KR102341345B1 - Method for calculating moisture fluxes of plants growing medium - Google Patents

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Abstract

본 발명은 측정된 배지의 중량만으로 배지의 수분 유출입량을 산출할 수 있는 배지 함수량 측정 장치 및 배지의 수분 유출입량 산출 방법에 관한 것으로서, 식물이 식재되는 배지 중량의 변화율을 측정하여 도출된 측정변화율을 통해 배지의 수분 유출입량을 산출하는 방법에 있어서 배지에 양액이 공급되는 급액구간인 경우 측정변화율과 미리 설정된 제1기준변화율과 비교하여 배지의 수분 유출입량을 산출하는 급액구간 산출단계 및 배지에 양액 공급이 중단된 비급액구간인 경우 측정변화율과 미리 설정된 제2기준변화율과 비교하여 배지의 수분 유출입량을 산출하는 비급액구간 산출단계를 포함하는 배지의 수분 유출입량 산출방법을 제공한다.The present invention relates to a medium moisture content measuring apparatus capable of calculating the water inflow and outflow of a medium only by the measured weight of the medium, and a method for calculating the water inflow and outflow of the medium. In the method of calculating the amount of inflow and outflow of the medium, in the case of the feeding section in which the nutrient solution is supplied to the medium, the feeding section calculation step of calculating the water inflow and outflow of the medium by comparing the measured change rate and the preset first reference change rate and the supply of the nutrient solution to the medium is stopped Provided is a method for calculating the amount of water in and out of the medium, including a non-supplying section calculating step of calculating the amount of water in and out of the medium by comparing the measured change rate and the preset second reference change rate in the case of the non-supplying section.

Description

배지의 수분 유출입량 산출방법{Method for calculating moisture fluxes of plants growing medium}Method for calculating moisture fluxes of plants growing medium

본 발명은 배지의 수분 유출입량 산출 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 제조비용이 절감되면서 조립성이 우수하고, 측정된 배지의 중량만으로 배지의 수분 유출입량을 산출할 수 있는 배지의 수분 유출입량 산출 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for calculating the amount of water in and out of a medium, and more particularly, to a method for calculating the amount of water in and out of a medium that can calculate the amount of water in and out of the medium only by reducing the manufacturing cost and having excellent assembling property, only by the measured weight of the medium. it's about

양액 관수(灌水, Irrigation)는 토지를 이용하지 않고 배지에 식물을 식재(植栽) 또는 파종(播種)하여 다양한 방법으로 심은 뒤 식물 생육에 요구되는 필수원소들을 설정된 조성 비율에 따라 함유하고 있는 양액을 식물 생장을 위해 공급하는 식물 재배 방식을 의미한다. 양액 관수를 통한 식물의 재배는 토지에 식물을 심어 재배하는 방식과 달리 식물이 심어진 토양의 환경을 정밀하고 균일하게 조절할 수 있음에 따라 식물을 대량 생산에 적극적으로 이용되고 있다. 아울러, 양액 관수를 통한 식물의 재배 방식은 충분한 토지의 확보나 토지 오염으로 인해 식물 재배가 어려운 공간이더라도 양액 관수를 통한 식물의 재배영역의 구축이 가능함에 더욱 널리 이용되고 있는 실정이다.Nutrient solution Irrigation is a nutrient solution containing essential elements required for plant growth according to a set composition ratio after planting or seeding plants in a medium without using land and planting them in various ways. It means a plant cultivation method that supplies for plant growth. Cultivation of plants through nutrient solution irrigation differs from the method of planting and cultivating plants in the land, and since the environment of the soil in which the plants are planted can be precisely and uniformly controlled, plants are actively used for mass production. In addition, the cultivation method of plants through nutrient solution irrigation is more widely used because it is possible to establish a cultivation area for plants through nutrient solution irrigation even in a space where plant cultivation is difficult due to securing sufficient land or land pollution.

양액 관수를 통한 식물의 재배는 배지 내 적절한 함수량에 의해 커다란 영향을 받는다. 일반적으로 배지 내 함수량이 높을 경우 작물은 영양생장을 하며 함수량이 낮을 경우 생식 생장을 하게 된다. 그러나 배지 내에 지나치게 높은 함수량은 작물의 뿌리에 좋지 않은 영향을 주며 또한 지나치게 낮은 함수량은 뿌리의 발육은 좋게 하나 강한 광조건 하에서 작물이 쉽게 시들어 해를 줄 수 있음으로 적절한 관리가 배우 중요하다. Cultivation of plants through nutrient solution irrigation is greatly affected by the appropriate water content in the medium. In general, when the moisture content in the medium is high, crops grow vegetatively, and when the moisture content is low, reproductive growth occurs. However, an excessively high moisture content in the medium adversely affects the roots of crops, and an excessively low moisture content improves root growth, but under strong light conditions, the crops can easily wither and cause harm, so proper management is important.

이러한 배지 내 적절한 함수량을 적절하게 관리하기 위해 한국등록특허 10-1326596을 통해 배지의 함수량 측정장치가 고안되어 사용되게 되었다. 하지만 배지를 올려놓는 트레이의 가장자리에 측벽이 형성되어 배액이 고이게 되어 정확한 함수량 측정이 이루어지지 않으며, 측벽을 형성하기 위해서는 용접이라는 공정이 추가로 요구되며, 이와 더불어 배액을 모으는 구조 역시 용접 공정이 추가로 요구되는 문제점이 있다.In order to properly manage the appropriate water content in the medium, a device for measuring the water content of the medium was designed and used through Korean Patent No. 10-1326596. However, as a side wall is formed on the edge of the tray on which the medium is placed, drainage accumulates, so accurate water content measurement is not made. In order to form the side wall, a process called welding is additionally required. There is a problem that is required.

나아가 부속품들의 크기가 커서 온실 내 작업 반경에 지장을 주고, 무게를 측정할 샘플 배지의 높이가 기존 다른 배지들에 비해 높아서, 드리퍼의 수두(압력) 차이에 의해 급액량이 다를 수 있으며, 또한 체결되는 부속품의 종류가 많기 때문에 제작 공정상 큰 비용이 발생하게 되고 체결 부위 등에 잎사귀, 꽃잎 등 이물질의 침투로 부정확한 측정값이 나타날 수 있는 문제점이 있다.Furthermore, the size of the accessories is large, which interferes with the working radius in the greenhouse, and the height of the sample medium to be weighed is higher than other mediums, so the amount of liquid supplied may be different due to the difference in the head (pressure) of the dripper, and also Since there are many types of accessories, there is a problem in that a large cost is incurred in the manufacturing process, and inaccurate measured values may appear due to the penetration of foreign substances such as leaves and petals into the fastening area.

또한, 배지를 안착시키는 상판 트레이의 경우, 집수를 위해 구조물 용접이 필요하며 코너 가장자리 또는 배지와 접해있는 부위에 물이 고여있게 되어 부정확한 측정값이 나타날뿐더러 녹조 등 이물질이 축적되거나 습한 환경으로 인해 병해충 피해의 시작점이 될 수 있는 문제점이 있다.In addition, in the case of the top tray for mounting the medium, welding of the structure is required for water collection, and water accumulates at the corner edge or in the area in contact with the medium, resulting in inaccurate measurement values, as well as the accumulation of foreign substances such as green algae or due to a humid environment. There is a problem that can be the starting point of damage by pests.

한편, 양액 관수를 통한 식물의 재배에 있어서, 하루 중의 배지 내 수분의 변화도 식물의 생육에 커다란 영향을 끼친다. 작물의 생육은 일일 중 함수량의 차이를 이용해서 을 조절할 수가 있다. 예를 들면 일일 함수율의 변화가 6∼8%, 생식생장을 유도 시 8~10%, 영양생장 유도 시 4~6% 등으로 유지된 상태에서 양액 관수를 통한 식물의 재배가 이루어지기도 한다. 그러나 이와 같이 배지 내 수분을 측정하고 적절한 변화를 주는 것은 간단한 일이 아니다. On the other hand, in the cultivation of plants through nutrient solution irrigation, changes in moisture in the medium during the day also have a great influence on the growth of plants. Crop growth can be controlled by using the difference in water content during the day. For example, plants are grown through nutrient solution irrigation while the daily moisture content is maintained at 6-8%, 8-10% when reproductive growth is induced, and 4-6% when vegetative growth is induced. However, it is not a simple task to measure the moisture in the medium and make appropriate changes.

이러한 배지 내 수분을 측정하고 적절한 변화를 주기 위해 한국등록특허 10-1843883을 통해 양액재배 관리장치가 고안되어 상용되게 되었으며, 이러한 양액재배 관리장치를 통해 시간별 변화에 따른 일정한 패턴을 보이는 슬라브 무게, 양액 공급량, 배액량을 기초로 양액 관리에 이상 발생시 양액을 자동 관리할 수 있게 되었다. 하지만 슬라브 무게, 급액량, 배액량 등을 측정하기 위하여 센서 등이 포함된 급액감지부, 배액감지부, 무게감지부가 별도로 구비되어있어 제작 비용이 증가하며, 잦은 고장 발생으로 측정값이 부정확하고 유지보수가 용이하지 않은 문제점이 있었다.In order to measure the moisture in the medium and give appropriate changes, a nutrient solution management device was devised and commercialized through Korean Patent No. 10-1843883. Through this nutrient solution management device, the slab weight and nutrient solution showing a certain pattern according to time-dependent changes Based on the amount of supply and drainage, it is now possible to automatically manage the nutrient solution in case of an abnormality in the management of the nutrient solution. However, in order to measure the weight of the slab, the amount of liquid supplied, and the amount of drainage, the liquid supply detection unit, the drainage detection unit, and the weight detection unit are separately provided, which increases the manufacturing cost. There was a problem that was not easy.

한국등록특허 10-1843883Korean Patent 10-1843883

본 발명은 일 실시예를 통하여, 단순한 구조로 유지보수가 용이하고 정확하게 측정값을 얻을 수 있고, 저렴하게 제작할 수 있는 배지 함수량 측정 장치를 제공하고자 한다.An object of the present invention is to provide an apparatus for measuring the moisture content of a medium that can be easily maintained and accurately obtained with a simple structure, and can be manufactured inexpensively, through one embodiment.

또한, 본 발명은 일 실시예를 통하여, 도의 센서 설치 없이 배지의 수분 유출입량을 산출할 수 있는 배지의 수분 유출입량 산출 방법을 제공하고자 한다.In addition, the present invention is to provide a method for calculating the amount of water in and out of a medium capable of calculating the amount of water in and out of the medium without installing a sensor on the island, through an embodiment.

본 발명은 상술한 과제를 해결하기 위하여, 배지가 안착하는 안착면; 및 상기 안착면보다 높이가 낮은 바닥면을 포함하며 상기 배지로부터 배출되어 낙하하는 양액을 일방향으로 가이드하는 가이드부;를 포함하는 배지프레임; 상기 배지프레임에 이동 가능하게 구비되며, 상기 가이드부로부터 가이드되는 양액을 수집하여 배출하는 양액배출부; 및 상기 배지의 중량을 측정하는 배지중량측정부;를 포함하는 배지함수량 측정장치를 제공한다.The present invention in order to solve the above problems, a seating surface on which the medium is seated; and a guide part including a bottom surface lower in height than the seating surface and guiding the nutrient solution discharged from the medium and falling in one direction; a nutrient solution discharging unit movably provided on the medium frame and configured to collect and discharge the nutrient solution guided from the guide unit; and a medium weight measurement unit for measuring the weight of the medium.

상기 양액배출부는 상기 가이드부에 결합하도록 결합슬릿이 형성된 결합플레이트가 구비되며, 상기 가이드부는 상기 결합슬릿을 통과한 복수의 체결부제가 체결되는 복수의 결합홀이 구비될 수 있다.The nutrient solution discharge unit may be provided with a coupling plate having a coupling slit formed thereon to be coupled to the guide unit, and the guide unit may be provided with a plurality of coupling holes through which a plurality of coupling parts passing through the coupling slit are fastened.

성기 양액배출부는 하부플레이트; 상기 하부플레이트 일측이 절곡되어 형성되는 한 쌍의 가이드플레이트; 및 상기 한 쌍의 가이드플레이트의 일측이 각각 절곡되어 상기 가이드부에 결합하도록 형성될 수 있다.The genital nutrient solution discharge unit is a lower plate; a pair of guide plates formed by bending one side of the lower plate; And one side of the pair of guide plates may be bent to be coupled to the guide portion, respectively.

상기 양액배출부는 상기 한 쌍의 가이드플레이트가 상호 이격되어 양액이 배출되는 공간이 형성될 수 있다.The nutrient solution discharge unit may be spaced apart from each other by the pair of guide plates to form a space through which the nutrient solution is discharged.

상기 배지중량측정부는 상기 배지프레임이 안착할 수 있도록 상방으로 돌출되는 상부지지부가 구비되는 상부패널; 상기 상부패널과 결합하는 상부 돌출부가 일측 단부에 구비되고, 상기 일측 단부와 반대편에 위치한 타측 단부에 하부 돌출부가 구비되는 로드셀(load cell); 및 상기 하부 돌출부와 결합하며 하방으로 돌출되는 하부지지가 구비될 수 있다.The medium weight measuring unit includes: an upper panel provided with an upper support portion protruding upward so that the medium frame can be seated; a load cell having an upper protrusion coupled to the upper panel at one end and a lower protrusion at the other end opposite to the one end; and a lower support coupled to the lower protrusion and protruding downward.

상기 상부지지부는 상기 배지프레임의 길이방향을 따라 이격되어 복수 개를 이루어, 상기 배지프레임이 중량 쏠림에 의해 상기 상부지지부의 일부를 중심으로 소정의 각도만큼 회전이 가능할 수 있다.The upper support part is spaced apart along the longitudinal direction of the delivery frame to form a plurality of parts, and the delivery frame may be rotated by a predetermined angle around a part of the upper support part due to the concentration of the weight.

또한, 본 발명은 식물이 식재되는 배지 중량의 변화율을 측정하여 도출된 측정변화율을 통해 배지의 수분 유출입량을 산출하는 방법에 있어서, 상기 배지에 양액이 공급되는 급액구간인 경우, 상기 측정변화율과 미리 설정된 제1기준변화율과 비교하여 상기 배지의 수분 유출입량을 산출하는 급액구간 산출단계; 및 상기 배지에 양액 공급이 중단된 비급액구간인 경우, 상기 측정변화율과 미리 설정된 제2기준변화율과 비교하여 상기 배지의 수분 유출입량을 산출하는 비급액구간 산출단계;를 포함하는 배지의 수분 유출입량 산출 방법을 제공함으로써 상술한 과제를 해결한다.In addition, the present invention is a method for calculating the amount of water inflow and outflow of the medium through the measured change rate derived by measuring the rate of change of the weight of the medium in which the plants are planted. A liquid supply section calculating step of calculating the amount of inflow and outflow of the medium by comparing it with the set first reference change rate; and calculating the amount of water in and out of the medium by comparing the measurement change rate and the preset second reference change rate when the supply of nutrient solution to the medium is stopped. The above-mentioned problem is solved by providing a method.

상기 급액구간 산출단계는 상기 측정변화율이 상기 제1기준변화율과 유사하면, 양액이 상기 배지로 공급되나 상기 배지로부터 배출되지 않는 구간으로 판단하여 증산량 및 급액량을 산출할 수 있다.When the measured change rate is similar to the first reference change rate, in the liquid supply interval calculating step, it is determined that the nutrient solution is supplied to the medium but is not discharged from the medium, so that the increased production amount and the liquid supply amount can be calculated.

상기 급액구간 산출단계는 상기 측정변화율이 상기 제1기준변화율과 유사하지 않으면, 양액이 상기 배지로 공급되면서 상기 배지로부터 배출되는 구간으로 판단하여 증산량, 급액량 및 배액량을 산출할 수 있다.In the liquid supply section calculating step, if the measured change rate is not similar to the first reference change rate, it is determined as the section in which the nutrient solution is discharged from the medium while being supplied to the medium to calculate the increased production amount, the amount of liquid supplied and the amount of drainage.

상기 제1기준변화율은 미리 설정한 기간 동안 양액 공급이 없는 상태를 유지한 후 최초로 양액 공급이 개시된 후 배액이 수행되지 않는 소정의 기간 동안 산출할 수 있다.The first reference change rate may be calculated for a predetermined period during which drainage is not performed after the first nutrient solution supply is started after maintaining a state in which there is no nutrient solution supply for a preset period.

비급액구간 산출단계는 상기 측정변화율이 상기 제2기준변화율과 유사하면, 상기 배지로부터 양액이 배출되는 구간으로 판단하여 증산량 및 배액량을 산출할 수 있다.In the non-liquid supply section calculating step, if the measured change rate is similar to the second reference change rate, it is determined as the section in which the nutrient solution is discharged from the medium to calculate the transpiration amount and the drainage amount.

비급액구간 산출단계는 상기 측정변화율이 상기 제2기준변화율과 유사하지 않으면, 상기 배지로부터 양액이 배출되지 않는 구간으로 판단하여 증산량을 산출할 수 있다.In the non-liquid supply section calculation step, if the measured change rate is not similar to the second reference change rate, it is determined as a section in which the nutrient solution is not discharged from the medium to calculate the transpiration amount.

상기 비급액구간 산출단계는 상기 급액구간 산출단계 이전에 수행되는 제1비급액구간 산출단계 및 상기 급액구간 산출단계 이후에 수행되는 제2비급액구간 산출단계을 포함하며, 상기 제2비급액구간 산출단계의 제2기준변화율은 상기 제1비급액구간 산출단계의 종료시점 이전 소정의 기간 동안 급액 및 배액이 중단된 상태에서 산출할 수 있다.The calculating of the non-payment section includes a first non-supply section calculation step performed before the calculation step of the non-payment section and a second non-payment section calculation step performed after the calculation step of the non-payment section, and the calculation of the second non-payment section The second reference change rate of the step may be calculated in a state in which the supply and drainage are stopped for a predetermined period prior to the end point of the first non-payment section calculation step.

상기 비급액구간 산출단계와 상기 급액구간 산출단계는 번갈아 수행되며, 상기 제2기준변화율은 상기 비급액구간 산출단계마다 산출할 수 있다.The non-payment section calculation step and the non-payment section calculation step are alternately performed, and the second reference change rate may be calculated for each non-payment section calculation step.

상기 제2비급액구간 산출단계의 제2기준변화율은 상기 제1비급액구간 산출단계 이후에 수행되는 상기 급액구간 산출단계에서 증산량 산출을 위해 사용될 수 있다.The second reference change rate of the second non-supply section calculating step may be used for calculating the increase in production in the liquid supply section calculating step performed after the first non-receiving section calculating step.

이상에서와 같이, 본 발명은 실시예에 따른 다음과 같은 효과를 가진다.As described above, the present invention has the following effects according to the embodiment.

첫째, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 배지 함수량 측정 장치을 단순한 구조로 제작가능함에 따라 유지보수가 용이하고, 정확하게 측정값을 얻을 수 있고, 저렴하게 제작할 수 있는 효과를 제공한다.First, according to an embodiment of the present invention, since the medium moisture content measuring device can be manufactured with a simple structure, maintenance is easy, it is possible to obtain a measured value accurately, and it provides the effect of being able to manufacture it inexpensively.

둘째, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 별도의 센서 설치 없이 배지의 수분 유출입량을 산출할 수 있는 효과를 제공한다.Second, according to an embodiment of the present invention, it provides the effect of calculating the amount of water in and out of the medium without installing a separate sensor.

세째, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 식물의 증산량을 잎의 온도를 측정해서 증산 모델 경험식에 대입하여 간접적으로 유추하는 방법이 아닌 배지 기반 작물에서 정량적으로 측정할 수 있는 효과를 제공한다.Third, according to an embodiment of the present invention, it is not a method of indirectly inferring the transpiration amount of a plant by measuring the temperature of the leaf and substituting it into the transpiration model empirical formula, but provides an effect that can be quantitatively measured in a medium-based crop.

네째, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 식물체 내 정량적인 수분 이동 모니터링을 통해 정밀한 관수 전략을 수립하고 최적의 재배 조건을 통해 생산량을 극대화할 수 있는 효과를 제공한다.Fourth, according to an embodiment of the present invention, it is possible to establish a precise irrigation strategy through quantitative moisture movement monitoring in plants and to maximize production through optimal cultivation conditions.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배지 함수량 측정장치를 나타내는 사시도이다다.
도 2는 도 1에서 도시된 배지 함수량 측정장치를 나타내는 분해 사시도이다.
도 3은 도 1에서 도시된 양액배출부를 나타내는 부분 사시도이다.
도 4는 도 1에서 도시된 양액배출부의 가공을 설명하는 도면이다.
도 5는 도 1에서 도시된 배지중량측정부를 나타내는 사시도이다.
도 6은 도 1에서 도시된 배지중량측정부와 배지프레임 간의 결합관계를 설명하는 도면이다.
도 7은 도 1에서 도시된 배지중량측정부에서 측정된 배지의 수분 유출입량의 시간별 변화를 나타낸 그래프이다.
도 8은 도 7에서 P로 표시된 부분의 확대도이다.
1 is a perspective view showing a medium moisture content measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an exploded perspective view showing the medium moisture content measuring device shown in FIG. 1 .
3 is a partial perspective view showing the nutrient solution discharge unit shown in FIG. 1 .
4 is a view for explaining the processing of the nutrient solution discharge unit shown in FIG.
5 is a perspective view showing the medium weight measuring unit shown in FIG.
6 is a view for explaining a coupling relationship between the medium weight measuring unit and the medium frame shown in FIG. 1 .
7 is a graph showing the change over time in the amount of water in and out of the medium measured by the medium weight measurement unit shown in FIG. 1 .
8 is an enlarged view of a portion indicated by P in FIG. 7 .

이하에서 설명되는 실시예는 발명의 이해를 돕기 위하여 예시적으로 나타낸 것이며, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예와 다르게 다양하게 변형되어 실시될 수 있음이 이해되어야 할 것이다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 혹은 구성요소에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명 및 구체적인 도시를 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 발명의 이해를 돕기 위하여 실제 축척대로 도시된 것이 아니라 일부 구성요소의 치수가 과장되게 도시될 수 있다.It should be understood that the embodiments described below are illustratively shown to aid understanding of the invention, and the present invention may be implemented with various modifications different from the embodiments described herein. However, in the description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or component may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description and detailed illustration thereof will be omitted. In addition, the accompanying drawings are not drawn to scale in order to help understanding of the invention, but dimensions of some components may be exaggerated.

본 출원에서 사용되는 제1, 제2 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.The first and second terms used in the present application may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

또한, 본 출원에서 사용되는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 권리범위를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서 "포함하다", "이루어진다" 또는 "구성되다" 등의 용어는 명세서상 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들의 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들의 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.In addition, the terms used in the present application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the scope of rights. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, terms such as "comprises", "consists of" or "consisting of" are intended to designate that a feature, number, step, action, component, part, or combination thereof described in the specification is present, one or It should be understood that this does not preclude the possibility of addition or existence of further other features or numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배지 함수량 측정장치(1)를 나타내는 사시도이며, 도 2는 도 1에서 도시된 배지 함수량 측정장치(1)를 나타내는 분해 사시도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배지 함수량 측정장치(1)는, 배지프레임(100), 양액배출부(300) 및 배지중량측정부(500)를 포함한다.1 is a perspective view showing a medium moisture content measuring apparatus 1 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an exploded perspective view showing the medium water content measuring apparatus 1 shown in FIG. 1 . 1 and 2, the medium moisture content measuring apparatus 1 according to an embodiment of the present invention includes a medium frame 100, a nutrient solution discharge unit 300, and a medium weight measurement unit 500.

배지프레임(100)은 배지가 안착하도록 형성된 프레임바디(110) 및 프레임바디(110)의 적어도 일측에 구비되어 배지로부터 배출되는 양액을 일방향으로 가이드하는 가이드부(130)를 포함한다.The medium frame 100 includes a frame body 110 formed to seat the medium and a guide unit 130 provided on at least one side of the frame body 110 to guide the nutrient solution discharged from the medium in one direction.

프레임바디(110)는 상면에 배지가 안착할 수 있도록 안착면으로 이루어지며, 편평한 플레이트 형상으로 형성된다. The frame body 110 is made of a seating surface so that the medium can be seated on the upper surface, and is formed in a flat plate shape.

가이드부(130)는 안착면에 안착한 배지로부터 배출되는 양액이 낙하하여 일시적으로 수용될 수 있도록 공간이 형성된 긴 유로를 이룬다. 가이드부(130)는 프레임바디(110)의 하측에 구비된다. 구체적으로 가이드부(130)는 안착면보다 낮은 높이의 바닥면(131), 바닥면(131)의 일단부로부터 상방으로 연장 형성되며 프레임바디(110)에 결합하는 내측벽(133), 바닥면(131)의 타단부로부터 상방으로 연장 형성되는 외측벽(135)을 포함한다.The guide unit 130 forms a long flow path in which a space is formed so that the nutrient solution discharged from the medium seated on the seating surface can fall and be temporarily accommodated. The guide part 130 is provided on the lower side of the frame body 110 . Specifically, the guide part 130 is formed to extend upwardly from one end of the bottom surface 131 and the bottom surface 131 of a height lower than the seating surface, and the inner wall 133 coupled to the frame body 110, the bottom surface ( It includes an outer wall 135 that is formed extending upwardly from the other end of the 131).

외측벽(135)은 후술하는 양액배출부(300)가 이동 가능하게 결합하도록 결합홀(137)이 복수개 구비된다.The outer wall 135 is provided with a plurality of coupling holes 137 so that the nutrient solution discharge unit 300 to be described later is movably coupled.

한편 배지프레임(100)은 프레임바디(110) 및 가이드부(130)가 일체로 형성될 수 있다. 구체적으로 배지프레임(100)을 이루는 하나의 플레이트의 가장자리를 절곡하여 상술한 가이드부(130)의 내측벽(133), 바닥면(131) 및 외측벽(135)이 형성될 수 있다. 이 경우 가이드부(130)를 프레임바디(110)에 용접 등을 통해 결합시킬 필요가 없고 공정이 간단하여 비용이 절감된다. On the other hand, the discharge frame 100 may be integrally formed with the frame body 110 and the guide unit 130 . Specifically, the inner wall 133 , the bottom surface 131 , and the outer wall 135 of the guide unit 130 described above may be formed by bending the edge of one plate constituting the delivery frame 100 . In this case, there is no need to couple the guide unit 130 to the frame body 110 through welding, etc., and the process is simple, thereby reducing costs.

이러한 배지프레임(100)은 안착면을 둘러싸는 측벽이 없으므로 배지로부터 배출된 양액이 일측에 고이지 않으며, 곧장 가이드부(130)로 낙하한다. 배지프레임(100)이 후술하게 될 배지중량측정부(500)에 의해 일방향으로 하향 경사지게 안착되므로 낙하한 양액은 가이드부(130)를 통해 일방향으로 가이드된다.Since the medium frame 100 has no side wall surrounding the seating surface, the nutrient solution discharged from the medium does not accumulate on one side, and directly falls to the guide unit 130 . Since the medium frame 100 is seated at an inclination downward in one direction by the medium weight measuring unit 500 to be described later, the fallen nutrient solution is guided in one direction through the guide unit 130 .

이하 양액배출부(300)에 대해 도 3 및 4를 참조하여 설명한다. 도 3은 도 1에서 도시된 양액배출부(300)를 나타내는 부분 사시도이며, 도 4는 도 1에서 도시된 양액배출부(300)의 가공을 설명하는 도면이다. Hereinafter, the nutrient solution discharging unit 300 will be described with reference to FIGS. 3 and 4 . 3 is a partial perspective view showing the nutrient solution discharging unit 300 shown in FIG. 1 , and FIG. 4 is a view for explaining the processing of the nutrient solution discharging unit 300 shown in FIG. 1 .

도 3 및 4를 참조하면, 양액배출부(300)는 배지프레임(100)에 이동 가능하게 구비되며, 가이드부(130)로부터 가이드되는 양액을 수집하여 배출하는 기능을 수행한다. 3 and 4 , the nutrient solution discharging unit 300 is movably provided in the medium frame 100 , and collects and discharges the nutrient solution guided by the guide unit 130 .

양액배출부(300)는 일측에 결합슬릿(351)이 형성되며, 결합슬릿(351)과 결합홀(137)을 통과하는 볼트 등의 체결부재를 통해 가이드부(130)에 이동 가능하게 결합한다. 이 경우 결합슬릿(351)은 양액배출부(300)의 이동방향을 따라 길게 연장 형성되며, 결합홀(137) 간의 이격거리는 결합슬릿(351)의 길이보다 짧다.The nutrient solution discharge unit 300 has a coupling slit 351 formed on one side, and is movably coupled to the guide unit 130 through a fastening member such as a bolt passing through the coupling slit 351 and the coupling hole 137. . In this case, the coupling slit 351 is formed to extend along the moving direction of the nutrient solution discharge unit 300 , and the separation distance between the coupling holes 137 is shorter than the length of the coupling slit 351 .

이러한 양액배출부(300)는 내부에 양액을 일시적으로 수용하는 수용공간(371)이 형성되며, 바닥을 형성하는 하부플레이트(310), 하부플레이트(310)의 선단으로부터 상방으로 연장 형성되는 가이드플레이트(330) 및 가이드플레이트(330)가 측단부로부터 하부플레이트(310) 후단을 향하여 연장 형성되는 결합플레이트(350)를 포함한다.The nutrient solution discharge unit 300 has a receiving space 371 for temporarily accommodating the nutrient solution therein, and a lower plate 310 forming a bottom, a guide plate extending upward from the tip of the lower plate 310 . (330) and the guide plate 330 includes a coupling plate 350 that is formed extending from the side end toward the rear end of the lower plate 310.

하부플레이트(310)는 배지프레임(100)의 하부에 배치되되 배지프레임(100)으로부터 멀어지는 방향으로 하향 경사지게 배치된다. 이에 따라 가이드부(130)로부터 가이드된 양액이 낙하하여 양액배출부(300)에 수집된 이후 하부플레이트(310)를 따라 하부플레이트(310)의 낮은 일측으로 이동하여 배출된다.The lower plate 310 is disposed in the lower portion of the delivery frame 100 is disposed to be inclined downward in a direction away from the delivery frame (100). Accordingly, the nutrient solution guided from the guide unit 130 falls and is collected in the nutrient solution discharge unit 300 , and then moves along the lower plate 310 to the lower side of the lower plate 310 and is discharged.

가이드플레이트(330)는 하부플레이트(310)을 따라 이동한 양액이 배출되도록 일측에 배출을 위한 배출공간이 형성된다. 또한 가이드플레이트(330)는 배출공간을 중심으로 소정의 각도를 형성한다. 따라서 가이드플레이트(330)는 수용공간(371)에 양액이 고이는 것을 방지할 수 있다.A discharge space for discharging is formed on one side of the guide plate 330 so that the nutrient solution moved along the lower plate 310 is discharged. In addition, the guide plate 330 forms a predetermined angle with respect to the discharge space. Therefore, the guide plate 330 can prevent the nutrient solution from accumulating in the receiving space 371 .

한편, 가이드플레이트(330)는 서로 이격되어 한 쌍을 이룰 수 있다. 이 경우 배출공간은 한 쌍의 가이드플레이트(330) 사이에 형성된 공간이다.Meanwhile, the guide plates 330 may be spaced apart from each other to form a pair. In this case, the discharge space is a space formed between the pair of guide plates 330 .

결합플레이트(350)는 가이드플레이트(330)의 타단 즉 배출공간으로 가장 멀지 이격된 부분에 구비된다. 결합플레이트(350)는 한 쌍으로 구비되며, 상술한 가이드부(130)의 외측벽(135)과 이동 가능하게 결합하기 위해 길게 연장된 결합슬릿(351)이 구비된다. 결합홀(137)과의 결합구조는 상술한 바와 같으며 결합플레이트(350)와 가이드부(130)의 외측벽(135)은 면 접촉 할 수 있다.The coupling plate 350 is provided at the other end of the guide plate 330 , that is, the portion most distant from the discharge space. The coupling plate 350 is provided as a pair, and an elongated coupling slit 351 is provided for movably coupling with the outer wall 135 of the guide part 130 described above. The coupling structure with the coupling hole 137 is as described above, and the coupling plate 350 and the outer wall 135 of the guide part 130 may be in surface contact.

한편 양액배출부(300)의 하부플레이트(310), 가이드플레이트(330) 및 결합플레이트(350)는 일체로 형성될 수 있다. 일 예로 하부플레이트(310)를 이루는 하나의 플레이트를 소정의 형상으로 레이저 컷팅하여 선단을 상방으로 절곡하여 가이드플레이트(330)를 형성하고, 가이드플레이트(330)의 일측을 절곡하여 결합플레이트(350)를 형성할 수 있다. 이 경우 용접 등이 필요 없어 공정이 간단하여 비용이 절감된다. Meanwhile, the lower plate 310, the guide plate 330, and the coupling plate 350 of the nutrient solution discharge unit 300 may be integrally formed. For example, one plate constituting the lower plate 310 is laser cut into a predetermined shape, the tip is bent upward to form the guide plate 330 , and one side of the guide plate 330 is bent to combine the plate 350 . can form. In this case, there is no need for welding, etc., so the process is simple and cost is reduced.

이하 배지중량측정부(500)에 대해 도 5 및 도 6을 참조하여 설명한다. 도 5는 도 1에서 도시된 배지중량측정부(500)를 나타내는 사시도이며, 도 6은 도 1에서 도시된 배지중량측정부(500)와 배지프레임(100) 간의 결합관계를 설명하는 도면이다.Hereinafter, the medium weight measuring unit 500 will be described with reference to FIGS. 5 and 6 . 5 is a perspective view showing the medium weight measuring unit 500 shown in FIG. 1 , and FIG. 6 is a view for explaining the coupling relationship between the medium weight measuring unit 500 and the medium frame 100 shown in FIG. 1 .

도 5 및 도 6을 참조하면, 배지중량측정부(500)는 상부패널(510), 로드셀(530, load cell), 하부패널(550)을 포함한다.5 and 6 , the medium weight measuring unit 500 includes an upper panel 510 , a load cell 530 , and a lower panel 550 .

상부패널(510)은 배지프레임(100)이 안착할 수 있도록 형성된다. 구체적으로 상부패널(510)은 플레이트 형상으로 형성되되 강도을 확보하기 위해 가장자리가 하방으로 절곡되어 상부플렌지(513)를 형성한다. The upper panel 510 is formed so that the delivery frame 100 can be seated. Specifically, the upper panel 510 is formed in a plate shape, and the edge is bent downward to secure strength to form the upper flange 513 .

상부패널(510)에는 하중을 지지하는 상부지지부(511)가 복수개 구비된다. 상부지지부(511)는 높낮이가 조절되어 지지되는 물체가 경사를 이룰 수 있다. 상술한 배지프레임(100) 역시 상부지지부(511)에 안착되며 상부지지부(511)에 의해 경사지게 배치된다. A plurality of upper support parts 511 for supporting a load are provided on the upper panel 510 . The upper support part 511 is adjustable in height so that an object supported may be inclined. The above-described delivery frame 100 is also seated on the upper support part 511 and is inclined by the upper support part 511 .

로드셀(530)은 힘(Force)이나 하중(Load)과 같은 물리량을 측정할 수 있는 센서(감지기)로서, 힘이 가해지면 그 힘만큼 전기 신호가 발생하게 되며, 표시기, 마이크로컨트롤러, 컴퓨터 장치 등으로 전기신호를 재해석하면 kg, g 등의 단위로 무게를 표시할 수 있다. 상세한 원리는 공지기술이므로 상세한 설명을 생략한다. The load cell 530 is a sensor (sensor) capable of measuring a physical quantity such as force or load, and when a force is applied, an electric signal is generated as much as the force, an indicator, a microcontroller, a computer device, etc. If the electric signal is reinterpreted with this method, the weight can be displayed in units such as kg and g. Since the detailed principle is known technology, detailed description thereof will be omitted.

로드셀(530)은 상부측에 상방으로 돌출된 상부돌출부(531)가 양단부의 상면에 각각 구비되며, 하부측에 하방으로 돌출된 하부돌출부(533)가 양단부의 하면에 각각 구비된다. The load cell 530 is provided with upper protrusions 531 protruding upwardly on the upper side, respectively, on the upper surfaces of both ends, and lower protrusions 533 protruding downwardly on the lower side are respectively provided on the lower surfaces of both ends.

상부돌출부(531) 중 어느 하나에 상부결합편(561)이 구비되며, 상부돌출부(531)가 구비된 일단부와 반대편에 위치한 타단부에 하부돌출부(533)에 하부결합편(562)이 구비된다.An upper coupling piece 561 is provided on any one of the upper protrusions 531 , and a lower coupling piece 562 is provided on the lower protrusion 533 at the other end opposite to one end provided with the upper protrusion 531 . do.

상부결합편(561)은 상부패널(510)과 로드셀(530) 사이에 배치되어 볼트(BT) 등과 같은 체결부재를 통해 양자를 결합시키며. 하부결합편(562)은 로드셀(530)과 하부패널(550) 사이에 배치되어 볼트(BT) 등과 같은 체결부재를 통해 양자를 결합시킨다. The upper coupling piece 561 is disposed between the upper panel 510 and the load cell 530 to couple both through a fastening member such as a bolt (BT). The lower coupling piece 562 is disposed between the load cell 530 and the lower panel 550 to couple both through a fastening member such as a bolt BT.

하부패널(550)은 로드셀(530)이 안착되도록 형성된다. 구체적으로, 하부패널(550)은 플레이트 형상으로 형성되되 강도을 확보하기 위해 가장자리가 상방으로 절곡되어 하부플렌지(553)를 형성한다. The lower panel 550 is formed to seat the load cell 530 . Specifically, the lower panel 550 is formed in a plate shape, and the edge is bent upward to secure strength to form the lower flange 553 .

하부패널(550)의 하면에는 하부플렌지(553)를 지지하는 하부지지부(551)가 복수개 구비된다. 하부지지부(551)는 높낮이가 조절되며 배지중량측정부(500)가 수평이 되도록 각각의 높낮이가 조절될 수 있다.A plurality of lower support parts 551 for supporting the lower flange 553 are provided on the lower surface of the lower panel 550 . The lower support part 551 is adjustable in height and each height can be adjusted so that the medium weight measuring part 500 is horizontal.

한편, 도 6을 참조하면, 배지프레임(100)과 같은 물체가 올려지는 플레이트(PL)이 상부지지부(511)에 안착되어 물체의 중량이 측정될 때, 물체가 플레이트(PL)의 일측으로 이동하여 일측에 화살표과 같이 하중이 가해지는 경우가 발생할 수 있다. 이 경우 물체가 이동하는 일측에 위치한 상부지지부(511)에 회전력과 같은 모멘트가 가해져 결국 상부결합편(561)이 결합된 부분 또는 로드셀(530)의 최대 허용 하중 범위를 넘어서 로드셀(530)을 영구 손상시킬 수 있다. Meanwhile, referring to FIG. 6 , when the plate PL on which an object such as the delivery frame 100 is mounted is seated on the upper support 511 and the weight of the object is measured, the object moves to one side of the plate PL. As a result, a load may be applied to one side as indicated by the arrow. In this case, a moment such as a rotational force is applied to the upper support part 511 located on one side where the object moves, and eventually the upper coupling piece 561 is coupled to the portion or the load cell 530 beyond the maximum allowable load range of the load cell 530. may damage it.

본 발명의 일 실시예에 따른 배지 함수량 측정장치(1)는 이러한 문제점을 해결하고자 상부지지부(511)가 배지프레임(100)의 하중을 지지하는데 그치며 배지프레임(100)과 결합하지 않는다. 따라서 하중의 쏠림 현상이 발생하면 배지프레임(100)이 상부지지부(511)를 중심으로 회전하는 경우라 발생할 수 있다.In order to solve this problem, in the medium moisture content measuring apparatus 1 according to an embodiment of the present invention, the upper support part 511 only supports the load of the medium frame 100 and is not coupled to the medium frame 100 . Therefore, when a load deflection phenomenon occurs, it may occur because the discharge frame 100 rotates around the upper support part 511 .

이하 본 발명의 일 실시예에 따른 배지의 수분 유출입량 산출방법에 대해 도 7 및 도 8을 참조하여 설명한다. 도 7은 도 1에서 도시된 배지중량측정부(500)에서 측정된 배지의 수분 유출입량의 시간별 변화를 나타낸 그래프이며, 도 8은 도 7에서 P로 표시된 부분의 확대도이다. Hereinafter, a method for calculating the amount of water in and out of the medium according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 7 and 8 . 7 is a graph showing the change over time of the amount of water in and out of the medium measured by the medium weight measuring unit 500 shown in FIG. 1 , and FIG. 8 is an enlarged view of the portion indicated by P in FIG. 7 .

도 7 및 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배지의 수분 유출입량 산출방법은 식물이 식재되는 배지 중량의 변화율 측정에 의해 도출된 측정변화율을 통해 배지의 수분 유출입량을 산출하며, 배지 중량값 이외의 값을 측정하기 위한 센서 등을 사용하지 않는다. 7 and 8, the method for calculating the amount of water in and out of the medium according to an embodiment of the present invention calculates the amount of water in and out of the medium through the measured change rate derived by measuring the change rate of the weight of the medium in which the plants are planted, Do not use a sensor or the like to measure a value other than the weight value.

일반적으로 토마토, 파프리카, 오이 등과 같이 배지 기반 양액 재배를 하는 작물에서는 관수 전략에 따라 작물의 생장이 크게 달라지게 된다. 양액을 조금씩 자주 주는 관수 방법과 한번에 많이 씩 긴 시간 간격으로 주는 관수 방법에 따라 작물의 생육이 크게 영향을 받기 때문에 양액 공급량과 배액량 그리고 식물의 증산량을 정량화하여 모니터링 함으로써 관수 전략을 수립할 수 있다. In general, in crops grown in medium-based nutrient solution such as tomatoes, paprika, cucumber, etc., the growth of crops varies greatly depending on the irrigation strategy. Since the growth of crops is greatly affected by the irrigation method in which the nutrient solution is frequently applied little by little and the irrigation method that is given a lot at a time and at long intervals, the irrigation strategy can be established by quantifying and monitoring the amount of nutrient solution supply, drainage, and plant transpiration.

배지의 무게를 측정하면 배지 함수량뿐만 아니라 작물이 수분을 흡수(증산)하는 패턴을 정량적으로 파악할 수 있다. 여기서 배지 함수량이란 배지 속에 있는 수분의 양을 나타내는 지표이다. 배지 부피에 대한 수분의 부피의 비율인 용적 기준 함수율이 사용되기도 한다. By measuring the weight of the medium, not only the water content of the medium, but also the pattern of water absorption (transpiration) by crops can be quantitatively identified. Here, the medium moisture content is an index indicating the amount of water in the medium. Volume-based moisture content, which is the ratio of the volume of water to the volume of the medium, is sometimes used.

이러한 배지 무게 측정을 통해 계산하는 작물의 증산량 값을 이용하여 양액기에 입력하는 1회 급액량, 급액 간격, 관수 시작, 종료 시간 등을 설정하는 데에 도움을 받을 수 있으며, 이를 반영하여 계절과 작물의 생육 상태에 따라 적절한 관수 방법을 제시할 수 있다. By using the transpiration value of the crop calculated through this medium weight measurement, you can get help in setting the amount of one-time watering, watering interval, irrigation start and end time, etc. to be input into the nutrient system. An appropriate irrigation method can be suggested according to the growth condition.

종래의 함수량 측정기들은 재배 공간 내 차지하는 부피가 커서 작업 반경과 정확한 측정에 영향을 주며 부속품과 체결부위가 많아 제작 비용이 크게 발생하였다. 또한, 종래의 함수량 측정기에 사용되는 상판 트레이의 경우 물이 고여있게 되어 측정이 부정확하며 이물질 축적이나 병해충의 원인이 될 수 있었다. 나아가 급액량, 배액량, 증산량 등을 측정하기 위해서는 별도 센서 설치가 필요하여 제작 비용 및 유지보수 항목이 증가하며, 녹조 발생 및 비료 결정화 등으로 인해 부정확한 측정이 이루어지는 문제점이 있었다. Conventional water content measuring devices have a large volume in the cultivation space, which affects the working radius and accurate measurement, and the manufacturing cost is high because there are many accessories and fastening parts. In addition, in the case of the upper tray used in the conventional water content measuring device, water is stagnant, so the measurement is inaccurate, and it may cause accumulation of foreign substances or pests. Furthermore, to measure the amount of supply, drainage, and transpiration, it is necessary to install a separate sensor, which increases production cost and maintenance items.

이에 본 발명의 일 실시예에 따른 배지의 수분 유출입량 산출방법은 상술한 배지 함수량 측정장치(1)를 사용하며, 배지의 중량 및 그 변화량(순간 기울기)을 측정하여 배지의 수분 유출입량을 산출한다. 배지의 수분 유출입량은 급액량, 배액량 및 증산량이다. 배지의 수분 유출입량 산출은 로드셀(530)의 입출력 단자로부터 신호를 입력 받는 제어부(700)에서 수행된다.Accordingly, the method for calculating the amount of water in and out of the medium according to an embodiment of the present invention uses the above-described medium moisture content measuring device 1, and measures the weight of the medium and its change (instantaneous slope) to calculate the amount of water in and out of the medium. The amount of water in and out of the medium is the amount of supply, drainage, and transpiration. The calculation of the amount of moisture in and out of the medium is performed by the control unit 700 receiving a signal from the input/output terminal of the load cell 530 .

배지 함수량 측정장치(1)에서 배지는 증산량 측정을 정확히 산출하기 위해 비닐 등과 같이 배지로부터 공기 중으로 수분이 증발되는 것을 방지하는 부재로 둘러싸인다.In the medium moisture content measuring device 1, the medium is surrounded by a member that prevents moisture from evaporating from the medium into the air, such as vinyl, in order to accurately calculate the transpiration amount measurement.

도 7을 참조하면, 그래프상 왼쪽 y축은 배지의 중략(kg)을 나타내고, 오른쪽 y축은 작물의 증산(stomatal transpiration)량(kg)을 나타내며, x축은 하루 24시간의 흐름을 나타낸다. 낸다. x축의 좌측단 및 우측단은 자정을 나타낸다. Referring to FIG. 7 , on the graph, the left y-axis represents the weight (kg) of the medium, the right y-axis represents the stomatal transpiration amount (kg) of the crop, and the x-axis represents the flow of 24 hours a day. pay The left and right edges of the x-axis represent midnight.

작물의 증산은 하루 24시간 내내 발생(수행)되며, 도 7에서와 같이 증산 누적량선(TR)은 자정에서 다음날 자정까지 오른쪽을 향하여 상방으로 경사진다. 작물의 증산은 낮 시간에 활발하게 수행되며 밤 시간에 더디게 수행되며, 도 7의 그래프상에서도 밤 시간의 기울기가 낮 시간의 기울기보다 작다.The transpiration of crops occurs (performs) 24 hours a day, and as shown in FIG. 7 , the transpiration accumulation line (TR) slopes upward toward the right from midnight to midnight of the next day. The transpiration of crops is actively performed during the daytime and is performed slowly at nighttime, and even in the graph of FIG. 7 , the slope of the night time is smaller than the slope of the daytime.

배지에 양액을 공급하는 급액은 밤 시간 동안 수행되지 않으며, 낮 시간 중 일정한 시간 동안 소정의 간격으로 복수 번 이루어진다. 급액이 이루어져 양액이 배지의 최대 함수량을 초과하면 양액이 배지로부터 배출되는 배액이 수행된다.The water supply for supplying the nutrient solution to the medium is not performed during the night time, but is performed multiple times at predetermined intervals during the day time. When the nutrient solution exceeds the maximum water content of the medium due to the supply solution, drainage is performed in which the nutrient solution is discharged from the medium.

도 7에서 도시한 바와 같이, 배지 중량을 나타내는 배지중량선(WE)은 자정으로부터 아침에 가까울수록 점차 감소하며, 아침 이후 급액이 수행되면 상방으로 점프한다. 이 경우 급액량은 밤 시간 동안 수분이 말라있던 배지가 전부 흡수하여 배출하지 않을 정도로 조절될 수 있다. As shown in FIG. 7 , the medium weight line (WE) indicating the weight of the medium gradually decreases from midnight to the morning, and jumps upward when the liquid supply is performed after the morning. In this case, the amount of water supplied can be adjusted to such an extent that the medium that has dried during the night absorbs all of the water and does not discharge it.

이 때 배지중량선(WE)은 후술하게 될 제1기준변화율(SUref)로 사용된다. 제1기준변화율(SUref)은 급액이 수행되나 배지로부터 배액이 수행되지 않는 배지의 중량변화율을 의미한다. At this time, the medium weight line WE is used as a first reference change rate SUref to be described later. The first reference change rate (SUref) refers to the rate of change in weight of the medium in which water supply is performed but drainage from the medium is not performed.

한편 상술한 배지중량선(WE)이 점프할 때의 급액량은 제1기준변화율(SUref)을 이용하여 산출될 수 있다. Meanwhile, the amount of liquid supplied when the above-described medium weight line WE jumps may be calculated using the first reference change rate SUref.

이후 급액이 여러 차례 소정의 시간 간격으로 수행되며. 이에 따라 배지중량선(WE)은 톱니파형을 나타낸다. 저녁시간이 되면, 급액은 중단되며, 배지중량선(WE)은 우측방향으로 하향 경사지게 형성된다.After that, the water supply is performed several times at predetermined time intervals. Accordingly, the medium weight line WE shows a sawtooth waveform. In the evening, the feeding is stopped, and the medium weight line (WE) is formed to be inclined downward in the right direction.

밤 시간의 배지의 수분 유출입량은 증산량에 해당한다. 이러한 증산량은 측정된 배지중량선의 기울기를 이용하여 산출될 수 있다. 배지중량선의 기울기는 각 지점에서 순간 기울기로 표현될 수 있다. 또한 순간 기울기는 선형회귀를 통해 작은 구간에서의 평균 기울기로도 표현될 수 있다. 제어부(700)는 일 예로 로드셀(530)의 입출력 단자로부터 신호를 입력 받아 밤 시간의 증산량의 평균 기울기를 산출한 후 해당 시간을 이용하여 밤 시간의 증산량을 산출할 수 있다. 여기서 평균 기울기의 구간은 임의로 설정될 수 있으며, 특정 구간으로 제한되는 것은 아니다. The amount of water in and out of the medium at night time corresponds to the amount of transpiration. This transpiration amount can be calculated using the slope of the measured medium weight line. The slope of the medium weight line can be expressed as an instantaneous slope at each point. Also, the instantaneous slope can be expressed as an average slope in a small section through linear regression. For example, the control unit 700 may receive a signal from an input/output terminal of the load cell 530 , calculate an average slope of the transpiration amount during the night, and then calculate the transpiration amount of the night time using the corresponding time. Here, the section of the average slope may be set arbitrarily, and is not limited to a specific section.

낮 시간의 배지의 수분 유출입량은 급액량, 배액량 및 증산량을 포함한다. 낮 시간중 급액구간(S10)과 배액구간(S30)을 제외하고 나머지 구간에서 배지의 수분 유출입량은 증산량만 존재하므로 밤 시간에서 배지의 수분 유출입량을 구하는 방식으로 산출가능하다.The amount of water inflow and outflow of the medium during the day includes the amount of supply, drainage, and transpiration. Except for the supply section (S10) and the drainage section (S30) during the daytime, the amount of water in and out of the medium in the remaining sections is only the transpiration amount, so it can be calculated by calculating the amount of water in and out of the medium at night time.

낮 시간 중 급액구간(S10)과 배액구간(S30)은 도 7의 톱니파형 부분에 해당하며, 이 구간에서 배지의 수분 유출입량을 산출하는 방법은 도 8을 참조하여 설명한다.The liquid supply section (S10) and the drain section (S30) during the day time correspond to the sawtooth wave portion of FIG. 7 , and a method of calculating the amount of water in and out of the medium in this section will be described with reference to FIG. 8 .

도 8을 참조하면, 제1시점(ta)부터 급액이 개시되며, 제2시점(tb)부터 급액 중 배액이 수행되며, 제3시점(tc)부터 급액이 중단되고 배액만이 수행되며, 제4시점(td)부터 급액 및 배액 모두 수행되지 않는다. 제1시점(ta) 이전 구간은 급액 및 배액 모두 수행되지 않는 구간이다. Referring to FIG. 8 , the liquid supply is started from the first time point (ta), the drainage of the liquid supply is performed from the second time point (tb), and from the third time point (tc), the liquid supply is stopped and only drainage is performed, From time 4 (td), neither supply nor drainage is performed. The section before the first time point (ta) is a section in which neither supply nor drainage is performed.

이 경우 양액이 공급되는 배액구간(S30)과 양액이 배출되는 배액구간(S30)은 서로 중첩됨에 따라 중첩구간(OL)이 형성되며, 작물의 증산이 수행되는 증산구간(S50)은 상술한 바와 같이 전 구간이다. In this case, the drainage section S30 to which the nutrient solution is supplied and the drainage section S30 where the nutrient solution is discharged overlap each other to form an overlap section OL. It is the whole section together.

이하 도 8의 그래프에 의해 형성되는 영역을 A 내지 D영역 그리고 A’영역으로 구별하여 배지의 수분 유출입량 산출방법에 대해 순차적으로 설명한다. Hereinafter, the method for calculating the amount of water in and out of the medium will be sequentially described by dividing the regions formed by the graph of FIG. 8 into regions A to D and regions A′.

A영역 및 A’영역은 증산만이 이루어지는 구간이다. B영역은 급액 및 증산이 수행되는 영역이다. C영역은 급액, 배액 및 증산이 이루어지는 영역이다. D영역은 배액 및 증산이 이루어지는 영역이다. Areas A and A' are sections in which only transpiration is performed. Area B is an area where liquid supply and transpiration are performed. Area C is an area where water supply, drainage and transpiration are made. Area D is an area where drainage and transpiration are made.

배지중량선(WE)은 예를 들면 태양의 고도가 높아져 작물의 증산작용이 활발할 수록 A영역보다 A’영역에서의 기울기가 높다. 이후 예를 들면 태양의 고도가 낮아져 작물의 증산작용이 둔화될수록 배지중량선(WE)은 A영역보다 A’영역에서의 기울기가 낮다. As for the medium weight line (WE), for example, the higher the altitude of the sun and the more active the transpiration action of crops, the higher the slope in area A' than in area A. Afterwards, for example, as the altitude of the sun decreases and transpiration of crops slows down, the gradient of the medium weight line (WE) in the A' area is lower than in the A area.

이 경우 A영역 중 B영역 직전에 소정의 시간 동안 산출된 기울기를 제2기준변화율(TR1)로 설정한다. 제2기준변화율(TR1)은 B영역, C영역 및 D영역에서 동일하게 나타나는 것으로 가정한다. 이에 따라 B영역, C영역, D영역의 증산량은 제2기준변화율(TR1)을 사용하여 산출 가능하다. In this case, the slope calculated for a predetermined time immediately before the B area among the A areas is set as the second reference change rate TR1. It is assumed that the second reference rate of change TR1 is the same in the region B, region C, and region D. Accordingly, the transpiration amount of the region B, region C, and region D can be calculated using the second reference change rate TR1.

나아가 제1기준변화율(SUref) 역시 B영역 및 C영역에서 동일한 것으로 가정한다. 이에 따라 B영역 및 C영역에서 급액량은 제1기준변화율(SUref)을 통하여 산출 가능하다.Furthermore, it is assumed that the first reference change rate SUref is also the same in the B region and the C region. Accordingly, the amount of liquid supplied in areas B and C can be calculated through the first reference change rate SUref.

B영역에서는 급액 및 증산이 수행되며, 배지중량선(WE)과 제1기준변화율(SUref)와 비교하는 단계가 수행된다. 배지중량선(WE)의 기울기가 제1기준변화율(SUref)과 유사하지 않는다고 판단되면 C영역이 개시되는 것으로 판단된다. 유사여부 판단은 일 예로 제1기준변화율(SUref) 값으로부터 이탈되는 이탈비율로 판단하며, 이탈비율이 작게 설정될수록 정확도가 상승한다. 예를 들면, 제1기준변화율(SUref)의 크기가 10이고 배지중량선(WE)의 기울기 크기가 11로서 제1기준변화율(SUref)의 크기와 배지중량선(WE)의 기울기의 크기의 차이 값이 1이라면, 이탈비율은 10%로 판단될 수 있다.In area B, supply and increase production are performed, and a step of comparing the medium weight line WE with the first reference change rate SUref is performed. If it is determined that the slope of the medium weight line WE is not similar to the first reference change rate SUref, it is determined that the C region is started. The similarity determination is, for example, determined as a deviation rate that deviates from the first reference change rate SUref value, and the accuracy increases as the deviation rate is set to be smaller. For example, when the size of the first reference rate of change SUref is 10 and the size of the slope of the medium weight line WE is 11, the difference between the size of the first reference rate of change SUref and the size of the slope of the medium weight line WE is 11. If the value is 1, the churn rate may be determined to be 10%.

B영역에서의 배지의 수분 유출입량은 일 예로 배지중량선(WE)을 통해 배지무게 증가분을 산출하고 제2기준변화율(TR1)을 통해 증산량을 산출한 후 배지무게 증가분에 증산량을 더한 값을 급액량을 산출 가능하다. 다른 예로 B영역에서의 배지의 수분 유출입량은 제1기준변화율(SUref)을 통해 급액량을 산출하고 제2기준변화율(TR1)을 통해 증산량을 산출할 수 있다.As an example, the amount of water in and out of the medium in area B is calculated by calculating the increase in medium weight through the medium weight line (WE) and calculating the transpiration amount through the second reference change rate (TR1). can be calculated As another example, the amount of water in and out of the medium in the B region may be calculated through the first reference change rate SUref and the amount of transpiration may be calculated through the second reference change rate TR1.

C영역에서는 급액, 배액 및 증산이 수행되며, 배지중량선(WE)과 제1기준변화율(SUref)와 비교하는 단계가 수행되지 않고, 배지중량선(WE)의 기울기가 음수로 변화하는지 여부를 판단하는 단계가 수행된다. 배지중량선(WE)의 기울기가 음수로 변화하면, D영역이 개시되는 것으로 판단된다. In area C, supply, drainage, and transpiration are performed, and the step of comparing the medium weight line (WE) with the first reference change rate (SUref) is not performed, and it is checked whether the slope of the medium weight line (WE) changes to a negative number. A judgment step is performed. When the slope of the medium weight line WE changes to a negative number, it is determined that the D region is started.

C영역에서의 배지의 수분 유출입량은 제1기준변화율(SUref)을 통해 급액량을 산출하고, 배지중량선(WE)을 통해 배지무게 증가량을 산출하고, 제2기준변화율(TR1)을 통해 증산량을 산출한 후, 배지무게 증가량, 급액량 및 증산량을 합하여 배액량을 산출한다.The amount of water in and out of the medium in area C is calculated through the first reference change rate (SUref), the amount of medium weight increase is calculated through the medium weight line (WE), and the transpiration amount is calculated through the second reference change rate (TR1). After that, the amount of drainage is calculated by adding up the amount of increase in the weight of the medium, the amount of liquid supplied, and the amount of transpiration.

D영역에서는 배액 및 증산이 수행되며, 배지중량선(WE)과 제2기준변화율(TR1)과 비교하는 단계가 수행된다. 배지중량선(WE)이 제2기준변화율(TR1)과 유사하지 않으면, A’영역이 개시되는 것으로 판단된다. 유사여부 판단은 B영역에서 수행한 유사여부 판단과 동일한 방법으로 수행된다.In region D, drainage and transpiration are performed, and a step of comparing the medium weight line WE with the second reference change rate TR1 is performed. If the medium weight line WE is not similar to the second reference change rate TR1, it is determined that the A' region is started. The similarity determination is performed in the same way as the similarity determination performed in the B area.

D영역에서의 배지의 수분 유출입량은 제2기준변화율(TR1)을 통해 증산량을 산출하고, 배지중량선(WE)을 통해 배지무게 감소량을 산출한 후, 배지무게 감소량으로부터 증산량을 뺀 값을 배액량으로 산출한다.The amount of moisture in and out of the medium in area D is calculated by calculating the transpiration through the second reference change rate (TR1), calculating the decrease in the medium weight through the medium weight line (WE), and then subtracting the transpiration from the decrease in the medium weight as the drainage amount. Calculate.

A’영역에서는 상술한 바와 같이 작물의 증산만이 수행된다. 따라서 증산량은 배지무게 감소량과 동일하다. 이 경우 예를 들면 A’영역 이후 B영역과 유사한 패턴의 B’영역이 개시되는 경우 B’영역 개시 직전에 소정의 시간 동안 산출된 기울기를 다른 제2기준변화율(TR2)로 설정한다. 다른 제2기준변화율(TR2)은 B영역, C영역, D영역과 각각 유사한 패턴의 B’영역, ‘C영역, D’영역이 개시되는 경우 동일 값을 가지는 것으로 가정할 수 있다.In area A', only crop transpiration is performed as described above. Therefore, the amount of transpiration is the same as the amount of decrease in the weight of the medium. In this case, for example, when region B' of a pattern similar to region B starts after region A', the slope calculated for a predetermined time immediately before the start of region B' is set to another second reference change rate TR2. Another second reference change rate TR2 may be assumed to have the same value when regions B, 'C, and D' having similar patterns to regions B, C, and D, respectively, are started.

상술한 방법에 의하면 배지의 무게 변화량을 나타내는 배지중량선(WE)을 이용하여 배지의 수분 유출입량을 산출할 수 있으며, 종래기술과 달리 급액량 및 배액량을 감지하는 센서는 사용되지 않는다. According to the above-described method, the amount of water in and out of the medium can be calculated using the medium weight line (WE) indicating the amount of change in the weight of the medium, and unlike the prior art, a sensor for detecting the amount of supply and drainage is not used.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 가능함은 물론이다.As described above, although the present invention has been described with reference to limited embodiments and drawings, the present invention is not limited thereto, and the technical spirit of the present invention and the following by those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains Of course, various modifications and variations are possible within the equivalent scope of the claims to be described.

100: 배지프레임
110: 프레임바디
130: 가이드부
300: 양액배출부
310: 하부플레이트
330: 가이드플레이트
350: 결합플레이트
500: 배지중량측정부
510: 상부패널
530: 로드셀
550: 하부패널
100: badge frame
110: frame body
130: guide unit
300: nutrient solution discharge unit
310: lower plate
330: guide plate
350: coupling plate
500: medium weight measurement unit
510: upper panel
530: load cell
550: lower panel

Claims (9)

식물이 식재되는 배지에 양액이 공급되는 급액구간 및 상기 배지에 양액 공급이 중단되는 비급액구간이 교대로 나타나는 동안 상기 배지의 중량의 변화율을 측정하여 도출된 측정변화율을 통해 배지의 수분 유출입량을 산출하는 방법에 있어서,
상기 급액구간 중 제1급액구간(B 및 C)에서 상기 배지의 수분 유출입량을 산출하는 제1급액구간 산출단계; 및
상기 비급액구간 중 상기 제1급액구간(B 및 C) 이후의 제1비급액구간(D 및 A')에서 상기 배지의 수분 유출입량을 산출하는 제1비급액구간 산출단계;를 포함하며,
상기 제1비급액구간(D 및 A')은 식물의 증산 및 상기 양액이 상기 배지로부터 배출되는 배액이 이루어지는 구간(D); 및 상기 구간(D) 이후, 상기 증산만이 이루어지는 구간(A');을 포함하며,
상기 제1급액구간(B 및 C)의 증산량은, 상기 제1급액구간 산출단계에서, 상기 제1급액구간(B 및 C) 이전의 증산만이 이루어지는 구간(A) 중 소정의 기간 동안 상기 배지의 중량의 변화율을 측정하여 도출된 측정변화율(TR1)로부터 산출되며,
상기 구간(D)의 증산량은, 상기 제1비급액구간 산출단계에서, 상기 측정변화율(TR1)로부터 산출되며,
상기 구간(A')의 증산량은, 상기 제1비급액구간 산출단계에서, 상기 구간(A')의 측정변화율로부터 산출되며,
상기 제1비급액구간(D 및 A') 이후에 나타나는 제2급액구간 및 제2비급액구간의 증산량은 상기 구간(A') 중 소정의 기간 동안 상기 배지의 중량의 변화율을 측정하여 도출된 측정변화율(TR2)로부터 각각 산출되는 배지의 수분 유출입량 산출방법.
During the period in which the nutrient solution is supplied to the medium in which the plants are planted and the non-supply section in which the supply of the nutrient solution to the medium is stopped alternately appear, the amount of water in and out of the medium is calculated through the measured change rate derived by measuring the rate of change in the weight of the medium in a way to
a first liquid supply section calculating step of calculating the amount of water in and out of the medium in the first liquid supply sections (B and C) of the liquid supply section; and
A first non-supplying section calculating step of calculating the amount of water in and out of the medium in the first non-supplying sections (D and A′) after the first non-supplying sections (B and C) among the non-supplying sections;
The first non-water supply section (D and A') includes a section (D) in which transpiration of plants and drainage in which the nutrient solution is discharged from the medium are performed; And after the section (D), the section (A') in which only the transpiration is made; includes;
The amount of increase in the first supply period (B and C) is, in the first supply period calculation step, the medium for a predetermined period of the period (A) in which only the increase in production before the first supply period (B and C) is performed It is calculated from the measured change rate (TR1) derived by measuring the change rate of the weight of
The amount of increase in the section (D) is calculated from the measurement change rate (TR1) in the first non-supply section calculation step,
The amount of increase in the section (A') is calculated from the measurement change rate of the section (A') in the first non-payment section calculation step,
The amount of transpiration in the second non-liquid supply section and the second non-liquid supply section appearing after the first non-liquid supply section (D and A′) was derived by measuring the rate of change in the weight of the medium during a predetermined period of the section (A′). A method of calculating the amount of water in and out of the medium calculated from the measurement change rate (TR2).
제1항에 있어서,
상기 제1급액구간(B 및 C)은
상기 배액이 이루어지지 않고, 상기 급액 및 상기 증산이 이루어지는 구간(B); 및
상기 구간(B) 이후, 상기 급액 및 상기 증산과 함께 상기 배액이 이루어지는 구간(C);을 포함하며,
상기 구간(B)의 급액량은
상기 제1급액구간 산출단계에서, 상기 구간(B)의 측정변화율로부터 산출된 배지무게 증가량 및 상기 측정변화율(TR1)로부터 산출된 증산량을 통해 산출되는 것을 특징으로 하는 배지의 수분 유출입량 산출방법.
According to claim 1,
The first payment section (B and C) is
A section (B) in which the drainage is not made, and the supply and the transpiration are made; and
After the section (B), the section (C) in which the drainage is made together with the supply and the transpiration;
The amount of liquid supplied in the section (B) is
In the first supply liquid section calculation step, the medium weight increase calculated from the measured change rate of the section (B) and the transpiration amount calculated from the measured change rate (TR1).
제2항에 있어서,
상기 급액구간 및 비급액구간이 교대로 나타나기 이전 구간에서 상기 배지의 중량의 변화율을 측정하여 측정변화율(SUref)을 도출하고,
상기 구간(C)의 배액량은
상기 제1급액구간 산출단계에서, 상기 구간(C)의 상기 측정변화율로부터 산출된 배지무게 증가량, 상기 측정변화율(TR1)로부터 산출된 증산량 및 상기 측정변화율(SUref)로부터 산출된 급액량을 통해 산출되는 것을 특징으로 하는 배지의 수분 유출입량 산출방법.
3. The method of claim 2,
Measuring the rate of change of the weight of the medium in the section before the supplying section and the non-supplying section appear alternately to derive a measurement change rate (SUref),
The amount of drainage in the section (C) is
In the first water supply section calculation step, the medium weight increase calculated from the measured change rate of the section C, the transpiration amount calculated from the measured change rate TR1, and the water supply amount calculated from the measured change rate SUref. Method for calculating the amount of water inflow and outflow of the medium, characterized in that.
제3항에 있어서,
상기 구간(D)의 배액량은
상기 제1비급액구간 산출단계에서, 상기 구간(D)의 측정변화율로부터 산출된 배지무게 증가량 및 상기 측정변화율(TR1)로부터 산출된 증산량을 통해 산출되는 것을 특징으로 하는 배지의 수분 유출입량 산출방법.
4. The method of claim 3,
The amount of drainage in the section (D) is
In the first non-supplying section calculation step, the medium weight increase calculated from the measured change rate of the section (D) and the transpiration amount calculated from the measured change rate (TR1).
제3항에 있어서,
상기 제1급액구간 산출단계는
상기 제1급액구간(B 및 C)에서의 상기 측정변화율이 상기 측정변화율(SUref)과 유사하면, 상기 구간(B)으로 판단하여 상기 배지의 수분 유출입량을 산출하는 것을 특징으로 하는 배지의 수분 유출입량 산출방법.
4. The method of claim 3,
The first pay period calculation step is
If the measured change rate in the first water supply section (B and C) is similar to the measured change rate (SUref), it is determined as the section (B) to calculate the water inflow and outflow of the medium. calculation method.
제3항에 있어서,
상기 제1급액구간 산출단계는
상기 제1급액구간(B 및 C)의 상기 측정변화율이 상기 측정변화율(SUref)과 유사하지 않으면, 상기 구간(C)으로 판단하여 상기 배지의 수분 유출입량을 산출하는 것을 특징으로 하는 배지의 수분 유출입량 산출방법.
4. The method of claim 3,
The first pay period calculation step is
If the measured change rate of the first water supply section (B and C) is not similar to the measured change rate (SUref), it is determined as the section (C) to calculate the water inflow and outflow of the medium. calculation method.
제3항에 있어서,
상기 측정변화율(SUref)은 미리 설정한 기간 동안 양액 공급이 없는 상태를 유지한 후 최초로 양액 공급이 개시된 후 배액이 수행되지 않는 소정의 기간 동안 산출된 것을 특징으로 하는 배지의 수분 유출입량 산출방법.
4. The method of claim 3,
The measurement change rate (SUref) is calculated for a predetermined period in which drainage is not performed after the nutrient solution supply is first started after maintaining a state in which there is no nutrient solution supply for a preset period.
제1항에 있어서,
상기 제1비급액구간 산출단계는
상기 제1비급액구간(D 및 A')의 상기 측정변화율이 상기 측정변화율(TR1)과 유사하면, 상기 구간(D)으로 판단하여 상기 배지의 수분 유출입량을 산출하는 것을 특징으로 하는 배지의 수분 유출입량 산출방법.
According to claim 1,
The first non-payment section calculation step is
If the measured change rate of the first non-supplying period (D and A') is similar to the measured change rate (TR1), it is determined as the period (D) and the amount of water in and out of the medium is calculated. How to calculate the inflow and outflow.
제8항에 있어서,
상기 제1비급액구간 산출단계는
상기 제1비급액구간(D 및 A')의 상기 측정변화율이 상기 측정변화율(TR1)과 유사하지 않으면, 상기 구간(A')으로 판단하는 것을 특징으로 하는 배지의 수분 유출입량 산출방법.
9. The method of claim 8,
The first non-payment section calculation step is
If the measured change rate of the first non-liquid supply period (D and A') is not similar to the measured change rate (TR1), it is determined as the period (A').
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