SOLARTODO 토양 및 기상 관측소 30ha: 현대 농업을 위한 정밀 농업

1. 소개: 작물 관리의 미래

SOLARTODO 토양 및 기상 관측소 30ha는 30헥타르 면적의 줄기 작물을 종합적으로 모니터링하기 위해 설계된 정밀 농업 기술의 중요한 도약을 나타냅니다. 이 통합 시스템은 중요한 대기 및 토양 조건에 대한 실시간, 초국지적 데이터를 제공하여 농부들이 자원 사용을 최적화하고, 작물 수확량을 향상시키며, 운영의 지속 가능성을 개선하는 데이터 기반 결정을 내릴 수 있도록 합니다. 전문급 기상 관측소와 고급 토양 센서의 분산 네트워크를 결합하여 이 솔루션은 농장 생태계에 대한 총체적인 관점을 제공합니다. 이 시스템은 신뢰성과 자율성을 위해 설계되었으며, 강력한 태양광 발전 시스템과 장거리 LoRaWAN 통신 기능을 갖추고 있어 현장에서 클라우드로의 지속적인 데이터 흐름을 보장합니다. 기후 변동성과 자원 부족이 증가하는 도전 과제가 되는 시대에, 토양 및 기상 관측소 30ha는 위험을 완화하고 모든 에이커의 잠재력을 최대한 발휘할 수 있는 강력한 도구를 제공합니다. 그 구조는 농업 전자기기에 대한 ISO 11783와 같은 국제적으로 인정받는 표준에 기반하여 설계되어 현대 농장 관리 플랫폼과의 상호 운용성 및 데이터 무결성을 보장합니다.

2. 시스템 아키텍처 및 핵심 구성 요소

이 시스템은 환경 감지, 자율 전원 및 무선 데이터 전송이라는 세 가지 주요 기둥으로 구성된 턴키 솔루션입니다. 중앙 마스트는 2.5미터의 분체 도장 강철 구조로, 기상 모니터링 기기와 중앙 통신 게이트웨이를 호스팅합니다. 30헥타르의 커버리지 지역에 분산된 8개의 개별 토양 센서 프로브는 중앙 마스트와 무선으로 통신합니다. 전체 시스템은 고효율 80W 단결정 태양광 패널과 리튬 이온 배터리 팩으로 구동되어 연중 무휴로 중단 없는 작동을 제공합니다. 모든 센서의 데이터는 LoRaWAN 기술을 통해 SOLARTODO 클라우드 플랫폼으로 집계 및 전송되며, 이 플랫폼은 분석 도구, 사용자 정의 대시보드 및 웹 및 모바일 애플리케이션을 통해 접근 가능한 경고 시스템을 제공합니다. 이 설계 철학은 확장성, 설치 용이성 및 최소한의 유지보수를 강조하며, 태양광 배열 설계 요구 사항에 대한 IEC 62548과 같은 표준에서 제시된 원칙을 준수합니다.

2.1. 표준 기상 모니터링 장비

기상 관측소 구성 요소는 농업 모델링에 필수적인 종합적인 기상 측정 장비를 제공합니다. 이는 농업 기상학에 대한 세계 기상 기구(WMO) 지침을 충족하거나 초과하는 다섯 가지 핵심 기기로 장착되어 있습니다.

• 초음파 풍속계: 이동 부품이 없는 구조로 바람 속도(0-60 m/s 범위, ±0.1 m/s 정확도)와 바람 방향(0-360°, ±2° 정확도)을 측정하여 높은 신뢰성과 유지보수 없는 작동을 보장합니다. 이는 전통적인 컵 및 바람계 시스템에 비해 상당한 개선입니다.
• 티핑 버킷 강우계: 0.2 mm의 해상도로 강수량을 정확하게 정량화합니다. 이 계측기는 자가 비우기 메커니즘과 이물질 필터를 갖추고 있으며, WMO No. 8 표준을 준수하여 최대 200 mm/hour의 강우가 발생하는 경우에도 신뢰할 수 있는 데이터 수집을 보장합니다.
• 온도-습도계: 태양열 가열 오류를 방지하기 위해 수동 방사선 차폐 내에 장착되어 있으며, 이 센서는 주변 공기 온도(-40°C ~ +80°C, ±0.2°C 정확도)와 상대 습도(0-100% RH, ±1.8% RH 정확도)를 측정합니다. 이 데이터는 증발산(ET) 비율 계산 및 질병 위험 예측에 필수적입니다.
• 파이라노미터: 전 세계 태양 복사량(0-2000 W/m²)을 측정하며, 스펙트럼 범위는 300에서 1100 nm입니다. 이는 ISO 9060:2018 Class C 표준을 준수하며, 광합성 모델 및 성장도일(GDD) 계산에 필수적입니다.
• 기압 센서: 대기압 측정값(300-1100 hPa, ±0.25 hPa 정확도)을 제공하여 기상 예보 및 다른 센서 판독값의 고도 보정에 사용됩니다.

2.2. 분산 토양 모니터링 네트워크

토양 및 기상 관측소 30ha에는 뿌리 구역 환경에 대한 세부적인 이해를 제공하도록 설계된 8개의 고급 토양 프로브 네트워크가 포함되어 있습니다. 각 프로브는 다중 매개변수 센서로, 여러 깊이에서 체적 수분 함량(VWC)과 토양 온도를 측정합니다. 이 프로브는 주파수 영역 반사측정법(FDR)을 사용하여 토양 수분을 측정하는 매우 정확한 방법으로, 다른 기술보다 염도 및 온도 영향을 덜 받습니다. 각 30cm 스테인리스 스틸 프로브는 10cm, 20cm 및 30cm 깊이에서 판독값을 제공하여 가장 중요한 물 가용성의 세부 프로파일을 제공합니다. 센서는 VWC를 0%에서 100%까지 ±2%의 정확도로 측정하며, 온도는 -40°C에서 +85°C까지 ±0.5°C의 정확도로 측정합니다. 이 다중 깊이 데이터는 정밀한 관개 일정을 가능하게 하여 영양소 유출 및 곰팡이 질병을 유발할 수 있는 과도한 관개를 방지하고, 작물 스트레스를 유발하는 과소 관개를 피할 수 있도록 합니다. 견고한 IP68 등급 디자인은 가혹한 농업 토양에 묻혀 있어도 긴 수명을 보장합니다.

2.3. 전원 및 통신 인프라

자율성과 연결성은 시스템 설계의 핵심입니다. 80W 단결정 태양광 패널과 20Ah 리튬 이온 배터리를 특징으로 하는 소규모 태양광 발전 시스템은 지속적인 작동을 보장합니다. 전원 시스템은 저조도 조건에서도 5일의 자율성을 제공하도록 설계되었으며, 이는 오프 그리드 통신 전원 시스템의 모범 사례에서 파생된 표준입니다(예: IEEE Std 1562). 이 시스템은 데이터 통신을 위해 LoRaWAN(장거리 광역 네트워크)을 사용하며, 이는 농업 응용 프로그램에 완벽하게 적합한 기술입니다. 서브-GHz ISM 대역에서 작동하는 LoRaWAN은 농촌 환경에서 최대 5킬로미터의 통신 범위를 제공하여 중앙 기상 마스트에 위치한 단일 게이트웨이에서 30헥타르 지역을 쉽게 커버합니다. 이 기술은 매우 낮은 전력 소비로 특징지어져 원격 토양 센서가 단일 배터리로 수년간 작동할 수 있으며, 강한 간섭 저항성을 제공합니다. 이 시스템은 LoRa Alliance 사양을 준수하여 모든 표준 LoRaWAN 네트워크 서버와의 상호 운용성을 보장합니다. 데이터는 10분마다 전송되어 클라우드 플랫폼에 거의 실시간으로 정보를 제공합니다.

3. 줄기 작물 관리에서의 응용

옥수수, 대두, 밀, 면화와 같은 줄기 작물에 대해 토양 및 기상 관측소 30ha는 혁신적인 도구입니다. 고해상도 데이터는 정밀 관개를 가능하게 하여 필요할 때와 장소에만 물을 적용할 수 있게 하여 물 소비를 최대 30% 줄이고 펌핑과 관련된 에너지 비용을 최소화합니다. 여러 깊이에서 토양 수분을 모니터링함으로써 농부들은 물이 활성 뿌리 구역까지 침투하도록 보장하여 깊은 뿌리 성장을 촉진하고 작물이 가뭄에 더 강해지도록 합니다. 온도 및 습도 데이터는 질병 예측 모델에 중요한 입력값입니다. 예를 들어, 밀의 퓨사리움 머리 썩음병이나 옥수수의 회색 잎 반점과 같은 곰팡이 병원균의 발생에 유리한 조건이 형성될 때 경고를 발생시켜 적시에 표적화된 살균제를 적용할 수 있게 합니다. 풍속 데이터는 드리프트를 최소화하기 위해 저풍 조건의 창을 식별하여 농약 분사 최적화에 도움을 줍니다. 또한, 축적된 성장도일 및 토양 온도 데이터는 작물 성장 단계를 정확하게 예측하는 데 도움을 주어 비료 적용 및 수확 시기를 최적화하여 최대 수확량과 품질을 보장합니다.

4. 기술 사양

5. 자주 묻는 질문 (FAQ)

1. 설치 과정은 얼마나 어렵습니까?

이 시스템은 간단한 설치를 위해 설계되었습니다. 주요 기상 관측소 마스트는 두 사람이 표준 도구를 사용하여 두 시간 이내에 조립하고 세울 수 있습니다. 토양 센서 설치는 원하는 깊이로 구멍을 파고 센서를 배치하는 것으로 이루어집니다. 자세한 설치 매뉴얼과 비디오 가이드가 제공됩니다. 또한, 전문 설치 및 교육 서비스도 제공하며, 일반적으로 30헥타르 설치에 대해 반나절이 소요됩니다.

2. 지속적인 유지보수 요구 사항은 무엇입니까?

유지보수는 최소화됩니다. 기상 관측소는 이동 부품이 없는 초음파 풍속계를 사용하여 일반적인 고장 지점을 제거합니다. 우리는 매년 점검을 권장하며, 여기에는 태양광 패널 및 강우계 깔때기 청소와 모든 구성 요소 및 연결의 시각적 점검이 포함됩니다. 토양 센서는 매립되어 유지보수가 필요 없으며, 태양광 발전 시스템은 10년 이상의 서비스 수명을 위해 설계되었으며, 배터리는 3-5년마다 교체가 예상됩니다.

3. 데이터에 어떻게 접근합니까?

데이터는 SOLARTODO 표준 클라우드 플랫폼을 통해 24/7 언제든지 접근할 수 있으며, 모든 웹 브라우저나 iOS 및 Android용 전용 모바일 앱을 통해 이용 가능합니다. 이 플랫폼은 데이터 시각화를 위한 사용자 정의 대시보드, 과거 데이터 차트 및 추세 분석을 제공합니다. 또한, 낮은 토양 수분 또는 서리 위험과 같은 특정 임계값에 대해 SMS, 이메일 또는 푸시 알림을 통해 사용자 정의 경고를 구성할 수 있습니다. 제3자 농장 관리 소프트웨어와의 통합을 위한 REST API도 포함되어 있습니다.

4. 시스템을 확장하여 더 큰 면적이나 더 많은 모니터링 유형을 커버할 수 있습니까?

네, 시스템은 매우 확장 가능합니다. LoRaWAN 아키텍처는 단일 게이트웨이에 수백 개의 센서를 추가할 수 있게 해줍니다. 더 많은 토양 센서를 추가하여 커버리지를 쉽게 확장할 수 있습니다. SOLARTODO는 잎 습도, EC/pH/NPK 및 해충 덫 모니터링을 위한 다양한 스마트 농업 센서도 제공하며, 기존 시스템에 원활하게 통합하여 농장에 대한 보다 포괄적인 관점을 제공할 수 있습니다.

5. 보증 및 지원 정책은 무엇입니까?

토양 및 기상 관측소 30ha는 모든 하드웨어 구성 요소에 대해 제조 결함에 대한 포괄적인 2년 보증을 제공합니다. 클라우드 플랫폼 구독에는 1년 서비스 보장이 포함됩니다. 우리는 전담 고객 서비스 팀을 통해 평생 기술 지원을 제공하며, 전화, 이메일 및 라이브 채팅을 통해 이용 가능합니다. 온라인 지원 포털에는 시스템을 최대한 활용하는 데 도움이 되는 기사, 튜토리얼 및 문제 해결 가이드가 포함된 광범위한 지식 기반이 있습니다.

6. 참고 문헌

[1] 세계 기상 기구. (2018). 기상 기기 및 관측 방법 안내서 (WMO-No. 8).
[2] 국제 표준화 기구. (2018). ISO 9060:2018 - 태양 에너지 — 반구형 태양 및 직접 태양 복사 측정 기기의 사양 및 분류.
[3] 국제 표준화 기구. (2020). ISO 11783 - 농업 및 임업용 트랙터 및 기계 — 직렬 제어 및 통신 데이터 네트워크.
[4] 전기전자기술자협회. (2008). IEEE Std 1562-2007 - 독립형 태양광(PV) 시스템의 배열 및 배터리 크기 조정을 위한 IEEE 가이드.
[5] LoRa Alliance. (2021). LoRaWAN 사양 V1.0.4.