본 연구에서는 임베디드 RTOS와 퍼지제어알고리즘을 이용하여 양액의 농도와 공급량을 자동으로 조절하는 양액 공급 제어 시스템을 설계 및 구현하였다. 작물의 생육에 영향을 미치는 인자는 일사량, 외부온도, 외부습도, 생육단계로 구성하였으며, 양액온도, 전기전도도(EC), 산도(pH)가 측정되었다. 그 결과를 바탕으로 양액의 농도와 공급량 조절을 위해 양액 조절 퍼지제어 알고리즘을 개발하였다. 일반 사용자를 위하여 임베디드 RTOS, 한글 LCD, 그리고 그래픽으로 구성된 양액 전용 임베디드 제어기를 개발하였다.
본 연구에서는 임베디드 RTOS와 퍼지제어 알고리즘을 이용하여 양액의 농도와 공급량을 자동으로 조절하는 양액 공급 제어 시스템을 설계 및 구현하였다. 작물의 생육에 영향을 미치는 인자는 일사량, 외부온도, 외부습도, 생육단계로 구성하였으며, 양액온도, 전기전도도(EC), 산도(pH)가 측정되었다. 그 결과를 바탕으로 양액의 농도와 공급량 조절을 위해 양액 조절 퍼지제어 알고리즘을 개발하였다. 일반 사용자를 위하여 임베디드 RTOS, 한글 LCD, 그리고 그래픽으로 구성된 양액 전용 임베디드 제어기를 개발하였다.
In this study, an nutrient solution control system have been designed and implemented, which controls the density of nutrient and the nutrient supply automatically using embedded real time operating system and fuzzy control algorithm. The factors which affect the growth of crop consist of solar radi...
In this study, an nutrient solution control system have been designed and implemented, which controls the density of nutrient and the nutrient supply automatically using embedded real time operating system and fuzzy control algorithm. The factors which affect the growth of crop consist of solar radiation, external temperature, and external humidity. Also, nutrient temperature, electric conductivity(ED, and pH are monitored. According to the surveyed results, a fuzzy control algorithm for nutrient control is developed in order to control the density of nutrient and the nutrient supply. The exclusive embedded controller which consists of an embedded real time operating system, a korean LCD, and a graphic is developed for common users.
In this study, an nutrient solution control system have been designed and implemented, which controls the density of nutrient and the nutrient supply automatically using embedded real time operating system and fuzzy control algorithm. The factors which affect the growth of crop consist of solar radiation, external temperature, and external humidity. Also, nutrient temperature, electric conductivity(ED, and pH are monitored. According to the surveyed results, a fuzzy control algorithm for nutrient control is developed in order to control the density of nutrient and the nutrient supply. The exclusive embedded controller which consists of an embedded real time operating system, a korean LCD, and a graphic is developed for common users.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
알고리즘이 필요하다[4]. 따라서 본 연구에서는 생육환경정보인 일사량, 외부온도, 외부습도, 양액온도, 전기전도도(EC), 산도(pH), 용존산소량을 측정하여양액의 농도와 공급량을 자동으로 조절하는 양액 공급제어 시스템을 구현하고자 한다.
제안 방법
규칙이 작물의 재배에 큰 영향을 준다. 따라서 본 논문에서는 이와 같이 불규칙적이고 예측이 어려운 환경에서 강인한 특성을 지니는 퍼지 제어 알고리즘을양액 자동 조절 프로그램에 적용하였다.
본 논문에서는 Microchip사의 dsPIC30F 시 리즈를 지원하는 RTOS의 하나인 CMX SYSTEMS의 CMX-Tiny+ 를 이용하여 실시간 양액 제어 시스템에 적용시켰다. CMX-Tiny+ 실시간 운영 체제는 dsPIC30F 계열의 다중작업 커널(kernel)이다.
또 다른 방법으로는 최 대 값(mean, of maxima, MOM) 방법으로 COG보다는 덜 유연흔!- 제어를 하지만 가장 큰 단면적 하나만을 계산하기 때문에 알고리즘 상으로 계산시간이 짧아지는 장점을 지닌다. 본 논분에서는 빠른 계 산시 간 보다는 적 은 오버슈트를 요구하기 떼문에 COG 방법을 사용하여 비피지화를 수행하였다[7]. COG 알고리즘의 일반적인 식은 출력 퍼 지 집합이 식선들로 구성되어신 단면적으로 이루어져 있다면 다음의 식⑴과 같이 표현될 수 있다.
본 연구에서 제작한 양액 자동 공급 제어 시스템으로 성능 실험을 하였다. 온실내의 온도 및 습도, 일사량 센서를 이용하여 .
성능 실험을 하였다. 온실내의 온도 및 습도, 일사량 센서를 이용하여 .온실내의 환경을 계측한 후 이를 작물의 생육에 알맞은 적정 농도와 공급량을 예측하기 위한 실험으로 온실내의 환경을 변화시키면서 농도와 공급량의 변화를 관찰하였다.
온실내의 온도 및 습도, 일사량 센서를 이용하여 .온실내의 환경을 계측한 후 이를 작물의 생육에 알맞은 적정 농도와 공급량을 예측하기 위한 실험으로 온실내의 환경을 변화시키면서 농도와 공급량의 변화를 관찰하였다.
사용자도 쉽게 사용할 수 있게 하였다. 원격 모니터링 시스템은 그림 4에서와 같이 원거리에서도 시스템의 상태를 실시간으로 양액 자동 공급기의 센싱 데이터 및 이상 유무를 실시간으로 확인이 가능하도록 블루투스 통신을 이용하였다.
입력 변수로는 그림 6과 같이 일사량, 외부온도, 외부습도를 사용하였고, 출력 변수로는 그림 7과 같이 EC, pH, 양액 공급량을 사용하였다.
입력장치는 숫자와 몇 개의 기능키로 이루어진 키패드를 사용하였고, 출력장치는 원격 모니터링 시스템과 음성으로 시스템의 상태를 알려주는 음성 경보기 및 LCD 표시장치로 구성하였다.
측정된 데이터는 메인 임베디드 컨트롤러를 통하여 실시간 측정되고 제어알고리즘으로 최적의 농도를 결정한 후 양액의 pH와 EC 편차가 없도록 센서와 유속 정압밸브 등을 임베디드 컨트롤러에 의해 자동으로 조절하며, 작물의 생육단계에 따른 양액 조절을 용이하게 관리할 수 있도록 지속적인 수행 data의 저장을 통해 재배 이력을 파악할 수 있도록 구성된다.
대상 데이터
구동하여 조절된다. 임베디드 제어기의 프로세서는 Microchip 사의 dsPIC30F2010으로 12KBytes 프로그램 플래시 메모리, 512Bytes SRAM, 1024Bytes EEPROM, 16bit Timer 3개, lObit A/D 6개, 16bit PWM 2 개를 가지고 30MIPS로 동작하는 디지털 신호 컨트롤러 (DSC)로서 마이크로컨트롤러(MCU)의 제어력과 디지털신호 프로세서(DSP)의 연산 및 처리성능 기능을 유연하게 결합시킨 임베디드 단일 칩 컨트롤러를 사용하였다.
표시장치는 그림 3과 같이 320X240의 LCD를 사용하였으며, 한글 설명과 그래픽으로 프로그램 하여 일반 사용자도 쉽게 사용할 수 있게 하였다. 원격 모니터링 시스템은 그림 4에서와 같이 원거리에서도 시스템의 상태를 실시간으로 양액 자동 공급기의 센싱 데이터 및 이상 유무를 실시간으로 확인이 가능하도록 블루투스 통신을 이용하였다.
이론/모형
비퍼지화 방법으로는 일반적으로 가장 많이 사용되고 있는 무게중심(center of gravity, COG)을 이용하였다. 이 방법은 출력 단일값이 부드럽 게 변하는 장점이 있지만, 영향을 주는 규칙의 무게가 덜 실릴 수도 있고” 모든 단면적의 중심을 구하여 계산하므로 출력 퍼지 집합의 갯수가 많아지면 계산 시간이 길어지는 단점을 가지 고 있디-.
성능/효과
자동 공급 장치이다. 온도와 습도 및 일사량의 변화에 따라 양액의 농도와 공급량의 변화를 확인하였고, 예측된 양액의 농도를 작물의 생장시기에 따라 조절됨을 확인하였다.
참고문헌 (8)
Hirahuji, M., 'A plant growth model based on interference between organs and the method of identification', J. Agr. Met. 48. pp. 285-293, 1992
Morimoto, T. and Y. Hashimoto, 'Application of fuzzy logic and neural networks to the process control of solution pH in deep hydroponic culture', Proc. IFAC/ISHS workshop on mathematical and control application in agriculture and horticulture, pp147-152, 1991
Adams, F., 'Ionic concentration and activities in soil solutions', Soil Sci. Soc. Amer. Proc. 35, pp. 420-426, 1977
Jones, J. B. Jr., A guide for the hydroponic and soilless culture grower, Timber press, 1983
Jones, P. and J. Haldeman, 'Management of a crop research facility with a microcomputer-based expert system', Trans. ASAE. 29, pp. 235-245, 1986
Takadura, T., G. Shono and T. Honjo, 'Application of knowledge engineering to crop cultivation consultation system for the management of tomato crops in greenhouse', J. Agr. Met. 39, pp. 113-116, 1983
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.