KR20240068935A - 인공지능 산소 용해기 및 그의 제어 방법 - Google Patents

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KR20240068935A
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김종수
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(주)디케이에코팜
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Abstract

본 발명은 인공지능 산소 용해기 및 그의 제어 방법에 관한 것으로, 외부의 양액기에 산소가 용해된 원수를 공급하는 원수탱크; 외부의 수원의 물을 상기 원수탱크에 공급 또는 차단하기 위한 제1 밸브; 산소를 발생하기 위한 산소 발생부; 원수를 공급하는 원수공급펌프; 상기 산소발생부의 산소를 상기 원수공급펌프로부터 공급되는 원수에 용해되도록 하는 산소용해부; 상기 산소용해부에서 산소가 용해된 원수를 상기 원수탱크로 공급 또는 차단하는 제2 밸브; 상기 원수탱크의 원수를 원수공급펌프로 공급 또는 차단하는 제3 밸브; 상기 원수탱크내의 원수의 수위를 감지하는 수위센서; 상기 원수탱크내의 원수의 수질을 감지하는 수질센서; 상기 원수탱크내의 원수의 온도를 감지하는 수온센서; 상기 원수탱크내의 원수의 용존산소량을 감지하는 용존산소량 센서; 상기 수위센서, 상기 수질센서, 상기 수온센서 및 상기 용존산소량 센서의 출력을 입력받고, 상기 원수탱크의 용존산소량이 목표치를 유지하도록 상기 제1 밸브, 산소 발생부, 상기 원수공급펌프, 산소용해부, 제2 밸브 및 제3 밸브를 제어하는 제어부를 포함한다. 본 발명에 따르면, 온도나 수질 등의 환경조건과 목표 용존산소량에 대응하여 최적으로 용존산소량을 제어할 수 있다.

Description

인공지능 산소 용해기 및 그의 제어 방법 {Artificial intelligence oxygen dissolver and its control method}
본 발명은 인공지능 산소 용해기 및 그의 제어 방법에 관한 것으로, 특히 인공지능 스마트팜 시스템에 적용되는 인공지능 산소 용해기 및 그의 제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로 시설재배는 식물의 생육에 최적의 조건으로 재배 환경을 만들어 식물을 재배할 수 있도록 하는 기술이며, 유리 형태의 온실, 비닐 하우스 등의 시설에서 엽채류, 과채류, 근채류 등의 채소, 과수 화훼 등을 재배하는 재배 방법이 제시되어 있다.
이러한 시설재배는 최근 자동화 장비를 갖춘 스마트팜 시스템을 통해 재배되고 있다.
스마트팜 시스템은 정보통신기술(ICT)을 활용해 원격 및 자동으로 '시간과 공간의 제약없이'작물의 생육환경을 관측하고 최적의 상태로 관리하는 과학 기반의 농업 방식이어서 최근 농·축산업 인구 고령화, 젊은 층의 영농승계 인력난 및 생산면적 감소, 투자위축 등에 따른 소득·수출·성장률 정체 등 지속가능성 위기에 처한 농촌 문제 해결안으로 큰 주목을 받고 있다.
한편, 농작물 시설재배 단지에서는 스마트팜 시스템을 도입하여 물과 생육에 필요한 양액을 혼합한 양액수를 작물에 주기적으로 공급한다.
그러나 이러한 양액수에 용존산소량(DO: Dissolved Oxygen)이 부족할 경우 작물의 성장이 지체되고 각종 병충해에 취약해지며 특히 뿌리가 괴사되기도 한다.
따라서 농작물 시설재배 사업장에서는 산소용해장치를 이용하여 용존산소량을 인위적으로 높인 물을 사용하여 양액수를 만들어 이를 작물에 공급하고 있다.
그러나 스마트팜 시스템에서 적절한 용존산소량으로 유지하며 양액을 공급하는 것은 매우 어려운 실정이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 온도나 수질 등의 환경조건과 목표 용존산소량에 대응하여 최적으로 용존산소량을 제어하는, 인공지능 산소 용해기 및 그의 제어 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 스마트팜 양액수 생산에 필요한 목표 용존 산소량 수준의 원수를 최소의 에너지로 생산하여 공급하는, 인공지능 산소 용해기 및 그의 제어 방법을 제공하는 것이다.
이러한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 특징에 따른 인공지능 산소 용해기는,
외부의 양액기에 산소가 용해된 원수를 공급하는 원수탱크;
외부의 수원의 물을 상기 원수탱크에 공급 또는 차단하기 위한 제1 밸브;
산소를 발생하기 위한 산소 발생부;
산소용해부에 원수를 공급하는 원수공급펌프;
상기 산소발생부의 산소를 상기 원수공급펌프로부터 공급되는 원수에 용해되도록 하는 산소용해부;
상기 산소용해부에서 산소가 용해된 원수를 상기 원수탱크로 공급 또는 차단하는 제2 밸브;
상기 원수탱크의 원수를 원수공급펌프로 공급 또는 차단하는 제3 밸브;
상기 원수탱크내의 원수의 수위를 감지하는 수위센서;
상기 원수탱크내의 원수의 수질을 감지하는 수질센서;
상기 원수탱크내의 원수의 온도를 감지하는 수온센서;
상기 원수탱크내의 원수의 용존산소량을 감지하는 용존산소량 센서;
상기 수위센서, 상기 수질센서, 상기 수온센서 및 상기 용존산소량 센서의 출력을 입력받고, 상기 원수탱크의 용존산소량이 목표치를 유지하도록 상기 제1 밸브, 산소 발생부, 상기 원수공급펌프, 산소용해부, 제2 밸브 및 제3 밸브를 제어하는 제어부를 포함한다.
사용자의 선택을 입력받는 입력부;
정보를 표시하는 표시부;
통신을 하기 위한 통신부를 더 포함하고,
상기 제어부는 상기 입력부를 통해 용존 산소량의 목표치를 입력받고, 상기 표시부에 목표치 및 현재의 용존산소량을 표시한다.
상기 제어부는 상기 통신부를 통해 외부의 단말기로부터 용존산소량 목표치를 입력받는다.
상기 제어부는 상기 통신부를 통해 외부의 서버로부터 제어로직 및 데이터를 다운받아 저장하고, 제어로직을 실행한다.
환경데이터 및 운전데이터를 저장하는 데이터베이스;
적어도 하나의 상기 제어부로부터 상기 통신부를 통해 환경데이터 및 운전데이터를 수신하여 상기 데이터베이스에 저장하고, 환경조건에 따른 운전 조건을 학습하여 제어로직을 업데이트하고, 업데이트된 제어로직을 상기 통신부를 통해 상기 제어부로 송신하는 서버를 더 포함한다.
상기 서버는 용존산소량이 목표치를 유지하기 위한 원수공급량에 대응하는 산소 공급량을 학습하고, 예측하는 것을 특징으로 한다.
이러한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 특징에 따른 인공지능 산소 용해기의 제어방법은,
수위센서로부터 원수탱크의 수위를 수신하는 단계;
수질센서로부터 원수탱크의 수질을 수신하는 단계;
수온센서로부터 원수탱크의 수온을 수신하는 단계;
용존산소량 센서로부터 원수탱크의 용존 산소량을 수신하는 단계;
상기 수위센서, 상기 수질센서, 상기 수온센서 및 상기 용존산소량 센서의 출력을 이용하여 상기 원수탱크의 용존산소량이 목표치를 유지하도록 제어값을 계산하는 단계;
제어부가 계산된 제어값으로 상기 제1 밸브, 산소 발생부, 상기 원수공급펌프, 산소용해부, 제2 밸브 및 제3 밸브를 제어하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, 온도나 수질 등의 환경조건과 목표 용존산소량에 대응하여 최적으로 용존산소량을 제어하는, 인공지능 산소 용해기 및 그의 제어 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 스마트팜 양액수 생산에 필요한 목표 용존 산소량 수준의 원수를 최소의 에너지로 생산하여 공급하는, 인공지능 산소 용해기 및 그의 제어 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 상세한 설명에서 사용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여, 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 인공지능 산소 용해기와 주변 장치와의 연결을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 인공지능 산소 용해기의 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 인공지능 산소 용해기의 제어 방법을 나타낸 도면이다.
본 발명 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는, 본 발명의 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용이 참조되어야 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하는 것에 의해, 본 발명을 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 구성 요소를 나타낼 수 있다.
본 명세서에서 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. 이 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 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.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 구성요소를 사이에 두고 "전기적 또는 기계적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자(통상의 기술자)에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 인공지능 산소 용해기에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 인공지능 산소 용해기와 주변 장치와의 연결을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 복수개의 인공지능 산소 용해기(200)는 네트워크망(400)을 통해 서버(110)와 연결된다.
서버(110)는 클라우드 인공지능 분석 기능을 수행한다.
인공지능 산소 용해기(200)는 스마트팜 시스템 내에 설치될 수 있으며, 스마트팜 내의 양액기(500)와 연결되어 원수를 공급할 수 있다.
양액기(500)는 스마트팜(도면 미도시)의 온실 시스템(도면 미도시)에서의 시설재배를 위해 온실 시스템으로 양액을 제공하는 시스템으로, 양액 탱크, 물 탱크, 배합 탱크, 배수 탱크 등을 포함할 수 있다.
온실 시스템은 시설재배를 수행하는 공간을 제공하며, 시설재배에 필요한 온실 환경을 체크하고 일정한 환경을 유지하기 위한 장치, 예를 들어, 센서들, 액추에이터들 등을 포함한다.
온실 시스템은 내부 온도, 일사량, 배지 수분, 배지 온도, 배지 EC(Electriclal Conductivity, 전기전도도) 등을 확인하기 위해, 온도 센서(도시되지 않음), 습도 센서(도시되지 않음), 농도 센서(도시되지 않음), 광량 센서(도시되지 않음) 등을 포함할 수 있다.
또한, 온실 시스템은 온실 내에서 발생하는 배액을 양액 시스템의 배수 탱크로 배수할 수도 있으며, 이러한 내용은 일반적으로 이 분야에서 잘 알려져 있다.
서버(110)에는 데이터베이스(120)가 연결되고, 데이터베이스(120)는 환경데이터 및 운전데이터를 저장한다. 데이터베이스(120)는 환경데이터 및 운전데이터 등을 수신하여 다양한 형태로 분류하고 그리고 시간대별로 누적하여 저장한다.
또한, 데이터베이스(120)는 필요에 따라 온실에서 시설재배되는 작물의 데이터 및 양액 공급량를 추가로 저장할 수 있다.
서버(110)는 적어도 하나의 인공지능 산소 용해기(200)의 제어부(260)로부터 상기 통신부를 통해 환경데이터 및 운전데이터를 수신하여 상기 데이터베이스(120)에 저장하고, 환경조건에 따른 운전 조건을 학습하여 제어로직을 업데이트하고, 업데이트된 제어로직을 상기 통신부(271)를 통해 상기 제어부(260)로 송신한다.
상기 서버(110)는 용존산소량이 목표치를 유지하기 위한 원수공급량에 대응하는 산소 공급량을 학습하고, 예측하는 것을 특징으로 한다.
상기 서버(110)는 수집된 데이터를 사용하여 인공 지능, 신경망 또는 딥러닝 기술을 사용하여 원수의 온도, 수질에 및 시간대에 따른 용존 산소량의 변화를 예측하고, 본 발명의 실시예에 따른 산소 용해 제어 최적화 알고리즘을 통해 산소 공급량 및 원수 공급량을 조정한 후 산소 용해기(200)에서 용해를 함으로써 용존산소량 목표치에 가깝도록 산소가 용해된 원수를 양액기(500)에 제공할 수 있도록 한다.
여기서, 전술한 산소 용해 제어 최적화 알고리즘은 사용자에 의해 미리 설정되거나 또는 학습에 의해 지속적으로 업데이트 된다.
그리고 설정되는 용존 산소량 목표치와 현재 용존 산소량의 차이 그리고 현재의 원수의 수위에 따라 에너지 소비가 최적으로 적게 소비되도록 산소 공급량 및 원수 공급량을 조정한다.
예를 들어, 원수탱크의 원수의 양이 100L를 기준으로 가정할 때, 현재 수위가 90L이면, 수원의 물은 10L를 보충해야 한다. 즉, 주기적으로 원수의 양이 100L가 되도록 제어부(260)는 제1 밸브를 조절하여 원수의 양이 항상 100L가 일정하게 유지되도록 한다.
허나 에너지 소비를 최적화하기 위하여 제어부(260)는 원수의 수위 변화가 10L 이상 되는 평균적인 주기를 정하고, 정해진 주기에 따라 원수를 보충하는 것이 바람직하다. 경우에 따라서는 원수의 수위변화가 10% 줄어드는 시점에서 물보충을 해도 된다.
또한, 용존산소량 목표치가 5ppm 즉, 5mg/L라고 가정한다.
만약, 현재 원수탱크의 원수의 용존산소량이 목표치와의 차이가 20% 초과로 큰 경우, 즉 용존산소량이 4ppm 이하이면, 원수공급펌프로 대략 1L의 원수를 산소용해부에 공급하는 동안 산소를 목표치의 3~4배 즉, 15mg으로 공급하여 신속하게 원수탱크의 원수의 용존산소량이 목표치에 가까워지도록 한다.
한편, 현재 원수탱크의 원수의 용존산소량이 목표치와의 차이가 20% 이하로 적은 경우, 즉 4.5ppm 이면, 원수공급펌프로 대략 1L의 원수를 산소용해부에 공급하는 동안 산소를 목표치와 동일하게 즉, 5mg으로 공급하여 서서히 원수탱크의 원수의 용존산소량이 목표치에 가까워지도록 한다.
따라서 산소발생부 및 원수공급펌프 등의 부하를 줄여서 에너지 소비를 줄일 수 있다.
한편 상기 과정에서 현재 원수탱크의 원수의 용존산소량이 목표치보다 높은 경우는 별다른 제어가 필요없다.
상기 과정에서는 단순하게 표현을 하였지만 서버(110)는 원수의 온도, 원수의 수질, 시간 및 에너지 소비등을 모두 참조하여 지속적으로 데이터를 축적하고, 제어부(260)의 제어 데이터인 운전데이터를 축적하고, 시간대에 따라 미리 예측을 함으로써 갑작스런 용존산소량 변화가 없도록 미리 용존 산소량 제어를 하여 에너지 소비를 줄일 수 있고, 더 나아가 양액기(500)에 최적의 용존 산소량을 가진 원수를 공급할 수 있다.
필요에 따라 사용자는 외부 단말기를 이용하여 원격으로 용존산소량 목표치를 설정할 수 있다. 여기서, 단말기는 컴퓨터, 노트북, 태블릿, 스마트폰 등을 포함한다.
한편, 전술한 인공지능 산소 용해기(200)와 서버(110)는 네트워크(400)를 통해 서로 연결되어 데이터를 송수신하는 것으로 설명되었으나, 본 실시예에서는 이것으로만 한정되는 것은 아니고, 양액기(500), 온실 시스템, 서버(110), 데이터베이스(120) 및 인공지능 산소 용해기(200)가 유선으로 직접 연결되어 데이터를 송수신하는 것도 가능하고, 또는 서버(110), 데이터베이스(120)와 인공지능 산소 용해기(200)가 스마트팜 내에 통합되는 것도 가능하다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 인공지능 산소 용해기의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 인공지능 산소 용해기(200)는,
외부의 양액기(500)에 산소가 용해된 원수를 공급하는 원수탱크(201);
외부의 수원(290)의 물을 상기 원수탱크(201)에 공급 또는 차단하기 위한 제1 밸브(241);
산소를 발생하기 위한 산소 발생부(210);
산소용해부(220)에 원수를 공급하는 원수공급펌프(230);
상기 산소발생부(210)의 산소를 상기 원수공급펌프(230)로부터 공급되는 원수에 용해되도록 하는 산소용해부(220);
상기 산소용해부(220)에서 산소가 용해된 원수를 상기 원수탱크(201)로 공급 또는 차단하는 제2 밸브(242);
상기 원수탱크(201)의 원수를 원수공급펌프(230)로 공급 또는 차단하는 제3 밸브(243);
상기 원수탱크(201)내의 원수의 수위를 감지하는 수위센서(251);
상기 원수탱크(201)내의 원수의 수질을 감지하는 수질센서(252);
상기 원수탱크(201)내의 원수의 온도를 감지하는 수온센서(253);
상기 원수탱크(201)내의 원수의 용존산소량을 감지하는 용존산소량 센서(254);
상기 수위센서(251), 상기 수질센서(252), 상기 수온센서(253) 및 상기 용존산소량 센서(254)의 출력을 입력받고, 상기 원수탱크(201)의 용존산소량이 목표치를 유지하도록 상기 제1 밸브(241), 산소 발생부(210), 상기 원수공급펌프(230), 산소용해부(220), 제2 밸브(242) 및 제3 밸브(243)를 제어하는 제어부(260)를 포함한다.
상기 산소용해부(220)는 산소와 원수의 용해가 잘되도록 하기 위하여 물과 산소의 접촉시간을 늘리거나 접촉강도를 높일 수 있다. 구체적으로 내부 배관이 다수의 병렬로 된 배관으로 구성되거나 배관이 지그재그 구조로 형성하여 물과 산소의 접촉시간을 늘릴 수 있다.
또한, 상기 산소용해부(220)는 내부 배관에 코안다 효과를 일으킬 수 있는 나사산 구조 등으로 형성하여 물과 산소의 접촉이 더욱 원할해지도록 할 수도 있다.
사용자의 선택을 입력받는 입력부(272);
정보를 표시하는 표시부(273);
통신을 하기 위한 통신부(271)를 더 포함하고,
상기 제어부(260)는 상기 입력부(272)를 통해 용존 산소량의 목표치를 입력받고, 상기 표시부(273)에 목표치 및 현재의 용존 산소량을 표시한다.
상기 제어부(260)는 상기 통신부(271)를 통해 외부의 단말기로부터 용존산소량 목표치를 입력받는다.
상기 제어부(260)는 상기 통신부(271)를 통해 외부의 서버(110)로부터 제어로직 및 데이터를 다운받아 저장하고, 제어로직을 실행한다.
입력부(272)는 제어부(260)와 통신하고, 복수의 방식으로 사용자의 입력을 수신할 수 있다. 예를 들어, 입력부(272)는 터치 스크린, 터치 패드, 마우스, 키보드 또는 센싱 장치일 수 있다. 예를 들어, 입력부(272)는 용존산소량 목표치 등의 정보를 입력하는데 사용될 수 있다.
표시부(273)는 제어부(260)와 통신하고, 복수의 방식으로 정보를 디스플레이하거나 음성을 출력할 수 있다. 예를 들어, 표시부(273)는 터치스크린, LCD(Liquid Crystal Display), LED(Light Emitting Diode) 디스플레이, OLED(Organic Light Emitting Diode) 디스플레이, 스피커 등일 수 있다.
이러한 구성을 가진 본 발명의 실시예에 따른 인공지능 산소 용해기의 제어 방법을 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 인공지능 산소 용해기의 제어 방법을 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 먼저, 제어부(260)는 수위센서(251)로부터 원수탱크(201)의 수위를 수신하는 단계(S310)를 수행한다.
다음, 제어부(260)는 수질센서(252)로부터 원수탱크(201)의 수질을 수신하는 단계(S320)를 수행한다.
다음, 제어부(260)는 수온센서(253)로부터 원수탱크(201)의 수온을 수신하는 단계(S330)를 수행한다.
다음, 제어부(260)는 용존산소량 센서(254)로부터 원수탱크(201)의 용존 산소량을 수신하는 단계(S340)를 수행한다.
다음, 제어부(260)는 상기 수위센서(251), 상기 수질센서(252), 상기 수온센서(253) 및 상기 용존산소량 센서(254)의 출력을 이용하여 상기 원수탱크(201)의 용존산소량이 목표치를 유지하도록 제어값을 계산하는 단계(S350)를 수행한다.
여기서 제어부(260)는 설정되는 용존 산소량 목표치와 현재 용존 산소량의 차이 그리고 현재의 원수의 수위에 따라 에너지 소비가 최적으로 적게 소비되도록 산소 공급량 및 원수 공급량을 조정한다.
예를 들어, 원수탱크(201)의 원수의 양이 100L를 기준으로 가정할 때, 현재 수위가 90L이면, 수원(290)으로부터 원수탱크(201)로 물을 10L를 보충해야 한다. 즉, 주기적으로 원수의 양이 100L가 되도록 제어부(260)는 제1 밸브(241)를 조절하여 원수의 양이 항상 100L가 일정하게 유지되도록 한다.
허나 에너지 소비를 최적화하기 위하여 제어부(260)는 원수의 수위 변화가 10L 이상 되는 평균적인 주기를 정하고, 정해진 주기에 따라 원수를 보충하는 것이 바람직하다. 경우에 따라서는 원수의 수위변화가 10% 줄어드는 시점에서 물보충을 해도 된다.
또한, 용존산소량 목표치가 5ppm 즉, 5mg/L라고 가정한다.
만약, 현재 원수탱크(201)의 원수의 용존산소량이 목표치와의 차이가 20% 초과로 큰 경우, 즉 용존산소량이 4ppm 이하이면, 원수공급펌프(230)로 대략 1L의 원수를 산소용해부(220)에 공급하는 동안 산소를 목표치의 3~4배 즉, 15mg으로 공급하여 신속하게 원수탱크(201)의 원수의 용존산소량이 목표치에 가까워지도록 한다.
한편, 현재 원수탱크(201)의 원수의 용존산소량이 목표치와의 차이가 20% 이하로 적은 경우, 즉 4.5ppm 이면, 원수공급펌프(230)로 대략 1L의 원수를 산소용해부(220)에 공급하는 동안 산소를 목표치와 동일하게 즉, 5mg으로 공급하여 서서히 원수탱크(201)의 원수의 용존산소량이 목표치에 가까워지도록 한다.
따라서 산소발생부(210) 및 원수공급펌프(230) 등의 부하를 줄여서 에너지 소비를 줄일 수 있다.
필요에 따라 현재 원수탱크(201)의 원수의 용존산소량이 목표치와의 차이가 20% 이하로 적은 경우에는, 원수공급펌프(230)로 대략 1L의 원수를 산소용해부(220)에 공급하는 동안산소를 목표치의 2배 즉, 10mg으로 공급하여 원수탱크(201)의 원수의 용존산소량이 목표치에 가까워지도록 할 수도 있다.
그리고, 현재 원수탱크(201)의 원수의 용존산소량이 목표치와의 차이가 10% 이하로 적은 경우에는 원수공급펌프(230)로 대략 1L의 원수를 산소용해부(220)에 공급하는 동안 산소를 목표치와 동일하게 즉, 5mg으로 공급하여 서서히 원수탱크(201)의 원수의 용존산소량이 목표치에 가까워지도록 한다.
한편 상기 과정에서 현재 원수탱크(201)의 원수의 용존산소량이 목표치보다 높은 경우는 별다른 제어가 필요없다.
상기 과정에서는 단순하게 표현을 하였지만 제어부(260)는 원수의 온도, 원수의 수질, 시간 및 에너지 소비등을 모두 참조하여 지속적으로 데이터를 축적하고, 제어부(260)의 제어 데이터인 운전데이터를 축적하고, 시간대에 따라 미리 예측을 함으로써 갑작스런 용존산소량 변화가 없도록 미리 용존 산소량 제어를 하여 에너지 소비를 줄일 수 있고, 더 나아가 양액기(500)에 최적의 용존 산소량을 가진 원수를 공급할 수 있다.
필요에 따라서는 원수탱크내 원수가 항상 일정 수준의 용존산소량을 유지할 필요는 없으므로, 양액기로의 원수 투입시점에 목표 용존산소량이 되도록 산소용해기를 가동하여 에너지를 더욱 더 절약 가능하다.
다음, 제어부(260)가 계산된 제어값으로 상기 제1 밸브(241), 산소 발생부(210), 상기 원수공급펌프(230), 산소용해부(220), 제2 밸브(242) 및 제3 밸브(243)를 제어하는 단계(S360)를 수행한다.
즉, 제어부(260)는 산소발생부(210)를 제어하여 산소용해부(220)에 산소를 공급하고, 상기 제3 밸브(243)를 열어 상기 원수탱크(201)의 원수를 원수공급펌프(230)로 공급하고, 원수공급펌프(230)는 산소용해부(220)로 원수를 공급한다.
그리고 제어부(260)는 제2 밸브(242)를 열어 상기 산소용해부(220)에서 산소가 용해된 원수를 상기 원수탱크(201)로 공급하게 된다.
그리고 원수탱크(201)의 용존산소량이 목표치가 되면, 제어부(260)는 산소발생부(210)를 제어하여 산소용해부(220)에 산소를 차단하고, 상기 제3 밸브(243)를 닫아 상기 원수탱크(201)의 원수를 원수공급펌프(230)로 공급하지 않도록 하고, 원수공급펌프(230)는 가동을 중단시킨다.
그리고 제어부(260)는 제2 밸브(242)를 닫아 상기 산소용해부(220)에서 산소가 용해된 원수를 상기 원수탱크(201)로 공급하지 않게 된다.
본 발명에 따르면, 온도나 수질 등의 환경조건과 목표 용존산소량에 대응하여 최적으로 용존산소량을 최적으로 제어할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 스마트팜 양액수 생산에 필요한 목표 용존 산소량 수준의 원수를 최소의 에너지로 생산하여 공급할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (7)

  1. 외부의 양액기에 산소가 용해된 원수를 공급하는 원수탱크;
    외부의 수원의 물을 상기 원수탱크에 공급 또는 차단하기 위한 제1 밸브;
    산소를 발생하기 위한 산소 발생부;
    원수를 공급하는 원수공급펌프;
    상기 산소발생부의 산소를 상기 원수공급펌프로부터 공급되는 원수에 용해되도록 하는 산소용해부;
    상기 산소용해부에서 산소가 용해된 원수를 상기 원수탱크로 공급 또는 차단하는 제2 밸브;
    상기 원수탱크의 원수를 원수공급펌프로 공급 또는 차단하는 제3 밸브;
    상기 원수탱크내의 원수의 수위를 감지하는 수위센서;
    상기 원수탱크내의 원수의 수질을 감지하는 수질센서;
    상기 원수탱크내의 원수의 온도를 감지하는 수온센서;
    상기 원수탱크내의 원수의 용존산소량을 감지하는 용존산소량 센서;
    상기 수위센서, 상기 수질센서, 상기 수온센서 및 상기 용존산소량 센서의 출력을 입력받고, 상기 원수탱크의 용존산소량이 목표치를 유지하도록 상기 제1 밸브, 산소 발생부, 상기 원수공급펌프, 산소용해부, 제2 밸브 및 제3 밸브를 제어하는 제어부를 포함하는 인공지능 산소 용해기.
  2. 제1항에 있어서,
    사용자의 선택을 입력받는 입력부;
    정보를 표시하는 표시부;
    통신을 하기 위한 통신부를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 입력부를 통해 용존 산소량의 목표치를 입력받고, 상기 표시부에 목표치 및 현재의 용존 산소량을 표시하는 인공지능 산소 용해기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 통신부를 통해 외부의 단말기로부터 용존산소량 목표치를 입력받는 인공지능 산소 용해기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 통신부를 통해 외부의 서버로부터 제어로직 및 데이터를 다운받아 저장하고, 제어로직을 실행하는 인공지능 산소 용해기.
  5. 제4항에 있어서,
    환경데이터 및 운전데이터를 저장하는 데이터베이스;
    적어도 하나의 상기 제어부로부터 상기 통신부를 통해 환경데이터 및 운전데이터를 수신하여 상기 데이터베이스에 저장하고, 환경조건에 따른 운전 조건을 학습하여 제어로직을 업데이트하고, 업데이트된 제어로직을 상기 통신부를 통해 상기 제어부로 송신하는 서버를 더 포함하는 인공지능 산소 용해기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 서버는 용존산소량이 목표치를 유지하기 위한 원수공급량에 대응하는 산소 공급량을 학습하고, 예측하는 것을 특징으로 하는 인공지능 산소 용해기.
  7. 수위센서로부터 원수탱크의 수위를 수신하는 단계;
    수질센서로부터 원수탱크의 수질을 수신하는 단계;
    수온센서로부터 원수탱크의 수온을 수신하는 단계;
    용존산소량 센서로부터 원수탱크의 용존 산소량을 수신하는 단계;
    상기 수위센서, 상기 수질센서, 상기 수온센서 및 상기 용존산소량 센서의 출력을 이용하여 상기 원수탱크의 용존산소량이 목표치를 유지하도록 제어값을 계산하는 단계;
    제어부가 계산된 제어값으로 상기 제1 밸브, 산소 발생부, 상기 원수공급펌프, 산소용해부, 제2 밸브 및 제3 밸브를 제어하는 단계를 포함하는 인공지능 산소 용해기의 제어 방법.
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