KR101339918B1 - 채염시기 예측 및 결정이 가능한 염전 통합관리 시스템 - Google Patents

채염시기 예측 및 결정이 가능한 염전 통합관리 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 채염 시기를 예측하고 결정할 수 있는 염전 통합관리 시스템에 관한 것으로서, 증발지의 환경정보를 수집하는 환경정보 수집장치(10)와, 환경정보 수집장치의 데이터를 전달받아 증발지의 환경정보를 모니터링하는 제어수단(20)과, 제어수단(20)의 제어신호에 의해 증발지의 수문 개폐 또는 해주 펌프의 작동을 제어하는 구동장치(30)와, 제어수단(20)으로부터 모니터링 데이터를 전달받는 염전 관리자용 단말기(40)로 구성되는 염전 통합관리 시스템에 있어서, 상기 제어수단(20)은 환경정보 수집장치(10)의 수위 센서로부터 증발지의 수위 데이터를 일정시간 간격으로 입력받아, 증발지의 염도를 연산하고, 연산된 증발지의 염도가 설정값에 도달되면, 구동수단(30)을 구동하여 증발지 수문을 개방함으로써, 증발지의 염수를 해주로 이송하고, 염전 관리자용 단말기(40)로 수문개방신호를 전송하며, 환경정보 수집장치(10)의 환경정보 데이터와 기상청으로부터 기상 예보 데이터를 입력받아 평균 증발량을 산출함으로써, 해당 결정지에서의 채염시기를 예측하고, 염전 관리자용 단말기(40)로 예측된 채염시기를 전달하며, 염전 관리자용 단말기(40)로부터 채염시기가 입력되고, 해당 채염시기가 도래하면, 구동 수단(30)의 해주 펌프를 구동하여, 해주의 물을 결정지로 공급하는 것을 특징으로 한다.

Description

채염시기 예측 및 결정이 가능한 염전 통합관리 시스템{INTEGRATION MANAGEMENT SYSTEM ABLE TO PREDICTING AND DECIDING TIME OF SALT-GATHERING}
본 발명은 채염 시기를 예측하고 결정할 수 있는 염전 통합관리 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 환경정보 수집장치의 수위 센서로부터 증발지의 수위 데이터를 일정시간 간격으로 입력받아, 증발지의 염도를 연산하고, 연산된 증발지의 염도가 설정값에 도달되면, 증발지의 염수를 해주로 이송하고, 평균 증발량을 산출하여, 채염시기를 예측할 수 있는 채염시기 예측 및 결정이 가능한 염전 통합관리 시스템에 관한 것이다.
대한민국 특허 제10-1135149호(2012년 4월 3일, 등록)에 "센서 네트워크를 이용한 스마트 천일염 모니터링 제어 시스템"이 소개되어 있다.
상기 센서 네트워크를 이용한 스마트 천일염 모니터링 제어 시스템은 염전 내의 환경정보를 측정하는 센서 네트워크; 상기 센서 네트워크와 연결되며 상기 환경정보를 수집하는 센서 게이트웨이; 상기 환경정보를 환경정보 데이터로 저장하는 환경정보 데이터베이스; 상기 환경정보 데이터를 외부로 전송하는 환경정보 서버를 포함한다.
그러나, 상기 센서 네트워크를 이용한 스마트 천일염 모니터링 제어 시스템은 염도 센서노드를 이용하여 염전의 염도를 정확하게 측정하지 못하는 단점이 있다. 즉, 현재까지 개발된 염도 센서는 15% 이상의 염도를 측정할 수 없으며, 염도 센서를 이용하여 염도를 측정할 경우, 염전 환경에 의해 장비의 부식이 심각한 단점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 환경정보 수집장치의 수위 센서로부터 증발지의 수위 데이터를 일정시간 간격으로 입력받아, 증발지의 염도를 연산하고, 연산된 증발지의 염도가 설정값에 도달되면, 증발지의 염수를 해주로 이송하고, 평균 증발량을 산출하여, 채염시기를 예측함으로써, 증발지 및 결정지의 염수 농도를 정확하게 측정할 수 있고, 증발지 및 결정지, 해주의 수문 및 펌프의 구동을 자동화하여, 염수의 이송 및 농도 관리를 자동화함으로써, 채염시기까지 염전에 작업자가 상주할 필요가 없어, 인건비를 절감할 수 있는 채염시기 예측 및 결정이 가능한 염전 통합관리 시스템을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 채염시기 예측 및 결정이 가능한 염전 통합관리 시스템은 증발지의 환경정보를 수집하는 환경정보 수집장치와, 환경정보 수집장치의 데이터를 전달받아 증발지의 환경정보를 모니터링하는 제어수단과, 제어수단의 제어신호에 의해 증발지의 수문 개폐 또는 해주 펌프의 작동을 제어하는 구동장치와, 제어수단으로부터 모니터링 데이터를 전달받는 염전 관리자용 단말기로 구성되는 염전 통합관리 시스템에 있어서, 상기 제어수단은 환경정보 수집장치의 수위 센서로부터 증발지의 수위 데이터를 일정시간 간격으로 입력받아, 증발지의 염도를 연산하고, 연산된 증발지의 염도가 설정값에 도달되면, 구동수단을 구동하여 증발지 수문을 개방함으로써, 증발지의 염수를 해주로 이송하고, 염전 관리자용 단말기로 수문개방신호를 전송하며, 환경정보 수집장치의 환경정보 데이터와 기상청으로부터 기상 예보 데이터를 입력받아 평균 증발량을 산출함으로써, 해당 결정지에서의 채염시기를 예측하고, 염전 관리자용 단말기로 예측된 채염시기를 전달하며, 염전 관리자용 단말기로부터 채염시기가 입력되고, 해당 채염시기가 도래하면, 구동 수단의 해주 펌프를 구동하여, 해주의 물을 결정지로 공급하는 것을 특징으로 한다.
상기 환경정보 수집장치는 현재 염전의 우천 여부와 강우량을 측정하는 레인 센서와, 증발지에 채워진 염수의 수위를 측정하는 수위 센서와, 염전의 온도를 측정하는 온도센서와, 염전의 조도를 감지하는 조도센서와, 염전의 풍속 및 풍향을 측정하는 풍향 풍속계, 염전의 습도를 측정하는 습도센서로 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 제어수단은 환경정보 수집장치와 기상청으로부터 데이터를 입력받아 증발지 및 결정지의 상태를 모니터링 하는 모니터링 서버와, 모니터링 서버로 입력된 데이터와 모니터링 서버에서 연산한 염수의 농도와 증발량 데이터를 저장하는 DB서버와, DB서버의 데이터를 읽고 염전 관리자용 단말기의 휴대 단말기로 염전의 상태를 알려주거나, 염전 관리자용 단말기의 휴대 단말기로부터 구동장치의 작동 제어 신호를 받아 구동장치의 작동을 제어하는 모바일 서버와, DB서버의 데이터를 읽고 염전 관리자용 단말기이 PC로 염전의 상태를 알려주거나, PC로부터 구동장치의 작동 제어 신호를 받아 구동장치의 작동을 제어하는 웹 서버와, 모니터링 서버로부터 받은 데이터를 분석하여 염전 관리자용 단말기로 경고 메시지를 전송하는 알람서버로 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 염전 관리자용 단말기는 PC와 휴대폰으로 구성되고, PC 또는 휴대폰에 의해 결정지가 잘 보이는 위치에 설치된 CCTV의 작동이 제어되어, PC 또는 휴대폰 에서 CCTV를 통해 결정지의 상태를 확인할 수 있는 것을 특징으로 한다.
이것에 의해, 본 발명에 따른 채염시기 예측 및 결정이 가능한 염전 통합관리 시스템은 증발지 및 결정지의 염수 농도를 정확하게 측정할 수 있고, 증발지 및 결정지, 해주의 수문 및 펌프의 구동을 자동화하여, 염수의 이송 및 농도 관리를 자동화함으로써, 채염시기까지 염전에 작업자가 상주할 필요가 없어, 인건비를 절감할 수 있는 효과가 있다.
도 1 일반적인 염전을 도시한 개략도
도 2는 본 발명에 따른 채염시기 예측 및 결정이 가능한 염전 통합관리 시스템을 도시한 구성도
도 3은 포화공기 습도 비율표
도 4는 기상 데이터와 매치되는 증발량 데이터 그래프
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 1을 참조하면, 일반적으로, 염전은 바닷물을 가두는 저수지(도시하지 않음)와, 저수지로부터 유입된 염수를 햇볕과 바람으로 물을 증발시키는 증발지(3)와, 증발지(3)에서 농축된 포화함수(飽和鹹水)를 엷게 펴서 농축시키고 소금을 결정석출시켜서 채염(採鹽)하는 결정지(5)와, 우천과 같은 상황에 농축된 포화함수를 임시로 저장하기 위한 해주(7)와, 채염된 소금에서 간수를 제거하기 위한 소금창고(9)로 구성된다.
상기 증발지(3)에는 수문(4)이 있으며, 수문(4)은 증발지에서 적정 농도가 된 염수를 해주로 넣기 위한 것이다.
상기 결정지(5)에는 수문(6)이 있으며, 수문(6)은 결정지의 물을 배수하여 바닷물을 버리거나 해주로 해수를 다시 넣기 위한 것이다.
상기 해주(9)는 펌프(8)를 이용하여 해주(9)의 물을 결정지(5)로 이송한다.
상기와 같은 염전에서, 본 발명은 수위센서, 온도센서, 풍향 및 풍속 센서, 습도 센서, 및 기상 데이터를 이용하여 증발지의 염도를 연산하고, 결정지에서의 채염시기를 예측 및 결정하는 염전 통합관리 시스템이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 채염시기 예측 및 결정이 가능한 염전 통합관리 시스템은 증발지의 환경정보를 수집하는 환경정보 수집장치(10)와, 환경정보 수집장치의 데이터를 전달받아 증발지의 환경정보를 모니터링하는 제어수단(20)과, 제어수단(20)의 제어신호에 의해 증발지의 수문 개폐 또는 해주 펌프의 작동을 제어하는 구동장치(30)와, 제어수단(20)으로부터 모니터링 데이터를 전달받는 염전 관리자용 단말기(40)로 구성된다.
상기와 같은 염전 통합관리 시스템에 있어서, 상기 제어수단(20)은 환경정보 수집장치(10)의 수위 센서로부터 증발지의 수위 데이터를 일정시간 간격으로 입력받아, 증발지의 염도를 연산하고, 연산된 증발지의 염도가 설정값에 도달되면, 구동수단(30)을 구동하여 증발지 수문을 개방함으로써, 증발지의 염수를 해주로 이송하고, 염전 관리자용 단말기(40)로 수문개방신호를 전송하며, 환경정보 수집장치(10)의 환경정보 데이터와 기상청으로부터 기상 예보 데이터를 입력받아 평균 증발량을 산출함으로써, 해당 결정지에서의 채염시기를 예측하고, 염전 관리자용 단말기(40)로 예측된 채염시기를 전달하며, 염전 관리자용 단말기(40)로부터 채염시기가 입력되고, 해당 채염시기가 도래하면, 구동 수단(30)의 해주 펌프를 구동하여, 해주의 물을 결정지로 공급한다.
상기 수위 센서는 10초 내지 60초 간격으로 증발지의 수위 데이터를 제어수단(20)으로 전달한다.
증발지의 염도는 다음과 같이 연산한다.
일반적으로, 해수 1㎏에는 약 35g의 염류가 녹아 있어, 해수의 염도는 3.5%이다.
① Q1 = X*Y*Z1*0.001(㎏)
W1 = Q1*(1-0.35)(㎏)
S1 = Q1 - W1
Q1 : 증발지에 채워진 해수(물과 소금)의 양, X*Y : 증발지의 면적
Z1 : 증발지에 처음 채워진 해수의 수위
W1 : 처음 물의 양
S1 : 처음 소금의 양
② Q2 = X*Y*Z2*0.001(㎏)
W2 = Q2*(1-0.35)(㎏)
S2 = Q2 - W2
Q2 : 변경된 해수의 양 Z2 : 증발지에서 변경된 수위
W2 : 변경된 물의 양
S2 : 변경된 소금의 양
③ P = (S2/Q2)*100
P : 현재 농도(%)
위 공식에서, 증발지의 수위는 환경정보 수집장치(10)의 수위 센서로부터 얻을 수 있으며, 위 공식들을 이용하여 만들어진 시간에 따른 농도 데이터를 지속적으로 제어수단(20)의 DB 서버에 저장하고, 증발지에서 농도가 설정값(예를 들어, 21% ~ 25%로 정할 수 있다.)가 넘으면, 증발지의 수문을 열어 염수를 해주로 이동시킨다.
여기서, 상기 환경정보 수집장치(10)는 현재 염전의 우천 여부와 강우량을 측정하는 레인 센서와, 증발지에 채워진 염수의 수위를 측정하는 수위 센서와, 염전의 온도를 측정하는 온도센서와, 염전의 조도를 감지하는 조도센서와, 염전의 풍속 및 풍향을 측정하는 풍향 풍속계, 염전의 습도를 측정하는 습도센서로 구성된다.
상기 제어수단(20)은 환경정보 수집장치(10)와 기상청으로부터 데이터를 입력받아 증발지 및 결정지의 상태를 모니터링 하는 모니터링 서버(21)와, 모니터링 서버로 입력된 데이터와 모니터링 서버에서 연산한 염수의 농도와 증발량 데이터를 저장하는 DB서버(22)와, DB서버의 데이터를 읽고 염전 관리자용 단말기(40)이 휴대 단말기(42)로 염전의 상태를 알려주거나, 휴대 단말기(42)로부터 구동장치(30)의 작동 제어 신호를 받아 구동장치(30)의 작동을 제어하는 모바일 서버(23)와, DB서버의 데이터를 읽고 염전 관리자용 단말기(40)이 PC(41)로 염전의 상태를 알려주거나, PC(41)로부터 구동장치(30)의 작동 제어 신호를 받아 구동장치(30)의 작동을 제어하는 웹 서버(24)와, 모니터링 서버(21)로부터 받은 데이터를 분석하여 염전 관리자용 단말기(40)로 경고 메시지를 전송하는 알람서버(25)로 구성된다.
상기 염전 관리자용 단말기(40)는 PC(41)와, 핸드폰, 스마트폰 등과 같은 휴대폰(42)으로 구성되고, PC(41) 또는 휴대폰(42)에 의해 결정지가 잘 보이는 위치에 설치된 CCTV(50)의 작동이 제어되어, PC(41) 또는 휴대폰(42)에서 CCTV(50)를 통해 결정지의 상태를 확인할 수 있다.
결정지의 증발량은 다음과 같이 산출할 수 있다.
g = θA(Xs-X)/3600
여기서, g는 증발량(㎏/s)
θ는 증발계수 θ = (25 + 19V)
V는 염수 표면의 풍속(m/s)
A는 결정지의 면적
Xs는 포화공기 습도 비율(도 3 참조)
X는 공기 습도 비율
위 식으로 만들어진 증발량 데이터를 DB서버에 저장하고, 도 4에 도시된 것처럼, 기상청으로부터 기상 예보 데이터를 입력받아 기존에 입력된 기상 데이터와 매칭되는 증발량 데이터들의 표준편차 안에 데이터의 평균을 평균 증발량으로 정하고, 평균 증발량과 현재 염수의 염도를 가지고 채염시기를 예측하고, 예측된 채염시기를 우천 여부 데이터와 함께 염전 관리자용 단말기(40)로 전달하고, 염전 관리자용 단말기(40)로부터 결정된 채염시기를 입력받아, 해당 채염시기가 도래하면, 구동 수단(30)의 해주 펌프를 구동하여, 해주의 물을 결정지로 공급한다.
위에서 설명한 것처럼, 본 발명에 따른 채염시기 예측 및 결정이 가능한 염전 통합관리 시스템은 증발지 및 결정지의 염수 농도를 정확하게 측정할 수 있고, 증발지 및 결정지, 해주의 수문 및 펌프의 구동을 자동화하여, 염수의 이송 및 농도 관리를 자동화함으로써, 채염시기까지 염전에 작업자가 상주할 필요가 없어, 인건비를 절감할 수 있는 장점이 있다.
10 : 환경정보 수집장치 20 : 제어수단
30 : 구동장치 40 : 염전 관리자용 단말기

Claims (4)

  1. 증발지의 환경정보를 수집하는 환경정보 수집장치(10)와, 환경정보 수집장치의 데이터를 전달받아 증발지의 환경정보를 모니터링하는 제어수단(20)과, 제어수단(20)의 제어신호에 의해 증발지의 수문 개폐 또는 해주 펌프의 작동을 제어하는 구동장치(30)와, 제어수단(20)으로부터 모니터링 데이터를 전달받는 염전 관리자용 단말기(40)로 구성되는 염전 통합관리 시스템에 있어서,
    상기 제어수단(20)은 환경정보 수집장치(10)의 수위 센서로부터 증발지의 수위 데이터를 일정시간 간격으로 입력받아, 증발지의 염도를 연산하고, 연산된 증발지의 염도가 설정값에 도달되면, 구동수단(30)을 구동하여 증발지 수문을 개방함으로써, 증발지의 염수를 해주로 이송하고, 염전 관리자용 단말기(40)로 수문개방신호를 전송하며, 환경정보 수집장치(10)의 환경정보 데이터와 기상청으로부터 기상 예보 데이터를 입력받아 평균 증발량을 산출함으로써, 해당 결정지에서의 채염시기를 예측하고, 염전 관리자용 단말기(40)로 예측된 채염시기를 전달하며, 염전 관리자용 단말기(40)로부터 채염시기가 입력되고, 해당 채염시기가 도래하면, 구동 수단(30)의 해주 펌프를 구동하여, 해주의 물을 결정지로 공급하며,
    증발지의 염도(P) 연산은
    ① Q1 = X*Y*Z1*0.001(㎏)
    W1 = Q1*(1-0.35)(㎏)
    S1 = Q1 - W1
    Q1 : 증발지에 채워진 해수(물과 소금)의 양, X*Y : 증발지의 면적
    Z1 : 증발지에 처음 채워진 해수의 수위, W1 : 처음 물의 양
    S1 : 처음 소금의 양
    ② Q2 = X*Y*Z2*0.001(㎏)
    W2 = Q2*(1-0.35)(㎏)
    S2 = Q2 - W2
    Q2 : 변경된 해수의 양 Z2 : 증발지에서 변경된 수위
    W2 : 변경된 물의 양 S2 : 변경된 소금의 양
    ③ P = (S2/Q2)*100
    P : 현재 농도(%)
    인 것을 특징으로 하는 채염시기 예측 및 결정이 가능한 염전 통합관리 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 환경정보 수집장치(10)는 현재 염전의 우천 여부와 강우량을 측정하는 레인 센서와, 증발지에 채워진 염수의 수위를 측정하는 수위 센서와, 염전의 온도를 측정하는 온도센서와, 염전의 조도를 감지하는 조도센서와, 염전의 풍속 및 풍향을 측정하는 풍향 풍속계, 염전의 습도를 측정하는 습도센서로 구성되는 것을 특징으로 하는 채염시기 예측 및 결정이 가능한 염전 통합관리 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어수단(20)은 환경정보 수집장치(10)와 기상청으로부터 데이터를 입력받아 증발지 및 결정지의 상태를 모니터링 하는 모니터링 서버(21)와, 모니터링 서버로 입력된 데이터와 모니터링 서버에서 연산한 염수의 농도와 증발량 데이터를 저장하는 DB서버(22)와, DB서버의 데이터를 읽고 염전 관리자용 단말기(40)이 휴대 단말기(42)로 염전의 상태를 알려주거나, 휴대 단말기(42)로부터 구동장치(30)의 작동 제어 신호를 받아 구동장치(30)의 작동을 제어하는 모바일 서버(23)와, DB서버의 데이터를 읽고 염전 관리자용 단말기(40)이 PC(41)로 염전의 상태를 알려주거나, PC(41)로부터 구동장치(30)의 작동 제어 신호를 받아 구동장치(30)의 작동을 제어하는 웹 서버(24)와, 모니터링 서버(21)로부터 받은 데이터를 분석하여 염전 관리자용 단말기(40)로 경고 메시지를 전송하는 알람서버(25)로 구성되는 것을 특징으로 하는 채염시기 예측 및 결정이 가능한 염전 통합관리 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 염전 관리자용 단말기(40)는 PC(41)와 휴대폰(42)으로 구성되고, PC(41) 또는 휴대폰(42)에 의해 결정지가 잘 보이는 위치에 설치된 CCTV(50)의 작동이 제어되어, PC(41) 또는 휴대폰(42)에서 CCTV(50)를 통해 결정지의 상태를 확인할 수 있는 것을 특징으로 하는 채염시기 예측 및 결정이 가능한 염전 통합관리 시스템.
KR1020130037337A 2013-04-05 2013-04-05 채염시기 예측 및 결정이 가능한 염전 통합관리 시스템 KR101339918B1 (ko)

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