KR102166145B1 - 시설원예용 양액 공급 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 시설원예용 양액 공급 장치에 관한 것으로, 양액을 저장하여, 배지로 공급하기 위한 혼합 탱크; 상기 배지의 중량을 측정하는 배지중량 측정부; 및 상기 배지중량 측정부에서 측정된 상기 배지의 중량이 미리 결정된 배지의 목표 중량을 추종하도록 상기 혼합탱크로부터 상기 배지로 공급되는 양액을 제어하는 양액 제어부를 포함한다.
이에 따라, 작물 상태에 맞춤화된 최적의 양액 제어를 통해 경제성과 작물 재배의 효율성을 극대화할 수 있다.

Description

시설원예용 양액 공급 장치{NUTRIENT SUPPLYING APPARATUS FOR CONTROLLED HORTICULTURE}
본 발명은 시설원예용 양액 공급 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 작물 생육 및 배지 상태를 반영하여 관수 제어가 가능한 양액 공급 장치 및 방법에 관한 것이다.
시설원예용 양액 공급 장치는 원수에 농축 액비 및 산 용액을 적정하게 혼합하여 작물이 식립된 배지 혹은 토양에 공급한다.
배지는 이와 같이 공급된 양액을 함유하여 작물에 필요한 수분과 영양분을 공급하는 역할을 한다. 배지에 공급된 양액은 작물에 흡수되어 영양분으로 사용되는 외에도 상당량 배액으로 배출되거나 또는 공기 중으로 증발되기도 하며, 이러한 현상에 따라 배지의 함수량(含水量, Moisture Content) 또는 배지의 염 농도의 변화가 수반된다.
배지의 함수량 및 염 농도가 실시간으로 변화함에 따라 작물에 공급되는 양액의 양 및 영양분의 공급 조건이 수시로 변화함에도 불구하고, 일반적인 관수(irrigation) 제어 방법들은 정해진 시간에 일정량의 양액을 공급하는 방식으로 진행되어 배지 조건 및 작물 상태에 맞춤화된 관수를 하기에는 어려움이 있다.
작물은 생육 단계별, 생육 상태별, 활성도별, 영양 성장 또는 생식 성장 등 성장 특성별로 요구되는 양액의 조건과 흡수하는 물의 양이 다르다. 예컨대, 작물의 생육 상태가 영양 성장 또는 생식 성장 어느 한쪽에 치우쳐 있을 경우, 작물 성장의 제어를 위하여 관수 조절이 요구된다. 또한, 일출 후 증산과 광합성이 활발한 낮시간 대에는 작물이 소비하는 물의 양이 많고, 증산과 광합성이 줄어드는 밤시간 또는 아침시간 대에는 작물이 소비하는 물의 양이 적으므로, 작물의 활성도에 따라 다르게 관수를 제어할 필요가 있다.
그러므로, 작물의 생육 시기, 활성도, 성장 특성 등의 작물 상태에 맞춤화된 최적의 관수 제어 방법에 대한 솔루션이 요구되고 있다.
한국등록특허 제10-1582386호(2015.12.28)
따라서, 본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로, 작물의 생육 단계, 생육 상태, 활성도, 및 성장 특성 등 작물의 상태에 맞춤화된 최적의 관수 제어가 가능한 시설원예용 양액 공급 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적은, 본 발명의 일 양태에 따른 시설원예용 양액 공급 장치에 있어서, 양액을 저장하여, 배지로 공급하기 위한 혼합 탱크; 상기 배지의 중량을 측정하는 배지중량 측정부; 및 상기 배지중량 측정부에서 측정된 상기 배지의 중량이 미리 결정된 배지의 목표 중량을 추종하도록 상기 혼합탱크로부터 상기 배지로 공급되는 양액을 제어하는 양액 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 시설원예용 양액 공급 장치에 의해 달성될 수 있다.
상기 시설원예용 양액 공급 장치는, 상기 배지의 목표 중량 및 허용되는 상기 배지의 중량의 상한값으로 구성된 미리 결정된 배지중량 윈도우를 설정하는 윈도우 설정부를 더 포함하고, 상기 양액 제어부는, 상기 윈도우 설정부에 의해 설정된 상기 배지중량 윈도우에 따라 상기 배지의 중량이 조절되도록 상기 배지로 공급되는 양액을 제어하는 것으로 할 수 있다.
여기서, 상기 윈도우 설정부는, 상기 배지의 작물 생육 활성에 맞춤화된 중량 증가 구간, 중량 유지 구간, 및 중량 감소 구간을 포함하는 상기 배지중량 윈도우를 설정하는 것으로 할 수 있다. 그리고, 상기 윈도우 설정부는, 상기 작물의 영양 성장 및 생식 성장 상태의 선택적 제어 및 상기 작물의 생육 시기에 따라 상기 윈도우의 형태를 조절하는 것으로 할 수 있다.
상기 양액 제어부는, 측정된 상기 배지의 중량이 상기 목표 중량 이하일 때 상기 배지에 양액을 공급하기 시작하여, 상기 배지의 중량이 상기 상한값에 도달하면 양액 공급을 중단하는 주기를 반복하는 것으로 할 수 있다.
그리고, 상기 양액 제어부는, 일정 시간 간격으로 양액을 공급하기 시작하여, 상기 배지의 중량이 상기 상한값에 도달하면 상기 양액 공급을 중단하는 주기를 반복하는 것으로 할 수 있다.
상기 시설원예용 양액 공급 장치는, 상기 배지의 일사량을 측정하는 일사량 측정부를 더 포함하고, 상기 양액 제어부는, 누적되는 상기 일사량의 증분을 기준으로 양액을 공급하기 시작하여, 상기 배지의 중량이 상기 상한값에 도달하면 상기 양액 공급을 중단하는 주기를 반복하는 것으로 할 수 있다.
상기 목적은 본 발명의 또다른 양태에 따른 혼합 탱크로부터 양액을 배지로 공급하기 위한 시설원예용 양액 공급 장치에 있어서, 일사량을 측정하는 일사량 측정부; 상기 배지의 중량을 측정하는 배지중량 측정부; 및 복수의 기준 일사량에 대응하는 공급 양액량을 저장하고, 상기 일사량 측정부에서 측정된 일사량이 상기 복수의 기준 일사량에 해당할 때 대응하는 상기 공급 양액량에 해당하는 양액이 상기 배지로 공급되도록 상기 배지의 중량 변화를 기초로 제어하는 양액 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 시설원예용 양액 공급 장치에 의해 달성될 수 있다.
여기에서, 시간 대비 배지 중량의 하한값의 변화 추이를 제공하는 윈도우 설정부를 더 포함하고, 상기 양액 제어부는 상기 배지중량 측정부에서 측정된 배지의 중량이 해당 시각의 배지 중량의 하한값까지 떨어지는 경우, 상기 해당 시각의 일사량에 대응하는 양액을 추가로 상기 배지로 공급하는 것으로 할 수 있다. 또한, 상기 양액 제어부는 상기 복수의 일사량 중 하나와 상기 해당 시각의 일사량 사이의 차이에 대응하는 양만큼 상기 양액을 추가로 상기 배지로 공급하는 것으로 할 수 있으며, 상기 복수의 일사량은 이산의 누적 일사량을 나타내고, 상기 해당 시간의 일사량은 상기 해당 시각의 누적 일사량을 나타내고, 상기 양액 제어부는 상기 해당 시각의 누적 일사량에 가장 인접한 이산의 누적 일사량과 상기 해당 시각의 누적 일사량의 차이에 대응하는 양만큼 상기 양액을 추가로 상기 배지로 공급하는 것으로 할 수 있다.
또한, 상기 목적은 본 발명의 또다른 양태에 따른 혼합 탱크로부터 양액을 배지로 공급하기 위한 시설원예용 양액 공급 방법에 있어서, 복수의 기준 일사량에 대응하는 공급 양액량을 미리 설정하는 단계; 일사량 측정부가 일사량을 측정하는 단계; 중량측정장치가 상기 배지의 중량을 측정하는 단계; 및 측정된 일사량이 상기 복수의 기준 일사량에 해당할 때 제어부가 대응하는 상기 공급 양액량에 해당하는 양액이 상기 배지로 공급되도록 상기 배지의 중량 변화를 기초로 제어하는 단계를 특징으로 하는 시설원예용 양액 공급 방법에 의해 달성될 수 있다.
또한, 상기 목적은 본 발명의 또다른 양태에 따른 혼합 탱크로부터 양액을 배지로 공급하기 위한 시설원예용 양액 공급 방법에 있어서, 중량측정부가 상기 배지의 중량을 측정하는 단계; 및 측정된 상기 배지의 중량이 미리 결정된 배지의 목표 중량을 추종하도록 제어부가 상기 배지로 공급되는 양액을 제어하는 단계를 특징으로 하는 시설원예용 양액 공급 방법에 의해 달성될 수 있다.
본 발명에 따른 시설원예용 양액 공급 장치 및 방법에 의하면, 작물 상태에 맞춤화된 최적의 양액 제어를 통해 경제성과 작물 재배의 효율성을 극대화할 수 있다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 시설원예용 양액 공급 장치의 개략적인 블록 구성도이다.
도2a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 시설원예용 양액 공급 장치의 윈도우 설정부에 의해 설정된 배지중량 윈도우의 형태를 나타낸 도면이다.
도3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 시설원예용 양액 공급 장치의 윈도우 설정부에 의해 설정된 배지중량 윈도우의 형태 및 양액 제어부의 시간 기반의 양액 제어에 따른 배지 중량 변화를 나타내는 도면이다.
도4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 시설원예용 양액 공급 장치의 윈도우 설정부에 의해 설정된 배지중량 윈도우의 형태 및 양액 제어부의 일사량 기반 관수 제어에 따른 배지 중량 변화를 나타낸 도면이다.
도5는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 시설원예용 양액 공급 장치의 개략적인 블록 구성도이다.
도6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 시설원예용 양액 공급 장치의 윈도우 설정부에 의해 설정된 배지중량 하한값 그래프 및 양액 제어부의 일사량 기반 관수 제어에 따른 배지 중량 변화를 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하도록 한다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 시설원예용 양액 공급 장치의 개략적인 블록 구성도이다.
도1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 시설원예용 양액 공급 장치는 혼합 탱크(100), 배지 중량 측정부(200), 윈도우 설정부(300), 및 양액 제어부(400)를 포함한다.
혼합 탱크(100)는 작물 성장에 필요한 양액을 혼합하여 저장하기 위한 탱크로서, 펌프(미도시)와 밸브(미도시)의 제어에 의해서 작물이 식립된 배지에 양액을 공급한다.
배지 중량 측정부(200)는 배지의 중량을 측정하기 위한 것으로, 배지 하부에 설치되는 로드셀(load cell), 위쪽에서 배지를 매달고 있는 형태로 설치되는 중량 측정 장치 등으로 구현될 수 있다.
윈도우 설정부(300)는 작물 상태 등에 따른 배지 중량 가이드를 제시하기 위한 배지중량 윈도우를 설정하기 위한 것으로, 배지중량 윈도우는 배지 중량의 기준이 되는 배지의 목표 중량(Wtarget) 및 허용되는 배지의 중량의 상한값(Wtarget+Bup)으로 구성되는 밴드 타입의 형태를 갖는다.
도2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 시설원예용 양액 공급 장치의 윈도우 설정부(300)에 의해 설정된 배지중량 윈도우의 형태를 나타낸 도면이다.
도2를 참조하면, 배지중량 윈도우는 배지의 총 중량을 기준으로 중량 증가 구간(P1), 중량 유지 구간(P2), 및 중량 감소 구간(P3)으로 구분되는 사다리꼴 밴드의 형태를 나타낸다.
이러한 윈도우 형태는, 작물이 낮시간에는 일사량이 증가하여 광합성 및 증산작용이 활발하게 일어나 많은 양액을 흡수하게 되는 반면, 일사량이 적은 시간대에는 광합성 및 증산작용이 줄어들어 상대적으로 적은 양액을 흡수하므로, 이러한 작물의 활성도에 맞춤화된 양액 공급을 가이드하도록 설정된 것이다.
이와 같이, 윈도우 설정부(300)는 생육 단계, 작물 활성도 등 작물의 상태에 맞춤화된 양액 제어 가이드로서의 다양한 형태의 윈도우를 설정할 수 있다. 즉, 정식한지 얼마 지나지 않은 어린 작물의 경우, 증산량 및 광합성량이 많지 않기 때문에 도2에 도시된 형태의 윈도우가 아닌 더 간략한 형태 예컨대, '□□□' 와 같이 3개의 사각형 밴드가 간헐적으로 배치되는 형태의 윈도우가 제공될 수 있다. 또한, 작물이 영양 성장 상태인 경우, 이를 생식 성장으로 전환하려는 제어 시점에서는 양액 공급량을 줄이고 양액이 부족한 가혹 조건을 주고, 다시 양액을 공급하는 방식으로 제어함으로써 생식 성장으로의 전환이 가능하다.
이상과 같이, 윈도우 설정부는 작물 상태는 물론 작물 생육 제어에 관한 자동화된 알고리즘 결과를 반영한 다양한 형태의 윈도우를 미리 결정된 시간 단위별로 제시할 수 있다.
다시 도1을 참조하면, 양액 제어부(400)는 측정된 상기 배지의 중량이 미리 결정된 배지의 목표 중량을 추종하도록 혼합탱크(100)로부터 배지로 공급되는 양액을 제어한다. 즉, 양액 제어부(400)는, 윈도우 설정부(300)에 의해 설정된 배지 중량 윈도우에 따라 배지의 중량이 조절되도록 배지로 공급되는 양액을 제어한다.
이하, 도2 내지 도4를 참조하여 양액 제어부(400)가 배지 중량 윈도우를 추종하며 양액을 공급하는 제어방법을 제1 내지 제3 실시예로서 설명하도록 한다.
먼저, 도2를 참조하면, 제1 실시예에 따른 양액 제어부(400)는 작물 활성도 변화가 반영된 윈도우 형태에 맞춰 목표 중량값을 추종하도록 양액 공급을 제어하는 방법으로써 중량 기반의 관수 제어방법을 수행한다.
즉, 양액 제어부(400)는 배지중량 측정부(200)로부터 측정된 현재의 배지중량 정보를 얻고, 현재 배지중량이 목표 중량보다 적은지 여부를 판단한다.
양액 제어부(400)는 측정된 배지중량과 배지의 목표 중량을 비교해서 측정값이 배지의 목표 중량 보다 적으면 양액 공급을 시작하고, 배지 총 중량이 시간에 따라 변화하는 상한값에 도달할 때까지 양액을 계속 공급하고, 측정 시간의 상한값에 도달하면 양액 공급을 중단한다.
양액 공급이 중단되면, 배지에 공급된 양액은 작물 흡수 또는 배액 발생에 따라 감소하게 된다. 도2에 개시된 측정된 배지의 중량을 나타내는 그래프는 상한값에 도달한 후 감소하는 추이를 보이며, 이에 따라 배지 중량 그래프가 톱니 형태를 갖게 되는 것을 확인할 수 있다.
다시 감소하는 배지 중량 그래프는, 측정값이 목표 중량보다 작아지는 시점에서 양액 제어부(400)가 양액 공급을 재개하면서 증가하는 추세로 변화하게 됨을 알 수 있다. 측정값이 반영되기까지 시간차가 발생할 수 있으므로, 배지 중량의 하한은 목표 중량보다 낮게 나타날 수 있다.
이와 같이, 양액 제어부(400)는 시간에 따라 변화되도록 제공되는 윈도우의 형태에 맞춤화되어 목표 중량 및 상한값을 오르내리는 톱니 형태의 그래프 양상을 보이는 주기를 갖도록 제어를 수행하게 된다.
이를 위해, 양액 제어부(400)는 배지중량 측정부(200)로부터 측정된 배지 중량 정보를 지속적으로 모니터링 하고, 윈도우 설정부(300)에서 제공하는 윈도우에 맞춤화된 관수 제어를 제공한다.
즉, 중량 증가구간(P1)에서, 양액 제어부(400)는 측정된 배지중량이 Wtarget 보다 적은 Wa1를 나타내는 t1 시점에서 양액 공급을 시작하고, t1+α 시점에서 상한값인 Wb1에 도달하면 양액 공급을 중단한다. 양액 공급 중단 이후 작물이 양액을 흡수하고, 증발 및 배액이 발생함에 따라 배지의 중량이 감소하다가 배지 중량이 Wtarget 보다 적은 Wa2 지점(t2)에서 양액 공급을 재개한다, 그리고, t2+β 시점에서 상한값인 Wb2에 도달하면 양액 공급을 다시 중단한다. 이러한 제어 주기가 반복된다. 중량 증가구간에서는 일사량의 증가 등으로 작물 활성도가 높아져 윈도우에서 가이드하는 배지 총 중량이 증가하는 양상을 보이고, 이에 추종하도록 양액 공급량도 증가하게 된다.
중량 유지구간(P2)에서는 작물의 활성도가 활발한 상태에 해당하며, 이에 맞춤화되어 추종하도록 관수 제어가 수행되고, 전술한 바와 같은 관수 주기가 유지된다.
중량 감소구간(P3)에서는 일사량 감소 등에 따른 작물 활성도 감쇄를 반영하여 관수량이 감소되는 구간이다. 감소시에도 윈도우는 시간에 따라 상이한 상한값과 목표 중량을 제시하며, 이에 전술한 바와 같은 관수 주기를 갖도록 제어된다. 그러나, 측정된 배지 중량이 윈도우 범위 내의 값을 유지하면서 감소하고 목표 중량 이하로 떨어지지 않는다면, 선형 형태의 감소 추이를 나타내게 될 것이며, 배액이 크게 증가하는 경우 또는 기타의 원인으로 목표 중량 이하로 떨어지는 경우에는 양액 공급이 재개되어 톱니 형태의 그래프 추이를 나타내게 될 것이다.
제1 실시예에 따른 양액 제어부(400)의 제어는 작물 상태에 따른 윈도우를 추종하는 관수 제어방법으로서, 관수 시작 시점과 종료 시점이 목표 중량 및 상한값에 근거하는 즉, 배지 중량 기반의 주기적 관수 제어방법을 제공한다.
도3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 시설원예용 양액 공급 장치의 윈도우 설정부(300)에 의해 설정된 배지중량 윈도우의 형태 및 양액 제어부(400)의 시간 기반의 양액 제어에 따른 배지 중량 변화를 나타내는 도면이다.
도3을 참조하면, 양액 제어부(400)는 미리 결정된 시각마다 혹은 미리 결정된 시간 간격으로 양액 공급을 시작한다. 즉, 양액 제어부(400)는 t1에 양액 공급을 시작하여 α의 시간 동안 양액 공급을 지속하다가 t1+α 시점의 상한값(Wtarget+Bup)에 도달하면 양액 공급을 중단한다.
양액 공급이 중단되면 측정되는 배지의 중량은 감소하게 되며, 이후 미리 결정된 시간(t2)에 양액 공급을 재개한다. 즉, 미리 결정된 시간이 흐른 뒤의 시점인 t2에서 배지의 중량은 목표 중량보다 클 수도 있고 적을 수도 있지만, 이러한 비교 결과에 관계없이 t2가 되면 양액 공급이 재개되도록 하는 것이다. 이후 β 시간 동안 양액 공급을 지속하다가 t2+β 시점에서 상한값에 도달하면 양액 공급을 중단하게 된다.
이와 같이, 윈도우의 목표 중량을 추종하도록 하면서도 미리 결정된 시각 또는 미리 결정된 시간 간격 단위로 양액을 공급하고 상한값에 도달하는 시점에서 양액 공급을 중단하는 주기로 관수 제어가 수행된다.
제1 실시예는 배지 중량의 상한 및 하한(목표 중량) 내에서 제어가 수행됨에 따라 관수 주기의 시간격이 일정하게 유지되지 않지만, 제2 실시예는 시간격이 일정하게 유지되는 반면 하한에 해당하는 목표 중량을 크게 벗어나거나 목표 중량보다 배지 중량이 크게 유지되는 시점에서 양액 공급이 시작될 수 있다는 점에서 차이가 있다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 시설원예용 양액 공급 장치는 일사량 측정부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
일사량 측정부는, 시설원예의 내부 또는 외부의 일사량을 측정하기 위한 것으로, 공지된 임의의 일사량 센서로 구현될 수 있다.
도4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 시설원예용 양액 공급 장치의 윈도우 설정부(300)에 의해 설정된 배지중량 윈도우의 형태 및 양액 제어부(400)의 일사량 기반 관수 제어에 따른 배지 중량 변화를 나타낸 도면이다.
도4를 참조하면, 양액 제어부(400)는 일사량 측정부에서 측정된 일사량에 기반하여 누적 일사량 및 일사량 증분에 따라 관수 제어를 수행한다. 즉, t1 시점에서 누적 일사량이 미리 결정된 기준에 이르면 양액 제어부(400)가 양액 공급을 시작하고, α 시간 동안 양액을 지속적으로 공급한다. t1+α 시점에서 측정된 배지 중량이 제시된 윈도우의 상한값에 도달하면 양액 공급은 중단된다.
다음, 양액 공급 시작의 기준은 일사량 증분에 의해 결정된다. 즉, t2 시점에서 일사량 증분이 미리 결정된 기준에 이르면 양액 제어부(400)가 양액 공급을 시작하고, β 시간 동안 양액을 지속적으로 공급한다. t2+β 시점에서 측정된 배지 중량이 제시된 윈도우의 상한값에 도달하면 양액 공급은 다시 중단된다.
이와 같은 주기적인 관수 제어가 반복되면서, 제시된 윈도우를 추종하도록 양액 공급이 제어된다.
제3 실시예는 일사량에 기반한 제어로, 일사량이 작물의 활성도를 나타내는 지표로서 채택되어 관수 제어의 기준으로 제시하고 있으며, 이는 단순한 시간 및 양액의 양에 대한 기준에서 벗어나 실시간 환경정보를 반영하여 윈도우가 제시하는 작물의 활성도에 따른 배지 중량 가이드를 일사량에 기반하여 보완하는 방법으로서 의의가 있다.
도5는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 시설원예용 양액 공급 장치의 개략적인 블록 구성도로서, 본 발명의 또다른 실시예에 따른 시설원예용 양액 공급 장치는 혼합 탱크(100), 배지 중량 측정부(200), 윈도우 설정부(300), 양액 제어부(400) 및 일사량 측정부(500)를 포함하여 구성된다.
설명의 간략화를 위해, 도1을 기초로 설명된 중복 구성요소인, 혼합 탱크(100), 배지 중량 측정부(200) 등에 대한 설명은 생략하고 나머지 구성에 대해 상세히 설명하도록 한다.
윈도우 설정부(300)는 작물 상태 등에 따른 배지 중량 가이드를 제시하기 위한 배지중량 윈도우를 설정하기 위한 것으로, 배지중량 윈도우는 시간별 배지 중량의 하한값의 추이를 나타내는 그래프(LR)로 형성된다.
양액 제어부(400)는 일사량 측정부(500)에서 측정부에서 측정한 일사량을 기초로 혼합 탱크(100)로부터 배지로 공급되는 양액을 제어한다. 즉, 복수의 기준 일사량에 대응하는 공급 양액량을 저장하고, 일사량 측정부에서 측정된 일사량이 상기 복수의 기준 일사량에 해당할 때 대응하는 공급 양액량에 해당하는 양액이 상기 배지로 공급되도록 배지의 중량 변화를 기초로 제어한다.
여기에서, 복수의 기준 일사량은 누적 일사량일 수 있으며, 예컨대 100[W/m2] 단위로 설정되어 100, 200, 300..., 1000[W/m2]이 기준 일사량으로 선택될 수 있다. 따라서 양액 제어부(400)는 누적 일사량이 100, 200, 300, 400...1000[W/m2]에 이를 때마다 미리 결정된 공급 양액량 예컨대, 50리터의 양액이 공급되도록 제어한다.
도6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 시설원예용 양액 공급 방법을 설명하기 위한 것으로, 윈도우 설정부(300)에 의해 설정된 배지중량 하한값의 추이(LR) 및 일사량 대비 양액 제어에 따른 배지 중량의 변화(GW)를 나타낸다.
도6을 참조하면, 배지중량 하한값의 추이(LR)는 사다리꼴 형태에 가까운 형태로서, 최소로 유지되어야 할 배지 함수량을 나타낸다.
양액 제어부(400)는 이른 아침 일사량이 증가하여 누적 일사량이 100[W/m2]에 달했을 때인 t1 시점에서 50리터의 양액을 배지에 공급되도록 한다.
누적 일사량이 200[W/m2]에 달하는 t2 시점 이전에 배지의 중량이 배지중량 하한값(LR)까지 떨어질 수 있다. 즉, 작물의 양액 흡수 및 배액 증가에 따라 일사량 증가보다 양액의 감소로 인한 배지중량의 감소가 빨리 일어나 하한값까지 떨어질 수 있다.
도6에서 이 시점이 t12이며, 양액 제어부(400)는 해당 시각의 누적 일사량에 대응하는 양만큼 양액이 공급되도록 제어 한다. 즉, t12 시점에서 누적 일사량이 150[W/m2]이라면 다음 기준 일사량인 200[W/m2]과의 차이값 50[W/m2]에 대응하는 만큼의 추가의 양액을 공급한다. 여기에서는, 누적 일사량 100[W/m2] 마다 50리터 제공되므로, 그 차이값인 50[W/m2]에 대응하는 25리터의 양액을 추가로 공급한다. 만약, 그 차이값이 10[W/m2]라면 추가로 공급되는 양액은 이에 비례하는 5리터가 될 것이다.
t12에서 양액이 추가로 공급된 후 다시 배지 함수량의 감소로 배지 중량은 감소하고, 누적 일사량이 200[W/m2]가 되는 t2 시점에서 50리터의 양액이 다시 공급되어 배지 중량이 다시 증가한다.
양액 공급이 중단된 후, 배지 중량은 작물의 활성 및 배액 증가에 의해 감소하지만 배지중량 하한값(LR)에 이르기 전에 누적 일사량이 300[W/m2]이 되는 t3 시점이 되어 다시 50리터의 양액이 공급되도록 제어된다.
이에, t3 시점부터 배지 중량이 증가되고, 양액 공급이 중단된 후 배지 중량이 감소하면서 누적 일사량이 400[W/m2]이 되기 전인 t34 시점에서 배지 중량이 배지중량 하한값까지 떨어질 수 있다. t34 시점에서의 누적 일사량 예컨대, 360[W/m2]에 대응하는 즉, 다음 기준 일사량인 400[W/m2]과의 차이값이 40[W/m2]에 대응하는 20리터의 양액을 추가로 공급되도록 한다.
같은 방식으로 양액 제어부(400)는 하루의 일사량 변화와 제시된 배지 중량의 하한값 추이를 기초로 하루 동안 관수 제어를 수행한다.
이와 같이, 양액 제어부(400)는 이산된 복수의 누적 일사량을 복수의 기준 일사량으로 하여 배지중량 하한값 이상으로 양액이 제공되도록 한다. 이에 따라, 배지의 함수량을 최소한으로 유지하는 동시에 일사량 증가에 따른 작물 활성 증가에 맞춤화된 양액 공급이 가능해지도록 할 수 있다.
이상 본 발명의 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
따라서 본 발명의 보호범위는 본 발명의 실시예에 한정되는 것이 아니며, 특허청구범위에 기재된 발명 및 그 균등물에 미치는 것으로 이해되어야 할 것이다.

Claims (13)

  1. 혼합 탱크로부터 양액을 배지로 공급하기 위한 시설원예용 양액 공급 장치에 있어서,
    상기 배지의 중량을 측정하는 배지중량 측정부;
    시간에 따라 변화하는 상기 배지의 목표 중량값으로 형성되는 제1 라인, 및 허용되는 상기 배지의 중량의 상한값으로 형성되는 제2 라인을 갖는 배지중량 윈도우를 설정하는 윈도우 설정부;
    상기 배지중량 측정부에서 측정된 상기 배지의 중량이 상기 배지중량 윈도우의 상기 제1 라인 및 상기 제2 라인으로 만들어지는 밴드 내에서 조절되어, 상기 배지의 중량이 시간에 따라 변화하는 상기 배지의 목표 중량값을 추종하도록 상기 혼합탱크로부터 상기 배지로 공급되는 양액을 제어하는 양액 제어부; 및
    상기 배지의 일사량을 측정하는 일사량 측정부를 포함하고,
    상기 양액제어부는 복수의 기준 일사량에 대응하는 공급 양액량을 저장하고, 제1 시점에서 상기 일사량 측정부에서 측정된 일사량이 상기 복수의 기준 일사량에 해당할 때 대응하는 상기 공급 양액량에 해당하는 양액을 공급하기 시작하여, 제2 시점에서 측정한 상기 배지의 중량이 상기 제2 시점에서의 배지 중량의 목표 중량값 이하로 떨어지는 경우 상기 제2 시점에서 측정한 일사량에 대응하는 양액을 추가로 상기 배지로 공급하고, 제3 시점에서 측정한 상기 배지의 중량이 상기 제3 시점에서의 상한값에 도달하면 상기 양액 공급을 중단하는 주기를 반복하는 것을 특징으로 하는 시설원예용 양액 공급 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 라인과 상기 제2 라인이 양액공급시점 이후로 증가 구간, 유지 구간, 및 감소 구간이 순차적으로 형성되도록 상기 배지중량 윈도우를 설정하는 것을 특징으로 하는 시설원예용 양액 공급 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 윈도우 설정부는, 작물의 영양 성장 및 생식 성장 상태에 따라 상기 배지중량 윈도우의 형태를 조절하는 것을 특징으로 하는 시설원예용 양액 공급 장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 혼합 탱크로부터 양액을 배지로 공급하기 위한 시설원예용 양액 공급 장치에 있어서,
    일사량을 측정하는 일사량 측정부;
    상기 배지의 중량을 측정하는 배지중량 측정부;
    시간에 따라 변화하는 상기 배지의 목표 중량의 하한값으로 형성되는 제1 라인을 갖는 배지중량 윈도우를 설정하는 윈도우 설정부; 및
    복수의 기준 일사량에 대응하는 공급 양액량을 저장하고, 상기 일사량 측정부에서 측정된 일사량이 상기 복수의 기준 일사량에 해당할 때 대응하는 상기 공급 양액량에 해당하는 양액이 상기 배지로 공급되도록 하고, 제1 시각에 상기 배지중량 측정부에서 측정된 배지의 중량이 상기 제1 시각에 대응하는 배지의 목표 중량의 하한값까지 떨어지는 경우, 상기 제1 시각의 일사량에 대응하는 양액을 추가로 상기 배지로 공급하도록 제어하는 양액 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 시설원예용 양액 공급 장치.



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