문헌 평론
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학부 졸업 논문 (디자인) 문헌 검토 사례
논문 제목: 온실 환경 측정 및 제어 시스템 및 그 발전 추세.
국내외 온실환경감시시스템의 발전을 설명했다. 미국, 일본, 네덜란드 등 온실감시기술이 선진적인 국가의 각 분야에 대한 연구 성과, 우리나라가 온실기술을 도입한 후 각 고교와 전문가들이 각 분야에 대한 탐구를 거쳐 어느 정도의 연구 성과를 거두었다. 다음은 온실 측정 및 제어 시스템의 발전입니다. 즉, 무선 모니터링 시스템, GPRS 기술, 원격 온실 제어 시스템 등과 같은 분야의 첨단 기술입니다. 마지막으로 온도, 습도, 조명, CO2 농도, 현재 적절한 처리 방법 등 온실 측정 및 제어의 주요 영향 요인에 대해 자세히 설명합니다.
키워드: 온실 환경 모니터링 및 제어; 무선 모니터링 장거리 모니터링
온실 환경 제어 시스템 및 그 응용
발전
논문 요약: 국내외 온실환경통제시스템의 발전 상황을 소개하고, 온실이 탄생한 이후 미국 일본 네덜란드 등 온실감시기술이 비교적 선진적인 국가들이 각 분야에서 연구를 진행하고 있으며, 온실기술 도입 이후 국내 각 고교와 전문가들도 각자의 유익한 탐구를 진행하며 어느 정도 연구 성과를 거두었다. 둘째, 무선 제어 시스템, GPRS 기술, 온실 원격 제어 시스템 등과 같은 최첨단 온실 제어 시스템을 개발합니다. 마지막으로 온도, 습도, 조명, CO2 농도, 현재 비교적 적합한 방법 등 온실 모니터링의 주요 요소에 대해 자세히 설명합니다. 무선 제어 시스템 온실 원격 제어 시스템.
소개하다
현재 우리나라 농업은 전통 농업에서 양질의 고효율 고산을 목표로 하는 현대 농업으로의 전환의 새로운 단계에 있다. 온실은 현대 시설 농업의 중요한 상품으로서 이미 우리나라 대부분의 지역에서 광범위하게 응용되었다. 온실은 인공지능이 감시하는 반폐쇄 생태계로 시뮬레이션될 수 있어 각종 불리한 외부 요인의 영향을 방지하고 인위적으로 [1] 을 통제하거나 작물의 성장에 적합한 기후환경을 만들 수 있다. 온실 내의 다양한 환경 요인을 인위적으로 통제할 수 있기 때문에 제어 기술은 온실 내 작물의 생산량과 품질을 직접 결정한다.
온실 측정 및 제어 시스템은 일반적으로 환경 정보 수집 모듈, 데이터 처리 모듈 및 실행 모듈의 세 가지 모듈로 구성됩니다. 현재 측정 및 제어 시스템에서 환경 요소 수집에는 주로 온도, 습도, CO2 농도, 조명 강도, 토양 습도 등이 포함됩니다.
국내외 1 온실 환경 모니터링 개발
1970 년대 온실이 탄생한 이후 각국은 측정 기술에 대한 연구가 많아지면서 네트워크화, 지능, 통합 방향으로 발전하고 있다 [2].
외국 온실 기술 발전 개요.
미국은 컴퓨터를 발명한 최초의 국가이자 온실통제와 관리에 컴퓨터를 가장 많이 적용한 국가 중 하나이다. 미국에서 개발한 온실 컴퓨터 제어 관리 시스템은 온실 작물의 특성과 요구 사항에 따라 온실의 빛, 온도, 물, 가스, 비료 등 여러 가지 요소를 자동으로 조절할 수 있으며, 온도차 관리 기술을 이용하여 꽃, 과일, 채소의 개화와 성숙을 조절할 수 있다.
일본에서는 시설 농업의 주요 내용인 시설 원예 건설이 상당히 발달했다. 예를 들어 비닐하우스 등 인공재배 시설이 널리 이용돼 보호지 재배 면적이 세계 최전방에 있다. 채소, 꽃, 과일은 보호지 온실에서 광범위하게 생산되며, 육모 시설의 고온 고습 등 불량 환경에 대해 몇 가지 시설 항목 [3] 을 연구했다. 주로 파종 장치, 어린 모종 접촉 자극 장치, 어린 모종 관개 장치, 차광 장치 개폐 장치, 결함 모종 개폐 장치 등이 포함된다.
2002 년 영국 런던대학교 농학원은 컴퓨터 원격 제어 기술을 이용하여 50km 떨어진 온실내 온도와 습도를 관찰하고 원격으로 통제했다. 또한 CO2 농도가 작물에 미치는 영향을 감안하면 일반적으로 온실에 환풍기를 설치하고 공기를 휘저어서 온실 내 CO2 농도를 일관되게 한다 [5].
네덜란드의 원예 온실은 발전이 비교적 빠르다. 고위도, 일조짧은, 연평균 기온이 낮아 작물 성장에 불리한 기후 요인으로 인해 우리는 경제적 가치가 높은 화훼와 채소, 유리온실과 보조공사 시설을 대규모로 발전시키는 데 더 많은 힘을 집중하고 있으며, 모두 컴퓨터 통제를 채택하여 작물의 생산량과 품질 요구를 크게 높였다.
오늘날 과학기술이 끊임없이 발전함에 따라 외국 온실산업은 첨단 기술의 광범위한 응용에 힘쓰고 있다. 원격 측정 기술, 네트워크 기술 및 제어 LAN 은 온실 관리 및 제어에 점차 적용되었습니다. 최근 몇 년 동안, 각국의 온도 제어 기술은 온실업계 표준을 세우고 네트워크화, 대형화, 무인화 방향으로 발전할 것을 제안했다 [6].
1.2 국내 온실 기술 개발 개요
국내 컴퓨터 응용은 1970 년대 중반에 시작되었는데, 당시 주로 데이터의 통계 분석과 계산에 사용되었다. 1970 년대 말부터 중국은 미국, 일본, 네덜란드 및 기타 국가에서 많은 선진 현대 온실 기술을 도입했습니다. 우리나라 농업연구원들이 선진국의 첨단 기술 온실기술을 참고하여 온실내 온도 습도 조명 CO2 농도 등 환경요소 제어 기술에 대한 전면적인 연구를 진행했으며, 우리나라의 온실기술도 학습과 발전의 길에서 장족의 발전을 이루었다.
초기 온실기술은 중국농업과학원이 1987 에 도입해 전국 농업시스템 최초의 컴퓨터응용연구기관을 설립했다. 1990 년대 초에 컴퓨터는 온실 관리와 통제 분야에 사용되기 시작했다.
2000 년, 오늘날 산업 제어 컴퓨터 IPC 의 자동 온실 제어 응용 프로그램 [8] 을 연구했다. 본 연구는 산업 제어 컴퓨터를 기반으로 환경 정보를 수집하고 주변 시설을 제어하여 통제한다. 온실의 폐쇄된 환경 통제를 실현하였으나, 시스템 배선이 복잡하고, 유지 관리가 어렵고, 가격이 비싸다.
2005 년 두휘 등은 블루투스 기술을 기반으로 한 분산 온실 모니터링 시스템 [9] 을 연구했다. 이 시스템은 Bluetooth 기술과 필드 버스 기술을 결합하여 온실군을 모니터링함으로써 시스템 신뢰성을 높이고 데이터 전송 중 간섭을 줄입니다. 그러나 Bluetooth 기술 자체의 미숙으로 인해 다른 기술과의 결합으로 인해 시스템이 무질서하고 통제하기 어려울 수 있습니다. 시스템의 실제 적용은 심층적 인 연구가 필요하지만.
2007 년 당연 등은 신형 AVR 단일 칩 [10] 을 기반으로 한 온실 측정 시스템을 연구했다. 이 시스템은 개인 생산과 규모화 생산을 결합하여 단일 온실 생산의 지능형 자동화를 바탕으로 여러 온실의 규모화 생산을 실현하였다.
2008 년 주와 곽강은 ARM7 마이크로프로세서 기반 온실 컨트롤러 시스템 [1 1] 을 개발했습니다. 이 시스템은 AD 알고리즘을 통해 온실 내 시뮬레이션량과 스위치 용량의 실시간 동적 수집을 실현할 수 있으며, 수집된 데이터를 처리한 후 정기적으로 저장하고 제어 값을 보낼 수 있습니다.
2 온실 기술의 새로운 발전
현대 농업 시설 기술은 크게 발전했고, 다른 선진 기술은 작물 성장에 유리한 온실 환경을 조성하는 데 사용되었다. 여기에는 다섯 가지 새로운 온실 기술이 있다.
2. 1 무선 모니터링 시스템
생산 규모가 커지고 온실 수가 늘어남에 따라 케이블 모니터링 시스템의 케이블 연결 복잡성, 유지 관리가 어려움, 노드 추가 불가 등의 단점이 드러납니다. 전자 기술이 발달하면서 통합 무선 송수신기 nRF905 가 등장했습니다. 이 칩은 크기가 작아서 주변에 몇 가지 구성 요소만 추가하면 작동하고 프로그래밍은 간단하며 정보의 무선 전송을 가능하게 합니다. 상위 컴퓨터를 정보 처리 단말기로 온실 환경 매개변수 모니터링 시스템을 구축했다. 이 시스템은 케이블 연결 필요 없음, 임의 증감 수집 지점, 간단한 구조, 낮은 전력 소비, 편리한 네트워킹 등의 특징을 갖추고 있어 실용적 가치가 높습니다 [12].
2.2 GPRS 기술 적용
GPRS (범용 그룹 무선 서비스) 는 GSM (Global Mobile Communications System) 시스템을 기반으로 한 무선 그룹 스위칭 기술인 범용 그룹 무선 서비스의 약자입니다. 동일한 무선 채널은 여러 사용자가 공유할 수 있으며, 한 사용자가 데이터를 보내거나 수신해야 하는 경우에만 채널 자원을 사용하여 채널 자원을 효율적으로 활용할 수 있습니다. 모니터링 센터 서버는 GPRS 를 통해 모바일 상태에서 수집한 다양한 정보와 데이터를 사용하여 이동 통신 서비스 업체가 제공하는 GPRS 서비스 플랫폼에 온실 환경 모니터링 정보 및 데이터 전송 시스템을 구축하여 지능형 온실 제어 정보 수집 지점의 무선 데이터 전송을 가능하게 합니다. 동시에 모니터링 시스템은 원격 제어 목적 [13] 을 달성하기 위해 정보와 명령을 역전송할 수 있습니다. 온실 환경 모니터링 센터는 서버를 통해 각 온실의 작물 성장 상태를 찾아볼 수도 있다.
2.3 CAN 및 Profibus 기반 온실 분산 모니터링 시스템
CAN (컨트롤러 LAN) 버스는 분산 실시간 제어 시스템의 직렬 통신 LAN [14- 15] 입니다. 신호 전송은 짧은 프레임 구조로 전송 시간 단축, 간섭 확률 낮음, 실시간 성능 향상, 성능 향상, 신뢰성 향상 등의 장점을 갖추고 있으며 다양한 제어 시스템에서 감지와 실행 기관 간의 데이터 통신에 널리 사용됩니다.
Profibus 기반 온습도 분산 측정 시스템은 CAN 버스와 유사합니다. Profi2bus 버스는 기존의 다양한 필드 버스 중 큰 시장 점유율을 차지하며 DP, PA3, FMS 등 세 가지 프로토콜 유형을 제공합니다.
2.4 버추얼 인스트루먼트 애플리케이션
온실 측정 시스템의 발전은 아날로그 기기, 분립 부품 기기, 디지털 기기, 스마트 기기를 거쳐 현재 가상 기기로 발전하였다. 가상 기기는 컴퓨터로 구성된 가상 기기 플랫폼으로, 서로 다른 가상 기기 소프트웨어를 통해 다양한 테스트 기능을 구현할 수 있으며, 일부 기존 기기 하드웨어 대신 가상 기기를 사용할 수 있으며, 가상 기기의 강력한 데이터 수집 및 데이터 분석 기능을 사용하여 다양한 정보를 처리하고, 결과를 모니터 또는 제어 조정 기관에 보내 온실의 환경 매개변수 [16] 를 조정할 수 있습니다.
2.5 원격 온실 제어 시스템
농민들이 온실에 대한 간단한 통제를 실현하고 농민의 생산량과 수입을 늘리기 위해, 원격 온실 통제 시스템은 분명히 연구하고 보급할 만한 프로젝트이다. 이 시스템은 실시간, 전송 거리, 안정성, 간섭 방지 기능이 필요합니다. CC2Link 는 비용이 저렴하여 야전 환경의 통신 요구 사항을 충족하고 새로운 야전 통신 방식이 되었습니다. 또한 이더넷은 실시간, 고속, 전송 거리가 멀어 메인스트림 원격 통신 방식이 되었습니다. 이 두 가지를 결합하여 온실 원격 제어 네트워크 [17] 를 구현했습니다.
3 작물 성장 및 처리 방법에 영향을 미치는 요인
작물의 성장과 발육은 한편으로는 작물 자체의 유전적 특성에 달려 있고, 다른 한편으로는 외부의 환경 조건에 달려 있다. 생산상 우수한 재배 기술과 적절한 환경 조건을 만들어 성장 발육을 통제해야 한다.
작물 성장과 발육에 영향을 미치는 주요 환경 조건으로는 온도 (기온과 토양온도), 조명 (광강도 및 광주기), 수분 (공기 습도와 토양습도), 토양 (토양비옥도와 토양용액의 반응), 공기 (대기와 토양 중 공기의 특성, CO2 함량, 유독가스 함량), 등이 있다. 온도, 습도, 조명 및 CO2 농도의 네 가지 측면에 대해 자세히 설명합니다.
3. 1 온도
온도는 작물 성장과 발육이 가장 민감하고 중요한 환경이다. 자연 환경에서 온도는 시간에 따라 변한다.
이 네 가지 레벨은 주기적으로 변경되어 공간 위도와 높이가 증가함에 따라 감소합니다.
또한 실내에서는 농작물의 밀집 성장으로 인해 온도의 공간이 더욱 복잡해졌다. 사실, 온도의 공간 분포는 실외 기후 요인, 실내 조절 방식, 식물 군체 구조의 영향을 받으며, 기온은 수평과 수직 방향으로 고르지 않은 경우가 많습니다.
처리 방법:
현재 온실의 온도 조절에는 주로 난방, 보온 및 냉각 [18] 이 포함됩니다. 난방에는 열풍 난방 시스템, 온수 난방 시스템, 토양 난방의 세 가지 형태가 있습니다. 보온에는 열 전달과 통풍을 줄이고, 보온률을 높이고, 표면 열 흐름을 늘리는 것이 포함됩니다. 가장 간단한 냉각 방법은 환기입니다.
3.2 습도
적절한 공기 습도와 토양 습도는 온실 작물의 건강한 성장을 위한 중요한 조건이다. 비 오는 날을 제외하고 오후 실내 공기 습도가 낮으면 농작물 광합성용 점심시간이 생길 수 있다는 연구결과가 나왔다.
일반적으로 농작물에 적합한 상대 습도는 60 ~ 80% 이다. 따라서 온실 내 공기의 상대 습도는 작물의 광합성과 작물 생산의 질에 직접적인 영향을 미친다. 게다가 공기 습도가 너무 높아서 농작물도 병에 걸리기 쉽다.
토양 습도도 식물에 큰 영향을 미친다. 온실배수 관개가 원활하지 않고 토양투수성이 좋지 않으면 토양수분과잉이 생기고, 토양의 산소를 줄이고, 식물뿌리호흡의 수분을 줄여 식물의 수분대사에 영향을 주고, 식물의 성장을 방해하거나 뿌리부패를 일으킬 수 있다 [19].
처리 방법:
제습 방법은 환기, 난방 제습, 플라스틱 박막 커버, 제습기 사용, 제습 열 교체 환기 장치입니다. 가습 방법에는 스프레이 가습, 젖은 커튼 가습, 온실 꼭대기에 스프레이 시스템 설치 [20] 등이 있다. 이 방법들은 가습 기능뿐만 아니라 냉각 효과도 얻을 수 있다.
3.3 광 강도
작물의 성장과 발전의 핵심 조건 중 하나일 뿐이다. 빛이 없으면 식물의 성장이 없고, 빛이 부족하면 식물의 성장과 발육에 영향을 미칠 수밖에 없다.
빛의 강약은 작물 광합성의 강도에 직접적인 영향을 미친다. 실외에 비해 실내광의 뚜렷한 차이는 수량 감소, 광질 변화, 불균일 분포 등 세 가지 측면에서 독특한 온실광 환경 [2 1] 을 형성했다.
해결 방법: 수동으로 온실 외부 시설을 조정하고 온실 내 조명 강도를 변경합니다.