KR100552630B1

KR100552630B1 - 자탈형 콤바인에 적용 가능한 벼 수확량 계측방법 및 그장치

Info

Publication number: KR100552630B1
Application number: KR1020040006087A
Authority: KR
Inventors: 이충근; 정인규; 김상철; 성제훈; 황성준; 박우풍
Original assignee: 대한민국
Priority date: 2004-01-30
Filing date: 2004-01-30
Publication date: 2006-02-15
Also published as: KR20050077999A

Abstract

본 발명은 실시간 측정기술을 통해 수확량조사의 효율성 향상 및 편의성을 증대시키게 하고, 수확단계에서 곡물의 수량정보와 수분정보를 취득함으로서, 자탈형 콤바인의 선별 성능향상과 공동 건조시설에서의 효과적인 건조법 설정이 가능하게 하는 동시에 포장의 수량 생산성의 판단이 가능하도록 제공하는데 그 특징이 있고, 또한 본 발명은 정밀농업에 필수적인 수확량의 정보에 대한 신속·정확한 제공으로 주변의 첨단 IT기술을 농업기계에 부합시킬 수 있는 농업기계의 부가가치 창출과 단순 작업기계에서 정보형 농업기계로의 전환이 가능하도록 제공하는데 있다.

이를 위해, 본 발명은 벼의 수확량을 계측하기 위해서 곡물의 유량을 계측하기 위한 곡물유량 계측센서; 곡물의 수분을 계측하기 위한 곡물수분 계측센서; 수확작업의 유무를 알려주는 예취부 위치검출센서; 콤바인의 속도를 측정하기 위한 속도센서; 포장내 위치별 위치정보를 측정하기 위한 전지구측위부; 수확량에 대한 데이터들을 취득 및 연산하고 기록할 수 있는 데이터 연산부;로 구성시켜 작업자가 수확작업과 동시에 수확량 조사가 이루도록 제공하는데 있다.

자탈형 콤바인, 곡물유량, 곡물수분, 수확량, 계측센서, 위치검출, 속도센서, 전지구측위, 정밀농업

Description

자탈형 콤바인에 적용 가능한 벼 수확량 계측방법 및 그 장치{Rice Yield Measuring Method for Head-Feeding Combine and Equipment thereof}

도 1은 본 발명을 적용하여 실시하는 자탈형 콤바인의 예시도,

도 2는 본 발명에 따른 자탈형 콤바인을 이용하여 수확량을 계측함에 있어 필요한 구성센서, 계측원리 및 계측정보에 관한 흐름을 보여주기 위한 개략적인 구성도,

도 3은 본 발명에 따른 곡물유량 계측센서부를 설명하기 위한 개략적인 구성도,

도 4는 본 발명에 따른 곡물유량 계측센서부를 이용하여 실내시험과 포장시험을 실시한 결과를 나타낸 그래프,

도 5는 본 발명에 따른 곡물수분 계측센서부를 설명하기 위한 개략적인 구성도,

도 6은 본 발명에 따른 예취부 위치검출센서부를 설명하기 위한 개략적인 구성도,

도 7은 본 발명에 따른 예취부 위치검출센서부를 이용하여 포장시험을 실시한 결과를 나타낸 그래프,

도 8은 본 발명에 따른 데이터 연산부를 설명하기 위한 개략적인 구성도,

도 9는 본 발명에 의해 곡물이 파쇄되는 순간에 발생되는 최고값인 피이크값과 피이크값의 이동평균값을 구하는 과정을 설명하기 위한 흐름도,

도 10은 본 발명에 따른 곡물수분 계측센서부를 이용하여 실내시험과 포장시험을 실시한 결과를 나타낸 그래프.

＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞

10 : 곡물유량 계측센서부

20 : 곡물수분 계측센서부

30 : 예취부 위치검출센서부

40 : 속도센서부

50 : 전지구측위부

60 : 데이터 연산부

100 : 자탈형 콤바인

본 발명은 자탈형 콤바인에 적용 가능한 벼 수확량 계측방법 및 그 장치에 관한 것으로,

좀 더 상세하게는 포장내 위치별 토양·생육·수확량 등의 포장정보를 기반으로 생산에 필요한 최적의 처방을 하고, 환경친화적인 농작업을 수행하는 정밀농업을 재배현장에 적용시키기 위해 자탈형 콤바인을 이용하여 실시간으로 신속·정 확하게 그 위치에서의 수확량을 계측하도록 하는 방법 및 그 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 논이나 밭에서 실시하고 있는 수확량의 조사는 작물을 인력에 의해 일정한 면적만큼 낫으로 수확한 다음, 수확된 벼를 그늘에서 풍건을 실시한 후에 소형탈곡기로 탈곡하여 벼의 질량과 수분을 계측하였고, 샘플한 지점의 위치는 작업자의 목측에 의해 개략적으로 측정되어 기록되고 있는 실정이다.

이러한, 상기의 조사과정에는 많은 인력과 시간이 소요되고, 특히 포장에서의 샘플링 작업은 수없이 허리를 굽혔다 폈다하는 움직임으로 인해 허리, 팔다리 및 목 등의 신체적으로 피로를 가중시키는 고역작업인 것이다.

그리고, 풍건한 벼를 소형탈곡기로 탈곡시에도 인력과 시간이 많이 소요될 뿐만 아니라 먼지발생 등으로 인해 작업자의 건강을 해치는 문제가 있고, 벼의 수분을 측정함에 있어서도 건조법에 의해 실시되기 때문에 1일 이상의 시간이 소요되는 등의 작업의 효율성이 저하되는 문제가 있다.

또한, 실험데이터의 기록을 실시함에 있어서도 기존의 야장에 실험자 또는 작업자가 직접 기록하도록 되어 있어 오기 또는 오류의 가능성이 높을 뿐더러 작업의 효율이 떨어지고, 수확에서부터 벼의 수확량을 측정하기까지 많은 과정을 실행함으로 인해 작업하는 과정에서 곡물의 손실이 발생되어 수확량의 조사에 대한 정밀도가 낮아지게 된다.

따라서, 상기와 같은 문제들로 인해 종래에 실시하고 있는 수확량의 조사는 어느 정도 그 효율성 및 작업성에 한계가 있고, 전체적으로 볼 때 수확량의 조사에 대한 정밀도 및 신뢰도가 저하되는 문제점이 항상 내포되어 있는 것이다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술이 갖는 제반 문제점들을 해결하고자 창출된 것으로 다음과 같은 목적을 갖는다.

본 발명은, 실시간 측정기술을 통해 수확량조사의 효율성 향상 및 편의성을 증대시키게 하고, 수확단계에서 곡물의 수량정보와 수분정보를 취득함으로서, 자탈형 콤바인의 선별 성능향상과 공동 건조시설에서의 효과적인 건조법 설정이 가능하게 하는 동시에 포장의 수량 생산성의 판단이 가능하도록 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은, 정밀농업에 필수적인 수확량의 정보에 대한 신속·정확한 제공으로 주변의 첨단 IT기술을 농업기계에 부합시킬 수 있도록 농업기계의 부가가치 창출과 단순작업기계에서 정보형 농업기계로의 전환이 가능하도록 제공하는데 있다.

상기의 본 발명에 대한 포장내 벼의 수확량을 계측하기 위해서, 곡물의 유량을 계측하기 위한 곡물유량 계측센서와, 곡물의 수분을 계측하기 위한 곡물수분 계측센서와, 수확작업의 유무를 알려주는 예취부 위치검출센서와, 콤바인의 속도를 측정하기 위한 속도센서와, 포장내 위치별 위치정보를 측정하기 위한 전지구측위부와, 수확량에 대한 데이터들을 취득 및 연산하고 기록할 수 있는 데이터 연산부로 구성시켜 작업자가 수확작업과 동시에 수확량 조사가 이루어질 수 있도록 하는 자탈형 콤바인에 적용 가능한 벼 수확량 계측방법 및 그 장치를 제공하는데 그 특징이 있다.

이하, 상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 바람직한 실시예에 대해 첨부도면을 참조하여 구체적으로 살펴보기로 한다.

본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 설정된 용어들로서 이는 사용자 및 생산자의 의도 또는 관례에 따라 달라 질 수 있으므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

즉, 본 발명인 자탈형 콤바인에 적용 가능한 벼 수확량 계측방법은 벼를 수확하기 위해 구동 작업하는 자탈형 콤바인에 있어서, 상기 자탈형 콤바인의 적정한 위치에 구비된 곡물유량 계측센서부를 통해 자탈형 콤바인에 곡물의 흐름을 실시간으로 계측하여 곡물유량을 측정하도록 하는 단계와, 상기 자탈형 콤바인의 적정한 위치에 구비된 곡물수분 계측센서부를 통해 곡물의 수분을 계측하도록 하는 단계와, 상기 자탈형 콤바인의 적정한 위치에 구비된 예취부 위치검출센서부를 통해 자탈형 콤바인에 대한 수확작업의 유무를 감지하여 알려주도록 하는 단계와, 상기 자탈형 콤바인의 적정한 위치에 구비된 속도센서부를 통해 자탈형 콤바인의 속도를 측정하도록 하는 단계와, 상기 자탈형 콤바인의 적정한 위치에 구비된 전지구측위부를 통해 포장내 위치별 위치정보를 측정하도록 하는 단계와, 상기 자탈형 콤바인의 적정한 위치에 구비된 데이터 연산부를 통해 오프 로드(Off-Road)인 농업환경하 에서도 안정적이고 효율적인 데이터 기록·표시·저장기능을 갖도록 하고, 상기 전지구측위부의 신호처리 및 다양한 형태의 신호를 입력받아 처리하도록 하는 단계로 실행되는 것이다.

상기의 곡물유량을 측정하기 위해 양곡오거에 부착·구비된 고정대, 충돌판 그리고 로드셀에서 발생되는 충격량을 변환시켜 측정하도록 이루어진다.

상기의 곡물 수분을 계측하기 위해 양곡오거로부터 이송되어 나오는 곡물을 받아 단립으로 공급하여 파쇄시킨 순간에 전기적 저항이 생기는 변화를 검출하여 수분으로 전환하도록 이루어진다.

상기에서 곡물의 수분을 계측하는 정밀도를 향상시키도록 곡물이 파쇄되는 순간에 발생되는 최고값을 계측하기 위한 피이크값과 상기 피이크값의 이동평균값을 검출하되, 상기 피이크값의 검출은 전기적 신호를 A/D값으로 변환하여 이치화시키는 단계와, 상기에서 변환된 A/D값에 의해 현재의 A/D값(TC), 과거의 A/D값(TO) 및 차이값(TmpD)인 현재의 A/D값(TC)에 과거의 A/D값(TO)을 뺀값(TmpD=TC-TO)을 확인하는 단계와, 상기 차이값(TmpD)의 이전 값인 과거값(TD)이 0보다 크고(TD>0), 상기 차이값(TmpD)이 0보다 작을(TmpD<0) 경우에 그때의 A/D값(TO)이 최종적으로 피이크값으로 확인되는 단계로 실행되고, 상기 피이크값의 이동평균값 검출은 상기에서 검출되어 확인되는 피이크값을 저장버퍼(PB)에 순차적으로 저장시키는 단계와, 상기의 저장버퍼(PB)에 저장된 피이크값을 버퍼갯수로 나누어 현재의 이동평균값으로 확인되는 단계로 실행되는 것이다.

상기에서 검출된 이동평균값에 미리 실내시험에서 검증을 거쳐 설정해 둔 문 턱값(경계값) 100을 뺀 값을 현재의 피이크값과 비교하여 크면 저장출력단(OVC)에 현재의 피이크값을 저장하고, 작거나 같으면 저장버퍼(PB)에만 저장되어 이동평균에만 반영되도록 실행되는 것이다.

상기에서 자탈형 콤바인에 대한 수확작업의 유무인 시작과 종료를 감지하기 위해 예취부 감지용 레버와 예취부 위치 감지스위치의 작동에 의해 예취부의 승·하강을 감지하도록 이루어진다.

상기의 방법을 실행하기 위한 본 발명의 적합한 장치는 벼를 수확하기 위해 구동 작업하는 자탈형 콤바인에 있어서, 상기 자탈형 콤바인의 적정한 위치에는 자탈형 콤바인에 곡물의 흐름을 실시간 계측하여 곡물유량을 측정하기 위한 곡물유량 계측센서부와, 곡물의 수분을 계측하기 위한 곡물수분 계측센서부와, 자탈형 콤바인에 대한 수확작업의 유무를 감지하여 알려주기 위한 예취부 위치검출센서부와, 자탈형 콤바인의 속도를 측정하기 위한 속도센서부와, 포장내 위치별 위치정보를 측정하기 위한 전지구측위부와, 오프 로드(Off-Road)인 농업환경하에서도 안정적이고 효율적인 데이터 기록·표시·저장기능을 갖도록 하고, 상기 전지구측위부의 신호처리 및 다양한 형태의 신호를 입력받아 처리하기 위한 데이터 연산부가 각각 구비되어 이루어진다.

상기 곡물유량 계측센서부를 통해 곡물유량을 용이하게 계측하기 위해 양곡오거측에 충격을 발생시키는 고정대, 충돌판 및 로드셀을 각각 부착·구비시켜 이루어진다.

상기에서 곡물의 수분을 용이하게 계측하기 위한 곡물수분 계측센서부가 곡 물탱크 측부에 부착·구비되되, 상기 곡물수분 계측센서부는 곡물탱크로 이송될 때 곡물을 받아 단립으로 공급하는 곡물투입구와, 상기 곡물투입구에서 공급되는 단립을 파쇄시키는 1쌍의 파쇄롤러와, 상기 파쇄롤러에 의해 파쇄되는 순간에 전기적 저항이 생기게 되는데 이러한 변화를 검출하여 수분으로 전환시키는 전자회로부와, 상기 파쇄롤러의 표면에 붙어 있는 파쇄된 곡물을 제거하기 위한 스크레이퍼, 청소솔 및 회전식 청소솔로 구비되어 이루어진다.

상기 예취부 위치검출센서부는 예취부의 승·하강을 감지하여 수확작업의 시작과 종료를 알려주기 위해 예취부 감지용 레버와 예취부 위치 감지스위치로 구비되어 이루어진다.

상기의 데이터 연산부는 수확량 측정에 필요한 각각의 센서로부터 발생되는 신호들을 받아 이를 1차로 처리하기 위한 PIC보드와, 데이터를 획득 및 연산처리하도록 하는 ARM7 프로세서와, 상기에서 연산처리된 결과 및 과정을 사용자가 용이하게 확인할 수 있도록 디스플레이되는 그래픽 액정화면부와, 상기에서 획득한 데이터와 연산처리된 결과 및 과정을 용이하게 저장시키고 이를 별도의 개인용 컴퓨터에서도 처리할 수 있도록 하는 스마트 미디어 카드와, 외부에서도 데이터의 저장을 편리하게 하기 위한 외부입력부로 구성되어 이루어진다.

한편, 본 발명을 실시하고 있는 벼 수확량 계측방법 및 장치의 구성에 있어 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있다.

하지만, 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

먼저, 첨부도면 도 1은 본 발명을 적용하여 실시하는 자탈형 콤바인의 예시도로서, 상기 자탈형 콤바인(100)는 벼를 수확하기 위해 구동 작업하는 기계인 것이다.

상기 자탈형 콤바인(100)의 적정한 위치에는 곡물유량 계측센서부(10)와 곡물수분 계측센서부(20)가 각각 구비된 것으로, 상기 곡물유량 계측센서부(10)는 자탈형 콤바인(100)에 의해 수확되는 곡물의 흐름을 실시간 계측하여 곡물유량을 측정하게 되고, 상기 곡물수분 계측센서부(20)는 자탈형 콤바인(100)에 의해 수확되는 곡물의 수분을 계측하게 된다.

또한, 상기 자탈형 콤바인(100)의 적정한 위치에는 예취부 위치검출센서부 (30)와 속도센서부(40)가 각각 구비된 것으로, 상기 예취부 위치검출센서부(30)는 자탈형 콤바인(100)에 대한 수확작업의 유무를 감지하여 신속하게 알려주게 되고, 상기 속도센서부(40)는 자탈형 콤바인(100)의 속도를 측정하게 된다.

또한, 상기 자탈형 콤바인(100)의 적정한 위치에는 전지구측위부(50)와 데이터 연산부(60)가 각각 구비된 것으로, 상기 전지구측위부(50)는 포장내 위치별 위치정보를 측정하게 되고, 상기 데이터 연산부(60)는 오프 로드(Off-Road)인 농업환경하에서도 안정적이고 효율적인 데이터 기록·표시·저장기능을 실행하도록 하는 동시에 상기 전지구측위부(50)의 신호처리 및 다양한 형태의 신호를 입력받아 처리하게 된다.

첨부도면 도 2는 본 발명에 따른 자탈형 콤바인을 이용하여 수확량을 계측함에 있어 필요한 구성센서, 계측원리 및 계측정보에 관한 흐름을 보여주기 위한 개략적인 구성도를 나타낸 것으로서, 이는 수확량을 계산하기 위해서 필요한 계측정보들을 구성센서에 포함되어 있는 구성부들로부터 계측원리에 의해 취득하여 데이터 연산부에서 연산처리하여 수확량으로 변환하는 원리인 것이다.

도 3은 본 발명에 따른 곡물유량 계측센서부를 설명하기 위한 개략적인 구성도로서, 먼저 상기 자탈형 콤바인(100)을 통해 곡물을 수확하는 작업의 순서는 논에 서 있는 벼를 예취부(1)로 절단시키는 예취작업을 실시하게 되고, 이때 절단된 벼는 이송부(2)에 의해 탈곡부(3)로 이송되어 탈곡이 이루어지게 되며, 상기에서 탈곡된 벼는 선별부(4)를 통해서 선별 및 정선과정을 실시한 다음 곡립오거(5)와 양곡오거(6)에 의해서 곡물이 곡물탱크(7)로 이동되어 저장되게 된다.

이때, 상기 곡물유량 계측센서부(10)를 통해 곡물유량을 계측하게 되는데, 이는 상기 양곡오거(6)에 의해서 곡물탱크(7)로 이송되는 중간에 고정대(11), 충돌판(12) 및 로드셀(13)을 각각 부착·구비시킨 다음 이송되는 곡물을 충돌시켜 곡물유량을 측정하게 된다.

즉, 상기 양곡오거(6)에 의해서 곡물탱크(7)로 이송되어 배출되는 곡물을 충돌판(12)에 충돌시켜 충격력을 발생시키고, 상기의 충돌판(12)에 의해 발생된 충격력을 상기 로드셀(13)에 의해 전기적인 신호로 변환시켜 데이터 전송부(14)로 전달하게 되며, 상기 데이터 전송부(14)에 전달된 전기적 신호는 상기 데이터 연산부 (60)에 용이하게 수집되어 이를 단위시간당 유량으로 환산하게 된다.

상기에서 환산된 유량정보는 다른 신호들과 연산되어 수확량을 계산하는데 이용하게 되는 것이다.

이러한, 상기 곡물유량 계측센서부(10)의 계측원리를 이용하여 실내시험과 포장시험을 실시하였고, 그 결과 실내시험에서는 결정계수가 약 0.97 정도의 결과값이 나타났으며, 포장시험에서는 결정계수가 약 0.98 정도의 결과값이 얻어짐으로 볼 때 본 발명에 의해 실시하는 계측은 단위시간당 유량이 정밀하게 계측되는 것을 확인할 수가 있다(첨부도면 도 4 참조).

첨부도면 도 5는 본 발명에 따른 곡물수분 계측센서부를 설명하기 위한 개략적인 구성도로서, 상기 곡물수분 계측센서부(20)는 곡물의 수분을 용이하게 계측하기 위해서 곡물탱크(7)의 측부에 부착·구비되는 것으로, 이때 곡물의 수분측정은 선별부(4)를 통해서 선별 및 정선과정을 실시된 벼가 양곡오거(6)에 의해 곡물탱크 (7)로 이송될 때 곡물을 곡물투입구(21)로 받아 단립을 공급하게 되고, 상기에서 공급된 단립은 이송관(22)을 따라 이송된 후에 파쇄롤러(23)에 의해 파쇄되는 것이다.

상기에서 단립을 파쇄시키는 파쇄롤러(23) 사이에는 순간적으로 전기가 흐르게 되고 곡물은 수분의 많고 적음에 따라 하나의 가변저항 역할을 하게 되는데, 이때 파쇄되는 순간에 전기적 저항이 생기게 되는 변화를 전자회로부(24)에서 검출하여 수분으로 전환하게 된다.

상기에서 파쇄된 곡물에 대해 일부는 떨어지고 일부는 파쇄롤러(23)의 표면에 붙어 있기 때문에 스크레이퍼(25)와 청소솔(26) 그리고 회전식 청소솔(27) 등에 의해서 제거되고, 상기 전자회로부(24)에서 검출하여 수분으로 전환된 값은 신호선을 따라 데이터 연산부(60)로 보내지게 된다.

미 설명부호 28은 상기 구성부들이 용이하게 구동할 수 있도록 동력을 제공하는 구동모터를 나타낸 것이다.

첨부도면 도 6은 본 발명에 따른 예취부 위치검출센서부를 설명하기 위한 개략적인 구성도로서, 상기 예취부 위치검출센서부(30)는 예취부(1)의 승·하강을 감지하여 수확작업의 시작과 종료를 알려주게 되는 것으로, 이를 위해 예취부 감지용 레버(31)와 예취부 위치 감지스위치(32)에 의해 감지하게 된다.

즉, 상기 자탈형 콤바인(100)에 의해 곡물의 수확작업을 개시하게 되면 예취부(1)가 하강하게 되고, 이때 예취부 감지용 레버(31)가 동시에 하강하면서 예취부 위치 감지스위치(32)를 누르게 되어 작업시작을 용이하게 알려줄 수가 있는 것이다.

또한, 상기 자탈형 콤바인(100)에 의해 곡물의 수확작업이 이루어지지 않으면, 상기에서 설명한 반대로 작동하여 작업이 수행되지 않음을 알려주게 되는 것이다.

그리고, 첨부도면 도 7에 도시된 바와 같이, 이는 예취부 위치검출센서부 (30)에 대한 포장시험을 실시하여 나타난 결과로서, 이를 볼 때 상기 자탈형 콤바인(100)으로 인한 수확작업의 시작과 종료가 양호하게 감지되고 있음을 확인할 수 있다.

첨부도면 도 8은 본 발명에 따른 데이터 연산부를 설명하기 위한 개략적인 구성도로서, 상기 데이터 연산부(60)는 수확량에 대한 정보의 획득·표시·저장기능을 용이하게 수행하게 된다.

이를 위해, 수확량 측정에 필요한 각각의 센서로부터 발생되는 신호들을 신호입력부(61)를 통해 받은 다음 PIC보드(62)에서 상기 신호들을 1차로 처리하게 되고, 이때 고성능 32bit로 이루어진 ARM7 프로세서(63)에 의해 데이터를 획득 및 연산처리하게 된다.

상기에서 연산처리된 결과 및 과정을 그래픽 액정화면(Graphic LCD)으로 이루어진 그래픽 액정화면부(64)를 통해 사용자가 용이하게 확인할 수 있도록 디스플레이시키게 되고, 상기에서 획득한 데이터와 연산처리된 결과 및 과정을 스마트 미디어 카드(Smart Media Card, 65)를 통해 용이하게 저장시키는 동시에 이를 별도의 개인용 컴퓨터에서도 처리할 수 있으며, 외부입력부(66)를 통해 외부에서도 데이터의 저장을 편리하게 수행할 수가 있는 것이다.

이에 별도로, 상기 데이터 연산부(60)는 콘솔용 시리얼을 지원하여 응용프로그램의 업그레이드 및 개발에 용이하게 하였고, 시리얼을 통해서도 계산된 결과를 용이하게 모니터링할 수 있으며, 외부입력 및 출력을 위해 포토커플러(Photo coupler)와 릴레이(relay)를 사용하여 외부장치와의 절연을 통해 안정성을 높여 주는 동시에 하드웨어 프로토콜을 지원하는 여러개의 시리얼 입력을 받을 수 있도록 설계된 것이다.

이러한, 상기 데이터 연산부(60)를 이용하여 포장시험을 실시한 후의 데이터 결과를 출력하게 되면, 하기의 표 1에 나타낸 바와 같이 수확량에 대한 관련정보 데이터들이 양호하게 기록됨을 확인할 수 있다.

<표 1>

곡물 유량	곡물 수분	대기 온도	예취 부위치	위도	경도	작업 속도	수분	수확량
593	321	216	1	37.28711	126.9587	0.5323	17.30169	692
586	317	223	1	37.28711	126.9587	0.5323	17.30169	692
584	316	219	1	37.28711	126.9587	0.4483	17.30169	692
584	316	224	1	37.28711	126.9587	0.4483	17.30169	692
578	311	234	1	37.28711	126.9587	0.4903	17.30169	692
594	317	233	1	37.28712	126.9587	0.4903	17.30169	692
585	312	251	1	37.28712	126.9587	0.4903	17.30169	692
585	308	207	1	37.28712	126.9587	0.4903	17.30169	692
584	307	214	1	37.28712	126.9587	0.5323	17.30169	692
586	305	232	1	37.28712	126.9587	0.5323	17.30169	692
603	312	239	1	37.28712	126.9587	0.5323	17.30169	692

첨부도면 도 9는 본 발명에 의해 곡물이 파쇄되는 순간에 발생되는 최고값을 계측하기 위한 피이크값과 피이크값의 이동평균값을 구하는 과정을 설명하도록 하는 흐름도로서, 이는 상기의 양곡오거(6)로부터 이송되어 나오는 곡물을 받아 단립으로 공급하여 파쇄시킨 순간에 전기적 저항이 생기는 변화를 검출하여 수분으로 전환시키되, 이때에 상기 곡물의 수분을 정확하고 안정적으로 계측하는 정밀도를 향상시키기 위해서 곡물이 파쇄되는 다량의 곡물수분 신호중에서 가장 큰 값인 최고값을 계측하기 위한 피이크값과 상기 피이크값의 이동평균값을 검출하게 된다.

이때, 상기 피이크값의 검출은 전기적 신호를 A/D값으로 변환하여 이치화시킨 다음 상기에서 변환된 A/D값에 의해 현재의 A/D값(TC), 과거(이전)의 A/D값(TO) 및 차이값(TmpD)인 현재의 A/D값(TC)에 과거의 A/D값(TO)을 뺀값(TmpD=TC-TO)을 확인하게 된다.

상기 차이값(TmpD)의 이전 값인 과거값(TD)이 0보다 크고(TD>0), 상기 차이값(TmpD)이 0보다 작을(TmpD<0) 경우에 그때의 A/D값(TO)이 최종적으로 피이크값으 로 확인되면 저장출력단(OVC)에 저장되게 되고, 이때 상기 저장출력단(OVC)에 저장된 피이크값이 최대 수분 A/D값(M_MAX)과 최소 수분 A/D값(M_MIN)을 각각 비교하게 된다.

즉, 상기 저장출력단(OVC)에 저장된 피이크값이 최대 수분 A/D값(M_MAX)보다 크거나(OVC > M_MAX), 또는 저장출력단(OVC)에 저장된 피이크값이 최소 수분 A/D값(M_MIN)보다 작을(OVC < M_MIN) 경우에 저장출력단(OVC)이 '0'이 된 다음 피이크 갯수를 카운터(PC)하게 된다.

상기에 검출된 피이크값을 이용하여 이동평균값을 검출하게 되는데, 이때 상기에서 검출되어 확인되는 피이크값을 저장버퍼(PB)에 순차적으로 저장시킨 후에 상기의 저장버퍼(PB)에 저장된 피이크값을 버퍼갯수로 나누어 현재의 이동평균값을 구하여 검출하게 된다.

상기에서 검출된 이동평균값에 미리 실내시험에서 검증을 거쳐 설정해 둔 경계값인 문턱값 100을 뺀 값에 대해서 현재의 피이크값과 비교하여 상기에서 뺀값이 현재의 피이크값보다 크면 저장출력단(OutValueCurr)에 현재의 피이크값을 저장시키고, 만약 상기에서 뺀값이 현재의 피이크값보다 작거나 같으면 저장버퍼(PB)에만 저장되어 이동평균에만 반영되는 것이다.

상기에서 구해진 이동평균값은 전자회로부(24)에 입력되어 있는 수분변환 회귀식에 의해 곡물수분으로 환산되고, 이때 환산된 수분값은 데이터 연산부(60)로 보내져 수확량을 계산하도록 하는 곡물수분에 대한 정보를 제공하게 되는 것이다.

이러한, 상기 곡물수분 계측센서부(20)의 계측원리를 이용하여 실내시험과 포장시험을 실시하였고, 그 결과 실내시험에서는 결정계수가 약 1 정도의 결과값이 나타났으며, 포장시험에서는 결정계수가 기대치보다는 낮지만 약 0.54 정도의 결과값이 얻어짐으로 볼 때 본 발명에 의해 실시하는 수분계측은 정밀하게 계측되고 있음을 확인할 수가 있다(첨부도면 도 10 참조).

이를 토대로 본 발명을 살펴볼 때, 수확량을 조사하는데 있어 수확단계에서 곡물의 수량정보와 수분정보를 취득함으로서, 포장의 수량 생산성의 판단이 가능하고, 또한 정밀농업에 필수적인 수확량 정보를 신속·정확하게 제공할 수가 있어 포장관리의 효율성이 증대되며, 이러한 정보를 토대로 차년도의 포장관리 계획을 수립할 수 있기 때문에 친환경적인 정밀농업의 실현이 가능하게 되는 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 실시간 측정기술을 통해 수확량조사의 효율성 향상 및 편의성이 증대되는 효과와, 수확단계에서 곡물의 수량정보와 수분정보의 용이한 취득으로 자탈형 콤바인의 선별 성능향상과 공동 건조시설에서의 효과적인 건조법 설정이 가능한 효과 및 포장의 수량 생산성의 판단이 가능한 효과로 인해 전체적으로 정밀농업에 필수적인 수확량의 정보에 대한 신속·정확한 제공에 의해 주변의 첨단 IT기술을 농업기계에 부합시킬 수 있어 농업기계의 부가가치 창출과 단순 작업기계에서 정보형 농업기계로의 전환이 가능하는 등의 여러 효과를 동시에 거둘 수 있다.

Claims

벼를 수확하기 위해 구동 작업하는 자탈형 콤바인에 있어서;

상기 자탈형 콤바인의 적정한 위치에 구비된 곡물유량 계측센서부를 통해 자탈형 콤바인에 곡물의 흐름을 실시간으로 계측하여 곡물유량을 측정하도록 하는 단계;

상기 자탈형 콤바인의 적정한 위치에 구비된 곡물수분 계측센서부를 통해 곡물의 수분을 계측하도록 하는 단계;

상기 자탈형 콤바인의 적정한 위치에 구비된 예취부 위치검출센서부를 통해 자탈형 콤바인에 대한 수확작업의 유무를 감지하여 알려주도록 하는 단계;

상기 자탈형 콤바인의 적정한 위치에 구비된 속도센서부를 통해 자탈형 콤바인의 속도를 측정하도록 하는 단계;

상기 자탈형 콤바인의 적정한 위치에 구비된 전지구측위부를 통해 포장내 위치별 위치정보를 측정하도록 하는 단계; 및

상기 자탈형 콤바인의 적정한 위치에 구비된 데이터 연산부를 통해 오프 로드(Off-Road)인 농업환경하에서도 안정적이고 효율적인 데이터 기록·표시·저장기능을 갖도록 하고, 상기 전지구측위부의 신호처리 및 다양한 형태의 신호를 입력받아 처리하도록 하는 단계;

로 실행되는 것을 특징으로 하는 자탈형 콤바인에 적용 가능한 벼 수확량 계측방법.
제1항에 있어서,

상기의 곡물유량을 측정하기 위해 양곡오거에 부착·구비된 고정대, 충돌판 그리고 로드셀에서 발생되는 충격량을 변환시켜 측정하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 자탈형 콤바인에 적용 가능한 벼 수확량 계측방법.
제1항에 있어서,

상기의 곡물 수분을 계측하기 위해 양곡오거로부터 이송되어 나오는 곡물을 받아 단립으로 공급하여 파쇄시킨 순간에 전기적 저항이 생기는 변화를 검출하여 수분으로 전환하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 자탈형 콤바인에 적용 가능한 벼 수확량 계측방법.
제1항 또는 제3항중 어느 한 항에 있어서,

상기에서 곡물의 수분을 계측하는 정밀도를 향상시키도록 곡물이 파쇄되는 순간에 발생되는 최고값을 계측하기 위한 피이크값과 상기 피이크값의 이동평균값을 검출하되, 상기 피이크값의 검출은, 전기적 신호를 A/D값으로 변환하여 이치화시키는 단계; 상기에서 변환된 A/D값에 의해 현재의 A/D값(TC), 과거의 A/D값(TO) 및 차이값(TmpD)인 현재의 A/D값(TC)에 과거의 A/D값(TO)을 뺀값(TmpD=TC-TO)을 확인하는 단계; 상기 차이값(TmpD)의 이전 값인 과거값(TD)이 0보다 크고(TD>0), 상기 차이값(TmpD)이 0보다 작을(TmpD<0) 경우에 그때의 A/D값(TO)이 최종적으로 피 이크값으로 확인되는 단계로 실행되고,

상기 피이크값의 이동평균값 검출은, 상기에서 검출되어 확인되는 피이크값을 저장버퍼(PB)에 순차적으로 저장시키는 단계; 상기의 저장버퍼(PB)에 저장된 피이크값을 버퍼갯수로 나누어 현재의 이동평균값으로 확인되는 단계로 실행되는 것을 특징으로 하는 자탈형 콤바인에 적용 가능한 벼 수확량 계측방법.
제4항에 있어서,

상기에서 검출된 이동평균값에 미리 실내시험에서 검증을 거쳐 설정해 둔 문턱값(경계값) 100을 뺀 값을 현재의 피이크값과 비교하여 크면 저장출력단(OVC)에 현재의 피이크값을 저장하고, 작거나 같으면 저장버퍼(PB)에만 저장되어 이동평균에만 반영되도록 실행되는 것을 특징으로 하는 자탈형 콤바인에 적용 가능한 벼 수확량 계측방법.
제1항에 있어서,

상기에서 자탈형 콤바인에 대한 수확작업의 유무인 시작과 종료를 감지하기 위해 예취부 감지용 레버와 예취부 위치 감지스위치의 작동에 의해 예취부의 승·하강을 감지하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 자탈형 콤바인에 적용 가능한 벼 수확량 계측방법.
벼를 수확하기 위해 구동 작업하는 자탈형 콤바인에 있어서;

상기 자탈형 콤바인의 적정한 위치에는, 자탈형 콤바인에 곡물의 흐름을 실시간 계측하여 곡물유량을 측정하기 위한 곡물유량 계측센서부;

곡물의 수분을 계측하기 위한 곡물수분 계측센서부;

자탈형 콤바인에 대한 수확작업의 유무를 감지하여 알려주기 위한 예취부 위치검출센서부;

자탈형 콤바인의 속도를 측정하기 위한 속도센서부;

포장내 위치별 위치정보를 측정하기 위한 전지구측위부; 및

오프 로드(Off-Road)인 농업환경하에서도 안정적이고 효율적인 데이터 기록·표시·저장기능을 갖도록 하고, 상기 전지구측위부의 신호처리 및 다양한 형태의 신호를 입력받아 처리하기 위한 데이터 연산부;

가 각각 구비되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 자탈형 콤바인에 적용 가능한 벼 수확량 계측장치.
제7항에 있어서,

상기 곡물유량 계측센서부를 통해 곡물유량을 용이하게 계측하기 위해 양곡오거측에 충격을 발생시키는 고정대, 충돌판 및 로드셀을 각각 부착·구비시켜 이루어지는 것을 특징으로 하는 자탈형 콤바인에 적용 가능한 벼 수확량 계측장치.
제7항에 있어서,

상기에서 곡물의 수분을 용이하게 계측하기 위한 곡물수분 계측센서부가 곡 물탱크 측부에 부착·구비되되, 상기 곡물수분 계측센서부는 곡물탱크로 이송될 때 곡물을 받아 단립으로 공급하는 곡물투입구와, 상기 곡물투입구에서 공급되는 단립을 파쇄시키는 1쌍의 파쇄롤러와, 상기 파쇄롤러에 의해 파쇄되는 순간에 전기적 저항이 생기게 되는데 이러한 변화를 검출하여 수분으로 전환시키는 전자회로부와, 상기 파쇄롤러의 표면에 붙어 있는 파쇄된 곡물을 제거하기 위한 스크레이퍼, 청소솔 및 회전식 청소솔로 구비되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 자탈형 콤바인에 적용 가능한 벼 수확량 계측장치.
제7항에 있어서,

상기 예취부 위치검출센서부는 예취부의 승·하강을 감지하여 수확작업의 시작과 종료를 알려주기 위해 예취부 감지용 레버와 예취부 위치 감지스위치로 구비되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 자탈형 콤바인에 적용 가능한 벼 수확량 계측장치.
제7항에 있어서,

상기의 데이터 연산부는 수확량 측정에 필요한 각각의 센서로부터 발생되는 신호들을 받아 이를 1차로 처리하기 위한 PIC보드와, 데이터를 획득 및 연산처리하도록 하는 ARM7 프로세서와, 상기에서 연산처리된 결과 및 과정을 사용자가 용이하게 확인할 수 있도록 디스플레이되는 그래픽 액정화면부와, 상기에서 획득한 데이터와 연산처리된 결과 및 과정을 용이하게 저장시키고 이를 별도의 개인용 컴퓨터 에서도 처리할 수 있도록 하는 스마트 미디어 카드와, 외부에서도 데이터의 저장을 편리하게 하기 위한 외부입력부로 구성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 자탈형 콤바인에 적용 가능한 벼 수확량 계측장치.