관수 기준 설정 알고리즘을 적용한 토양 수분 제어 시스템 개발
Development of Soil Moisture Control System Based on Irrigation Threshold Criteria Algorithm
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초록
자동 관개 시스템에서는 관수를 자동으로 개시하고 중지할 수 있는 기준값의 설정이 중요하다. 관수 기준값은 작물의 종류와 생육 시기, 토성, 용적 밀도 등에 따라 달라지는 포장 용수량의 토양 수분값으로 결정되기 때문에, 전문적인 지식과 분석 경험이 필요하여 현장 농업인이 직접파악하는 것은 어렵다. 그래서 재배 작물의 명칭, 재배 지역 및 재배 토양의 토성 등을 조건 변수로 하여 적절한 토양 수분값을 데이터베이스로부터추출하고, 작물의 종류 및 생육 시기별 토양수분 기준을 데이터베이스화하여 선택한 작물에 적합한 토양수분 장력값을 설정할 수 있는 알고리즘을개발하였다. 이 알고리즘을 센서부, 제어부, 구동부로 구성되어 있는 시스템에 적용하여 토양 수분을 제어할 수 있는 시스템을 개발하였다. 실험구별로수분 제어 기준값을 설정하여 측정한 수분값이 -33 kPa 실험구에서 부합률 97.3%, -25 kPa 실험구에서 부합률 96.6%의 결과를 나타내었다. 이 시스템을 이용하여 최근 농촌지역의 고령화와 노동인구 감소에 따른 생산성 감소를 억제하는데 기여할 것으로 사료된다.
Abstract
In an automatic irrigation system, it is important to set threshold criteria that can automatically start and stop irrigation. The threshold criteria for irrigation is determined by the soil moisture level, which varies depending on the type of crop, the growing season, the soil texture, and the soil bulk density. It is difficult for a field farmer to figure it out directly because specialized knowledge and analysis experience are required. Therefore, the suitable soil moisture value was extracted from the existing data using the name of the cultivated crop, the cultivation area and the soil texture as the condition variables. The soil moisture standard for each crop type and growth period was made into a database. An algorithm that can set the soil moisture tension value suitable for the selected crop was developed. A system that can control soil moisture was developed by applying the algorithm to a system consisting of a sensor unit, a control unit, and an operating unit. The soil moisture value measured by setting the threshold criteria for each experimental plot showed a match rate of 97.3% in the -33 kPa experimental plot and 96.6% in the -25 kPa experimental plot. It is thought that the soil moisture control system will contribute to suppressing the decrease in productivity caused by the aging in the rural society and the decrease in the labor force.
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