WO2014051204A1 - Independent apparatus for cultivating plants to cultivate and harvest seedlings of grown crops - Google Patents

Independent apparatus for cultivating plants to cultivate and harvest seedlings of grown crops Download PDF

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WO2014051204A1
WO2014051204A1 PCT/KR2012/010056 KR2012010056W WO2014051204A1 WO 2014051204 A1 WO2014051204 A1 WO 2014051204A1 KR 2012010056 W KR2012010056 W KR 2012010056W WO 2014051204 A1 WO2014051204 A1 WO 2014051204A1
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cultivation
crop
unit
plant cultivation
humidity
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PCT/KR2012/010056
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김상옥
김병오
김동식
황영조
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(주)유양디앤유
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    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01GHORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G31/00Soilless cultivation, e.g. hydroponics
    • A01G31/02Special apparatus therefor
    • A01G31/06Hydroponic culture on racks or in stacked containers
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
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    • A01G9/00Cultivation in receptacles, forcing-frames or greenhouses; Edging for beds, lawn or the like
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    • Y02P60/20Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions in agriculture, e.g. CO2
    • Y02P60/21Dinitrogen oxide [N2O], e.g. using aquaponics, hydroponics or efficiency measures

Definitions

  • the present embodiment is a stand-alone plant cultivation apparatus for separately receiving and cultivating a firstly grown crop in a plant cultivation system or in an independent space, for cultivating the crop by controlling external power provided from the outside.
  • a power supply unit providing power;
  • a controller unit controlling some or all of temperature and humidity for growing the crop;
  • a water supply unit which receives and stores water and nutrient solution from the outside, and circulates the culture solution mixed with the stored water and nutrient solution to a predetermined ratio to provide the crops to the crop;
  • a cultivation bed structure for supporting a cultivation bed having a multi-stage, multi-row structure in which the crop is grown; It includes at least one artificial light source, including a lighting unit for controlling the part or all of the brightness and frequency of the artificial light source to irradiate the optimal light for cultivating the crop, which is installed outside the cultivation bed structure to external environment It provides a stand-alone plant cultivation device comprising a housing for blocking.
  • FIG. 5 is a view showing the configuration and circuit diagram of the LED module of the lighting unit in the case of using the LED as an artificial light source according to this embodiment,
  • the independent plant cultivation apparatus 100 includes an air conditioning unit 102, a humidification water supply unit 103, a water supply unit 104, a temperature and humidity control unit 106, and cultivation.
  • the bed structure 108, the lighting unit 110, the power supply unit 112, and a controller unit 114 are included.
  • the independent plant cultivation apparatus 100 includes an air conditioning unit 102, a humidification water supply unit 103, a water supply unit 104, a temperature / humidity control unit 106, a cultivation bed structure unit 108, and an illumination unit 110.
  • the stand-alone plant cultivation apparatus 100 can be manufactured in various sizes according to the production and seed of the crop, and the stand-alone plant cultivation apparatus 100 through a moving means such as a fixed type and a wheel installed under the housing to be fixed and used at a predetermined place. There is a mobile device capable of moving the device to another place.
  • the cultivation bed in the cultivation bed structure 108 is inclined at a predetermined angle to continuously circulate the culture solution provided through the water supply part 104 and the cultivation beds of each stage are arranged in a staggered manner in a zigzag form. It is composed of a structure that can circulate water from the uppermost cultivation bed to the lowest cultivation bed.
  • the controller 114 is mounted in the form of a touch panel inside and outside the stand-alone plant cultivation device 100, and further includes a user UI (User Interface) for receiving the user's input information. That is, when the user wants to control the standalone plant cultivation apparatus 100, the user can easily control the standalone plant cultivation apparatus 100 by inputting input information through the user UI.
  • a user UI User Interface
  • the water supply storage unit 202 and the nutrient solution storage unit 204 receive and store the water supply and the nutrient solution from the outside, and transfer a predetermined amount of water and nutrient solution to the culture solution storage unit 206 to mix the culture solution at a predetermined ratio.
  • the water supply stored in the water supply storage unit 202 is maintained at a constant temperature, for this purpose separately includes a ceramic heater 207 for adjusting the temperature of the water supply.
  • two or more nutrient solutions are used for the nutrient solution stored in the nutrient solution storage unit 204, but the present invention is not limited thereto.
  • the voltage providing device 600 may be divided into a plurality of first and second voltage providing devices 400_1 and 400_2.
  • the first voltage providing device 400_1 converts AC power into a DC voltage and provides the first LED control module unit to the Nth LED control module units 410 and 420, and the second voltage providing device 400_2 is converted.
  • the DC voltage is provided to the sensor module unit 440 and the LED module 450.
  • Each voltage providing device 400 receives a commercial power of 110 or 220 V and converts it into a DC voltage of about 24 V, and includes the first LED control module unit to the Nth LED control module unit 410 and 420 or the LED module.
  • the output voltage is converted back to a 3.3V DC voltage for driving the integrated circuit IC in 450.
  • the voltage providing device 400 may include an inverter and a DC-DC converter.
  • FIG. 5 (a) shows the configuration of the LED module 450 of the lighting unit 110 in the case of using the LED as an artificial light source
  • Figure 5 (b) is the LED module 450 ) Is a circuit diagram.
  • the temperature and humidity control unit 106 compares the measured temperature of the stand-alone plant cultivation apparatus 100 with a setting range of an optimal temperature for growing a predetermined crop (S602), and optimizes the measured temperature and a preset crop. If the temperature is different, the internal temperature is adjusted by operating the air conditioner and the heater through the controller unit 114 (S604). That is, the air conditioning unit 102 includes one or more air conditioners and heaters, and the temperature / humidity control unit 106 is based on the temperature information inside the standalone plant cultivation device 100 received from the temperature sensor. If it is determined that the current temperature is different from the setting range for the optimum temperature for cultivating the predetermined crop, the control command information for this is received through the controller unit 114 to operate the air conditioner and heater.
  • the humidifier is operated by receiving control command information.
  • the water supply unit 104 receives a control command for increasing or decreasing the amount of the culture solution provided to the stand-alone plant cultivation device 100 from the controller unit 114, through which the amount of the culture solution is adjusted to stand-alone plant cultivation Control the humidity inside the device 100.

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Abstract

One embodiment according to the present invention provides an independent apparatus for cultivating plants, comprising: a power supply portion for controlling external power received from the outside to supply power for cultivating crops; a controller portion for controlling the temperature and/or the humidity for cultivating the crops; a water supply portion for receiving and storing feed water and a nutrient solution from the outside, and providing a cultivation solution, which is a mixture of the stored feed water and the nutrient solution according to a predetermined ratio, by means of circulation; a cultivation bed structure portion for supporting cultivation beds comprising a plurality of rows and columns on which the crops are cultivated; and a lighting portion comprising at least one light source for controlling the brightness and/or the frequency of an artificial light source to provide the optimal light for crop cultivation, wherein a housing installed around the periphery of the cultivation bed structure is provided for protecting against the outside environment.

Description

육묘된 작물의 모종을 재배 및 수확하기 위한 독립형 식물재배 장치Stand-alone plant cultivation device for growing and harvesting seedlings
본 실시예는 육묘된 작물의 모종을 재배 및 수확하기 위한 독립형 식물재배 장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 식물재배 시스템 내 또는 독립된 공간에서 별도로 설치되며 수경재배를 통해 1차적으로 육묘된 작물의 모종을 소량으로 재배 및 수확하기 위해 외부환경이 차단된 독립형 식물재배 장치를 제작하고, 독립형 식물재배 장치 내 온도, 습도 및 광 등과 같은 작물의 성장과 관련된 요소들을 제어하여 작물의 재배를 위한 최적의 환경을 구현하는 한편, 기 설정된 각도로 기울어진 재배 베드 및 순환파이프를 통해 급수 및 양액이 일정 비율로 혼합된 배양액이 지속적으로 순환되는 것을 특징으로 하는 육묘된 작물의 모종을 재배 및 수확하기 위한 독립형 식물재배 장치에 관한 것이다.This embodiment relates to a stand-alone plant cultivation apparatus for cultivating and harvesting seedlings of seeded crops. More specifically, a stand-alone plant cultivation device is installed in a plant cultivation system or separately in an independent space, and the stand-alone plant cultivation device is cut off from the outside environment in order to cultivate and harvest a small amount of seedlings primarily grown through hydroponic cultivation. The optimum environment for growing crops is controlled by controlling factors related to the growth of crops such as temperature, humidity and light in the plant cultivation system, while the feed water and nutrient solution are supplied through the cultivation bed and circulation pipe inclined at a predetermined angle. The present invention relates to a stand-alone plant cultivation apparatus for cultivating and harvesting seedlings of seedling crops, characterized in that the culture medium is mixed at a constant rate.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.The contents described in this section merely provide background information on the present embodiment and do not constitute a prior art.
일반적으로 식물재배는 토양에 심은 종자에 비료와 물을 주고, 태양광에 의해 식물 내에서 일어나는 광합성을 이용하는 방식으로 이루어진다. 그런데 이러한 재배 방법은 기후의 변화가 생산량에 영향을 미칠 뿐 아니라, 비료나 농약의 사용으로 인한 비용 문제와 환경 문제가 발생하게 된다. 또한, 식물을 재배하는 데 오랜 시간이 걸리기 때문에 소비자의 수요에 비해 생산량이 따라가지 못하고 있다. In general, plant cultivation is achieved by feeding fertilizers and water to seeds planted in the soil and taking advantage of photosynthesis in the plants by sunlight. However, this method of cultivation not only affects the production of climate change, but also creates cost and environmental problems due to the use of fertilizers and pesticides. In addition, because it takes a long time to grow plants, the production cannot keep up with the demand of consumers.
최근에는 식물의 성장이 광합성에 의해 이루어지는 것에 주목해, 인공 광원인 LED(Light Emitting Diode)를 사용하여 광합성에 필요한 파장을 공급해 줌으로써 식물의 성장을 촉진시킬 뿐 아니라 기후에 영향을 받지 않고, 무농약의 식물 재배가 가능한 친환경적인 식물재배 방식이 각광받고 있다. 하지만 이러한 식물 재배 방식 역시 대량의 식물을 재배하기 위한 시스템 위주로 설계되었으며 소량의 식물을 재배하기 위한 장치는 존재하지 않아 소량의 식물을 필요로 하는 가정 및 음식점 등에서는 이용하기 어렵다는 문제점이 있다. 또한, 지속적으로 식물에 제공되는 급수 및 배양액의 여분을 확인해야 하기 때문에 이에 대한 시간적, 인력 소비가 발생하는 문제가 있다.In recent years, it is noted that the growth of plants is caused by photosynthesis. By using a light emitting diode (LED), which is an artificial light source, by supplying the wavelength required for photosynthesis, not only does the plant grow but also is not affected by the climate, Eco-friendly plant cultivation methods that can grow plants are in the spotlight. However, the plant cultivation method is also designed around a system for cultivating a large amount of plants, and there is a problem that it is difficult to use in homes and restaurants that require a small amount of plants since there is no device for cultivating a small amount of plants. In addition, there is a problem in that time and personnel consumption occurs because it is necessary to continuously check the excess of the water supply and the culture solution provided to the plant.
전술한 문제점을 해결하기 위해 본 실시예는, 식물재배 시스템 내 또는 독립된 공간에서 별도로 설치되며 수경재배를 통해 1차적으로 육묘된 작물의 모종을 소량으로 재배 및 수확하기 위해 외부환경이 차단된 독립형 식물재배 장치를 제작하고, 독립형 식물재배 장치 내 온도, 습도 및 광 등과 같은 작물의 성장과 관련된 요소들을 제어하여 작물의 재배를 위한 최적의 환경을 구현하는 한편, 기 설정된 각도로 기울어진 재배 베드 및 순환파이프를 통해 급수 및 양액이 일정 비율로 혼합된 배양액이 지속적으로 순환 되도록 하여 가정 및 음식점 등에서 사용하기 위한 소량의 작물을 재배 가능하고, 급수 및 양액을 충당하기 위한 시간적, 인적 소비를 줄이고자 하는데 주된 목적이 있다.In order to solve the above problems, the present embodiment is a stand-alone plant which is installed separately in a plant cultivation system or in an independent space, and whose external environment is cut off in order to cultivate and harvest a small amount of seedlings primarily grown through hydroponic cultivation. Create a growing device and control the factors related to the growth of the crop, such as temperature, humidity and light, in a standalone planting device to create an optimal environment for growing the crop, while cultivating the bed and circulation inclined at a predetermined angle. It is possible to cultivate a small amount of crops for use in homes and restaurants by continuously circulating a culture medium in which water and nutrient solutions are mixed through pipes, and to reduce time and human consumption to cover water and nutrient solutions. There is a purpose.
본 실시예는, 식물재배 시스템 내 또는 독립된 공간에 별도로 설치되며 1차적으로 육묘된 작물을 제공받아 재배하기 위한 독립형 식물재배 장치에 있어서, 외부로부터 제공받은 외부전력을 제어하여 상기 작물을 재배하기 위한 전력으로 제공하는 전원공급부; 상기 작물을 재배하기 위한 온도, 습도 중 일부 또는 전부를 제어하는 컨트롤러부; 외부로부터 급수 및 양액을 제공받아 저장하고, 저장된 상기 급수 및 양액을 기 설정된 비율로 혼합한 배양액을 순환시켜 상기 작물에 제공하는 급수부; 상기 작물이 재배되고 있는 다단, 다열 구조로 이루어진 재배 베드를 지탱하는 재배 베드 구조부; 하나 이상의 인공광원을 포함하며, 상기 인공광원의 밝기 및 주파수 중 일부 또는 전부를 제어하여 상기 작물을 재배하기 위한 최적의 광을 조사하는 조명부를 포함하되, 상기 재배 베드 구조부 외부에 설치되어 외부환경을 차단하는 하우징을 구비하는 것을 특징으로 하는 독립형 식물재배 장치를 제공한다.The present embodiment is a stand-alone plant cultivation apparatus for separately receiving and cultivating a firstly grown crop in a plant cultivation system or in an independent space, for cultivating the crop by controlling external power provided from the outside. A power supply unit providing power; A controller unit controlling some or all of temperature and humidity for growing the crop; A water supply unit which receives and stores water and nutrient solution from the outside, and circulates the culture solution mixed with the stored water and nutrient solution to a predetermined ratio to provide the crops to the crop; A cultivation bed structure for supporting a cultivation bed having a multi-stage, multi-row structure in which the crop is grown; It includes at least one artificial light source, including a lighting unit for controlling the part or all of the brightness and frequency of the artificial light source to irradiate the optimal light for cultivating the crop, which is installed outside the cultivation bed structure to external environment It provides a stand-alone plant cultivation device comprising a housing for blocking.
이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면, 식물재배 시스템 내 또는 독립된 공간에서 별도로 설치되며 수경재배를 통해 1차적으로 육묘된 작물의 모종을 소량으로 재배 및 수확하기 위해 외부환경이 차단된 독립형 식물재배 장치를 제작하고, 독립형 식물재배 장치 내 온도, 습도 및 광 등과 같은 작물의 성장과 관련된 요소들을 제어하여 작물의 재배를 위한 최적의 환경을 구현하는 한편, 기 설정된 각도로 기울어진 재배 베드 및 순환파이프를 통해 급수 및 양액이 일정 비율로 혼합된 배양액이 지속적으로 순환 되도록 하여 가정 및 음식점 등에서 사용하기 위한 소량의 작물을 재배할 수 있으며, 급수 및 배양액을 충당하기 위한 시간적, 인적 소비를 줄일 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the present embodiment, a stand-alone plant cultivation in which the external environment is cut off in order to cultivate and harvest seedlings of seedlings grown primarily in hydroponic cultivation in a separate space in a plant cultivation system or in an independent space. The device is fabricated and the optimum environment for planting of crops is controlled by controlling the factors related to the growth of crops such as temperature, humidity and light in the standalone planting device, while the bed and circulation pipe inclined at a predetermined angle. Through circulating the culture medium mixed with a certain ratio of water supply and nutrient solution, it is possible to cultivate a small amount of crops for use in homes and restaurants, and to reduce the time and human consumption to cover the water supply and culture medium. There is.
도 1은 본 실시예에 따른 독립형 식물재배 장치의 구조를 도시한 도면,1 is a view showing the structure of a stand-alone plant cultivation apparatus according to the present embodiment,
도 2는 본 실시예에 따른 독립형 식물재배 장치 내 배양액을 제공하기 위한 급수부 및 재배 베드를 지탱하기 위한 재배 베드 구조부를 도시한 도면,2 is a view showing a cultured bed structure for supporting a water supply unit and a culture bed for providing a culture solution in a standalone plant cultivation apparatus according to the present embodiment,
도 3은 본 실시예에 따른 도 2의 재배 베드 구조부의 구현 예,3 is an embodiment of the cultivation bed structure of FIG. 2 according to the present embodiment,
도 4는 본 실시예에 따른 독립형 식물재배 장치에 부착되며 작물을 재배하기 위한 인공광원으로 엘이디를 사용하는 경우의 조명부의 구조를 도시한 도면,4 is a view showing the structure of the lighting unit attached to the independent plant cultivation apparatus according to the present embodiment when using the LED as an artificial light source for cultivating crops,
도 5는 본 실시예에 따른 인공광원으로 엘이디를 사용하는 경우의 조명부의 엘이디 모듈의 구성 및 회로도를 나타낸 도면,5 is a view showing the configuration and circuit diagram of the LED module of the lighting unit in the case of using the LED as an artificial light source according to this embodiment,
도 6은 본 실시예에 따른 독립형 식물재배 장치 내 온도 및 습도를 조절하기 위한 방법을 설명하기 위한 순서도이다.6 is a flowchart illustrating a method for controlling temperature and humidity in the standalone plant cultivation apparatus according to the present embodiment.
이하, 본 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, the present embodiment will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same reference numerals are assigned to the same components as much as possible even though they are shown in different drawings. In addition, in describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the related well-known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.In addition, in describing the component of this invention, terms, such as 1st, 2nd, A, B, (a), (b), can be used. These terms are only for distinguishing the components from other components, and the nature, order or order of the components are not limited by the terms. If a component is described as being "connected", "coupled" or "connected" to another component, that component may be directly connected to or connected to that other component, but there may be another configuration between each component. It is to be understood that the elements may be "connected", "coupled" or "connected".
도 1은 본 실시예에 따른 독립형 식물재배 장치(100)의 구조를 도시한 도면이다.1 is a view showing the structure of the independent plant cultivation apparatus 100 according to the present embodiment.
도 1에서 도시하듯이 본 발명의 일 실시예에 따른 독립형 식물재배 장치(100)는 공조부(102), 가습용 급수 제공부(103), 급수부(104), 온습도 제어부(106), 재배 베드 구조부(108), 조명부(110), 전원공급부(112), 컨트롤러부(114)를 포함한다. 본 실시예에서는 독립형 식물재배 장치(100)가 공조부(102), 가습용 급수 제공부(103), 급수부(104), 온습도 제어부(106), 재배 베드 구조부(108), 조명부(110), 전원공급부(112), 컨트롤러부(114)만을 포함하는 것으로 기재하고 있으나, 이는 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 독립형 식물재배 장치(100)에 포함되는 구성 요소에 대하여 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능할 것이다.As shown in FIG. 1, the independent plant cultivation apparatus 100 according to an embodiment of the present invention includes an air conditioning unit 102, a humidification water supply unit 103, a water supply unit 104, a temperature and humidity control unit 106, and cultivation. The bed structure 108, the lighting unit 110, the power supply unit 112, and a controller unit 114 are included. In the present embodiment, the independent plant cultivation apparatus 100 includes an air conditioning unit 102, a humidification water supply unit 103, a water supply unit 104, a temperature / humidity control unit 106, a cultivation bed structure unit 108, and an illumination unit 110. It is described as including only the power supply 112, the controller 114, but this is merely illustrative of the technical idea of the present embodiment, those skilled in the art to which this embodiment belongs Various modifications and variations to the components included in the standalone plant cultivation apparatus 100 may be applied without departing from the essential characteristics of the embodiments.
본 발명의 일 실시예에 따른 독립형 식물재배 장치(100)는 하우징(Housing)을 통해 외부환경과 차단되는 한편, 외부로부터 제공받은 외부전력을 이용하여 독립형 식물재배 장치(100) 내 온도, 습도 등을 제어하고, 급수 및 양액이 일정 비율로 혼합된 배양액이 순환되어 독립형 식물재배 장치(100) 내 재배되는 작물에 지속적으로 제공되도록 설계된다. 또한, 인공광원을 통해 독립형 식물재배 장치(100) 내 재배되고 있는 작물의 성장에 필요한 광을 제어하여 다단, 다열 구조로 이루어진 재배 베드에서 재배되고 있는 작물에게 최적의 재배환경을 제공한다.Independent plant cultivation apparatus 100 according to an embodiment of the present invention is blocked from the external environment through the housing (Housing), temperature, humidity, etc. in the independent plant cultivation apparatus 100 by using an external power provided from the outside To control, and the culture solution mixed with a certain ratio of water supply and nutrient solution is designed to be continuously provided to the crops cultivated in the independent plant cultivation apparatus 100. In addition, by controlling the light required for the growth of the crop cultivated in the stand-alone plant cultivation device 100 through an artificial light source provides an optimal cultivation environment for the crop being grown in a multi-stage, multi-row structure bed.
한편, 독립형 식물재배 장치(100)는 식물재배 시스템 내 또는 독립된 공간에 별도로 설치되어 외부로부터 1차적으로 육묘된 작물을 제공받으며, 1차적으로 육묘된 작물을 독립형 식물재배 장치(100) 내에서 소용량으로 재배하거나 수확한다. 이때, 1차적으로 육묘된 작물은 육묘 재배장치 등과 같은 수경재배 방식을 이용하여 발아가 완료된 작물을 기 설정된 임계값을 초과하는 크기까지 재배한 작물을 의미하며, 본 실시예에서는 기 설정된 임계값을 12 cm로 설정하였지만 반드시 이에 한정되지는 않는다.On the other hand, the stand-alone plant cultivation apparatus 100 is installed separately in the plant cultivation system or in an independent space to receive the first seeded crops from the outside, and the small amount of the first seeded crops in the stand-alone plant cultivation apparatus 100 Grow or harvest. In this case, the first seeded crop refers to a crop grown to a size exceeding a predetermined threshold by the hydroponic cultivation method, such as a seedling growing device, in the present embodiment, the predetermined threshold value It is set to 12 cm, but is not necessarily limited thereto.
또한, 독립형 식물재배 장치(100)는 작물의 생산량 및 종자에 따라 다양한 크기로 제작 가능하며 일정 장소에 고정되어 사용되는 고정형과 하우징 하부에 설치된 바퀴와 같은 이동 수단을 통해 독립형 식물재배 장치(100)를 다른 장소로 이동시킬 수 있는 이동형 장치가 있다. In addition, the stand-alone plant cultivation apparatus 100 can be manufactured in various sizes according to the production and seed of the crop, and the stand-alone plant cultivation apparatus 100 through a moving means such as a fixed type and a wheel installed under the housing to be fixed and used at a predetermined place. There is a mobile device capable of moving the device to another place.
또한, 독립형 식물재배 장치(100)를 외부환경과 차단하는 하우징은 정면과 측면에 강화 유리 및 스테레이스 등과 같은 투명 재질로 이루어진 평판을 포함하며 이를 통해, 독립형 식물재배 장치(100) 내부에서 재배되고 있는 작물의 상태를 손쉽게 파악할 수 있다. 한편, 하우징의 정면에는 개폐형 문을 추가로 포함하여 재배가 완료된 작물을 수확하거나, 새롭게 재배하기 위한 작물을 독립형 식물재배 장치(100) 내부로 이동시킬 수 있다.In addition, the housing for blocking the stand-alone plant cultivation device 100 from the external environment includes a flat plate made of a transparent material, such as tempered glass and stelace on the front and side, through which the cultivated inside the stand-alone plant cultivation device 100 It is easy to see the condition of crops in existence. On the other hand, the front of the housing may further include an openable door to harvest the crop is completed cultivation, or to move the crop for new cultivation into the stand-alone plant cultivation device 100.
공조부(102)는 독립형 식물재배 장치(100) 내부에 재배되고 있는 작물의 성장에 적합한 온도 및 습도를 유지하기 위해 독립형 식물재배 장치(100) 내부의 냉난방 및 습도 상태를 조절한다. 즉, 공조부(102)는 하나 이상의 에어컨, 히터 및 가습기를 포함하며, 컨트롤러부(114)로부터 제어명령을 수신하는 경우, 에어컨, 히터 및 가습기를 동작시켜 독립형 식물재배 장치(100) 내부의 온도 및 습도를 조절한다. 이때, 컨트롤러부(114)로부터 수신한 제어명령은 온습도 제어부(106)가 독립형 식물재배 장치(100) 내부의 현재 온도 및 습도가 기 설정된 작물을 재배하기 위한 최적의 온도 및 습도에 대한 설정범위와 다르다고 판단하는 경우 생성된다. 이를 통해 독립형 식물재배 장치(100) 내부는 항상 일정한 온도 및 습도로 제어된다. 한편, 기 설정된 작물을 재배하기 위한 최적의 온도는 21도를 기본으로 하나 반드시 이에 한정되지는 않고 독립형 식물재배 장치(100)에 재배되는 작물의 종류에 따라 다양한 온도로 설정될 수 있다.The air conditioning unit 102 adjusts air conditioning and humidity conditions inside the stand alone plant cultivation device 100 to maintain a temperature and humidity suitable for growth of a crop being grown inside the stand alone plant cultivation device 100. That is, the air conditioning unit 102 includes one or more air conditioners, heaters, and humidifiers, and when receiving a control command from the controller unit 114, operates the air conditioners, heaters, and humidifiers to operate the temperature inside the independent plant cultivation device 100. And humidity. At this time, the control command received from the controller unit 114 is the temperature and humidity control unit 106 and the setting range for the optimum temperature and humidity for cultivating a preset crop of the current temperature and humidity inside the stand-alone plant cultivation apparatus 100 and It is generated when it is different. Through this, the independent plant cultivation apparatus 100 is always controlled at a constant temperature and humidity. On the other hand, the optimum temperature for growing a predetermined crop is based on 21 degrees, but is not necessarily limited to this may be set to a variety of temperatures depending on the type of crop grown in the stand-alone plant cultivation apparatus 100.
또한, 공조부(102)는 에어컨 및 히터를 이용하여 독립형 식물재배 장치(100) 내부에 존재하는 공기를 일정한 방향으로 순환하고, 이를 통해 유해 기체, 분진 등을 외부로 배출하여 독립형 식물재배 장치(100) 내 신선한 공기가 유지되도록 동작한다.In addition, the air conditioning unit 102 circulates the air present in the independent plant cultivation apparatus 100 in a predetermined direction using an air conditioner and a heater, and discharges harmful gases, dust, etc. to the outside through the independent plant cultivation apparatus ( 100) operates to keep fresh air in.
한편, 독립형 식물재배 장치(100)는 공조부(102) 내 가습기에 급수를 제공하는 가습용 급수 제공부(103)를 독립형 식물재배 장치(100) 상부에 포함하여 가습기가 가습용도로 사용하기 위한 급수가 부족한 경우, 저장된 급수를 가습기로 제공한다.On the other hand, the stand-alone plant cultivation device 100 includes a humidifying water supply unit 103 for supplying water to the humidifier in the air conditioning unit 102 on the stand-alone plant cultivation device 100 to use the humidifier for humidification purposes. If there is a shortage of water, the stored water is provided to the humidifier.
급수부(104)는 외부로부터 급수 및 양액을 제공받아 저장하고, 저장된 급수 및 양액을 기 설정된 비율로 혼합한 배양액을 재배 베드 구조부(108) 내 재배 베드로 순환시켜 작물에 제공한다. 한편, 급수부(104)는 급수 및 양액을 저장하기 위한 저장부 및 배양액을 저장하는 저장부를 별도로 포함하고 있으며, 배양액을 재배 베드로 공급하기 위한 순환 파이프 및 배양액을 이동시키기 위한 가압펌프를 포함한다. 급수부(104)가 포함하고 있는 각각의 장치에 대한 상세한 내용은 도 2에서 추가적으로 설명하도록 한다. The water supply unit 104 receives and stores water supply and nutrient solution from the outside, and circulates the culture solution mixed with the stored water supply and nutrient solution to a cultivation bed in the cultivation bed structure 108 to provide a crop. Meanwhile, the water supply unit 104 includes a storage unit for storing the water supply and the nutrient solution, and a storage unit for storing the culture solution, and includes a circulation pipe for supplying the culture solution to the culture bed and a pressure pump for moving the culture solution. Details of each device included in the water supply 104 will be further described with reference to FIG. 2.
온습도 제어부(106)는 독립형 식물재배 장치(100) 내 작물의 성장에 영향을 미치는 온도, 습도에 관한 센싱정보를 제공받아 작물의 종류 및 주변환경에 따라 온습도를 제어한다. 즉, 온습도 제어부(106)는 다수의 센서를 통해 독립형 식물재배 장치(100) 내부의 온도 및 습도를 측정하고, 측정된 온도 및 습도가 기 설정된 작물을 발아 및 육묘하기 위한 최적의 온도 및 습도의 설정범위와 다른 경우, 독립형 식물재배 장치(100) 내부의 온도 및 습도를 조절하기 위한 제어명령을 생성한다. 한편, 생성된 제어명령은 컨트롤러부(114)로 전달되며, 컨트롤러부(114)는 공조부(102) 및 급수부(104)를 제어하여 온도 및 습도를 조절한다.The temperature and humidity control unit 106 receives sensing information about temperature and humidity affecting the growth of the crops in the independent plant cultivation apparatus 100 and controls the temperature and humidity according to the type of crop and the surrounding environment. That is, the temperature and humidity control unit 106 measures the temperature and humidity inside the stand-alone plant cultivation apparatus 100 through a plurality of sensors, and the measured temperature and humidity may be used to germinate and raise a predetermined crop. If it is different from the set range, and generates a control command for adjusting the temperature and humidity inside the stand-alone plant cultivation apparatus (100). On the other hand, the generated control command is transmitted to the controller unit 114, the controller unit 114 controls the air conditioning unit 102 and the water supply unit 104 to adjust the temperature and humidity.
재배 베드 구조부(108)는 다단, 다열 구조로 이루어져 작물이 재배되고 있는 재배 베드를 지탱한다. 즉, 재배 베드 구조부(108)는 하우징의 양측면에 부착된 제1 지지대 및 제1 지지대 상부에 설치되어 순환 파이프가 관통되기 위한 홈을 구비하고 있는 제2 지지대를 포함하여 작물이 재배되고 있는 재배 베드를 지탱한다.The cultivation bed structure 108 has a multi-stage, multi-row structure to support the cultivation bed in which the crop is grown. That is, the cultivation bed structure 108 is a cultivation bed in which crops are cultivated, including a first support attached to both sides of the housing and a second support provided on the first support and having a groove for penetrating the circulation pipe. Support it.
또한, 재배 베드 구조부(108) 내 재배 베드는 급수부(104)를 통해 제공받은 배양액을 지속적으로 순환시키기 위해 기 설정된 각도로 기울어진 형태의 이루어져 있으며 각 단의 재배 베드는 지그재그 형태의 계단식으로 배치되어 최상단의 재배 베드에서 최하단의 재배 베드로 물이 순환될 수 있는 구조로 구성되어 있다.In addition, the cultivation bed in the cultivation bed structure 108 is inclined at a predetermined angle to continuously circulate the culture solution provided through the water supply part 104 and the cultivation beds of each stage are arranged in a staggered manner in a zigzag form. It is composed of a structure that can circulate water from the uppermost cultivation bed to the lowest cultivation bed.
한편, 재배 베드 구조부(108)는 독립형 식물재배 장치(100)의 크기 및 독립형 식물재배 장치(100) 내부에 재배되고 있는 작물의 종류에 따라 높이 및 크기의 조절이 가능하다. 본 실시예에서 재배 베드 구조부(108)가 스테인레스스틸 또는 합성수지로 제작되었으나 반드시 이에 한정되지는 않고 다양한 재질로 제작될 수 있다.On the other hand, the cultivation bed structure 108 is capable of adjusting the height and size according to the size of the stand-alone plant cultivation device 100 and the type of crop being grown inside the stand-alone plant cultivation device (100). In this embodiment, the cultivation bed structure 108 is made of stainless steel or synthetic resin, but is not necessarily limited thereto and may be made of various materials.
조명부(110)는 하나 이상의 인공광원을 포함하며, 인공광원의 밝기 및 주파수 등을 제어하여 작물이 필요로 하는 광을 조사한다. 즉, 조명부(110)는 독립형 식물재배 장치(100)의 상단 및 재배 베드 구조부(108) 내 재배 베드 하단에 부착되어 작물에 기 설정된 최적의 광을 조사하며, 이를 통해 작물의 성장 및 광합성에 필요한 파장을 공급한다. 한편, 본 실시예에서 조명부(110)는 독립형 식물재배 장치(100)의 상단 및 재배 베드 구조부(108) 내 재배 베드 하단에 부착된다고 명시하였으나 이는 단지 본 발명에서의 예시일뿐이며 반드시 이에 한정되지는 않는다.The lighting unit 110 includes one or more artificial light sources, and controls the brightness and frequency of the artificial light source to irradiate the light required by the crop. That is, the lighting unit 110 is attached to the top of the stand-alone plant cultivation device 100 and the bottom of the cultivation bed in the cultivation bed structure 108 to irradiate the optimal light preset to the crop, thereby necessary for the growth and photosynthesis of the crop Supply the wavelength. On the other hand, in the present embodiment it is specified that the lighting unit 110 is attached to the top of the independent plant cultivation device 100 and the bottom of the cultivation bed in the cultivation bed structure 108, but this is only an example in the present invention and is not necessarily limited thereto. Do not.
또한, 조명부(110)는 독립형 식물재배 장치(100)의 전체 길이에 따른 확장성을 고려하여 분리 또는 결합 되는 구조의 PCB(Printed Circuit Board)로 제작된 엘이디 모듈로 구성되어 있으며, 엘이디 모듈 내 다수의 엘이디를 통해 작물에 광을 제공한다. 한편, 엘이디 모듈은 3개의 PCB로 구성되며, 각각의 PCB는 엘이디를 제어하기 위한 드라이버 장치와 RGB(Red-Green-Blue) 엘이디가 6개씩 병렬로 배치되어 있다. 조명부(110)는 인공광원으로 엘이디를 사용하는 것으로 설명되었지만 반드시 이에 한정되지는 않고 작물의 성장에 필요한 조도를 제공할 수 있는 다양한 인공광원을 사용할 수 있다.In addition, the lighting unit 110 is composed of an LED module made of a printed circuit board (PCB) of a structure that is separated or combined in consideration of the expandability according to the overall length of the stand-alone plant cultivation device 100, a plurality of LED modules Provide light to the crop through its LEDs. On the other hand, the LED module is composed of three PCB, each PCB is arranged in parallel with a driver device and six RGB (Red-Green-Blue) LED for controlling the LED. The lighting unit 110 has been described as using an LED as an artificial light source, but is not necessarily limited thereto, and may use various artificial light sources that may provide illumination required for growing a crop.
전원공급부(112)는 외부로부터 제공받은 외부전력을 제어하여 독립형 식물재배 장치(100)에 포함된 각각의 장치에 필요전력을 제공한다. 한편, 전원공급부(112)는 외부로부터 외부전력을 제공받을 수 없는 경우, 기 저장되어 있는 예비전력을 독립형 식물재배 장치(100)에 전달할 수 있다. 이때, 기 저장되어 있는 예비전력은 신재생 에너지의 근원이 되는 태양광 및 풍력 등을 통해 예비전력 생산장치(미도시)로부터 생산된 전력을 의미하며, 예비전력 생산장치는 독립형 식물재배 장치(100)가 위치하는 지역에 따라 독립형 식물재배 장치(100)에 추가로 설치될 수 있다.The power supply 112 controls the external power provided from the outside to provide the necessary power to each device included in the independent plant cultivation device 100. On the other hand, when the power supply unit 112 cannot receive external power from the outside, the pre-stored preliminary power can be delivered to the stand-alone plant cultivation apparatus 100. In this case, the pre-stored preliminary power means power generated from a preliminary power production device (not shown) through solar and wind power sources of renewable energy, and the preliminary power production device is a standalone plant cultivation device (100). ) May be additionally installed in the stand-alone plant cultivation apparatus 100 according to the location.
컨트롤러부(114)는 독립형 식물재배 장치(100) 내부의 작물을 재배하기 위한 온도, 습도 및 급수 등을 제어한다. 즉, 독립형 식물재배 장치(100) 내 다수의 센서를 통해 수집된 센싱정보를 기반으로 공조부(102), 급수부(104) 및 조명부(110) 등을 제어하기 위한 제어명령을 생성하고, 생성된 명령을 각각의 장비에 전달한다.The controller unit 114 controls temperature, humidity, water supply, and the like, for growing crops in the independent plant cultivation apparatus 100. That is, based on the sensing information collected through a plurality of sensors in the independent plant cultivation apparatus 100 generates a control command for controlling the air conditioning unit 102, the water supply unit 104 and the lighting unit 110, and generated Command to each device.
또한, 컨트롤러부(114)는 온습도 제어부(106)로부터 독립형 식물재배 장치(100) 내 온도 및 습도를 조절하기 위한 제어명령을 수신하는 경우, 기 설정된 작물을 재배하기 위한 최적의 온도 및 습도에 대한 설정정보를 확인하고, 이에 대한 제어명령을 공조부(102) 및 급수부(104)로 전달한다. 이때, 급수부(104)에 전달되는 제어명령은 재배 베드 구조부(108) 내 재배 베드에서 재배되고 있는 작물에 제공되는 배양액의 양에 대한 제어명령을 의미하며, 배양액의 양을 조절하여 독립형 식물재배 장치(100) 내 습도를 조절할 수 있다.In addition, when the controller unit 114 receives a control command for adjusting the temperature and humidity in the standalone plant cultivation device 100 from the temperature and humidity control unit 106, the controller unit 114 may provide an optimum temperature and humidity for cultivating a predetermined crop. Check the setting information, and transmits a control command for this to the air conditioning unit 102 and the water supply unit 104. At this time, the control command transmitted to the water supply unit 104 means a control command for the amount of the culture solution provided to the crop being cultivated in the cultivation bed in the cultivation bed structure 108, the independent plant cultivation by adjusting the amount of the culture solution Humidity in the device 100 can be adjusted.
한편, 컨트롤러부(114)는 독립형 식물재배 장치(100)의 내부 및 외부에 터치 패널 형태로 장착되며, 사용자의 입력정보를 수신하기 위한 사용자 UI(User Interface)를 추가로 포함하고 있다. 즉, 사용자는 독립형 식물재배 장치(100)를 제어하고자 하는 경우, 사용자 UI를 통해 입력정보를 입력함으로써 손쉽게 독립형 식물재배 장치(100)를 제어할 수 있다.On the other hand, the controller 114 is mounted in the form of a touch panel inside and outside the stand-alone plant cultivation device 100, and further includes a user UI (User Interface) for receiving the user's input information. That is, when the user wants to control the standalone plant cultivation apparatus 100, the user can easily control the standalone plant cultivation apparatus 100 by inputting input information through the user UI.
또한, 컨트롤러부(114)는 다수의 센서를 통해 독립형 식물재배 장치(100)의 내부 상태를 지속적으로 파악하고, 독립형 식물재배 장치(100) 내부에 이상이 발생하였다고 판단되는 경우, 이상발생 알림 및 영상 촬영장치(미도시)를 통해 촬영된 독립형 식물재배 장치(100) 내부에 관한 모니터링 영상을 SMS(Short Message Service) 문자 서비스 등을 통해 사용자에게 실시간으로 전달한다.In addition, the controller 114 continuously recognizes the internal state of the stand-alone plant cultivation apparatus 100 through a plurality of sensors, and if it is determined that an abnormality has occurred in the stand-alone plant cultivation apparatus 100, an abnormality notification and The monitoring image of the stand-alone plant cultivation apparatus 100 captured by the image photographing device (not shown) is delivered to the user in real time through a SMS (Short Message Service) text service.
도 2는 본 실시예에 따른 독립형 식물재배 장치(100) 내 배양액을 제공하기 위한 급수부(104) 및 재배 베드(220)를 지탱하기 위한 재배 베드 구조부(108)를 도시한 도면이며, 도 3의 (a)와 (b)는 도 2에 예시된 재배 베드 구조부(108)의 구현 예이다.FIG. 2 is a view showing a watering unit 104 for providing a culture solution in the independent plant cultivation apparatus 100 and a cultivation bed structure 108 for supporting the cultivation bed 220 according to the present embodiment, and FIG. 3. (A) and (b) are embodiments of the cultivation bed structure 108 illustrated in FIG. 2.
도 2에서 도시하듯이 본 발명의 일 실시예에 따른 독립형 식물재배 장치(100) 내 배양액을 제공하기 위한 급수부(104)는 급수 저장부(202), 양액 저장부(204), 배양액 저장부(206), 세라믹 히터(207), 순환 파이프(208, 210, 212) 및 가압펌프(214)를 포함하며, 재배 베드를 지탱하기 위한 재배 베드 구조부(108)는 제1 지지대(216), 제2 지지대(218) 및 재배 베드(220)를 포함한다.As shown in FIG. 2, the water supply unit 104 for providing a culture solution in the independent plant cultivation apparatus 100 according to an embodiment of the present invention includes a water supply storage unit 202, a nutrient solution storage unit 204, and a culture solution storage unit. 206, ceramic heater 207, circulation pipes 208, 210, 212 and pressure pump 214, wherein the cultivation bed structure 108 for supporting the cultivation bed includes a first support 216, a first support 216. Two supports 218 and a cultivation bed 220.
급수 저장부(202) 및 양액 저장부(204)는 외부로부터 급수 및 양액을 제공받아 저장하며 기 설정된 일정한 양의 급수와 양액을 배양액 저장부(206)로 이동시켜 기 설정된 비율로 혼합된 배양액을 생성한다. 한편, 급수 저장부(202)에 저장되는 급수는 일정한 온도로 유지되며, 이를 위해 급수의 온도를 조절하는 세라믹 히터(207)를 별도로 포함한다.The water supply storage unit 202 and the nutrient solution storage unit 204 receive and store the water supply and the nutrient solution from the outside, and transfer a predetermined amount of water and nutrient solution to the culture solution storage unit 206 to mix the culture solution at a predetermined ratio. Create On the other hand, the water supply stored in the water supply storage unit 202 is maintained at a constant temperature, for this purpose separately includes a ceramic heater 207 for adjusting the temperature of the water supply.
한편, 본 실시예에서는 양액 저장부(204)에 저장되는 양액을 2종 이상의 양액을 사용하나 반드시 이에 한정되지는 않는다.In the present embodiment, two or more nutrient solutions are used for the nutrient solution stored in the nutrient solution storage unit 204, but the present invention is not limited thereto.
배양액 저장부(206)는 기 설정된 비율로 혼합된 배양액을 가압펌프(214)를 이용하여 순환 파이프(208, 210, 212)로 이동시키며, 이를 통해 재배 베드(220)에서 재배되고 있는 작물에게 배양액을 제공한다. 이때, 가압펌프(214)는 컨트롤러부(114)에 의해 제어되며, 컨트롤러부(114)로부터 제어명령을 수신하는 경우, 배양액 저장부(206)에 저장된 급수에 압력을 가해 순환 파이프(208, 210, 212)로 배양액을 이동시킨다.The culture medium storage unit 206 moves the mixed culture solution at a predetermined ratio to the circulation pipes 208, 210, and 212 using the pressure pump 214, through which the culture medium is grown to the crop being grown in the cultivation bed 220. To provide. At this time, the pressure pump 214 is controlled by the controller unit 114, when receiving a control command from the controller unit 114, by applying pressure to the water supply stored in the culture medium storage unit 206 circulating pipes (208, 210) 212) to the culture.
한편, 순환 파이프(208, 210, 212)를 통해 순환되는 배양액은 배양액 저장부(206)에 재저장되며, 컨트롤러부(114)는 순환되는 과정에서 배양액의 농도가 기 설정된 농도와 차이가 발생하였다고 판단되는 경우, 급수 저장부(202) 및 양액 저장부(204)에 일정량의 급수 및 양액을 배양액 저장부(206)로 전달하기 위한 제어명령을 전달하여 배양액의 농도를 기 설정된 농도로 유지시킨다.Meanwhile, the culture medium circulated through the circulation pipes 208, 210, and 212 is re-stored in the culture medium storage unit 206, and the controller unit 114 is different from the preset concentration in the process of circulating. If it is determined, a control command for delivering a predetermined amount of water supply and nutrient solution to the culture solution storage unit 206 is transmitted to the water supply storage unit 202 and the nutrient solution storage unit 204 to maintain the concentration of the culture solution at a predetermined concentration.
한편, 배양액을 재배 베드로 공급하는 순환 파이프(208, 210, 212)는 재배 베드 구조부(108)의 최상단에 위치한 재배 베드의 일측 및 배양액 저장부(206)의 일측에 연결되어 배양액 저장부(206)에 저장된 배양액을 최상단에 위치한 재배 베드로 이동시키는 제1 순환 파이프(208), 최상단에 위치한 재배 베드의 타측 및 최상단의 재배 베드 하단에 위치한 재배 베드의 일측에 연결되며, 각각의 재배 베드에 연결되어 배양액을 이동시키는 제2 순환 파이프(210), 재배 베드 구조부(108)의 최하단에 위치한 재배 베드의 일측 및 배양액 저장부(206)의 타측과 연결되어 최상단에 위치한 재배 베드로부터 순환된 배양액을 배양액 저장부(206)로 전송하는 제3 순환 파이프(212)를 포함한다. 즉, 배양액 저장부(206)에 저장된 배양액은 제1 순환 파이프(208)를 통해 재배 베드 구조부(108)의 최상단에 위치한 재배 베드로 전송되고, 제2 순환 파이프(210)를 통해 하단에 위치한 각각의 재배 베드로 전송된다. 이후, 제3 순환 파이프(212)를 통해 배양액 저장부(206)로 최종적으로 전송된다.Meanwhile, the circulation pipes 208, 210, and 212 supplying the culture medium to the culture bed are connected to one side of the culture bed and one side of the culture medium storage unit 206 located at the top of the culture bed structure 108, and the culture medium storage unit 206. A first circulation pipe 208 for transferring the culture solution stored in the culture medium to the cultivation bed located at the top, connected to the other side of the cultivation bed located at the top and to one side of the cultivation bed located at the bottom of the cultivation bed at the top, and connected to each cultivation bed The culture medium circulated from the culture bed located at the top connected to the second circulation pipe 210, the culture bed storage unit 206 and the other side of the culture bed storage unit 206 located at the lowermost end of the culture bed structure 108 for moving the culture medium storage unit A third circulation pipe 212 sending to 206. That is, the culture solution stored in the culture medium storage unit 206 is transferred to the cultivation bed located at the top of the cultivation bed structure 108 through the first circulation pipe 208, and each of the culture medium located at the bottom through the second circulation pipe 210. Sent to the cultivation bed. Thereafter, it is finally transmitted to the culture medium storage unit 206 through the third circulation pipe 212.
재배 베드를 지탱하기 위한 재배 베드 구조부(108)는 독립형 식물재배 장치(100)의 양측면에 부착된 제1 지지대(216), 제1 지지대(216) 상부에 설치되어 순환 파이프가 관통되기 위한 홈을 구비하고, 재배 베드(220)를 지탱하는 제2 지지대(218) 및 일정 거리 단위로 1차적으로 육묘된 작물을 이식하기 위한 홈을 구비하고, 내부에 배양액이 순환되는 구조로 이루어진 재배 베드(220)를 포함한다. 한편, 재배 베드 구조부(108)는 재배 베드(220)에서 재배되고 있는 작물의 크기에 따라 높낮이를 조절할 수 있다.The cultivation bed structure 108 for supporting the cultivation bed is installed on the first support 216 and the first support 216 attached to both sides of the independent plant cultivation device 100 to provide a groove for the circulation pipe to pass through. And a second support 218 supporting the cultivation bed 220 and a groove for transplanting the first seeded crops in a predetermined distance unit, and the cultivation bed 220 having a structure in which a culture solution is circulated therein. ). On the other hand, the cultivation bed structure 108 may adjust the height according to the size of the crop being grown in the cultivation bed 220.
한편, 도 2에 도시된 재배 베드 구조부(108)는 2개의 재배 베드(220)로 구성되어 작물이 재배되는 형태로 도시하였지만 반드시 이에 한정되지는 않고 다단 및 다열의 재배 베드(220)로 구성될 수 있다.On the other hand, the cultivation bed structure 108 shown in FIG. 2 is composed of two cultivation beds 220, but is shown in the form that the crop is cultivated, but is not necessarily limited to the multi-stage and multi-row cultivation bed 220 Can be.
도 4는 본 실시예에 따른 독립형 식물재배 장치(100)에 부착되며 작물을 재배하기 위한 인공광원으로 엘이디를 사용하는 경우의 조명부(110)의 구조를 도시한 도면이다.4 is a view illustrating a structure of the lighting unit 110 when the LED is attached to the stand-alone plant cultivation apparatus 100 according to the present embodiment and uses an LED as an artificial light source for cultivating crops.
도 4에 도시하듯이 본 발명의 일 실시예에 따른 독립형 식물재배 장치(100)에 부착되며 작물을 재배하기 위한 인공광원으로 엘이디를 사용하는 경우의 조명부(110)의 구조는 전압제공장치(400), 제1 엘이디 제어모듈부 내지 제N 엘이디 제어모듈부(410, 420), 미터링모듈부(430), 센서모듈부(440) 및 엘이디 모듈(450)을 포함한다.As shown in Figure 4 is attached to the stand-alone plant cultivation device 100 according to an embodiment of the present invention and the structure of the lighting unit 110 when using the LED as an artificial light source for cultivating the crop is a voltage providing device 400 ), The first LED control module unit to the N-th LED control module unit 410, 420, the metering module unit 430, the sensor module unit 440, and the LED module 450.
본 발명의 일 실시예에 따른 전압제공장치(400)는 AC 전원을 DC 전압으로 변환하여 제1 엘이디 제어모듈부 내지 제N 엘이디 제어모듈부(410, 420)로 제공하며, 제1 엘이디 제어모듈부 내지 제N 엘이디 제어모듈부(410, 420)은 미터링모듈부(430), 센서모듈부(440)로부터 수신된 상태정보에 따라, 엘이디 모듈(450)을 제어한다. The voltage providing device 400 according to an embodiment of the present invention converts an AC power source into a DC voltage and provides the first LED control module unit to the Nth LED control module units 410 and 420, and the first LED control module. The to Nth LED control module units 410 and 420 control the LED module 450 according to the state information received from the metering module unit 430 and the sensor module unit 440.
전압제공장치(600)는 복수의 제1 및 제2 전압제공장치(400_1, 400_2)로 구분될 수 있다. 제1 전압제공장치(400_1)는 AC 전원을 DC 전압으로 변환하여 제1 엘이디 제어모듈부 내지 제N 엘이디 제어모듈부(410, 420)로 제공하며, 제2 전압제공장치(400_2)는 변환된 DC 전압을 센서모듈부(440) 및 엘이디 모듈(450)로 제공한다. 각각의 전압제공장치(400)는 110 또는 220 V의 상용전원을 입력받아 24 V 가량의 DC 전압으로 변환하고, 제1 엘이디 제어모듈부 내지 제N 엘이디 제어모듈부(410, 420) 또는 엘이디 모듈(450) 내의 집적회로(IC)를 구동하기 위한 3.3 V 가량의 DC 전압으로 다시 변환하여 출력한다. 이를 위하여 전압제공장치(400)는 인버터와 DC-DC 컨버터를 포함할 수 있다.The voltage providing device 600 may be divided into a plurality of first and second voltage providing devices 400_1 and 400_2. The first voltage providing device 400_1 converts AC power into a DC voltage and provides the first LED control module unit to the Nth LED control module units 410 and 420, and the second voltage providing device 400_2 is converted. The DC voltage is provided to the sensor module unit 440 and the LED module 450. Each voltage providing device 400 receives a commercial power of 110 or 220 V and converts it into a DC voltage of about 24 V, and includes the first LED control module unit to the Nth LED control module unit 410 and 420 or the LED module. The output voltage is converted back to a 3.3V DC voltage for driving the integrated circuit IC in 450. To this end, the voltage providing device 400 may include an inverter and a DC-DC converter.
제1 엘이디 제어모듈부 내지 제N 엘이디 제어모듈부(410, 420)는 게이트웨이와 근거리 무선통신에 의해 제어되며, 제1 전압제공장치(400_1)로 제공되는 DC 전압을 제공받아 구동한다. The first LED control module unit to the N-th LED control module unit 410, 420 are controlled by a short range wireless communication with the gateway, and are driven by receiving a DC voltage provided to the first voltage providing device 400_1.
한편, 제1 엘이디 제어모듈부 내지 제N 엘이디 제어모듈부(410, 420)는 하나의 열을 이루고 있는 엘이디 모듈(450)을 각각 관장하도록 일대일로 구성되어 게이트웨이의 제어에 따라 제1 열에서 제N 열의 엘이디 모듈(450)이 서로 동일한 발광 조건을 갖도록 구동될 수 있지만, 서로 다른 작물이 재배되는 경우에는 해당 작물에 적합한 발광 조건으로 구동될 수 있다. On the other hand, the first LED control module unit to the N-th LED control module unit (410, 420) is configured in a one-to-one to manage each of the LED module 450 forming a single column in the first column in accordance with the control of the gateway The LED modules 450 in the N rows may be driven to have the same luminous conditions, but when different crops are grown, they may be driven to the luminous conditions suitable for the crops.
즉, PWM을 통해 엘이디 모듈(450)을 디밍(Dimming) 제어하는 한편, 적, 녹, 청의 엘이디 소자들을 색 별로 그룹 제어함으로써 풀 컬러의 광을 제공하도록 제어하게 된다. That is, while dimming the LED module 450 through PWM, the LED elements of red, green, and blue are grouped by color to control full color light.
미터링모듈부(430)는 게이트웨이와 근거리 무선통신을 통해 제어되며, 전압제공장치(400)에서 제1 엘이디 제어모듈부 내지 제N 엘이디 제어모듈부(410, 420), 센서모듈부(440) 및 엘이디 모듈(450)로 제공되는 전압, 전력 등에 관련된 정보를 취득하여 프로토콜에 맞춰 게이트웨이를 경유해 컨트롤러부(114)로 전달한다.The metering module unit 430 is controlled through short-range wireless communication with the gateway, and the first LED control module unit to the N-th LED control module unit 410 and 420, the sensor module unit 440, and the voltage providing device 400. Information related to voltage, power, and the like provided to the LED module 450 is acquired and transmitted to the controller unit 114 via the gateway in accordance with the protocol.
즉, 미터링모듈부(430)는 전압제공장치(400) 각각의 교류입력전력과 전체시스템 교류입력전력을 미터링 센서 등으로 측정한 후 측정값을 디지털 변환하여 전압 관련 정보를 생성하고 생성한 전압 관련 정보는 컨트롤러부(114)에 제공된다. 이후, 미터링모듈부(430)는 컨트롤러부(114)의 분석 결과에 따라 전압제공장치(400)의 전력 상태를 재설정할 수 있게 된다. That is, the metering module unit 430 measures AC input power and total system AC input power of each of the voltage providing devices 400 using a metering sensor, and then digitally converts measured values to generate voltage related information and generate voltage related information. The information is provided to the controller unit 114. Thereafter, the metering module unit 430 may reset the power state of the voltage providing device 400 according to the analysis result of the controller unit 114.
센서모듈부(440)는 조도센서, 농도센서(예컨대, CO2 농도센서), 온도센서, 습도센서 및 파장센서 등을 포함하며, 이와 같은 다양한 센서들을 이용함으로써 작의 최적화된 환경을 조성할 수 있다. 즉, 각각의 센서를 통해 취득되는 센싱 데이터를 게이트웨이로 전송하고, 게이트웨이는 해당 데이터를 컨트롤러부(114)로 제공한다. 이후 이를 통해 전송되는 제어명령에 따라 독립형 식물재배 장치(100) 내의 환경을 최적화할 수 있다. The sensor module unit 440 includes an illuminance sensor, a concentration sensor (eg, a CO 2 concentration sensor), a temperature sensor, a humidity sensor, a wavelength sensor, and the like, and by using these various sensors, an optimized environment can be created. have. That is, the sensing data acquired through each sensor is transmitted to the gateway, and the gateway provides the data to the controller unit 114. Thereafter, the environment in the standalone plant cultivation apparatus 100 may be optimized according to the control command transmitted through the same.
엘이디 모듈(450)은 제1 내지 제N 개의 열을 이루어 구비되고, 독립형 식물재배 장치(100) 내의 작물재배 면적이 증가함에 따라 자유롭게 확장하여 설치가 이루어지도록 다수의 PCB 모듈이 분리 및 결합되는 구조로 제작된다. 또한, 각각의 엘이디 모듈(450)은 재배되는 작물의 위치를 정확히 판단하기 위한 ID(Identifier) 정보를 갖게 된다. 예를 들어 엘이디 모듈(450)을 확장하여 구성하더라도, 각 열을 이루는 단위모듈들은 서로 병렬 구동하도록 조립됨으로써 단위모듈마다 동일한 휘도의 빛을 발광할 수 있다. 다만, 각각의 열마다 서로 다른 작물이 재배되고 있는 경우에는 각 열을 이루는 단위 모듈은 ID 정보에 따라 정확한 위치 판단이 이루어져 서로 다른 휘도의 빛을 발광한다.The LED module 450 includes first to N-th rows, and a plurality of PCB modules are separated and coupled to freely expand and install as the crop cultivation area in the independent plant cultivation apparatus 100 increases. Is produced by. In addition, each LED module 450 will have ID (Identifier) information for accurately determining the location of the crop being cultivated. For example, even if the LED module 450 is configured to be extended, the unit modules constituting each column may be assembled to drive in parallel with each other, thereby emitting light having the same luminance for each unit module. However, when different crops are cultivated for each row, the unit modules constituting each row make accurate positions according to ID information and emit light of different luminance.
도 5는 본 실시예에 따른 인공광원으로 엘이디를 사용하는 경우의 조명부(110)의 엘이디 모듈(450)의 구성 및 회로도를 나타낸 도면이다.5 is a view showing the configuration and circuit diagram of the LED module 450 of the lighting unit 110 when using the LED as an artificial light source according to this embodiment.
본 발명의 일 실시예에 따른 도 5의 (a)는 인공광원으로 엘이디를 사용하는 경우의 조명부(110)의 엘이디 모듈(450)의 구성을 도시하였으며 도 5의 (b)는 엘이디 모듈(450)의 회로도를 도시하였다.5 (a) according to an embodiment of the present invention shows the configuration of the LED module 450 of the lighting unit 110 in the case of using the LED as an artificial light source, and Figure 5 (b) is the LED module 450 ) Is a circuit diagram.
엘이디 모듈(450)은 제1 내지 제N 개의 열로 이루어져 있으며 독립형 식물재배 장치(100)의 전체 길이에 대한 확장성을 고려하여 3개의 PCB로 분리 및 결합하도록 제작되었다. 각각의 PCB는 엘이디를 제어하기 위한 드라이버 장치(500)와 RGB(Red-Green-Blue) 엘이디(510)가 각각 6개씩 병렬로 배치되어 일반적인 전력을 사용하는 경우, 사용자가 필요한 전압 분배를 손쉽게 적용할 수 있다. LED module 450 is composed of the first to the N-th row and was manufactured to separate and combine into three PCBs in consideration of the expandability of the entire length of the stand-alone plant cultivation device 100. Each PCB has six driver devices 500 and six red-green-blue LEDs 510 arranged in parallel to control the LEDs. can do.
엘이디 모듈(450)의 회로는 소스로부터 유입되는 DC를 막아주는 입력필터와 순방향으로만 전류가 흐르게 하는 다이오드를 포함한다. 이때, 엘이디 모듈(450)에 전원을 공급하는 전압제공장치(400)는 인버터를 통해 110 또는 220 V의 상용전원을 24V DC 전압으로 변환하여 엘이디 모듈(450)로 제공하며, DC-DC 컨버터를 통해 인버터에 의해 변환된 24 V의 DC 전압 레벨을 다시 3.3 V의 DC 전압으로 변환하여 엘이디 모듈(450)의 드라이버 장치(500)로 출력하게 된다.The circuit of the LED module 450 includes an input filter that blocks DC flowing from a source and a diode that allows current to flow in a forward direction only. In this case, the voltage providing device 400 for supplying power to the LED module 450 converts 110 or 220 V of commercial power into a 24V DC voltage through an inverter and provides the LED module 450 to the DC module, and provides a DC-DC converter. The DC voltage level of 24 V converted by the inverter is converted into a DC voltage of 3.3 V and output to the driver device 500 of the LED module 450.
드라이버 장치(500)는 풀 브리지 방식의 구동 회로를 포함할 수 있으며, 접지와의 사이에 레퍼런스(REF) 저항을 포함한다. 레퍼런스 저항은 저항값에 따라 R, G, B의 개별 출력 전류, 즉 정전류를 조절한다. 다시 말해, 드라이버 장치(500)는 DC-DC 컨버터에서 제공되는 3.3 V의 DC 전압을 제공받아 레퍼런스 저항의 저항값에 따라 정전류가 개별 엘이디 소자에서 제공될 수 있도록 한다.The driver device 500 may include a full-bridge driving circuit, and includes a reference (REF) resistor between the ground and the ground. The reference resistor adjusts the R, G and B individual output currents, or constant current, according to the resistance value. In other words, the driver device 500 receives the DC voltage of 3.3 V provided from the DC-DC converter so that the constant current can be provided in the individual LED device according to the resistance value of the reference resistor.
RGB 엘이디(510)는 컨트롤러부(114)의 제어에 따라 디밍 제어되는데, 여기서 디밍 제어된다는 것은 발광소자들의 턴온 및 턴오프되는 듀티비를 조절하여 PWM 구동함으로써 단위모듈에서 제공되는 빛의 발광량이 조절되는 것을 의미한다. 가령 턴온 시간이 적으면 그만큼 발광량이 적으므로 밝기는 다소 어두울 수 있다. 또한 엘이디 모듈(450)은 엘이디를 어떻게 구동시키느냐에 따라 다양한 색과 다양한 밝기의 빛을 발광할 수 있다. 예를 들어, RGB 엘이디(510)를 각각 구동시키게 되면, 단일 색의 빛을 각각 얻을 수 있지만, RGB 엘이디(510)를 동시에 구동시키게 되면, 동일한 광량을 갖는다는 가정하에 백색광을 얻을 수 있는 것이다. 이와 같은 구동 방식에 따라 엘이디 모듈(450)은 풀 컬러를 구현하게 된다. 실질적으로는 재배식물의 종류뿐 아니라 재배식물의 성장 상태에 따라서 파장 및 광량이 조절된다.The RGB LED 510 is dimmed under the control of the controller 114. Here, the dimming is controlled by adjusting the duty ratio of the light emitting devices to be turned on and off, thereby controlling the amount of light emitted from the unit module. It means to be. For example, if the turn-on time is small, the amount of light emitted is so low that the brightness may be somewhat dark. In addition, the LED module 450 may emit light of various colors and various brightness depending on how the LED is driven. For example, when the RGB LEDs 510 are driven individually, light of a single color can be obtained, but when the RGB LEDs 510 are driven simultaneously, white light can be obtained under the assumption that they have the same amount of light. According to the driving scheme as described above, the LED module 450 implements full color. Practically, the wavelength and the amount of light are adjusted according to the growth state of the cultivation plant as well as the type of cultivation plant.
도 6은 본 실시예에 따른 독립형 식물재배 장치(100) 내 온도 및 습도를 조절하기 위한 방법을 설명하기 위한 순서도이다.6 is a flowchart illustrating a method for controlling temperature and humidity in the stand-alone plant cultivation apparatus 100 according to the present embodiment.
도 6에서 도시하듯이 독립형 식물재배 장치(100) 내 온도 및 습도를 조절하기 위한 방법은 먼저, 온도 센서 및 습도 센서를 통해 독립형 식물재배 장치(100) 내 온도 및 습도의 상태정보를 수집하는 과정으로 시작된다(S600).As shown in FIG. 6, a method for controlling temperature and humidity in the stand-alone plant cultivation apparatus 100 may first include collecting temperature and humidity state information in the stand-alone plant cultivation apparatus 100 through a temperature sensor and a humidity sensor. Begins with (S600).
온습도 제어부(106)는 측정된 독립형 식물재배 장치(100) 내부 온도를 기 설정된 작물을 재배하기 위한 최적의 온도의 설정범위와 비교하고(S602), 측정된 온도와 기 설정된 작물을 재배하기 최적의 온도가 다른 경우, 컨트롤러부(114)를 통해 에어컨 및 히터를 동작시켜 내부 온도를 조절한다(S604). 즉, 공조부(102)는 하나 이상의 에어컨 및 히터를 포함하며, 온도 센서로부터 수신한 독립형 식물재배 장치(100) 내부의 온도 정보를 기반으로 온습도 제어부(106)가 독립형 식물재배 장치(100) 내부의 현재 온도가 기 설정된 작물을 재배하기 위한 최적의 온도에 대한 설정범위와 다르다고 판단하는 경우, 이에 대한 제어명령 정보를 컨트롤러부(114)를 통해 수신하여 에어컨 및 히터를 동작시킨다. 이를 통해 독립형 식물재배 장치(100) 내부는 항상 일정한 온도로 제어된다. 한편, 기 설정된 작물을 재배하기 위한 최적의 온도는 21도를 기본으로 하나 반드시 이에 한정되지는 않고 독립형 식물재배 장치(100)에 재배되는 작물의 종류에 따라 다양한 온도로 설정될 수 있다.The temperature and humidity control unit 106 compares the measured temperature of the stand-alone plant cultivation apparatus 100 with a setting range of an optimal temperature for growing a predetermined crop (S602), and optimizes the measured temperature and a preset crop. If the temperature is different, the internal temperature is adjusted by operating the air conditioner and the heater through the controller unit 114 (S604). That is, the air conditioning unit 102 includes one or more air conditioners and heaters, and the temperature / humidity control unit 106 is based on the temperature information inside the standalone plant cultivation device 100 received from the temperature sensor. If it is determined that the current temperature is different from the setting range for the optimum temperature for cultivating the predetermined crop, the control command information for this is received through the controller unit 114 to operate the air conditioner and heater. Through this, the independent plant cultivation apparatus 100 is always controlled at a constant temperature. On the other hand, the optimum temperature for growing a predetermined crop is based on 21 degrees, but is not necessarily limited to this may be set to a variety of temperatures depending on the type of crop grown in the stand-alone plant cultivation apparatus 100.
온습도 제어부(106)는 측정된 독립형 식물재배 장치(100) 내부 습도를 기 설정된 작물을 재배하기 위한 최적의 습도의 설정범위와 비교하고(S606), 측정된 습도와 기 설정된 작물을 재배하기 위한 최적의 습도가 다른 경우, 가습기를 동작시켜 내부 습도를 조절하거나 독립형 식물재배 장치(100)에 제공되는 배양액의 양을 조절하여 내부 습도를 조절한다(S608). 즉, 공조부(102)는 하나 이상의 가습기를 포함하며, 습도 센서로부터 수신한 독립형 식물재배 장치(100) 내부의 습도 정보를 기반으로 온습도 제어부(106)가 독립형 식물재배 장치(100) 내부의 현재 습도가 기 설정된 작물을 재배하기 위한 최적의 습도에 대한 설정범위와 다르다고 판단하는 경우, 이에 대한 제어명령 정보를 수신하여 가습기를 동작시킨다. 또한, 급수부(104)는 컨트롤러부(114)로부터 독립형 식물재배 장치(100)로 제공되는 배양액의 양을 증가 또는 감소시키기 위한 제어명령을 수신하고, 이를 통해 배양액의 양을 조절하여 독립형 식물재배 장치(100) 내부의 습도를 제어한다.The temperature and humidity control unit 106 compares the measured internal humidity of the stand-alone plant cultivation apparatus 100 with a setting range of the optimum humidity for cultivating the preset crop (S606), and optimizes the cultivation of the measured humidity and the preset crop. If the humidity is different, by operating the humidifier to adjust the internal humidity or by adjusting the amount of the culture solution provided to the independent plant cultivation apparatus 100 (S608). That is, the air conditioner 102 includes one or more humidifiers, and the temperature / humidity control unit 106 is present in the stand-alone plant cultivation apparatus 100 based on the humidity information inside the stand-alone plant cultivation apparatus 100 received from the humidity sensor. If it is determined that the humidity is different from the setting range for the optimal humidity for cultivating the predetermined crop, the humidifier is operated by receiving control command information. In addition, the water supply unit 104 receives a control command for increasing or decreasing the amount of the culture solution provided to the stand-alone plant cultivation device 100 from the controller unit 114, through which the amount of the culture solution is adjusted to stand-alone plant cultivation Control the humidity inside the device 100.
도 6에서는 단계 S600 내지 단계 S608을 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나, 이는 본 발명의 일 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명의 일 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 일 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 도 6에 기재된 순서를 변경하여 실행하거나 단계 S600 내지 단계 S608 중 하나 이상의 단계를 병렬적으로 실행하는 것으로 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능할 것이므로, 도 6은 시계열적인 순서로 한정되는 것은 아니다.In FIG. 6, steps S600 to S608 are sequentially described. However, this is merely illustrative of the technical idea of an embodiment of the present invention, and the general knowledge in the technical field to which an embodiment of the present invention belongs. Those having a variety of modifications and variations may be applicable by changing the order described in FIG. 6 or executing one or more steps of steps S600 to S608 in parallel without departing from the essential characteristics of one embodiment of the present invention. 6 is not limited to the time series order.
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present embodiment, and those skilled in the art to which the present embodiment belongs may make various modifications and changes without departing from the essential characteristics of the present embodiment. Therefore, the present embodiments are not intended to limit the technical idea of the present embodiment but to describe the present invention, and the scope of the technical idea of the present embodiment is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present embodiment should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present embodiment.
(부호의 설명)(Explanation of the sign)
100: 독립형 식물재배 장치 102: 공조부100: stand-alone plant cultivation device 102: air conditioning unit
103: 가습용 급수 제공부 104: 급수부103: water supply unit for humidification 104: water supply unit
106: 온습도 제어부 108: 재배 베드 구조부106: temperature and humidity control unit 108: cultivation bed structure
110: 조명부 112: 전원공급부110: lighting unit 112: power supply unit
114: 컨트롤러부 202: 급수 저장부114: controller unit 202: water storage unit
204: 양액 저장부 206: 배양액 저장부204: nutrient storage unit 206: culture medium storage unit
207: 세라믹 히터 208: 제1 순환 파이프207: ceramic heater 208: first circulation pipe
210: 제2 순환 파이프 212: 제3 순환 파이프210: second circulation pipe 212: third circulation pipe
214: 가압펌프 216: 제1 지지대214: pressure pump 216: first support
218: 제2 지지대 220: 재배 베드218: second support 220: planting bed
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본 특허출원은 2012년 09월 25일 한국에 출원한 특허출원번호 제 10-2012-0106765 호에 대해 미국 특허법 119(a)조(35 U.S.C § 119(a))에 따라 우선권을 주장하면, 그 모든 내용은 참고문헌으로 본 특허출원에 병합된다. 아울러, 본 특허출원은 미국 이외에 국가에 대해서도 위와 동일한 이유로 우선권을 주장하면 그 모든 내용은 참고문헌으로 본 특허출원에 병합된다.This patent application claims priority under patent application number 119 (a) (35 USC § 119 (a)) to patent application No. 10-2012-0106765 filed with Korea on September 25, 2012. All content is incorporated by reference in this patent application. In addition, if this patent application claims priority for the same reason for countries other than the United States, all its contents are incorporated into this patent application by reference.

Claims (12)

  1. 식물재배 시스템 내 또는 독립된 공간에 별도로 설치되며 1차적으로 육묘된 작물을 제공받아 재배하기 위한 독립형 식물재배 장치에 있어서,In a stand-alone plant cultivation apparatus to be provided in the plant cultivation system or separately in a separate space and to receive and grow primarily seeded crops,
    외부로부터 제공받은 외부전력을 제어하여 상기 작물을 재배하기 위한 전력으로 제공하는 전원공급부;A power supply unit controlling the external power provided from the outside to provide power for cultivating the crop;
    상기 작물을 재배하기 위한 온도, 습도 중 일부 또는 전부를 제어하는 컨트롤러부;A controller unit controlling some or all of temperature and humidity for growing the crop;
    외부로부터 급수 및 양액을 제공받아 저장하고, 저장된 상기 급수 및 양액을 기 설정된 비율로 혼합한 배양액을 순환시켜 상기 작물에 제공하는 급수부;A water supply unit which receives and stores water and nutrient solution from the outside, and circulates the culture solution mixed with the stored water and nutrient solution to a predetermined ratio to provide the crops to the crop;
    상기 작물이 재배되고 있는 다단, 다열 구조로 이루어진 재배 베드를 지탱하는 재배 베드 구조부;A cultivation bed structure for supporting a cultivation bed having a multi-stage, multi-row structure in which the crop is grown;
    하나 이상의 인공광원을 포함하며, 상기 인공광원의 밝기 및 주파수 중 일부 또는 전부를 제어하여 상기 작물을 재배하기 위한 최적의 광을 조사하는 조명부를 포함하되,Including at least one artificial light source, including a lighting unit for controlling the part or all of the brightness and frequency of the artificial light source to irradiate the optimum light for cultivating the crop,
    상기 재배 베드 구조부 외부에 설치되어 외부환경을 차단하는 하우징을 구비하는 것을 특징으로 하는 독립형 식물재배 장치.Stand-alone plant cultivation device, characterized in that the housing is installed outside the cultivation bed structure to block the external environment.
  2. 제 1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 1차적으로 육묘된 작물은 수경재배를 통해 발아가 완료된 작물이 기 설정된 임계값을 초과하는 크기까지 육묘된 작물인 것을 특징으로 하는 독립형 식물재배 장치.The first seeded crop is a stand-alone plant cultivation device, characterized in that the crop is grown to the size that the germination is completed through hydroponic cultivation exceeds a predetermined threshold value.
  3. 제 1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 작물을 재배하기 위한 냉난방 및 습도를 조절하는 공조부 및 상기 하우징 내부에 온도 및 습도를 판단하는 온습도 제어부 중 일부 또는 전부를 포함하는 것을 특징으로 하는 독립형 식물재배 장치.Stand alone plant cultivation apparatus comprising a part or all of the air-conditioning unit for controlling the air conditioning and humidity for cultivating the crop and the temperature and humidity control unit for determining the temperature and humidity inside the housing.
  4. 제 3항에 있어서,The method of claim 3, wherein
    상기 온습도 제어부는 다수의 센서를 통해 상기 하우징 내부의 온도 및 습도에 대한 정보를 수집하고, 수집된 정보를 기반으로 상기 온도 및 습도가 기 설정된 상기 작물을 재배하기 위한 최적의 온도 및 습도와 다른 경우, 상기 기 설정된 최적의 온도 및 습도를 유지시키기 위한 제어명령을 생성하는 것을 특징으로 하는 독립형 식물재배 장치.The temperature and humidity controller collects information on temperature and humidity inside the housing through a plurality of sensors, and when the temperature and humidity are different from the optimal temperature and humidity for growing the preset crop based on the collected information. Independent plant cultivation apparatus, characterized in that for generating a control command for maintaining the predetermined optimum temperature and humidity.
  5. 제 4항에 있어서,The method of claim 4, wherein
    상기 컨트롤러부는 상기 온습도 제어부로부터 상기 제어명령을 수신하는 경우, 상기 공조부에 포함된 에어컨, 히터 및 가습기 중 일부 또는 전부를 동작시켜 상기 하우징 내부의 온도 및 습도를 조절하는 것을 특징으로 하는 독립형 식물재배 장치.When the controller unit receives the control command from the temperature and humidity control unit, independent plant cultivation, characterized in that for controlling the temperature and humidity inside the housing by operating some or all of the air conditioner, heater and humidifier included in the air conditioning unit. Device.
  6. 제 1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 급수부는,The water supply unit,
    상기 급수를 저장하는 급수 저장부;A water storage unit for storing the water supply;
    상기 양액을 저장하는 양액 저장부;A nutrient solution storage unit for storing the nutrient solution;
    상기 급수 저장부 및 상기 양액 저장부로부터 제공받은 상기 급수 및 상기 양액을 기 설정된 비율로 혼합한 상기 배양액을 저장하는 배양액 저장부;A culture medium storage unit for storing the culture solution obtained by mixing the water supply and the nutrient solution supplied from the water supply storage unit and the nutrient solution storage unit at a predetermined ratio;
    상기 배양액을 상기 재배 베드에 공급하기 위한 순환 파이프; 및A circulation pipe for supplying the culture solution to the culture bed; And
    상기 순환 파이프로 상기 배양액을 이동시키기 위한 가압펌프Pressurized pump for moving the culture liquid to the circulation pipe
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 독립형 식물재배 장치.Stand-alone plant cultivation device further comprising a.
  7. 제 6항에 있어서,The method of claim 6,
    상기 순환 파이프는,  The circulation pipe,
    상기 재배 베드 구조부의 최상단에 위치한 재배 베드의 일측 및 상기 배양액 저장부의 일측에 연결되어 상기 배양액을 상기 최상단에 위치한 재배 베드로 이동시키는 제1 순환 파이프;A first circulation pipe connected to one side of the cultivation bed located at the top of the cultivation bed structure and one side of the culture medium storage part to move the culture medium to the cultivation bed located at the top end;
    상기 최상단에 위치한 재배 베드의 타측 및 상기 최상단의 재배 베드 하단에 위치한 재배 베드의 일측에 연결되고, 각 단의 재배 베드에 연결되어 상기 배양액을 이동시키는 제2 순환 파이프; 및A second circulation pipe connected to the other side of the cultivation bed located at the top end and to one side of the cultivation bed located at the bottom of the cultivation bed at the top end, and connected to the cultivation bed at each end to move the culture solution; And
    상기 재배 베드 구조부의 최하단에 위치한 재배 베드의 일측 및 상기 배양액 저장부의 타측에 연결되어 상기 배양액을 상기 배양액 저장부로 이동시키는 제3 순환 파이프A third circulation pipe connected to one side of the cultivation bed positioned at the bottom of the cultivation bed structure and the other side of the culture medium storage part to move the culture medium to the culture medium storage part;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 독립형 식물재배 장치.Stand-alone plant cultivation apparatus comprising a.
  8. 제 1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 재배 베드 구조부는,The cultivation bed structure,
    일정 거리 단위로 상기 1차적으로 육묘된 작물을 이식하기 위한 홈을 구비하고, 내부에 상기 배양액이 순환되는 구조로 이루어진 재배 베드;A cultivation bed having a groove for transplanting the first seeded crop at a predetermined distance and having a structure in which the culture solution is circulated therein;
    상기 하우징의 양측면에 부착된 제1 지지대; 및 First supports attached to both sides of the housing; And
    상기 제1 지지대 상부에 설치되어 상기 순환 파이프가 관통되기 위한 홈을 구비하고, 상기 재배 베드를 지탱하는 제2 지지대A second support installed on the first support and provided with a groove for penetrating the circulation pipe and supporting the cultivation bed;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 독립형 식물재배 장치.Stand-alone plant cultivation apparatus comprising a.
  9. 제 8항에 있어서,The method of claim 8,
    상기 재배 베드는 상기 배양액을 순환시키기 위해 기 설정된 각도로 기울어진 형태인 것을 특징으로 하는 독립형 식물재배 장치.Independent planting device, characterized in that the cultivation bed is inclined at a predetermined angle to circulate the culture medium.
  10. 제 1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 조명부는 상기 하우징의 상단 및 상기 재배 베드의 하단에 부착되는 것을 특징으로 하는 독립형 식물재배 장치.Independent planting apparatus, characterized in that the lighting unit is attached to the upper end of the housing and the lower end of the cultivation bed.
  11. 제 10항에 있어서,The method of claim 10,
    상기 조명부는 상기 하우징의 전체 길이에 따른 확장성을 고려하여 분리 또는 결합 되는 구조의 PCB(Printed Circuit Board)로 제작된 엘이디 모듈을 사용하고, 상기 엘이디 모듈 내 상기 인공광원으로 사용되는 엘이디의 밝기 및 주파수 중 일부 또는 전부를 제어하여 상기 작물을 재배하기 위한 최적의 광을 조사하는 것을 특징으로 하는 독립형 식물재배 장치.The lighting unit uses an LED module made of a printed circuit board (PCB) that is separated or coupled in consideration of expandability according to the overall length of the housing, and the brightness and brightness of the LED used as the artificial light source in the LED module. Stand alone plant cultivation device characterized in that for irradiating the optimum light for growing the crop by controlling some or all of the frequency.
  12. 제 1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 하우징은 상기 하우징의 정면과 측면에 강화 유리 및 스테레이스 중 일부 또는 전부의 투명 재질로 이루어진 평판을 포함하며, 상기 하우징의 정면에 개폐형 문을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 독립형 식물재배 장치.The housing includes a flat plate made of a transparent material of some or all of the tempered glass and stainless steel on the front and side of the housing, the independent plant cultivation apparatus further comprises an openable door on the front of the housing.
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CN111616043A (en) * 2020-06-10 2020-09-04 深圳信息职业技术学院 Multilayer three-dimensional plant cultivation device

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