KR20200051951A - Plant cultivating apparatus having multistage shelf - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 복수 개의 적재대를 포함하는 다단식 식물재배장치에 관한 것으로, 구체적으로는 복수의 재배베드에 공급되는 빛 및 양액을 각각 독립적으로 조절할 수 있는 다단식 식물재배장치에 관한 것이다. The present invention relates to a multi-stage plant cultivation apparatus including a plurality of loading racks, and more particularly, to a multi-stage plant cultivation apparatus that can independently control light and nutrient solution supplied to a plurality of cultivation beds.
일반적으로 식물재배는 토양에 심은 종자에 비료와 물을 주고, 태양광에 의해 식물 내에서 일어나는 광합성을 이용하는 방식으로 이루어진다. In general, plant cultivation is achieved by applying fertilizer and water to seeds planted in the soil, and using photosynthesis that occurs in plants by sunlight.
그런데 이러한 재배 방법은 기후의 변화가 생산량에 영향을 미칠 뿐 아니라, 비료나 농약의 사용으로 인한 비용 문제와 환경 문제가 발생하게 된다. 또한, 식물을 재배하는 데 오랜 시간이 걸리기 때문에 소비자의 수요에 비해 생산량이 따라가지 못하고 있다.However, in this cultivation method, not only climate change affects production, but also costs and environmental problems caused by the use of fertilizers and pesticides. In addition, because it takes a long time to cultivate the plant, it has not been able to keep up with the production compared to the demand of consumers.
최근에는 식물의 성장이 광합성에 의해 이루어지는 것에 주목해, 인공 광원인 LED(Light Emitting Diode)를 사용하여 광합성에 필요한 파장을 공급해 줌으로써 식물의 성장을 촉진시킬 뿐 아니라 기후에 영향을 받지 않고, 무농약의 식물 재배가 가능한 친환경적인 식물재배 방식이 각광받고 있다. In recent years, attention is paid to the fact that the growth of plants is made by photosynthesis, and by using the artificial light source (LED), the wavelength required for photosynthesis is not only promoted by the growth of plants, but also is not affected by the climate, and is pesticide-free. Eco-friendly plant cultivation methods capable of cultivating plants are in the spotlight.
상술한 재배 방식을 이용하여 작물의 대량 생산을 위한 다양한 구조의 장치들이 개발되고 있는 상황이며, 특히 복수 개의 재배베드를 수납하기 위한 다단식 식물재배장치 또한 제안되고 있는 상황이다.A variety of structures are being developed for mass production of crops using the above-described cultivation method, and in particular, a multi-stage plant cultivation apparatus for storing a plurality of cultivation beds is also proposed.
그러나 현재 개발되거나 출시된 다단식 식물재배장치의 경우, 인공 광원을 조사하는 LED 및 양액을 공급하기 위한 양액공급장치 등을 구비하고 있으나, 각 단마다 LED 및 양액 공급을 제어하고 있지 못하므로, 하나의 다단식 식물재배장치에는 동일한 품종의 작물만을 수용하여야 한다는 문제점이 있다. However, in the case of a multi-stage plant cultivation device currently developed or released, an LED for irradiating an artificial light source and a nutrient solution supply device for supplying nutrient solution are provided, but each stage does not control the supply of LED and nutrient solution. There is a problem in that the multi-stage plant cultivation apparatus must accommodate only crops of the same kind.
아울러, 작물의 경우 성장 경과에 따른 최적화 광조사 조건 또는 양액 공급 조건 등이 실험 등을 통하여 추출될 수 있는데, 종래의 다단식 식물재배장치의 경우 시간 경과에 따른 인공광원 및 양액공급장치의 자동 제어 기능을 구비하고 있지 못하므로, 상술한 시간 경과에 따른 광 및 양액의 공급을 조절하기 힘들다는 문제점이 있다. In addition, in the case of crops, the optimal light irradiation conditions or nutrient solution supply conditions according to the growth can be extracted through experiments, etc. In the case of the conventional multi-stage plant cultivation device, the automatic control function of the artificial light source and the nutrient solution supply device over time Since it is not provided, there is a problem that it is difficult to control the supply of light and nutrient solution over time.
한편, 하기 선행기술문헌에는 토양을 장치 내에서 순환시키면서 작물을 재배할 수 있는 토양 순환식 식물재배장치에 대한 기술 내용을 개시하고 있으며, 본 발명의 기술적 요지는 개시하고 있지 않다. On the other hand, the following prior art documents disclose the technical content of the soil circulating plant cultivation apparatus capable of cultivating crops while circulating the soil in the device, and the technical subject of the present invention is not disclosed.
본 발명의 일 실시예에 따른 다단식 식물재배장치는 전술한 문제점을 해결하기 위하여 다음과 같은 해결과제를 목적으로 한다.The multi-stage plant cultivation apparatus according to an embodiment of the present invention aims to solve the problems described above.
복수의 적재대에 빛 및 양액을 공급하기 위하여 각 적재대마다 복수의 광원모듈 및 복수의 양액공급모듈을 각각 구비하되, 복수의 광원모듈은 상호 독립적으로 제어될 수 있으며, 복수의 양액공급모듈 또한 상호 독립적으로 제어되도록 함으로써, 하나의 식물재배장치에 다양한 품종의 작물을 동시에 생육할 수 있는 다단식 식물재배장치를 제안하는 것이다.In order to supply light and nutrient solution to a plurality of loading trays, a plurality of light source modules and a plurality of nutrient solution supply modules are provided for each loading tray, but the plurality of light source modules can be controlled independently of each other, and a plurality of nutrient solution supply modules are also provided. It is to propose a multi-stage plant cultivation apparatus capable of simultaneously growing various varieties of crops in one plant cultivation apparatus by allowing them to be controlled independently of each other.
아울러, 광원모듈 및 양액공급모듈이 시간 경과에 따른 최적화 환경 패턴 정보에 기초하여 자동으로 제어될 수 있도록 함으로써, 고품질의 작물을 효율적으로 획득할 수 있는 다단식 식물재배장치를 제안하는 것이다. In addition, it is to propose a multi-stage plant cultivation apparatus capable of efficiently obtaining high-quality crops by allowing the light source module and the nutrient solution supply module to be automatically controlled based on optimization environment pattern information over time.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당해 기술분야에 있어서의 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해되어질 수 있을 것이다.The problems of the present invention are not limited to those mentioned above, and other problems that are not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
본 발명의 일 실시예에 따른 다단식 식물재배장치는, 복수의 재배베드가 수납되는 복수의 적재대가 형성된 프레임; 상기 복수의 재배베드의 상부에 각각 배치되어 상기 재배베드에 수용된 작물에 광을 조사하는 복수의 광원모듈; 상기 복수의 재배베드 각각에 양액을 공급하는 복수의 양액공급모듈; 및 상기 광원모듈 및 상기 양액공급모듈의 동작을 제어하는 제어모듈;을 포함하고, 상기 제어모듈은 상기 복수의 광원모듈 각각을 상호 독립적으로 제어하는 광환경 제어유닛 및 상기 복수의 양액공급모듈 각각을 상호 독립적으로 제어하는 관수 제어유닛을 포함한다.Multi-stage plant cultivation apparatus according to an embodiment of the present invention, a plurality of cultivation bed frame is formed with a plurality of loading trays are received; A plurality of light source modules respectively disposed on the plurality of cultivation beds to irradiate the crops accommodated in the cultivation beds; A plurality of nutrient solution supplying modules for supplying nutrient solution to each of the plurality of cultivation beds; And a control module for controlling the operation of the light source module and the nutrient solution supply module, wherein the control module is configured to control each of the plurality of light source modules independently of the light environment control unit and the plurality of nutrient solution supply modules. It includes an irrigation control unit to control each other independently.
상기 광환경 제어유닛은, 상기 광원모듈에서 발생하는 빛의 광량을 제어하는 광량제어부; 상기 광원모듈에서 발생하는 빛의 조사 주기를 제어하는 광주기 제어부; 및 상기 광원모듈에서 발생하는 빛의 파장을 조절하는 광파장 제어부;를 포함하는 것이 바람직하다.The light environment control unit, a light amount control unit for controlling the amount of light generated by the light source module; A photoperiod control unit that controls an irradiation cycle of light generated from the light source module; And it is preferable to include; an optical wavelength control unit for adjusting the wavelength of light generated by the light source module.
상기 복수 개의 재배베드 각각의 광량을 검출하기 위한 복수의 광합성유효광량자속센서;를 더 포함하는 것이 바람직하다.It is preferable to further include a plurality of photosynthetic effective photon flux sensors for detecting the amount of light of each of the plurality of cultivation beds.
상기 광량제어부는 상기 광합성유효광량자속센서에 의하여 검출된 광량에 기초하여 상기 빛의 광량을 제어하는 것이 바람직하다.Preferably, the light quantity control unit controls the light quantity of the light based on the light quantity detected by the photosynthetic effective light quantity magnetic flux sensor.
상기 각각의 양액공급모듈은, 양액을 수용하는 양액 탱크; 상기 양액 탱크에 수용된 양액을 토출시키는 양액 공급 펌프; 상기 양액 공급 펌프로부터 토출된 양액을 상기 복수의 재배베드 중 어느 하나에 공급하는 공급관; 상기 복수의 재배베드 중 어느 하나에 수용된 양액을 상기 양액 탱크로 회수하도록 구비된 퇴수관; 및 상기 퇴수관 내에서의 양액의 흐름을 단속하는 제1 밸브;를 포함하는 것이 바람직하다.Each nutrient solution supply module, a nutrient solution tank for receiving nutrient solution; A nutrient solution supply pump for discharging the nutrient solution contained in the nutrient solution tank; A supply pipe supplying the nutrient solution discharged from the nutrient solution supply pump to any one of the plurality of cultivation beds; A discharge pipe provided to recover the nutrient solution contained in any one of the plurality of cultivation beds into the nutrient solution tank; And a first valve that regulates the flow of nutrient solution in the discharge pipe.
상기 양액 탱크 및 상기 양액 공급 펌프는 상기 프레임의 하부에 배치되는 것이 바람직하다.It is preferable that the nutrient solution tank and the nutrient solution supply pump are disposed under the frame.
상기 각각의 양액공급모듈은, 상기 퇴수관으로부터 분기되도록 형성되고, 상기 재배베드로부터 전달받은 양액을 외부로 배출하기 위한 배출관; 및 상기 배출관 내에서의 양액의 흐름을 단속하는 제2 밸브;를 더 포함하는 것이 바람직하다.Each nutrient solution supply module is formed to be branched from the waste water pipe, a discharge pipe for discharging the nutrient solution received from the cultivation bed to the outside; And it is preferable to further include a; a second valve to regulate the flow of nutrient solution in the discharge pipe.
상기 제1 밸브는 상기 개방형(Normally Opened) 솔레노이드 밸브이고, 상기 제2 밸브는 상기 폐쇄형(Normally Closed) 솔레노이드 밸브인 것이 바람직하다.Preferably, the first valve is the normally open solenoid valve, and the second valve is the normally closed solenoid valve.
상기 관수 제어유닛은, 상기 양액 공급 펌프를 제어하는 펌프 제어부; 및 상기 제1 밸브 및 제2 밸브 중 적어도 하나의 개폐를 제어하는 밸브 제어부;를 포함하는 것이 바람직하다.The irrigation control unit may include: a pump control unit controlling the nutrient solution supply pump; And a valve control unit controlling opening and closing of at least one of the first valve and the second valve.
상기 복수 개의 재배베드에 공급된 양액의 수위를 검출하는 수위센서;를 더 포함하는 것이 바람직하다.It is preferable to further include; a water level sensor for detecting the water level of the nutrient solution supplied to the plurality of cultivation beds.
상기 펌프 제어부 및 밸브 제어부 중 적어도 하나는 상기 수위센서에 의하여 검출된 수위에 기초하여 상기 펌프, 제1 밸브 및 제2 밸브 중 적어도 하나를 제어하는 것이 바람직하다.It is preferable that at least one of the pump control unit and the valve control unit controls at least one of the pump, the first valve, and the second valve based on the water level detected by the water level sensor.
상기 제어모듈은, 상기 복수의 재배베드 각각에 수용된 작물의 종류 및 생육 기간 정보를 입력받는 입력유닛; 및 상기 작물의 종류 및 생육 기간 정보에 따른 최적화 환경 패턴 정보가 저장된 저장유닛;을 더 포함하는 것이 바람직하다.The control module includes an input unit that receives information on the type and growth period of crops accommodated in each of the plurality of cultivation beds; And a storage unit in which optimization environment pattern information according to the type of crop and growth period information is stored.
상기 최적화 환경 패턴 정보는 광량, 광주기 및 광파장 중 적어도 하나를 포함하는 광환경 정보와, 관수 주기, 관수 시간 및 담수 시간 중 적어도 하나를 포함하는 관수환경 정보를 포함하고, 상기 광환경 제어유닛은 상기 광환경 정보에 기초하여 상기 복수의 광원 모듈을 제어하고, 상기 관수 제어유닛은 상기 관수환경 정보에 기초하여 상기 복수의 양액공급 모듈을 제어하는 것이 바람직하다. The optimized environment pattern information includes light environment information including at least one of light quantity, photoperiod and light wavelength, and irrigation environment information including at least one of irrigation cycle, irrigation time and fresh water time, and the optical environment control unit Preferably, the plurality of light source modules are controlled based on the light environment information, and the irrigation control unit controls the plurality of nutrient solution supply modules based on the irrigation environment information.
본 발명의 일 실시예에 따른 다단식 식물재배장치는 복수의 재배베드를 수용할 수 있도록 구성되되 복수의 재배베드 각각에 광 및 양액을 공급하기 위한 광원모듈 및 양액공급모듈을 각각 마련함으로써 생육 환경이 다른 다양한 품종의 작물을 동시에 효율적으로 생산할 수 있는 효과가 있다.The multi-stage plant cultivation apparatus according to an embodiment of the present invention is configured to accommodate a plurality of cultivation beds, but provides a light source module and a nutrient solution supply module for supplying light and nutrient solution to each of the plurality of cultivation beds. It has the effect of efficiently producing crops of different varieties at the same time.
또한, 각 품종별 최적화 환경 패턴 정보를 이용하여 광 및 양액을 공급할 수 있도록 구성되어, 높은 품질의 작물을 효율적으로 생산할 수 있는 효과를 기대할 수 있다. In addition, it is configured to supply light and nutrient solution by using optimized environment pattern information for each variety, so it can be expected to have an effect of efficiently producing high-quality crops.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당해 기술분야에 있어서의 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해되어질 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to those mentioned above, and other effects that are not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다단식 식물재배장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다단식 식물재배장치의 구성 중 제어모듈을 간략히 도시한 블록도이다.
도 3은 도 2의 제어모듈 중 광환경 제어유닛을 구체적으로 도시한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다단식 식물재배장치의 구성 중 양액공급모듈의 제1 구현예를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 다단식 식물재배장치의 구성 중 양액공급모듈의 제2 구현예를 도시한 도면이다.
도 6은 도 2의 제어모듈 중 관수 제어유닛을 구체적으로 도시한 블록도이다. 1 is a perspective view of a multi-stage plant cultivation apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram briefly showing a control module in the configuration of a multi-stage plant cultivation apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a block diagram specifically showing a light environment control unit among the control modules of FIG. 2.
4 is a view showing a first embodiment of the nutrient solution supply module of the configuration of a multi-stage plant cultivation apparatus according to an embodiment of the present invention.
5 is a view showing a second embodiment of the nutrient solution supply module of the configuration of a multi-stage plant cultivation apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a block diagram specifically showing the irrigation control unit among the control modules of FIG. 2.
첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. A preferred embodiment according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, but the same or similar elements will be given the same reference numbers regardless of the reference numerals, and redundant descriptions thereof will be omitted.
또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.In addition, in the description of the present invention, when it is determined that detailed descriptions of related known technologies may obscure the subject matter of the present invention, detailed descriptions thereof will be omitted. In addition, it should be noted that the accompanying drawings are only for easy understanding of the spirit of the present invention and should not be interpreted as limiting the spirit of the present invention by the accompanying drawings.
본 발명의 일 실시예에 따른 다단식 식물재배장치는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 프레임(100), 복수 개의 광원모듈(200), 복수 개의 양액공급모듈(300), 제어모듈(400)을 포함하도록 구성된다.The multi-stage plant cultivation apparatus according to an embodiment of the present invention includes a
프레임(100)은 다단식 식물재배장치의 뼈대로써, 복수 개의 재배베드(10)를 안착할 수 있도록 복수의 적재대가 형성된다.The
도 1에는 프레임(100) 내에 두개의 적재대가 형성되어 두개의 재배베드(10)가 안착되는 다단식 식물재배장치가 도시되어 있으나, 두개에 제한되지 않고 세개 이상의 적재대가 형성됨으로써 세개 이상의 재배베드(10)를 수용하는 것도 가능하다.In FIG. 1, a multi-stage plant cultivation apparatus is illustrated in which two pallets are formed in the
광원모듈(200)은 적재대에 안착된 재배베드(10)에 광을 조사하는 기능을 수행하며, 재배베드(10)가 안착되는 적재대와 대향되는 위치에 배치되는 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되지는 않고 작물의 생육에 필요한 광을 제공할 수 있으면 어떠한 곳이라도 설치될 수 있다.The
이러한 광원모듈(200)은 상술한 바와 같이 복수 개의 재배베드(10)마다 하나씩 구비됨으로써, 각 재배베드(10)마다 각각 다른 조건의 광을 조사하도록 구성된다.As described above, the
특히, 재배베드(10)마다 각각 구비된 복수 개의 광원모듈(200)은 후술할 제어모듈(400)에 의하여 각각 상호 독립적으로 제어됨으로써 각 재배베드(10)에 조사되는 빛의 광량, 조사주기 및 파장 등을 다르게 할 수 있다.In particular, the plurality of
또한, 광원모듈(200)은 재배베드(10)의 전체 길이에 따른 확장성을 고려하여 분리 또는 결합되는 구조의 인쇄회로기판(Printed Circuit Board: PCB)으로 제작된 LED 모듈로 구성될 수 있으며, LED 모듈 내 다수의 LED를 통하여 재배베드(10)에 수용된 작물에 광을 조사한다.In addition, the
양액공급모듈(300)은 복수의 재배베드(10) 각각에 양액을 공급하는 기능을 수행하며, 상술한 바와 같이 복수 개의 재배베드(10)마다 하나씩 구비됨으로써, 재배베드(10)마다 각각 다른 조건의 양액을 공급할 수 있도록 구성된다.The nutrient solution supply module 300 performs a function of supplying nutrient solution to each of the plurality of
이러한 복수 개의 양액공급모듈(300) 각각은 도 1에 도시된 바와 같이 양액 탱크(310), 양액 공급 펌프(320), 공급관(330), 퇴수관(340) 및 제1 밸브(350)를 포함하도록 구성된다.Each of the plurality of nutrient solution supply modules 300 includes a
즉, 도 1과 같이 두개의 재배베드를 수용할 수 있도록 구성된 다단식 식물재배장치의 경우 양액 탱크(310), 양액 공급 펌프(320), 공급관(330), 퇴수관(340) 및 제1 밸브(350)가 두개씩 마련되어야 한다.That is, in the case of a multi-stage plant cultivation apparatus configured to accommodate two cultivation beds as shown in FIG. 1, a
양액 탱크(310)는 작물에 공급되는 양액을 저장하는 기능을 수행하고, 양액 공급 펌프(320)는 양액 탱크(310)에 수용된 양액을 토출시키는 기능을 수행한다.The
공급관(330)은 양액 공급 펌프(320)로부터 토출된 양액을 복수의 재배베드(10)에 각각 공급하기 위한 유로이며, 퇴수관(340)은 복수의 재배베드(10)에 수용된 양액을 양액 탱크로 회수하는 유로이다.The
제1 밸브(350)는 퇴수관(340) 내에서의 양액의 흐름을 단속하는 기능을 수행하는데, 제1 밸브(350)가 공급관(330)이 아닌 퇴수관(340)에 배치되는 이유는 재배베드(10)에 수용된 작물을 담수시키는 기능을 구현하기 위함이다.The
특히, 제1 밸브(350)는 제어모듈(400)에 의하여 자동으로 제어될 수 있어야 하며, 일반적으로 개방되어 있는 상황이 많다는 점을 고려해 볼 때 전류가 인가되지 않는 평시에는 퇴수관(340)을 개방시키고 작물을 담수시켜야 할 상황에만 전류를 인가하여 퇴수관(340)을 폐쇄할 수 있도록 상시 개방형(Normally Opened) 솔레노이드 밸브인 것이 바람직하며, 이를 통하여 불필요한 전력 손실을 방지할 수 있게 된다.In particular, the
아울러, 다단식 식물재배장치의 전체적인 무게중심이 하부에 위치하도록 하여 다단식 식물재배장치의 전복 위험성을 방지하기 위하여 양액 탱크(310) 및 양액 공급 펌프(320)의 경우, 프레임(100)의 하부에 배치시키는 것이 바람직하다. In addition, in order to prevent the risk of overturning the multi-stage plant cultivation apparatus by placing the overall center of gravity of the multi-stage plant cultivation apparatus at the bottom, in the case of the
한편, 오랜 사용 등에 의하여 양액이 오염될 경우, 퇴수관(340)의 양액을 다시 양액 탱크(310)로 회수시키지 않고, 외부로 배출시킬 필요가 있다. On the other hand, if the nutrient solution is contaminated due to long-term use, it is necessary to discharge the nutrient solution from the
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 양액공급모듈(300)은 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 배출관(360) 및 제2 밸브(370)를 더 포함할 수 있다. Therefore, the nutrient solution supply module 300 according to an embodiment of the present invention may further include a
구체적으로 배출관(360)은 퇴수관(340)으로부터 분기되도록 형성되고, 재배베드(10)로부터 전달받은 양액을 외부로 배출하는 기능을 수행하며, 제2 밸브(370)는 배출관(360) 내에서의 양액의 흐름을 단속하는 기능을 수행한다.Specifically, the
즉, 퇴수관(340)을 통하여 배출되는 양액을 양액 탱크(310)로 다시 회수할 경우 제2 밸브(370)를 제어하여 배출관(360)을 폐쇄시키고, 오염된 양액을 외부로 그대로 배출시킬 경우 제2 밸브(370)를 제어하여 배출관(360)을 개방시켜야 할 것이다.That is, when the nutrient solution discharged through the
이러한 제2 밸브(370)는 도 4에 도시된 바와 같이 배출관(360)에 배치되어 제어모듈(400)에 의하여 자동으로 제어되어야 하며, 일반적으로 폐쇄되어 있는 상황이 많다는 점을 고려해 볼 때, 전류가 인가되지 않는 평시에는 배출관(360)을 폐쇄시키고, 퇴수관(340)을 통하여 오염된 양액을 외부로 그대로 배출시킬 경우에는 전류를 인가하여 배출관(360)을 개방시킬 수 있도록 상기 폐쇄형(Normally Closed) 솔레노이드 밸브인 것이 바람직하다. The
아울러, 제2 밸브(370)는 도 5에 도시된 바와 같이 퇴수관(340)으로부터 배출관(360)이 분기되는 영역에 설치될 수도 있으며, 이 경우 제2 밸브(370)는 삼방밸브(3-Way Valve)를 적용할 수도 있을 것이다. In addition, the
이하에서는 도 2, 3 및 6을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 다단식 식물재배장치의 제어모듈(400)에 대하여 설명하도록 한다. Hereinafter, a
제어모듈(400)은 복수의 광원모듈(200) 및 복수의 양액공급모듈(300)을 제어하기 위한 구성으로, 도 2에 도시된 바와 같이 광환경 제어유닛(410), 관수 제어유닛(420), 입력유닛(430), 저장유닛(440), 출력유닛(450) 및 통신유닛(460)을 포함하도록 구성될 수 있다.The
광환경 제어유닛(410)은 앞에서 언급한 바와 같이 복수의 광원모듈(200) 각각을 상호 독립적으로 제어하는 기능을 수행하는 구성으로, 구체적으로 도 3에 도시된 바와 같이 광량제어부(411), 광주기 제어부(412) 및 광파장 제어부(413)로 구성된다.As described above, the light
광량제어부(411)는 광원모듈(200)에서 발생하는 빛의 광량을 제어하는 기능을 수행하며, 광주기 제어부(412)는 광원모듈(200)에서 발생하는 빛의 조사 주기를 제어하는 기능을 수행하며, 광파장 제어부(413)는 광원모듈(200)에서 발생하는 빛의 파장을 조절하는 기능을 수행한다. The light
한편, 이러한 광환경 제어유닛(410)은 실험에 의하여 미리 설정된 각 품종 별 시간에 따른 광환경 정보에 기초하여 복수의 광원모듈(200)을 자동으로 제어함으로써 우수한 품질의 작물을 효율적으로 생산할 수 있게 된다. Meanwhile, the light
한편, 상술한 바와 같이 미리 설정된 각 작물의 환경 정보에 기초하여 광원모듈(200)을 제어할 수 있으며, 이는 광환경 제어유닛(410)이 미리 설정된 패턴의 전류를 광원모듈(200)에 공급함으로써 이루어지는데, 이 경우 실제 다단식 식물재배장치 외부의 환경, 타단에 배치된 타 광원모듈에 의한 영향 또는 광원모듈(200)의 고장 또는 노후화 등을 전혀 고려하지 않은 채로 광원모듈(200)을 제어하는 문제점이 있다.On the other hand, as described above, it is possible to control the
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 다단식 식물재배장치는 도 3에 도시된 바와 같이 광합성유효광량자속센서(500)를 더 포함하도록 구성될 수 있으며, 광합성유효광량자속센서(500)는 현재 재배베드(10)에 조사되는 빛의 광량을 실시간으로 측정하고, 광환경 제어유닛(410)은 측정된 광량을 피드백받아 광원모듈(200)이 사용자가 희망하는 바와 같이 제어되는지 여부를 실시간으로 확인할 수 있다. Therefore, the multi-stage plant cultivation apparatus according to an embodiment of the present invention may be configured to further include a photosynthesis effective
나아가 광환경 제어유닛(410)이 실제 조사되는 광량과 설정된 광량과 차이가 있다고 판단할 경우 해당 차이를 추출한 후 광원모듈(200)로 하여금 설정된 광량의 빛을 조사할 수 있도록 광원모듈(200)에 인가하는 전류값을 자동으로 보정할 수 있으며, 이를 통하여 광원모듈(200)의 신뢰도를 높일 수 있게 된다.Furthermore, when the light
결국, 본 발명의 일 실시예에 따른 식물재배장치는 종래의 광량제어방식인 단방향 제어 방식 대비 광합성유효광량자속센서(500)를 활용하여 작물이 실제로 필요로 하는 광량을 설정할 수 있고, 실시간으로 모니터링하여 설정된 값에 항상 일치하도록 광량을 제어할 수 있다.After all, the plant cultivation apparatus according to an embodiment of the present invention can set the amount of light actually needed by the crop by utilizing the photosynthetic effective
관수 제어유닛(420)은 도 6에 도시된 바와 같이 펌프 제어부(421) 및 밸브 제어부(422)를 포함하도록 구성된다. The
펌프 제어부(421)는 상술한 양액 공급 펌프(320)의 구동을 제어하는 기능을 수행하고, 밸브 제어부(422)는 제1 밸브(350) 및 제2 밸브(370)의 개폐를 제어하는 기능을 수행한다. The
아울러, 본 발명의 일 실시예에 따른 다단식 식물재배장치는 도 6에 도시된 바와 같이 수위센서(600) 및 양액오염센서(700)를 더 포함할 수 있다. In addition, the multi-stage plant cultivation apparatus according to an embodiment of the present invention may further include a
수위센서(600)는 재배베드(10)에 공급된 양액의 수위를 검출하는 기능을 수행하며, 재배베드(10)의 담수가 필요한 상황에서 재배베드(10)에 공급되는 양액의 공급량을 실시간으로 검출하고, 검출된 내용에 기초하여 양액 공급 펌프(320), 제1 밸브(350) 등을 적절히 제어할 수 있게 된다. The
나아가, 양액오염센서(700)는 재배베드(10)에 공급된 양액의 오염정도를 검출하는 기능을 수행하며, 양액오염센서(700)에서 검출한 양액의 오염도가 미리 설정된 값보다 클 경우 제2 밸브(370)를 제어하여 양액이 양액 탱크(310)로 회수되지 않고 외부로 배출될 수 있도록 하는 것도 가능하다. Furthermore, the nutrient
한편, 생육 초기 단계의 어린 작물은 상대적으로 낮은 광량 및 긴 관수 주기(수일에 한번 정도)를 필요로 하나, 생육 마지막 단계의 성숙한 작물은 광합성량이 크고 필요로 하는 양액의 양이 많이 높은 광량 및 짧은 관수 주기를 요구한다.On the other hand, young crops in the early stage of growth require relatively low light quantity and long irrigation cycle (about once every few days), but mature crops in the last stage of growth have large photosynthesis and high amount of nutrient solution required for high light quantity and short Requires an irrigation cycle.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 다단식 식물재배장치는 작물의 재배 기간 중 광환경 및 관수 주기 등의 환경을 기간별로 다르게 설정할 수 있도록 입력유닛(430) 및 저장유닛(440)을 구비하는 것이 바람직하다. Therefore, the multi-stage plant cultivation apparatus according to an embodiment of the present invention is provided with an
입력유닛(430)은 복수의 재배베드(10) 각각에 수용된 작물의 종류 및 생육 기간 정보를 입력받는 기능을 수행하며, 저장유닛(440)은 작물의 종류 및 생육 기간 정보에 따른 최적화 환경 패턴 정보를 저장하는 기능을 수행한다.The
여기에서 최적화 환경 패턴 정보는 광량, 광주기 및 광파장 등의 광환경 정보와 관수 주기, 관수 시간, 담수 시간 등의 관수환경 정보를 포함한다. Here, the optimized environment pattern information includes light environment information such as light quantity, photoperiod, and light wavelength, and irrigation environment information such as irrigation cycle, irrigation time, and fresh water time.
예를 들어, 다단식 식물재배장치에서 1번 적재대에는 상추를 생육하기 위한 제1 재배베드가 수용되고, 2번 적재대에 브로콜리를 생육하기 위한 제2 재배베드가 수용될 경우, 사용자는 입력유닛(430)을 통하여 해당되는 적재대 번호, 해당 적재대에 수용될 작물의 종류 및 희망하는 생육 기간 등의 정보를 입력하게 된다.For example, in the multi-stage plant cultivation apparatus, when the first cultivation bed for growing lettuce is accommodated in the first loading rack and the second cultivation bed for growing broccoli in the second loading rack, the user input unit Through 430, information such as a corresponding pallet number, a type of crop to be accommodated in the pallet, and a desired growth period are input.
이때, 제어모듈(400)은 저장유닛(440)에 저장된 최적화 환경 패턴 정보 중 사용자가 입력유닛(430)을 통하여 입력한 정보와 매칭된 광환경 정보 및 관수환경 정보를 이용하여 광환경 제어유닛(410)으로 하여금 광원 모듈(200)을 제어하도록 하고, 관수 제어유닛(420)으로 하여금 양액공급모듈(300)을 제어하도록 한다.At this time, the
특히, 사용자는 사용자가 설정하는 시간을 기반으로 1일을 1 내지 10개의 세그먼트(Segment)로 나눈 후 해당 세그먼트 별 광환경, 관수주기, 담수시간을 설정하여 최적화 환경 패턴 정보를 설정할 수 있으며, 또한 다양한 환경조건을 생성하기 위하여 1개 내지 10개로 이루어진 세그먼트를 하나의 최적화 환경 패턴 정보로 설정할 수도 있다.In particular, the user can set the optimized environment pattern information by dividing 1 day into 1 to 10 segments based on the time set by the user, and then setting the light environment, irrigation cycle, and fresh water time for each segment. In order to create various environmental conditions, one to ten segments may be set as one optimization environment pattern information.
사용자는 저장유닛(440)에 저장된 복수 개의 최적화 환경 패턴 정보 중 필요로 하는 환경 패턴 정보를 필요한 시기에 불어와서 식물재배장치를 용이하게 운용하는 것이 가능하다.The user can easily operate the plant cultivation apparatus by blowing the required environmental pattern information among the plurality of optimized environmental pattern information stored in the
출력부(450)는 다단식 식물재배장치의 생육 상황을 표시하는 기능을 수행하며, 구체적으로 각 적재대에서 생육중인 작물의 종류, 광환경 정보 및 관수환경 정보를 표시하며, 더 나아가 광원모듈(200) 및 양액공급 모듈(300)의 동작 상황 또한 표시할 수 있다.The
통신부(460)는 출력부(450)로부터 출력되는 정보들을 외부, 즉 사용자의 스마트 단말기 또는 PC로 전송하는 기능을 수행함과 동시에, 사용자가 자신의 단말기를 통하여 입력부(410)에 정보를 원격으로 입력하도록 하는 기능을 수행할 수 있다. The
나아가, 사용자가 외부의 단말기를 통하여 원격으로 다단식 식물재배장치의 광원 모듈(200) 및 양액공급모듈(300)을 직접 제어하는 것도 가능할 것이다. Furthermore, it will be possible for the user to directly control the
본 명세서에서 설명되는 실시예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것이 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당해 기술분야에 있어서의 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The embodiments described in the present specification and the accompanying drawings are merely illustrative of some of the technical spirit included in the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present specification are not intended to limit the technical spirit of the present invention, but to explain, and it is obvious that the scope of the technical spirit of the present invention is not limited by these embodiments. Within the scope of the technical spirit included in the specification and drawings of the present invention, modifications and specific embodiments that can be easily inferred by those skilled in the art are all included in the scope of the present invention. Should be interpreted.
10: 재배베드
100: 프레임
200: 광원모듈
300: 양액공급모듈
400: 제어모듈10: cultivation bed
100: frame
200: light source module
300: nutrient solution supply module
400: control module
Claims (13)
상기 복수의 재배베드의 상부에 각각 배치되어 상기 재배베드에 수용된 작물에 광을 조사하는 복수의 광원모듈;
상기 복수의 재배베드 각각에 양액을 공급하는 복수의 양액공급모듈; 및
상기 광원모듈 및 상기 양액공급모듈의 동작을 제어하는 제어모듈;
을 포함하고,
상기 제어모듈은 상기 복수의 광원모듈 각각을 상호 독립적으로 제어하는 광환경 제어유닛 및 상기 복수의 양액공급모듈 각각을 상호 독립적으로 제어하는 관수 제어유닛을 포함하는 다단식 식물재배장치.
A frame in which a plurality of loading stands in which a plurality of cultivation beds are respectively stored is formed;
A plurality of light source modules respectively disposed on the plurality of cultivation beds to irradiate the crops accommodated in the cultivation beds;
A plurality of nutrient solution supplying modules for supplying nutrient solution to each of the plurality of cultivation beds; And
A control module that controls the operation of the light source module and the nutrient solution supply module;
Including,
The control module is a multi-stage plant cultivation apparatus comprising a light environment control unit for controlling each of the plurality of light source modules independently of each other and a watering control unit for controlling each of the plurality of nutrient solution modules independently of each other.
상기 광원모듈에서 발생하는 빛의 광량을 제어하는 광량제어부;
상기 광원모듈에서 발생하는 빛의 조사 주기를 제어하는 광주기 제어부; 및
상기 광원모듈에서 발생하는 빛의 파장을 조절하는 광파장 제어부;
를 포함하는 다단식 식물재배장치.
According to claim 1, The light environment control unit,
A light amount control unit for controlling the amount of light generated by the light source module;
A photoperiod control unit that controls an irradiation cycle of light generated from the light source module; And
An optical wavelength control unit that controls the wavelength of light generated by the light source module;
Multi-stage plant cultivation apparatus comprising a.
상기 복수 개의 재배베드 각각의 광량을 검출하기 위한 복수의 광합성유효광량자속센서;를 더 포함하는 다단식 식물재배장치.
According to claim 2,
A multi-stage plant cultivation apparatus further comprising; a plurality of photosynthetic effective light flux sensor for detecting the amount of light in each of the plurality of cultivation beds.
상기 광량제어부는 상기 광합성유효광량자속센서에 의하여 검출된 광량에 기초하여 상기 광원모듈로부터 조사되는 빛의 광량을 제어하는 다단식 식물재배장치.
According to claim 3,
The light amount control unit is a multi-stage plant cultivation device for controlling the amount of light emitted from the light source module based on the amount of light detected by the photosynthetic effective photon flux sensor.
양액을 수용하는 양액 탱크;
상기 양액 탱크에 수용된 양액을 토출시키는 양액 공급 펌프;
상기 양액 공급 펌프로부터 토출된 양액을 상기 복수의 재배베드 중 어느 하나에 공급하는 공급관;
상기 복수의 재배베드 중 어느 하나에 수용된 양액을 상기 양액 탱크로 회수하도록 구비된 퇴수관; 및
상기 퇴수관 내에서의 양액의 흐름을 단속하는 제1 밸브;
를 포함하는 다단식 식물재배장치.
According to claim 1, Each of the nutrient solution supply module,
A nutrient solution tank for receiving nutrient solution;
A nutrient solution supply pump for discharging the nutrient solution contained in the nutrient solution tank;
A supply pipe supplying the nutrient solution discharged from the nutrient solution supply pump to any one of the plurality of cultivation beds;
A discharge pipe provided to recover the nutrient solution contained in any one of the plurality of cultivation beds into the nutrient solution tank; And
A first valve that regulates the flow of nutrient solution in the discharge pipe;
Multi-stage plant cultivation apparatus comprising a.
상기 양액 탱크 및 상기 양액 공급 펌프는 상기 프레임의 하부에 배치되는 다단식 식물재배장치.
The method of claim 5,
The nutrient solution tank and the nutrient solution supply pump is a multi-stage plant cultivation device that is disposed under the frame.
상기 퇴수관으로부터 분기되도록 형성되고, 상기 재배베드로부터 전달받은 양액을 외부로 배출하기 위한 배출관; 및
상기 배출관 내에서의 양액의 흐름을 단속하는 제2 밸브;
를 더 포함하는 다단식 식물재배장치.
According to claim 5, Each of the nutrient solution supply module,
A discharge pipe which is formed to branch from the discharge pipe, and discharges the nutrient solution received from the cultivation bed to the outside; And
A second valve that regulates the flow of nutrient solution in the discharge pipe;
Multi-stage plant cultivation device further comprising a.
상기 제1 밸브는 상기 개방형(Normally Opened) 솔레노이드 밸브이고, 상기 제2 밸브는 상기 폐쇄형(Normally Closed) 솔레노이드 밸브인 다단식 식물재배장치.
The method of claim 7,
The first valve is the normally open (Normally Opened) solenoid valve, and the second valve is the closed (Normally Closed) solenoid valve.
상기 양액 공급 펌프를 제어하는 펌프 제어부; 및
상기 제1 밸브 및 제2 밸브 중 적어도 하나의 개폐를 제어하는 밸브 제어부;
를 포함하는 다단식 식물재배장치.
According to claim 7, The irrigation control unit,
A pump control unit controlling the nutrient solution supply pump; And
A valve control unit controlling opening and closing of at least one of the first valve and the second valve;
Multi-stage plant cultivation apparatus comprising a.
상기 복수 개의 재배베드에 공급된 양액의 수위를 검출하는 수위센서;를 더 포함하는 다단식 식물재배장치.
The method of claim 9,
A multi-stage plant cultivation apparatus further comprising; a water level sensor for detecting the water level of the nutrient solution supplied to the plurality of cultivation beds.
상기 펌프 제어부 및 밸브 제어부 중 적어도 하나는 상기 수위센서에 의하여 검출된 수위에 기초하여 상기 펌프, 제1 밸브 및 제2 밸브 중 적어도 하나를 제어하는 다단식 식물재배장치.
The method of claim 10,
At least one of the pump control unit and the valve control unit is a multi-stage plant cultivation device for controlling at least one of the pump, the first valve and the second valve based on the water level detected by the water level sensor.
상기 복수의 재배베드 각각에 수용된 작물의 종류 및 생육 기간 정보를 입력받는 입력유닛; 및
상기 작물의 종류 및 생육 기간 정보에 따른 최적화 환경 패턴 정보가 저장된 저장유닛;
을 더 포함하는 다단식 식물재배장치.
According to claim 1, The control module,
An input unit that receives information on the type and growth period of the crop accommodated in each of the plurality of cultivation beds; And
A storage unit storing optimized environment pattern information according to the type of crop and growth period information;
Multi-stage plant cultivation device further comprising a.
상기 최적화 환경 패턴 정보는 광량, 광주기 및 광파장 중 적어도 하나를 포함하는 광환경 정보와, 관수 주기, 관수 시간 및 담수 시간 중 적어도 하나를 포함하는 관수환경 정보를 포함하고,
상기 광환경 제어유닛은 상기 광환경 정보에 기초하여 상기 복수의 광원 모듈을 제어하고,
상기 관수 제어유닛은 상기 관수환경 정보에 기초하여 상기 복수의 양액공급 모듈을 제어하는 다단식 식물재배장치. The method of claim 12,
The optimized environment pattern information includes light environment information including at least one of light quantity, photoperiod and light wavelength, and irrigation environment information including at least one of irrigation cycle, irrigation time and fresh water time,
The light environment control unit controls the plurality of light source modules based on the light environment information,
The watering control unit is a multi-stage plant cultivation device for controlling the plurality of nutrient solution supplying module based on the watering environment information.
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Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right |