KR101376569B1 - 자율형 스마트 복합 해양 환경 측정 장치 - Google Patents

자율형 스마트 복합 해양 환경 측정 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자율형 스마트 복합 해양 환경 측정 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 해양 환경 측정 장치는, 해양 환경 측정을 위한 다수의 센서를 포함하는 센서부; 상기 센서부에 의해 측정된 측정 데이터를 처리하는 제어부, 내부에 상기 센서부가 내장되고, 상기 센서부가 상승 또는 하강할 수 있는 통로부가 형성되어 있는 프레임부, 상기 센서부와 연결되는 로프를 통해 상기 센서부의 상승 또는 하강을 제어하는 로프부, 상기 센서부가 하강할 때 상기 프레임부 내부로의 해수 유입을 차단하기 위하여 상기 센서부의 상부에 결합되는 상부 패널, 상기 센서부가 상승할 때 상기 프레임부 내부로의 해수 유입을 차단하기 위하여 상기 센서부의 하부에 결합되는 하부 패널 및 상기 센서부에 부착되는 외부 물질을 제거하기 위하여 상기 센서부의 측면에 배치되는 자가 세척부를 포함한다.

Description

자율형 스마트 복합 해양 환경 측정 장치{U-SMART COMPLEX ISHFARM SENSOR SYSTEM}
본 발명은 자율형 스마트 복합 해양 환경 측정 장치에 관한 것이다.
유엔식량농업기구(FAO)에서는 수산자원의 부족으로 인한 수산물의 지속적인 가격 상승 현상인 피시 플레이션(Fish Flation)을 경고하고 있다. 이에 따라 소형어류 중심인 국내 양식산업 구조를 탈피하기 위하여 초대형어 양식기술 개발을 통해 침체된 국내 어류 양식의 활로를 모색할 필요가 있다. 이러한 양식기술 개발을 위해서는 해양 환경 측정이 필수이다.
해양 환경 측정은 크게 ⅰ) 선박을 이용해 조사하는 방법, ⅱ) 인공위성을 이용해 넓은 바다를 일시에 조사하는 방법, ⅲ) 부이(buoy)를 이용해 한 지점의 자료를 지속적으로 조사하는 방법, ⅳ) 기타 도보, 잠수 등의 방법으로 이루어진다. 우리나라에서는 선박이나 위성을 이용하거나 갯벌 등을 직접 걸어 들어가서 조사하는 것이 비교적 일상화 되어 있다. 그러나 잠수정이나 부이를 이용한 조사는 비용/유지관리 등 여러 가지 이유로 아직 쉽지는 않은 상황이다.
한편 부이에 의한 조사는 바다의 한 지점에서 시간에 따라 연속적으로 해양자료를 수집할 수 있는 방법으로, 이렇게 생산된 자료(시계열 자료(time-series data)라 함)는 시시각각으로 변하는 해양에 관한 정보를 요구하는 과학자들에게 매우 유용하다. 부이는 크게 정점에서 기상 및 해양 자료를 연속적으로 관측할 수 있는 계류부이와 해류를 따라 이동하며 관측 자료를 송신하는 표류부이가 있다.
본 발명은 기계 및 전기적 메커니즘에 의한 자가 세척 기능을 갖는 해양 환경 측정 장치를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
또한 본 발명은 용존 산소량, 염도, 수온, PH, 탁도 등을 복합 측정할 수 있는 교체형 센서를 포함하는 해양 환경 측정 장치를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 해양 환경 측정 장치에 있어서, 해양 환경 측정을 위한 다수의 센서를 포함하는 센서부; 상기 센서부에 의해 측정된 측정 데이터를 처리하는 제어부, 내부에 상기 센서부가 내장되고, 상기 센서부가 상승 또는 하강할 수 있는 통로부가 형성되어 있는 프레임부, 상기 센서부와 연결되는 로프를 통해 상기 센서부의 상승 또는 하강을 제어하는 로프부, 상기 센서부가 하강할 때 상기 프레임부 내부로의 해수 유입을 차단하기 위하여 상기 센서부의 상부에 결합되는 상부 패널, 상기 센서부가 상승할 때 상기 프레임부 내부로의 해수 유입을 차단하기 위하여 상기 센서부의 하부에 결합되는 하부 패널 및 상기 센서부에 부착되는 외부 물질을 제거하기 위하여 상기 센서부의 측면에 배치되는 자가 세척부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
전술한 바와 같은 본 발명의 해양 환경 측정 장치는 기계 및 전기적 메커니즘에 의한 자가 세척 기능을 갖는 장점이 있다.
또한 본 발명의 해양 환경 측정 장치는 용존 산소량, 염도, 수온, PH, 탁도 등을 복합 측정할 수 있는 교체형 센서를 갖는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 해양 환경 측정 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 해양 환경 측정 장치의 센서부의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 해양 환경 측정 장치의 로프부의 구성도이다.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 해양 환경 측정 장치의 구성도이다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 해양 환경 측정 장치는 프레임부(102), 센서부(104), 상부 패널(106), 하부 패널(108), 자가 세척부(110), 무게추(112), 배터리(114), 로프부(116), 제어부(118), 경광등(120), 견인 고리(124)를 포함한다.
프레임부(102)에는 도 1과 같이 센서부(104), 자가 세척부(110), 배터리(114), 로프부(116), 제어부(118) 등이 내장된다. 그리고 제어부(118)의 상부에는 경광등(120)이 설치되며, 프레임부(102)의 양 옆에는 해양 환경 측정 장치의 견인을 위한 견인 고리(124)가 설치될 수 있다.
프레임부(102)의 중심에는 해양 환경 측정을 위한 다수의 센서를 포함하는 센서부(104)가 내장된다. 또한 프레임부(102)에는 센서부(104)가 상승 또는 하강할 수 있는 통로부(126)가 형성된다. 로프부(116)는 센서부(104)에 연결된 로프를 통해 센서부(104)의 상승 또는 하강을 제어한다. 예컨대 해양 환경 측정 장치가 바다 속의 환경을 측정하고자 할 경우 로프부(116)는 로프를 통해 센서부(104)를 하강시킴으로서 측정이 이루어진다.
센서부(104)는 해양 환경 측정을 위한 다수의 센서를 포함할 수 있다. 여기서 센서부(104)에 포함될 수 있는 센서의 예로는 용존산소량 센서, 수온 센서, 염도 센서, PH 센서, 탁도 센서 등을 들 수 있다. 센서부(104)에 포함되는 다수의 센서는 필요에 따라 교체 가능하다.
센서부(104)의 상부에는 센서부(104)가 하강할 때 프레임부(102) 내부로의 해수 유입을 차단하기 위한 상부 패널(106)이 결합될 수 있다. 또한 센서부(104)의 하부에는 센서부(104)가 상승할 때 프레임부(102) 내부로의 해수 유입을 차단하기 위한 하부 패널(108)이 결합될 수 있다. 또한 센서부(104)의 하부에는 상승 및 하강을 용이하게 제어하기 위한 무게추(112)가 결합될 수 있다. 센서부(104)의 구조는 도 2를 통해 보다 자세히 설명된다.
한편, 센서부(104)가 통로부(126)를 통해 하강하여 해양 환경을 측정하다 보면 바다 속에 부유하는 외부 물질들이 센서부(104)에 달라붙을 수 있다. 이러한 외부 물질이 계속해서 센서부(104)에 남아 있게 되면 정확한 해양 환경 측정이 어려워진다. 이에 따라 본 발명에 의한 해양 환경 측정 장치에는 도 1과 같이 자가 세척부(110)가 구비된다.
자가 세척부(110)는 센서부(104)의 양 측면에 설치되어 센서부(104)에 부착되는 외부 물질을 제거하는 역할을 한다. 자가 세척부(110)는 복수의 블로우어(Blower)로 구성될 수 있다. 블로우어가 작동하면 송풍에 의해 센서부(104)의 측면에 부착된 외부 물질이 제거되고, 제거된 외부 물질은 센서부(104)가 하강할 때 프레임부(102) 외부로 배출될 수 있다.
또한 프레임부(102) 내부에는 하나 이상의 배터리(114)가 내장되어 해양 환경 측정 장치의 측정 및 분석을 위한 전원을 공급할 수 있다.
프레임부(102)의 중심에는 센서부(104)와 연결되는 로프를 통해 센서부(104)의 상승 또는 하강을 제어하는 로프부(116)가 배치된다. 로프부(116)는 로프에 연결되는 포토 인터럽터 휠, 포토 인터럽터 휠의 회전 수를 측정하기 위한 포토 인터럽터 및 측정된 회전 수에 따라 센서부(104)의 현재 측정 위치를 연산하는 연산부를 포함할 수 있다. 로프부(116)의 구성은 도 3을 통해 보다 상세히 설명된다.
로프부(116)의 위쪽에는 센서부(104)에 의해 측정된 측정 데이터를 처리하기 위한 제어부(118)가 배치된다. 그리고 제어부(118)는 해양 환경 측정 장치의 이상 상태를 진단하기 위한 진단부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 또한 진단부는 해양 환경 측정 장치의 이상 상태 진단 결과를 무선 통신으로 외부에 전송하기 위한 통신부를 더 포함할 수 있다. 또한 제어부(118)는 여러 기능을 표시하고 제어하기 위한 디스플레이를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 해양 환경 측정 장치는 전원 상태뿐만 아니라 각 주요 모듈의 고장 상태 등을 파악하여 통보하는 자가 진단 기능과 해양 환경 측정 시간과 자가 세척 시간 값을 변경 할 수 있는 원격제어 기능을 갖는다. 이러한 기능의 예시는 다음과 같다.
- 최초 전원 투입 시 자가 진단 기능을 수행하여 CPU, RAM, ROM 및 I/O 기능 을 확인하며, 수시로 자가 진단을 수행
- 디스플레이에 나타나는 GUI를 통하여 해당 기능이 구현되도록 하고, 테스트 모드를 이용하여 점검
- CPU 칩 핀(chip pin)을 이용한 자가 진단 기술 구현
- 실시간으로 전원 상태를 파악 하여 저전압과 같은 이상 전압 발생 시 통신부를 통하여 무선으로 외부 장치에 해당 상태를 전송
- 자가 진단 결과는 무선 통신(예컨대, Zigbee 또는 이동통신망)을 통하여 외부의 통합 모니터링 시스템의 서버로 전송
또한 제어부(118)의 위쪽에는 상태 이상에 대한 경고, 위치 확인 등을 위한 경광등(120)이 설치될 수 있다. 그리고 프레임부(102)의 양 측면에는 해양 환경 측정 장치의 견인을 위한 견인 고리가 설치될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 해양 환경 측정 장치의 센서부의 구성도이다. 도 2를 참고하면, 센서부(202)는 해양 환경 측정을 위한 다수의 센서를 포함할 수 있는데, 도 2의 실시예에서 센서부(202)는 세 개의 센서를 포함한다. 여기서 센서부(202)에 포함될 수 있는 센서의 예로는 용존산소량 센서, 수온 센서, 염도 센서, PH 센서, 탁도 센서 등을 들 수 있다. 센서부(202)에 포함되는 다수의 센서는 필요에 따라 교체 가능하다.
한편, 센서부(202)는 전술한 바와 같이 로프부에 의해 상승 또는 하강하게 되는데, 이 때 센서부(202)의 상승 또는 하강에 의해 프레임부 내부로 해수가 유입될 가능성이 있다. 이러한 해수의 유입을 막기 위하여, 센서부(202)의 상부와 하부에는 각각 상부 패널(210), 하부 패널(212)이 결합될 수 있다. 센서부(202)가 해양 환경 측정을 위해 하강하는 경우, 상부 패널(210)이 프레임부 내부로의 해수 유입을 막아준다. 또한 측정이 끝나고 센서부(202)가 상승하는 경우, 하부 패널(212)에 의해 프레임부 내부로의 해수 유입이 차단된다. 하부 패널(212)은 도 2에 도시된 바와 같이 원판 형상을 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한 센서부(202)의 하부에는 상승 및 하강을 용이하게 제어하기 위한 무게추(214)가 결합될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 해양 환경 측정 장치의 로프부의 구성도이다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 해양 환경 측정 장치의 로프부는 로프에 연결되는 포토 인터럽터 휠(302), 포토 인터럽터 휠의 회전 수를 측정하기 위한 포토 인터럽터(304) 및 측정된 회전 수에 따라 센서부의 현재 측정 위치를 연산하는 연산부(미도시)를 포함할 수 있다. 포토 인터럽터 휠(302)에는 돌기(304)가 형성되어 있어, 로프에 연결된 센서부가 상승 또는 하강할 때마다 회전하는 포토 인터럽터 휠(302)의 돌기(304)가 포토 인터럽터(304)를 통과하게 된다. 이에 따라 포토 인터럽터(304)에서는 포토 인터럽터 휠(302)의 회전 수를 검출할 수 있으며, 연산부에서는 다음과 같이 센서부의 측정 위치를 계산할 수 있다.
[수학식 1]
L (deph/m) = 회전수×2πr
(여기서, r은 포토 인터럽터 휠의 반지름)
본 발명에 따르면 USN 기술 기반의 자율형 센서노드와 자가진단기술을 적용하여 회유성 어종등 양식 산업의 종묘생산 연구와 생장 상태 및 환경 변화를 인지하고, 수집된 데이터에 DB화를 통해 데이터 분석, 활용하여 최적의 생장 환경을 유지하기 위한 생육환경 데이터를 수집할 수 있다.
또한 본 발명에 따르면, 생육환경 이상으로 인한 재난에 대비한 기반 인프라를 제공하여 재난발생 시 대량폐사 사고의 대비를 위한 안전 시스템을 제공할 수 있다. 또한 u-IT기반 기술로 각 양식장의 해수 상태를 실시간 모니터링 하여 인근 양식장 군집에 대한 전반적인 정보를 관리하고, 재난 발생 징후를 사전 통보하여 어민들에게 신속하고 안전한 대응체계를 갖추도록 통합 상황 시스템을 갖출 수 있다.
또한 본 발명에 따르면 USN 기술을 기반으로 종묘, 육성, 생장, 환경 정보를 종합적으로 이용하여 생장상태, 품질상태 등에 대한 판단, 예측에 대한 지능적 처리 기술 및 이상 상황인지 기술 개발을 통해 질병 및 폐사 방지를 통한 수익성을 극대화 할 수 있다.
또한 본 발명에 따르면 Zigbee통신, 생육 환경 복합 센서 노드, 자가 세척 및 이상 상태 인지 모듈 개발을 통한 양식산업의 원스톱 시스템 개발로 글로벌 마켓의 기틀을 마련할 수 있다.
전술한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.

Claims (6)

  1. 해양 환경 측정을 위한 다수의 센서를 포함하는 센서부;
    상기 센서부에 의해 측정된 측정 데이터를 처리하는 제어부;
    내부에 상기 센서부가 내장되고, 상기 센서부가 상승 또는 하강할 수 있는 통로부가 형성되어 있는 프레임부;
    상기 센서부와 연결되는 로프를 통해 상기 센서부의 상승 또는 하강을 제어하는 로프부;
    상기 센서부가 하강할 때 상기 프레임부 내부로의 해수 유입을 차단하기 위하여 상기 센서부의 상부에 결합되는 상부 패널;
    상기 센서부가 상승할 때 상기 프레임부 내부로의 해수 유입을 차단하기 위하여 상기 센서부의 하부에 결합되는 하부 패널; 및
    상기 센서부에 부착되는 외부 물질을 제거하기 위하여 상기 프레임부의 내부 및 상기 센서부의 측면에 배치되는 자가 세척부를 포함하고,
    상기 로프부는
    상기 로프에 연결되는 포토 인터럽터 휠;
    상기 포토 인터럽터 휠의 회전 수를 측정하기 위한 포토 인터럽터; 및
    상기 회전 수에 따라 상기 센서부의 현재 측정 위치를 연산하는 연산부를
    포함하는 해양 환경 측정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 센서부는
    용존산소량 센서, 수온 센서, 염도 센서, PH 센서, 탁도 센서 중 적어도 하나의 센서를 포함하는
    해양 환경 측정 장치.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 해양 환경 측정 장치의 이상 상태를 진단하기 위한 진단부를 더 포함하는
    해양 환경 측정 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 진단부는
    상기 해양 환경 측정 장치의 이상 상태 진단 결과를 무선 통신으로 외부에 전송하기 위한 통신부를 더 포함하는
    해양 환경 측정 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 자가 세척부는
    복수의 블로우어(Blower)로 구성되는
    해양 환경 측정 장치.
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