KR101843883B1 - 양액재배 관리장치 - Google Patents

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Abstract

양액재배 관리장치가 개시된다. 본 발명의 일실시예에 따른 양액재배 관리장치는 재배할 작물이 식재된 슬라브의 무게를 감지하는 무게감지부와, 슬라브에 공급되는 양액 공급량을 감지하는 급액감지부와, 슬라브로부터 배출되는 양액 배출량을 감지하는 배액감지부와, 슬라브의 시간별 무게변화, 슬라브에 공급되는 양액의 시간별 공급변화 및 슬라브로부터 배출되는 배액의 시간별 배출변화를 표시하는 표시부 및 무게감지부를 통해 감지된 무게값, 급액감지부를 통해 감지된 양액 공급량 및 배액감지부를 통해 감지된 양액 배출량을 이용하여 슬라브에 공급되는 양액의 시간별 공급변화, 슬라브에서 배출되는 배액의 시간별 배출변화 및 슬라브의 시간별 무게변화를 표시부에 표시시키는 제어부를 포함한다.

Description

양액재배 관리장치{APPARATUS FOR MANAGING NUTRICULTURE}
본 발명은 양액재배 관리장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 양액 재배시 작물의 생산량과 품질을 높이기 위한 양액재배 관리장치에 관한 것이다.
최근에는 온실시설재배의 자동화가 본격화되면서 양액을 통해 재배되는 작물의 성장 조건을 파악하고, 이를 통해 파악된 최적의 생장조건을 작물에 제공하려는 움직임이 활발히 일고 있다.
기존에는 재배자가 환경조건과 작물의 생장 상태를 관찰하여 경험적 지식에 의해 작물에 공급되는 양액의 공급량을 조절한다.
이러한 양액재배 관리방법은 재배자의 재배 노하우에 의존하기 때문에 양액 관리를 자동적이고 효과적으로 수행하기 어렵다.
양액 재배하는 작물의 근권부의 상태를 정확히 파악하여 작물의 관수 관리를 효율적이고 자동적으로 수행함으로써 양액 재배 작물의 생산량과 품질을 높일 필요가 있다.
등록특허공보 제10-1404518호(2014.06.10.공고)
본 발명의 실시예는 양액 재배시 양액 관리를 보다 효과적으로 수행할 수 있는 양액 재배 관리장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 재배할 작물이 식재된 슬라브의 무게를 감지하는 무게감지부; 상기 슬라브에 공급되는 양액 공급량을 감지하는 급액감지부; 상기 슬라브로부터 배출되는 양액 배출량을 감지하는 배액감지부; 상기 슬라브의 시간별 무게변화, 상기 슬라브에 공급되는 양액의 시간별 공급변화 및 상기 슬라브로부터 배출되는 배액의 시간별 배출변화를 표시하는 표시부; 사용자에게 이상 발생을 경고하는 경고부; 및 상기 무게감지부를 통해 감지된 무게값, 상기 급액감지부를 통해 감지된 양액 공급량 및 상기 배액감지부를 통해 감지된 양액 배출량을 이용하여 상기 슬라브에 공급되는 양액의 시간별 공급변화, 상기 슬라브에서 배출되는 배액의 시간별 배출변화 및 상기 슬라브의 시간별 무게변화를 상기 표시부에 표시시키는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 슬라브의 무게 변화가 미리 설정된 기준범위를 벗어나면 상기 경고부를 통해 사용자에게 이상 발생을 경고하고, 상기 미리 설정된 기준범위는 일출부터 첫 급액전까지의 제1 시간구간, 첫 급액부터 마지막 급액까지의 제2 시간구간, 마지막 급액부터 일몰까지의 제3 시간구간, 일몰부터 일출까지의 제4 시간구간별로 서로 다르게 설정된 양액 재배 관리장치가 제공될 수 있다.
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또한, 상기 슬라브에 양액을 공급하는 양액공급부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 제2 시간구간에서 상기 슬라브의 무게변화가 상기 제2 시간구간에 대응하는 미리 설정된 기준범위보다 높으면 상기 양액공급부를 통해 상기 슬라브에 공급되는 양액 공급량을 감소시키고, 상기 슬라브의 무게변화가 상기 제2 시간구간에 대응하는 미리 설정된 기준범위보다 낮으면 상기 양액공급부를 통해 상기 슬라브에 공급되는 양액 공급량을 증가시킬 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 재배할 작물이 식재된 슬라브의 무게를 감지하는 무게감지부; 상기 슬라브에 공급되는 양액 공급량을 감지하는 급액감지부; 상기 슬라브로부터 배출되는 양액 배출량을 감지하는 배액감지부; 상기 슬라브의 시간별 무게변화, 상기 슬라브에 공급되는 양액의 시간별 공급변화 및 상기 슬라브로부터 배출되는 배액의 시간별 배출변화를 표시하는 표시부; 사용자에게 이상 발생을 경고하는 경고부; 상기 슬라브에 양액을 공급하는 양액공급부; 및 상기 무게감지부를 통해 감지된 무게값, 상기 급액감지부를 통해 감지된 양액 공급량 및 상기 배액감지부를 통해 감지된 양액 배출량을 이용하여 상기 슬라브에 공급되는 양액의 시간별 공급변화, 상기 슬라브에서 배출되는 배액의 시간별 배출변화 및 상기 슬라브의 시간별 무게변화를 상기 표시부에 표시시키고, 일출부터 첫 급액전까지의 제1 시간구간, 첫 급액부터 마지막 급액까지의 제2 시간구간, 마지막 급액부터 일몰까지의 제3 시간구간 및 일몰부터 일출까지의 제4 시간구간별로 서로 다르게 미리 설정된 기준범위와 해당 시간구간에서의 상기 슬라브의 무게변화를 비교하여 해당 슬라브의 무게 변화가 해당 미리 설정된 기준범위를 벗어나면 상기 경고부를 통해 사용자에게 이상 발생을 경고하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 제2 시간구간에서 상기 슬라브의 무게변화가 상기 제2 시간구간에 대응하는 미리 설정된 기준범위보다 높으면 상기 양액공급부를 통해 상기 슬라브에 공급되는 양액 공급량을 감소시키고, 상기 슬라브의 무게변화가 상기 제2 시간구간에 대응하는 미리 설정된 기준범위보다 낮으면 상기 양액공급부를 통해 상기 슬라브에 공급되는 양액 공급량을 증가시키는 양액 재배 관리장치가 제공될 수 있다.
본 발명의 실시예는 양액 재배하는 작물의 근권부의 상태를 정확히 분석하고, 분석된 근권부의 상태에 맞게 양액을 관리함으로써 양액 관리를 보다 효과적으로 수행할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예는 양액 관리에 이상이 발생하면 이상 발생을 통보함으로써 관리자가 상주하거나 관리자에게 앵액 재배 관리장치를 일일이 살펴볼 필요가 없어 양액 관리의 편의성을 제공할 수 있고, 이상이 발생해도 신속하게 대처할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 양액 재배 관리장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 양액 재배 관리장치에서 측정장치의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 양액 재배 관리장치의 측정장치에서 상판부를 분리 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 양액 재배 관리장치에서 측정장치의 단면도이다.
도 5는 도 2에 도시된 측정장치의 요부 확대도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예 따른 양액 재배 관리장치의 측정장치에서 양액 공급량 감지센서로 공급되는 양액 공급구조를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 양액 재배 관리장치의 제어블록도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 양액 재배 관리장치에서 슬라브 무게, 양액 공급량, 배액량의 시간별 변화를 나타낸 화면이다.
이하에서는 본 발명의 실시예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에 소개되는 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달할 수 있도록 하기 위해 예로서 제공하는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정하지 않고 다른 형태로 구체화할 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장하여 표현할 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 양액 재배 관리장치의 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 양액 재배 관리장치에서 측정장치의 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 양액 재배 관리장치의 측정장치에서 상판부를 분리 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 양액 재배 관리장치에서 측정장치의 단면도이고, 도 5는 도 2에 도시된 측정장치의 요부 확대도이고, 도 6은 본 발명의 일실시예 따른 양액 재배 관리장치의 측정장치에서 양액 공급량 감지센서로 공급되는 양액 공급구조를 나타낸 도면이다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 양액 재배 관리장치는 측정장치(10), 이 측정장치(10)와 유비쿼터스 센서 네트워크(USN; ubiquitous sensor network, 또는 WSN)를 구성하여 측정장치(10)를 통해 측정된 측정값을 수집하는 데이터수집부(2), 측정장치(10) 영역에 유/무선통신 환경을 제공하는 데이터통신부(3) 및 관리서버(4)를 포함할 수 있다.
관리서버(4)는 데이터수집부(2)와 유선 또는 무선으로 연결되어 데이터수집부(2)를 통해 수집된 측정값들을 저장하는 데이터베이스, 측정값들을 이용하여 양액 재배 관리장치의 전반적인 제어를 수행하는 제어부 및 이 제어부의 제어에 따라 사용자에게 양액 재배 관리와 관련된 정보를 제공하도록 표시하는 표시부를 포함할 수 있다.
측정장치(10)는 작물이 식재되는 슬라브(5)의 무게를 감지하는 중량센서(20), 슬라브(5)로 공급되는 양액량을 감지하는 급액 감지센서(30) 및 슬라브(5)로부터 배출되는 배액량을 감지하는 배액 감지센서(40)를 포함할 수 있다. 이 센서들은 마이크로컨트롤러(M)에 의해 동작 제어될 수 있다.
측정장치(10)는 중량센서(20)를 통해 측정되는 슬라브(5)의 무게와, 급액 감지센서(30)를 통해 측정되는 슬라브(5)로 공급되는 양액량과, 배액 감지센서(40)를 통해 측정되는 슬라브(5)로부터 배출되는 배액량을 측정한다. 관리서버(4)는 측정장치(10)를 통해 측정된 측정값들을 이용하여 슬라브(5)에 식재된 작물의 근권부의 상태를 파악할 수 있다.
측정장치(10)는 중량센서(20)와, 급액 감지센서(30) 및 배액 감지센서(40)가 일체로 설치되도록 마련된 케이싱(50)을 통해 외관을 이루게 된다.
케이싱(50)은 상부케이싱(60)과 하부케이싱(70)으로 분리 가능하게 구성되는데, 상부케이싱(60)의 상면 안쪽에는 슬라브(5)로부터 배출되는 양액을 수집하여 배액 감지센서(40)로 안내하기 위한 양액수집공간(61a)이 마련된다.
상부케이싱(60)은 케이싱(50)의 상면을 형성하는 상판부(61)와, 케이싱(50)의 상부 측벽을 형성하도록 상판부(61) 가장자리를 따라 하부로 수직 연장된 상부측판부(62)를 포함한다. 하부케이싱(70)은 케이싱(70)의 하면을 형성하는 하판부(71)와, 케이싱(50)의 하부 측벽을 형성하도록 하판부(71) 가장자리를 따라 상부로 수직 연장된 하부측판부(72)를 포함한다.
상판부(61)는 상부측판부(62) 상부 둘레에 체결되도록 마련될 수 있으며, 양액수집공간(61a)은 이러한 상판부(61) 상면 안쪽에 형성되며, 양액수집공간(61a) 상부에는 슬라브(5)를 지지하도록 마련된 거치대(100)가 착탈 가능하게 거치되도록 설치될 수 있다. 거치대(100)는 복수의 구멍(101)을 가진 다공성의 평판형태로 마련되어 외곽 쪽 양측 바닥과 측면 둘레가 지지되도록 양액수집공간(61a) 상부에 안착되도록 양액수집공간(61a)에 거치될 수 있다. 거치대(100) 상면 양쪽에는 거치대(100)의 설치시 손으로 잡기 위한 손잡이(102)가 일체로 마련될 수 있다.
따라서 케이싱(50)은 재배현장에 설치된 슬라브(5)를 상부에 바로 안정적으로 지지할 수 있게 되고, 이러한 케이싱(50)은 재배현장 주변의 공간을 과도하게 차지할 우려 또한 없게 된다. 미설명 부호 71a는 케이싱(50) 바닥을 지면으로부터 이격된 상태로 지지하기 위한 지지다리를 가리킨다.
이와 같은 케이싱(50)의 구조에서 중량센서(20)는 상부케이싱(60)과 하부케이싱(70)의 양측 사이를 지지하도록 마련된 제1 및 제2로드셀(21,22)을 통해 구성될 수 있다. 이와 같은 구성되는 중량센서(20)는 슬라브(5)에 식재된 작물의 성장 과정에서 일측 작물의 무게가 타측 작물보다 성장이 빨라지게 되면서 슬라브(5) 양측으로 하중 불균형이 발생하게 되더라도 제1 및 제2로드셀(21,22)을 통해 슬라브(5)의 하중을 고르게 분산시켜 측정할 수 있게 되므로, 작물의 성장과정에서 슬라브(5)의 불균형으로 인한 슬라브(5)의 무게 오차를 효과적으로 보상할 수 있게 된다.
본 발명의 일실시예의 경우 중량센서(20)는 양측으로 상부 및 하부케이싱(60,70) 사이를 지지하도록 마련된 2개의 로드셀로 구성하였으나, 슬라브(5) 중심 외측의 적어도 2개 지점으로 가해지는 하중을 측정할 수 있는 범위 내에서 중량센서(20)는 2개 이상의 복수개의 로드셀을 통해서도 구성이 가능하다. 상부 및 하부케이싱(60,70) 사이의 외곽 모서리 쪽을 각각 지지하도록 4개의 로드셀을 채용할 경우, 슬라브(5)의 불균형에 따른 무게 오차는 더욱 효과적으로 저감시킬 수 있게 된다. 제1 및 제2 로드셀(21,22)을 통해 측정된 중량 측정값은 관리서버(4)에서 상부케이싱(60)의 무게가 제외된 상태로 계산된다.
또한, 급액 감지센서(30)와 배액 감지센서(40)는 양액 측정 순간에 공급되거나 배출되는 배액까지 정확하게 측정할 수 있도록 티핑버킷(tipping bucket)형 우량계로 마련되며, 양액 공급량 및 배출량 감지센서(30,40)로 인해 케이싱(50)의 크기가 과도하게 커지게 되는 것이 방지되도록 상호 동일한 타입으로 마련되는 급액 감지센서(30)와 배액 감지센서(40)는 상부케이싱(60)과 하부케이싱(70) 사이의 공간에 케이싱(50)의 길이방향으로 상호 평행하게 설치될 수 있다.
티핑버킷(tipping bucket)형 우량계로 마련되는 급액 감지센서(30)와, 배액 감지센서(40)는 부분적인 크기 정도에 있어서만 차이가 있을 뿐, 실질적으로 동일한 구조를 갖게 되므로, 이중 배액 감지센서(40)의 구조만을 상세히 설명하면 다음과 같다.
배액 감지센서(40)는 슬라브(5)에서 배출되는 양액을 수집하도록 마련된 상부의 집수구(81)와, 집수구(81) 저부에 양쪽으로 전도가능하게 마련된 티핑버킷(82)과, 티핑버킷(82) 저부 양측에 배치된 리드스위치(83)와, 리드스위치(83) 양측에 마련된 배수구(84)를 포함하여 구성된다.
상부케이싱(60)의 양액수집공간(61a) 바닥에는 슬라브(5)로부터 배출되는 양액을 배액 감지센서(40) 상부로 안내하기 위한 배수안내공(61b)이 마련되며, 집수구(81)는 배수안내공(61b) 저부에 위치하도록 상부케이싱(60)의 내면을 통해 고정될 수 있다.
티핑버킷(82)은 양측으로 대칭을 이루는 한 쌍의 버킷(82a,82b)을 구비하여 회전축(82c)을 중심으로 시소운동하면서 양측으로 전도되도록 마련된다. 이러한 티핑버킷(82)은 리드스위치(83)와 함께 하부케이싱(70) 바닥에 고정되는 설치대(71b)를 통해 설치될 수 있으며, 배수구(84)는 하부케이싱(70) 바닥에 케이싱(50) 외부와 통하도록 형성될 수 있다.
따라서, 슬라브(5)로 공급되었다가 작물로 흡수되지 못하고 슬라브(5) 저부로 배출되는 양액은 거치대의 구멍을 경유하여 양액수집공간(61a)으로 수집된 상태에서 배수안내공(61b)을 따라 집수구(81)로 안내된다.
집수구(81)로 안내된 양액은 티핑버킷(82)으로 낙하된다. 이때, 낙하되는 양액은 한 쌍의 버킷(82a,82b) 중 상부로 위치되어 있는 쪽으로 낙하되고, 이렇게 모아진 양액이 일정량 이상이 되면, 상부에 위치되었던 버킷은 모아진 양액량에 의해 저부로 전도되어 해당 리드스위치(83)와 접점을 이루면서 펄스를 발생시킨다.
관리서버(4)는 이러한 펄스신호를 수신하여 배출되는 배액량을 산출한다.
그리고, 이와 동시에 이번에는 저부에 위치되어 있던 버킷이 상부로 위치되면서 집수구(81)에서 낙하되는 양액을 받게 되며, 양 쪽 버킷(82a,82b)이 번갈아가면서 전도되는 동작은 연속적으로 반복 실행된다. 따라서, 이와 같이 티핑버킷형 우량계로 마련된 배액 감지센서(40)에 의하면, 배출 양액의 측정 순간에 배출되는 양액까지 소모되거나 오류됨이 없이 정확하게 측정할 수 있게 된다.
슬라브(5)로부터 양액수집공간(61a)으로 이동된 양액 중 일부가 양액수집공간(61a)에 머물게 될 경우, 배액량의 측정량에 오차가 발생할 수 있으므로, 배수안내공(61b) 주변의 양액수집공간(61a) 바닥은 배수안내공(61b) 쪽으로 하향 경사지도록 마련되어 양액수집공간(61a)으로 안내된 배출 양액이 배수안내공(61b) 쪽으로 보다 원활하게 전달되도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 급액 감지센서(30)를 통해 슬라브(5)로 공급되는 양액량을 보다 정확하게 측정할 수 있도록 급액 감지센서(30)의 위치에 대응하는 상부케이싱(60) 측벽 일측에는 슬라브(5)로 공급되는 양액공급관(5a)과 동일한 조건으로 양액을 공급하는 양액배관(5b)의 출구가 급액 감지센서(30)의 수집구(31) 상부로 안내되도록 상기 양액배관(5b)의 결합을 위한 결합공(62a)이 마련된다.
즉, 양액은 펌프 등을 통해 양액공급장치(6)로부터 메인배관(6a)을 따라 슬라브(5) 인근으로 안내되고, 양액공급관(5a)은 메인배관(6a)으로부터 분기되어 그 출구가 슬라브(5)에 삽입됨에 따라 슬라브(5)로 양액을 공급하게 되는데, 이때 상기 양액배관(5b)을 양액공급관(5a)과 동일한 직경과 길이를 갖도록 메인배관(6a)으로부터 분기시키고, 이러한 양액배관(5b)의 출구를 결합공(62a)에 끼워 양액배관(5b)으로부터 공급되는 양액량을 급액 감지센서(30)를 통해 감지하게 되면, 관리서버(4)에서는 측정된 양액량에 양액공급관(5a)의 숫자를 곱한 값을 계산함으로써, 슬라브(5)로 공급되는 양액량을 정확히 계산하게 되는 것이다. 공급 양액의 도입 구조를 제외하고 급액 감지센서(30)의 구조 및 양액량 감지방식은 전술한 배액 감지센서(40)에서와 동일하므로, 급액 감지센서(30)에 대한 보다 상세한 설명은 생략하도록 한다.
또한, 작물생장에 필요한 영양분이 포함된 양액은 일반 음용수에 비해 점성이 높아 양액량 측정과정에서 버킷(82a,82b)에 점착되어 배수구(44)를 통해 제대로 배수되지 않거나, 버킷(82a,82b) 표면을 부식시킬 우려가 생기며, 이를 통해서도 양액 측정값의 오차가 발생할 수 있다.
따라서 집수구(81)로부터 낙하되는 양액과 접촉되는 버컷(82a,82b)의 바닥면에는 테프론과 같이 마찰계수가 적으면서 부식방지 기능을 수행할 수 있는 부식방지층을 형성함으로써, 양액량 측정과정에서 양액이 버킷(82a,82b)에 묻게 되거나 버킷(82a,82b) 바닥면을 부식시키는 일이 없도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 버킷(82a,82b)에는 해당 버킷이 전도되는 과정 중에만 진동을 유발하는 바이브레이터(90)가 부착될 수도 있다. 이와 같이 버킷(82a,82b)의 전도과정 도중에만 진동을 유발하고 버킷(82a,82b)이 리드스위치(43)와 접점을 이룬 상태에서는 진동이 중지되는 바이브레이터(90)가 채용된 경우에는 접점 안정성이 유지되도록 하면서도 버킷(82a,82b) 전도과정에서 앵약을 버킷(82a,82b) 표면으로부터 완전히 털어낼 수 있게 되어 양액의 점성 특성에 따른 양액량 측정 오차를 효과적으로 줄일 수 있게 된다.
이와 같이 구성되는 측정장치(10)를 이용하여 작물 근권부의 함수율을 측정하고자 할 경우에는 실재 재배환경에서 함수율을 측정하고자 하는 작물이 심어진 슬라브(5)를 측정장치(10) 케이싱(50)의 상면의 거치대(100) 위에 올려놓은 상태에서 준비된 양액배관(5b)의 출구를 케이싱(50) 측벽의 결합공(62a)에 끼움에 따라 간단히 측정준비가 완료된다.
그리고 이 상태에서 측정장치(10) 및 상기 양액공급장치(6)를 가동시키게 되면, 제어모듈(50)의 제어에 따라 슬라브(5)로 공급되는 양액 공급량과, 슬라브(5)로부터 배출되는 배액량과, 슬라브(5)의 무게가 측정장치(10)를 통해 측정된다.
양액 공급량의 경우, 개별 양액공급관(5a)을 통해 슬라브(5)로 공급되는 양액과 동일한 양액이 동일한 조건으로 양액배관(5b)을 통해 공급되어 급액 감지센서(30)를 통해 펄스신호로 감지된다.
또 슬라브(5)로 양액이 공급된 이후 일정시간이 경과되어 작물 쪽으로 흡수되지 못하고 슬라브(5)로부터 저부로 배출된 양액은 거치대(100)의 구멍(101)을 통과하여 양액수집공간(61a)으로 이동된 상태에서 배수안내공(61b)을 따라 배액 감지센서(40)로 안내되어 배액 감지센서(40)를 통해 펄스신호로 감지하게 된다.
이와 같은 양액량 측정과정에서는 펄스신호가 측정되는 순간에도 티핑버킷(82)으로 공급되거나 배출되는 양액을 미량까지 놓치지 않고 거의 손실 없이 완벽하게 측정할 수 있게 된다.
그리고 이와 같은 양액 측정과정 중 중량센서(20)는 지속적으로 슬라브(5)의 무게를 측정하게 된다. 이때 슬라브(5) 중심 양측으로 배치되는 한 쌍의 로드셀(21,22)로 구성되는 중량센서(20)는 슬라브(5) 상의 작물 성장이 한 쪽으로 편중되어 슬라브(5) 양측으로 하중 불균형이 발생하게 되더라도 제1 및 제2 로드셀(21,22)을 통해 슬라브(5)의 하중을 고르게 분산시켜 측정할 수 있게 되므로, 작물의 성장과정에서 슬라브(5)의 불균형으로 인한 슬라브의 무게 오차를 효과적으로 보상할 수 있게 된다.
측정장치(10)를 통해 측정된 양액 공급량 및 배액량 관련 펄스신호와 슬라브(5)의 무게값은 무선수집부(2)에 수집된 상태에서 무선통신부(3)를 통해 관리서버(4)로 전송된다. 후술하겠지만, 관리서버(4)는 측정장치(10)를 통해 측정된 측정값을 가지고 공급 양액량, 배출 양액량, 그리고, 슬라브(5)의 무게값을 이용하여 슬라브(5)에 공급되는 양액의 시간별 공급변화, 슬라브(5)에서 배출되는 배액의 시간별 배출변화 및 슬라브(5)의 시간별 무게변화를 사용자에게 양액이 공급된 이후 일정시간이 경과되어 작물 쪽으로 흡수되지 못하고 슬라브(5)로부터 저부로 배출된 양액은 거치대(100)의 구멍(101)을 통과하여 양액수집공간(61a)으로 이동된 상태에서 배수안내공(61b)을 따라 배액 감지센서(40)로 안내되어 배액 감지센서(40)를 통해 펄스신호로 감지하게 된다.
이와 같은 양액량 측정과정에서는 펄스신호가 측정되는 순간에도 티핑버킷(82)으로 공급되거나 배출되는 양액을 미량까지 놓치지 않고 거의 손실 없이 완벽하게 측정할 수 있게 된다.
그리고 이와 같은 양액 측정과정 중 중량센서(20)는 지속적으로 슬라브(5)의 무게를 측정하게 된다. 이때 슬라브(5) 중심 양측으로 배치되는 한 쌍의 로드셀(21,22)로 구성되는 중량센서(20)는 슬라브(5) 상의 작물 성장이 한 쪽으로 편중되어 슬라브(5) 양측으로 하중 불균형이 발생하게 되더라도 제1 및 제2 로드셀(21,22)을 통해 슬라브(5)의 하중을 고르게 분산시켜 측정할 수 있게 되므로, 작물의 성장과정에서 슬라브(5)의 불균형으로 인한 슬라브의 무게 오차를 효과적으로 보상할 수 있게 된다.
측정장치(10)를 통해 측정된 양액 공급량 및 배액량 관련 펄스신호와 슬라브(5)의 무게값은 무선수집부(2)에 수집된 상태에서 무선통신부(3)를 통해 관리서버(4)로 전송된다. 후술하겠지만, 관리서버(4)는 측정장치(10)를 통해 측정된 측정값을 가지고 공급 양액량, 배출 양액량, 그리고, 슬라브(5)의 무게값을 이용하여 슬라브(5)에 공급되는 양액의 시간별 공급변화, 슬라브(5)에서 배출되는 배액의 시간별 배출변화 및 슬라브(5)의 시간별 무게변화를 사용자에게 알린다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 양액 재배 관리장치의 제어블록도이다.
도 7을 참조하면, 양액 재배 관리장치는 제어부(200), 급액감지부(210), 배액감지부(220), 무게감지부(230), 양액공급부(240), 표시부(250) 및 경고부(260)를 포함한다.
급액감지부(210)는 재배할 작물이 식재된 슬라브(5)에 공급되는 양액 공급량을 감지한다. 급액감지부(210)는 예를 들면, 급액 감지센서(30)를 포함할 수 있다. 양액 공급량은 1일 전체 총합을 측정하기도 하지만, 양액 공급이 시간 주기별로 일정양을 제공하는 방식(예를 들면, 15분 단위로 0.1L 제공)이기 때문에 시간 주기별로 제공되는 양액 공급량을 측정할 필요가 있다. 슬라브 전체에 공급되는 양액량을 측정하여야 하고, 슬라브별로 채소의 수가 다양하기 때문에 하나의 채소에 공급되는 양을 측정하고, 슬라브(5)에 식재된 채소의 수를 곱하여 양액 공급양을 측정한다.
배액감지부(220)는 슬라브(5)에서 배출되는 배출 양액량을 감지한다. 배액감지부(220)는 예를 들면, 배액 감지센서(40)를 포함할 수 있다. 배출 양액량은 양액 공급주기와 유사하기 때문에 전체 배액양을 측정하고, 배액 배출 주기별로도 배액량을 측정한다.
무게감지부(230)는 슬라브(5)의 무게를 감지한다. 무게감지부(230)는 예를 들면, 중량센서(20)를 포함할 수 있다.
양액공급부(240)는 제어부(200)의 제어신호에 따라 슬라브(5)에 양액을 공급한다. 양액공급부(240)는 예를 들면, 양액공급장치(6)를 포함할 수 있다.
표시부(250)는 관리서버(4)에 마련된 모니터일 수 있다.
표시부(250)는 제어부(200)의 제어신호에 따라 슬라브(5)에 공급되는 양액의 시간별 공급변화를 표시한다. 슬라브(5)에 공급되는 양액의 시간별 공급변화는 숫자 또는 그래프 형태로 표시될 수 있다.
또한, 표시부(250)는 제어부(200)의 제어신호에 따라 슬라브(5)에서 배출되는 배액의 시간별 배출변화를 표시한다. 슬라브(5)에서 배출되는 배액의 시간별 배출변화는 숫자 또는 그래프 형태로 표시될 수 있다.
또한, 표시부(250)는 제어부(200)의 제어신호에 따라 슬라브(5)의 시간별 무게변화를 표시한다. 슬라브(5)의 시간별 무게변화는 숫자 또는 그래프 형태로 표시될 수 있다.
경고부(260)는 사용자에게 양액 재배 관리장치의 이상을 경고한다.
제어부(200)는 관리서버(4)에 마련된 제어모듈일 수 있다.
제어부(200)는 급액감지부(210)를 통해 감지된 급액량, 배액감지부(22)를 통해 감지된 배액량 및 무게감지부(230)를 통해 감지된 무게값를 이용하여 슬라브(5)에 공급되는 양액의 시간별 공급변화, 슬라브(5)에서 배출되는 배액의 시간별 배출변화 및 슬라브(5)의 시간별 무게변화를 표시부(250)에 표시시킨다. 이에 따라, 사용자는 양액 재배하는 작물의 근권부의 상태를 정확히 분석할 수 있어 분석된 근권부의 상태에 맞게 양액을 관리할 수 있으므로 양액 관리를 보다 효과적으로 수행할 수 있다.
한편, 제어부(200)는 슬라브(5)의 무게 변화가 미리 설정된 기준범위를 초과하면, 경고부(260)를 통해 사용자에게 이상 발생을 경고한다. 이에 따라, 양액 관리에 이상이 발생하면 이상 발생을 통보할 수 있어 관리자가 상주하거나 관리자에게 앵액 재배 관리장치를 일일이 살펴볼 필요가 없어 양액 관리의 편의성을 제공할 수 있고, 이상이 발생해도 신속하게 대처할 수 있다.
또한, 제어부(200)는 슬라브(5)의 무게 변화가 미리 설정된 기준범위를 벗어나면, 사용자에게 이상 발생을 경고함과 함께 양액공급부(240)를 제어하여 슬라브(5)에 양액 공급을 제어할 수 있다. 이에 따라, 이상이 발생해도 자동으로 대처할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 양액 재배 관리장치에서 슬라브 무게, 양액 공급량, 배액량의 시간별 변화를 나타낸 화면이다.
도 8을 참조하면, 실선은 양액 공급량을, 점선은 슬라브 무게를, 이점쇄선은 양액 배출량을 나타낸다.
세로축은 시간축이고, 가로축은 양액 공급량, 슬라브 무게 또는 양액 배출량을 나타낸다.
도 8에는 각 시간 구간별로 슬라브 무게, 양액 공급양 및 양액 배출량이 나타나 있다. 무게값은 양액이 공급되면 증가하다가 어느 순간부터 평균값이 일정한 패턴으로 나타난다. 양액 공급이 중단되면 무게값은 점차 감소하는 패턴을 갖는다.
양액이 공급되면, 양액 공급양과 양액 배출량은 계단식으로 점차 증가하는 패턴으로 나타난다.
작물별로 일부 차이가 있을 수 있으나 양액재배 작물은 슬라브 무게편차를 각 단위시간별로 나누어 설정할 수 있다.
시간 설정은 정해진 시간이 아니라, 일출/일몰시간, 양액을 첫 공급한 시간, 양액을 마지막으로 공급한 시간 등의 조합을 통하여 양액 관리를 진행한다.
예를 들면, 슬라브 무게 편차 기준은 다음과 같이 시간 구간별로 미리 설정될 수 있다.
일출부터 첫 급액 전까지의 제1 시간구간은 -1% ~ -2%(제1 기준범위), 첫 급액부터 마지막 급액까지의 제2 시간구간은 +6% ~ +8 %(제2 기준범위), 마지막 급액으로부터 일몰까지의 제3 시간구간은 -3% ~ -4%(제3 기준범위), 일몰부터 일출까지의 제4 시간구간은 -2% ~ -3%(제4 기준범위)으로 슬라브 무게 편차 기준을 설정할 수 있다. 이때, 제2 시간구간에서의 기준범위값이 다른 시간구간에서의 기준범위값보다 높게 설정될 수 있다.
이러한 각 시간구간별 슬라브 무게 편차 기준은 작물 종류나 작물의 재배 상황(예를 들면, 성장기, 발화기, 수확기 등)등에 따라 다르게 설정할 수 있다.
사용자가 입력장치를 통해 각 시간 구간별 구분에 맞는 미리 설정된 임계값을 설정할 수 있으며 상황에 따라서는 각 시간 구간별 구분에 대해 추가 및 변경하는 것도 가능하다.
상기한 각 시간구간별 슬라브 무게 편차 기준에 대하여 각 시간구간에서 측정된 무게값이 각 시간구간별 기준범위를 벗어나면 이를 사용자에게 경고한다. 이와 같이, 각 시간구간별로 측정된 무게값이 기준범위를 벗어나 양액 관리에 이상이 발생하면 이상 발생을 통보할 수 있으므로 관리자가 상주하거나 관리자에게 앵액 재배 관리장치를 일일이 살펴볼 필요가 없어 양액 관리의 편의성을 제공할 수 있다.
또한, 경고와 함께 자동으로 양액 관리를 수행한다. 이와 같이, 양액 관리에 이상 발생시 양액을 자동 관리하므로 이상이 발생해도 신속하게 대처할 수 있다.
제어부(200)는 각 시간 구간별로 슬라브(5)의 무게변화와 각 시간구간별로 미리 설정된 기준범위를 비교하여 해당 무게값이 해당 미리 설정된 기준범위를 벗어나면 경고부(260)를 통해 사용자에게 경고 메시지를 보내 경고함과 함께 양액 공급부(240)를 제어하여 자동으로 양액 관리를 수행한다.
보다 구체적으로는, 만약, 제어부(200)는 무게변화가 미리 설정된 기준범위보다 높으면 함수율 편차가 높기 때문에 함수율을 낮출 필요가 있는 것으로 판단하여 주기별로 공급되는 양액 공급량을 감소시키거나 공급 주기를 길게 한다.
한편, 제어부(200)는 감지된 무게변화가 미리 설정된 기준범위보다 낮으면 함수율 편차가 낮기 때문에 함수율을 높일 필요가 있는 것으로 판단하여 양액 공급량을 증가하거나, 공급 주기를 짧게 한다.
이하에서는 일출시간이 오전 6시이고, 첫 급액이 오전 7시이며, 마지막 급액이 오후 4시이고, 일몰이 6시인 경우를 가정한다. 또한, 작물 근권부의 함수율 편차 목표를 미리 설정된 범위인 +6% ~ +8%로 유지하기 위해 제1 기준범위는 -1% ~ -2%, 제2 기준범위는 +6% ~ +8%, 제3 기준범위는 -3% ~ -4%, 제4 기준범위는 -2% ~ -3%인 것으로 가정한다.
제어부(200)는 무게감지부(230)를 통해 감지된 슬라브(5)의 무게값을 이용하여 슬라브(5)의 무게변화를 그래프 형태로 표시부(250)에 표시시킨다.
먼저, 일출부터 첫 급액전까지의 제1 시간구간에서 제어부(200)는 무게변화가 제1 시간구간의 제1 기준범위의 -1% ~ -2%를 벗어나면 이를 경고부(260)를 통해 사용자에게 경고한다. 무게변화가 -2%를 초과하면(예를 들어, -2.5% 또는 -3%) 양액공급부(240)를 통해 슬라브(5)에 양액을 자동으로 공급하기 시작한다.
첫 급액부터 마지막 급액까지의 제2 시간구간에서 제어부(200)는 무게변화가 제2 시간구간의 제2 기준범위인 +6% ~ +8%를 벗어나면 이를 경고부(260)를 통해 사용자에게 경고한다. 만약, 무게변화가 +6%보다 낮으면 함수율 편차가 낮은 것이므로 양액공급부(240)를 통해 슬라브(5)에 공급되는 양액 공급량을 증가시키거나 공급주기를 짧게 한다. 한편, 무게변화가 +8%보다 높으면 함수율 편차가 높은 것이므로 양액공급부(240)를 통해 슬라브(5)에 공급되는 양액 공급량을 감소시키거나 공급 주기를 길게 한다.
마지막 급액부터 일몰까지의 제3 시간구간에서 제어부(200)는 무게변화가 제3 시간구간의 제3 기준범위인 -3% ~ -4%를 벗어나면 이를 경고부(260)를 통해 사용자에게 경고한다.
마지막으로, 일몰부터 일출까지의 제4 시간구간에서 제어부(200)는 무게변화가 제4 시간구간의 제4 기준범위인 -2% ~ -3%를 벗어나면 이를 경고부(260)를 통해 사용자에게 경고한다.
이상과 같이, 본 발명의 일실시예는 양액 재배하는 작물의 근권부의 상태를 정확히 분석하고, 분석된 근권부의 상태에 맞게 양액을 관리함으로써 양액 관리를 보다 효과적으로 수행할 수 있다. 또한, 양액 관리에 이상이 발생하면 이상 발생을 통보함으로써 관리자가 상주하거나 관리자에게 앵액 재배 관리장치를 일일이 살펴볼 필요가 없어 양액 관리의 편의성을 제공할 수 있고, 이상이 발생해도 신속하게 대처할 수 있다.
200 : 제어부 210 : 급액감지부
220 : 배액감지부 230 : 무게감지부
240 : 양액공급부 250 : 표시부
260 : 경고부

Claims (5)

  1. 재배할 작물이 식재된 슬라브의 무게를 감지하는 무게감지부;
    상기 슬라브에 공급되는 양액 공급량을 감지하는 급액감지부;
    상기 슬라브로부터 배출되는 양액 배출량을 감지하는 배액감지부;
    상기 슬라브의 시간별 무게변화, 상기 슬라브에 공급되는 양액의 시간별 공급변화 및 상기 슬라브로부터 배출되는 배액의 시간별 배출변화를 표시하는 표시부;
    사용자에게 이상 발생을 경고하는 경고부; 및
    상기 무게감지부를 통해 감지된 무게값, 상기 급액감지부를 통해 감지된 양액 공급량 및 상기 배액감지부를 통해 감지된 양액 배출량을 이용하여 상기 슬라브에 공급되는 양액의 시간별 공급변화, 상기 슬라브에서 배출되는 배액의 시간별 배출변화 및 상기 슬라브의 시간별 무게변화를 상기 표시부에 표시시키는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 슬라브의 무게 변화가 미리 설정된 기준범위를 벗어나면 상기 경고부를 통해 사용자에게 이상 발생을 경고하고,
    상기 미리 설정된 기준범위는 일출부터 첫 급액전까지의 제1 시간구간, 첫 급액부터 마지막 급액까지의 제2 시간구간, 마지막 급액부터 일몰까지의 제3 시간구간, 일몰부터 일출까지의 제4 시간구간별로 서로 다르게 설정된 양액 재배 관리장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 슬라브에 양액을 공급하는 양액공급부를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 제2 시간구간에서 상기 슬라브의 무게변화가 상기 제2 시간구간에 대응하는 미리 설정된 기준범위보다 높으면 상기 양액공급부를 통해 상기 슬라브에 공급되는 양액 공급량을 감소시키고, 상기 슬라브의 무게변화가 상기 제2 시간구간에 대응하는 미리 설정된 기준범위보다 낮으면 상기 양액공급부를 통해 상기 슬라브에 공급되는 양액 공급량을 증가시키는 양액 재배 관리장치.
  5. 재배할 작물이 식재된 슬라브의 무게를 감지하는 무게감지부;
    상기 슬라브에 공급되는 양액 공급량을 감지하는 급액감지부;
    상기 슬라브로부터 배출되는 양액 배출량을 감지하는 배액감지부;
    상기 슬라브의 시간별 무게변화, 상기 슬라브에 공급되는 양액의 시간별 공급변화 및 상기 슬라브로부터 배출되는 배액의 시간별 배출변화를 표시하는 표시부;
    사용자에게 이상 발생을 경고하는 경고부;
    상기 슬라브에 양액을 공급하는 양액공급부; 및
    상기 무게감지부를 통해 감지된 무게값, 상기 급액감지부를 통해 감지된 양액 공급량 및 상기 배액감지부를 통해 감지된 양액 배출량을 이용하여 상기 슬라브에 공급되는 양액의 시간별 공급변화, 상기 슬라브에서 배출되는 배액의 시간별 배출변화 및 상기 슬라브의 시간별 무게변화를 상기 표시부에 표시시키고,
    일출부터 첫 급액전까지의 제1 시간구간, 첫 급액부터 마지막 급액까지의 제2 시간구간, 마지막 급액부터 일몰까지의 제3 시간구간 및 일몰부터 일출까지의 제4 시간구간별로 서로 다르게 미리 설정된 기준범위와 해당 시간구간에서의 상기 슬라브의 무게변화를 비교하여 해당 슬라브의 무게 변화가 해당 미리 설정된 기준범위를 벗어나면 상기 경고부를 통해 사용자에게 이상 발생을 경고하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 제2 시간구간에서 상기 슬라브의 무게변화가 상기 제2 시간구간에 대응하는 미리 설정된 기준범위보다 높으면 상기 양액공급부를 통해 상기 슬라브에 공급되는 양액 공급량을 감소시키고, 상기 슬라브의 무게변화가 상기 제2 시간구간에 대응하는 미리 설정된 기준범위보다 낮으면 상기 양액공급부를 통해 상기 슬라브에 공급되는 양액 공급량을 증가시키는 양액 재배 관리장치.
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