제어 노드(11)은 작동 모듈(13)을 제어하기 위하여 작동 모듈(13)과 근거리 무선 통신이 가능하고 그리고 근거리 무선 통신은 예를 들어 블루투스 통신 또는 지그비 통신과 같은 것이 될 수 있다. 작동 모듈(13)은 예를 들어 전원, 엘이디 모듈, 습도 조절 장치, 환기 장치 또는 온도 조절 장치와 같은 것이 될 수 있다. 제어 노드(11)와 작동 모듈(13)을 근거리 무선 통신으로 연결하는 것은 식물 공장의 관리 효율을 향상시킨다. 식물 공장은 작물 및 작물 재배를 위한 다양한 인공 시설로 인하여 복잡한 내부 환경을 가지고 있고 그리고 일반적으로 제어 노드(11)는 전자 기기를 포함하고 있으므로 식물 공장 외부에 설치가 되는 것이 바람직하다. 제어 노드(11)가 식물 공장의 외부에 설치되는 경우 작동 모듈(13)은 식물 공장(P)의 둘레 벽 또는 천장에 설치될 수 있다. 만약 제어 노드(11)와 작동 모듈(13)이 유선으로 연결된다면 설치 및 유지가 어렵게 된다는 단점을 가진다. 본 발명에 따르면 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제어 노드(11)와 작동 모듈(13)은 블루투스 또는 지그비 통신과 같은 근거리 통신으로 연결이 되어 각각에 설치된 통신 칩(C1, C2)을 통하여 데이터 교환이 이루어질 수 있다. The
식물 공장(P)의 생육 환경은 센서 모듈(12)의 의하여 탐지되어 제어 노드(11)로 전달될 수 있다. 예를 들어 조도, 광양자 밀도(Photosynthetic Photon Flux Density: PPFD), 습도, 온도, 이산화탄소의 변화 수준 또는 공기 순환 방향과 같은 것이 센서(12)에 의하여 탐지되어 제어 노드(11)로 전달될 수 있다. 센서 모듈(12)과 제어 노드(11)는 위에서 설명이 된 근거리 무선 통신에 의하여 연결될 수 있다. 성장 환경과 관련된 다양한 환경 인자가 센서 모듈(12)에 의하여 탐지될 수 있다. 예를 들어 광양자 밀도(PPFD)의 측정을 위하여 포토다이오드 또는 실리콘 포토다이오드와 같은 측정 센서가 적용될 수 있다. The growth environment of the plant P can be detected by the
제어 노드(11)는 센서 모듈(12)로부터 전달된 정보에 기초하여 식물 공장(P)의 생육 환경을 조절하기 위하여 작동 모듈(13)을 작동시킬 수 있다. 이와 같은 센서 모듈(12)에 의한 식물 공장(P)의 환경 탐지 및 그에 따른 작동 모듈(13)의 작동 제어에 의하여 식물 공장(P)의 작동 관리가 가능해질 수 있다. The
아래에서 본 발명에 따른 시스템에 적용될 수 있는 제어 노드(11)의 실시 예에 대하여 설명된다. An embodiment of a
도 2a는 본 발명에 따른 제어 시스템에 적용될 수 있는 제어 노드의 실시 예를 도시한 것이다. Figure 2a illustrates an embodiment of a control node that may be applied to a control system according to the present invention.
도 2a를 참조하면, 제어 노드(11)는 마이크로컨트롤러를 포함하는 중앙 처리 유닛(21) 및 작동 모듈 또는 센서와 근거리 통신을 하기 위한 근거리 통신 유닛(22a) 및 외부 기기와 통신을 위한 시리얼 통신 유닛(22b)을 포함할 수 있다. 위에서 설명이 된 것처럼, 근거리 통신 유닛(22a)은 예를 들어 2.4 GHz IEEE 802.15.4 Zigbee 통신이 가능하도록 설정될 수 있고 그리고 시리얼 통신 유닛(22b)은 RS-232 또는 RS-485와 같은 외부 기기에 대한 시리얼 인터페이스 지원 가능을 가질 수 있다. 제어 노드(11)는 전원 제어를 위한 출력 스위치(23a), 릴레이(23b) 및 제어 스위치(23c)를 포함할 수 있다. 출력 스위치(23a)는 120 V 또는 220 V의 외부 교류 전원에 대하여 무접점 접속이 가능한 예를 들어 4채널 무-접점 방식 릴레이(Solid State Relay)를 포함할 수 있고 그리고 릴레이(23b)는 교류를 직류로 변환하기 위한 예를 들어 4 채널 릴레이 제어가 가능한 회로가 될 수 있다. 또한 제어 노드(11)는 각각의 하드웨어를 제어하기 위한 스위치(23c)를 포함할 수 있다. 중앙 처리 유닛(21)은 출력 스위치(23a), 릴레이(23b) 및 스위치(23c)의 작동을 집적 회로 위에 배치된 핀을 실행 과정에서 소프트웨어 또는 프로그램에 의하여 제어하는 GPIO(General-Purpose Input/Output) 방식으로 제어할 수 있다. 마찬가지로 엘이디 제어 소자(24) 및 인자 제어 소자(25)에 대한 제어가 GPIO 핀에 의하여 이루어질 수 있다. 다만 근거리 통신 유닛(22a) 및 시리얼 통신 유닛(22b)에 대한 제어는 통합 비동기 송수신기(Universal Asynchronous Receiver Transmitter)에 의하여 이루어질 수 있다.2A, the
도 2b의 (가)는 무-접점 방식 릴레이(SSR) 그리고 (나)는 A/B 접점에 대하여 총 4개의 릴레이 제어가 가능한 릴레이의 실시 예를 각각 도시한 것이다. 무-접점 방식 릴레이는 외부 교류 220 V 전원의 각각에 대하여 무-접점 릴레이로 제어가 가능하도록 하고 그리고 전원 AC 220 V 4개에 대한 각각 N 페이저 및 L 페이저 제어가 가능하도록 설계될 수 있다. 2 (b) shows an embodiment of a relay capable of controlling all four relays with respect to an A / B contact, and Fig. 2 (b) The contactless relays can be designed to be controllable with no-contact relays for each of the external AC 220 V supplies and to enable N phaser and L phaser controls respectively for four AC 220 V power sources.
다양한 구조를 가지는 출력 스위치(23a) 또는 릴레이(23b)가 본 발명에 따른 제어 노드(11)에 적용되어 중앙 처리 유닛(21)에 의한 프로그램 제어 또는 소프트웨어 제어가 가능하도록 설계될 수 있고 본 발명은 제시된 실시 예에 제한되지 않는다. An
제어 노드(11)는 중앙 처리 장치(21)에 의하여 제어되는 엘이디 제어 소자(24) 및 인자 제어 소자(25)를 포함할 수 있다. 엘이디 제어 소자(24) 또는 인자 제어 소자(25)의 작동 또는 출력은 출력 스위치(23a) 또는 릴레이(23b)를 통하여 제어될 수 있다. 그러나 각각의 엘이디 조명의 출력 수준 또는 출력 구조는 엘이디 제어 소자(24)에 의하여 제어될 수 있다. 예를 들어 엘이디 조명의 조도가 중앙 처리 장치(21)의 제어에 의하여 엘이디 제어 소자(24)를 통하여 조절될 수 있다. 다른 한편으로 팬의 작동 속도 또는 작동 시간과 같은 것이 인자 제어 소자(25)에 의하여 제어될 수 있다. 중앙 처리 유닛(21)은 센서 모듈로부터 전달되는 정보에 기초하여 엘이디 제어 소자(24) 및 인자 제어 소자(25)의 작동 조건을 설정할 수 있다. 위에서 설명을 한 것처럼 중앙 처리 유닛(21)에 대한 명령을 GPIO 핀을 통하여 엘이디 제어 소자(24) 및 인자 제어 소자(25)로 전송이 될 수 있다. The
본 발명에 따른 제어 노드(11)는 제어 데이터베이스(26)를 포함할 수 있다. 제어 데이터베이스(26)는 식물의 종류 및 성장 상태에 따라 식물 공장의 환경을 조절하기 위한 기초 데이터를 저장할 수 있다. 중앙 처리 장치(21)는 센서 모듈로부터 전송된 센서 모듈에 의하여 탐지된 식물 공장의 환경 정보를 제어 데이터베이스(26)에 있는 데이터와 비교하여 엘이디 제어 소자(24) 또는 인자 제어 소자(25)의 작동 조건을 설정할 수 있다. 대안으로 이와 같은 조건은 관리자에 의하여 입력이 될 수 있다. 입력은 예를 들어 도 1에서 설명이 된 관리 유닛을 통하여 이루어질 수 있다. 입력된 조건은 제어 데이터베이스(26)에 저장이 될 수 있고 그리고 중앙 처리 장치(21)는 센서 모듈로부터 전송된 측정값을 입력 조건과 대비할 수 있다. 그리고 적절한 조건으로 엘이디 제어 소자(24) 및 인자 제어 소자(25)의 작동 조건을 설정할 수 있다. The
제어 노드(11)는 식물 공장의 환경 인자를 탐지하고 그리고 식물 공장의 생태 환경을 제어하기 위한 다양한 소자를 포함할 수 있고 본 발명에 따른 제시된 실시 예에 제한되지 않는다. The
제어 노드(11)는 칩 형태 또는 인쇄 회로 기판 형태로 만들어질 수 있다. The
아래에서 제어 노드(11)에 의하여 식물 공장의 생태 환경이 조절되는 구조에 대하여 설명된다. The structure in which the ecological environment of the plant plant is controlled by the
도 3은 본 발명에 따른 시스템의 작동 구조의 실시 예를 도시한 것이다. Figure 3 shows an embodiment of the operating structure of the system according to the invention.
도 3을 참조하면, 식물 공장(P)의 성장 환경의 제어를 위하여 제어 노드(11)는 각각의 설비를 탐지하기 위하여 설비 탐지 유닛(31a)을 확인할 수 있다. 그리고 식물 공장 정보 유닛(31b)으로부터 식물 공장(P)에 대한 정보를 확인할 수 있다. 설비 탐지 유닛(31a)은 예를 들어 온풍기, 살수기 또는 엘이디 유닛과 같이 식물 공장(P)의 환경을 조절하기 위한 각각의 정보에 대한 상태 및 실시간 정보를 저장할 수 있다. 설비 탐지 유닛(31a)은 필요에 따라 각각의 장치로 탐지 신호를 전송하여 정상 작동 여부를 확인할 수 있다. 식물 공장 정보 유닛(31b)은 식물 공장(P)의 크기, 현재 재배되고 있는 식물의 종류 또는 환경 설정을 위하여 필요한 재원과 같은 식물 공장(P)의 운영과 관련된 정보를 저장할 수 있다. 만약 작동 설비의 하나가 교체된다면 관련 정보가 식물 공장 정보 유닛(31b)의 관련 정보가 갱신될 수 있다. Referring to FIG. 3, the
제어 노드(11)는 설비 작동 상태 및 식물 공장(P)과 관련된 정보를 확인하고 그리고 센서 모듈로부터 탐지된 식물 공장(P)에 대한 탐지 값을 획득할 수 있다. 식물 공장(P)에 대한 환경 탐지를 위한 센서 모듈은 환경 탐지 센서(32a)와 성장 탐지 센서(32b)를 포함할 수 있다. 환경 탐지 센서(32a)는 작물의 성장을 위하여 요구되는 광양자 밀도, 습도, 온도 또는 이산화탄소의 양과 같은 것을 측정하기 위한 센서에 해당된다. 그리고 성장 탐지 센서(32b)는 실제 식물의 성장 상황을 측정하기 위한 센서에 해당된다. 환경 탐지 센서(32a)는 각각의 인자를 측정할 수 있는 센서에 의하여 식물 공장(P) 환경 전체를 탐지하게 된다. 다른 한편으로 성장 탐지 센서(32b)는 적용된 환경 인자가 실제로 식물에 미치는 영향을 탐지하기 위한 것이다. 성장 탐지 센서(32b)는 미리 결정된 대조군 식물에 설치될 수 있고 예를 들어 크기, 줄기 또는 잎의 색상 또는 이산화탄소 배출량과 같은 것을 측정할 수 있다. 추가로 영상 장치를 포함할 수 있다. 대조군 식물은 식물 공장(P)의 서로 다른 위치에 설치될 수 있고, 각각의 대조군 식물에 대한 성장 정보가 탐지되어 제어 노드(11)로 전송이 될 수 있다. 제어 노드(11)는 센서 모듈로부터 전달된 정보에 기초하여 제어 데이터베이스(26) 및 대조 데이터베이스(26a)를 검색하게 된다. 환경 탐지 센서(32a)에 의하여 전달된 정보는 제어 데이터베이스(26)에 저장된 데이터와 비교되고 그리고 성장 탐지 센서(32b)로부터 전달된 정보는 대조 데이터베이스(26a)에 저장된 데이터와 비교될 수 있다. 위에서 설명이 된 것처럼, 제어 데이터베이스(26)는 식물의 성장과 관련된 일반적인 정보를 가지고 있다. 예를 들어 특정 식물이 성장 일수에 따라 요구되는 조도, 온도 또는 습도와 같은 정보를 포함할 수 있다. 이에 비하여 대조 데이터베이스(26a)는 실제 식물 공장(P)에서 재배되고 있는 작물에 대한 구체적인 정보를 저장할 수 있다. 예를 들어 일주일 전 식물의 상태, 실물의 성장 일수에 따른 형태 또는 식물의 특정 부분에 대한 정보와 같은 것을 포함할 수 있다. 환경 탐지 센서(32a) 및 성장 탐지 센서(32b)로부터 탐지된 값은 동일 또는 서로 다른 주기로 제어 노드(11)로 전달이 될 수 있고 제어 노드(11)는 동일 또는 서로 다른 기간에 걸쳐 이와 같은 정보를 각각 제어 데이터베이스(26) 및 대조 데이터베이스(26a)에 저장된 정보와 대비할 수 있다. 그리고 식물 성장과 관련된 정보가 대조 데이터베이스(26a)에 저장이 될 수 있다. 그리고 차후 성장 탐지 센서(32b)로부터 전달된 정보가 대조 데이터베이스(26a)에 저장된 정보와 대비될 수 있다. 이후 식물 성장과 관련된 전체 정보가 정보 데이터베이스(27)에 저장이 될 수 있다. 사용자는 관리 유닛(M)을 통하여 정보 데이터베이스(27)에 저장된 정보를 검색하여 식물의 성장 상태를 확인하고 그리고 식물 성장의 이상 여부 또는 환경 인자의 조절 여부를 확인할 수 있다. The
환경 탐지 센서(32a) 또는 성장 탐지 센서(32b)는 재배되는 식물에 따라 다양한 인자를 탐지하도록 설정이 될 수 있다. 성장 탐지 센서(32b)는 또는 영상 유닛을 포함하고 그리고 제어 노드(11)는 이미지 대조 프로그램을 내장할 수 있다. 다른 한편으로 제어 데이터베이스(26) 또는 대조 데이터베이스(26a)는 다양한 형태의 정보를 저장할 수 있고 본 발명은 제시된 실시 예에 제한되지 않는다. The
본 발명에 따른 제어 시스템은 식물 공장 내부의 환경이 자동으로 조절될 수 있도록 하는 것에 의하여 생산 비용이 감소될 수 있도록 한다는 이점을 가진다. 또한 본 발명에 따른 식물 공장 제어 시스템은 생육 환경이 미리 결정되고 그에 따라 환경이 조절되도록 하는 것에 의하여 균일한 품질을 가진 작물의 생산이 가능하도록 한다는 장점을 가진다. 추가로 본 발명에 따른 제어 시스템은 자료의 축척으로 인하여 식물 생장을 위한 적합한 조건에 대한 정보의 획득이 가능하도록 한다는 장점을 가진다. The control system according to the present invention has an advantage that the production cost can be reduced by allowing the environment inside the plant factory to be automatically controlled. In addition, the plant control system according to the present invention has an advantage that the production environment can be determined in advance and the environment can be controlled thereby to enable the production of crops having uniform quality. In addition, the control system according to the present invention has the advantage that it is possible to acquire information on suitable conditions for plant growth due to the scale of the data.
위에서 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention . The invention is not limited by these variations and modifications, but is limited only by the claims appended hereto.
11: 제어 노드 12: 센서 모듈
13: 작동 모듈 21: 중앙 처리 유닛
22a: 근거리 통신 유닛 22b: 시리얼 통신 유닛
23a: 출력 스위치 23b: 릴레이
23c: 스위치 24: 엘이디 제어 소자
25: 인자 제어 소자 31a: 설비 탐지 유닛
31b: 식물 공장 정보 유닛 32a: 환경 탐지 센서
32b: 성장 탐지 센서 26: 제어 데이터베이스
26a: 데이터베이스 11: control node 12: sensor module
13: operation module 21: central processing unit
22a:
23a:
23c: switch 24: LED control element
25:
31b: plant
32b: growth detection sensor 26: control database
26a: Database
Claims (3)
제어 노드(11)와 근거리 무선으로 연결되고 식물 공장 내부의 생태 환경을 설정하는 작동 모듈(13); 및
식물 공장의 광 환경 및 환경 조건을 탐지하여 제어 노드(11)로 전송하는 센서 모듈(12)을 포함하고,
상기 제어 노드(11)는 미리 결정된 성장 데이터베이스에 기초하여 작동 모듈(13)을 작동시키고 상기 센서는 광 다이오드에 의하여 식물 공장의 광 환경을 측정하는 것을 특징으로 하는 도시형 식물 공장의 통합 제어 시스템. A control node (11) capable of wired or wireless communication with the management device (M);
An operation module (13) connected with the control node (11) wirelessly and setting an ecological environment inside the plant factory; And
And a sensor module (12) for detecting optical environment and environmental conditions of the plant and transmitting the detected environmental and environmental conditions to the control node (11)
Characterized in that the control node (11) actuates the operating module (13) on the basis of a predetermined growth database and the sensor measures the optical environment of the plant by means of photodiodes.
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