KR20230037214A - 일사감응에 따른 온실내 적산광량을 이용한 보광제어시스템 - Google Patents

일사감응에 따른 온실내 적산광량을 이용한 보광제어시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 온실 보광시 보광 여부를 일사감응으로 작물이 필요한 양의 광량을 효율적이고 경제적인 방법으로 구현하기 위한 기술에 대한 것으로, 본 발명의 실시예에 따르면, 온실 내에 재배하는 식물의 필요 광량을 기준으로, 온실 외부의 일사량과 필요 적산광량을 실시간으로 대비하여, 보광의 개시시점과 종료시점을 산출 제어하여 식물 생육에 필요한 최적광량만을 제공할 수 있도록 해, 식물 생육의 효율성을 극대화할 수 있는 동시에 에너지 절감을 구현할 수 있게 된다.

Description

일사감응에 따른 온실내 적산광량을 이용한 보광제어시스템{Light control system using light integrating in Green hiuse}
본 발명은 온실 보광시 보광 여부를 일사감응으로 작물이 필요한 양의 광량을 효율적이고 경제적인 방법으로 구현하기 위한 기술에 대한 것이다.
식물성장에 중요한 동화반응은 이산화탄소, 광이 필요하다. 잎에서 이루어지는 광합성이 이산화탄소를 이용해 당을 만드는 과정중 많은 태양광이 요구되기 ‹š문이다. 광은 광보상점이상이 되어야 생육이 이루어지며 광포상점까지 광도가 높을수록 효과는 더욱 커진다.
국내의 온실은 목적에 따라 온실 방향을 남북동 혹은 동서동 형태를 활용한다. 이는 특정시기 투광율이 증가하는 형태와 연중채광량이 늘어나는 형태 이기에 국내 온실의 발전은 광량을 늘리는 것을 매우 중요하게 생각하고 있다. 시설 내부의 광환경은 노지와 달리 피복재를 통과하면서 20%정도 광량이 적게 입사되며 광질이 변하기 ‹š문에 광분포가 고르지 못한다. 그렇기에 다양한 방법을 통해 식물 생육에 적합한 광환경을 만들어주는 것이 중요하다.
온실 내 광환경을 개선시키는 방법들은 골격재 및 피복재의 선택, 피복재의 세척, 시설의 설치방향 고려, 반사광의 이용, 산광재의 이용, 인공광의 사용 등의 방법이 있다. 이중 온실의 내부에서 환경을 조절할수 있는 것은 인공광의 사용으로 온실내에서 부족한 광량으로 광합성과 생육이 부진한 경우 보충해주기 위해 사용하거나 화훼농가에서는 전조재배에 활용한다.
식물 생육 촉진을 위한 보광은 크게 해가 뜨기전과 해가 진후 부족한 광량을 보충해주기 위해 사용하는 타이머 제어가 많이 사용되고 있으며, 외부의 환경을 측정하여 흐린날이나 광량이 부족한 경우 내부의 보조광을 통해 광을 공급하는 일사제어 방식으로 나누어 진다.
하지만 언급된 보광방식은 광량이 높은 날 식물 요구 광량이 넘었을 때에도 보광이 되어 과투입이 될 수 있고 광량이 매우 적은 날은 보광을 해주어도 충분한 생육을 할만큼의 동화산물이 나오지않을 수 있기 때문에 이는 농가에게 경제적 손실로 이루어질 수 있는 문제점이 발생된다.
한국공개특허 제2013-0030158호 한국공개특허 제2011-0064399호
본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 온실 내에 재배하는 식물의 필요 광량을 기준으로, 온실 외부의 일사량과 필요 적산광량을 실시간으로 대비하여, 보광의 개시시점과 종료시점을 산출 제어하여 식물 생육에 필요한 최적광량만을 제공할 수 있도록 해, 식물 생육의 효율성을 극대화할 수 있는 동시에 에너지 절감을 구현하는 일사감응에 따른 온실내 적산광량을 이용한 보광제어 시스템을 제공하는 데 있다.
상술한 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명의 실시예에서는, 도 1 및 도 2에 도시된 것과 같이, 일사감응에 따른 온실내 적산광량을 이용한 보광제어 시스템에 있어서, 온실(10) 내에 배치되며, 온실내의 식물 재배 영역에 광을 조사하는 보광모듈(100); 상기 보광모듈에 제어신호를 통해 보광의 개시 및 종료를 제어하는 보광제어모듈(200); 상기 온실(10) 내부의 광량을 감지하여, 상기 보광제어모듈로 온실 내부의 광량 측정값을 전송하는 내부광량센서모듈(300);및 상기 온실(10)의 외부의 광량을 감지하여, 상기 보광제어모듈(200)로 외부 광량 측정값을 전송하는 외부일사량센서모듈(400);을 포함하며, 상기 보광제어모듈(200)은, 주간에는 외부의 측정일사량과 기설정된 기준 일사량을 대비하여, 보광의 개시 및 종료 여부를 결정하며, 일몰이후 보광 개시 및 보광종료 시점은 적산광량을 산출하여 제어하도록 제어동작을 수행하는, 일사감응에 따른 온실내 적산광량을 이용한 보광제어 시스템을 제공할 수 있도록 한다.
이 경우, 상기 보광제어모듈(200)은, 보광의 종료 시점은 측정되는 온실 외부의 일사량이 기준 일사량 이상인 경우, 내부광량센서모듈(300)을 통해 센싱되는 광량에 대한 적산광량을 측정하여 결정하도록 제어하는, 일사감응에 따른 온실내 적산광량을 이용한 보광제어 시스템으로 구현할 수 있도록 한다.
또한, 상기 보광제어모듈(200)은, 상기 내부광량센서모듈(300) 또는 상기 외부 광량센서모듈(400)에서 전송되는 광량에 대한 측정데이터를 분류 및 저장 처리하는 데이터처리부(210); 온실외부의 측정된 외부 일사량이 기설정된 기준일사량 미만인 경우 보광제어부(250)을 통해 보광모듈(100)의 보광을 개시할 수 있도록 센싱 데이터를 비교처리하는 외부일사량비교부(220); 측정되는 온실 외부의 일사량이 기설정된 기준일사량 이상인 경우, 온실 내부광량센서모듈(300)을 통해 센싱되는 데이터를 통해 온실내의 적산광량을 산출하는 적산광량산출부(230); 상기 적산광량산출부(230)에사 산출되는 적산광량값과 기 설정된 기준 적산광량을 비교하여 보광의 추가 진행 및 종료를 결정하기 위한 데이터 비교처리를 수행하는 적산광량비교부(240); 상기 외부일사량비교부(220) 또는 상기 적산광량산출부, 적산광량비교부(240)의 결과값에 따른 보광의 개시와 종료 신호를 형성하여, 상기 보광모듈(100)을 제어하는 보광제어부(250);를 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 적산광량비교부(240)는, 상기 적산광량산출부(230)에서 산출되는 적산광량값이 기 설정된 기준적산광량 미만인 경우, 추과보광을 위해 상기 외부일사량비교부(220)에서 외부일사량과 기준일사량을 비교하여 추가 보광 여부를 결정하도록 하며, 상기 적산광량산출부(230)에서 산출되는 적산광량값이 기 설정된 기준적산광량 이상인 경우, 보광종료를 결정하도록 하는, 일사감응에 따른 온실내 적산광량을 이용한 보광제어 시스템으로 구성될 수 있도록 한다.
나아가, 상술한 본 발명의 실시예에 따른 보광제어시스템을 이용한 보광제어방법은 다음과 같은 과정으로 구현될 수 있다.
상기 보광제어방법은 기설정된 보광개시 시간에 보광제어동작을 보광제어모듈에서 개시하는 1단계; 온실 외부의 일사량을 외부일사량센서모듈(400)을 측정하고, 측정된 외부일사량 값을 보광제어모듈(200)로 실시간 전송하는 2단계; 상기 보광제어모듈(200)에서 측정 외부일사량 값과 기설정된 기준 외부일사량을 대비하여, 측정 외부일사량이 더 적은 경우에 상기 보광모듈(100)을 가동하는 신호를 보내 보광을 시작하는 3단계; 보광이 개시된 이후, 측정 외부일사량이 기준 외부일사량 이상인 경우, 내부광량센서모듈(300)에서 센싱되는 센싱데이터를 통해 상기 보광제어모듈(200)에서 온실 내부의 적산광량을 산출하는 4단계; 상기 보광제어모듈(200)의 적산광량산출부(230)에서 산출되는 적산광량값이 기 설정된 기준적산광량 미만인 경우, 추과보광을 위해 상기 외부일사량비교부(220)에서 외부일사량과 기준일사량을 비교하여 추가 보광 여부를 결정하는 5단계; 상기 적산광량산출부(230)에서 산출되는 적산광량값이 기 설정된 기준적산광량 이상인 경우, 보광종료를 결정하는 6단계;를 포함하는, 일사감응에 따른 온실내 적산광량을 이용한 보광제어방법으로 구현될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 온실 내에 재배하는 식물의 필요 광량을 기준으로, 온실 외부의 일사량과 필요 적산광량을 실시간으로 대비하여, 보광의 개시시점과 종료시점을 산출 제어하여 식물 생육에 필요한 최적광량만을 제공할 수 있도록 해, 식물 생육의 효율성을 극대화할 수 있는 동시에 에너지 절감을 구현하는 효과가 있다.
특히, 외부일사량 및 적산광량을 기준으로 하는 보광의 개시 및 종료시점 제어를 통해, 물이 광합성을 하여 생육을 함에 있어 필요한 양의 광량만을 공급하여 높은 효율을 얻을수 있고 불필요한 보광시간을 줄임으로 써 보광으로 인해 사용되는 전기요금을 경제적으로 사용할 수 있어 투입대비 높은 효율의 생산성을 확보할 수 있다.
또한, 본 발명은 식물이 필요로 하는 적산 광량만 알고 있다면 다양한 작물에도 사용할 수 있고 지역, 고도가 다른 상황에서도 일정 수준이상의 광량을 확보할 수 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 일사감응에 따른 온실내 적산광량을 이용한 보광제어 시스템의 구성을 도시한 구성 블록도이다.
도 3은 도 1 및 도 2에 따른 본 발명의 적용방법을 도시한 순서도이다.
도 4는 본 발명의 작동을 일출전후-주간-일물전후와 같이 나누어 보광모듈을 제어하는 기준을 설명하기 위한 설명도이다.
도 5는, 도 1 및 도 2에서 상술한 본 발명의 구성을 온실에 구현하는 개념도를 도시한 것이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 일사감응에 따른 온실내 적산광량을 이용한 보광제어 시스템(이하, '본 발명'이라 한다.)의 구성을 도시한 구성 블록도이다. 도 3은 도 1 및 도 2에 따른 본 발명의 적용방법을 도시한 순서도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명은 온실(10) 내에 배치되며, 온실내의 식물 재배 영역에 광을 조사하는 보광모듈(100)과, 상기 보광모듈에 제어신호를 통해 보광의 개시 및 종료를 제어하는 보광제어모듈(200), 상기 온실(10) 내부의 광량을 감지하여, 상기 보광제어모듈로 온실 내부의 광량 측정값을 전송하는 내부광량센서모듈(300)및 상기 온실(10)의 외부의 광량을 감지하여, 상기 보광제어모듈(200)로 외부 광량 측정값을 전송하는 외부일사량센서모듈(400)을 포함하여 구성될 수 있도록 한다.
특히, 상기 보광제어모듈(200)은, 주간에는 외부의 측정일사량과 기설정된 기준 일사량을 대비하여, 보광의 개시 및 종료 여부를 결정하며, 일몰이후 보광 개시 및 보광종료 시점은 적산광량을 산출하여 제어하도록 제어동작을 수행할 수 있도록 한다.
구체적으로, 상기 온실(10)은, 광투과성 재질이 피복(합성수지, 유리 등)을 매개로 작물을 재배하기 위한 구조물을 통칭하는 것이며, 특정 하우스 구조에 한정하지 않는다.
상기 보광모듈(100)의 상기 온실(10)의 식물을 재배하는 영역에 광을 조사하기 위한 광원과 광원에 전원을 공급하는 전원공급장치, 제어회로등을 포함하는 것으로, 상기 광원은 다양한 광조사소자를 적용할 수 있으나, 본 발명의 일 실시예에서는 LED를 발광소자로 이용할 수 있다.
상기 보광제어모듈(200)은, 상술한 것과 같이, 온실 외부의 광량을 측정하는 광센서를 포함하는 외부 광량센서모듈(400)과 온실 내부의 광량을 측정하는 내부 광량센서모듈(300)의 측정 정보를 바탕으로 보광모듈의 보광개시와 보광종료를 제어할 수 있도록 하는 기능을 수행한다.
구체적으로, 상기 보광제어모듈(200)은 상기 내부광량센서모듈(300) 또는 상기 외부일사량센서모듈(400)에서 전송되는 광량에 대한 측정데이터를 분류 및 저장 처리하는 데이터처리부(210)와, 온실외부의 측정된 외부 일사량이 기설정된 기준일사량 미만인 경우 보광제어부(250)을 통해 보광모듈(100)의 보광을 개시할 수 있도록 센싱 데이터를 비교처리하는 외부일사량비교부(220), 측정되는 온실 외부의 일사량이 기설정된 기준일사량 이상인 경우, 온실 내부광량센서모듈(300)을 통해 센싱되는 데이터를 통해 온실내의 적산광량을 산출하는 적산광량산출부(230), 상기 적산광량산출부(230)에사 산출되는 적산광량값과 기 설정된 기준 적산광량을 비교하여 보광의 추가 진행 및 종료를 결정하기 위한 데이터 비교처리를 수행하는 적산광량비교부(240), 상기 외부일사량비교부(220) 또는 상기 적산광량산출부, 적산광량비교부(240)의 결과값에 따른 보광의 개시와 종료 신호를 형성하여, 상기 보광모듈(100)을 제어하는 보광제어부(250)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 데이터처리부(210)은, 상기 내부광량센서모듈(300)에서 측정되는 시간별 광량을 분류 및 저장하고, 이를 통해 추후 온실 내부의 적산광량을 산출하는 데이터를 제공할 수 있으며, 상기 외부일사량센서모듈(400)에서 측정하는 외부 일사량을 분류 저장하여 기준 일사량과의 대비 데이터를 제공할 수 있도록 한다.
상기 외부일사량비교부(220)는, 온실외부의 측정된 외부 일사량이 기설정된 기준일사량 미만인 경우 보광제어부(250)을 통해 보광모듈(100)의 보광을 개시할 수 있도록 센싱 데이터를 비교처리 할 수 있도록 한다.
즉, 온실외부에 배치되는 외부일사량센서모듈(400)에서 측정되는 일사량은 시간대 별로 상이하게 변동하거나, 날씨환경에 따라 변동하게 되는 데, 이에 대한 실시간 관측 일사량을 측정하고, 기설정된 기준 일사량과의 비교를 통해 보광을 개시할지 여부의 기준을 형성할 수 있게 된다. 이를테면, 외부 일사량을 측정하여 '기준 외부일사량'보다 '측정 외부일사량'이 낮을 때 보광설비를 제어할 수 있도록 하며, 외부 일사량센서모듈에서 외부 일사량을 측정하고, 외부일사량비교부(220)에서 측정 외부 일사량과 기준 외부 일사량을 비교하여, 기준 외부 일사량에 미치지 못하는 경우, 보광모듈이 작동하여 보광을 시작 하게 된다.
또한, 본 발명의 상기 보광제어모듈(200)은, 보광의 종료 시점은 측정되는 온실 외부의 일사량이 기준 일사량 이상인 경우, 내부광량센서모듈(300)을 통해 센싱되는 광량에 대한 적산광량을 산출하여 결정하도록 제어할 있도록 한다.이는, 적산광량산출부(230)에서 측정되는 온실 외부의 일사량이 기설정된 기준일사량 이상인 경우, 온실 내부광량센서모듈(300)을 통해 센싱되는 데이터를 통해 온실내의 적산광량을 산출하도록 한다.
또한, 상기 적산광량비교부(240)에서는, 상기 적산광량산출부(230)에사 산출되는 적산광량값과 기 설정된 '기준 적산광량'을 비교하여 보광의 추가 진행 및 종료를 결정하기 위한 데이터 비교처리를 수행한다. 즉, 상기 적산광량산출부(230)에서 산출되는 적산광량값이 기 설정된 기준적산광량 미만인 경우, 추과보광을 위해 상기 외부일사량비교부(220)에서 외부일사량과 기준일사량을 비교하여 추가 보광 여부를 결정하도록 하며, 상기 적산광량산출부(230)에서 산출되는 적산광량값이 기 설정된 기준적산광량 이상인 경우, 보광종료를 결정하도록 한다.
이상과 같이, 본 발명에서의 상기 보광제어모듈(200)은, 주간에는 외부의 측정일사량과 기설정된 기준 일사량을 대비하여, 보광의 개시 및 종료 여부를 결정하며, 일몰이후 보광 개시 및 보광종료 시점은 적산광량을 산출하여 제어하도록 제어동작을 수행하도록 할 수 있다.
이를 위해, 본 발명에서는, 기준 데이터제공부(260)을 더 포함하여 구성될 수 있다. 상기 기준 데이터제공부(260)는, 외부 서버 또는 사용자단말(10)을 통해 식물별 최적 적산량을 분류하여 저장하고, 이를 식물별로 '기준 적산광량'으로 하여, 상술한 적산광량비교부(240)에서 데이터 비교수 기준 데이터를 제공할 수 있도록 한다. 외부 서버의 경우, 식물별 최적 적산량을 분류하여 데이터 베이스화하는 데이터 값을 저장하고, 이를 사용자단말(10)을 통해 제공하거나, 사용자단말 자체에 저장하여 제공하는 방식을 취할 수 있다. 상기 사용자단말(10)은 컴퓨터장치로, 상기 보광제어모듈(200)과 연동하도록 하여, 온실 내와부에 배치하거나, 컴퓨터장치 자체 내부에 포함하도록 형성할 수 있다.
도 3은 본 발명을 작동하는 순서를 도시한 순서도이며, 도 4는 본 발명의 작동을 일출전후-주간-일물전후와 같이 나누어 보광모듈을 제어하는 기준을 설명하기 위한 설명도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 상술한 도 1 및 도 2에서 상술한 본 발명을 적용하여 온실에 배치되는 보광모듈을 제어하는 방법(이하, '본 방법'이라 한다.)을 다음과 같이 구현할 수 있도록 한다.
본 발명을 적용한 보광모듈의 제어방식은, 특히, 온실외부의 일사량을 측정한 값과, 온실내부의 적산광량을 측정한 값을 기준으로 제어를 수행할 수 있다는 점에서 차별화된 특징이 있다.
본 방법은, 기설정된 보광개시 시간에 보광제어동작을 보광제어모듈에서 개시하는 1단계와, 온실 외부의 일사량을 외부일사량센서모듈(400)을 측정하고, 측정된 외부일사량 값을 보광제어모듈(200)로 실시간 전송하는 2단계, 상기 보광제어모듈(200)에서 측정 외부일사량 값과 기설정된 기준 외부일사량을 대비하여, 측정 외부일사량이 더 적은 경우에 상기 보광모듈(100)을 가동하는 신호를 보내 보광을 시작하는 3단계, 보광이 개시된 이후, 측정 외부일사량이 기준 외부일사량 이상인 경우, 내부광량센서모듈(300)에서 센싱되는 센싱데이터를 통해 상기 보광제어모듈(200)에서 온실 내부의 적산광량을 산출하는 4단계, 상기 보광제어모듈(200)의 적산광량산출부(230)에서 산출되는 적산광량값이 기 설정된 기준적산광량 미만인 경우, 추과보광을 위해 상기 외부일사량비교부(220)에서 외부일사량과 기준일사량을 비교하여 추가 보광 여부를 결정하는 5단계, 상기 적산광량산출부(230)에서 산출되는 적산광량값이 기 설정된 기준적산광량 이상인 경우, 보광종료를 결정하는 6단계를 포함하는 과정으로 수행될 수 있다.
구체적으로, 도 3에 도시된 것과 같이, 보강제어의 작동은, 사용자단말에서 사전에 설정된 시간(타임제어 방식)을 통해 보광제어를 시작하고 싶은 시간대에 시작할 수 있도록 할 수 있다.
즉, 사용자가 설정한 시간대(일출전후: 07:00로 가정)에 보광제어모듈(200)에서 보광제어가 작동하게 된다(S 1).
다음으로, 온실 외부에 배치되는 외부일사량센서모듈(400)에서 외부의 일사량을 측정하고, 측정된 일사량에 대한 데이터를 보광제어모듈(200)의 데이터처리부(210)으로 전송하게 된다(S 2). 데이터처리부(210)에서는 입력되는 외부 일사량 데이터를 분류하고, 저장한다.
(1) 측정 외부일사량 < 기준 외부일사량
이후, S 3 단계에서는, 외부 일사량비교부(220)에서, 데이터처리부(210)에 저장된 외부 일사량 데이터를 읽어와, 기준이 되는 설정된 '기준일사량'과 비교한다. 이 경우, 측정된 '외부 일사량'의 값이 '기준 외부일사량'과 비교하여 더 작은 경우에는, 보광모듈을 통해 보광을 시작하도록 보광제어부(250)에서 제어신호를 보내게 된다(S 4).
이후, 보광이 지속되는 도중, 지속적으로 이에 대한 일사량 비교를 하게 되며, 어느 순간 측정된 '외부 일사량'의 값이 '기준 외부일사량'과 비교하여 더 크게 되는 시점이 오면, 보광을 일시 종료하고(S 5), 온실내부의 적산광량을 산출하는 과정이 수행된다(S 6). 이는, 보광제어모듈(200)의 적산광량산출부(230)에서 수행되게 되며, 산출된 적산광량이, 기준데이터제공부(260)에서 제공되는 적용 식물의 최적 생육 적산광량과 비교하여(S 7), 더 크게 되면 보광제어를 종료하게 된다(S 8). 반면, 산출된 적산광량이, 기준데이터제공부(260)에서 제공되는 적용 식물의 최적 생육 적산광량과 비교하여(S 7), 더 작은 경우라면, 일시적으로 종료된 보광을 다시 개시하여 보광을 개시하는 과정(S 9)을 다시 시작하게 된다.
(2) (1) 측정 외부일사량 > 기준 외부일사량
상술한 과정과는 달리, S 3단계에서, 측정된 '외부 일사량'의 값이 '기준 외부일사량'과 비교하여 더 큰 경우에는, S 6단계로 진행되어, 온실내부의 적산광량을 산출하는 과정이 수행된다(S 6). 이후, 보광제어모듈(200)의 적산광량산출부(230)에서 수행되게 되며, 산출된 적산광량이, 기준데이터제공부(260)에서 제공되는 적용 식물의 최적 생육 적산광량과 비교하여(S 7), 더 크게 되면 보광제어를 종료하게 된다(S 8).
이러한 본 방법의 실제 적용 제어방식은 도 4에 도시된 것과 같이, 일출전후, 주간, 일몰전후의 타임라인으로 제어시간을 분류하여 적용하는 것이 가능해진다.
즉, 도 4에서와 같이, 일출전후의 시간에는 측정되는 외부일사량이 기준일사량보다 작은시간대에 해당한다. 따라서 보광이 개시되도록 제어한다. 이는 광합성능력이 좋은 아침시간을 활용하여 광합성효율을 증대할 수 있도록 하는 장점도 아울러 구현되게 된다. 이는 도 1 및 도 2에서 상술한 외부 일사량센서모듈(400)의 일사센서를 활용하여 수행될 수 있다.
이후, 주간에는 높은 일사량에서는 온실 내부의 보광을 중단하도록 제어하는 것이 효율면에서 유리하게 된다. 이에, 측정되는 외부일사량이 기준일사량 이상이면 보광을 중단하고, 측정되는 외부 일사량이 기준이사량 이하인 경우에는 보광을 유지하도록 제어할 수 있도록 한다. 주간에도, 상술한 외부 일사량센서모듈(400)의 일사센서를 활용하여 수행될 수 있다.
일몰이후에는, 식물 최적 생육을 위한 요구광량을 충족시켜 고품질의 제품을 생산할 수 있도록, 온실 내부의 광량센서를 활용하여 광량을 측정하고, 적산광량을 산출하여 적산값을 계산하고, 이를 통해 보광유지 여부를 결정하도록 제어한다. 이를테면, 산출(측정)된 적산광량이 기준적산광량 이하이면, 기준적산광량에 도달할때까지 추가로 보광을 실시(유지)한다. 반면, 산출(측정) 적산광량이 기준적산광량 이상이라면 보광을 종료하도록 한다. 이 과정을 통해 식물이 요구하는 광량을 충분히 받은 경우에는 저녁 보광을 하지 않아 전기요금을 아낄수 있을것이고 광량이 부족한 경우에는 저녁 보광을 통해 고품질의 생산을 가능하게 한다.
즉, 상술한 본 방법에 따르면, 외부일사량 및 적산광량을 기준으로 하는 보광의 개시 및 종료시점 제어를 통해, 물이 광합성을 하여 생육을 함에 있어 필요한 양의 광량만을 공급하여 높은 효율을 얻을수 있고 불필요한 보광시간을 줄임으로 써 보광으로 인해 사용되는 전기요금을 경제적으로 사용할 수 있어 투입대비 높은 효율의 생산성을 확보할 수 있다.
도 5는, 도 1 및 도 2에서 상술한 본 발명의 구성을 온실에 구현하는 개념도를 도시한 것이다.
즉, 본 발명의 경우, 온실(G) 내부에 생육하는 식물(P)를 재배하는 배지(Q)와 같은 식물재배영역의 상부에 보광을 위한 보광모듈(100)이 배치되게 된다. 이러한 보광모듈(100)의 보광개시 및 종료 여부를 결정하기 위해, 보광제어모듈(200)에서는, 외부일사량센서모듈(400)을 통해 외부의 측정일사량과 기설정된 기준 일사량을 대비하여, 보광의 개시 및 종료 여부를 결정하거나, 온실 내부의 광량센서(par센서)를 통해 측정되는 적산광량을 기준으로 추가 보광여부를 결정할 수 있도록 제어하여, 효율성을 높일 수 있게 된다.
이상에서와 같이 본 발명의 기술적 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 바람직한 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아니다. 이처럼 이 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 본 발명의 실시예의 결합을 통해 다양한 실시예들이 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
10: 사용자단말
100: 보광모듈
200: 보광제어모듈
300: 내부광량센서모듈
400: 외부일사량센서모듈

Claims (5)

  1. 일사감응에 따른 온실내 적산광량을 이용한 보광제어 시스템에 있어서,
    온실(10) 내에 배치되며, 온실내의 식물 재배 영역에 광을 조사하는 보광모듈(100);
    상기 보광모듈에 제어신호를 통해 보광의 개시 및 종료를 제어하는 보광제어모듈(200);
    상기 온실(10) 내부의 광량을 감지하여, 상기 보광제어모듈로 온실 내부의 광량 측정값을 전송하는 내부광량센서모듈(300);및
    상기 온실(10)의 외부의 광량을 감지하여, 상기 보광제어모듈(200)로 외부 광량 측정값을 전송하는 외부일사량센서모듈(400);을 포함하며,
    상기 보광제어모듈(200)은,
    외부의 측정일사량과 기설정된 기준 일사량을 대비하여, 보광의 개시 및 종료 여부를 결정하거나 또는 보광 개시 및 보광종료 시점은 적산광량을 산출하여 제어하도록 제어동작을 수행하는,
    일사감응에 따른 온실내 적산광량을 이용한 보광제어 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 보광제어모듈(200)은,
    보광의 종료 시점은 측정되는 온실 외부의 일사량이 기준 일사량 이상인 경우, 내부광량센서모듈(300)을 통해 센싱되는 광량에 대한 적산광량을 측정하여 결정하도록 제어하는,
    일사감응에 따른 온실내 적산광량을 이용한 보광제어 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 보광제어모듈(200)은,
    상기 내부광량센서모듈(300) 또는 상기 외부일사량센서모듈(400)에서 전송되는 광량에 대한 측정데이터를 분류 및 저장 처리하는 데이터처리부(210);
    온실외부의 측정된 외부 일사량이 기설정된 기준일사량 미만인 경우 보광제어부(250)을 통해 보광모듈(100)의 보광을 개시할 수 있도록 센싱 데이터를 비교처리하는 외부일사량비교부(220);
    측정되는 온실 외부의 일사량이 기설정된 기준일사량 이상인 경우, 온실 내부광량센서모듈(300)을 통해 센싱되는 데이터를 통해 온실내의 적산광량을 산출하는 적산광량산출부(230);
    상기 적산광량산출부(230)에서 산출되는 적산광량값과 기 설정된 기준 적산광량을 비교하여 보광의 추가 진행 및 종료를 결정하기 위한 데이터 비교처리를 수행하는 적산광량비교부(240);
    상기 외부일사량비교부(220) 또는 상기 적산광량산출부, 적산광량비교부(240)의 결과값에 따른 보광의 개시와 종료 신호를 형성하여, 상기 보광모듈(100)을 제어하는 보광제어부(250);
    를 포함하는,
    일사감응에 따른 온실내 적산광량을 이용한 보광제어 시스템.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 적산광량비교부(240)는,
    상기 적산광량산출부(230)에서 산출되는 적산광량값이 기 설정된 기준적산광량 미만인 경우, 추과보광을 위해 상기 외부일사량비교부(220)에서 외부일사량과 기준일사량을 비교하여 추가 보광 여부를 결정하도록 하며,
    상기 적산광량산출부(230)에서 산출되는 적산광량값이 기 설정된 기준적산광량 이상인 경우, 보광종료를 결정하도록 하는,
    일사감응에 따른 온실내 적산광량을 이용한 보광제어 시스템.
  5. 청구항 4에 따른 보광제어시스템을 이용한 보광제어방법에 있어서,
    기설정된 보광개시 시간에 보광제어동작을 보광제어모듈에서 개시하는 1단계;
    온실 외부의 일사량을 외부일사량센서모듈(400)을 측정하고, 측정된 외부일사량 값을 보광제어모듈(200)로 실시간 전송하는 2단계;
    상기 보광제어모듈(200)에서 측정 외부일사량 값과 기설정된 기준 외부일사량을 대비하여, 측정 외부일사량이 더 적은 경우에 상기 보광모듈(100)을 가동하는 신호를 보내 보광을 시작하는 3단계;
    보광이 개시된 이후, 측정 외부일사량이 기준 외부일사량 이상인 경우, 내부광량센서모듈(300)에서 센싱되는 센싱데이터를 통해 상기 보광제어모듈(200)에서 온실 내부의 적산광량을 산출하는 4단계;
    상기 보광제어모듈(200)의 적산광량산출부(230)에서 산출되는 적산광량값이 기 설정된 기준적산광량 미만인 경우, 추과보광을 위해 상기 외부일사량비교부(220)에서 외부일사량과 기준일사량을 비교하여 추가 보광 여부를 결정하는 5단계;
    상기 적산광량산출부(230)에서 산출되는 적산광량값이 기 설정된 기준적산광량 이상인 경우, 보광종료를 결정하는 6단계;
    를 포함하는, 일사감응에 따른 온실내 적산광량을 이용한 보광제어방법.
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