WO2023055175A1 - 블록식 pcb 기판 기반의 스마트팜 제어시스템 - Google Patents

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WO2023055175A1
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이백산
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    • Y02A40/10—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production in agriculture
    • Y02A40/25—Greenhouse technology, e.g. cooling systems therefor

Definitions

  • the present invention relates to a smart farm control system based on a block type PCB substrate.
  • Smart Farm is a science-based agricultural method that utilizes information and communication technology (ICT) to remotely and automatically observe the growth environment of crops and manage them in optimal conditions 'without time and space limitations'.
  • ICT information and communication technology
  • the agricultural environment can be drastically improved by increasing the production of agricultural products and reducing labor hours.
  • Smart farms provide an optimized growth environment that can predict harvest time and yield, as well as improve quality and production, making a great contribution to improving efficiency and profitability in the agricultural sector.
  • Smart farms are used as names such as smart farms, smart greenhouses, smart barns, and smart fish farms, depending on the application field.
  • the smart farm detects changes in the surrounding environment by IoT sensors and automatically controls the temperature, humidity and growth environment by the control system.
  • the above smart farm control system is equipped with a facility device including a shading device, a water supply device, a ventilation device, a temperature control device, a humidity control device, an oxygen concentration control device, and a nutrient solution supply device, and cultivates crops in an enclosed space. facilities, the above crops are harvested
  • a monitoring device for transmitting time schedule information for controlling the facility device so that the crop environment is created for each time period in order to grow crops, and an IoT control device for operating the facility device for each time period according to the time schedule information transmitted from the monitoring device.
  • the IoT control device determines whether to ventilate the crop cultivation facility by measuring an internal temperature value of the crop cultivation facility, and resets the operation time of the facility device included in the time schedule information based on this, thereby resetting the facility device A technology to control is being introduced.
  • Korean Patent Publication No. 10-2021-0055279 (AI smart farm platform construction system through Arm pelion and treasure data linkage) provides tools for users to easily grow and distribute crops with an AI smart farm platform
  • environmental factors affecting the growth of crops are monitored and controlled through the IoT Sensor Device, and the optimal crop cultivation environment is derived through deep learning of the collected data, and a crop cultivation environment database is established through AI.
  • a technology for a system that realizes continuous cultivation optimization by automatically applying the derived environmental values to control is being introduced.
  • This conventional technology is composed of separate devices rather than conventional devices using DC and AC control, so installation costs are high, and the entire system is replaced in order to apply to existing vinyl houses or glass greenhouses. I have a problem to do. Therefore, in order to build a smart farm, a huge amount of money must be invested, and it is difficult for ordinary farmers to apply.
  • control board when the existing system is expanded or when pumps and additional equipment are installed, the control board must be replaced.
  • Korean Patent Publication No. 10-2016-0139477 (assembly type electronic circuit block) and Korean Registration Patent No. 10-1968997 (terminal block for remote control) combine electronic devices with electrical elements.
  • Electronic circuit board technologies in which a circuit block board is attached or detached have been disclosed.
  • the purpose of the present invention is to provide a standardized block-type PCB board for each function for the control board that can be commonly applied to the smart farm system, so that a block that can be assembled in the control processing module of each facility according to the load facility during smart farm manufacturing It is to provide a smart farm control system based on an expression PCB board.
  • the block-type PCB substrate-based smart farm control system includes a control device and a wireless terminal or PC that receives a control state from the control device, and the control device determines the status of the smart farm.
  • a sensor processing module for generating sensing information by receiving a signal sensed according to;
  • An image processing module for receiving images of each CCTV installed in the smart farm and providing image information;
  • An input/output integration module for outputting control signals to devices including a window opening/closing device, a pump operating device, a cooling/heating operating device, etc.
  • a main control unit for controlling an output of an input/output integration module by analyzing an input signal from the outside through the input unit and a signal sensed from the sensor processing module;
  • a remote wireless communication unit for transmitting the operating state of each device of the smart farm and the operating state of the control device to the wireless terminal or PC by wireless communication;
  • the sensor module, the input/output integration module, and the image processing module are formed so that the block-type PCB board equipped with the input/output detachable pin is standardized for each unit function, and 1 to n are assembled and detached depending on the size. characterized by
  • the input-output integration module is a window control module for controlling each window opening and closing device of the smart farm, a pump control module for controlling any one or more pumps of the irrigation pump and western medicine control pump of the smart farm, the cooling of the smart farm, It includes a cooling/heating module that controls heating temperature and humidity.
  • the input/output integrated module includes a module substrate in which a plurality of concave studs having pinholes are formed at positions where the first to n block type PCB boards are mounted, and the pinholes and circuits are formed therein; an input terminal portion formed at one end of the module substrate; and an output terminal formed on the other end of the module substrate.
  • a plurality of protruding block studs having detachable pins connected to circuits are formed under the first to n block type PCB substrates, and the first to n block type PCB substrates are formed when mounted on the input/output integration module. It is inserted into a plurality of concave block studs formed at positions corresponding to a plurality of protruding block studs and is mounted by a block-type module assembly method.
  • circuits are connected to the inside of the module board so that the input terminals of the input/output integration module are connected to the input signals of the first to nth block type PCB boards, respectively, and the output terminals are connected to the first to nth block type PCB boards. It is characterized in that a circuit is formed inside the module board so that the output signals of the block type PCB board are connected to each other.
  • the first window control block type PCB board for controlling the first window opening/closing device assembled in the window control module includes a power supply unit for supplying supplied power according to operating power of the first window opening/closing device; an input signal unit receiving a window control signal of the first window opening/closing device from the main controller and a window control input signal from the outside; a load current monitoring control unit that monitors the load current of the first window opening and closing device and generates a cut-off control signal when an overload current occurs; and an open and close command unit for generating an open and close control signal for the first window according to a signal from the input signal unit. It is characterized in that it includes.
  • the load current monitoring and control unit of the first window control block type PCB board further includes a fuse unit that is cut off when an overload current occurs, and the load current monitoring and control unit operates a load current supply circuit of the first window opening/closing device by operating the fuse unit.
  • a failure indication is displayed with LED, and a fuse operation signal is transmitted to the control device, and the control device outputs a failure indication for the fuse operation signal board and device through the output unit, and through the remote communication unit It is characterized in that the fuse operation signal is transmitted to the user's PC and smart phone.
  • first window control block type PCB board may further include a first communication unit that transmits the open and closed states of the first window to an external device through wireless communication.
  • the first window control block type PCB board may further include a state output unit for receiving and outputting an open or closed state of a corresponding window by an operation of the first window opening/closing device.
  • the control module to which the block-type PCB board according to an embodiment of the present invention is applied uses a standardized block-type PCB, so time and cost associated with design and construction can be saved.
  • a block-type PCB board of the corresponding standard standardized in the control module is additionally mounted or replaced. Therefore, it is possible to configure a control device, thereby reducing time and manpower costs due to additional manufacturing and maintenance.
  • FIG. 1 shows the configuration of a smart farm control system based on a block type PCB substrate according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2A illustrates an example in which first to eight (110 to 180) block-type PCB substrates are mounted on a sensor processing module according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2b shows a block diagram of the first sensor block-type PCB substrate for measuring the internal temperature of the smart farm according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3A illustrates an example in which first to eighth (310 to 380) window control block type PCB boards are mounted on a window control module according to an embodiment of the present invention.
  • 3B is a block diagram of a first window control block type PCB board 310 according to an embodiment of the present invention.
  • first and second may be used in describing components of an embodiment of the present invention. These terms are only used to distinguish the component from other components, and the nature, order, or order of the corresponding component is not limited by the term.
  • an element When an element is described as being 'connected', 'coupled' or 'connected' to another element, the element may be directly connected, coupled or connected to the other element, but not between the element and the other element. It should be understood that another component may be 'connected', 'coupled' or 'connected' between elements.
  • the smart farm system is formed by including a control device board that needs to be changed according to the scale and control processing PCB boards for each facility that can be commonly applied to other smart farm systems.
  • FIG. 1 shows the configuration of a smart farm control system based on a block type PCB substrate according to an embodiment of the present invention.
  • the smart farm control system based on a block type PCB board according to an embodiment of the present invention includes a control device 1 and a wireless terminal 920 receiving a control state from the control device 1, or It includes a PC 910, the control device 1 is a sensor processing module 10 for generating sensing information by receiving signals sensed from sensors (S 1 ⁇ Sn) according to the state of the smart farm; An image processing module 20 for receiving images of each CCTV (C 1 to Cn) installed in the smart farm and providing image information; Input/output integration that outputs control signals for devices including window opening and closing devices (M 1 ⁇ Mn), pump operating devices (P 1 ⁇ Pn), cooling and heating operating devices (H 1 ⁇ Hn), etc.
  • M 1 ⁇ Mn window opening and closing devices
  • P 1 ⁇ Pn pump operating devices
  • H 1 ⁇ Hn cooling and heating operating devices
  • a main control unit 90 that analyzes an input signal input from the outside through the input unit 91 and a signal sensed from the sensor processing module 10 and controls an output of the input/output integration module;
  • a remote wireless communication unit 92 for transmitting the operating state of each device of the smart farm and the operating state of the control device to the user's wireless terminal or PC through wireless communication;
  • control device 1 may further include an output unit 95 for outputting the operating state of each device of the smart farm and the operating state of the control device to a monitor.
  • control device 1 may further include a short-distance wireless communication unit 93 that wirelessly transmits and receives an operating state signal or a sensing signal from each of the devices and sensors.
  • the sensor processing module 10, the image processing module 20, and the input/output integration module (MJ) are formed to be standardized for each unit function, and a block-type PCB board equipped with detachable input/output pins, respectively. It is characterized in that it is formed by assembling 1 to n (n is a natural number) according to this scale by attaching and detaching.
  • the input/output integration module controls the window control module 30 for controlling each window opening and closing device of the smart farm, the pump control for controlling each pump such as the irrigation pump and the medicine control pump of the smart farm. It may include a module 40, a cooling/heating module 50 for controlling the cooling/heating temperature and humidity of the smart farm.
  • control system is an AI control device that generates a control signal for each function and step of each breeding device by analyzing the measurement big data according to the smart farm construction in conjunction with the control device 1 ( 700) may be further included.
  • interlocking control with a robot interlocking system is possible using the AI control device 700.
  • FIG. 2A and 2B schematically illustrate the configuration of an example of a sensor processing module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2A illustrates an example in which first to eight (110 to 180) block-type PCB substrates are mounted on a sensor processing module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 shows an example in which 8 block-type PCB boards are mounted on the sensor processing module 10 to explain an embodiment of the present invention, but this is applied by adding or subtracting according to the size of the smart farm and the number of sensors can do.
  • a plurality of detachable pins to which circuits are connected are formed under the first to n (where n is a natural number) sensor block-type PCB board, and the first to n (n is a natural number).
  • the sensor block type PCB substrates can be mounted by inserting the detachable pins into the detachable pin holes formed in the sensor processing module 20 .
  • detachable pins are inserted into corresponding positions so that first to n (where n is a natural number) sensor block type PCB board are mounted.
  • a module board 15 in which pinholes are formed, and pinholes and circuits are formed therein.
  • An input terminal part 11 formed on one end of the module board 15 and an output terminal part 12 formed on the other end of the module board 15. ).
  • a plurality of protrusion block studs having detachable pins to which circuits are connected are formed, and the first to n (where n is a natural number) sensor block type PCB substrates are formed when the block type PCB substrate is mounted on the sensor processing module 20. It can be inserted into a plurality of concave block studs formed at positions corresponding to the protruding block studs of the block type module assembly method. Detachable pin holes connected to detachable pins formed on the protruding block studs are formed in the concave block studs.
  • the input terminal unit 11 has a circuit connected to the inside of the module board so that control supply power and sensing signals of each sensor S1 to S8 are input and connected to the input signal part of the first to n sensor block type PCB board, respectively.
  • the output terminal unit 12 includes a detection signal output unit of the first to n sensor block type PCB boards for outputting the output signal of each sensor converted into a control signal from the 1st to n sensor block type PCB boards and is connected to each other.
  • a circuit is formed inside the module substrate.
  • Figure 2b shows a block diagram of the first sensor block type PCB substrate 310 for measuring the internal temperature of the smart farm according to an embodiment of the present invention.
  • the first sensor block type PCB board 110 for measuring the first temperature inside the smart farm in the sensor processing module 15 is the input terminal 11 from the first temperature sensor (S1)
  • the input signal unit 111 that receives the temperature detection signal through the input signal unit 111
  • the signal conversion unit 112 that converts the signal received from the input signal unit 111 into a digital signal of a certain size
  • the conversion in the signal conversion unit 112 Characterized in that it comprises a detection signal determination unit 114 for generating a control signal by comparing the detected signal with a reference signal and a detection signal output unit 113 for outputting the control signal generated by the detection signal determination unit 114. do.
  • the first sensor block type PCB board 110 generates a warning signal when the sensor value is out of the set value range or when it is determined that there is an abnormality in the sensor in the detection signal determination unit 114.
  • a signal generator 115 may be further included.
  • the first sensor block type PCB board 110 transmits the detection signal generated from the detection signal determining unit 114 or the warning signal generated from the warning signal generating unit 115 to an external device through wired or wireless communication.
  • a second communication unit 116 for transmitting may be further included.
  • the signal conversion unit 112 converts it into a digital signal and converts it into a normalized digital signal of a certain size, and when the input signal is a digital signal, a certain size It includes a function of converting into a normalized digital signal.
  • the signal conversion unit 112 according to an embodiment of the present invention can be used without installing a separate sensor conversion device for both an analog signal sensor and a digital signal sensor.
  • the sensor processing module 20 is a humidity sensor for measuring humidity at a set position inside the smart farm, a pH sensor for measuring the pH concentration of the nutrient solution, and a carbon dioxide concentration at a set position inside the smart farm.
  • CO2 sensor to measure, yes, external solar radiation measurement sensor, wind direction sensor, wind speed sensor, rainfall sensor, soil moisture measurement sensor, soil pH measurement sensor, ground temperature measurement sensor, illuminance sensor to measure the illumination inside the smart mom, location set inside the smart farm It can be applied including the sensor block type PCB board of the sensor processing module that receives and processes the sensor signal from the oxygen concentration measuring sensor that measures the oxygen concentration.
  • the sensor processing module 20 may include sensors according to overall smart farm components including growth information.
  • 3A and 3B schematically illustrate the configuration of a window control module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3A illustrates an example in which first to eighth (310 to 380) window control block type PCB boards are mounted on a window control module according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 3a shows an example in which eight window control block type PCB boards are mounted on a window control module to explain an embodiment of the present invention, but this is applied by adding or subtracting according to the size of the smart farm and the number of window opening and closing devices can do.
  • the window control module 30 is a pinhole into which detachable pins are inserted at positions where first to n (where n is a natural number) window control block type PCB board are mounted. are formed, the input terminal portion 31 formed on one end of the module substrate 35, the output terminal portion 32 formed on the other end of the module substrate 35, the module substrate 35 having pinholes and circuits formed therein include
  • a plurality of protrusion block studs having detachable pins to which circuits are connected are formed under the window control block type PCB board, wherein n is a natural number, and the first to n (where n is a natural number) are formed.
  • the window control block-type PCB boards are mounted on the window control module 30, the window control block-type PCB boards are inserted into a plurality of concave block studs formed at positions corresponding to the plurality of protruding block studs, so that the block-type module assembly method can be used to mount them. It can be.
  • Detachable pin holes connected to detachable pins formed on the protruding block studs are formed in the concave block studs.
  • the input terminal unit 31 is connected to the inside of the module substrate so that external supply power and control signals of each window opening and closing device are input and connected to the input signal units of the first to n window control block type PCB boards, respectively,
  • the output terminal unit 32 supplies control power for each window opening and closing device, input signal unit of the 1st to n block type PCB boards, load current monitoring and control unit 312 outputting output signals, and open and close command unit 315 Circuits are formed inside the module substrate to be connected to each including.
  • the window control module 30 is characterized in that at least four or more window control block-type PCB boards are mounted to control the window opening and closing device in four directions of the smart farm.
  • 3B is a block diagram of a first window control block type PCB board 310 according to an embodiment of the present invention.
  • the first window control block type PCB board 310 controlling the first window opening and closing device in the window control module converts the power supplied through the input terminal unit 31 to the operating power of the first window opening and closing device.
  • a load current monitoring and control unit 312 that monitors the load current of the window opening and closing device and generates a cut-off control signal when an overload current occurs, and a control signal for opening and closing the first window according to a signal from the input signal unit 311 It is characterized in that it includes an open and close command unit 315 that generates a.
  • the load current monitoring and control unit 312 further includes a fuse unit that is cut off when an overcurrent occurs, and the load current monitoring and control unit operates an LED when the load current supply circuit of the first window opening/closing device is cut off due to the operation of the fuse unit. , and transmits a fuse operation signal to the controller 1.
  • the control device 1 outputs a fault indication for the fuse operation signal board and device through the output unit 95 and transmits it to the user PC 910 and the smart phone 920 through the remote communication unit 92.
  • a circuit that can be operated manually is configured, and a bypass circuit configuration that enables normal operation by manually recovering in case of a failure or a special event is further included.
  • the first window opening and closing device block type PCB substrate 310 is characterized in that it further includes a third communication unit 313 for transmitting the open and closed states of the first window to an external device through wired or wireless communication. .
  • first window opening/closing device block type PCB board 310 may further include an open/closed state output unit 316 for receiving and outputting the open/closed state of the corresponding window by the operation of the first window opening/closing device.
  • the window control module 30 has a block type PCB for each cluster having the same operating voltage (eg, DC 12V, 24V, AC 220V, AC 380V) of the window opening and closing device. Can be fitted to apply.
  • the second window control block type PCB board 320 that controls the second window opening and closing device in the window control module omit the power supply unit, and the first window control block type PCB board It is economical because the output of the power supply unit 314 of 310 can be connected to a pin from the wiring of the window control module and supplied as operating power for the second window opening/closing device.
  • FIGS. 3A and 3B a first window control block type PCB board for controlling a first window opening/closing device has been described in order to explain an example of a block type PCB board.
  • the block type PCB board of the input/output integration module (MJ) is an irrigation pump, a nutrient solution pump, a circulation fan device, a cooling and heating device, a water valve control device, a nutrient solution valve control device, and a curtain control device. It can be applied including a device control block type PCB board of an input/output processing module that controls any one or more of the above.
  • the control module to which the block-type PCB board according to an embodiment of the present invention is applied uses a standardized block-type PCB board, so time and cost associated with design and construction can be saved.
  • the control module to which the block-type PCB board according to an embodiment of the present invention is applied is controlled by mounting or replacing a block-type PCB board of a standardized standard in the control module when the device is expanded or a failure occurs in the control device. Since the device can be configured, time and manpower costs due to additional manufacturing and maintenance can be reduced.
  • the present invention can be applied to a control system for controlling smart farms such as smart farms, smart greenhouses, smart barns, and smart farms.

Abstract

블록식 PCB 기판 기반의 스마트팜 제어시스템은, 제어장치 및 상기 제어장치로부터 제어상태를 전송받는 무선 단말기 또는 PC를 포함하며, 상기 제어장치는 상기 스마트팜의 상태에 따라 센싱된 신호를 입력받아 센싱정보를 생성하는 센서 처리모듈; 상기 스마트팜에 설치된 각 CCTV의 영상을 입력받아 영상정보를 제공하는 영상처리모듈; 상기 스마트팜에 설치된 창문 개폐 장치, 펌프 동작장치, 냉, 난방 동작장치 등을 포함하는 장치에 대해 제어신호를 출력하는 입출력 통합모듈; 외부로부터 입력부를 통한 입력신호와 상기 센서처리모듈로부터 센싱된 신호를 분석하여 입출력 통합모듈의 출력을 제어하는 주제어부; 및 상기 스마트팜의 각 장치의 동작 상태 및 상기 제어장치의 동작 상태를 무선 통신으로 상기 무선단말기 또는 PC로 전송하는 원거리 무선통신부; 를 포함하며, 상기 센서모듈, 입출력 통합모듈 및 영상처리모듈은 입출력 착탈식 핀이 장착된 블록식 PCB 기판이 각각 단위 기능별로 정형화되도록 형성되며, 규모에 따라 1~ n 개가 착, 탈식으로 조립되어 형성된 것을 특징으로 한다.

Description

블록식 PCB 기판 기반의 스마트팜 제어시스템
본 발명은 블록식 PCB 기판 기반의 스마트팜 제어시스템에 관한 것이다.
스마트팜은 정보통신기술(ICT)을 활용해 '시간과 공간의 제약없이' 원격으로, 자동으로 작물의 생육환경을 관측하고 최적의 상태로 관리하는 과학 기반의 농업방식이다. 농산물의 생산량 증가는 물론, 노동시간 감소를 통해 농업 환경을 획기적으로 개선할 수 있다.
최근에는. 빅데이터 기술과 결합해 최적화된 생산·관리의 의사결정이 가능하도록 하는 기술이 개발되고 있다. 스마트팜은 최적화된 생육환경을 제공해 수확 시기와 수확량 예측뿐만 아니라 품질과 생산량을 한층 더 높일 수 있어서 농업 분야에 대한 효율성과 수익성이 개선되는데 큰 기여를 하고 있다.
스마트 팜은 응용 분야에 따라 스마트 농장, 스마트 온실, 스마트 축사, 스마트 양식장 등의 이름으로 사용되고 있다.
스마트팜은 IoT 센서들에 의한 주변 환경 변화를 감지하여 제어시스템에 의해 자동으로 온, 습도 및 생육환경을 제어한다.
*이러한 제어시스템에 대한 많은 연구가 진행되어 왔다.
이와 같은 스마트팜을 제어하는 종래의 기술이 대한민국 공개특허 제10-2020-0057831호(스마트팜 제어시스템)로 개시된 바 있다.
위 스마트팜 제어시스템은 차광장치, 급수장치, 환기장치, 온도조절장치, 습도조절장치, 산소농도조절장치 및 양액공급장치를 포함하는 시설물 장치가 설치되고, 밀폐된 공간에서 농작물을 재배하는 농작물 재배시설, 상기 농작물을 재
배하기 위해 시간별로 농작물 환경이 조성되게 상기 시설물 장치를 제어하는 시간 스케줄 정보를 송신하는 모니터링 장치 및 상기 모니터링 장치에서 송신된 상기 시간 스케줄 정보에 따라 상기 시간별로 상기 시설물 장치를 동작시키는 IoT 제어 장치를 포함하고, 상기 IoT 제어 장치는, 상기 농작물 재배시설의 내부 온도 값이 측정하여 농작물 재배시설의 환기 여부를 결정하고, 이를 기반으로 시간 스케줄 정보에 포함된 시설물 장치의 동작시간을 재설정하여 상기 시설물 장치를 제어하는 기술이 소개되고 있다.
또한, 이와 유사하게 대한민국 공개특허공보 10-2021-0055279(Arm pelion, Treasure Data 연동을 통한 AI 스마트팜 플랫폼 구축 시스템)에서는 AI 스마트팜 플랫폼으로 사용자가 손쉽게 작물을 재배, 유통할 수 있는 툴을 제공하기 위해, 작물의 생육에 영향을 미치는 환경 요소들을 IoT Sensor Device를 통해 모니터링 및 관제를 하고, 수집된 Data를 딥러닝을 통해 작물 재배 최적 환경을 도출하여, AI를 통한 작물의 재배 환경 데이터베이스를 구축하고 도출된 환경 값을 자동으로 관제에 적용하여 지속적인 재배 최적화를 실현시켜 주는 시스템에 대한 기술이 소개되고 있다.
또한, 대한민국 공개특허공보 10-2021-0077421(스마트팜 온실 환기창의 개도율 자동제어시스템)에서는 복합적인 환경요인에 따른 환기창의 설정 제어와 풍속에 따라 환기창을 제어하는 제어 알고리즘을 반영하는 환기창의 개도율 제어시스템을 구현하는 기술이 개시된 바 있다.
이러한 종래의 기술은, 기존에 DC, AC 제어를 이용하던 종래의 기기들이 아닌 별도의 장치들로 구성되어 있어 설치비용이 많이 들며, 기존의 비닐하우스나 유리온실에 적용하기 위해서는 전체 시스템을 전부 교체해야 하는 문제를 가지고 있다. 따라서 스마트팜을 구축하기 위해서는 막대한 비용이 투자되어야 하며 일반 농민들이 적용하기 어려운 문제를 가지고 있다.
또한, 이러한 자동화된 스마트팜은 사용자의 재배 종목 및 요구에 따라 주문 생산 방식으로 설계 제작이 진행되어 이에 따른 제어 판넬의 설계와 제작에 많은 시간과 인력이 소요된다.
또한, 기존의 시스템에서 증설되거나, 펌프 및 추가 장비들이 설치될 경우에는 제어 기판을 교체하여야 한다.
이에 따라 기존 부하 설비에 대해 적용할 수 있으며, 증설 시에도 설비 운영에 맞추어 쉽게 적용할 수 있는 기능 단위별 표준화된 기판 및 변경이 가능한 기판 시스템이 요구된다.
한편 가변식 기판에 적용할 수 있는 종래기술에 대하여는 대한민국 공개특허번호 10-2016-0139477(조립식 전자회로 블록) 및 대한민국 등록특허번호 10-1968997호(원격제어용 터미널블록)에서 전기소자가 결합된 전자회로 블록기판이 착, 탈식으로 결합되는 전자회로 기판 기술들에 대해 개시된 바 있다.
본 발명의 목적은 스마트팜 시스템에 공통으로 적용할 수 있는 제어기판에 대해 정형화된 블록식 PCB 기판을 기능별로 제공함으로써, 스마트팜 제조시 부하 설비에 맞추어 각 설비의 제어 처리 모듈에 조립할 수 있는 블록식 PCB 기판 기반의 스마트팜 제어시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 블록식 PCB기판 기반의 스마트팜 제어시스템은, 제어장치 및 상기 제어장치로부터 제어상태를 전송받는 무선 단말기 또는 PC를 포함하며, 상기 제어장치는 상기 스마트팜의 상태에 따라 센싱된 신호를 입력받아 센싱정보를 생성하는 센서 처리모듈; 상기 스마트팜에 설치된 각 CCTV의 영상을 입력받아 영상정보를 제공하는 영상처리모듈; 상기 스마트팜에 설치된 창문 개폐 장치, 펌프 동작장치, 냉, 난방 동작장치 등을 포함하는 장치에 대해 제어신호를 출력하는 입출력 통합모듈; 외부로부터 입력부를 통한 입력신호와 상기 센서처리모듈로부터 센싱된 신호를 분석하여 입출력 통합모듈의 출력을 제어하는 주제어부; 및 상기 스마트팜의 각 장치의 동작 상태 및 상기 제어장치의 동작 상태를 무선 통신으로 상기 무선단말기 또는 PC로 전송하는 원거리 무선통신부; 를 포함하며, 상기 센서모듈, 입출력 통합모듈 및 영상처리모듈은 입출력 착탈식 핀이 장착된 블록식 PCB기판이 각각 단위 기능별로 정형화되도록 형성되며, 규모에 따라 1~ n개가 착, 탈식으로 조립되어 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 입출력 통합모듈은 상기 스마트팜의 각 창문 개폐 장치를 제어하는 창문제어모듈, 상기 스마트팜의 관수펌프, 양약제어펌프 중 어느 하나 이상의 펌프를 제어하는 펌프제어모듈, 상기 스마트팜의 냉, 난방 온도 및 습도를 제어하는 냉, 난방모듈을 포함한다.
또한, 상기 입출력 통합모듈은 제1 ~ n 블록식 PCB기판이 장착되는 위치에 각각 핀홀들이 형성된 복수의 오목돌기 스터드가 형성되며, 내부에 상기 핀홀과 회로가 형성된 모듈기판; 상기 모듈기판의 일측 종단에 형성된 입력 단자부; 및 상기 모듈기판의 타측 종단에 형성된 출력 단자부; 를 포함하며, 상기 제1 ~ n 블록식 PCB 기판의 하부에는 회로가 연결된 착탈식 핀들이 형성된 복수의 돌기블럭 스터드가 형성되며, 상기 제1 ~ n 블록식 PCB 기판들은 상기 입출력 통합모듈에 장착시 상기 복수의 돌기블럭 스터드에 대응하는 위치에 형성된 복수의 오목 블럭 스터드에 삽입되어 블록형 모듈 조립 방법으로 장착이 되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 입출력 통합모듈의 입력단자부는 입력된 신호가 제1 ~ n 블록식 PCB기판의 입력신호부에 각각 연결되도록 상기 모듈기판의 내부로 회로가 연결되며, 상기 출력단자부는 상기 제1 ~ n 블록식 PCB기판의 출력신호들이 각각 연결되도록 상기 모듈기판 내부에 회로가 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 창문제어모듈에 조립되는 제1창문개폐장치를 제어하는 제1창문제어 블록식 PCB기판은, 공급된 전원을 제1 창문개폐장치의 동작전원에 맞추어 공급하는 전원공급부; 상기 주제어부로부터의 상기 제1창문 개폐장치의 창문제어신호 및 외부로부터 창문제어 입력신호가 입력되는 입력신호부; 상기 제1창문 개폐장치의 부하전류를 감시하고 과부하 전류 발생시 차단 제어신호를 발생시키는 부하전류 감시 제어부; 및 상기 입력신호부의 신호에 따라 상기 제1창문에 대해 개방 및 폐쇄 제어 신호를 발생시키는 개방 및 폐쇄 명령부; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 제1창문제어 블록식 PCB기판의 부하전류 감시 및 제어부에는 과부하 전류 발생시 차단되는 퓨즈부를 더 포함하며, 상기 부하전류 감시 및 제어부는 상기 퓨즈부가 작동하여 제1창문 개폐장치의 부하전류 공급회로가 차단된 경우에 led로 고장 표시를 하고, 상기 제어장치로 퓨즈동작 신호를 전송을 하며, 상기 제어장치는 출력부를 통하여 퓨즈동작 신호 기판 및 장치에 대한 고장 표시를 출력하고, 상기 원거리 통신부를 통하여 사용자 PC 및 스마트폰으로 퓨즈동작 신호를 전송하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1창문제어 블록식 PCB 기판은, 상기 제1창문에 대한 개방 및 폐쇄상태를 무선통신으로 외부 장치로 전송하는 제1통신부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1창문제어 블록식 PCB기판은, 상기 제1창문 개폐장치의 동작에 의한 해당 창문의 개방 및 폐쇄 상태를 입력받아 출력하는 상태출력부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 블록식 PCB 기판이 적용된 제어모듈은 정형화된 블록식 PCB를 사용함으로써, 설계 및 시공에 따른 시간 및 비용이 절약될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 블록식 PCB 기판이 적용된 제어모듈은 장치가 증설되거나, 제어장치에 고장이 발생되면, 상기 제어모듈에 정형화된 해당 규격의 블록식 PCB 기판을 추가로 장착하거나, 교체하여 제어장치를 구성할 수 있어서, 추가 제작 및 보수에 따른 시간 및 인력 비용을 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 블록식 PCB 기판 기반의 스마트팜 제어시스템의 구성을 도시한 것이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 센서처리모듈에 제1 ~8(110 ~ 180) 블록식 PCB 기판이 장착된 예를 도시한 것이다.
도 2b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 스마트팜 내부 온도를 측정하는 제1 센서 블록식 PCB 기판의 블록도를 도시한 것이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 창문제어모듈에 제1 ~8(310 ~ 380) 창문제어 블록식 PCB 기판이 장착된 예를 도시한 것이다.
도 3b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 제1 창문제어 블록식 PCB 기판(310)의 블록도를 도시한 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈", "장치" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 작동을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2 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 연결, 결합 또는 접속될 수 있지만, 그 구성 요소와 그 다른 구성요소 사이에 또 다른 구성 요소가 '연결', '결합' 또는 '접속'될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
이하 본 발명의 구현에 따른 블록식 PCB 기판 기반의 스마트팜 제어시스템에 관해 상세하게 설명한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 스마트팜 시스템은 규모에 따라 변경하여야 하는 제어장치 기판과 다른 스마트팜 시스템에 공통으로 적용할 수 있는 설비별 제어처리 PCB 기판들을 포함하여 형성된다.
그리고 스마트팜 시스템에 공통으로 적용할 수 있는 제어기판에 대해 정형화된 블록식 PCB 기판을 기능별로 개발하여 제공함으로써, 스마트팜 제조시 부하 설비에 맞추어 PCB모듈에 조립할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 블록식 PCB 기판 기반의 스마트팜 제어시스템의 구성을 도시한 것이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 블록식 PCB 기판 기반의 스마트팜 제어시스템은, 제어장치(1) 및 상기 제어장치(1)로부터 제어상태를 전송받는 무선 단말기(920) 또는 PC(910)를 포함하며, 상기 제어장치(1)는 상기 스마트팜의 상태에 따라 센서(S1 ~Sn)로부터 센싱된 신호를 입력받아 센싱정보를 생성하는 센서 처리모듈(10); 상기 스마트팜에 설치된 각 CCTV(C1 ~Cn)의 영상을 입력받아 영상정보를 제공하는 영상처리모듈(20); 상기 스마트팜에 설치된 창문 개폐 장치(M1 ~Mn), 펌프 동작장치(P1~Pn), 냉, 난방 동작장치(H1~Hn) 등을 포함하는 장치에 대해 제어신호를 출력하는 입출력 통합모듈(MJ); 외부로부터 입력부(91)를 통하여 입력된 입력신호와 상기 센서처리모듈(10)로부터 센싱된 신호를 분석하여 입출력 통합모듈의 출력을 제어하는 주제어부(90); 및 상기 스마트팜의 각 장치의 동작 상태 및 상기 제어장치의 동작 상태를 무선 통신으로 사용자의 무선단말기 또는 PC로 전송하는 원거리 무선통신부(92); 를 포함한다.
또한, 상기 제어장치(1)는 상기 스마트팜의 각 장치의 동작 상태 및 상기 제어장치의 동작 상태를 모니터로 출력하는 출력부(95)를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제어장치(1)는 상기 각 장치 및 센서로부터 동작상태 신호 또는 센싱신호를 무선으로 송수신하는 근거리 무선통신부(93)를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 센서처리모듈(10), 영상처리모듈(20) 및 입출력 통합모듈(MJ)은 단위 기능별로 정형화되도록 형성되며, 각각 입출력 착탈식 핀이 장착된 블록식 PCB 기판이 규모에 따라 1~ n개(n은 자연수임)가 착, 탈식으로 조립되어 형성된 것을 특징으로 한다.
도 1을 참조하면, 상기 입출력 통합모듈(MJ)은 상기 스마트팜의 각 창문 개폐 장치를 제어하는 창문제어모듈(30), 상기 스마트팜의 관수펌프, 양약 제어펌프 등 각 펌프를 제어하는 펌프제어모듈(40, 상기 스마트팜의 냉, 난방 온도 및 습도를 제어하는 냉, 난방모듈(50) 등을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 제어시스템은 상기 제어장치(1)와 연계되어 스마트팜 구축에 따른 측정 빅데이터를 분석하여 각 생육장치의 기능 및 단계 별로 제어신호를 발생시키는 AI 제어장치(700)를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 AI 제어장치(700)를 이용하여 로봇 연동 시스템과의 연동 제어가 가능하다.
도 2a, 2b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 센서처리모듈의 예에 대한 구성을 간략하게 도시한 것이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 센서처리모듈에 제1 ~8(110 ~ 180) 블록식 PCB 기판이 장착된 예를 도시한 것이다.
*도 2a는 본 발명의 일 실시 예를 설명하기 위해 센서처리모듈(10)에 8개의 블록식 PCB 기판이 장착된 예를 도시한 것이나, 이는 스마트팜의 규모 및 센서의 개수에 따라 가감하여 적용할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 ~ n (상기 n은 자연수 임) 센서 블록식 PCB 기판의 하부에는 회로가 연결된 다수의 착탈식 핀들이 형성되며, 상기 제1 ~ n (상기 n은 자연수 임) 센서 블록식 PCB 기판들은 센서처리모듈(20)에 형성된 착탈식 핀홀에 상기 착탈식 핀들이 삽입되어 장착이 될 수 있다.
도 2a를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 센서처리모듈(20)은 제1 ~ n (상기 n은 자연수 임) 센서 블록식 PCB 기판이 장착되도록 대응되는 위치에 각각 착탈식 핀이 삽입되는 핀홀들이 형성되고, 내부에 각 핀홀과 회로가 형성된 모듈기판(15) 상기 모듈기판(15)의 일측 종단에 형성된 입력 단자부(11), 상기 모듈기판(15)의 타측 종단에 형성된 출력 단자부(12)를 포함한다.
또는 상기 제1 ~ n (상기 n은 자연수 임) 센서 블록식 PCB 기판의 하부에는
회로가 연결된 착탈식 핀들이 형성된 복수의 돌기블럭 스터드가 형성되며, 상기 제1 ~ n (상기 n은 자연수 임) 센서 블록식 PCB 기판들은 센서처리모듈(20)에 상기 블록식 PCB 기판이 장착시 복수의 돌기블럭 스터드에 대응하는 위치에 형성된 복수의 오목 블럭 스터드에 삽입되어 블록형 모듈 조립 방법으로 장착이 될 수 있다. 상기 오목 블럭 스터드에는 상기 돌기블럭 스터드에 형성된 착탈식 핀들과 접속이 되는 착탈식 핀홀들이 형성된다.
상기 입력단자부(11)는 제어 공급 전원 및 각 센서(S1 ~ S8)의 센싱신호가 입력되어 제1 ~ n 센서 블록식 PCB 기판의 입력신호부에 각각 연결되도록 상기 모듈기판의 내부로 회로가 연결되며, 출력단자부(12)는 제1 ~ n 센서 블록식 PCB 기판에서 제어신호로 변환된 각 센서의 출력신호 출력되는 제1 ~ n 센서 블록식 PCB 기판의 감지신호 출력부를 포함하여 각각 연결되도록 상기 모듈기판 내부에 회로가 형성된다.
도 2b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 스마트팜 내부 온도를 측정하는 제1 센서 블록식 PCB 기판(310)의 블록도를 도시한 것이다.
도 2b를 참조하면, 상기 센서처리모듈(15)에서 스마트팜 내부의 제1 온도를 측정하는 제1 센서 블록식 PCB 기판(110)은 제1온도센서(S1)로부터 상기 입력단자부(11)를 거쳐서 온도 감지신호를 입력받는 입력신호부(111), 상기 입력신호부(111)에서 입력받은 신호를 일정 크기의 디지털신호로 변환하는 신호변환부(112), 상기 신호변환부(112)에서 변환된 신호를 기준신호와 비교하여 제어신호를 발생시키는 감지신호 판단부(114) 및 상기 감지신호 판단부(114)에서 발생된 제어신호를 출력하는 감지신호 출력부(113)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1 센서 블록식 PCB 기판(110)은 감지신호 판단부(114)에서 상기 센서의 값이 설정값 범위를 벗어나는 경우 및 상기 센서에 이상이 있는 것으로 판단된 경우 경고신호를 발생시키는 경고신호 발생부(115)를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 센서 블록식 PCB 기판(110)은 상기 감지신호 판단부(114)에서 발생된 감지신호 또는 상기 경고신호 발생부(115)에서 발생된 경고 신호를 유선 또는 무선통신으로 외부 장치로 전송하는 제2통신부(116)를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 신호변환부(112)는 입력신호가 아날로그 신호인 경우, 디지털 신호로 변환하여 일정 크기의 정규화된 디지털신호로 변환하고, 입력신호가 디지털 신호인 경우, 일정 크기의 정규화된 디지털신호로 변환하는 기능을 포함한다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 신호변환부(112)는 센서가 아날로그 신호 센서 또는 디지털 신호센서 모두 별도의 센서 변환장치를 설치하지 않고 사용할 수 있다.
도 2a, 2b에서는 블록식 PCB 기판의 예를 설명하기 위해 온도센서로부터 센서 신호를 입력받아 처리하는 제1센서 블록식 PCB 기판의 예에 대해 설명한 것이다. 이에 더하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 센서처리모듈(20)은 스마트팜 내부 설정된 위치에서 습도들을 측정하는 습도센서, 양액의 pH 농도를 측정하는 pH 센서, 스마트팜 내부의 설정된 위치에서 이산화탄소 농도를 측정하는 CO2센서, 네, 외부 일사량 측정센서, 풍향센서, 풍속 센서, 강우 센서, 토양수분 측정센서, 토양pH 측정센서 지온 측정센서, 스마트맘 내부의 조도를 측정하는 조도센서, 스마트팜 내부 설정된 위치에서 산소 농도를 측정하는 산소 농도 측정센서 등으로부터 센서 신호를 입력받아 처리하는 센서처리모듈의 센서 블록식 PCB 기판을 포함하여 적용할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 센서처리모듈(20)은 생육정보를 포함하는 전반적인 스마트팜 구성요소에 따른 센서들을 포함할 수 있다.
도 3a, 3b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 창문제어모듈에 대한 구성을 간략하게 도시한 것이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 창문제어모듈에 제1 ~8(310 ~ 380) 창문제어 블록식 PCB 기판이 장착된 예를 도시한 것이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시 예를 설명하기 위해 창문제어모듈에 8개의 창문제어 블록식 PCB 기판이 장착된 예를 도시한 것이나, 이는 스마트팜의 규모 및 창문개폐장치의 개수에 따라 가감하여 적용할 수 있다.
도 3a를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 창문제어모듈(30)은 제1 ~ n (상기 n은 자연수 임)창문제어 블록식 PCB 기판이 장착되는 위치에 각각 착탈식 핀이 삽입되는 핀홀들이 형성되고, 내부에 핀홀과 회로가 형성된 모듈기판(35) 상기 모듈기판(35)의 일측 종단에 형성된 입력 단자부(31), 상기 모듈기판(35)의 타측 종단에 형성된 출력 단자부(32)를 포함한다.
또는 상기 제1 ~ n (상기 n은 자연수 임) 창문제어 블록식 PCB 기판의 하부에는 회로가 연결된 착탈식 핀들이 형성된 복수의 돌기블럭 스터드가 형성되며, 상기 제1 ~ n (상기 n은 자연수 임) 창문제어 블록식 PCB 기판들은 창문제어모듈(30)에 상기 블록식 PCB 기판이 장착시 상기 복수의 돌기블럭 스터드에 대응하는 위치에 형성된 복수의 오목 블럭 스터드에 삽입되어 블록형 모듈 조립 방법으로 장착이 될 수 있다. 상기 오목 블럭 스터드에는 상기 돌기블럭 스터드에 형성된 착탈식 핀들과 접속이 되는 착탈식 핀홀들이 형성된다.
상기 입력단자부(31)는 외부 공급 전원 및 각 창문개폐장치의 제어신호가 입력되며 제1 ~ n 창문제어 블록식 PCB 기판의 입력신호부에 각각 연결되도록 상기 모듈기판의 내부로 회로가 연결되며, 출력단자부(32)는 각 창문개폐장치의 제어전원 공급 및 제1 ~ n 블록식 PCB 기판의 입력신호부 및 출력신호가 출력되는 부하전류 감시 및 제어부(312), 개방 및 폐쇄명령부(315)를 포함하여 각각 연결되도록 상기 모듈기판 내부에 회로가 형성된다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 창문제어모듈(30)은 스마트팜의 4방위에서 창문개폐장치를 제어할 수 있도록 최소 4개 이상의 창문제어 블록식 PCB 기판이 장착된 것을 특징으로 한다.
도 3b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 제1 창문제어 블록식 PCB 기판(310)의 블록도를 도시한 것이다.
도 3b를 참조하면, 상기 창문제어모듈에서 제1창문개폐장치를 제어하는 제1창문제어 블록식 PCB 기판(310)은 입력단자부(31)를 거쳐서 공급된 전원을 제1창문개폐장치의 동작전원에 맞추어 공급하는 전원공급부(314), 상기 주제어부로부터의 제1창문 개폐장치의 창문제어신호 및 외부로부터 창문제어 입력신호가 입력단자부(31)를 거쳐서 입력되는 입력신호부(311), 상기 제1창문 개폐장치의 부하전류를 감시하고 과부하 전류 발생시 차단 제어신호를 발생시키는 부하전류 감시 및 제어부(312) 및 상기 입력신호부(311)의 신호에 따라 상기 제1창문에 대해 개방 및 폐쇄 제어 신호를 발생시키는 개방 및 폐쇄 명령부(315)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 부하전류 감시 및 제어부(312)에는 과전류 발생시 차단되는 퓨즈부를 더 포함하며, 상기 부하전류 감시 및 제어부는 상기 퓨즈부가 작동하여 제1창문 개폐장치의 부하전류 공급회로가 차단된 경우에 led로 표시를 하고, 상기 제어장치(1)로 퓨즈동작 신호를 전송한다.
상기 제어장치(1)는 출력부(95)를 통하여 퓨즈동작 신호 기판 및 장치에 대한 고장 표시를 출력하고, 원거리 통신부(92)를 통하여 사용자 PC(910) 및 스마트폰(920)으로 전송한다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에서는 과전류나 퓨즈 단락으로 인한 경우, 수동으로도 조작이 가능한 회로를 구성하여 고장 시나 특이사항이 발생한 경우 수동으로 복구하여 정상 운전을 가능한 바이패스 회로 구성을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1창문개폐장치 블록식 PCB 기판(310)은 제1창문에 대한 개방 및 폐쇄상태를 유선 또는 무선통신으로 외부 장치로 전송하는 제3통신부(313)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1창문개폐장치 블록식 PCB 기판(310)은 제1창문 개폐장치의 동작에 의한 해당 창문의 개방 및 폐쇄 상태를 입력받아 출력하는 개방 및 폐쇄 상태출력부(316)를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 창문제어모듈(30)은 창문 개폐장치의 사용전압(예를 들면, DC 12V, 24V, AC 220V, AC 380V 같은 사용전압)이 같은 군집 별로 블록식 PCB가 적용되도록 장착할 수 있다.
이렇게 같은 사용전압 군집 별로 적용할 경우, 상기 창문제어모듈에서 제2창문개폐장치를 제어하는 제2창문제어 블록식 PCB 기판(320)은 전원공급부를 생략하고, 상기 제1창문제어 블록식 PCB 기판(310)의 전원공급부(314)의 출력을 상기 창문제어모듈의 배선으로부터 핀으로 연결하여 제2창문 개폐장치의 동작전원으로 공급할 수 있어서, 경제적이다.
도 3a, 3b에서는 블록식 PCB 기판의 예를 설명하기 위해 제1창문개폐장치를 제어하는 제1창문제어 블록식 PCB 기판에 대해 설명하였다.
이에 더하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 입출력 통합모듈(MJ)의 블록식 PCB 기판은 관수펌프, 양액펌프, 순환팬 장치, 냉, 난방장치, 관수밸브 제어장치, 양액밸브 제어장치, 커튼 제어장치 중 어느 하나 이상을 제어하는 입출력 처리모듈의 장치제어 블록식 PCB 기판를 포함하여 적용할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 블록식 PCB 기판이 적용된 제어모듈은 정형화된 블록식 PCB 기판을 사용함으로써, 설계 및 시공에 따른 시간 및 비용이 절약될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 블록식 PCB 기판이 적용된 제어모듈은 장치가 증설되거나, 제어장치에 고장이 발생되면, 상기 제어모듈에 정형화된 해당 규격의 블록식 PCB 기판을 장착하거나, 교체하여 제어장치를 구성할 수 있어서, 추가 제작 및 보수에 따른 시간 및 인력 비용을 줄일 수 있다.
본 발명은 스마트농장, 스마트 온실, 스마트 축사, 스마트 양식장 등의 스마트 팜을 제어하는 제어시스템에 적용될 수 있다.

Claims (12)

  1. 블록식 PCB 기판 기반의 스마트팜 제어시스템에 있어서,
    상기 제어시스템은,
    제어장치 및 상기 제어장치로부터 제어상태를 전송받는 무선 단말기 또는 PC를 포함하며,
    상기 제어장치는 상기 스마트팜의 상태에 따라 센싱된 신호를 입력받아 센싱정보를 생성하는 센서 처리모듈;
    상기 스마트팜에 설치된 각 CCTV의 영상을 입력받아 영상정보를 제공하는 영상처리모듈;
    상기 스마트팜에 설치된 창문 개폐 장치, 펌프 동작장치, 냉, 난방 동작장치 등을 포함하는 장치에 대해 제어신호를 출력하는 입출력 통합모듈;
    외부로부터 입력부를 통한 입력신호와 상기 센서처리모듈로부터 센싱된 신호를 분석하여 입출력 통합모듈의 출력을 제어하는 주제어부; 및
    상기 스마트팜의 각 장치의 동작 상태 및 상기 제어장치의 동작 상태를 무선 통신으로 상기 무선단말기 또는 PC로 전송하는 원거리 무선통신부; 를 포함하며,
    상기 센서처리모듈, 입출력 통합모듈 및 영상처리모듈은 입출력 착탈식 핀이 장착된 블록식 PCB 기판이 각각 단위 기능별로 정형화되도록 형성되며, 규모에 따라 1~ n개(n은 자연수임)가 착, 탈식으로 조립되어 형성된 것을 특징으로 하는 스마트팜 제어시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 입출력 통합모듈은 상기 스마트팜의 각 창문 개폐 장치를 제어하는 창문제어모듈, 상기 스마트팜의 관수펌프, 양약제어펌프 중 어느 하나 이상의 펌프를 제어하는 펌프제어모듈, 상기 스마트팜의 냉, 난방 온도 및 습도를 제어하는 냉, 난방모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 입출력 통합모듈은 제1 ~ n 블록식 PCB 기판이 장착되는 위치에 각각 핀홀들이 형성된 복수의 오목돌기 스터드가 형성되며, 내부에 상기 핀홀과 회로가 형성된 모듈기판; 상기 모듈기판의 일측 종단에 형성된 입력 단자부; 및 상기 모듈기판의 타측 종단에 형성된 출력 단자부; 를 포함하며,
    상기 제1 ~ n 블록식 PCB 기판의 하부에는 회로가 연결된 착탈식 핀들이 형성된 복수의 돌기블럭 스터드가 형성되며, 상기 제1 ~ n 블록식 PCB 기판들은 상기 입출력 통합모듈에 장착시 상기 복수의 돌기블럭 스터드에 대응하는 위치에 형성된 복수의 오목 블럭 스터드에 삽입되어 블록형 모듈 조립 방법으로 장착이 되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 입출력 통합모듈의 입력단자부는 입력된 신호가 제1 ~ n 블록식 PCB 기판의 입력신호부에 각각 연결되도록 상기 모듈기판의 내부로 회로가 연결되며, 상기 출력단자부는 상기 제1 ~ n 블록식 PCB 기판의 출력신호들이 각각 연결되도록 상기 모듈기판 내부에 회로가 형성된 것을 특징으로 하는 시스템.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 창문제어모듈에 조립되는 제1창문개폐장치를 제어하는 제1창문제어 블록식 PCB기판은,
    공급된 전원을 상기 제1 창문개폐장치의 동작전원에 맞추어 공급하는 전원공급부;
    상기 주제어부로부터의 상기 제1창문 개폐장치의 창문제어신호 및 외부로부터 창문제어 입력신호가 입력되는 입력신호부;
    상기 제1창문 개폐장치의 부하전류를 감시하고 과부하 전류 발생시 차단 제어신호를 발생시키는 부하전류 감시 제어부; 및
    상기 입력신호부의 신호에 따라 상기 제1창문에 대해 개방 및 폐쇄 제어 신호를 발생시키는 개방 및 폐쇄 명령부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1창문제어 블록식 PCB 기판의 부하전류 감시 및 제어부에는 과부하 전류 발생시 차단되는 퓨즈부를 더 포함하며, 상기 부하전류 감시 및 제어부는 상기 퓨즈부가 작동하여 제1창문 개폐장치의 부하전류 공급회로가 차단된 경우에 led로 고장 표시를 하고, 상기 제어장치로 퓨즈동작 신호를 전송을 하며,
    상기 제어장치는 출력부를 통하여 퓨즈동작 신호 기판 및 장치에 대한 고장 표시를 출력하고, 상기 원거리 통신부를 통하여 사용자 PC 및 스마트폰으로 퓨즈동작 신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제1창문제어 블록식 PCB 기판은,
    상기 제1창문에 대한 개방 및 폐쇄상태를 무선통신으로 외부 장치로 전송하는 제1통신부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 제1창문제어 블록식 PCB 기판은,
    상기 제1창문 개폐장치의 동작에 의한 해당 창문의 개방 및 폐쇄 상태를 입력받아 출력하는 상태출력부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템..
  9. 제5항에 있어서,
    상기 제1창문개폐장치와 동일한 동작전압으로 동작되는 제2창문개폐장치를 제어하는 제2창문제어 블록식 PCB 기판은, 상기 전원공급부를 장착하지 않고, 상기 제1창문제어 블록식 PCB의 전원공급부의 출력을 상기 창문제어모듈의 배선으로부터 핀으로 연결하여 상기 제2창문개폐장치의 동작전원으로 공급하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 센서처리모듈은 상기 스마트팜의 내부의 제1장소에 설치된 제1온도센서에 대한 신호가 입력되는 제1센서 블록식 PCB 기판이 착탈식으로 장착된 것을 특징으로 하며,
    상기 제1센서 블록식 PCB는,
    상기 제1온도센서로부터 상기 센서처리모듈의 입력단자부를 거쳐서 온도 감지신호를 입력받는 입력신호부;
    상기 입력신호부에서 입력받은 신호를 일정 크기의 디지털신호로 변환하는 신호변환부;
    상기 신호변환부에서 변환된 신호를 기준신호와 비교하여 제어신호를 발생시키는 감지신호 판단부; 및
    상기 감지신호 판단부에서 발생된 제어신호를 출력하는 감지신호 출력부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 센서 블록식 PCB 기판은, 상기 감지신호 판단부에서 상기 입력된 센서의 값이 설정값 범위를 벗어나는 경우 또는 상기 센서에 이상이 있는 것으로 판단된 경우 경고신호를 발생시키는 경고신호 발생부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제1 센서 블록식 PCB 기판은 상기 감지신호 판단부에서 발생된 제어신호 또는 상기 경고신호 발생부에서 발생된 경고 신호를 유선 또는 무선통신으로 외부 장치로 전송하는 제1통신부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
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