KR20160044716A - 작물의 물스트레스 특성을 이용한 용수 공급시스템 - Google Patents

작물의 물스트레스 특성을 이용한 용수 공급시스템 Download PDF

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Abstract

작물을 재배하기 위한 재배지의 토양의 수분정보 토양 주위의 강우정보를 측정하여 획득하는 측정부, 재배지에 재배되고 있는 작물정보를 획득하는 작물정보 획득부, 재배지의 정보와 재배지별 토양정보 재배지별 재배되는 작물 정보 작물별 물 스트레스 정보 작물의 물 스트레스를 고려한 재배지의 토양 수분 임계치 및 강우정보를 포함한 기상정보가 저장되는 데이터베이스, 용수 공급 파이프라인을 통해 재배지로 저류시설의 농촌용수를 공급하기 위한 용수 공급장치, 측정부 및 작물정보 획득부를 통해 얻은 정보를 근거로 농촌용수가 필요한 곳으로 필요한 양의 관개용수를 공급하도록 용수 공급장치를 제어하는 제어부, 정보를 표시하는 표시부;를 포함하며, 제어부는 재배지별로 작물의 물 스트레스 특성을 고려하여 토양수분 임계치를 설정하고, 측정부에서 측정된 재배지의 토양수분이 설정된 임계치에 미달 될 경우 용수 공급장치를 제어하여 임계치에 미달되는 재배지로 용수를 공급하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 작물의 물 스트레스 특성을 이용한 용수 공급시스템이 게시된다.

Description

작물의 물스트레스 특성을 이용한 용수 공급시스템{WATER SUPPLY SYSTEM USING WATER STRESS OF PLANTS}
본 발명은 밭에서 재배중인 작물의 물 스트레스 특성을 이용하여 농촌용수를 밭에 효율적으로 공급하고 관리할 수 있는 작물의 물스트레스 특성을 이용한 용수 공급시스템에 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.
특히 우리나라의 연평균 가수량은 1,245mm로 세계 평균 880mm의 1.4배에 이르지만 국토가 좁고 인구밀도가 높기 때문에 1인당 수자원 강수량은 2,591m3로 세계 평균 19,635m3의 13%에 지나지 않아 물부족 국가로 분류되고 있다.
또한, 강우 패턴이 6월∼9월에 집중되고, 11월∼4월은 갈수기로 강수량이 부족한 형태로 강수량의 계절 편차가 크고 시기별 물이 부족하거나 지역별로 가뭄을 겪는 일이 많아 효율적인 수자원 관리가 필수적이다.
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.
이를 위해 기존에 수작업으로 관리하던 농촌용수의 관리체계 개선을 위해 한국 농어촌공사는 지난 2001년부너 농촌용수의 과학적이고 체계적인 관리를 위해 '농촌용수 관리 자동화 사업'(TM/TC)을 추진하고 있으나, 용수관리 자동화사업 구축에 많은 시간과 예산이 소요되기 때문에 전극 자동화율은 대략 절반 수준밖에 안 되고 있다.
특히, 종래의 감시제어(TM/TC)에 의존한 공급중심의 공급계획은 농촌용수를 필요로 하는 농가 특히, 작물의 종류에 따라 최적의 상태로 공급하고 있지 못하는 문제점이 있다. 그리고 밭의 상태에 따라 최저의 물을 필요한 시기에 필요한 양만큼 공급하는데 따른 어려움이 있었다.
국내등록특허 제10-0850770호
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 창안된 것으로서, 작물 재배지의 토양정보와 재배중인 작물의 물 스트레스를 이용하여 필요한 시기에 필요한 양의 농촌용수를 자동으로 공급할 수 있도록 개선된 작물의 물스트레스 특성을 이용한 용수 공급시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 작물의 물스트레스 특성을 이용한 용수 공급시스템은, 작물을 재배하기 위한 재배지의 토양의 수분정보, 토양 주위의 강우정보를 측정하여 획득하는 측정부; 상기 재배지에 재배되고 있는 작물정보를 획득하는 작물정보 획득부; 상기 재배지의 정보와, 재배지별 토양정보, 재배지별 재배되는 작물 정보, 작물별 물 스트레스 정보, 작물의 물 스트레스를 고려한 재배지의 토양 수분 임계치 및 강우정보를 포함한 기상정보가 저장되는 데이터베이스; 용수 공급 파이프라인을 통해 상기 재배지로 저류시설의 농촌용수를 공급하기 위한 용수 공급장치; 상기 측정부 및 작물정보 획득부를 통해 얻은 정보를 근거로 농촌용수가 필요한 곳으로 필요한 양의 관개용수를 공급하도록 상기 용수 공급장치를 제어하는 제어부; 정보를 표시하는 표시부;를 포함하며, 상기 제어부는 상기 재배지별로 작물의 물 스트레스 특성을 고려하여 토양수분 임계치를 설정하고, 상기 측정부에서 측정된 재배지의 토양수분이 설정된 임계치에 미달 될 경우 상기 용수 공급장치를 제어하여 임계치에 미달되는 재배지로 용수를 공급하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 재배지의 재배자 단말기와 농촌용수 공급 관리자의 관리자 단말기로 농촌용수 운영정보를 제공하는 정보 제공부를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 작물정보 획득부는 입력부를 통해 재배자 또는 관리자가 직접 정보를 입력한 내용을 획득할 수 있는 것이 좋다.
또한, 상기 작물정보 획득부는, 재배자 단말기 또는 관리자 단말기를 통해 제공되는 작물재배정보 및 재배지정보를 통신망을 통해 전달받아 획득하는 입력부를 포함하는 것이 좋다.
또한, 상기 제어부는 상기 재배지의 토양수분 측정값이, 해당 재배지 작물의 물 스트레스 특성을 고려하여 설정되는 토양수분 임계치 미만인 경우, 상기 측정부에서 측정된 강우량 발생정보가 있는 경우 강우발생량이 미리 설정된 공급계획량 이상인지 판단하여 관개용수의 공급 여부를 판단하여 실행하는 것이 좋다.
본 발명의 작물의 물 스트레스 특성을 이용한 용수 공급시스템에 따르면, 재배지별로 재배되고 있는 작물의 물 스트레스를 고려하여 토양수분 임계치를 설정함으로써, 작물에 필요한 최적의 수분을 공급하여 관리할 수 있게 된다.
따라서, 수자원을 가장 효율적으로 관리하여 수자원의 낭비를 줄이면서도, 작물에 최적화된 수분을 적절히 공급하여 줌으로써 작물도 효과적으로 재배할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 작물의 물 스트레스 특성을 이용한 용수 공급시스템을 설명하기 위한 개략적인 블록 구성도이다.
도 2는 재배지에서의 용수 공급장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 3은 복수 재배지로의 용수 공급계통도를 개략적으로 나타내 보인 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 작물의 물 스트레스 특성을 이용한 용수 공급시스템을 이용한 용수 공급방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 작물의 물스트레스 특성을 이용한 용수 공급시스템을 자세히 설명하기로 한다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 작물의 물 스트레스 특성을 이용한 용수 공급시스템(100)은, 작물 재배지의 토양의 수분정보와 강우정보를 측정하여 송출하는 측정부(110)와, 상기 작물 재배지의 작물 정보를 획득하기 위한 작물정보 획득부(120), 상기 작물 재배지의 정보와, 작물 재배지별 토양정보, 작물 재배지별 재배되는 작물 정보, 작물별 물 스트레스 정보, 작물의 물 스트레스를 고려한 작물 재배지의 작물별 토양 수분 임계치 및 강우정보를 포함한 기상정보가 저장되는 데이터베이스(130), 용수 공급 파이프라인을 통해 작물 재배지로 저류시설의 농촌용수를 공급하기 위한 용수 공급장치(140), 상기 측정부(110) 및 작물정보 획득부(120)를 통해 얻은 정보를 근거로 용수가 필요한 곳으로 필요한 양의 관개용수를 공급하도록 상기 용수 공급장치(140)를 제어하는 제어부(150), 정보를 표시하는 표시부(160), 작물 재배지의 재배자 단말기(171)와 농촌용수 공급 관리자의 관리자 단말기(173)로 농촌용수 운영정보를 제공하는 정보 제공부(180)를 구비한다.
도 2를 참조하면, 상기 측정부(110)는 재배지의 토양의 수분을 측정하기 위하여 재배지의 소정장소에 설치되는 복수의 수분측정센서(111)와, 기상정보 또는 강우정보를 측정하기 위한 강우량계(113)를 구비한다. 수분측정센서(111)는 재배지별(10)로 각각 토양에 설치되어 토양의 수분을 측정하고, 측정된 정보를 통신망을 통해 원격의 제어부(150)로 전달하여 데이터베이스(130)에 저장되도록 한다. 강우량계(113)는 재배지(10)별로 설치되어 시기별, 시간별, 지역별로 실시간 강우정보를 측정하고, 측정된 정보는 제어부(150)로 전달되어 데이터베이스(130)에 저장 관리된다.
또한, 측정부(110)는 도 3에 도시된 바와 같이, 저류시설(21)의 수위를 감지하는 저류조 수위센서, 시설의 파이프라인 상에 설치되어 각각의 용수 공급처로 공급되는 용수 공급량을 측정하는 유량계(22), 공급용수의 수질을 측정하는 수질측정센서(미도시), 수압센서(23) 등을 더 포함하여 저류시설(21)에서 각 재배지(10)로 공급되는 용수정보를 측정하여 획득할 수 있다.
측정부(110)에 포함되는 각종 센서들은 원격 제어장치, 공유기, 통신장치, 네트워크 통신망 등을 통해 제어부(130)로 전달될 수 있다.
상기 작물정보 획득부(120)는 각 재배지별(10)로 재배되는 작물의 정보를 획득하기 위한 것으로서, 바람직하게는 입력부(190)를 통해 재배자 또는 관리자가 직업 정보를 입력한 내용을 획득할 수도 있다.
또한, 작물정보 획득부(120)는 재배자 단말기(171) 또는 관리자 단말기(173)를 통해 제공되는 작물재배정보 및 재배지정보(위치정보, 재배자 정보 포함)를 통신망을 통해 입력부(190)로 전달받아 획득할 수 있다. 이를 위해 작물정보 획득부(120)는 모바일 또는 인터넷망을 통해 작물정보를 입력받아 얻을 수 있도록 재배자 또는 관리자를 위해 앱서버를 통해 용수 관리앱을 제공하여 관리할 수 있고, 인터넷 웹서버를 제공하여 인터넷 홈페이지 등을 통해 재배지별 작물정보를 입력받아 획득할 수도 있다. 즉, 작물정보 획득부(120)는 재배자 또는 관리자의 단말기에 설치되는 소위 '용수 관리앱' 또는 인터넷 웹서버를 통해 입력되는 정보를 통해 재배지별 작물정보를 얻을 수 있다. 그리고 획득된 작물정보는 재배지정보(위치정보, 재배자 정보 포함)와 매칭되어 데이터베이스(130)에 저장된다. 여기서, 입력부(190)는 관리센터에 마련되는 컴퓨터를 포함할 수도 있고, 인터넷 망을 통해 제공되는 웹서버, 용수관리앱을 관리하는 앱서버를 포함할 수 있다. 따라서, 재배지별(10) 작물정보는 재배자가 직접 입력하거나, 관리자가 입력하여 제공할 수도 있다.
데이터베이스(130)에는 해당지역의 관망정보, 농촌용수 공급의 대상인 재배지 정보, 재배지별 재배되고 있는 작물정보, 작물별 물 스트레스 정보, 재배지별 토양정보 등이 저장되고, 해당 지역(재배지별) 관개스케줄과 공급계획량 등도 저장된다. 물론, 상기 측정부(110)에서 측정된 재배지별 토양수분정보, 강수량 정보도 저장된다.
이외에도 재배지에 농촌용수를 공급하는 펌프, 수문 등의 시설 정보, 시설의 파이프라인의 유량 데이터, 유속데이터, 압력데이터, 수위데이터, 수질데이터 등이 포함될 수 있다.
상기 용수 공급장치(140)는 저류시설(21)의 농촌용수를 필요로 하는 재배지(10)로 공급하기 위한 것으로서, 각 재배지(10)로 연결되는 파이프라인과, 파이프라인과 파이프라인에서 분기된 분기라인에서 용수의 공급을 차단하거나 허용하는 밸브(141)와, 파이프라인 및 분기라인에 설치되는 공급펌프(143) 및 각 재배지(10)에 설치되는 스프링클러(145) 등을 구비한다. 상기 구성의 용수 공급장치(140)는 제어부(150)의 제어신호에 따른 동작이 선택적으로 제어되어 농촌용수가 필요한 재배지로만 선택적으로 공급할 수 있게 된다.
제어부(150)는 측정부(100)와 작물정보 획득부(120)를 통해 획득된 정보를 근거로 하여 여러 재배지(10) 중에서 토양수분 임계치 미만인 곳을 확인하고, 토양수분 임계치 미만인 곳으로 농촌용수를 공급하도록 농촌용수 공급장치(140)를 제어하여 농촌용수를 공급하도록 제어한다. 이때, 토양수분 임계치는 재배지별(10)로 재배중인 작물의 물 스트레스를 고려하여 설정되며, 작물별 토양수분 임계치는 데이터베이스(130)에 룩업테이블 형태로 저장 관리될 수 있다. 이와 같이, 작물별 물 스트레스를 고려하여 토양수분 임계치를 설정함으로써, 농촌용수를 보다 효율적으로 관리하면서 공급할 수 있게 되고, 결국 물의 낭비를 막고 필요한 곳에 안정적으로 공급할 수 있게 된다.
상기 표시부(160)는 전제 관리망을 관리하는 중앙관리센터에 구비되는 모니터 등을 포함하여, 전체적인 파이프라인 망에 연결된 재배지(10)의 상황과, 재배지(10) 별 토양수분 상태와, 농촌용수 공급상태 등에 대한 정보가 디스플레이되어 표시됨으로써, 관리자가 한눈에 전체적인 농촌용수 관리 상황을 쉽게 파악할 수 있게 된다.
상기 정보 제공부(180)는 통신망을 통해 재배자 단말기(171)와 관리자 단말기(173)로 재배지(10) 별 토지수분 정보와, 농촌용수 공급상황 정보를 문자 등의 정보를 통해 실시간으로 제공한다. 따라서, 관리자 또는 재배자는 해당 지역의 재배지(10)의 토지 수분 상태를 점검하고, 농촌용수 공급상태를 직접 확인하고 관리할 수 있으며, 현장에서의 오동작이나 고장 등으로 인한 잘못된 농촌용수 공급관리 상황을 직접 모니터링 할 수 있게 된다.
이하 상기 구성을 가지는 본 발명의 실시예에 따른 작물의 물 스트레스 특성을 이용한 용수공급 시스템(100)의 운영관리방법에 대해 자세히 설명하기로 한다.
우선, 관리자는 입력부(190)를 통해 파이프라인에 연결된 재배지정보, 재배지별 작물정보, 토양정보 등을 입력한다(S10). 이때, 재배지(10) 별로 재배하고 있는 작물의 정보도 입력부(190)를 통해 입력된다. 즉, 재배자 또는 관리자가 직접 컴퓨터 장치 등의 입력부(190)를 통해 재배지(10) 식별정보와 함께 매칭시켜서 입력할 수도 있고, 재배자 단말기(171) 또는 관리자 단말기(173)를 통해 입력된 정보를 통신망을 통해 입력부(190)에서 획득할 수도 있다. 그리고 입력부(190)를 통해 획득된 정보들은 제어부(150)로 전달되고, 데이터베이스(130)에 저장되어 관리된다.
그리고 제어부(150)는 각 재배지별(10) 토양 수분 임계치를 설정한다(S11). 이때 각 재배지(10) 별로 재배하고 있는 작물의 물 스트레스를 고려하여 재배지(10) 별로 토양수분 임계치를 각각 다르게 설정한다.
상기와 같이 재배지(10) 별로 토양수분 임계치를 설정한 후에, 제어부(150)는 각 재배지(10) 별로 농촌용수 공급계획량을 설정한다(S12).
그리고 각 재배지(10) 별로 토양수분을 측정하여 측정값을 획득한다(S13).
제어부(150)는 재배지(10) 별로 측정된 토양수분이 상기 단계(S13)에서 설정한 재배지별 임계치 미만인지 판단한다(S14).
상기 단계(S14)에서 판단 결과, 토양수분이 임계치 미만인 재배지(10)가 있는 경우, 해당 지역의 기상정보를 측정부(110)를 통해 조회한다(S15).
그리고 강우 조회결과 강우 발생 여부를 판단하고(S16), 강우가 발생한 지역이 있는 경우에는, 제어부(150)는 발생된 강수량이 해당 지역의 재배지(10)의 공급계획량 이상인지 판단한다(S17).
상기 판단단계(S17)에서 판단 결과, 강수량이 공급계획량 미만인 경우, 제어부(150)는 강수량을 감안하여 공급계획량을 수정한다(S18).
그리고 제어부(150)는 수정된 공급계획량에 따라서 용수 공급장치(140)를 제어하여 농촌용수가 필요한 재배지(10)를 구분하여 선택적으로 용수를 공급한다(S19).
또한, 상기 단계(S16)에서 강우가 발생되지 않은 것으로 판단된 경우, 제어부(150)는 기 설정된 공급계획량에 따라서 농촌용수가 필요한 재배지(10) 별로 구분하여 용수를 공급한다(S19).
그리고 상기와 같은 단계(S19)를 통해 수분이 필요한 재배지(10)로 물을 공급한 후에는, 제어부(150)는 해당 재배지(10)의 재배자 단말기(171)와 관리자 단말기(173)로 토양 수분상태와, 농촌 용수 공급상황 정보를 전달한다(S20). 상기 단계(S20)에서의 정보 전달은 문자를 통해 전달하는 것이 바람직하며, 경우에 따라서는 음성정보와 이미지 정보 등을 함께 제공할 수도 있다. 이 같이, 관리자 및 재배자에게도 재배지(10)에 대한 용수 공급 및 관리정보를 제공함으로써, 재배자와 관리자가 수분이 부족한 재배지에 대한 정보와 물 공급상황 정보를 실시간으로 확인할 수 있게 된다. 그리고 재배자 또는 관리자는 현장에 나가서 해당 재배지(10)로 실제로 용수가 정상적으로 공급되고 있는지 확인하고 점검할 수 있게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 작물의 물 스트레스 특성을 이용한 용수공급시스템(100)에 따르면, 재배지(10) 별로 재배되고 있는 작물의 물 스트레스 특성을 고려하여 토양 수분의 임계치를 각각 설정하고, 이에 따라서 재배지(10) 별로 작물을 고려하여 적정한 농촌용수가 공급되도록 하여 수자원을 절약할 수 있으며, 재배지(10)의 작물에 가장 적절한 양의 수분을 공급할 수 있게 된다.
이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범위를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.
100..작물의 물 스트레스 특성을 이용한 용수 공급시스템
110..측정부 120..작물정보 획득부
130..데이터베이스 140..용수 공급장치
150..제어부 160..표시부
171..재배자 단말기 173..관리자 단말기
180..정보제공부 190..입력부

Claims (3)

  1. 작물을 재배하기 위한 재배지의 토양의 수분정보, 토양 주위의 강우정보를 측정하여 획득하는 측정부;
    상기 재배지에 재배되고 있는 작물정보를 획득하는 작물정보 획득부;
    상기 재배지의 정보와, 재배지별 토양정보, 재배지별 재배되는 작물 정보, 작물별 물 스트레스 정보, 작물의 물 스트레스를 고려한 재배지의 토양 수분 임계치 및 강우정보를 포함한 기상정보가 저장되는 데이터베이스;
    용수 공급 파이프라인을 통해 상기 재배지로 저류시설의 농촌용수를 공급하기 위한 용수 공급장치;
    상기 측정부 및 작물정보 획득부를 통해 얻은 정보를 근거로 농촌용수가 필요한 곳으로 필요한 양의 관개용수를 공급하도록 상기 용수 공급장치를 제어하는 제어부;
    정보를 표시하는 표시부;를 포함하며,
    상기 제어부는 상기 재배지별로 작물의 물 스트레스 특성을 고려하여 토양수분 임계치를 설정하고, 상기 측정부에서 측정된 재배지의 토양수분이 설정된 임계치에 미달 될 경우 상기 용수 공급장치를 제어하여 임계치에 미달되는 재배지로 용수를 공급하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 작물의 물 스트레스 특성을 이용한 용수 공급시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 재배지의 재배자 단말기와 농촌용수 공급 관리자의 관리자 단말기로 농촌용수 운영정보를 제공하는 정보 제공부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 작물의 물 스트레스 특성을 이용한 용수 공급시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 작물정보 획득부는 입력부를 통해 재배자 또는 관리자가 직접 정보를 입력한 내용을 획득할 수 있는 것을 특징으로 하는 물 스트레스 특성을 이용한 용수 공급시스템.
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