KR20170126039A - 엑추에이터를 이용한 재배시설 제어 시스템 및 방법 - Google Patents

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김형석
권만재
양중석
이택성
이주영
노주원
오상록
유보선
최종석
최민준
신정훈
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Abstract

본 발명은 엑추에이터를 이용한 재배시설 제어 시스템 및 방법이 개시된다. 본 발명의 재배시설 제어 시스템은 식물이 생장되는 재배시설, 재배시설 내에 배치되고, 배치된 지역의 환경조건 및 식물의 생장상태 중 적어도 하나의 정보를 측정하는 복수의 센서를 구비하는 센서부, 재배시설 내에 배치되고, 식물이 생장되는데 필요한 환경조건을 조성하는 복수의 엑추에이터(actuator)를 구비하는 엑추에이터부 및 재배시설을 복수개의 지역으로 설정하고, 센서부로부터 설정된 복수개의 지역에 대한 각각의 지역별 환경조건 정보 및 각각의 지역별 생장상태 정보 중 적어도 하나를 수신하여 분석하고, 분석된 결과를 기초로 복수의 엑추에이터를 개별 또는 순차적으로 제어하는 관리 장치를 포함한다.

Description

엑추에이터를 이용한 재배시설 제어 시스템 및 방법{Horticulture installation control system and method using actuators}
본 발명은 재배시설 제어 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 온실 내의 환경을 지역적으로 분석하고, 이를 기반으로 복수의 엑추에이터(actuator)를 개별 또는 순차적으로 제어하는 엑추에이터를 이용한 재배시설 제어 시스템 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 식물의 생장은 온도, 습도, 일사량, 이산화탄소, 수분 등의 생육에 필요한 환경요소가 많은 영향을 받는다.
한편, 온실은 식물에 이러한 생육에 필요한 환경요소를 만들어 주기에 매우 적합한 설비이다. 이러한 온실은 내부와 외부의 영향을 최소화함으로써, 식물이 잘 생장할 수 있도록 도와준다.
이를 위하여, 온실은 온실 내부의 공기를 환기시키는 환기팬, 온실 내부의 공기를 순환시키는 유동팬, 차광커튼, 냉방기, 난방기, 이산화탄소 발생기 등 다양한 엑추에이터들이 형성되어 있다.
그러나, 환기팬, 유동팬, 차광커튼, 냉방기, 난방기 등의 엑추에이터들이 온실의 특정위치에만 설치되므로 이러한 엑추에이터들의 영향이 국소적으로 작용하기 때문에, 온실이 대형화가 되면, 온실의 각 포인트별로 동일한 생육조건이 형성되지 못하는 문제가 발생한다.
따라서, 온실이 대형화가 되어도 온실의 각 포인트별로 동일한 생육조건을 형성시킬 수 있는 제어 시스템이 필요한 실정이다.
한국공개특허공보 제2014-0105062호(2014.09.01.)
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 재배시설을 복수개의 지역으로 설정하고, 설정된 각각의 지역에 대한 환경조건 및 식물의 생장상태 중 적어도 하나를 독립적으로 측정하며, 측정된 환경조건 및 식물의 생장상태 중 적어도 하나를 기초로 복수의 엑추에이터를 개별 또는 순차적으로 제어하는 엑추에이터를 이용한 재배시설 제어 시스템 및 방법을 제공하는데 목적이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 재배시설의 환경을 보다 세밀하게 제어하여 식물의 성장 속도 및 품질을 향상시키는 엑추에이터를 이용한 재배시설 제어 시스템 및 방법을 제공하는데 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 엑추에이터를 이용한 재배시설 제어 시스템은, 식물이 생장되는 재배시설, 상기 재배시설 내에 배치되고, 상기 배치된 지역의 환경조건 및 상기 식물의 생장상태 중 적어도 하나의 정보를 측정하는 복수의 센서를 구비하는 센서부, 상기 재배시설 내에 배치되고, 상기 식물이 생장되는데 필요한 환경조건을 조성하는 복수의 엑추에이터(actuator)를 구비하는 엑추에이터부 및 상기 재배시설을 복수개의 지역으로 설정하고, 상기 센서부로부터 상기 설정된 복수개의 지역에 대한 각각의 지역별 환경조건 정보 및 지역별 생장상태 정보 중 적어도 하나를 수신하여 분석하고, 상기 분석된 결과를 기초로 상기 복수의 엑추에이터를 개별 또는 순차적으로 제어하는 관리 장치를 포함한다.
또한 상기 센서부는, 상기 설정된 복수개의 지역마다 배치되고, 상기 배치된 지역에 대한 지역별 환경조건 및 지역별 생장상태 중 적어도 하나를 측정하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 센서부는, 온도 센서, 습도 센서, 이산화탄소 센서, 광 센서, 토양수분 센서, 엽온 센서 또는 공기흐름센서를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 엑추에이터부는, 냉난방 장치, 팬 장치, 스프링클러, 급수 펌프, 이산화탄소 발생기, 조명장치 또는 개폐장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 관리 장치는, 상기 재배시설의 구조, 상기 재배시설의 크기, 상기 식물의 종류, 상기 센서부가 배치된 위치 및 상기 엑추에이터부가 배치된 위치 중 적어도 하나의 정보를 기초로 상기 재배시설의 지역을 설정하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 관리 장치는, 상기 재배시설을 2차원 공간 또는 3차원 공간으로 지역을 설정하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 관리 장치는, 상기 지역별 환경조건 정보 중 기준 환경조건 정보와 비교하여 불일치한 지역별 환경조건 정보가 있는 경우, 상기 불일치한 지역별 환경조건 정보를 상기 기준 환경조건 정보와 일치하도록 상기 불일치한 지역별 환경조건 정보가 측정된 지역에 해당하는 엑추에이터를 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 관리 장치는, 상기 지역별 생장상태 정보 중 기준 생장상태 정보와 비교하여 불일치한 지역별 생장상태 정보가 있는 경우, 상기 불일치한 지역별 생장상태 정보를 상기 기준 생장상태 정보와 일치하도록 상기 불일치한 지역별 생장상태 정보가 측정된 지역에 해당하는 엑추에이터를 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 관리 장치는, 상기 재배시설 구조 및 상기 재배시설 내 공기흐름을 더 기초하여 상기 엑추에이터부를 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 재배시설 제어 방법은, 재배시설을 복수개의 지역으로 설정하는 단계, 상기 설정된 지역마다 환경조건 및 식물의 생장상태 중 적어도 하나의 정보를 측정하는 단계, 상기 측정된 정보에 대한 각각의 지역별 환경조건 정보 및 지역별 생장상태 정보 중 적어도 하나를 분석하는 단계 및 상기 분석된 결과를 기초로 복수의 엑추에이터를 개별 또는 순차적으로 제어하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 엑추에이터를 이용한 재배시설 제어 시스템 및 방법은, 재배시설을 복수개의 지역으로 설정하고, 설정된 각각의 지역에 대한 환경조건 및 식물의 생장상태 중 적어도 하나를 독립적으로 측정하며, 측정된 환경조건 및 식물의 생장상태 중 적어도 하나를 기초로 복수의 엑추에이터를 개별 또는 순차적으로 제어할 수 있다.
또한 재배시설의 환경을 보다 세밀하게 제어하여 식물의 성장 속도 및 품질을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 재배시설 제어 시스템을 설명하기 위한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 관리 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 2차원 공간으로 설정된 재배시설을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 공간으로 설정된 재배시설을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 재배시설 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의한다. 또한 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 당업자에게 자명하거나 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 재배시설 제어 시스템을 설명하기 위한 구성도이다.
도 1을 참조하면, 재배시설 제어 시스템(100)은 재배시설(10)을 복수개의 지역으로 설정하고, 설정된 각각의 지역에 대한 환경조건 및 식물의 생장상태 중 적어도 하나를 독립적으로 측정하며, 측정된 정보를 기초로 복수의 엑추에이터(31, 32, 39)를 개별 또는 순차적으로 제어한다. 여기서, 복수개의 지역은 가상 경계선을 이용하여 하나의 재배시설(10)을 복수개의 지역으로 분할하여 구분되는 지역을 의미한다.
재배시설 제어 시스템(100)은 재배시설(10), 센서부(20), 엑추에이터부(30) 및 관리 장치(40)를 포함한다.
재배시설(10)은 식물이 생장되는 공간으로써, 원통형, 육면체, 다면체 등의 구조로 형성될 수 있으나, 이에 한정하지 않는다. 특히, 재배시설(10)은 온실하우스, 유리온실 등의 형태일 수 있다. 재배시설(10)은 온도, 습도, 이산화탄소 농도, 채광 등의 환경적 요소들을 일정하게 유지한다. 여기서, 재배시설(10)은 재배되는 식물의 종류에 따라 환경적 요소에 대한 조건을 변경할 수 있다. 즉, 재배시설(10)은 재배되는 식물의 생장에 필요한 최적의 조건을 제공할 수 있다.
재배시설(10)은 복수개의 지역으로 설정되어 관리될 수 있다. 이를 통해, 재배시설(10)은 설정된 각 지역마다의 다른 식물을 재배하거나, 동일한 식물을 재배하여도 다른 조건으로 재배할 수 있다.
센서부(20)는 재배시설(10) 내에 설치가 된다. 센서부(20)는 재배시설(10)의 환경조건 및 식물의 생장상태에 대한 정보를 실시간으로 측정한다. 여기서, 환경조건 정보는 식물이 생장하는데 필요한 환경적인 조건을 나타내는 지표로써, 온도, 습도, 이산화탄소 농도, 토양수분 함유량, 식물의 잎 온도 등을 포함하는 정보일 수 있다. 식물의 생장상태 정보는 식물의 크기, 무게, 열매 상태 등을 포함하는 정보일 수 있다.
센서부(20)는 제1 센서(21), 제2 센서(22) 내지 제n 센서(29)와 같이 복수의 센서를 구비하며, 온도 센서, 습도 센서, 이산화탄소 센서, 광 센서, 토양수분 센서, 엽온 센서, 공기흐름센서 또는 카메라를 포함한다.
온도 센서는 재배시설(10) 내의 온도를 측정한다. 습도 센서는 재배시설(10) 내의 습도를 측정한다. 이산화탄소 센서는 재배시설(10) 내의 이산화탄소 농도를 측정한다. 광 센서는 재배시설(10) 내의 채광을 측정한다. 토양수분센서는 재배시설(10) 내의 토양이 함유하는 수분을 측정한다. 공기흐름센서는 재배시설(10) 내의 공기흐름을 측정한다. 카메라는 재배시설(10) 내에 생장하는 식물의 크기, 열매 상태 등을 촬상한다.
즉, 센서부(20)는 온도, 습도, 이산화탄소 농도, 채광, 토양수분 함유량, 공기흐름 또는 식물의 생장상태를 측정한다. 센서부(20)가 구비하는 복수의 센서는 설정된 재배시설(10)마다 배치가 되며, 배치된 지역에 대한 각각의 지역별 환경조건을 측정한다.
예를 들면, 재배시설(10)이 3개의 구역으로 설정될 경우, 제1 구역은 온도 센서, 습도 센서, 이산화탄소 센서, 공기흐름센서가 될 수 있고, 제2 구역은 온도 센서, 습도 센서, 이산화탄소 센서, 광센서, 카메라가 구비될 수 있으며, 제3 구역은 온도 센서, 습도 센서, 이산화탄소 센서, 토양수분센서가 구비될 수 있다.
엑추에이터부(30)는 재배시설(10) 내에 배치되고, 식물이 생장되는데 필요한 환경조건을 조성한다. 엑추에이터부(30)는 제1 엑추에이터(31), 제2 엑추에이터(32) 내지 제n 엑추에이터(39)와 같이 복수의 엑추에이터를 포함한다. 여기서, 엑추에이터는 전기, 유압 압축공기 등을 이용하여 구동하는 장치로써, 예를 들면, 냉난방 장치, 팬 장치, 스프링클러, 급수 펌프, 이산화탄소 발생기, 조명장치 또는 개폐장치일 수 있다.
냉난방 장치는 재배시설(10) 내의 온도 조절을 한다. 팬 장치는 재배시설(10) 내의 공기 순환 및 공기 환기를 조절한다. 스프링클러 및 급수 펌프는 재배시설(10) 내의 물 공급을 조절한다. 이산화탄소 발생기는 이산화탄소의 농도를 조절한다. 조명장치 및 개폐장치는 재배시설(10) 내의 채광을 조절한다. 여기서, 조명장치는 LED 조명장치로 구성되어 식물에 필요한 스펙트럼을 포함하는 조명을 조사할 수 있고, 개폐장치는 재배시설(10)의 지붕을 열고 닫음으로써 햇빛이 직접 조사되도록 조절할 수 있다.
여기서, 엑추에이터부(30)가 구비하는 복수의 엑추에이터는 각 엑추에이터마다 구동할 수 있는 범위가 다르기 때문에, 구동할 수 있는 범위에 맞도록 재배시설(10) 내에 배치된다.
예를 들면, 냉난방 장치, 팬 장치, 개폐장치의 경우 구동할 수 있는 범위가 넓기 때문에 설정된 2개 이상의 지역에서 하나의 장치를 공동으로 사용할 수 있도록 배치되고, 스프링클러, 조명장치의 경우 구동할 수 있는 범위가 좁기 때문에 설정된 각 지역마다 적어도 하나씩 배치될 수 있다.
관리 장치(40)는 재배시설(10)을 복수개의 지역으로 설정하고, 센서부(20)에서 측정된 각각의 지역별 환경조건 정보 및 지역별 생장상태 정보 중 적어도 하나를 수신한 후, 수신된 정보를 분석한다. 관리 장치(40)는 분석된 결과를 기초로 엑추에이터부(30)를 개별 또는 순차적으로 제어하여 재배시설(10) 내의 환경을 일정하게 유지시킨다. 즉, 관리 장치(40)는 재배시설(10)의 환경조건에 따라 엑추에이터부(30)를 제어하거나, 식물의 생장상태에 따라 엑추에이터부(30)를 제어할 수 있다.
관리 장치(40)는 재배시설(10)의 내부 또는 외부에 배치될 수 있다. 관리 장치(40)는 서버 데스크톱, 랩톱, 데스트톱 등의 컴퓨터 시스템이거나, 스마트폰, 태블릿PC 등의 이동단말일 수 있다. 여기서, 관리 장치(40)가 이동단말인 경우, 사용자는 위치의 제약을 받지 않고, 재배시설(10)의 환경조건을 제어할 수 있다.
관리 장치(40)는 설정된 지역별로 엑추에이터를 개별 또는 순차적으로 제어함으로써, 식물이 생장되는 환경조건을 보다 세밀하게 제어할 수 있다. 즉, 기존의 동시 제어인 경우, 관리 장치는 재배시설 전체를 하나의 제어신호에 따라 엑추에이터를 제어하지만, 본 발명의 개별 또는 순차적 제어인 경우, 관리 장치(40)는 재배시설(10)을 설정된 지역에 해당하는 엑추에이터를 제어함으로써 각각을 지역을 유동적이고 독립적으로 제어할 수 있다. 이를 통해, 관리 장치(40)는 재배시설(10) 전체의 급격한 환경변화를 억제하고, 각각의 지역에 맞도록 점진적인 환경변화를 조성하여 식물의 생장에 도움을 줄 수 있다.
도 1에 도시된 센서부(20) 및 엑추에이터부(30)는 통신망(90)과 직접 연결된 것으로 도시되어 있지만 그 사이에는 각각 통신모듈(미도시)이 구비될 수 있다. 즉, 재배시설 제어 시스템(100)은 센서부(20), 엑추에이터부(30) 및 관리 장치(40) 사이의 통신망(90)을 통해 서로간의 정보 전달을 할 수 있다.
여기서, 통신망(90)은 유무선 통신망일 수 있으며, 상세하게는, 백본망과 가입자망으로 구성될 수 있다. 백본망은 X.25 망, Frame Relay 망, ATM망, MPLS(Multi Protocol Label Switching) 망 및 GMPLS(Generalized Multi Protocol Label Switching) 망 중 하나 또는 복수의 통합된 망으로 구성될 수 있다. 가입자망은 FTTH(Fiber To The Home), ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line), 케이블망, 지그비(zigbee), 블루투스(bluetooth), Wireless LAN(IEEE 802.11b, IEEE 802.11a, IEEE 802.11g, IEEE 802.11n), WIBro(Wireless Broadband), Wimax, 3G, HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), 4G 및 차세대 통신망인 5G일 수 있다. 일부 실시예로, 통신망(90)은 인터넷망일 수 있고, 이동 통신망일 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 관리 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 관리 장치(40)는 통신부(41), 입력부(43), 제어부(45), 디스플레이부(47) 및 저장부(49)를 포함한다.
통신부(41)는 센서부(20)로부터 각각의 지역별 환경조건 정보를 수신한다. 또한 통신부(41)는 제어부(42)에서 생성한 제어신호를 해당하는 엑추에이터에 송신한다. 이 때, 통신부(41)는 유무선 통신을 지원할 수 있다.
입력부(43)는 사용자의 선택신호인 사용자 입력을 입력받는다. 즉, 입력부(43)는 재배시설(10)의 제어를 사용자 입력에 따라 제어를 하는 경우 사용될 수 있다. 입력부(43)는 재배시설(10)에서 생장되는 식물의 기준 환경조건에 대한 설정값을 입력받거나, 재배시설(10)의 각 지역별로 제어하는 신호를 입력받을 수 있다.
제어부(45)는 재배시설(10)을 복수개의 지역으로 설정을 한다. 제어부(45)는 재배시설(10)의 구조, 재배시설(10)의 크기, 재배되는 식물의 종류, 센서부(20)가 배치된 위치 및 엑추에이터부(30)가 배치된 위치 중 적어도 하나의 조건을 기초로 재배시설(10)의 지역을 복수개의 지역으로 설정할 수 있다. 제어부(45)는 재배시설(10)을 평면을 반영한 2차원 공간으로 설정하거나, 평면과 높이를 반영한 3차원 공간으로 설정할 수 있다.
예를 들면, 제어부(45)는 재배시설(10)의 구조 및 크기에 반영하여 크기가 n등분이 되도록 복수개의 지역을 설정하거나, 비대칭적인 크기가 되도록 복수개의 지역을 설정할 수 있다. 또한 제어부(45)는 재배되는 식물의 종류에 따라 지역을 복수개로 설정하거나, 센서부(20) 및 엑추에이터부(30)의 위치를 반영하여 지역을 복수개로 설정할 수 있다.
이 때, 제어부(45)는 입력부(43)로부터 재배시설(10)의 설정에 대한 사용자 입력을 입력받는 경우, 입력된 사용자 입력에 따라 재배시설(10)을 설정할 수 있다.
제어부(45)는 재배시설(10)이 복수개의 지역으로 설정된 후, 통신부(41)에서 수신된 각각의 지역별 환경조건 정보를 수신하고, 수신된 각각의 지역별 환경조건 정보를 분석한다. 제어부(45)는 각각의 지역별 환경조건 정보와 기준 환경조건 정보를 비교한다. 여기서, 기준 환경조건 정보는 식물이 생장하는데 가장 최적의 상태를 유지할 수 있도록 하는 환경적 조건에 대한 기준이 되는 정보일 수 있다.
즉, 제어부(45)는 각각의 지역별 환경조건 정보 중 기준 환경조건 정보와 불일치한 경우가 있는 경우, 불일치한 지역은 지역별 환경조건 정보를 기준 환경조건 정보와 일치하도록 조절한다. 따라서, 제어부(45)는 불일치한 지역별 환경조건 정보가 측정된 지역에 해당하는 엑추에이터를 제어하여 해당 지역의 환경조건을 기준 환경조건과 일치하도록 한다.
예를 들면, 제어부(45)는 지역별 환경조건 정보 중 온도가 기준 환경조건 정보와 불일치하면, 해당 지역의 냉난방 장치를 개별 제어할 수 있다. 특히, 지역별 환경조건 정보 중 2개 이상의 조건이 기준 환경조건 정보과 불일치하면, 제어부(45)는 해당 지역의 불일치한 조건과 관련된 엑추에이터를 각각 개별 제어를 하거나 순차적으로 제어를 할 수 있다.
제어부(45)는 재배시설(10)이 복수개의 지역으로 설정된 후, 통신부(41)에서 수신된 각각의 지역별 생장상태 정보를 수신하고, 수신된 각각의 지역별 생장상태 정보를 분석한다. 제어부(45)는 각각의 지역별 생장상태 정보와 기준 생장상태 정보를 비교한다. 여기서, 기준 생장상태 정보는 식물의 생장속도, 생장크기 등과 같이 생장과정에서의 목표가 되는 기준 정보일 수 있다.
즉, 제어부(45)는 각각의 지역별 생장상태 정보 중 기준 생장상태 정보와 불일치한 경우가 있는 경우, 불일치한 지역은 지역별 생장상태 정보를 기준 생장상태 정보와 일치하도록 조절한다. 따라서, 제어부(45)는 불일치한 지역별 생장상태 정보가 측정된 지역에 해당하는 엑추에이터를 제어하여 해당 지역에 대한 식물의 생장상태를 기준 생장상태와 일치하도록 한다.
예를 들면, 제어부(45)는 지역별 생장상태 정보 중 식물의 크기가 기준 생장상태 정보와 불일치하면, 해당 지역의 스프링클러 및 개폐장치를 개별 제어할 수 있다. 특히, 지역별 생장상태 정보 중 2개 이상의 조건이 기준 생장상태 정보과 불일치하면, 제어부(45)는 해당 지역의 불일치한 조건과 관련된 엑추에이터를 각각 개별 제어를 하거나 순차적으로 제어를 할 수 있다.
또한 제어부(45)는 재배시설(10)의 구조 및 재배시설(10) 내 공기흐름을 더 기초하여 보다 세밀한 제어할 수 있다. 즉, 제어부(45)는 재배시설(10)의 구조 및 재배시설(10) 내 공기흐름에 대한 정보를 이용하여 냉난방 장치, 팬 장치, 스프링클러와 같이 구조나 공기흐름에 영향을 받는 엑추에이터들을 보다 세밀하게 제어할 수 있다.
디스플레이부(47)는 통신부(41)에서 수신한 각각의 지역별 환경조건 정보를 실시간으로 출력한다. 또한 디스플레이부(47)는 제어부(45)로부터 생성된 제어신호가 반영된 결과를 출력한다. 따라서, 디스플레이부(47)는 사용자에게 재배시설(10)의 현재 상황을 실시간으로 제공시켜줄 수 있다. 디스플레이부(47)는 액정 디스플레이(liquid crystal display, LCD), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(thin film transistor-liquid crystal display, TFT LCD), 유기 발광 다이오드(organic light-emitting diode, OLED), 플렉시블 디스플레이(flexible display), 3차원 디스플레이(3D display) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
디스플레이부(47)가 터치스크린 기능을 포함하는 경우, 입력부(43)는 디스플레이부(47)로 대체될 수 있다.
저장부(47)는 재배시설(10)의 구조, 재배시설(10)의 크기, 센서부(20)가 배치된 위치 및 엑추에이터부(30)가 배치된 위치에 대한 정보가 저장된다. 또한 저장부(47)는 현재 재배시설(10)에서 생장되고 있는 식물의 기준 환경조건 정보가 저장된다. 저장부(47)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(Random Access Memory, RAM), SRAM(Static Random Access Memory), 롬(Read-Only Memory, ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory), 자기메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 저장매체를 포함할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 2차원 공간으로 설정된 재배시설을 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 공간으로 설정된 재배시설을 설명하기 위한 도면이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 재배시설(10)은 식물을 생육하는 환경에 따라 복수개의 2차원 공간 또는 3차원 공간으로 지역이 설정이 된다.
재배시설(10)은 4개의 지역이 평면상으로 설정될 수 있다. 재배시설(10)은 설정된 지역마다 센서와 엑추에이터가 배치되도록 설정될 수 있다.
예를 들면, 제1 지역(61)은 제1 센서(21)와 제1 엑추에이터(31)가 배치되고, 제2 지역(63)은 제2 센서(22)와 제2 엑추에이터(32)가 배치되며, 제3 지역(65)은 제3 센서(23)와 제3 엑추에이터(33)가 배치되고, 제4 지역(67)은 제4 센서(24)와 제4 엑추에이터(34)가 배치될 수 있다.
여기서, 2개의 지역에서 구동을 할 수 있는 엑추에이터가 있는 경우, 재배시설(10)은 2개의 지역에서 구동을 할 수 있는 엑추에이터를 기준으로 지역이 설정될 수 있다. 즉, 제1 지역(61)과 제2 지역(63)은 제5 엑추에이터(35)를 기준으로 설정되고, 제1 지역(61)과 제3 지역(65)은 제6 엑추에이터(36)를 기준으로 설정되며, 제2 지역(63)과 제4 지역(67)은 제7 엑추에이터(37)를 기준으로 설정되고, 제3 지역(65)과 제4 지역(67)은 제8 엑추에이터(38)를 기준으로 설정될 수 있다.
재배시설 제어 시스템(100)은 평면상으로 설정된 제1 내지 제4 지역(61, 63, 65,67)에 대해 현재 환경조건을 측정한 후, 측정된 환경조건에 따라 각 지역에 배치된 엑추에이터를 개별 또는 순차적으로 제어할 수 있다.
즉, 제1 지역(61)과 제2 지역(63)은 기준 환경조건과 동일한 환경조건을 유지하는데 반해, 제3 지역(65)과 제4 지역(67)은 기준 환경조건과 불일치한 환경조건을 유지하는 경우, 재배시설 제어 시스템(100)은 제3 지역(65)과 제4 지역(67)에 배치된 제3 엑추에이터(33), 제4 엑추에이터(34) 및 제8 엑추에이터(38)를 제어하여 기준 환경조건과 동일한 환경조건으로 만들 수 있다. 이 때, 재배시설 제어 시스템(100)은 필요에 따라 제6 엑추에이터(36)과 제7 엑추에이터(37)도 제어할 수 있다.
재배시설(10)은 2개의 지역이 높이상으로 설정될 수 있다. 재배시설(10)은 설정된 지역마다 센서와 엑추에이터가 배치되도록 설정될 수 있다.
예를 들면, 제1 지역(71)은 제1 센서(21)와 제1 및 제2 엑추에이터(31, 32)가 배치되고, 제2 지역(73)은 제2 센서(22)와 제3 및 제4 엑추에이터(33, 34)가 배치될 수 있다.
재배시설 제어 시스템(100)은 높이상으로 설정된 제1 및 제2 지역(71, 73)에 대해 현재 환경조건을 측정한 후, 측정된 환경조건에 따라 각 지역에 배치된 엑추에이터를 개별 또는 순차적으로 제어할 수 있다.
즉, 제1 지역(71)은 기준 환경조건과 동일한 환경조건을 유지하는데 반해, 제2 지역(73)은 기준 환경조건과 불일치한 환경조건을 유지하는 경우, 재배시설 제어 시스템(100)은 제2 지역(73)에 배치된 제3 엑추에이터(33), 제4 엑추에이터(34)를 제어하여 기준 환경조건과 동일한 환경조건으로 만든다.
여기서, 도 3 및 도 4는 각각 하나의 실시예일 뿐, 재배시설(10)의 설정된 형태는 이에 한정되지 않는다. 또한 재배시설(10)은 전술된 바와 달리 미리 설정된 상황에서 센서부(20) 및 엑추에이터(30)를 각각 개별 또는 순차적인 제어를 할 수 있는 위치에 배치할 수도 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 재배시설 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 1 및 도 5를 참조하면, 재배시설 제어 방법은 재배시설(10)을 복수개의 지역으로 설정하고, 설정된 각각의 지역에 대한 환경조건 및 식물의 생장상태 중 적어도 하나의 정보를 독립적으로 측정하며, 측정된 정보를 기초로 복수의 엑추에이터를 개별 또는 순차적으로 제어할 수 있다. 이를 통해, 재배시설 제어 방법은 에너지 소비를 최소화하는 동시에 재배시설(10)의 환경을 보다 세밀하게 제어하여 식물의 성장 속도 및 품질을 향상시킬 수 있다.
S51단계에서, 관리 장치(40)는 재배시설(10)을 복수개의 지역으로 설정한다. 이 때, 설정되는 지역은 2차원 공간 또는 3차원 공간으로 이루어진 공간일 수 있다. 관리 장치(40)는 재배시설(10)의 구조, 재배시설(10)의 크기, 재배되는 식물의 종류, 센서부(20)가 배치된 위치 및 엑추에이터부(30)가 배치된 위치 중 적어도 하나의 정보를 기초로 재배시설(10)의 지역을 설정할 수 있다.
S53단계에서, 센서부(20)는 설정된 각각의 지역에 대한 환경조건 및 식물의 생장상태 중 적어도 하나의 정보를 측정한다. 여기서, 설정된 지역마다 센서가 배치됨에 따라, 센서부(20)는 각각의 지역에 대해 환경조건 정보 및 식물의 생장상태 정보를 독립적으로 측정할 수 있다.
S55단계에서, 관리 장치(40)는 센서부(20)로부터 수신한 각각의 지역별 환경조건 정보 및 지역별 생장상태 정보 중 적어도 하나를 기준 정보와 서로 비교하여 차이점을 확인한다. 이 때, 지역별 환경조건 정보는 기준 환경조건 정보와 비교하고, 지역별 생장상태 정보는 기준 생장상태 정보와 비교한다.
S57단계에서, S55단계에서 비교된 결과값의 일치 여부를 판단한다. 관리 장치(40)는 비교된 결과값이 일치하는 경우, S53단계 이전으로 분기하여 이후 과정을 재수행한다. 관리 장치(40)는 비교된 결과값이 불일치하는 경우, S59단계를 수행한다.
즉, 관리 장치(40)는 비교된 결과값이 일치하는 경우, 각각의 지역이 식물이 생육되는데 최적의 환경을 제공한다고 판단을 한다. 또한 관리 장치(40)는 비교된 결과값이 불일치하는 경우, 불일치한 환경조건 정보가 측정된 지역의 환경이 식물이 생육되는데 이상이 있다고 판단한다.
S59단계에서, 관리 장치(40)는 불일치한 정보가 측정된 지역을 기준 정보와 일치하도록 엑추에이터를 제어할 수 있다. 관리 장치(40)는 불일치한 정보가 측정된 지역에 위치한 엑추에이터를 개별 또는 순차적으로 제어할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
10: 재배시설 20: 센서부
21: 제1 센서 22: 제2 센서
23: 제3 센서 24: 제4 센서
29: 제n 센서 30: 엑추에이터부
31: 제1 엑추에이터 32: 제2 엑추에이터
33: 제3 엑추에이터 34: 제4 엑추에이터
35: 제5 엑추에이터 36: 제6 엑추에이터
37: 제7 엑추에이터 38: 제8 엑추에이터
39: 제n 엑추에이터 40: 관리 장치
41: 통신부 43: 제어부
45: 출력부 47: 저장부
61, 71: 제1 지역 63, 73: 제2 지역
65: 제3 지역 67: 제4 지역
100: 재배시설 제어 시스템

Claims (10)

  1. 식물이 생장되는 재배시설;
    상기 재배시설 내에 배치되고, 상기 배치된 지역의 환경조건 및 상기 식물의 생장상태 중 적어도 하나의 정보를 측정하는 복수의 센서를 구비하는 센서부;
    상기 재배시설 내에 배치되고, 상기 식물이 생장되는데 필요한 환경조건을 조성하는 복수의 엑추에이터(actuator)를 구비하는 엑추에이터부; 및
    상기 재배시설을 복수개의 지역으로 설정하고, 상기 센서부로부터 상기 설정된 복수개의 지역에 대한 각각의 지역별 환경조건 정보 및 지역별 생장상태 정보 중 적어도 하나를 수신하여 분석하고, 상기 분석된 결과를 기초로 상기 복수의 엑추에이터를 개별 또는 순차적으로 제어하는 관리 장치;
    를 포함하는 엑추에이터를 이용한 재배시설 제어 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 센서부는,
    상기 설정된 복수개의 지역마다 배치되고, 상기 배치된 지역에 대한 지역별 환경조건 및 지역별 생장상태 중 적어도 하나를 측정하는 것을 특징으로 하는 엑추에이터를 이용한 재배시설 제어 시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 센서부는,
    온도 센서, 습도 센서, 이산화탄소 센서, 광 센서, 토양수분 센서, 엽온 센서 또는 공기흐름센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 엑추에이터를 이용한 재배시설 제어 시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 엑추에이터부는,
    냉난방 장치, 팬 장치, 스프링클러, 급수 펌프, 이산화탄소 발생기, 조명장치 또는 개폐장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 엑추에이터를 이용한 재배시설 제어 시스템.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 관리 장치는,
    상기 재배시설의 구조, 상기 재배시설의 크기, 상기 식물의 종류, 상기 센서부가 배치된 위치 및 상기 엑추에이터부가 배치된 위치 중 적어도 하나의 정보를 기초로 상기 재배시설의 지역을 설정하는 것을 특징으로 하는 엑추에이터를 이용한 재배시설 제어 시스템.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 관리 장치는,
    상기 재배시설을 2차원 공간 또는 3차원 공간으로 지역을 설정하는 것을 특징으로 하는 엑추에이터를 이용한 재배시설 제어 시스템.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 관리 장치는,
    상기 지역별 환경조건 정보 중 기준 환경조건 정보와 비교하여 불일치한 지역별 환경조건 정보가 있는 경우, 상기 불일치한 지역별 환경조건 정보를 상기 기준 환경조건 정보와 일치하도록 상기 불일치한 지역별 환경조건 정보가 측정된 지역에 해당하는 엑추에이터를 제어하는 것을 특징으로 하는 엑추에이터를 이용한 재배시설 제어 시스템.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 관리 장치는,
    상기 지역별 생장상태 정보 중 기준 생장상태 정보와 비교하여 불일치한 지역별 생장상태 정보가 있는 경우, 상기 불일치한 지역별 생장상태 정보를 상기 기준 생장상태 정보와 일치하도록 상기 불일치한 지역별 생장상태 정보가 측정된 지역에 해당하는 엑추에이터를 제어하는 것을 특징으로 하는 엑추에이터를 이용한 재배시설 제어 시스템.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 관리 장치는,
    상기 재배시설 구조 및 상기 재배시설 내 공기흐름을 더 기초하여 상기 엑추에이터부를 제어하는 것을 특징으로 하는 엑추에이터를 이용한 재배시설 제어 시스템.
  10. 재배시설을 복수개의 지역으로 설정하는 단계;
    상기 설정된 지역마다 환경조건 및 식물의 생장상태 중 적어도 하나의 정보를 측정하는 단계;
    상기 측정된 정보에 대한 각각의 지역별 환경조건 정보 및 지역별 생장상태 정보 중 적어도 하나를 분석하는 단계; 및
    상기 분석된 결과를 기초로 복수의 엑추에이터를 개별 또는 순차적으로 제어하는 단계;
    를 포함하는 재배시설 제어 방법.
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