KR20120072826A - 토양수분장력계를 이용한 관수제어장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 토양의 수분장력을 측정하고, 토양, 작물 종류 및 생육시기에 따라 알맞은 관수량 및 관수 간격을 결정하여 편리하게 자동 관수를 수행하는 토양수분장력계를 이용한 관수제어장치에 관한 것으로, 물을 공급하는 펌프, 토양의 수분장력을 측정하는 토양수분장력계, 상기 토양수분장력계에서 측정된 토양수분장력값을 검출하는 장력센서, 토양, 작물 종류 및 생육시기를 포함하는 관수 조건에 따른 관수량 및 관수 간격을 포함하는 관수 데이터에 관수 시점을 판단하는 메모리부를 구비하고, 상기 장력센서로부터 검출된 토양수분장력값을 입력받아 관수 시점을 판단하여 밸브개폐신호를 출력하는 주제어기 및 상기 펌프와 결합되고, 상기 주제어기로부터 출력된 밸브개폐신호에 따라 개방 또는 폐쇄되는 전자밸브를 포함하여 구성되어, 상기 전자밸브를 통하여 공급되는 물을 작물재배지역으로 이송하는 것을 특징으로 한다.

Description

토양수분장력계를 이용한 관수제어장치{Apparatus for controlled water dripping by tensiometer}
본 발명은 관수제어장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 토양의 수분장력을 측정하고, 토양, 작물 종류 및 생육시기에 따라 알맞은 관수량 및 관수 간격을 결정하여 편리하게 자동 관수를 수행하는 토양수분장력계를 이용한 관수제어장치에 관한 것이다.
농작물의 재배에서 토양의 함수량이 농작물의 성장에 크게 영향을 미치고 있기 때문에, 함수량이 높은 토지에서는 배수를 좋게 하고, 반대로 함수량이 낮은 토지에서는 관수를 하고 있다.
또한, 계절적으로 비가 적은 시기에는 관수량을 많게 하는 등의 연구를 하고 있으며, 이 때문에 농작물의 성장을 양호하게 행하도록 하기 위해서는 토양 중의 함수량을 정확히 알 필요가 있다.
종래에 토양의 수분함량을 측정하기 위하여 사용되는 토양수분장력계는 토양의 수분상태만을 나타내고 있어 사용자가 작물의 생육시기에 따른 토양에 알맞은 수분함량을 알 수 없는 문제점이 있었고 또한, 과수의 생육시기에 따른 관수 시기를 판단할 수 없는 문제점이 있었다.
또한, 종래의 관수장치는 사용자가 일일이 수동 조작으로 밸브를 개폐하여 관수를 수행하기 때문에 작업이 불편하고, 알맞은 관수량 및 관수 간격을 결정하거나 수행할 수 없는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 토양의 수분장력을 측정하고, 토양, 작물 종류 및 생육시기에 따라 알맞은 관수량 및 관수 간격을 결정하여 편리하게 자동 관수를 수행하는 토양수분장력계를 이용한 관수제어장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.
또한, 건전지로 동작하여 휴대 및 설치가 간편하고, 관수 시간과 휴지 시간을 설정함으로써 토양수분장력계의 감응속도를 감안한 단점을 보완하는 데에 그 다른 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 토양수분장력계를 이용한 관수제어장치는, 물을 공급하는 펌프, 토양의 수분장력을 측정하는 토양수분장력계, 상기 토양수분장력계에서 측정된 토양수분장력값을 검출하는 장력센서, 토양, 작물 종류 및 생육시기를 포함하는 관수 조건에 따른 관수량 및 관수 간격을 포함하는 관수 데이터에 관수 시점을 판단하는 메모리부를 구비하고, 상기 장력센서로부터 검출된 토양수분장력값을 입력받아 관수 시점을 판단하여 밸브개폐신호를 출력하는 주제어기 및 상기 펌프와 결합되고, 상기 주제어기로부터 출력된 밸브개폐신호에 따라 개방 또는 폐쇄되는 전자밸브를 포함하여 구성되어, 상기 전자밸브를 통하여 공급되는 물을 작물재배지역으로 이송하는 것을 특징으로 한다.
상기 주제어기는, 토양, 작물 종류 및 생육시기를 포함하는 관수 조건을 입력하는 키입력부, 상기 장력센서에서 검출된 토양수분장력값을 입력받는 센서입력부, 상기 키입력부에서 입력된 조건에 따라 관수량 및 관수 간격을 포함하는 관수 데이터를 상기 메모리부로부터 독출하고, 상기 센서입력부에서 입력된 토양수분장력값을 반영하여 상기 관수 데이터를 보정하고, 일정시간을 카운트하여 상기 관수 데이터에 따라 관수 시간을 판단하는 제어부 및 상기 제어부의 판단에 의하여 관수 시간이라고 판단될 경우 상기 전자밸브를 개방시키는 밸브개방신호를 출력하고, 관수 시간이 아니라고 판단될 경우 상기 전자밸브를 폐쇄시키는 밸브폐쇄신호를 출력하는 밸브개폐신호 출력부를 포함한다.
상기 제어부는 상기 메모리부로부터 독출된 관수 데이터에 따라 관수 휴지 시점을 판단하고, 관수 중에 일정시간 동안 상기 전자밸브를 폐쇄시켜 관수를 일시 차단하도록 한다.
상기 주제어기는, 공기중의 습도를 검출하는 습도센서를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 습도센서에서 검출된 습도를 반영하여 상기 보정된 관수 데이터를 재보정할 수 있다.
상기 주제어기는, 건전지로부터 DC전원을 공급하는 전원공급부, 상기 제어부의 제어에 따라 상기 관수 조건, 관수 데이터, 토양수분장력값, 현재시간 및 건전지 소모량을 표시하는 디스플레이부를 더 포함한다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 토양수분장력계를 이용한 관수제어장치 에 의하면, 토양의 수분장력을 측정하고, 토양, 작물 종류 및 생육시기에 따라 알맞은 관수량 및 관수 간격을 결정하여 편리하게 자동 관수를 수행할 수 있는 효과가 있다.
또한, 건전지로 동작하여 휴대 및 설치가 간편하고, 관수 시간과 휴지 시간을 설정함으로써 토양수분장력계의 감응속도를 감안한 단점을 보완하는 다른 효과도 있다.
도 1은 본 발명에 따른 토양수분장력계를 이용한 관수제어장치를 나타낸 블록도.
도 2는 도 1의 주제어기를 더욱 상세히 나타낸 블록도.
도 3은 본 발명에 따른 토양수분장력계를 이용한 관수제어장치의 동작상태를 나타낸 순서도.
이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 아니하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 토양수분장력계를 이용한 관수제어장치를 나타낸 블록도이다.
본 발명은, 물탱크(10), 펌프(20), 전자밸브(30), 물공급관(40), 작물재배지역(50), 주제어기(60), 토양수분장력계(70) 및 장력센서(80)를 포함한다.
물탱크(10)는 관수에 필요한 일정량의 물을 저장하고, 펌프(20)는 상기 물탱크(10)에 저장된 물을 공급한다.
상기 펌프(20)는 상기 물탱크(10)의 물 외에 통상의 수도관(미도시)으로부터 직수를 공급받을 수도 있다.
토양수분장력계(70)는 작물재배지역(50)의 토양의 수분장력을 측정하고, 장력센서(80)는 상기 토양수분장력계(70)에서 측정된 토양수분장력값을 검출한다.
상기 토양수분장력계(tensiometer)(70)란, 다공질 세라믹(ceramic)컵 속의 물이 토양과 평행이 되는 압력으로 토양수분의 장력을 측정하는 장치이다. 여기서, 토양수분은 토양입자표면에 모세관현상 등으로 흡인되어 있는데, 이 흡인력을 압력으로 표시한 것을 장력이라 한다.
주제어기(60)는 토양, 작물 종류 및 생육시기를 포함하는 관수 조건에 따라 미리 저장된 관수량 및 관수 간격을 포함하는 관수 데이터를 독출하여 관수 시점을 판단하되, 상기 장력센서(80)로부터 검출된 토양수분장력값을 입력받아 상기 관수 데이터를 보정하여 관수 시점을 변경하고, 이에 따라 밸브개폐신호를 출력한다.
상기 주제어기(60)에 대한 더욱 상세한 작용은 첨부된 도 2를 참조하여 후술하기로 한다.
전자밸브(30)는 상기 주제어기(60)로부터 출력된 밸브개폐신호에 따라 상기 펌프(20)로부터의 물 공급을 개방 또는 폐쇄한다.
상기 전자밸브(30)는 래치(latch)타입의 전자밸브를 사용하며, 통상의 건전지로 동작하는 것이 바람직하다.
물공급관(40)은 상기 전자밸브(30)를 통하여 공급되는 물을 작물재배지역(50)으로 이송한다.
또한, 도 2는 도 1의 주제어기를 더욱 상세히 나타낸 블록도이다.
본 발명의 주제어기(60)는, 키입력부(61), 전원공급부(62), 제어부(63), 디스플레이부(64), 센서입력부(65), 메모리부(66), 습도센서(67), 밸브개폐신호 출력부(68)를 포함한다.
키입력부(61)는 사용자의 조작에 의하여 토양, 작물 종류 및 생육시기를 포함하는 관수 조건을 입력한다.
메모리부(66)는 관수량 및 관수 간격을 포함하는 관수 데이터를 저장한다.
상기 메모리부(66)는 RAM 또는 ROM과 같은 통상의 비휘발성 메모리가 적용될 수 있으며, 외부 착탈식 메모리 카드가 추가로 적용될 수도 있다.
센서입력부(65)는 상기 장력센서(80)에서 검출된 토양수분장력값을 입력받는다.
제어부(63)는 상기 키입력부(61)에서 입력된 조건에 따라 관수량 및 관수 간격을 포함하는 관수 데이터를 상기 메모리부(66)로부터 독출하고, 상기 센서입력부(65)에서 입력된 토양수분장력값을 반영하여 상기 관수 데이터를 보정하며, 일정시간을 카운트하여 상기 관수 데이터에 따라 관수 시간을 판단한다.
상기 제어부(63)는 상기 메모리부(66)로부터 독출된 관수 데이터에 따라 관수 휴지 시점을 판단하고, 관수 중에 일정시간 동안 상기 전자밸브(30)를 폐쇄시켜 관수를 일시 차단하도록 할 수 있다.
밸브개폐신호 출력부(68)는 상기 제어부(63)의 판단에 의하여 관수 시간이라고 판단될 경우 상기 전자밸브(30)를 개방시키는 밸브개방신호를 출력하고, 관수 시간이 아니라고 판단될 경우 상기 전자밸브(30)를 폐쇄시키는 밸브폐쇄신호를 출력한다.
또한, 상기 주제어기(60)는 공기중의 습도를 검출하는 습도센서(67)를 더 포함하고, 상기 제어부(63)는 상기 습도센서(67)에서 검출된 습도를 반영하여 상기 보정된 관수 데이터를 재보정하는 것이 바람직하다.
따라서, 공기중의 습도가 높을수록 관수량을 낮추거나 관수 간격을 늘릴 수 있다.
전원공급부(62)는 건전지(미도시)로부터 제어부(63) 및 전자밸브(30)에 동작전원으로서 DC전원을 공급한다.
디스플레이부(64)는 상기 제어부(63)의 제어에 따라 상기 관수 조건, 관수 데이터, 토양수분장력값을 표시함과 아울러, 현재시간 및 건전지 소모량을 더 표시할 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 토양수분장력계를 이용한 관수제어장치의 동작상태를 나타낸 순서도로서, 이를 참조하여 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 사용자는 주제어기(60)의 키입력부(61)를 이용하여 토양, 작물 종류 및 생육시기를 포함하는 관수 조건을 입력한다(S101).
주제어기(60)의 제어부(63)에서는 상기 키입력부(61)에서 입력된 조건에 따라 관수량 및 관수 간격을 포함하는 관수 데이터를 메모리부(66)로부터 독출한다(S102).
아래 표1은 메모리부(66)에 저장된 관수 데이터의 일예로서, 토양에 따른 과수원의 1회 관수량 및 관수 간격을 나타낸 표이다.
토양 관수량(㎜) 관수 간격(일)
사질 20 4
양토 30 7
점토 35 9
장력센서(80)는 토양수분장력값을 검출하고, 센서입력부(65)는 상기 장력센서(80)에서 검출된 토양수분장력값을 입력받는다(S103).
제어부(63)는 상기 센서입력부(65)에서 입력된 토양수분장력값을 반영하여 상기 메모리부(66)로부터 독출한 상기 관수 데이터를 보정한다(S104).
이때, 토양중 수분함량을 정확히 알수 없을 경우 과습과 건조의 피해를 볼 수 있으므로, 토양장력센서를 이용하여 토양의 수분함량을 검출하여 적정량의 물을 자동으로 관수할 수 있다.
아래 표2는 작물종류에 따른 생육시기별 적정 토양수분장력(kPa)값의 일실시예를 나타낸 표로서, 상기 메모리부(66)에 저장되는 것이 바람직하다.
작물종류 생육시기별 적정 토양수분장력값
발아~착색기 착색~성숙기 수확기 이후
사과(후지)

배(신고)

복숭아(유명)

포도(캠벨얼리)
 3월중순~9월중순
(-28~-32kPa)
3월중순~8월하순
(-26~-30kPa)
3월중순~7월하순
(-30~-32kPa)
3월중순~8월상순
(-28~-32kPa)		 9월중순~11월상순
(-48~-53kPa)
8월하순~10월상순
(-47~-50kPa)
7월하순~9월상순
(-50~-55kPa)
3월중순~9월중순
(-50~-55kPa)		 11월상순~12월상순
(-28~-32kPa)
10월상순~12월상순
(-26~-32kPa)
9월상순~12월상순
(-30~-32kPa)
3월중순~9월중순
(-28~-32kPa)
한편, 본 발명은 습도센서(67)로 공기중의 습도를 검출하고, 제어부(63)는 상기 습도센서(67)에서 검출된 습도를 반영하여 상기 보정된 관수 데이터를 재보정하는 단계를 더 추가할 수 있다(S105~S106).
이후, 제어부(63)는 일정시간을 카운트하여 상기 관수 데이터에 따라 관수 시간을 판단한다(S107~S108).
상기 제어부(63)에서 관수 시간이라고 판단될 경우, 전자밸브(30)를 개방시켜 관수를 개시하고, 관수 시간이 아니라고 판단될 경우, 전자밸브(30)를 폐쇄시켜 관수를 차단한다(S109~S110).
따라서, 밸브개폐신호 출력부(68)는 상기 제어부(63)의 판단에 의하여 관수 시간이라고 판단될 경우 상기 전자밸브(30)를 개방시키는 밸브개방신호를 출력하고, 관수 시간이 아니라고 판단될 경우 상기 전자밸브(30)를 폐쇄시키는 밸브폐쇄신호를 출력하고, 전자밸브(30)는 상기 주제어기(60)로부터 출력된 밸브개폐신호에 따라 상기 펌프(20)로부터의 물 공급을 개방 또는 폐쇄하도록 동작한다.
또한, 상기 제어부(63)에서 상기 관수 데이터에 따라 관수 휴지 시점을 판단하여 관수도중에 일정시간 상기 전자밸브(30)를 폐쇄시켜 관수를 일시 차단할 수 있(S111~S112).
따라서, 물공급관(40)은 상기 전자밸브(30)를 통하여 공급되는 물을 작물재배지역(50)으로 이송하여 관수한다.
본 발명에 적용되는 관수방법에는 스프링클러를 이용한 살수법과 미세관을 이용한 점적관수법이 있다. 도 1에서는 점적관수법을 적용한 실시예를 개시하였으나, 본 발명에서 도시되지 않은 살수법을 적용할 수도 있다.
각각의 관수방법, 즉 살수법 또는 점적관수법에 따라 상기 관수량 및 관수 간격을 달리 조절할 수 있다.
이와 같이 관수가 종료되면, 전자밸브를 폐쇄하고 모든 프로그램을 종료한다(S113~S114).
따라서, 본 발명에 의하면, 토양의 수분장력을 측정하고, 토양, 작물 종류 및 생육시기에 따라 알맞은 관수량 및 관수 간격을 결정하여 편리하게 자동 관수를 수행할 수 있고, 건전지로 동작하여 휴대 및 설치가 간편하고, 관수 시간과 휴지 시간을 설정함으로써 토양수분장력계의 감응속도를 감안한 단점을 보완할 수 있다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
10 : 물탱크 20 : 펌프
30 : 전자밸브 40 : 물공급관
50 : 작물재배지역 60 : 주제어기
61 : 키입력부 62 : 전원공급부
63 : 제어부 64 : 디스플레이부
65 : 센서입력부 66 : 메모리부
67 : 습도센서 68 : 밸브개폐신호 출력부
70 : 토양수분장력계 80 : 장력센서

Claims (5)

  1. 물을 공급하는 펌프;
    토양의 수분장력을 측정하는 토양수분장력계;
    상기 토양수분장력계에서 측정된 토양수분장력값을 검출하는 장력센서;
    토양, 작물 종류 및 생육시기를 포함하는 관수 조건에 따른 관수량 및 관수 간격을 포함하는 관수 데이터에 관수 시점을 판단하는 메모리부를 구비하고, 상기 장력센서로부터 검출된 토양수분장력값을 입력받아 관수 시점을 판단하여 밸브개폐신호를 출력하는 주제어기; 및
    상기 펌프와 결합되고, 상기 주제어기로부터 출력된 밸브개폐신호에 따라 개방 또는 폐쇄되는 전자밸브를 포함하여 구성되어,
    상기 전자밸브를 통하여 공급되는 물을 작물재배지역으로 이송하는 것을 특징으로 하는 토양수분장력계를 이용한 관수제어장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 주제어기는;
    토양, 작물 종류 및 생육시기를 포함하는 관수 조건을 입력하는 키입력부;
    상기 장력센서에서 검출된 토양수분장력값을 입력받는 센서입력부;
    상기 키입력부에서 입력된 조건에 따라 관수량 및 관수 간격을 포함하는 관수 데이터를 상기 메모리부로부터 독출하고, 상기 센서입력부에서 입력된 토양수분장력값을 반영하여 상기 관수 데이터를 보정하고, 일정시간을 카운트하여 상기 관수 데이터에 따라 관수 시간을 판단하는 제어부; 및
    상기 제어부의 판단에 의하여 관수 시간이라고 판단될 경우 상기 전자밸브를 개방시키는 밸브개방신호를 출력하고, 관수 시간이 아니라고 판단될 경우 상기 전자밸브를 폐쇄시키는 밸브폐쇄신호를 출력하는 밸브개폐신호 출력부를 포함하는 것을 특징으로 하는 토양수분장력계를 이용한 관수제어장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 메모리부로부터 독출된 관수 데이터에 따라 관수 휴지 시점을 판단하고, 관수 중에 일정시간 동안 상기 전자밸브를 폐쇄시켜 관수를 일시 차단하도록 하는 것을 특징으로 하는 토양수분장력계를 이용한 관수제어장치.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 주제어기는;
    공기중의 습도를 검출하는 습도센서를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 습도센서에서 검출된 습도를 반영하여 상기 보정된 관수 데이터를 재보정하는 것을 특징으로 하는 토양수분장력계를 이용한 관수제어장치.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 주제어기는;
    건전지로부터 DC전원을 공급하는 전원공급부;
    상기 제어부의 제어에 따라 상기 관수 조건, 관수 데이터, 토양수분장력값, 현재시간 및 건전지 소모량을 표시하는 디스플레이부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 토양수분장력계를 이용한 관수제어장치.
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