KR20180082009A - 사용자 편의성을 고려한 온실 통합환경제어시스템 - Google Patents

사용자 편의성을 고려한 온실 통합환경제어시스템 Download PDF

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KR20180082009A
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Abstract

본 발명은 사용자 편의성을 고려한 온실 통합환경제어시스템에 관한 것으로서, 본 발명의 실시 예에 따른 온실 통합환경제어시스템은 온실별로 설치되고, 온실환경에 위한 적어도 하나 이상의 구동기를 사용자 입력 설정값에 맞게 제어하여 환경제어를 수행하고, 기설정된 시간마다 온실환경을 측정한 센서값을 전송하는 온실통합제어기; 온실별로 설치된 CCTV(closed circuit television)를 통해 촬영된 작물 생육영상과 상기 온실통합제어기로부터 수신된 센서값을 기초로 하는 온실 환경정보를 데이터베이스에 저장하는 온실운영장치; 및 상기 온실운영장치의 데이터베이스에 웹 기반으로 접속하고, 상기 데이터베이스에 저장된 각 온실의 온실 환경정보 및 작물 생육영상을 매칭시켜 시맨틱 정보로 출력하고, 상기 온실운영장치를 통해 각 구동기를 수동으로 제어하는 모바일 단말;을 포함한다.

Description

사용자 편의성을 고려한 온실 통합환경제어시스템{Greenhouse Integrated Environment Control System Considering User Convenience}
본 발명은 사용자 편의성을 고려한 온실 통합환경제어시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 웹 기반의 온실운영장치 및 사용자 단말에 설치된 모바일 앱 기반으로 원격에서 온실 내부의 작물 생육제어를 수행함으로써, 온실 내부 환경제어의 사용자 편의성을 증대시킬 수 있는, 사용자 편의성을 고려한 온실 통합환경제어시스템에 관한 것이다.
농업의 미래성장산업화의 가속화를 위한 "ICT 기반 한국형 스마트 팜"을 위한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 농식품부는 '17년까지 시설원예 4,000ha 면적에 스마트팜 확산을 목표로 하고 있다. 이러한 추세에 따라 국내 많은 농가에 온실 자동제어시스템이 보급되고 있다.
그러나 종래의 온실제어시스템에서 생육 환경정보 설정 시, 사용자는 각 온실에 설치된 제어기에 직접 접근하여 원하는 값을 입력해야 한다. 그러므로 이를 관리해야 하는 농민의 인건비 및 노동력 관리 측면에서 비효율적이다. 즉, 종래의 온실제어시스템은 온실마다 설치되어 온실 환경값 설정을 위해 사용자가 직접 제어기에 접근하여 값을 변경해야 하므로 인건비 및 노동력 측면에서 단점이 있다.
특히, 온실이 30동이 넘는 경우, 온실 관리에 더욱 큰 비용이 투입되어야 한다. 또한, 종래의 온실제어시스템은 온실 내의 환경(예컨대, 온도, 습도, CO2)제어에 치중하여 사용자 편의성을 크게 고려하지 않은 경우가 대부분이다.
종래 온실제어시스템은 온실마다 설치되어 있으며, 생육제어 값을 변경하기 위하여 작업자가 직접 온실로 이동하여 수동으로 값을 입력해야 한다. 온실이 다수 (예컨대, 30동 이상)일 경우, 온실 수에 비례하여 온실 관리를 위한 노동력이 그에 따라 증가한다.
또한, 종래 온실제어시스템은 온실마다 독립된 시스템이 설치되어 있어 다수 온실의 환경정보를 한 사이트에서 관찰할 수 없는 문제점이 있다.
본 발명의 실시 예들은 웹 기반의 온실운영장치 및 사용자 단말에 설치된 모바일 앱 기반으로 원격에서 온실 내부의 작물 생육제어를 수행함으로써, 온실 내부 환경제어의 사용자 편의성을 증대시킬 수 있는, 사용자 편의성을 고려한 온실 통합환경제어시스템을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 실시 예들은 다수 온실 내부의 환경정보(예컨대, 온도, 습도, CO2 등)를 사용자가 지정한 레벨로 지속적으로 유지하도록 제어하고, 작물의 생육주기에 맞도록 원격에서 편리하게 기설정된 기간(예컨대, 일 등) 단위의 생육제어 값을 설정 및 모니터링할 수 있는, 사용자 편의성을 고려한 온실 통합환경제어시스템을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 실시 예들은 온실 내 설치된 CCTV를 이용하여 사용자가 지정한 시간에 고해상도 작물 영상을 저장하고, 수치적으로 표현되는 온실의 온실 환경정보와 작물의 생육 영상정보를 연관시켜 시맨틱 정보로 사용자에게 출력함으로써, 작물 생육상태를 직관적으로 확인할 수 있는, 사용자 편의성을 고려한 온실 통합환경제어시스템을 제공하고자 한다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 온실별로 설치되고, 온실환경에 위한 적어도 하나 이상의 구동기를 사용자 입력 설정값에 맞게 제어하여 환경제어를 수행하고, 기설정된 시간마다 온실환경을 측정한 센서값을 전송하는 온실통합제어기; 온실별로 설치된 CCTV(closed circuit television)를 통해 촬영된 작물 생육영상과 상기 온실통합제어기로부터 수신된 센서값을 기초로 하는 온실 환경정보를 데이터베이스에 저장하는 온실운영장치; 및 상기 온실운영장치의 데이터베이스에 웹 기반으로 접속하고, 상기 데이터베이스에 저장된 각 온실의 온실 환경정보 및 작물 생육영상을 매칭시켜 시맨틱 정보로 출력하고, 상기 온실운영장치를 통해 각 구동기를 수동으로 제어하는 모바일 단말;을 포함하는 사용자 편의성을 고려한 온실 통합환경제어시스템이 제공될 수 있다.
본 발명의 실시 예들은 웹 및 사용자 단말에 설치된 모바일 앱 기반으로 원격에서 온실 내부의 작물에 대한 생육제어를 수행함으로써, 온실 내부 환경제어의 사용자 편의성을 증대시킬 수 있다.
본 발명의 실시 예들은 다수 온실 내부의 환경정보(예컨대, 온도, 습도, CO2 등)를 사용자가 지정한 레벨로 지속적으로 유지하도록 제어하고, 작물의 생육주기에 맞도록 원격에서 편리하게 기설정된 기간(예컨대, 일 등) 단위의 생육제어 값을 설정 및 모니터링할 수 있다.
본 발명의 실시 예들은 온실 내 설치된 CCTV를 이용하여 사용자가 지정한 시간에 고해상도 작물 영상을 저장하고, 수치적으로 표현되는 온실의 온실 환경정보와 작물의 생육 영상정보를 연관시켜 시맨틱 정보로 사용자에게 출력함으로써, 작물 생육상태를 직관적으로 확인할 수 있다.
본 발명의 실시 예들은 온실운영장치를 통하여 원격으로 다수 온실의 환경값을 일 단위로 설정함으로써, 인건비 및 노동력을 절감할 수 있고, 농민의 온실관리 편의성 증대에 기여할 수 있다.
본 발명의 실시 예들은 온실 내 환경정보와 동시간대의 작물 생육영상을 연관시켜 시맨틱 정보를 생성하고, 이를 통하여 사용자가 사용자 단말의 모바일 앱을 이용하여 원격으로 작물의 생육상태를 확인함으로써, 사용자가 이러한 축적된 데이터를 바탕으로 작물 생육에 최적화된 온도, 습도, CO2 값을 손쉽게 분석 및 설정할 수 있다. 더 나아가, 본 발명의 실시 예들은 데이터 기반의 농작물 생산에 기여할 수 있다.
본 발명의 실시 예들은 온실통합제어기를 통해 지정된 제어 범위를 벗어날 시 실시간으로 온실운영장치 및 사용자 단말의 모바일 앱(예컨대, 푸시 알림)으로 알려줌으로써, 사용자가 언제 어디서든 이상상황을 확인할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 사용자 편의성을 고려한 온실 통합환경제어시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 온실통합제어기의 소프트웨어 구조도를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 온실운영장치의 사용자 인터페이스 구성을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 생육주기별 일 단위의 제어요소값 입력 화면을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 사용자 단말에서의 모바일 앱 UI 구성과 시맨틱 정보 출력화면을 나타낸 도면이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 온실 내부의 온도 제어 흐름도와 사용자 설정값에 따라 제어되는 온도 그래프를 나타낸 도면이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 온실 내부의 습도 제어 흐름도와 사용자 설정값에 따라 제어되는 습도 그래프를 나타낸 도면이다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 온실 내부의 CO2 제어 흐름도와 사용자 설정값에 따라 제어되는 CO2 그래프를 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명에 따른 동작 및 작용을 이해하는 데 필요한 부분을 중심으로 상세히 설명한다. 본 발명의 실시 예를 설명하면서, 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려졌고 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 동일한 명칭의 구성 요소에 대하여 도면에 따라 다른 참조부호를 부여할 수도 있으며, 서로 다른 도면임에도 동일한 참조부호를 부여할 수도 있다. 그러나 이와 같은 경우라 하더라도 해당 구성 요소가 실시 예에 따라 서로 다른 기능을 갖는다는 것을 의미하거나, 서로 다른 실시 예에서 동일한 기능을 갖는다는 것을 의미하는 것은 아니며, 각각의 구성 요소의 기능은 해당 실시 예에서의 각각의 구성 요소에 대한 설명에 기초하여 판단하여야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 사용자 편의성을 고려한 온실 통합환경제어시스템의 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 사용자 편의성을 고려한 온실 통합환경제어시스템(100)은 온실통합제어기(110), 온실운영장치(120) 및 사용자 단말(130)을 포함한다.
온실 통합환경제어시스템(100)은 온실 내부 환경제어의 사용자 편의성 증대를 위해 웹 기반의 온실운영장치(120) 및 모바일 앱 기반의 사용자 단말(130)을 통해 원격 생육제어를 수행한다.
이러한 온실 통합환경제어시스템(100)에는 사용자 편의 증대를 위해 각 온실을 작물, 특성, 위치별로 그룹화하여 원격으로 모니터링하고, 각 온실을 제어 및 관리하기 위한 온실운영장치(120) 및 모바일 앱이 설치된 사용자 단말(130)이 포함되어 있다.
이하, 도 1의 본 발명의 실시 예에 따른 사용자 편의성을 고려한 온실 통합환경제어시스템(100)의 각 구성요소들의 구체적인 구성 및 동작을 설명한다.
우선, 각 구성요소의 통신방식을 살펴보면 다음과 같다.
온실통합제어기(110)는 구동기(111)와 이더넷(TCP/IP) 기반으로 통신하고, 기상대(112)와 RS232C 기반으로 통신할 수 있다. 온실통합제어기(110)는 터미널과 이더넷(SSL) 기반으로 통신할 수 있다.
온실운영장치(120)는 온실통합제어기(110)와 이더넷(TCP/IP) 기반으로 통신하고, 온실에 설치된 CCTV(121)와 이더넷(TCP/IP) 기반으로 통신할 수 있다.
온실운영장치(120)는 사용자 단말(130)과 웹(HTTP) 기반으로 통신할 수 있다. 사용자 단말(130)은 CCTV(121)와 와이파이/LTE(TCP/IP) 기반으로 통신할 수 있다.
한편, 온실통합제어기(110)는 온실별로 설치된다. 온실통합제어기(110)는 온실환경에 위한 적어도 하나 이상의 구동기(111)를 사용자 입력 설정값에 맞게 제어하여 환경제어를 수행한다. 그리고 온실통합제어기(110)는 기설정된 시간(예컨대, 1분 등)마다 온실환경을 측정한 센서값을 온실운영장치(120)에 전송한다.
여기서, 구동기(111)에는 냉방기, 난방기, 환기팬, 포그, 전등 등이 포함될 수 있다.
온실환경 및 외부환경 센싱과 관련하여, 복수의 센서들이 온실에 설치되어 있다. 온실환경을 센싱하기 위해, 온도 센서, 습도 센서, CO2 센서, 배지온도센서 및 배지습도센서 등이 온실에 설치되어 있다. 또한, 외부환경을 센싱하기 위해, 온도 센서, 습도 센서, 조도 센서, 풍향 센서, 강우 센서, 기압 센서, 자외선 센서, 풍속 센서 등이 온실의 외부에 설치되어 있다.
온실통합제어기(110)는 온실 작물 재배에 필수적인 환경정보(예컨대, 온도, 습도, CO2 등)를 지정한 레벨로 지속적으로 제어하기 위한 제어 알고리즘에 따라 환경제어를 수행한다. 이후, 온실통합제어기(110)는 환경정보가 미리 지정된 레벨을 벗어났을 경우, 웹 및 모바일 앱으로 사용자 단말(130)을 통해 사용자에게 실시간 전송할 수 있다. 이를 통해, 사용자는 온실에서 발생하는 이상 상황에 대비할 수 있다.
온실운영장치(120)는 온실별로 설치된 CCTV(closed circuit television)를 통해 촬영된 작물 생육영상을 수신한다. 또한, 온실운영장치(120)는 온실통합제어기(110)로부터 수신된 센서값을 기초로 하는 온실 환경정보를 수신한다. 그리고 온실운영장치(120)는 작물 생육영상 및 온실 환경정보를 데이터베이스에 저장한다.
여기서, 온실운영장치(120)는 수치적으로 표현되는 온실의 환경정보와 작물 생육영상을 연관시켜 보여주기 위해, 온실 내 설치된 CCTV(121)를 이용하여 사용자가 지정한 시간에 고해상도 작물 생육영상을 저장한다.
사용자 단말(130)은 온실운영장치(120)의 데이터베이스에 웹 기반으로 접속한다. 그리고 사용자 단말(130)은 데이터베이스에 저장된 각 온실의 온실 환경정보 및 작물 생육영상을 매칭시켜 시맨틱 정보로 사용자에게 출력한다. 사용자 단말(130)은 온실운영장치(120)를 통해 각 구동기(111)를 수동으로 제어한다.
여기서, 사용자 단말(130)에는 온실운영장치(120)에 접속가능하고 온실 통합환경제어가 가능한 온실 제어 애플리케이션이 설치되어 있다. 이러한 온실 제어 애플리케이션은 사용자 단말(130)이 모바일 단말인 경우, 모바일 애플리케이션 형태로 모바일 단말에 설치될 수 있고, 유선 단말인 경우, 유선 애플리케이션 형태로 유선 단말에 설치될 수 있다.
웹 기반의 온실운영장치(120)를 통하여, 사용자(예컨대, 농민)는 멀리 떨어져 있는 다수의 온실에 직접 접근하지 않고도 일 단위의 생육제어 값을 원격으로 설정할 수 있다. 이는 사용자 편의성을 증대시키기 위함이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 온실통합제어기의 소프트웨어 구조도를 나타낸 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 온실통합제어기(110)의 소프트웨어 구조는 물리적 추상 계층(Physical Abstract Layer, PAL), 기본 서비스 계층(Basic Service Layer, BSL), 복합 서비스 계층(Complex Service Layer, CSL), 서비스 노출 계층(Service Exposure Layer, SEL), 애플리케이션 지원 계층(Application Support Layer, ASL), PLC 드라이버(Programmable Logic Controller Driver), 기상 스테이션 드라이버(Weather Station Driver)로 이루어진다.
항 목 기 능
PAL 상위 계층의 센서와 구동기 정보 수집 및 제어
BSL 센서 및 액추에이터와 관련된 직접적인 서비스 제공
CSL 센서 데이터 기반의 복합환경제어
SEL 온실운영장치와의 통신
ASL 온실통합제어기 속성정보 관리
PLC Driver PAL계층과 IPC를 통한 데이터 공유
Weather Station Driver 외부기상대 데이터 수신
상기 [표 1]에 나타난 바와 같이, 물리적 추상 계층(PAL)은 상위 계층의 센서와 구동기 정보 수집 및 제어 기능을 수행한다. 기본 서비스 계층(BSL)은 센서 및 구동기(111)와 관련된 직접적인 서비스 제공 기능을 수행한다. 복합 서비스 계층(CSL)은 센서 데이터 기반의 복합환경제어 기능을 수행한다. 서비스 노출 계층(SEL)은 온실운영장치(120)와의 통신 기능을 수행한다. 애플리케이션 지원 계층(ASL)은 온실통합제어기(100)의 속성정보 관리 기능을 수행한다. PLC 드라이버(PLC Driver)는 PAL 계층과 IPC를 통한 데이터 공유 기능을 수행한다. 기상 스테이션 드라이버(Weather Station Driver)는 외부기상대(112)의 데이터 수신 기능을 수행한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 온실운영장치의 사용자 인터페이스 구성을 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 온실운영장치(120)의 사용자 인터페이스는 각 온실의 환경정보 모니터링, 구동기 수동제어, 생육주기별 환경설정값 조절, 생육일지 작성, 배양일지, 경도계 정보, 기기 장애처리, CCTV 모니터링 기능으로 이루어져 있다.
이와 같이, 온실운영장치(120)는 생육일지 작성 기능을 사용자 단말(130)에 제공한다. 그러면, 사용자는 사용자 단말(130)을 통해 제공된 생육일지 작성 기능을 이용하여, 작물 생육에 관련된 부가적인 정보(예컨대, 특이사항, 생육 이상현상, 장애처리 등)를 기입하여 편리하게 작물을 관리할 수 있다.
또한, 온실운영장치(120)의 관리자 기능은 통합제어기 및 센서/액추에이터 등록, CCTV 설정, 사용자관리 및 로그인 내역, 사용자 테마 관리 등이 포함되어 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 생육주기별 일 단위의 제어요소값 입력 화면을 나타낸 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 생육주기별 일 단위의 제어요소값 입력 화면에 제어요소값, 온도 제어 범위, 습도 제어 범위 및 CO2 제어 범위가 입력될 수 있다.
예를 들면, 제어요소값에는 온도값, 습도값 및 CO2 값이 입력될 수 있다. 또한, 온도 제어 범위 및 습도 제어 범위에는 각각 상한값 및 하한값이 입력될 수 있다. CO2 제어 범위에는 상한값만 입력될 수 있다.
종래의 온실제어시스템은 온실마다 독립된 시스템이 설치되어 있어 다수 온실의 환경정보를 한 사이트에서 관찰할 수 없는 문제점이 있었다.
이를 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 온실 통합환경제어시스템(100)은 원격에서 웹 및 모바일 앱으로 온실의 환경정보를 모니터링하고, 일 단위로 달라지는 생육제어값을 간편히 조정할 수 있다.
이와 관련하여, 사용자는 사용자 단말(130)의 모바일 앱을 통해 작물의 생육주기에 맞도록 원격에서 편리하게 일 단위의 생육주기별 일 단위의 제어요소 값을 도 4와 같이 설정하고 온실 환경정보를 모니터링 할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 사용자 단말에서의 모바일 앱 UI 구성과 시맨틱 정보 출력화면을 나타낸 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 사용자 단말(130)은 모바일 앱을 통하여 온실운영장치(120)의 데이터베이스에 접근하여 환경정보를 모니터링할 수 있다. 사용자 단말(130)은 온실운영장치(120)를 통해 각 구동기(111)를 제어할 수 있다.
또한, 사용자는 CCTV(121)에 포함된 IP 카메라(IP Camera)를 통하여 온실 내부를 실시간 영상으로 볼 수 있다.
이와 관련하여, 온실운영장치(120)가 지정된 시간에 작물 생육영상을 저장함으로써, 사용자 단말(130)은 작물 생육영상과 온실 환경정보를 매칭시켜 시맨틱 정보로 출력할 수 있다.
온도, 습도, CO2 제어에 치중한 종래의 온실제어시스템과는 달리, 본 발명의 실시 예에 따른 사용자 단말(130)은 온실 내 환경정보와 동시간대의 작물 생육영상을 연관(시맨틱 정보)시켜 작물생육상태를 일, 주, 월 단위로 직관적으로 확인할 수 있는 기능을 사용자에게 제공한다.
즉, 온실운영장치(120)는 온실 내 환경정보와 동시간대의 작물 생육영상을 연관시켜 시맨틱 정보를 생성한다. 이를 통하여, 사용자 단말(130)은 온실운영장치(120)와 접속된 모바일 앱을 이용하여 원격으로 작물의 생육상태를 확인할 수 있다.
사용자 단말(130)은 이러한 축적된 데이터를 바탕으로 작물 생육에 최적화된 온도, 습도, CO2 값을 손쉽게 분석 및 설정할 수 있다.
한편, 온실통합제어기(110)는 작물재배에 필수적 환경 요건인 온도, 습도, CO2를 생육발달 정도에 따라 원하는 값으로 제어할 수 있다. 온실통합제어기(110)는 지정된 제어 범위를 벗어날 시 실시간으로 온실운영장치(120) 및 사용자 단말(130)의 모바일 앱으로 알려주는 기능(예컨대, 푸시 알림 기능)을 제공함으로써, 사용자가 언제 어디서든 이상상황을 확인할 수 있다.
한편, 온실통합제어기(110)는 다수 온실 내부의 온도, 습도, CO2를 사용자가 지정한 레벨로 지속적으로 유지하기 위한 제어 알고리즘을 수행한다. 이러한 제어 흐름도를 도 6 내지 도 10을 참조하여 살펴보기로 한다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 온실 내부의 온도 제어 흐름도와 사용자 설정값에 따라 제어되는 온도 그래프를 나타낸 도면이다.
온도 제어와 관련하여, 온실 내부의 온도 제어를 위해 사용되는 구동기(111)는 온풍기와 냉방기이다. 온실통합제어기(110)는 사용자 설정값과 측정값을 일정 시간 단위로 비교하여 온풍기와 냉방기를 제어한다. 온실통합제어기(110)는 측정값이 경보값 미만이거나 또는 측정값이 경보값을 초과하면 경보메시지를 온실운영장치(120) 및 사용자 단말(130)의 모바일 앱으로 실시간 전송한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 온실통합제어기(110)는 사용자 설정값(A), 설정 마진값(B=setting margin)을, 알람 마진값(C=Alarm Margin)을 설정한다(S101).
온실통합제어기(110)는 현재온도가 사용자 설정값에서 설정 마진값을 뺀 값(A-B) 미만인지를 확인한다(S102).
상기 확인결과(S102), 현재온도가 사용자 설정값에서 설정 마진값을 뺀 값(A-B) 미만이면, 온실통합제어기(110)는 현재온도가 사용자 설정값에서 알람 마진값을 뺀 값(A-C) 미만인지를 확인한다(S103).
상기 확인결과(S103), 현재온도가 사용자 설정값에서 알람 마진값을 뺀 값(A-C) 미만이면, 온실통합제어기(110)는 경보메시지를 온실운영장치(120) 및 사용자 단말(130)로 전송하고(S104), S105 과정을 수행한다.
상기 확인결과(S103), 현재온도가 사용자 설정값에서 알람 마진값을 뺀 값(A-C) 이상이면, 온실통합제어기(110)는 온풍기를 동작시키고 냉방기를 정지시킨다(S105).
한편, 상기 확인결과(S102), 현재온도가 사용자 설정값에서 설정 마진값을 뺀 값(A-B) 이상이면, 온실통합제어기(110)는 현재온도가 사용자 설정값에서 설정 마진값을 더한 값(A+B)을 초과하는지를 확인한다(S106).
상기 확인결과(S106), 현재온도가 사용자 설정값에서 설정 마진값을 더한 값(A+B)을 초과하면, 온실통합제어기(110)는 현재온도가 사용자 설정값에서 알람 마진값을 더한 값(A+C)을 초과인지를 확인한다(S107).
상기 확인결과(S107), 현재온도가 사용자 설정값에서 알람 마진값을 더한 값(A+C)을 초과하면, 온실통합제어기(110)는 경보메시지를 온실운영장치(120) 및 사용자 단말(130)로 전송하고(S108), S109 과정을 수행한다.
상기 확인결과(S107), 현재온도가 사용자 설정값에서 알람 마진값을 더한 값(A+C) 이하이면, 온실통합제어기(110)는 온풍기를 동작시키고 냉방기를 정지시킨다(S109).
상기 확인결과(S106), 현재온도가 사용자 설정값에서 설정 마진값을 더한 값(A+B)을 초과하지 않으면, 온실통합제어기(110)는 온풍기를 정지시키고(S110), 냉방기를 정지시킨다(S111).
한편, 도 7에 도시된 바와 같이, 온실통합제어기(110)가 사용자 설정값(예컨대, 17.5도)에 따라 도 6의 온실 내부의 온도 제어 알고리즘을 수행한 결과가 나타나 있다. 온실 내부의 온도는 사용자 설정값(예컨대, 17.5도)을 기준으로 일정한 범위 내로 유지되는 것으로 나타난다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 온실 내부의 습도 제어 흐름도와 사용자 설정값에 따라 제어되는 습도 그래프를 나타낸 도면이다.
습도 제어와 관련하여, 온실 내부의 습도 제어를 위해 사용되는 구동기(111)는 가습기이다. 여기서, 제습기는 따로 사용하지 않는다.
온실통합제어기(110)는 사용자 설정값과 측정값을 일정 시간 단위로 비교하여 가습기를 제어한다. 온실통합제어기(110)는 측정값이 경보값 미만이거나 또는 측정값이 경보값을 초과하면 경보메시지를 온실운영장치(120) 및 사용자 단말(130)의 모바일 앱으로 실시간 전송한다.
도 8에 도시된 바와 같이, 온실통합제어기(110)는 사용자 설정값(A), 알람 마진값(B=Alarm Margin)을 설정한다(S201).
온실통합제어기(110)는 현재습도가 사용자 설정값(A) 미만인지를 확인한다(S202).
상기 확인결과(S202), 현재습도가 사용자 설정값(A) 미만이면, 온실통합제어기(110)는 현재습도가 사용자 설정값에서 알람 마진값을 뺀 값(A-B) 미만인지를 확인한다(S203).
상기 확인결과(S203), 현재습도가 사용자 설정값에서 알람 마진값을 뺀 값(A-B) 미만이면, 온실통합제어기(110)는 경보메시지를 온실운영장치(120) 및 사용자 단말(130)로 전송하고(S204), S205 과정을 수행한다.
상기 확인결과(S203), 현재습도가 사용자 설정값에서 알람 마진값을 뺀 값(A-B) 이상이면, 온실통합제어기(110)는 가습기를 동작시키킨다(S205).
한편, 상기 확인결과(S202), 현재습도가 사용자 설정값(A) 이상이면, 온실통합제어기(110)는 현재습도가 사용자 설정값에서 설정 마진값을 더한 값(A+B)을 초과하는지를 확인한다(S206).
상기 확인결과(S206), 현재습도가 사용자 설정값에서 설정 마진값을 더한 값(A+B)을 초과하면, 온실통합제어기(110)는 경보메시지를 온실운영장치(120) 및 사용자 단말(130)로 전송하고(S207), 가습기를 정지시킨다(S208).
상기 확인결과(S206), 현재습도가 사용자 설정값에서 설정 마진값을 더한 값(A+B) 이하이면, 온실통합제어기(110)는 가습기를 정지시킨다(S209).
한편, 도 9에 도시된 바와 같이, 온실통합제어기(110)가 사용자 설정값(예컨대, 82%)에 따라 도 8의 온실 내부의 습도 제어 알고리즘을 수행한 결과가 나타나 있다. 온실 내부의 습도는 사용자 설정값(예컨대, 82%)을 기준으로 일정한 범위 내로 유지되는 것으로 나타난다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 온실 내부의 CO2 제어 흐름도와 사용자 설정값에 따라 제어되는 CO2 그래프를 나타낸 도면이다.
CO2 제어와 관련하여, 온실 내부의 CO2 제어를 위해 사용되는 구동기(111)는 환풍기이다. 여기서, CO2 발생장치를 따로 사용하지 않는다. 즉, 온실통합제어기(110)는 새송이버섯의 호흡작용으로 발생되는 CO2를 환기만을 통하여 온실 내부 CO2 농도를 조절한다. 온실통합제어기(110)는 CO2 농도 측정값이 경보값 미만이거나 또는 CO2 농도 측정값이 경보값을 초과하면, 경보메시지를 온실운영장치(120) 및 사용자 단말(130)의 모바일 앱으로 실시간 전송한다.
도 10에 도시된 바와 같이, 온실통합제어기(110)는 사용자 설정 CO2값(A), CO2 설정 마진값(B=CO2 setting margin)을, 설정 온도값(C), 온도 설정 마진값(D=온도 setting Margin)을 설정한다(S301).
온실통합제어기(110)는 현재 CO2농도가 사용자 설정 CO2값(A)에서 CO2 설정 마진값(B)을 더한 값(A+B)을 초과하는지를 확인한다(S302).
상기 확인결과(S302), 현재 CO2농도가 사용자 설정 CO2값(A)에서 CO2 설정 마진값(B)을 더한 값(A+B)을 초과하면, 온실통합제어기(110)는 현재온도가 설정 온도값(C)에서 온도 설정 마진값(D)을 더하거나 뺀 값 사이(C-D<현재온도<C+D)인지를 확인한다(S303).
상기 확인결과(S303), 현재온도가 설정 온도값(C)에서 온도 설정 마진값(D)을 더하거나 뺀 값 사이이면, 온실통합제어기(110)는 환풍기를 동작시킨다(S304). 반면, 현재온도가 설정 온도값(C)에서 온도 설정 마진값(D)을 더하거나 뺀 값 사이가 아니면, S301 과정을 수행한다.
한편, 상기 확인결과(S302), 현재 CO2농도가 사용자 설정 CO2값(A)에서 CO2 설정 마진값(B)을 더한 값(A+B) 이하이면, 온실통합제어기(110)는 현재 CO2농도가 사용자 설정 CO2값(A)에서 CO2 설정 마진값(B)을 뺀 값(A-B) 미만인지를 확인한다(S305).
상기 확인결과(S305), 현재 CO2농도가 사용자 설정 CO2값(A)에서 CO2 설정 마진값(B)을 뺀 값(A-B) 미만이면, 온실통합제어기(110)는 경보메시지를 온실운영장치(120) 및 사용자 단말(130)로 전송하고(S306), S307 과정을 수행한다.
상기 확인결과(S305), 현재 CO2농도가 사용자 설정 CO2값(A)에서 CO2 설정 마진값(B)을 뺀 값(A-B) 이상이면, 온실통합제어기(110)는 환풍기를 정지시키고(S307), S301 과정을 수행한다.
한편, 도 11에 도시된 바와 같이, 온실통합제어기(110)가 사용자 설정값(예컨대, 82%)에 따라 도 10의 온실 내부의 CO2 제어 알고리즘을 수행한 결과가 나타나 있다. 온실 내부의 온도는 사용자 설정값(예컨대, 82%)을 기준으로 일정한 범위 내로 유지되는 것으로 나타난다.
이상에서 설명한 실시 예들은 그 일 예로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 온실 통합환경제어시스템
110: 온실통합제어기
111: 구동기
112: 기상대
120: 온실운영장치
121: CCTV
130: 사용자 단말

Claims (1)

  1. 온실별로 설치되고, 온실환경에 위한 적어도 하나 이상의 구동기를 사용자 입력 설정값에 맞게 제어하여 환경제어를 수행하고, 기설정된 시간마다 온실환경을 측정한 센서값을 전송하는 온실통합제어기;
    온실별로 설치된 CCTV(closed circuit television)를 통해 촬영된 작물 생육영상과 상기 온실통합제어기로부터 수신된 센서값을 기초로 하는 온실 환경정보를 데이터베이스에 저장하는 온실운영장치; 및
    상기 온실운영장치의 데이터베이스에 웹 기반으로 접속하고, 상기 데이터베이스에 저장된 각 온실의 온실 환경정보 및 작물 생육영상을 매칭시켜 시맨틱 정보로 출력하고, 상기 온실운영장치를 통해 각 구동기를 수동으로 제어하는 모바일 단말;
    을 포함하는 사용자 편의성을 고려한 온실 통합환경제어시스템.
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