KR20230108818A - 플랜테리어 스마트 팜 시스템 - Google Patents

플랜테리어 스마트 팜 시스템 Download PDF

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KR20230108818A
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안형수
조기수
장소영
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한국해양대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 플랜테리어 스마트 팜 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 사용자단말기를 통하여 원격에서 스마트팜에 식재된 식물의 생장상태를 확인할 수 있고, 스마트팜 내부 환경을 제어할 수 있는 플랜테리어 스마트 팜 시스템에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은 식물이 성장할 수 있도록, 조명모듈, 급수모듈을 구비한 스마트팜; 스마트팜과 통신을 이용하여 정보를 송수신할 수 있는 통합관리서버; 및 스마트팜의 습도, 온도를 포함한 환경정보를 조회할 수 있으며, 온도, 조명을 포함한 스마트팜의 환경을 제어할 수 있는 사용자단말기를 포함하는 플랜테리어 스마트 팜 시스템을 제공한다.

Description

플랜테리어 스마트 팜 시스템 {Ladder type emergency puncture containment device with electromagnet}
본 발명은 플랜테리어 스마트 팜 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 사용자단말기를 통하여 원격에서 스마트팜에 식재된 식물의 생장상태를 확인할 수 있고, 스마트팜 내부 환경을 제어할 수 있는 플랜테리어 스마트 팜 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 수경재배는 육상식물을 토양 없이 영양배지를 첨가한 양액에서 키우는 방식으로, 영양배지를 첨가한 양액은 식물 뿌리에 직접 닿게 하거나 뿌리 지지체 역할을 하는 불활성 지지체에 양액을 적시는 방식으로 공급할 수 있다.
최근에는 산업발달에 의한 농경지의 감소와 농산물의 생산시기에 관계없이 사계절 소비화의 경향에 대응하기 위하여 사계절 경작에 의한 농산물의 대량생산, 무공해재배, 신선도유지를 도모할 수 있는 수경재배법이 확산되고 있다.
이러한 농산물의 수경재배는 토양을 이용하지 않고 각종 필요 양분을 용해시킨 물만을 이용하여 식물을 재배하여 묘판에서 모종을 길러 적당한 크기로 성장하면 이를 재배판을 이식한 상태에서 영양액 재배하는 것으로 재배판은 일반적인 경잘의 합성수지 또는 그라스울과 같은 흡수성재질을 판형상으로 성형하여 구성되며 재배판에는 식물의 뿌리 부분을 삽입, 고정 할 수 있도록 된 컵 형상의 재식공을 형성시켜 식물을 고정할 수 있다.
수경재배는 토양을 통하여 양분을 흡수하는 것에 비하여 영양배지를 첨가한 양액을 통하여 영양분을 공급받게 되면 식물은 훨씬 효율적으로 양분을 흡수할 수 있어 식물의 성장이 촉진되는 효과를 가질 수 있다.
이러한 수경재배 농법을 이용하게 되면 식물의 생육환경을 세밀하게 통제할 수 있기 때문에 생산량 증대 뿐 아니라 수확시기의 조절이 가능하다는 장점이 있으며, 토양의 질이 악화된 지역이나 작물을 키우기 힘든 지역에서도 신선한 농작물의 생산을 가능하게 한다.
한편 최근에는 이러한 수경재배 공법을 이용하여 농업기술발전과 웰빙문화의 확산에 따라 실내에서 농산물이나 각종 식물을 재배하는 스마트팜 재배가 개발되고 있다.
선행기술문헌 : KR등록특허공보 제10-1413890호(2014.06.30. 공고)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 스마트팜에 식재된 식물의 종류를 선택하면, 선택된 식물의 생장에 알맞는 환경으로 스마트팜내부의 환경을 자동으로 조절할 수 있으며, 원격에서 식물의 생장상태를 조회하고 스마트팜 내부의 환경을 제어할 수 있는 플랜테리어 스마트 팜 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 안출된 본 발명에 따른 플랜테리어 스마트팜 시스템은 식물이 성장할 수 있도록, 조명모듈, 급수모듈을 구비한 스마트팜; 스마트팜과 통신을 이용하여 정보를 송수신할 수 있는 통합관리서버; 및 스마트팜의 습도, 온도를 포함한 환경정보를 조회할 수 있으며, 온도, 조명을 포함한 스마트팜의 환경을 제어할 수 있는 사용자단말기를 포함한다.
또한, 식물의 생장에 필요한 파장의 빛을 조사할 수 있는 LED를 포함한 조명장치를 포함한 조명모듈, 식물생장에 필요한 수분을 공급해줄 수 있는 급수모듈, 습도, 온도를 포함한 스마트팜의 환경정보를 센싱할 수 있는 센서모듈, 식물생장에 필요한 온도를 유지시켜줄 수 있는 온열모듈을 포함하는 스마트팜; 스마트팜과 통신을 이용하여 환경에 따른 식물의 생장속도를 포함한 정보를 전송받아 저장할 수 있는 통합관리서버; 스마트팜에서 자라고 있는 식물의 생장상태를 확인해볼 수 있는 생장환경확인모듈, 스마트팜의 온열모듈을 제어할 수 있는 온도제어모듈, 스마트팜의 급수모듈을 제어할 수 있는 급수제어모듈, 스마트팜의 조명모듈을 제어할 수 있는 조명제어모듈, 온도제어모듈, 급수제어모듈 및 조명제어모듈의 제어정보와 통합관리서버로부터 전송받은 정보를 시각화하여 디스플레이할 수 있는 디스플레이부를 포함하는 사용자단말기를 포함한다.
또한, 식물을 식재할 수 있고, 식물이 생장할 수 있는 생장모듈, 식물의 생장에 필요한 파장의 빛을 조사할 수 있는 LED를 포함한 조명장치를 포함한 조명모듈, 식물생장에 필요한 수분을 공급해줄 수 있는 급수모듈, 습도, 온도를 포함한 스마트팜의 환경정보를 센싱할 수 있는 센서모듈, 식물생장에 필요한 온도를 유지시켜줄 수 있는 온열모듈을 포함하는 스마트팜; 스마트팜과 통신을 이용하여 환경에 따른 식물의 생장속도를 포함한 정보를 전송받아 저장할 수 있는 통합관리서버; 스마트팜에서 자라고 있는 식물의 생장상태를 확인해볼 수 있는 생장환경확인모듈, 스마트팜의 온열모듈을 제어할 수 있는 온도제어모듈, 스마트팜의 급수모듈을 제어할 수 있는 급수제어모듈, 스마트팜의 조명모듈을 제어할 수 있는 조명제어모듈, 온도제어모듈, 급수제어모듈 및 조명제어모듈의 제어정보와 통합관리서버로부터 전송받은 정보를 시각화하여 디스플레이할 수 있는 디스플레이부, 스마트팜의 급수모듈의 수위가 낮아지거나 스마트팜 내부의 온도가 식물생장온도에서 벗어나는 경우 소리 및 진동을 포함한 알림수단을 이용하여 알릴 수 있는 알림모듈을 포함하는 사용자단말기를 포함한다.
또한, 통합관리서버는 각 식물별로 조명의 파장, 온도, 습도를 포함한 생장에 알맞는 생장환경정보가 저장되어 있는 데이터베이스부를 포함하는 것을 포함한다.
또한, 사용자단말기는 스마트팜에 식재한 식물의 종류를 선택할 수 있는 식물선택부를 구비하고 있으며, 사용자단말기의 식물선택부에서 스마트팜에 식재한 식물의 종류를 선택하면, 식물종류에 따라 데이터베이스부에 저장되어 있는 식물의 생장에 알맞는 생장환경정보에 따라 스마트팜의 조명모듈, 급수모듈 및 온열모듈이 자동으로 제어되어 식물생장에 최적화된 환경을 조성할 수 있는 것을 포함한다.
본 발명에 의하면 스마트팜에 식재된 식물의 종류를 선택하면, 선택된 식물의 생장에 알맞는 환경으로 스마트팜내부의 환경을 자동으로 조절할 수 있으며, 원격에서 식물의 생장상태를 조회하고 스마트팜 내부의 환
경을 제어할 수 있어 스마트팜을 효율적으로 관리하고 식물을 재배할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플랜테리어 스마트 팜 시스템의 구성요소들 간의 관계를 도시한 도면.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지
구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플랜테리어 스마트 팜 시스템의 구성요소들 간의 관계를 도시한 도면이다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 플랜테리어 스마트 팜 시스템은 스마트팜(100), 통합관리서버(200), 사용자단말기(300)을 포함하여 이루어진다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 플랜테리어 스마트 팜 시스템의 구성요소에 대하여 도 1을 참조하여 상세하게 설명한다.
스마트팜(100)은 식물이 성장할 수 있는 장치로 생장모듈(110), 조명모듈(120), 급수모듈(130), 센서모듈(140), 온열모듈(150), 딜레이연산부(160), 통신모듈(170)을 포함하여 이루어진다.
생장모듈(110)은 식물을 식재할 수 있고, 식물이 생장할 수 있으며, 식물은 수경재배공법으로 재매될 수 있으며, 식물의 씨앗을 코르크를 포함한 수분을 머금을 수 있는 재질로 이루어진 식재부에 식재할 수 있다.
생장모듈(110)의 하측에는 식물의 생장에 필요한 영양분을 함유한 양액이 저수되어 있는 양액수조가 있어 식물의 뿌리가 양액수조 내부의 양액에 의하여 영양분을 공급받아 생장할 수 있다.
조명모듈(120)은 식물의 생장에 필요한 파장의 빛을 조사할 수 있는 LED를 포함한 조명장치를 구비하고 있다.
급수모듈(130)은 식물생장에 필요한 수분을 공급해줄 수 있으며, 양액수조, 양액공급부, 급수펌프 및 물탱크를 포함하여 구성된다.
양액수조는 생장모듈의 하측에 위치하고 있어 식물의 뿌리에 식물의 생장에 필요한 적절한 영양분을 공급할 수 있다.
양액공급부는 식물의 생장에 필요한 영양분을 포함하고 있으며, 양액수조 내부의 양액에 특정영양분이 부족한 경우 부족한 영양분을 분사하여 양액수조 내부의 양액에 용해시킬 수 있다.
물탱크는 양액수조의 하측에 구비되며, 물이 저수되어 있어 양액수조 내부의 양액이 부족한 경우 급수펌프를 이용하여 물탱크 내부에 저수되어 있는 물을 양액수조로 공급할 수 있다.
물탱크 내부에는 수위센서가 구비되어 있어 물탱크 내부에 저수되어 있는 물의 수위가 설정된 수위 이하로 내려가는 경우 사용자단말기에 알림을 보내어 물태크수위에 대한 정보를 전송할 수 있다.
양액수조 내부에는 수위계측센서, PH센서를 포함한 양액에 포함되어 있는 영양성분의 농도를 센싱할 수 있는 센서가 구비되어 있어 양액수조 내부의 양액의 수위 및 양액에 포함되어 있는 영양성분의 농도를 센싱하여, 양액의 수위가 설정 수위보다 낮은 경우 물탱크 내부에 저수되어 있는 물을 펌핑하여 양액수조로 공급하고, 양액수조에 물이 유입되어 양액에 포함되어 있는 영양성분의 농도가 묽어지는 경우 양액공급부에서 영양성분을 분사하여 양액수조 내부의 양액의 영양성분 농도를 일정한 농도로 유지시킬 수 있다.
센서모듈(140)은 습도, 온도를 포함한 스마트팜 내부의 환경정보를 센싱할 수 있으며, 습도센서, 온도센서, 높이측정센서, 무게센서를 포함하여 구성된다.
습도센서는 스마트팜 내부의 습도를 센싱하여 내부가 건조한 경우 물을 분사하여 내부의 습도를 올리고, 내부가 습한 경우 환풍장치부를 구동하여 내부의 습도를 낮출 수 있게 한다.
온도센서는 스마트팜 내부의 온도를 센싱하여 내부의 온도가 낮을 경우 온열모듈을 작동시켜 내부의 온도를 상승시키고, 내무의 온도가 높을 경우 환풍장치부를 구동하여 내부의 온도를 낮출 수 있도록 한다.
높이측정센서는 생장모듈에서 생장하고 있는 식물의 높이를 측정하여 식물의 생장 상태 및 생장 정도를 센싱할 수 있으며, 무게센서는 생장모듈에서 생장하고 있는 식물의 무게를 센싱하여 식물의 생장 상태 및 생장 정도를 센싱할 수 있다.
온열모듈은 열을 방출할 수 있는 구성을 포함하며, 열을 방출하여 스마트팜 내부의 온도를 상승시킬 수 있다.
딜레이연산부(160)는 센서모듈 및 양액수조 내부의 센서들의 센싱 오류를 방지하기 위하여 센싱되는 정보가 동일하게 소정시간 동안 유지되는 경우에만 통합관리서버로 전송하고, 소정시간 이하로 짧은시간동안에만 센싱되는 경우에는 해당센싱정보는 통합관리서버로 전송하지 않게 한다.
통신모듈은 통합관리서버와 통신을 통하여 정보를 송수신할 수 있으며, 통합관리서버에 온도 및 습도를 포함한 내부의 환경정보 및 식물의 생장정보를 포함하여 스마트팜의 정보를 전송한다.
통합관리서버(200)는 스마트팜 및 사용자단말기와 통신을 이용하여 정보를 송수신할 수 있으며, 통신부(210), 데이터베이스부(220), 연산부(230)를 포함하여 구성된다.
통신부(210)는 스마트팜(100) 및 사용자단말기(300)와 정보를 송수신할 수 있도록 한다.
데이터베이스부(220)는 스마트팜(100) 및 사용자단말기(300)로부터 전송받은 정보를 저장하고, 각각의 식물에 따른 온도, 습도, 조명의 파장을 포함한 최적의 생장환경정보가 저장되어 있다.
연산부(230)는 스마트팜(100)으로부터 조명정보, 급수정보, 온도정보를 포함한 환경정보 및 식물의 높이정보, 무게정보를 포함한 식물생장정보를 전송받아 환경에 따른 식물의 생장속도를 연산하여 데이터베이스화하여 데이터베이스부에 저장할 수 있다.
사용자단말기(300)는 스마트팜 내부의 환경정보를 조회할 수 있고 스마트팜 내부의 환경을 제어할 수 있으며, 생장환경확인모듈(310), 온도제어모듈(320), 급수제어모듈(330), 조명제어모듈(340), 디스플레이부(350), 알림모듈(360), 식물선택부(370), 생장확인모듈(380), 무선통신부(390)를 포함하여 구성된다.
생장환경확인모듈(310)은 스마트팜의 센서모듈의 높이센서 및 무게센서를 통하여 센싱된 식물의 생장상태를 확인해볼 수 있다.
온도제어모듈(320)은 스마트팜의 센서모듈에 포함되어 있는 온도센서를 통하여 센싱된 스마트팜 내부의 온도를 확인할 수 있으며, 온열모듈 및 환풍장치부를 제어하여 온도를 상승시키거나 온도를 하강시킬 수 있다.
급수제어모듈(330)은 양액수조내부의 수위센서 및 물탱크 내부의 수위센서를 포함하여 수위에 대한 정보를 조회할 수 있으며, 급수모듈의 급수펌프의 작동시켜 물탱크에 저장되어 있는 물을 양액수조로 펌핑하여 양액수조의 물의 수위를 조절할 수 있으며, 양액수조 내부에 저수되어 있는 양액에 함유되어 있는 영양성분 정보를 조회하여 양액공급부를 통하여 특정 영양성분을 양액에 투입할 수 있다.
조명제어모듈(340)은 스마트팜의 조명모듈을 제어할 수 있으며, 조명모듈의 조명의 세기, 조명 파장을 포함한 식물의 생장에 필요한 빛에너지 공급을 조절할 수 있다.
디스플레이부(350)는 온도제어모듈, 급수제어모듈 및 조명제어모듈의 제어정보와 통합관리서버로부터 전송받은 정보를 시각화하여 디스플레이할 수 있다.
사용자는 디스플레이부(350)를 통하여 스마트팜의 내부의 식물의 생장상태, 조명, 온도, 급수상태를 포함한 정보를 조회할 수 있으며, 디스플레이부를 통하여 조회한 스마트팜 내부 정보를 기초로 스마트팜의 조명, 온도, 습도, 급수를 포함한 스마트팜 내부환경을 제어할 수 있다.
알림모듈(360)은 스마트팜의 급수모듈의 수위가 낮아지거나 스마트팜 내부의 온도가 식물생장온도에서 벗어나는 경우 소리 및 진동을 포함한 알림수단을 이용하여 알릴 수 있다.
식물선택부(370)는 스마트팜의 생장모듈(110)에 식재된 식물의 종류를 선택할 수 있으며, 식물선택부에서 식재된 식물의 종류가 선택되면 데이터베이스부(220)에 저장되어 있는 식물에 따른 온도, 습도, 조명의 파장, 양액의 영양성분을 포함한 최적의 생장환경정보에 알맞게 스마트팜 내부의 환경이 자동으로 설정되어 조절될 수 있다.
생장확인모듈(380)에서는 스마트팜의 생장모듈에 식재되어 있는 식물의 생장상태를 확인할 수 있다.
보다 상세하게는 센서모듈(140)의 높이측정센서에서 생장모듈(110)에서 생장하고 있는 식물의 높이를 측정하며, 무게센서에서 생장모듈에서 생장하고 있는 식물의 무게를 측정하며, 센서모듈에서 센싱된 식물의 높이 및 무게는 통합관리서버(200)로 전송되며, 통합관리서버(200)의 연산(230)부에서 식물의 높이 및 무게를 기초로 식물의 생장상태를 연산하여 사용자단말기(300)로 전송하고, 사용자단말기의 생장확인모듈(380)에서 통합관리서버(200)에서 전송받은 식물의 생장상태를 시각화하여 디스플레이부(350)를 통하여 사용자가 식물의 생장상태를 확인할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발 명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 - 스마트팜 110 - 생장모듈
120 - 조명모듈 130 - 급수모듈
140 - 센서모듈 150 - 온열모듈
160 - 딜레이연산부 170 - 통신모듈
200 - 통합관리서버 210 - 통신부
220 - 데이터베이스부 230 - 연산부
300 - 사용자단말기 320 - 온도제어모듈
330 - 급수제어모듈 340 - 조명제어모듈
350 - 디스플레이부 360 - 알림모듈
370 - 식물선택부 380 - 생장확인모듈
390 - 무선통신부

Claims (5)

  1. 식물이 성장할 수 있도록, 조명모듈, 급수모듈을 구비한 스마트팜;
    스마트팜과 통신을 이용하여 정보를 송수신할 수 있는 통합관리서버; 및
    스마트팜의 습도, 온도를 포함한 환경정보를 조회할 수 있으며, 온도, 조명을 포함한 스마트팜의 환경을 제어할 수 있는 사용자단말기
    를 포함하는, 플랜테리어 스마트 팜 시스템.
  2. 식물의 생장에 필요한 파장의 빛을 조사할 수 있는 LED를 포함한 조명장치를 포함한 조명모듈,
    식물생장에 필요한 수분을 공급해줄 수 있는 급수모듈,
    습도, 온도를 포함한 스마트팜의 환경정보를 센싱할 수 있는 센서모듈,
    식물생장에 필요한 온도를 유지시켜줄 수 있는 온열모듈
    을 포함하는 스마트팜;
    스마트팜과 통신을 이용하여 환경에 따른 식물의 생장속도를 포함한 정보를 전송받아 저장할 수 있는 통합관리서버;
    스마트팜에서 자라고 있는 식물의 생장상태를 확인해볼 수 있는 생장환경확인모듈,
    스마트팜의 온열모듈을 제어할 수 있는 온도제어모듈,
    스마트팜의 급수모듈을 제어할 수 있는 급수제어모듈,
    스마트팜의 조명모듈을 제어할 수 있는 조명제어모듈,
    온도제어모듈, 급수제어모듈 및 조명제어모듈의 제어정보와 통합관리서버로부터 전송받은 정보를 시각화하여 디스플레이할 수 있는 디스플레이부
    를 포함하는 사용자단말기
    를 포함하는, 플랜테리어 스마트 팜 시스템
  3. 식물을 식재할 수 있고, 식물이 생장할 수 있는 생장모듈,
    식물의 생장에 필요한 파장의 빛을 조사할 수 있는 LED를 포함한 조명장치를 포함한 조명모듈,
    식물생장에 필요한 수분을 공급해줄 수 있는 급수모듈,
    습도, 온도를 포함한 스마트팜의 환경정보를 센싱할 수 있는 센서모듈,
    식물생장에 필요한 온도를 유지시켜줄 수 있는 온열모듈
    을 포함하는 스마트팜;
    스마트팜과 통신을 이용하여 환경에 따른 식물의 생장속도를 포함한 정보를 전송받아 저장할 수 있는 통합관리서버;
    스마트팜에서 자라고 있는 식물의 생장상태를 확인해볼 수 있는 생장환경확인모듈,
    스마트팜의 온열모듈을 제어할 수 있는 온도제어모듈,
    스마트팜의 급수모듈을 제어할 수 있는 급수제어모듈,
    스마트팜의 조명모듈을 제어할 수 있는 조명제어모듈,
    온도제어모듈, 급수제어모듈 및 조명제어모듈의 제어정보와 통합관리서버로부터 전송받은 정보를 시각화하여 디스플레이할 수 있는 디스플레이부,
    스마트팜의 급수모듈의 수위가 낮아지거나 스마트팜 내부의 온도가 식물생장온도에서 벗어나는 경우 소리 및 진동을 포함한 알림수단을 이용하여 알릴 수 있는 알림모듈
    를 포함하는 사용자단말기
    를 포함하는, 플랜테리어 스마트 팜 시스템
  4. 제3항에 있어서,
    통합관리서버는
    각 식물별로 조명의 파장, 온도, 습도를 포함한 생장에 알맞는 생장환경정보가 저장되어 있는 데이터베이스부를 포함하는 것
    을 포함하는, 플랜테리어 스마트 팜 시스템.
  5. 제3항에 있어서
    사용자단말기는 스마트팜에 식재한 식물의 종류를 선택할 수 있는 식물선택부를 구비하고 있으며, 사용자단말기의 식물선택부에서 스마트팜에 식재한 식물의 종류를 선택하면, 식물종류에 따라 데이터베이스부에 저장되어 있는 식물의 생장에 알맞는 생장환경정보에 따라 스마트팜의 조명모듈, 급수모듈 및 온열모듈이 자동으로 제어되어 식물생장에 최적화된 환경을 조성할 수 있는 것
    을 포함하는, 플랜테리어 스마트 팜 시스템.

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