KR20230172053A - A vertical aquaponics smartfarm system - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 수직형 아쿠아포닉스 스마트팜 시스템은 양어 및 작물의 재배를 위한 내부공간이 마련되며, 대기 온도센서와 습도센서가 구비되는 생육실과, 상기 생육실 외부에서, 내부공간을 설정된 온도와 습도 범위로 유지하기 위하여 조화된 공기를 공급하는 항온항습 공조장치와, 내부공간에 구비되며, pH센서, 암모니아감지센서, 질산염감지센서, DO감지센서, 수온감지센서가 구비되는 양어수조와, 양어수조 일측에 복층으로 구비되며, 양어수조로부터 공급되는 물이 각 층을 경유하면서 순환되어 작물의 재배공간을 형성하는 재배수조와, 양어수조 일측에 구비되며, 사료공급제어부에 의해 설정된 주기에 따라 사료공급기를 통한 사료공급제어가 이루어지는 사료공급수단과, 양어수조 일측에 구비되며, 산소발생기와 용해기 및 산소공급 제어부를 포함하도록 구성되어 양어수조와 재배수조를 경유하는 물에 고순도의 산소를 공급하여 용존산소량을 향상시키는 산소공급 및 용해수단과, 각 층의 재배수조마다 구비되어 설정된 제어구간에 따라 조명제어부에 의해 제어된 조도로 작물의 생장에 필요한 빛을 제공하기 위한 조명수단 및 온도센서와 습도센서, pH센서, 암모니아감지센서, 질산염센서, DO센서와 수온감지센서로부터 감지정보를 수신하며, 수신된 정보를 모니터링 서버로 전송하기 위한 통신허브가 포함되는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면 시스템 유지보수가 용이한 이점을 가진다. The vertical aquaponics smart farm system according to the present invention is provided with an internal space for fish farming and crop cultivation, a growth room equipped with an air temperature sensor and a humidity sensor, and outside the growth room, the internal space is set at a temperature and A constant temperature and humidity air conditioning device that supplies balanced air to maintain the humidity within the range, a fish tank equipped in the internal space with a pH sensor, ammonia sensor, nitrate sensor, DO sensor, and water temperature sensor, and fish farming. It is equipped with a double layer on one side of the fish tank, and the water supplied from the fish tank is circulated through each layer to form a cultivation space for crops. It is provided on one side of the fish tank and feeds according to the cycle set by the feed supply control unit. It is equipped on one side of the fish tank, and a feed supply means that controls the feed supply through a feeder, and is composed of an oxygen generator, a dissolver, and an oxygen supply control unit to supply high-purity oxygen to the water passing through the fish tank and the cultivation tank. Oxygen supply and dissolution means to improve the amount of dissolved oxygen, lighting means, temperature sensor, and humidity to provide the light necessary for crop growth at an illuminance controlled by a lighting control unit according to a set control section provided in each cultivation tank on each floor. It receives detection information from the sensor, pH sensor, ammonia detection sensor, nitrate sensor, DO sensor and water temperature detection sensor, and includes a communication hub for transmitting the received information to the monitoring server. According to the present invention, there is an advantage in that system maintenance is easy.
Description
본 발명은 어류의 양식(Aquaculture)과 식물의 수경재배(Hydroponics)를 연계한 수직형 아쿠아포닉스 스마트팜 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a vertical aquaponics smart farm system that links fish farming (Aquaculture) and plant hydroponics.
아쿠아포닉스(aquaponics)는 어류의 양식(aquaculture)과 작물의 수경재배(hydroponics)를 융합한 생산 방식으로, 산업화에 따른 농경지나 청정지역의 감소, 농약이나 화약 비료의 무분별한 사용으로 인한 토양 오염 등의 문제가 발생되면서 제한된 면적에서 무농약 작물을 생산할 수 있는 기술로 주목 받고 있다. Aquaponics is a production method that combines fish farming (aquaculture) and crop hydroponic cultivation (hydroponics). It is a production method that combines agricultural and clean areas due to industrialization, soil pollution due to indiscriminate use of pesticides and gunpowder fertilizers, etc. As problems arise, it is attracting attention as a technology that can produce pesticide-free crops in limited areas.
일반적으로 아쿠아포닉스 스마트팜 시스템은 어류의 양식 과정에서 발생되는유기물질(사육수 내에서 생성된 물고기 배설물과 사료찌꺼기 등)이 미생물에 의해 분해되어 생성된 무기물질을 재배작물이 성장 영양소로 흡수하도록 하며, 재배작물은 공급된 사육수에 대한 정화를 수행하여 사육수 수질정화와 재배작물성장이 연속될 수 있는 순환여과시스템(recirculating aquaculture system, RAS)으로 구성된다.In general, the aquaponics smart farm system absorbs inorganic substances produced by decomposing organic substances generated during the fish farming process (fish excrement and feed residues generated in the rearing water, etc.) by microorganisms as growth nutrients for cultivated crops. The cultivated crops are composed of a recirculating aquaculture system (RAS) that purifies the supplied breeding water and allows continuous purification of the water quality and growth of the cultivated crops.
보다 구체적으로 설명하면, 아쿠아포닉스 스마트팜 시스템은 양어수조, 재배수조, 조명부, 온도 조절부, 습도 조절부 및 이들의 통합제어를 위한 제어부를 포함한다.To be more specific, the aquaponics smart farm system includes a fish tank, a cultivation tank, a lighting unit, a temperature control unit, a humidity control unit, and a control unit for integrated control thereof.
즉, 양어수조에서 재배수조로 사육수가 이송되어 작물의 생장에 필요한 영양분이 제공되고, 재배수조를 경유하며 여과된 물이 다시 양어수조로 공급되는 순환여과를 바탕으로 조명부, 온도조절부, 습도조절부 및 이들의 통합제어를 위한 제어부에 의해 작물의 생장에 필요한 생육환경이 제공된다.In other words, the breeding water is transferred from the fish tank to the cultivation tank, providing nutrients necessary for crop growth, and the lighting, temperature control, and humidity control are controlled based on circulation filtration in which the water filtered through the cultivation tank is supplied back to the fish tank. The growth environment necessary for crop growth is provided by the control unit and the control unit for integrated control thereof.
한편, 최근 개발되고 있는 아쿠아포닉스 스마트팜 시스템은 어류의 사육환경 정보와 식물의 재배환경 정보를 수집하고 수집된 정보를 분석하여 각각의 제어구성들을 연계하는 통합제어가 이루어진다. Meanwhile, the recently developed aquaponics smart farm system collects fish breeding environment information and plant cultivation environment information, analyzes the collected information, and provides integrated control that links each control component.
일 예로, 대한민국 등록특허 제10-2357239호에는 아쿠아포닉스를 위한 모듈형 스마트 팜을 제어하기 위한 장치 및 이를 위한 방법이 게시된다. For example, Republic of Korea Patent No. 10-2357239 discloses a device and method for controlling a modular smart farm for aquaponics.
도 1 은 종래 기술에 따른 아쿠아포닉스를 위한 모듈형 스마트팜 시스템을 설명하기 위한 도면으로, 사육재배장치를 구성하는 다수의 구성요소들이 처리모듈과 통신모듈을 통해 제어장치에 의해 통합 관리된다. Figure 1 is a diagram illustrating a modular smart farm system for aquaponics according to the prior art, in which a number of components constituting a breeding cultivation device are integrated and managed by a control device through a processing module and a communication module.
상세히, 종래 기술에 따른 모듈형 스마트팜 시스템은 사육조와 침전조, 수경조 및 배수조에 각각 센서(S)가 구비되고, 각 센서(S)의 감지정보는 처리모듈을 통해 통신모듈로 전달되어 제어장치에 수집된다. In detail, the modular smart farm system according to the prior art is equipped with sensors (S) in the breeding tank, sedimentation tank, aquaculture tank, and drainage tank, and the detection information of each sensor (S) is transmitted to the communication module through the processing module and the control device. is collected in
그리고, 상기 제어장치는 수집된 정보를 분석하여 밸브(V)와 펌프(P)를 제어하게 되는데, 이를 위한 신경망 및 제어부를 더 포함하여 구성된다. In addition, the control device analyzes the collected information to control the valve (V) and pump (P), and further includes a neural network and a control unit for this purpose.
즉, 종래 기술에 따른 아쿠아포닉스를 위한 모듈형 스마트팜 시스템은 센서(S)를 통해 수신된 정보를 분석하고, 분석된 결과를 바탕으로 밸브(V) 및 펌프(P)의 제어를 위한 제어명령을 인공신경망을 통해 산출하게 되는데, 이를 위한 전용 소프트웨어(운영프로그램) 및 장비 계통연계가 요구된다.In other words, the modular smart farm system for aquaponics according to the prior art analyzes the information received through the sensor (S) and controls the valve (V) and pump (P) based on the analyzed results. Commands are calculated through an artificial neural network, and dedicated software (operating program) and equipment system connection are required for this.
하지만, 상기와 같은 전용 소프트웨어와 장비 계통연계를 통한 통합제어 시스템은 아쿠아포닉스 스마트팜 시스템의 진입 장벽 중 하나인 초기 투자비를 높이고, 운영자의 시스템 유지보수(maintenance) 곤란성이 야기된다. However, the integrated control system through dedicated software and equipment grid connection as described above increases the initial investment cost, which is one of the barriers to entry into the aquaponics smart farm system, and causes difficulties in system maintenance for operators.
보다 구체적으로, 통합제어 방식의 아쿠아포닉스 스마트팜 시스템은 시설비의 약 20% 정도가 전용 하드웨어와 소프트웨어를 통한 통합제어시스템 구축에 투자되며, 고장 발생 시 신속한 대응에 어려움을 겪는다.More specifically, in the integrated control aquaponics smart farm system, approximately 20% of the facility cost is invested in building an integrated control system through dedicated hardware and software, and it is difficult to respond quickly when a breakdown occurs.
즉, 전용 소프트웨어 및 장비 제어연계를 통해 구축되는 통합제어 시스템에서는 일부 장비 고장 또는 프로그램 오류 발생 시 전체 시스템이 정지되는 상황이 발생할 위험성을 내포하고 있다.In other words, an integrated control system built through dedicated software and equipment control linkage involves the risk of the entire system stopping when some equipment fails or a program error occurs.
하지만, 상기와 같은 상황 발생 시 운영자는 오류 원인 파악에 어려움이 있으며, 이를 해결하기 위해서는 통합제어시스템 설치 또는 공급업체에 연락을 취할 수 밖에 없는 실정이다. However, when the above situation occurs, operators have difficulty identifying the cause of the error, and in order to resolve this, they have no choice but to install an integrated control system or contact the supplier.
게다가, 소프트웨어 설치 또는 공급업체의 경우 영세한 규모의 사업장이 많으며, 업체 파산, 프로그래머 이직 등으로 인해 지속적이고 안정적인 유지 및 보수에 대한 리스크가 상존하는 문제점을 가진다.In addition, many software installation or supplier businesses are small-scale, and there is a constant risk of continuous and stable maintenance and repair due to company bankruptcy and programmer turnover.
결국, 통합제어시스템에 의해 운영되는 아쿠아포닉스 스마트팜 시스템에서 하드웨어 또는 프로그램 오류에 따른 문제가 발생하게 되면, 소프트웨어 설치 및 공급업체에 연락을 취할 수 밖에 없고, 연락에 대한 대응이 원활하지 못할 경우 아쿠아포닉스 스마트팜 시스템 운영이 불가하게 된다. Ultimately, if a problem occurs due to a hardware or program error in the aquaponics smart farm system operated by an integrated control system, you have no choice but to install the software and contact the supplier, and if the response to the contact is not smooth, The operation of the aquaponics smart farm system becomes impossible.
그리고, 시스템 운영 불가에 따라 타 사업장과 이루어진 납품 계약이 원활히 이루어지기 어려워 이에 따른 위약금이 지불됨은 물론 아쿠아포닉스 스마트팜 시스템에 대한 신뢰도가 떨어져 고객이탈 현상이 발상하게 되는 등 아쿠아포닉스 사업 운영에 치명적인 피해를 발생시키게 된다. In addition, due to the inability to operate the system, delivery contracts with other businesses are difficult to complete, resulting in penalties being paid, as well as customer defection due to lack of trust in the aquaponics smart farm system. It causes fatal damage.
상기와 같은 리스크는 소규모의 아쿠아포닉스 스마트팜 시스템 운영자에게 보다 크게 나타나며, 결국, 시스템 운영자는 소프트웨어 설치 및 공급업체에 종속되면서 안정적인 운영에 어려움을 겪을 수 밖에 없는 문제점을 가진다. The above risks are greater for small-scale aquaponics smart farm system operators, and ultimately, system operators face difficulties in stable operation as they become dependent on software installation and suppliers.
본 발명의 목적은 생육실 내부의 공기조화를 위한 구성과 수질 및 물의 순환관리를 위한 구성 그리고, 조도 제어를 위한 구성이 계통간 연계 없이 각각 설정된 범위에 따라 개별제어됨으로써 단순하며 운영유지보수가 용이하고 초기 시설투자비를 절감할 수 있는 수직형 아쿠아포닉스 스마트팜 시스템을 제공하는 것이다. The purpose of the present invention is that the configuration for air conditioning inside the growth room, the configuration for water quality and water circulation management, and the configuration for illuminance control are individually controlled according to the set range without inter-system connection, making operation and maintenance easy. and provides a vertical aquaponics smart farm system that can reduce initial facility investment costs.
본 발명의 다른 목적은 생육실 내부에 온도와 습도 및 수질 관리를 위한 센서를 구비하고, 센서 감지 정보를 통신허브를 통해 모니터링 서버에서 파악하며, 파악된 정보를 설정된 주기에 따라 운영자에게 전달하도록 함으로써 설정범위에 따른 개별제어 상태의 안정적 유지 여부가 확인될 수 있도록 하는 수직형 아쿠아포닉스 스마트팜 시스템을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide sensors for temperature, humidity, and water quality management inside the growth room, detect sensor information from a monitoring server through a communication hub, and deliver the identified information to the operator at a set cycle. The purpose is to provide a vertical aquaponics smart farm system that allows it to be confirmed whether the individual control status is stably maintained according to the setting range.
본 발명의 또 다른 목적은 일부 장비의 고장 또는 프로그램 오류 발생 시 전체 시스템이 정지되는 상황 발생을 사전 차단하고, 특정 센서가 측정한 수치값이 설정된 범위를 벗어날 경우 즉시, 스마트팜 운영자에게 전송되어 스마트팜 운영자가 쉽고 빠르게 대처 가능하도록 하는 수직형 아쿠아포닉스 스마트팜 시스템을 제공하는 것이다. Another purpose of the present invention is to prevent a situation in which the entire system is stopped when some equipment fails or a program error occurs, and when the numerical value measured by a specific sensor is outside the set range, it is immediately transmitted to the smart farm operator and the smart farm operator is sent to the smart farm operator. The goal is to provide a vertical aquaponics smart farm system that allows farm operators to respond quickly and easily.
본 발명의 또 다른 목적은 재배 품종에 따라 생육환경의 조성이 가변될 경우에도 개별 제어되는 각 구성의 설정된 제어범위 가변을 통해 다양한 품종에 쉽게 대응하여 시스템 운영전환이 이루어질 수 있는 수직형 아쿠아포닉스 스마트팜 시스템을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide vertical aquaponics that can easily respond to various varieties and change system operation by changing the set control range of each individually controlled configuration even when the composition of the growth environment varies depending on the cultivated variety. It provides a smart farm system.
본 발명에 따른 수직형 아쿠아포닉스 스마트팜 시스템은 양어 및 작물의 재배를 위한 내부공간이 마련되며, 대기 온도센서와 습도센서가 구비되는 생육실과, 상기 생육실 외부에서, 상기 내부공간을 설정된 온도와 습도 범위로 유지하기 위하여 조화된 공기를 공급하는 항온항습 공조장치와, 상기 내부공간에 구비되며, pH센서, 암모니아감지센서, 질산염감지센서, DO감지센서, 수온감지센서가 구비되는 양어수조와, 상기 양어수조 일측에 복층으로 구비되며, 상기 양어수조로부터 공급되는 물이 각 층을 경유하면서 순환되어 작물의 재배공간을 형성하는 재배수조와, 상기 양어수조 일측에 구비되며, 사료공급제어부에 의해 설정된 주기에 따라 사료공급기를 통한 사료공급제어가 이루어지는 사료공급수단과, 상기 양어수조 일측에 구비되며, 산소발생기와 용해기 및 산소공급 제어부를 포함하도록 구성되어 상기 양어수조와 재배수조를 경유하는 물에 고순도의 산소를 공급하여 용존산소량을 향상시키는 산소공급 및 용해수단과, 상기 각 층의 재배수조마다 구비되어 설정된 제어구간에 따라 조명제어부에 의해 제어된 조도로 작물의 생장에 필요한 빛을 제공하기 위한 조명수단 및 상기 온도센서와 습도센서, pH센서, 암모니아감지센서, 질산염센서, DO센서와 수온감지센서로부터 감지정보를 수신하며, 수신된 정보를 모니터링 서버로 전송하기 위한 통신허브가 포함되는 것을 특징으로 한다. The vertical aquaponics smart farm system according to the present invention is provided with an internal space for fish farming and crop cultivation, a growth room equipped with an air temperature sensor and a humidity sensor, and a temperature set to the internal space outside the growth room. A fish tank equipped with a constant temperature and humidity air conditioner that supplies balanced air to maintain the humidity within the range, and a fish tank provided in the inner space and equipped with a pH sensor, an ammonia detection sensor, a nitrate detection sensor, a DO detection sensor, and a water temperature detection sensor. , a cultivation tank that is provided in multiple layers on one side of the fish tank, and where the water supplied from the fish tank circulates through each layer to form a cultivation space for crops, and is provided on one side of the fish tank, and is controlled by a feed supply control unit. A feed supply means that controls feed supply through a feeder according to a set cycle, is provided on one side of the fish tank, and is configured to include an oxygen generator, a dissolver, and an oxygen supply control unit, so that water passes through the fish tank and the cultivation tank. Oxygen supply and dissolution means for improving the amount of dissolved oxygen by supplying high-purity oxygen to the plant, and each cultivation tank on each floor are provided to provide light necessary for crop growth at an illuminance controlled by a lighting control unit according to a set control section. It includes a lighting means and a communication hub for receiving detection information from the temperature sensor, humidity sensor, pH sensor, ammonia detection sensor, nitrate sensor, DO sensor and water temperature detection sensor, and transmitting the received information to the monitoring server. It is characterized by
상기 산소공급 제어부에서는 상기 통신허브를 통해 상기 DO센서 정보를 제공받아 상기 양어수조와 재배수조를 순환하는 물이 설정범위의 DO 값을 유지할 수 있도록 고순도의 산소 공급량 조절이 이루어지는 것을 특징으로 한다.The oxygen supply control unit receives the DO sensor information through the communication hub and adjusts the amount of high-purity oxygen supply so that the water circulating in the fish tank and the cultivation tank can maintain the DO value in the set range.
상기 양어수조와 재배수조를 순환하는 물의 공급경로 일측에는 탄산칼슘의 공급을 위한 탄산칼슘 공급수단이 더 구비되며, 상기 탄산칼슘 공급수단은 상기 통신허브를 통해 상기 pH센서 정보를 제공받아 상기 양어수조와 재배수조를 순환하는 물이 설정범위의 pH 값을 유지할 수 있도록 탄산칼슘 공급량을 제어하기 위한 탄산칼슘 공급제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.A calcium carbonate supply means for supplying calcium carbonate is further provided on one side of the water supply path circulating between the fish tank and the cultivation tank, and the calcium carbonate supply means receives information from the pH sensor through the communication hub to the fish tank. and a calcium carbonate supply control unit for controlling the amount of calcium carbonate supplied so that the water circulating in the cultivation tank can maintain the pH value within the set range.
상기 사료공급제어부는 상기 통신허브를 통해 상기 질산염센서 정보를 제공받아 상기 양어수조와 재배수조를 순환하는 물이 설정범위의 질산염 값을 유지할 수 있도록 사료 공급량 조절이 이루어지는 것을 특징으로 한다.The feed supply control unit receives the nitrate sensor information through the communication hub and adjusts the feed supply amount so that the water circulating in the fish tank and the cultivation tank can maintain the nitrate value within a set range.
상기 항온항습 공조장치는 24시간을 대상으로 구분된 복수의 제어구간별 온도 및 습도 설정범위를 만족시키도록 공조제어부에 의해 제어되는 것을 특징으로 한다.The constant temperature and humidity air conditioning device is characterized in that it is controlled by an air conditioning control unit to satisfy temperature and humidity setting ranges for a plurality of control sections divided for 24 hours.
상기 공조제어부에서는 상기 통신허브를 통해 온도감지 정보와 습도감지 정보를 제공받아 상기 생육실 내부공간의 온도 및 습도 범위가 설정 범위를 유지할 수 있도록 조화된 공기의 공급량 조절이 이루어지는 것을 특징으로 한다.The air conditioning control unit receives temperature detection information and humidity detection information through the communication hub and adjusts the supply amount of conditioned air so that the temperature and humidity range of the inner space of the growth room can be maintained within a set range.
상기 모니터링 시스템은 상기 생육실 내부공간의 생육환경에 대한 센서 감지정보를 운영자 단말기로 설정된 주기에 따라 제공하는 것을 특징으로 한다.The monitoring system is characterized in that it provides sensor detection information about the growth environment in the inner space of the growth room according to a cycle set by the operator terminal.
상기 조명수단은 상기 조명제어부에 의해 24시간을 대상으로 구분된 복수의 제어구간별 시간에 따라 각 제어구간별 설정된 조도를 유지하도록 제어되는 것을 특징으로 한다.The lighting means is controlled by the lighting control unit to maintain the illuminance set for each control section according to the time for each control section divided into 24 hours.
상기 조명제어부는 08:30분부터 22시까지의 제1제어구간과, 22:00시부터 00:30분까지의 제2제어구간과, 00:30분부터 06:00시까지의 제3제어구간 및 06:00시부터 08:30분까지의 제4제어구간으로 구분하며, 가장 높은 온도구간인 제1제어구간에서는 제1설정조도(100%)가 유지되고, 가장 낮은 온도구간인 제3제어구간에서는 제3설정조도(0%)가 유지되며, 상기 제1제어구간과 제3제어구간 사이에서 버퍼구간을 형성하기 위한 제2제어구간 및 제4제어구간에서는 제2설정조도(50%)를 유지하도록 제어되는 것을 특징으로 한다. The lighting control unit includes a first control section from 08:30 to 22:00, a second control section from 22:00 to 00:30, a third control section from 00:30 to 06:00, and It is divided into a fourth control section from 06:00 to 08:30, and the first set illuminance (100%) is maintained in the first control section, which is the highest temperature section, and the third control section is the lowest temperature section. The third set illuminance (0%) is maintained, and the second set illuminance (50%) is maintained in the second and fourth control sections to form a buffer section between the first and third control sections. It is characterized in that it is controlled to maintain.
본 발명에 따른 수직형 아쿠아포닉스 스마트팜 시스템은 생육실 내부의 공기조화를 위한 구성과 수질 및 물의 순환관리를 위한 구성 및 조도 제어를 위한 구성이 계통간 연계 없이 각각 설정된 범위에 따라 개별 제어된다. In the vertical aquaponics smart farm system according to the present invention, the configuration for air conditioning inside the growth room, the configuration for water quality and water circulation management, and the configuration for illuminance control are individually controlled according to each set range without inter-system connection. .
또한, 본 발명에 따른 수직형 아쿠아포닉스 스마트팜 시스템은 생육실 내부에 구비되는 온도와 습도 및 수질 관리를 위한 센서의 감지 정보가 통신허브를 통해 모니터링 서버로 송신되고 이를 수신한 모니터링 서버에서 설정된 주기에 따라 운영자에게 전달하도록 함으로써 설정범위에 따른 개별제어 상태의 안정적 유지 여부가 확인될 수 있다.In addition, in the vertical aquaponics smart farm system according to the present invention, the detection information of the sensor for temperature, humidity, and water quality management provided inside the growth room is transmitted to the monitoring server through a communication hub, and the detection information set in the monitoring server that receives it is transmitted to the monitoring server. By delivering information to the operator according to the cycle, it can be confirmed whether the individual control status is maintained stably according to the setting range.
따라서, 일부 장비 고장 또는 프로그램 오류 발생 시 전체 시스템이 정지되는 상황 발생을 사전 차단하고, 상기와 같은 모니터링을 통해 특정 센서에서 측정된 값이 설정 범위를 벗어나는 경우 스마트팜 운영자에게 즉시 전송되어 운영자가 관련 계통의 시스템 구성의 오류를 쉽고 빠르게 파악하여 용이하게 대처할 수 있게 된다.Therefore, in the event of some equipment failure or program error, the entire system is prevented from being stopped, and through monitoring as above, if the value measured from a specific sensor is outside the set range, it is immediately transmitted to the smart farm operator so that the operator can take action. Errors in the system configuration of the system can be easily and quickly identified and easily dealt with.
뿐만 아니라, 재배 품종에 따라 생육환경의 조성이 가변될 경우에도 개별 제어되는 각 구성의 설정된 제어범위 가변을 통해 다양한 품종에 용이 대응하여 시스템 운영전환이 이루어질 수 있는 이점을 가진다. In addition, even when the composition of the growth environment varies depending on the cultivated variety, it has the advantage of being able to easily adapt to various varieties and change system operation by changing the set control range of each individually controlled configuration.
도 1 은 종래 기술에 따른 아쿠아포닉스를 위한 모듈형 스마트팜 시스템을 설명하기 위한 도면.
도 2 는 본 발명에 따른 수직형 아쿠아포닉스 스마트팜 시스템의 제어 구성을 설명하기 위한 도면.
도 3 은 본 발명에 따른 수직형 아쿠아포닉스 스마트팜 시스템의 일실시 구조를 설명하기 위한 도면.
도 4 는 본 발명에 따른 수직형 아쿠아포닉스 스마트팜의 요부구성인 생육실의 다른 실시 형태를 보인 도면.
도 5 는 본 발명에 따른 수직형 아쿠아포닉스 스마트팜 시스템의 계통별 유체 흐름 경로를 보인 도면.
도 6 은 본 발명에 따른 수직형 아쿠아포닉스 스마트팜 시스템의 에너지 절감 물순환 구조를 보이기 위한 도면.
도 7 은 본 발명에 따른 수직형 아쿠아포닉스 스마트팜 시스템의 공기순환 구조를 보이기 위한 도면.
도 8 은 본 발명에 따른 수직형 아쿠아포닉스 스마트팜 시스템을 이용한 조도 제어 과정을 설명하기 위한 도면.
도 9 는 본 발명에 따른 수직형 아쿠아포닉스 스마트팜 시스템 제어테이블의 일 실시 예를 보인 도면.
도 10 은 본 발명에 따른 수직형 아쿠아포닉스 스마트팜 시스템 제어테이블의 다른 실시 예를 보인 도면.Figure 1 is a diagram illustrating a modular smart farm system for aquaponics according to the prior art.
Figure 2 is a diagram for explaining the control configuration of the vertical aquaponics smart farm system according to the present invention.
Figure 3 is a diagram illustrating an exemplary structure of a vertical aquaponics smart farm system according to the present invention.
Figure 4 is a view showing another embodiment of the growth room, which is a main component of the vertical aquaponics smart farm according to the present invention.
Figure 5 is a diagram showing the fluid flow path for each system of the vertical aquaponics smart farm system according to the present invention.
Figure 6 is a diagram showing the energy-saving water circulation structure of the vertical aquaponics smart farm system according to the present invention.
Figure 7 is a diagram showing the air circulation structure of the vertical aquaponics smart farm system according to the present invention.
Figure 8 is a diagram for explaining the illuminance control process using the vertical aquaponics smart farm system according to the present invention.
Figure 9 is a diagram showing an example of a vertical aquaponics smart farm system control table according to the present invention.
Figure 10 is a diagram showing another embodiment of the vertical aquaponics smart farm system control table according to the present invention.
이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세히 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 기재된다. 또한, 실시 예의 설명에 있어 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 설명을 간략히 하거나 생략하였으며, 어떤 구성요소가 다른 구성요소의 일측에 “구비”되거나, 어떤 구성요소가 다른 구성요소와 함께“형성”한다고 기재된 경우, 그 구성요소는 그 다른 구성요소의 일측에 직접적으로 구비 또는 형성할 수 있지만, 각 구성요소 사이에 또 다른 구성 요소가 “구비”되거나, 또 다른 구성과 함께“형성”할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described in detail through illustrative drawings. In adding reference numerals to components in each drawing, identical components are given the same reference numerals as much as possible even if they are shown in different drawings. In addition, in the description of the embodiment, if it is determined that a specific description of a related known configuration or function interferes with the understanding of the embodiment of the present invention, the description is simplified or omitted, and a component is placed on one side of another component. When a component is described as being “provided” or “formed” with another component, the component may be provided or formed directly on one side of the other component, but there may be another component between each component. It should be understood that it can be “equipped” or “formed” with another composition.
도 2 에는 본 발명에 따른 아쿠아포닉스 스마트팜 시스템의 제어 구성을 설명하기 위한 도면이 도시되고, 도 3 에는 본 발명에 따른 아쿠아포닉스 스마트팜 시스템의 일실시 구조를 설명하기 위한 도면이 도시된다. Figure 2 shows a drawing for explaining the control configuration of the aquaponics smart farm system according to the present invention, and Figure 3 shows a drawing for explaining one embodiment of the structure of the aquaponics smart farm system according to the present invention. .
이들 도면을 참조하면, 본 발명에 따른 수직형 아쿠아포닉스 스마트팜 시스템은 양어 및 작물재배를 위한 내부공간(110)이 마련되는 생육실(100)과, 상기 생육실(100) 외부에서 상기 생육실(100) 내부로 작물의 생육환경 조성을 위한 항온항습 공조장치(800)를 포함하여 구성된다. Referring to these drawings, the vertical aquaponics smart farm system according to the present invention includes a
즉, 본 발명에 따른 수직형 아쿠아포닉스 스마트팜 시스템은 생육실(100) 내부공간(110)의 온도와 습도 조절이 생육실(100) 외부에서 공급되는 공조된 공기에 의해 이루어진다. That is, in the vertical aquaponics smart farm system according to the present invention, the temperature and humidity of the
상세히, 상기 내부공간(110)에는 양어수조(200)와 재배수조(600)가 배치되고, 상기 항온항습 공조장치(800)는 생육실(100) 일측에 설치브라켓(830)을 통해 장착되며, 공조배관(810)으로 생육실(100) 내부공간(110)과 연결되어 조화된 공기를 공급한다.In detail, a
즉, 상기 생육실(100) 내부에는 공조 과정에서 발생되는 응축열과 응축수에 대한 처리가 배제된 상태에서 상기 공조배관(810)을 통해 공급되는 조화된 공기에 의해 일정 수준의 공조환경을 유지하여 양어 및 작물의 재배가 이루어질 수 있다. That is, inside the
한편, 상기와 같은 공조환경 유지를 위해서 상기 내부공간(110)에는 습도센서(112)와 대기온도센서(114)가 구비되어 생육실(100) 내부 습도 및 온도의 감지가 이루어지며, 감지된 정보는 통신허브(400)를 통해 상기 항온항습 공조장치(800)로 전달된다. Meanwhile, in order to maintain the above-mentioned air-conditioning environment, the
상기 항온항습 공조장치(800)는 공기조화를 위한 온도조절기(860)와 습도조절기(880) 및 송풍기(840)를 포함하며, 공조제어부(820)를 통해 미리 설정된 온도와 습도로 조화된 공기를 상기 내부공간(110)으로 공급할 수 있다.The constant temperature and humidity air conditioning device 800 includes a
즉, 항온항습 공조장치(800)의 제어는 상기 공조제어부(820)의 제어 프로그램을 통해 독립적으로 운영될 수 있으며, 재배 식물의 품종에 따른 제어테이블에 기반하여 운전 제어가 이루어질 수 있다. That is, the control of the constant temperature and humidity air conditioner 800 can be operated independently through the control program of the air
그리고, 상기 공조제어부(820)에서는 상기 통신허브(400)를 통해 내부공간(110)의 온도 및 습도 정보를 수신하여 상기 제어테이블에서 설정된 범위가 유지될 수 있도록 조화된 공기의 공급이 이루어질 수 있도록 한다. In addition, the air
상기 제어테이블에 관한 내용은 아래에서 첨부된 도면과 함께 보다 구체적인 실시 예를 설명할 수 있도록 한다. Details regarding the control table are provided below to explain more specific embodiments along with the attached drawings.
한편, 상기 양어수조(200)는 어류의 생육 공간을 제공할 뿐만 아니라 상기 재배수조(600)를 통해 육성되는 작물에 영양분을 공급한다. Meanwhile, the
즉, 상기 양어수조(200)에 수용되는 물은 작물의 생장을 위한 천연 무기물을 제공하게 되며, 이를 위해 상기 양어수조(200) 내부에는 수온의 감지를 위한 수온감지센서(212), 용존산소량(dissolved oxygen, DO) 감지를 위한 DO감지센서(213), 산성도 측정을 위한 pH센서(214), 질산염(NO3 -) 농도 감지를 위한 질산염감지센서(215) 및 암모니아(NH3) 농도 감지를 위한 암모니아감지센서(217)가 포함된다.That is, the water received in the
그리고, 상기 통신허브(400)는 상기 양어수조(200) 내부에 구비되는 각 센서의 감지정보를 수신하여 모니터링 서버(920)로 전송할 수 있으며, 이를 수신한 모니터링 서버(920)는 수집된 정보를 운영자 단말기(940)로 제공하여 생육환경 유지 상태를 용이하게 확인할 수 있도록 한다.In addition, the communication hub 400 can receive detection information from each sensor provided inside the
한편, 상기 양어수조(200) 일측에는 어류의 사료를 공급하기 위한 사료공급수단(300)이 구비된다. Meanwhile, a feed supply means 300 is provided on one side of the
상기 사료공급수단(300)은 사료공급제어부(320)에 의해 공급주기에 따른 사료공급기(340) 제어를 통해 규칙적인 사료공급이 이루어질 수 있도록 하며, 이를 위해 상기 사료공급제어부(320)에는 사료공급타이머(322)가 포함된다. The feed supply means 300 ensures regular feed supply by controlling the
즉, 상기 사료공급수단(300)의 제어는 상기 사료공급제어부(320)의 사료공급타이머(322) 설정을 통해 독립적으로 운영될 수 있으며, 육성 어류의 품종에 따른 제어테이블에 기반하여 사료공급기(340)의 공급 주기가 설정될 수 있다. That is, the control of the feed supply means 300 can be operated independently through setting the
그리고, 상기 사료공급제어부(320)에서는 상기 통신허브(400)를 통해 양어수조(200) 내부의 수질 정보를 수신하여 허용 범위 이상으로 수질 저하가 감지될 경우에는 수질 개선을 위해 사료공급 중단이 이루어질 수 있으며, 수질 개선이 완료된 이후에는 다시 설정된 사료공급 주기에 따른 공급이 재개되도록 사료공급기(340) 제어가 이루어질 수 있다. In addition, the feed
일 예로 상기 통신허브(400)를 통해 수신되는 양어수조(200) 내부의 암모니아 농도가 2ppm을 초과하거나, 질산염 농도가 50ppm을 초과하는 경우 상기 사료공급제어부(320)에서는 수질 개선을 위해 사료공급을 중단하거나 감소시키며, 일정 시간 경과 후 상기 암모니아 농도 및 질산염 농도가 정상 범위로 회복된 이후에는 다시 설정된 공급 주기에 따른 사료 공급이 재개될 수 있도록 사료공급수단(300)의 독립적인 제어가 이루어진다. For example, if the ammonia concentration inside the
한편, 본 발명에 따른 수직형 아쿠아포닉스 스마트팜 시스템에서는 양어수조(200)의 수질은 물론 재배수조(600)로 공급되는 물의 수질 향상을 위해 산소공급 및 용해수단(500)이 더 구비된다. Meanwhile, in the vertical aquaponics smart farm system according to the present invention, oxygen supply and dissolution means 500 are further provided to improve the water quality of the water supplied to the
상기 산소공급 및 용해수단(500)은 고순도의 산소를 생성하기 위한 산소발생기(540)와 수조내 용존산소의 양을 극대화 시켜 공급하기 위한 용해기(560) 및 산소공급 제어부(520)를 포함한다. The oxygen supply and dissolution means 500 includes an
즉, 본 발명에서는 상기 산소공급 제어부(520)에 의해 산소발생기(540)를 통해 생성된 순도 90% 이상의 고순도 산소가 용해기(560)를 거쳐 상기 양어수조(200)로 공급되도록 운영되며, 상기 통신허브(400)를 통해 상기 DO센서(213) 값을 수신하여 산소발생기(540)의 생성량이 조절될 수 있다. That is, in the present invention, the oxygen
한편, 상기 산소발생기(540)에서 생성된 고순도의 산소를 양어수조(200)로 공급하는 경우에는 물속에 용해되지 않은 산소가 수조 외부로 방출된다. Meanwhile, when high-purity oxygen generated in the
따라서, 본 발명에서는 상기 산소발생기(540)에서 생성된 산소를 상기 용해기(560)로 공급하여 용해기 속에서 생성된 용존산소량이 높은 물을 상기 양어수조(200)로 공급함으로써 양어수조 내 용존산소량이 급격히 향상될 수 있도록 한다. Therefore, in the present invention, oxygen generated in the
그리고, 상기와 같은 산소공급수단(500)의 제어를 통해 양어수조(200) 내부의 용존 산소량을 극대화 시키면 호기성 미생물을 통한 유기물 분해효과가 향상되어 재배수조(600) 내 물고기 고형 배설물의 퇴적을 최소한으로 줄일 수 있으며, 이로 인해 필터가 필요없는 무필터 아쿠아포닉스 시스템이 구현될 수 있다. In addition, by maximizing the amount of dissolved oxygen inside the
상기 재배수조(600)는 상기 양어수조(200) 일측에서 설치프레임(610)과 선반(612)에 의해 구획된 공간에 설치되는 복수의 수조본체(620)를 포함한다. The
즉, 상기 설치프레임(610)과 선반(612)은 복수의 열과 행을 가지도록 공간을 구획할 수 있으며, 구획된 복수의 공간에는 각각 수조본체(620)가 구비되어 상기 양어수조(200)를 통해 공급되는 물이 일정량 이상 수용된 상태로 작물(10)의 재배가 이루어질 수 있도록 한다.That is, the
본 실시 예에서 상기 수조본체(620)는 6개의 수조가 층을 이루는 형태로 설명되나, 상기 수조본체(620)의 층상 배열 갯수는 필요에 따라 조정될 수 있다. In this embodiment, the water tank body 620 is described as a form of six water tanks forming a layer, but the number of layers of the water tank body 620 can be adjusted as needed.
상기와 같이 배열되는 각각의 수조본체(620)에는 작물(10)을 수조본체(10)로 부터 일정높이 이격시키기 위한 재배판인 덮개(640)가 더 구비되며, 상기 덮개(640)에는 일정 간격으로 천공 형성된 삽입홀(642)이 복수개 형성되어 작물(10)의 뿌리 부분이 수조본체(620)에 수용되는 물과 접촉됨으로써 작물재배가 이루어진다.Each of the water tank bodies 620 arranged as above is further provided with a
그리고, 다른 실시 형태로 선반(612)에 의해 구획된 2층 이상의 공간에는 물의 공급량을 줄이고 재배판의 세척 빈도를 줄일 수 있는 거터(gutter)가 구비될 수 있다.And, in another embodiment, the space on the second or higher floor divided by the
도 4 는 본 발명에 따른 수직형 아쿠아포닉스 스마트팜의 요부구성인 생육실의 다른 실시 형태를 보인 도면으로, 상기 거터(gutter, 670)는 내부에 소정의 양액이 수용될 수 있는 수용공간을 형성하고, 상기 수용공간을 캡으로 차폐하여 작물의 재배공간을 형성한다. Figure 4 is a view showing another embodiment of the growth room, which is a main component of the vertical aquaponics smart farm according to the present invention, and the gutter (670) has a receiving space inside which a predetermined nutrient solution can be accommodated. and the accommodation space is shielded with a cap to form a cultivation space for crops.
상기 캡에는 작물의 삽입을 위한 다수의 수용홀(672)이 마련되며, 도시되지는 않았지만 상기 수용홀(672)에는 그로우백(growbag)이 더 구비되어 작물이 그로우백에 올려진 상태에서 성장할 수 있다. The cap is provided with a plurality of receiving
상기 거터(670)는 복수개가 병렬 배치되어 각 거터별 물의 공급이 이루어지며, 이를 위해 상기 거터(670)가 구비되는 각 층에는 거터와 연결되는 복수의 분기관(미도시)이 더 구비된다.A plurality of the
한편, 상기와 같이 거터(670)를 이용한 층을 포함하는 경우에도 가장 저층의 재배수조는 상층부로 물을 공급하기 위하여 일정량 이상의 수위가 유지되어야 하므로 담액식 수조본체(620)의 형태가 유지된다.Meanwhile, even in the case where the layer using the
즉, 본 실시 예에서 생육실(100)의 내부공간(110)은 설치프레임(610)에 의해 수직형 층상 구조로 형성되되, 상기 양어수조(200)의 수위보다 낮은 층에서는 적어도 최하층이 수조본체(620)와 덮개(640)를 포함하는 담액식으로 구성되고, 상기 양어수조(200)의 수위보다 높은 층은 상기와 같은 구조의 담액식 수조본체(620)로부터 물을 공급받는 전술한 거터(670) 방식으로 구성된다. That is, in this embodiment, the
이하, 이어지는 설명은 6개의 수조가 수직으로 층을 이루도록 수조본체(620)가 배열된 경우의 실시 예를 중심으로 설명한다.Hereinafter, the following description will focus on an embodiment in which the water tank body 620 is arranged so that six water tanks are vertically layered.
전술한 바와 같이 수직으로 복수의 층을 이루도록 배열되는 상기 수조본체(620) 일측에는 작물(10)에 빛을 공급하기 위한 조명수단(700)이 더 구비된다.As described above, a lighting means 700 for supplying light to the
상기 조명수단(700)은 복수의 조명등(740)과 이의 제어를 위한 조명제어부(720)가 포함되며, 상기 조명제어부(720)는 조명 타이머(722)를 이용하여 재배작물의 품종에 따른 제어테이블에 기반하여 설정된 조명제어 구간에 따라 조도제어가 이루어질 수 있다.The lighting means 700 includes a plurality of
본 실시 예에서 상기 조명등(740)은 식물성장용 엘이디(LED)램프가 적용되나, 재배되는 작물의 종류와 이에 따른 생육 조건에 따라 형광등이나 할로겐, 백열등 등이 고려될 수 있다.In this embodiment, the
그리고, 상기 조명등(740)의 일측에는 대류팬(120)이 더 구비되어 재배작물의 주변으로 공기의 유동을 발생시킬 수 있으며, 상기 대류팬(120)은 상기 조명제어부(720)를 통해 상기 조명등(740)의 온/오프에 따라 연동되어 제어될 수 있다.In addition, a
또한, 상기 조명제어부(720)에서는 상기 통신허브(400)를 통해 온도 정보를 수신하여 상기 대류팬(120)의 구동을 제어할 수 있다. Additionally, the
즉, 본 발명에 따른 수직형 아쿠아포닉스 스마트팜 시스템은 전술한 바와 같이 물의 순환을 위한 시스템 구성의 제어계통과 내부공간(110)의 항온 항습을 유지하기 위한 공기의 순환 시스템 구성의 제어계통이 미리 설정된 제어프로그램에 따라 각각 분리된 형태로 제어된다. That is, the vertical aquaponics smart farm system according to the present invention has a control system for the system configuration for water circulation and a control system for the air circulation system configuration for maintaining constant temperature and humidity in the
그리고, 상기 통신수단(400)을 통해 감지되는 센싱 정보가 설정된 범위를 초과하는 경우에는 각 제어계통의 시스템 구성들이 설정된 범위로 센서 정보가 회복 될 때까지 정상화를 위한 개별 제어가 수행된다. In addition, when the sensing information sensed through the communication means 400 exceeds the set range, individual control for normalization is performed on the system configurations of each control system until the sensor information is restored to the set range.
또한, 상기 통신허브(400)를 통해 수집되는 각 센서의 감지정보는 전술한 바와 같이 모니터링 서버(920)로 전달되어 운영자 단말기(940)에 일정 주기로 안내된다.In addition, the detection information of each sensor collected through the communication hub 400 is transmitted to the
따라서, 수직형 아쿠아포닉스 스마트팜 시스템 운영자는 단말기(940)를 통해 물의 순환공급계통이나 공조 계통의 비정상 상황을 용이하게 파악할 수 있으며, 비정상 상황이 확인된 계통의 시스템구성을 중심으로 보다 구체적인 오류의 파악이 이루어질 수 있다. Therefore, the vertical aquaponics smart farm system operator can easily identify abnormal situations in the water circulation supply system or air conditioning system through the terminal 940, and more specific errors can be detected focusing on the system configuration of the system in which the abnormal situation has been confirmed. understanding can be achieved.
또한, 오류가 확인된 시스템 구성의 경우 다른 시스템 구성과의 연계 제어가 이루어지지 않으며, 각각 설정된 주기와 관련 센서 감지 정보의 수신에 따른 제어방식으로 구동됨에 따라 복잡한 소프트웨어의 오류검토 없이 보다 용이하게 오류 원인을 파악하여 조치를 취할 수 있는 이점을 가진다. In addition, in the case of a system configuration in which an error has been confirmed, linkage control with other system configurations is not performed, and each is operated in a control manner according to the set cycle and reception of related sensor detection information, making it easier to detect errors without reviewing complex software errors. It has the advantage of being able to identify the cause and take action.
한편, 상기와 같은 제어방식에 기반하여 본 발명에 따른 아쿠아포닉스 시스템은 각 계통별 에너지 절감을 위한 유체의 흐름경로를 구성하여 유지 보수에 소요되는 비용 절감이 이루어질 수 있다. Meanwhile, based on the above control method, the aquaponics system according to the present invention can reduce maintenance costs by configuring a fluid flow path to save energy for each system.
도 5 에는 본 발명에 따른 수직형 아쿠아포닉스 스마트팜 시스템의 계통별 유체 흐름 경로를 보인 도면이 도시되고, 도 6 에는 본 발명에 따른 수직형 아쿠아포닉스 스마트팜 시스템의 에너지 절감 물순환 구조를 보이기 위한 도면이 도시되며, 도 7 에는 본 발명에 따른 수직형 아쿠아포닉스 스마트팜 시스템의 공기순환 구조를 보이기 위한 도면이 도시된다.Figure 5 shows a diagram showing the fluid flow path for each system of the vertical aquaponics smart farm system according to the present invention, and Figure 6 shows the energy-saving water circulation structure of the vertical aquaponics smart farm system according to the present invention. A drawing is shown to show, and Figure 7 shows a drawing showing the air circulation structure of the vertical aquaponics smart farm system according to the present invention.
우선, 본 실시 예에서는 6개의 재배수조가 층상으로 배열된 상태에서 양어수조(200)로 부터 공급되는 물이 하나의 순환펌프(630)를 이용하여 순환될 수 있도록 구성된다. First, in this embodiment, the water supplied from the
상세히, 상기 재배수조는 가장 하측에 위치되는 제1수조(621)에서 제2내지 6수조(622, 623, 624, 625, 626)까지 층층이 배치되고, 각 층으로 공급되는 물은 제1수조(621)에 구비되는 순환펌프(630)와 양수배관(632)에 의해 공급된다. In detail, the cultivation tanks are arranged in layers from the first tank (621) located at the bottom to the second to sixth tanks (622, 623, 624, 625, 626), and the water supplied to each layer is supplied to the first tank (621). It is supplied by the
상기 제1수조(321)는 상기 양어수조(200)로부터 메인공급관(650)을 통해 물을 공급받으며, 설치 위치가 상기 메인공급관(650)의 양어수조(200) 연결 높이보다 낮은 곳에 위치됨에 따라 유량조절밸브(652)의 개폐조작 만으로 제1수조(321)로 공급되는 물의 공급 및 차단이 이루어질 수 있다. The first water tank 321 receives water from the
한편, 상기 양수배관(632)은 일측 단부가 상기 제1수조(321)에 위치된 순환펌프(630)와 연결되고 타단은 상기 제6수조(626) 보다 상측에 위치된다. Meanwhile, one end of the
그리고, 상기 양수배관(632)에는 상기 제2내지 6수조(622, 623, 624, 625, 626)에 각각 물을 분기하여 공급하기 위한 제2내지 6분기관(622a, 623a, 624a, 625a, 626a)과 각 분기관에 구비되어 물의 공급 및 차단이 이루어질 수 있도록 하는 제2내지 6조절밸브(622b, 623b, 624b, 625b, 626b)가 연결된다. In addition, the
따라서, 상기 양수배관(632)을 통해 공급되는 물은 상기 각 조절밸브(622b, 623b, 624b, 625b, 626b)의 개폐 조작에 따라 각 수조(622, 623, 624, 625, 626)로 분기되어 공급될 수 있다. Therefore, the water supplied through the
상기와 같이 순환펌프(630)와 양수배관(632) 및 각 분기관(622a, 623a, 624a, 625a, 626a)을 통해 제2내지 6수조(622~626)로 공급된 물은 설치 높이에 따라 일부는 상기 양어수조(200)로 회수되고, 일부는 상기 제1수조(621)로 회수된다. As described above, the water supplied to the second to sixth water tanks (622 to 626) through the circulation pump (630), the pumping pipe (632), and each branch pipe (622a, 623a, 624a, 625a, 626a) is distributed according to the installation height. Some are returned to the
상세히, 상기 제2내지 6수조(622~626)는 작물의 재배공간을 형성하기 위하여 선반(612)에 의해 상측으로 소정 높이 이격된 형태로 배치됨에 따라 일부 수조의 형성 높이는 상기 양어수조(200)의 수위 이하로 배치되고, 나머지 수조는 상기 양어수조(200)의 수위보다 높은 위치에 배치된다. In detail, the second to
본 실시 예에서는 상기 제2수조(622)와 제3수조(623)가 상기 양어수조(200)의 수위 이하로 형성되고, 상기 제4 내지 6수조(624, 625, 626)는 상기 양어수조(200)의 수위보다 높은 위치에 형성된다. In this embodiment, the
따라서, 상기와 같은 배치 위치를 고려하여 상기 제2수조(622)와 제3수조(623)는 제2회수관(622c)와 제3회수관(623c)을 통해 제1수조(621)로 회수되는 물 순환 경로를 형성하게 되고, 상기 제4 내지 6수조(624, 625, 626)는 각각 제4내지 6회수관(624c, 625c, 626c)를 통해 양어수조(200)로 회수되는 물 순환 경로를 형성한다. Therefore, considering the above-mentioned arrangement position, the
한편, 상기와 같이 형성되는 물 순환 경로를 따라 공급되는 양어수조(200)의 물은 산소발생기(540)와 용해기(560) 및 산소공급튜브(550)를 통해 공급된 고순도의 산소에 의해 용존 산소량이 극대화된 것으로, 고형물이 대부분 분해되어 공급됨에 따라 제1수조(621)는 물론 제2내지 6수조(622~626)에서 고형물 적치 현상이 최소화 될 수 있다. Meanwhile, the water of the
즉, 본 발명에 따른 아쿠아포닉스 스마트팜 시스템의 물 순환 공급 구조에서는 별도의 여과필터 없이 고형물이 최소화된 물을 순환 시킴에 따라 각 수조(621~626)에 소요되는 여과필터 비용을 절감할 수 있음은 물론 청소 주기가 길어질 수 있으므로 유지 보수에 많은 이점을 가질 수 있다. That is, in the water circulation supply structure of the aquaponics smart farm system according to the present invention, the cost of filtration for each tank (621 to 626) can be reduced by circulating water with minimal solids without a separate filtration filter. Of course, the cleaning cycle can be longer, which can have many advantages in maintenance.
또한, 본 발명에 따른 아쿠아포닉스 스마트팜 시스템에서는 우수를 활용하여 상기 양어수조(200)로 공급하거나 재배수조의 청소가 이루어질 수 있다. In addition, in the aquaponics smart farm system according to the present invention, rainwater can be used to supply to the
이를 위해 본 발명에 따른 아쿠아포닉스 스마트팜 시스템에는 집수관과 저류조 및 우수여과 필터 및 우수공급펌프가 더 구비될 수 있다. To this end, the aquaponics smart farm system according to the present invention may be further equipped with a water collection pipe, a storage tank, a rainwater filtration filter, and a rainwater supply pump.
즉, 도면에 도시되지는 않았지만 상기 생육실(100)의 외부에는 우수의 포집 경로를 형성하기 위한 집수관과, 상기 집수관을 통해 수집되는 우수가 저장되는 저류조가 마련될 수 있다. That is, although not shown in the drawing, a water collection pipe for forming a rainwater collection path and a retention tank for storing rainwater collected through the water collection pipe may be provided outside the
그리고, 상기 저류조는 상기 양어수조(200)로 배관 연결되어 양어수조(200)에 부족한 물을 공급할 수 있으며, 이를 위해 우수의 공급경로 상에는 우수여과필터와 우수공급펌프가 더 마련될 수 있다. In addition, the storage tank can be connected to the
또한, 상기 저류조의 일측에는 상기 각 재배수조의 저면을 통해 청소수를 공급하기 위한 청소수 공급배관이 더 구비되며, 상기 청소수 공급배관은 상기 우수여과필터를 통과한 이후 양어수조(200)로 공급되는 우수 공급배관에서 분기될 수 있다. In addition, one side of the storage tank is further provided with a cleaning water supply pipe for supplying cleaning water through the bottom of each cultivation tank, and the cleaning water supply pipe is supplied to the
그리고, 상기 청소수 공급배관 및 우수 공급배관에는 각각 밸브가 구비되어 상기 우수공급펌프를 이용하여 우수공급은 물론 청소수 공급이 모두 이루어질 수 있으며, 상기 청소수 공급배관에는 각 재배수조에 소정 압력으로 청소수를 분사하기 위하여 청소분기관과 청소노즐이 더 포함될 수 있다. In addition, the cleaning water supply pipe and the rainwater supply pipe are each equipped with a valve, so that both rainwater supply and cleaning water can be supplied using the rainwater supply pump, and the cleaning water supply pipe is provided with a predetermined pressure to each cultivation tank. A cleaning spray pipe and a cleaning nozzle may be further included to spray cleaning water.
한편, 상기 생육실(100) 내부공간(110)의 공기조화는 전술한 바와 같이 공조배관(810)을 통해 설정된 온도 및 습도로 공급되는 조화된 공기에 의해 이루어지며, 내부공간(110)으로 유입된 공기는 상기 각 수조(621~626)를 통해 마련되는 작물 재배공간마다 배치되는 복수의 대류팬(120)에 의해 순환될 수 있다. Meanwhile, the air conditioning of the
상세히, 상기 공조배관(810)을 통해 공급되는 조화된 공기는 온도와 습도가 조절되어 상온보다 낮은 온도로 공급되며, 상기 공조배관(810)은 상기 생육실(100)의 천정을 따라 배치되어 토출부(822)를 통해 내부공간(110)으로 유입됨에 따라 하측으로 대류가 일어나게 된다. In detail, the conditioned air supplied through the air conditioning pipe 810 is supplied at a temperature lower than room temperature by controlling the temperature and humidity, and the air conditioning pipe 810 is disposed along the ceiling of the
그리고, 상기와 같이 하측으로 대류되는 조화된 공기는 상기 각 수조(621~626) 일측에 구비되는 복수의 대류팬(120)의 구동에 의해 흐름이 강제되어 조화된 공기의 순환 유동이 형성된다. In addition, the conditioned air convected downward as described above is forced to flow by driving the plurality of
본 실시 예에서 공조배관(810)은 생육실(100) 천정 중앙 부분에 위치되어 측면을 따라 형성되는 토출부(812)를 통해 조화된 공기를 배출하도록 위치되나, 생육실(100)의 규모와 형상에 따라 상기 공조배관(810)의 수량은 가변될 수 있으며, 생육실(100)의 가장 상측에 위치하면서 배치 형태도 다양하게 가변될 수 있다. In this embodiment, the air conditioning pipe 810 is located in the central portion of the ceiling of the
그리고, 상기 대류팬(120)은 도 6에 확대 도시된 바와 같이 조명제어부(720)의 일측에서 제6수조(626)의 길이방향을 따라 배치되며, 복수개가 일정 간격 이격 형성되어 공기의 흐름을 형성함으로써 제6수조(626)에 의해 제공되는 작물의 재배공간에 자연풍과 같은 공기의 흐름을 제공할 수 있다. In addition, the
상기와 같은 공기의 흐름은 각 층마다 배치되는 대류팬(120)에 의해 형성될 수 있으며, 각 층별 대류팬(120)은 전술한 바와 같이 상기 조명제어부(720)에 의해 설정된 주기에 따라 공기의 흐름을 생성할 수 있도록 제어된다. The air flow as described above can be formed by a
한편, 본 실시 예에서 상기 조명제어부(720)는 상기 조명등(740)의 제어를 통해 낮과 밤이 변화되는 재배환경을 제공한다.Meanwhile, in this embodiment, the
도 8 에는 본 발명에 따른 수직형 아쿠아포닉스 스마트팜 시스템을 이용한 조도 제어 과정을 설명하기 위한 도면이 도시되고, 도 9 에는 본 발명에 따른 수직형 아쿠아포닉스 스마트팜 시스템 제어테이블의 일 실시 예를 보인 도면이 도시된다. Figure 8 shows a diagram for explaining the illuminance control process using the vertical aquaponics smart farm system according to the present invention, and Figure 9 shows an embodiment of the vertical aquaponics smart farm system control table according to the present invention. A drawing showing is shown.
이들 도면을 참조하면, 본 발명에 따른 아쿠아포닉스 스마트팜 시스템에서는 조명수단(700)의 개별 제어를 통해 생육실(100) 내부를 도 9의 제어테이블에 도시된 바와 같은 4개의 제어구간으로 구분하여 조도제어가 이루어진다. Referring to these drawings, in the aquaponics smart farm system according to the present invention, the inside of the
우선, 상기 제어테이블에 도시되는 제어구간은 24시간을 기준으로 복수개로 구분되며, 본 실시 예에서 제1제어구간은 생육실(100) 내부를 제1생육환경으로 조성하기 위한 구간으로 08:30 분부터 22:00 시까지 제1설정조도(100%)를 유지하도록 조명등(740)이 제어된다. First, the control section shown in the control table is divided into a plurality of sections based on 24 hours. In this embodiment, the first control section is a section for creating the inside of the
제2제어구간은 조명 및 온도가 급격히 전환되어 작물에 스트레스가 가해지는 것을 줄이기 위한 버퍼구간으로, 00:30 분 부터 06:00 시까지 제어구간 중 가장 어둡고 낮은 온도의 생육환경을 조성하는 제3구간으로 진입하기 전인 22:00시 부터 00:30분까지 제2설정조도(50%)를 유지하도록 조명등(740)이 제어된다. The second control section is a buffer section to reduce stress on crops due to rapid changes in lighting and temperature, and the third control section creates the darkest and lowest temperature growth environment among the control sections from 00:30 to 06:00. The
그리고, 전술한 제3제어구간에서는 00:30분 부터 06:00시 까지 조명등(740)을 오프(Off) 시켜 제3설정조도(0%)가 유지되도록 하며, 제4제어구간은 상기 제1제어구간으로 진입하기 전 버퍼구간으로 06:00시 부터 08:30분까지 다시 제2설정조도(50%)가 유지되도록 조명등(740)의 제어가 이루어진다.And, in the above-mentioned third control section, the
한편, 상기와 같이 조명등(740)의 제어범위가 설정된 조명수단(700)은 전술한 물순환 계통의 시스템 구성의 제어상황이나 공기의 순환 계통의 시스템 구성의 제어상황과 관계 없이 개별제어가 이루어진다. Meanwhile, the lighting means 700 for which the control range of the
상세히, 본 발명에 따른 수직형 아쿠아포닉스 스마트팜 시스템이 온(On) 상태가 되면, 우선, 조명타이머(722)가 현재시간과 동기화 된다. In detail, when the vertical aquaponics smart farm system according to the present invention is turned on, first, the
즉, 본 발명에 따른 조명수단(700)에서는 조명제어부(720)에 의해 조명등(740)이 구분된 제어구간과 조명타이머(722)의 동작 시간에 의해 설정된 조도로 작동됨에 따라 초기 구동이나 시스템 전체 전원이 오프(Off) 된 이후 다시 시스템 온(On) 될 경우, 조명타이머(722)의 동기화가 이루어진다. That is, in the lighting means 700 according to the present invention, the
그리고, 조명타이머(722)가 동기화된 이후에는 현재시간이 해당되는 제어구간을 확인하여 각 제어구간에 따른 조도제어가 이루어진다. And, after the
한편, 본 실시 예에서 각 제어구간에 따른 조도 제어는 조명등(740)의 점등 개수 제어나 전류 조절을 통해 이루어질 수 있다. Meanwhile, in this embodiment, illuminance control according to each control section can be achieved through controlling the number of
일 예로 전류 제어를 통한 조도 제어의 경우 각 설정 조도 별로 스위칭 주파수가 다른 신호를 생성하여 조도 조절이 이루어질 수 있다. For example, in the case of illuminance control through current control, illuminance can be adjusted by generating signals with different switching frequencies for each set illuminance.
그리고, 점등 개수의 제어를 통한 조도 조절이 이루어지는 경우에는 상기 조명등(740)의 하측으로 빛의 산란을 위한 산란판이 수조의 길이 방향을 따라 더 구비되는 상태에서 일정 간격으로 배치된 조명등(740)의 점등 개수를 조절하여 조도 제어가 이루어질 수 있다. In addition, when illuminance is adjusted by controlling the number of lights, a scattering plate for scattering light is further provided below the
한편, 상기와 같이 제어구간이 구분된 제어테이블에는 상기 조명등(740)의 제어 이외에도 상기 항온항습 공조수단(800)의 제어를 위한 온도 및 습도 범위가 더 포함된다. Meanwhile, the control table divided into control sections as described above further includes temperature and humidity ranges for controlling the constant temperature and humidity air conditioning means 800 in addition to controlling the
즉, 본 실시 예에 따른 상기 제어테이블에는 아침부터 밤이 되기 이전까지를 고려한 환경 조성 구간인 제1제어구간에서 상기 항온항습 공조수단(800)을 통해 공급되는 공기에 의해 17 내지 20℃의 온도 범위와 70 내지 80%의 수준으로 습도가 조절될 수 있도록 조화된 공기의 공급이 이루어진다. That is, the control table according to this embodiment has a temperature of 17 to 20°C by air supplied through the constant temperature and humidity air conditioning means 800 in the first control section, which is an environment creation section considering the period from morning to night. Conditioned air is supplied so that the humidity can be adjusted to a range and level of 70 to 80%.
그리고, 밤을 고려한 환경 조성 구간인 제3구간에서는 10 내지 13℃의 온도 범위와 90 내지 97% 수준의 습도가 조절될 수 있도록 조화된 공기의 공급이 이루어진다. In addition, in the third section, which is an environment creation section considering the night, conditioned air is supplied so that the temperature range of 10 to 13 ° C. and the humidity level of 90 to 97% can be controlled.
또한, 본 발명에서는 저녁과 밤, 밤과 아침 사이의 급격한 환경변화를 방지하기 위하여 전술한 바와 같이 제2제어구간과 제4제어구간이 설정되며, 13 내지 17℃의 온도 범위와 70 내지 80% 수준의 습도가 조절될 수 있도록 조화된 공기의 공급이 이루어진다. In addition, in the present invention, in order to prevent rapid environmental changes between evening and night and night and morning, the second control section and the fourth control section are set as described above, and the temperature range is 13 to 17°C and 70 to 80%. Conditioned air is supplied so that the level of humidity can be controlled.
상기와 같은 설정범위로 조화된 공기를 공급하는 상기 제2제어구간은 저녁과 밤 사이 급격한 환경 변화를 방지하며, 제4제어구간은 밤과 아침 사이의 급격한 환경 변화를 방지한다.The second control section, which supplies air conditioned within the above setting range, prevents rapid environmental changes between evening and night, and the fourth control section prevents rapid environmental changes between night and morning.
한편, 도 10 에는 본 발명에 따른 수직형 아쿠아포닉스 스마트팜 시스템 조명제어를 위한 제어구간 설정범위의 다른 실시 형태를 보인 도면이 도시된다. Meanwhile, Figure 10 shows a diagram showing another embodiment of the control section setting range for lighting control of the vertical aquaponics smart farm system according to the present invention.
본 조명제어의 실시 형태에서는 조명등(740)에서 발생되는 열에 의해 생육실(100) 내부공간(110)의 온도가 상승하는 것을 이용하여 상기 항온항습 공조장치(800)에서 일정한 온습도와 일정한 유량의 공기를 제공받는 상태에서 램프의 순차 점등 제어를 통해 일몰과 일출시의 온도 변화를 구현한다. In this embodiment of the lighting control, the temperature of the
이하, 설명의 편의를 위해 상기 제1수조 내지 6수조(621622, 623, 624, 625, 626)는 1층 내지 6층으로 설명한다. Hereinafter, for convenience of explanation, the first to sixth water tanks (621622, 623, 624, 625, 626) will be described as the first to sixth floors.
상기 조명등(740)으로 LED 램프가 적용될 경우 표면에서 대략 28 내지 29℃의 발열이 발생하는 것으로 가정하여 1층 내지 6층에 각각 설치된 조명등(740)을 순차적으로 On 시키면 내부공간(110)의 온도는 서서히 상승하여 일정한 온도를 유지하게 된다. When an LED lamp is applied to the
그리고, 설정된 시간 이후 조명등(740)을 다시 순차 Off 시키면 서서히 온도가 내려가면서 모두 Off될 경우 가장 낮은 온도구간을 형성할 수 있다. Also, if the
즉, 본 실시 형태에서는 일출 시 온도분위기를 형성하기 위하여 1층부터 6층까지 설정된 타임 딜레이를 가지고 순차적으로 On 되고, 일몰 시 온도분위기를 형성하기 위하여 다시 1층부터 6층까지 타임 딜레이를 가지고 순차적으로 Off 되도록 각 층의 조명등(740) 제어가 이루어진다. That is, in this embodiment, it is turned on sequentially with a time delay set from the 1st floor to the 6th floor to create a temperature atmosphere at sunrise, and is sequentially turned on again with a time delay from the 1st floor to the 6th floor to create a temperature atmosphere at sunset. The
일 예로 일출에 따른 온도분위기 조성 시에는 1층이 6시에 점등되고, 30분이 경과한 6시 30분에 2층이 점등되며, 3층 부터 6층까지 각각 30분간의 타임 딜레이를 가진 이후에 점등되어 6층까지 점등이 완료된 8시 30분 이후 부터 모든 조명등(740)이 점등된 상태의 일과시간의 온도분위기가 유지된다. For example, when creating a temperature atmosphere according to the sunrise, the first floor lights up at 6:00, the second floor lights up at 6:30 30 minutes later, and after a 30-minute time delay for each of the 3rd to 6th floors. After 8:30 a.m., when lighting is completed up to the 6th floor, the temperature atmosphere during work hours with all
그리고, 일과시간이 경과한 뒤 일몰에 따른 분위기 조성 시에는 1층이 22시에 소등되고, 30분이 경과한 22시 30분에 2층이 소등되며, 3층 부터 6층까지 각각 30분간의 타임 딜레이를 가진 이후 소등되어 6층까지 소등 완료된 24시(0시) 30분부터 밤의 온도분위기가 유지된다. In addition, when working hours have elapsed and an atmosphere is created according to the sunset, the lights on the 1st floor are turned off at 22:00, the lights on the 2nd floor are turned off at 22:30 30 minutes later, and the lights are turned off on the 3rd to 6th floors for 30 minutes each. After a delay, the lights are turned off and the night temperature atmosphere is maintained from 24:30 (00:00) when the lights are turned off up to the 6th floor.
상기와 같이 구분된 본 실시 예의 각 제어구간은 본 발명에 따른 수직형 아쿠아포닉스 스마트팜 시스템을 통해 재배되고 있는 유럽형 상추 재배의 최적 환경을 도출한 값으로, 재배 작물의 품종에 따라 상기 제어구간의 설정은 가변될 수 있다. Each control section of this embodiment divided as described above is a value derived from the optimal environment for the cultivation of European lettuce grown through the vertical aquaponics smart farm system according to the present invention, and the control section is determined according to the variety of the cultivated crop. The settings can be varied.
한편, 종래 통합제어 환경에 따른 아쿠아포닉스 스마트팜 시스템에서는 품종의 변경에 따른 제어조건의 가변이 발생될 경우 전체 시스템 운영프로그램을 새롭게 구축하였으나, 본 발명에 따른 수직형 아쿠아포닉스 스마트팜 시스템에서는 각 계통별 시스템 구성들이 개별 제어부를 통해 각각 제어됨에 따라 설정값 변경을 통해 용이하게 대응할 수 있으므로, 수직형 아쿠아포닉스 스마트팜 시스템 운영자의 유지보수 비용 및 시간이 효과적으로 절감될 수 있다. On the other hand, in the aquaponics smart farm system according to the conventional integrated control environment, the entire system operation program was newly established when changes in control conditions occurred due to changes in varieties, but in the vertical aquaponics smart farm system according to the present invention, As the system configurations for each system are controlled through individual control units, they can be easily responded to by changing the settings, so the maintenance costs and time of the vertical aquaponics smart farm system operator can be effectively reduced.
그리고, 도시되지는 않았지만 본 발명에 따른 수직형 아쿠아포닉스 스마트팜 시스템에는 태양광 패널을 이용한 전원공급 수단이 더 구비될 수 있다. In addition, although not shown, the vertical aquaponics smart farm system according to the present invention may be further equipped with a power supply means using a solar panel.
상기 전원공급 수단은 상기 생육실(100)의 상측 또는 생육실(100) 벽면을 형성하는 건물일체형태양광발전(Building Integrated Photovoltaic, BIPV) 구조로 적용될 수 있으며, 이를 통해 생성되는 전원은 상기 사료공급수단(300), 산소공급 및 용해수단(500), 탄산칼슘 공급수단(650), 조명수단(700) 중 하나 이상으로 제공 수직형 아쿠아포닉스 스마트팜 운영에 소요되는 전기 사용량을 절감할 수 있다. The power supply means can be applied as a Building Integrated Photovoltaic (BIPV) structure forming the upper side of the
100.......... 생육실
200.......... 양어수조
300.......... 사료공급수단
400.......... 통신허브
500.......... 산소공급 및 용해수단
600.......... 재배수조
700.......... 조명수단
800.......... 항온항습 공조장치
920.......... 모니터링 서버
940.......... 운영자 단말기100.............
300............. Feed supply means 400............. Communication hub
500......... Oxygen supply and dissolution means 600............ Cultivation tank
700.........Lighting means 800............Constant temperature and humidity air conditioning device
920............Monitoring
Claims (9)
상기 생육실 외부에서, 상기 내부공간을 설정된 온도와 습도 범위로 유지하기 위하여 조화된 공기를 공급하는 항온항습 공조장치;
상기 내부공간에 구비되며, pH센서, 암모니아감지센서, 질산염감지센서, DO감지센서, 수온감지센서가 구비되는 양어수조;
상기 양어수조 일측에 복층으로 구비되며, 상기 양어수조로부터 공급되는 물이 각 층을 경유하면서 순환되어 작물의 재배공간을 형성하는 재배수조;
상기 양어수조 일측에 구비되며, 사료공급제어부에 의해 설정된 주기에 따라 사료공급기를 통한 사료공급제어가 이루어지는 사료공급수단;
상기 양어수조 일측에 구비되며, 산소발생기와 용해기 및 산소공급 제어부를 포함하도록 구성되어 상기 양어수조와 재배수조를 경유하는 물에 고순도의 산소를 공급하여 용존산소량을 향상시키는 산소공급 및 용해수단;
상기 각 층의 재배수조마다 구비되어 설정된 제어구간에 따라 조명제어부에 의해 제어된 조도로 작물의 생장에 필요한 빛을 제공하기 위한 조명수단; 및
상기 온도센서와 습도센서, pH센서, 암모니아감지센서, 질산염센서, DO센서와 수온감지센서로부터 감지정보를 수신하며, 수신된 정보를 모니터링 서버로 전송하기 위한 통신허브;가 포함되는 것을 특징으로 하는 수직형 아쿠아포닉스 스마트팜 시스템.A growth room with an internal space for fish farming and crop cultivation and equipped with an air temperature sensor and a humidity sensor;
A constant temperature and humidity air conditioning device that supplies conditioned air outside the growth room to maintain the internal space within a set temperature and humidity range;
A fish tank provided in the inner space and equipped with a pH sensor, an ammonia sensor, a nitrate sensor, a DO sensor, and a water temperature sensor;
A cultivation tank provided in multiple layers on one side of the fish tank, where water supplied from the fish tank circulates through each layer to form a cultivation space for crops;
A feed supply means provided on one side of the fish tank and controlling feed supply through a feed feeder according to a cycle set by the feed supply control unit;
Oxygen supply and dissolution means provided on one side of the fish tank and configured to include an oxygen generator, a dissolver, and an oxygen supply control unit to improve the amount of dissolved oxygen by supplying high purity oxygen to water passing through the fish tank and the cultivation tank;
Lighting means provided in each cultivation tank on each floor to provide light necessary for crop growth at an illuminance controlled by a lighting control unit according to a set control section; and
A communication hub for receiving detection information from the temperature sensor, humidity sensor, pH sensor, ammonia detection sensor, nitrate sensor, DO sensor and water temperature detection sensor, and transmitting the received information to the monitoring server; characterized in that it is included. Vertical aquaponics smart farm system.
상기 통신허브를 통해 상기 DO센서 정보를 제공받아 상기 양어수조와 재배수조를 순환하는 물이 설정범위의 DO 값을 유지할 수 있도록 고순도의 산소 공급량 조절이 이루어지는 것을 특징으로 하는 수직형 아쿠아포닉스 스마트팜 시스템.
The method of claim 1, wherein in the oxygen supply control unit,
A vertical aquaponics smart farm characterized in that the DO sensor information is provided through the communication hub and the amount of high-purity oxygen supply is adjusted so that the water circulating in the fish tank and the cultivation tank can maintain the DO value in the set range. system.
상기 양어수조와 재배수조를 순환하는 물의 공급경로 일측에는 탄산칼슘의 공급을 위한 탄산칼슘 공급수단이 더 구비되며,
상기 탄산칼슘 공급수단은,
상기 통신허브를 통해 상기 pH센서 정보를 제공받아 상기 양어수조와 재배수조를 순환하는 물이 설정범위의 pH 값을 유지할 수 있도록 탄산칼슘 공급량을 제어하기 위한 탄산칼슘 공급제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 수직형 아쿠아포닉스 스마트팜 시스템.
According to claim 1,
A calcium carbonate supply means for supplying calcium carbonate is further provided on one side of the water supply path circulating between the fish tank and the cultivation tank,
The calcium carbonate supply means is,
It is characterized by comprising a calcium carbonate supply control unit for receiving the pH sensor information through the communication hub and controlling the amount of calcium carbonate supplied so that the water circulating in the fish tank and the cultivation tank can maintain the pH value in the set range. A vertical aquaponics smart farm system.
상기 통신허브를 통해 상기 질산염센서 정보를 제공받아 상기 양어수조와 재배수조를 순환하는 물이 설정범위의 질산염 값을 유지할 수 있도록 사료 공급량 조절이 이루어지는 것을 특징으로 하는 수직형 아쿠아포닉스 스마트팜 시스템.
The method of claim 1, wherein the feed supply control unit,
A vertical aquaponics smart farm system, characterized in that the feed supply amount is adjusted so that the nitrate sensor information is provided through the communication hub and the water circulating in the fish tank and the cultivation tank maintains the nitrate value in the set range.
24시간을 대상으로 구분된 복수의 제어구간별 온도 및 습도 설정범위를 만족시키도록 공조제어부에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 수직형 아쿠아포닉스 스마트팜 시스템.
The method of claim 1, wherein the constant temperature and humidity air conditioning device,
A vertical aquaponics smart farm system that is controlled by an air conditioning control unit to satisfy the temperature and humidity setting ranges for each control section divided for 24 hours.
상기 통신허브를 통해 온도감지 정보와 습도감지 정보를 제공받아 상기 생육실 내부공간의 온도 및 습도 범위가 설정 범위를 유지할 수 있도록 조화된 공기의 공급량 조절이 이루어지는 것을 특징으로 하는 수직형 아쿠아포닉스 스마트팜 시스템.
The method of claim 5, wherein in the air conditioning control unit,
A vertical aquaponics smart device that receives temperature sensing information and humidity sensing information through the communication hub and adjusts the supply amount of harmonized air so that the temperature and humidity range of the inner space of the growth room can be maintained within the set range. Farm system.
상기 모니터링 시스템은 상기 생육실 내부공간의 생육환경에 대한 센서 감지정보를 운영자 단말기로 설정된 주기에 따라 제공하는 것을 특징으로 하는 수직형 아쿠아포닉스 스마트팜 시스템.
According to claim 1,
The monitoring system is a vertical aquaponics smart farm system, characterized in that it provides sensor detection information about the growth environment in the inner space of the growth room according to the cycle set by the operator terminal.
상기 조명제어부에 의해 24시간을 대상으로 구분된 복수의 제어구간별 시간에 따라 각 제어구간별 설정된 조도를 유지하도록 제어되는 것을 특징으로 하는 수직형 아쿠아포닉스 스마트팜 시스템.
The method of claim 1, wherein the lighting means is:
A vertical aquaponics smart farm system, characterized in that it is controlled by the lighting control unit to maintain the illuminance set for each control section according to the time for each control section divided for 24 hours.
08:30분부터 22시까지의 제1제어구간과, 22:00시부터 00:30분까지의 제2제어구간과, 00:30분부터 06:00시까지의 제3제어구간 및 06:00시부터 08:30분까지의 제4제어구간으로 구분하며,
가장 높은 온도구간인 제1제어구간에서는 제1설정조도(100%)가 유지되고, 가장 낮은 온도구간인 제3제어구간에서는 제3설정조도(0%)가 유지되며,
상기 제1제어구간과 제3제어구간 사이에서 버퍼구간을 형성하기 위한 제2제어구간 및 제4제어구간에서는 제2설정조도(50%)를 유지하도록 제어되는 것을 특징으로 하는 수직형 아쿠아포닉스 스마트팜 시스템.
The method of claim 8, wherein the lighting control unit,
The first control section from 08:30 to 22:00, the second control section from 22:00 to 00:30, and the third control section from 00:30 to 06:00 and from 06:00. It is divided into the 4th control section from 08:30 to 08:30.
In the first control section, which is the highest temperature section, the first set illuminance (100%) is maintained, and in the third control section, which is the lowest temperature section, the third set illuminance (0%) is maintained,
Vertical aquaponics, characterized in that the second control section and the fourth control section to form a buffer section between the first control section and the third control section are controlled to maintain the second set illuminance (50%). Smart farm system.
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KR1020220071934A KR20230172053A (en) | 2022-06-14 | 2022-06-14 | A vertical aquaponics smartfarm system |
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KR102357239B1 (en) | 2020-04-03 | 2022-01-28 | 전진우 | Apparatus and method for controlling a modular smart farm for Aquaphonics |
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2022
- 2022-06-14 KR KR1020220071934A patent/KR20230172053A/en unknown
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