수액흐름 측정시스템 설치가이드

MJ Technologies,Inc.

수액흐름측정 시스템 설치 가이드

◉ 설치 순서

(준비물 : 캘리퍼스, 계산기, 수세미, 면도칼, 알미늄호일, 컴파운드, DVM(Digital Volt Meter)

1) 측정 대상작물 선정

2) 측정 대상작물 정보 및 센서 정보 기록(Table 1 참고)

・센서사이즈 : 센서 사이즈는 센서의 끝단에 적혀 있다.(예 : SGB 15).

이는 나중에 프로그램에 써모커플 간격을 입력하는 란이	있는데	여기에 필요한 것임.

・센서저항 : 마찬가지로 센서의 끝단에 적혀있다. (예 : 120.4 ohm)

・입력전압 : 센서 사이즈별로 히터에 입력해 주어야 할 전압이 각기 다른데	뒤에 있는 [표1]에 나와있는 히터입력파워를 찾아낸 뒤	(P=V2/R)식을 이용하여 구하면 된다.

센서 사이즈별로 히터에 입력해줘야 할 추천 전압은 [표2]를	참고하기	바란다.

・ 센서단면적 : 단면적은 우선 선서 직경을 캘리퍼스를 이용하여 측정한 후	1/2로 나누면 반지름을 구할 수가 있는데 반지름을 구한 뒤

반지름×반지름×3.14= 를 이용하여 구할 수 있다.

잊지말아야 할 사실은 센서 단면적의 단위는 cm2 이라는 것.

3) 히터 입력 전압 조절 : 위에서 구한 적정 히터 입력 전압을 전압조절기를	이용하여 조정한다.

[표1] 히터 입력 전압(V)					[표2] 히터 입력 전력(W)
센서사이즈	최소입력 전 압(V)	적정입력 전 압(V)	최대입력전 압(V)		센서사이즈	최소입력 전 력(W)	적정입력 전 력(W)	최대입력 전 력(W)
SGA 5	3.5	4.0	4.5		SGA 5	0.05	0.08	0.10
SGA 10	3.5	4.0	5.0		SGA 10	0.06	0.12	0.15
SGA 13	3.5	4.0	5.0		SGA 13	0.09	0.17	0.20
SGB 16	3.5	4.5	5.0		SGB 16	0.10	0.20	0.25
SGB 19	3.5	4.5	5.0		SGB 19	0.16	0.30	0.40
SGB 25	3.5	4.0	5.0		SGB 25	0.26	0.4	0.5
SGB 35	4.5	5.5	7.0		SGB 35	0.45	0.75	1.2
SGB 50	4.5	5.5	7.0		SGB 50	0.70	1.2	2.0
SGB 70	5.0	6.0	7.0		SGB 70	1.1	1.6	2.5
SGB 100	6.0	8.5	10.0		SGB 100	2.0	4.0	5.5

4) 센서 설치

・센서가 위치할 식물체의 줄기 표면을 매끄럽게 다듬는다.

・줄기 및 센서(히터, 온도센서)부분에 컴파운드를 바른다.

・센서를 설치한다.(측정대상 작물과 센서가 잘 밀착될 수 있도록 신경써서

설치한다, 센서 설치 위치는 최소한 지면으로부터 50cm이상 떨어져야 한다.)

・게이지 케이블을 연결한다.

5) 프로그램 수정하기

PC208W를 실행 => Program => File / open => flow00.csi 파일을 연다.

위에서 작성한 정보를 바탕으로 프로그램을 측정작물에 맞게 수정한다.

수정할 부분은 Program Table 2에 있는 1번 - 8번까지의 프로그램 중	2번째(ksh값), 3번째(히터저항값), 4번째(식물체 단면적), 5번째(열전도상수),	6번째(써모커플 간격) 값들을 적절히 수정해 주면 된다.

여기서 측정당일날 입력 불가능한 항목이 있는데 바로 두 번째 ksh값을	입력하는 부분이다. ksh값이란 일종의 상수값인데 수액이 가장 흐르지	않는다고 판단되는 시간의 W/mV의 평균값이다.

이를 구하기 위해서는 2번째 항목을 제외한 모든 항목의 데이터값을 입력한	후 프로그램을 저장 => connect 창에서 connect한 후 send 단추를 눌러	프로그램을 데이터로거로 전송을 한다. 이제부터 데이터로거는 ksh 값이	입력되지 않은 상태에서 수액흐름에 관한 데이터를 측정하고 저장한다.

이렇게 측정된 데이터를 그 다음날 아침에 collect 한 뒤 그 데이터 중에서	당일 새벽 4시에서 6시까지의 ksh값의 평균값을 구해서 어제 입력하지 않은	ksh값 란에 입력을 한 후 다시 프로그램을 재 다운로딩 하면 측정을 위한	모든 작업이 끝나는 셈이다.

여기서 ksh값을 과연 어떻게 구해야 하는가?

ksh값을 구하기 위해서는 PC208W 메뉴 중 report로 들어가서 file / open =>	ksh1-8.par 파일을 열어서 input data file 항목에 있는 수치중 data 파일을	지정하는 분과 start condition, stop condition의 쥴리안 데이의 날짜만을	수정해서 run => go하면 구할 수 있다.

[참고사항]

ksh값은 식물체의 생육에 따라 변하므로 센서를 다시 설치했을 경우나 일정 시기가 지나면

다시 구해서 재입력해 주어야 한다. 지속적인 관심은 바로 훌륭한 데이터 산출의 바탕이다.

위에서 설명한 항목을 간단하게 정리하면 다음과 같다.

★ 설치 당일날

센서설치 => 게이지 연결 => PC208W / program창을 실행 => 각 게이지별	설치 정보를 입력(ksh값 제외한 모든데이터를 입력한다.) => program 저장	=> PC208W /  connect 창 실행 => connect => send(flow00.dld)

★ 설치 다음날

PC208W / connect 창 실행 => collect => PC208W / report창으로 이동 =>	file / open(ksh1-8.par) => 데이터파일 경로 및 start, stop condition의	쥴리안 데이 날짜 변경 => run / go => 계산되어 나온 ksh값 기록 =>	PC208W / program 창으로 이동 => 게이지 별 ksh값 수정 => program저장

=> PC208W/ connect 창으로 이동 => send(flow00.dld)

위 과정이 끝나게 되면 30분 후부터 수액흐름 데이터 값이 나온다.

※ 참고로 밤에 계속 센서의 히터를 켜놓게 되면 식물체에 데이지를 입히는

수도 있다. 이를 방지하기 위해 수액이 흐르지 않는 밤시간에는 히터를 꺼놓도록

제어기능을 설정해 놓을수가 있는데 connect창 => Port/Flag 단추

=> Flag 1 �(마우스로 클릭하면 됨) 해 놓으면 된다.

◉ 수액흐름 데이터 입력시 참고사항

1:  Dynagage Sap-Flow (P67)

1: 300      Begin Input Location [ _________ ]

2: .8       Ksh (W/mV)	: 설치 다음날 구해서 입력

3: 120      Heater Resistance(Ohm) : 센서에 적힌 저항값 입력

4: 2.83529  Stem Area (sq cm) : 계산된 단면적 입력

5: .54      Thermal  Conductivity (W/m*K) : 초본(0.54), 목본(0.42), 벼종류(0.28)

6: .4       Thermocouple Gap (cm) : SGA5(0.3), SGA10-SGB16(0.4), SGB19(0.5)

SGB25(0.7), SGB35-SGB50(1.0), SGB100(1.5)

7: .75      Low-Flow Cutoff Temperature (C)  : 수정할 필요 없음(고정값)

8: .42      High-Flow Cutoff Velocity (cm/s)  : 수정할 필요 없음(고정값)

9: 1        Long

10: 1        Destination Input Location [ 1Flo_g_h  ]

11: 3600     Mult  : 3600(g/hr), 3.6(kg/hr)

12: 0.0000   Offset

게이지 번 호	1	2	3	4	5	6	7	8
센 서 사이즈
센 서 저 항
입 력 전 압 (AVR)
식물체 직 경 (cm)
식물체 단면적 (cm2)
ksh 값

[Table 1] Sap Flow System Installation Guide Data

Appendix 1. 수액흐름측정 시스템 측정원리

Appendix 2. Dynagage 센서 스펙

PC208W 사용 설명서

Campbell Data logger User Manual

엠제이테크

1. 시스템 운용 및 조작

본 시스템을 구동시키기 위해서는 크게 설치와 프로그래밍의 두 작업이 필요하다.

우선 설치란 각각의 센서 및 데이터 로거 등을 원하는 사이트에 적절하게 조립하

고 결선하는 과정을 의미하고, 프로그래밍이란 이렇게 설치된 센서들이 측정 및

저장을 할 수 있도록 소프트웨어적으로 셋팅을 해주는 작업을 의미한다.

Campbell에서 공급되는 센서는 모두 센서 매뉴얼과 함께 공급이 되는데 위에서

설명한 결선방법 및 프로그래밍 하는 방법 모두가 센서 매뉴얼에 자세히 설명되어

있으니 꼭 참고하기 바랍니다.

2. 데이터로거 운용 소프트웨어(PC208W)

위에서 설명한 바와 같이 센서 결선을 끝낸 후 프로그래밍 작업을 해야하는데

사용자가 보다 쉽게 시스템을 운용하고 프로그래밍 작업을 쉽게 할 수 있도록

도와주는 소프트웨어가 바로 PC208W, 데이터로거 운용 소프트웨어이다.

이제부터는 PC208W의 사용 방법에 대하여 설명하기로 한다.

1) PC208W의 주 메뉴

PC208W를 실행하면 위의 그림과 같은 형태의 주메뉴가 뜨게된다.

가장 좌측에 있는 항목에서부터 간단하게 설명을 하면,

1> Setup이란 데이터로거와 수집된 데이터를 다운받을 컴퓨터와의 접속 환경

등을 설정해 주는 항목이고,

2> Connect란 Setup에서 지정해준 연결설정에 의해 실제로 데이터로거와 컴퓨터

간에 통신을 실행하여 데이터의 실시간 모니터링이나 데이터의 수집,사용자가

작성한 프로그램을 다운로딩하는 작업 등을 실행할 수 있는 항목이다.

3> Status란 앞서 설명한 Connect하는 과정에서 통신 Error각 발생하였을 때

발생한 Error의 퍼센티지 및 Error 발생 정보등을 보여주는 항목이다.

4> Program항목은 말그대로 설치한 센서에 맞게 사용자가 원하는형태(측정간격,

데이터저장 간격, 데이터저장 형태 등등)로 프로그래밍을 하는 곳이다.

5> Report는 수집된 데이터를 사용자가 원하는 자료만, 또는 사용자가 원하는

형태로 편집하는 기능이다. 여기에서 가공된 데이터는 MS사에서 제공되는

EXCEL에서도 편집이 가능하다.

6> View란 단순히 수집된 데이터를 보고, 그래프를 띄우는(PC208W3.0) 정도의

기능만을 수행한다.

7> Stg Module은 Storage Module의 약자로서 데이터로거 외에 부가적으로 데이

터를 저장할 수 있는 다른 장치(SM192/SM716, CSM1/MCR1)를 붙였을때

데이터를 수집하기 위해 필요한 항목이다.

이상과 같이 각 항목별로 간단하게 설명을 했는데, 이제부터는 좀 더 자세하게

설명을 하기로 하자.(여기서는 Setup, Connect, Report 에 대해서만 자세히 설명

하기로 한다.)

2) Setup

앞에서 설명한 바와 같이 Setup이란 데이터로거와 컴퓨터의 연결방법을 설정해

주는 항목인데 Setup 아이콘을 더블클릭하면 위의 화면과 같이 뜬다.

그러면 우선 머리속으로 연결 상태를 생각해 보자.

“ 데이터로거-----컴퓨터통신모뎀-----컴퓨터(Com Port) "

와 같이 그림을 그릴 수가 있을 것이다.

위와 같이 머리에 그림을 그린 대로 연결 방법을 설정해 주면 되는 것이다.

우선 컴퓨터의 통신 포트를 설정해 주고(여기서는 Com2 ;  컴퓨터마다 상이함) 여

기에 전화통신 모뎀(Modem2 ; 모뎀에따라 상이함)을 붙이고 모뎀에 데이터로거

(CR10X ; 데이터로거에따라 상이함)를 붙인후 저장만 해주면 끝나는 것이다. 여기

서 데이터로거(CR10)는 이름을 사용자가 원하는 형태로 바꿀 수가 있고(여기서는    JOOAM), 오른쪽 전화번호 입력란에 데이터로거가 부여받은 전화번호를 입력하면    된다.

Com Port를 설정해 줄 때는 Add Com Port를 그외의 장치를 설정해서 붙일때는

Add Devices를 하면 된다.

3) Connect

그림 3-1. Connect를 실행했을 때의 화면(Connect 전)

위에서와 같이 Setup을 설정해 주면 Connect란에 자동으로 JOOAM이란 스테이션

이 생기게 된다.

이 스테이션을 클릭하고 오른쪽아래의 Connect를 클릭하면 컴퓨터와 데이터로거의    통신이 이루어진다. 통신연결이 성공을 하면 우측 상단에 PC System Date/Time    과 Datalogger Date/Time 이 뜬다.(그림 3-2)

여기서

- Numeric이란 아이콘을 클릭하면 실시간 데이터 모니터링을 할 수 있고(그림3-3)

- Collect란 아이콘을 클릭하면 데이터로거에 저장되어 있는 데이터를 컴퓨터로 다

운 받는다. (수집된 데이터화일명은 스테이션명.DAT임)

- Send는 사용자가 프로그래밍한 프로그램을 데이터로거로 다운하는 기능이고,

- Retreive는 데이터로거내에 들어있는 프로그램을 사용자의 컴퓨터로 다운받는

기능이다.

그림 3-2. Connect 된 화면

그림 3-3. Numeric Display를 실행했을때의 화면

4) Report

Report(Split)이란 데이터 로거를 통해서 수집된 데이터를 사용자가 원하는 형태로

추출 및 편집 등을 할 수 있게끔 하는 일종의 편집 기능이다.

아래에 설명되는 내용에 앞서 우선적으로 알아두어야 할 내용이 있다.

사용자가 원하는 데이터를 측정하기 위해서는 데이터로거에 각각의 센서를 연결한

후 센서를 작동시키는 프로그램을 짜서 데이터 로거로 보내주어야 하는데, 이러한

프로그램을 작성하는 곳이  EDLOG(Program)라는 메뉴이고 이 곳에서 작성된 프

로그램은 CSI 라는 확장자가 붙게된다.

프로그램 작성을 완료하고 저장(SAVE)을 시키면 Compile할까요? 라는 메시지가

뜨게 되는데 Compile이란 사용자가 작성한 프로그램을 데이터 로거가 인식할 수

있는 형태(Code)로 바꾸어 주는 작업을 의미한다.

Compile을 마치게 되면 자동으로 CSI 라는 확장자를 가진 파일 외에 DLD, FSL,

PTI 라는 확장자를 가진 파일들이 생기게 되는데 실제로 데이터 로거로 전송이

되는 파일은 확장자가 CSI라는 파일이 아니라 확장자가 DLD라는 파일이고, 이제부

터 설명할 SPLIT에서  참고로 이용되는 파일은 확장자가 FSL이라는 파일이다.

(예: JOOAM.CSI을 Compile 하면

JOOAM.DLD , JOOAM.FSL , JOOAM.PTI 의 세 파일이 생김)

1> 시작하기

우선 그림 4-1과 4-2를 보면, 그림 4-1은 PC208W 메인 메뉴의 VIEW를 통해

서 본 JOOAM.DAT라는 데이터 파일이다. 이 파일은 데이터 로거 내에 저장되어

있는 데이터를 단순히 OPEN한 상황이고 그림4-2는 Edlog(Program)안에서

JOOAM.FSL이라는 파일을 OPEN한 그림이다.

그림 4-1과 4-2를 함께 살펴보자.

그림 4-1에서 100, 1999, 136, 2300, 12.75, 16.95, 17.31, 16.5, 88.2, 90.3, 86.4 와

그림 4-2 의 첫 번째 단락(100 Output_Table  60.00 Min 이하)을 보면 그림 4-2에

표시된 순서대로 데이터가 그림 3-1과 같이 저장되는 것을 확인할 수 있다.

즉, 4-2에 나와 있는 순서대로 첫 번째 항목은 100이라는 ID 이고, 두 번째 항목은

연도(Year), 세 번째 항목은 날짜(Day), 네 번째 항목은 시간(Hr_Min), 다섯 번째

항목은 밧데리 볼트 (Batt_Volt) 등과 같이 프로그램 상에서 사용자가 짜 넣은

그대로 데이터는 저장이 되고 그 순서를 알기 쉽게 표시해주는 파일이 바로 FSL

파일이다.

그림 4-1 . Data File

그림 4-2. FSL File

100  1999    136  2300   12.75   16.95   17.31   16.5   88.2   90.3 . . . . . . .

1  100

2  Year_RTM

3  Day_RTM

4  Hour_Minute_RTM

5  Batt_Volt

6  Air_Temp_AVG

7  Air_Temp_MAX

8  Air_Temp_MIN

9  RH_AVG

10 RH_MAX_

.

.

.

이제는 Split이라는 작업을 실제로 해보도록 하자

우선 Split 아이콘을 클릭을 하면 그림4-3과 같은 화면이 뜨는데 이 화면은 두 개의 화면이 겹쳐져 있는 형태인데 그 하나가 Input File(s) 이고 나머지 하나가 Output File이다.

우선 Input File(s)을 먼저 알아 보면

Input File(s)란에 있는 Browse 란에는 당연히 데이터 로거에서 Collecting한 데이터 파일이(JOOAM.DAT) 입력되어야 하고, 이어서 아래쪽에 나와있는 네가지 조건들(Start Condition, Stop Condition, Copy, Select)만 지정해 주게되면 Split 과정은 90% 가 끝난 셈입니다.

다음으로 나오는 Start Condition 과 Stop Condition은 데이터 로거가 저장하고 있는 수많은 데이터 중 사용자가 특정 날짜(특정기간동안)의 데이터를 뽑기를 원할 때 필요한 항목입니다. 예를 하나 들어보면 (그림 4-1을 보면서...)

예) Start Condition

3[136] and 4[100]

Stop Condition

3[136] and 4[400]

그림 4-3. Input File Template

위와 같이 조건을 넣어주면 데이터 로거에서 수집된 수많은 데이터 중 세 번째

항목(Day : 그림4-2 참조) : 즉 날짜가 136일이고 그리고 네 번째 항목(Hour_min

:그림4-2참조):즉 시간이 1:00인 데이터를 만나면 Split을 시작하고 네 번째 항목

(Hour_min : 그림4-2참조): 즉 시간이 4:00인 데이터를 만나면 Split을 중지하라는

명령이 된다.

결과적으로 위와 같이 조건을 주면 실제로 Split되는 데이터는 136일 1:00부터 3:00

까지의 데이터인 세 줄의 데이터만이 실제로 출력되는 것이죠.

이제는 Copy 와 Select 만이 남았군요

우선 Split 메뉴의 Label 이라는 메뉴를 클릭 후 Use Final Storage Label을 선택을

하면 그림 4-4와 같은 그림이 뜨는데 Select File을 해서 JOOAM.FSL이라는 파일

을 선택하면 그림4-4와 같은 형태로 Display 됩니다.

여기서 좌측에 있는 것이 Output Arrays(즉 ID)인데 100이나 200중 하나를 클릭 하

게 되면 그림 4-2에서 보았던 것과 같은 형태의 내용이 오른쪽 창(Field Names)에

표시가 됩니다.

여기서 Copy 란에 넣어주는 숫자는 Output Array가 되는 것이고 Select란에 녛어

주는 숫자는 Field Name(원하는 항목만)이 되는 것이죠.

그림 4-4. Data File Labels Screen

선택적 이라는 의미는 그림 4-5를 보게되면 1부터 20까지(즉 Field Name 에 있는

모든 항목)를 모두 Select 했는데 여기서 사용자가 원하는 숫자만을 넣으면 그 숫자

에 해당하는 값만 Split 된다는 뜻입니다.

(예 ; Select란에 1,2,3만 입력하면 Field Names에 있는 항목중 첫 번째, 두 번째, 세

번째 항목만 리포트로 출력이 된다는 의미임.)

그림 4-5. Pasting Values into SPLIT

이제는 Split의 마지막 단계인 Output file을 작성하는 것만 남았습니다.

Output File 에서는 말 그대로 Input File에서 사용자가 원하는 형태로 조건을 준

데이터를 하나의 File로 만드는 과정입니다.

우선 Output Data란에는 그림4-6과 같이 Hourly (Input File에서 작성한 조건들

이 매시 자료(ID가100)임을 표시) 라는 이름을 사용자가 나름대로 적절하게 지정을

해주는 것이다.

그리고  Report heading 란에는 나름대로 참고될 만한 말들을 적어주면 된다.

이제는 마지막으로 4-7과 같이 각각 출력되는 데이터들의 상단에 데이터들의

내용을 출력하게 하기 위해서 FSL 화일을 참고해서 적절하게 이름을 적어주는 작

업을 하게 되면 Split의 대략적인 과정은 끝이나게 됩니다.

그림 4-6. Pasting Labels into SPLIT

그림 4-7. Edited Headings

위에서 열거한 일련의 과정을 끝내고 Split 메뉴에서

Run => Go

하게 되면 그림 4-8과 같은 형태로 사용자가 원하는 데이터가 멋지게 윈도우

화면을 장식하게 될 것입니다...

그림 4-8. SPLIT Run(Hourly Data)

부        록

1. 쥴리안 데이 산출표

** add 1 to unshaded values during leap year.