Kyeong-Soo Jeong;Seung-Hwan Go;Kyeong-Kyu Lee;Jong-Hwa Park
Korean Journal of Remote Sensing
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v.40
no.1
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pp.45-56
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2024
Faced with aging populations, declining resources, and limited agricultural productivity, rural areas in South Korea require innovative solutions. This study investigated the potential of drone-based vegetation indices (VIs) to analyze soybean growth patterns in open-field smart agriculture in Goesan-gun, Chungbuk Province, South Korea. We monitored multi-seasonal normalized difference vegetation index (NDVI) and the normalized difference red edge (NDRE) data for three soybean lots with different irrigation methods (subsurface drainage, conventional, subsurface drip irrigation) using drone remote sensing. Combining NDVI (photosynthetically active biomass, PAB) and NDRE (chlorophyll) offered a comprehensive analysis of soybean growth, capturing both overall health and stress responses. Our analysis revealed distinct growth patterns for each lot. LotA(subsurface drainage) displayed early vigor and efficient resource utilization (peaking at NDVI 0.971 and NDRE 0.686), likely due to the drainage system. Lot B (conventional cultivation) showed slower growth and potential limitations (peaking at NDVI 0.963 and NDRE 0.681), suggesting resource constraints or stress. Lot C (subsurface drip irrigation) exhibited rapid initial growth but faced later resource limitations(peaking at NDVI 0.970 and NDRE 0.695). By monitoring NDVI and NDRE variations, farmers can gain valuable insights to optimize resource allocation (reducing costs and environmental impact), improve crop yield and quality (maximizing yield potential), and address rural challenges in South Korea. This study demonstrates the promise of drone-based VIs for revitalizing open-field agriculture, boosting farm income, and attracting young talent, ultimately contributing to a more sustainable and prosperous future for rural communities. Further research integrating additional data and investigating physiological mechanisms can lead to even more effective management strategies and a deeper understanding of VI variations for optimized crop performance.
International Journal of Computer Science & Network Security
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v.22
no.12
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pp.71-78
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2022
Electronic measuring devices have an important role in agricultural projects and in various fields. Electronic measuring devices play a vital role in controlling and saving soil information. They are designed to measure the temperature, acidity and moisture of the soil. In this paper, a new methodology to manage irrigation and soil fertility using an electronic system is proposed. This is designed to operate the electronic irrigation and adds inorganic fertilizers automatically. This paper also explains the concept of remote management and control of agricultural projects using electronic soil measurement devices. The proposed methodology is aimed at managing the electronic irrigation process, reading the moisture percentage, elements of soil and controlling the addition of inorganic fertilizers. The system also helps in sending alert messages to the user when an error occurs in measuring the percentage of soil moisture specified for crop and a warning message when change happens to the fertility of soil as many workers find difficulty in daily checking of soil and operating agricultural machines such as irrigation machine and soil fertilizing machine, especially in large projects.
An irrigation monitoring system is an efficient approach to save water and to provide effective irrigation scheduling for rice cultivation in desert soils. This research aimed to design, fabricate, and evaluate the basic performance of an irrigation monitoring system based on information and communication technology (ICT) for rice cultivation under drip and micro-sprinkler irrigation in desert soils using a Raspberry Pi. A data acquisition system was installed and tested inside a rice cultivating net house at the United Arab Emirates University, Al-Foah, Al-Ain. The Raspberry Pi operating system was used to control the irrigation and to monitor the soil water content, ambient temperature, humidity, and light intensity inside the net house. Soil water content sensors were placed in the desert soil at depths of 10, 20, 30, 40, and 50 cm. A sensor-based automatic irrigation logic circuit was used to control the actuators and to manage the crop irrigation operations depending on the soil water content requirements. A developed webserver was used to store the sensor data and update the actuator status by communicating via the Pi-embedded Wi-Fi network. The maximum and minimum average soil water contents, ambient temperatures, humidity levels, and light intensity values were monitored as 33.91 ± 2 to 26.95 ± 1%, 45 ± 3 to 24 ± 3℃, 58 ± 2 to 50 ± 4%, and 7160-90 lx, respectively, during the experimental period. The ICT-based monitoring system ensured precise irrigation scheduling and better performance to provide an adequate water supply and information about the ambient environment.
International Journal of Internet, Broadcasting and Communication
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v.12
no.1
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pp.130-136
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2020
There are many problems that occur currently in agriculture industries. The problems such as unexpected of changing weather condition, lack of labor, dry soil were some of the reasons that may cause the growth of the plants. Condition of the weather in local area is inconsistent due to the global warming effect thus affecting the production of the crops. Furthermore, the loss of farm labor to urban manufacturing jobs is also the problem in this industry. Besides, the condition for the plant like air humidity, air temperature, air quality index, and soil moisture are not being recorded automatically which is more reason for the need of implementation system to monitor the data for future research and development of agriculture industry. As of this, we aim to provide a solution by developing IoT-based platform along with the irrigation for increasing crop quality and productivity in agriculture field. We aim to develop a smart garden system environment which the system is able to auto-monitoring the humidity and temperature of surroundings, air quality and soil moisture. The system also has the capability of automating the irrigation process by analyzing the moisture of soil and the climate condition (like raining). Besides, we aim to develop user-friendly system interface to monitor the data collected from the respective sensor. We adopt an open source hardware to implementation and evaluate this research.
Kim, Jae-Yeol;You, Kwan-Jong;Jung, Yoon-Soo;Ahn, Tae-Hyoung;Lee, Hak-Jae
Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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v.16
no.2
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pp.69-80
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2017
In or To use, manage, and preserve sustainable water resources for the current and future generations amid the threat of abnormal climate, it is necessary to establish a smart water grid system, the next-generation intelligent water management system. In this study, sensors, which make use of the five senses to watch, listen, and detect machine vibration, bearing temperature, machine operation sounds, current, voltage, and other symptoms that cannot be verified when the irrigation facilities are running, are used to establish various decision-making criteria appropriate to on-site situations. Based on such criteria, the unmanned conditions in the facilities were verified and analyzed. Existing technologies require on-site workers to check any defects caused by overloading of machines, which is the biggest constraining factor in the application of an unmanned control system for irrigation facilities. The new technology proposed in this study, on the other hand, allows for the unmanned analysis of the existence of machine vibration. This controls the decision-making process of any defect based on the analysis results, and necessary measures are taken automatically, resulting in improved reliability of the unmanned automation.
Journal of The Korean Society of Agricultural Engineers
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v.64
no.6
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pp.43-53
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2022
Rice paddy has been actively converted into upland crop fields as more profitable upland crop cultivation are encouraged along with the decrease in rice consumption. However, the current water supply system remains mainly for paddy water supply, so research on pipeline water supply for upland cultivation is needed. The objective of this study was to optimize storage tank installation locations for pipeline water supply in reservoir irrigation districts. Five of reservoir irrigation districts were selected as the study sites and gridded of 10×10 m in size. Then genetic algorithm was adopted to evaluate the effects of spatial storage tank allocation on total pipeline cost. The lengths of the main and branch pipelines were considered as the objective cost function for the optimization of storage tank installation. Overall the shorter the branch pipeline and the longer the main pipeline, as the number of storage tanks increase. The minimal pipeline cost, i.e., optimal condition was reached when approximately 10% of the storage tank numbers to total upland plots were installed. The methodology presented in this study can be applied to determine the number and spatial arrangement of storage tanks for upland pipeline irrigation system design.
The Journal of Korea Institute of Information, Electronics, and Communication Technology
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v.14
no.3
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pp.184-192
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2021
Domestic agriculture is facing real problems, such as a decrease in the population in rural areas, a shortage of labor due to an aging population, and increased risks due to the deepening of climate change. Smart farming technology is being developed to solve these problems. In the development of smart agricultural technology, irrigation control plays an important role in creating an optimal growth environment and is an important issue in terms of environmental protection. This paper is about the study of collecting and analyzing the rhizosphere environmental data of domestic paprika farms for the purpose of improving the quality of crops, reducing production costs, and increasing production. Irrigation control modeling presented in this paper Control modeling is to graphically present changes in a medium weight, feed, and drainage due to regional climatic features. To derive the graph, the parameters were determined through data collection and analysis, and the suggested irrigation control modeling method was applied to the collected rhizosphere environmental data to control irrigation in 6 regions (Gangwon-do, Chungnam, Jeonbuk, Jeonnam, Gyeongbuk, and Gyeongnam). The parameters were obtained and graphs were derived from them. After that, a study was conducted to analyze the derived parameters to verify the validity of the irrigation control modeling method and to correlate them with climatic features (average temperature and precipitation).
Journal of The Korean Society of Agricultural Engineers
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v.65
no.2
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pp.21-33
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2023
While the main purpose of irrigation reservoirs is to supply agricultural water, the needs of environmental flow and flood control has been expanded. The agricultural reservoirs have been operated in the form of carry-over system until now. Therefore, the supply of agricultural water is difficult when the storage rate is not sufficiently secured after large volume of irrigation. In addition, there are regulation of the upper storage rate for some large reservoirs during the flood season, but lower storage rate is not regulated. Accordingly, this study aims to evaluate the capacity of agricultural water and environmental flow supply by setting the management lower storage rate of reservoir. The changes in the supply of agricultural and environmental flow was simulated according to the three different regulating lower storage rate scenarios. As a result, it was judged effective in terms of water supply managing the lower storage rate up to 30% when the initial storage rate of farming period is above annual average for the Naju reservoir considering existing water management practice. If the lower storage rate would have been controlled above 30%, the supply of agricultural water might be increased and non-effective discharge amount would be decreased compared to other scenarios during dry period of 2016-2018.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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