KR100813035B1 - 적조 조기경보용 센서 네트워크의 센서 노드, 이 센서네트워크에 의한 적조 조기경보 시스템 및 방법 - Google Patents

적조 조기경보용 센서 네트워크의 센서 노드, 이 센서네트워크에 의한 적조 조기경보 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 적조 조기경보용 센서 네트워크의 센서 노드, 이 센서 네트워크에 의한 적조 조기경보 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 적조 감지 센서로부터 적조시 발생되는 독성정보와 적조 발생신호를 수신하고, 기초 자료용 센서로부터 적조 발생원인 및 예상자료를 수신하여 적조 유무를 판단하고, 상기 수신한 정보와 상기 판단 결과를 노드 통신부를 통해 전송하는 적조 조기경보용 센서 노드를 복수 개 구비하는 적조 조기경보용 센서 네트워크와 상기 복수의 센서 노드들에서 수집된 정보를 수신하여 적조 경보 여부를 판단하는 통제소를 구비하여 적조 발생 및 관련 정보를 실시간으로 센서 네트워크를 통해 얻을 수 있으므로 적조 발생을 보다 신속하고 정확하게 판단할 수 있고 적조에 대한 체계적인 피해 예방과 대책을 제공하여 해상 관련 적조 피해 규모를 줄일 수 있게 해준다.
센서 네트워크, 적조, 조기경보

Description

적조 조기경보용 센서 네트워크의 센서 노드, 이 센서 네트워크에 의한 적조 조기경보 시스템 및 방법{SENSOR NODE OF SENSOR NETWORK FOR EARLY WARNING RED TIDE, SYSTEM AND METHOD USING THE SENSOR NETWORK FOR EARLY WARNING RED TIDE}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 적조 조기경보용 센서 네트워크 개념도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 적조 조기경보용 센서 네트워크를 이용한 적조 조기경보 시스템의 구성을 나타내는 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 적조 조기경보 시스템의 통제소의 구성을 나타내는 도면,
도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 적조 조기경보용 센서 네트워크의 흐름도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 적조 조기경보용 센서 네트워크 200 : 적조 조기경보용 센서 노드
210 : 적조 감지 센서 220 : 기초 자료용 센서
230 : 적조 판단 및 제어부 240 : 노드 통신부
250 : 전력 관리부 231 : 적조 판단부
232 : 제어부 251 : 전력 정보부
252 : 태양 전지부 300: 통제소
310 : 적조 조기경보 판단부 330 : 통신부
320 : 적조 조기경보용 센서 네트워크 관리부
본 발명은 적조 조기경보 시스템 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 감지 센서를 이용한 적조 조기경보용 센서 네크워크를 통해 적조 현상에 대한 체계적이고 효율적인 적조 조기경보를 수행하는 센서 네트워크에 의한 적조 조기경보 시스템 및 방법에 관한 것이다.
적조는 식물성 플랑크톤(phytoplankton), 특히 와편모조류가 대량으로 번식하여 바닷물 색깔을 적색 혹은 황갈색으로 변화시키는 것을 말한다. 수중에 유기물질이 풍부한 상태에서 일조량과 수온이 적당할 경우 적조가 나타난다. 대량 번식된 플랑크톤의 분해를 위하여 산소가 많이 소비되므로 물고기는 산소 부족으로 대량 폐사하는 상황이 발생된다. 또한, 대량 번식된 플랑크톤은 물고기의 아가미에 붙어서 물고기를 질식시키기도 하며, 편모조류인 코콜리디니움은 독을 내뿜어 물고기를 죽인다. 적조는 연안해역에서 대부분 발생되며, 표층수의 수온이 상승한 경우나 폭우, 장마 등으로 인한 담수의 유입으로 영양염이 크게 증가한 경우 또는 무풍상태 가 계속되어 해수의 혼합이 잘 안되는 경우 등에 일어나고 있다. 우리나라의 경우 7, 8월 장마 기간 중 육지의 오염물질이 바다로 대량 유입되어 바닷물을 부영양화시키면서 9월부터 적조가 집중 발생하고 있다.
현재 적조 경보는 국립수산진흥원과 수산연구소에서 적조현상이 발생하여 그 세력이 크거나 유독종이 출현하여 어업피해가 발생될 위험이 있을 때 적조 경보를 발령한다. 적조 경보에는 적조주의보, 적조경보, 적조속보, 적조해제가 있으며, 적조생물의 밀도가 크면 피해도 클 것으로 예상되나 반드시 그렇지는 않고, 주로 적조 원인생물에 따라서 피해가 달라진다. 따라서 적조경보 발령 시 유독성 적조생물의 출현 여부에 대해 각별히 주의를 기울여야 할 것이다. 왜냐하면 대량 폐사 이외 마비성 패독이나 설사성 패독이 문제되기 때문이다.
그런데, 기존에는 양식어장 주변만을 실시간 감지하여 적조 발생시 해당 양식어장의 피해를 방지하는 대책을 사용하였으며, 실제적으로 많은 피해를 발생시키는 유독성 적조생물의 출현에 대한 정보의 수집이 미비하였다.
따라서, 본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 적조 다발 지역에 설치되어 있는 센서 노드들로 이루어진 적조 조기경보용 센서 네트워크를 통해 전달받은 실기간 적조 탐지 정보와 기초 자료용 센서에서 수집된 정보를 이용해 양식어장보다 광범위한 지역에서 발생하는 적조를 실시간으로 감지하여 정확하고 신속하게 적조경보의 발령 및 적조현상에 대 응이 가능하도록 하는 센서 네트워크에 의한 적조 조기경보 시스템 및 방법을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 목적은, 적조 경보의 특성을 고려하여 적조 다발 지역에 설치되어 있는 적조 조기경보용 센서 네트워크로부터 적조 발생시 유독성 등의 정보를 수집하며, 이 정보를 이용하여 적절하고 신속한 적조 경보의 발령으로 적조에 대한 피해를 예방하는 센서 네트워크에 의한 적조 조기경보 시스템 및 방법을 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 적조 조기경보용 센서 네트워크의 센서 노드는 적조 시 발생되는 독성 정보를 수집하여 적조 발생 여부를 감지하는 적조 감지 센서; 해수 온도 및 염분을 포함한 적조 관련자료인 적조 발생원인 및 예상자료를 수집하는 기초 자료용 센서; 상기 적조 감지 센서와 상기 기초 자료용 센서로부터 상기 적조 발생 신호와 상기 수집된 정보 및 자료를 수신하여 적조 유무를 판단하고, 상기 판단 결과와 수신된 정보를 노드 통신부를 통해 전송하는 적조 판단 및 제어부; 상기 적조 감지 센서와 상기 기초 자료용 센서에 전력을 충당하고, 상기 센서 노드의 전력을 관리하는 전력관리부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이때, 적조 판단 및 제어부는 상기 노드 통신부를 통해 상기 판단 결과와 수신된 정보 및 자료를 이웃하는 센서노드와 통제소로 전송하는 것을 특징으로 한 다.
한편, 본 발명의 적조 조기경보용 센서 네트워크에 의한 적조 조기경보 시스템은 적조 감지 센서로부터 적조시 발생되는 독성정보와 적조 발생신호를 수신하고, 기초 자료용 센서로부터 적조 발생원인 및 예상자료를 수신하여 적조 유무를 판단하고, 상기 수신한 정보와 상기 판단 결과를 노드 통신부를 통해 전송하는 적조 조기경보용 센서 노드를 복수 개 구비하는 적조 조기경보용 센서 네트워크; 상기 복수의 센서 노드들에서 수집된 정보를 수신하여 적조 경보 여부를 판단하고, 상기 센서 네트워크의 복수의 센서 노드를 관리하고, 추가 정보를 요구하는 통제소를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 적조 조기경보용 센서 노드는 이웃하는 센서 노드가 수집한 정보를 수신하고, 이를 이용하여 상기 적조 유무를 판단하며, 상기 적조 감지 센서 및 상기 기초 자료용 센서의 전력 충당을 위한 태양 전지 및 상기 적조 조기경보용 센서 노드의 전력을 관리하는 전력 관리부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 센서 네트워크에 의한 적조 조기경보 방법은 각 적조 조기경보용 센서 노드들의 적조 감지 센서 및 기초 자료용 센서의 실기간 탐지가 이루어지는 단계; 상기 적조 감지 센서의 정보를 적조 판단 및 제어부로 전송하는 단계; 상기 적조 감지 센서의 정보, 기초 자료용 센서의 정보, 센서 통신부 수신 정보를 이용해서 얻은 주변 센서 노드들의 정보를 이용하여 적조의 유무를 판단하는 단계; 주변 적조 조기경보용 센서 노드들에게 적조 정보를 전달하며, 통제소로 적조 감지 센서의 정보와 기초 자료용 센서의 정보를 전달하는 단계; 및 상기 통제소에 전달된 적조 조기경보용 센서 노드들의 정보를 이용하여 적조경보를 발령하며, 통제소에서 추가 정보를 얻기 위해 적조 조기경보용 센서 네트워크를 중앙 제어 관리하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 센서 네트워크에 의한 적조 조기경보 시스템 및 방법에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 도면의 설명에 있어, 동일기능을 수행하는 구성요소에 대해 동일 참조번호를 부여하며, 해당 도면의 설명의 이해를 돕기 위해 타도면의 참조번호도 참고하여 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 적조 조기경보용 센서 네트워크 개념도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 센서 네트워크에 의한 적조 조기경보 시스템는, 적조 조기경보용 센서 네트워크(100), 통제소(300), 적조 조기경보용 센서 노드(200)로 구성된다.
적조 조기경보용 센서 네트워크(100)는 적조 조기경보용 센서 노드(200)를 이용하여 신속하고 정확한 적조 정보를 감지하기 위한 네트워크이다. 또한, 기초 자료용 센서(220)를 이용해 적조의 피해 방지 및 연구 자료를 제공하는 역할을 하는 센서 네트워크이다.
통제소(300)는 적조 조기경보용 센서 네트워크(100)의 정보를 수집 및 조사 분석하여 적절한 적조 조기경보를 발령하고 적조 조기경보용 센서 네트워크(100)를 중앙 관리 및 제어한다.
적조 조기경보용 센서 노드(200)는 적조 다발 해상 지역에 설치되어 실기간으로 해상의 적조 발생 감지 및 적조에 관련 있는 독성 정보와 같은 데이터를 수집하여 이웃 센서 노드(210)들 및 통제소(300)에 이들 정보를 전달한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 적조 조기경보용 센서 네트워크를 이용한 적조 조기경보 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.
적조 조기경보용 센서 네트워크를 이용한 적조 조기경보 시스템은 복수의 적조 조기 경보용 센서 노드(200), 전력관리부(250), 통제소(300)를 포함하여 이루어진다.
적조 조기경보용 센서 노드(200)는 적조 감지 센서(210), 기초 자료용 센서(220), 적조 판단 및 제어부(230), 노드 통신부(240), 전력 관리부(250)로 구성된다.
적조 감지 센서(210)는 실시간으로 해당 지역의 해상을 감지하여 적조 시 발생되는 독성 등의 적조 발생에서 특이점을 감지하며, 이상 시 적조 판단 및 제어부(230)로 정보를 보내 적조 유무를 판단하게 하는 자료를 감지하는 역할을 한다.
기초 자료용 센서(220)는 해수 온도 및 염분 등의 적조발생과 연관되는 자료를 감지하여 적조 발생원인 및 발생 예상자료를 수집한다. 이들 자료는 또한 적조 감지 센서(210)가 적조 발생에 대한 이상 징후를 감지하는 경우에 정확한 적조 판 단을 위해 적조 판단 및 제어부(230) 전송된다. 또한 기초 자료용 센서(220)에서 수집된 자료는 통제소(300)에 전송되어 적조 연구 자료용으로 이용된다.
적조 판단 및 제어부(230)는 적조 판단부(231) 및 제어부(232)로 구성된다.
적조 판단 및 제어부(230)는 이웃 적조 센서 노드(260, 270)들의 정보와 적조 감지 센서(210)의 자료 및 기초 자료용 센서(220)로부터 전송된 자료를 바탕으로 적조 유무를 판단한다. 또한 적조 조기경보용 센서 노드(200)를 전반적으로 제어하기 위해 노드 통신부(240)와 전력 관리부(250)를 제어, 관리한다.
적조 판단부(231)는 적조 감지 센서(210)에서 적조 발생 이상 징후가 나타나는 경우 적조 감지 센서(210)의 자료와 기초 자료용 센서(220)의 자료 및 노드 통신부(240)를 통해 수신한 이웃 센서 노드(260, 270)들의 자료를 이용하여 적조의 발생 유무를 판단하여 노드 통신부(240)를 이용하여 이웃 센서 노드(260, 270) 및 통제소(300)에 관련 정보를 전송한다.
제어부(232)는 적조 조기 경보용 센서노드(200)를 전반적으로 제어하는 역할을 한다. 자세히 살펴보면, 노드 통신부(240)를 제어하여 적조 감지 센서(210), 기초 자료용 센서(220)에서 수집된 정보를 전송하고, 또한 수신되는 명령을 수행하는 기능을 한다. 또한, 전력 관리부(250)와 통신하면서 적조 조기경보용 센서 노드(200)의 전력 관리 및 제어를 수행한다. 기본적으로 운영체제와 같이 센서 노드의 하드웨어의 제어 및 관리의 역할을 하는 담당한다.
노드 통신부(240)는 적조 판단 및 제어부(230)의 명령을 받아 수집된 자료를 이웃 센서 노드(260, 270) 및 통제소(300)에 전송하는 등의 적조 조기경보용 센서 노드(200)의 통신을 담당한다.
전력 관리부(250)는 전력 정보부(251)와 태양 전지부(252)를 포함하여 이루어진다. 전력 관리부는(250)는 적조 조기경보용 센서 노드(200)의 전력을 충당하기 위한 태양 전지부(252)를 관리 및 제어하며, 적조 조기예방용 센서 노드(200)의 전반적인 전력을 관리한다.
전력 정보부(250)는 적조 조기경보용 센서 노드(200)의 전체 남은 전력량, 전력 소모를 줄이기 위한 전력 관리 방법 등의 전력에 관한 정보를 유지하고 있는 곳이다. 제어부(232)는 이 정보를 이용하여 센서 노드의 전력 소비, 태양 전지부(252)를 이용한 충전 시간 등의 전반적인 전력을 관리한다.
태양 전지부(252)는 적조 조기경보용 센서 노드(200)의 전력을 충당하기 위해 센서 노드에 장착되어 있는 태양 전지(미도시)를 관리하는 역할을 한다. 전력 정보부(251)는 제어부(232)와 통신하면서 태양 전지를 이용한 충전 시간 등을 조절한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 적조 조기경보 시스템의 통제소의 구성을 나타내는 도면이다.
통제소(300)는 적조 조기경보 판단부(310), 적조 조기경보용 센서 네트워크 관리부(320) 및 통신부(330)로 구성된다.
적조 조기경보 판단부(310)는 적조 발생시 적조 조기경보용 센서 네트워크(100)을 이루는 적조 조기경보용 센서 노드(200)들에게서 정보를 전송받아 이 정보를 토대로 현재 해상의 어느 지점, 어느 정도의 범위, 어느 수준의 적조가 발생했는지 판단하여, 그에 해당하는 적조 경보를 내리게 된다. 또한, 적조 경보 판단에 필요한 추가 정보가 필요할 경우 적조 조기경보용 센서 네트워크 관리부(320)를 통해서 추가 정보를 위한 명령어를 통신부(330)를 통해 추가 정보가 요구되는 특정 적조 조기경보용 센서 노드(301, 302, 303, 304, 305, 306)들에게 전달하는 역할을 한다.
적조 조기경보용 센서 네트워크 관리부(320)는 통제소(300)에서 적조 조기경보용 센서 네트워크(100)를 관리하기 위해 적조 조기경보용 센서 노드(301, 302, 303, 304, 305, 306)들을 중앙 제어 및 관리하는 역할을 수행한다. 예를 들면 앞에서 언급한 특정 적조 조기경보용 센서 노드(301, 302, 303, 304, 305, 306)의 정보를 얻기 위한 명령어를 생성하는 역할을 한다.
통신부(330)는 통제소(300)가 적조 조기경보용 센서 노드(301, 302, 303, 304, 305, 306)들과 송수신하게 해주는 역할을 하며, 적조 조기경보 판단부(310)의 요청을 적조 조기경보용 센서 네트워크 관리부(320)에서 받아 통신부(330)를 이용해 적조 조기경보용 센서 노드(301, 302, 303, 304, 305, 306)들에게 전송하여, 적조 조기경보용 센서 네트워크(100)를 관리하게 된다. 적조 발생시에는 적조 발생 신호를 보낸 적조 조기경보용 센서 노드(301, 302, 303, 304, 305, 306)들로부터 정보를 직접 수신하는 역할을 한다.
도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 적조 조기경보용 센서 네트워크의 흐름도이다.
각 적조 조기경보용 센서 노드들의 적조 감지 센서 및 기초 자료용 센서들이 해상을 실기간으로 탐지한다(S600). 적조 발생시 적조 감지 센서의 정보를 적조 판단 및 제어부로 전송한다(S610). 적조 감지 센서의 정보, 기초 자료용 정보, 센서 통신부를 이용해서 얻은 주변 센서 노드들의 정보를 이용하여 적조의 유무를 판단한다(S620). 주변 적조 조기경보용 센서 노드들에게 적조 정보 전달하며, 또한 통제소에 적조 감지 센서의 정보와 기초 자료용 정보를 전달한다(S630). 통제소에 전달된 적조 조기경보용 센서 노드들의 정보를 이용 적조경보발령 하며, 통제소에서 추가 정보를 얻기 위해 적조 조기경보용 센서 네트워크를 중앙 제어 및 관리한다(S640).
이상에서 몇 가지 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것이 아니고 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형실시될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 초기 적조의 확산으로 인해 해상 어업을 피해를 줄일 수 있고, 실시간으로 적조의 움직임을 감지하여 효율적인 예방 행동을 지원 가능하며, 신속하고 정확한 적조경보를 발령할 수 있게 한다. 또한, 적조 발생시의 해수 온도, 염분 등의 정보들도 동시에 실기간으로 얻을 수 있어 적조의 명확한 원인 규명의 유용한 자료로 이용할 수 있다.

Claims (8)

  1. 적조 시 발생되는 독성 정보를 수집하여 적조 발생 여부를 감지하는 적조 감지 센서;
    해수 온도 및 염분을 포함한 적조 관련자료인 적조 발생원인 및 예상자료를 수집하는 기초 자료용 센서;
    상기 적조 감지 센서와 상기 기초 자료용 센서로부터 상기 적조 발생 신호와 상기 수집된 정보 및 자료를 수신하여 적조 유무를 판단하고, 상기 판단 결과와 수신된 정보를 노드 통신부를 통해 전송하는 적조 판단 및 제어부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 적조 조기경보용 센서 네트워크의 센서 노드.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 적조 판단 및 제어부는
    상기 노드 통신부를 통해 상기 판단 결과와 수신된 정보 및 자료를 이웃하는 센서노드와 통제소로 전송하는 것을 특징으로 하는 적조 조기경보용 센서 네트워크의 센서 노드.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 적조 감지 센서와 상기 기초 자료용 센서에 전력을 충당하고, 상기 센서 노드의 전력을 관리하는 전력관리부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 적조 조기경보용 센서 네트워크의 센서 노드.
  4. 적조 감지 센서로부터 적조시 발생되는 독성정보와 적조 발생신호를 수신하고, 기초 자료용 센서로부터 적조 발생원인 및 예상자료를 수신하여 적조 유무를 판단하고, 상기 수신한 정보와 상기 판단 결과를 노드 통신부를 통해 전송하는 적조 조기경보용 센서 노드를 복수 개 구비하는 적조 조기경보용 센서 네트워크;
    상기 복수의 센서 노드들에서 수집된 정보를 수신하여 적조 경보 여부를 판단하고, 상기 센서 네트워크의 복수의 센서 노드를 관리하고, 추가 정보를 요구하는 통제소를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 적조 조기경보용 센서 네트워크에 의한 적조 조기경보 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 적조 조기경보용 센서 노드는 이웃하는 센서 노드가 수집한 정보를 수신하고, 이를 이용하여 상기 적조 유무를 판단하는 것을 특징으로 하는 적조 조기경보용 센서 네트워크에 의한 적조 조기경보 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 적조 조기경보용 센서 노드는 상기 적조 감지 센서 및 상기 기초 자료용 센서의 전력 충당을 위한 태양 전지 및 상기 적조 조기경보용 센서 노드의 전력을 관리하는 전력 관리부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 적조 조기경보용 센서 네트워크에 의한 적조 조기경보 장치.
  7. 제 4항에 있어서, 상기 통제소는,
    상기 복수의 적조 조기경보용 센서 노드에서 수집된 정보를 이용하여 적조 조기경보를 판단하는 적조 조기경보 판단부;
    상기 적조 조기경보용 센서 네트워크를 관리하고 추가 정보를 요구하는 적조 조기경보용 센서 네트워크 관리부; 및
    상기 적조 조기경보용 센서 네트워크간의 통신을 담당하는 통신부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 적조 조기경보용 센서 네트워크에 의한 적조 조기경보 장치.
  8. 각 적조 조기경보용 센서 노드들의 적조 감지 센서 및 기초 자료용 센서의 실기간 탐지가 이루어지는 단계;
    상기 적조 감지 센서의 정보를 적조 판단 및 제어부로 전송하는 단계;
    상기 적조 감지 센서의 정보, 기초 자료용 센서의 정보, 센서 통신부 수신 정보를 이용해서 얻은 주변 센서 노드들의 정보를 이용하여 적조의 유무를 판단하는 단계;
    주변 적조 조기경보용 센서 노드들에게 적조 정보를 전달하며, 통제소로 적조 감지 센서의 정보와 기초 자료용 센서의 정보를 전달하는 단계; 및
    상기 통제소에 전달된 적조 조기경보용 센서 노드들의 정보를 이용하여 적조경보를 발령하며, 통제소에서 추가 정보를 얻기 위해 적조 조기경보용 센서 네트워 크를 중앙 제어 관리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 네트워크에 의한 적조 조기경보 방법.
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