• 한국작물학회:학술대회논문집
• /
• 한국작물학회 2017년도 9th Asian Crop Science Association conference
• /
• pp.252-252
• /
• 2017

Nowadays water shortage is becoming one of the biggest problems in the Korea. Many different methods are developed for conservation of water. Soil water management has become the most indispensable factor for augmenting the crop productivity especially on soybean (Glycine max L.) because of their high susceptibility to both water stress and water logging at various growth stages. The farmers have been using irrigation techniques through manual control which farmers irrigate lands at regular intervals. Automatic irrigation systems are convenient, especially for those who need to travel. If automatic irrigation systems are installed and programmed properly, they can even save you money and help in water conservation. Automatic irrigation systems can be programmed to provide automatic irrigation to the plants which helps in saving money and water and to discharge more precise amounts of water in a targeted area, which promotes water conservation. The objective of this study was to determine the possible effect of automatic irrigation systems based on soil moisture on soybean growth. This experiment was conducted on an upland field with sandy loam soils in Department of Southern Area Crop, NICS, RDA. The study had three different irrigation methods; sprinkle irrigation (SI), surface drip irrigation (SDI) and fountain irrigation (FI). SI was installed at spacing of $7{\times}7m$ and $1.8m^3/hr$ as square for per irrigation plot, a lateral pipe of SDI was laid down to 1.2 m row spacing with $2.3L\;h^{-1}$ discharge rate, the distance between laterals was 20 cm spacing between drippers and FI was laid down in 3m interval as square for per irrigation plot. Soybean (Daewon) cultivar was sown in the June $20^{th}$, 2016, planted in 2 rows of apart in 1.2 m wide rows and distance between hills was 20 cm. All agronomic practices were done as the recommended cultivation. This automatic irrigation system had valves to turn irrigation on/off easily by automated controller, solenoids and moisture sensor which were set the reference level as available soil moisture levels of 30% at 10cm depth. The efficiency of applied irrigation was obtained by dividing the total water stored in the effective root zone to the applied irrigation water. Results showed that seasonal applied irrigation water amounts were $60.4ton\;10a^{-1}$ (SI), $47.3ton\;10a^{-1}$ (SDI) and $92.6 ton\;10a^{-1}$ (FI), respectively. The most significant advantage of SDI system was that water was supplied near the root zone of plants drip by drip. This system saved a large quantity of water by 27.5% and 95.6% compared to SI, FI system. The average soybean yield was significantly affected by different irrigation methods. The soybean yield by different irrigation methods were $309.7kg\;10a^{-1}$ from SDI $282.2kg\;10a^{-1}$ from SI, $289.4kg\;10a^{-1}$ from FI, and $206.3kg\;10a^{-1}$ from control, respectively. SDI resulted in increase of soybean yield by 50.1%, 7.0% 9.8% compared to non-irrigation (control), FI and SI, respectively. Therefore, the automatic irrigation system supplied water only when the soil moisture in the soil went below the reference. Due to the direct transfer of water to the roots water conservation took place and also helped to maintain the moisture to soil ratio at the root zone constant. Thus the system is efficient and compatible to changing environment. The automatic irrigation system provides with several benefits and can operate with less manpower. In conclusion, improving automatic irrigation system can contribute greatly to reducing production costs of crops and making the industry more competitive and sustainable.

• 생물환경조절학회지
• /
• 제18권3호
• /
• pp.225-231
• /
• 2009

지표관수와 비교하여 지중관수 및 지중관수 시 공기주입의 효과를 검토하고자 '녹광' 풋고추를 온실 내에서 토양재배(silty loam)하여 관수효율, 토양특성, 과실 생육 및 수량 등을 조사하였다. 관수방법은 관수호스를 이랑당 2열 배열하되 지표관수는 토양표면, 지중관수는 지표 20cm 아래에 설치하였고, 공기주입은 air compressor를 이용하여 낮 동안에 시간당 3분간 주입하였다. 관수는 콘트롤러, 전자식 토양수분장력센서 등을 이용, 토양수분에 기초한 자동관수를 실시하였는데, 관수개시점은 -20kPa, 관수종료점을 -10kPa로 설정하여 관리하였다. 그 결과, 토양수분의 감소속도가 지표 관수에 비해 지중관수와 지중관수 +공기주입이 늦었으며, 관수량도 지중관수가 지표환수에 비해 지표면에서의 증발 감소 등으로 약 30% 적었다. 표토층의 EC 및 무기이온함량은 지표관수에 비해 지중관수나 지중관수 +공기주입이 낮은 수준이었다. 뿌리의 발달은 지표관수에 비해 지중관수+공기주입한 것이 가장 좋았는데, 특히 뿌리가 길고 세근의 발달이 많았다. 이로 인해 풋고추 수량이 지표관수에 비해 지중관수가 22%, 지중관수 +공기주입이 30% 각각 증가되었다.

• Journal of Biosystems Engineering
• /
• 제33권2호
• /
• pp.115-123
• /
• 2008

This study was conducted to develop an automatic soil water content control system for greenhouse, which consisted of drip irrigation nozzles, soil water content sensors, an on/off valve, a servo-motor assembly and a control program. The control logic adopted in the system was Ziegler-Nichols algorithm and rising time, time constant and over/undershoot ratio as control variables in the system was selected and determined by various control experiments to maintain small delay time and low overshoot. Based on the experimental results, it was concluded that the control system developed in the study could replace the unreliable conventional greenhouse soil water management.

• 한국토양비료학회지
• /
• 제46권2호
• /
• pp.99-104
• /
• 2013

시설오이 지중관비에서 지중 점적호스를 30 cm에 매설 시에 텐시오미터를 이용한 자동관수센서의 적정 깊이를 제시하고자 2010-2011년까지 2년간에 걸쳐서 조사하였다. 오이의 생육은 텐시오미터 30 cm 깊이에서 낮았으나 텐시오미터 10 및 20 cm에서는 유의성 있는 차이는 없었다. 1년 및 2년차 수량에서도 텐시오미터 30 cm에서 각각 40.9 및 41.2 $Mg\;ha^{-1}$로 가장 적은 생산량을 나타내었나, 텐시오미터 10 cm에서는 57.0 및 56.9 $Mg\;ha^{-1}$, 텐시오미터 20 cm에서는 56.0 및 60.5 $Mg\;ha^{-1}$로 처리간의 차이가 없이 동일한 수량을 나타내었다. 오이재배에서 한 작기 당 질소 및 일일 물 공급량은 63 $kg\;N\;ha^{-1}$의 질소와 1.3 $mm\;day^{-1}$로 물이 공급된 텐시오미터 20 cm 처리에서 질소 및 수분 이용효율이 높았다. 또한 토양깊이 0-30 cm에 대한 뿌리길이에서도 텐시오미터 20 cm에서 0.87 $cm\;cm^{-3}$으로 유의성은 없었지만 가장 높은 값을 나타내었다. 이러한 결과로부터 시설오이에서 지중 점적호스를 30 cm 깊이에 매설 시에 텐시오미터를 활용한 자동관수센서의 적정 깊이는 20 cm인 것으로 판단되었다.

• 한국산업융합학회 논문집
• /
• 제21권5호
• /
• pp.227-234
• /
• 2018

The smart irrigation system using ICT technology is crucial for stable production of upland crops. The objective of this study was to develop a smart irrigation system that can control soil water, depending on irrigation methods, in order to improve crop production. In surface irrigation, three irrigation methods (sprinkler irrigation (SI), surface drip irrigation (SDI), and fountain irrigation (FI)) were installed on a crop field. The soil water contents were measured at 10, 20, 30, and 40 cm depth, and an automatic irrigation system controls a valve to maintain the soil water content at 10 cm to be 30%. In subsurface drip irrigation (SSDI), the drip lines were installed at a depth of 20 cm. Controlled drainage system (CDS) was managed with two ground water level (30 cm and 60 cm). The seasonal irrigation amounts were 96.4 ton/10a (SDI), 119.5 ton/10a (FI), and 113 ton/10a (SI), respectively. Since SDI system supplied water near the root zone of plants, the water was saved by 23.9% and 17.3%, compared with FI and SI, respectively. In SSDI, the mean soil water content was 38.8%, which was 10.8% higher than the value at the control treatment. In CDS, the water contents were greatly affected by the ground water level; the water contents at the surface zone with 30 cm ground water level was 9.4% higher than the values with 60 cm ground water level. In conclusion, this smart irrigation system can reduce production costs of upland crops.

• Journal of Biosystems Engineering
• /
• 제14권2호
• /
• pp.128-136
• /
• 1989

The purpose of this study was to develop a computer operated automatic drip irrigation system for application in vinyl-house cultivation. The results can be summarized as follows: 1) The T-type ice compensation wire was used to measure the temperature. The voltage level measured up to 0.02 volt was used as input to an 8-bit A/D converter. 2) A specially devised tensiometer was used to content the watering system. When the needle of the pressure gauge reaches the lower threshold position it turns on the pumping system and turns off when it reaches higher threshold position. 3) In order to use the multiple gypsum blocks for one transducer, reed relays and a D/O board were used to make the sequential switching possible. 4) It was possible to automate the trickle irrigation system for the whole growth period of vinyl-house crops with the help of microcomputer. 5) In terms of furrow irrigation, the irrigation water consumption was the smallest, 2.8 times less than conventional method of surface trickle irrigation, 3.4 times less than subsurface trickle irrigation method. 6) In terms of productivity of cucumber, there was a drop in productivity when compared to furrow irrigation method, 7.2% for surface trickle irrigation, 27.4% for subsurface irrigation method.

• 농업과학연구
• /
• 제48권4호
• /
• pp.703-718
• /
• 2021

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.

• 생물환경조절학회지
• /
• 제22권4호
• /
• pp.341-348
• /
• 2013

본 연구에서는 토성에 따른 물의 이용효율을 높이면서 재배 작물의 생산성을 최대화하기 위한 효율적인 자동관개 로직을 개발하고자, 수분장력값을 관수 개시점으로 하여 물 공급 유지와 멈춤을 간헐적으로 수행하는 펄스형 관개방식과 측정한 수분장력값을 이용하여 토양수분량을 예측해 재배작물에 적합한 물량을 추가 투입하는 필요물량계산 관수방식을 적용하여 토성이 다른 실험베드에서 2년간 토마토 작물을 재배하면서 토양수분 함량과 장력의 변화를 측정비교하였다. 물공급 30초와 멈춤 30분 및 15분 조건을 이용한 펄스형 관수방식과 필요물량계산 방식에서 얻어진 수분장력값은 목표한 -20kPa 조건에 비해 각각 -42~-8kPa, -20~-10kPa로 나타나 필요물량 계산방식이 균일한 수분장력을 유지하는 측면에서는 유리하였으나 토양수분상태는 상대적으로 습하였다. 공시 토성 모두에서 수분함량은 수분장력에 비해 시간반응이 빠르면서 물공급에 따라 비례적으로 증가하는 경향이 뚜렷하였다. 수분변화 값은 펄스형 관수와 필요물량계산 관수방식의 경우 사양토 기준으로 각각 17~24%, 19~31%로서 펄스형 관수방식이 수분변화 값이 작으면서 시간에 따라 안정적인 값을 유지한 것으로 나타났는데 이는 물공급에 따른 수분함량의 시간변화가 수분장력에 비해 뚜렷하게 빠름과 관계가 있는 것으로 판단하였다. 이러한 결과로부터 펄스형 관수방식은 수분함량값을 이용하여 수분을 조절하는 것이 유리함을 의미한다.

• 생물환경조절학회지
• /
• 제20권2호
• /
• pp.93-100
• /
• 2011

본 연구에서는 국내의 시설 내 작물재배에 적합한 자동관수 기술을 개발하기 위한 첫 단계로 전기저항의 변화원리를 이용하는 워터마크 센서를 장착한 소형 컨트롤러를 작물재배에 활용하여 자동관수기술의 효용성을 구명하고자 하였다. 이를 위해 비닐하우스 내에 다른 토성을 갖는 토양을 격리베드에 인공적으로 조성한 후 토마토를 정식하여 수분퍼텐셜을 -20kPa 수준으로 자동으로 조절하면서 재배하였다. 점적관수에 따른 토양 내 깊이별 수분변화는 Sentek 축전형 수분센서를 이용하여 측정하였다. 워터마크센서를 이용한 수분퍼텐셜 제어성능은 (-)20kPa 수준부근에서 유지되지 않고 반복적으로 0~(-)20kPa 대역에서 높은 변화 값을 나타내어 안정적이지 못한 것으로 나타났다. 특히, 물 공급은 관수시마다 약 50~60분 비교적 긴 시간동안 진행되어 수분공급이 과잉되는 문제가 나타났으며 건조시에도 수분퍼텐셜의 변화가 계단응답 반응의 형태로 변하는 불량한 측정해상도를 나타내었다. 이러한 문제는 워터마크센서의 토양과 전극 접촉형태가 다공컵식 수분장력계에 비해 수분값에 연속적으로 반응할 수 없는 구조이기 때문인 것으로 판단하였다. 자동관수에 따른 토양종류별 수분변화는 그 기울기가 토성별로 서로 달랐으며 양질사토의 경우 수분함량의 변화정도가 가장 높았다. 수분함량의 변화속도는 낮과 밤의 경우 시간에 따른 변화율이 달라서 변곡선의 형태를 나타내었다. 이러한 이유는 낮과 밤의 일교차와 태양광 유무에 의하여 수분증발량 차이가 발생하였기 때문인 것으로 판단하였다. 직물에서 20cm 떨어진 지점의 깊이별 수분함량은 작물에 인접한 위치와 비교하였을 때 세가지 토양 모두 관수에 의한 변화정도는 미미하여 직물에 인접한 곳만 수분공급이 효율적으로 이루어지는 것을 확인하였다. 추후 연구에서 양질사토 베드에서 관찰된 토마토 생육 불량 문제 개선과 관수멈춤 시간을 적용하여 물공급의 과잉 문제를 해결하는 보완실험이 요구되었다.

• 생물환경조절학회지
• /
• 제8권4호
• /
• pp.257-264
• /
• 1999

세라믹의 종류와 두께 그리고 소성온도를 달리하여 제작한 세라믹 자동점적센서의 점적성능을 비교 분석하였다. 자체제작 세라믹센서에 가장 많이 함유된 조성성분은 $SiO_2$로 54.17~71.62wt.%였으며 다음이 A1$_2$O로 15.42~33.79 wt.%였다. 두 성분의 합계는 백자토 92.34 wt.%, 옹기토 89.18 wt.%, 미립분청토 88.17 wt.%, 세립분청토 87.96 wt.%, 대조구(시판수입제품) 87.04 wt.%였다. $SiO_2$：A1$_2$O의 비율은 백자토 73.2：26.8, 옹기토 80.2：19.8, 미립분청토 68.9：31.1, 세립분청토 61.6：38.4, 재조구 82.3：17.7이었다 기타 Fe$_2$ $O_3$, CaO, MgO, $Na_2$O, $K_2$O, Ti $O_2$, P$_2$ $O_{5}$ 등이 10wt.%내외 함유되어 있었다. 공극율은 세립분청토에서 가장 높았고 백자토, 옹기토 순이었으며 소성온도가 높을수록 두께가 두꺼울수록 공극율이 높았다. 두께 2.5mm로 성형한 세라믹의 점토종류에 따른 공극율은 세립분청토 37.47%, 세립분청토와 옹기토의 혼합토 34.82%, 백자토 34.71%, 옹기토 32.5% 순이었다. 세라믹의 점토종류, 소성온도에 관계없이 자동점적이 가능하였으나 점적센서의 반응주기와 점적량의 집중도는 차이가 있었으며, 세라믹의 두께나 상부 플라스틱 개폐장치의 탄력성에 따라서도 점적패턴과 점적량의 집중도에 큰 차이가 있었다. 세립분청토나 백자토에서는 점적지속시간이 짧았으며 백자토의 경우 점적량의 증가가 급격하지만 감소는 서서히 이루어졌다. 또한 세라믹의 두께가 두꺼울수록 점적지속시간이 짧았으며 점적량의 증가는 급격하였고 감소는 완만하였다. 그러나 두께 1mm로 얇은 경우는 백자토를 제외하고는 정상적인 급액이 이루어지지 못하였다. 세라믹 센서를 50$0^{\circ}C$에서 소성한 경우 점적지속시간이나 단위시간당 점적량이 불안정하였으며 $600^{\circ}C$ 및 $700^{\circ}C$에서는 비교적 안정된 양상을 보였으나 점적지속시간이 길어졌으며 80$0^{\circ}C$ 또는 90$0^{\circ}C$에서 소성한 경우는 점적지속시간이 짧은 반면 단위시간당 점적량이 커지면서 점적의 개시와 종료가 뚜렷하였다.