KR20150066145A - 밭관개 자동운영관리 시스템 및 방법 - Google Patents

밭관개 자동운영관리 시스템 및 방법 Download PDF

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윤준재
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    • Y02A40/10Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production in agriculture
    • Y02A40/22Improving land use; Improving water use or availability; Controlling erosion

Abstract

농촌용수 파이프라인 시설을 이용하여 밭에 농촌용수를 공급하는 밭관개 자동운영관리 시스템 및 방법이 개시된다. 밭관개 자동운영관리 시스템은, 밭 또는 시설에 부착된 복수의 센서를 포함하고, 상기 센서의 출력을 수신하여 상기 밭의 토양의 수분 정보 및 상기 토양 주위의 강우 정보를 측정하여 출력하는 모니터링부; 사용자의 선택을 입력받는 입력부; 밭정보, 토양정보 및 상기 밭의 토양 수분 임계치 및 강우정보를 포함한 기상정보를 저장하기 위한 데이터베이스; 상기 모니터링부로부터 상기 밭의 수분 정보 및 강우정보를 수신하고, 상기 밭의 토양 수분이 토양 수분 임계치 이하인 경우, 기상정보를 조회하여 상기 강우정보를 판단하고, 강우 발생량이 공급 계획량보다 작은 경우, 공급계획량을 수정하여 관개용수를 공급하도록 제어하는 제어부를 포함한다. 이러한 본 발명의 실시예에서는 밭의 작물이나 토양정보를 고려하여 토양 수분의 임계치를 정하고, 이에 따라 적정한 농촌용수가 공급되도록 하여 수자원을 절약하고, 밭의 식물에 가장 적절한 양의 수분을 공급할 수 있다.

Description

밭관개 자동운영관리 시스템 및 방법 {Automatic management system for farm watering and Method thereof}
본 발명은 밭관개 자동운영관리 시스템 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 농촌용수를 밭에 효율적으로 확보 및 공급이 용이한 밭관개 자동운영관리 시스템 및 방법에 관한 것이다.
FTA(Free Trade Agreement)를 대비하여 농업분야의 가장 중요한 당면과제로 인식되고 있는 것은 고품질의 안정성이 확보된 친환경 농산물을 생산하여 우리 농산물의 경쟁력을 확보하는 것이다.
이를 실현하기 위해서는 품종선택, 시비(fertilizer application), 환경제어, 농촌용수공급, 양질의 토양 등 여러 요소가 있으나, 그 중 농촌용수공급이 가장 중요한 요소로 제시되고 있다.
더욱이, 최근 정부가 추진하는 우수농산물관리제도(GAP) 인증을 받기 위해서는 오염된 물 또는 토양, 농약, 중금속, 유해생물 등 식품 전성에 문제를 발생시키는 요인을 관리해야 하며, 친환경 농산물의 부가가치가 일반 산물의 2배에 해당하는 등 농가소득 향상과 농업 경쟁력 확보가 가능함에 따라, 청정 농촌용수에 대한 중요성이 커지고 있다.
우리나라의 연평균 강수량은 1,245mm로 세계 평균 880mm의 1.4배에 달하지만 국토가 좁고 인구밀도가 높기 때문에 1인당 수자원 강수량은 2,591㎥로 세계 평균 19,635㎥의 13%에 지나지 않아 물 부족 국가로 분류되어 있다.
또한, 강우 패턴이 6월∼9월에 집중되고 11월∼4월은 갈수기로 강수량이 부족한 형태로 강수량의 계절 편차가 크고 시기별로 물이 부족하거나 지역별로 가뭄을 겪는 일이 많아 효율적인 수자원 관리가 필수적이다.
농촌용수는 우리나라 수자원 중에서 가장 높은 비중을 차지하기 때문에 농촌용수의 효율적 관리는 수자원의 효율적 관리와도 직결되며, 이에 따라 농촌지역에서 관개용수를 절약할 수 있는 과학적인 농촌용수 관리기법 도입이 필요하다.
수작업으로 관리하던 기존 농촌용수의 관리체계 개선을 위해 한국농어촌공사는 지난 2001년부터 농촌용수의 과학적이고 체계적인 관리를 위해 '농촌용수 관리자동화 사업'(TM/TC)'을 추진하고 있으나, 용수관리 자동화사업 구축에 많은 시간과 예산이 소요되기 때문에 전국 자동화율은 아직 56%인 절반수준에 머무르고 있다.
그리고 이러한 종래의 감시제어(TM/TC)에 의존한 공급중심의 공급계획은 농촌용수를 필요로 하는 농가에 최적의 농촌용수를 공급하는데 한계가 있었다.
한편, 밭은 토양 또는 재배 작물에 따라 공급되어야 하는 농촌용수가 달라야하는데 종래에는 이러한 부분이 전혀 반영되지 못하였다.
그리고 밭에 적절한 양의 물을 공급하는 것은 매우 어려운 문제이다.
국내등록특허 10-0850770(등록일자 2008년 7월 31일 명칭: 농업용 수처리 장치 및 이를 이용한 농업재이용수로 전환하는 방법)
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 밭의 작물이나 토양정보를 고려하여 토양 수분의 임계치를 정하고, 이에 따라 적정한 농촌용수가 공급되도록 하는 밭관개 자동운영관리 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 특징에 따른 밭관개 자동운영관리 시스템은,
농촌용수 파이프라인 시설을 이용하여 밭에 농촌용수를 공급하는 밭관개 자동운영관리 시스템으로서,
밭 또는 시설에 부착된 복수의 센서를 포함하고, 상기 센서의 출력을 수신하여 상기 밭의 토양의 수분 정보 및 상기 토양 주위의 강우 정보를 측정하여 출력하는 모니터링부;
사용자의 선택을 입력받는 입력부;
밭정보, 토양정보 및 상기 밭의 토양 수분 임계치 및 강우정보를 포함한 기상정보를 저장하기 위한 데이터베이스;
상기 모니터링부로부터 상기 밭의 수분 정보 및 강우정보를 수신하고, 상기 밭의 토양 수분이 토양 수분 임계치 이하인 경우, 기상정보를 조회하여 상기 강우정보를 판단하고, 강우 발생량이 공급 계획량보다 작은 경우, 공급계획량을 수정하여 관개용수를 공급하도록 제어하는 제어부를 포함한다.
정보를 표시하기 위한 표시부;
상기 제어부의 제어에 따라 농촌용수를 공급하는 구동부를 포함한다.
본 발명의 특징에 따른 밭관개 자동운영관리 방법은,
농촌용수 파이프라인 시설을 이용하여 밭에 농촌용수를 공급하는 밭관개 자동운영관리 시스템의 밭관개 자동운영관리 방법으로서,
입력부에 의해 밭의 작물 및 토양 정보, 토양 수분 임계치 및 공급 계획량을 설정받아 데이터베이스에 저장하는 단계;
제어부가 모니터링부에 의해 측정되는 토양수분정보를 수신하는 단계;
상기 제어부가 상기 밭의 토양 수분이 상기 밭의 목표 토양 수분을 나타내는 토양 수분 임계치 이하인지 판단하는 단계;
상기 제어부가 상기 밭의 토양 수분이 상기 토양 수분 임계치 이하이면, 기상정보를 조회하는 단계;
상기 제어부가 기상정보를 조회하여 강우발생이 있는지 판단하는 단계;
강우발생이 있으면, 상기 제어부가 강우 발생량이 상기 공급 계획량 이상인지 판단하는 단계;
상기 강우 발생량이 상기 공급 계획량 이상이면, 상기 제어부가 상기 밭에 농촌용수를 공급하지 않는 단계;
상기 강우 발생량이 상기 공급 계획량 보다 작은 경우, 상기 제어부가 상기 밭에 공급할 농촌용수의 공급계획량을 수정하는 단계;
상기 제어부가 상기 수정된 공급계획량으로 관개용수를 공급하도록 구동부를 구동하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예에서는 밭의 작물이나 토양정보를 고려하여 토양 수분의 임계치를 정하고, 이에 따라 적정한 농촌용수가 공급되도록 하는 밭관개 자동운영관리 시스템 및 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 농촌용수 파이프라인의 분포를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 밭관개 자동운영관리 시스템의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 밭관개 자동운영관리 시스템의 모니터링 및 구동을 위한 구성을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 밭관개 자동운영관리 방법을 나타낸 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관개없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 농촌용수 파이프라인의 분포를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에서는 저류시설의 농촌용수가 파이프라인을 통하여 복합농법지, 범용농지, 시설원예지, 농업 플러스터 등으로 공급되며, 유량계나 압력계를 통해 파이프라인 내의 상태정보 취득이 가능하다.
그리고, 펌프나 밸브 등의 구동을 제어하여 농촌용수를 파이프라인을 통해 적정량 공급할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 밭관개 자동운영관리 시스템의 구성도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 밭관개 자동운영관리 시스템의 모니터링 및 구동을 위한 구성을 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 밭관개 자동운영관리 시스템은,
농촌용수 파이프라인 시설을 이용하여 밭에 농촌용수를 공급하는 밭관개 자동운영관리 시스템으로서,
밭 또는 시설에 부착된 복수의 센서를 포함하고, 상기 센서의 출력을 수신하여 상기 밭의 토양의 수분 정보 및 상기 토양 주위의 강우 정보를 측정하여 출력하는 모니터링부(210);
사용자의 선택을 입력받는 입력부(270);
밭정보, 토양정보 및 상기 밭의 토양 수분 임계치 및 강우정보를 포함한 기상정보를 저장하기 위한 데이터베이스(220);
상기 모니터링부로부터 상기 밭의 수분 정보 및 강우정보를 수신하고, 상기 밭의 토양 수분이 토양 수분 임계치 이하인 경우, 기상정보를 조회하여 상기 강우정보를 판단하고, 강우 발생량이 공급 계획량보다 작은 경우, 공급계획량을 수정하여 관개용수를 공급하도록 제어하는 제어부(230);
정보를 표시하기 위한 표시부(240)를 포함한다.
데이터베이스(220)는 해당지역의 관망정보, 농촌용수 공급의 대상인 밭의 정보, 밭이 심어진 작물의 정보 및 상기 밭의 토양 정보 등이 저장되고, 해당 지역의 관개스케쥴과 공급계획량 등도 저장된다. 그리고 밭의 토양의 수분정보를 저장할 수 있다.
이외에도 밭에 농촌용수를 공급하는 펌프, 수문 등의 시설 정보, 시설의 파이프라인의 유량 데이터, 유속데이터, 압력 데이터, 수위 데이터, 수질 데이터중 적어도 하나가 포함될 수 있다. 그리고, 기본도 정보, 관망도, 시설도, 속성 정보, 지리정보 등 다양한 시설에 관한 정보가 저장될 수 있다.
도 3을 참조하면, 모니터링부(210)는 밭의 토양의 수분을 측정하기 위하여 밭의 소정 장소에 부착된 복수의 센서를 포함하고, 기상정보 또는 강우정보를 측정하기 위한 센서가 추가될 수 있다. 상기 센서의 출력을 수신하여 상기 밭의 토양의 수분정보와 기상 정보를 제어부(230)로 출력하거나 데이터베이스(220)에 저장한다. 또한, 상기 센서는 펌프, 밸브 등의 시설의 주요장치(113)에 부착되어 농촌용수 관련 시설에 대해 실시간으로 해당 시설의 상태를 감지하고, 감지된 정보는 원격 제어 장치(RTU, 114), 공유기(119) 및 통신장치(DSU, 120)를 통해 네트워크망(130)에 전달되고, 네트워크망(130)에 연결된 모니터링부(210)에 전달된다.
상기 센서는 보다 구체적으로 밭의 토양의 일부, 강우 측정이 가능한 밭 주위의 소정 장소에 설치되어 통양의 수분정보와 강우정보를 실시간으로 모니터링(210)로 전달하고, 추가로 저류조 수위, 시설의 파이프라인의 유량, 수질, 수압, 유량, 수질(경우에 따라 생략가능) 등의 정보를 실시간 모니터링할 수도 있고, 현장 제어반은 수집된 모니터링 정보를 모니터링부(210)로 전달하게 된다. 현장제어반은 센서에 의한 계측정보를 수집하여 모니터링부(210)로 전송하기 위한 계통으로서, 원격 제어 장치(RTU, 114) 공유를 통하여 복수의 계측정보를 동시에 전송하는 것이 가능하다.
제어부(230)는 필요에 따라 상기 농촌용수를 공급하기 위한 구동부(112)를 더 포함한다. 제어부(230)는 통신부(260)를 통해 제어신호를 출력하고, 원격제어유닛(114)을 통해 구동부(112)를 구동시켜 수문이나 밸브(111) 또는 스프링쿨러 등을 제어하여 밭에 농촌용수를 공급할 수 있다.
그리고 필요에 따라 강우량 측정기 등의 센서장치를 통해 강우량을 측정하여 모니터링부(210)를 통하거나, 기상예측정보를 이용하여 강우량 예측 정보로 미리 활용할 수도 있다.
그러면, 이러한 구성을 가진 본 발명의 실시예에 따른 밭관개 자동운영관리 방법에 관하여 상세히 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 밭관개 자동운영관리 방법을 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 사용자는 관망정보, 작물, 토양정보 및 관개스케쥴 정보를 입력부(270)를 조작하여 데이터베이스(220)에 입력한다(S410). 여기서, 관망정보 입력사항은 농촌용수 공급에 파이프라인이 적용됨에 따라 관망 정보 및 시설/설비의 입력이 필요하다. 관망정보에는 관경, 관 종류, 연장, 매설 연도 등이 있으며, 시설정보로는 양수장 및 조절지 등의 공급시설과 수문, 펌프 및 밸브 등의 제어 시설이 있다. 그리고, GIS 정보, 구역정보 및 공급수원 정보 등의 계획정보도 입력한다. 계획정보에는 농촌용수가 공급되는 밭의 위치정보를 확인할 수 있도록 GIS 정보를 등록/수집하고 용수가 공급되는 범위를 설정한다.
그리고 나서, 제어부(230)는 입력부(270)에 의해 토양 수분 임계치 및 공급 계획량을 설정받아 데이터베이스(220)에 저장한다(S420, S430). 여기서, 토양수분 임계치 이하가 되면 수분이 부족한 상태이다. 이러한 임계치 이상이 되면 충분한 수분이 있는 상태이므로 더 이상 수분을 공급할 필요가 없다. 이러한 값은 미리 정하여 사용자가 설정만 하면 될 수 있도록 한다.
다음, 제어부(220)가 모니터링부(210)에 의해 측정되는 토양수분정보를 수신한다(S440).
그리고 나서, 상기 제어부(230)가 상기 밭의 토양 수분이 상기 밭의 목표 토양 수분을 나타내는 토양 수분 임계치 이하인지 판단한다(S450).
다음, 상기 제어부(230)가 상기 밭의 토양 수분이 상기 토양 수분 임계치 이하이면, 기상정보를 조회한다(S460). 이때, 강우정보를 포함한 기상 정보는 미리 데이터베이스(220)에 예상치를 저장해두고 읽어올 수도 있고, 강우정보를 센서에 의해 측정하여 활용할 수도 있다.
상기 제어부(230)가 기상정보를 조회하여 강우발생이 있는지 판단한다(S470).
강우발생이 있으면, 상기 제어부(230)가 강우 발생량이 상기 공급 계획량 이상인지 판단한다(S480).
상기 강우 발생량이 상기 공급 계획량 이상이면, 상기 제어부(230)가 상기 밭에 농촌용수를 공급하지 않는다. 이 경우 밭이 충분한 수분 상태가 되므로 농촌용수를 공급할 필요가 없다.
상기 강우 발생량이 상기 공급 계획량 보다 작은 경우, 상기 제어부(230)가 상기 밭에 공급할 농촌용수의 공급계획량을 수정한다(S490). 이때, 공급 계획량에서 강우 발생량에 의해 공급되는 량을 뺀 정도로 수정하는 것이 바람직하다.
상기 단계(S470)에서 강우발생이 없으면, 공급 계획량으로 관개용수를 공급하도록 구동부(112)를 구동하고, 상기 단계(S490)에서 공급계획량을 수정한 경우에도 상기 제어부(230)가 상기 수정된 공급계획량으로 관개용수를 공급하도록 구동부(112)를 구동한다(S500).
경우에 따라서는 구동부(112)를 스프링쿨러나 물공급을 위한 장치로 할 경우 자동으로 물공급이 되므로 농부의 일손을 덜어줄 수도 있다.
이러한 본 발명의 실시예에서는 밭의 작물이나 토양정보를 고려하여 토양 수분의 임계치를 정하고, 이에 따라 적정한 농촌용수가 공급되도록 하여 수자원을 절약하고, 밭의 식물에 가장 적절한 양의 수분을 공급할 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (3)

  1. 농촌용수 파이프라인 시설을 이용하여 밭에 농촌용수를 공급하는 밭관개 자동운영관리 시스템으로서,
    밭 또는 시설에 부착된 복수의 센서를 포함하고, 상기 센서의 출력을 수신하여 상기 밭의 토양의 수분 정보 및 상기 토양 주위의 강우 정보를 측정하여 출력하는 모니터링부;
    사용자의 선택을 입력받는 입력부;
    밭정보, 토양정보 및 상기 밭의 토양 수분 임계치 및 강우정보를 포함한 기상정보를 저장하기 위한 데이터베이스;
    상기 모니터링부로부터 상기 밭의 수분 정보 및 강우정보를 수신하고, 상기 밭의 토양 수분이 토양 수분 임계치 이하인 경우, 기상정보를 조회하여 상기 강우정보를 판단하고, 강우 발생량이 공급 계획량보다 작은 경우, 공급계획량을 수정하여 관개용수를 공급하도록 제어하는 제어부를 포함하는 밭관개 자동운영관리 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    정보를 표시하기 위한 표시부;
    상기 제어부의 제어에 따라 농촌용수를 공급하는 구동부를 더 포함하는 밭관개 자동운영관리 시스템.
  3. 농촌용수 파이프라인 시설을 이용하여 밭에 농촌용수를 공급하는 밭관개 자동운영관리 시스템의 밭관개 자동운영관리 방법으로서,
    입력부에 의해 밭의 작물 및 토양 정보, 토양 수분 임계치 및 공급 계획량을 설정받아 데이터베이스에 저장하는 단계;
    제어부가 모니터링부에 의해 측정되는 토양수분정보를 수신하는 단계;
    상기 제어부가 상기 밭의 토양 수분이 상기 밭의 목표 토양 수분을 나타내는 토양 수분 임계치 이하인지 판단하는 단계;
    상기 제어부가 상기 밭의 토양 수분이 상기 토양 수분 임계치 이하이면, 기상정보를 조회하는 단계;
    상기 제어부가 기상정보를 조회하여 강우발생이 있는지 판단하는 단계;
    강우발생이 있으면, 상기 제어부가 강우 발생량이 상기 공급 계획량 이상인지 판단하는 단계;
    상기 강우 발생량이 상기 공급 계획량 이상이면, 상기 제어부가 상기 밭에 농촌용수를 공급하지 않는 단계;
    상기 강우 발생량이 상기 공급 계획량 보다 작은 경우, 상기 제어부가 상기 밭에 공급할 농촌용수의 공급계획량을 수정하는 단계;
    상기 제어부가 상기 수정된 공급계획량으로 관개용수를 공급하도록 구동부를 구동하는 단계를 포함하는 밭관개 자동운영관리 방법.

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