KR20190007583A - 식물 성장에 사용되는 인조 광원의 pwm 제어와 빛 감지센서를 이용한 식물 성장 단계 구별 방법 - Google Patents
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Abstract
인조광원의 PWM 제어와 빛 감지센서(조도센서, CCD 카메라) 를 이용하여 감지된 데이터에서 외란을 효과를 줄여서 식물의 성장 단계를 정확하게 판단한다.
Description
본 발명은 인공 광원을 이용하여 작물을 재배하는 식물 농장에 있어서 인조광원의 PWM 제어와 센서의 광원 감지 및 외란 축소 방법을 이용하여 작물의 생장 단계를 정확하게 판단하기 위해 고안되었다.
지구의 기후 변화가 심해지면서 해외 많은 국가와 기업에서 식량안보와 생산성 확보에 많은 관심을 가지고 있다. 또한 다수의 농가에서는 IOT와 농업 기술의 결합으로 지속적인 경제 가치를 창출하려 하고 있다. 많은 노력의 결과로 여러 기업은 빛, 수분, 영양분등의 공급이 외부 환경에 영향 받지 않는 식물 공장, VERTICAL FARM, 스마트 팜 등의 구조를 제안 하였으며 도심지 내에 많은 건설이 이루어 있고 있다. 이러한 스마트 팜이 지속적으로 성장하기 위해선 더 향상된식물 재배 속도와 식물 생산 자동화가 필요하다. 식물 재배 속도를 증가시키기 위해선 각 식물 최적의 성장 조건에 맞는 인공 광원을 구성해야 한다. 최근 연구에서는 식물의 각 엽록소가 흡수하는 빛의 파장대가 다르며, 또한 이러한 엽록소의 분포도가 식물의 성장 단계마다 다르다는 것을 밝혔다.이러한 일련의 연구가 실제 산업에서 생산량 증대로 이어지기 위해서는 식물의 발아기에는 파랑빛, 개화기와 수확기 에는 붉은 빛을 자동으로 조사해주는 자동화 시스템이 필요하며, 이를 위해서 식물의 성장 단계를 자동으로 판단할수 있는 감지후 해당 단계에 알맞은 광원을 조사해주는 시스템이 필요하다.
식물의 성장 단계를 자동으로 정확하게 판단하여 식물 생산의 자동화가 이뤄질수 있도록 한다.
외부 빛의 간섭을 최소화 하기위해 해당 발명에서는 LED에서 일정거리 이상 떨어진 위치에 감지부를 설치한다. LED의 제어를 통해서 식물에게 최적의 빛을 조성하는 동시에외란의 효과를 줄이고 초록색과 나머지 색과의 비율을 산출해 낼 수 있다. 따라서 사람의 눈으로 직접 식물의 상태를 확인하지 않고 자동으로 식물의 성장 단계의 감지가 가능하며, 이를 이용해서 식물의 각 성장 단계에 필요한 최적의 빛을 방출 하여 식물 성장 속도를 촉진할 수 있게 된다.
식물공장이나 재배기가 식물의 상태를 토대로 최적의 환경을 효율적으로 조성할수록 식물 성장 속도가 증가하게 되어 채산성이 증대되며, 누구나 쉽게 재배를 할 수 있다. 서울시를 비롯한 여러 도심지에서 지속적으로 장려하고 있는 도시 농부에 대한 지원에 많은 긍정적 효과를 가져오게 될 것이며 도시 농부의 고용 창출이 증대되게 될 것이다. 또한 실내에서 지속가능하게 재배 가능하다는 점에서 먼 지역에서부터 여러 식물들을 운송하는데 소비되는 화석연료양이 비약적으로 감소하게 되는 동시에, 도시 내의 식물 공급이 자급자족이 가능하다. 또한 해외에서만 재배가능한 식물들이 국내에서도 재배가 가능하게 되고 특이 식물에 대해 더 이상 수입에 의존하지 않아도 된다. 이러한 식물 공장의 자동화에 있어 각 식물의 상태를 계속해서 감지하고 식물에게 최적의 환경을 조성해주는 것은, 식물공장이 토지 효율성을 위해 다단, 다층으로 이뤄져 있다는 점을 고려 해볼 때 사람의 직접적인 제어가 굉장히 많이 필요한 부분이다. 이 부분이 감지부를 통해 기계적인 구별이 가능해져서 바로 서버와 통신하여 최적의 조명 환경을 구성할수 있다면 식물공장의 자동화에 큰 기여를 할수 있을것이며 도심지내의 건강한 식물을 값싸게 재배하는데 있어 진입장벽을 크게 낮춰 줄 것이다.
도면1은 식물 인공광원이 배치된 식물 재배기에 일정 간격을 이격 하여 성장감지센서( 조도센서, CCD 카메라) 를 배치한것을 나타낸 도면이다.
감지부로부터 일정 거리 이상 떨어진 위치에 추가 광원을 배치한다. 이렇게 되면 감지부에 들어오게 되는 빛은 일정한 주파수로 ON-OFF 되는 LED~식물표면에서 반사된 빛, 외부 빛~식물 표면에서 반사된 빛이 된다. 외부 빛~식물 표면에서 반사된 빛을 제거하기위해, LED를 일정 시간마다 미세한 시간 단위로 점등한다.식물재배기 감지부에 영향을 끼치는 외부 빛은 일반적으로 태양빛, 실내의 조명등 등이며 빛의 고저에 따른 변화는 주로 저주파특성을 지닌다. 따라서 LED의 점등을 외부 빛의 주파수의 2배 이상으로 하게 되면 외부 빛으로부터 추가 광원의 빛을 주파수 대역에 서분리가 가능하게 되고, 상대적으로 고주파 대역인 추가광원으로부터 들어오게되는빛만 걸러내기 위해 High Pass Filter를 통과 시키게 되면 외란의 효과가 감소하게 된다.
Claims (1)
- 인조 광원이 설치된 식물 재배기에서 인조광원을 PWM으로 제어를 하고, 빛 감지 센서(조도센서, CCD 카메라)에서 감지된 데이터를 high pass filter를 통과 시켜 식물에서 반사되는 빛을 정확하게 판단하는 방법
Priority Applications (1)
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| KR1020170088740A KR20190007583A (ko) | 2017-07-13 | 2017-07-13 | 식물 성장에 사용되는 인조 광원의 pwm 제어와 빛 감지센서를 이용한 식물 성장 단계 구별 방법 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102020100209A1 (de) | 2019-01-21 | 2020-07-23 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Neuronale Netzwerkvorrichtung, neuronales Netzwerksystem und Verfahren zur Verarbeitung eines neuronalen Netzwerkmodells durch Verwenden eines neuronalen Netzwerksystems |
| KR20220025641A (ko) | 2020-08-24 | 2022-03-03 | 주식회사 리퓨터 | 생육정보 수집장치 |
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