WO2024071483A1 - 태양광 발전시설을 활용한 에너지 저감형 온실 하우스 시스템 - Google Patents

태양광 발전시설을 활용한 에너지 저감형 온실 하우스 시스템 Download PDF

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WO2024071483A1
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soil
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조재영
박아름
윤순홍
이성주
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원광전력주식회사
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Definitions

  • the present invention relates to agricultural solar energy utilization technology, and more specifically, to an energy-saving greenhouse house system utilizing solar power generation facilities.
  • the present invention was devised to solve the problems described above. It makes it possible to carry out solar power generation and farming activities for house crops in parallel, and also provides temperature and irrigation suitable for crop production using solar power energy.
  • the goal is to provide a greenhouse house system that can be maintained, improving crop growth and productivity, and reducing heating costs.
  • a greenhouse house system comprising: a greenhouse house including a facility structure for implementing an enclosed greenhouse environment for growing crops; A plurality of solar panels installed on top of the facility structure; A solar power generation unit connected to the solar panel; an energy storage unit that stores power generated from the solar power generation unit; Heating facilities for heating within the greenhouse house; Irrigation facilities for irrigation within the greenhouse house; a greenhouse environment monitoring unit for monitoring the greenhouse environment within the greenhouse house; An energy-saving greenhouse house system utilizing a solar power generation facility including a greenhouse condition for growing crops in the greenhouse house and an integrated control unit that performs facility control according to the cultivation conditions is provided.
  • the present invention it is possible to supply power to maintain the temperature of the greenhouse house even in remote areas where electricity supply is difficult due to self-reliant power generation using renewable energy, water supply and spraying of pesticides are easy, and labor is not required to move harvested crops. This has the effect of improving productivity and enabling agriculture even in areas where cultivation of high value-added crops is impossible.
  • FIG. 1 is a reference diagram for explaining the exterior and interior of a greenhouse house system according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is a schematic system configuration diagram of a greenhouse house system according to an embodiment of the present invention.
  • 3 to 5 are reference views of solar panels applicable to the present invention.
  • FIG. 1 is a reference drawing for explaining the exterior and interior of a greenhouse house system according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a schematic system configuration diagram of a greenhouse house system according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 ⁇ Figure 5 is a reference drawing regarding a solar panel applicable to the present invention.
  • a greenhouse house system 100 includes a greenhouse house including a facility structure 12 for implementing a closed greenhouse environment for growing crops; A plurality of solar panels (10) installed on the upper part of the facility structure; A solar power generation unit (20) connected to the solar panel; An energy storage unit 30 that stores power generated from the solar power generation unit; Heating facility (50) for heating within the greenhouse house; an irrigation facility (60) for irrigation within the greenhouse house; A greenhouse environment monitoring unit 40 for monitoring the greenhouse environment within the greenhouse house; It includes an integrated control unit 70 that performs facility control according to greenhouse conditions and cultivation conditions for growing crops in the greenhouse house.
  • the upper part of the facility structure is configured as a roof to facilitate installation of the solar panel, and the area in the upper part of the facility structure where the solar panel is not installed can secure solar radiation sufficient for crop growth inside the greenhouse house. It is made of a light-transmissive material (for example, PVC, etc.), and an electric transport vehicle 14 capable of transporting harvested crops along rails may be installed in the facility structure. Additionally, a pipe 16 for water supply or pesticide spraying may be installed in the facility structure.
  • the facility structure includes a plurality of pile supports in which underground piles are formed at the lower end and installed vertically at predetermined intervals in the row and column directions corresponding to the area of the crop cultivation area;
  • a plurality of horizontal supports integrally connected at the upper side between each pile supporter arranged in a row in the row direction, and integrally connected at the upper side between each pile supporter arranged in a row in a column direction;
  • It may include a plurality of panel supports that are provided corresponding to areas where each of the plurality of solar panels is to be installed, to seat and support the solar panels, and to be coupled to an upper part of the horizontal support.
  • the plurality of solar panels 10 are installed at predetermined intervals (see reference numeral e in FIG. 3) on the facility structure in order to secure sunlight necessary for crop growth. They can be placed spaced apart.
  • each of the plurality of solar panels 10 includes a light-transmitting base member; and a plurality of photoelectric conversion cells arranged in an N*M matrix form ( Figures 3 to 5 illustrate a 9*4 matrix form) on the light-transmitting base member.
  • N*M matrix form Figures 3 to 5 illustrate a 9*4 matrix form
  • a light transmission area through which light transmits through the light transmissive base member corresponds to a predetermined space (see reference numeral f in FIG. 4) formed in and a light shielding area through which light is shielded by the plurality of photoelectric conversion cells. It can be manufactured into existence.
  • the installed number of solar panels 10 is determined by the light shielding area by a plurality of photoelectric conversion cells in the plurality of solar panels 10 compared to the area of the planting area where the crops will be planted in the crop cultivation area.
  • the ratio of the area occupied may be determined by the maximum number of panels that can be installed within a range that does not exceed the maximum allowable shading rate based on the light saturation point of the crop to be planted.
  • the greenhouse environment monitoring unit 40 may include a soil temperature sensor, a soil moisture sensor, a solar radiation sensor, a greenhouse temperature sensor, a greenhouse humidity sensor, and a carbon dioxide sensor installed in the greenhouse house. , each measurement value can be monitored at each pre-specified monitoring time period.
  • the greenhouse house system control method in which the integrated control unit 70 controls the operation of the heating facility 50 and the irrigation facility 60 based on the greenhouse environment measurement results through the greenhouse environment monitoring unit 40 will be described in detail. Let me explain.
  • the average value of solar radiation measurement by the solar radiation sensor has a value greater than or equal to a pre-specified solar radiation reference value, and at the same time, the average solar radiation measurement value by the carbon dioxide sensor
  • the average solar radiation measurement value by the carbon dioxide sensor The following describes the control of heating facilities and irrigation facilities in cases where the average value of carbon dioxide measurement is below the pre-specified carbon dioxide standard value.
  • the heating facility The greenhouse heating is controlled to operate at a preset first heating level, and when the greenhouse reference temperature is above the average soil temperature measured by the soil temperature sensor is above the preset reference soil temperature. In this case, heating the greenhouse through the above heating facility can be stopped.
  • the greenhouse reference temperature may be set to be the same as the minimum growth limit temperature, or may be set to a temperature that is a certain percentage (ex. 20%, etc.) higher than the minimum growth limit temperature. This is a system design matter that can be selected by an administrator or operator, and other setting values that will be explained below are also the same.
  • irrigation through the irrigation facility It is controlled to supply water, and when the average soil moisture value determined by the soil moisture sensor recovers to above the soil reference moisture amount, the irrigation supply through the irrigation facility is controlled to stop.
  • the irrigation facility can be controlled to supply irrigation at the preset first irrigation level.
  • the irrigation facility can be controlled to ensure that irrigation is supplied by a second irrigation level that is preset to a value greater than the irrigation supply by the first irrigation level.
  • the average soil temperature value within the monitoring time period measured by the soil temperature sensor is the average soil temperature value of the previous cycle. If it is confirmed that the water supply falls below the level, the driving control may be performed so that the water supply through the irrigation facility is changed from the second irrigation level to the first irrigation level.
  • control may be performed so that irrigation is supplied according to the first irrigation level.
  • the soil reference moisture content is less than the greenhouse reference temperature
  • the average soil temperature measured by the soil temperature sensor is less than the reference soil temperature.
  • irrigation is supplied by the lowest irrigation level that is preset to a value smaller than the irrigation supply amount by the first irrigation level. You can control it so that it goes away.
  • the average value of solar radiation measurement by the solar radiation sensor has a value less than a predetermined solar radiation reference value.
  • control of heating facilities and irrigation facilities in the case where the average value of carbon dioxide measurement by the carbon dioxide sensor is greater than the pre-specified carbon dioxide standard value will be described below.
  • the heating facility It can be controlled so that the greenhouse is heated by a second heating level that is preset to a value greater than the greenhouse heating amount by the first heating level.
  • the greenhouse is heated by a maximum heating level that is preset to a value greater than the greenhouse heating amount by the second heating level through the heating facility. You can control it to happen.
  • control is provided so that irrigation is supplied through the irrigation facility, but the average soil moisture value by the soil moisture sensor is greater than or equal to the soil reference moisture amount ( ⁇ ), stop supplying irrigation through the above irrigation facility.
  • the average soil temperature measured by the soil temperature sensor is greater than or equal to the reference soil temperature, and at the same time, the average value of greenhouse humidity by the greenhouse humidity sensor If the greenhouse humidity value is less than the reference greenhouse humidity value, the irrigation is controlled to be supplied according to the first irrigation level, and if the average greenhouse humidity value determined by the greenhouse humidity sensor is above the reference greenhouse humidity value, the irrigation is supplied according to the lowest irrigation level. Irrigation supply can be controlled.
  • the average soil temperature measured by the soil temperature sensor is less than the reference soil temperature, and at the same time, the average value of greenhouse humidity by the greenhouse humidity sensor is below the reference soil temperature. If the greenhouse humidity value is less than the greenhouse humidity value, control is performed so that irrigation is supplied according to the minimum irrigation level, and if the average greenhouse humidity value by the greenhouse humidity sensor is above the reference greenhouse humidity value and the average greenhouse temperature value by the greenhouse temperature sensor is above the above. If the greenhouse temperature is above the standard temperature, the irrigation supply through the irrigation facility can be controlled to be temporarily stopped.

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Abstract

본 발명의 실시예에 의하면, 온실 하우스 시스템으로서, 작물 재배를 위한 밀폐 온실 환경을 구현하기 위한 시설 구조물을 포함하는 온실 하우스; 상기 시설 구조물의 상부에 설치되는 복수의 태양광 패널; 상기 태양광 패널과 접속되는 태양광 발전부; 상기 태양광 발전부로부터 생산된 전력을 저장하는 에너지 저장부; 상기 온실 하우스 내의 난방을 위한 난방 시설; 상기 온실 하우스 내의 관수를 위한 관수 시설; 상기 온실 하우스 내의 온실 환경을 모니터링하기 위한 온실 환경 모니터링부; 상기 온실 하우스 내에서의 작물 재배를 위한 온실 조건 및 재배 조건에 따른 시설 제어를 수행하는 통합 제어부;를 포함하는 태양광 발전시설을 활용한 에너지 저감형 온실 하우스 시스템이 제공된다.

Description

태양광 발전시설을 활용한 에너지 저감형 온실 하우스 시스템
본 발명은 영농형 태양광 활용 기술과 관련된 것으로서, 보다 구체적으로는 태양광 발전시설을 활용한 에너지 절감형 온실 하우스 시스템에 관한 것이다.
최근 대한민국 정부는 2017년 12월 새롭게 변화하는 기후체제에 대한 선제적 대응을 위하여 ‘2030 에너지 신산업 확산전략’을 발표하였으며, 2030년까지 신재생에너지 발전량 비중 20% 달성 및 현재 5.7GW 수준인 태양광 설비용량을 35.5GW 수준까지 확대하겠다는 목표를 수립하였다. 그러나 현재도 태양광 보급용량 중 63%가 농촌에 설치되어 임야와 농지를 잠식하고 있는 상황이며, 향후 태양광 보급을 위하여 현 설치 용량의 6배에 달하는 면적을 확보하는 것은 농지를 추가적으로 잠식하지 않고는 현실적으로 불가능하다. 이러한 현실에서 농업과 태양광 발전을 병행할 수 있는 기술이 요구되고 있다.
신재생 에너지에 대한 관심이 고조되면서 발전을 위해 화석연료를 사용할 필요가 없는 태양광 발전에 대한 관심이 고조되어 널리 확산되고 있다.
종래의 이러한 태양광 발전장치들을 전기에너지의 자급자족을 위해 소규모로 설치되어 왔으나, 근래에는 원유가격의 인상 등과 같은 여건변화에 따라 대규모로 태양광 발전장치를 설치하여 이를 직접 사용하거나 생산한 전기를 판매하고 있다. 이러한 태양광 발전장치를 설치하기 위해서는 대규모의 부지가 필요하며, 이를 위해 임야, 산지 등에 토목공사를 하여 부지를 확보한 후 넓은 공간에 태양광 발전장치를 설치하고 있다.
하지만, 토목공사를 통해 임야에 대규모의 태양광 발전장치를 설치하는 것은 환경파괴의 문제와 함께 토목공사를 위한 많은 비용이 발생하는 것임에 따라 최근 들어 문제가 발생하고 있다. 또한 구조물의 설계가 빈약하여 태풍을 견디기에 부족하고, 작물의 생육에 영향을 주는 등 문제점이 많아 추가적인 기술 개발이 필요한 현실이다,
또한, 2017년 기준 우리나라 가용 재배 면적 중 화훼류는 약 75%, 채소류는 약 81%가 등유, 경유 등 농업용 유류는 사용한다. 일부 시설원예 농가는 생산비의 50% 이상을 차지하는 겨울철 난방비 부담으로 인해 작물 생육에 필요한 최소 난방 온도로 운영하고 있다.
최소 난방 운영 시 대기 온도가 약 3℃ 이하로 내려갈 경우 관수시설 등에 동파가 발생할 확률이 높고 작물의 생육 및 생산성이 저하될 수 있기 때문에 온실 하우스 운영 경제성 향상에 기술 개발이 필요한 현실이다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 태양광 발전과 하우스 작물의 영농 활동을 병행하는 것이 가능하게 하는 것과 함께, 태양광 발전 에너지를 이용하여 작물 생산에 적합한 온도 및 관수를 유지할 수 있어 작물 생육과 생산성이 향상되고 난방비 절감도 가능한 온실 하우스 시스템을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 온실 하우스 시스템으로서, 작물 재배를 위한 밀폐 온실 환경을 구현하기 위한 시설 구조물을 포함하는 온실 하우스; 상기 시설 구조물의 상부에 설치되는 복수의 태양광 패널; 상기 태양광 패널과 접속되는 태양광 발전부; 상기 태양광 발전부로부터 생산된 전력을 저장하는 에너지 저장부; 상기 온실 하우스 내의 난방을 위한 난방 시설; 상기 온실 하우스 내의 관수를 위한 관수 시설; 상기 온실 하우스 내의 온실 환경을 모니터링하기 위한 온실 환경 모니터링부; 상기 온실 하우스 내에서의 작물 재배를 위한 온실 조건 및 재배 조건에 따른 시설 제어를 수행하는 통합 제어부;를 포함하는 태양광 발전시설을 활용한 에너지 저감형 온실 하우스 시스템이 제공된다.
본 발명에 따르면 신재생 에너지를 이용한 자립형 발전에 따라 전기공급이 어려운 격오지에서도 온실하우스의 온도를 유지하는 전력의 공급이 가능하며, 급수와 농약의 살포가 용이하고 수확된 작물의 이동에 노동력이 절감되어 생산성 향상과 고부가가치 작물의 경작 불가지역에서도 농업이 가능하게 하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 온실 하우스 시스템의 외관 및 내부를 설명하기 위한 참조 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 온실 하우스 시스템의 개략적인 시스템 구성도.
도 3 ~ 도 5는 본 발명에 적용 가능한 태양광 패널에 관한 참조 도면.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제1, 제2 등)는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별기호에 불과하다. 또한, 명세서 전체에서, 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.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 여기서, 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 온실 하우스 시스템의 외관 및 내부를 설명하기 위한 참조 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 온실 하우스 시스템의 개략적인 시스템 구성도이며, 도 3 ~ 도 5는 본 발명에 적용 가능한 태양광 패널에 관한 참조 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 온실 하우스 시스템(100)은, 작물 재배를 위한 밀폐 온실 환경을 구현하기 위한 시설 구조물(12)을 포함하는 온실 하우스; 상기 시설 구조물의 상부에 설치되는 복수의 태양광 패널(10); 상기 태양광 패널과 접속되는 태양광 발전부(20); 상기 태양광 발전부로부터 생산된 전력을 저장하는 에너지 저장부(30); 상기 온실 하우스 내의 난방을 위한 난방 시설(50); 상기 온실 하우스 내의 관수를 위한 관수 시설(60); 상기 온실 하우스 내의 온실 환경을 모니터링하기 위한 온실 환경 모니터링부(40); 상기 온실 하우스 내에서의 작물 재배를 위한 온실 조건 및 재배 조건에 따른 시설 제어를 수행하는 통합 제어부(70);를 포함한다.
상기 시설 구조물은 상기 상부가 상기 태양광 패널의 설치가 용이하도록 지붕형으로 구성되며, 상기 시설 구조물의 상부 중 상기 태양광 패널이 설치되지 않은 영역은 상기 온실 하우스 내부에 작물 생육이 가능한 일사량을 확보 가능하도록 광투과성 재질(예를 들어, PVC 등)로 이루어지며, 상기 시설 구조물에는 레일을 따라 수확된 작물을 운반할 수 있는 전동 운반차(14)가 설치될 수 있다. 또한 상기 시설 구조물에는 급수 또는 농약 살포를 위한 관로(pipe)(16)가 설치될 수 있다.
이때, 상기 시설 구조물은, 하단부에 지중 매설용 파일(pile)이 형성되어, 작물 재배지의 면적에 상응하여 행 방향 및 열 방향으로 각각 소정 간격만큼씩 이격되어 수직 설치되는 복수의 파일 지지대; 행 방향으로 일렬로 놓인 각각의 파일 지지대 간을 상측에서 일체로 연결하고, 열 방향으로 일렬로 놓인 각각의 파일 지지대 간을 상측에서 일체로 연결하는 복수의 수평 지지대; 상기 복수의 태양광 패널 각각이 설치될 영역에 상응하여 마련되어 상기 태양광 패널을 안착 지지하며, 상기 수평 지지대의 상부에 결합되는 복수의 패널 지지대;를 포함할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 의할 때, 상기 복수의 태양광 패널(10)은, 작물의 생장에 필요한 태양광의 확보를 위하여, 상기 시설 구조물 상에 소정 간격(도 3의 도면부호 e 참조) 만큼씩 이격 배치될 수 있다.
또한 상기 복수의 태양광 패널(10) 각각은, 광투과성 베이스 부재; 및 상기 광투과성 베이스 부재 상에 N*M의 행렬 형태(도 3 ~ 도 5에서는 9*4 행렬 형태를 예시함)로 배치되는 복수의 광전변환 셀;을 포함함으로써, 상기 복수의 광전변환 셀 사이에 형성된 소정의 이격 공간(도 4의 도면부호 f 참조)에 상응하여 상기 광투과성 베이스 부재를 통해 광이 투과되는 광투과 영역과, 상기 복수의 광전변환 셀에 의해 광이 차폐되는 광차폐 영역이 존재하도록 제작될 수 있다. 이와 같이, 모듈 내부에 직렬 연결된 태양전지 셀 간 이격 거리를 확보하여 빛이 일정량 투과되는 투과형 모듈을 이용한 시스템을 구축하게 되면, 태양광 발전 시스템 운영시 시설물의 하부 공간 활용을 위한 빛을 추가 확보할 수 있는 효과도 있다.
이때, 상기 태양광 패널(10)의 설치 개수는, 상기 작물 재배지에서 상기 작물이 식재될 식재 영역의 면적에 대비하여 상기 복수의 태양광 패널(10)에서 복수의 광전변환 셀에 의한 광차폐 영역이 차지하는 면적의 비율이, 상기 식재될 작물의 광포화점을 기준으로 할 때 최대로 허용되는 최대 허용 차광률을 초과하지 않는 범위 내에서 최대로 설치할 수 패널의 개수로 결정될 수 있다.
또한, 상기 온실 환경 모니터링부(40)는, 상기 온실 환경 모니터링부는, 상기 온실 하우스 내에 설치되는 토양 온도 센서, 토양 수분 센서, 일사량 센서, 온실 온도 센서, 온실 습도 센서, 이산화탄소 센서를 포함할 수 있으며, 사전 지정된 모니터링 시간 주기 마다 각각의 측정값을 모니터링할 수 있다.
이하에서는 상기 온실 환경 모니터링부(40)를 통한 온실 환경 측정 결과에 근거하여 통합 제어부(70)가 난방 시설(50) 및 관수 시설(60)의 구동을 제어하는 온실 하우스 시스템 제어 방법에 대하여 구체적으로 설명하기로 한다.
[온실 환경 _ 제1 케이스]
본 발명의 실시예에 따라, 온실 환경과 관련된 제1 케이스로서, 상술한 모니터링 시간 주기 내에서, 상기 일사량 센서에 의한 일사량 측정 평균값이 사전 지정된 일사량 기준치 이상의 값을 갖음과 동시에, 상기 이산화탄소 센서에 의한 이산화탄소 측정 평균값이 사전 지정된 이산화탄소 기준치 미만의 값을 갖는 경우에서의 난방 시설 및 관수 시설 제어에 관하여 이하 설명한다.
제1 케이스에서, 난방 시설 구동 제어와 관련하여 먼저 설명하면 다음과 같다.
상기 모니터링 시간 주기 내에서, 상기 온실 온도 센서에 의한 온실 온도 평균값이 상기 온실 하우스 내에서 재배되는 재배 작물에 대하여 사전 정의된 생육 최저 한계 온도를 기준으로 하여 사전 설정해둔 온실 기준 온도 미만인 경우 상기 난방 시설을 통해서 사전 설정된 제1 난방 레벨에 의한 온실 난방이 구동되도록 제어하고, 상기 온실 기준 온도 이상(以上)인 경우로서 상기 토양 온도 센서에 의해 측정된 토양 온도 평균값이 사전 설정된 기준 토양 온도 이상(以上)인 경우 상기 난방 시설을 통한 온실 난방을 중단할 수 있다.
이때, 상기 온실 기준 온도는 상기 생육 최저 한계 온도와 동일하게 설정될 수도 있고, 생육 최저 한계 온도에서 일정 %(ex. 20% 등) 높은 값을 갖는 온도로 설정될 수도 있다. 이는 시스템 설계 사항으로서, 관리자 또는 운용자에 의해 선택될 수 있는 것이며, 이는 이하에서 설명될 다른 설정 값들 또한 동일하다.
또한, 제1 케이스에서, 관수 시설 구동 제어와 관련하여 설명하면 다음과 같다.
상기 모니터링 시간 주기 내에서, 상기 토양 수분 센서에 의한 토양 수분 평균값이 상기 재배 작물에 대하여 사전 정의된 초기 위조점(萎凋點)을 기준으로 하여 사전 설정해둔 토양 기준 수분량 미만인 경우 상기 관수 시설을 통한 관수 공급이 이루어지도록 제어하고, 상기 토양 수분 센서에 의한 토양 수분 평균값이 상기 토양 기준 수분량 이상(以上)으로 회복되는 경우 상기 관수 시설을 통한 관수 공급을 중단하도록 제어된다.
이때, [1-1] 케이스로서, 상기 모니터링 시간 주기 내에서, 상기 온실 기준 온도 이상(以上)임과 동시에, 상기 토양 수분 센서에 의한 토양 수분 평균값이 상기 토양 기준 수분량 미만이면서, 상기 온실 습도 센서에 의한 온실 습도 평균값이 사전 설정된 기준 습도값 이상(以上)인 경우 상기 관수 시설을 통해서 사전 설정된 제1 관수 레벨에 의한 관수 공급이 이루어지도록 제어할 수 있다.
또한, [1-2] 케이스로서, 상기 모니터링 시간 주기 내에서, 상기 온실 기준 온도 이상(以上)임과 동시에, 상기 토양 수분 센서에 의한 토양 수분 평균값이 상기 토양 기준 수분량 미만이면서, 상기 온실 습도 센서에 의한 온실 습도 평균값이 사전 설정된 기준 온실 습도값 미만인 경우 상기 관수 시설을 통해서 상기 제1 관수 레벨에 의한 관수 공급량보다 큰 값으로 사전 설정되는 제2 관수 레벨에 의한 관수 공급이 이루어지도록 제어할 수 있다.
상기 [1-2] 케이스에서, 특히, 상기 제2 관수 레벨에 따른 관수 공급이 이루어지고 있는 상태에서, 상기 토양 온도 센서에 의해 측정된 상기 모니터링 시간 주기 내의 토양 온도 평균값이 이전 주기의 토양 온도 평균값 미만으로 떨어지는 것으로 확인되는 경우, 상기 관수 시설을 통한 관수 공급이 상기 제2 관수 레벨에서 상기 제1 관수 레벨로 변경되도록 구동 제어할 수 있다.
또한, [1-3] 케이스로서, 상기 모니터링 시간 주기 내에서, 상기 토양 기준 수분량 미만이면서, 상기 온실 기준 온도 미만임과 동시에, 상기 토양 온도 센서에 의해 측정된 토양 온도 평균값이 상기 기준 토양 온도 이상(以上)인 경우로서, 상기 온실 습도 센서에 의한 온실 습도 평균값이 상기 기준 온실 습도값 미만인 경우, 상기 제1 관수 레벨에 의한 관수 공급이 이루어지도록 제어할 수 있다.
또한, [1-4] 케이스로서, 상기 모니터링 시간 주기 내에서, 상기 토양 기준 수분량 미만이면서, 상기 온실 기준 온도 미만임과 동시에, 상기 토양 온도 센서에 의해 측정된 토양 온도 평균값이 상기 기준 토양 온도 미만인 경우로서, 상기 온실 습도 센서에 의한 온실 습도 평균값이 상기 기준 온실 습도값 이상(以上)인 경우, 상기 제1 관수 레벨에 의한 관수 공급량보다 작은 값으로 사전 설정되는 최저 관수 레벨에 의한 관수 공급이 이루어지도록 제어할 수 있다.
[온실 환경 _ 제2 케이스]
본 발명의 실시예에 따라, 온실 환경과 관련된 제1 케이스로서, 상술한 모니터링 시간 주기 내에서, 상기 모니터링 시간 주기 내에서, 상기 일사량 센서에 의한 일사량 측정 평균값이 사전 지정된 일사량 기준치 미만의 값을 갖음과 동시에, 상기 이산화탄소 센서에 의한 이산화탄소 측정 평균값이 사전 지정된 이산화탄소 기준치 이상의 값을 갖는 경우에서의 난방 시설 및 관수 시설 제어에 관하여 이하 설명한다.
제2 케이스에서, 난방 시설 구동 제어와 관련하여 먼저 설명하면 다음과 같다.
상기 모니터링 시간 주기 내에서, 상기 온실 온도 센서에 의한 온실 온도 평균값이 상기 온실 기준 온도 미만인 경우로서, 상기 토양 온도 센서에 의해 측정된 토양 온도 평균값이 상기 기준 토양 온도 이상(以上)인 경우 상기 난방 시설을 통해서 상기 제1 난방 레벨에 의한 온실 난방량보다 큰 값으로 사전 설정되는 제2 난방 레벨에 의한 온실 난방이 이루어지도록 제어할 수 있다.
또한, 상기 토양 온도 센서에 의해 측정된 토양 온도 평균값이 상기 기준 토양 온도 미만인 경우 상기 난방 시설을 통해서 상기 제2 난방 레벨에 의한 온실 난방량보다 큰 값으로 사전 설정되는 최대 난방 레벨에 의한 온실 난방이 이루어지도록 제어할 수 있다.
또한, 제2 케이스에서, 관수 시설 구동 제어와 관련하여 설명하면 다음과 같다.
제2 케이스에서도 상기 토양 수분 센서에 의한 토양 수분 평균값이 상기 토양 기준 수분량 미만인 경우 상기 관수 시설을 통한 관수 공급이 이루어지도록 제어하되, 상기 토양 수분 센서에 의한 토양 수분 평균값이 상기 토양 기준 수분량 이상(以上)으로 회복되는 경우 상기 관수 시설을 통한 관수 공급을 중단한다.
이때, [2-1] 케이스로서, 상기 모니터링 시간 주기 내에서, 상기 토양 온도 센서에 의해 측정된 토양 온도 평균값이 상기 기준 토양 온도 이상(以上)임과 동시에, 상기 온실 습도 센서에 의한 온실 습도 평균값이 상기 기준 온실 습도값 미만인 경우 상기 제1 관수 레벨에 의한 관수 공급이 이루어지도록 제어하고, 상기 온실 습도 센서에 의한 온실 습도 평균값이 상기 기준 온실 습도값 이상(以上)인 경우 상기 최저 관수 레벨에 의한 관수 공급이 이루어지도록 제어할 수 있다.
또한, [2-2] 케이스로서, 상기 모니터링 시간 주기 내에서, 상기 토양 온도 센서에 의해 측정된 토양 온도 평균값이 상기 기준 토양 온도 미만임과 동시에, 상기 온실 습도 센서에 의한 온실 습도 평균값이 상기 기준 온실 습도값 미만인 경우 상기 최저 관수 레벨에 의한 관수 공급이 이루어지도록 제어하고, 상기 온실 습도 센서에 의한 온실 습도 평균값이 상기 기준 온실 습도값 이상(以上)이면서 상기 온실 온도 센서에 의한 온실 온도 평균값이 상기 온실 기준 온도 이상(以上)인 경우 상기 관수 시설을 통한 관수 공급이 일시 정지되도록 제어할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 쉽게 이해할 수 있을 것이다.

Claims (7)

  1. 온실 하우스 시스템으로서,
    작물 재배를 위한 밀폐 온실 환경을 구현하기 위한 시설 구조물을 포함하는 온실 하우스; 상기 시설 구조물의 상부에 설치되는 복수의 태양광 패널; 상기 태양광 패널과 접속되는 태양광 발전부; 상기 태양광 발전부로부터 생산된 전력을 저장하는 에너지 저장부; 상기 온실 하우스 내의 난방을 위한 난방 시설; 상기 온실 하우스 내의 관수를 위한 관수 시설; 상기 온실 하우스 내의 온실 환경을 모니터링하기 위한 온실 환경 모니터링부; 상기 온실 하우스 내에서의 작물 재배를 위한 온실 조건 및 재배 조건에 따른 시설 제어를 수행하는 통합 제어부;
    를 포함하는 태양광 발전시설을 활용한 에너지 저감형 온실 하우스 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 시설 구조물은 상기 상부가 상기 태양광 패널의 설치가 용이하도록 지붕형으로 구성되며, 상기 시설 구조물의 상부 중 상기 태양광 패널이 설치되지 않은 영역은 상기 온실 하우스 내부에 작물 생육이 가능한 일사량을 확보 가능하도록 광투과성 재질로 이루어지며, 상기 시설 구조물에는 레일을 따라 수확된 작물을 운반할 수 있는 전동 운반차가 설치되며,
    상기 온실 환경 모니터링부는, 상기 온실 하우스 내에 설치되는 토양 온도 센서, 토양 수분 센서, 일사량 센서, 온실 온도 센서, 온실 습도 센서, 이산화탄소 센서를 포함하며, 사전 지정된 모니터링 시간 주기 마다 각각의 측정값을 모니터링하는 것을 특징으로 하는, 태양광 발전시설을 활용한 에너지 저감형 온실 하우스 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 통합 제어부는,
    상기 모니터링 시간 주기 내에서, 상기 일사량 센서에 의한 일사량 측정 평균값이 사전 지정된 일사량 기준치 이상의 값을 갖음과 동시에, 상기 이산화탄소 센서에 의한 이산화탄소 측정 평균값이 사전 지정된 이산화탄소 기준치 미만의 값을 갖는 제 1 케이스에 해당하는 경우로서,
    상기 모니터링 시간 주기 내에서, 상기 온실 온도 센서에 의한 온실 온도 평균값이 상기 온실 하우스 내에서 재배되는 재배 작물에 대하여 사전 정의된 생육 최저 한계 온도를 기준으로 하여 사전 설정해둔 온실 기준 온도 미만인 경우 상기 난방 시설을 통해서 사전 설정된 제1 난방 레벨에 의한 온실 난방이 구동되도록 제어하고, 상기 온실 기준 온도 이상(以上)인 경우로서 상기 토양 온도 센서에 의해 측정된 토양 온도 평균값이 사전 설정된 기준 토양 온도 이상(以上)인 경우 상기 난방 시설을 통한 온실 난방을 중단하며,
    상기 모니터링 시간 주기 내에서, 상기 토양 수분 센서에 의한 토양 수분 평균값이 상기 재배 작물에 대하여 사전 정의된 초기 위조점(萎凋點)을 기준으로 하여 사전 설정해둔 토양 기준 수분량 미만인 경우 상기 관수 시설을 통한 관수 공급이 이루어지도록 제어하고, 상기 토양 수분 센서에 의한 토양 수분 평균값이 상기 토양 기준 수분량 이상(以上)으로 회복되는 경우 상기 관수 시설을 통한 관수 공급을 중단하는 것을 특징으로 하는, 태양광 발전시설을 활용한 에너지 저감형 온실 하우스 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 통합 제어부는,
    상기 제1 케이스에 해당하는 경우로서,
    상기 모니터링 시간 주기 내에서, 상기 온실 기준 온도 이상(以上)임과 동시에, 상기 토양 수분 센서에 의한 토양 수분 평균값이 상기 토양 기준 수분량 미만이면서,
    상기 온실 습도 센서에 의한 온실 습도 평균값이 사전 설정된 기준 습도값 이상(以上)인 경우 상기 관수 시설을 통해서 사전 설정된 제1 관수 레벨에 의한 관수 공급이 이루어지도록 제어하고, 상기 온실 습도 센서에 의한 온실 습도 평균값이 사전 설정된 기준 온실 습도값 미만인 경우 상기 관수 시설을 통해서 상기 제1 관수 레벨에 의한 관수 공급량보다 큰 값으로 사전 설정되는 제2 관수 레벨에 의한 관수 공급이 이루어지도록 제어하되,
    상기 제2 관수 레벨에 따른 관수 공급이 이루어지고 있는 상태에서, 상기 토양 온도 센서에 의해 측정된 상기 모니터링 시간 주기 내의 토양 온도 평균값이 이전 주기의 토양 온도 평균값 미만으로 떨어지는 것으로 확인되는 경우, 상기 관수 시설을 통한 관수 공급이 상기 제2 관수 레벨에서 상기 제1 관수 레벨로 변경되도록 구동 제어하는 것을 특징으로 하는, 태양광 발전시설을 활용한 에너지 저감형 온실 하우스 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 통합 제어부는,
    상기 제1 케이스에 해당하는 경우로서,
    상기 모니터링 시간 주기 내에서, 상기 토양 기준 수분량 미만이면서, 상기 온실 기준 온도 미만임과 동시에, 상기 토양 온도 센서에 의해 측정된 토양 온도 평균값이 상기 기준 토양 온도 이상(以上)인 경우로서, 상기 온실 습도 센서에 의한 온실 습도 평균값이 상기 기준 온실 습도값 미만인 경우, 상기 제1 관수 레벨에 의한 관수 공급이 이루어지도록 제어하고,
    상기 모니터링 시간 주기 내에서, 상기 토양 기준 수분량 미만이면서, 상기 온실 기준 온도 미만임과 동시에, 상기 토양 온도 센서에 의해 측정된 토양 온도 평균값이 상기 기준 토양 온도 미만인 경우로서, 상기 온실 습도 센서에 의한 온실 습도 평균값이 상기 기준 온실 습도값 이상(以上)인 경우, 상기 제1 관수 레벨에 의한 관수 공급량보다 작은 값으로 사전 설정되는 최저 관수 레벨에 의한 관수 공급이 이루어지도록 제어하는 것을 특징으로 하는, 태양광 발전시설을 활용한 에너지 저감형 온실 하우스 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 통합 제어부는,
    상기 모니터링 시간 주기 내에서, 상기 일사량 센서에 의한 일사량 측정 평균값이 사전 지정된 일사량 기준치 미만의 값을 갖음과 동시에, 상기 이산화탄소 센서에 의한 이산화탄소 측정 평균값이 사전 지정된 이산화탄소 기준치 이상의 값을 갖는 제 2 케이스에 해당하는 경우로서,
    상기 모니터링 시간 주기 내에서, 상기 온실 온도 센서에 의한 온실 온도 평균값이 상기 온실 기준 온도 미만인 경우로서, 상기 토양 온도 센서에 의해 측정된 토양 온도 평균값이 상기 기준 토양 온도 이상(以上)인 경우 상기 난방 시설을 통해서 상기 제1 난방 레벨에 의한 온실 난방량보다 큰 값으로 사전 설정되는 제2 난방 레벨에 의한 온실 난방이 이루어지도록 제어하고, 상기 토양 온도 센서에 의해 측정된 토양 온도 평균값이 상기 기준 토양 온도 미만인 경우 상기 난방 시설을 통해서 상기 제2 난방 레벨에 의한 온실 난방량보다 큰 값으로 사전 설정되는 최대 난방 레벨에 의한 온실 난방이 이루어지도록 제어하는 것을 특징으로 하는, 태양광 발전시설을 활용한 에너지 저감형 온실 하우스 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 통합 제어부는,
    상기 제2 케이스에 해당하는 경우이면서, 상기 토양 수분 센서에 의한 토양 수분 평균값이 상기 토양 기준 수분량 미만인 경우, 상기 관수 시설을 통한 관수 공급이 이루어지도록 제어하되,
    상기 모니터링 시간 주기 내에서, 상기 토양 온도 센서에 의해 측정된 토양 온도 평균값이 상기 기준 토양 온도 이상(以上)임과 동시에, 상기 온실 습도 센서에 의한 온실 습도 평균값이 상기 기준 온실 습도값 미만인 경우 상기 제1 관수 레벨에 의한 관수 공급이 이루어지도록 제어하고, 상기 온실 습도 센서에 의한 온실 습도 평균값이 상기 기준 온실 습도값 이상(以上)인 경우 상기 최저 관수 레벨에 의한 관수 공급이 이루어지도록 제어하고,
    상기 모니터링 시간 주기 내에서, 상기 토양 온도 센서에 의해 측정된 토양 온도 평균값이 상기 기준 토양 온도 미만임과 동시에, 상기 온실 습도 센서에 의한 온실 습도 평균값이 상기 기준 온실 습도값 미만인 경우 상기 최저 관수 레벨에 의한 관수 공급이 이루어지도록 제어하고, 상기 온실 습도 센서에 의한 온실 습도 평균값이 상기 기준 온실 습도값 이상(以上)이면서 상기 온실 온도 센서에 의한 온실 온도 평균값이 상기 온실 기준 온도 이상(以上)인 경우 상기 관수 시설을 통한 관수 공급이 정지되도록 제어하고,
    상기 토양 수분 센서에 의한 토양 수분 평균값이 상기 토양 기준 수분량 이상(以上)으로 회복되는 경우 상기 관수 시설을 통한 관수 공급을 중단하는 것을 특징으로 하는, 태양광 발전시설을 활용한 에너지 저감형 온실 하우스 시스템.
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