KR20230079963A - 식물재배장치 및 그 제어방법 - Google Patents

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Abstract

식물재배장치 및 그 제어방법이 개시되며, 본 발명의 일 실시예에 따른 식물재배장치는 캐비닛, 상기 캐비닛 내부에 구비되고, 물과 양분이 혼합되어 식물에게 제공되는 양분액이 저장되는 혼합탱크, 상기 캐비닛 내부에 마련되어 상기 양분액 중 양분의 농도를 측정하는 농도감지부, 상기 혼합탱크에 마련되어 상기 양분액의 수위를 측정하는 혼합탱크 수위감지부 및 상기 양분액의 수위가 상기 혼합탱크의 상한수위 미만인 경우, 상기 양분액의 농도로부터 상기 양분액의 수위와 상기 상한수위의 차이만큼 물이 추가된 상태의 예상농도를 결정하고, 상기 예상농도가 상기 상한농도 이상인 경우 상기 혼합탱크로부터 상기 양분액을 배수하는 배수과정을 수행하는 제어부를 포함한다.

Description

식물재배장치 및 그 제어방법{PLANTS CULTIVATION APPARATUS AND CONTROL METHOD FOR THE SAME}
본 발명은 식물재배장치 그 제어방법에 관한 것으로서, 물과 양분이 혼합된 양분액을 식물에게 제공할 수 있는 식물재배장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
식물재배장치는 식물의 생장에 필요한 광 에너지, 수분, 토양, 온도 등을 인공적으로 공급 및 조절하여 식물의 재배가 가능하도록 하는 장치를 의미한다. 식물재배장치는 식물의 생장에 적합한 환경을 이루는 재배공간을 포함하고, 상기 재배공간 내에서 식물이 생장한다.
식물재배장치는 식물의 성장을 위한 수분과 양분을 공급하기 위한 구성을 포함할 수 있고, 식물에게 광에너지를 공급하기 위한 구성도 포함할 수 있다. 이에 따라, 식물은 태양에 의한 빛을 제공받지 않더라도 식물재배장치 내에서 재배될 수 있다.
식물재배장치는 식물의 성장을 위한 물과 양분을 포함하는 양분액을 상기 식물에 공급하기 위한 순환유로 시스템을 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 양분액은 식물재배장치에 구비되는 혼합탱크에 저장될 수 있고, 상기 혼합탱크의 양분액이 식물에게 공급된 이후, 식물에게 제공된 양분액은 다시 혼합탱크로 회수되어 저장될 수 있다.
한편, 양분액은 식물의 생장에 적합한 양분의 농도 및/또는 PH값을 가지는 것이 식물의 최적 생장 환경을 구성하는 데에 유리하며, 양분액의 관리는 미리 적정상태로 혼합된 양분액을 사용자가 구비하거나, 혼합탱크에 제공되는 물에 정량의 양분을 혼합함으로써 이루어질 수 있다.
관련하여, 참고문헌 US 20210144942 A1에는 물과 양분이 혼합되는 혼합탱크를 포함하는 식물재배장치가 개시되어 있다. 참고문헌의 식물재배장치는 사용자가 혼합탱크가 물을 충전한 뒤, 혼합탱크에 연결되는 양분공급부에서 정량의 양분을 혼합탱크 내부로 제공하여 양분액을 제조한다.
다만, 참고문헌의 식물재배장치는 물의 양에 기초하여 설정되는 양분의 양을 단순 혼합하는 방식이므로 양분액이 가지는 양분의 농도를 효과적으로 조정하는 데에 불리할 수 있다.
나아가, 양분액의 사용과정에서 양분액의 농도가 적정 수치 이상으로 증가되는 경우, 참고문헌의 식물재배장치는 양분액의 농도를 낮출 수 없어 양분액의 농도를 조절하는 데에 불리할 수 있다.
예컨대, 양분액은 혼합탱크로부터 유출되어 식물에게 제공된 이후 다시 혼합탱크로 회수되는 순환 과정에서, 식물의 수분 흡수량과 토양물질 등에 의해 양분액의 농도가 증가될 수 있고, 양분액의 농도가 증가되는 경우 적정 수치가 낮추는 데에 불리할 수 있다.
즉, 식물에게 양분액을 제공하는 식물재배장치에 있어서 양분액의 농도 등을 적절히 조절하거나 세균 등을 제거하여 최적화 상태로 양분액을 관리하는 것은 본 기술분야에 있어서 중요한 과제가 된다.
본 발명의 실시예들은 식물에게 제공되는 양분액을 효과적으로 관리할 수 있는 식물재배장치 및 그 제어방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 실시예들은 양분액의 농도를 효율적으로 관리하여 식물에게 제공할 수 있는 식물재배장치 및 그 제어방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 실시예들은 양분액의 농도를 효과적으로 감소시킬 수 있는 식물재배장치 및 그 제어방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 실시예들은 양분액이 저장되는 혼합탱크의 급수 및 배수가 효과적으로 이루어질 수 있는 식물재배장치 및 그 제어방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 실시예들은 양분액을 효과적으로 살균하여 식물에게 제공할 수 있는 식물재배장치 및 그 제어방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예들은 수경재배를 기반으로 하는 가정용 식물재배기에서 작물의 최적 생육을 위해 양액을 관리하고 녹조 및 이취 발생을 억제할 수 있다.
본 발명은 2개 이상의 양분원액 공급용 정량펌프 및 1개 이상의 탱크와 EC센서를 포함할 수 있고, EC센서는 인가 전압에 따라 EC센서 및 살균모듈로 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 양분이 액상으로 저장되는 양분저장부와 혼합탱크가 혼합탱크에 저장된 양분액의 상태와 연동하여 상기 양분저장부가 작동할 수 있다. 이를 통해 양분액의 관리 주기를 연장할 수 있으며, 작물의 생육 증진 및 위생성 향상이 가능하다.
본 발명의 일 실시예는 식물재배장치의 케어 서비스(CARE SERVICE)가 어려운 경우라도, 식물재배장치의 혼합탱크에서 양분액의 관리 주기를 최대한 연장시킬 수 있다.
한편, 혼합탱크의 양분액 살균을 위해 자외선을 이용하는 경우, 양분액의 성분 탁도의 영향을 받아 살균 효과가 감소할 수 있고, 장시간 사용시 자외선 램프관 오염에 따른 살균효과 저하가 발생할 수 있다. 또한, 자외선 처리에 의해 양분액 내 Fe, Mn 성분 등이 감소할 수 있어 작물의 생육을 저하시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 EC센서의 전압을 조정하여 양분액의 살균을 수행함으로써, 살균 효과를 증진시키고 양분액 내 유익 성분을 파괴하지 않으며 작물의 생육을 향상시킬 수 있다.
이러한 본 발명의 일 실시예에 따른 식물재배장치는 캐비닛, 혼합탱크, 농도감지부, 혼합탱크 수위감지부 및 제어부를 포함한다.
혼합탱크는 상기 캐비닛 내부에 구비되고, 물과 양분이 혼합되어 식물에게 제공되는 양분액이 저장된다. 농도감지부는 상기 캐비닛 내부에 마련되어 상기 양분액 중 양분의 농도를 측정한다. 혼합탱크 수위감지부는 상기 혼합탱크에 마련되어 상기 양분액의 수위를 측정한다.
제어부는 상기 양분액의 수위가 상기 혼합탱크의 상한수위 미만인 경우, 상기 양분액의 농도로부터 상기 양분액의 수위와 상기 상한수위의 차이만큼 물이 추가된 상태의 예상농도를 결정하고, 상기 예상농도가 상기 상한농도 이상인 경우 상기 혼합탱크로부터 상기 양분액을 배수하는 배수과정을 수행한다.
상기 제어부는 상기 배수과정 중 상기 예상농도가 상기 상한농도 미만으로 판단되면 상기 배수과정을 종료할 수 있다.
상기 제어부는 상기 양분액의 수위가 상기 혼합탱크의 상한수위에 도달한 상태에서 상기 양분액의 농도가 미리 설정된 하한농도 미만인 경우, 상기 배수과정을 수행할 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 상기 캐비닛에 마련되어 사용자에게 정보를 제공하기 위한 신호를 출력하는 출력부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 배수과정에서 사용자에게 상기 혼합탱크의 배수를 요청하는 배수요청신호를 출력하도록 상기 출력부를 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 상기 캐비닛에 마련되어 사용자로부터 조작신호가 입력되는 입력부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 입력부를 통해 사용자로부터 상기 혼합탱크의 배수를 종료하는 배수종료신호가 입력되면 상기 배수과정을 종료할 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 상기 캐비닛 내부에 구비되고, 상기 혼합탱크의 상기 양분액을 배수하는 배수부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 배수과정에서 상기 배수부를 통해 상기 혼합탱크로부터 상기 양분액을 배수할 수 있다.
상기 제어부는 상기 배수과정에서 상기 혼합탱크의 상기 양분액의 수위가 미리 설정된 기준배수수위 미만이 되면 상기 배수과정을 종료할 수 있다. 상기 배수부는 상기 혼합탱크로부터 배수되는 배수액이 저장되는 배수탱크를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 상기 배수탱크에 마련되어 상기 배수액의 수위를 측정하는 배수탱크 수위감지부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 배수액의 수위가 상기 배수탱크의 상한수위에 도달하면 상기 배수액을 상기 배수탱크의 외부로 배출하는 배수탱크 비움과정을 수행할 수 있다.
상기 제어부는 상기 배수탱크 비움과정에서 사용자에게 상기 배수탱크의 상기 배수액 배출을 요청하는 비움요청신호를 출력하도록 상기 출력부를 제어할 수 있다.
상기 제어부는 상기 배수탱크 비움과정 중 상기 배수탱크에 저장된 상기 배수액의 수위가 상기 배수탱크의 기준비움수위 미만이 되면 상기 배수탱크 비움과정을 종료할 수 있다.
상기 배수부는 상기 혼합탱크로부터 배출되는 배수액을 상기 캐비닛 외부를 향해 연장되는 배수유로를 통해 상기 캐비닛 외부로 배출할 수 있다. 상기 제어부는 상기 양분액의 수위가 하한수위 미만이면 상기 혼합탱크로 물을 공급하는 급수과정을 수행할 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 상기 캐비닛 내부에 구비되고, 상기 혼합탱크로 물을 공급하는 급수부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 급수과정에서 상기 급수부를 통해 상기 혼합탱크에 물을 공급할 수 있다.
상기 급수부는 상기 혼합탱크로 공급되기 위한 물이 저장되는 급수탱크를 포함할 수 있다. 상기 급수탱크에 마련되어 상기 급수탱크에 저장된 물의 수위를 측정하는 급수탱크 수위감지부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 급수탱크에 저장된 물의 수위가 상기 급수탱크의 하한수위에 도달하면 상기 급수탱크에 물을 보충하는 급수탱크 채움과정을 수행할 수 있다.
상기 제어부는 상기 급수탱크 채움과정에서 사용자에게 상기 급수탱크의 물 보충을 요청하는 채움요청신호를 출력하도록 상기 출력부를 제어할 수 있다.
상기 제어부는 상기 급수탱크 채움과정 중 상기 급수탱크에 저장된 물의 수위가 상기 급수탱크의 기준채움수위 이상이 되면 상기 급수탱크 채움과정을 종료할 수 있다.
상기 급수부는 상기 캐비닛 외부의 급수원과 연결되는 급수유로를 통해 전달받는 물을 상기 혼합탱크로 공급할 수 있다. 상기 제어부는 상기 농도가 미리 설정된 하한농도 미만으로 판단되면, 상기 혼합탱크로 양분이 제공되는 양분공급과정을 수행할 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 상기 캐비닛 내부에 마련되고, 상기 혼합탱크로 공급되는 양분이 저장되는 양분공급부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 양분공급과정에서 상기 양분공급부를 통해 상기 혼합탱크로 양분을 공급할 수 있다.
상기 농도감지부는 상기 양분액의 전기전도도를 측정하는 EC센서를 포함할 수 있다. 상기 농도감지부는 제1전압이 인가되어 상기 양분액의 농도를 측정하고, 상기 제1전압보다 높은 제2전압이 인가되어 상기 양분액을 살균할 수 있다.
상기 농도감지부는 상기 혼합탱크의 외부에 구비되고, 상기 혼합탱크에서 제공되는 상기 양분액이 유동하는 감지유로를 통해 상기 양분액을 공급받아 농도를 측정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 상기 캐비닛 내부에 마련되고, 상기 식물이 배치되는 재배부, 상기 혼합탱크로부터 상기 재배부를 향해 연장되어 상기 양분액이 유동하고, 상기 감지유로가 연결되는 연결부를 포함하는 공급유로 및 상기 공급유로의 상기 양분액을 유동시키는 공급펌프를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 공급펌프를 제어하여 상기 재배부 또는 상기 농도감지부로 상기 양분액을 공급할 수 있다.
상기 연결부는 상기 공급유로 및 상기 감지유로에서 상기 양분액의 유동을 각각 허용하거나 차단하는 밸브부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 재배부를 향하는 상기 양분액의 유동은 차단하고 상기 농도감지부를 향하는 상기 양분액의 유동은 허용하도록 상기 밸브부를 제어하여 상기 양분액이 상기 농도감지부를 경유하며 순환하는 양분액 관리과정을 수행할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예는 캐비닛, 상기 캐비닛 내부에 배치되고, 물과 양분이 혼합되어 식물에게 제공되는 양분액이 저장되는 혼합탱크, 상기 혼합탱크에 마련되어 상기 양분액의 수위를 측정하는 혼합탱크 수위감지부, 상기 캐비닛 내부에 마련되어 상기 양분액에서 양분의 농도를 측정하는 농도감지부 및 상기 양분액의 수위가 상기 혼합탱크의 상한수위에 도달한 상태에서 상기 양분액의 농도가 미리 설정된 하한농도 미만인 경우, 상기 혼합탱크로부터 상기 양분액을 배수하는 배수과정을 수행하는 제어부를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 식물재배장치의 제어방법은 혼합탱크에 구비되는 혼합탱크 수위감지부를 통해 식물에게 제공되기 위해 혼합탱크에 저장되는 양분액의 수위를 측정하는 수위측정단계, 상기 양분액에서 양분의 농도를 측정하는 농도감지부를 통해 상기 혼합탱크에 저장된 상기 양분액의 농도를 측정하는 농도측정단계, 제어부가 상기 수위측정단계에서 측정된 상기 양분액의 수위와 상기 혼합탱크의 상한수위의 차이로부터 상기 혼합탱크에 추가 가능한 물의 양을 산출하고, 상기 농도측정단계에서 측정된 상기 양분액의 농도로부터 상기 혼합탱크에 추가 가능한 물의 양을 반영하여 상기 상한수위에서의 예상농도를 결정하는 예상농도결정단계, 상기 예상농도결정단계에서 결정된 상기 예상농도가 미리 설정된 상한농도 이상인지 제어부가 판단하는 예상농도판단단계 및 상기 예상농도판단단계에서 상기 예상농도가 상기 상한농도 이상으로 판단된 경우, 상기 제어부가 상기 혼합탱크로부터 상기 양분액을 배수하는 배수과정을 수행하는 배수단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들은 식물에게 제공되는 양분액을 효과적으로 관리할 수 있는 식물재배장치 및 그 제어방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들은 양분액의 농도를 효율적으로 관리하여 식물에게 제공할 수 있는 식물재배장치 및 그 제어방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들은 양분액의 농도를 효과적으로 감소시킬 수 있는 식물재배장치 및 그 제어방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들은 양분액이 저장되는 혼합탱크의 급수 및 배수가 효과적으로 이루어질 수 있는 식물재배장치 및 그 제어방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들은 양분액을 효과적으로 살균하여 식물에게 제공할 수 있는 식물재배장치 및 그 제어방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 식물재배장치의 외관을 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 식물재배장치에서 도어가 개방된 상태를 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 식물재배장치의 재배공간을 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 식물재배장치의 내부를 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 식물재배장치의 혼합탱크를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 식물재배장치에서 양분공급부와 연결된 혼합탱크를 포함하는 양분액의 유동경로를 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 식물재배장치에서 급수탱크 및 배수탱크를 포함하는 양분액의 유동경로를 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 식물재배장치에서 외부와 연결되는 급수부 및 배수부를 포함하는 양분액의 유동경로를 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 식물재배장치에서 양분액의 상태에 따른 배수과정, 급수과정 및 양분공급과정의 수행 여부를 나타낸 표이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 식물재배장치의 제어방법에서 예상농도판단단계를 포함하는 순서도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 식물재배장치의 제어방법에서 양분액의 상한농도판단단계 및 하한농도판단단계를 포함하는 순서도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본 명세서에서, 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
또한 본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결되어' 있다거나 '접속되어' 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에 본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '직접 연결되어' 있다거나 '직접 접속되어' 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용되는 것으로써, 본 발명을 한정하려는 의도로 사용되는 것이 아니다.
또한 본 명세서에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.
또한 본 명세서에서, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품, 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것일 뿐, 하나 또는 그 이상의 다른 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
또한 본 명세서에서, '및/또는' 이라는 용어는 복수의 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다. 본 명세서에서, 'A 또는 B'는, 'A', 'B', 또는 'A와 B 모두'를 포함할 수 있다.
도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 식물재배장치(1)의 외관이 도시되어 있다. 도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 식물재배장치(1)는 캐비닛(10)을 포함한다.
캐비닛(10)은 내부에 식물이 배치되고, 상기 식물에게 빛, 물, 양분 등을 제공하기 위한 다양한 구성을 포함할 수 있다. 캐비닛(10)은 내부에 식물이 생장하기 위한 재배공간(15)이 형성될 수 있다.
캐비닛(10)은 다양한 형상을 가질 수 있다. 도 1에는 육면체 형상의 캐비닛(10)이 도시되어 있으나, 반드시에 이에 한정되는 것은 아니다.
캐비닛(10)은 일측에 개구가 형성되어 재배공간(15)과 외부가 연통될 수 있다. 즉, 캐비닛(10)은 상기 개구를 통해 재배공간(15)이 외부로 노출될 수 있다. 상기 개구는 전면, 상면, 측면 등 다양한 위치에 마련될 수 있고, 도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따라 전면상에 상기 개구가 형성된 모습이 도시되어 있다.
한편, 캐비닛(10)에는 재배공간(15)을 외부로 노출시키는 개구를 개폐하기 위한 도어(20)가 구비될 수 있다. 상기 도어(20)는 캐비닛(10)에 결합되어 상기 개구를 선택적으로 개방시키거나 차폐시킬 수 있다.
도어(20)는 캐비닛(10)에 회전 가능하도록 마련되어 캐비닛(10)의 개구를 개폐할 수 있다. 예컨대, 도어(20)는 상기 개구로부터 멀어지도록 회전되어 캐비닛(10)의 재배공간(15)을 외부로 노출시킬 수 있고, 상기 개구를 향해 회전되어 재배공간(15)을 외부로부터 차단할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예는 컨트롤부(70)를 포함할 수 있다. 컨트롤부(70)는 출력부(71) 및 입력부(72)를 포함할 수 있다. 출력부(71)는 사용자에게 정보를 제공하기 위한 출력신호를 발생시킬 수 있고, 입력부(72)는 사용자에 의해 조작되어 입력신호를 발생시킬 수 있다.
컨트롤부(70)는 적어도 일부가 캐비닛(10)의 외부로 노출되어 사용자에게 조작되거나 정보를 제공하도록 마련될 수 있다. 도 1에는 캐비닛(10)의 상면에 컨트롤부(70)가 마련된 모습이 도시되어 있으나, 컨트롤부(70)는 필요에 따라 캐비닛(10)의 측면, 전면 또는 내부에 위치될 수도 있다. 또한, 입력부(72) 및 출력부(71)는 캐비닛(10)에서 동일한 부위에 마련될 수도 있으나, 서로 분리되어 이격 배치될 수도 있다.
한편, 컨트롤부(70)는 후술할 제어부(80)와 신호적/제어적으로 연결될 수 있다. 컨트롤부(70)의 출력부(71)는 제어부(80)로부터 전달되는 신호에 따라 사용자에게 시각정보, 청각정보 등을 제공하도록 마련될 수 있고, 입력부(72)는 사용자에 의해 발생되는 입력신호를 상기 제어부(80)로 전달할 수 있다.
도 2에는 본 발명의 일 실시예에 따른 식물재배장치(1)에서 도어(20)가 개방되어 재배공간(15)이 외부로 노출된 식물재배장치(1)가 도시되어 있다.
도 2를 참고하면, 본 발명의 일 실시예는 캐비닛(10)의 내부에 정의되는 재배공간(15)에 식물이 배치되는 재배부(30)가 구비될 수 있다. 재배부(30)는 식물이 안착되는 패널 등의 형상을 가지며, 복수로 마련되어 다단 형태로 구비될 수 있다.
구체적으로, 재배부(30)는 지면과 나란한 형태의 패널 형상으로 마련되어 재배공간(15)상에 배치될 수 있고, 복수로 마련되어 상하 방향으로 이격 배치됨으로써 상기 다단 구조를 형성할 수 있다.
도 2에는 본 발명의 일 실시예에 따라 2개의 재배부(30)를 포함하는 식물재배장치(1)가 도시되어 있으나, 재배부(30)의 수는 필요에 따라 다양하게 결정될 수 있다.
한편, 도 3에는 본 발명의 일 실시예에 따른 식물재배장치(1)의 내부에 정의되는 재배공간(15)이 도시되어 있다.
도 3을 참고하면, 복수의 재배부(30)는 각각 식물의 적어도 일부가 내장되는 재배용기(40)가 수용되는 용기공간(35)을 포함할 수 있다. 사용자는 재배부(30)에 식물을 직접 배치하거나 상기 재배용기(40)를 상기 용기공간(35)에 삽입 설치할 수도 있다.
재배부(30)는 하방으로 함입된 형태의 홈을 통해 상기 용기공간(35)이 정의될 수 있고, 상기 용기공간(35)은 복수로 마련되어 서로 이격 배치될 수 있다. 도 3에는 상측에 위치되는 재배부(30)에서 재배용기(40)가 제거된 상태의 용기공간(35)이 도시되어 있고, 하측에 위치되는 재배부(30)에 재배용기(40)가 설치된 모습이 도시되어 있다.
도 4에는 본 발명의 일 실시예에 따른 식물재배공간(15)의 내부를 나타낸 단면이 도시되어 있다.
도 4를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 식물재배장치(1)는 식물이 생장되는 재배공간(15)과 구분되어 후술할 혼합탱크(100) 및 공급펌프(150) 등을 포함하는 기계실(40)을 포함할 수 있다.
상기 기계실(40)의 위치는 다양할 수 있으며, 도 4에는 본 발명의 일 실시예에 따라 하중이 큰 기계실(40)이 캐비닛(10)의 하측에 배치되는 식물재배장치(1)가 도시되어 있다.
상기 기계실(40)은 혼합탱크(100) 및 공급펌프(150)와 같은 순환공급부의 일부 외에도, 재배공간(15)의 공기 온도를 조절하기 위한 온도 조절 시스템이나 광량 조절 시스템의 적어도 일부가 내장될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 제어부(80)를 포함할 수 있다. 제어부(80)는 공급펌프(150) 외에도 각종 펌프와 신호적/전기적으로 연결되어 양분액 공급 시스템은 물론 온도 조절 시스템 및 광량 조절 시스템 등을 제어할 수 있다.
한편, 도 5에는 본 발명의 일 실시예에 따른 혼합탱크(100)의 구조가 개념적으로 도시되어 있다. 본 발명의 일 실시예에서 혼합탱크(100)의 내부에는 물과 양분이 혼합된 양분액이 저장될 수 있다.
양분액은 사용자가 직접 물과 양분을 혼합하여 혼합탱크(100)에 저장하거나, 혼합탱크(100) 내부에서 물과 양분이 섞여 제조될 수 있다. 양분은 고체 상태 또는 액체 상태로 제공될 수 있다. 액체 상태의 양분은 그 농도에서 상기 양분액과 구별될 수 있다.
혼합탱크(100)는 상기 양분액의 수위(WP), 즉 양분액의 양을 측정하기 위한 혼합탱크 수위감지부(110)를 포함할 수 있다. 또한, 혼합탱크(100)는 양분액에서 양분의 농도를 측정하기 위한 농도감지부(120)를 포함할 수 있다.
혼합탱크 수위감지부(110)는 혼합탱크(100)의 내부에서 양분액의 수위(WP)를 측정할 수 있고, 제어부(80)는 상기 혼합탱크 수위감지부(110)와 연결되어 현재 양분액의 수위(WP)를 혼합탱크(100)의 상한수위(WH) 및 하한수위(WL)와 비교할 수 있다.
혼합탱크(100)의 상한수위(WH) 및 하한수위(WL)는 혼합탱크(100)의 설계적 특성 또는 제어 전략적인 측면을 고려하여 결정될 수 있으며, 제어부(80)에 미리 설정 및 저장될 수 있다.
농도감지부(120)는 혼합탱크(100)의 내부에 직접 배치되거나 혼합탱크(100)로부터 연장되는 감지유로(122)를 통해 양분액을 전달받아 양분액의 농도를 측정하도록 마련될 수 있다. 제어부(80)는 농도감지부(120)와 신호적으로 연결되어 상기 농도감지부(120)의 측정값을 통해 양분액의 농도를 파악하고, 이를 제어상 활용할 수 있다.
한편, 도 6에는 본 발명의 일 실시예에 따라 혼합탱크(100)로부터 양분액이 유동되는 유동경로가 도시되어 있다. 도 6을 참고하여 본 발명의 일 실시예에서 양분액의 순환 경로를 설명하면 다음과 같다.
우선, 혼합탱크(100)의 내부에는 양분액이 저장되고, 상기 양분액은 사용자가 직접 저장하거나 혼합탱크(100) 내에서 물과 양분이 혼합되어 형성될 수 있다. 혼합탱크(100)는 양분이 저장된 양분저장부(210)에서 양분펌프(250)를 통해 혼합탱크(100) 내부로 양분을 공급하는 양분공급부(200)와 연결될 수 있다. 다만, 본 발명의 일 실시예에서 양분공급부(200)가 반드시 구비되는 것은 아니며, 사용자가 직접 혼합탱크(100)로 양분을 투입하는 것도 가능하다.
본 발명의 일 실시예는 혼합탱크(100)로부터 식물이 배치되는 재배부(30)로 유동하는 양분액의 경로가 되는 공급유로(130)를 포함할 수 있다. 상기 공급유로(130)상에는 공급펌프(150)가 마련될 수 있으며, 혼합탱크(100)의 양분액은 상기 공급펌프(150)에 의해 상기 공급유로(130)를 따라 유동될 수 있다.
공급유로(130)에는 밸브부(140)가 마련될 수 있다. 재배부(30)는 제1재배부(31) 및 제2재배부(32)를 포함할 수 있고, 공급유로(130)는 상기 제1재배부(31) 및 제2재배부(32) 각각을 향해 연장될 수 있으며, 밸브부(140)는 상기 공급유로(130)의 분기지점에 마련되어 제1재배부(31) 및 제2재배부(32) 각각의 양분액 공급 여부를 조절하도록 마련될 수 있다.
또한, 후술할 내용과 같이 혼합탱크(100) 외부에 구비되는 농도감지부(120)는 상기 밸브부(140)로부터 연장되어 상기 밸브부(140)에 의해 양분액의 유동이 단속되는 감지유로(122)상에 마련될 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 제1재배부(31), 제2재배부(32) 및 감지유로(122)와 연결되는 회수유로를 포함할 수 있다. 제1재배부(31), 제2재배부(32) 및 감지유로(122)에 제공된 양분액은 상기 회수유로를 따라 유동되어 혼합탱크(100)로 다시 회수될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 식물재배장치(1)는 전술한 바와 같이 캐비닛(10), 농도감지부(120), 혼합탱크 수위감지부(110) 및 제어부(80)를 포함한다.
혼합탱크(100)는 상기 캐비닛(10) 내부에 구비되고, 물과 양분이 혼합되어 식물에게 제공되는 양분액이 저장된다. 농도감지부(120)는 상기 캐비닛(10) 내부에 마련되어 상기 양분액 중 양분의 농도를 측정한다. 혼합탱크 수위감지부(110)는 상기 혼합탱크(100)에 마련되어 상기 양분액의 수위(WP)를 측정한다.
제어부(80)는 상기 양분액의 수위(WP)가 상기 혼합탱크(100)의 상한수위(WH) 미만인 경우, 상기 양분액의 농도로부터 상기 양분액의 수위(WP)와 상기 상한수위(WH)의 차이만큼 물이 추가된 상태의 예상농도를 결정하고, 상기 예상농도가 상기 상한농도 이상인 경우 상기 혼합탱크(100)로부터 상기 양분액을 배수하는 배수과정을 수행한다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예는 혼합탱크(100)에 저장된 양분액의 농도를 식물의 생장에 적합하도록 관리할 수 있다. 제어부(80)는 농도감지부(120) 및 혼합탱크 수위감지부(110)를 이용하여 양분액을 관리할 수 있다.
식물의 생장에 사용되는 양분액은 식물의 생장에 적합한 적정범위를 가질 수 있다. 예컨대, 양분액의 농도가 지나치게 높으면 식물의 이상 상태가 발생할 수 있으며, 양분액의 농도가 지나치게 낮으면 식물의 생장이 지연될 수 있다.
식물의 적절한 생장을 위한 양분액의 농도 적정범위는 통계적/실험적으로 결정되거나 관리 주기를 고려한 전략적인 측면에서 결정될 수 있으며, 상기 양분액의 농도 적정범위, 즉 양분액의 상한농도 및 하한농도 등은 제어부(80)에 미리 설정 및 저장될 수 있다.
상기 양분액의 상한농도 및 하한농도는 미리 설정된 소정의 값으로 유지되거나, 생장환경 또는 식물의 종류에 따라서 변화될 수 있다. 예컨대, 본 발명의 일 실시예는 촬영부를 통해 식물 또는 재배용기(40)를 촬영하거나 사용자의 입력신호에 기초하여 식물의 종류를 파악할 수 있고, 식물의 종류 등에 기초하여 양분액의 상한농도 및 하한농도가 결정될 수 있다.
한편, 혼합탱크(100) 내에서 양분액이 제조되는 경우, 양분액의 농도가 적정범위에 해당하도록 상기 양분액의 관리가 요구될 수 있다. 예컨대, 양분액의 농도가 상한농도 이상인 경우, 양분액의 농도를 감소시키기 위한 과정이 요구된다.
특히, 전술한 바와 같이 양분액은 재배부(30)에 제공된 이후 다시 혼합탱크(100)로 회수되는 순환 시스템을 가질 수 있고, 이러한 양분액의 순환과정에서 재배부(30)의 배지 등이 가지는 토양물질 등이 양분액에 포함되는 이유 등으로 양분액의 농도를 점차 증가될 수 있다.
혼합탱크(100) 내부에서 양분액의 농도를 감소시키고자 하는 경우, 혼합탱크(100) 내부에 물이 보충되어 양분액의 농도를 감소시킬 수 있다. 다만, 혼합탱크(100)의 양분액이 이미 혼합탱크(100)의 상한수위(WH)에 도달한 상태이거나, 혼합탱크(100)의 상한수위(WH)에 도달할 때까지 물을 보충하였음에도 양분액의 농도가 상한수위(WH) 이상인 경우 양분액의 농도를 감소시킬 추가 수단이 요구될 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 일 실시예에서 제어부(80)는 양분액의 농도를 상한수위(WH) 미만으로 조절하기 위해, 혼합탱크(100)에서 물을 보충할 용량을 확보할 수 있는 배수과정을 수행하도록 마련될 수 있다.
도 9에는 양분액의 농도 및 혼합탱크(100)의 양분액 수위에 따른 제어부(80)의 배수과정 수행 여부가 표로 정리되어 있다. 도 9에는 제어부(80)의 배수과정뿐만 아니라 급수과정 및 양분공급과정도 표시되어 있다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예는 양분액의 농도가 상한농도 이상인 경우, 제어부(80)가 양분액의 농도를 감소시키기 위한 급수과정을 수행할 수 있다. 상기 급수과정은 후술할 급수부(300)를 이용한 자동화 방식이나 사용자에 의한 수동화 방식이 이용될 수 있다.
혼합탱크(100)의 양분액의 수위(WP)가 혼합탱크(100)의 상한수위(WH)에 해당하는 경우, 양분액의 농도, 즉 양분액에 포함된 양분의 농도가 미리 설정된 상한농도 이상이 되면, 양분액의 농도를 감소시키고자 혼합탱크(100)에서 물을 보충할 용량을 확보하기 위해, 제어부(80)는 혼합탱크(100)의 양분액을 혼합탱크(100) 외부로 배출하기 위한 배수과정을 수행할 수 있다. 상기 배수과정은 후술할 내용과 같이 배수부(400) 등을 이용한 자동화 방식이나 사용자에 의해 수동화 방식이 사용될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예는 양분액의 수위(WP)가 상한수위(WH)에 도달하기 전이라도, 양분액의 농도를 낮추기 위한 배수과정을 수행할 수 있다. 예컨대, 제어부(80)는 양분액의 수위(WP)와 상한수위(WH)간의 차이를 파악하고, 이로부터 혼합탱크(100)에 추가 가능한 물의 양을 결정하며, 상기 추가 가능한 물의 양을 반영하여 상한수위(WH)에서의 양분액의 예상농도를 산출할 수 있다.
예상농도의 산출은 제어부(80)에 미리 결정 및 저장된 데이터맵에 양분액의 수위(WP) 및 양분액의 농도를 대입하여 이루어지거나, 현재의 혼합탱크 수위감지부(110) 및 농도감지부(120)의 측정값으로부터 실시간으로 이루어질 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에서 제어부(80)는 현재 상태에서 혼합탱크(100)의 상한수위(WH)까지 물이 보충된 경우를 가정한 양분액의 예상농도를 파악하고, 상기 예상농도가 상한농도 이상이면 혼합탱크(100)의 상한수위(WH) 도달 전이라도 배수과정을 수행할 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예는 혼합탱크(100)의 상한수위(WH)까지 물을 보충하더라도 양분액의 농도 감소가 적절히 이루어질 수 없는 상황을 상기 예상농도를 이용하여 파악하고, 양분액을 배수하여 물을 보충할 용량을 추가 확보함으로써, 무의미하고 불필요하게 혼합탱크(100)에 물을 보충하는 상황을 효과적으로 방지할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에서 상기 제어부(80)는 상기 배수과정 중 상기 예상농도가 상기 상한농도 미만으로 판단되면 상기 배수과정을 종료할 수 있다.
구체적으로, 전술한 바와 같이 제어부(80)는 현재 양분액의 농도가 상한농도 이상이고, 나아가 혼합탱크(100)에 물을 만수상태까지 보충한 경우의 예상농도 또한 상한농도 이상이면, 제어부(80)가 상기 혼합탱크(100)의 양분액을 배출하기 위한 배수과정을 수행할 수 있다.
배수과정에서는 후술할 배수부(400)를 활용하거나 사용자에 의해 혼합탱크(100)의 양분액이 배출될 수 있고, 양분액이 배출될수록 혼합탱크(100)에 보충될 수 있는 물의 양이 증가되므로 예상농도는 점차 감소된다.
위와 같은 배수과정에서, 제어부(80)는 양분액의 배출되는 현재 상태에서 양분액의 예상농도가 상한농도 미만이 되면, 상기 배수과정을 종료할 수 있다. 배수과정의 종료는 배수부(400)의 작동을 중단하거나 사용자에게 배수과정의 종료를 출력부(71)를 통해 알림으로써 이루어질 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에서 상기 제어부(80)는 상기 양분액의 수위(WP)가 상기 혼합탱크(100)의 상한수위(WH)에 도달한 상태에서 상기 양분액의 농도가 미리 설정된 하한농도 미만인 경우, 상기 배수과정을 수행할 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예는 도 9의 표에 나타낸 바와 같이, 양분액의 농도가 상한농도 이상인 경우 외에도 배수과정을 수행할 수 있다. 도 9의 표에서 "O"으로 표시된 항목은 해당 조건에서 수행이 기본 예정되는 항목을 의미하며, "-"로 표시된 항목은 선택적으로 수행될 수 있는 항목을 의미한다.
구체적으로, 양분액의 농도가 하한농도 미만인 경우, 혼합탱크(100)에 양분이 추가되어 양분액의 농도를 증가시킬 필요가 있으며, 필요에 따라서는 물이 함께 추가될 수도 있다.
다만, 양분액의 수위(WP)가 이미 혼합탱크(100)의 상한수위(WH)에 도달한 상태에서 양분액의 농도가 하한농도 미만인 경우에는 양분 또는 양분과 물이 혼합탱크(100)에 더 이상 추가될 여유공간이 없으므로, 제어부(80)는 배수과정을 수행한 이후 양분공급과정을 수행할 수 있다. 이 때 급수과정은 선택적으로 진행될 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 양분액의 농도가 상한농도 이상인 경우뿐만 아니라, 양분액의 농도가 하한농도 미만인 경우에도 배수과정을 수행하여 양분액의 농도를 효율적으로 관리할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예는 전술한 출력부(71)를 더 포함할 수 있고, 출력부(71)는 상기 캐비닛(10)에 마련되어 사용자에게 정보를 제공하기 위한 신호를 출력할 수 있다. 상기 제어부(80)는 상기 배수과정에서 사용자에게 상기 혼합탱크(100)의 배수를 요청하는 배수요청신호를 출력하도록 상기 출력부(71)를 제어할 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예는 배수부(400)를 활용하지 않더라도, 제어부(80)가 출력부(71)를 통해 사용자에게 혼합탱크(100)의 배수를 요청하는 배수요청신호를 제공함으로써, 배수과정을 수행할 수 있다.
제어부(80)는 배수과정이 수행되면 출력부(71)를 통해 사용자에게 배수요청신호를 제공하도록 마련될 수 있고, 배수요청신호는 신호음 및/또는 신호화면으로서 출력부(71)에 의해 출력될 수 있으며, 사용자는 상기 배수요청신호를 확인하여 혼합탱크(100)로부터 양분액을 제거할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예는 전술한 입력부(72)를 더 포함할 수 있으며, 입력부(72)는 상기 캐비닛(10)에 마련되어 사용자로부터 조작신호가 입력될 수 있다. 상기 제어부(80)는 상기 입력부(72)를 통해 사용자로부터 상기 혼합탱크(100)의 배수를 종료하는 배수종료신호가 입력되면 상기 배수과정을 종료할 수 있다.
즉, 사용자는 배수요청신호에 따라 혼합탱크(100)로부터 양분액을 배출시킬 수 있고, 양분액의 배출이 완료되면 사용자가 입력부(72)를 통해 제어부(80)로 배수종료신호를 송신할 수 있으며, 제어부(80)는 상기 배수종료신호가 수신되면 배수과정을 종료할 수 있다.
배수과정의 종료 이후에는 도 9의 표에 나타난 바와 같이, 필요에 따라 급수과정 및 양분공급과정 등이 수행되어 양분액의 농도를 적정범위로 조절할 수 있다.
도 6에는 전술한 바와 같이 급수부(300) 및 배수부(400)가 생략되고 사용자에 의한 혼합탱크(100)의 급수 및 배수가 이루어지는 구조가 도시되어 있다. 급수부(300) 및 배수부(400)의 생략을 통해 본 발명의 일 실시예에 따른 식물재배장치(1)는 설계상 요구되는 공간이 감소되고 소형화에 유리하다.
한편, 도 7 및 8에는 급수부(300) 및 배수부(400)를 포함하는 식물재배장치(1)가 도시되어 있다. 도 7 및 8을 참고하면, 본 발명의 일 실시예는 상기 캐비닛(10) 내부에 구비되고, 상기 혼합탱크(100)의 상기 양분액을 배수하는 배수부(400)를 더 포함하고, 상기 제어부(80)는 상기 배수과정에서 상기 배수부(400)를 통해 상기 혼합탱크(100)로부터 상기 양분액을 배수할 수 있다.
즉, 제어부(80)는 양분액의 농도 및 양분액의 수위(WP)를 고려하여 배수과정을 수행할 수 있고, 배수과정에서 제어부(80)는 혼합탱크(100)의 양분액을 배수부(400)를 이용하여 배출할 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 배수부(400)를 이용하여 배수과정을 수행함으로써, 혼합탱크(100)에서 양분액을 배수하는 배수과정이 자동화되어 사용 편의성을 향상시킬 수 있다.
한편, 상기 제어부(80)는 상기 배수과정에서 상기 혼합탱크(100)의 상기 양분액의 수위(WP)가 미리 설정된 기준배수수위 미만이 되면 상기 배수과정을 종료할 수 있다.
제어부(80)가 배수부(400)를 이용하여 배수과정을 수행하는 경우, 제어부(80)는 전술한 바와 같이 양분액의 예상농도가 상한농도 미만이 되는 경우 및/또는 양분액의 수위(WP)가 기준배수수위 미만이 되는 경우 배수과정을 종료할 수 있다.
기준배수수위는 물과 양분을 혼합하여 양분액을 추가 제조하기 위한 여유용량을 혼합탱크(100)에 확보하기 위한 수위로서, 실험적/통계적으로 결정되어 제어부(80)에 미리 설정 및 저장될 수 있다.
또한, 예상농도를 통한 배수과정의 종료방식 및 기준배수수위를 통한 배수과정의 종료방식은 중복적으로 활용되거나 필요에 따라 선택적으로 활용될 수 있다.
한편, 도 7에는 본 발명의 일 실시예에 따라 배수탱크(420)를 포함하는 배수부(400)가 도시되어 있다. 도 7을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에서 상기 배수부(400)는 상기 혼합탱크(100)로부터 배수되는 배수액이 저장되는 배수탱크(420)를 포함할 수 있다. 상기 배수액이란 혼합탱크(100)에서 배출되는 양분액을 의미한다.
즉, 배수부(400)는 혼합탱크(100)로부터 배수되는 배수액을 배수탱크(420)에 저장할 수 있고, 배수탱크(420)는 캐비닛(10) 외부에 위치되는 배수원과 연결되어 배수탱크(420)의 배수액이 외부로 배출되거나, 사용자에 의해 직접 배수탱크(420)로부터 제거될 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 배수부(400)에 배수탱크(420)가 구비됨으로써, 배수과정마다 식물재배장치(1)의 외부로 양분액을 배출하지 않을 수 있어 사용 편의성이 향상될 수 있다.
또한, 사용자의 편의에 따라 식물재배장치(1)가 캐비닛(10) 외부에 배수원이 없는 위치에 배치되더라도, 배수탱크(420)를 통해 혼합탱크(100)로부터 양분액을 배출하는 자동화 방식이 구현될 수 있어 유리하다.
배수부(400)는 배수탱크(420) 또는 외부의 배수원으로 혼합탱크(100)의 배수액을 유동시키기 위한 배수펌프(450)를 포함할 수 있으며, 제어부(80)는 상기 배수펌프(450)를 제어하여 배수과정을 수행할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예는 상기 배수탱크(420)에 마련되어 상기 배수액의 수위를 측정하는 배수탱크 수위감지부(410)를 더 포함하고, 상기 제어부(80)는 상기 배수액의 수위가 상기 배수탱크(420)의 상한수위에 도달하면 상기 배수액을 상기 배수탱크(420)의 외부로 배출하는 배수탱크(420) 비움과정을 수행할 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예는 배수과정마다 혼합탱크(100)로부터 배출되는 배수액을 캐비닛(10) 외부로 배출시키지 않을 수 있고, 다만 배수탱크(420)에 저장되는 배수액의 수위가 미리 설정된 배수탱크(420)의 상한수위에 도달하는 경우 배수탱크(420)의 배수액을 제거하는 배수탱크(420) 비움과정을 수행할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에서 상기 제어부(80)는 상기 배수탱크(420) 비움과정에서 사용자에게 상기 배수탱크(420)의 상기 배수액 배출을 요청하는 비움요청신호를 출력하도록 상기 출력부(71)를 제어할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예는 배수탱크(420) 비움과정에서 배수탱크(420)의 배수액을 배수펌프(450) 등을 통해 캐비닛(10)의 외부로 배출하는 자동화 방식 또는 사용자가 직접 배수탱크(420)의 배수액을 배출시키는 수동 방식이 활용될 수 있다.
상기 수동 방식의 경우, 제어부(80)는 출력부(71)를 통해 사용자에게 시각정보 또는 청각정보 등으로 배수탱크(420)의 배수액 배출을 요청하는 비움요청신호를 송신할 수 있다.
사용자는 상기 비움요청신호를 확인하고 배수탱크(420)의 배수액을 배출시킬 수 있다. 이 경우, 사용자는 캐비닛(10) 내부에 고정된 배수탱크(420)로부터 배수액을 배출하거나, 배수탱크(420)가 캐비닛(10)으로부터 분리되어 이동되어 사용자가 배수탱크(420)를 비울 수 있다.
배수탱크(420) 비움과정은 배수탱크 수위감지부(410)의 측정값 또는 사용자의 입력신호에 기초하여 종료될 수 있다. 사용자의 입력신호에 기초하는 경우, 사용자는 입력부(72)를 조작하여 비움완료신호를 제어부(80)로 송신할 수 있고, 제어부(80)는 비움완료신호가 수신되면 배수탱크(420) 비움과정을 종료할 수 있다. 제어부(80)는 배수탱크(420) 비움과정의 종료 전에는 배수과정이 수행할 수 없도록 마련될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에서 상기 제어부(80)는 상기 배수탱크(420) 비움과정 중 상기 배수탱크(420)에 저장된 상기 배수액의 수위가 상기 배수탱크(420)의 기준비움수위 미만이 되면 상기 배수탱크(420) 비움과정을 종료할 수도 있다.
즉, 제어부(80)는 배수탱크(420) 비움과정 중 배수액의 수위가 기준비움수위 이상이면 배수탱크(420) 비움과정을 유지할 수 있다. 상기 기준비움수위는 사용 편의성 등을 고려하여 제어부(80)에 미리 설정 및 저장될 수 있고, 수위 '0'값에 해당할 수도 있다.
한편, 도 8에는 본 발명의 일 실시예에 따라 혼합탱크(100)로부터 캐비닛(10) 외부로 배수액을 배출시키는 구조가 도시되어 있다. 다만, 도 8의 경우라도 배수부(400)가 배수탱크(420)를 포함하는 것을 배제하는 것은 아니다.
도 8을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에서 상기 배수부(400)는 상기 혼합탱크(100)로부터 배출되는 배수액을 상기 캐비닛(10) 외부를 향해 연장되는 배수유로(430)를 통해 상기 캐비닛(10) 외부로 배출할 수 있다.
구체적으로, 캐비닛(10)의 외부에는 배수액이 전달되는 배수원이 위치될 수 있고, 배수부(400)는 혼합탱크(100)로부터 캐비닛(10) 외부로 연장되는 배수유로(430)를 포함할 수 있다. 배수탱크(420)가 구비되는 경우, 상기 배수탱크(420)는 상기 배수유로(430)상에 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 배수유로(430)가 캐비닛(10) 외부로 연장되는 배수부(400)를 통해 상시 혼합탱크(100)로부터 배출된 배수액을 캐비닛(10) 내부로부터 제거할 수 있어 사용 편의성이 향상된 자동화 시스템을 제공할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에서 상기 제어부(80)는 상기 양분액의 수위(WP)가 하한수위(WL) 미만이면 상기 혼합탱크(100)로 물을 공급하는 급수과정을 수행할 수 있다. 급수과정에서는 혼합탱크(100) 내부로 양분의 혼합 전 상태의 물이 제공될 수 있다.
도 6 및 7을 참고하면, 본 발명의 일 실시예는 상기 캐비닛(10) 내부에 구비되고, 상기 혼합탱크(100)로 물을 공급하는 급수부(300)를 더 포함할 수 있다. 상기 제어부(80)는 상기 급수과정에서 상기 급수부(300)를 통해 상기 혼합탱크(100)에 물을 공급할 수 있다. 급수부(300)는 혼합탱크(100)로 물을 유동시키기 위한 급수펌프(350)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 급수부(300)는 다양한 방식으로 구비될 수 있다. 도 6을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에서 상기 급수부(300)는 상기 혼합탱크(100)로 공급되기 위한 물이 저장되는 급수탱크(320)를 포함할 수 있다.
즉, 급수탱크(320)에는 물이 저장되고, 제어부(80)는 급수과정에서 급수펌프(350)를 작동시켜 혼합탱크(100) 내부로 물을 공급할 수 있다. 다만, 상기 급수펌프(350)는 급수방식이나 필요에 따라 생략될 수 있다. 예컨대, 급수탱크(320)의 물은 급수펌프(350)가 생략된 상태에서 자중에 의해 또는 외부 수압에 의해 유동될 수도 있다.
본 발명의 일 실시예는 급수탱크(320)를 포함하는 급수부(300)를 통해 급수과정마다 사용자가 직접 혼합탱크(100) 내부로 물을 공급하지 않더라도 급수과정이 수행될 수 있는 자동화 시스템을 제공할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예는 상기 급수탱크(320)에 마련되어 상기 급수탱크(320)에 저장된 물의 수위를 측정하는 급수탱크 수위감지부(310)를 더 포함하고, 상기 제어부(80)는 상기 급수탱크(320)에 저장된 물의 수위가 상기 급수탱크(320)의 하한수위에 도달하면 상기 급수탱크(320)에 물을 보충하는 급수탱크(320) 채움과정을 수행할 수 있다.
급수탱크(320) 채움과정에서 물은 다양한 방식으로 급수탱크(320)에 보충될 수 있다. 예컨대, 급수탱크(320)는 캐비닛(10) 외부에 마련되는 급수원을 통해 물을 공급받을 수도 있고, 사용자에 의해 급수탱크(320) 내부로 물이 보충될 수도 있다.
급수탱크(320)는 캐비닛(10) 내부에 고정된 상태에서 물이 보충되거나, 캐비닛(10) 내부에서 분리되어 물이 보충된 이후 다시 캐비닛(10) 내부에 제공될 수도 있다.
사용자에 의해 급수탱크(320)에 물이 보충되는 경우, 제어부(80)는 상기 급수탱크(320) 채움과정에서 사용자에게 상기 급수탱크(320)의 물 보충을 요청하는 채움요청신호를 출력하도록 상기 출력부(71)를 제어할 수 있다. 사용자는 채움요청신호를 확인하여 급수탱크(320)에 물을 추가할 수 있다.
또한, 급수탱크(320) 채움과정의 종료는 다양한 조건에 의해 이루어질 수 있다. 예컨대, 급수탱크(320) 채움과정에서 제어부(80)는 사용자에게 채움요청신호를 전달할 수 있고, 급수탱크(320)에 물을 보충한 사용자는 입력부(72)를 통해 제어부(80)로 채움완료신호를 전송할 수 있으며, 상기 채움완료신호를 수신한 제어부(80)는 급수탱크(320) 채움과정을 종료할 수 있다. 급수과정은 상기 급수탱크(320) 채움과정이 완료된 이후 수행될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에서 급수탱크(320) 채움과정은 급수탱크(320)에서 물의 수위에 따라 종료될 수도 있다. 구체적으로, 상기 제어부(80)는 상기 급수탱크(320) 채움과정 중 상기 급수탱크(320)에 저장된 물의 수위가 상기 급수탱크(320)의 기준채움수위 이상이 되면 상기 급수탱크(320) 채움과정을 종료할 수 있다.
기준채움수위는 사용 편의성을 고려하여 결정될 수 있고, 제어부(80)에 미리 설정 및 저장될 수 있다. 제어부(80)는 현재 물의 수위가 상기 기준채움수위 이상이 되면 급수탱크(320) 채움과정을 종료할 수 있다.
한편, 도 8에는 본 발명의 일 실시예에 따라 외부급수원과 연결되는 형태의 급수부(300)가 도시되어 있다. 구체적으로, 상기 급수부(300)는 상기 캐비닛(10) 외부의 급수원과 연결되는 급수유로(330)를 통해 전달받는 물을 상기 혼합탱크(100)로 공급할 수 있다. 다만, 외부의 급수원과 급수부(300)가 연결되더라도 급수탱크(320)가 반드시 배제될 필요는 없다.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에서 급수부(300)는 캐비닛(10) 외부로 연장되는 급수유로(330)를 포함할 수 있다. 상기 급수유로(330)는 캐비닛(10) 외부에 위치되는 급수원과 연결되어 상기 급수원으로부터 물이 공급될 수 있다.
급수유로(330)가 캐비닛(10) 외부의 급수원과 연결되는 경우, 상기 급수원에서 제공되는 수압을 고려하여 급수펌프(350)가 생략될 수 있다. 다만, 필요에 따라서는 급수펌프(350)가 추가될 수도 있다.
본 발명의 일 실시예는 외부의 급수원과 급수유로(330)를 통해 연결되는 급수부(300)를 포함함으로써, 급수과정에서 물을 제한없이 필요한 상황에서 공급받을 수 있어 유리하다.
한편, 도 9의 표에 나타난 바와 같이, 상기 제어부(80)는 상기 농도가 미리 설정된 하한농도 미만으로 판단되면, 상기 혼합탱크(100)로 양분이 제공되는 양분공급과정을 수행할 수 있다. 양분공급과정은 사용자에 의해 혼합탱크(100) 내부로 양분이 공급되거나, 양분공급부(200) 등을 통해 자동화되어 수행될 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예는 상기 캐비닛(10) 내부에 마련되고, 상기 혼합탱크(100)로 공급되는 양분이 저장되는 양분공급부(200)를 더 포함할 수 있다. 상기 제어부(80)는 상기 양분공급과정에서 상기 양분공급부(200)를 통해 상기 혼합탱크(100)로 양분을 공급할 수 있다.
양분공급부(200)는 양분이 저장되는 양분저장부(210) 및 양분을 유동시키기 위한 양분펌프(250)를 포함할 수 있다. 양분이 자중을 통해 혼합탱크(100)로 제공되는 경우에는 상기 양분펌프(250)가 생략될 수도 있다.
한편, 도 6 내지 8에 도시된 바와 같이, 양분공급부(200)는 복수의 양분저장부(210) 및 양분펌프(250)를 포함할 수 있다. 복수의 양분저장부(210) 서로 동일하거나 상이한 양분이 각각 저장될 수 있다.
제어부(80)는 입력부(72) 등을 통해 사용자에 의해 입력되는 정보 또는 재배공간(15)의 식물을 확인할 수 있는 각종 센서 정보를 통해 식물의 종류 및/또는 생장 상태를 확인하고, 상기 식물의 종류 및/또는 생장 상태에 따라 양분의 종류 및 양을 조절하여 혼합탱크(100)에 제공할 수 있다.
예컨대, 캐비닛(10)에는 재배용기(40)의 정보코드 또는 식물을 직접 촬영하는 비전센서를 포함할 수 있고, 제어부(80)는 상기 비전센서의 촬영이미지를 분석하여 식물의 종류 또는 식물의 생장 상태를 파악할 수 있으며, 이에 따라 양분액의 농도의 적정범위를 조절하거나 성분비를 조절할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에서 상기 농도감지부(120)는 상기 양분액의 전기전도도를 측정하는 EC센서를 포함할 수 있다. 즉, 농도감지부(120)는 전압이 형성되어 양분액에서 측정되는 전류값 등으로부터 양분액의 농도를 측정할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에서 상기 농도감지부(120)는 양분액을 살균하기 위한 살균부로 기능할 수도 있다.
예컨대, 상기 농도감지부(120)는 제1전압이 인가되어 상기 양분액의 농도를 측정하고, 상기 제1전압보다 높은 제2전압이 인가되어 상기 양분액을 살균할 수 있다.
제1전압 및 제2전압은 제어부(80)에 미리 설정될 수 있다. 제어부(80)는 양분액의 농도 감지 과정에서 농도감지부(120)에 제1전압을 인가하여 양분액의 농도를 측정할 수 있다.
한편, 제2전압은 제1전압보다 높은 값을 가질 수 있고, 제2전압이 인가된 농도감지부(120)를 경유하는 양분액에는 차아염소산이 발생하여 살균이 이루어질 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예는 농도감지부(120)를 통해 양분액의 농도를 측정함은 물론, 상기 농도감지부(120)를 통해 양분액의 살균과정을 수행할 수 있어 혼합탱크(100)의 양분액을 식물 생장을 위한 최적 상태로 관리할 수 있다.
도 6 내지 8을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에서 상기 농도감지부(120)는 상기 혼합탱크(100)의 외부에 구비되고, 상기 혼합탱크(100)에서 제공되는 상기 양분액이 유동하는 감지유로(122)를 통해 상기 양분액을 공급받아 농도를 측정할 수 있다.
또한, 전술한 바와 같이 본 발명의 일 실시예는 상기 캐비닛(10) 내부에 마련되고, 상기 식물이 배치되는 재배부(30), 상기 혼합탱크(100)로부터 상기 재배부(30)를 향해 연장되어 상기 양분액이 유동하고, 상기 감지유로(122)가 연결되는 연결부를 포함하는 공급유로(130) 및 상기 공급유로(130)의 상기 양분액을 유동시키는 공급펌프(150)를 더 포함할 수 있고, 상기 제어부(80)는 상기 공급펌프(150)를 제어하여 상기 재배부(30) 또는 상기 농도감지부(120)로 상기 양분액을 공급할 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예는 농도감지부(120)와 연결되는 감지유로(122)가 재배부(30)로 양분액을 공급하기 위한 공급유로(130)와 연결됨으로써, 별도의 펌프 등이 없더라도 재배부(30)로 양분액을 공급하기 위한 공급펌프(150)를 통해 감지유로(122)를 따라 양분액이 유동되는 농도의 감지 및 살균이 수행될 수 있다.
한편, 상기 연결부는 상기 공급유로(130) 및 상기 감지유로(122)에서 상기 양분액의 유동을 각각 허용하거나 차단하는 밸브부(140)를 포함하고, 상기 제어부(80)는 상기 재배부(30)를 향하는 상기 양분액의 유동은 차단하고 상기 농도감지부(120)를 향하는 상기 양분액의 유동은 허용하도록 상기 밸브부(140)를 제어하여 상기 양분액이 상기 농도감지부(120)를 경유하며 순환하는 양분액 관리과정을 수행할 수 있다.
양분액 관리과정은 농도감지과정 및 살균과정을 포함할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예는 공급펌프(150)를 통해 감지유로(122)를 따라 양분액을 유동시킴과 동시에, 밸브부(140)를 통해 재배부(30)로 양분액이 공급되는 것을 효과적으로 차단할 수 있어, 양분액의 관리를 위한 양분액 관리과정을 효율적으로 수행할 수 있다.
나아가, 공급유로(130)는 밸브부(140)로부터 제1재배부(31)를 향해 연장되는 제1공급유로(130) 및 밸브부(140)로부터 제2재배부(32)를 향해 연장되는 제2공급유로(130)를 포함할 수 있고, 밸브부(140)는 상기 제1공급유로(130) 및 제2공급유로(130) 각각의 양분액 유동을 단속하도록 마련될 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예는 필요에 따라 제1재배부(31) 및 제2재배부(32)에 함께 양분액을 공급하거나 제1재배부(31) 및 제2재배부(32) 중 어느 하나에만 양분액을 공급할 수도 있고, 나아가 제1재배부(31) 및 제2재배부(32)에 모두 양분액이 차단된 상태에서 감지유로(122)에만 양분액이 공급되어 양분액 관리과정을 수행할 수도 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 식물재배장치(1)는 캐비닛(10), 상기 캐비닛(10) 내부에 배치되고, 물과 양분이 혼합되어 식물에게 제공되는 양분액이 저장되는 혼합탱크(100), 상기 혼합탱크(100)에 마련되어 상기 양분액의 수위(WP)를 측정하는 혼합탱크 수위감지부(110), 상기 캐비닛(10) 내부에 마련되어 상기 양분액에서 양분의 농도를 측정하는 농도감지부(120) 및 상기 양분액의 수위(WP)가 상기 혼합탱크(100)의 상한수위(WH)에 도달한 상태에서 상기 양분액의 농도가 미리 설정된 하한농도 미만인 경우, 상기 혼합탱크(100)로부터 상기 양분액을 배수하는 배수과정을 수행할 수 있다.
한편, 이하에서는 전술한 식물재배장치(1)에 대한 제어방법을 설명한다. 전술한 식물재배장치(1)에서 기 설명된 내용은 중복되는 설명을 가급적 생략한다.
도 10에는 본 발명의 일 실시예에 따라 양분액의 예상농도와 상한농도를 비교 판단하는 예상농도판단단계(S320)를 포함하는 식물재배장치(1)의 제어방법에 대한 순서도가 도시되어 있다.
도 10을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 식물재배장치(1)의 제어방법은 수위측정단계(S200), 농도측정단계(S100), 예상농도결정단계(S322), 예상농도판단단계(S320) 및 배수단계를 포함할 수 있다.
구체적으로, 수위측정단계(S200)에서 제어부(80)는 혼합탱크(100)에 구비되는 혼합탱크 수위감지부(110)를 통해 식물에게 제공되기 위해 혼합탱크(100)에 저장되는 양분액의 수위(WP)를 측정할 수 있다.
농도측정단계(S100)에서 제어부(80)는 상기 양분액에서 양분의 농도를 측정하는 농도감지부(120)를 통해 상기 혼합탱크(100)에 저장된 상기 양분액의 농도를 측정할 수 있다. 도 10에는 농도측정단계(S100) 이후 수위측정단계(S200)가 표시되어 있으나, 이는 각 단계의 선후관계를 제시한 것이 아니며, 수위측정단계(S200)가 농도측정단계(S100)보다 선행하여 수행되거나 양자가 동시에 수행될 수도 있다.
예상농도결정단계(S322)에서 제어부(80)는 상기 수위측정단계(S200)에서 측정된 상기 양분액의 수위(WP)와 상기 혼합탱크(100)의 상한수위(WH)의 차이로부터 상기 혼합탱크(100)에 추가 가능한 물의 양을 산출하고, 상기 농도측정단계(S100)에서 측정된 상기 양분액의 농도로부터 상기 혼합탱크(100)에 추가 가능한 물의 양을 반영하여 상기 상한수위(WH)에서의 예상농도를 결정할 수 있다.
예상농도판단단계(S320)에서 제어부(80)는 상기 예상농도결정단계(S322)에서 결정된 상기 예상농도가 미리 설정된 상한농도 이상인지 판단할 수 있다. 상기 예상농도판단단계(S320)에서 상기 예상농도가 상기 상한농도 이상으로 판단된 경우, 상기 제어부(80)는 상기 혼합탱크(100)로부터 상기 양분액을 배수하는 배수과정을 수행하는 배수단계를 수행할 수 있다.
한편, 도 11에는 상기 예상농도판단단계(S320)를 포함하며 양분액을 관리하기 위한 식물재배장치(1)의 제어방법에 대한 순서도가 도시되어 있다. 도 11을 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 식물재배장치(1)의 제어방법을 설명하면 다음과 같다.
농도측정단계(S100)에서 제어부(80)는 농도감지부(120)를 통해 혼합탱크(100)에 저장된 양분액의 농도를 측정할 수 있고, 수위측정단계(S200)에서 제어부(80)는 혼합탱크 수위감지부(110)를 통해 혼합탱크(100)에 저장된 양분액의 수위(WP)를 측정할 수 있다.
상한농도판단단계(S300)에서, 제어부(80)는 양분액의 농도가 미리 설정된 상한농도 이상인지 여부를 판단할 수 있다. 양분액의 농도가 상한농도 이상인 경우, 제1상한수위판단단계(S310)가 수행될 수 있다.
제1상한수위판단단계(S310)에서 제어부(80)는 양분액의 수위(WP)가 미리 설정된 상한수위(WH) 이상인지 판단하고, 양분액의 수위(WP)가 상한수위(WH) 이상이면 제1배수단계(S330) 및 제1급수단계(S340)를 수행할 수 있다.
제1배수단계(S330)에서 제어부(80)는 혼합탱크(100)의 양분액을 배출하기 위한 배수과정을 수행할 수 있고, 제1급수단계(S340)에서 제어부(80)는 혼합탱크(100)에 물을 공급하기 위한 급수과정을 수행할 수 있다.
한편, 제1상한수위판단단계(S310)에서 양분액의 수위(WP)가 상한수위(WH) 미만이면 예상농도판단단계(S320)가 수행될 수 있다. 예상농도판단단계(S320)에서 제어부(80)는 양분액의 예상농도가 상한농도 이상인지 판단할 수 있고, 예상농도가 상한농도 이상이면 상기 제1배수단계(S330) 및 상기 제1급수단계(S340)가 수행될 수 있으며, 예상농도가 상한농도 미만이면 제1급수단계(S340)만 수행될 수 있다.
한편, 상기 상한농도판단단계(S300)에서 양분액의 농도가 상한농도 미만이면 하한농도판단단계(S400)가 수행될 수 있다. 하한농도판단단계(S400)에서 제어부(80)는 양분액의 농도가 미리 설정된 하한농도 미만인지 판단할 수 있다.
하한농도판단단계(S400)에서 양분액의 농도가 하한농도 미만이면 제2상한수위판단단계(S410)가 수행될 수 있다. 제2상한수위판단단계(S410)에서 제어부(80)는 양분액의 수위(WP)가 미리 설정된 상한수위(WH) 이상인지 판단하고, 양분액의 수위(WP)가 상한수위(WH) 이상이면 제2배수단계(S420) 및 양분공급단계(S430)를 수행할 수 있다.
제2배수단계(S420)에서 제어부(80)는 혼합탱크(100)의 양분액을 배출하기 위한 배수과정을 수행할 수 있고, 양분공급단계(S430)에서 제어부(80)는 혼합탱크(100)에 양분을 공급하기 위한 양분공급과정을 수행할 수 있다.
제2상한수위판단단계(S410)에서 양분액의 수위(WP)가 상한수위(WH) 미만으로 판단되면, 상기 제2배수단계(S420)를 제외하고 상기 양분공급단계(S430)만 수행될 수 있다.
한편, 상기 하한농도판단단계(S400)에서 양분액의 농도가 하한농도 이상으로 판단되면 하한수위판단단계(S500)가 수행될 수 있다. 하한수위판단단계(S500)에서 제어부(80)는 양분액의 수위(WP)가 미리 설정된 하한수위(WL) 미만인지 판단할 수 있다.
상기 하한수위(WL)는 제어부(80)에 미리 설정 및 저장될 수 있으며, 재배부(30)에 양분액을 공급하기 적정한 양분액의 최소량에 대응될 수 있다.
상기 하한수위판단단계(S500)에서 양분액의 수위(WP)가 하한수위(WL) 미만으로 판단된 경우 제2급수단계(S510)가 수행될 수 있으며, 제어부(80)는 상기 제2급수단계(S510)에서 혼합탱크(100)에 물을 공급하기 위한 급수과정을 수행할 수 있다. 제2급수단계(S510) 이후, 제어부(80)는 양분액의 농도를 고려하여 양분공급과정을 추가 수행할 수도 있다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
1 : 식물재배장치 10 : 캐비닛
15 : 재배공간 20 : 도어
30 : 재배부 31 : 제1재배부
32 : 제2재배부 35 : 용기공간
40 : 재배용기 50 : 기계실
70 : 컨트롤부 71 : 출력부
72 : 입력부 80 : 제어부
100 : 혼합탱크 110 : 혼합탱크 수위감지부
120 : 농도감지부 122 : 감지유로
130 : 공급유로 140 : 밸브부
150 : 공급펌프 200 : 양분공급부
210 : 양분저장부 250 : 양분펌프
300 : 급수부 310 : 급수탱크 수위감지부
320 : 급수탱크 330 : 급수유로
350 : 급수펌프 400 : 배수부
410 : 배수탱크 수위감지부 420 : 배수탱크
430 : 배수유로 450 : 배수펌프
S100 : 농도측정단계 S200 : 수위측정단계
S300 : 상한농도판단단계 S310 : 제1상한수위판단단계
S320 : 예상농도판단단계 S330 : 제1배수단계
S340 : 제1급수단계 S400 : 하한농도판단단계
S410 : 제2상한수위판단단계 S420 : 제2배수단계
S430 : 양분공급단계 S500 : 하한수위판단단계
S510 : 제2급수단계

Claims (28)

  1. 캐비닛;
    상기 캐비닛 내부에 구비되고, 물과 양분이 혼합되어 식물에게 제공되는 양분액이 저장되는 혼합탱크;
    상기 캐비닛 내부에 마련되어 상기 양분액 중 양분의 농도를 측정하는 농도감지부;
    상기 혼합탱크에 마련되어 상기 양분액의 수위를 측정하는 혼합탱크 수위감지부; 및
    상기 양분액의 수위가 상기 혼합탱크의 상한수위 미만인 경우, 상기 양분액의 농도로부터 상기 양분액의 수위와 상기 상한수위의 차이만큼 물이 추가된 상태의 예상농도를 결정하고, 상기 예상농도가 상기 상한농도 이상인 경우 상기 혼합탱크로부터 상기 양분액을 배수하는 배수과정을 수행하는 제어부;를 포함하는 식물재배장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 배수과정 중 상기 예상농도가 상기 상한농도 미만으로 판단되면 상기 배수과정을 종료하는 식물재배장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 양분액의 수위가 상기 혼합탱크의 상한수위에 도달한 상태에서 상기 양분액의 농도가 미리 설정된 하한농도 미만인 경우, 상기 배수과정을 수행하는 식물재배장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 캐비닛에 마련되어 사용자에게 정보를 제공하기 위한 신호를 출력하는 출력부;를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 배수과정에서 사용자에게 상기 혼합탱크의 배수를 요청하는 배수요청신호를 출력하도록 상기 출력부를 제어하는 식물재배장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 캐비닛에 마련되어 사용자로부터 조작신호가 입력되는 입력부;를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 입력부를 통해 사용자로부터 상기 혼합탱크의 배수를 종료하는 배수종료신호가 입력되면 상기 배수과정을 종료하는 식물재배장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 캐비닛 내부에 구비되고, 상기 혼합탱크의 상기 양분액을 배수하는 배수부;를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 배수과정에서 상기 배수부를 통해 상기 혼합탱크로부터 상기 양분액을 배수하는 식물재배장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 배수과정에서 상기 혼합탱크의 상기 양분액의 수위가 미리 설정된 기준배수수위 미만이 되면 상기 배수과정을 종료하는 식물재배장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 배수부는 상기 혼합탱크로부터 배수되는 배수액이 저장되는 배수탱크를 포함하는 식물재배장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 배수탱크에 마련되어 상기 배수액의 수위를 측정하는 배수탱크 수위감지부;를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 배수액의 수위가 상기 배수탱크의 상한수위에 도달하면 상기 배수액을 상기 배수탱크의 외부로 배출하는 배수탱크 비움과정을 수행하는 식물재배장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 캐비닛에 마련되어 사용자에게 정보를 제공하기 위한 신호를 출력하는 출력부;를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 배수탱크 비움과정에서 사용자에게 상기 배수탱크의 상기 배수액 배출을 요청하는 비움요청신호를 출력하도록 상기 출력부를 제어하는 식물재배장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 배수탱크 비움과정 중 상기 배수탱크에 저장된 상기 배수액의 수위가 상기 배수탱크의 기준비움수위 미만이 되면 상기 배수탱크 비움과정을 종료하는 식물재배장치.
  12. 제6항에 있어서,
    상기 배수부는 상기 혼합탱크로부터 배출되는 배수액을 상기 캐비닛 외부를 향해 연장되는 배수유로를 통해 상기 캐비닛 외부로 배출하는 식물재배장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 양분액의 수위가 하한수위 미만이면 상기 혼합탱크로 물을 공급하는 급수과정을 수행하는 식물재배장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 캐비닛 내부에 구비되고, 상기 혼합탱크로 물을 공급하는 급수부;를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 급수과정에서 상기 급수부를 통해 상기 혼합탱크에 물을 공급하는 식물재배장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 급수부는 상기 혼합탱크로 공급되기 위한 물이 저장되는 급수탱크를 포함하는 식물재배장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 급수탱크에 마련되어 상기 급수탱크에 저장된 물의 수위를 측정하는 급수탱크 수위감지부;를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 급수탱크에 저장된 물의 수위가 상기 급수탱크의 하한수위에 도달하면 상기 급수탱크에 물을 보충하는 급수탱크 채움과정을 수행하는 식물재배장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 캐비닛에 마련되어 사용자에게 정보를 제공하기 위한 신호를 출력하는 출력부;를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 급수탱크 채움과정에서 사용자에게 상기 급수탱크의 물 보충을 요청하는 채움요청신호를 출력하도록 상기 출력부를 제어하는 식물재배장치.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 급수탱크 채움과정 중 상기 급수탱크에 저장된 물의 수위가 상기 급수탱크의 기준채움수위 이상이 되면 상기 급수탱크 채움과정을 종료하는 식물재배장치.
  19. 제14항에 있어서,
    상기 급수부는 상기 캐비닛 외부의 급수원과 연결되는 급수유로를 통해 전달받는 물을 상기 혼합탱크로 공급하는 식물재배장치.
  20. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 농도가 미리 설정된 하한농도 미만으로 판단되면, 상기 혼합탱크로 양분이 제공되는 양분공급과정을 수행하는 식물재배장치.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 캐비닛 내부에 마련되고, 상기 혼합탱크로 공급되는 양분이 저장되는 양분공급부;를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 양분공급과정에서 상기 양분공급부를 통해 상기 혼합탱크로 양분을 공급하는 식물재배장치.
  22. 제1항에 있어서,
    상기 농도감지부는 상기 양분액의 전기전도도를 측정하는 EC센서를 포함하는 식물재배장치.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 농도감지부는 제1전압이 인가되어 상기 양분액의 농도를 측정하고, 상기 제1전압보다 높은 제2전압이 인가되어 상기 양분액을 살균하는 식물재배장치.
  24. 제1항에 있어서,
    상기 농도감지부는 상기 혼합탱크의 외부에 구비되고, 상기 혼합탱크에서 제공되는 상기 양분액이 유동하는 감지유로를 통해 상기 양분액을 공급받아 농도를 측정하는 식물재배장치.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 캐비닛 내부에 마련되고, 상기 식물이 배치되는 재배부;
    상기 혼합탱크로부터 상기 재배부를 향해 연장되어 상기 양분액이 유동하고, 상기 감지유로가 연결되는 연결부를 포함하는 공급유로; 및
    상기 공급유로의 상기 양분액을 유동시키는 공급펌프;를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 공급펌프를 제어하여 상기 재배부 또는 상기 농도감지부로 상기 양분액을 공급하는 식물재배장치.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 연결부는 상기 공급유로 및 상기 감지유로에서 상기 양분액의 유동을 각각 허용하거나 차단하는 밸브부를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 재배부를 향하는 상기 양분액의 유동은 차단하고 상기 농도감지부를 향하는 상기 양분액의 유동은 허용하도록 상기 밸브부를 제어하여 상기 양분액이 상기 농도감지부를 경유하며 순환하는 양분액 관리과정을 수행하는 식물재배장치.
  27. 캐비닛;
    상기 캐비닛 내부에 배치되고, 물과 양분이 혼합되어 식물에게 제공되는 양분액이 저장되는 혼합탱크;
    상기 혼합탱크에 마련되어 상기 양분액의 수위를 측정하는 혼합탱크 수위감지부;
    상기 캐비닛 내부에 마련되어 상기 양분액에서 양분의 농도를 측정하는 농도감지부; 및
    상기 양분액의 수위가 상기 혼합탱크의 상한수위에 도달한 상태에서 상기 양분액의 농도가 미리 설정된 하한농도 미만인 경우, 상기 혼합탱크로부터 상기 양분액을 배수하는 배수과정을 수행하는 제어부;를 포함하는 식물재배장치.
  28. 혼합탱크에 구비되는 혼합탱크 수위감지부를 통해 식물에게 제공되기 위해 혼합탱크에 저장되는 양분액의 수위를 측정하는 수위측정단계;
    상기 양분액에서 양분의 농도를 측정하는 농도감지부를 통해 상기 혼합탱크에 저장된 상기 양분액의 농도를 측정하는 농도측정단계;
    제어부가 상기 수위측정단계에서 측정된 상기 양분액의 수위와 상기 혼합탱크의 상한수위의 차이로부터 상기 혼합탱크에 추가 가능한 물의 양을 산출하고, 상기 농도측정단계에서 측정된 상기 양분액의 농도로부터 상기 혼합탱크에 추가 가능한 물의 양을 반영하여 상기 상한수위에서의 예상농도를 결정하는 예상농도결정단계;
    상기 예상농도결정단계에서 결정된 상기 예상농도가 미리 설정된 상한농도 이상인지 제어부가 판단하는 예상농도판단단계; 및
    상기 예상농도판단단계에서 상기 예상농도가 상기 상한농도 이상으로 판단된 경우, 상기 제어부가 상기 혼합탱크로부터 상기 양분액을 배수하는 배수과정을 수행하는 배수단계;를 포함하는 식물재배장치의 제어방법.
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