KR20190104811A - An environmental condition control system based on plant activity index for controlled horticulture and method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 시설원예 복합환경 제어시스템 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 작물활성지수를 기반으로 시설원예 작물재배 환경을 제어하기 위한 시설원예 복합환경 제어시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a facility horticulture complex environment control system and method, and more particularly, to a facility horticulture complex environment control system and method for controlling the facility horticulture crop cultivation environment based on the crop activity index.
스마트팜은 정보통신기술을 농업 분야에 접목하여 원격이나 자동으로 작물의 생육 환경을 관리할 수 있는 농장으로, 4차 산업혁명의 일환으로 주목받고 있는 시설원예 분야의 대표 아이콘이다. Smart Farm is a farm that can manage the growth environment of crops remotely or automatically by integrating information and communication technology into agriculture. It is a representative icon in the field of facility horticulture, which is attracting attention as a part of the 4th Industrial Revolution.
스마트팜은 작물의 생장에 필요한 환경을 제공하고, 작물의 최대 생산량을 얻을 수 있도록 온실 내 환경을 제어한다. 구체적으로 온실 내의 온도, 습도, 일사량, 이산화탄소 농도 정보를 기반으로 식물이 잘 자랄 수 있는 환경이 조성되도록 온실 내의 다양한 환경 인자를 제어하고 있다.Smart farms provide the environment necessary for crop growth and control the environment in the greenhouse to achieve maximum yield of crops. Specifically, various environmental factors in the greenhouse are controlled to create an environment where plants can grow well based on temperature, humidity, insolation, and carbon dioxide concentration information in the greenhouse.
현재 스마트팜 시설의 온실 제어는 작물의 외부 환경 조건만을 고려한 정보를 이용하여 환경 제어를 하는바, 작물 상태에 맞춤화된 환경 제어를 하지 못하고 있다. 즉, 현재 온실제어 시스템은 작물의 생육 과정에서 작물이 병들었는지, 수분이 부족한지, 광합성이 잘 진행되고 있는지, 증산 작용은 어떠한지 등에 대해 평가하고, 이를 온실 환경제어에 반영하지는 못하고 있다.Currently, the greenhouse control of smart farm facilities is controlled by using information considering only the external environmental conditions of crops, and thus it is not possible to control the environment customized to the crop conditions. That is, the current greenhouse control system evaluates whether the crop is ill, lacks moisture, is well-synthesized, and how the transpiration occurs during the growth of the crop, and does not reflect it in the greenhouse environment control.
온실 환경인자는 작물의 생산량 및 품질에 큰 영향을 미치므로, 종래 온실제어 솔루션 대비 작물의 생육 상태를 적극 반영한 새로운 온실제어 솔루션이 요구된다. 이를 통해 작물 수확량 증대는 물론 고품질의 작물을 획득할 수 있을 것으로 기대된다.Greenhouse environmental factors have a great impact on crop yield and quality, and thus, a new greenhouse control solution is needed that actively reflects the growth of crops compared to conventional greenhouse control solutions. This is expected to increase crop yields and to obtain high quality crops.
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 작물의 생육 상태 또는 활성 상태에 맞춤화된 최적의 온실 환경을 제공하는 시설원예용 복합환경제어 시스템 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, and an object thereof is to provide a system and method for controlling environmental horticulture, which provides an optimal greenhouse environment tailored to a growing or active state of crops. .
상기 목적은 본 발명의 일 양태에 따른 시설원예 복합환경 제어시스템에 있어서, 작물 활성과 연관성을 갖는 미리 결정된 환경인자를 감지하는 환경인자 감지부; 상기 환경인자를 기초로 상기 작물 활성을 대표하는 작물활성지수를 산출하는 활성지수 산출부; 및 상기 작물활성지수에 기초하여 작물의 생육 환경을 조절하는 복합환경 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 시설원예 복합환경 제어시스템에 의해 달성될 수 있다.According to one aspect of the present invention, there is provided a facility horticultural complex control system according to an aspect of the present invention, comprising: an environmental factor sensing unit configured to sense a predetermined environmental factor associated with crop activity; An activity index calculator for calculating a crop activity index representative of the crop activity based on the environmental factors; And it can be achieved by the facility horticulture complex environment control system comprising a complex environment control unit for controlling the growth environment of the crop based on the crop activity index.
여기에서, 상기 환경인자는 상기 작물의 표면온도 및 상기 작물의 주변온도를 포함하고, 상기 활성지수 산출부는 상기 표면온도 및 상기 주변온도 차에 비례하는 값으로 상기 작물활성지수를 결정하도록 할 수 있으며, 또한, 상기 환경인자는 상기 시설원예의 내부온도 및 내부습도를 더 포함하고, 상기 활성지수 산출부는 상기 내부온도 및 상기 내부습도에 따라 결정되는 습도부족분(HD)과 미리 결정된 목표HD간 차이에 반비례하는 값을 반영하여 상기 작물활성지수를 조정하도록 할 수 있다. 그리고, 상기 환경인자는 상기 시설원예의 일사량을 포함하고, 상기 활성지수 산출부는 상기 일사량에 비례하는 값을 반영하여 상기 작물활성지수를 조정하도록 할 수 있다. 이에 따라, 상기 활성지수 산출부는 상기 표면온도 및 상기 주변온도 차에 비례하는 값, 상기 습도부족분과 상기 목표HD간 차이에 반비례하는 값, 및 상기 일사량에 비례하는 값 각각이 미리 결정된 각각의 가중치에 따라 상기 작물활성지수에 반영되도록 할 수 있다.Here, the environmental factors include the surface temperature of the crop and the ambient temperature of the crop, the active index calculator may determine the crop activity index to a value proportional to the difference between the surface temperature and the ambient temperature The environmental factor may further include an internal temperature and an internal humidity of the plant horticulture, and the activity index calculator may be configured to determine a difference between a humidity deficiency (HD) determined by the internal temperature and the internal humidity and a predetermined target HD. The crop activity index may be adjusted by reflecting an inverse value. The environmental factor may include the solar radiation amount of the plant horticulture, and the active index calculator may adjust the crop activity index by reflecting a value proportional to the solar radiation amount. Accordingly, the active index calculation unit is a value proportional to the difference between the surface temperature and the ambient temperature, a value inversely proportional to the difference between the humidity deficiency and the target HD, and a value proportional to the solar radiation amount to each predetermined weight. Therefore, it can be reflected in the crop activity index.
상기 시설원예 복합환경 제어시스템은 상기 작물활성지수에 대한 목표활성지수 밴드로서 상한값과 하한값을 갖는 밴드를 제공하는 밴드 설정부를 더 포함하고, 상기 복합환경 제어부는 상기 활성지수 산출부로부터 산출되는 상기 작물활성지수가 상기 상한값과 상기 하한값 사이에 유지되도록 상기 작물의 생육 환경을 조절하도록 할 수 있다. 그리고, 상기 복합환경 제어부는 상기 작물활성지수에 따라 상기 작물에 공급되는 양액 공급을 제어할 수 있다.The facility horticulture complex environment control system further includes a band setting unit that provides a band having an upper limit value and a lower limit value as a target activity index band for the crop activity index, wherein the complex environment control unit is configured to calculate the crop calculated from the activity index calculation unit. The growth index of the crop may be adjusted to maintain an activity index between the upper limit value and the lower limit value. The complex environment controller may control the supply of nutrient solution supplied to the crop according to the crop activity index.
또한, 상기 시설원예 복합환경 제어시스템은 일사량 조절을 위한 차광스크린, 창문 개폐를 제어하기 위한 창개폐장치, 온도 조절을 위한 냉난방장치, 온습도 조절을 위한 물분사 포깅 디바이스, 및 양액 공급 장치를 더 포함하고, 상기 복합환경 제어부는 상기 작물활성지수를 결정하는데 활용되는 상기 환경인자를 고려하여 상기 차광스크린, 상기 창개폐장치, 상기 냉난방장치, 상기 포깅 디바이스, 및 상기 양액공급장치 중 적어도 하나를 선택적으로 제어할 수 있다.In addition, the facility horticulture complex environment control system further includes a shading screen for controlling the amount of solar radiation, a window opening and closing device for controlling the opening and closing of the window, a heating and cooling device for controlling the temperature, a water spray fogging device for controlling the temperature and humidity, and a nutrient supply device The complex environment controller selectively selects at least one of the light shielding screen, the window opening and closing device, the air conditioning and heating device, the fogging device, and the nutrient supply device in consideration of the environmental factors used to determine the crop activity index. Can be controlled.
또한 상기 목적은 본 발명의 다른 양태에 따른 시설원예 환경제어 방법에 있어서, 작물 활성과 연관성을 갖는 미리 결정된 환경인자를 감지하는 단계; 상기 환경인자를 기초로 상기 작물 활성을 대표하는 작물활성지수를 산출하는 단계; 및 상기 작물활성지수에 기초하여 작물의 생육 환경을 조절하는 복합환경 제어 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 시설원예 환경제어 방법에 의해 달성될 수 있다.In addition, the above object is a method for controlling the horticulture environment according to another aspect of the present invention, comprising the steps of: detecting a predetermined environmental factor associated with crop activity; Calculating a crop activity index representative of the crop activity based on the environmental factors; And it can be achieved by a facility horticulture environmental control method characterized in that it comprises a complex environment control step of adjusting the growth environment of the crop based on the crop activity index.
그리고, 상기 환경인자는 상기 작물의 표면온도 및 상기 작물의 주변온도를 포함하고, 상기 활성지수 산출부는 상기 표면온도 및 상기 주변온도 차에 비례하는 값으로 상기 작물활성지수를 결정하는 것으로 할 수 있다.The environmental factor may include a surface temperature of the crop and an ambient temperature of the crop, and the active index calculator may determine the crop activity index by a value proportional to the difference between the surface temperature and the ambient temperature. .
본 발명에 의하면 작물 활성 변화에 대응하도록 또는 제어 목적에 맞춤화되도록 제공되는 목표작물활성 밴드가 설정되고, 이에 맞춤화 작물생육지수가 실시간으로 추종되도록 생육 환경을 제어할 수 있게 된다. 이에 따라, 작물에 최적화된 복합환경 제어에 의한 작물 생산량 증대 및 품질 향상이 기대된다.According to the present invention, a target crop activity band provided to correspond to a change in crop activity or to be customized for a control purpose is set, and the growth environment can be controlled so that the customized crop growth index can be followed in real time. Accordingly, crop production increase and quality improvement by the complex environment control optimized for crops are expected.
도1은 본 발명의 실시예에 따른 시설원예 복합환경 제어시스템의 개략적인 블록 구성도;
도2는 본 발명의 실시예에 따라 엽온 측정용 열화상 카메라 및 주변온도 측정 센서의 설치 활용을 설명하기 위한 도면;
도3은 본 발명의 실시예에 따른 목표활성지수의 밴드 형태 및 그에 따른 작물활성지수 추종 제어를 설명하기 위한 일간 그래프; 및
도4는 본 발명의 실시예에 따른 시설원예 복합환경 제어방법을 나타내는 순서도이다.1 is a schematic block diagram of a facility horticultural complex control system according to an embodiment of the present invention;
2 is a view for explaining the installation utilization of the thermal imaging camera and the ambient temperature sensor for measuring leaf temperature according to an embodiment of the present invention;
Figure 3 is a daily graph for explaining the band form of the target activity index according to the embodiment of the present invention and the crop activity index following control according to the present invention; And
4 is a flowchart illustrating a method for controlling a facility horticulture complex environment according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도1은 본 발명의 실시예에 따른 시설원예 복합환경 제어시스템의 개략적인 블록 구성도이다.1 is a schematic block diagram of a facility horticultural complex control system according to an embodiment of the present invention.
도1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 시설원예 복합환경 제어시스템은 환경인자 감지부(10), 활성지수 산출부(20), 밴드 설정부(30), 복합환경 제어부(40), 차광스크린(51), 포깅 디바이스(52), 창개폐장치(53), 양액공급장치(54), 및 냉난방장치(55)를 포함하여 구성된다.Referring to Figure 1, the facility horticulture complex environment control system according to an embodiment of the present invention is an environmental
환경인자 감지부(10)는 작물 활성과 연관성을 갖는 미리 결정된 환경인자를 감지하기 위한 것이다. 여기에서, 작물 활성은 광합성, 증산, 호흡 등 작물 건강 정도를 나타내는 생리적 상태를 나타내는 것으로, 이에 연관성을 갖는 환경인자는 작물의 표면온도 특히, 잎의 표면온도와 주변온도, 이산화탄소/산소 가스량, 일사량, 온도, 습도, 엽록소, (초)분광데이터 등을 들 수 있다.The environmental
이러한 환경인자를 측정하기 위한 환경인자 감지부(10)는 작물의 표면온도를 측정하기 위한 열화상 카메라, 표면온도 측정용 접촉식 온도계, 잎의 주변온도를 측정하기 위한 온도계, 이산화탄소/산소 가스미터, 일사량 측정 센서, 습도 센서, 초분광센서 등으로 구현될 수 있다. Environmental
활성지수 산출부(20)는 환경인자를 기초로 작물 활성을 대표하는 작물활성지수를 산출한다. 작물활성지수는 작물 활성을 대표하는 값이므로, 환경인자를 변수로 광합성, 호흡, 증산 등의 생리적 작용도를 수치화하는 작물활성 추정 모델로부터 산출될 수 있다. The activity
작물의 표면온도 및 주변온도의 차는 작물의 증산작용과 관련되어 있다. 증산작용이 활발하면 잎의 표면온도는 낮아지고 주변온도와의 차는 증가한다. 따라서 작물활성 추정모델은 엽온과 잎의 주변온도의 차에 비례하도록 모델링될 수 있다. The difference in crop surface temperature and ambient temperature is related to the transpiration of the crop. Active transpiration lowers the surface temperature of the leaves and increases the difference from the ambient temperature. Therefore, crop activity estimation model can be modeled to be proportional to the difference between leaf temperature and leaf ambient temperature.
일사량이 증가하면 광합성 및 증산작용은 활발하게 되지만, 작물에 직사되는 일사량이 증가하면 엽온은 증가하게 되며, 작물이 병든 경우에도 엽온은 증가하여 주변온도와의 차가 크게 나지 않는다.As the amount of insolation increases, photosynthesis and transpiration become more active. However, when the amount of insolation directly in the crop increases, the leaf temperature increases, and even when the crop is sick, the leaf temperature increases so that the difference between the ambient temperature does not increase significantly.
또한, 도2에 예시된 바와 같이, 엽온을 측정하기 위한 열화상카메라(11)와 온도센서(12)와의 거리는 잎의 표면온도 및 주변온도 차를 야기할 수 있으며, 이에 따라 작물활성 추정모델로부터 산출되는 작물활성지수의 정확성을 신뢰도를 낮추게 된다.In addition, as illustrated in FIG. 2, the distance between the thermal imaging camera 11 and the
그러므로 다양한 병리적 상태와 일사량 등의 외적 요인을 반영하여 작물활성 추정모델의 정확성을 높이도록 하는 것이 바람직하다.Therefore, it is desirable to improve the accuracy of the crop activity estimation model by reflecting external factors such as various pathological conditions and insolation.
예컨대, 일사량이 증가하면 작물활성지수가 증가하게 되도록 하고, 온도 및 습도를 기초로 산출되는 습도부족분(Humidity Deficit)이 작물활성이 높은 것으로 주지된 목표 습도부족분(HD)으로부터 이탈될수록 즉, 작물 환경의 온도/습도에 기반한 습도부족분과 목표HD와의 차에 반비례하는 값이 반영되어 작물활성지수를 감소시키도록 하는 작물활성 추정모델을 하기의 [수학식 1]과 같이 설정할 수 있다.For example, as the amount of insolation increases, the crop activity index is increased, and as the Humidity Deficit calculated on the basis of temperature and humidity is deviated from the target humidity deficiency HD, which is known to have high crop activity, that is, the crop environment. A crop activity estimation model can be set as shown in Equation 1 below to reflect a value inversely proportional to the difference between the lack of humidity based on temperature / humidity and the target HD.
여기에서, CAI는 작물활성지수, T는 (주변온도 표면온도)값, Rad는 내부일사량(단, 외부일사량일 시 1/3 적용), HD는 습도부족분, 8은 목표 HD, d는 지수함수의 목표HD 중심으로 하는 분산도를 나태는 상수이다. Here, CAI is the crop activity index, T is the ambient temperature, Rad is the internal solar radiation (except 1/3 of the external solar radiation), HD is insufficient humidity, 8 is the target HD, and d is the exponential function. Constant for the degree of dispersion centered on the target HD.
그리고, a, b, c 는 작물활성지수를 결정하는데 기여하는 가중치로서, 예컨대 각 세 항이 작물활성지수의 값이 0-100% 범위의 값을 갖게하고 이에 미치는 영향을 5:2:3과 같은 수준의 가중비율이 되도록 선정할 수 있다. And a, b, and c are weights that contribute to determining the crop activity index. For example, each of the three terms has a value in the range of 0-100% and the effect of the crop activity index is 5: 2: 3. It can be chosen to be a weighted ratio of levels.
요컨대, [수학식 1]에 제시된 작물활성 추정모델에 따르면, 작물 주변온도와 표면온도 차에 비례하는 값, 습도부족분과 목표HD간 차이의 절대값에 반비례하는 값, 및 내외부 일사량에 비례하는 값 각각이 미리 결정된 각각의 가중치에 따라 작물활성지수에 반영된 예시적인 모델이라고 할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 사상은 [수학식 1]에 의해 한정되지 않는다.In sum, according to the crop activity estimation model presented in [Equation 1], the value is proportional to the difference between the crop ambient temperature and the surface temperature, the value is inversely proportional to the absolute value of the difference between the lack of humidity and the target HD, and the value is proportional to the amount of internal and external solar radiation. Each will be referred to as an exemplary model reflected in the crop activity index according to each predetermined weight. Therefore, the technical idea of the present invention is not limited by [Equation 1].
다시 도1을 참조하면, 밴드 설정부(30)는 작물활성지수에 대한 목표활성지수 밴드로서 상한값과 하한값을 갖는 밴드를 제공한다. Referring back to FIG. 1, the
도3은 본 발명의 실시 예에 따른 목표활성지수의 밴드 형태 및 그에 따른 작물활성지수 추종 제어를 설명하기 위한 일간 그래프이다.Figure 3 is a daily graph for explaining the band form of the target activity index according to the embodiment of the present invention and the crop activity index following control according to.
도3을 참조하면, 목표활성지수는 가로 시간축을 따라 길게 밴드를 구성하며, 형태에 따라 L1-L5의 구간으로 나뉘어 있음을 알 수 있다.Referring to FIG. 3, it can be seen that the target activity index forms a long band along the horizontal time axis, and is divided into sections of L1-L5 according to the shape.
L1은 야간부터 새벽까지의 시간이고, L2는 아침 오전시간, L3는 정오를 포함하는 작물 활성시간, L4는 오후 시간, L5는 저녁 및 밤시간대이다. 작물활성 관점에서 볼 때, L2는 일사량 증가에 따른 작물 활성이 증가하는 시간이고, L3는 작물 활성이 최대인 구간이고, L3는 작물 활성이 감소하는 시간이며, L5, L1은 작물 활성이 낮은 저녁, 야간, 새벽 시간이다. L1 is the time from night to dawn, L2 is the morning and morning hours, L3 is the crop activation time including noon, L4 is the afternoon time and L5 is the evening and night time zones. From the point of view of crop activity, L2 is the time when crop activity increases with increasing insolation, L3 is the period where crop activity is maximum, L3 is the time when crop activity decreases, and L5 and L1 are evenings when crop activity is low. , Night time, dawn time.
목표활성지수 밴드는 이러한 일간 작물활성도에 맞춤화되도록 형성되어 있으며, 사용자가 작기가 시작하는 초기에는 작물의 에너지를 적게 사용하게 하고 작기 후반기에 작물의 에너지를 최대로 사용할 수 있게 작물 활성지수의 상한 하한값을 세팅할 수 있게 되어야 하고, 이를 위하여 작물활성지수는 백분율로 제공되어 있다.The target activity index band is designed to be customized to this daily crop activity, and the upper and lower limits of the crop activity index allow the user to use less energy in the crop at the beginning of the small phase and to maximize the energy of the crop in the latter half of the crop. The crop activity index is provided as a percentage.
도3에 개시된 밴드의 형태는 정식 후 작물이 성장한 시기에 따른 것이며, 정식 후 어린 묘목에 대해서는 다른 형태의 밴드가 제공될 수 있다. 예를 들어, 간헐적으로 일정한 양만큼 양액을 제공하는 것으로 수 개의 사각 밴드가 일정한 높이로 이산적으로 분포하도록 형성될 수 있다.The shape of the band disclosed in FIG. 3 depends on the time of crop growth after planting, and other types of bands may be provided for young seedlings after planting. For example, by providing intermittent amounts of nutrient solution, several square bands may be formed so as to be discretely distributed at a constant height.
복합환경 제어부(40)는 작물활성지수에 기초하여 작물의 생육 환경을 조절하기 위한 것으로서, 활성지수 산출부(20)로부터 산출되는 상기 작물활성지수가 목표활성지수 밴드의 상한값과 하한값 사이에 유지되도록 작물의 생육 환경인 온도, 습도, 일사량 등을 제어한다.The complex
즉, 복합환경 제어부(40)는 일사량을 조절하기 위한 차광스크린(51), 온도 제어를 위한 창개폐장치(53), 온실 내부온도를 냉난방하기 위한 냉난방장치(55), 물 분사를 통해 온실 내 온도 및 습도를 조절할 수 있는 포깅 디바이스(52), 및 작물에 양액을 공급하기 위한 양액공급장치(54) 중 적어도 하나를 선택적으로 제어함으로써 생육 환경을 조절할 수 있다.That is, the complex
예를 들어, [수학식 1]에 제시된 추정모델에서, 일사량이 적어 작물활성지수가 밴드 하한값 미만이라면 작물활성지수를 높이기 위하여 차광스크린(51)의 차광 면적이 감소하도록 스크린을 열게 할 수 있다. 또한 관수가 되어 있는 상황이 아니라면 추가관수를 하고 관수중이라면 관수시간을 일정비율만큼 추가하는 식으로 작물활성지수를 높일 수 있다. For example, in the estimation model presented in [Equation 1], if the amount of insolation is small and the crop activity index is less than the lower band limit, the screen may be opened to reduce the light shielding area of the
다른 예로, 온도가 높고 습도가 낮다면, 포깅 디바이스(52)로 하여금 물 분사 및 포깅되도록 함으로써 습도부족분을 목표 값이 되도록 할 수 있고, 온도가 높지만 습도가 적절하다면 측창을 열어 통풍시키거나 냉난방장치(55)로 온도를 낮출 수 있다. As another example, if the temperature is high and the humidity is low, the
이상과 같이, 산출된 작물활성지수가 목표활성지수 밴드를 추종하도록 작물활성지수의 변수인 환경인자를 변화시키는 생육 환경 조절장치를 제어함으로써 작물 활성을 조절할 수 있다.As described above, crop activity can be controlled by controlling the growth environment control device for changing the environmental factors, which are variables of the crop activity index, so that the calculated crop activity index follows the target activity index band.
도4는 본 발명의 실시예에 따른 시설원예 복합환경 제어방법을 나타내는 순서도로서, 도4를 참조하여, 도1에 개시된 시설원예 복합환경 제어시스템의 동작을 설명하도록 한다.4 is a flowchart illustrating a method for controlling a facility horticulture complex environment according to an exemplary embodiment of the present invention. Referring to FIG. 4, the operation of the facility horticulture complex environment control system disclosed in FIG. 1 will be described.
먼저, 밴드 설정부(30)는 작물의 생장 시기에 따른 일간 작물 활성에 대응하는 목표활성지수 밴드를 설정한다(S1). 전술한 바와 같이, 정식한지 얼마 지나지 않은 어린 묘목이거나, 일정 생장 시기가 경과된 작물 등에 대해서 다양한 밴드가 제공되고 이를 사용자가 직접 세팅하거나 수정할 수 있다.First, the
또한, 밴드 설정부(30)는 지향하는 작물 생육 상태에 맞춤화된 목표활성지수 밴드를 생성할 수 있다. 지향하는 작물 생육 상태란 예컨대, 영양생장 상태에서 생식성장 상태로 전환하고자 하는 경우, 생식성장 상태에 맞춤화된 목표활성지수 밴드를 설정한다. 영양생장 상태에서는 다량의 양액이 공급되도록 하고, 생식성장에서는 스트레스 조건이 되도록 소량의 양액이 공급되도록 밴드의 형태, 밴드의 폭, 양액 공급율, 양액 공급 횟수 등이 조절되도록 할 수 있다.In addition, the
다음, 환경인자 감지부(10)는 환경인자를 검출하고(S2), 작물활성지수 산출부(20)는 환경인자를 기초로 작물활성 추정모델로부터 작물활성지수를 산출한다(S3). Next, the environmental
작물활성지수는 설정된 목표활성지수 밴드와 비교된다(S4).The crop activity index is compared with the set target activity index band (S4).
작물활성지수가 목표활성지수 밴드를 이탈하고 있다면, 복합환경 제어부(40)는 작물활성지수가 목표활성지수 밴드 범위에 속하도록 하기 위한 가장 주요한 제어 방법을 선택하여, 차광스크린(51), 포깅 디바이스(52), 창개폐장치(53), 양액공급장치(54), 및 냉난방장치(55) 중 적어도 하나를 선택 제어한다(S5).If the crop activity index is out of the target activity index band, the complex
다음, 복합환경 제어부(40) 또는 밴드 설정부(30)는 밴드의 변경 여부를 결정할 수 있다(S6). 작물 상태에 대해 영양생장/생식성장 전환을 위한 제어로 전환하고자 하거나, 사용자 입력에 의한 밴드 변경이 요청되는 경우, 밴드 설정부(30)는 다시 밴드를 변경하게 된다.Next, the
지속적인 작물활성지수에 대한 모니터가 요구되거나(S7), 작물활성지수가 목표활성지수 밴드 내에 있다면 환경인자를 감지하고 이로부터 산출되는 작물활성지수가 제어 목적대로 밴드를 추종하는지를 확인하는 반복적인 제어가 수행된다(S2-S5).If continuous monitoring of the crop activity index is required (S7), or if the crop activity index is within the target activity index band, iterative control is provided to detect environmental factors and to verify that the crop activity index derived from it follows the band for control purposes. Is performed (S2-S5).
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면 작물 활성 변화에 대응하도록 또는 제어 목적에 맞춤화되도록 제공되는 목표작물활성 밴드가 설정되고, 이에 맞춤화 작물생육지수가 실시간으로 추종되도록 생육 환경을 제어할 수 있게 된다.As described above, according to the present invention, the target crop activity band provided to correspond to the change in crop activity or to be customized for the control purpose is set, and the growth environment can be controlled to follow the customized crop growth index in real time.
이에 따라, 작물에 최적화된 복합환경 제어에 의한 작물 생산량 증대 및 품질 향상이 기대된다.Accordingly, crop production increase and quality improvement by the complex environment control optimized for crops are expected.
지금까지 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 상기 실시예를 용이하게 변형할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described so far, it will be understood by those skilled in the art that the embodiments can be easily modified without departing from the technical spirit of the present invention.
따라서, 본 발명의 보호범위는 특허청구범위에 기재된 발명 및 그 균등물에 미치는 것으로 이해되어야 할 것이다.Therefore, the protection scope of the present invention will be understood to affect the invention described in the claims and equivalents thereof.
Claims (10)
작물 활성과 연관성을 갖는 미리 결정된 환경인자를 감지하는 환경인자 감지부;
상기 환경인자를 기초로 상기 작물 활성을 대표하는 작물활성지수를 산출하는 활성지수 산출부; 및
상기 작물활성지수에 기초하여 작물의 생육 환경을 조절하는 복합환경 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 시설원예 복합환경 제어시스템.
In the facility horticulture complex environment control system,
An environmental factor sensing unit for sensing a predetermined environmental factor associated with crop activity;
An activity index calculator for calculating a crop activity index representative of the crop activity based on the environmental factors; And
Facility horticultural complex control system, characterized in that it comprises a complex environment control unit for controlling the growth environment of the crop based on the crop activity index.
상기 환경인자는 상기 작물의 표면온도 및 상기 작물의 주변온도를 포함하고,
상기 활성지수 산출부는 상기 표면온도 및 상기 주변온도 차에 비례하는 값으로 상기 작물활성지수를 결정하는 것을 특징으로 하는 시설원예 복합환경 제어시스템.
The method of claim 1,
The environmental factors include the surface temperature of the crop and the ambient temperature of the crop,
And the active index calculator determines the crop activity index as a value proportional to the difference between the surface temperature and the ambient temperature.
상기 환경인자는 상기 시설원예의 내부온도 및 내부습도를 포함하고,
상기 활성지수 산출부는 상기 내부온도 및 상기 내부습도에 따라 결정되는 습도부족분(HD)과 미리 결정된 목표HD간 차이에 반비례하는 값을 반영하여 상기 작물활성지수를 조정하는 것을 특징으로 하는 시설원예 복합환경 제어시스템.
The method of claim 2,
The environmental factors include internal temperature and internal humidity of the plant horticulture,
The activity index calculator adjusts the crop activity index by reflecting a value inversely proportional to the difference between the humidity deficit (HD) determined according to the internal temperature and the internal humidity and a predetermined target HD. Control system.
상기 환경인자는 상기 시설원예의 일사량을 포함하고,
상기 활성지수 산출부는 상기 일사량에 비례하는 값을 반영하여 상기 작물활성지수를 조정하는 것을 특징으로 하는 시설원예 복합환경 제어시스템.
The method of claim 3,
The environmental factors include insolation of the plant horticulture,
The active index calculation unit is a facility horticulture complex environment control system, characterized in that for adjusting the crop activity index by reflecting a value proportional to the amount of insolation.
상기 활성지수 산출부는 상기 표면온도 및 상기 주변온도 차에 비례하는 값, 상기 습도부족분과 상기 목표HD간 차이에 반비례하는 값, 및 상기 일사량에 비례하는 값 각각이 미리 결정된 각각의 가중치에 따라 상기 작물활성지수에 반영되도록 하는 것을 특징으로 하는 시설원예 복합환경 제어시스템.
The method of claim 4, wherein
The active index calculation unit is a value proportional to the difference between the surface temperature and the ambient temperature, a value inversely proportional to the difference between the humidity deficiency and the target HD, and a value proportional to the insolation amount according to each predetermined weight Facility horticultural complex control system, characterized in that reflected in the activity index.
상기 작물활성지수에 대한 목표활성지수 밴드로서 상한값과 하한값을 갖는 밴드를 제공하는 밴드 설정부를 더 포함하고,
상기 복합환경 제어부는 상기 활성지수 산출부로부터 산출되는 상기 작물활성지수가 상기 상한값과 상기 하한값 사이에 유지되도록 상기 작물의 생육 환경을 조절하는 것을 특징으로 하는 시설원예 복합환경 제어시스템.
The method according to any one of claims 1 to 5,
And a band setting unit for providing a band having an upper limit value and a lower limit value as a target activity index band for the crop activity index.
The complex environment control system is a facility horticulture complex environment control system, characterized in that for controlling the growth environment of the crop such that the crop activity index calculated from the activity index calculation unit is maintained between the upper limit and the lower limit.
상기 복합환경 제어부는 상기 작물활성지수에 따라 상기 작물에 공급되는 양액 공급을 제어하는 것을 특징으로 하는 시설원예 복합환경 제어시스템.
The method of claim 6,
The complex environment control system is a facility horticulture complex environment control system, characterized in that for controlling the supply of nutrient solution supplied to the crop in accordance with the crop activity index.
일사량 조절을 위한 차광스크린, 창문 개폐를 제어하기 위한 창개폐장치, 온도 조절을 위한 냉난방장치, 온습도 조절을 위한 물분사 포깅 디바이스, 및 양액 공급 장치를 더 포함하고,
상기 복합환경 제어부는 상기 작물활성지수를 결정하는데 활용되는 상기 환경인자를 고려하여 상기 차광스크린, 상기 창개폐장치, 상기 냉난방장치, 상기 포깅 디바이스, 및 상기 양액공급장치 중 적어도 하나를 선택적으로 제어하는 것을 특징으로 하는 시설원예 복합환경 제어시스템.
The method of claim 6,
It further includes a shading screen for adjusting the amount of solar radiation, a window opening and closing device for controlling window opening and closing, an air conditioning and heating device for temperature control, a water spray fogging device for temperature and humidity control, and a nutrient supply device,
The complex environment controller selectively controls at least one of the light blocking screen, the window opening and closing device, the air conditioning and heating device, the fogging device, and the nutrient solution supply device in consideration of the environmental factors used to determine the crop activity index. Facility horticulture complex environment control system, characterized in that.
작물 활성과 연관성을 갖는 미리 결정된 환경인자를 감지하는 단계;
상기 환경인자를 기초로 상기 작물 활성을 대표하는 작물활성지수를 산출하는 단계; 및
상기 작물활성지수에 기초하여 작물의 생육 환경을 조절하는 복합환경 제어 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 시설원예 복합환경 제어방법.
In the facility horticulture complex environment control method,
Detecting a predetermined environmental factor associated with crop activity;
Calculating a crop activity index representative of the crop activity based on the environmental factors; And
And a complex environment control step of controlling a growth environment of the crop based on the crop activity index.
상기 환경인자는 상기 작물의 표면온도 및 상기 작물의 주변온도를 포함하고,
상기 활성지수 산출부는 상기 표면온도 및 상기 주변온도 차에 비례하는 값으로 상기 작물활성지수를 결정하는 것을 특징으로 하는 시설원예 복합환경 제어방법.The method of claim 9,
The environmental factors include the surface temperature of the crop and the ambient temperature of the crop,
And the active index calculator determines the crop activity index as a value proportional to the difference between the surface temperature and the ambient temperature.
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