KR20240059498A - 사물인터넷 기반의 스마트 배양대 - Google Patents
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Abstract
본 개시의 몇몇 실시예에 따른, 스마트 배양대가 개시된다. 상기 스마트 배양대는 식물을 포함하는 용기를 지지하는 타공판을 포함하는 복수개의 선반부; 상기 복수개의 선반부 사이의 간격을 조절하는 간격 조절부를 포함하고, 상기 복수개의 선반부를 지지하는 복수개의 지지부; 램프, 상기 램프를 점등하는 전자식 안정기 및 상기 램프의 조도를 제어하는 램프 컨트롤러를 포함하고, 상기 복수개의 선반부 각각에 구비되어 상기 식물에 광원을 조사하는 복수개의 제 1 광원부 - 상기 전자식 안정기는 전력이 공급되는 경우 사전 설정된 하나 이상의 단계에 따라 주파수를 출력함 - ; 서로 다른 범위의 파장의 광원을 조사하는 복수개의 LED 모듈 및 상기 복수개의 LED 모듈의 조도를 제어하는 LED 컨트롤러를 포함하고, 상기 복수개의 선반부 각각에 구비되어 상기 식물에 광원을 조사하는 복수개의 제 2 광원부; 상기 식물을 향해 공기를 배출하는 제 1 덕트 및 상기 식물 주변의 공기를 흡입하는 제 2 덕트를 포함하는 복수개의 덕트(duct)부; 전원 공급부; 및 상기 복수개의 제 1 광원부, 상기 복수개의 제 2 광원부, 복수개의 덕트부 및 상기 전원 공급부의 동작을 제어하는 제어 모듈을 포함할 수 있다.
Description
본 개시는 배터리를 스마트 배양대에 관한 것으로, 구체적으로 사물인터넷(Internet of Things, IoT)기반의 스마트 배양대에 관한 것이다.
사물인터넷(Internet of Things, IoT)은 인터넷을 기반으로 사람과 사물, 사물과 사물 간의 정보가 상호 소통되도록 하는 기술을 나타낸다. 각종 사물에는 센서와 통신 모듈이 내장되어 인터넷에 연결되도록 한다. 사물인터넷은 인터넷에 연결된 사물들이 상호 정보를 교환하고 스스로 분석하고 학습한 정보를 사용자에게 제공하거나, 사용자가 인터넷을 통해서 사물들을 원격으로 모니터링하고 제어할 수 있도록 한다.
이 같은 사물인터넷 기술이 발전됨에 따라, 스마트 홈 구축이 현실화되어 가고 있다. 스마트 홈은 TV, 에어컨, 냉장고 등의 가전 제품을 비롯하여 수도, 전기, 조명, 냉난방 등의 에너지 소비 장치와, 도어락, CCTV 등의 보안 장치 등 집 안의 모든 장치들이 인터넷에 연결되어 사용자가 원격으로 모니터링 및 제어할 수 있도록 하는 기술을 나타낸다.
최근에는 재배 공간의 환경을 제공하여, 씨드(seed)나 모종을 성숙한 식물로 생장시키는 식물 배양대에 대한 기술이 개발되고 있다. 식물 배양대 기술의 개발에 따라 농산물의 생산량 증가는 물론, 노동시간이 감소될 수 있다.
본 개시는 전술한 배경기술에 대응하여 안출된 것으로, 사물인터넷 기반의 스마트 배양대를 제공하고자 한다.
본 개시의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위한 본 개시의 일 실시예에 따라, 스마트 배양대가 개시된다. 상기 스마트 배양대는 식물을 포함하는 용기를 지지하는 타공판을 포함하는 복수개의 선반부; 상기 복수개의 선반부 사이의 간격을 조절하는 간격 조절부를 포함하고, 상기 복수개의 선반부를 지지하는 복수개의 지지부; 램프, 상기 램프를 점등하는 전자식 안정기 및 상기 램프의 조도를 제어하는 램프 컨트롤러를 포함하고, 상기 복수개의 선반부 각각에 구비되어 상기 식물에 광원을 조사하는 복수개의 제 1 광원부 - 상기 전자식 안정기는 전력이 공급되는 경우 사전 설정된 하나 이상의 단계에 따라 주파수를 출력함 - ; 서로 다른 범위의 파장의 광원을 조사하는 복수개의 LED 모듈 및 상기 복수개의 LED 모듈의 조도를 제어하는 LED 컨트롤러를 포함하고, 상기 복수개의 선반부 각각에 구비되어 상기 식물에 광원을 조사하는 복수개의 제 2 광원부; 상기 식물을 향해 공기를 배출하는 제 1 덕트 및 상기 식물 주변의 공기를 흡입하는 제 2 덕트를 포함하는 복수개의 덕트(duct)부; 전원 공급부; 및 상기 복수개의 제 1 광원부, 상기 복수개의 제 2 광원부, 복수개의 덕트부 및 상기 전원 공급부의 동작을 제어하는 제어 모듈; 을 포함하고, 상기 제어 모듈은, 상기 복수개의 선반부의 주변 온도, 습도, 산소 농도, CO2농도, 광도 및 주변 광환경의 광합성 광량자속밀도(Photosynthetic Photon Flux Density, PPFD)를 포함하는 제 1 센싱값을 센싱하는 센싱부; 지역과 계절에 따른 일출 시각정보, 일몰 시각 정보, 식물의 종류에 따른 생육 단계, 요구 광량, 요구 온도, 요구 산소, 요구 CO2농도, 요구 습도, 요구 광합성 광량자속밀도를 포함하는 생장 정보가 저장되는 저장부; 및 상기 복수개의 제 1 광원부, 복수개의 제 2 광원부, 복수개의 덕트부 및 상기 전원 공급부의 동작을 제어하기 위한 적어도 하나의 동작을 수행하는 제어부; 를 포함하고, 상기 적어도 하나의 동작은: 상기 복수개의 선반부 각각의 주변 온도를 센싱한 상기 제 1 센싱값에 기초하여, 상기 램프의 조도가 조절되도록 상기 복수개의 제 1 광원부 각각의 상기 램프 컨트롤러를 제어하는 제 1 동작; 상기 제 1 동작에 따라 상기 램프의 조도가 조절된 이후 상기 복수개의 선반부 각각의 주변 온도를 센싱한 상기 제 1 센싱값에 기초하여, 상기 램프의 전원을 제어하는 제 2 동작; 사전 설정된 상기 복수개의 선반부 각각에 배치된 식물에 대한 식물 정보, 상기 제 1 센싱값 및 상기 생장 정보에 기초하여, 상기 램프의 조도가 조절되도록 상기 복수개의 제 1 광원부 각각의 상기 램프 컨트롤러를 제어하는 제 3 동작; 상기 식물 정보, 상기 제 1 센싱값 및 상기 생장 정보에 기초하여, 상기 복수개의 제 2 광원부가 400mm 내지 500nm의 제 1 파장 또는 640nm~700nm의 제 2 파장의 광원을 조사하도록 상기 복수개의 LED 모듈 각각을 제어하는 제 4 동작; 상기 식물 정보 및 상기 생장 정보에 기초하여, 상기 복수개의 선반부 사이의 간격이 조절되도록 상기 간격 조절부를 제어하는 제 5 동작; 상기 식물 정보, 상기 제 1 센싱값 및 상기 생장 정보에 기초하여, 상기 식물에 공기를 공급하도록 상기 복수개의 덕트부를 제어하는 제 6 동작; 및 상기 전원 공급부를 통해 인가되는 제 1 전압을 결정하고, 상기 제 1 전압이 380V 이상인 경우 상기 램프에 전원이 공급되지 않도록 상기 전원 공급부를 제어하고, 상기 제 1 전압이 170V 내지 260V에 포함되는 경우 상기 램프의 전원이 복귀되도록 상기 전원 공급부를 제어하는 제 7 동작; 을 포함할 수 있다.
본 개시에서 얻을 수 있는 기술적 해결 수단은 이상에서 언급한 해결 수단들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 해결 수단들은 아래의 기재로부터 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 개시의 몇몇 실시예에 따른, 식물의 생장에 맞춰 다양한 인자들을 제어할 수 있는 사물인터넷 기반의 스마트 배양대를 제공할 수 있도록 한다.
본 개시에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
다양한 양상들이 이제 도면들을 참조로 기재되며, 여기서 유사한 참조 번호들은 총괄적으로 유사한 구성요소들을 지칭하는데 이용된다. 이하의 실시예에서, 설명 목적을 위해, 다수의 특정 세부사항들이 하나 이상의 양상들의 총체적 이해를 제공하기 위해 제시된다. 그러나, 그러한 양상(들)이 이러한 특정 세부사항들 없이 실시될 수 있음은 명백할 것이다. 다른 예시들에서, 공지의 구조들 및 장치들이 하나 이상의 양상들의 기재를 용이하게 하기 위해 블록도 형태로 도시된다.
도 1은 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 스마트 배양대의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 스마트 배양대의 일례를 설명하기 위한 사시도이다.
도 3은 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 스마트 배양대의 일례를 설명하기 위한 블록 구성도이다.
도 1은 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 스마트 배양대의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 스마트 배양대의 일례를 설명하기 위한 사시도이다.
도 3은 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 스마트 배양대의 일례를 설명하기 위한 블록 구성도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제 1, 제 2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
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, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 개시에서, 스마트 배양대는 식물을 포함하는 용기를 지지하는 타공판을 포함할 수 있다. 타공판은 복수개의 선반부 각각에 구비될 수 있다. 스마트 배양대는 복수개의 선반부에 구비된 식물의 생장에 적절한 광원, 온도 및 산소의 공급을 제어하기 위한 제어 모듈을 포함할 수 있다. 예를 들어, 스마트 배양대는 식물의 생장에 적절한 광원을 제공하기 위한 광원부를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 광원부는 형광등과 같은 램프(lamp)를 포함할 수 있다. 이에 따라, 제어 모듈은 광원부를 제어하여 식물의 생장에 필요한 광원 뿐만 아니라 온도도 제공할 수 있다. 다른 예를 들어, 스마트 배양대는 식물의 생장에 적절한 산소를 공급하기 위한 덕트를 포함할 수 있다. 이하 도 1 내지 도 3을 통해 본 개시에 따른 사물인터넷 기반의 스마트 배양대에 대해 설명한다.
도 1은 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 스마트 배양대의 일례를 설명하기 위한 도면이다. 도 1의 (a)는 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 스마트 배양대의 일례를 설명하기 위한 정면도이다. 도 1의 (b)는 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 스마트 배양대의 일례를 설명하기 위한 측면도이다. 도 2는 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 스마트 배양대의 일례를 설명하기 위한 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 스마트 배양대(1000)는 복수개의 선반부(100), 복수개의 지지부(200) 및 복수개의 제 1 광원부(300)를 포함할 수 있다. 다만, 상술한 구성 요소들은 스마트 배양대(1000)를 구현하는데 있어서 필수적인 것은 아니어서, 스마트 배양대(1000)는 위에서 열거된 구성요소들 보다 많거나, 또는 적은 구성요소들을 가질 수 있다.
스마트 배양대(1000)는 식물, 씨앗, 모종, 미생물 배양, 세포 배양, 발아 시험, 물리성, 안정성, 색상변화 및 경시변화 등의 실험을 위해 이용될 수 있다. 또한, 스마트 배양대(1000)는 미생물의 발효 또는 음식물의 처리를 위해 이용될 수도 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 식물의 생장을 주요 실시예로서 기술하나, 스마트 배양대(1000)가 식물의 배양만을 위해 이용되는 것은 아닐 수 있다.
복수개의 선반부(100)는 식물을 포함하는 용기를 지지할 수 있다. 복수개의 선반부(100) 각각은 타공판(110)을 포함할 수 있다. 용기는 복수개의 선반부(100) 각각에 구비된 타공판(110)에 얹혀질 수 있다. 일 실시예에 따르면, 타공(111)은 타공판(110)의 상면 또는 측면에 구비될 수 있다. 여기서, 타공(111)은 관통홀로 이해될 수 있다. 본 개시에 따른 스마트 배양기(1000)는 식물의 생장을 위해 광원을 제공할 수 있다. 예를 들어, 스마트 배양기(1000)는 식물에 광원을 조사하는 복수개의 제 1 광원부(300)를 통해 식물에 광원을 제공할 수 있다. 복수개의 제 1 광원부(300)는 광원을 생성함에 따라 열이 발생될 수 있다. 복수개의 선반부(100)에 열이 전달되는 경우, 복수개의 선반부(100)에는 결로 현상이 발생될 수 있다. 다시 말해, 복수개의 선반부(100)에는 이슬이 맺힐 수 있다. 이와 같은 이슬은 사용자가 의도하지 않은 것으로서, 제거되어야 할 요소일 수 있다. 따라서, 복수개의 선반부(100)는 복수개의 타공(111)이 구비된 타공판(110)을 포함할 수 있다. 이에 따라, 복수개의 선반부(100)는 결로 현상이 발생되지 않을 수 있다.
복수개의 지지부(200)는 복수개의 선반부(100)를 지지할 수 있다. 복수개의 지지부(220)는 복수개의 선반부(100) 사이의 간격을 조절하는 간격 조절부(210)를 포함할 수 있다.
간격 조절부(210)는 제어 모듈의 제어 하에 식물의 생장에 따라 간격이 조절될 수 있다. 간격 조절부(210)는 복수개의 선반부(100) 각각을 상방 또는 하방으로 움직이기 위해 구동 모터 및 가이드부 등을 포함할 수 있다. 여기서, 가이드부는 레일 및 레일에 결합되어 이동되는 블록 등을 포함하는 부재일 수 있다. 이하, 간격 조절부(210)는 종래의 기술을 이용하여 구동될 수 있는 바, 구동 원리에 대한 자세한 설명은 생략한다.
한편, 도 1의 (a)에서는 설명의 편의를 위해 2개의 간격 조절부만을 도시하였으나, 간격 조절부의 개수가 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 간격 조절부는 도면상 가장 상방에 위치하는 선반부와 바로 아래에 존재하는 선반부 사이의 간격을 조절하기 위해서도 구비될 수 있다. 간격 조절부는 도면상 가장 하방에 위치하는 선반부와 바로 상단에 존재하는 선반부 사이의 간격을 조절하기 위해서도 구비될 수 있다.
복수개의 제 1 광원부(300)는 복수개의 선반부(100)에 안착된 식물에 광원을 조사할 수 있다.
복수개의 제 1 광원부(300)는 램프(lamp), 전자식 안정기(ballast) 및 램프 컨트롤러를 포함할 수 있다.
램프는 제어 모듈의 제어 하에 식물에 광원을 조사할 수 있다. 램프는 9000 lx 이상의 밝기의 광원의 조사가 가능한 형광등일 수 있다. 전자식 안정기는 램프에 적절한 전압을 공급시켜 주는 부재일 수 있다.
본 개시에서, 전자식 안정기는 전력이 공급되는 경우 사전 설정된 하나 이상의 단계에 따라 주파수를 출력할 수 있다. 예를 들어, 전자식 안정기는 램프를 점등하기 위해 3단계의 주파수를 순차적으로 출력할 수 있다. 이에 따라, 전자식 안정기는 램프가 부드럽게 점등되도록 야기할 수 있다.
전자식 안정기는 무부하시 발진이 정지될 수 있다. 이에 따라, 전력의 낭비를 방지할 수 있고 나아가 제 1 광원부에 불량이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
전자식 안정기는 이상유무를 확인하기 위한 5초 내지 10초 간격의 On/Off 신호를 생성할 수 있다. 이에 따라, 램프가 교환 되는 경우 자동으로 점등될 수 있다.
램프 컨트롤러는 제어 모듈의 제어 하에 램프의 조도를 제어할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제어 모듈은 센싱부를 포함할 수 있다. 센싱부는 복수개의 선반부 각각의 주변 온도를 센싱할 수 있다. 제어 모듈은 복수개의 선반부 각각의 주변 온도를 센싱한 센싱값에 기초하여, 램프의 조도가 조절되도록 램프 컨트롤러를 제어할 수 있다. 이하, 램프 컨트롤러가 램프의 조도를 제어하는 일례는 도 3을 통해 설명한다.
상술한 구성에 따르면, 스마트 배양대(1000)는 복수개의 선반부(100)를 통해 식물이 구비된 용기를 지지할 수 있다. 스마트 배양대(1000)는 복수개의 선반부(100)에 안착된 식물의 생장에 따라 복수개의 선반부(100) 사이의 간격을 조절할 수 있다. 또한, 스마트 배양대(1000)는 식물에 광원을 조사하기 위한 복수개의 제 1 광원부(300)를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 복수개의 제 1 광원부(300)는 식물에 조사하는 광원의 조도를 제어할 수 있다. 복수개의 제 1 광원부(300)에서 조사되는 광원의 조도를 제어하기 위해, 스마트 배양대(1000)는 제어 모듈을 구비할 수 있다. 이하에서는 도 1 및 도 2를 통해 설명하지 못한 스마트 배양대(1000)의 구성 요소들에 대해 설명한다.
도 3은 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 스마트 배양대의 일례를 설명하기 위한 블록 구성도이다.
도 3을 참조하면, 스마트 배양대(1000)는 복수개의 제 1 광원부(300), 복수개의 제 2 광원부(400), 복수개의 덕트부(500), 전원 공급부(600) 및 제어 모듈(700)을 포함할 수 있다.
복수개의 제 2 광원부(400)는 복수개의 선반부(100)에 안착된 식물에 광원을 조사할 수 있다. 복수개의 제 2 광원부(400)는 복수개의 LED 모듈 및 LED 컨트롤러를 포함할 수 있다.
LED 컨트롤러는 복수개의 LED 모듈 각각의 조도를 제어할 수 있다.
복수개의 LED(Light Emitting Diode) 모듈은 서로 다른 범위의 파장의 광원을 조사할 수 있다. 예를 들어, 복수개의 LED 모듈은 제 1 적외선 파장의 광원을 조사하기 위한 제 1 LED, 제 2 적외선 파장의 광원을 조사하기 위한 제 2 LED, 적색 파장의 광원을 조사하기 위한 제 3 LED, 적황색 파장의 광원을 조사하기 위한 제 4 LED 발광소자, 적황색 파장의 광원을 조사하기 위한 제 5 LED, 녹황색 파장의 광원을 조사하기 위한 제 6 LED, 청색 파장의 광원을 조사하기 위한 제 7 LED, 제 1 자외선 파장의 광원을 조사하기 위한 제 8 LED, 제 2 자외선 파장의 광원을 조사하기 위한 제 9 LED 및 제 3 자외선 파장의 광원을 조사하기 위한 제 10 LED를 포함할 수 있다. 복수개의 LED 모듈은 제 1 내지 제 10 LED가 반복적으로 배치될 수 있다. 복수개의 LED 모듈은 제어 모듈(700)의 제어 하에 제 1 내지 제 10 LED 중 적어도 하나의 LED가 발광하도록 제어함으로써, 식물에 특정 파장의 광원을 조사할 수 있다. 식물은 공급되는 광원의 파장에 따라 생장 효과가 상이할 수 있다. 광원의 파장에 따른 생장 효과는 아래의 표 1이 참조될 수 있다.
| 파장(nm) | 적용효과 | ||
| 적외선 | IR-A | 1000~1400 | 광합성에 특별한 작용 없음. 열선에 의한 발열 |
| 780 | 성장을 촉진시킴 | ||
| 가시광선 | 적색 | 700 | 발아저지(730), 광합성 작용의 최대(670) |
| 660 | 엽록소 작용 최대(655), 발아작용/잎 배포 화아 형성(600) | ||
| 적황색 | 610 | 광합성에 유익하지 않음. 해충방제(580~650) | |
| 녹황색 | 510 | 노란 색소에 의한 일부 흡수 | |
| 청색 | 430~440 | 광합성 작용의 최대: 잎이 넓고 크게 됨. 줄기 성장 억제 | |
| 자외선 | UV-A | 315~400 | 일반적으로 식물의 잎을 두껍게 함. 색소의 발색 촉진작용. 해충유인 |
| UV-B | 280 | 면역체 형성: 기능성 물질 함량 증가 | |
| UV-C | 100 | 엽록소 파괴 | |
표 1 을 참조하면, 제 1 LED는 1000nm 내지 1400nm 파장의 제 1 적외선 광원을 조사할 수 있다. 제 2 LED는 780nm 파장의 제 2 적외선을 조사할 수 있다. 제 3 LED는 700nm 파장의 제 1 가시광선을 조사할 수 있다. 제 4 LED는 660nm 파장의 제 2 가시광선을 조사할 수 있다. 제 5 LED는 610nm 파장의 제 3 가시광선을 조사할 수 있다. 제 6 LED는 510nm 파장의 제 4 가시광선을 조사할 수 있다. 제 7 LED는 430nm 내지 440nm 파장의 제 5 가시광선을 조사할 수 있다. 제 8 LED는 315nm 내지 400nm 파장의 제 1 자외선 광원을 조사할 수 있다. 제 9 LED는 280nm 파장의 제 2 자외선 광원을 조사할 수 있다. 제 10 LED는 100nm 파장의 제 3 자외선 광원을 조사할 수 있다. 복수개의 제 2 광원부(400)는 제어 모듈(700)의 제어 하에 식물의 생장에 요구되는 파장의 광원을 조사할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 저장부(730)에는 식물의 종류 및 식물의 생장 단계에 따라 요구되는 광원의 종류에 대한 정보가 포함된 생장 정보가 저장될 수 있다. 제어 모듈(700)은 생장 정보 및 복수개의 선반부(100) 각각에 배치된 식물에 대한 식물 정보에 기초하여 파장이 결정되도록 복수개의 제 1 광원부(300)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어 모듈(700)은 식물의 생장을 돕기 위한 제 2 적외선, 제 1 가시광선 및 제 4 가시광선이 조사되도록 복수개의 제 2 광원부(400)를 제어할 수 있다.
다른 일 실시예에 따르면, 스마트 배양대(1000)는 식물의 생장 뿐만 아니라 미생물 배양, 세포 배양, 발아 시험, 물리성, 안정성, 색상변화, 경시변화, 미생물의 발효 또는 음식물의 처리를 위해 이용될 수도 있다. 제어 모듈(700)은 복수개의 선반부(100) 각각에 배치된 식물 정보에 기초하여 식물의 생장에 방해가 되거나 또는 실험 등을 위해 이용될 수 있는 파장이 결정되도록 복수개의 제 1 광원부(300)를 제어할 수 있다.
본 개시에서, 식물 정보는 용기에 구비된 식물의 종류, 식물의 발아 상태 또는 식물의 생장 상태 등을 나타내는 정보일 수 있다. 식물 정보는 사용자 입력부를 통한 사용자로부터의 입력에 기초하여 결정될 수 있다. 또는 용기에는 식물 정보를 포함하는 QR 코드 또는 바코드 등이 인쇄되어 존재할 수 있다. 제어 모듈은 카메라 모듈을 포함하는 센싱부를 통해 QR 코드 또는 바코드 등을 인식함으로써 식물 정보를 결정할 수 있다. 이하, 제어 모듈(700)이 복수개의 제 1 광원부(300)에서 조사되는 광원의 파장을 제어하는 일례는 후술한다.
복수개의 덕트(duct)부(500)는 식물을 향해 공기를 배출하거나 또는 식물 주변의 공기를 흡입할 수 있다. 복수개의 덕트부(500)는 복수개의 선반부(100) 사이를 향해 공기를 배출하도록 복수개의 선반부(100)의 측면에 구비될 수 있다.
복수개의 덕트부(500)는 제 1 덕트 및 제 2 덕트를 포함할 수 있다.
제 1 덕트는 공기를 배출하기 위한 SUP(Supply) 덕트일 수 있다. 제 2 덕트는 공기를 흡입하기 위한 RET(Return) 덕트일 수 있다.
복수개의 덕트부(500)는 제어 모듈(700)의 제어 하에 식물을 향해 공기를 배출하거나 또는 식물 주변의 공기를 흡입함으로써, 식물 주변의 습도를 조절할 수 있다.
한편, 식물의 생장에는 광원 뿐만 아니라 탄소, 수소 또는 산소 등의 공급이 요구될 수 있다. 복수개의 덕트부(500)는 제어 모듈(700)의 제어 하에 식물을 향해 공기를 배출함으로써, 식물의 생장에 요구되는 탄소, 수소 또는 산소 등을 공급할 수 있다. 이하, 복수개의 덕트부(500)가 제어 모듈(700)의 제어 하에 공기를 배출하거나 또는 흡입하는 일례는 후술한다.
일 실시예에 따르면, 복수개의 덕트부(500)는 타공판(110)의 측면에 수평하도록 구비될 수도 있다. 일례로, 타공판(110)은 복수개의 타공(111)을 포함할 수 있다. 타공(111)은 타공판(110)의 상면 또는 측면에 구비될 수 있다. 복수개의 덕트부(500)는 타공(110) 판의 측면에 형성된 타공(111)을 향해 공기를 배출할 수 있다. 이 경우, 타공판(110)의 측면에 형성된 타공(111)으로 유입된 공기는 타공판(110)의 상면에 형성된 타공(111)으로 배출될 수 있다. 이에 따라, 복수개의 선반부(100)에 안착된 식물에는 공기가 고르게 분포될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 복수개의 덕트부(500)는 타공판(110)의 측면에 구비된 복수개의 타공(110) 중 적어도 일부와 연통되는 연통부 또는 노즐(nozzle)부를 더 포함할 수 있다. 노즐부의 끝단부인 노즐은 복수개의 선반부(100)의 공간 내에 돌출 형성될 수 있다. 여기서, 복수개의 선반부(100)의 공간은 복수개의 선반부(100) 사이에 형성되는 공간으로 이해될 수 있다. 노즐부는 복수개의 선반부(100) 각각의 높이 위치에 따라 일측의 노즐 각도가 각각 다르게 형성될 수 있다. 복수개의 선반부(100) 각각의 사이의 공간에 내에 돌출 형성된 노즐부는 끝단부의 노즐 각도(θ1 ~ θ4)가 90~105도 범위 내에서 각각 다르게 형성됨으로써, 복수개의 덕트부(500)로부터 배출된 공기를 복수개의 선반부(100) 사이의 공간 끝단부까지 동일한 풍속으로 전달할 수 있다.
전원 공급부(600)는 스마트 배양대(1000)를 구성하는 구성 요소들에 전원을 공급할 수 있다.
제어 모듈(700)은 예를 들어, 마이크로프로세서, 메인프레임 컴퓨터, 디지털 프로세서, 휴대용 디바이스 또는 디바이스 제어기 등과 같은 임의의 타입의 컴퓨터 시스템 또는 컴퓨터 디바이스를 포함할 수 있다.
제어 모듈(700)은 복수개의 제 1 광원부(300), 복수개의 제 2 광원부(400), 복수개의 덕트부(500) 및 전원 공급부(600)의 동작을 제어할 수 있다.
제어부(710)는 통상적으로 스마트 배양대(1000)의 전반적인 동작을 처리할 수 있다. 제어부(710)는 스마트 배양대(1000)의 구성요소들을 통해 입력 또는 출력되는 신호, 데이터, 정보 등을 처리하거나 저장부(730)에 저장된 정보를 통해 스마트 배양대(1000)의 적절한 기능을 구동할 수 있다.
제어부(710)는 하나 이상의 코어로 구성될 수 있으며, 중앙 처리 장치(CPU: Central Processing Unit), 범용 그래픽 처리 장치(GPGPU: General Purpose Graphics Processing Unit), 텐서 처리 장치(TPU: Tensor Processing Unit) 등의 데이터 분석을 위한 프로세서를 포함할 수 있다.
센싱부(720)는 복수개의 선반부(100)의 주변 온도, 습도, CO2농도, 광도 및 주변 광환경의 광합성 광량자속밀도(Photosynthetic Photon Flux Density, PPFD)를 센싱할 수 있다. 센싱부(720)는 센싱된 결과값을 제 1 센싱값으로 생성하여 제어부(710) 또는 저장부(730)로 전달할 수 있다.
광량자속밀도는 광의 양을 에너지가 아니라 광량자(광자)의 개수를 통해 나타낸 지표일 수 있다. 광량자속밀도는 단위시간 및 단위면적당 입사되는 광량자의 개수를 나타낼 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제어 모듈(700)은 복수개의 제 2 광원부(400)에서 조사되는 광의 파장이 660nm이면, 광량자속밀도가 294.8μmol m-2 s-1 이상 314.8μmol m-2 s-1 이하가 되도록 제어하고, 복수개의 제 2 광원부(400)에서 방사되는 광의 파장이 430nm 내지 440nm에 포함되면, 광량자속밀도가 24.66μmol m-2 s-1 이상 34.66μmol m-2 s-1 이하 되도록 제어할 수 있다.
식물의 광합성은 빛의 파장 뿐만 아니라 광량자속밀도에도 연관될 수 있다. 광합성의 속도는 광량자속밀도에 비례하여 증가하지만, 광량자속밀도가 일정 수준 이상 증가하여도 광합성의 속도는 증가하지 않을 수 있다. 다시 말해, 광량자속밀도 포화 상태가 존재할 수 있다. 따라서, 제어 모듈(700)은 복수개의 제 2 광원부(400)에서 조사되는 광의 파장이 660nm이면, 광량자속밀도가 294.8μmol m-2 s-1 이상 314.8μmol m-2 s-1 이하가 되도록 제어하고, 복수개의 제 2 광원부(400)에서 방사되는 광의 파장이 430nm 내지 440nm에 포함되면, 광량자속밀도가 24.66μmol m-2 s-1 이상 34.66μmol m-2 s-1 이하 되도록 제어할 수 있다.
저장부(120)는 메모리 및/또는 영구저장매체를 포함할 수 있다. 메모리는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(Random Access Memory, RAM), SRAM(Static Random Access Memory), 롬(Read-Only Memory, ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다.
본 개시에서, 저장부(120)에는 지역과 계절에 따른 일출 시각정보, 일몰 시각 정보, 식물의 종류에 따른 생육 단계, 요구 광량, 요구 온도, 요구 CO2농도, 요구 습도, 요구 광합성 광량자속밀도를 포함하는 생장 정보를 포함할 수 있다.
저장부(120)는 각 식물의 성장 단계별로 발광소자들을 구동하기 위한 데이터들을 저장하고 있을 수 있다. 저장부(120)는 식물 종류군, 식물들의 재배기간(성장단계), 개화와 결실, 기능성 물질의 합성 그리고 상술한 조건에 대하여 각각 광원부를 구동하기 위한 광종류(해당 재배기간에서 구동해야하는 발광소자들) 및 해당 발광소자의 광도를 저장할 수 있다. 또한, 저장부(120)는 재배식물 종류군 자료, 식물과 빛(파장)의 반응 자료, 식물 종류별 필요 광도 및 광합성 유효광량자속밀도(PPFD) 자료, 식물 종류별 생장 속도 자료, 재배조건(온도, 습도, 자연광도, 양액 등)과 성장 속도 자료의 데이터들을 저장할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제어 모듈(700)은 통신부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 통신부는 스마트 배양대(1000)와 통신 시스템 사이, 스마트 배양대(1000)와 사용자 단말 사이 또는 스마트 배양대(1000)와 네트워크 사이의 통신을 가능하게 하는 하나 이상의 모듈을 포함할 수 있다. 사용자는 사용자 단말을 통해 스마트 배양대(1000)와 통신을 수행함으로써, 적절한 동작을 실행시킬 수 있다.
한편, 제어부(710)는 복수개의 제 1 광원부(300), 복수개의 제 2 광원부(400), 복수개의 덕트부(500) 및 전원 공급부(600)의 동작을 제어하기 위한 적어도 하나의 동작을 수행할 수 있다.
일례로, 적어도 하나의 동작은 제 1 내지 제 7 동작을 포함할 수 있다.
제 1 동작은 복수개의 제 1 광원부(300)를 제어하는 동작일 수 있다.
구체적으로, 제어부(710)는 복수개의 선반부(100) 각각의 주변 온도를 센싱한 제 1 센싱값에 기초하여, 램프의 조도가 조절되도록 복수개의 제 1 광원부(300) 각각의 램프 컨트롤러를 제어할 수 있다. 일례로, 복수개의 제 1 광원부(300)의 램프는 형광등과 같은 조명 기구 일 수 있다. 복수개의 제 1 광원부(300)는 9000 lx 이상의 밝기의 광원을 식물에 조사할 수 있으나, 이에 따른 발열 반응이 발생될 수 있다. 제어부(710)는 복수개의 선반부(100) 각각의 주변 온도를 센싱한 제 1 센싱값에 기초하여, 램프의 조도가 낮아지도록 복수개의 제 1 광원부(300) 각각의 램프 컨트롤러를 제어할 수 있다. 다시 말해, 제어부(710)는 복수개의 제 1 광원부(300)가 9000 lx 미만의 밝기의 광원을 발광하도록 램프 컨트롤러를 제어할 수 있다. 이에 따라, 복수개의 선반부(100) 각각의 주변 온도가 낮아질 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제어부(710)는 램프의 조도를 낮춘 이후, 제 1 센싱값을 모니터링 할 수 있다. 제어부(710)는 복수개의 선반부(100) 각각의 주변 온도가 사전 설정된 값에 도달된 경우, 복수개의 제 1 광원부(300)가 9000 lx 이상의 밝기의 광원을 식물에 조사하도록 복수개의 제 1 광원부(300) 각각의 램프 컨트롤러를 제어할 수 있다.
제 2 동작은 제 1 동작의 수행 이후 복수개의 제 1 광원부(300)를 제어하는 동작일 수 있다.
구체적으로, 제어부(710)는 제 1 동작에 따라 램프의 조도가 조절된 이후 복수개의 선반부(100) 각각의 주변 온도를 센싱한 제 1 센싱값에 기초하여, 램프의 전원을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(710)는 제 1 센싱값에 기초하여 복수개의 선반부(100) 각각의 주변 온도를 결정할 수 있다. 주변 온도가 사전 설정된 값 이상인 경우, 제어부(710)는 램프의 전원이 꺼지도록 복수개의 제 1 광원부(300)를 제어할 수 있다. 다시 말해, 제어부(710)는 복수개의 제 1 광원부(300) 각각의 램프에서 광원이 발광되지 않도록, 복수개의 제 1 광원부(300)를 제어할 수 있다. 이에 따라, 복수개의 선반부(100) 각각의 주변 온도는 복수개의 제 1 광원부(300)의 조도가 낮아졌을 때에 비해 더 낮아질 수 있다. 만약 복수개의 선반부(100)에 안착되어 있는 식물에 일정량 이상의 열이 공급되는 경우, 식물의 생장에 부정적인 영향을 끼칠 수 있다. 따라서, 제어부(710)는 제 1 동작에 따라 램프의 조도가 조절된 이후에도, 복수개의 선반부(100) 각각의 주변 온도가 사전 설정된 온도에 도달되지 않는다면, 램프의 전원이 꺼지도록 복수개의 제 1 광원부(300)를 제어할 수 있다.
제 3 동작은 사전 설정된 복수개의 선반부(100) 각각에 배치된 식물에 대한 식물 정보, 제 1 센싱값 및 생장 정보에 기초하여, 램프의 조도가 조절되도록 복수개의 제 1 광원부(300) 각각의 램프 컨트롤러를 제어하는 동작일 수 있다.
구체적으로, 식물의 생장에는 적절한 수준의 광량의 공급이 요구될 수 있다. 제어부(710)는 식물의 종류를 나타내는 식물의 종류를 결정할 수 있다. 제어부(710)는 저장부(120)에 저장된 생장 정보에 기초하여, 결정된 식물의 종류에 대응하는 요구 광량을 결정할 수 있다. 제어부(710)는 식물의 종류, 요구 광량 및 제 1 센싱값에 포함된 광도에 기초하여, 램프의 조도가 조절되도록 복수개의 제 1 광원부(300) 각각의 램프 컨트롤러를 제어하는 동작일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제어부(710)는 저장부(120)에 저장된 생장 정보 및 타임 스탬프에 기초하여, 복수개의 선반부(100) 각각에 배치된 식물의 생장 정도를 예측할 수 있다. 예를 들어, 제어부(710)는 식물을 포함하는 용기가 복수개의 선반부(100)에 안착된 제 1 시점에서의 식물의 종류 및 식물의 제 1 생장 정도를 결정할 수 있다. 제어부(710)는 제 1 시점 이후의 제 2 시점에서의 타임 스탬프, 생장 정보에 포함된 식물의 종류 및 생육 단계에 기초하여 식물의 제 2 생장 정도를 결정할 수 있다. 여기서, 제 1 생장 정도 및 제 2 생장 정도는 식물이 얼마만큼 생장했는지를 나타내는 정보일 수 있다. 제어부(710)는 생장 정보에 포함된 생육 단계에 기초하여, 제 2 생장 정도에서의 제 2 식물에게 요구되는 광량을 결정할 수 있다. 제어부(710)는 결정된 광량에 기초하여 램프의 조도가 조절되도록 복수개의 제 1 광원부(300) 각각의 램프 컨트롤러를 제어할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 센싱부(720)는 카메라를 더 포함할 수 있다. 제어부(710)는 카메라를 통해 제 2 시점에서의 식물을 촬영하여, 제 3 생장 정도를 결정할 수 있다. 제어부(710)는 결정된 제 3 생장 정도 및 제 2 생장 정도를 비교할 수 있다. 제 3 생장 정도는 카메라를 통해 센싱된 식물의 실제 생장 정도를 나타낼 수 있고, 제 2 생장 정도는 제 2 시점에서 식물이 생장해야 했을 정도를 나타낼 수 있다. 제어부(710)는 제 3 생장 정도 및 제 2 생장 정도를 비교하여, 제 2 시점에서 식물에게 공급되어야 하는 광량을 결정할 수 있다. 제어부(710)는 결정된 광량에 대응하는 광원이 조사되도록 복수개의 제 1 광원부(300)를 제어할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 식물의 생장에는 적절한 수준의 열의 공급이 요구될 수 있다. 제어부(710)는 식물 정보에 기초하여 식물의 종류를 나타내는 식물의 종류를 결정할 수 있다. 제어부(710)는 저장부(120)에 저장된 생장 정보에 기초하여, 결정된 식물의 종류에 대응하는 요구 온도를 결정할 수 있다. 제어부(710)는 식물의 종류, 요구 온도 및 제 1 센싱값에 포함된 복수개의 선반부(100)의 주변 온도에 기초하여, 램프를 통해 발산되는 열이 조절되도록 복수개의 제 1 광원부(300)를 제어할 수 있다. 일례로, 제어부(710)는 램프의 조도를 제어함으로써, 복수개의 제 1 광원부(300)를 통해 발산되는 열의 온도를 제어할 수 있다.
제 4 동작은 식물 정보, 제 1 센싱값 및 생장 정보에 기초하여, 복수개의 제 2 광원부(400)가 430mm 내지 440nm의 제 1 파장 또는 660nm~700nm의 제 2 파장의 광원을 조사하도록 복수개의 LED 모듈 각각을 제어하는 동작일 수 있다.
구체적으로, 제어부(710)는 식물의 생장에는 적절한 파장의 광원이 요구될 수 있다. 표 1을 통해 상술한 바와 같이, 식물의 생장에는 700nm 파장의 적색 제 1 가시광선, 660nm 파장의 적색 제 2 가시광선 및 430nm 내지 440nm 파장의 청색 제 5 가시광선 등이 요구될 수 있다. 제어부(710)는 식물 정보, 제 1 센싱값 및 생장 정보에 기초하여, 제 3 LED가 700nm 파장의 제 1 가시광선을 조사하도록 복수개의 제 2 광원부(400)를 제어할 수 있다. 제어부(710)는 식물 정보, 제 1 센싱값 및 생장 정보에 기초하여, 제 4 LED가 660nm 파장의 제 2 가시광선을 조사하도록 복수개의 제 2 광원부(400)를 제어할 수 있다. 제어부(710)는 식물 정보, 제 1 센싱값 및 생장 정보에 기초하여, 제 6 LED가 430nm 내지 440nm 파장의 제 5 가시광선을 조사하도록 복수개의 제 2 광원부(400)를 제어할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 스마트 배양대(1000)는 식물의 생장 뿐만 아니라 미생물 배양, 세포 배양, 발아 시험, 물리성, 안정성, 색상변화, 경시변화, 미생물의 발효 또는 음식물의 처리를 위해 이용될 수도 있다. 제어 모듈(700)은 복수개의 선반부(100) 각각에 배치된 식물 정보에 기초하여 식물의 생장에 방해가 되거나 또는 실험 등을 위해 이용될 수 있는 파장이 결정되도록 복수개의 제 2 광원부(400)를 제어할 수 있다.
예를 들어, 제어부(710)는 식물 정보, 제 1 센싱값 및 생장 정보에 기초하여, 제 5 LED가 610nm 파장의 적황색 제 3 가시광선을 조사하도록 복수개의 제 2 광원부(400)를 제어할 수도 있다. 다른 예를 들어, 제어부(710)는 식물 정보, 제 1 센싱값 및 생장 정보에 기초하여, 제 10 LED가 100nm 파장의 제 3 자외선을 조사하도록 복수개의 제 2 광원부(400)를 제어할 수도 있다.
제 5 동작은 식물 정보 및 생장 정보에 기초하여, 복수개의 선반부(100) 사이의 간격이 조절되도록 간격 조절부(210)를 제어하는 동작일 수 있다.
일례로, 식물은 생장에 따라 높이가 성장될 수 있다. 이에 따라, 식물의 적어도 일부분은 복수개의 제 1 광원부(300) 및 복수개의 제 2 광원부(400)와 근접할 수 있다. 나아가, 식물의 적어도 일부분은 식물이 배치된 제 1 선반부의 상방에 존재하는 제 2 선반부의 하면과 닿을 수도 있다. 이와 같은 상황들은 식물의 생장에 방해가 되는 상황일 수 있다. 따라서, 제어부(710)는 식물 정보 및 생장 정보에 기초하여, 복수개의 선반부(100) 사이의 간격이 조절되도록 간격 조절부(210)를 제어할 수 있다.
예를 들어, 제어부(710)는 저장부(120)에 저장된 생장 정보 및 타임 스탬프에 기초하여, 복수개의 선반부(100) 각각에 배치된 식물의 생장 정도를 예측할 수 있다. 제어부(710)는 결정된 생장 정도에 기초하여 복수개의 선반부(100) 사이의 간격이 조절되도록 간격 조절부(210)를 제어할 수 있다.
다른 예를 들어, 제어부(710)는 카메라를 통해 식물을 촬영하여, 식물의 높이를 결정할 수 있다. 제어부(710)는 결정된 식물의 높이에 기초하여 복수개의 선반부(100) 사이의 간격이 조절되도록 간격 조절부(210)를 제어할 수 있다.
제 6 동작은 식물 정보, 제 1 센싱값 및 생장 정보에 기초하여, 식물에 공기를 공급하도록 복수개의 덕트부(500)를 제어하는 동작일 수 있다.
예를 들어, 제어부(710)는 제 1 센싱값에 기초하여, 복수개의 선반부(100)의 주변 습도를 결정할 수 있다. 제어부(710)는 식물 정보 및 식물 정보에 기초하여 결정된 식물의 종류에 대응하는 생장 정보에 기초하여, 복수개의 선반부(100)에 안착된 식물의 생장에 요구되는 요구 습도를 결정할 수 있다. 제어부(710)는 제 1 센싱값에 기초하여, 복수개의 선반부(100)의 주변 습도가 요구 습도에 도달하도록 복수개의 덕트부(500)를 제어할 수 있다.
다른 예를 들어, 제어부(710)는 제 1 센싱값에 기초하여, 복수개의 선반부(100)의 주변 산소 농도를 결정할 수 있다. 제어부(710)는 식물 정보 및 식물 정보에 기초하여 결정된 식물의 종류에 대응하는 생장 정보에 기초하여, 복수개의 선반부(100)에 안착된 식물의 생장에 요구되는 요구 산소 농도를 결정할 수 있다. 제어부(710)는 제 1 센싱값에 기초하여, 복수개의 선반부(100)의 주변 산소 농도가 요구 산소 농도에 도달하도록 복수개의 덕트부(500)를 제어할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 스마트 배양대(1000)는 산소 공급부를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 제어부(710)는 제 1 센싱값에 기초하여, 복수개의 선반부(100)의 주변 산소 농도가 요구 산소 농도에 도달하도록 산소 공급부를 제어할 수 있다.
또 다른 예를 들어, 제어부(710)는 제 1 센싱값에 기초하여, 복수개의 선반부(100)의 주변 CO2 농도를 결정할 수 있다. 제어부(710)는 식물 정보 및 식물 정보에 기초하여 결정된 식물의 종류에 대응하는 생장 정보에 기초하여, 복수개의 선반부(100)에 안착된 식물의 생장에 요구되는 요구 CO2 농도를 결정할 수 있다. 제어부(710)는 제 1 센싱값에 기초하여, 복수개의 선반부(100)의 주변 CO2 농도가 요구 CO2 농도에 도달하도록 복수개의 덕트부(500)를 제어할 수 있다.
제 7 동작은 전원 공급부(600)를 제어하는 동작일 수 있다.
구체적으로, 제어부(710)는 전원 공급부(600)를 통해 인가되는 제 1 전압을 결정할 수 있다. 제어부(710)는 인가된 제 1 전압이 380V 이상인 경우 램프에 전원이 공급되지 않도록 전원 공급부(600)를 제어할 수 있다. 인가된 제 1 전압이 170V 내지 260V에 포함되는 경우 제어부(710)는 램프의 전원이 복귀되도록 전원 공급부(600)를 제어할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전자식 안정기는 이상유무를 확인하기 위한 5초 내지 10초 간격의 On/Off 신호를 생성할 수 있다. 이에 따라, 램프에 공급되는 전원이 차단되었다가 다시 복구되더라도, 사용자가 램프의 전원을 켜기 위한 별도의 동작을 수행할 필요 없이 램프가 점등될 수 있다.
상술한 구성에 따르면, 스마트 배양대(1000)의 제어 모듈(700)은 식물의 생장, 씨앗의 발아, 모종의 생장, 미생물의 배양, 세포의 배양, 발아 시험, 씨앗의 물리성, 씨앗의 안정성, 식물의 색상 변화, 식물의 경시 변화, 미생물의 발효 또는 임식물의 건조를 통한 처리 등을 위한 제 1 내지 제 7 동작을 수행할 수 있다. 이에 따라, 스마트 배양대(1000)는 사용자가 요구하는 동작을 적절히 수행할 수 있다.
제시된 실시예들에 대한 설명은 임의의 본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 개시를 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 개시의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 개시는 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.
Claims (1)
- 식물을 포함하는 용기를 지지하는 타공판을 포함하는 복수개의 선반부;
상기 복수개의 선반부 사이의 간격을 조절하는 간격 조절부를 포함하고, 상기 복수개의 선반부를 지지하는 복수개의 지지부;
램프, 상기 램프를 점등하는 전자식 안정기 및 상기 램프의 조도를 제어하는 램프 컨트롤러를 포함하고, 상기 복수개의 선반부 각각에 구비되어 상기 식물에 광원을 조사하는 복수개의 제 1 광원부 - 상기 전자식 안정기는 전력이 공급되는 경우 사전 설정된 하나 이상의 단계에 따라 주파수를 출력함 - ;
서로 다른 범위의 파장의 광원을 조사하는 복수개의 LED 모듈 및 상기 복수개의 LED 모듈의 조도를 제어하는 LED 컨트롤러를 포함하고, 상기 복수개의 선반부 각각에 구비되어 상기 식물에 광원을 조사하는 복수개의 제 2 광원부;
상기 식물을 향해 공기를 배출하는 제 1 덕트 및 상기 식물 주변의 공기를 흡입하는 제 2 덕트를 포함하는 복수개의 덕트(duct)부;
전원 공급부; 및
상기 복수개의 제 1 광원부, 상기 복수개의 제 2 광원부, 복수개의 덕트부 및 상기 전원 공급부의 동작을 제어하는 제어 모듈;
을 포함하고,
상기 제어 모듈은,
상기 복수개의 선반부의 주변 온도, 습도, 산소 농도, CO2농도, 광도 및 주변 광환경의 광합성 광량자속밀도(Photosynthetic Photon Flux Density, PPFD)를 포함하는 제 1 센싱값을 센싱하는 센싱부;
지역과 계절에 따른 일출 시각정보, 일몰 시각 정보, 식물의 종류에 따른 생육 단계, 요구 광량, 요구 온도, 요구 산소, 요구 CO2농도, 요구 습도, 요구 광합성 광량자속밀도를 포함하는 생장 정보가 저장되는 저장부; 및
상기 복수개의 제 1 광원부, 복수개의 제 2 광원부, 복수개의 덕트부 및 상기 전원 공급부의 동작을 제어하기 위한 적어도 하나의 동작을 수행하는 제어부;
를 포함하고,
상기 적어도 하나의 동작은:
상기 복수개의 선반부 각각의 주변 온도를 센싱한 상기 제 1 센싱값에 기초하여, 상기 램프의 조도가 조절되도록 상기 복수개의 제 1 광원부 각각의 상기 램프 컨트롤러를 제어하는 제 1 동작;
상기 제 1 동작에 따라 상기 램프의 조도가 조절된 이후 상기 복수개의 선반부 각각의 주변 온도를 센싱한 상기 제 1 센싱값에 기초하여, 상기 램프의 전원을 제어하는 제 2 동작;
사전 설정된 상기 복수개의 선반부 각각에 배치된 식물에 대한 식물 정보, 상기 제 1 센싱값 및 상기 생장 정보에 기초하여, 상기 램프의 조도가 조절되도록 상기 복수개의 제 1 광원부 각각의 상기 램프 컨트롤러를 제어하는 제 3 동작;
상기 식물 정보, 상기 제 1 센싱값 및 상기 생장 정보에 기초하여, 상기 복수개의 제 2 광원부가 400mm 내지 500nm의 제 1 파장 또는 640nm~700nm의 제 2 파장의 광원을 조사하도록 상기 복수개의 LED 모듈 각각을 제어하는 제 4 동작;
상기 식물 정보 및 상기 생장 정보에 기초하여, 상기 복수개의 선반부 사이의 간격이 조절되도록 상기 간격 조절부를 제어하는 제 5 동작;
상기 식물 정보, 상기 제 1 센싱값 및 상기 생장 정보에 기초하여, 상기 식물에 공기를 공급하도록 상기 복수개의 덕트부를 제어하는 제 6 동작; 및
상기 전원 공급부를 통해 인가되는 제 1 전압을 결정하고, 상기 제 1 전압이 380V 이상인 경우 상기 램프에 전원이 공급되지 않도록 상기 전원 공급부를 제어하고, 상기 제 1 전압이 170V 내지 260V에 포함되는 경우 상기 램프의 전원이 복귀되도록 상기 전원 공급부를 제어하는 제 7 동작;
을 포함하는,
사물인터넷 기반의 스마트 배양대.
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