자동 물주기로 광합성 증폭 시키기...싸구려 스마트농업이 자랐어요 : 클리앙

안녕하세요 정말 오랜만에 게시글 써봅니다.

사실 저는 미대남...미대나온남자 입니다.

그래도 컴퓨터나 전자기기를 좋아해서 클량에서 참 오래 지냈습니다.

이번 글은 예전에 올렸던 싸구려 스마트농업 후속입니다.

https://www.clien.net/service/board/lecture/18393634

영상이 올라가려나 모르겠습니다.

와이프님이 배경음악 꼭 넣고 업로드하라고 하셔서...덕분에 이시간까지...ㅠㅠ

하지만 와이프님 말씀은 100만번 옳습니다. 저는 그리 믿고 살고 있습니다.

하늘이 참 무심합니다.

예측이 어려운 기상이변으로 뭐 하나 쉬울것 없지만, 특히나 하늘 보고 일해야하는 농업은 특히 더 심합니다.

일반적으로 광합성은 VPD 1kPa 근처에서 가장 활발합니다. 2만 넘어도 광합성이 되네마네 하는 지경인데, 올 3월부터 3을 넘기고 시작 하더니 7월까지 살인적인 날씨를 이어갑니다. 다행히 4-5월에는 비가 조금씩 도와줘서 성공하신 분들도 적지 않지만, 이번 여름에는 농사 망쳤다고 하소연하는 분들을 작년보다 더 많이 만나긴 했습니다.

하지만 이러한 하늘을 만든 것 또한 인간의 이기심이라 하늘에 뭐라하긴 어렵습니다. 저 보다는 자녀세대가 겪어야할 일들이 걱정되기 시작합니다. 그래도 어려워지는 환경을 조금씩 극복할 수 있는 준비를 해두는게 기성세대의 할 일이 아닌가하는 마음에 이 작업을 꾸준히 진행하고 있습니다.

스프링클러...너는 참...

보통 농작물에 물을 준다고하면 뿌리, 즉 근권부에 수분을 공급하는 것으로 알고 있는데 스프링클러를 이용해서 대기의 습도를 높여주면 VPD를 조금이나마 낮출 수 있습니다. 경험상 일반적인 스프링클러를 사용할 경우 노지에서는 0.5에서 0.7kPa 정도 낮출 수 있는데, 중요한 것은 광합성도 증가 시키지만, 초고온에서 극심한 증산작용으로 수분을 빼앗기지 않게 억제하는 효과도 있습니다.

하지만, 제가 만난 대부분의 농업인은 스프링클러를 언제 얼마나 작동시켜야 하는지 아시는 분이 없었습니다. 낮에는 배관에 물이 뜨거워져 새벽이나 밤에 사용하시는 분들이 많습니다. 안주는것 보다는 낫지만 제대로 효과를 보려면 건조함이 시작되는 9시경부터 서서히 작동시간을 늘려가며 꾸준히 주는 것이 더 좋습니다. vpd 2kPa 기준 대략 10분에 2분~3분 정도 비율이면 충분 합니다.

그런데 어느 미친 농부가 10분마다 온습도계 봐가며 스프링클러만 켜고 끄고 할 수는 없습니다. 안그래도 일손 부족한데, 하루종일 물주고 있다가는 망하기 딱입니다. 그래서 무언가 조금은 스마트한 느낌으로 자동화를 꿈꿔봅니다.

다이어그램

농작물에 물을 주려면 물공급과 보관탱크 스프링클러 작동용 펌프, 물을 운반하는 배관과 관수장치인 스프링클러가 필요 합니다.

대기 환경 측정 센서들과 데이터를 처리하고 펌프, 전자밸브를 제어하는 제어상자가 있어야 합니다. 물론 초간단 버전은 이 중에 몇 가지는 생략도 가능하지만, 많이 추천 드리지는 않습니다.

자동화를 하려면 하나의 싸이클을 완전히 구성해야 합니다. 어설프게 한 두가지 빼두면 결국 사람 손이 가야하기 때문에 물공급과 지속적인 보충, 환경데이터 측정과 수분공급, 시설이 정상 작동하는지 모두 자동으로 돌아가게 구성해야 인건비를 뺄 수 있습니다.

그래서...

오늘은 가볍게 클량인들이라면 집에 있는 부품 긁어 모으면 만들 수 있는 간단한 제어시스템 만드는 방법을 소개 합니다.

대충 이렇게 만들면 노지에서 인터넷도 연결하고, 지가 알아서 스스로 물주고 다 할 수 있게 됩니다.

딘레일 마운트를 사용한 것은 소형화와 조립, 관리 편의를 위해서입니다. 일반적인 전기자재를 사용할 경우 박스 크기가 1.5배 가까이 증가해서 이동이 어려워지는 문제가 있습니다.

비용은 약간 상승하지만 휴대가 가능한 것은 큰 차이가 있습니다. 노지에서 작기가 끝나고 다른 밭으로 이동하거나 겨울에 철수해야할 경우에는 작고 가벼운 것이, 그리고 고장나도 손쉽게 부품 교체가 쉬운 것이 좋습니다.

LTE 라우터는 딘레일 타입을 열심히 찾아봤지만 대한민국 버전으로 LTE 대역이 맞아도 화이트리스트 제도 때문인지 외산 장비로 개통하기가 너무 어렵습니다. 그나마 한 통신장비 업체가 적절한 비용으로 출시한 제품은 작동합니다. 다만 데이터 요금제를 사용하는 유심은 작동하지 않는다는 점은 꼭 참고해야 합니다.

소프트웨어

소프트웨어는 미국 형님이 만들어주신 Mycodo 라는 레포를 살짝쿵 대한민국 동네 어르신도 써볼까 싶은 마음이 들도록 미대남이 뭣도 모르고 인공지능이랑 딸깍딸깍해서 수정했습니다. 원작자한테는 코드에 출처 똑바로 쓰라고 혼난 다음에 다 고쳤습니다.

이름은 AoT, Agriculture of Things...대충 농업에 연결된 뭐 장치 같은건데... 앞으로 저 혼자 얼마나 더 연결할지는 모르겠습니다;;

대략 깃허브에 살포시 푸시해뒀으니 써보실 분들은 씹고, 뜯고 하시다가 맛이 이상한 부분이 있으면 알려주십셔.

https://github.com/AoT-inc/AoT

원본에서 UI 조금 손보고, 기상청 api, ecowitt 관련 input, 사소한 기능들을 손봤습니다. 아...한글화가 제일 크네요. 원본도 번역기능이 있는데 한국어는 너무나도 안타까운 번역율로 거의 새로 했어요.

사실 첫 영상에 완벽한 매뉴얼로 만들려고 했는데, 와이프님 시사 하시더니

이걸 누가봐? 반으로 줄여...

그래서 자세한 사용법은 2-3편으로 나눠서 올리기로 했습니다.

이번 내용 스샷 입니다.

미대남이 만든거라고...이쁘다는 말은 들어본 대시보드의 그래프와 게이지

알리에서 가벼운 마음으로 구할 수 있는 I2C 4ch 릴레이와 출력 제어

결과로 극단적인 VPD에서는 증발을 늦춰 수분손실을 억제할 수 있습니다.

일반적인 약간 건조한 날씨에서는 광합성 폭발!!!까진...모르겠지만 증가는 합니다.

센서노드

최근에 알게된 에코위트사의 센서들...자비 없는 저렴한 가격과 함께, 딱 필요한 성능...다만 920대역 제품은 메뉴얼에는 만들것처럼 하더니 전혀 출시하지 않아서...어쩔 수 없이 만만한 대역을 써야 합니다.

그럼에도 가격이 암시하듯 센서 성능은 딱, 고기가지 입니다. 많은걸 바라면 다칩니다. 일부 데이터는 소프트웨어 처리로 근사치(?)를 알려줍니다. 그래도 데이터를 읽어올 수 있구나...에 만족하는 마인드라면 추천 드립니다. 저도 이것저것 써본다고 비싼 제품도 사보고 해봤는데...중요한건 정확한 데이터도 좋지만 꾸준한 안정감인 것 같았습니다.

* 추가: 영상의 무선 센서 제품의 주파수는 433Mhz 입니다. 비면허 대역에 해당하는지 확인되지 않았으며 전파법에 의해 제제 또는 제한될 수 있습니다.
** 920Mhz 제품에 대해 제조사에 문의 중이며, 구매를 고려할 경우 참고 하시길 바랍니다.
휘리님 댓글을 참고하여 추가 합니다.

원본 Mycodo...

원작자가 미생물학에 개발자라...초 공대생 소프트웨어를 추구하는 것 같습니다.

2년 전부터 동네 스마트팜 연구회 회원님들께...이거 좋아요~ 써보세요 했다가, 퇴출 당하는줄...

변변치 않아보이는데...그래도 하나 만드는데 순수 재료비만 100마넌 넘게 들어갑니다. 사양에 따라 수백이 들기도 합니다.

그럼에도 한 사람 몫 이상 톡톡히 하기 때문에 주변에서 만들어 달라는 요청은 늘어나는데, 다 해드릴 수도 없고 이정도면 직접 만드시라고 교보재와 영상으로 만들었습니다. 이 버전은 그래도 최근에 완성했고, 기술적 난이도도 낮은 편이라고 생각합니다. 이전 프로토타입들은 뭐 후랑켄슈타인 같은 것들도 있엇고 그렇습니다.

주변분들이 이 보잘것 없는 상자를 찾는 이유는 환경을 측정하고 자동으로 반영하는 스마트제어 시스템은 너무 비싸기 때문입니다. 외산장비는 기본 천단위가 시작이고 센서나 제어장치 추가마다 돈돈, 엔지니어 비용 별도...이다보니...

스스로 데이터를 계산해서 물 공급량을 결정한다는게 기성 스마트팜 장비에서도 쉽지 않은 일 입니다. 노지보다 시설에서 더 어려울거라 생각합니다. 정밀도나 복잡도가 증가하기 때문이죠. 무엇보다 결과에 대한 책임 비용도 있기 때문에 제조사 입장에서는 수분공급 결정권을 농가에게 주어야 살 수 있기 때문일거라 추측합니다.

그래도 이런저런 시설을 전국으로 다니면서 다양한 상황을 겪다보니 못 할 것도 없어 보입니다.