KR101796896B1

KR101796896B1 - 수분장력식 물공급장치

Info

Publication number: KR101796896B1
Application number: KR1020170061152A
Authority: KR
Inventors: 서영진; 김종수; 김덕영; 이현석
Original assignee: 경상북도(농업기술원)
Priority date: 2017-05-17
Filing date: 2017-05-17
Publication date: 2017-11-13

Abstract

본 발명은 수분장력식 물공급장치에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 토양 수분의 장력을 간편하고 정확하게 측정하여 토양의 수분 부족시에 적정량의 물을 자동으로 공급할 수 있도록 한 수분장력식 물공급장치에 관한 것이다.
즉, 본 발명은 수분장력계에 의해 토양의 수분장력을 측정하여 관수공급부를 통해 토양에 적정한 수분 공급이 이루어지도록 하되 상기 수분장력계는; 투명체로 구비되고 수위측정눈금자가 구비되어 있는 측정관과, 상기 측정관의 하부 일측에 연통되게 설치되고 신축성을 가진 측정수 공급포켓과, 상기 측정관의 수분장력을 측정하기 위한 수위감지센서와, 상기 측정관의 상부 일측에 일정길이로 연결되어 토양의 수분장력 측정지점에 삽입되는 호스와, 상기 호스의 끝단에 구비되어 삼투압 효과를 발생시키는 다공성 부재로 이루어진 수분장력식 물공급장치를 특징으로 한다.

Description

수분장력식 물공급장치 {Apparatus for automatic water injection for water irrigation}

본 발명은 수분장력식 물공급장치에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 토양 수분의 장력을 간편하고 정확하게 측정하여 토양의 수분 부족시에 적정량의 물을 자동으로 공급할 수 있도록 한 수분장력식 물공급장치에 관한 것이다.

일반적으로 농산물이나 임산물 등과 같은 작물의 재배에서 토양의 함수량이 작물의 성장에 크게 영향을 미치고 있기 때문에, 함수량이 높은 토지에서는 배수를 좋게 하고, 반대로 함수량이 낮은 토지에서는 관수를 하고 있다.

또한, 계절적으로 비가 적은 시기에는 관수량을 많게 하는 등의 연구를 하고 있으며, 이 때문에 작물의 성장을 양호하게 행하도록 하기 위해서는 토양 중의 함수량을 정확히 알 필요가 있다.

이렇게 토양의 수분장력을 근거로 작물에 관수가 이루어지되 수분장력계에 의해 수분장력을 측정하여 관수공급부를 통해 토양에 적정한 수분공급이 이루어지도록 하며, 이때 관수공급부를 통한 수분공급은 재배작물에 따라 토양에 필요한 최적의 관개 수량을 결정하며, 공급관의 압력손실률을 고려하여 관수시간을 결정함으로써 최적의 관수가 이루어질 수 있는 것이므로, 토양의 수분장력을 간편하고 정확하게 측정할 수 있는 수분장력계를 필요로 하고 있다.

그러나 종래에 토양의 수분함량을 측정하기 위해 주로 사용되는 수분장력계의 구성을 살펴 보면, 토양 내부에 삽입되는 측정관의 끝단에 다공성 부재가 설치되어 삼투압 효과를 발생시키고, 다공성 부재가 설치된 측정관의 내부 상측에 구비되어 다공성 부재의 삼투압 효과에 의해 수위가 변화하는 물 및 공기가 내부 일정 공간에 수용되도록 하며, 상기 측정관의 수위 변화에 따른 장력신호를 검출하는 장력센서 등을 포함하는 토양의 수분장력 검출수단을 가진 수분장력계로 구비되어 있다.

이와 같이 종래에는 다수의 구성요소들로 이루어진 토양의 수분장력 검출수단이 하나의 구조물에 밀집되어 있는 수분장력계로 구비되어 있으며, 이러한 다수의 구성요소들에 의해 전체적으로 많은 설치되는 공간을 차지하는 수분장력계를 이용하여 수분장력 측정지점에 직접 설치하기 때문에 오히려 수분장력계가 설치된 부분의 작물 생장에 지장을 초래할 수 있는 염려가 있기 때문에 작물과 근접된 위치에 설치될 수 없는 단점이 있고, 수분장력 측정지점이 어느 한쪽에만 편심될 수 있기 때문에 수분장력 측정의 정확성이 떨어지는 문제점이 있었다.

(실용공개문헌 0001) KR 제20-2012-0004844호 (특허공개문헌 0002) KR 제10-2012-0072826호 KR 제10-0860010호 KR 제10-1356583호

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 토양의 수분장력을 측정하기 위한 측정관과, 측정관의 수위변화에 필요한 측정수를 공급하기 위한 측정수 공급포켓과, 측정관의 수위 변화를 감지하여 수분장력을 검출하도록 하는 수위감지센서 등을 포함하는 수분장력계 본체는 수분장력 측정지점과 이격된 외부공간에 독립적으로 설치되고, 상기 측정관에 토양 내부에 삽입되는 호스가 연결되고 호스의 끝단에 다공성 부재가 구비되어 있어 작물의 생장에 지장을 주지 않으면서 수분장력 측정이 용이하도록 한 구성으로 토양의 수분 공급이 이루어지도록 한 수분장력식 물공급장치를 제공함에 있다.

또, 측정관에 복수개의 호스를 분기 연결하여 작물이 생장하는 위치의 수분장력 측정지점이 토양의 각기 다른 심층 부위 또는 토양의 동일심층 부위의 여러 개소에 각각 호스를 통해 복수개로 측정되는 수분장력의 평균값을 통해 정확한 수분장력을 측정하도록 한 구성으로 수분장력의 측정신뢰도를 크게 향상시킬 수 있게 된다.

본 발명은 수분장력계에 의해 토양의 수분장력을 측정하여 관수공급부를 통해 토양에 적정한 수분 공급이 이루어지도록 하되 상기 수분장력계는; 투명체로 구비되고 수위측정눈금자가 구비되어 있는 측정관과, 상기 측정관의 하부 일측에 연통되게 설치되고 신축성을 가진 측정수 공급포켓과, 상기 측정관의 수위를 감지하여 수분장력을 검출하기 위한 수위감지센서와, 상기 측정관의 상부 일측에 일정길이로 연결되어 토양의 수분장력 측정지점에 삽입되는 호스와, 상기 호스의 끝단에 구비되어 삼투압 효과를 발생시키는 다공성 부재로 이루어진 수분장력식 물공급장치를 특징으로 한다.

상기 측정관의 수위측정눈금자 외측에 영상촬영부가 구비되어 영상촬영부에 의해 실시간으로 수위측정을 하고 이를 유,무선으로 전송하도록 한 것을 특징으로 한다.

상기 수위감지센서는 측정관의 내부에 전원선으로 된 수위감지선이 상,하부에 각각 설치되어 수위가 설정된 일정 높이에 도달하게 되면 수위감지선이 통전되어 수분장력을 검출하도록 한 것을 특징으로 한다.

상기 수위감지센서는 수위감지선이 다단계로 구비되어 수위를 다단 감지하도록 한 것을 특징으로 한다.

상기 측정관의 상부에 호스가 복수개가 분기 연결된 구성으로 수분장력 측정지점의 각기 다른 위치에 호스를 각각 삽입 설치하여 수분장력을 측정할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 수분장력식 물공급장치는 육묘나 노지 등과 같은 장소나 화분 등과 같은 크기에 구애받지 않고 범용적으로 사용할 수 있고, 작물의 생장에 지장을 주지 않으면서 토양의 수분장력을 정확하게 측정하여 토양의 수분 부족시에 적정량의 물을 자동으로 공급하는 작물의 관수관리를 수행하게 되므로 작물의 생산성을 크게 높일 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 의한 수분장력식 물공급장치의 구성 실시예를 나타낸 일부 절개 단면도.
도 2는 본 발명에 의한 수분장력식 물공급장치가 화분에 적용된 구성 실시예를 나타낸 단면도.
도 3은 본 발명에 의한 수분장력식 물공급장치가 화분에 적용되어 수위변화에 따른 수분장력 측정을 나타내는 작용 단면도.
도 4는 본 발명에 의한 수분장력식 물공급장치가 화분에 적용되고 다단계의 호스를 이용하여 수분장력 측정지점에 위치를 다르게 하여 측정하는 것을 나타낸 또 다른 실시예의 단면도.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

본 발명은 농산물이나 임산물 등과 같은 작물이 생장하는 토양의 수분장력을 측정하여 토양의 수분 부족시에 적정량의 물을 자동으로 공급할 수 있도록 한 수분장력식 물공급장치에 관한 것이다.

즉, 토양의 수분장력을 근거로 작물에 관수가 이루어지되 토양에 수분을 공급하기에 앞서 작물이 생장하는 토양을 수분장력계(100)의 측정관(110)에서 변화되는 수위를 감지하여 수분장력을 검출하도록 하는 수위감지센서(140)의 감지신호가 제어부(300)로 인가되고 제어부(300)에서 수분장력으로 변환하게 되며, 이러한 토양의 수분장력값에 의해 재배하는 작물의 수분함유량이 미달하는 경우 제어부(300)에 의한 펌프(도시되지 않음) 작동으로 관수공급부(200)를 통해 토양에 적정한 수분 공급이 이루어지도록 한 것이다.

상기 수분장력계(100)는, 투명체로 구비되고 수위측정눈금자(120)가 구비되어 있는 측정관(110)과, 상기 측정관(110)의 하부 일측에 연통되게 설치되고 신축성을 가진 측정수 공급포켓(130)과, 상기 측정관(110)의 수분장력을 측정하기 위한 수위감지센서(140)로 이루어져서 수분장력 측정지점과 이격된 외부공간에 독립적으로 설치되는 수분장력계 본체(A)와; 상기 측정관(110)의 상부 일측에 일정길이로 연결되어 작물이 생장하는 토양의 수분장력 측정지점에 삽입되는 호스(150)와, 상기 호스(150)의 끝단에 구비되어 삼투압 효과를 발생시키는 다공성 부재(160)로 이루어진 토양삽입부재(B);를 포함하여서 된 것이다.

상기와 같이 수분장력 측정지점과 이격된 외부공간에는 측정관(110), 측정수 공급포켓(130), 수위감지센서(140) 등을 포함하고 많은 부피를 차지하는 수분장력계 본체(A)가 설치되고, 수분장력 측정지점에는 호스(150), 다공성 부재(160)로 이루어진 토양삽입부재(B)가 삽입되어 토양의 수분장력을 측정할 수 있게 되므로 작물의 생장에 지장을 주지 않으면서 수분장력 측정이 용이하고, 토양의 수분장력 측정지점을 간편하게 변경할 수 있게 된다.

상기 측정관(110)은 일정길이의 수직관체 상,하부가 막혀있고 하부 일측에 연결된 측정수 공급포켓(130)을 통해 물이 수용된 다음 토양삽입부재(B)에 의해 전달되는 토양의 수분장력에 의해 측정관(110)내의 수위변화가 이루어질 수 있도록 되어 있고, 측정관(110)의 상하 길이방향으로 수위측정눈금자(120)가 표시되어 수위측정을 하도록 되어 있다.

상기와 같은 측정관(110)의 수위측정눈금자(120)를 통해 관리자에 의해 직접 수위변화 확인이 가능하도록 아울러 측정관(110)의 수위측정눈금자(120)의 외측에 영상촬영부(170)를 구비한 다음 영상촬영부(170)에 의해 실시간으로 수위측정을 하고 이를 유,무선으로 전송하여 모니터링을 할 수 있게 되어 있고, 모니터링 과정에서 측정관(110)의 측정된 수위는 수분장력으로 환산하는 수단으로 토양의 수분장력을 간편하게 관측할 수 있게 됨과 아울러 수위변화에 따른 수분장력을 데이터로 저장하여 작물의 관수공급을 효과적으로 할 수 있게 된다.

상기 측정수 공급포켓(130)은 일정량의 물이 수용된 상태로 측정관(110)과 연통된 상태를 유지한 다음 토양의 수분장력 발생시에 측정수 공급포켓(130)이 수축되면서 연통된 측정관(110)의 수위가 오르는 수위변화가 이루어지고, 반대로 토양의 수분장력이 감소하게 되면 수축된 측정수 공급포켓(130)이 원상태로 확장이 되면서 측정관(110)의 물이 측정수 공급포켓(130)으로 유입되는 과정에 의해 측정관(110)의 수위는 점차적으로 낮아지게 된다.

즉, 측정수 공급포켓(130)은 토양의 수분장력에 따라 측정관(110)의 수위변화가 이루어지도록 측정관(110)과 연통되는 구성에 의해 측정관(110)에 물이 유입되거나 유출되도록 하는 측정수 공급기능을 수행하게 된다.

상기 수위감지센서(140)는 측정관(110)의 내부에 전원선으로 된 수위감지선(142)이 상,하부에 각각 설치되어 수위가 설정된 일정 높이에 도달하게 되면 수위감지선(142)이 물에 의해 통전이 되도록 하는 수단으로 설정된 수위를 감지하게 되고, 수위감지센서(140)의 수위 감지신호는 제어부(300)로 인가하게 되고 제어부(300)에서는 감지된 수위를 수분장력으로 변환한 다음 토양의 수분장력이 설정된 범위내에서 유지될 수 있도록 관수공급부(200)를 통한 토양의 수분 공급이 자동으로 이루어질 수 있도록 한다.

상기 측정관(110)의 내부에 전원선으로 된 수위감지선(142)이 상,하부에 설치되되 상부 수위감지선(142)의 높낮이를 조절하여 수위감지센서(140)의 수위감지 범위를 변환하게 된다.

또한, 수위감지센서(140)는 측정관(110)의 내부에 수위감지선(142)이 다단계로 구비되어 측정관(110)의 수위를 다단 감지하는 형태로 수위감지 범위를 변환할 수 있도록 되어 있다.

상기 호스(150)는 실리콘 등으로 구비되되 비교적 작은 5~10mm 이하의 소구경으로 된 호스(150)를 사용할 수 있기 때문에 다양한 크기의 호스(150)의 구경이나 길이를 이용하여 육묘나 노지 등과 같은 장소 및 소형 화분 등에도 광범위하게 작물의 생장에 지장을 주지 않고 토양 내부에 삽입하여 수분장력을 측정할 수 있는 범용성을 갖게 된다.

또, 본 발명은 측정관(110)의 상부에 토양삽입부재(B)인 호스(150)가 복수개가 연결된 구성으로 토양의 각기 다른 심층 부위 또는 토양의 동일심층 부위의 여러 개소에 호스(150)를 각각 설치하는 수단으로 토양의 수분장력 측정지점을 다변화시킨 다음 다변화된 각각의 호스(150)를 통해 측정되는 수분장력의 평균 측정값을 통해 수분장력이 정확하게 측정될 수 있도록 한 것을 더 포함할 수 있다.

즉, 작물이 생장하는 위치의 수분장력 측정지점이 토양의 각기 다른 심층 부위 또는 토양의 동일심층 부위의 여러 개소에 각각 호스(150)를 삽입하여 측정되는 복수개로 측정되는 수분장력의 평균값을 통해 정확한 수분장력을 측정할 수 있도록 한 것이며, 이는 토양의 수분장력 측정지점이나 작물의 특성이나 생장 등에 따라 토양의 수분장력 편차가 발생하더라도 복수개로 측정되는 수분장력에 의해 수분장력의 측정신뢰도를 크게 향상시킬 수 있게 된다.

이와 같이 된 본 발명에 의한 수분장력식 물공급장치는 육묘나 노지 등과 같은 장소나 화분 등과 같은 크기에 구애받지 않고 범용적으로 사용할 수 있고, 작물의 생장에 지장을 주지 않으면서 작물이 생장하는 모든 토양에 간편하게 설치하여 토양의 수분장력을 정확하게 측정할 수 있고, 이렇게 측정된 수분장력에 의해 토양의 수분관리가 이루어지게 되므로 작물이 생장하는 토양에 적정량의 물을 자동으로 공급하는 관수관리를 효과적으로 수행할 수 있게 된다.

이상에서 본 발명은 상기 실시예를 참고하여 설명하였지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형실시가 가능함은 물론이다.

100 : 수분장력계 110 : 측정관
120 : 수위측정눈금자 130 : 측정수 공급포켓
140 : 수위감지센서 142: 수위감지선
150 : 호스 160 : 다공성 부재
170 : 영상촬영부 200 : 관수공급부
300 : 제어부 A : 수분장력계 본체
B : 토양삽입부재

Claims

수분장력계본체(A)와 토양삽입부재(B)로 이루어지는 수분장력계(100)에 의해 토양의 수분장력을 측정하여 관수공급부(200)를 통해 토양에 적정한 수분 공급이 이루어지는 수분장력식 물공급장치에 있어서,
상기 수분장력계본체(A)는;
수분장력측정지점인 토양삽입부재(B)와 이격된 외부공간에 설치되고,
투명체로 구비되고 수위측정눈금자(120)가 구비되어 있으며 토양의 수분장력에 의해 수위변화가 이루어지는 측정관(110)과,
상기 측정관(110)의 하부 일측에 연통되게 설치되고 신축성을 가지며, 일정량의 물이 수용된 상태로 토양의 수분장력에 따라 수축되거나 확장되는 측정수 공급포켓(130)과,
상기 측정관(110)의 수위를 감지하여 수분장력을 검출하기 위한 수위감지센서(140)로 이루어지는 한편,
상기 토양삽입부재(B)는;
상기 수분장력계본체(A)와 이격되어 수분장력측정지점에 설치되고,
상기 측정관(110)의 상부 일측에 일정길이로 연결되어 토양의 수분장력 측정지점에 삽입되는 호스(150)와,
상기 호스(150)의 끝단에 구비되어 삼투압 효과를 발생시키는 다공성 부재(160)로 이루어진 것을 특징으로 하는 수분장력식 물공급장치.
제 1항에 있어서,
상기 측정관(110)의 수위측정눈금자(120) 외측에 영상촬영부(170)가 구비되어 영상촬영부(170)에 의해 실시간으로 수위측정을 하고 이를 유,무선으로 전송하도록 한 것을 특징으로 하는 수분장력식 물공급장치.
제 1항에 있어서,
상기 수위감지센서(140)는 측정관(110)의 내부에 전원선으로 된 수위감지선(142)이 상,하부에 각각 설치되어 수위가 설정된 일정 높이에 도달하게 되면 수위감지선(142)이 통전되어 수분장력을 검출하도록 한 것을 특징으로 하는 수분장력식 물공급장치.
제 3항에 있어서,
상기 수위감지센서(140)는 수위감지선(142)이 다단계로 구비되어 수위를 다단 감지하도록 한 것을 특징으로 하는 수분장력식 물공급장치.
제 1항에 있어서,
상기 측정관(110)의 상부에 호스(150)가 복수개가 분기 연결된 구성으로 수분장력 측정지점의 각기 다른 위치에 호스(150)를 각각 삽입 설치하여 수분장력을 측정할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 수분장력식 물공급장치.