KR100740708B1 - 무인 자동 분무 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 농가에서 재배되는 각종 농작물 및 과수에 공급되는 수분을 공급을 관리자의 조작 없이 무인 관리할 수 있도록 하는 무인 자동 분무 장치에 관한 것이다.

이를 위하여, 본 발명의 무인 자동 분무 장치는 토양 내에 설치되는 다수의 습도 센서와, 물 탱크로부터 물을 공급받아 토양에 분무하도록 구비되는 분무 장치와, 상기 습도 센서로부터 입력되는 측정치와 기 설정된 기준치를 상호 비교하여 그 비교 결과에 따라 상기 분무 장치의 구동을 제어하는 메인 컨트롤러를 포함하는 무인 분무 장치에 있어서, 상기 분무 장치는 일측이 상기 물 탱크에 연결되고 몸체가 토양의 상단에 구비되어 상기 물 탱크로부터 물을 공급 받는 다수의 공급관과, 상기 각 공급관의 일측면에 소정 간격으로 배치되고 상기 공급관과 연통되며 메인 컨트롤러의 제어 신호에 따라 개폐되는 노즐 개폐 밸브가 각각 구비되는 다수의 분사 노즐과, 상기 물 탱크와 각 공급관의 사이에 구비되어 상기 메인 컨트롤러의 제어 신호에 따라 물의 공급과 수압을 조절하도록 구비되는 메인 개폐 밸브 및 펌프를 포함하여 구성된다.

분무, 습도 센서, 토양, 수분

Description

무인 자동 분무 장치{AUTOMATICAL UNMANNED SPRAYING SYSTEM}

도 1은 본 발명의 무인 자동 분무 장치 구성도.

도 2는 도 1의 분무 장치 구성도.

도 3은 도 2의 메인 컨트롤러의 구성도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>

1 : 습도 센서

2 : 메인 컨트롤러

21 : 메모리부, 22 : 입력부, 23 : 통신부

24 : 비교부 , 25 : 연산부, 26 : 구동 제어부

3 : 분무 장치

31 : 물탱크, 32 : 펌프, 33 : 메인 개폐 밸브, 34 : 공급관

35 : 분사 노즐, 351 : 노즐 개폐 밸브

본 발명의 자동 분무 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 농가에서 재배되는 각종 농작물 및 과수에 수분 공급을 관리자의 조작 없이 무인 관리할 수 있도록 하는 무인 자동 분무 장치에 관한 것이다.

일반적으로 농가에서 재배되고 있는 각종 농작물 및 과수는 땅속의 수분을 뿌리에 있는 잔뿌리에서의 모세혈관 작용을 통하여 토양 내 수분을 흡수하면서 성장하는 것이다.

이에, 토양이 일정 수준 이상의 수분을 항상 함유하고 있어야 농작물이 과수가 고사되지 않고 잘 자랄 수 있으므로 토양이 건조해 질 경우에는 인위적으로 수분 공급을 해 주어야 한다.

종래에는, 토양에 수분을 공급하기 위해서 관리자가 육안으로 토양의 상태를 확인한 후에 비닐 호스 등을 이용하여 직접 수분 공급을 해주었으나, 이러한 방식이 노동력 낭비에 따라 비효율적이기 때문에 수조와 같은 물 탱크로부터 펌프에 의하여 압송 후 분무기 또는 노즐을 통하여 분무하는 자동 분무 장치가 이용이 되고 있다.

그런데, 이러한 종래의 자동 분무 장치는 관리자가 일일이 토양의 상태를 육안으로 확인 한 후 조작을 통해 토양에 수분을 공급하는 것으로, 작업 효율이 떨어질 뿐만 아니라 토양의 외관 상태만을 확인하므로 토양 내부의 습도 상태에 대한 확인이 어려워 분무 필요 여부를 판단하기 어려운 문제점이 있었다.

또한, 관리자가 해당 관리 구역을 떠난 경우에는 해당 구역에 수분 공급을 할 수 없게 되므로, 농작물 또는 과수가 고사될 수 있는 문제점이 있었다.

상기 종래 기술에 따른 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 토양 깊 이에 따른 수분 상태를 실시간으로 검출하여 그 검출 결과에 따라 분무 장치가 자동적으로 구동되도록 제어함으로써 해당 구역의 분무 장치가 자동 제어되도록 하는 무인 자동 분무 장치를 제공함에 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 무인 자동 분무 장치는, 토양 내에 설치되는 다수의 습도 센서와, 물 탱크로부터 물을 공급받아 토양에 분무하도록 구비되는 분무 장치와, 상기 습도 센서로부터 입력되는 측정치와 기 설정된 기준치를 상호 비교하여 그 비교 결과에 따라 상기 분무 장치의 구동을 제어하는 메인 컨트롤러를 포함하는 무인 분무 장치에 있어서, 상기 분무 장치는 일측이 상기 물 탱크에 연결되고 몸체가 토양의 상단에 구비되어 상기 물 탱크로부터 물을 공급 받는 다수의 공급관과, 상기 각 공급관의 일측면에 소정 간격으로 배치되고 상기 공급관과 연통되며 메인 컨트롤러의 제어 신호에 따라 개폐되는 노즐 개폐 밸브가 각각 구비되는 다수의 분사 노즐과, 상기 물 탱크와 각 공급관의 사이에 구비되어 상기 메인 컨트롤러의 제어 신호에 따라 물의 공급과 수압을 조절하도록 구비되는 메인 개폐 밸브 및 펌프를 포함하여 구성된다.

삭제

또한, 본 발명의 무인 자동 분무 장치에 있어서, 상기 메인 컨트롤러는 상기 토양이 함유하는 수분의 기준치 및 분무 조건에 대한 데이터가 저장되는 메모리부와, 상기 메인 개폐 밸브 및 노즐 개폐 밸브의 동작 상태에 대한 데이터 및 관리자의 조작 신호가 입력되는 입력부와, 상기 습도 센서와 데이터 통신하는 통신부와, 상기 통신부를 통해 수신된 데이터 신호를 분석하여 측정치와 상기 메모리부에 저장된 기준치를 상호 비교하는 비교부와, 상기 비교부의 비교 결과에 따라 상기 메모리부에 기저장된 분무 조건에 따라 메인 개폐 밸브 및 노즐 개폐 밸브의 개폐량을 산출하는 연산부 및 상기 연산부에서의 산출 결과에 따라 상기 메인 개폐 밸브와 노즐 개폐 밸브로 제어 신호를 출력하는 구동 제어부를 포함하여 구성된다.

이와 같이 본 발명의 무인 자동 분무 장치는 관리자의 부재시나 관리자의 수동 조작이 없을 경우에도 토양이 함유하고 있는 수분량을 실시간으로 검출하고 그 결과에 따라 자동으로 물이 분무되도록 함으로써 분무 장치가 설치된 해당 구역에 대한 효율적인 관리가 가능해 지는 것이다.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 후술하는 바람직한 실시예를 통하여 더욱 명백해질 것이다. 이하에서는 본 발명의 실시예를 통해 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 무인 자동 분무 장치 구성도로, 본 발명의 분무 장치는 습도 센서(1)와, 분무 장치(3)와, 메인 컨트롤러(2)로 구성된다.

상기 습도 센서(1)는 토양 내의 소정 깊이 별로 설치되어 토양이 함유하고 있는 습도를 감지하는 것으로, 토양 표면으로부터 일정 깊이 간격으로 다수로 설치될 수 있다. 이는, 과실이나 농작물의 종류에 따라 토양이 함유하는 수분 요구량이 각기 다를 수 있기 때문에 다양한 변형예를 통해 구현될 수 있다.

이때, 상기 습도 센서로는 일반적으로 이용되고 있는 석고 블록 모세관 공급에 흡수된 수분의 전기 전도도를 측정하는 방법이나, TDR(Time Domain Reflectometry) 수분 센서를 이용하여 토양 내에 삽입된 센서에 고에너지 주파수를 발사하여 토양 수분에 따른 유전율의 정도에 따라 반사되어 오는 주파수의 수에 따라 시간차 또는 전압차를 분석하는 방법이 이용될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

이러한 습도 센서(1)는 예를 들어 RS-485와 같은 통신으로 상기 메인 컨트롤러(2)에 연결되어 측정된 토양 수분 함유량 등의 데이터를 메인 컨트롤러(2)에 전송한다.

상기 분무 장치는 물 탱크(31)로부터 물을 공급받아 토양에 분무하도록 구비되는 것으로, 도 2에 도시된 바와 같이 일측이 상기 물 탱크(31)에 연결되고 몸체가 토양의 상단에 구비되는 다수의 공급관(34)으로 이루어지며, 상기 각 공급관(34)의 일측면는 소정 간격으로 배치되는 분사 노즐(35)이 구비된다.

상기 분사 노즐(35)은 상기 공급관(34)과 연통되어 공급관(34)으로 공급된 물을 외부로 분무하도록 구성되는 것으로, 메인 컨트롤러(2)의 제어 신호에 따라 개폐되는 노즐 개폐 밸브(351)를 구비하여 노즐 개폐 밸브(351)의 개방시에 물을 분무하게 된다.

상기 공급관(34)은 과수 또는 농작물 종류에 따라 그 설치되는 높이가 여러 변형예를 통해 다양하게 변형될 수 있는데, 예를 들어 딸기와 같이 크기가 작은 대상을 관리하기 위해서는 딸기의 높이가 낮기 때문에 공급관(34)을 토양 표면에 설치하고, 포도 나무와 같이 크기가 큰 과수를 대상으로 하는 경우 포도 나무의 높이 이상에 공급관(34)을 설치할 수 있다.

그리고, 상기 공급관(34)의 일측에는 상기 물 탱크(31)와의 사이에 구비되어 상기 메인 컨트롤러(2)의 제어 신호에 따라 압축수의 공급 여부와 수압을 조절하도록 구비되는 메인 개폐 밸브(33) 및 펌프(32)가 구비되며, 개폐 밸브(33)의 제어에 따라 펌프(32)가 제어된다.

상기 메인 개폐 밸브(33)는 압축수 공급 여부에 따라 개방 또는 폐쇄 될 수 있으며, 공급관(34)으로 공급되는 물의 공급량 및 수압을 개도량 제어를 통해 조절할 수 있게 되는 것이다.

한편, 상기 메인 컨트롤러(2)는 상기 습도 센서(1)로부터 입력되는 측정치와 기 설정된 기준치를 상호 비교하여 그 비교 결과에 따라 상기 분무 장치(3)의 메인 개폐 밸브(33) 및 노즐 개폐 밸브(351)의 작동을 제어하도록 구성된다.

이를 위하여 상기 메인 컨트롤러(2)는 도 3에 도시된 바와 같이 메모리부(21), 입력부(22), 비교부(24), 연산부(25) 및 구동 제어부(26)로 구성된다.

상기 메모리부(21)는 상기 토양이 함유해야할 수분의 기준치 및 분무 조건에 대한 데이터가 저장된다.

상기 입력부(22)는 메인 개폐 밸브(33) 및 노즐 개폐 밸브(351)의 작동 상태입력되며, 관리자의 조작 신호가 입력되는 것으로, 관리자는 도시되지는 않았지만 키패드 또는 키보드와 같은 외부 입력 수단을 이용하여 조작 신호를 입력할 수 있다.

상기 통신부(23)는 유,무선 통신을 통해 연결되는 상기 습도 센서(1)와 데이터 송수신하도록 하는 것으로, 습도 센서(1)로부터 측정치에 대한 데이터 신호를 수신하고, 습도 센서(1)로 측정 결과를 전송하도록 하는 제어 신호를 선택적으로 출력할 수 있다.

상기 비교부(24)는 상기 입력부(22)로 입력된 습도 측정치과 메모리부(21)에 기 저장된 기준치를 상호 비교한다.

그리고, 상기 연산부(25)는 상기 비교부(24)의 비교 결과에 따라 상기 메모리부(21)에 기저장된 분무 조건에 따라 메인 개폐 밸브(33) 및 노즐 개폐 밸브(351)의 개폐 여부를 결정하고 개도량을 산출한다.

상기 구동 제어부(26)는 상기 연산부(25)에서의 산출 결과에 따라 상기 메인 개폐 밸브(33) 및 노즐 개폐 밸브(351)에 제어 신호를 출력한다.

이와 같이 구성된 본 발명의 무인 자동 분무 장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.

우선, 관리자가 농작물 또는 과수가 자랄 수 있는 적절한 환경 예를 들어 습도 센서(1)가 설치되는 위치에서의 적당한 수분 상태 및 수분 상태에 따른 분무 조건 등과 같은 정보를 데이터화하여 메인 컨트롤러(2)의 메모리부(21)에 저장한다.

또한, 관리자는 임의로 키보드나 키패드와 같은 입력 수단을 이용하여 조작 신호를 입력할 수도 있다.

이후에, 토양 내부에 설치된 습도 센서(1)로부터의 측정치는 통신부(23)를 통해 실시간으로 메인 컨트롤러(2)에 입력된다.

그러면, 메인 컨트롤러(2)는 상기 통신부(23)를 통해 입력된 측정치와 메모리부(21)에 기저장된 기준치를 비교부(24)에서 비교한다.

상기 비교부(24)에서의 비교 결과에 따라 연산부(25)에서는 메모리부(21)에 기저장된 분무 조건에 따라 메인 개폐 밸브(33)의 개폐 여부를 결정하고 공급관(34)의 어느 구간 즉 어느 노즐 개폐 밸브(351)를 개방할지 결정하며 각 개폐 밸브들(33, 351)의 개도량을 산출한다.

상기 연산부(25)에서의 산출 결과에 따라 토양 내부에 수분이 기준치 이하일 경우 메인 개폐 밸브(33) 및 분무가 결정된 해당 노즐 개폐 밸브(351)를 개방하도록 제어 신호를 출력하되, 상기 산출 결과에 따라 산출된 개도량에 따라 메인 개폐 밸브(33) 및 해당 노즐 개폐 밸브(351)의 개방 정도가 조절되도록 제어 신호를 출력한다.

예를 들어, "A" 구간의 습도 센서에서 측정된 습도 측정치는 기준치 보다 낮고, 이 이외의 "B"나 "C" 구간에 설치된 습도 센서에서의 측정치가 기준치 보다 높을 경우에는 "A" 구간에만 분무한다.

즉, 메인 개폐 밸브(33)와 "A" 구간에 설치된 노즐 개폐 밸브(351)만 개방하고 "B" 구간이나 "C" 구간에 설치된 노즐 개폐 밸브(351)는 개방하지 않음으로써 "A" 구간만 물이 분무 되도록 한다.

그리고, 상기 메인 개폐 밸브(33) 및 해당 노즐 개폐 밸브(351)를 개방하여 물을 공급하는 과정 동안에도 습도(1)를 통해 입력되는 측정치를 계속해서 기준치와 비교한다.

그래서, 상기 측정치가 기준치 이상이 되는 경우 상기 메인 개폐 밸브(33) 및 해당 노즐 개폐 밸브(351)를 폐쇄하도록 제어 신호를 출력한다.

이러한 일련의 과정을 반복함에 따라 관리자가 육안 확인을 통해 분무 장치를 수동으로 조작하지 않더라도 토양 내에 매설되는 습도 센서가 토양이 함유하고 있는 수분을 검출하고 그 검출 결과에 따라 토양 내 분무 장치를 통해 압축수가 자동으로 분무 되도록 한다.

이에 따라, 관리자의 수동 조작을 필요로 하지 않을 뿐만 아니라 관리자의 부재시에도 무인자동 분무가 가능해져 농작물 또는 과수 농작의 효율적인 관리가 가능해 지는 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명의 자동 분무 장치에 따르면, 토양 깊이에 따른 수분 상태를 실시간으로 검출하여 토양 내 수분이 기준치 이하일 경우에는 분무 장치를 통해 분무 여부 및 분무량을 산출하여 그 결과에 따라 분무 장치가 자동으로 구동되어 관리자가 수동 조작을 하지 않아도 무인 자동 분무가 이루어짐에 따라 과수 및 농작물의 고사를 방지하여 관리 효율을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양하고 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형예들을 포함하도록 기술된 특허청구범위에 의해서 해석되어져야 한다.

Claims (3)

1. 토양 내에 설치되는 다수의 습도 센서(1)와,

   물 탱크(31)로부터 물을 공급받아 토양에 분무하도록 구비되는 분무 장치(3)와,

   상기 습도 센서(1)로부터 입력되는 측정치와 기 설정된 기준치를 상호 비교하여 그 비교 결과에 따라 상기 분무 장치(3)의 구동을 제어하는 메인 컨트롤러(2)를 포함하는 무인 자동 분무 장치에 있어서,

   상기 분무 장치(3)는;

   일측이 상기 물 탱크(31)에 연결되고 몸체가 토양의 상단에 구비되어 상기 물 탱크(31)로부터 물을 공급 받는 다수의 공급관(34)과,

   상기 각 공급관(34)의 일측면에 소정 간격으로 배치되고 상기 공급관(34)과 연통되며 메인 컨트롤러(2)의 제어 신호에 따라 개폐되는 노즐 개폐 밸브(351)가 각각 구비되는 다수의 분사 노즐(35)과,

   상기 물 탱크(31)와 각 공급관(34)의 사이에 구비되어 상기 메인 컨트롤러(2)의 제어 신호에 따라 물의 공급과 수압을 조절하도록 구비되는 메인 개폐 밸브(33) 및 펌프(32)를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 무인 자동 분무 장치.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,

   상기 메인 컨트롤러(2)는;

   상기 토양이 함유하는 수분의 기준치 및 분무 조건에 대한 데이터가 저장되는 메모리부(21)와,

   상기 메인 개폐 밸브 및 노즐 개폐 밸브의 동작 상태에 대한 데이터 및 관리자의 조작 신호가 입력되는 입력부(22)와,

   상기 습도 센서(1)와 데이터 통신하는 통신부(23)와,

   상기 통신부(23)를 통해 수신된 데이터 신호를 분석하여 측정치와 상기 메모리부(21)에 저장된 기준치를 상호 비교하는 비교부(24)와,

   상기 비교부(24)의 비교 결과에 따라 상기 메모리부(21)에 기저장된 분무 조건에 따라 메인 개폐 밸브(33) 및 노즐 개폐 밸브(351)의 개폐량을 산출하는 연산부(25), 및

   상기 연산부(25)에서의 산출 결과에 따라 상기 메인 개폐 밸브(33)와 노즐 개폐 밸브(351)로 제어 신호를 출력하는 구동 제어부(26)를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 무인 자동 분무 장치.

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