KR20160044841A - LED plant factory automation systems - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to an LED plant factory automation system which monitors and controls the growing environment of plants, such as culture solution, temperature, humidity, carbon dioxide and light, wherein the LED plant factory automation system comprises: a solution level sensor (13) for monitoring a culture solution level in a plant cultivation tank (12), a temperature sensor (14) for monitoring the temperature inside a greenhouse (11), a light sensor (15) for monitoring the amount of light entering the plant cultivation tank (12), a carbon dioxide sensor (16) for monitoring the carbon dioxide concentration inside the greenhouse (11), a plant cultivation monitoring and control unit (17) for controlling the environment inside the green house (11) in which plants grow, by analyzing the culture solution level, temperature, humidity, amount of light and carbon dioxide concentration data gathered from the sensors (13) (14) (15) (16); a culture solution supply pump (19) for supplying a culture solution from a culture solution storage (18) to the plant cultivation tank (12); an air conditioning device (20) for controlling the temperature inside the greenhouse (11); an LED module (21) for controlling the amount of light being shed on the plants in the plant cultivation tank (12); and a flow generating and air purifying fan (22) for controlling the carbon dioxide concentration inside the greenhouse (11).

Description

ＬＥＤ 식물공장 자동화시스템{LED plant factory automation systems}[0001] LED plant factory automation systems [0002]

본 발명은 LED 식물공장 자동화시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 온실 내의 식물재배용 수조에서 재배하는 식물의 재배를 위한 배양액, 온도, 습도, 이산화탄소, 빛 등과 같은 재배환경을 원격지에서 감시 및 제어할 수 있도록 하는 LED 식물공장 자동화시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an LED plant factory automation system, and more particularly, to a system for monitoring and controlling a cultivation environment for cultivating a plant cultivated in a planting water tank in a greenhouse, a cultivation environment such as temperature, humidity, carbon dioxide, To an LED plant factory automation system.

산업이 발전하고 인구가 증가함에 따라 각종 공장시설의 확장과 주택의 건설로 농경지나 청정지역이 감소하고 있는 추세이며, 특히 화학비료 등의 사용으로 농작물을 재배하는 농경지가 척박해짐은 물론 산업공해의 증가로 청정 농산물이나 각종 식물의 재배가 날로 어려워지고 있다.As the industry develops and the population grows, agricultural land and clean areas are decreasing due to the expansion of various factory facilities and housing construction. In particular, the use of chemical fertilizers, such as farmland cultivation, And the cultivation of clean agricultural products and various plants is getting harder.

근래에는 복층의 선반으로 이루어진 프레임에서 배양액이 담기는 팔레트와 조명기구를 이용하여 버섯이나 야채류 등의 식물을 재배하는 식물 재배장치에 대한 관심이 증가하고 있다. 식물 재배장치는 빛이나 온도가 인공적으로 조절되기 때문에 날씨의 변화 등에 의한 흉작이나 과다생산이 없이 고품질 야채를 안정적으로 공급 가능하고 일관적인 모양과 맛, 영양소의 관리가 가능하여 일정한 가격이 유지 가능할 뿐만 아니라 무농약 재배가 가능하여 먹거리에 대한 불안을 해소하고. 연속재배가 가능하며 밤ㆍ낮의 길이, 온도나 습도, 그리고 배양액성분과 이산화탄소 농도를 조절하는 등으로 최적의 환경을 갖출 수 있어 토지를 이용하는 일반적인 자연재배대비 수확량이 획기적으로 증대되며 도시 한가운데에서도 전업규모의 식물재배가 가능하다.In recent years, there has been an increasing interest in a plant cultivation apparatus for cultivating plants such as mushrooms and vegetables using a pallet and a lighting apparatus in which a culture liquid is contained in a frame made of a multi-layer shelf. Since the light and temperature are controlled artificially, the plant cultivation equipment can supply high quality vegetable stably without overproduction due to the change of weather, etc., and it is possible to maintain the uniform shape, taste and nutrient, It is possible to cultivate no pesticides, thus relieving the anxiety about the food. Continuous cultivation is possible and the optimal environment can be achieved by controlling the length of night and daytime, temperature and humidity, and the concentration of culture fluid and carbon dioxide, and the yield of general cultivation using land is dramatically increased. In the middle of the city, Scale plant cultivation is possible.

특허문헌 1의 경우는 식물공장에 비춰지는 태양광의 세기, 온도를 측정한 후 식물공장 재배용 작물의 기준광 요구량에 측정된 광조사량을 연산한 결과에 따라 LED 집광형 식물재배장치의 광출력을 제어하여 파장대별로 조사시키는 태양광 조도 제어유닛을 구비하고 있다. 또한 특허문헌 2의 경우는 가정, 사무실과 같은 실내 공간에서 간편하고 효과적으로 식물을 재배할 수 있도록 하고 있으며, 특허문헌 3의 경우는 식물을 환경에 대한 제한 없이 편리하게 식재할 수 있도록 하고, 광원으로 제공되는 LED 모듈의 착탈 및 교체를 용이하도록 있다. 그리고 특허문헌 4의 경우는 식물의 발아부터 성장단계까지를 하나의 유닛을 통해 수행할 수 있고 광합성은 물론 수분공급이 자동으로 이루어지면서 재순환되도록 하여 실내에서 완벽하게 식물 재배가 가능하도록 하고 있다.In the case of Patent Document 1, after measuring the intensity and temperature of sunlight reflected in the plant, the light output of the LED-concentrating plant cultivation apparatus is controlled according to the result of calculating the light irradiation amount measured in the standard light requirement amount of the plant- And a solar light intensity control unit for irradiating the light of each wavelength band. In Patent Document 2, the plant can be easily and effectively cultivated in an indoor space such as a home or an office. In Patent Document 3, the plant can be easily planted without restriction on the environment, Thereby facilitating the attachment and detachment of the provided LED module. In the case of Patent Document 4, it is possible to carry out the plant from the germination to the growth stage through one unit, and to allow the plant to be cultivated completely in the indoor space by allowing the water supply to be automatically recycled as well as photosynthesis.

위와 같은 실내에서뿐만 아니라 실내에서도 공간에 관계없이 식물 재배를 위해서는 온도, 습도, 이산화탄소 농도, 광 조사량 등이 중요한 관리 요인(factor)으로 작용한다.Temperature, humidity, carbon dioxide concentration, and light dose are important factors for plant cultivation regardless of the indoor space as well as indoors.

그러나 상기한 바와 같은 실내에서의 식물재배를 위한 상기와 같은 요인들의 효율적인 관리를 할 수 없음으로써 일반인들이 식물의 재배가 매우 어려울 뿐만 아니라 농가 또한 상당한 어려움을 겪고 있다.However, it is difficult to efficiently manage the above-mentioned factors for plant cultivation in the above-mentioned indoor environment, so that it is very difficult for the general people to cultivate the plant, and the farmhouse also suffers from considerable difficulties.

대한민국 등록특허공보 제 10-1036598 호(등록공고 2011. 05. 24.)Korean Registered Patent No. 10-1036598 (Registration Notice May 25, 2011) 대한민국 등록특허공보 제 10-1260430 호(등록공고 2013. 05. 16.)Korean Registered Patent No. 10-1260430 (Registration Announcement 2013. 05. 16.) 대한민국 등록특허공보 제 10-1315494 호(등록공고 2013. 10. 07.)Korean Registered Patent No. 10-1315494 (Registration Notice 2013. 10. 07.) 대한민국 등록특허공보 제 10-1400375 호(등록공고 2014. 06. 03.)Korean Registered Patent No. 10-1400375 (Registration Announcement 2014. 06. 03.)

본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 한계점을 극복하기 위한 것으로서, LED 식물공장에서 재배되는 재배환경을 원격지에서도 감시 및 제어할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.It is an object of the present invention to overcome the limitations of the prior art as described above and to monitor and control the cultivation environment cultivated in an LED plant plant from a remote place.

상기한 바와 같은 본 발명의 목적은, 배양액이 공급되는 온실 내의 하나 이상의 식물 재배용 수조에서 식물을 재배하는 LED 식물공장 자동화시스템에 있어서, 상기 식물 재배용 수조의 배양액 수위를 감지하는 수위센서; 상기 온실 내의 온도를 감지하는 온도센서; 상기 식물 재배용 수조의 식물에 조사되는 광량을 감지하는 조도센서; 상기 온실 내의 이산화탄소 농도를 감지하는 이산화탄소 감지 센서; 상기 센서들에 의해 감지되는 배양액 수위, 온도, 습도, 광량, 이산화탄소 농도를 분석하여 상기 온실 내의 식물 재배환경을 제어하는 식물재배 감시 및 제어유닛; 상기 식물재배 감시 및 제어유닛의 제어로 구동되어 배양액 저장고의 배양액을 상기 식물 재배용 수조에 공급하는 배양액 공급펌프; 상기 식물재배 감시 및 제어유닛의 제어로 구동되어 상기 온실 내의 온도를 조절하는 냉난방장치; 상기 식물재배 감시 및 제어유닛의 제어로 구동되어 상기 식물 재배용 수조의 식물에 조사되는 광량을 조절하는 LED 모듈; 및 상기 식물재배 감시 및 제어유닛의 제어로 구동되어 공기를 순환시켜 상기 온실 내의 이산화탄소의 농도를 조절하는 와류 및 정화용 팬;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 LED 식물공장 자동화시스템에 의해 달성된다.As described above, an object of the present invention is to provide an LED plant factory automation system for cultivating a plant in at least one plant-growing water tank in a greenhouse to which a culture liquid is supplied, the system comprising: a water level sensor for sensing a level of a culture liquid in the plant- A temperature sensor for sensing a temperature in the greenhouse; An illuminance sensor for sensing an amount of light irradiated to plants in the plant-growing water tank; A carbon dioxide sensing sensor for sensing the concentration of carbon dioxide in the greenhouse; A plant cultivation monitoring and control unit for controlling a plant cultivation environment in the greenhouse by analyzing a culture fluid level, temperature, humidity, light amount, and carbon dioxide concentration sensed by the sensors; A culture liquid supply pump driven by the plant cultivation monitoring and control unit to supply the culture liquid of the culture liquid pool to the plant cultivation water tank; A cooling / heating device driven by the control of the plant cultivation monitoring and control unit to adjust the temperature in the greenhouse; An LED module driven by the control of the plant cultivation monitoring and control unit to adjust the amount of light irradiated to plants of the plant cultivating water tank; And a vortex and a purging fan driven by the control of the plant cultivation monitoring and control unit to circulate air to adjust the concentration of carbon dioxide in the greenhouse.

또한 본 발명은 상기 온실 내의 습도를 감지하는 습도센서; 및 상기 식물 재배용 수조의 식물에 물을 분사하는 물 분사장치가 더 구비되고, 상기 식물재배 감시 및 제어 유닛은, 상기 습도센서에 의해 감지되는 상기 온실의 습도값이 설정범위를 벗어났을 때 상기 물 분사장치를 구동시켜 상기 온실 내의 습도를 조절하는 것을 특징으로 한다.The present invention also relates to a humidity sensor for sensing the humidity in the greenhouse; And a water spraying device for spraying water to plants of the plant-growing water tank, wherein the plant cultivation monitoring and control unit is configured to control the plant growth monitoring and control unit such that when the humidity value of the greenhouse sensed by the humidity sensor is out of the set range, And the humidity in the greenhouse is controlled by driving the jetting device.

상기 식물재배 감시 및 제어유닛에는 식물재배를 위한 기준이 되는 배양액 수위, 온도, 습도, 광량, 이산화탄소 농도, 습도 범위가 설정될 수 있다.In the plant cultivation monitoring and control unit, a level, a temperature, a humidity, a light amount, a carbon dioxide concentration, and a humidity range which are a standard for plant cultivation can be set.

또한 본 발명은 상기 식물재배 감시 및 제어 유닛에 이동통신단말기와의 실시간 통신 가능한 통신모듈이 구비되고, 상기 식물재배 감시 및 제어유닛은, 상기 센서들에 의해 감지되는 배양액 수위, 온도, 광량, 이산화탄소 농도, 습도를 포함하는 재배정보를 상기 이동통신단말기에 전송하고, 상기 이동통신단말기의 지시에 따라 상기 배양액 공급펌프, 상기 냉난방장치, 상기 LED 모듈, 상기 와류 및 정화용 팬, 상기 물 분사장치를 구동시켜 식물의 재배환경을 조절할 수 있다.The plant cultivation monitoring and control unit may include a communication module capable of real-time communication with the mobile communication terminal, and the plant cultivation monitoring and control unit may control the plant cultivation monitoring and control unit such that the level of the culture fluid detected by the sensors, Concentration and humidity to the mobile communication terminal and drives the culture liquid supply pump, the cooling / heating device, the LED module, the vortex and the cleaning fan, and the water injection device according to an instruction from the mobile communication terminal And the planting environment of the plant can be controlled.

또한 본 발명은 상기 온실 내의 상기 식물 재배용 수조에서 재배되는 식물을 촬영하는 CCTV를 더 구비하고, 상기 식물재배 감시 및 제어유닛은, 정해진 시각 또는 상기 이동통신단말기의 요청에 따라 상기 CCTV에 의해 촬영된 영상정보를 상기 이동통신단말기에 전송할 수 있다.The plant cultivation monitoring and control unit may further comprise a control unit for controlling the plant cultivation monitoring and control unit to control the plant cultivation monitoring and control unit so that the plant cultivation monitoring and control unit can control the plant cultivation monitoring and control unit And transmits the image information to the mobile communication terminal.

또한 본 발명은 상기 식물 재배용 수조에 배수밸브가 구비되고, 상기 식물재배 감시 및 제어유닛은, 상기 배수밸브를 개폐시켜 상기 식물 재배용 수조의 배양액을 배수시킬 수 있다.In the present invention, the plant-growing water tank is provided with a drain valve, and the plant cultivation monitoring and control unit can drain the culture liquid of the plant-growing water tank by opening and closing the drain valve.

상기 식물재배 감시 및 제어유닛은, 상기 센서들에 의해 감지되는 배양액 수위, 온도, 습도, 광량, 이산화탄소 농도, 습도가 설정된 설정범위를 벗어났을 때, 이를 알리는 경보신호를 출력할 수 있다.The plant cultivation monitoring and control unit may output an alarm signal to notify when the level of the culture fluid, the temperature, the humidity, the light amount, the carbon dioxide concentration, and the humidity, which are sensed by the sensors, exceed the set range.

상기 식물재배 감시 및 제어유닛은, 상기 센서들에 의해 감지되는 배양액 수위, 온도, 습도, 광량, 이산화탄소 농도, 습도가 설정범위를 벗어났을 때, 상기 배양액 공급펌프, 상기 냉난방장치, 상기 LED 모듈, 상기 와류 및 정화용 팬, 상기 물 분사장치의 구동에도 정해진 시간 내에 설정범위로 복원되지 않을 시 경보신호의 출력과 함께 상기 통신모듈을 통해 상기 이동통신단말기에 해당 상황을 전송할 수 있다.The plant cultivation monitoring and control unit may control the plant cultivation monitoring and control unit such that the culture liquid supply pump, the cooling and heating unit, the LED module, When the vortex, the purging fan, and the water injection device are not restored to the predetermined range within a predetermined time, the alarm signal can be output to the mobile communication terminal through the communication module.

상기 LED 모듈은 적색, 청색, 녹색 백색, 적외선 및 자외선 중 적어도 하나 이상의 빛을 발광하는 LED를 구비한다.The LED module includes an LED that emits light of at least one of red, blue, green, white, infrared, and ultraviolet.

상기 배양액 저장고는, 상기 배양액 저장고에 물을 공급하는 물 공급부; 상기 배양액 저장고에 서로 다른 성분의 배양액 원액을 공급하는 복수의 배양액 원액 저장고; 및 상기 식물재배 감시 및 제어유닛의 제어로 개폐되어 상기 배양액 저장고에 공급되는 상기 물 공급부의 물과 상기 복수의 배양액 원액 저장고의 배양액 원액을 조절하는 조절밸브;를 구비하여 배양액 원액을 선택적으로 배합하는 것을 특징으로 한다.The culture medium reservoir may comprise: a water supply unit for supplying water to the culture medium reservoir; A plurality of culture medium stock solution reservoirs for supplying culture solution stock solutions of different components to the culture medium reservoir; And a control valve which is opened and closed by the control of the plant cultivation monitoring and control unit to regulate the water of the water supply portion and the stock solution of the culture medium in the stock solution stocks supplied to the culture medium reservoir, .

또한, 본 발명은 상기 식물 재배용 천정에 물 분사장치가 구비되고, 상기 식물재배 감시 및 제어유닛은, 상기 물 분무장치를 작동시켜 상기 식물 재배공간에 물을 분사시키는 것을 특징으로 한다.In addition, the present invention is characterized in that the ceiling for growing a plant is provided with a water spraying device, and the plant cultivation monitoring and control unit operates the water spraying device to spray water into the plant growing space.

본 발명에 의하면, 온실 내에서 식물재배를 위해 필요로 하는 배양액, 온도, 습도, 빛, 이산화탄소 등과 같은 재배환경을 자동으로 조절하거나 혹은 통신망을 통해 이동통신단말기로 원격 제어할 수 있도록 함으로써, 온실 내에서 재배중인 식물을 효율적으로 관리할 수 있다.According to the present invention, it is possible to automatically control the cultivation environment such as culture solution, temperature, humidity, light, carbon dioxide and the like required for plant cultivation in a greenhouse, or remotely control the cultivation environment through a communication network, Can efficiently manage the plants being cultivated.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 LED 식물농장을 구성하는 온실의 내부구조를 보여주는 개략도이다.
도 2는 도 1에 개시된 온실 내에서 재배중인 식물의 재배환경을 조절하기 위한 시스템 구성도이다.
도 3은 도 1에 개시된 온실 내에서 재배중인 식물에 배양액을 공급하기 위한 배양액 저장고를 포함하는 장치를 보여주는 개략도이다.1 is a schematic view showing the internal structure of a greenhouse constituting an LED plant farm according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a system configuration diagram for controlling the cultivation environment of a plant cultivated in the greenhouse shown in FIG. 1. FIG.
Fig. 3 is a schematic diagram showing an apparatus including a culture broth for supplying a culture medium to a plant cultivated in the greenhouse disclosed in Fig. 1; Fig.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 LED 식물농장을 구성하는 온실의 내부구조를 보여주는 개략도이고, 도 2는 도 1에 개시된 온실 내에서 재배중인 식물의 재배환경을 조절하기 위한 시스템 구성도이다.FIG. 1 is a schematic view showing the internal structure of a greenhouse constituting an LED plant farm according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a system configuration diagram for controlling the cultivation environment of a plant cultivated in the greenhouse shown in FIG.

본 발명의 실시예에 의한 LED 식물농장 자동화시스템은, 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 식물 재배를 위해 온실(11) 내에 복수 층으로 설치된 하나 이상의 식물 재배용 수조(12)에 배양액이 공급되는 구조를 갖는다.1 and 2, in the LED plant farm automation system according to the embodiment of the present invention, a culture liquid is supplied to at least one plant cultivation water tank 12 provided in a plurality of layers in a greenhouse 11 for plant cultivation .

위와 같은 온실(11) 내에서의 식물의 재배환경을 감시하기 위해, 본 발명의 실시예에 의한 LED 식물농장 자동화시스템은, 식물 재배용 수조(12)의 배양액 수위를 감지하는 수위센서(13)와, 온실(11) 내의 온도를 감지하는 온도센서(14)와, 식물 재배용 수조(12)의 식물에 조사되는 광량을 감지하는 조도센서(15) 그리고 온실(11) 내의 이산화탄소 농도를 감지하는 이산화탄소 감지 센서(16)를 구비한다.In order to monitor the cultivation environment of the plant in the greenhouse 11, the LED plant farming automation system according to the embodiment of the present invention includes a water level sensor 13 for sensing the level of the culture liquid in the planting water tank 12, A temperature sensor 14 for sensing the temperature in the greenhouse 11, an illuminance sensor 15 for sensing the amount of light irradiated to the plants in the planting water tank 12, and a carbon dioxide sensing And a sensor 16.

또한, 본 발명의 실시예에 의한 LED 식물농장 자동화시스템은 온실(11) 내에서 재배되는 식물의 재배환경을 감시 및 제어하는 식물재배 감시 및 제어유닛(17)을 구비하는데, 이는 센서들(13)(14)(15)(16)에 의해 감지되는 배양액 수위, 온도, 광량, 이산화탄소 농도를 분석하여 온실(11) 내의 식물 재배환경을 제어한다.The LED plant farm automation system according to the embodiment of the present invention also includes a plant cultivation monitoring and control unit 17 for monitoring and controlling the cultivation environment of the plant cultivated in the greenhouse 11, ) 14, 15, 16 to control the plant cultivation environment in the greenhouse 11 by analyzing the level, temperature, light amount, and carbon dioxide concentration of the culture fluid.

위에서와 같이 식물재배 감시 및 제어유닛(17)에 의해 온실(11) 내의 식물 재배환경을 제어하기 위해, 본 발명의 실시예에 의한 LED 식물농장 자동화시스템은, 배양액 저장고(18)의 배양액을 식물 재배용 수조(12)에 공급하는 배양액 공급펌프(19)와, 온실(11) 내의 온도를 조절하는 냉난방장치(20)와, 식물 재배용 수조(12)의 식물에 조사되는 광량을 조절하는 LED 모듈(21) 그리고 공기를 순환시켜 온실(11) 내의 이산화탄소의 농도를 조절하는 와류 및 정화용 팬(22)을 구비한다.In order to control the plant cultivation environment in the greenhouse 11 by the plant cultivation monitoring and control unit 17 as described above, the LED plant farming automation system according to the embodiment of the present invention is a system for controlling the plant cultivation environment in the greenhouse 11, A heating and cooling device 20 for controlling the temperature in the greenhouse 11 and an LED module 20 for controlling the amount of light irradiated to the plants in the planting water tank 12 21), and a vortex and a purifying fan (22) for circulating air to adjust the concentration of carbon dioxide in the greenhouse (11).

여기서, LED 모듈(21)은 인쇄회로기판상에 적색, 청색, 녹색 백색, 적외선 및 자외선 중 적어도 하나 이상의 빛을 발광하여 식물에 조사되도록 하는 다수의 LED를 구비함으로써 LED 모듈(21)은 칩형 LED 또는 램프형 LED 중 하나로 이루어지며, 식물의 종류 및 성장단계에 따라 특정 영역의 파장을 갖는 빛을 제공한다.Here, the LED module 21 includes a plurality of LEDs for emitting light to at least one of red, blue, green, white, infrared, and ultraviolet light on a printed circuit board so that the LED module 21 emits light to the plant, Or a lamp-type LED, and provides light having a wavelength of a specific region according to the type of plant and growth stage.

또한 LED 모듈(21)은 식물의 성장에 필요한 광합성 작용과 엽록소의 생성이 극대화될 수 있고, 식물의 발아, 개화 및 성장 등의 과정에 최적의 파장을 제공할 수 있도록 425㎚∼455㎚ 파장의 청색 LED와 640㎚∼675㎚ 파장의 적색 LED가 미리 설정된 비율로 혼합되어 구성될 수도 있다.In addition, the LED module 21 can maximize the photosynthesis activity and the production of chlorophyll necessary for the growth of the plant, and can provide the optimum wavelength for the germination, flowering and growth of the plant. A blue LED and a red LED having a wavelength of 640 nm to 675 nm may be mixed at a predetermined ratio.

또한, 본 발명의 실시예에 의한 LED 식물농장 자동화시스템은, 온실(11) 내의 습도를 감지하는 습도센서(23) 및 식물 재배용 수조(12)의 식물에 물을 분사하는 물 분사장치(24)를 더 구비함으로써, 식물재배 감시 및 제어 유닛(17)은 습도센서(23)에 의해 감지되는 온실(11)의 습도값이 설정범위를 벗어났을 때 물 분사장치(24)를 구동시켜 온실(11) 내의 습도를 조절할 수 있다. 물론, 식물재배 감시 및 제어유닛(17)은 필요에 따라 물 분사장치(24)뿐만 아니라 와류 및 정화용 팬(22) 등을 동시에 또는 선택적으로 구동시켜 온실(11) 내의 습도값을 사전에 설정된 범위로 조절할 수 있다.The LED plant farming automation system according to the embodiment of the present invention further includes a humidity sensor 23 for sensing the humidity in the greenhouse 11 and a water injection device 24 for spraying water to plants of the planting water tank 12, The plant cultivation monitoring and control unit 17 drives the water jetting device 24 when the humidity value of the greenhouse 11 sensed by the humidity sensor 23 is out of the setting range and supplies it to the greenhouse 11 ) Can be adjusted. Of course, the plant cultivation monitoring and control unit 17 may simultaneously or selectively drive the water jetting device 24 as well as the vortex and the purifying fan 22 or the like to adjust the humidity value in the greenhouse 11 to a predetermined range .

여기서, LED 식물농장 관리인은 온실(11)에서 재배하고자 하는 식물의 품종이나 기타 주변환경에 따라 해당 식물재배를 위한 기준이 되는 배양액 수위, 온도, 광량, 이산화탄소 농도, 습도 범위를 식물재배 감시 및 제어유닛(17)에 설정할 수 있다.Here, the LED plant manager can monitor the level, temperature, light amount, carbon dioxide concentration, and humidity range of the culture medium, which is a standard for plant cultivation according to the type of plant to be cultivated in the greenhouse (11) Can be set in the unit (17).

또한, 본 발명의 실시예에 의한 LED 식물공장 자동화시스템은, 식물재배 감시 및 제어 유닛(17)에 이동통신단말기(25)와의 실시간 통신 가능한 통신모듈(26)을 구비하고, 식물재배 감시 및 제어유닛(17)이 센서(13)(14)(15)(16)(23)들에 의해 감지되는 배양액 수위, 온도, 광량, 이산화탄소 농도, 습도를 포함하는 재배정보를 상기 이동통신단말기(25)에 전송하는 한편 이동통신단말기(25)의 지시에 따라 배양액 공급펌프(19), 냉난방장치(20), LED 모듈(21), 와류 및 정화용 팬(22), 물 분사장치(24)를 동시에 또는 선택적으로 구동시켜 배양액, 온도, 광량, 이산화탄소 농도, 습도 등과 같은 식물의 재배환경을 조절함으로써, 관리인은 온실 내에서뿐만 아니라 원격지에서도 온실(11) 내에서 재배중인 식물의 재배환경을 감시할 수 있을뿐더러 재배환경을 원격 조절할 수 있다.The LED plant factory automation system according to the embodiment of the present invention includes a communication module 26 capable of real-time communication with the mobile communication terminal 25 in the plant cultivation monitoring and control unit 17, The unit 17 transmits cultivation information including the level, temperature, light amount, carbon dioxide concentration, and humidity of the culture fluid sensed by the sensors 13, 14, 15, 16 and 23 to the mobile communication terminal 25, The cooling and heating device 20, the LED module 21, the vortex and the cleaning fan 22, and the water injection device 24 at the same time or in accordance with the instruction of the mobile communication terminal 25, By controlling the cultivation environment of the plant such as the culture liquid, temperature, light amount, carbon dioxide concentration, humidity, etc. selectively, the manager can monitor the cultivation environment of the plant cultivated in the greenhouse 11 not only in the greenhouse but also in the remote place The cultivation environment can be controlled remotely.

여기서, 식물재배 감시 및 제어유닛(17)은 정해진 시각에 관리인이 설정한 전화번호의 이동통신단말기를 자동으로 호출하거나 관리인, 즉 이동통신단말기의 요청에 따라 식물재배를 위한 정보를 송수신하기 위해 이동통신단말기와의 통신망을 개통할 수 있다. Here, the plant cultivation monitoring and control unit 17 automatically calls the mobile communication terminal of the telephone number set by the manager at a predetermined time, or moves to send / receive information for plant cultivation at the request of the manager, that is, The communication network with the communication terminal can be opened.

또한, 본 발명의 실시예에 의한 LED 식물공장 자동화시스템은, 온실(11) 내의 식물 재배용 수조(12)에서 재배되는 식물을 촬영하는 CCTV(27)를 구비하고, 식물재배 감시 및 제어유닛(17)이 정해진 시각 또는 이동통신단말기(25)의 요청에 따라 CCTV(27)에 의해 촬영된 영상정보를 이동통신단말기(25)에 전송하도록 함으로써, 관리인, 즉 이동통신단말기는 원격지에서도 온실(11) 내에서 재배중인 식물을 영상으로 확인할 수 있다.The LED plant factory automation system according to the embodiment of the present invention is provided with a CCTV 27 for photographing a plant cultivated in a plant growing water tank 12 in a greenhouse 11 and a plant cultivation monitoring and control unit 17 The manager or the mobile communication terminal transmits the image information photographed by the CCTV 27 to the mobile communication terminal 25 at a predetermined time or at the request of the mobile communication terminal 25, It is possible to confirm the plant which is cultivated in the image.

특히, 온실(11) 내에 복수의 CCTV(27)를 설치하거나 CCTV(27)의 촬영각도를 조절할 수 있도록 함으로써, 관리인은 온실(11) 내에서 재배되는 식물을 영상으로 확인할 수 있을뿐더러 그외 외부인 침입 등과 같은 온실(11) 내에서 발생하는 상황을 실시간으로 확인할 수 있다.Particularly, by providing a plurality of CCTVs 27 in the greenhouse 11 or adjusting the angle of photographing of the CCTV 27, the manager can confirm the plants cultivated in the greenhouse 11 by video, And the like can be confirmed in real time in the greenhouse 11.

위에서와 같이 식물재배 감시 및 제어유닛(17)은 배양액 공급펌프(19)를 구동시켜 식물 재배용 수조(12)에 배양액을 공급할 수 있을뿐더러 식물 재배용 수조(12)에 구비되어 있는 배수밸브(28)를 개폐시켜 식물 재배용 수조(12)의 배양액을 외부로 배출할 수 있다.The plant cultivation monitoring and control unit 17 can supply the culture liquid to the plant cultivation water tank 12 by driving the culture liquid feed pump 19 as well as the drainage valve 28 provided in the plant cultivation water tank 12, And the culture liquid of the plant-growing water tank 12 can be discharged to the outside.

위와 같이 식물 재배용 수조(12)로부터 배양액을 배출하는 동작은 자동 또는 이동통신단말기(25)를 이용하여 원격지에서 제어할 수 있을뿐더러 온실(11) 내에 있는 관리인이 직접 배수밸브(28)를 열어 수동으로 제어할 수도 있다.The operation of discharging the culture liquid from the plant-growing water tank 12 as described above can be controlled at a remote place by using the automatic or mobile communication terminal 25, and the manager in the greenhouse 11 can open the drain valve 28 directly, .

위와 같이 온실(11) 내에서 재배되는 식물의 재배환경을 감시 및 제어하는 중에 식물재배 감시 및 제어유닛(17)은 센서(13)(14)(15)(16)(23)들에 의해 감지되는 배양액 수위, 온도, 광량, 이산화탄소 농도, 습도가 사전에 설정된 설정범위를 벗어났을 때, 이를 알리는 경보신호를 출력함으로써, 관리인은 경보신호를 보고 식물의 재배환경을 적절하게 조절할 수 있다.While monitoring and controlling the cultivation environment of the plant cultivated in the greenhouse 11 as described above, the plant cultivation monitoring and control unit 17 is controlled by the sensors 13, 14, 15, 16, By outputting an alarm signal to notify when the level, temperature, light amount, carbon dioxide concentration, humidity of the culture medium are out of the predetermined setting range, the manager can appropriately adjust the cultivation environment of the plant by receiving an alarm signal.

또한, 식물재배 감시 및 제어유닛(17)은 센서(13)(14)(15)(16)(23)들에 의해 감지되는 배양액 수위, 온도, 광량, 이산화탄소 농도, 습도가 설정범위를 벗어났을 때, 배양액 공급펌프(19), 냉난방장치(20), LED 모듈(21), 와류 및 정화용 팬(22), 물 분사장치(24)의 구동에도 정해진 시간 내에 설정범위로 복원되지 않을 시 LED 식물농장 자동화시스템에 이상이 발생한 것으로 판단하고 경보신호의 출력과 함께 통신모듈(26)을 통해 이동통신단말기(25)에 해당 상황을 전송함으로써, 원격지에 위치하고 있는 이동통신단말기를 휴대한 관리인은 통신망을 통해 또는 온실에 직접 와서 해당 상황을 시간 내에 해결할 수 있다.The plant cultivation monitoring and control unit 17 also determines that the culture liquid level, temperature, light amount, carbon dioxide concentration, and humidity detected by the sensors 13, 14, 15, 16, The LED plant 21, the vortex and the purification fan 22, and the water injection device 24 are not restored to the set range within a predetermined time even when the culture liquid supply pump 19, the heating and cooling apparatus 20, the LED module 21, It is determined that an abnormality has occurred in the farm automation system and the corresponding situation is transmitted to the mobile communication terminal 25 through the communication module 26 together with the output of the alarm signal so that the manager carrying the mobile communication terminal located at the remote location The situation can be resolved over time or directly to the greenhouse.

그리고, 배양액 저장고(18)는 도 3에 도시한 바와 같이, 배양액 저장고(18)에 물을 공급하는 물 공급부(27)와, 배양액 저장고(18)에 서로 다른 성분의 배양액 원액을 공급하는 복수의 배양액 원액 저장고(28)(29)(30)(31) 그리고 식물재배 감시 및 제어유닛(17)의 제어로 개폐되어 배양액 저장고(18)에 공급되는 물 공급부(27)의 물과 복수의 배양액 원액 저장고(28)(29)(30)(31)의 배양액 원액을 조절하는 조절밸브(V1)(V2)(V3)(V4)(V5)를 구비할 수 있다.3, the culture medium reservoir 18 is provided with a water supply unit 27 for supplying water to the culture medium reservoir 18 and a plurality of culture medium reservoirs 18 for supplying a culture medium stock solution of different components to the culture medium reservoir 18. [ The raw material liquid reservoirs 28, 29, 30 and 31 and the water of the water supply unit 27 which is opened and closed by the control of the plant cultivation monitoring and control unit 17 and supplied to the culture liquid reservoir 18, (V2), (V3), (V4), and (V5) for controlling the stock solution of the culture medium in the reservoirs 28, 29, 30,

여기서, 물 공급부(27)는 통상의 수도전이나 기타 식물 재배에 필요한 물을 공급하는 물 공급원을 일컫는다.Here, the water supply unit 27 refers to a water supply source for supplying water necessary for normal watering or other plant cultivation.

위의 조절밸브(V1)(V2)(V3)(V4)(V5)는 수동으로 조작되거나 자동 또는 이동통신단말기(25)에 의해 원격제어로 개폐되어, 식물재배에 적합한 비율의 배양액을 제조할 수 있다.The above control valves V1, V2, V3, V4, and V5 are operated manually or by remote control by an automatic or mobile communication terminal 25 to produce a culture medium suitable for plant cultivation .

지금까지 본 발명에 따른 구체적인 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구의 범위뿐 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined by the scope of the appended claims and equivalents thereof.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, Modification is possible. Accordingly, the spirit of the present invention should be understood only in accordance with the following claims, and all equivalents or equivalent variations thereof are included in the scope of the present invention.

11 : 온실 12 : 식물재배용 수조
13 : 수위센서 14 : 온도센서
15 : 조도센서 16 : 이산화탄소 감지센서
17 : 식물재배 감시 및 제어유닛 18 : 배양액 저장고
19 : 배양액 공급펌프 20 : 냉난방장치
21 : LED 모듈 22 : 와류 및 정화용 팬
23 : 습도센서 24 : 물 분사장치
25 : 이동통신단말기 26 : 통신모듈
27 : CCTV 28 : 배수밸브11: Greenhouse 12: Aquaculture tank
13: water level sensor 14: temperature sensor
15: illuminance sensor 16: carbon dioxide sensor
17: Plant cultivation monitoring and control unit 18:
19: Culture medium supply pump 20: Heating /
21: LED module 22: vortex and purifying fan
23: Humidity sensor 24: Water injection device
25: mobile communication terminal 26: communication module
27: CCTV 28: Drain valve

Claims (11)

배양액이 공급되는 온실(11) 내의 하나 이상의 식물 재배용 수조(12)에서 식물을 재배하는 LED 식물공장 자동화시스템에 있어서,
상기 식물 재배용 수조(12)의 배양액 수위를 감지하는 수위센서(13);
상기 온실(11) 내의 온도를 감지하는 온도센서(14);
상기 식물 재배용 수조(12)의 식물에 조사되는 광량을 감지하는 조도센서(15);
상기 온실(11) 내의 이산화탄소 농도를 감지하는 이산화탄소 감지 센서(16);
상기 센서들(13)(14)(15)(16)에 의해 감지되는 배양액 수위, 온도, 습도, 광량, 이산화탄소 농도를 분석하여 상기 온실(11) 내의 식물 재배환경을 제어하는 식물재배 감시 및 제어유닛(17);
상기 식물재배 감시 및 제어유닛(17)의 제어로 구동되어 배양액 저장고(18)의 배양액을 상기 식물 재배용 수조(12)에 공급하는 배양액 공급펌프(19);
상기 식물재배 감시 및 제어유닛(17)의 제어로 구동되어 상기 온실(11) 내의 온도를 조절하는 냉난방장치(20);
상기 식물재배 감시 및 제어유닛(17)의 제어로 구동되어 상기 식물 재배용 수조(12)의 식물에 조사되는 광량을 조절하는 LED 모듈(21); 및
상기 식물재배 감시 및 제어유닛(17)의 제어로 구동되어 공기를 순환시켜 상기 온실(11) 내의 이산화탄소의 농도를 조절하는 와류 및 정화용 팬(22);
을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 LED 식물공장 자동화시스템.An LED plant plant automation system for cultivating a plant in at least one plant-growing water tank (12) in a greenhouse (11) to which a culture medium is supplied,
A water level sensor 13 for sensing the level of the culture liquid in the plant-growing water tank 12;
A temperature sensor 14 for sensing the temperature in the greenhouse 11;
An illuminance sensor 15 for sensing the amount of light irradiated to the plants of the plant-growing water tank 12;
A carbon dioxide sensing sensor 16 for sensing the concentration of carbon dioxide in the greenhouse 11;
Monitoring and controlling the plant cultivation environment in the greenhouse 11 by analyzing the level, temperature, humidity, light amount, and carbon dioxide concentration of the culture fluid sensed by the sensors 13, 14, 15, A unit 17;
A culture liquid supply pump (19) driven by the control of the plant cultivation monitoring and control unit (17) and supplying the culture liquid of the culture liquid reservoir (18) to the plant growing water tank (12);
(20) driven by the plant cultivation monitoring and control unit (17) to regulate the temperature in the greenhouse (11);
An LED module (21) driven by the control of the plant cultivation monitoring and control unit (17) and controlling the amount of light irradiated to plants of the plant cultivation water tank (12); And
A vortexing and purifying fan (22) driven by the control of the plant cultivation monitoring and control unit (17) to circulate air to regulate the concentration of carbon dioxide in the greenhouse (11);
And an LED plant factory automation system. 제 1 항에 있어서,
상기 온실(11) 내의 습도를 감지하는 습도센서(23); 및
상기 식물 재배용 수조(12)의 식물에 물을 분사하는 물 분사장치(24)가 더 구비되고,
상기 식물재배 감시 및 제어 유닛(17)은,
상기 습도센서(23)에 의해 감지되는 상기 온실(11)의 습도값이 설정범위를 벗어났을 때 상기 물 분사장치(24)를 구동시켜 상기 온실(11) 내의 습도를 조절하는 것을 특징으로 하는 LED 식물공장 자동화시스템.The method according to claim 1,
A humidity sensor (23) for sensing the humidity in the greenhouse (11); And
Further comprising a water jetting device (24) for jetting water to plants of the plant growing water tank (12)
The plant cultivation monitoring and control unit (17)
And controls the humidity in the greenhouse (11) by driving the water injector (24) when the humidity value of the greenhouse (11) sensed by the humidity sensor (23) Plant factory automation system. 제 1 항에 있어서,
상기 식물재배 감시 및 제어유닛(17)에는 식물재배를 위한 기준이 되는 배양액 수위, 온도, 습도, 광량, 이산화탄소 농도, 습도 범위가 설정되는 것을 특징으로 하는 LED 식물공장 자동화시스템.The method according to claim 1,
Wherein the plant cultivation monitoring and control unit (17) is provided with a culture liquid level, a temperature, a humidity, a light amount, a carbon dioxide concentration, and a humidity range which are standards for plant cultivation. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 식물재배 감시 및 제어 유닛(17)에는 이동통신단말기(25)와의 실시간 통신 가능한 통신모듈(26)이 구비되고,
상기 식물재배 감시 및 제어유닛(17)은,
상기 센서(13)(14)(15)(16)(23)들에 의해 감지되는 배양액 수위, 온도, 광량, 이산화탄소 농도, 습도를 포함하는 재배정보를 상기 이동통신단말기(25)에 전송하고, 상기 이동통신단말기(25)의 지시에 따라 상기 배양액 공급펌프(19), 상기 냉난방장치(20), 상기 LED 모듈(21), 상기 와류 및 정화용 팬(22), 상기 물 분사장치(24)를 구동시켜 식물의 재배환경을 조절하는 것을 특징으로 하는 LED 식물공장 자동화시스템.3. The method according to claim 1 or 2,
The plant cultivation monitoring and control unit 17 is provided with a communication module 26 capable of real-time communication with the mobile communication terminal 25,
The plant cultivation monitoring and control unit (17)
The cultivation information including the level, temperature, light amount, carbon dioxide concentration and humidity of the culture fluid sensed by the sensors 13, 14, 15, 16 and 23 is transmitted to the mobile communication terminal 25, The cooling and heating device 20, the LED module 21, the vortexing and purifying fan 22, and the water jetting device 24 in accordance with an instruction from the mobile communication terminal 25, And controlling the cultivation environment of the plant. 제 1 항에 있어서,
상기 온실(11) 내의 상기 식물 재배용 수조(12)에서 재배되는 식물을 촬영하는 CCTV(27)를 더 구비하고,
상기 식물재배 감시 및 제어유닛(17)은,
정해진 시각 또는 상기 이동통신단말기(25)의 요청에 따라 상기 CCTV(27)에 의해 촬영된 영상정보를 상기 이동통신단말기(25)에 전송하는 것을 특징으로 하는 LED 식물공장 자동화시스템.The method according to claim 1,
Further comprising a CCTV (27) for photographing a plant cultivated in the plant growing water tank (12) in the greenhouse (11)
The plant cultivation monitoring and control unit (17)
And transmits the image information photographed by the CCTV (27) to the mobile communication terminal (25) at a predetermined time or at the request of the mobile communication terminal (25). 제 1 항에 있어서,
상기 식물 재배용 수조(12)에 배수밸브(28)가 구비되고,
상기 식물재배 감시 및 제어유닛(17)은,
상기 배수밸브(28)를 개폐시켜 상기 식물 재배용 수조(12)의 배양액을 배수시키는 것을 특징으로 하는 LED 식물공장 자동화시스템.The method according to claim 1,
The plant-growing water tank (12) is provided with a drain valve (28)
The plant cultivation monitoring and control unit (17)
And the drainage valve (28) is opened or closed to drain the culture liquid of the plant cultivation water tank (12). 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 식물재배 감시 및 제어유닛(17)은,
상기 센서(13)(14)(15)(16)(23)들에 의해 감지되는 배양액 수위, 온도, 습도, 광량, 이산화탄소 농도, 습도가 설정된 설정범위를 벗어났을 때, 이를 알리는 경보신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 LED 식물공장 자동화시스템.3. The method according to claim 1 or 2,
The plant cultivation monitoring and control unit (17)
When the temperature, humidity, light amount, carbon dioxide concentration, and humidity of the culture fluid detected by the sensors 13, 14, 15, 16 and 23 are out of the set range, an alarm signal The LED plant factory automation system. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 식물재배 감시 및 제어유닛(17)은,
상기 센서(13)(14)(15)(16)(23)들에 의해 감지되는 배양액 수위, 온도, 습도, 광량, 이산화탄소 농도, 습도가 설정범위를 벗어났을 때, 상기 배양액 공급펌프(19), 상기 냉난방장치(20), 상기 LED 모듈(21), 상기 와류 및 정화용 팬(22), 상기 물 분사장치(24)의 구동에도 정해진 시간 내에 설정범위로 복원되지 않을 시 경보신호의 출력과 함께 상기 통신모듈(26)을 통해 상기 이동통신단말기(25)에 해당 상황을 전송하는 것을 특징으로 하는, LED 식물공장 자동화시스템.3. The method according to claim 1 or 2,
The plant cultivation monitoring and control unit (17)
When the culture fluid level, temperature, humidity, light amount, carbon dioxide concentration, and humidity detected by the sensors 13, 14, 15, 16 and 23 are out of the setting range, The air conditioner 20, the LED module 21, the vortex and the cleaning fan 22, and the water injector 24 are not restored to the set range within a predetermined time, And transmits the status to the mobile communication terminal (25) through the communication module (26). 제 1 항에 있어서,
상기 LED 모듈(21)은 적색, 청색, 녹색 백색, 적외선 및 자외선 중 적어도 하나 이상의 빛을 발광하는 LED를 구비하는 것을 특징으로 하는, LED 식물농장 자동화시스템.The method according to claim 1,
Wherein the LED module (21) comprises LEDs emitting light of at least one of red, blue, green white, infrared, and ultraviolet light. 제 1 항에 있어서,
상기 배양액 저장고(18)는,
상기 배양액 저장고(18)에 물을 공급하는 물 공급부(27);
상기 배양액 저장고(18)에 서로 다른 성분의 배양액 원액을 공급하는 복수의 배양액 원액 저장고(28)(29)(30)(31); 및
상기 식물재배 감시 및 제어유닛(17)의 제어로 개폐되어 상기 배양액 저장고(18)에 공급되는 상기 물 공급부(27)의 물과 상기 복수의 배양액 원액 저장고(28)(29)(30)(31)의 배양액 원액을 조절하는 조절밸브(V1)(V2)(V3)(V4)(V5);
를 구비하여 배양액 원액을 선택적으로 배합하는 것을 특징으로 하는 LED 식물농장 자동화시스템.The method according to claim 1,
The culture medium reservoir (18)
A water supply unit 27 for supplying water to the culture medium reservoir 18;
Plural culture stock solution reservoirs (28) (29) (30) (31) for supplying a culture solution stock solution of different components to the culture solution reservoir (18); And
(29), (30), and (31), which are opened and closed by the control of the plant cultivation monitoring and control unit (17) and are supplied to the culture liquid reservoir (18) (V1) (V2) (V3) (V4) (V5) for controlling the stock solution of the culture medium of the culture medium;
Wherein the culture liquid is selectively mixed with the culture liquid. 제 1 항에 있어서,
상기 식물 재배용 천정에 물 분사장치(24)가 구비되고,
상기 식물재배 감시 및 제어유닛(17)은,
상기 물 분무장치(24)를 작동시켜 상기 식물 재배공간에 물을 분사시키는 것을 특징으로 하는 LED 식물공장 자동화시스템.
The method according to claim 1,
A water jetting device (24) is provided on the ceiling for plant cultivation,
The plant cultivation monitoring and control unit (17)
And the water spraying device (24) is operated to spray water into the plant growing space.
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