벼 재배용 사물인터넷 기반 물꼬 구현 (Implementation of IoT-Based Irrigation Valve for Rice Cultivation)

서지정보

· 발행기관 : 한국사물인터넷학회
· 수록지 정보 : 사물인터넷융복합논문지 / 9권 / 6호 / 93 ~ 98페이지
· 저자명 : 이병한, 성덕경, 진영민, 황연현, 김영광

초록

벼농사에서 물 관리는 매우 중요한 작업이다. 벼의 생육 초기에는 잡초 발생을 억제하기 위하여 물을 깊이 대고, 모내기 후 뿌리가 활착하면 줄기 생성을 촉진하기 위해 물을 얕게 대며, 쌀알이 맺힐 수 없는 줄기가 생성되는 시기에는물을 뗀다. 물 공급 상황은 논 위치, 농수로, 토양, 기상 등 다양한 요소에 영향을 받기 때문에 농민은 수시로 논을방문하여 수위를 확인하고 물의 유출입을 통제한다. 경작하는 논이 원격지에 분산되어 있다면 이러한 노력은 더욱 증가한다. 자동 물 관리 시스템은 노동력을 절감하여 생산성 향상에 기여할 수 있는 방안으로 고려되고 있다. 그러나 2022 년 국내 벼 생산으로 인한 순수익은 평균 32만원/10a 정도이다. 따라서 높은 단가의 고사양 장치를 적용하거나 공사를추진하여 관련 인프라를 구축하는 것은 현실적으로 어렵다. 본 연구는 추가적인 기반공사 없이 국내 농업 인프라에 통합될 수 있는 물꼬 개발에 중점을 두었으며 세 가지 주요 분야에서 연구를 수행하여 사물인터넷 기반 물꼬를 구현하였다. 첫째, 기존의 농업용 관수 파이프에 빠르고 쉽게 설치할 수 있는 물꼬를 설계하였다. 둘째, 저전력 통신 기능을 갖춘Cat M1 통신 모뎀과 아두이노 나노 보드를 연결하고 전원을 공급하는 전자회로를 제작하였다. 셋째, 클라우드 기반플랫폼을 이용하여 서버와 데이터베이스 환경을 구축하고 사용자가 접근할 수 있는 웹 페이지를 제작하였다.

영어초록

In paddy rice farming, water management is a critical task. To suppress weed emergence during the early stages of growth, fields are deeply flooded, and after transplantation, the water level is reduced to promote rooting and stimulate stem generation. Later, water is drained to prevent the production of sterile tillers. The adequacy of water supply is influenced by various factors such as field location, irrigation channels, soil conditions, and weather, requiring farmers to frequently check water levels and control the ingress and egress of water. This effort increases if the fields are scattered in remote locations. Automated irrigation systems have been considered to reduce labor and improve productivity. However, the net income from rice production in 2022 was about KRW 320,000/10a on average, making it financially unfeasible to implement high-cost devices or construct new infrastructure. This study focused on developing an IoT-Based irrigation valve that can be easily integrated into existing agricultural infrastructure without additional construction. The research was carried out in three main areas: Firstly, an irrigation valve was designed for quick and easy installation on existing agricultural pipes. Secondly, a power circuit was developed to connect a low-power Cat M1 communication modem with an Arduino Nano board for remote operation. Thirdly, a cloud-based platform was used to set up a server and database environment and create a web interface that users can easily access.

참고자료

· 없음