KR20190076515A - 배지 양액 농도 기반 양액 공급을 제어하는 시설원예용 양액 공급 장치 - Google Patents

배지 양액 농도 기반 양액 공급을 제어하는 시설원예용 양액 공급 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20190076515A
KR20190076515A KR1020170178360A KR20170178360A KR20190076515A KR 20190076515 A KR20190076515 A KR 20190076515A KR 1020170178360 A KR1020170178360 A KR 1020170178360A KR 20170178360 A KR20170178360 A KR 20170178360A KR 20190076515 A KR20190076515 A KR 20190076515A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
nutrient solution
amount
salt
medium
solution
Prior art date
Application number
KR1020170178360A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102098853B1 (ko
Inventor
양중석
박수현
김형석
이택성
이주영
노주원
오상록
조진형
진창호
신연준
권만재
김호연
Original Assignee
한국과학기술연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국과학기술연구원 filed Critical 한국과학기술연구원
Priority to KR1020170178360A priority Critical patent/KR102098853B1/ko
Publication of KR20190076515A publication Critical patent/KR20190076515A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102098853B1 publication Critical patent/KR102098853B1/ko

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01GHORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G31/00Soilless cultivation, e.g. hydroponics
    • A01G31/02Special apparatus therefor
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01GHORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G27/00Self-acting watering devices, e.g. for flower-pots
    • A01G27/003Controls for self-acting watering devices
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01GHORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G7/00Botany in general
    • A01G7/06Treatment of growing trees or plants, e.g. for preventing decay of wood, for tingeing flowers or wood, for prolonging the life of plants
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01GHORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G9/00Cultivation in receptacles, forcing-frames or greenhouses; Edging for beds, lawn or the like
    • A01G9/24Devices or systems for heating, ventilating, regulating temperature, illuminating, or watering, in greenhouses, forcing-frames, or the like
    • A01G9/247Watering arrangements
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/40Mixing liquids with liquids; Emulsifying
    • B01F23/49Mixing systems, i.e. flow charts or diagrams
    • B01F3/088
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/04Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/04Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
    • G01N27/12Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid
    • G01N27/121Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid for determining moisture content, e.g. humidity, of the fluid
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F2101/00Mixing characterised by the nature of the mixed materials or by the application field
    • B01F2101/04Mixing biocidal, pesticidal or herbicidal ingredients used in agriculture or horticulture, e.g. for spraying
    • B01F2215/0009
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A40/00Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production
    • Y02A40/10Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production in agriculture
    • Y02A40/25Greenhouse technology, e.g. cooling systems therefor
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P60/00Technologies relating to agriculture, livestock or agroalimentary industries
    • Y02P60/20Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions in agriculture, e.g. CO2
    • Y02P60/21Dinitrogen oxide [N2O], e.g. using aquaponics, hydroponics or efficiency measures

Abstract

본 발명은 시설원예용 양액 공급 장치에 관한 것으로, 원수 공급부; 액비 공급부; 상기 원수 공급부로부터 공급된 원수 및 상기 액비 공급부로부터 공급된 액비를 혼합하고, 혼합된 양액을 배지로 공급하기 위한 혼합부; 상기 배지의 전기전도도를 결정하는 전기전도도 결정부; 최적 배지 전기전도도에 관한 데이터를 저장하는 메모리부; 및 상기 최적 배지 전기전도도에 관한 데이터 및 상기 전기전도도 결정부에서 결정된 상기 배지의 전기전도도에 기반하여, 상기 배지에 공급되는 공급 양액의 전기전도도를 조절하는 양액 제어부를 포함한다.
이에 따라, 공급 양액 및 배액에 관한 정보를 기초로 배지 전기전도도를 추정함으로써, 작물 생장 상태에 맞는 최적의 전기전도도의 양액을 공급할 수 있으며, 양액의 공급량을 최소화함으로써 시설원예의 운영 비용을 절감할 수 있다.

Description

배지 양액 농도 기반 양액 공급을 제어하는 시설원예용 양액 공급 장치{NUTRIENT SUPPLYING APPARATUS FOR CONTROLLING NUTRIENT SUPPLY BASED ON THE NUTRIENT CONCENTRATION IN CULTURE MEDIUM}
본 발명은 배지 양액 농도 기반 양액 공급을 제어하는 시설원예용 양액 공급 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 작물이 자라는 배지의 양액 농도를 고려하여 작물 생장 상태에 맞는 최적 농도의 양액을 공급할 수 있는 배지 기반 작물을 수확하는 시설원예용 양액 공급 장치에 관한 것이다.
시설원예용 양액 공급 장치는 작물의 생장에 맞춤화된 양액을 공급하기 위하여, 원수에 농축 액비 및 산 용액을 적정하게 혼합하여 작물이 위치한 배지 혹은 토양에 공급한다.
양액을 공급하는 관수(irrigation)에 대한 제어 방법은 일정 시간에 정해진 양액의 양만큼 제공하는 방법이 일반적이다. 작물에 적합한 최적 환경을 제공하기 위한 보다 개선된 관수 제어 방법으로, 작물 근권부의 함수량(含水量, Moisture Content) 제어, 배액률(일일 누적 배액량/일일 누적 급액량) 제어 등에 기반한 관수 제어 방법이 있다.
최근 연구 결과에 따르면, 작물의 근권구 전기전도도(EC)가 작물의 수확량에 지대한 영향을 끼치는 것으로 보고 되었다. 양액의 EC와 양액 내 염의 농도는 밀접한 관계가 있으므로(양액 내 염의 농도 ≒ a×EC(a는 상수)), 작물 근권부의 EC를 측정하여 양액 관수 제어에 활용하려는 시도가 있다.
종래에는 탐침형 EC 측정 장치를 이용하여 작물 근권부 또는 양액의 EC를 측정하여 양액 관수 제어에 활용하였으나, 탐침형 EC 측정 장치에 의해 국부적으로 측정된 EC는 작물 근권부의 EC로 보기에는 그 대표성이 부족하여 작물 생육의 최적 농도의 양액 공급을 위한 기초 자료로 사용하기에는 적절하지 않은 문제가 있었다.
한국등록특허 제10-0731616호(207. 6. 18.)
따라서, 본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로, 공급 양액 및 배액에 관한 정보를 기초로 추정된 배지의 전기전도도를 이용하여 최적 농도의 양액을 작물에 공급하며, 공급 양액의 용량을 효율적으로 관리할 수 있는 시설원예용 양액 공급 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적은, 본 발명의 일 양태에 따른 배지 기반 작물을 수확하는 시설원예용 양액 공급 장치에 있어서, 원수 공급부; 액비 공급부; 상기 원수 공급부로부터 공급된 원수 및 상기 액비 공급부로부터 공급된 액비를 혼합하고, 혼합된 양액을 상기 배지로 공급하기 위한 혼합부; 상기 배지의 전기전도도를 결정하는 전기전도도 결정부; 최적 배지 전기전도도에 관한 데이터를 저장하는 메모리부; 및 상기 최적 배지 전기전도도에 관한 데이터 및 상기 전기전도도 결정부에서 결정된 상기 배지의 전기전도도에 기반하여, 상기 배지에 공급되는 공급 양액의 전기전도도 또는 상기 배지의 배액률을 조절하는 양액 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배지 기반 작물을 수확하는 시설원예용 양액 공급 장치에 의해서 달성될 수 있다.
여기서, 상기 전기전도도 결정부는 상기 배지의 전기전도도를 측정하거나 또는 상기 배지의 염 농도를 기초로 상기 전기전도도를 결정하는 것으로 할 수 있다. 또한, 상기 전기전도도 결정부는 상기 배지의 함수량 대비 상기 배지의 염 잔류량을 기초로 상기 배지의 염 농도를 산출하는 것으로 할 수 있다.
그리고, 배지 기반 작물을 수확하는 시설원예용 양액 공급 장치는, 상기 배지의 함수량(Moisture Content)을 결정하기 위한 함수량 결정부; 및 상기 배지에 공급되는 공급 양액의 염의 양 또는 상기 배지로부터 배출되는 배액의 염의 양을 결정하기 위한 염의 양 결정부를 더 포함하고, 상기 전기전도도 결정부는 상기 함수량 결정부로부터 상기 배지의 함수량 정보를 제공받고, 상기 염의 양 결정부로부터 제공되는 상기 공급 양액의 염의 양 및 상기 배액의 염의 양을 기초로 상기 배지의 염 잔류량을 산정하여, 상기 배지의 염 농도를 산출하는 것으로 할 수 있다.
상기 배지 기반 작물을 수확하는 시설원예용 양액 공급 장치는, 상기 배지에 공급되는 상기 공급 양액의 양 또는 상기 배지로부터 배출되는 상기 배액의 양을 측정하는 양액 측정부를 더 포함하고, 상기 함수량 결정부는 상기 공급 양액의 양 및 상기 배액의 양을 기초로 상기 배지의 함수량을 결정하는 것으로 할 수 있다.
그리고, 배지 기반 작물을 수확하는 시설원예용 양액 공급 장치는, 상기 공급 양액의 염의 농도 또는 상기 배액의 염의 농도를 측정하는 염 농도 측정부를 더 포함하고, 상기 전기전도도 결정부는, 상기 공급 양액의 양 및 상기 공급 양액의 염의 농도에 기초하여 상기 공급 양액의 염의 양을 결정하고, 상기 배액의 양 및 상기 배액의 염의 농도에 기초하여 상기 배액의 염의 양을 결정하여, 상기 염 잔류량을 산정하는 것으로 할 수 있다.
여기서, 상기 함수량 결정부는 상기 공급 양액의 양, 상기 배액의 양, 및 미리 결정된 증발산량에 기초하여 상기 배지의 함수량을 결정하고, 상기 전기전도도 결정부는, 상기 염의 양 결정부로부터 제공되는 상기 공급 양액의 염의 양, 상기 배액의 염의 양, 및 미리 결정된 상기 증발산 염의 양에 기초하여 상기 배지의 염 잔류량을 결정하는 것으로 할 수 있다.
그리고, 상기 양액 제어부는, 상기 최적 배지 전기전도도와 상기 배지 전기전도도의 차이에 따라 상기 공급 양액의 전기전도도를 조절하여, 상기 배지의 전기전도도가 상기 최적 배지 전기전도도가 되도록 상기 공급 양액의 공급량을 제어하는 것으로 할 수 있다.
본 발명에 따른 배지 기반 작물을 수확하는 시설원예용 양액 공급 장치에 의하면, 공급 양액 및 배액에 관한 정보를 기초로 배지 전기전도도를 추정함으로써, 작물 생장 상태에 맞는 최적의 전기전도도의 양액을 공급할 수 있다. 또한, 양액의 공급량을 최소화함으로써 시설원예의 운영 비용을 절감할 수 있다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배지 기반 작물을 수확하는 시설원예용 양액 공급 장치의 개략적인 블록 구성도;
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배지 기반 작물을 수확하는 시설원예용 양액 공급 장치의 작물 배지의 염의 양 변화를 설명하기 위한 도면; 및
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배지 기반 작물을 수확하는 시설원예용 양액 공급 장치의 동작을 설명하기 위한 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 구체적으로 설명한다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 시설원예용 양액 공급 장치의 개략적인 블록 구성도이다.
도1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 시설원예용 양액 공급 장치는 원수 공급부(10), 액비 공급부(20), 혼합부(30), 양액 측정부(40), 염 농도 측정부(50), 함수량 결정부(60), 염의 양 결정부(70), 전기전도도 결정부(80), 메모리부(90), 및 양액 제어부(100)를 포함하여 구성된다.
원수 공급부(10)는 양액의 주원료인 원수를 혼합부로 공급하기 위한 공급원이다. 여기서, 양액의 주원료인 원수는 지하수, 하천수, 수돗물, 빗물 등의 물이 될 수 있으나, 사용되고 난 폐양액(배액)을 회수하여 살균 처리 등을 하여 물 대신 사용할 수도 있으며, 시설원예에 범용적으로 사용가능 하도록 액비, 산 용액 등이 일정 농도로 희석된 양액이 사용될 수도 있다.
액비 공급부(20)는 시설원예용 양액을 만들기 위하여 원수에 혼합될 농축 액비가 저장된 곳이다. 여기서, 액비는 양액의 원료가 되는 질소(N), 인(P), 칼륨(K) 등의 액체 비료를 의미하며, 액비 공급부(20)는 액비의 종류별로 별도로 마련된 복수의 액비 공급 탱크(미도시)로 구현될 수 있다.
혼합부(30)는 시설원예용 양액을 만들기 위하여 원수, 액비 등이 공급되어 혼합되는 탱크이다. 각각의 공급원으로부터 유입된 원수, 액비 등이 혼합부(30)에서 혼합된 후, 혼합된 양액이 펌프(미도시)에 의해서 시설원예 하우스의 작물의 배지에 공급된다.
양액 측정부(40)는 공급 양액의 양 또는 배액의 양을 측정하기 위한 장치로서, 혼합부(30)에서 양액 공급에 따라 변화하는 양액 수위로부터 또는 미리 결정된 양액공급율과 관수 시간으로부터 또는 공급되는 양액의 측정 중량 등 다양한 방법으로부터 공급 양액을 측정할 수 있다. 마찬가지로, 배액을 저장한 수조의 무게 및 수위, 배액의 배출율 및 시간을 기초로 배액을 측정할 수 있다.
염 농도 측정부(50)는 전술한 바와 같이, 공급 양액의 염의 농도 또는 배액의 염의 농도를 측정하기 위한 것으로, 염을 구성하는 황산암모늄((NH4)2S04), 염화칼륨(KCL), 염화칼슘(CaCL2) 등의 농도 측정을 위한 시료 및 전기전도도 측정 장치로 구현될 수 있다.
함수량 결정부(60)는 양액 측정부(40)에서 측정된 공급 양액의 양(Qin) 및 배액의 양(Qout)으로부터 배지의 함수량(Moisture Content, Vmd)을 하기 [수학식 1]과 같이 근사화 산출한다.
[수학식 1]
배지의 함수량(Vmd) = 공급 양액의 양(Qin) - 배액의 양(Qout)
더 정확한 배지의 함수량을 산출하기 위해서는, 하기 [수학식 2]와 같이 증발산량(Qet)을 더 기초 자료로 사용할 수 있다. 또, 여기서 증발산량(Qet)은 작물 증산량과 배지 증발량의 합으로서, 증발산량을 제외한 물수지 요소(공급 양액의 양, 배액의 양, 배지 함수량)를 측정가능할 때는 아래와 같은 물수지식에 의해 산정할 수 있으며, 물수지 요소 중 일부를 측정할 수 없을 때는 잠재증발산량에 의해 추정할 수 있다(잠재증발산량에 의한 증발산량 추정에 대한 Thornthwaite 방법은 공지된 계산에 의한 방법이므로 구체적인 설명은 생략한다).
[수학식 2]
배지의 함수량(Vmd) = 공급 양액의 양(Qin) - 배액의 양(Qout) - 증발산량(Qet)
증발산량(Qet) = 공급 양액의 양(Qin) - 배액의 양(Qout) - 배지의 함수량(Vmd)
염의 양 결정부(70)는 배지 잔류 염의 양을 산출하기 위한 것으로서, 하기 [수학식 3]과 같이 결정할 수 있다.
[수학식 3]
배지 잔류 염의 양(VmdCmd) = 공급 양액의 염의 양(QinCin) - 배액의 염의 양(QoutCout)
여기에서, Cin 및 Cout은 염 농도 측정부(50)로부터 측정된 공급 양액 및 배액의 염 농도이며, Qin 과 Qout 은 양액 측정부(40)에서 측정된 공급 양액 및 배액의 양이다.
이러한 관계는, 도2에 표시된 바와 같이. 배지의 공급된 총 염의 양과 배출된 염의 양 관계로 근사화된 것이다.
배지의 염 잔류량을 더 정확하게 결정하기 위해서는, 하기 [수학식 4]와 같이 증발산 염의 양을 더 기초 자료로 사용할 수 있다.
[수학식 4]
배지의 염 잔류량(VmdCmd) = 공급 양액의 염의 양(QinCin) - 배액의 염의 양(QoutCout) - 증발산 염의 양(QetCet)
여기에서, 증발산 염의 양(QetCet)은 전술한 바와 같이 물수지식에 의해 산정되거나 또는 잠재증발산량에 의해 추정된 증발산량(Qet)과 증발산하는 물의 염의 농도(Cet)의 곱셈에 의해 산정될 수 있고, 또 여기서 증발산하는 물의 염의 농도(Cet)는 작물이 흡수하는 물의 염의 농도로서 작물 내부의 물의 염의 농도를 직접 측정하거나 또는 공급 양액의 염의 농도(Cin)를 근사값으로 선택할 수 있다.
전기전도도 결정부(80)는 배지의 전기전도도(이하, 'EC')를 결정하기 위한 것으로, 하기 [수학식 5] 및 [수학식 6]과 같이, 배지의 염 농도를 기초로 배지의 EC를 결정한다.
[수학식 5]
배지의 염 농도(Cmd) = 배지의 염 잔류량(VmdCmd)/배지의 함수량(Vmd)
[수학식 6]
배지의 염 농도(Cmd) ≒ a × 배지의 EC(a는 상수)
즉, 전기전도도 결정부(80)는 배지의 전기전도도와 비례하는 근사값인 배지의 염 농도를 기초로 배지의 전기전도도를 산출할 수 있다. 여기에서, 상수 a는 실험 또는 경험에 의해 결정되는 값이다.
한편, 전기전도도 결정부(80)는 전술한 바와 같이 배지의 염 농도를 직접적으로 산출하는 방법과 달리, 배지의 염 농도 경계값을 알 경우 배지의 염 농도 변화(dCmd/dt)를 기초로 배지의 염 농도를 산출할 수도 있다.
배지의 염 농도 변화(dCmd/dt)는 하기 [수학식 7]과 같이, 배지의 함수량 변화(dVmd/dt)를 배지의 염의 양 변화(d(VmdCmd)/dt) 계산식에 대입함으로써 산출할 수 있고, 아래의 Qin, Qout, Qet, Cin, Cout, 및 Cet 값은 전술한 방법으로 각각 측정 또는 결정할 수 있다.
[수학식 7]
dVmd/dt = Qin - Qout - Qet
d(VmdCmd)/dt = CmddVmd/dt + VmddCmd/dt = QinCin - QoutCout - QetCet
= Cmd(Qin - Qout - Qet) + VmddCmd/dt = QinCin - QoutCout - QetCet
VmddCmd/dt = QinCin - QoutCout - QetCet - Cmd(Qin - Qout - Qet)
dCmd/dt = (QinCin - QoutCout - QetCet)/Vmd - Cmd(Qin - Qout - Qet)/Vmd
∴ Cmd = Cmd의 경계값 + dCmd/dt
다시 도1을 참조하면, 메모리부(90)는 최적 배지 EC에 관한 데이터를 저장하는 것으로, RAM(Random Access Memory), ROM(Read Only Memory) 등으로 구현될 수 있다.
양액 제어부(100)는 전기전도도 결정부(80)로부터의 전기전도도가 메모리부(90)에 미리 결정되어 저장된 최적 배지 EC를 추종하도록 공급되는 공급 양액의 EC 값 및/또는 공급 양액의 양을 제어한다.
공급 양액의 EC 및 공급 양액의 양은 상호 관련성을 가지고 있다.
공급 양액의 양은 작물 성장에 필요한 물의 양과 배액양과 관련되어 있으며, 공급 양액의 양과 관련하여 농도가 결정되므로, 최적 배지 EC를 추종할 수 있도록 배지의 EC값을 조절하기 위해 요구되는 배액량 및 농도 즉, 공급 배액의 전기전도도가 함께 결정된다.
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배지 기반 작물을 수확하는 시설원예용 양액 공급 장치의 동작을 설명하기 위한 순서도이다.
도3을 참조하여, 본 발명의 양액 제어부(100)의 제어 동작을 토대로 도1에 개시된 본 발명의 실시예에 따른 양액 공급 장치의 유기적인 동작을 상세히 설명하도록 한다.
먼저, 양액 측정부(40)가 공급 양액의 양(Qin) 및 배액의 양(Qout)을 측정하고, 염농도 측정부(50)가 공급 양액의 농도(Cin) 및 배액의 농도(Cout)를 측정한다(S1).
염의 양 결정부(70)는 양액 측정부(40)에 의해 측정된 공급 양액의 양(Qin) 및 배액의 양(Qout) 및 염농도 측정부(50)에 의해 측정된 공급 양액의 농도(Cin) 및 배액의 농도(Cout)를 기초로 배지 잔류 염의 양을 산출하고, 함수량 결정부(60)가 양액 측정부에서 측정된 공급 양액의 양(Qin) 및 배액의 양(Qout)으로부터 배지의 함수량(Vmd)을 산출한다(S2).
다음, 전기전도도 결정부(80)는 염의 양 결정부(70)에 의해 결정된 배지 잔류 염의 양(VmdCmd)과 함수량 결정부(60)에 의해 결정된 배지의 함수량(Vmd)에 기초하여 산정된 배지의 염 농도(Cmd)를 기초로 배지의 EC를 결정한다.
양액 제어부(100)는 전기전도도 결정부(80)에 의해 결정된 배지 EC와 메모리부(90)에 저장된 최적 배지 EC를 비교하고, 전기전도도 결정부(80)로부터의 배지 EC와 최적 배지 EC 사이의 차를 고려하여 최적의 공급 양액의 EC를 결정한다(S3).
양액 제어부(100)는, 결정된 최적의 공급 양액의 EC에 따라 원수공급부(10) 및 액비공급부(20)로부터 혼합부(30)로 제공되는 원수 및 액비량을 제어함으로써 공급 양액의 전기전도도를 조절한다(S4).
양액 제어부(100)는 배지 EC가 최적 배지 EC가 되도록 혼합부(30)로부터 배지로의 양액 공급을 제어하며, 이때 최소의 양액이 공급되도록 한다(S5).
양액의 최소량은 공급 양액의 EC 및 작물 생장에 요구되는 물의 양, 예상 배액량 등을 기준으로 산출될 수 있으며, 공급 양액의 EC를 결정시에도 감안될 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 공급 양액 및 배액에 관한 정보를 기초로 배지 전기전도도를 추정함으로써, 작물 생장 상태에 맞는 최적의 전기전도도의 양액을 공급할 수 있으며, 양액의 공급량을 최소화함으로써 시설원예의 운영 비용을 절감할 수 있다.
이상 본 발명의 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
따라서 본 발명의 보호범위는 본 발명의 실시예에 한정되는 것이 아니며, 특허청구범위에 기재된 발명 및 그 균등물에 미치는 것으로 이해되어야 할 것이다.
10: 원수공급부 20: 액비 공급부
30: 혼합부 40: 양액 측정부
50: 염농도 측정부 60: 함수량 결정부
70: 염의 양 결정부 80: 전기전도도 결정부
90: 메모리부 100: 양액 제어부

Claims (8)

  1. 배지 기반 작물을 수확하는 시설원예용 양액 공급 장치에 있어서,
    원수 공급부;
    액비 공급부;
    상기 원수 공급부로부터 공급된 원수 및 상기 액비 공급부로부터 공급된 액비를 혼합하고, 혼합된 양액을 상기 배지로 공급하기 위한 혼합부;
    상기 배지의 전기전도도를 결정하는 전기전도도 결정부;
    최적 배지 전기전도도에 관한 데이터를 저장하는 메모리부; 및
    상기 최적 배지 전기전도도에 관한 데이터 및 상기 전기전도도 결정부에서 결정된 상기 배지의 전기전도도에 기반하여, 상기 배지에 공급되는 공급 양액의 전기전도도를 조절하는 양액 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 시설원예용 양액 공급 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전기전도도 결정부는 상기 배지의 전기전도도를 측정하거나 또는 상기 배지의 염 농도를 기초로 상기 전기전도도를 결정하는 것을 특징으로 하는 시설원예용 양액 공급 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 전기전도도 결정부는 상기 배지의 함수량 대비 상기 배지의 염 잔류량을 기초로 상기 배지의 염 농도를 산출하는 것을 특징으로 하는 시설원예용 양액 공급 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 배지의 함수량(Moisture Content)을 결정하기 위한 함수량 결정부; 및
    상기 배지에 공급되는 공급 양액의 염의 양 또는 상기 배지로부터 배출되는 배액의 염의 양을 결정하기 위한 염의 양 결정부를 더 포함하고
    상기 전기전도도 결정부는 상기 함수량 결정부로부터 상기 배지의 함수량 정보를 제공받고, 상기 염의 양 결정부로부터 제공되는 상기 공급 양액의 염의 양 및 상기 배액의 염의 양을 기초로 상기 배지의 염 잔류량을 산정하여, 상기 배지의 염 농도를 산출하는 것을 특징으로 하는 시설원예용 양액 공급 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 배지에 공급되는 상기 공급 양액의 양 또는 상기 배지로부터 배출되는 상기 배액의 양을 측정하는 양액 측정부를 더 포함하고,
    상기 함수량 결정부는 상기 공급 양액의 양 및 상기 배액의 양을 기초로 상기 배지의 함수량을 결정하는 것을 특징으로 하는 시설원예용 양액 공급 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 공급 양액의 염의 농도 또는 상기 배액의 염의 농도를 측정하는 염 농도 측정부를 더 포함하고,
    상기 전기전도도 결정부는, 상기 공급 양액의 양 및 상기 공급 양액의 염의 농도에 기초하여 상기 공급 양액의 염의 양을 결정하고, 상기 배액의 양 및 상기 배액의 염의 농도에 기초하여 상기 배액의 염의 양을 결정하여, 상기 염 잔류량을 산정하는 것을 특징으로 하는 시설원예용 양액 공급 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 함수량 결정부는 상기 공급 양액의 양, 상기 배액의 양, 및 미리 결정된 증발산량에 기초하여 상기 배지의 함수량을 결정하고,
    상기 전기전도도 결정부는, 상기 염의 양 결정부로부터 제공되는 상기 공급 양액의 염의 양, 상기 배액의 염의 양, 및 미리 결정된 상기 증발산 염의 양에 기초하여 상기 배지의 염 잔류량을 결정하는 것을 특징으로 하는 시설원예용 양액 공급 장치.
  8. 제2항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 양액 제어부는 상기 최적 배지 전기전도도와 상기 배지 전기전도도의 차이에 따라 상기 공급 양액의 전기전도도를 조절하여, 상기 배지의 전기전도도가 상기 최적 배지 전기전도도가 되도록 상기 공급 양액의 공급량을 제어하는 것을 특징으로 하는 시설원예용 양액 공급 장치.


KR1020170178360A 2017-12-22 2017-12-22 배지 양액 농도 기반 양액 공급을 제어하는 시설원예용 양액 공급 장치 KR102098853B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170178360A KR102098853B1 (ko) 2017-12-22 2017-12-22 배지 양액 농도 기반 양액 공급을 제어하는 시설원예용 양액 공급 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170178360A KR102098853B1 (ko) 2017-12-22 2017-12-22 배지 양액 농도 기반 양액 공급을 제어하는 시설원예용 양액 공급 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190076515A true KR20190076515A (ko) 2019-07-02
KR102098853B1 KR102098853B1 (ko) 2020-05-26

Family

ID=67258470

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170178360A KR102098853B1 (ko) 2017-12-22 2017-12-22 배지 양액 농도 기반 양액 공급을 제어하는 시설원예용 양액 공급 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102098853B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210125384A (ko) * 2020-04-08 2021-10-18 한국과학기술연구원 순환식 수경재배용 급액 관리 장치 및 그 방법

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220097785A (ko) 2020-12-31 2022-07-08 (주) 텔로팜 수경재배용 배지의 배액량과 함수량을 이용한 관수 제어 시스템

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100731616B1 (ko) 2006-04-20 2007-06-25 대한민국(관리부서:농촌진흥청) 양액 자동공급장치 및 그 제어방법
KR100988273B1 (ko) * 2010-07-22 2010-10-18 (주)티아이에스 온실 생작물의 함수율 측정을 위한 슬라브 무게와 배액량 측정장치 및 이를 이용한 측정방법
KR20160076491A (ko) * 2016-04-25 2016-06-30 서울대학교산학협력단 배액을 전량 이용하는 순환식 수경재배 양액혼합 방법 및 혼합시스템

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100731616B1 (ko) 2006-04-20 2007-06-25 대한민국(관리부서:농촌진흥청) 양액 자동공급장치 및 그 제어방법
KR100988273B1 (ko) * 2010-07-22 2010-10-18 (주)티아이에스 온실 생작물의 함수율 측정을 위한 슬라브 무게와 배액량 측정장치 및 이를 이용한 측정방법
KR20160076491A (ko) * 2016-04-25 2016-06-30 서울대학교산학협력단 배액을 전량 이용하는 순환식 수경재배 양액혼합 방법 및 혼합시스템

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210125384A (ko) * 2020-04-08 2021-10-18 한국과학기술연구원 순환식 수경재배용 급액 관리 장치 및 그 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR102098853B1 (ko) 2020-05-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100470453B1 (ko) 순환식 수경재배용 양액 자동공급장치 및 방법
Wada Theory and technology to control the nutrient solution of hydroponics
WO2016158987A1 (ja) 養液土耕システム、養液土耕制御サーバ、塩類集積判定方法及び土壌ecセンサ
JP2016191654A5 (ja) 養液土耕システム及び養液土耕制御サーバ
CN106688861B (zh) 一种可自动调控基质盐分的无土栽培蔬菜方法及系统
Kersebaum et al. Operational use of agro-meteorological data and GIS to derive site specific nitrogen fertilizer recommendations based on the simulation of soil and crop growth processes
WO2015038723A1 (en) Control of leaching and irrigation
KR20190076515A (ko) 배지 양액 농도 기반 양액 공급을 제어하는 시설원예용 양액 공급 장치
Peragón et al. A GIS-based tool for integrated management of clogging risk and nitrogen fertilization in drip irrigation
JP4566458B2 (ja) 養液土耕栽培方法
US11832562B2 (en) Method and system for providing nutrients to a plant
Kempkes et al. Modelling salt accumulation in a closed system: a tool for management with irrigation water of poor quality
JP2006254776A (ja) 植物の養液栽培方法および養液栽培装置
KR102564683B1 (ko) 이온기반 양액 관리 시스템 및 방법
JP4109211B2 (ja) 施肥管理方法および装置
KR102162817B1 (ko) 센서의 자동 캘리브레이션이 가능한 양액 제어 장치 및 방법
JP2003079215A (ja) 作物の栽培方法
Voogt et al. Irrigation management in organic greenhouse: How to comply with sustainability goals
KR20200127554A (ko) 식물 재배 자동화 시스템
Gieling et al. The application of chemo-sensors and bio-sensors for soilless cultures
Oud et al. Root oxygen use as a measure for ion uptake from slightly different nutrient solutions
Shirsekar et al. NPK and oxygen regulation system for hydroponics
US20230066266A1 (en) Aqueous grow nutrient control system and calibration
Gieling et al. Monitoring and control of water and nutrient supply in closed growing systems
JP4636964B2 (ja) 植物栽培装置における給水管理方法、給水管理用コンピュータプログラム及び給水管理装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
X091 Application refused [patent]
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant