KR20210106650A - IoT제어 및 AC-LED 디밍시스템을 구비한 에너지절감형 스마트 축산사료재배공장 - Google Patents

IoT제어 및 AC-LED 디밍시스템을 구비한 에너지절감형 스마트 축산사료재배공장 Download PDF

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Abstract

본 발명에서는 겨울철 소등 가축들을 위한 목초를 대신할 신선 조사료를 제공하는 조사료 스마트팜 장치를 제공하고자 한다. 이를 위하여, 도어를 구비한 컨테이너; 및 상기 컨테이너 내부 좌우로 배치된 다단재배베드; 및 상기 다단재배베드 중앙에 구비된 통로; 및 상기 다단재배베드의 칸칸이 구비된 관수노즐 및 LED 조명부; 및 상기 다단재배베드에 구비된 재배트레이; 및 상기 컨테이너에 구비된 2개 이상의 온습도 센서; 및 상기 관수노즐과 연결되고, 상기 컨테이너 외부에 구비된 수조; 및 상기 수조를 냉각시키기 위한 냉각기; 및 상기 수조에서 나온 물의 온도를 높이기 위한 가열부; 및 상기 LED 조명부의 광량을 조절하기위한 광제어부를 구비한 것을 특징으로 하는 IoT제어 및 AC-LED 디밍시스템을 구비한 에너지절감형 스마트 축산사료재배공장을 제공한다.
상기와 같은 구성에 의하여, 20피트 컨테이너의 경우 매일 500Kg씩 새싹보리를 수확할 수 있고, 40피트 컨테이너의 경우 매일 1000Kg씩 새싹보리를 수확할 수 있는 IoT제어 및 AC-LED 디밍시스템을 구비한 에너지절감형 스마트 축산사료재배공장을 개발하였다. 상기와 같은 장치에 의하여 연 중 매일 500~1000Kg의 신선 조사료를 생산할 수 있는 수단을 제공함으로써, 목초 조차 재배할 수 없는 환경에서 소 등의 가축을 사육할 수 있는 수단을 제공하는 효과가 있다.

Description

IoT제어 및 AC-LED 디밍시스템을 구비한 에너지절감형 스마트 축산사료재배공장{.}
본 발명은 스마트팜 재배기술을 적용한 이동식 스마트팜에 관한 기술이다. 더욱 자세하게는 컨테이너를 스마트팜으로 이용하는 기술에 관한 것이다.
본 발명 이전의 선행기술로는 전방 측에 출입문을 갖는 컨테이너, 컨테이너 내부 후방 벽체에 설치되는 공기 조화겸 환기장치, 공기 조화겸 환기장치 일 측에 연이어 설치되는 이산화염소를 이용한 식물 배지 살균장치와 식물 배지 살균장치 및 컨테이너 내부의 폭 방향 중앙을 기준으로 양측으로 구비되는 설치프레임 상에 식물 재배를 위해 식물 배지 트레이가 안착되는 식물재배유닛을 포함함으로써 이산화염소를 이용한 식물 배지 살균장치와 식물 배지 살균장치를 통해 이산화 염소, 유황액, 목초액을 이용하여 살균과 함께 식물의 성장을 촉진시킬 수 있으며, 이를 통하여 소정의 공간 내에서 식물에 대한 생산성을 극대화할 수 있도록 하는 한편, 공기조 화겸 환기장치가 컨테이너 내부에 대하여 냉풍 또는 온풍을 공급하는 공기조화를 겸하면서 외부공기 또는 내부공기를 유입 또는 배출시키도록 외부공기환기장치와 내부공기환기장치로 구성한 기술이 개시되어 있다.
또 다른 선행기술로는 전방 측에 출입문을 갖는 컨테이너, 컨테이너의 천장에 일정간격을 가지고 설치 고정되는 자연광 조명유닛, 다수의 자연광 조명유닛 하단을 상호 연결하여 광을 확산시키는 자연광 확산수단, 컨테이너 내부 후방 벽체에 설치되는 공기조화겸 환기장치, 공기조화겸 환기장치 일 측에 연이어 설치되는 이산화염소를 이용한 버섯 배지 살균장치와 버섯 배지 살균장치 및 컨테이너 내부의 폭 방향 중앙을 기준으로 양측으로 구비되는 설치프레임 상에 버섯 재배를 위해 버섯 배지 트레이가 안착되는 버섯재배유닛을 포함함으로써 자연광 조명유닛과, 자연광 확산수단을 통해 버섯 재배를 위한 자연광의 공급이 원활하게 이루어질 수 있도록 함과 동시에, 이산화염소를 이용한 버섯 배지 살균장치와 버섯 배지 살균장치를 통해 이산화 염소, 유황액, 목초액을 이용하여 살균과 함께 버섯의 성장을 촉진시켜 소정의 공간 내에서 버섯의 생산성을 극대화할 수 있도록 하는 한편, 공기조화겸 환기장치가 컨테이너 내부에 대하여 냉풍 또는 온풍을 공급하는 공기조화를 겸하면서 외부공기 또는 내부공기를 유입 또는 배출시키도록 외부공기환기장치와 내부공기 환기장치로 구성됨으로써 버섯 재배를 위한 컨테이너 내부의 환경을 제어하는 기술이 개시되어 있다.
등록특허공보 10-1818733 등록특허공보 10-1818738
본 발명은 이동식 재배장치를 이용하고자 하는 기술로 더욱 자세하게는 컨테이너를 이용하여 신선 조사료를 재배하는 장치를 제공하고자 한다. 기존의 스마트팜 기술은 사람을 위한 곡물, 식물, 채소 등을 재배하기 위한 기술이었다.
본 발명에서는 겨울철 소등 가축 들을 위한 목초를 대신할 신선 조사료를 제공하는 기술을 개발하고자 한다.
본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 하기의 과제해결 수단을 제공한다.
도어를 구비한 컨테이너; 및 상기 컨테이너 내부 좌우로 배치된 다단재배베드; 및 상기 다단재배베드 중앙에 구비된 통로; 및 상기 다단재배베드의 칸칸이 구비된 관수노즐 및 LED 조명부; 및 상기 다단재배베드에 구비된 재배트레이; 및 상기 컨테이너에 구비된 2개 이상의 온습도 센서; 및 상기 관수노즐과 연결되고, 상기 컨테이너 외부에 구비된 수조; 및 상기 수조를 냉각시키기 위한 냉각기; 및 상기 수조에서 나온 물의 온도를 높이기 위한 가열부; 및 상기 LED 조명부의 광량을 조절하기 위한 광제어부를 구비한 것을 특징으로 하는 IoT제어 및 AC-LED 디밍시스템을 구비한 에너지절감형 스마트 축산사료재배공장을 제공한다.
또한, 상기 LED 조명부는 AC 전원을 DC 변환 없이 사용하는 것을 특징으로 하는 IoT제어 및 AC-LED 디밍시스템을 구비한 에너지절감형 스마트 축산사료재배공장을 제공한다.
또한, 상기 컨테이너는 외부의 온도를 차단하기 위하여 외함과 내함으로 구성하는 것을 특징으로 하는 IoT제어 및 AC-LED 디밍시스템을 구비한 에너지절감형 스마트 축산사료재배공장을 제공한다.
또한, 상기 외함과 내함 사이에는 탄소발열체를 구비하는 것을 특징으로 하는 IoT제어 및 AC-LED 디밍시스템을 구비한 에너지절감형 스마트 축산사료재배공장을 제공한다.
본 발명은 상기와 같은 구성에 의하여, 20피트 컨테이너의 경우 매일 약 500Kg의, 40피트 컨테이너의 경우 매일 약 1000kg 씩 새싹보리를 수확할 수 있는 이동식 조사료 스마트팜을 개발하였다. 상기와 같은 장치에 의하여 연 중 매일 신선 조사료를 생산할 수 있는 수단을 제공함으로써, 목초조차 재배할 수 없는 환경에서 소 등의 가축을 사육할 수 있는 수단을 제공하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 IoT제어 및 AC-LED 디밍시스템을 구비한 에너지절감형 스마트 축산사료재배공장으로 사용하는 컨테이너를 도시하고 있다.
도 2는 본 발명의 IoT제어 및 AC-LED 디밍시스템을 구비한 에너지절감형 스마트 축산사료재배공장 내부에 구비되는 다단재배베드를 도시하고 있다.
도 3은 본 발명의 관수노즐을 도시하고 있다.
도 4는 본 발명의 조사료 재배과정을 도시하고 있다.
도 5는 본 발명의 IoT제어 및 AC-LED 디밍시스템을 구비한 에너지절감형 스마트 축산사료재배공장의 전체 구성도를 도시하고 있다.
도 6은 본 발명의 재배트레이 사진을 보여주고 있다.
도 7은 본 발명의 IoT제어 및 AC-LED 디밍시스템을 구비한 에너지절감형 스마트 축산사료재배공장의 전체 구성 개요도
도 8은 본 발명의 IoT제어 및 AC-LED 디밍시스템을 구비한 에너지절감형 스마트 축산사료재배공장을 외부에서 모니터링하는 화면 예시
도 9는 본 발명의 디밍기와 LED 광원을 연결한 도면으로 포토센서를 이용하여 광의 밝기를 측정하여 제어에 사용하는 동작도
도 10은 본 발명을 구성하는 특징부 중의 하나인 AC 디밍 LED 광원의 구성도
본 발명은 겨울에 부족한 소들의 목초를 대신할 신선 조사료, 더욱 자세하게는 보리싹을 재배하는 기술을 개발하고자 한다. 이를 위하여 보리싹이 파종에서 수확까지 6일이 걸리는 시간을 이용하여 컨테이너 내부공간을 6로 나누어 매일 파종을 하고, 매일 수확을 하는 방식으로 재배장치를 이용하고자 한다. 이를 위하여, 광원, 수분공급장치를 구비한 재배시설과 상기 재배시설 외부에 구비된 제어부와 수조 냉각 및 가열장치를 구비한 구성을 제공한다.
도 1은 본 발명의 IoT제어 및 AC-LED 디밍시스템을 구비한 에너지절감형 스마트 축산사료재배공장으로 사용한 컨테이너의 외관을 보여주고 있다. 일반적으로 많이 사용하는 20피트 컨테이너를 이용할 수 있다. 다른 크기의 컨테이너를 이용할 수 있음은 물론이다.
도 2는 본 발명의 상기 컨테이너 내부에 다단재배베드와 상기 다단재배베드에 구비하는 관수노즐이 구비된 도면이다. 상기 다단재배베드에는 다수의 재배트레이가 놓이고, 상기 재배트레이 마다 관수노즐과 LED 조명부(미도시)가 구비되어있다.
또한, 상기 LED 조명부에는 인접하여 거리측정센서를 더 구비하였다. 상기 거리측정센서는 상기 재배트레이로부터 상기 거리측정센서가 설치된 사이의 거리를 측정하는 것으로 신선 조사료 본 발명의 실시 예에서는 새싹보리의 성장을 측정하기 위한 구성이다. 상기 새싹보리가 자람에 따라 거리측정센서에서 측정된 거리가 짧아지게 되고, 그 짧아진 거리만큼 새싹보리가 자란 것으로 확인할 수 있다.
도 3은 본 발명에서 사용한 상기 관수노즐이 물을 분사하는 모습과 관수노즐의 형상을 보여주고 있다. 관수 노즐의 분사 각은 110도 이다. 상기 관수노즐이 너무 강한 압력으로 분사되면 새싹보리 성장에 방해를 줄 수 있고, 분사 각이 작으면 관수노즐을 많이 설치해야하는 단점이 있다. 상기 재배트레이에 수분이 고임으로써 발생하는 뿌리가 썩는 문제를 해결하기위하여 배수구를 설치하고 있으나, 배수구의 크기를 적절히 설계하여 상기 재배트레이 상에서 물이 잘 분포될 수 있도록 하였다.
도 4는 본 발명의 재배방법을 설명하고 있다. 본 발명에서는 6일에 한번 새싹보리를 생산한다. 본 발명의 20피트 컨테이너를 사용하여 233개의 재배트레이를 사용하면 6일에 한번 33개의 재배트레이에서 생산되고, 각각의 재배트레이에서는 15 ~16 Kg의 새싹이 생산된다. 6일에 한번 약 500Kg의 새싹보리가 생산된다.
새싹채소 1Kg은 일반채소 23Kg의 영양과 비슷하기 때문에 영양면에서도 우수한 조사료를 제공할 수 있다. 특히, 몽고와 같이 겨울에는 초목을 찾기 어려운 국가에서는 겨울에 소등 가축에게 먹이기 위한 조사료의 공급이 절실하다.
본 발명의 이동식 조사로 스마트팜은 이동설치가 가능하고, 매일 500Kg의 조사료를 연중 공급할 수 있는 능력을 가지고 있다. 도 4를 사용하여 조사료 재배방법을 설명하면 하기와 같다.
20 피트 컨테이너를 기준으로
상기 33개의 재배트레이에 보리씨앗을 파종하는 파종단계; 및
상기 파종단계에서 파종된 보리씨앗에 광을 차단하기 위한 광 차단 덥게를 덥는 광차단단계; 및
상기 파종단계에서 파종된 보리씨앗은 1일 후 발아하여 보리싹이되면, 성장을 위하여 상기 광 차단 덥게를 제거하는 재배진입단계; 및
상기 재배진입단계에 들어선 보리싹은 관수노즐에서 일정 시간 간격으로 수분을 공급받고, 24시간 LED 광원부에서 광을 조사하여 상기 보리싹을 키우는 재배단계; 및
상기 재배단계에서 상기 관수노즐에 공급하는 물을 저장하는 수조의 온도를 조절하는 수조온도조절단계; 및
상기 수조온도조절단계에서는 수온이 높은 경우 세균이 발생할 수 있어 수온을 낮추기 위한 수조 냉각단계와 수조의 수온이 너무 낮은 경우 보리싹의 성장에 영향을 줄 수 있어 상기 관수노즐과 상기 수조 사이에 가열부를 두어 관수노즐에서 분사되는 수분의 온도를 제어하는 수온제어단계; 및
상기 수조에서 발생할 수 있는 세균 문제를 해결하기 위하여, 적외선 살균램프를 상기 수조에서 구동하는 수조살균단계; 및
상기 파종단계가 이루어진 1일 후에 다시 파종단계부터 수조 살균단계를 매일 반복하는 2 내지 6일차 파종 및 재배단계; 및
상기 파종단계에서 파종된 보리씨앗이 6일째되는 날 수확하고, 수확된 재배트레이가 빠진 공간에 상기 파종단계를 다시 시작하는 것을 특징으로 하는 IoT제어 및 AC-LED 디밍시스템을 구비한 에너지절감형 스마트 축산사료재배공장에서의 조사료 재배방법을 제공한다.
40피트 컨테이너의 경우 상기와 같은 재배방법으로 매일 66개의 재배트레이에서 수확을 할 수 있어, 매일 1000Kg의 신선 조사료의 수확이 가능하다.
도 5는 본 발명의 전체 시스템의 개략적인 구성을 도시하고 있다. 외부와 통신할 수 있는 Wifi와 같은 통신수단과 LCD 표시부, RTC 리얼타임클럭, 전원부, 제어를 담당할 MCU, 경고를 위한 부저, 환기팬의 회전속도를 감지하고 제어하기위한 로터리엔코더, LED 조명부에 해당하는 식물성장LED, 온습도센서, 가습노즐, 환기팬, 식물재배포트는 재배트레이 해당, 관수노즐에 해당하는 스프링클러, 수조의 온도제어를 위한 냉각펌프와 수조의 수위를 조절하기위한 수위센서 들을 구비하고 있다. 이외에도 본 발명의 이동식 스마트팜의 위치를 감지하여 기상예보 등을 제어에 이용하기 위한 GPS센서 및 인터넷 연결장치, 상기 LED 광원부의 동작을 감지하기위한 조도센서, 외부의 충격을 감지하여 재배장치를 정지하기위한 충격 감지 또는 가속도 센서를 더 구비할 수 있다. 또한 내부에 이산화탄소 감지 센서를 구비하여 이산화탄소의 농도가 높은 경우 작업자에 이를 알리기 위한 경보기를 설치할 수 있다.
도 6은 본 발명의 재배트레이 사진을 보여주고 있다. 작은 구멍이 바닥면에 구비되어 있음을 볼 수 있다. 이는 물이 고여 뿌리부분이 썩는 것을 방지하기위한 구성이다.
도 7은 본 발명의 IoT제어 및 AC-LED 디밍시스템을 구비한 에너지절감형 스마트 축산사료재배공장의 전체 구성 개요도입니다. 특히, 본 발명은 추운 지역에서 겨울에도 조사료를 생산할 수 있도록 컨테이너의 외함과 내함 사이에 탄소발열체를 구비하여 상기 내함의 온도를 유지할 수 있는 구성과 상기 IoT제어 및 AC-LED 디밍시스템을 구비한 에너지절감형 스마트 축산사료재배공장을 외부의 서버와 유무선 통신을 이용하여 연결하고, 상기 서버에 유무선 통신을 통하여 스마트폰과 같은 모바일 장치 또는 PC등을 이용하여 연결하여 상기 IoT제어 및 AC-LED 디밍시스템을 구비한 에너지절감형 스마트 축산사료재배공장의 상태를 모니터링하고 제어할 수 있는 전체 구성을 보여주고 있다. 상기 탄소발열체는 북위가 높고, 주변에 바람을 막을 수 없는 몽골 등의 지형에서 본 발명의 IoT제어 및 AC-LED 디밍시스템을 구비한 에너지절감형 스마트 축산사료재배공장을 운영하기 위한 구성으로 본 발명은 별도의 태양광전지판을 사용할 수 있으며, 상기 GPS의 신호와 본 발명의 IoT제어 및 AC-LED 디밍시스템을 구비한 에너지절감형 스마트 축산사료재배공장의 배치방향을 고려하여 상기 태양광전지판의 전기에너지 효율을 높이기 위한 상기 태양광전지판의 각도조절용으로 사용할 수 있고, 상기 탄소발열체의 기본 온도설정에 상기 GPS의 신호를 사용할 수 있고, 본 발명의 유무선 통신수단을 이용하여 습득한 기상정보와 상기 GPS의 위치정보를 연동하여 상기 탄소발열체의 온도를 제어할 수 있다. 한편 본 발명의 IoT제어 및 AC-LED 디밍시스템을 구비한 에너지절감형 스마트 축산사료재배공장 외부에 풍속센서를 구비할 수 있고, 일정 풍속 이상이면 상기 태양광전지판의 고장을 방지하기 위하여 상기 태양광전지판을 접어 바람의 영향을 적게 받을 수 있도록 제어할 수 있다.
도 8은 상기 IoT제어 및 AC-LED 디밍시스템을 구비한 에너지절감형 스마트 축산사료재배공장을 외부에서 모니터링하는 화면을 예시로써 보여주고 있다.
도 9는 본 발명의 디밍기와 LED 광원을 연결한 도면으로 포토센서를 이용하여 광의 밝기를 측정하여 제어에 사용하는 동작을 도시하고 있다.
도 10은 본 발명을 구성하는 특징부 중의 하나인 AC 디밍 LED 광원의 구성도 이다. 외부에서 공급되는 AC(교류)를 트랜스를 사용하여 전압을 조정하며, 전기적으로 분리하며, 제호 싱크 감지부에서 교류가 전압이 0인 지점을 통과하는 것을 기준으로 전원을 필터링하고 펄스폭을 조절하여 상기 AC 디밍 LED 광원의 밝기를 조절한다. 일반적으로 AC를 DC로 정류한 후 이를 LED 전원으로 사용하기 때문에 AC를 DC로 정류하는 과정에서 전력손실이 큰데 본 발명은 AC를 바로 사용하기 때문에 전력효율이 높은 것이 특징이다.
100 : 컨테이너
110 : 다단재배베드
120 : 관수노즐
200 : 재배트레이
300 : 포토센서
310 : LED 광원
400 : AC 디밍제어기
410 : 밝기 표시부
420 : 제어스위치

Claims (4)

  1. 도어를 구비한 컨테이너; 및
    상기 컨테이너 내부 좌우로 배치된 다단재배베드; 및
    상기 다단재배베드 중앙에 구비된 통로; 및
    상기 다단재배베드의 칸칸이 구비된 관수노즐 및 LED 조명부; 및
    상기 다단재배베드에 구비된 재배트레이; 및
    상기 컨테이너에 구비된 2개 이상의 온습도 센서; 및
    상기 관수노즐과 연결되고, 상기 컨테이너 외부에 구비된 수조; 및
    상기 수조를 냉각시키기 위한 냉각기; 및
    상기 수조에서 나온 물의 온도를 높이기 위한 가열부; 및
    상기 LED 조명부의 광량을 조절하기위한 광제어부를 구비한 것을 특징으로 하는 IoT제어 및 AC-LED 디밍시스템을 구비한 에너지절감형 스마트 축산사료재배공장.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 LED 조명부는 AC 전원을 DC 변환 없이 사용하는 것을 특징으로 하는 IoT제어 및 AC-LED 디밍시스템을 구비한 에너지절감형 스마트 축산사료재배공장.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 컨테이너는 외부의 온도를 차단하기 위하여 외함과 내함으로 구성하는 것을 특징으로 하는 IoT제어 및 AC-LED 디밍시스템을 구비한 에너지절감형 스마트 축산사료재배공장.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 외함과 내함 사이에는 탄소발열체를 구비하는 것을 특징으로 하는 IoT제어 및 AC-LED 디밍시스템을 구비한 에너지절감형 스마트 축산사료재배공장.
KR1020200021373A 2020-02-21 2020-02-21 IoT제어 및 AC-LED 디밍시스템을 구비한 에너지절감형 스마트 축산사료재배공장 KR102434670B1 (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2012130312A (ja) * 2010-12-22 2012-07-12 Takeshi Taguchi Led回路、照明器具、植物栽培用照明方法、照明システム、植物生産システム、植物栽培方法、照明装置用基板、水耕栽培用フローティングマット、および水耕栽培用空間構造
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