KR20210081170A - Measurement apparatus of soil water distribution force by level of genetic level - Google Patents

Measurement apparatus of soil water distribution force by level of genetic level Download PDF

Info

Publication number
KR20210081170A
KR20210081170A KR1020190173444A KR20190173444A KR20210081170A KR 20210081170 A KR20210081170 A KR 20210081170A KR 1020190173444 A KR1020190173444 A KR 1020190173444A KR 20190173444 A KR20190173444 A KR 20190173444A KR 20210081170 A KR20210081170 A KR 20210081170A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
measuring
moisture
soil
electrode
layer
Prior art date
Application number
KR1020190173444A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR102340378B1 (en
Inventor
이평호
이인복
이성은
강정철
Original Assignee
강정철
대한민국(농촌진흥청장)
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 강정철, 대한민국(농촌진흥청장) filed Critical 강정철
Priority to KR1020190173444A priority Critical patent/KR102340378B1/en
Publication of KR20210081170A publication Critical patent/KR20210081170A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102340378B1 publication Critical patent/KR102340378B1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
    • G01N27/048—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance for determining moisture content of the material
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/22—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating capacitance
    • G01N27/223—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating capacitance for determining moisture content, e.g. humidity
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/24—Earth materials
    • G01N33/246—Earth materials for water content

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)

Abstract

The present invention relates to an apparatus for measuring soil moisture tension for each layer in a dielectric moisture measurement method. More particularly, the present invention relates to an apparatus for measuring soil moisture tension for each layer in a dielectric moisture measurement method that measures the moisture tension of soil by measuring the amount of moisture in an outer wall made of a porous material without the hassle of installing several soil moisture tension sensors for each soil layer.

Description

층위별 연속측정이 가능한 유전율식 토양수분장력 측정장치{MEASUREMENT APPARATUS OF SOIL WATER DISTRIBUTION FORCE BY LEVEL OF GENETIC LEVEL}Permittivity-type soil moisture tension measuring device capable of continuous measurement by layer {MEASUREMENT APPARATUS OF SOIL WATER DISTRIBUTION FORCE BY LEVEL OF GENETIC LEVEL}

본 발명은 층위별 연속측정이 가능한 유전율식 토양수분장력 측정장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다공성 물질로 구성된 외벽의 수분양을 측정하여 토양의 수분장력을 측정하며, 이러한 측정 장치를 연속으로 배열하여서 토양 층위별로 여러 개의 토양수분장력센서를 설치하는 번거로움이 없이 하나의 관측공에서 토양의 층위별 수분장력을 측정하는 것이 가능한 층위별 연속측정이 가능한 유전율식 토양수분장력 측정장치에 관한 것이다.The present invention relates to a dielectric constant-type soil moisture tension measuring device capable of continuous measurement for each layer, and more particularly, by measuring the moisture content of an outer wall made of a porous material to measure the moisture tension of the soil, and arranging such a measuring device continuously Therefore, it relates to a dielectric constant-type soil moisture tension measuring device capable of continuous measurement for each layer that can measure the moisture tension for each layer of soil in one observation hole without the hassle of installing several soil moisture tension sensors for each soil layer.

최근 지구의 이상기후는 예년과 비슷한 강수량을 보이지만 연중 강수량이 매우 높은 편차를 발생시켜 지역적으로나 계절적으로 홍수 또는 가뭄 문제를 발생시킨다. 따라서 지하수 또는 지표수의 비점오염을 최소화하고 물의 사용효율을 최적화하는 연구에 대한 요구는 과거에 비해 급속히 증가하고 있는 실정이다.The recent global abnormal climate shows precipitation similar to that of the previous year, but the annual precipitation varies greatly, causing flood or drought problems locally and seasonally. Therefore, the demand for research on minimizing nonpoint pollution of groundwater or surface water and optimizing water use efficiency is rapidly increasing compared to the past.

작물재배를 위한 적정 관수 관리는 작물의 수분 스트레스와 과도한 물의 사용을 최소화하고 작물생장에 필요한 양만 적소 적시에 투입하는 것을 의미한다. 필요 이상의 과다관수는 토양 침식을 가중시키고 이동과 용탈에 의해서 지표수와 지하수의 오염을 발생시킬 가능성이 있다. 반면에 부족관수는 재배작물의 생산성과 품질을 저하시킬 수 있다. 미세 또는 점적라인을 이용하는 정밀관수(Precision Irrigation)는 작물 근권부 주변에만 물을 공급할 수 있기 때문에 토양증발 및 지하배수에 의한 손실이 적으면서 작물 생육에 필요한 양만 투입할 수 있는 장점이 있다. 이러한 정밀관수를 위한 시스템은 센서를 이용하여 토양 수분의 함량 또는 장력을 측정하여 변량 관수를 하는 즉, 위치별, 시기별 필요한 시기에 필요 수분량을 투입하는 정밀농업(Precision Agriculture) 개념을 기반으로 한다.Proper irrigation management for crop cultivation means minimizing crop moisture stress and excessive use of water, and injecting only the amount necessary for crop growth at the right time and time. Excessive irrigation may aggravate soil erosion and cause contamination of surface and groundwater by migration and leaching. On the other hand, insufficient irrigation can reduce the productivity and quality of cultivated crops. Precision irrigation using fine or drip lines has the advantage that only the amount required for crop growth can be input while reducing the loss due to soil evaporation and underground drainage because water can be supplied only around the root zone of the crop. This system for precision irrigation is based on the concept of Precision Agriculture, which uses a sensor to measure the moisture content or tension in the soil to provide variable irrigation, that is, input the required amount of moisture at the required time by location and time. .

한편, 토양에서 식물로의 물 이동은 에너지 개념으로 물분자는 전기적으로 중성이지만 분자 내의 전하(電荷)는 비대칭적으로 분포되어 있다. 물분자는 강력한 극성을 띠고 있으며, 수소결합에 의해서 수소와 산소이온이 결합 되어 있다. 토양입자도 음,양의 전하를 띠고 있기 때문에 토양입자에 의한 물분자의 강력한 인력(높은 수분장력)은 토양 입자 주위에 물이 퍼져서 수막을 형성한다. 토양입자 표면에의 물의 흡착은 물분자의 운동 감소 즉 물분자의 자유에너지 크기 감소, 낮은 에너지 준위로 물로 전환됨으로써 열을 방출하게 된다.On the other hand, the movement of water from soil to plants is an energy concept, and although water molecules are electrically neutral, electric charges within the molecules are asymmetrically distributed. Water molecules have strong polarity, and hydrogen and oxygen ions are bound by hydrogen bonds. Since the soil particles also have negative and positive charges, the strong attraction (high water tension) of water molecules by the soil particles spreads water around the soil particles and forms a water film. The adsorption of water on the surface of the soil particles releases heat by reducing the motion of water molecules, that is, decreasing the free energy size of water molecules, and converting water to a lower energy level.

토양 입자 표면에의 물분자의 흡착은 몇 개 층을 형성하는데, 이것은 입자와 물분자간의 강력한 부착력에 의한다. 부착력에 의하여 흡착된 물을 흡착수라고 하는데 이 물은 흡착에너지가 크기 때문에 흡수될 수 없으므로 유효수가 아니다. 토양입자의 강력한 인력이 미치는 영역을 지나서 물분자가 응집력에 의해서 수막에 부착된다. 이와 같이 수막 외부에 부착되어 있는 물을 물분자간의 응집력에 의한 응집수(凝集水))라고 한다. 응집수는 물분자 간의 수소결합에 의한다.The adsorption of water molecules to the surface of soil particles forms several layers, which are due to the strong adhesion between the particles and water molecules. Water adsorbed by adhesion is called adsorbed water, and this water cannot be absorbed because of its high adsorption energy, so it is not effective water. Water molecules are attached to the water film by cohesive force past the area of strong attraction of soil particles. The water adhering to the outside of the water film in this way is called condensed water due to the cohesive force between water molecules. Agglomerated water is due to hydrogen bonding between water molecules.

응집수의 물분자는 흡착수와 비교하여 볼 때 운동이 활발하고 에너지 준위(Potential)도 높아서 곧 이동할 수있다. 응집수를 이루는 토양입자 주위의 수막의 두께는 15~20분자 층 정도이다. 이 수막의 2/3는 식물이 이용할 수 있는 유효수이다. 물의 에너지 준위를 자유에너지 상태 즉, 준위로 표시할 수 있으며 음(-)의 값으로 나타내기도 한다. 토양수분장력(Soil Water Tension)과 토양수분준위(Soil Water Potential)과의 관계는 SWP=SWT×(-1) 이다. 토양수분장력을 측정하는데 진공게이지형 텐시오미터(Tensiometer)를 사용한다. 토양의 수분함량과 토양수분장력과의 관계는 수분함량이 많아질수록 수분장력이 작아지고, 수분함량이 적을수록 수분장력은 커진다. 토양수분장력과 식물생육 관계는 수분장력이 커질수록 식물의 흡수력이 떨어져 생장속도는 작아진다Compared to adsorbed water, the water molecules of the aggregated water are active and have a high energy level (potential), so they can move soon. The thickness of the water film around the soil particles constituting the coagulated water is about 15 to 20 molecular layers. Two-thirds of this water film is effective water available to plants. The energy level of water can be expressed as a free energy state, that is, a level, and is also expressed as a negative (-) value. The relationship between Soil Water Tension and Soil Water Potential is SWP=SWT×(-1). A vacuum gauge type tensiometer is used to measure the soil moisture tension. The relationship between soil moisture content and soil moisture tension is that as the moisture content increases, the moisture tension decreases, and as the moisture content decreases, the moisture tension increases. The relationship between soil moisture tension and plant growth is that the higher the moisture tension, the lower the plant's ability to absorb and the slower the growth rate.

한편, 농업용 시설 하우스 등에서 사용하는 수분 또는 양분 공급의 방식 중에서 근래에 보급이 확대되고 있는 정밀 관수 시스템으로서는 점적관수 시스템 있는데, 상기 점적관수 시스템은 하우스 내의 토양이나 인공 배지에서 필요로 하는 수분이나 양분의 양만큼을 지정하여 그 양이 도달할 때까지 액체를 자동으로 공급하고 목표가 달성이 되면 공급을 중단하는 자동화된 제어 시스템이다.On the other hand, among the methods of supplying moisture or nutrients used in houses for agricultural facilities, there is a drip irrigation system as a precision irrigation system that has been expanded in recent years. It is an automated control system that automatically supplies liquid until a specified amount is reached and stops the supply when the target is achieved.

이러한 자동화된 점적관수 제어 시스템은 사용자가 지정한 일정한 수분의 포화도 또는 그로부터 계산 가능한 기준에 따라 점적호스의 개폐를 결정하여 공급호스에 연결된 개별 점적관들의 수분 공급 여부를 일괄적으로 결정하는 방식이다.This automated drip irrigation control system is a method that determines whether to supply moisture to individual drip pipes connected to the supply hose by determining the opening and closing of the drip hose according to the user-specified degree of saturation of a certain moisture or a criterion that can be calculated therefrom.

하지만 이러한 종래의 방식은 수분 공급관의 공급 유량에 따른 압력손실률을 전혀 고려하지 않고 타이머에 의해 정해진 시간동안 획일적이고 수동적인 방식으로 이루어지는 관계로 필요한 수분의 공급이 정확하게 이루어지지 못하는 문제점이 있었다.However, this conventional method does not consider the pressure loss rate according to the supply flow rate of the moisture supply pipe at all, and there is a problem in that the necessary moisture cannot be supplied accurately because it is performed in a uniform and passive manner for a time determined by a timer.

또한, 하루 중 시간, 계절, 기후 등과 같이 수분증발량에 영향을 주는 주변요인들이 전혀 고려되고 있지 않기 때문에 이들 주변요인들에 따라 시시각각 변화하는 토양의 필요 관개수량에 능동적으로 대처하지 못하는 문제점도 있었다.In addition, since the surrounding factors affecting the amount of water evaporation, such as time of day, season, and climate, are not considered at all, there was a problem in that it was not possible to actively cope with the required irrigation quantity of the soil that changes every moment according to these surrounding factors.

뿐만 아니라, 토양의 수분 침투 특성에 따라 토양내의 수분함량이 과도하게 포화되거나 적정 깊이의 수분 함유의 정도를 고르게 유지하기 어려운 단점이 발견되었다. 특히 토양의 수분 침투 속도가 빠른 경우 충분히 수분이 공급되었음에도 수분 공급을 지속적으로 수행하는 경우가 큰 문제점이었으며, 토양의 수분 침투 특성이 토양의 상태에 따라 변화하는 상황에 효과적으로 대처하기 어려운 단점이 있다고 할 수 있다.In addition, according to the moisture permeation characteristics of the soil, it was found that the moisture content in the soil was excessively saturated or it was difficult to evenly maintain the moisture content at an appropriate depth. In particular, when the moisture penetration rate of the soil is fast, it is a big problem to continue to supply moisture even after sufficient moisture is supplied, and it is difficult to effectively cope with the situation in which the moisture penetration characteristics of the soil change depending on the condition of the soil. can

상기한 문제점을 해결하기 위해, 2011년 11월 10일자 출원번호 제10-2011-0117175호(발명의 명칭 : 토양의 수분장력을 근거로 이루어지는 능동형 관수 제어방법 및 관수 제어장치)로 특허청에 출원된 바 있으며, 도 1를 참조하여 청구범위를 살펴보면 " 작물이 재배되는 토양으로 수분을 펌핑하는 공급펌프(50)와; 상기 공급펌프(50)와 연결되어 펌핑되는 수분을 상기 토양으로 수송하는 공급관(51)과; 상기 공급관(51) 상에 설치되어 수분이 공급되거나 차단될 수 있도록 상기 공급관(51)을 개폐시켜주는 개폐밸브(60)와; 상기 공급관(51)의 시작단에 설치되어 유량을 측정하는 유량 측정센서(20)와; 상기 공급관(51)의 시작단과 끝단에 각각 설치되어 압력손실률을 계산하는데 사용될 각각의 수압을 측정하는 한쌍의 압력 측정센서(30a,30b)와; 상기 토양에 삽입되도록 설치되어 토양의 수분장력을 측정하는 텐시오미터(10)와; 대기 중에 설치되어 대기 중 습도를 측정하는 습도센서(90a)와; 대기 중에 설치되어 기압을 측정하는 압력센서(90b)와; 위치정보를 수신하는 GPS 수신기(70)와; 상기 GPS에서 수신된 위치정보에 상응하는 기상정보 및 시간정보를 요청하여 제공받는 통신모듈(80)과; 상기 유량 측정센서(20)와, 한 쌍의 압력 측정센서(30a,30b)와, 텐시오미터(10)와, 습도센서(90a)와, 압력센서(90b)와, GPS 수신기(70)와, 통신모듈(80)과 연결되어 이들로부터 측정 및 수신된 측정값과 정보를 전달받으며, 이를 근거로 토양의 수분함량 값, 필요 관개수량, 압력손실률, 관수시간을 결정한 후, 상기 관수시간동안 상기 토양에 수분을 공급하도록 상기 공급펌프(50) 및 개폐밸프(60)를 제어하는 제어기(40)를 포함하여 구성되는 관수 제어장치. " 이다.In order to solve the above problems, it was filed with the Korean Intellectual Property Office as an application No. 10-2011-0117175 on November 10, 2011 (Title of the invention: an active irrigation control method and irrigation control device based on the moisture tension of the soil) There is a bar, and if you look at the claims with reference to FIG. 1, "a supply pump 50 for pumping moisture into the soil in which crops are grown; and a supply pipe connected to the supply pump 50 for transporting the pumped moisture to the soil ( 51) and an opening/closing valve 60 installed on the supply pipe 51 to open and close the supply pipe 51 so that moisture can be supplied or shut off, and installed at the start end of the supply pipe 51 to control the flow rate A flow rate measuring sensor 20 for measuring; A pair of pressure measuring sensors 30a and 30b respectively installed at the start and end of the supply pipe 51 to measure water pressure to be used to calculate the pressure loss rate; A tensiometer (10) installed to be inserted and measuring the moisture tension of the soil; A humidity sensor (90a) installed in the atmosphere to measure atmospheric humidity; A pressure sensor (90b) installed in the atmosphere to measure atmospheric pressure; a GPS receiver 70 for receiving location information; a communication module 80 for requesting and receiving weather information and time information corresponding to the location information received from the GPS; The pair of pressure measuring sensors 30a and 30b, the tensiometer 10, the humidity sensor 90a, the pressure sensor 90b, the GPS receiver 70, and the communication module 80 are connected to these After receiving the measured and received measurement values and information from, and determining the moisture content value of the soil, the required irrigation amount, the pressure loss rate, and the irrigation time based on this, the supply pump to supply moisture to the soil during the irrigation time ( 50) and an irrigation control device comprising a controller 40 for controlling the opening/closing valve 60. ".

그러나, 상기한 종래의 토양의 수분장력을 근거로 이루어지는 능동형 관수 제어방법 및 관수 제어장치는 토양 층위별로 여러 개의 토양수분장력센서(또는 텐시오미터)를 설치하는 번거로운 문제점이 있었다. 상기의 토양수분장력센서는 토양에 설치되어 저수통에 공급된 물이 토양으로 끌려 나가는 힘을 압력으로 측정하여 수분을 측정하게 되는데, 상시적으로 물을 공급애주어야 하고 층위별 토양의 수분 장력을 측정하기 위하여서는 거리를 두어 여러개의 측정장치를 설치해야 하는 불편함이 있어왔다. 또한 물의 유전율 특성을 이용한 토양 수분 측정 센서는 토양에 함유된 수분을 고주파를 이용하여 측정하므로 유지관리의 불편이 없으나 토성에 따라 다른 식물의 유효수를 측정하는 것이 아니므로 사용상의 한계를 가진다.However, the conventional active irrigation control method and irrigation control device based on the moisture tension of the soil has a cumbersome problem of installing a plurality of soil moisture tension sensors (or tensiometers) for each soil layer. The soil moisture tension sensor is installed in the soil to measure moisture by measuring the force with which the water supplied to the reservoir is drawn into the soil by pressure. Water must be supplied constantly and the moisture tension of the soil for each layer is measured. In order to measure, there has been an inconvenience of having to install several measuring devices at a distance. In addition, the soil moisture sensor using the dielectric constant characteristic of water measures the moisture contained in the soil by using a high frequency wave, so there is no inconvenience in maintenance, but it does not measure the effective number of other plants according to the soil type, so it has limitations in use.

따라서, 본 발명은 상기한 종래 기술에 따른 제반 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 토양 층위별로 여러 개의 토양수분장력센서를 설치하는 번거로움이 없이, 다공성 물질로 구성된 외벽의 수분 양을 측정하여 토양이 갖는 수분장력을 측정하는 층위별 연속측정이 가능한 유전율식 토양수분장력 측정장치를 제공하는 데 있다.Therefore, the present invention was invented to solve the various problems according to the prior art, and an object of the present invention is to avoid the hassle of installing several soil moisture tension sensors for each soil layer, and the moisture of the outer wall made of a porous material An object of the present invention is to provide a dielectric constant-type soil moisture tension measuring device capable of continuous measurement for each layer that measures the moisture tension of the soil by measuring the amount.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 토양과 맞닿아 있는 수분 장력을 측정하기 위한 층위별 연속측정이 가능한 유전율식 토양수분장력 측정장치에 있어서, 상기 토양과 맞닿아 있고 수분을 흡수하는 성질을 가지며 토양의 수분장력과 평형을 이루는 다공질 흡수 블록(200); 상기 다공질 흡수 블록(200)에 흡수된 수분의 양을 측정하는 측정전극부(300); 및 상기 측정전극부(300)의 측면에 연결되어 상기 다공질 흡수 블록(200)의 수분 양을 고주파를 이용한 유전율 방식으로 측정하는 측정회로부(400)를 포함하고, 상기 토양의 수분장력과 평형 상태를 이룬 다공질 흡수 블록(200)의 수분의 양을 유전율 방식으로 측정하여 토양의 수분 장력을 측정하는 것을 특징으로 하는 층위별 연속측정이 가능한 유전율식 토양수분장력 측정장치를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a dielectric constant-type soil moisture tension measuring device capable of continuous measurement for each layer for measuring the moisture tension in contact with the soil, in contact with the soil and has a property of absorbing moisture, A porous absorption block 200 that is in equilibrium with the moisture tension of the soil; a measuring electrode unit 300 for measuring the amount of moisture absorbed by the porous absorption block 200; and a measuring circuit unit 400 connected to the side of the measuring electrode unit 300 to measure the amount of moisture in the porous absorption block 200 by a dielectric constant method using a high frequency, and to measure the moisture tension and equilibrium state of the soil Provided is a dielectric constant-type soil moisture tension measuring device capable of continuous measurement for each layer, characterized in that the moisture tension of the soil is measured by measuring the amount of moisture in the porous absorption block 200 achieved by a dielectric constant method.

실시 예에 따라, 상기 다공질 흡수 블록은, 상기 수분 장력을 측정하기 위해 상기 토양 천공홀의 내곡면에 곡면형상지지본체에 설치되며, 상기 토양과 맞닿는 부분은 일측면이 곡면으로 형성되어 원통형 외곡면과 일체화가 될 수 있다.According to an embodiment, the porous absorption block is installed in a curved support body on the inner curved surface of the soil drilling hole to measure the moisture tension, and the part in contact with the soil is formed with a curved surface on one side to form a cylindrical outer curved surface and can be unified.

실시 예에 따라, 상기 다공질 흡수 블록은, 상기 토양의 수분을 흡수하기 위한 세라믹 또는 발포성 다공성 재질로 제작되며, 상기 토양과 접촉하는 내곡면으로부터 흡수된 수분의 양을 상기 측정전극부(300)와 연결이 용이하도록 타측면은 평면으로 형성될 수 있다.According to an embodiment, the porous absorption block is made of a ceramic or foamable porous material for absorbing the moisture of the soil, and the amount of moisture absorbed from the inner curved surface in contact with the soil is measured with the measuring electrode part 300 and To facilitate connection, the other side surface may be formed as a flat surface.

실시 예에 따라, 상기 측정전극부는, 상기 측정회로부와 전기적으로 연결되며, 상기 측정회로부와 상기 다공질 흡수 블록 사이에 위치한 측정전극설치부재(310)에 설치되는 측정전극(320)을 더 포함하고, 상기 다공질 흡수 블록의 타측면 평면에 밀착되게 설치되며, 판상의 상기 측정전극(320)이 개개의 폭과 위치에 맞게 형성될 수 있도록 PCB 형태로 구성할 수 있다.According to an embodiment, the measuring electrode part further includes a measuring electrode 320 electrically connected to the measuring circuit part and installed on the measuring electrode installation member 310 located between the measuring circuit part and the porous absorption block, It is installed in close contact with the plane of the other side of the porous absorption block, and may be configured in the form of a PCB so that the plate-shaped measuring electrodes 320 can be formed to fit individual widths and positions.

실시 예에 따라, 상기 측정전극은, 상기 측정회로부와 전기적으로 연결어 도전성 재질의 긴 판상으로 구성되어 상기 다공질 흡수 블록의 길이 방향과 평행하게 설치될 수 있다.According to an embodiment, the measuring electrode may be electrically connected to the measuring circuit unit and configured as a long plate of a conductive material and installed parallel to the longitudinal direction of the porous absorption block.

실시 예에 따라, 상기 측정전극은, 상기 길이 방향으로 적어도 2개 이상 나란히 설치될 수 있는 전극 판넬(320)을 더 포함하며, 상기 전극 판넬의 폭과 거리는 상기 다공질 흡수 블록의 두께(251)와 비례할 수 있다.According to an embodiment, the measuring electrode further includes at least two electrode panels 320 that can be installed side by side in the longitudinal direction, and the width and distance of the electrode panels are equal to the thickness 251 of the porous absorption block. can be proportional.

실시 예에 따라, 상기 전극 판넬 간의 폭은, 상기 측정전극 상 형성되는 전자력선의 누수 방지를 위해 상기 다공질 흡수 블록의 두께(251) 이하로 형성될 수 있다.In some embodiments, the width between the electrode panels may be formed to be less than or equal to the thickness 251 of the porous absorption block in order to prevent leakage of the electromagnetic force line formed on the measuring electrode.

실시 예에 따라, 상기 측정회로부는, 상기 다공질 흡수 블록의 두께(251)보다 두껍게 형성될 수 있다.In some embodiments, the measuring circuit unit may be formed to be thicker than the thickness 251 of the porous absorption block.

이상에서 상술한 바와 같이 본 발명에 따른 층위별 연속측정이 가능한 유전율식 토양수분장력 측정장치는 토양 층위별로 토양수분장력 값의 모니터링이 가능하여 1개의 센서를 설치함으로써, 여러 개의 토양수분장력센서를 설치하는 번거로움이 없이 토양수분장력 측정이 가능한 효과가 있다.As described above, the permittivity-type soil moisture tension measuring device capable of continuous measurement for each layer according to the present invention can monitor the soil moisture tension value for each soil layer, and by installing one sensor, several soil moisture tension sensors It has the effect of being able to measure soil moisture tension without the hassle of installation.

그리고, 본 발명은 센서기술과 연계되어 스마트팜 산업의 활성화에 기여할 수 있을 뿐만 아니라 간척지 환경에서 재배에 적합한 원예작물 선발 및 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention has the effect of improving the selection and productivity of horticultural crops suitable for cultivation in a reclaimed land environment as well as contributing to the activation of the smart farm industry in connection with the sensor technology.

도 1은 본 발명의 층위별 연속측정이 가능한 유전율식 토양수분장력 측정장치.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 다공질 흡수 블록을 매개로 하여 토양의 수분 장력을 측정하는 블록도(a)와 토양 수분양과 수분 장력과의 특성을 나타내는 관계도(b).
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 유전율식 수분 측정 방식의 회로와 수분에 따른 신호 특성을 나타내는 파형도.
도 4는 도 3에서의 면상 전계효과를 이용한 수분 측정 방식과 측정용 전기력선의 방사도.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 측정전극의 형상에 따른 전기력선의 설명도.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 측정전극에 포함된 측정 유닛의 설명도.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 측정전극의 분해도와 평면도.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 측정전극의 구조를 설명하는 분해 사시도.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 측정전극, 측정회로부 및 곡면형지지부재.
도 10은 본 발명의 층위별 연속측정이 가능한 유전율식 토양수분장력 측정장치의 측면에 대한 투과도와 측면도.
도 11은 본 발명의 내부 신호선 인출에 대한 투시도.1 is a dielectric constant-type soil moisture tension measuring device capable of continuous measurement for each layer of the present invention.
2 is a block diagram (a) for measuring the moisture tension of the soil through a porous absorption block according to an embodiment of the present invention (b), and a relation diagram (b) showing the characteristics of the soil moisture content and moisture tension.
3 is a waveform diagram illustrating a circuit of a dielectric constant moisture measurement method according to an embodiment of the present invention and signal characteristics according to moisture.
FIG. 4 is a radiation diagram of a moisture measurement method using a planar electric field effect in FIG. 3 and an electric force line for measurement.
5 is an explanatory view of electric field lines according to the shape of a measuring electrode according to an embodiment of the present invention;
6 is an explanatory view of a measuring unit included in a measuring electrode according to an embodiment of the present invention.
7 is an exploded view and a plan view of a measuring electrode according to an embodiment of the present invention.
8 is an exploded perspective view illustrating the structure of a measuring electrode according to an embodiment of the present invention;
9 is a measuring electrode, a measuring circuit unit and a curved support member according to an embodiment of the present invention.
10 is a permeability and side view of the dielectric constant-type soil moisture tension measuring apparatus capable of continuous measurement for each layer of the present invention.
11 is a perspective view of an internal signal line extraction according to the present invention;

본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.Terms used in this specification will be briefly described, and the present invention will be described in detail.

본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다. The terms used in the present invention have been selected as currently widely used general terms as possible while considering the functions in the present invention, but these may vary depending on the intention or precedent of a person skilled in the art, the emergence of new technology, and the like. In addition, in specific cases, there are also terms arbitrarily selected by the applicant, and in this case, the meaning will be described in detail in the description of the corresponding invention. Therefore, the term used in the present invention should be defined based on the meaning of the term and the overall content of the present invention, rather than the name of a simple term.

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 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, 명세서 전체에서 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, "그 중간에 다른 구성을 사이에 두고" 연결되어 있는 경우도 포함한다.When a part "includes" a certain element throughout the specification, this means that other elements may be further included, rather than excluding other elements, unless otherwise stated. In addition, terms such as "...unit" and "module" described in the specification mean a unit that processes at least one function or operation, which may be implemented as hardware or software, or a combination of hardware and software. . Also, throughout the specification, when a part is "connected" with another part, this includes not only the case of being "directly connected" but also the case of being connected "with another configuration in between".

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art can easily carry out the present invention. However, the present invention may be embodied in various different forms and is not limited to the embodiments described herein. And in order to clearly explain the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and similar reference numerals are attached to similar parts throughout the specification.

도 1은 본 발명의 층위별 연속측정이 가능한 유전율식 토양수분장력 측정장치를 나타낸다.1 shows a dielectric constant-type soil moisture tension measuring apparatus capable of continuous measurement for each layer according to the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명은 토양과 맞닿아 있으며 수분 흡착력을 가지는 다공성 물질로 구성된 외벽의 수분함량을 측정전극을 통해 유전율 방식으로 측정하여 토양의 수분 장력을 측정하는 것으로, 이러한 측정유닛을 연속으로 복수 개 구성(1 내지 4)하여 토양의 층위별로 각각 수분장력을 측정할 수 있는 장치에 관한 것이다.1, the present invention is to measure the moisture tension of the soil by measuring the moisture content of the outer wall, which is in contact with the soil and made of a porous material having moisture adsorption power, through a measuring electrode in a dielectric constant method, and this measuring unit is continuously It relates to a device that can measure the moisture tension for each layer of soil by configuring a plurality of them (1 to 4).

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 다공질 흡수 블록(200)을 매개로 하여 토양의 수분 장력을 측정하는 블록도(a)와 토양 수분양과 수분 장력과의 특성을 나타내는 관계도(b)를 나타낸다.2 is a block diagram (a) for measuring the moisture tension of the soil through the porous absorption block 200 according to an embodiment of the present invention, and a relation diagram (b) showing the characteristics of the soil moisture content and moisture tension. indicates.

도 2를 참조하면, 도 1의 각 측정 수단의 내부 모습을 나타내며, 본 발명은 각 측정 수단 내부에 다공질 흡수 블록(200), 측정전극부(300), 측정회로부(400)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, an internal view of each measuring means of FIG. 1 is shown, and the present invention may include a porous absorption block 200, a measuring electrode part 300, and a measuring circuit part 400 inside each measuring means. .

다공질 흡수 블록(200)은, 토양과 맞닿아 있는 수분 장력을 측정하기 위한 층위별 연속측정이 가능한 유전율식 토양수분장력 측정장치에 있어서, 상기 토양의 수분을 흡수하는 성질을 가지며 토양의 수분장력과 평형을 이룰 수 있다.The porous absorption block 200 is a dielectric constant-type soil moisture tension measuring device capable of continuous measurement for each layer for measuring the moisture tension in contact with the soil, has a property of absorbing the moisture of the soil and the moisture tension of the soil and equilibrium can be achieved.

도 2(a)는 다공질 흡수 블록(200)에서의 수분 평형 및 수분 이동을 나타내는데, 토양의 수분양 변 화에 따라서 수분을 뺏거나 빼앗기는 수분 이동으로 토양과 수분 장력의 평형을 이룰 수 있다. 이러한 토양과 다공질 흡수 블록(200)이 수분 장력의 평형을 찾는 특징으로 피측정 토양의 토성에 상관없이 토양의 수분 장력을 측정할 수 있게 된다.Figure 2 (a) shows the water balance and water movement in the porous absorption block 200, the soil and water tension can be equilibrated by the movement of water to be taken or deprived according to the change in the amount of water in the soil. As a feature of the soil and porous absorption block 200 finding the equilibrium of moisture tension, it is possible to measure the moisture tension of the soil regardless of the soil type of the soil to be measured.

측정전극부(300)는, 다공질 흡수 블록(200)에 흡수된 수분의 양을 측정할 수 있는데, 이는 하기의 측정회로부(400)를 통해 이뤄질 수 있다. The measuring electrode unit 300 may measure the amount of moisture absorbed by the porous absorption block 200 , which may be achieved through the following measuring circuit unit 400 .

측정전극부(300)는 측정전극의 간격과 폭 형상이 용이하게 형성 제작되도록 PCB로 만드는 것이 좋은데, PCB는 평면이으로 다공질 흡수 블록(200)의 내측면도 평면으로 제작될 수 있는데, 이는 그 사이에 갭이 크거나 물이 스며들면 측정 효율이 떨어질 수 있기 때문이다. 따라서, 플렉시블 PCB도 있지만 또 다른 지지부재가 필요하다.The measuring electrode part 300 is preferably made of a PCB so that the spacing and width shape of the measuring electrodes can be easily formed and manufactured. This is because the measurement efficiency may decrease if the gap is large or water seeps into it. Therefore, there is also a flexible PCB, but another support member is required.

측정전극부(300)는, 다공질 흡수 블록에 위치하거나 또는 전극을 부착하는 것이 어렵기 때문에, PCB로 구성될 수 있다. 또한 동박은 측정전극(320)이 되고 ,FR4재질 등의 판재로 제작되는 부전도성 판재는, 측정 설치 부재(310)가 되며 전극의 폭과 넓이을 안정적으로 값싸게 형성(제작)하여 다공질 흡수 블록의 내측 평면에 밀착 설치 될 수 있다.Since the measuring electrode part 300 is located on the porous absorption block or it is difficult to attach an electrode, it may be formed of a PCB. In addition, the copper foil becomes the measuring electrode 320, and the non-conductive plate made of a plate material such as FR4 material becomes the measurement installation member 310, and the width and width of the electrode are stably and inexpensively formed (manufactured) of the porous absorption block. It can be installed in close contact with the inner plane.

또한, 다공질 흡수 블록(200)은, 상기 토양의 수분을 흡수하기 위한 세라믹 또는 발포성 다공성 재질로 제작되며, 상기 토양과 접촉하는 내곡면으로부터 흡수된 수분의 양을 상기 측정전극부(300)와 결합되도록 타측면은 평면으로 형성되어 수분 양의 측정이 가능하다.In addition, the porous absorption block 200 is made of a ceramic or foamable porous material for absorbing the moisture of the soil, and the amount of moisture absorbed from the inner curved surface in contact with the soil is combined with the measuring electrode part 300 . As much as possible, the other side is formed to be flat, so that the amount of moisture can be measured.

측정회로부(400)는, 측정전극부(300)의 후면에 연결되어 상기 다공질 흡수 블록(200)의 수분 양을 고주파를 이용한 유전율 방식으로 측정할 수 있다.The measuring circuit unit 400 may be connected to the rear surface of the measuring electrode unit 300 to measure the amount of moisture in the porous absorption block 200 using a high frequency dielectric constant method.

도 2(b)를 참조하면, 토양 및 다공질 흡수 블록(200)의 성질에 따라 다소 차이가 있지만 수분이 줄어들면 토양을 포함한 모든 물질의 수분 흡착력은 증가하므로 이러한 힘의 정도인 수분을 끌어 당기는 수분 장력은 증가하게 된다.Referring to Figure 2 (b), although there is a slight difference depending on the properties of the soil and the porous absorption block 200, when the moisture decreases, the moisture adsorption power of all materials including the soil increases, so the moisture that attracts moisture, which is the degree of this force tension will increase.

즉, 본 발명은 상기 토양의 수분장력과 평형 상태를 이룬 다공질 흡수 블록의 수분의 양을 유전율 방식으로 측정하여 토양의 수분 장력을 측정할 수 있다.That is, in the present invention, the moisture tension of the soil can be measured by measuring the amount of moisture in the porous absorbent block in equilibrium with the moisture tension of the soil by the dielectric constant method.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 유전율식 수분 측정 방식의 회로와 수분에 따른 신호 특성을 나타내는 파형도를 나타낸다.3 shows a circuit of a dielectric constant moisture measurement method according to an embodiment of the present invention and a waveform diagram showing signal characteristics according to moisture.

도 3을 참조하면, 유전율에 의한 수분양을 측정하는 회로를 예시하고 있다. 유전율식 수분 측정에는 주로 ADR,FDR,TDR 등의 기법이 사용되나 본원 발명은 어떠한 방식에도 한정되지 않으며, 토양을 사이에 둔 전극판에 계단 입력 신호를 인가하였을 경우의 출력 신호의 형상을 보여주어 유전율식 수분측정 방식을 설명할 수 있다.Referring to FIG. 3 , a circuit for measuring the amount of water by the dielectric constant is exemplified. For dielectric constant moisture measurement, techniques such as ADR, FDR, and TDR are mainly used, but the present invention is not limited to any method, and the shape of the output signal when the step input signal is applied to the electrode plate sandwiched between the soil is shown. The dielectric constant moisture measurement method can be explained.

도 4는 도 3에서의 면상 전계효과를 이용한 수분 측정 방식과 측정용 전기력선의 방사도를 나타낸다.FIG. 4 shows a moisture measurement method using the planar electric field effect in FIG. 3 and radiance of electric field lines for measurement.

도 4를 참조하면, 상기 측정회로부(400)는, 내측에 인출선 등의 고주파 측정 왜란 요소와 측정용 전자기력선이 방출되는 측정전극부(300) 간의 거리를 떨어뜨리기 위해 다공질 흡수 블록의 두께보다 두껍게 형성되며 다공질 흡수 블록(200)과 평면 형태로 맞닿아 있는 측정전극(320)에 연결되어 있다.Referring to FIG. 4 , the measurement circuit unit 400 is configured to reduce the distance between the high frequency measurement disturbance element such as a leader wire and the measurement electrode unit 300 from which the electromagnetic force line for measurement is emitted, in order to decrease the thickness of the porous absorption block. It is formed thick and is connected to the measurement electrode 320 in contact with the porous absorption block 200 in a planar shape.

본 발명의 실시 예에 따른 측정전극(320)은, 마주보는 한쌍의 전극판이 아닌 같은 방향으로 바라보는 전극을 통한 수분 측정의 형태를 갖는다.The measuring electrode 320 according to an embodiment of the present invention has a shape of measuring moisture through the electrodes facing in the same direction rather than a pair of facing electrode plates.

도 4를 참조하면, 피측정체의 두께에 비하여 전극의 간격에 따라 전자기력선이 미치는 범위를 알 수 있다. 즉 측정전극(320)의 간격이 큰 경우 측정용 전자기력선이 다공질 흡수 블록(200)을 넘어 가는 모습을 볼 수 있다. 이 경우, 토양의 수분양에 따라 값이 달라지므로 문제가 될 수 있다.Referring to FIG. 4 , it can be seen that the range of the electromagnetic force line depends on the distance between the electrodes compared to the thickness of the object to be measured. That is, when the distance between the measurement electrodes 320 is large, it can be seen that the electromagnetic force line for measurement passes over the porous absorption block 200 . In this case, the value varies depending on the amount of moisture in the soil, which can be a problem.

즉, 이러한 문제를 개선하고자 오른쪽 그림과 같이, 측정전극(320)의 폭과 간격을 줄이고 전극 수를 늘린 것이다. 건너(바로 옆이 아닌) 전극과 동일 전극(전기적 결합)이며 총 수가 꼭 짝 수일 필요는 없다. 예로 전극 a는 5개 전극 b는 4 개 등 (도 5에 예시)으로 표시될 수 있다.That is, in order to improve this problem, as shown in the figure on the right, the width and spacing of the measuring electrodes 320 are reduced and the number of electrodes is increased. It is the same electrode (electrical coupling) as the crossing (not immediately adjacent) electrode, and the total number does not have to be an even number. For example, electrode a may be represented as 5, electrode b as 4, etc. (illustrated in FIG. 5 ).

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 측정전극(320)의 형상에 따른 전기력선의 설명도이다.5 is an explanatory view of electric field lines according to the shape of the measuring electrode 320 according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 측정전극부(300)에 설치되는 측정전극(320)에서의 전기력선으로 마주보는 전극과 나란히 배열되는 모습에서의 전기력선을 보여준다.Referring to FIG. 5 , the electric force lines in the measuring electrode 320 installed in the measuring electrode part 300 are shown in a state in which they are arranged side by side with the opposite electrodes.

도 5는 전극의 크기와 방향에 따른 전자기력선의 형상을 설명하는데, 반원 또는 반달모양의 다공질 흡수 블록(200)의 두께 차이에 따른 전극의 폭과 간격의 착안과 효과를 나타낸다.5 illustrates the shape of the electromagnetic force line according to the size and direction of the electrode, and shows the attention and effect of the width and spacing of the electrode according to the thickness difference of the semicircular or half-moon-shaped porous absorption block 200 .

상기 측정전극부(300)는, 상기 측정회로부(400)와 전기적으로 연결되어 있으며, 상기 측정회로부(400)와 상기 다공질 흡수 블록(200) 사이에 위치한 측정전극설치부재(310)에 설치되는 측정전극(320)을 더 포함할 수 있고, 다공질 흡수 블록(200)의 타측면 평면에 밀착되게 설치될 수 있다.The measuring electrode part 300 is electrically connected to the measuring circuit part 400, and is installed on the measuring electrode installation member 310 located between the measuring circuit part 400 and the porous absorption block 200. The electrode 320 may be further included, and may be installed in close contact with the plane of the other side of the porous absorption block 200 .

상기 측정전극(320)은, 상기 길이 방향으로 적어도 2개 이상 나란히 설치될 수 있는 전극 판넬(320)을 더 포함하며, 상기 전극 판넬의 폭과 거리는 상기 다공질 흡수 블록(200)의 두께와 비례할 수 있다.The measuring electrode 320 further includes at least two electrode panels 320 that can be installed side by side in the longitudinal direction, and the width and distance of the electrode panel are proportional to the thickness of the porous absorption block 200 . can

상기 전극 판넬 간의 거리는, 상기 측정전극(320) 상 형성되는 전자력선의 누수 방지를 위해 상기 다공질 흡수 블록(200)의 두께 이하로 형성될 수 있다.The distance between the electrode panels may be formed to be less than or equal to the thickness of the porous absorption block 200 in order to prevent leakage of the electromagnetic force line formed on the measuring electrode 320 .

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 측정전극(320)이 포함된 측정 유닛의 설명도를 나타낸다.6 is an explanatory view of a measurement unit including a measurement electrode 320 according to an embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 도 4와 도 5의 형태를 조합한 것으로 볼 수 있고, 여기서다공질 흡수 블록(200)은, 상기 수분 장력을 측정하기 위해 상기 토양 천공홀의 내곡면에 곡면형상지지본체에 설치되며, 토양과 맞닿는 부분은 일측면이 곡면으로 형성되어 원통형 외곡면과 일체화가 될 수 있다.Referring to FIG. 6, it can be seen that the forms of FIGS. 4 and 5 are combined, wherein the porous absorption block 200 is installed on a curved support body on the inner curved surface of the soil drilling hole to measure the moisture tension. One side of the part in contact with the soil is formed as a curved surface, so that it can be integrated with a cylindrical external curved surface.

한편, 다공질 흡수 블록(200)은, 상기 토양의 수분을 흡수하기 위한 세라믹 또는 발포성 다공성 재질로 제작되며, 상기 토양과 접촉하는 내곡면으로부터 흡수된 수분의 양을 상기 측정전극부(300)와 결합되도록 타측면은 평면으로 형성될 수 있다.On the other hand, the porous absorption block 200 is made of a ceramic or foamable porous material for absorbing the moisture of the soil, and the amount of moisture absorbed from the inner curved surface in contact with the soil is combined with the measuring electrode part 300 . As much as possible, the other side may be formed as a flat surface.

위 도 4 내지 도 5를 종합하여 설명하면, 전극이 두 개(한쌍)일 경우 다공질 흡수 블록(200)의 일부분만 측정하는 경우가 있을 수 있고, 측정전극(320)의 폭과 거리를 크게 하면 측정 전자기력선이 다공질 센서 블록을 넘어 토양까지 나오는 문제 상황(a)이 일어날 수 있다.4 to 5, when there are two (a pair) of electrodes, there may be cases where only a portion of the porous absorption block 200 is measured, and if the width and distance of the measuring electrode 320 are increased A problem situation (a) may occur in which the measured electromagnetic field lines extend beyond the porous sensor block to the soil.

따라서, 이를 개선하기 위하여 (b), (c)처럼, 두꺼운데서는 전극의 폭과 간격이 크고 넓고, 다공질의 두께가 작아지는 양 옆 가장자리에서는 좁고 가까워지게 형성할 수 있다.Therefore, in order to improve this, as in (b) and (c), the width and spacing of the electrodes are large and wide in the thick part, and the width and the gap of the electrode are large and narrow in the side edges where the thickness of the porous material is decreased.

즉, 다공질 흡수 블록(200)은 실시 예에 따라 5mm 내외가 적당하며, 너무 두꺼운 경우 전극 면까지 수분 평형에 도달하기 힘들거나 시간이 오래 걸려 측정이 지연될 수 있다.That is, the porous absorption block 200 is suitable for about 5 mm according to the embodiment, and if it is too thick, it may be difficult to reach the moisture equilibrium to the electrode surface, or the measurement may be delayed because it takes a long time.

도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 측정전극(320)의 분해도와 평면도를 나타낸다.7 is an exploded view and a plan view of the measuring electrode 320 according to an embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, 측정전극부(300)는, 상기 측정회로부(400)와 전기적으로 연결되어 있으며, 상기 측정회로부(400)와 상기 다공질 흡수 블록(200) 사이에 위치한 측정전극설치부재(310)에 설치되는 측정전극(320)을 더 포함할 수 있다. 측정 전극(320)은, 다공질 흡수 블록(200)의 타측면 평면에 밀착되게 설치될 수 있다.Referring to FIG. 7 , the measuring electrode part 300 is electrically connected to the measuring circuit part 400 , and a measuring electrode installation member 310 located between the measuring circuit part 400 and the porous absorption block 200 . ) may further include a measuring electrode 320 installed in the. The measuring electrode 320 may be installed in close contact with the plane of the other side of the porous absorption block 200 .

즉, 원통 외면 및 내측 평면 측 가운데가 불룩한 형상에 적합한 면상전계효과를 이용하는 구조로서, 이 전극의 특징은 측정되는 체적의 공간적 형상이 비닐하우스 같아서 원통 외면의 ‘다공질 흡수’ 방향에 적합한 구조로 형성될 수 있다.That is, it is a structure that uses a planar electric field effect suitable for the shape of the cylindrical outer surface and the inner plane side bulge. The characteristic of this electrode is that the spatial shape of the measured volume is like a plastic house, so it is formed in a structure suitable for the 'porous absorption' direction of the cylindrical outer surface can be

도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 측정전극(320)의 구조를 설명하는 분해 사시도를 나타낸다.8 is an exploded perspective view illustrating the structure of the measuring electrode 320 according to an embodiment of the present invention.

도 8을 참조하면, 상기 측정전극(320)은, 도전성 재질의 긴 판상으로 구성되어 상기 다공질 흡수 블록(200)의 길이 방향과 평행하게 설치될 수 있다.Referring to FIG. 8 , the measuring electrode 320 may be formed in a long plate shape of a conductive material and installed parallel to the longitudinal direction of the porous absorption block 200 .

여기서, 상기 측정전극(320)은, 상기 길이 방향으로 적어도 2개 이상 나란히 설치될 수 있는 전극 판넬(320)을 더 포함하며, 상기 전극 판넬의 폭과 거리는 상기 다공질 흡수 블록(200)의 두께와 비례하게 설치될 수 있다.Here, the measuring electrode 320 further includes at least two electrode panels 320 that can be installed side by side in the longitudinal direction, and the width and distance of the electrode panel are the same as the thickness of the porous absorption block 200 . It can be installed proportionally.

또한, 상기 전극 판넬 간의 거리는, 상기 측정전극(320) 상 형성되는 전자력선의 누수 방지를 위해 상기 다공질 흡수 블록(200)의 두께 이하로 형성될 수 있다. 두께에 관하여는 도 4 내지 도 6에서 상술한 바와 같다.In addition, the distance between the electrode panels may be formed to be less than or equal to the thickness of the porous absorption block 200 in order to prevent leakage of the electromagnetic force line formed on the measuring electrode 320 . The thickness is as described above with reference to FIGS. 4 to 6 .

도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 측정전극(320), 측정회로부(400) 및 곡면형지지부재를 나타낸다.9 shows a measuring electrode 320, a measuring circuit unit 400, and a curved support member according to an embodiment of the present invention.

도 9를 참조하면, 상기 측정회로부(400)는, 내측에 인출선 등의 고주파 측정 왜란 요소와 측정용 전자기력선이 방출되는 측정전극부(300) 간의 거리를 떨어뜨리기 위해 다공질 흡수 블록의 두께보다 두껍게 형성되며 다공질 흡수 블록(200)과 평면 형태로 맞닿아 있는 측정전극(320)에 전기적으로 연결되어 있다.Referring to FIG. 9 , the measurement circuit unit 400 is configured to reduce the distance between the high frequency measurement disturbance element such as a leader wire and the measurement electrode unit 300 from which the electromagnetic force line for measurement is emitted, in order to decrease the thickness of the porous absorption block. It is formed thick and is electrically connected to the measurement electrode 320 in contact with the porous absorption block 200 in a planar shape.

도 10은 본 발명의 층위별 연속측정이 가능한 유전율식 토양수분장력 측정장치의 측면에 대한 투과도와 측면도의 실시 예를 나타내고, 도 11은 본 발명의 층위별 연속측정이 가능한 유전율식 토양수분장력 측정장치의 내부 신호선 인출에 대한 투시도의 실시 예를 나타낸다.10 shows an embodiment of the permeability and side view of the permittivity-type soil moisture tension measuring apparatus capable of continuous measurement for each layer of the present invention, and FIG. 11 is a dielectric constant-type soil moisture tension measurement capable of continuous measurement for each layer of the present invention. An embodiment of a perspective view of the device's internal signal line extraction is shown.

본 발명의 측정회로부(400)가 측정전극과 연결된 수분측정단(410)과 수분측정단에서 산출한 수분 관련 신호를 수분양 내지 도 2(b)의 다공질 흡수 블록의 수분양과 수분 장력의 상관 특성에 근거하여 수분장력 신호로 변환여 인출선으로 변환 신호를 출력하는 것을 나타낸다. 변환 신호는 전압, 전류, 직렬통신 중 어느 하나의 신호 수단으로 인출선(430)을 통하여 외부 장치로 출력되며, 상기 변환 신호는 측정 헤드(110)에서 수신되고 취합되어 여러 층의 수분장력 신호를 병합한 신호로 외부로 전송되거나 상기 측정 헤드을 구성하지 않고 여러 개의 인출선으로 외부 장치로 연결될 수도 있다.Correlation between the moisture content and the moisture tension of the porous absorption block of FIG. 2(b) from the moisture-related signal calculated from the moisture measuring end 410 and the moisture measuring end connected by the measuring circuit 400 of the present invention to the measuring electrode It is converted into a water tension signal based on the characteristic and output the converted signal to the leader line. The converted signal is output to an external device through the lead line 430 as a signal means of voltage, current, or serial communication, and the converted signal is received and collected by the measuring head 110 to obtain a moisture tension signal of several layers. It may be transmitted to the outside as a merged signal or may be connected to an external device through several lead wires without configuring the measurement head.

1단의 토양수분 장력 측정 장치에 관한 외관으로 1개의 일측정단(160)이 복수개 사용되지 않고 단일의 구성으로 토양의 수분장력을 측정하는 구성의 에를 나타낸다.As an external appearance related to a single-stage soil moisture tension measuring device, the configuration for measuring the soil moisture tension in a single configuration without using a plurality of one measuring stage 160 is shown.

이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리 범위는 설명한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 특허청구범위와 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태에 의하여 정해져야 한다.Although the present invention has been described in detail through representative embodiments above, those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will understand that various modifications are possible within the limits without departing from the scope of the present invention with respect to the above-described embodiments. will be. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments and should be defined by all changes or modifications derived from the claims and equivalent concepts as well as the claims to be described later.

100: 본원 발명 110: 측정 헤드
120: 130, 140, 160: 일측정단 190: 신호 출력선
150: 측정 유닛
200; 다공질 흡수 블록 300: 측정전극부
400: 측정회로부
251: 다공질 흡수 블록의 두께
310: 측정전극설치부재 320: 측정전극
410: 수분 측정단 420: 신호 처리단
430: 신호 인출선
500; 곡면형상 지지본체100: present invention 110: measuring head
120: 130, 140, 160: one measurement stage 190: signal output line
150: measuring unit
200; Porous absorption block 300: measuring electrode part
400: measurement circuit unit
251: thickness of the porous absorbent block
310: measuring electrode installation member 320: measuring electrode
410: moisture measuring stage 420: signal processing stage
430: signal leader line
500; curved support body

Claims (10)

토양의 수분을 흡수하는 성질을 가지며 토양의 수분장력과 평형을 이루는 다공질 흡수 블록(200);
상기 다공질 흡수 블록(200)에 흡수된 수분의 양을 측정하는 측정전극부(300); 및
상기 측정전극부(300)의 측면에 연결되어 상기 다공질 흡수 블록(200)의 수분 양을 고주파를 이용한 측정전극을 통해 유전율 방식으로 측정하는 측정회로부(400)를 포함하고,
상기 토양의 수분장력의 평형을 이루는 상기 다공질 흡수 블록(200)의 수분의 양을 유전율 방식으로 측정하여 수분 장력을 측정하는 것을 특징으로 하는 층위별 연속측정이 가능한 유전율식 토양수분장력 측정장치.
A porous absorption block 200 having a property of absorbing the moisture of the soil and forming an equilibrium with the moisture tension of the soil;
a measuring electrode unit 300 for measuring the amount of moisture absorbed by the porous absorption block 200; and
It is connected to the side of the measuring electrode unit 300 and includes a measuring circuit unit 400 for measuring the amount of moisture in the porous absorption block 200 in a dielectric constant method through a measuring electrode using a high frequency,
A permittivity-type soil moisture tension measuring device capable of continuous measurement for each layer, characterized in that the moisture tension is measured by measuring the amount of moisture in the porous absorption block 200 that balances the moisture tension of the soil in a permittivity method.
 제 1 항에 있어서,
상기 다공질 흡수 블록은,
상기 수분 장력을 측정하기 위해 상기 토양 천공홀의 내곡면에 곡면형상지지본체에 설치되며,
상기 토양과 맞닿는 부분은 일측면이 곡면으로 형성되어 원통형 외곡면과 일체화가 되는 것을 특징으로 하는 층위별 연속측정이 가능한 유전율식 토양수분장력 측정장치.
The method of claim 1,
The porous absorbent block,
It is installed on a curved support body on the inner curved surface of the soil drilling hole to measure the moisture tension,
The dielectric constant-type soil moisture tension measuring device capable of continuous measurement for each layer, characterized in that one side of the portion in contact with the soil is formed as a curved surface to be integrated with the cylindrical outer curved surface.
 제 2 항에 있어서,
상기 다공질 흡수 블록은,
상기 토양의 수분을 흡수하기 위한 세라믹 또는 발포성 다공성 재질로 제작되며,
상기 측정전극부에 의한 수분의 양을 측정하도록 타측면은 평면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 층위별 연속측정이 가능한 유전율식 토양수분장력 측정장치.
3. The method of claim 2,
The porous absorbent block,
It is made of ceramic or foamable porous material for absorbing the moisture of the soil,
The dielectric constant-type soil moisture tension measuring device capable of continuous measurement for each layer, characterized in that the other side is formed as a flat surface to measure the amount of moisture by the measuring electrode part.
 제 1 항에 있어서,
상기 측정전극부는,
측정전극(320)이 설치된 측정전극설치부재(310)를 포함하며, 상기 다공질 흡수 블록의 타측면 평면에 밀착될 수 있도록 PCB(Printed Circuit Board) 형태로 구성되는 것을 특징으로 하는 층위별 연속측정이 가능한 유전율식 토양수분장력 측정장치.The method of claim 1,
The measuring electrode part,
Continuous measurement by layer, characterized in that it includes a measuring electrode installation member 310 having a measuring electrode 320 installed therein, and is configured in the form of a printed circuit board (PCB) so as to be in close contact with the plane of the other side of the porous absorption block. Possible permittivity-type soil moisture tension measuring device. 제 1 항에 있어서,
상기 측정전극은,
상기 다공질 흡수 블록의 수분을 측정하도록 도전성 재질의 긴 판상으로 구성되어 상기 다공질 흡수 블록의 길이 방향과 평행하게 측정전극설치부재에 설치되는 것을 특징으로 하는 층위별 연속측정이 가능한 유전율식 토양수분장력 측정장치.
The method of claim 1,
The measuring electrode is
Permittivity-type soil moisture tension measurement capable of continuous measurement for each layer, characterized in that it is composed of a long plate of a conductive material to measure the moisture of the porous absorption block and is installed on the measuring electrode installation member parallel to the longitudinal direction of the porous absorption block Device.
 제 5 항에 있어서,
상기 측정전극은,
상기 길이 방향으로 적어도 2개 이상 나란히 설치될 수 있는 전극 판넬(320)을 더 포함하며,
상기 전극 판넬사이의 거리는 상기 다공질 흡수 블록의 두께와 비례하는 것을 특징으로 하는 층위별 연속측정이 가능한 유전율식 토양수분장력 측정장치.
6. The method of claim 5,
The measuring electrode is
It further includes an electrode panel 320 that can be installed side by side at least two or more in the longitudinal direction,
A dielectric constant-type soil moisture tension measuring device capable of continuous measurement for each layer, characterized in that the distance between the electrode panels is proportional to the thickness of the porous absorbent block.
 제 6 항에 있어서,
상기 전극 판넬 간의 거리는,
상기 측정전극 상 형성되는 전자력선의 누수 방지를 위해 상기 다공질 흡수 블록의 두께 이하로 형성되는 것을 특징으로 하는 층위별 연속측정이 가능한 유전율식 토양수분장력 측정장치.
7. The method of claim 6,
The distance between the electrode panels,
A dielectric constant-type soil moisture tension measuring device capable of continuous measurement by layer, characterized in that it is formed to be less than the thickness of the porous absorption block in order to prevent leakage of the electromagnetic force line formed on the measuring electrode.
 제 1 항에 있어서,
상기 측정회로부는,
내측에 인출선 등의 고주파 측정 왜란 요소와 측정전극부 간의 거리를 이격시키기 위해 상기 다공질 흡수 블록의 두께보다 두껍게 형성되는 것을 특징으로 하는 층위별 연속측정이 가능한 유전율식 토양수분장력 측정장치.
The method of claim 1,
The measurement circuit unit,
A dielectric constant-type soil moisture tension measuring device capable of continuous measurement for each layer, characterized in that it is formed thicker than the thickness of the porous absorption block in order to separate the distance between the measurement electrode and the high-frequency measurement disturbance element such as a lead wire on the inside.
 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 다공질 흡수 블록(200), 측정전극부(300), 측정 회로부(400) 및 곡면형상 지지본체(500)로 구성된 일측정단(160)은 여러 개가 위, 아래로 결합 및 연장되어 다수의 토양 층위의 토양 수분 장력을 각각 측정하는 것을 특징으로 하는 층위별 연속측정이 가능한 유전율식 토양수분장력 측정장치.
3. The method according to claim 1 or 2,
The porous absorption block 200, the measuring electrode part 300, the measuring circuit part 400, and the one measuring end 160 composed of the curved support body 500 are several are coupled and extended up and down, so that a plurality of soil A dielectric constant-type soil moisture tension measuring device capable of continuous measurement for each layer, characterized in that each layer measures the soil moisture tension.
 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 다공질 흡수 블록(200), 측정전극부(300), 측정 회로부(400) 및 곡면형상 지지본체(500)로 구성된 일측정단(160)은 1개의 일측정단만으로도 구성되어 1개 층의 토양 수분 장력을 측정하는 것을 특징으로 하는 층위별 연속측정이 가능한 유전율식 토양수분장력 측정장치.3. The method according to claim 1 or 2,
One measuring end 160 composed of the porous absorption block 200, the measuring electrode unit 300, the measuring circuit unit 400, and the curved support body 500 is composed of only one measuring end, so that one layer of soil A dielectric constant-type soil moisture tension measuring device capable of continuous measurement for each layer, characterized in that it measures the moisture tension.
KR1020190173444A 2019-12-23 2019-12-23 Measurement apparatus of soil water distribution force by level of genetic level KR102340378B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190173444A KR102340378B1 (en) 2019-12-23 2019-12-23 Measurement apparatus of soil water distribution force by level of genetic level

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190173444A KR102340378B1 (en) 2019-12-23 2019-12-23 Measurement apparatus of soil water distribution force by level of genetic level

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210081170A true KR20210081170A (en) 2021-07-01
KR102340378B1 KR102340378B1 (en) 2021-12-17

Family

ID=76860258

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190173444A KR102340378B1 (en) 2019-12-23 2019-12-23 Measurement apparatus of soil water distribution force by level of genetic level

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102340378B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102395610B1 (en) * 2021-05-28 2022-05-09 (주)엠아이솔루션 System for real-time remote measurement of low impact development equipment

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0392513U (en) * 1989-12-29 1991-09-20
KR20120007238A (en) * 2010-07-14 2012-01-20 서명훈 Device for measuring water content of soil
KR20130051816A (en) * 2011-11-10 2013-05-21 서울대학교산학협력단 Active type irrigation method based on soil potential force and irrigation apparatus thereof
KR20190066337A (en) * 2017-12-05 2019-06-13 주식회사 아이자랩 TDR type apparatus for measuring soil moisture
KR20190119411A (en) * 2018-04-12 2019-10-22 (주) 텔로팜 Apparatus for measuring water content in soil
KR20190120932A (en) * 2018-04-17 2019-10-25 (주) 텔로팜 Apparatus for measuring electrical conductivity of soil

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0392513U (en) * 1989-12-29 1991-09-20
KR20120007238A (en) * 2010-07-14 2012-01-20 서명훈 Device for measuring water content of soil
KR20130051816A (en) * 2011-11-10 2013-05-21 서울대학교산학협력단 Active type irrigation method based on soil potential force and irrigation apparatus thereof
KR20190066337A (en) * 2017-12-05 2019-06-13 주식회사 아이자랩 TDR type apparatus for measuring soil moisture
KR20190119411A (en) * 2018-04-12 2019-10-22 (주) 텔로팜 Apparatus for measuring water content in soil
KR20190120932A (en) * 2018-04-17 2019-10-25 (주) 텔로팜 Apparatus for measuring electrical conductivity of soil

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102395610B1 (en) * 2021-05-28 2022-05-09 (주)엠아이솔루션 System for real-time remote measurement of low impact development equipment

Also Published As

Publication number Publication date
KR102340378B1 (en) 2021-12-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9949450B2 (en) Soil moisture probe and system with temperature adjustment
Kahlown et al. Effect of shallow groundwater table on crop water requirements and crop yields
KR102340378B1 (en) Measurement apparatus of soil water distribution force by level of genetic level
KR101356583B1 (en) Active type irrigation method based on soil potential force and irrigation apparatus thereof
CN108802105A (en) A kind of section type soil moisture content monitor being adapted to agricultural irrigation
CN111742825A (en) Construction and application of farmland accurate irrigation control model
Peraka et al. Smart irrigation based on crops using IoT
Cai et al. Subsurface irrigation with ceramic emitters: Evaluating soil water effects under multiple precipitation scenarios
JP2908550B2 (en) Hydroponic cultivation equipment
JP2012170350A (en) Water-saving irrigation control system, and irrigation control method
CN113940182A (en) Automatic irrigation control system in farmland
CN206851611U (en) Crops field irrigation control system
CN203251727U (en) Full-automatic vegetable cultivating machine
US20080219769A1 (en) Root-irrigation pipe and root-irrigation system
CN103262779A (en) Capillary irrigator consisting of tightly stacked flat plates and tube body
KR102251785B1 (en) System for water content measurement of hydroponic substrate
CN205884220U (en) Intelligent irrigation system
CN201821721U (en) Automatic water-saving watering device
CN208080147U (en) A kind of automatic watering flower pot
CN105724196A (en) Automatic flower and plant watering device capable of detecting humidity
CN206380398U (en) A kind of irrigation system for green vegetation greenhouse
CN201219405Y (en) Water saving type watering arrangement
CN210630219U (en) Automatic irrigation system of grape liquid manure integration
CN218126037U (en) Wisdom agricultural intelligence subirrigation device
CN108307995A (en) A kind of reading intelligent agriculture irrigation system based on wireless charging

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant