KR20160118672A - 지능형 스마트 온실 관리 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 지능형 스마트 온실 관리 장치로서, 온실을 관리하는데 있어서 스스로 온실을 관리할 수 있는 지능형 스마트 온실 관리 장치에 관한 것이다. 본 발명의 실시 형태는 식물이 생육되는 온실 내부의 환경 지수에 따라서 온실 제어 제1환경값을 설정하는 온실 제어 제1환경값 설정부; 온실 외부의 환경 지수에 따라서 온실 제어 제2환경값을 설정하는 온실 제어 제2환경값 설정부; 상기 온실 제어 제1환경값 및 온실 제어 제2환경값으로 상기 온실 내부 환경을 제어하는 온실 환경 조절부; 및 상기 온실 제어 제1환경값 및 온실 제어 제2환경값으로 제어된 결과, 온실 내부의 환경 지수가 설정된 결과 기준에 도달하지 못한 경우 상기 온실 환경 조절부의 고장으로 판단하여, 관리자에게 통보하는 고장 알람부;를 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 지능형 스마트 온실 관리 장치로서, 온실을 관리하는데 있어서 스스로 온실을 관리할 수 있는 지능형 스마트 온실 관리 장치에 관한 것이다.
기존에 농작물 재배용 비닐하우스의 각종 시설들은 농민들이 직접 현장에서 가서 확인하고 수동으로 조정해 왔으나 최근 자동화 시스템이 개발되어 개인 스마트 폰을 이용하여 원격지에서 현장의 영상 및 온도, 습도 등의 환경 정보를 확인하고 원격 제어를 통해 개폐, 관수, 보일러 작동 등의 작업을 할 수 있게 되었다.
예를 들어, 현재 온실 재배 농가에서는 자동 온실 제어장치를 사용하는데, 이는 작업자가 직접 온실에 접근하여 관찰하고 조작하여야 할 뿐만 아니라, 사용자의 부주의나 제어장치의 결함으로 인한 작물이 고온장애나 저온장애 등 그 피해가 많은 게 현실이다.
자동 개폐 제어장치는 온실의 실내 온도 및 실내 습도를 측정하는 온도 센서 및 습도 센서와, 비닐 하우스 내부를 촬영하여 출력하는 카메라와, 비닐 하우스 내부로 적외선 신호를 송출하여 침입 여부를 감지하는 적외선센서와, 사용자가 제어스위치를 조작함에 따라 카메라 또는 적외선센서의 현재위치가 변경되도록 하여 사용자가 복수의 제어스위치 중 소정 스위치를 이용하여 비닐 하우스의 일부를 개방 또는 폐쇄시킬 수 있도록 하는 한편, 사용자가 제어스위치 중 소정 스위치를 이용하여 구동시켜 상기 카메라 및 적외선 센서의 위치를 변경시킬 수 있도록 하며, 상기 온도센서 및 습도센서를 통해 체크된 실내 온도 및 실내 습도를 표시하는 개폐장치를 포함하여 이루어진다.
이와 같이 현재 사용되고 있는 자동 온실 제어 장치는 현장을 방문하지 않아도 되는 큰 장점이 있으나 농민들은 여전히 온실의 제반 상황을 정확히 파악하여, 시간에 맞추어 필요한 원격 제어를 해야 하는 단순 반복적인 작업을 해야하는 불편이 있어, 진정한 자동 온실 제어 장치라 할 수 없다.
본 발명의 기술적 과제는 온실을 관리하는데 있어서 원격 제어가 아닌 스스로 온실을 관리할 수 있는 지능형 스마트 온실 관리 장치를 제공하는데 있다. 또한 온실의 내부 환경뿐만 아니라 온실의 외부 환경을 생육하는 식물에 따라 온실 관리할 수 있는 수단을 제공하는데 있다.
본 발명의 실시 형태는 식물이 생육되는 온실 내부의 환경 지수에 따라서 온실 제어 제1환경값을 설정하는 온실 제어 제1환경값 설정부; 온실 외부의 환경 지수에 따라서 온실 제어 제2환경값을 설정하는 온실 제어 제2환경값 설정부; 상기 온실 제어 제1환경값 및 온실 제어 제2환경값으로 상기 온실 내부 환경을 제어하는 온실 환경 조절부; 및 상기 온실 제어 제1환경값 및 온실 제어 제2환경값으로 제어된 결과, 온실 내부의 환경 지수가 설정된 결과 기준에 도달하지 못한 경우 상기 온실 환경 조절부의 고장으로 판단하여, 관리자에게 통보하는 고장 알람부;를 포함할 수 있다.
상기 지능형 스마트 온실 관리 장치는, 온실 내부의 환경 지수를 측정하여 상기 온실 제어 제1환경값 설정부에 제공하는 온실 내부 측정부; 및 온실 외부의 환경 지수를 측정하여 상기 온실 제어 제2환경값 설정부에 제공하는 온실 외부 측정부;를 포함할 수 있다.
상기 온실 환경 조절부는, 상기 온실 제어 제1환경값과 상기 온실 제어 제2환경값이 서로 다른 경우, 우선 순위가 높은 온실 제어 제1환경값 또는 온실 제어 제2환경값 중 어느 하나로 제어할 수 있다.
상기 온실 환경 조절부는, 상기 온실 제어 제1환경값에 제1가중치를 부여하고, 상기 온실 제어 제2환경값에 제2가중치를 부여하며, 상기 온실 제어 제1환경값과 상기 온실 제어 제2환경값이 서로 다른 경우, (온실 제어 제1환경값 × 제1가중치 + 온실 제어 제2환경값 × 제1가중치)/2 에 의하여 산출된 값으로 제어할 수 있다.
상기 온실 제어 제1환경값 설정부는, 온실 내부의 온도, 습도, 광량, 환기량, 산소량, 이산화탄소량, 조도량, 개폐량, 환수량을 포함한 환경 지수가 미리 설정된 기준 범위를 충족시키지 못하는 경우 상기 환경 지수가 상기 기준 범위에 충족되도록 하는 온실 제어 제1환경값을 설정할 수 있다.
상기 온실 제어 제2환경값 설정부는, 하루 24시간을 제1구간, 제2구간, 제3구간, 및 제4구간으로 구분할 때, 해의 일출이 이루어지기 1시간~2시간 전인 제1구간에서는 온실 내부의 온도를 제1온도 범위가 되도록 온실 제어 제2환경값을 설정하며, 해가 떠있는 제2구간에서는 일출 동안 온실 내부의 온도를 제2온도 범위가 되도록 온실 제어 제2환경값을 설정하며, 해가 진 일몰된 직후 4시간~6시간 동안인 제3구간에서는 온실 내부의 온도를 제3온도 범위가 되도록 온실 제어 제2환경값을 설정하며, 상기 제3구간과 제1구간 사이인 제4구간 사이에서는, 온실 내부의 온도를 제4온도 범위가 되도록 온실 제어 제2환경값을 설정할 수 있다.
상기 제1온도 범위와 제3온도 범위는 동일한 값이며, 제2온도 범위가 제3온도 범위보다 높으며, 제4온도 범위가 가장 낮도록 설정될 수 있다.
상기 온실 제어 제2환경값 설정부는, 온실 외부에 비가 오는 경우, 비가 오지 않을 때보다 온도를 낮추고 이산화탄소량을 감소시키는 온실 제어 제2환경값을 설정할 수 있다.
상기 지능형 스마트 온실 관리 장치는, 상기 온실 환경 조절부에 전력을 제공하는 에너지 변환 발전기의 전기 발전이 이루어지는 시간대에 상기 온실 제어 제1환경값 및 상기 온실 제어 제2환경값으로 온실 내부 환경을 제어할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따르면 지능형 스마트 온실 제어장치 적용으로 광합성이 극대화되어 작물의 생육과 수량이 증가하고 상품성이 좋아지는 효과가 있다.또한 단순 반복적인 노동을 자동화하여 농업의 부가 가치를 한층 높일 수 있을 것으로 기대할 수 있다. 또한 신재생 발전 시스템과 연계하여 에너지를 효율 적으로 배분하고 사용함으로써 친환경 시스템 구축에 기본 모델로 활용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 지능형 스마트 온실 관리를 위한 구성 시스템의 구조를 도시한 그림.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 지능형 스마트 온실 관리 장치의 구성 블록도.
도 3은 하루 24시간을 다양한 구간으로 분할하여 온실 내부의 온도를 제어하는 경우를 예시한 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 지능형 스마트 온실 관리 장치의 구성 블록도.
도 3은 하루 24시간을 다양한 구간으로 분할하여 온실 내부의 온도를 제어하는 경우를 예시한 도면.
이하, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 갖는 자가 이 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 이 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명하기로 한다. 이 발명의 목적, 작용 효과를 포함하여 기타 다른 목적들, 특징점들, 그리고 동작상의 이점들이 바람직한 실시예의 설명에 의해서 보다 명확해질 것이다. 하기에서 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 지능형 스마트 온실 관리를 위한 구성 시스템의 구조를 도시한 그림이다.
지능형 스마트 온실 관리를 위하여 유무선 통신망(500), 원격 제어 송신 단말기(300), 원격 제어 수신 단말기(400), 에너지 변환 발전기(100), 지능형 스마트 온실 관리 장치(200)를 포함할 수 있다.
유무선 통신망(500)은, 원격 제어 송신 단말기(300)로부터 온실 제어 메시지를 원격 제어 수신 단말기(400)로 전송하는 유선 또는 무선의 통신망이다. 이러한 유무선 통신망(500)이 무선 통신망으로 구현되는 경우, 기지국(BTS;Base Transceiver Station), 이동교환국(MSC;Mobile Switching Center), 및 홈 위치 등록기(HLR;Home Location Register) 으로 이루어진 무선 이동통신망을 이용하여 데이터 통신을 할 수 있다. 참고로, 이동 통신망(mobile radio communication network)은 기지국(BTS), 이동교환국(MSC), 홈 위치 등록기(HLR) 이외에, 무선 패킷 데이터의 송수신을 가능하게 하는 액세스 게이트웨이(Access Gateway), PDSN(Packet Data Serving Node) 등과 같은 구성 요소를 추가로 포함할 수 있다. 또한 유무선 통신망(500)이 유선 통신망으로 구현되는 경우, 네트워크 통신망으로 구현될 수 있는데 TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol) 등의 인터넷 프로토콜에 따라서 데이터 통신이 이루어질 수 있다.
원격 제어 송신 단말기(300)는 온실 내부의 온도, 습도, 광량, 환기량, 산소량, 이산화탄소량, 조도량, 개폐량, 환수량 등의 온실 제어 환경값을을 확인하고 원격 제어를 통해 환기창 개폐, 환수, 보일러 작동, 산소 투입 등의 온실 제어 메시지를 전송하는 단말기이다. 사용자 개개인이 사용하는 스마트폰 등이 해당될 수 있다. 사용자는 온실의 제반 상황을 원격 제어 송신 단말기(300)를 통해 확인하고, 온실을 방문하지 않고도 사용자는 온실의 환기창 개폐, 환수, 보일러 제어 등의 온실 제어를 원격에서 수행할 수 있다. 이러한 원격 제어 송신 단말기(300)는, 스마트폰만 아니라 데스크탑(desktop PC), 태블릿 PC(tablet PC), 슬레이트 PC(slate PC), 노트북 컴퓨터(notebook computer) 등이 해당될 수 있다. 물론, 본 발명이 적용 가능한 단말기는 상술한 종류에 한정되지 않고, 외부 장치와 통신이 가능한 단말기를 모두 포함할 수 있음은 당연하다. 스마트폰(smart phone)이라 함은 휴대전화에 인터넷 통신과 정보검색 등 컴퓨터 지원 기능을 추가한 지능형 단말기로서 사용자가 원하는 애플리케이션을 설치할 수 있다. 수백여 종의 다양한 애플리케이션(응용프로그램)을 사용자가 원하는 대로 설치하고 추가 또는 삭제할 수 있어, 사용자가 원하는 애플리케이션을 직접 제작할 수도 있으며, 다양한 애플리케이션을 통하여 자신에게 알맞은 인터페이스를 구현할 수 있다. 원격 제어 송신 단말기(300)에는 온실을 원격 제어할 수 있는 원격 제어 어플리케이션이 설치될 수 있다.
원격 제어 수신 단말기(400)는, 수신한 원격 제어 메시지를 지능형 스마트 온실 관리 장치(200)에 전달해주는 단말기이다. 원격 제어 수신 단말기(400)가 스마트폰으로 구현된 경우, 2G, 3G, 4G 등의 이동통신망을 통해 원격 제어 송신 단말기(300)로부터 원격 제어 메시지를 수신하고, 수신한 원격 제어 메시지를 지능형 스마트 온실 관리 장치(200)에 제공한다.
에너지 변환 발전기(100)는, 스마트 온실 관리 장치 내부의 각 기능부에 전력을 제공하도록 전기 에너지를 생성하는 발전기이다. 예를 들어, 태양광을 전기 에너지로 변환시키는 태양광 발전기, 풍력을 전기 에너지로 변환시키는 풍력 발전기, 수력을 전기 에너지로 변환시키는 수력 발전기 등이 해당될 수 있다. 본 발명은 에너지 변환 발전기(100)의 전기 발전이 이루어지는 발전량이 풍부한 시간대에만 온실 제어 제1환경값 및 온실 제어 제2환경값으로 온실 내부의 환경 지수를 제어하도록 한다. 그럼으로써, 온실의 소모 전력을 극대화한다. 일반 발전 시간대에는, 전력 수요가 발전 공급량의 최대치를 넘지 않도록 하고 축전 장치가 풀 충전이 되도록 관리한다.
지능형 스마트 온실 관리 장치(200)는, 온실 내부의 환경 지수(온도, 습도, 광량, 환기량, 산소량, 이산화탄소량, 조도량, 개폐량, 환수량 등)를 제어하는 서버이다. 지능형 스마트 온실 관리 장치(200)는 통상적인 서버와 동일한 구성을 가져 도스(dos), 윈도우(window), 리눅스(linux), 유닉스(unix), 매킨토시(macintosh) 등의 운영 체제에 의해 동작될 수 있으며, 대표적인 것으로는 윈도우 환경에서 사용되는 웹사이트(website), IIS(Internet Information Server)와 유닉스 환경에서 사용되는 CERN, NCSA, APPACH 등이 이용될 수 있다. 또한 안드로이드나 리눅스 베이스의 임베디드 시스템(embedded system)에 의해 구동될 수 있는 등 다양한 운영 시스템에 의해 동작될 수 있음은 자명할 것이다. 또한 C, C++, Jaba, Visual Basic, Visual C 등과 같은 다양한 형태의 언어를 통해 구현되어 여러 가지 기능을 하는 프로그램 모듈을 포함할 수 있다.
지능형 스마트 온실 관리 장치(200)는, 일반형 모드와 지능형 모드로 동작할 수 있다. 일반형 모드는, 사용자가 원격 제어 송신 단말기(300)를 이용하여 온실 내부의 환경 지수를 확인하고, 사용자가 입력한 원격 제어 메시지를 통해 원격으로 제어되는 것을 말한다.
지능형 모드는, 지능형 스마트 온실 관리 장치(200)가 스스로 온실의 내부 환경을 확인하고 스스로 온실 내부의 환경 지수를 제어하는 것을 말한다. 본 발명의 실시예는 지능형 모드로 동작하는 스마트 온실 관리 장치의 동작 예를 제시하는 것으로서, 지능형 스마트 온실 관리 서버가 온실 내부의 환경 지수를 스스로 확인하고 항상 식물 생육에 필요한 최적 조건을 유지할 수 있도록 한다. 이하 도 2와 함께 지능형 스마트 온실 관리 장치(200)에 대하여 상술한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 지능형 스마트 온실 관리 장치의 구성 블록도이다.
본 발명의 스마트 온실 관리 장치는 온실의 내부 환경뿐만 아니라 온실의 외부 환경도 고려하여 온실을 관리하도록 한다. 스마트 온실 관리 장치는, 서버 통신부(220), 온실 제어 제1환경값 설정부(230), 온실 제어 제2환경값 설정부(240), 온실 내부 측정부(250), 온실 외부 측정부(260), 온실 환경 조절부(210), 및 고장 알람부(270)를 포함할 수 있다.
서버 통신부(220)는, 원격 제어 수신 단말기(400)와 각각 통신하는 하드웨어 및 소프트웨어의 프로토콜을 지원한다. 서버 통신부(220)는, 예컨대, TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol) 등의 인터넷 프로토콜에 따라서 데이터 통신이 이루어질 수 있다. 따라서 서버 통신부(220), 원격 제어 수신 단말기(400)로부터 원격 제어 메시지를 전달받을 수 있다.
온실 제어 제1환경값 설정부(230)는, 식물이 생육되는 온실 내부의 환경 지수에 따라서 온실 제어 환경값(이하, '온실 제어 제1환경값'이라 함)을 설정한다. 온실(greenhouse)이라 함은, 식물을 생육할 수 있도록 온도, 습도, 조도 등의 환경 지수를 인위적으로 가변시킬 수 있는 하우스 온실, 판구조 온실 등 다양한 장소가 해당될 수 있다. 온실은 식물의 주요 생육환경인 광선 ·온도 ·습도를 인공적으로 조절할 수 있도록 만든 건축물로, 그 지붕 모양에 따라 양쪽지붕형, 외쪽지붕형, 원형식, 연동식 온실 등으로 구별될 수 있다. 난방시설을 갖춘 유리실을 온실이라고 하는데, 유리로 건조되었어도 난방시설이 없는 것은 온실과 구분하여 유리실(glass house)이라고 하며 난방장치가 되어 있는 비닐 하우스를 온실에 포함시킬 수 있다.
온실 내부의 환경 지수는, 온도, 습도, 광량, 환기량, 산소량, 이산화탄소량, 조도량, 개폐량, 환수량 등의 온실 내부의 환경을 나타내는 다양한 환경 인자값이다. 온실 제어 제1환경값 설정부(230)는 온실 내부의 환경 지수를 파악하여 온실 내부의 환경 지수가 설정된 기준 범위를 충족시키지 못하고 벗어난 경우, 온실 내부의 환경 지수가 기준 범위에 충족되도록 온실 제어 제1환경값을 설정한다. 온실 제어 제1환경값은 온실 내부의 환경 지수를 변화시킬 수 있는 제어값으로서, 온도 증감량, 습도 증감량, 광량 증감량, 환기 증감량, 산소 증감량, 이산화탄소 증감량, 조도 증감량, 환수 증감량 등이 해당될 수 있다.
예를 들어, 주간에는 식물의 광합성이 활발하게 이루어지도록 온도의 환경 지수가 25℃~30℃가 되도록 기준 범위가 설정되어 있다고 가정할 경우, 주간에 온실 내부의 온도가 20℃라면 온도의 온실 제어 제1환경값을 +5℃ ~ +10℃로 설정하여, 온도가 기준 범위 내에 충족되도록 한다.
또한 주간에는 식물의 광합성이 활발하게 이루어지도록 하는 이산화탄소량이 기준 범위보다 적은 경우, 이산화탄소량의 온실 제어 제1환경값을 높이도록 설정된다.
온실 내부 측정부(250)는, 온실 내부의 환경 지수를 측정하여 온실 제어 제1환경값 설정부(230)에 제공한다. 따라서 온실 내부 측정부(250)는, 온실 내부의 환경 지수(온도, 습도, 광량, 환기량, 산소량, 이산화탄소량, 조도량, 개폐량, 환수량 등)를 측정할 수 있는 조도센서, 습도 센서, CO2센서, O2센서, 풍속 센서 등이 해당될 수 있다.
이와 같이 온실 내부의 환경 지수는 온실 내부 측정부(250)를 통해 측정된 값이 온실 제어 제1환경값 설정부(230)로 제공될 수 있지만, 별도의 측정 없이 다른 통신 단말기를 통해 제공되는 환경 지수가 사용될 수 있다. 예를 들어, A동 하우스 온실과 B동 하우스온실이 나란히 접하여 위치한 경우, 경우에 따라서 A동 하우스 온실에서 측정된 조도량 환경 지수가 B동 하우스 온실 제어에 활용될 수 있다. 따라서 B동 하우스 온실은 별도의 온실 내부 측정부(250)를 구비하지 않을 수도 있다.
온실 제어 제2환경값 설정부(240)는, 온실 외부의 환경 지수에 따라서 온실 제어 환경값(이하, '온실 제어 제2환경값'이라 함)을 설정한다. 온실 외부의 환경 지수는, 태양광, 시간, 강우량, 날씨 등의 온실 외부의 환경을 나타내는 다양한 환경 인자값이다. 온실 제어 제2환경값 설정부(240)는, 온실 외부의 환경 지수를 파악하여, 온실 외부의 환경 지수에 따라서 온실 제어 제2환경값을 설정한다. 여기서 온실 제어 제2환경값은 마찬가지로 온실 내부의 환경 지수를 변화시킬 수 있는 제어값으로서, 온도 증감량, 습도 증감량, 광량 증감량, 환기 증감량, 산소 증감량, 이산화탄소 증감량, 조도 증감량, 환수 증감량 등이 해당될 수 있다.
온실 제어 제2환경값 설정부(240)는 일기예보 인터넷 서비스를 통해 일출/일몰 시간, 날씨 흐림 여부 등을 파악하여 광합성 최적화를 하기 위함이다.
예를 들어, 광합성은 극대화하고 호흡량은 줄여서 광합성 생산 물질을 늘릴 수 있도록 시간 대 별로 변온 관리를 실시할 수 있다.
도 3은 하루 24시간을 다양한 구간으로 분할하여 온실 내부의 온도를 제어하는 경우를 예시한 도면이다. 따라서 하루 24시간을 제1구간, 제2구간, 제3구간, 및 제4구간으로 구분할 때, 해의 일출이 이루어지기 1시간~2시간 전인 제1구간에서는 온실 내부의 온도를 제1온도 범위(18℃ ~ 20℃)가 되도록 온실 제어 제2환경값을 설정하며, 해가 떠있는 일출 동안인 제2구간에서는 온실 내부의 온도를 제2온도 범위(25℃ ~ 30℃)가 되도록 온실 제어 제2환경값을 설정하며, 해가 진 일몰된 직후 4시간~6시간 동안인 제3구간에서는 온실 내부의 온도를 제3온도 범위(18℃ ~ 20℃)가 되도록 온실 제어 제2환경값을 설정하며, 제3구간과 제1구간 사이인 제4구간 사이에서는, 온실 내부의 온도를 제4온도 범위(18℃)가 되도록 온실 제어 제2환경값을 설정한다. 여기서 제1온도 범위와 제3온도 범위는 동일한 값이며, 제2온도 범위가 제3온도 범위보다 높으며, 제4온도 범위가 가장 낮도록 설정한다.
상술하면, 해뜨기 1~2시간 전에 18℃ ~ 20℃로 가온하여 식물이 광합성 준비를 하도록 하여 해가 뜨는 대로 바로 광합성을 할 수 있도록 하기 위함이며, 해가 뜨면 광합성을 할 수 있는 최적 온도인 25℃ ~ 30℃로 상승시키고 유지한다. 그리고 해가 지면 광합성 산물의 전류가 잘 이루어 질 수 있도록 생육 최저 온도 대비 5℃ ~ 7℃ 높은 온도인 18℃ ~ 20℃를 4 ~ 6 시간 유지한다. 광합성 산물의 전류가 끝나면 생육 최저 온도 수준인 13℃로 유지하여 식물의 호흡작용을 억제한다.
물론, 하루 24시간을 나누는 구간의 범위와 온실 내부의 제어 온도 범위는 식물의 종류, 계절, 및 주변 환경 등에 따라 적절하게 변경되거나 조정될 수 있음은 물론이다.
또한, 온실 외부에 비가 오는 경우, 비가 오지 않을 때보다 온도를 낮추고 이산화탄소량을 감소시키는 온실 제어 제2환경값을 설정한다. 즉, 갑자기 비가 오는 경우 광합성이 더 이상 이루어지지 않으므로 광합성 산물의 전류가 잘 이루어 질 수 있는 조건으로 온도를 낮추고, 이산화탄소량(CO2량) 등을 감소시키는 온실 제어 제2환경값을 설정한다.
참고로, 이러한 기준 범위, 온도 유지 시간 등은 별도의 데이터베이스에 저장되어 관리자에 의해 업데이트 설정될 수 있다. 데이터베이스는, 하드디스크 드라이브(Hard Disk Drive), SSD 드라이브(Solid State Drive), 플래시메모리(Flash Memory), CF카드(Compact Flash Card), SD카드(Secure Digital Card), SM카드(Smart Media Card), MMC 카드(Multi-Media Card) 또는 메모리 스틱(Memory Stick) 등 정보의 입출력이 가능한 모듈로서 장치의 내부에 구비되어 있을 수도 있고, 별도의 장치에 구비되어 있을 수도 있다.
온실 외부 측정부(260)는, 온실 외부의 환경 지수를 측정하여 온실 제어 제2환경값 설정부(240)에 제공한다. 따라서 온실 외부 측정부(260)는, 온실 외부의 환경 지수(온실 외부의 태양광량, 강우량, 풍속, 온도 등)을 측정할 수 있는 다양한 측정 센서 등이 해당될 수 있다. 온실의 외부 벽체에 마련되어 온실 외부의 환경 지수를 측정할 수 있다.
이와 같이 온실 외부의 환경 지수는 온실 외부 측정부(260)를 통해 측정된 값이 온실 제어 제1환경값 설정부(230)로 제공될 수 있지만, 별도의 측정 없이 다른 통신 단말기를 통해 제공되는 환경 지수가 사용될 수 있다. 예를 들어, 인터넷 망에 연결된 기상청 서버에서 제공하는 날씨 정보를 통하여 일출시간, 일몰시간, 자외선지수, 온도, 습도, 강우량, 풍속 등의 온실 외부의 환경 지수를 획득할 수 있다.
온실 환경 조절부(210)는, 온실 제어 제1환경값 설정부(230) 및 온실 제어 제2환경값 설정부(240)를 통해 생성된 온실 제어 제1환경값 및 온실 제어 제2환경값에 따라서 온실 내부 환경을 제어한다. 예를 들어, 온실 제어 환경값이 +5℃ ~ +10℃의 온도 증감량이라면, 보일러를 두시간 가동시켜 온실의 온도가 온실 제어 환경값만큼 증가시키도록 한다. 또한 온실 제어 환경값이 +10PPM의 이산화탄소 증감량이라면, 이산화탄소 발생기를 구동시켜 +10PPM의 이산화탄소가 온실 내부로 제공되도록 한다. 또한 온실 제어 환경값이 -30PPM의 산소 증감량이라면, 산소 제거기를 구동시켜 -30PPM의 산소가 온실 내부에서 제거되도록 한다.
한편, 온실 제어 제1환경값 설정부(230)에서 설정한 온실 제어 제1환경값과 온실 제어 제2환경값 설정부(240)에서 설정한 온실 제어 제2환경값이 서로 다를 경우, 어는 쪽의 환경값으로 제어할지 결정하여야 한다.
예를 들어, 온실 제어 제1환경값은 +10℃인데, 온실 제어 제2환경값은 -5℃로 설정될 수 있다. 이와 같이 서로 다른 온실 제어 환경값을 가지는 경우에는, 어는 쪽의 환경값으로 제어할지 결정하여야 한다. 본 발명은 두 가지 결정 방식을 제안한다.
온실 제어 환경값을 결정하는 하나의 방식은, 우선순위에 기초한 결정 방식이다. 온실 제어 제1환경값과 상기 온실 제어 제2환경값이 서로 다른 경우, 우선 순위가 높은 온실 제어 제1환경값 또는 온실 제어 제2환경값 중 어느 하나로 제어하는 것이다. 온실에서 키우는 식물이 온실 외부보다 온실 내부의 환경이 더 민감한 식물인 경우 온실 제어 제1환경값에 우선 순위를 더 두어서 온실 제어를 한다. 반면에, 온실에서 키우는 식물이 온실 내부보다 온실 외부의 환경이 더 민감한 식물인 경우 온실 제어 제2환경값에 우선 순위를 더 두어서 온실 제어를 한다. 이러한 우선 순위는 키우는 식물에 따라서 관리자가 결정하여 셋팅할 수 있다.
온실 제어 환경값을 결정하는 다른 두번째 방식은, 가중치에 기초한 결정 방식이다. 온실 제어 환경값 제1설정부에 의해 설정되는 온실 제어 환경값인 온실 제어 제1환경값에 제1가중치를 부여하고, 온실 제어 환경값 제1설정부에 의해 설정되는 온실 제어 환경값인 온실 제어 제2환경값에 제2가중치를 부여하며, 온실 제어 제1환경값과 온실 제어 제2환경값이 서로 다른 경우, (온실 제어 제1환경값 × 제1가중치 + 온실 제어 제2환경값 × 제1가중치)/2 에 의하여 산출된 값으로 제어하는 것이다. 온실에서 키우는 식물에 따라서 온실 내부와 온실 외부의 환경에 다 영향을 받는 경우, 영향 받는 정도에 따라 가중치를 두어서, 가중치를 적용한 평균치의 온실 제어 환경값으로서 제어하는 것이다.
한편, 지능형 스마트 온실 관리 장치(200)는 고장 알람부(270)를 포함할 수 있다. 고장 알람부(270)는, 온실 제어 환경값 제1설정부 및 온실 제어 환경값 제2설정부에 의해 설정된 온실 제어 환경값으로 제어된 결과, 온실 내부의 환경 지수가 설정된 결과 기준에 도달하지 못한 경우 온실 환경 조절부(210)의 고장으로 판단하여, 관리자에게 통보한다.
이는, 온실 제어 환경값으로 동작 제어 한 후, 정확히 동작 되는지 혹은 고장은 없는지 확인하기 위함이다. 이를 판단하는 기준은 학습을 통해 스스로 결정할 수 있다. 예를 들어 A 구역의 현재 온도 13℃에서 18℃로 상승하고 자 할 때 A 구역의 가열기 가동 후 상승까지 걸리는 시간의 평균치와 산포를 구해 결과 기준을 정할 수 있다. 가열기 가동후 13℃에서 18℃까지 상승하는데 걸린 시간이 평균치보다 높거나 낮은 경우, 온실 환경 조절부(210)의 고장으로 판단하여, 관리자에게 통보하는 것이다.
상술한 본 발명의 설명에서의 실시예는 여러가지 실시가능한 예중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 예를 선정하여 제시한 것으로, 이 발명의 기술적 사상이 반드시 이 실시예만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변화와 변경 및 균등한 타의 실시예가 가능한 것이다.
100:에너지 변환 발전기
200:지능형 스마트 온실 관리 장치
210:온실 환경 조절부
220:서버 통신부
230:온실 제어 제1환경값 설정부
240:온실 제어 제2환경값 설정부
250:온실 내부 측정부
260:온실 외부 측정부
270:고장 알람부
300:원격 제어 송신 단말기
400:원격 제어 수신 단말기
500:유무선 통신망
200:지능형 스마트 온실 관리 장치
210:온실 환경 조절부
220:서버 통신부
230:온실 제어 제1환경값 설정부
240:온실 제어 제2환경값 설정부
250:온실 내부 측정부
260:온실 외부 측정부
270:고장 알람부
300:원격 제어 송신 단말기
400:원격 제어 수신 단말기
500:유무선 통신망
Claims (10)
- 식물이 생육되는 온실 내부의 환경 지수에 따라서 온실 제어 제1환경값을 설정하는 온실 제어 제1환경값 설정부;
온실 외부의 환경 지수에 따라서 온실 제어 제2환경값을 설정하는 온실 제어 제2환경값 설정부;
상기 온실 제어 제1환경값 및 온실 제어 제2환경값으로 상기 온실 내부 환경을 제어하는 온실 환경 조절부; 및
상기 온실 제어 제1환경값 및 온실 제어 제2환경값으로 제어된 결과, 온실 내부의 환경 지수가 설정된 결과 기준에 도달하지 못한 경우 상기 온실 환경 조절부의 고장으로 판단하여, 관리자에게 통보하는 고장 알람부;
를 포함하는 지능형 스마트 온실 관리 장치.
- 청구항 1에 있어서, 상기 지능형 스마트 온실 관리 장치는,
온실 내부의 환경 지수를 측정하여 상기 온실 제어 제1환경값 설정부에 제공하는 온실 내부 측정부; 및
온실 외부의 환경 지수를 측정하여 상기 온실 제어 제2환경값 설정부에 제공하는 온실 외부 측정부;
를 포함하는 지능형 스마트 온실 관리 장치.
- 청구항 1에 있어서, 상기 온실 환경 조절부는,
상기 온실 제어 제1환경값과 상기 온실 제어 제2환경값이 서로 다른 경우, 우선 순위가 높은 온실 제어 제1환경값 또는 온실 제어 제2환경값 중 어느 하나로 제어하는 지능형 스마트 온실 관리 장치.
- 청구항 1에 있어서, 상기 온실 환경 조절부는,
상기 온실 제어 제1환경값에 제1가중치를 부여하고, 상기 온실 제어 제2환경값에 제2가중치를 부여하며,
상기 온실 제어 제1환경값과 상기 온실 제어 제2환경값이 서로 다른 경우, (온실 제어 제1환경값 × 제1가중치 + 온실 제어 제2환경값 × 제1가중치)/2 에 의하여 산출된 값으로 제어하는 지능형 스마트 온실 관리 장치.
- 청구항 1에 있어서, 상기 온실 제어 제1환경값 설정부는,
온실 내부의 온도, 습도, 광량, 환기량, 산소량, 이산화탄소량, 조도량, 개폐량, 환수량을 포함한 환경 지수가 미리 설정된 기준 범위를 충족시키지 못하는 경우 상기 환경 지수가 상기 기준 범위에 충족되도록 하는 온실 제어 제1환경값을 설정하는 지능형 스마트 온실 관리 장치.
- 청구항 1에 있어서, 상기 온실 제어 제2환경값 설정부는, 하루 24시간을 제1구간, 제2구간, 제3구간, 및 제4구간으로 구분할 때,
해의 일출이 이루어지기 1시간~2시간 전인 제1구간에서는 온실 내부의 온도를 제1온도 범위가 되도록 온실 제어 제2환경값을 설정하며,
해가 떠있는 제2구간에서는 일출 동안 온실 내부의 온도를 제2온도 범위가 되도록 온실 제어 제2환경값을 설정하며,
해가 진 일몰된 직후 4시간~6시간 동안인 제3구간에서는 온실 내부의 온도를 제3온도 범위가 되도록 온실 제어 제2환경값을 설정하며,
상기 제3구간과 제1구간 사이인 제4구간 사이에서는, 온실 내부의 온도를 제4온도 범위가 되도록 온실 제어 제2환경값을 설정하는 지능형 스마트 온실 관리 장치.
- 청구항 6에 있어서,
상기 제1온도 범위와 제3온도 범위는 동일한 값이며, 제2온도 범위가 제3온도 범위보다 높으며, 제4온도 범위가 가장 낮도록 설정됨을 특징으로 하는 지능형 스마트 온실 관리 장치.
- 청구항 1에 있어서, 상기 온실 제어 제2환경값 설정부는,
온실 외부에 비가 오는 경우, 비가 오지 않을 때보다 온도를 낮추고 이산화탄소량을 감소시키는 온실 제어 제2환경값을 설정하는 지능형 스마트 온실 관리 장치.
- 청구항 1에 있어서, 상기 지능형 스마트 온실 관리 장치는,
상기 온실 환경 조절부에 전력을 제공하는 에너지 변환 발전기의 전기 발전이 이루어지는 시간대에 상기 온실 제어 제1환경값 및 상기 온실 제어 제2환경값으로 온실 내부 환경을 제어하는 지능형 스마트 온실 관리 장치. - 청구항 7에 있어서,
상기 기준 범위, 온도 범위, 온도 유지 시간은, 별도의 데이터베이스에 저장되어 관리자에 의해 업데이트 설정됨을 특징으로 하는 지능형 스마트 온실 관리 장치.
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|---|---|---|---|
| KR1020150047110A KR20160118672A (ko) | 2015-04-02 | 2015-04-02 | 지능형 스마트 온실 관리 장치 |
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|---|---|---|---|
| KR1020150047110A KR20160118672A (ko) | 2015-04-02 | 2015-04-02 | 지능형 스마트 온실 관리 장치 |
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- 2015-04-02 KR KR1020150047110A patent/KR20160118672A/ko not_active Application Discontinuation
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