KR102470944B1 - 수분스트레스 모니터링 기능을 갖춘 관수시스템 및 그 동작 방법 - Google Patents

수분스트레스 모니터링 기능을 갖춘 관수시스템 및 그 동작 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 수분스트레스 모니터링 기능을 갖춘 관수시스템으로, 좀 더 자세하게는 작물의 수분스트레스에 기초하여 관수량을 제어하는 기술에 관한 것이다. 수분스트레스 모니터링 기능을 갖춘 관수시스템은 노즐배관을 통해 재배 중인 재배베드에 관수하는 관수부, 상기 재배베드의 영상 정보를 획득하고, 상기 영상 정보에 기초하여 상기 재배베드 상의 작물에 대한 수분스트레스 지수 정보를 생성하는 수분스트레스 모니터링부, 상기 수분스트레스 지수 정보에 기초하여 상기 관수부를 제어하는 제어부를 포함한다. 본 발명을 통해 인력의 경험치에 의존하여 작물의 수분 스트레스를 인식하고 관수하던 작업을 작물의 수분 스트레스를 인식하는 분광센서의 신호에 의거하여 변량으로 관수하여, 균일 관수를 통한 균일묘 생산 및 관수작업에 대한 노동 부담이 감소될 수 있다.

Description

수분스트레스 모니터링 기능을 갖춘 관수시스템 및 그 동작 방법{WATERING SYSTEM WITH MOISTURE STRESS MONITORING AND OPERATION METHOD THEREOF}
본 발명은 수분스트레스 모니터링 기능을 갖춘 관수시스템으로, 좀 더 자세하게는 작물의 수분스트레스에 기초하여 관수량을 제어하는 기술에 관한 것이다.
현재 영농작업의 기계화와 영농방식의 변화, 밭작물 재배를 위한 용수공급 d요구 등 영농환경의 변화로 인하여 경지면적이 감소함에도 불구하고 농업용수의 사용은 증가하고 있는 실정이다.
또한, 영농환경의 변화, FTA 체결에 따른 농업 분야에서의 경쟁력 제고, 수자원의 중요성 증대, 잦은 기상이변으로 인한 홍수, 침수, 가뭄 등의 재난 예방 등을 위해서 농업용수의 효율적 관리 및 이용의 필요성이 대두되고 있다.
농촌용수는 우리나라 수자원 중에서 가장 높은 비중을 차지하기 때문에 농촌용수의 효율적 관리는 수자원의 효율적인 관리와도 직결되며, 이에 따라 농촌지역에서 관개용수를 절약할 수 있는 과학적인 농촌용수 관리기법 도입이 필요한 실정이다.
특히, 수분스트레스를 인식하고 관수하던 작업은 인력의 경험치에 의존하여 작물의 수분스트레스를 인식하고 관수한다는 점에서, 그 기준이 불명확하고 경험이 없는 농가의 경우 어려움을 겪는 경우가 많았다.
본 발명은 작물의 수분스트레스 지수에 따라 관수량을 조절하여 작물의 생리장애 및 기타 시듬 현상을 효율적으로 예방하고 관수 작업에 대한 노동 부담을 감소시키는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 수분스트레스 모니터링 기능을 갖춘 관수시스템은 노즐배관을 통해 재배 중인 재배베드에 관수하는 관수부, 상기 재배베드의 영상 정보를 획득하고, 상기 영상 정보에 기초하여 상기 재배베드 상의 작물에 대한 수분스트레스 지수 정보를 생성하는 수분스트레스 모니터링부, 상기 수분스트레스 지수 정보에 기초하여 상기 관수부를 제어하는 제어부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 관수부는 보조 노즐배관을 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 재배베드의 양 끝단을 향해 관수할 수 있도록 상기 보조 노즐배관의 각도를 제어한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 재배베드의 영상 정보를 촬영하는 영상 촬영 모듈을 더 포함하고, 상기 영상 촬영 모듈은 제1파장 대역 및 제2 파장 대역의 빛을 통과시키는 대역통과필터를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 수분스트레스 지수 정보는 수분스트레스 지수를 포함하고, 상기 수분스트레스 모니터링부는 영상에 기초하여 상기 수분스트레스 지수를 생성하는 수분스트레스 지수 생성 모듈을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 수분스트레스 지수 생성 모듈은 상기 영상에서 제1 파장 대역에 대응하는 제1 반사값 및 상기 영상에서 제2 파장 대역에 대응하는 제2 반사값에 기초하여 상기 수분스트레스 지수를 생성한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 수분스트레스 지수 생성 모듈은 상기 제1 반사값 및 상기 제2 반사값의 차이에 기초하여 상기 수분스트레스 지수를 생성하고, 상기 수분스트레스 지수에 기초하여 두 개 이상의 수분스트레스 구간을 결정한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 제어부는 상기 수분스트레스 지수 생성 모듈로부터 파장대역을 수신하고, 상기 수분스트레스 지수에 기초하여 관수량을 결정하며, 상기 관수량은 두 개 이상의 구간을 포함하고, 결정된 상기 관수량은 상기 수분스트레스 구간에 대응한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 제어부는 상기 수분스트레스 지수 정보에 기초하여 상기 관수부의 관수량을 결정하는 관수량 제어 모듈, 상기 작물의 위치를 인식하고, 상기 작물의 위치에 기초하여 상기 관수부의 위치를 제어하는 위치 제어 모듈, 상기 작물의 위치 및 관수량 제어 모듈에 의해 결정된 상기 관수량에 기초하여, 상기 관수부의 속도를 제어하는 속도 제어 모듈, 상기 노즐배관과 상기 보조 노즐배관의 각도를 제어하는 각도 제어 모듈 및 상기 작물의 높이에 기초하여 상기 재배베드에 물을 공급하기 위해 상기 관수부의 높이를 제어하는 높이 제어 모듈을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 관수부는 스플라켓 및 랙피니언 중 적어도 하나를 포함하는 이동장치를 포함하며, 상기 위치 제어 모듈은 상기 이동장치의 이동을 제어한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 수분스트레스 모니터링 기능을 갖춘 관수시스템의 동작방법으로 수분스트레스 모니터링부가 재배베드의 영상 정보를 획득하는 단계, 상기 수분스트레스 모니터링부가 상기 영상에 기초하여 수분스트레스 지수 정보를 생성하는 단계, 제어부가 상기 수분스트레스 지수 정보에 기초하여 관수부를 제어하는 단계 및 관수부가 상기 제어부에 기초하여 상기 재배베드에 관수하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 수분스트레스 지수 정보를 생성하는 단계는 수분스트레스 지수 생성 모듈이 상기 영상에서 제1 파장 대역에 대응하는 제1 반사값 및 상기 영상에서 제2 파장 대역에 대응하는 제2 반사값을 생성하는 단계, 수분스트레스 지수 생성 모듈은 상기 제1 반사값 및 상기 제2 반사값의 차이에 기초하여 상기 수분스트레스 지수를 생성하는 단계 및 상기 수분스트레스 지수에 기초하여 두 개 이상의 수분스트레스 구간을 결정하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 관수량을 제어하는 단계는 관수량 제어 모듈이 상기 수분스트레스 지수 정보에 기초하여 상기 관수부의 관수량을 결정하는 단계, 위치 제어 모듈이 작물의 위치를 인식하고, 상기 작물의 위치에 기초하여 상기 관수부의 위치를 제어하는 단계, 속도 제어 모듈이 상기 작물의 위치 및 관수량 제어 모듈에 의해 결정된 상기 관수량에 기초하여, 상기 관수부의 속도를 제어하는 단계, 각도 제어 모듈이 노즐배관과 보조 노즐배관의 각도를 제어하는 단계 및 높이 제어 모듈이 상기 작물의 높이에 기초하여 상기 재배베드에 물을 공급하기 위해 상기 관수부의 높이를 제어하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 수분스트레스 모니터링 기능을 갖춘 관수시스템은 노즐배관을 통해 재배 중인 재배베드에 관수하는 관수부, 상기 재배베드의 영상 정보를 촬영하는 영상 촬영 모듈, 상기 영상 촬영 모듈로부터 재배베드의 영상 정보를 획득하고, 상기 영상 정보에 기초하여 상기 재배베드 상의 작물에 대한 수분스트레스 지수 정보를 생성하는 수분스트레스 모니터링부 및 상기 작물의 위치 정보 및 상기 수분스트레스 지수 정보에 기초하여 상기 간수부의 이동속도 및 관수량을 제어하는 제어부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 작물의 수분스트레스 지수에 따라 관수량을 조절하여 작물의 생리장애 및 기타 시듬 현상을 효율적으로 예방하고, 관수 작업에 대한 노동 부담을 감소시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 작물의 위치 및 크기에 기초하여 관수부의 속도 및 관수부의 노즐 각도를 제어하여 균일하게 관수를 할 수 있으며, 관수 작업에 대한 노동 부담을 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수분스트레스 모니터링 기능을 갖춘 관수시스템에 대한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 관수부에 대한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수분스트레스 모니터링부의 블록도이다.
도 4는 본 발명에 일 실시예에 따른 제어부에 대한 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 수분스트레스 모니터링 기능을 갖춘 관수시스템의 동작 방법을 도시한 순서도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 이들 실시 예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이에 의하여 제한되지 않는다는 것은 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제의 해결 방안을 명확하게 하기 위한 발명의 구성을 본 발명의 바람직한 실시 예에 근거하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하되, 도면의 구성요소들에 참조번호를 부여함에 있어서 동일 구성요소에 대해서는 비록 다른 도면상에 있더라도 동일 참조번호를 부여하였으며 당해 도면에 대한 설명 시 필요한 경우 다른 도면의 구성요소를 인용할 수 있음을 미리 밝혀둔다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
아울러 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 본 발명과 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명 그리고 그 이외의 제반 사항이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성 요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
특별히 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 발명은 수분스트레스 모니터링 기능을 갖춘 관수시스템(10)으로, 좀 더 자세하게는 작물의 수분스트레스에 기초하여 관수량을 제어하는 기술에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수분스트레스 모니터링 기능을 갖춘 관수시스템(10)에 대한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 수분스트레스 모니터링 기능을 갖춘 관수시스템(10)은 관수부(110), 수분스트레스 모니터링부(120) 및 제어부(130)를 포함한다. 노즐이 등간격으로 배치되었을 때, 재배베드의 가장자리 부분에 관수되는 물의 양이 가장 적다. 따라서, 보조 노즐배관(117)을 이용하여 가장자리 부분에도 물이 공급되도록 한다. 제어부(130)를 통해 보조 노즐배관(117)이 재배베드의 양 끝단을 향해 관수할 수 있도록, 보조 노즐배관의 각도를 제어할 수 있다. 이와 관련된 내용은 도 7에서 자세히 후술될 것이다.
또한, 수분스트레스 모니터링 기능을 갖춘 관수시스템(10)은 재배베드의 영상 정보를 촬영하는 영상 촬영 모듈을 더 포함할 수 있다. 영상 촬영 모듈은 제1파장 대역 및 제2 파장 대역의 빛을 통과시키는 대역통과필터를 포함한다. 이때, 영상 촬영 모듈은 수분스트레스 모니터링부(120)에 포함될 수도 있고, 수분스트레스 모니터링 기능을 갖춘 관수시스템(10)내에 별도로 제공될 수 있다.
관수부(110)는 노즐배관(115)을 통해 재배 중인 재배베드에 물을 공급한다. 이때, 온실 천장에 한 쌍의 이동레일이 서로 수평상태를 이루며 나란히 배치되고, 상기 온실 내부의 하부 방향에 다수의 재배베드가 위치한다.
이러한 구조를 통해, 관수시스템(10)은 다수의 재배베드 상부를 이동레일을 따라 직선 이동하며, 하부에 위치한 재배베드로 기설정된 양의 물을 공급한다.
하지만 재배베드에 위치한 작물의 크기가 시간이 지남에 따라 변하게 된다. 관수시스템(10)이 항상 동일한 높이 및 각도에서 재배베드로 물을 공급할 경우, 공급된 물이 크기가 커진 작물의 잎을 맞고 밖으로 튕겨져 나가 실질적으로 작물이 흡수하는 물의 양이 줄어들 수 있다.
따라서, 작물의 크기에 따라 물을 공급하는 노즐배관(115) 및 보조 노즐배관(117)을 포함하는 관수부(110)를 제어부(130)가 제어한다. 또한, 작물의 성장 균일도를 향상시키기 위하여, 재배베드의 양 끝단에 중앙보다 많은 양의 물을 공급할 수 있도록 보조 노즐배관(117)의 각도를 제어하여 재배베드에 물을 공급한다. 이와 관련된 내용은 도 2 및 도 7에서 자세하게 후술될 것이다.
수분스트레스 모니터링부(120)는 재배베드의 영상 정보를 획득하고 영상정보에 기초하여 재배베드 상의 작물에 대한 수분스트레스 지수 정보를 생성한다.
수분스트레스 모니터링부(120)는 수분스트레스 지수 생성 모듈(121)을 포함한다. 수분스트레스 지수 생성 모듈(121)은 영상에 기초하여 수분스트레스 지수를 생성한다. 영상에서 제1 파장 대역에 대응하는 제1 반사값 및 영상에서 제2 파장 대역에 대응하는 제2 반사값에 기초하여 수분스트레스 지수 정보를 생성한다. 수분스트레스 지수 정보는 수분스트레스 지수를 포함한다.
자세하게 설명하자면, 수분스트레스 지수 생성 모듈(121)은 제1 반사값 및 제2 반사값의 차이에 기초하여 수분스트레스 지수를 생성하고, 수분스트레스 지수에 기초하여 두 개 이상의 수분스트레스 구간을 결정한다.
예를 들어, 제1 수분스트레스 구간은 수분 0% 에서 10%의 수분 함량일 수 있고, 제2 수분스트레스 구간이 수분 45%에서 55%의 수분 함량, 제3 수분스트레스 구간이 수분 100%의 수분 함량일 수 있다. 하지만 이에 한정되지는 않으며, 수분스트레스 구간은 5개일 수도 있으며, 제1 수분스트레스 구간이 수분 함량이 100%일 수도 있다.
제어부(130)는 수분스트레스 지수 정보에 기초하여 관수부(110)를 제어한다. 또한, 제어부(130)는 작물의 생육정보에 기초하여 관수부(110)를 제어한다. 재배베드에서 재배 중인 작물의 크기에 따라 제어부(130)에서 제어신호를 생성한다.
제어부(130)는 수분스트레스 지수 생성 모듈(121)로부터 수분스트레스 지수 정보에 기초하여 관수부(100)의 관수량을 결정하는 관수량 제어 모듈(131)을 포함한다.
관수량 제어 모듈(131)은 상기 수분스트레스 지수를 두 개 이상의 수분스트레스 지수 구간에 대응시키고, 대응된 상기 두개 이상의 수분스트레스 지수 구간에 기초하여 관수량 매핑 테이블에 따라 관수량을 결정한다. 이때, 결정된 관수량은 수분스트레스 구간에 대응하며, 관수량 매핑 테이블은 두 개 이상의 수분스트레스 지수 구간에 따른 관수량의 관계를 정의한다.
예를 들어, 제1 수분스트레스 구간이 수분 0% 에서 10%로 수분 함량이 적다면, 제1 관수량 구간은 기설정된 물의 양의 100%를 재배베드로 공급한다. 제2 수분스트레스 구간이 수분 45%에서 55%로 수분 함량이 보통이라면, 제2 관수량 구간은 기설정된 물의 양의 50%를 재배베드로 공급하고, 제3 수분스트레스 구간이 수분 100%로 수분 함량이 충분하다면, 제3 관수량 구간은 재배베드로 물을 공급하지 않을 수 있다. 하지만, 이에 한정되지 않으며 수분스트레스 구간은 5개일 수도 있으며, 제1 수분스트레스 구간이 수분 함량이 100%일 수도 있다.
또한, 제어부(130)는 작물의 크기에 따라 물을 공급하는 노즐배관(115) 및 보조 노즐배관(117)을 포함하는 관수부(110)를 제어한다. 또한, 작물의 성장 균일도를 향상시키기 위하여, 재배베드의 양 끝단에 중앙보다 많은 양의 물을 공급할 수 있도록 보조 노즐배관(117)의 각도를 제어한다. 제어부(130)는 수분스트레스 구간에 대응하는 관수량에 기초하여 재배베드에 물을 공급하기 위해서 관수부(110)의 노즐배관(115) 및 보조 노즐배관(117)의 각도를 제어한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 관수부(110)에 대한 도면이다.
관수부(110)는 이동장치(111), 높이조절부재(113), 노즐배관(115) 및 보조 노즐배관(117)을 포함한다.
관수부(110)는 노즐배관(115)을 통해 재배 중인 재배베드에 물을 공급한다. 이때, 온실 천장에 한 쌍의 이동레일이 서로 수평상태를 이루며 나란히 배치되고, 상기 온실 내부의 하부 방향에 다수의 재배베드가 위치한다.
이동장치(111)는 정확한 관수를 위해 스플라켓 및 랙피니언 중 적어도 하나를 포함한다. 이동장치(111)는 내부에 모터가 구비되어 있다.
노즐배관은 수조와 연결된 다수의 공급배관으로부터 물을 공급받아 재배베드로 물을 공급한다. 제어부(130)의 신호에 기초하여 물을 공급하고, 작물의 생육에 기초하여 노즐배관(115) 및 보조 노즐배관(117)의 각도를 조절한다. 보조 노즐배관(117)은 노즐배관(115)의 끝단으로부터 각각 연장되며, 소정의 각도만큼 회전한다. 특히, 보조 노즐배관(117)이 회전하는 각도는 재배베드 내의 작물의 잎사귀를 거치지 않고, 작물의 줄기로 직접적으로 물을 공급할 수 있을 정도로 회전이 가능하다. 예를 들어, 보조 노즐배관(117)은 최소 30도 내지 최대 120도 범위 내에서 회전할 수 있다.
노즐배관(115)과 보조 노즐배관(117)은 결속구를 통해 상호 결합된다. 다수의 공급배관으로부터 노즐배관(115)으로만 물이 공급되는 경우에 공급된 물이 결속구 내부를 통과하여 보조 노즐배관(117)으로 전달될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수분스트레스 모니터링부(120)의 블록도이다.
도 3을 참조하면, 수분스트레스 모니터링부(120)는 재배베드의 영상 정보를 획득하고 영상정보에 기초하여 재배베드 상의 작물에 대한 수분스트레스 지수 정보를 생성한다. 또한, 수분스트레스 모니터링부(120)는 수분스트레스 지수 생성 모듈(121)을 포함한다. 수분스트레스 지수 생성 모듈(121)은 영상에 기초하여 수분스트레스 지수를 생성한다.
이때, 영상 정보는 영상 촬영 모듈을 통해 획득할 수 있다. 영상 촬영 모듈은 IP카메라, HD-SDI 카메라, 아날로그 카메라, 화재감지 컬러카메라, 열화상 카메라, SD(720x486, NTSC)급의 해상도에서 HD(1920x5080, HD5080p) 카메라, IP줌 스피드 카메라 또는 CCTV 카메라, 초음파 센서, 레이저 센서, 적외선 및 열감지 센서, 근접 센서, 스테디캠, 자이로센서, 제스처 센서, 기압 센서, 마그네틱 센서, 가속도 센서, 그립 센서, 컬러 센서, 생체 센서, 조도 센서, 또는 UV(ultra violet) 센서일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 영상 촬영 모듈은 제1 파장 대역 및 제2 파장 대역의 빛을 통과시키는 대역통과필터를 포함할 수 있다. 이때, 제1 파장 대역은 721m, 제2 파장 대역은 981nm일 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며, 실험을 통해 미리 설정된 값을 중에서 선택될 수 있으며, 작물의 종류에 따라 다른 설정 값을 사용할 수 있다.
이하에서는, 제1 파장 대역 및 제2 파장 대역에 대해 설명한다. 제1 파장 대역 및 제2 파장 대역은 수분스트레스를 인식하기 위하여, 동일 시간에 관수 후 추가 관수를 수행한 대조구와 관수를 수행하지 않은 시험구에 대하여 분광시험을 실시한 결과에 기초하여 도출될 수 있다. 이때, 분광시험은 다중분광센서 및 초분광센서를 이용할 수 있다. 분광시험을 통해, 수분스트레스를 파악하는데 유의미한 반사값이 측정될 수 있는 파장대역인 제1 파장 대역과 제2 파장 대역을 도출할 수 있다.
이와 같이, 수분스트레스 모니터링부(120)는 대역통과필터를 거친 영상 촬영 모듈의 영상을 통해 제1 파장 대역에 대응하는 제1 반사값 및 영상에서 제2 파장 대역에 대응하는 제2 반사값에 기초하여 수분스트레스 지수 정보를 생성한다. 이때, 수분스트레스 지수 정보는 수분스트레스 지수를 포함한다.
영상에서 제1 파장 대역에 대응하는 제1 반사값 및 영상에서 제2 파장 대역에 대응하는 제2 반사값에 기초하여 수분스트레스 지수 정보를 생성한다. 수분스트레스 지수 정보는 수분스트레스 지수를 포함한다.
예를 들어, 실험을 통해 도출된 제1 파장 대역인 720.85nm에서 반사값이 0.4036보다 크다면, 수분스트레스를 받고 있다고 할 수 있다. 또한, 제2 파장 대역인 981.47nm에서 반사값이 0.6582보다 작다면 수분스트레스를 받고 있다고 할 수 있다.
자세하게 설명하자면, 수분스트레스 지수 생성 모듈(121)은 제1 반사값 및 제2 반사값의 차이에 기초하여 수분스트레스 지수를 생성하고, 수분스트레스 지수에 기초하여 두 개 이상의 수분스트레스 구간을 결정한다.
예를 들어, 제1 수분스트레스 구간은 수분 0% 에서 10%의 수분 함량일 수 있고, 제2 수분스트레스 구간이 수분 45%에서 55%의 수분 함량, 제3 수분스트레스 구간이 수분 100%의 수분 함량일 수 있다. 수분스트레스 구간이 세 개인 경우를 설명하였지만, 이에 한정되지는 않으며 제어부(130)와 관수부(110)의 설계 특성에 따라 수분스트레스 구간 수는 변경될 수 있다. 예를 들어, 수분스트레스 구간은 제1 내지 제4 스트레스 구간일 수 있으며, 제1 내지 제5 스트레스 구간일 수 있다.
도 4는 본 발명에 일 실시예에 따른 제어부(130)에 대한 블록도이다.
도 4를 참조하면, 제어부(130)는 관수량 제어 모듈(131), 위치 제어 모듈(133), 속도 제어 모듈(135), 각도 제어 모듈(137) 및 높이 제어모듈을 포함한다.
관수량 제어 모듈(131)은 수분스트레스 지수 정보에 기초하여 관수부(110)의 관수량을 결정한다.
예를 들어, 제1 수분스트레스 구간은 수분 0% 에서 10%의 수분 함량이고, 제2 수분스트레스 구간이 수분 45%에서 55%의 수분 함량, 제3 수분스트레스 구간이 수분 100%의 수분 함량이라면, 제1 수분스트레스 구간에서는 관수량을 기설정된 양의 100%를 공급하고, 제2 수분스트레스 구간에서는 관수량을 기설정된 양의 50%를, 제3 수분스트레스 구간에서는 물을 공급하지 않는다.
위치 제어 모듈(133)은 인식장치를 통해 인식된 작물의 위치에 기초하여 관수부(110)의 위치를 제어한다.
예를 들어, 물의 공급이 필요하다고 인식된 작물의 위치가 재배베드의 중앙에 위치한다면, 위치 제어 모듈(133)은 관수부(110)가 재배베드의 중앙으로 위치하도록 제어한다.
속도 제어 모듈(135)은 작물의 위치 및 관수량 제어 모듈(131)에 의해 결정된 관수량에 기초하여 관수부(110)의 속도를 제어한다.
예를 들어, 상대적으로 일정하게 분사된 중앙부분의 관수량 측정결과 이동 속도가 증가함에 따라 관수량도 비례적으로 증가한다. 따라서 모종의 변량관수를 위해, 관수부(110)의 속도 조절을 통해 변량관수가 가능하도록 할 수 있다.
각도 제어 모듈(137)은 노즐배관(115)과 보조 노즐배관(117)의 각도를 제어한다.
예를 들어, 노즐이 등간격으로 배치되었을 때, 재배베드의 가장자리 부분에 관수되는 물의 양이 가장 적다. 따라서, 보조 노즐배관(117)을 이용하여 가장자리 부분에도 물이 공급되도록 한다.
높이 제어 모듈(139)은 작물의 높이에 기초하여 작물에 물을 공급하기 위해 관수부(110)의 높이를 제어한다.
예를 들어, 인식장치를 통해 인식된 작물의 높이가 낮다면 기설정된 관수부(110)의 높이보다 낮게하고, 작물에 물을 공급할 수 있도록 적절한 거리를 두고 위치하게 한다. 이때, 관수의 세기에 따라 작물과 관수부(110) 사이에 거리가 결정될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 수분스트레스 모니터링 기능을 갖춘 관수시스템(10)의 동작 방법을 도시한 순서도이다.
도 5를 참조하면, S21 단계는 수분스트레스 모니터링부(120)가 재배베드의 영상 정보를 획득한다.
예를 들어, 수분스트레스 모니터링부(120)는 재배베드의 영상 정보를 획득하고 영상정보에 기초하여 재배베드 상의 작물에 대한 수분스트레스 지수 정보를 생성한다.
이때, 영상 정보는 인식장치를 통해 획득할 수 있다. 인식장치는 IP카메라, HD-SDI 카메라, 아날로그 카메라, 화재감지 컬러카메라, 열화상 카메라, SD(720x486, NTSC)급의 해상도에서 HD(1920x5080, HD5080p) 카메라, IP줌 스피드 카메라 또는 CCTV 카메라, 초음파 센서, 레이저 센서, 적외선 및 열감지 센서, 근접 센서, 스테디캠, 자이로센서, 제스처 센서, 기압 센서, 마그네틱 센서, 가속도 센서, 그립 센서, 컬러 센서, 생체 센서, 조도 센서, 또는 UV(ultra violet) 센서일 수 있다.
S22 단계는 수분스트레스 모니터링부(120)가 영상 정보에 기초하여 수분스트레스 지수 정보를 생성한다.
수분스트레스 지수 생성 모듈(121)이 영상에서 제1 파장 대역에 대응하는 제1 반사값 및 영상에서 제2 파장 대역에 대응하는 제2 반사값을 생성하는 단계, 수분스트레스 지수 생성 모듈(121)은 제1 반사값 및 제2 반사값의 차이에 기초하여 수분스트레스 지수를 생성하는 단계 및 수분스트레스 지수에 기초하여 두 개 이상의 수분스트레스 구간을 결정하는 단계를 포함한다.
예를 들어, 수분스트레스 모니터링부(120)는 수분스트레스 지수 생성 모듈(121)을 포함한다. 수분스트레스 지수 생성 모듈(121)은 영상에 기초하여 수분스트레스 지수를 생성한다.
영상에서 제1 파장 대역에 대응하는 제1 반사값 및 영상에서 제2 파장 대역에 대응하는 제2 반사값에 기초하여 수분스트레스 지수 정보를 생성한다. 수분스트레스 지수 정보는 수분스트레스 지수를 포함한다.
자세하게 설명하자면, 수분스트레스 지수 생성 모듈(121)은 제1 반사값 및 제2 반사값의 차이에 기초하여 수분스트레스 지수를 생성하고, 수분스트레스 지수에 기초하여 두 개 이상의 수분스트레스 구간을 결정한다.
S23 단계는 제어부(130)가 수분스트레스 지수 정보에 기초하여 관수부(110)를 제어한다.
관수량을 제어하는 단계는 관수량 제어 모듈(131)이 수분스트레스 지수 정보에 기초하여 관수부의 관수량을 결정하는 단계, 위치 제어 모듈(133)이 작물의 위치를 인식하고, 작물의 위치에 기초하여 관수부의 위치를 제어하는 단계, 속도 제어 모듈(135)이 작물의 위치 및 관수량 제어 모듈(131)에 의해 결정된 관수량에 기초하여, 관수부(110)의 속도를 제어하는 단계, 각도 제어 모듈(137)이 노즐배관(115)과 보조 노즐배관(117)의 각도를 제어하는 단계 및 높이 제어 모듈(139)이 작물의 높이에 기초하여 재배베드에 물을 공급하기 위해 관수부(110)의 높이를 제어하는 단계를 포함한다.
예를 들어, 제어부(130)는 관수량 제어 모듈(131), 위치 제어 모듈(133), 속도 제어 모듈(135), 각도 제어 모듈(137) 및 높이 제어 모듈(139)을 포함한다. 관수량 제어 모듈(131)은 수분스트레스 지수 정보에 기초하여 관수부(110)의 관수량을 결정한다.
위치 제어 모듈(133)은 인식장치를 통해 인식된 작물의 위치에 기초하여 관수부(110)의 위치를 제어한다.
속도 제어 모듈(135)은 작물의 위치 및 관수량 제어 모듈(131)에 의해 결정된 관수량에 기초하여 관수부(110)의 속도를 제어한다.
각도 제어 모듈(137)은 노즐배관(115)과 보조 노즐배관(117)의 각도를 제어한다.
높이 제어 모듈(139)은 작물의 높이에 기초하여 작물에 물을 공급하기 위해 관수부(110)의 높이를 제어한다.
S24단계는 관수부(110)가 제어부(130)에 기초하여 재배베드에 관수한다.
예를 들어, 제1 수분스트레스 구간이 수분 0% 에서 10%의 수분 함량이고, 제2 수분스트레스 구간이 수분 45%에서 55%의 수분 함량, 제3 수분스트레스 구간이 수분 100%의 수분 함량일 때, 수분스트레스 모니터링부(120)에서 획득된 수분스트레스 지수 정보가 제1 수분스트레스 구간이라면, 제어부(130)는 관수량을 기설정된 양의 100%를 공급하도록 제어하여 관수부(110)는 기설정된 물의 양의 100%를 공급한다.
관수시스템 : 10
관수부 : 110
이동장치 : 111
높이조절부재 : 113
노즐배관 : 115
보조 노즐배관 : 117
수분스트레스 모니터링부 : 120
수분스트레스 지수 생성 모듈 : 121
제어부 : 130
관수량 제어 모듈 : 131
위치 제어 모듈 : 133
속도 제어 모듈 : 135
각도 제어 모듈 : 137
높이 제어 모듈 : 139

Claims (13)

  1. 노즐배관을 통해 재배 중인 재배베드에 관수하는 관수부;
    상기 재배베드의 영상 정보를 획득하고, 상기 영상 정보에 기초하여 상기 재배베드 상의 작물에 대한 수분스트레스 지수 정보를 생성하는 수분스트레스 모니터링부; 및
    상기 수분스트레스 지수 정보에 기초하여 상기 관수부를 제어하는 제어부를 포함하며,
    상기 제어부는,
    상기 작물의 위치를 인식하고, 상기 작물의 위치에 기초하여 상기 관수부의 위치를 제어하는 위치 제어 모듈;
    상기 수분스트레스 지수 정보에 기초하여 상기 관수부의 관수량을 결정하는 관수량 제어 모듈; 및
    상기 위치 제어 모듈에 의해 인식된 상기 작물의 위치 및 상기 관수량 제어 모듈에 의해 결정된 상기 관수량에 기초하여, 상기 관수부의 속도를 제어하는 속도 제어 모듈을 포함하며,
    상기 관수량 제어 모듈은 상기 수분스트레스 지수를 5개의 수분스트레스 지수 구간에 대응시키고, 대응된 상기 5개의 수분스트레스 지수 구간에 기초하여 관수량 매핑 테이블에 따라 관수량을 결정하며,
    결정된 상기 관수량은 상기 수분스트레스 구간에 대응하며,
    상기 관수량 매핑 테이블은 상기 5개의 수분스트레스 지수 구간에 따른 관수량의 관계를 정의하는, 수분스트레스 모니터링 기능을 갖춘 관수시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 관수부는 보조 노즐배관을 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 재배베드의 양 끝단을 향해 관수할 수 있도록 상기 보조 노즐배관의 각도를 제어하는 수분스트레스 모니터링 기능을 갖춘 관수시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 재배베드의 영상 정보를 촬영하는 영상 촬영 모듈을 더 포함하고,
    상기 영상 촬영 모듈은 제1파장 대역 및 제2 파장 대역의 빛을 통과시키는 대역통과필터를 포함하는 수분스트레스 모니터링 기능을 갖춘 관수시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 수분스트레스 지수 정보는 수분스트레스 지수를 포함하고,
    상기 수분스트레스 모니터링부는,
    상기 영상 정보에 기초하여 상기 수분스트레스 지수를 생성하는 수분스트레스 지수 생성 모듈을 포함하는 수분스트레스 모니터링 기능을 갖춘 관수시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 수분스트레스 지수 생성 모듈은 상기 영상에서 상기 제1 파장 대역에 대응하는 제1 반사값 및 상기 영상에서 제2 파장 대역에 대응하는 제2 반사값에 기초하여 상기 수분스트레스 지수를 생성하는 수분스트레스 모니터링 기능을 갖춘 관수시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 수분스트레스 지수 생성 모듈은 상기 제1 반사값 및 상기 제2 반사값의 차이에 기초하여 상기 수분스트레스 지수를 생성하고,
    상기 수분스트레스 지수에 기초하여 5개의 수분스트레스 구간을 결정하는 수분스트레스 모니터링 기능을 갖춘 관수시스템.
  7. 삭제
  8. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 노즐배관과 상기 보조 노즐배관의 각도를 제어하는 각도 제어 모듈; 및
    상기 작물의 높이에 기초하여 상기 재배베드에 물을 공급하기 위해 상기 관수부의 높이를 제어하는 높이 제어 모듈을 더 포함하는 수분스트레스 모니터링 기능을 갖춘 관수시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 관수부는 스플라켓 및 랙피니언 중 적어도 하나를 포함하는 이동장치를 포함하며,
    상기 위치 제어 모듈은 상기 이동장치의 이동을 제어하는 수분스트레스 모니터링 기능을 갖춘 관수시스템.
  10. 수분스트레스 모니터링 기능을 갖춘 관수시스템의 동작방법으로,
    수분스트레스 모니터링부가 재배베드의 영상 정보를 획득하는 단계;
    상기 수분스트레스 모니터링부가 상기 영상에 기초하여 수분스트레스 지수 정보를 생성하는 단계;
    제어부가 상기 수분스트레스 지수 정보에 기초하여 관수부를 제어하는 단계;
    상기 제어부가 작물의 위치를 인식하고, 상기 작물의 위치에 기초하여 상기 관수부의 위치를 제어하는 단계; 및
    관수부가 상기 제어부에 기초하여 상기 재배베드에 관수하는 단계를 포함하며,
    상기 제어부는,
    상기 수분스트레스 지수 정보에 기초하여 상기 관수부의 관수량을 결정하는 관수량 제어 모듈; 및
    위치 제어 모듈에 의해 인식된 상기 작물의 위치 및 상기 관수량 제어 모듈에 의해 결정된 상기 관수량에 기초하여, 상기 관수부의 속도를 제어하는 속도 제어 모듈을 포함하며,
    상기 관수량 제어 모듈은 상기 수분스트레스 지수를 5개의 수분스트레스 지수 구간에 대응시키고, 대응된 상기 5개의 수분스트레스 지수 구간에 기초하여 관수량 매핑 테이블에 따라 관수량을 결정하며,
    결정된 상기 관수량은 상기 수분스트레스 구간에 대응하며,
    상기 관수량 매핑 테이블은 상기 5개의 수분스트레스 지수 구간에 따른 관수량의 관계를 정의하는, 수분스트레스 모니터링 기능을 갖춘 관수시스템의 동작방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 수분스트레스 지수 정보를 생성하는 단계는,
    수분스트레스 지수 생성 모듈이 상기 영상에서 제1 파장 대역에 대응하는 제1 반사값 및 상기 영상에서 제2 파장 대역에 대응하는 제2 반사값을 생성하는 단계;
    수분스트레스 지수 생성 모듈은 상기 제1 반사값 및 상기 제2 반사값의 차이에 기초하여 상기 수분스트레스 지수를 생성하는 단계; 및
    상기 수분스트레스 지수에 기초하여 상기 5개의 수분스트레스 구간을 결정하는 단계를 포함하는 수분스트레스 모니터링 기능을 갖춘 관수시스템의 동작방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 관수부를 제어하는 단계는,
    위치 제어 모듈이 작물의 위치를 인식하고, 상기 작물의 위치에 기초하여 상기 관수부의 위치를 제어하는 단계;
    속도 제어 모듈이 상기 작물의 위치 및 관수량 제어 모듈에 의해 결정된 상기 관수량에 기초하여, 상기 관수부의 속도를 제어하는 단계;
    각도 제어 모듈이 노즐배관과 보조 노즐배관의 각도를 제어하는 단계; 및
    높이 제어 모듈이 상기 작물의 높이에 기초하여 상기 재배베드에 물을 공급하기 위해 상기 관수부의 높이를 제어하는 단계를 포함하는 수분스트레스 모니터링 기능을 갖춘 관수시스템의 동작방법.
  13. 노즐배관을 통해 재배 중인 재배베드에 관수하는 관수부;
    상기 재배베드의 영상 정보를 촬영하는 영상 촬영 모듈;
    상기 영상 촬영 모듈로부터 재배베드의 영상 정보를 획득하고, 상기 영상 정보에 기초하여 상기 재배베드 상의 작물에 대한 수분스트레스 지수 정보를 생성하는 수분스트레스 모니터링부; 및
    상기 작물의 위치 정보 및 상기 수분스트레스 지수 정보에 기초하여 상기 관수부의 이동속도 및 관수량을 제어하는 제어부를 포함하며,
    상기 제어부는,
    상기 작물의 위치를 인식하고, 상기 작물의 위치에 기초하여 상기 관수부의 위치를 제어하는 위치 제어 모듈;
    상기 수분스트레스 지수 정보에 기초하여 상기 관수부의 관수량을 결정하는 관수량 제어 모듈; 및
    상기 위치 제어 모듈에 의해 인식된 상기 작물의 위치 및 상기 관수량 제어 모듈에 의해 결정된 상기 관수량에 기초하여, 상기 관수부의 속도를 제어하는 속도 제어 모듈을 포함하며,
    상기 관수량 제어 모듈은 상기 수분스트레스 지수를 5개의 수분스트레스 지수 구간에 대응시키고, 대응된 상기 5개의 수분스트레스 지수 구간에 기초하여 관수량 매핑 테이블에 따라 관수량을 결정하며,
    결정된 상기 관수량은 상기 수분스트레스 구간에 대응하며,
    상기 관수량 매핑 테이블은 상기 5개의 수분스트레스 지수 구간에 따른 관수량의 관계를 정의하는, 수분스트레스 모니터링 기능을 갖춘 관수시스템.
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