KR20220088172A - 토양수분센서를 이용한 식물의 근권부 모니터링 방법 및 이의 장치 - Google Patents

토양수분센서를 이용한 식물의 근권부 모니터링 방법 및 이의 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 토양수분센서를 이용한 식물의 근권부 모니터링 방법은, 줄 형태의 토양수분 센서로부터 센터 데이터를 수집하는 과정; 상기 수집된 센서 데이터를 이용하여 식물의 근권부에 위치하는 토양 속 수분의 함량을 산출하는 과정; 및 상기 산출된 토양 속 수분의 함량을 이용하여 토양수분의 이동속도 또는 이동 방향을 도출하는 과정;을 포함하며, 상기 줄 형태의 토양수분 센서는 기둥형태를 가지며, 상기 기둥형태의 중심축이 위치하는 영역에 상기 근권부의 중심이 위치할 수 있다.

Description

토양수분센서를 이용한 식물의 근권부 모니터링 방법 및 이의 장치 {APPARATUS AND METHOD FOR MONITORING THE ROOT OF A PLANT USING A SOIL MOISTURESENSOR}
본 발명은 토양수분센서를 이용한 식물의 근권부 모니터링 방법 및 이의 장치에 관한 것으로, 상세하게, 선형의 토양수분센서를 이용하여 식물 근권부의 토양 속 수분을 공간적으로 모니터링할 수 있는 방법 및 이의 장치에 관한 것이다.
토양 속의 수분은 식물의 성장에 있어서 없어서는 안 될 요소이다. 식물의 지하부, 특히, 뿌리를 포함하는 근권부는 토양 염류, 토양 병, 토양 속의 수분의 부족 등의 스트레스 환경에서는 발달이 제한될 수 있다. 상세하게, 토양 속의 수분은 뿌리에 의해 무기물과 영양분이 작물로 흡수될 수 있도록 하고, 토양 속의 온도를 조절하여 뿌리의 영양분 흡수 능력을 향상시키기도 한다. 뿐만 아니라 산소를 공급하는 중요한 역할을 수행하기 때문에, 토양 내 수분이 과다하거나 부족한 경우 식물의 성장은 상당 영향을 받는다. 따라서, 토양 속의 수분(이하, "토양수분"이라 지칭한다)이 과다하거나 부족한 경우에는 인위적으로 정량의 수분을 조절하는 관리 기술이 요구된다. 토양 속의 수분을 조절하는 관리 기술에 선행적으로, 토양 속의 수분의 양을 모니터링하고 분석하는 기술이 반드시 필요하다.
관련하여, 토양수분에 대한 분석 방법으로, 종래 기술(한국 등록특허공보 제10-1948058호(2019년 02월 14일), TDR 센서를 활용한 지중 수분함량 측정 장치)은 특정 부분에 대한 토양수분에 대한 정보만이 확보될 수 있었으며, 뿌리가 발달한 깊이나 범위를 평균적으로 확장해서 분석하기에는 한계가 있다. 특히, 지하부 발달이 중요한 식물(예를 들어, 마, 황기 등 특용작물)들의 발달 정도를 직접 눈으로 확인할 수 없기 때문에 정식 후 활착 여부, 생육기의 뿌리 발달, 수확시기 판단 등을 눈으로 보고 판단함에 따라 부정확 분석을 도출하는 등 한계를 가졌다.
이에, 식물의 뿌리가 발달할 것으로 예상되는 토양 속의 특정 영역에서 토양수분의 분포를 공간적으로 파악할 수 있는 방법이 필요하다.
한국 등록특허공보 제10-1948058호(2019년 02월 14일), TDR 센서를 활용한 지중 수분함량 측정 장치
전술한 바와 같은 문제를 해결하기 위해, 본 실시예는 층위를 갖는 복수의 줄 형태의 토양수분 센서를 식물의 뿌리가 발달할 것으로 예상되는 토양 속의 특정 영역에 매립하여 식물의 근권부의 토양 속의 수분에 대한 공간적 분석 정보를 도출할 수 있는 토양수분센서를 이용한 식물의 근권부 모니터링 방법 및 이의 장치를 제공하는 것에 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 토양수분센서를 이용한 식물의 근권부 모니터링 방법은, 줄 형태의 토양수분 센서로부터 센터 데이터를 수집하는 과정; 상기 수집된 센서 데이터를 이용하여 식물의 근권부에 위치하는 토양 속 수분의 함량을 산출하는 과정; 및 상기 산출된 토양 속 수분의 함량을 이용하여 토양수분의 이동속도 또는 이동 방향을 도출하는 과정;을 포함하며, 상기 줄 형태의 토양수분 센서는 기둥형태를 가지며, 상기 기둥형태의 중심축이 위치하는 영역에 상기 근권부의 중심이 위치할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 줄 형태의 토양수분 센서는 기둥형태의 프레임에 수직 또는 수평 방향으로 감겨 기둥형태를 가지며, 상기 기둥형태의 프레임은 상기 줄 형태의 토양수분 센서와 접촉하는 영역에 홈을 가질 수 있다.
실시예에 따라, 상기 기둥형태의 상기 토양수분 센서는 복수 개이며, 상기 복수개의 상기 토양수분 센서는 층위를 갖도록 배치될 수 있다.
실시예에 따라, 상기 기둥형태의 상기 토양수분 센서는 복수 개이며, 상기 복수개의 상기 토양수분 센서는 동일한 중심축을 공유하며, 중식축으로부터의 반경이 상이할 수 있다.
또한, 본 발명의 따른 토양수분센서를 이용한 식물의 근권부 모니터링 장치는, 줄 형태의 토양수분 센서로부터 센터 데이터를 수집하는 센서부; 및 상기 수집된 센서 데이터를 이용하여 식물의 근권부에 위치하는 토양 속 수분의 함량을 산출하고, 상기 산출된 토양 속 수분의 함량을 이용하여 토양수분의 이동속도 또는 이동 방향을 도출하는 제어부;을 포함하며, 상기 줄 형태의 토양수분 센서는 기둥형태를 가지며, 상기 기둥형태의 중심축이 위치하는 영역에 상기 근권부의 중심이 위치할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 줄 형태의 토양수분 센서는 기둥형태의 프레임에 수직 또는 수평 방향으로 감겨 기둥형태를 가지며, 상기 기둥형태의 프레임은 상기 줄 형태의 토양수분 센서와 접촉하는 영역에 홈을 가질 수 있다.
실시예에 따라, 상기 기둥형태의 상기 토양수분 센서는 복수 개이며, 상기 복수개의 상기 토양수분 센서는 층위를 갖도록 배치될 수 있다.
실시예에 따라, 상기 기둥형태의 상기 토양수분 센서는 복수 개이며, 상기 복수개의 상기 토양수분 센서는 동일한 중심축을 공유하며, 중식축으로부터의 반경이 상이할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예로서 제공되는 토양수분센서를 이용한 식물의 근권부 모니터링 방법 및 이의 장치는 유관으로 확인하기 어려운 식물의 지하부 생육 상태에 대한 정보를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예로서 제공되는 토양수분센서를 이용한 식물의 근권부 모니터링 방법 및 이의 장치는 관수에 따른 토양 속 수분 분포에 대한 공간적인 분석 정보를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 토양수분센서를 이용한 식물의 근권부 모니터링 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 토양수분센서를 이용한 식물의 근권부 모니터링 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 토양수분센서를 이용한 식물의 근권부 모니터링 장치에 포함되는 토양수분센서를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 토양수분센서를 이용한 식물의 근권부 모니터링 장치에 포함되는 토양수분센서를 설명하기 위한 도면이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 토양수분센서를 이용한 식물의 근권부 모니터링 장치에 포함되는 토양수분센서를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 토양수분센서를 이용한 식물의 근권부 모니터링 장치에 포함되는 토양수분센서를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 토양수분센서를 이용한 식물의 근권부 모니터링 장치에 포함되는 토양수분센서를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용으로서 본 발명의 바람직한 실시 예의 구성과 작용에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
본 명세서에서 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.
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.
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.
이하, 도면을 참고하여 본 발명의 구체적인 실시 예들에 대해 설명하기로 한다.
본 실시예에서, 근권은 좁은 의미로 뿌리둘레에 2 ~ 3mm범위의 토양의 공간적 범위를 지시할 수 있으며, 넓은 의미로 식물의 근계 전체가 포함하는 토양의 공간적 범위 또는 식물의 뿌리가 직접 접촉하게 되는 토양의 공간적 범위를 지시할 수 있다, 예를 들어, 통상50cm 깊이의 토양에 90% 이상의 뿌리가 존재하며, 이 경우 50cm 깊이 토양 전체의 공간적 범위를 근권이라 부를 수 있다. 이에, 본 실시예에서 식물의 근권부는 좁은 의미 및 넓은 의미의 근권에 위치하는 식물의 부분을 통칭할 수 있다.
본 실시예에서의 식물은 비닐하우스 등과 같이 온도 조절 장치 또는 수도 시설을 갖는 시설에서 재배되는 시설 채소뿐만 아니라, 노지 채소를 포함한 채소를 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 토양수분센서를 이용한 식물의 근권부 모니터링 장치를 설명하기 위한 도면이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 토양수분센서를 이용한 식물의 근권부 모니터링 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2에 따른 토양수분센서를 이용한 식물의 근권부 모니터링 방법은 도 1에 따른 토양수분센서를 이용한 식물의 근권부 모니터링 장치에 의해 수행되기에, 도 2를 도 1과 함께 설명한다.
도 1을 참조하면, 토양수분센서를 이용한 식물의 근권부 모니터링 장치는 식물이 정식된 토양에 설치되어 토양수분을 센싱하는 송신기(110) 및 송신기(110)로부터 센싱된 데이터를 사용자인터페이스(user interface,UI)를 통해 사용자에게 제공하는 수신부(150)를 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 토양수분센서를 이용한 식물의 근권부 모니터링 장치는 송신기(110)만을 지시하거나, 수신기(150)만을 지시할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 실시예들은 도 1에 도시된 구성을 반드시 모두 포함해야 하는 것은 아니며, 본 발명의 목적을 달성할 수 있다면 도 1에 도시된 구성의 일부만을 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 송신기(110)는 식물의 뿌리가 성장할 것으로 예상되는 근권부의 토지에 설치되어 토양수분을 감지하는 센서부(111), 센서부(111)로부터 토양수분에 대한 센싱 데이터를 수신하고, 센싱 데이터를 디지털화 하거나 디지털화된 센싱 데이터에 기초하여 토양수분의 함량, 토양수분의 공간적 이동량 또는 토양수분의 공간적 이동속도 등을 포함하는 분석 정보를 산출하는 송신제어부(112) 및 송신제어부(112)에서 산출된 분석 정보 또는 디지털화된 센싱 데이터를 수신기(150)로 전송할 수 있는 유ㆍ무선 통신 장치를 포함하는 송신출력부(113)을 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 수신기(150)는 송신출력부(113)로부터 분석 정보 또는 디지털화된 센싱 데이터를 직접 수신할 수 있는 유ㆍ무선 통신 장치를 포함하는 수신입력부(151), 수신입력부(151)로부터 분석 정보 또는 디지털화된 센싱 데이터를 수신하여 이를 가공하거나 자체 분석 정보를 도출하고, 가공된 결과 또는 자체 분석 정보를 도출하는 수신제어부(152) 및 수신제어부(152)로부터 가공된 결과 또는 자체 분석 정보를 수신하여 사용자에게 디스플레이 또는 음향 장치와 같은 출력 장치를 통해 가공된 결과를 제공하는 수신출력부(153)을 포함할 수 있다.
도 2를 참조하면, 센서부(111)는 적어도 하나의 토양수분 센서를 포함할 수 있고, 적어도 하나의 토양수분 센서를 이용하여 센서 데이터를 생성할 수 있다(S210). 적어도 하나의 토양수분 센서는 다양한 형태로 구성될 수 있다.
이후, 송신제어부(112) 또는 수신제어부(152)는 센서 데이터를 이용하여 토양수분의 함량을 산출할 수 있다(S220). 송신제어부(112) 또는 수신제어부(152)는 토양수분의 함량을 기초로 토양수분의 공간적 이동량 또는 토양수분의 공간적 이동속도 등을 포함하는 분석 정보를 산출할 수 있다.
실시예에 따라, 송신기(110)가 센싱 데이터를 분석하지 않고, 센서부(111)에서 측정된 아날로그 데이터인 센싱 데이터를 디지털화한 센싱 데이터를 바로 수신기(150)로 전송하고, 수신제어부(152)가 디지털화한 센싱 데이터를 이용하여 토양수분의 함량, 토양수분의 공간적 이동량 또는 토양수분의 공간적 이동속도 등을 포함하는 분석 정보를 산출할 수 있다. 다시 말해서, 센싱 데이터의 생성 및 아날로그 데이터인 센싱 데이터를 디지털화는 송신기(110)에서 수행되지만, 센싱 데이터 또는 디지널화된 센싱 데이터를 이용하여 토양수분에 대한 분석 정보를 산출하는 동작은 송신기(110) 또는 수신기(150) 중 적어도 하나에서 수행될 수 있다.
실시예에 따라, 송신기(110) 또는 수신기(150)는 센싱 데이터 또는 디지널화된 센싱 데이터를 이용하여 토양수분에 대한 분석 정보를 이용하여 식물 근권부의 생육 상태에 대한 정보, 관수에 따른 토양수분의 분포 및 이에 대한 공간적인 정보, 유기농업자재 투입 후 근권 토양의 전기전도도(Electrical Conductivity, EC)에 따른 유기물 및 염류 변화 양상에 대한 정보 및 이들 정보에 기초하여 유기농업자재의 활용 매뉴얼 개발을 위한 관련 정보 등을 산출할 수 있다.
실시예에 따라, 센서부(111)는 전압을 인가하여 수분의 양과 반비례하는 저항을 측정하는 전기저항방식을 이용하여 토양수분을 산출할 수 있다. 예를 들어, 토양수분의 함량이 많으면 저항 값이 작아지고, 토양수분의 함량이 적으면 저항 값의 크기가 커질 수 있다. 실시예에 따라, 센서부(111)는 토양수분의 함량에 따른 커패시턴스 값의 변화를 측정하는 정전용량방식을 이용하여 토양수분의 함량을 산출할 수 있다. 그 밖에, 센서부(111)는 토양이 물을 끌어당기는 힘(부(-)압력)으로 측정하는 텐시오미터(tensiometer)방식을 이용하거나, 토양에 전자기파를 방사하여 진폭(ADR), 시간(TDR), 주파수(FDR) 등을 관찰하여 측정하는 고주파측정방식을 이용하거나, 방사성 동위원소를 이용한 중성자산란을 이용한 방식 등을 이용하여 토양수분을 산출할 수 있다. 실시예에 따라, 센서부(111)는 전기저항방식, 정전용량방식, 텐시오미터방식, 고주파측정방식 및 중성자산란방식 중 적어도 하나를 이용할 수 있고, 전기저항방식, 정전용량방식, 텐시오미터방식, 고주파측정방식 및 중성자산란방식 중 적어도 하나를 이용하기 위한 각각의 방식에 따른 구성을 구비할 수 있다. 실시예에 따라, 센서부(111)에 의한 토양수분의 측정범위는 토양수분센서로부터 수십센치미터(예를 들어, 10cm) 내의 용적수분함량(%)을 가질 수 있다.
실시예에 따라, 센서부(111)는 층위별 토양수분 센서를 포함할 수 있으며, 층위별 토양수분 센서는 복수의 토양수분 센서를 포함할 수 있다. 센서부(111)에 포함되는 복수의 토양수분 센서는 상호간에 센싱 데이터를 송수신함으로써 네트워킹할 수 있다.
실시예에 따라, 센서부(111)는 실시간으로 토양수분을 감지하여, 센싱 데이터를 송신제어부(112)로 전송할 수 있다.
실시예에 따라, 송신제어부(112) 또는 수신제어부(152)는 센서부(111)로부터 측정된 센싱 데이터에 기초하여 뿌리 주변의 토양수분의 변화를 공간적으로 분석할 수 있다. 식물의 뿌리가 발달하면서 토양수분이 흡수되면, 송신제어부(112) 또는 수신제어부(152)는 뿌리 중심부에서의 거리 및 깊이에 따라 토양수분의 함량이 감소하는 것을 감지할 수 있다. 송신제어부(112) 또는 수신제어부(152)는 토양수분의 함량이 변화하는 정도에 기초하여 뿌리의 발달 범위 및 발달 정도를 예측할 수 있다.
실시예에 따라, 점적관수시스템 등에서 관수를 하는 경우, 송신제어부(112) 또는 수신제어부(152)는 특정 지점에서 거리별 또는 깊이별 토양수분의 함량이 증가하는 것과 관수 이후 토양수분의 함량 변화에 기초하여 토양수분의 공간적 이동량 또는 토양수분의 공간적 이동속도 등을 산출할 수 있다.
실시예에 따라, 송신출력부(113) 및 수신입력부(151) 간의 통신의 방식은 유선 통신 방식 또는 무선 통신 방식에 한정되지 않다. 송신출력부(113) 및 수신입력부(151) 간의 통신의 방식이 무선 통신 방식인 경우, 주파수 또는 대역폭에 한정되지 않고, 블루투스(Bluetooth) 통신, 와이파이(Wi-Fi) 통신, NFC 통신, 지그비 통신 등의 근거리 무선 통신을 포함할 수 있으며, 저전력 장거리 통신(Low Power Wide Area, APWA) 통신, LTE 통신, 5G 통신 등의 장거리 무선 통신을 포함할 수 있다. 송신출력부(113) 및 수신입력부(151) 간의 통신의 방식이 유선 통신 방식인 경우, 케이블 용량 또는 프로토콜에 한정되지 않고, 시리얼(serial USB) 통신, 이더넷(ethernet) 통신 등을 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 송신제어부(112) 또는 수신제어부(152)는 토양수분의 함량을 이용하여 해당 토양의 전기전도도(EC) 또는 염분을 산출하여 식물의 생육에 유해한 정도를 예측할 수 있다.
실시예에 따라, 토양수분센서를 이용한 식물의 근권부 모니터링 장치는 식물의 재배에 활용되는 다양한 관수 방법을 통한 수분 공급에 따라 토양수분의 분포를 공간적으로 파악할 수 있다. 토양수분센서를 이용한 식물의 근권부 모니터링 장치는 관수 후 토양수분의 공간적 분포를 분석하여 이를 기반으로 보다 효율적인 관수 방법을 개발하기 위한 기초 자료를 다른 시스템에 제공할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 토양수분센서를 이용한 식물의 근권부 모니터링 장치에 포함되는 토양수분센서를 설명하기 위한 도면이며, 도 4는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 토양수분센서를 이용한 식물의 근권부 모니터링 장치에 포함되는 토양수분센서를 설명하기 위한 도면이며, 도 5 및 도 6은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 토양수분센서를 이용한 식물의 근권부 모니터링 장치에 포함되는 토양수분센서를 설명하기 위한 도면이며, 도 7은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 토양수분센서를 이용한 식물의 근권부 모니터링 장치에 포함되는 토양수분센서를 설명하기 위한 도면이며, 도 8은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 토양수분센서를 이용한 식물의 근권부 모니터링 장치에 포함되는 토양수분센서를 설명하기 위한 도면이다.
도 3 내지 도 8은 센서부(111-1, 111-2, 111-3, 111-4)에 포함되는 적어도 하나의 토양수분 센서의 형태 및 구성을 설명하기 위한 도면으로, 도 3 내지 도 8을 함께 설명한다.
도 3 내지 도 8을 참조하면, 센서부(111-1, 111-2, 111-3, 111-4)는 줄 형태의 토양수분 센서를 포함할 수 있고, 토양수분 센서는 층위별로 직경이 다른 여러 개의 원기둥형태로 구현되어 식물의 근권부에 위치될 수 있다. 실시예에 따라, 센서부(111-1, 111-2, 111-3, 111-4)는 기둥형태이면 족하며, 원기둥형태 이외 사각 기둥, 삼각 기둥 등 다각기둥형태로 구현될 수 있다. 실시예에 따라, 기둥형태의 중심축이 위치하는 영역에 식물 근권부의 중심이 위치되도록 센서부(111-1, 111-2, 111-3, 111-4)가 배치될 수 있다.
도 3의 센서부(111-1)을 참조하면, 원기둥형태의 프레임에 줄 형태의 토양수분 센서가 원기둥형태 기준 수직 방향으로 감겨질 수 있다. 원기둥형태의 프레임은 적어도 위 아래 한 쌍의 원형서브프레임과 한 쌍의 원형서브프레임을 연결하는 적어도 2 이상(예를 들어, 4개)의 기둥프레임을 포함할 수 있다. 도 3의 한 쌍의 원형서브프레임은 토양수분 센서가 감기와 접촉하는 영역에 토양수분 센서가 고정될 수 있도록 패어 있는 홈을 포함할 수 있고, 토양수분 센서는 한 쌍의 원형서브프레임의 홈에 따라 원기둥형태 기준 수직 방향으로 감길 수 있다.
도 4의 센서부(111-2)를 참조하면, 원기둥형태의 프레임의 기둥프레임에 원기둥형태 기준 수평 방향으로 토양수분 센서가 감길 수 있다. 기둥프레임은 토양수분 센서가 감기와 접촉하는 영역에 토양수분 센서가 고정될 수 있도록 패어 있는 홈을 포함할 수 있고, 토양수분 센서는 적어도 2 이상의 기둥프레임의 홈에 따라 원기둥형태 기준 수평 방향으로 감길 수 있다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 동일한 지름을 갖지만, 상이한 크기의 지름을 갖는 복수의 도 3의 토양수분 센서가 같은 높이에서 중첩되어 배지될 수 있다. 센서부(111-3)은 상이한 크기의 지름을 갖는 복수의 도 3의 토양수분 센서 간에 상호간을 연결하고, 전체 센서부(111-3)의 형태를 유지하기 위한 적어도 2 이상의 수평서브프레임(114)을 포함할 수 있다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 동일한 중심축을 공유하지만, 상이한 높이(층위)를 갖는 복수의 도 6의 토양수분 센서가 수평 방향으로 중첩되어 배치될 수 있다. 센서부(111-4)은 복수의 도 6의 토양수분 센서 간에 상호간을 연결하고, 전체 센서부(111-4)의 형태를 유지하기 위한 적어도 2 이상의 수직서브프레임(115)을 포함할 수 있다. 이에 따라, 센서부(111-4)는 다층 구조로 배치된 복수의 토양수분 센서를 포함할 수 있다.
센서부(111-1, 111-2, 111-3, 111-4)는 층위별로 식물의 근권부에 위치함으로써, 토양수분센서를 이용한 식물의 근권부 모니터링 장치는 뿌리 주변의 수분변화를 공간적으로 분석할 수 있다.
식물의 뿌리가 발달하면서 토양수분이 흡수되면, 토양수분센서를 이용한 식물의 근권부 모니터링 장치는 뿌리 중심부에서의 거리 및 깊이에 따라 토양수분의 함량이 감소하는 것을 감지할 수 있다. 토양수분센서를 이용한 식물의 근권부 모니터링 장치는 토양수분의 함량이 변화하는 정도에 기초하여 뿌리의 발달 범위 및 발달 정도를 예측할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 의하면, 전술한 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공할 수 있다. 다시 말해서, 전술한 방법은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성 가능하고, 컴퓨터 판독 가능 매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다. 또한, 상술한 방법에서 사용된 데이터의 구조는 컴퓨터 판독 가능 매체에 여러 수단을 통하여 기록될 수 있다. 본 발명의 다양한 방법들을 수행하기 위한 실행 가능한 컴퓨터 프로그램이나 코드를 기록하는 기록 매체는, 반송파(carrier waves)나 신호들과 같이 일시적인 대상들은 포함하는 것으로 이해되지는 않아야 한다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, DVD 등)와 같은 저장 매체를 포함할 수 있다.
이상에서 대표적인 실시 예를 통하여 본 발명을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시 예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리 범위는 설명한 실시 예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 특허청구범위와 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태에 의하여 정해져야 한다.

Claims (8)

  1. 줄 형태의 토양수분 센서로부터 센터 데이터를 수집하는 과정;
    상기 수집된 센서 데이터를 이용하여 식물의 근권부에 위치하는 토양 속 수분의 함량을 산출하는 과정; 및
    상기 산출된 토양 속 수분의 함량을 이용하여 토양수분의 이동속도 또는 이동 방향을 도출하는 과정;을 포함하며,
    상기 줄 형태의 토양수분 센서는 기둥형태를 가지며, 상기 기둥형태의 중심축이 위치하는 영역에 상기 근권부의 중심이 위치하는,
    토양수분센서를 이용한 식물의 근권부 모니터링 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 줄 형태의 토양수분 센서는 기둥형태의 프레임에 수직 또는 수평 방향으로 감겨 기둥형태를 가지며,
    상기 기둥형태의 프레임은 상기 줄 형태의 토양수분 센서와 접촉하는 영역에 홈을 갖는,
    토양수분센서를 이용한 식물의 근권부 모니터링 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 기둥형태의 상기 토양수분 센서는 복수 개이며,
    상기 복수개의 상기 토양수분 센서는 층위를 갖도록 배치되는,
    토양수분센서를 이용한 식물의 근권부 모니터링 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 기둥형태의 상기 토양수분 센서는 복수 개이며,
    상기 복수개의 상기 토양수분 센서는 동일한 중심축을 공유하며, 중식축으로부터의 반경이 상이한,
    토양수분센서를 이용한 식물의 근권부 모니터링 방법.
  5. 줄 형태의 토양수분 센서로부터 센터 데이터를 수집하는 센서부; 및
    상기 수집된 센서 데이터를 이용하여 식물의 근권부에 위치하는 토양 속 수분의 함량을 산출하고, 상기 산출된 토양 속 수분의 함량을 이용하여 토양수분의 이동속도 또는 이동 방향을 도출하는 제어부;을 포함하며,
    상기 줄 형태의 토양수분 센서는 기둥형태를 가지며, 상기 기둥형태의 중심축이 위치하는 영역에 상기 근권부의 중심이 위치하는,
    토양수분센서를 이용한 식물의 근권부 모니터링 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 줄 형태의 토양수분 센서는 기둥형태의 프레임에 수직 또는 수평 방향으로 감겨 기둥형태를 가지며,
    상기 기둥형태의 프레임은 상기 줄 형태의 토양수분 센서와 접촉하는 영역에 홈을 갖는,
    토양수분센서를 이용한 식물의 근권부 모니터링 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 기둥형태의 상기 토양수분 센서는 복수 개이며,
    상기 복수개의 상기 토양수분 센서는 층위를 갖도록 배치되는,
    토양수분센서를 이용한 식물의 근권부 모니터링 장치.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 기둥형태의 상기 토양수분 센서는 복수 개이며,
    상기 복수개의 상기 토양수분 센서는 동일한 중심축을 공유하며, 중식축으로부터의 반경이 상이한,
    토양수분센서를 이용한 식물의 근권부 모니터링 장치.
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