KR20070055813A - 토양정보 검출장치를 구비한 족답형 토양 시료 측정 장치 및 그 측정방법 - Google Patents

토양정보 검출장치를 구비한 족답형 토양 시료 측정 장치 및 그 측정방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 토양정보 검출장치를 구비한 족답형 토양 시료 채취기 및 그 측정방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 페달부와 토양특성 검출센서가 구비된 토양시료 채취기와 위치지리 측정부, 연산 및 데이터 저장부, 데이터 저장부, 라벨 인쇄기로 구비된다.
상기와 같은 본 발명에 의하면, 토양시료 채취기는 페달부를 발로 밟아 몸무게를 이용하여 토양시료를 용이하게 채취할 수 있어 작업의 효율성을 향상시킬 수 있고, 토양시료의 채취와 동시에 정확한 지리위치정보 및 토양 특성정보를 제공할 수 있다.
토양시료, DGPS, 토양 전기전도도(EC), 토양시료 채취기

Description

토양정보 검출장치를 구비한 족답형 토양 시료 채취기 및 그 측정방법{Tread-bar type soil sampler combined soil property sensor and measuring method of there}
도 1은 본 발명에 따른 토양정보 검출장치를 구비한 족답형 토양 시료 측정방법의 개념도를 도시한 도면이고,
도 2는 본 발명에 따른 토양정보 검출장치를 구비한 족답형 토양 시료 측정방법의 연결을 도시한 도면이며,
도 3은 본 발명에 따른 토양정보 검출장치를 구비한 족답형 토양 시료 채취기를 도시한 도면이고,
도 4는 본 발명에 따른 토양정보 검출장치를 구비한 족답형 토양 시료 채취기의 부분 확대도를 도시한 도면이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
10 : 지리위치 측정부 20 : 토양특성 검출센서
22 : 전극봉 24 : 온도센서봉
30 : 신호변환기 40 : 연산 및 데이터 저장부
50 : 데이터 표시부 60 : 라벨 인쇄기
70 : 토양시료 채취기 72 : 몸체부
74 : 페달부 76 : 채취부
77 : 시료캔장착구 78 : 절삭구
79 : 시료캔 80 : 채취시료
본 발명은 족답형 토양 시료 채취기 및 그 측정방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 DGPS(Differential Global Positioning System)에 의한 지리위치 측정부와 센서가 구비된 토양시료 채취기 및 상기 지리정보와 센서 측정값을 연산, 저장할 수 있는 연산 및 데이터 저장부를 형성하여 토양시료의 채취와 동시에 정확한 지리위치정보 및 토양 특성을 제공할 수 있게 된다.
그리고, 상기 채취기에 발로 밟을 수 있는 페달을 형성하여 토양시료 채취 시, 작업을 용이하게 하여 효율을 향상시킬 수 있는 토양정보 검출장치를 구비한 족답형 토양 시료 채취기 및 그 측정방법에 관한 것이다.
일반적으로, 작물을 재배하는데 필요한 토양정보, 즉, 작물의 발아와 뿌리 발육에 필요한 물리적 상태를 파악하기 위한 토양 3상(기상, 액상, 고상)과 토성, 작물생육에 필요한 영양 상태를 파악하기 위한 토양의 화학적 성분구성에 대한 자료를 얻기 위해 토양시료를 채취한다.
이러한 토양시료의 채취방법은 인력 혹은 기계적 장치를 이용하여 토양으로부터 일정량의 시료를 채취하고, 이를 일정한 방법에 따라 건조한다.
건조된 시료에 화학용액을 사용하여 유효 성분을 추출하고, 이 추출된 유효성분을 분석함으로 토양상태를 파악하게 된다.
그러나, 상기와 같은 방법은 수 시간에서 수일 정도의 오랜 시간이 소요될 뿐 아니라 지번을 중심으로 한 채취지점의 파악은 한 필지 내에서도 변량적인 처방이 가능한 정밀농업 기술을 적용하는데 필요한 정보를 제공하기 어려운 문제점이 있다.
또한, 인력으로 시료를 채취하는 경우는 시료 채취기를 단단한 토양 속에 관입시키고 인출하는데 어려움을 겪게 되므로 작업의 효율성이 저하되는 문제점이 있다.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해소하기 위해 안출된 것으로써, 토양시료 채취 시, 채취된 토양시료의 수분, 전기전도도(EC:Electrical Conductivity), 온도 등을 측정할 수 있는 센서를 형성하고, 이 센서에서 측정된 데이터 및 지리위치 측정부에서 측정된 위치정보를 연산 및 저장하도록 연산 및 데이터 저장부를 형성하여 토양시료의 채취와 동시에 지리정보 및 토양 특성 정보를 제공할 수 있다.
그리고, 몸체와 수직을 이루는 페달이 형성된 토양시료 채취기를 구비하여 토양시료를 채취함에 있어서, 작업의 효율성을 향상시킬 수 있게 하는 토양정보 검출장치를 구비한 족답형 토양 시료 채취기 및 그 측정방법을 제공하는 것이 목적이다.
상기 목적을 이루기 위한 본 발명은, DGPS를 이용하여 시료채취 지점의 경· 위도 좌표를 확정하는 지리위치 측정부와, 토양 시료를 채취하는 토양시료 채취기와, 상기 채취기에 구비되어 전기적 특성을 이용하여 토양의 전기전도도(EC:Electrical Conductivity)와 수분 및 온도를 측정하는 토양특성검출센서와, 상기 토양특성 검출센서로부터 입력된 아날로그 신호를 정재하고 디지털 신호로 바꾸어 주는 신호변환기와, 상기 지리위치 측정부와 신호변환기에 의해 측정된 센서자료를 연산 및 데이터의 이송, 관리, 저장을 담당하는 연산 및 데이터 저장부와, 상기 연산 및 데이터 저장부에 의해 저장된 여러 가지 토양 특성 및 일련번호를 표시하는 데이터 표시부와, 상기 토양시료 채취부에서 채취된 시료에 상기 연산 및 데이터 저장부에서 측정된 자료를 인쇄하여 붙일 수 있도록 하는 라벨 인쇄기를 포함하여 이루어진다.
또한, 상기 토양특성 검출센서는, 토양의 전기전도도와 수분함유량을 측정하는 전극봉과, 토양의 온도를 측정하는 온도센서봉을 포함하여 이루어진다.
바람직하게, 일단에 손잡이가 형성되고, 원통으로 이루어진 몸체가 형성된 몸체부와, 상기 몸체부의 타단에 길이방향으로 연결되고, 측면에 페달이 형성된 페 달부와, 상기 페달부의 일단에 연결되어 토양 시료를 채취하는 채취부를 포함하여 이루어진다.
그리고, 상기 페달부의 페달은 외면에 미끄럼방지돌기가 형성된 봉으로 형성된다.
또한, 상기 채취부는 내부에 토양정보 검출센서가 형성되고, 토양 시료를 담을 수 있는 시료캔과, 상기 시료캔이 내설되며, 일단에 절삭구가 형성된 시료캔장착구를 포함하여 이루어진다.
바람직하게, 상기 토양특성 검출센서는 토양의 전기전도도(EC:Electrical Conductivity)와 수분함유량을 측정하는 전극봉과 토양의 온도를 측정하는 온도센서봉을 포함하여 이루어진다.
그리고, DGPS를 이용하여 위치를 측정하는 단계와, 상기 측정된 위치의 토양으로부터 시료를 토양시료 채취기로 채취하는 단계와, 상기 채취된 토양의 전기전도도와 수분 및 온도를 토양특성검출센서로 측정하는 단계와, 상기 전기전도도와 수분 및 온도의 측정된 신호를 신호변환기에 의해 디지털 신호로 변환되는 단계와, 상기 위치정보와 상기 변환된 신호를 연산 및 데이터 저장부에 의해 연산되고 저장되는 단계와, 상기 저장된 데이터를 데이터표시부로 표시하는 단계와, 상기 저장된 데이터를 라벨 인쇄기에 의해 라벨로 출력되는 단계를 포함하여 이루어진다.
상기와 같은 구성에 의하면, 토양시료 채취기를 발로 밟아 몸무게를 이용하여 토양시료를 용이하게 채취할 수 있어 작업의 효율성을 향상시킬 수 있고, 토양시료의 채취와 동시에 정확한 지리위치정보 및 토양 특성정보를 제공할 수 있게 된 다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
또한, 본 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것은 아니고 단지 예시로 제시된 것이며, 그 기술적 요지를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변경이 가능하다.
도 1은 본 발명에 따른 토양정보 검출장치를 구비한 족답형 토양 시료 측정방법의 개념도를 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 토양정보 검출장치를 구비한 족답형 토양 시료 측정방법의 연결을 도시한 도면이며, 도 3은 본 발명에 따른 토양정보 검출장치를 구비한 족답형 토양 시료 채취기를 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 토양정보 검출장치를 구비한 족답형 토양 시료 채취기의 부분 확대도를 도시한 도면이다.
도 1과 도 2에서 도시한 바와 같이, 토양정보 검출장치를 구비한 족답형 토양 시료 측정방법은 크게 8개의 구성요소로 이루어지는 것으로, DGPS(Differential Global Positioning System)를 이용하여 위치를 파악하는 지리위치 측정부(10)가 형성되어 토양채취 지점의 경· 위도 좌표를 정확하게 파악할 수 있다.
그리고, 토양에 직접 관입되어 토양을 채취하는 토양시료 채취기(70)의 내부에 전기적 특성을 이용하여 토양의 전기전도도(EC:Electrical Conductivity)와 수분 및 온도 등을 측정하는 토양특성 검출센서(20)가 형성되어, 상기 토양시료 채취기(70)에서 토양시료를 채취함과 동시에 토양특성을 측정할 수 있는 것이다.
상기 토양특성 검출센서(20)에서 입력된 아날로그 신호는 신호변화기(30)를 통하여 디지털 신호로 변환되어 연산 및 데이터 저장부(40)로 전달된다.
이때, 상기 연산 및 데이터 저장부(40)는 토양특성 검출센서(20)에서 측정된 토양특성 자료와 상기 지리위치 측정부(10)에서 측정된 지리위치 자료를 연산하고, 이 연산된 데이터의 이송, 관리, 저장을 하게 된다.
상기와 같이, 저장된 데이터는 데이터 표시부(50)에 의해 여러 가지 토양 특성 및 일련번호 등을 표시하여 육안으로 확인할 수 있도록 하고, 이 표시된 데이터는 상기 토양시료 채취기(70)에서 채취된 토양시료(80)에 부착할 수 있도록 라벨 인쇄기(60)를 통해 인쇄되어 각 토양시료(80)에 부착하게 된다.
이때, 상기에서 설명된, 모든 장비는 배터리에 전기적으로 연결되어 휴대가 용이하도록 사용되고, 상기 배터리는 전기적 충전이 가능하도록 형성됨이 바람직한 것이며, 경우에 따라 상기 각 장비들이 별도의 전원장치를 구비할 수 있다.
도 3과 도 4에서 도시한 바와 같이, 토양시료 채취기(70)는 몸체부(72)와 페달부(74) 및 채취부(76)를 포함하여 이루어지는 것으로, 상기 몸체부(72)는 봉으로 이루어진 몸체가 형성되고, 이 몸체의 일단에 손잡이가 형성되어 토양시료 채취기(70)를 용이하게 운반하거나 사용할 수 있다.
그리고, 상기 페달부(74)는 상기 몸체부(72)의 타단에 길이 방향으로 연결되는 것으로, 그 일측에 수직으로 형성된 페달(75)이 형성된다.
이때, 상기 페달(75)은 외면에 미끄럼방지돌기가 형성되는 것으로, 상기 토양시료 채취기(70)의 형상과 동일하고, 그 강도를 높이기 위해 봉으로 형성됨이 바람직하며, 그 형상은 자전거 페달이나 다양한 형상으로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 페달은 토양시료 채취기(70)를 단단한 토양에서 채취하게 될 경우, 발로 밟아 더욱 용이하게 채취할 수 있도록 형성된 것으로 일측으로 하나 또는 둘 이상 형성될 수 있다.
상기 채취부(76)는 시료캔(79)과 이 시료캔(79)을 보호하고 토양에 관입할 수 있게 하는 시료캔장착구(77)를 포함하여 이루어지는 것으로, 상기 시료캔(79)은 그 내부에 토양특성 검출센서(20)가 구비되어 있으며, 상기 시료캔장착구(79)는 일단에 토양을 절삭할 수 있는 절삭구(78)가 형성되어 단단하게 다져진 토양 속으로 관입될 수 있게 된다.
상기 채취부(76)의 시료캔(79)에 담겨진 토양시료는 토양특성 검출센서(20)에 의해 토양의 전기전도도(EC:Electrical Conductivity)와 수분 및 온도 등을 측정하게 되는데, 이는 상기 토양특성 검출센서(20)가 전극봉(22)과 온도센서봉(24)으로 이루어지기 때문에 그 측정이 가능하게 되는 것이다.
상기와 같이 이루어진 토양시료 채취기(70)의 작동 및 효과를 알아보면, 작업자가 토양시료를 채취하기 위해 몸체부(72)의 손잡이를 잡고, 페달부(74)의 페달(75)을 밟아 체중을 토양시료 채취기(70) 쪽으로 옮기면 채취부(76)가 토양 속으로 관입되어 토양시료를 채취하게 된다.
이때, 상기 채취부(76)의 하단에는 절삭구(78)가 형성되어 토양을 절삭하면 관입이 되는데, 토양이 단단한 경우 몸체부(72)의 손잡이를 잡고 좌우로 돌리면 용이하게 토양을 절삭하여 관입이 된다.
특히, 상기 페달부(74)의 페달(75)을 동시에 밟음으로 더욱더 용이하게 토양 시료를 채취할 수 있는 것이다.
이때, 상기 채취부(76)에 토양시료가 채취됨과 동시에 그 내부에 구비된 토양특성 검출센서(20)의 전극봉(22)과 온도센서봉(24)에 의해 토양시료의 수분, 전기전도도(EC:Electrical Conductivity), 온도에 관련하여 그 측정치를 출력선을 따라 신호변환기(30)로 전달된다.
상기 신호변환기(30)는 토양특성 검출센서(20)에서 전달된 아나로그 신호를 필터링하고, 증폭하여 디지털 신호로 변환한 다음, 프로세서가 있는 연산 및 데이터 저장부(40)로 전달하고, 이 연산 및 데이터 저장부(40)는 전달된 디지털 신호를 토양 전기전도도(EC:Electrical Conductivity), 함수율, 온도 등의 값으로 변환한다.
변환된 데이터들은 지리위치 측정부(10)로부터 위치한 지리좌표 데이터와 결합하여 시료를 채취한 지점의 데이터로 저장· 관리되며 데이터 표시부(50)의 화면에는 글자 및 그림으로 데이터의 상태가 표시된다.
충분한 시료가 충진된 후, 작업자는 채취부(76)를 토양 밖으로 뽑아내어 토양이 충진된 시료캔(79)을 분리해 낸 다음, 라벨 인쇄기(60)가 출력한 토양특성 데이터가 기록된 라벨을 시료캔(79)에 부착하여 운반용기방에 보관하면 토양시료(80)의 채취공정이 종료된다.
상기의 과정을 다시 말하면, 시료캔장착구(77) 내의 시료캔(79)에 충진 된 토양시료들은 시료캔(79) 상단부에 에 위치한 토양특성 검출센서(20)의 전극봉(22) 및 온도센서봉(24)과 접촉하게 되어 토양 수분, 토양 EC, 토양 온도에 대한 정보가 센서 어셈블리의 신호 출력선을 따라 신호변환기(30)로 전달된다.
상기 신호변환기(30)는 전달된 아나로그 신호를 필터링하고, 증폭하여 디지털 신호로 변환한 다음 프로세서가 있는 연산 및 데이터 저장부(40)로 전달하면, 이 연산 및 데이터 저장부(40)는 전달된 디지털 신호를 토양 EC, 함수율, 온도의 값으로 변환한다.
상기와 같이, 변환된 데이터 들은 지리위치 측정부(10)로부터 수신한 지리좌표 데이터와 결합하여 시료를 채취한 지점의 데이터 셋으로 저장· 관리되며, 데이터 표시부(50)의 화면에는 글자 및 그림으로 데이터의 상태가 표시된다.
충분한 시료가 충진된 후, 작업자는 시료캔장착구(77)를 토양 밖으로 뽑아내어 토양이 충진된 시료캔(79)을 분리해 낸 다음 라벨 인쇄기(60)가 출력한 토양 특성 데이터가 기록된 라벨을 시료캔(79)에 부착하여 운반용가방에 보관하면 토양시료의 채취공정이 종료된다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 의한 토양정보 검출장치를 구비한 족답형 토양 시료 채취기 및 그 측정방법에 의하면, 마치 사람이 삽질을 하는 동작과 유사하므로 손으로 눌러 넣거나 망치로 때리는 방법에 비해 용이하게 토양시료를 채취할 수 있어 작업 시간을 단축시킬 수 있고, 작업 능률을 크게 향상시킬 수 있다.
그리고, 토양시료의 채취와 동시에 별도의 분석 작업 없이 토양의 개략적 특성을 실시간으로 측정할 수 있으므로 작업시간을 단축시킬 수 있고, 별도의 인원을 필요로 하지 않기 때문에 비용도 절감할 수 있음은 물론, 토양에 관련된 정보로 활용할 수 있게 하는 매우 유용하고 효과적인 발명이다.

Claims (7)

  1. DGPS를 이용하여 시료채취 지점의 경· 위도 좌표를 확정하는 지리위치 측정부;
    토양 시료를 채취하는 토양시료 채취기;
    상기 채취기에 구비되어 전기적 특성을 이용하여 토양의 전기전도도와 수분 및 온도를 측정하는 토양특성검출센서;
    상기 토양특성 검출센서로부터 입력된 아날로그 신호를 정재하고 디지털 신호로 바꾸어 주는 신호변환기;
    상기 지리위치 측정부와 신호변환기에 의해 측정된 센서자료를 연산 및 데이터의 이송, 관리, 저장을 담당하는 연산 및 데이터 저장부;
    상기 연산 및 데이터 저장부에 의해 저장된 여러 가지 토양 특성 및 일련번호를 표시하는 데이터 표시부;
    상기 토양시료 채취부에서 채취된 시료에 상기 연산 및 데이터 저장부에서 측정된 자료를 인쇄하여 붙일 수 있도록 하는 라벨 인쇄기를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 토양정보 검출장치를 구비한 족답형 토양 시료 측정 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 토양특성 검출센서는,
    토양의 전기전도도와 수분함유량을 측정하는 전극봉과, 토양의 온도를 측정하는 온도센서봉을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 토양정보 검출장치를 구비한 족답형 토양 시료 측정 장치.
  3. 일단에 손잡이가 형성되고, 원통으로 이루어진 몸체가 형성된 몸체부와;
    상기 몸체부의 타단에 길이방향으로 연결되고, 측면에 페달이 형성된 페달부와;
    상기 페달부의 일단에 연결되어 토양 시료를 채취하는 채취부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 토양정보 검출장치를 구비한 족답형 토양 시료 채취기.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 페달부의 페달은 외면에 미끄럼방지돌기가 형성된 봉으로 형성됨을 특징으로 하는 토양정보 검출장치를 구비한 족답형 토양 시료 채취기.
  5. 제 3항에 있어서, 상기 채취부는,
    내부에 토양정보 검출센서가 형성되고, 토양 시료를 담을 수 있는 시료캔;
    상기 시료캔을 내설하며, 일단에 절삭구가 형성된 시료캔장착구를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 토양정보 검출장치를 구비한 족답형 토양 시료 채취기.
  6. 제 3항에 있어서, 상기 토양특성 검출센서는,
    토양의 전기전도도와 수분함유량을 측정하는 전극봉과, 토양의 온도를 측정하는 온도센서봉을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 토양정보 검출장치를 구비한 족답형 토양 시료 채취기.
  7. DGPS를 이용하여 위치를 측정하는 단계;
    상기 측정된 위치의 토양으로부터 시료를 토양시료 채취기로 채취하는 단계;
    상기 채취된 토양의 전기전도도와 수분 및 온도를 토양특성검출센서로 측정하는 단계;
    상기 전기전도도와 수분 및 온도의 측정된 신호를 신호변환기에 의해 디지털 신호로 변환되는 단계;
    상기 위치정보와 상기 변환된 신호를 연산 및 데이터 저장부에 의해 연산되고 저장되는 단계;
    상기 저장된 데이터를 데이터표시부로 표시하는 단계;
    상기 저장된 데이터를 라벨 인쇄기에 의해 라벨로 출력되는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 토양정보 검출장치를 구비한 족답형 토양 시료 측정방법.
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