IRROMETER 토양 수분 센서 XBee 3 Cellular 적용 사례

“Digi XBee 3 Cellular 제품군 덕분에 단 한 명의 개발자가 5개월 만에 개발을 마칠 수 있었습니다.” - 제레미 설리번(Jeremy Sullivan), IRROMETER CEO

IRROMETER는 토양 수분 센서에 Digi XBee 3 Global Cellular 모뎀을 적용해 농부가 관개 결정에 쓰는 데이터를 클라우드로 전송합니다. 이 글은 단순하고 저렴하며 신뢰할 수 있는 셀룰러 연결을 만든 과정과 IC-10 센서 모니터의 동작 방식을 다룹니다.

IRROMETER 토양 수분 센서 적용 사례.

IRROMETER는 75년 넘게 전 세계 농부와 연구자가 관개에 필요한 정확한 측정 데이터를 얻는 선택지로 자리해 왔습니다. 다양한 토양 수분 센서로 뿌리층 안쪽을 볼 수 있어서 관리자는 언제, 어디에, 얼마나 물을 공급할지 더 정확하게 정할 수 있습니다.

IRROMETER 소개 이미지.

Digi XBee 3 Global Cellular 모뎀을 기반으로 한 이 솔루션은 농부가 비용, 물, 에너지를 아끼면서 작물 생산성과 지속가능성을 높이도록 돕습니다.

IRROMETER 토양 수분 센서 설치 현장.

배경

토양 수분 데이터를 모으는 방법이 과제였습니다

대규모 농업에서 가장 중요한 결정 하나는 물과 관개를 어떻게 관리하느냐입니다. 기상 예보와 과거 데이터도 쓰이지만, 밭에서 얻은 정확하고 시기적절한 토양 수분 데이터만큼 믿을 만한 정보는 없습니다. 캘리포니아 리버사이드에 본사를 둔 IRROMETER는 수십 년 동안 농부가 신뢰해 온 브랜드입니다.

이 회사의 텐시오미터(Tensiometer), WATERMARK 센서, 데이터 로거 제품군은 실시간에 가까운 토양 수분 측정값을 제공해, 변동이 큰 환경 조건에서도 농부가 관개 결정을 더 분명하게 내리도록 돕습니다.

문제는 농부가 이 데이터를 어떻게 받아 보느냐였습니다. 지난 20년간 수동 수집에서 클라우드로 전송하는 무선 시스템으로 빠르게 옮겨 가고 있지만 그 과정이 늘 순조롭지는 않았습니다. 제레미 설리번 CEO는 이렇게 말했습니다.

적용

저전력 LTE-M 셀룰러로 데이터를 전송합니다

IRROMETER는 Digi XBee 3 Cellular 모뎀을 도입해 저전력 LTE-M 셀룰러 네트워크 프로토콜로 데이터를 전송하도록 설계했습니다. Digi XBee 3 Global LTE-M 모뎀은 개발자가 무선 연결 기능을 빠르게 구현하고 시장 출시 기간을 줄이도록 돕습니다.

Digi XBee 3 Cellular 모뎀을 적용한 IRROMETER 센서.

설리번 CEO는 Digi가 준 이점으로 개발 기간이 매우 짧았고 개발자 한 명이 모든 것을 완성했다는 점을 꼽았습니다. 생산량이 많지 않은 회사가 직접 통신사 인증 절차를 밟으면 비용이 너무 컸을 것이므로 사전 인증도 중요했다고 말했습니다.

MicroPython을 모듈 안에서 바로 실행할 수 있는 점도 유용했습니다. 처리 작업의 상당 부분을 센서가 아니라 노드에서 처리합니다. 센서가 측정값을 Digi XBee 모뎀으로 넘기면 모뎀이 자체 라이브러리로 데이터를 처리해 클라우드로 전송합니다.

이전 세대 시스템과 비교하면 Digi XBee Cellular 모뎀은 크기가 작고 비용이 낮으며 설치와 프로비저닝이 훨씬 쉬워졌습니다. 그 덕분에 IRROMETER의 IC-10은 훨씬 다양한 현장 배치에 대응할 수 있게 되었습니다.

IC-10

IC-10은 설치가 간단하고 전력 소모가 적습니다

IRROMETER IC-10 센서 모니터는 C형 배터리를 넣고, 모듈을 기둥에 붙이고, 센서를 땅에 꽂으면 됩니다. 태양광 패널은 필요 없고 장치 크기도 매우 작습니다. 설정 후 몇 분이면 작동을 시작하며 매시간 토양 수분을 측정하고 두 시간마다 데이터를 전송합니다.

전송하는 데이터는 한 달에 1MB도 되지 않습니다. 전원이 켜지고, 네트워크에 등록하고, 데이터를 보낸 뒤 곧바로 연결을 끊기 때문에 배터리를 교체하지 않고 2년 이상 사용할 수 있습니다.

IRROcloud 대시보드로 전송되는 토양 수분 데이터.

데이터

IRROcloud에서 관개 결정을 내립니다

데이터는 클라우드를 거쳐 IRROcloud 대시보드 앱으로 전송됩니다. 농부는 이 앱에서 데이터 평균치, 시각화, 계절별 히스토리를 확인하고 추세를 파악해 관개 결정을 내립니다.

IRROcloud의 API를 쓰면 다른 대시보드 애플리케이션에서도 센서 데이터를 불러와 앞으로의 관개 필요량을 예측하는 알고리즘에 활용할 수 있습니다.

효과

물·에너지 절약과 서리 경보까지 지원합니다

설리번 CEO는 이런 데이터가 이제 농부에게 필수이며, 연방·주·지방정부의 보조금 프로그램 덕분에 더 저렴하게 기술을 도입할 수 있다고 말했습니다. 이 솔루션은 물과 에너지를 절약하고 수확량을 높이도록 돕고, 펌프 비용, 차량 이동, 질소 침출이 줄어 지속가능성도 높아집니다.

한파가 예상되면 장치는 더 자주 측정하며 서리 경보를 보내기도 합니다. 설리번 CEO는 이 솔루션의 단순함과 신뢰성에 IRROMETER와 고객 모두 만족하고 있다고 밝혔습니다.

XBee3 BLU, TH 타입.

관련 제품

• XBee3 BLU, TH 타입

자주 묻는 질문

참고 자료

• IRROMETER 및 Digi XBee 3 Cellular 적용 사례
• 제레미 설리번(Jeremy Sullivan) IRROMETER CEO 인터뷰