KR101417251B1

KR101417251B1 - 무선 네트워크 구조를 갖는 양식장 관리 시스템

Info

Publication number: KR101417251B1
Application number: KR1020120018267A
Authority: KR
Inventors: 반재경; 최상진; 유일환; 김현호; 전병민; 황정길
Original assignee: 전북대학교산학협력단
Priority date: 2012-02-23
Filing date: 2012-02-23
Publication date: 2014-07-14
Also published as: KR20130101649A

Abstract

본 발명에서 무인화된 원격 관리가 가능한 양식장 관리 시스템을 개시한다.
본 발명에 따른 시스템은, 어류를 양식하기 위한 적어도 하나 이상의 수조; 상기 각 수조의 상태를 감지하기 위한 다수의 상태감지 센서가 구비된 센서모듈; 상기 센서모듈에서 검출된 데이터를 근거리 송신하기 위한 통신모듈 A; 상기 각 수조에 대한 급이, 산소, 수온조절을 위한 제어모듈; 상기 제어모듈의 제어 동작명령을 근거리 무선 수신하기 위한 통신모듈 B; 상기 각 통신모듈 A 및 통신모듈 B와의 근거리 통신을 수행하는 근거리 통신 라우터; 상기 근거리 통신 라우터와 각 통신모듈 간의 통신 혼선을 방지하기 위한 호핑 제어기; 상기 근거리 통신 라우터와 유선 또는 무선으로 접속되어 원거리 통신을 수행하고, 원거리 통신에 기반하여 상기 센서모듈의 검출정보 및 제어모듈의 동작 상태를 관리자의 컴퓨터 또는 이동통신 단말기로 제공하는 원거리 통신 라우터;로 구성되는 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명은 근거리 무선통신 시스템을 기반으로 무선센서 네트워크를 구성함으로써, 원거리 양식장 모니터링 및 제어 가능한 효과를 갖는다. 또한, 관리자의 PC와 휴대형 단말기에서 확인할 수 있도록 함에 따라, 양식장 상황에 대한 신속한 대응 및 효율적 관리를 수행할 수 있는 효과가 있다.

Description

무선 네트워크 구조를 갖는 양식장 관리 시스템{SYSTEM FOR MANAGEMENTING FISH FARM HAVING A WIRELESS NETWORK FUNCTION}

본 발명은 양식장 관리 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자연에너지로부터 생성된 전력을 이용하여, 다수의 수조에 설치되는 센서의 측정값을 근거리 무선통신으로 전송하고, 각 근거리 무선통신 네트워크로부터 수집되는 센서 값에 의해 양식장 환경 관리를 원격 지원할 수 있는 무선 네트워크 구조를 갖는 양식장 관리 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 양어장의 수질을 이루는 요소로는 용존산소농도, 수온, 산도(pH), 암모니아농도, 질소화합물농도, 아질산염농도, 탁도 등이 있는데, 그 중에서도 특히 용존산소농도와 수온이 가장 중요하다. 양어장의 수질을 저해하는 주요 오염원으로는 양식되는 어류의 배설물과 사체 및 먹다 남은 잔존사료이다. 즉, 오염원은 회피할 수 없는 필요악으로 존재하는 것이므로 차단하는 것은 불가하며, 지속적으로 수질상태를 감시하면서 적시에 오염물을 제거하고 수질개선제를 투입하는 등의 개선조치가 요구된다.

원시적인 수질개선조치로는, 교반장치를 이용하여 호지에 저수된 용수를 교란시켜 포말을 발생시킴으로써 공기중의 산소가 녹아들게 하는 산소용입과, 투입되는 용수의 냉온수혼합비를 조절하거나 히터로 용수를 가열하는 수온조절과 호지로부터 오염수를 제거하고 신선수를 투입해주는 용수교체 및, 주기적으로 호지 바닥에 가라앉은 오염물을 제거해 내는 호지청소를 행하는 것이었다.

산소용입과 수온조절은 매우 중요한 것이기 때문에 수질의 상태를 최적으로 유지시키기 위하여 공기중의 산소를 용입시키는 방법 대신에 순도가 높은 산소를 용입시킨다거나 히터 또는 보일러를 이용하여 성능을 개선하기위한 추가적인 장치가 반드시 필요하다. 용수교체나 호지청소는 그 비용이나 그에 따른 부작용이 적지 않은 것이어서 그 효율을 높이거나 대안을 마련하기 위한 연구와 노력이 적지 않았다.

근래에는 어류의 양육에 필요한 최적의 성장 조건을 맞추어 주어 양질의 생산성을 높이고 효율적인 양어장 관리를 위한 방법론이 제시되고 있는데, 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래 양어장 원격 관리 시스템을 나타낸다. 도시된 바와 같이, 호지별 수질관리시스템(100, 100', 100") 및 양어장 주변과 호지외측의 상황에 관한 관측정보를 획득하는 수단(210)과 각각의 호지내의 상황에 관한 관측정보를 획득하는 수단(220, 220', 220")을 포함한다. 호지별 수질관리시스템(100, 100', 100")은 메인콘트롤러(300)에 연결되어 있고, 메인콘트롤러(300)는 양어장제어컴퓨터(400)에 연결되어 있다.

양어장제어컴퓨터(400)로는 퍼스널컴퓨터(PC)가 이용되며, 메인콘트롤러(300)로는 마이크로프로세서를 기반으로 한 제어시스템이 이용된다. 관측정보획득수단(210, 220, 220', 220")은 양어장 주변과 호지 내외의 전경과 호지내의 어류양육상태를 촬영하여 양어장제어컴퓨터(400)로 전송하도록 설치된 하나 이상의 CCD 카메라를 포함하며, 부가적으로는 침입자 감지용 적외선센서 등을 포함할 수도 있다.

전술된 호지별 수질관리시스템(100, 100', 100")은 모두 동일하게 구성되며, 그 각각은 용수 내에 산소가 녹아들게 하는 산소용입수단과, 용수를 가열하거나 냉각시키는 수온조절수단과, 수질감지센서와, 요구되는 수질상태의 설정값과 허용한계를 입력하기 위해 이용되는 입력부와, 호지 내의 오염물을 제거하고 용수를 정수하는 용수정화시스템 및, 입력부에서 입력된 수질상태의 설정값 유지와 허용한계와 센서에 의해 감지된 수질상태에 따라 산소용입수단과 수온조절수단 및 용수정화시스템의 각각을 적시에 작동시키는 호지수질콘트롤러를 포함한다.

따라서, 용수를 교체함이 없이 재생 사용함으로써 폐수 발생량이 현저하게 감소되고 용수비용이나 인건비등 비용을 크게 절감할 수 있으면서도 양식되는 어류의 폐사나 질병 발생비율이 현저하게 감소되고 어류의 양육에 필요한 최적의 성장조건을 맞추어 줄 수 있어 양어생산성을 크게 향상시키는 결과를 갖는다.

그러나, 종래 양어장 원격 관리 시스템은 각각의 수질관리 시스템과, 다수의 CCD 카메라를 이용하여 양어장 관리가 이루어지기 때문에, 양어장 내부에 다수의 전기 배선이 사용되어 어류에 대한 전기 감전 위험이 항시 존재하게 된다. 즉, 양어장 원격 관리 시스템을 현장에 적용함에 있어 안정성이 결여되었다는 지적이 야기되고 있으며, 양식장 운용에 있어서 많은 전력이 소비된다는 지적 또한 발생하고 있다.

따라서, 양어장 원격 관리를 위해 최소한의 전력을 사용하되, 양어장에 직접적인 위험상황을 초래하지 않도록 직류 전원을 사용토록 함으로써, 양어장 관리의 안정성을 확보할 수 있는 시스템 구현이 시급한 상태이다.

1. 대한민국등록특허 10-0654583, 등록일자 2006년 11월 30일, 출원번호, 10-2004-0101437, 출원일자 2004년 12월 03일, 발명의 명칭 '양어장 용수정화시스템과 그것을 이용한 수질관리 시스템 및 원격 관리 시스템'.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 근거리 무선통신 시스템을 기반으로 무선센서 네트워크를 구성함으로써, 원거리 양식장 모니터링 및 제어 가능한 무선 네트워크 구조를 갖는 양식장 관리 시스템을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은, 각 수조에 설치되며 근거리 무선통신 수단과 연결된 센서로부터 수조의 정보를 측정하고, 측정 결과를 라우터를 통해 전송하여 관리자의 PC와 휴대형 단말기에서 확인할 수 있도록 함에 따라, 양식장 상황에 대한 신속한 대응 및 효율적 관리를 수행할 수 있는 무선 네트워크 구조를 갖는 양식장 관리 시스템을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 평상시 신재생 에너지원으로 발전하여 전력을 축전지에 저장하거나 양식장 관리에 이용하며, 정전시에는 축전지에 충전된 전력을 양식장 제어 시스템과 모니터링 시스템으로 제공함으로써 시스템 전력의 효율성과 시스템의 완성도를 높일 수 있는 무선 네트워크 구조를 갖는 양식장 관리 시스템을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 관점에 따른 무선 네트워크 구조를 갖는 양식장 관리 시스템은, 양식장 무인 관리를 위한 시스템에 있어서, 어류를 양식하기 위한 적어도 하나 이상의 수조; 상기 각 수조의 상태를 감지하기 위한 다수의 상태감지 센서가 구비된 센서모듈; 상기 센서모듈에서 검출된 데이터를 근거리 송신하기 위한 통신모듈 A; 상기 각 수조에 대한 급이, 산소, 수온조절을 위한 제어모듈; 상기 제어모듈의 제어 동작명령을 근거리 무선 수신하기 위한 통신모듈 B; 상기 각 통신모듈 A 및 통신모듈 B와의 근거리 통신을 수행하는 근거리 통신 라우터; 상기 근거리 통신 라우터와 각 통신모듈 간의 통신 혼선을 방지하기 위한 호핑 제어기; 상기 근거리 통신 라우터와 유선 또는 무선으로 접속되어 원거리 통신을 수행하고, 원거리 통신에 기반하여 상기 센서모듈의 검출정보 및 제어모듈의 동작 상태를 관리자의 컴퓨터 또는 이동통신 단말기로 제공하는 원거리 통신 라우터;로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 상기 컴퓨터 및 이동통신 단말기는, 어류 관리를 위한 어플리케이션이 탑재되며, 어류의 종류, 나이, 어류의 활동량에 따라 상기 각 센서의 측정결과에 대한 기준 값 정보를 제공하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 제시하는 무선 네트워크 구조를 갖는 양식장 관리 시스템은, 근거리 무선통신 시스템을 기반으로 무선센서 네트워크를 구성함으로써, 원거리 양식장 모니터링 및 제어 가능한 효과를 갖는다. 또한, 각 수조에 설치되며 근거리 무선통신 수단과 연결된 센서로부터 수조의 정보를 측정하고, 측정 결과를 라우터를 통해 전송하여 관리자의 PC와 휴대형 단말기에서 확인할 수 있도록 함에 따라, 양식장 상황에 대한 신속한 대응 및 효율적 관리를 수행할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 양어장 원격 관리 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 양식장 관리 시스템을 나타낸 구성도이다.
도 3은 도 2의 주요 기능을 설명하기 위한 구성도이다.
도 4는 본 발명의 주요 동작을 설명하기 위한 플로우챠트이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 이동통신 단말기의 어플리케이션 화면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 양식장 관리 시스템을 나타낸 구성도이다. 도시된 바와 같이, 어류를 양식하기 위한 적어도 하나 이상의 수조(211)와, 상기 각 수조의 상태를 감지하기 위한 다수의 상태감지 센서가 구비된 센서모듈(213)과, 상기 센서모듈(213)에서 검출된 데이터를 근거리 송신하기 위한 통신모듈 A(215)와, 상기 각 수조에 대한 급이, 산소, 수온조절을 위한 제어모듈(217)과, 상기 제어모듈(217)의 제어 동작명령을 근거리 무선 수신하기 위한 통신모듈 B(219)와, 상기 각 통신모듈 A(215) 및 통신모듈 B(219)와의 근거리 통신을 수행하는 근거리 통신 라우터(223)와, 상기 근거리 통신 라우터(223)와 각 통신모듈 간의 통신 혼선을 방지하기 위한 호핑 제어기(221)와, 상기 근거리 통신 라우터(223)와 유선 또는 무선으로 접속되어 원거리 통신을 수행하고, 원거리 통신에 기반하여 상기 센서모듈(213)의 검출정보 및 제어모듈(217)의 동작 상태를 관리자의 컴퓨터(231) 또는 이동통신 단말기(233)로 제공하는 원거리 통신 라우터(225)로 이루어진다.

여기서, 상기 컴퓨터(231) 및 이동통신 단말기(233)는 어류 관리를 위한 어플리케이션이 탑재되며, 어류의 종류, 나이, 어류의 활동량에 따라 기 설정된 수온, 용존산소량, 영양염류, 산성도, 탁도에 대한 기준 값 정보가 제공된다. 따라서, 상기 센서모듈(213)은 수온센서, 용존산소량 측정센서, 영양염류 측정 센서, 산성도 측정센서, 탁도 센서가 사용된다.

또한, 전술된 어류의 종류 및 나이는 관리자에 의해 설정되며, 어류의 활동량은 수조에 적재된 용수의 용량, 어류의 평균 중량, 어류 수에 대비하는 용수의 진동 에너지로 상정될 수 있다. 즉, 상기 센서모듈(213)은 용수 파동을 측정하는 압력센서를 더 포함하며, 압력센서에서 측정되는 압력 변화량에 대한 평균치를 토대로 진동 에너지 즉, 어류의 활동량으로 산출한다.

한편, 본 발명에서 적용되는 근거리 통신을 위한 통신모듈(215, 219)은 블루투스, 지그비, NFC 통신을 위한 모듈 중 어느 하나가 사용될 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 양식장 관리 시스템을 기동하기 위한 전력은 태양광 에너지 또는 풍력 에너지와 같은 신재생 에너지를 전기에너지로 변환하여 사용토록 한다.

또한 신재생 에너지의 전력 상태는 별도의 통신모듈을 이용하여 상기 근거리 통신 라우터(223)와 통신을 수행함으로써, 전력 상태에 대한 감시가 원격으로 이루어지도록 한다.

도 3은 본 발명에 따른 양식장 관리 시스템에 대한 주요 기능을 설명하기 위한 구성도이다.

도시된 바와 같이, 상기 센서모듈(213)은 수조(211) 내 용수에 대한 수온상태를 측정하는 수온센서(313), 용존산소량을 측정하기 위한 용존산소량 센서(315), 영양염류를 측정하기 위한 영양염류센서(317), 산성도를 측정하기 위한 산성도 센서(319), 용수의 탁도를 측정하기 위한 탁도센서(321), 용수에 대한 파동상태로서 어류의 활동량을 측정하기 위한 압력센서(311)를 포함하며, 각 센서로부터 검출된 정보의 AD 컨버팅 및 데이터의 신호처리를 수행하는 데이터 처리부(323)로 구성된다.

상기 데이터 처리부(323)의 신호처리라 함은, AD 컨버팅을 통해 디지트화된 데이터를 상기 무선통신 모듈(215)의 통신 프로토콜에 따라 변환하는 것으로, 각 센서에 대한 고유코드 및 측정 정보를 포함하고 시리얼화된 정보로 가공된다. 여기서, 데이터처리부(323)는 상기 수온센서(313), 용존산소량센서(315), 영양염류센서(317), 산성도 센서(319) 및 탁도센서(321)는 각 센서로부터 측정된 신호를 디지털 신호로 변환하여 통신프로토콜에 따라 정보를 가공한다. 그러나, 상기 압력센서(311)의 경우에는 용수의 진동 즉, 어류의 활동량을 측정하는 것으로, 용수의 수면에 근접 설치된 후, 일정 시간 동안 예컨대, 12시간 또는 24시간 동안 측정된 수압의 변화를 검출하는 것이다.

이와 같이 용수의 압력 검출은 평균치로 산출됨이 바람직하며, 상기 데이터처리부(323)는 상기 압력센서(311)의 측정 데이터에 대한 평균치 산출을 수행한다. 그리고, 압력센서(311)의 평균치 측정 결과는 고유코드를 포함하는 포맷화된 정보로 가공되며, 상기 각종 센서들의 측정결과와 같이 통신 프로토콜에 따라 가공 처리된다.

한편, 상기 제어모듈(217)은 무선통신 모듈(219)과 연동하여, 어류의 급이, 산소 공급 및 수온 조절을 수행한다. 이를 위해, 급이 장치(333), 산소 공급기(335), 수온 조절기(337) 및 드라이버(331)로 구성되며, 상기 드라이버(331)는 각 장치에 대한 동작 조절을 목적으로 구비된다.

예컨대, 급이장치(333)를 동작시키기 위해서, 상기 드라이버(331)는 급이의 양, 급이 시간 정보에 대응하는 제어신호를 제공하며, 상기 산소 공급기(335)는 상기 용존산소량센서(315)에서 측정된 데이터와, 기 설정된 용존산소량에 기초하여 산소 공급량을 설정하도록 제어하고, 상기 수온 조절기(337)는 수온센서(313)의 측정치 및 기 설정된 수온데이터에 기초하여 온도를 설정하도록 제어한다. 즉, 상기 드라이버(331)는 각 장치를 운용하기 위한 제어데이터에 의해 각 장치를 정밀하게 운용하는 것이다.

따라서, 상기 무선통신 모듈 B(219)은 근거리 통신 라우터(223)로부터 전달된 각 장치에 대한 제어신호를 수신함으로써, 수신된 제어신호에 따라 급이장치(333), 산소 공급기(335) 및 수온 조절기(337)를 기동하도록 드라이버(331)를 제어한다.

그리고, 본 발명에서는 각종 센서 및 장치를 포함하여 각각의 무선통신 모듈로 사용되는 전력을 신재생 에너지로부터 제공토록 하는데, 도시된 바와 같이, 태양광 에너지를 전기 에너지로 변환하는 태양광 발전(343) 또는 풍력에너지를 전기 에너지로 변환하는 풍력발전(345)으로 구성된 에너지 공급부(341)를 포함하며, 상기 에너지 공급부(341)에서 발전된 에너지를 별도의 배터리에 충전하고, 이를 정격 전원으로 변환 출력하며, 배터리의 충전상태, 전원 공급상태를 검출하는 제어 관리부(351)와, 상기 제어 관리부(351)에서 검출된 충전상태 및 전원 공급상태 정보를 상기 근거리 통신 라우터(223)로 전송하는 무선통신 모듈 C(353)으로 이루어진다.

상기 태양광 발전(343)은 다수 개의 솔라셀로부터 전력을 공급받는 발전 수단이고, 상기 풍력발전(341)은 소형 풍력 발전기로써 소비 전력에 대응하여 그 갯 수가 결정될 것이다. 따라서, 상기 제어 관리부(351)는 에너지 공급부(341)로부터 제공되는 전력을 직류 전원으로 정류시킨 후, 정격 출력회로를 통해 배터리의 충전 전압으로 가공한다.

그리고, 배터리에서 출력되는 공급 전력을 각 장치 또는 센서의 정격전압에 따라 가변시킨 후, 전원 공급을 수행한다. 또한, 배터리의 출력전압, 충전전압, 소비 전력 등에 관한 전원 정보를 추출하여, 코드화된 정보로서 상기 무선통신 모듈 C(353)으로 제공한다.

이와 같이 구성된 양식장 관리 시스템의 동작을 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다. 도 4는 본 발명의 주요 동작을 설명하기 위한 플로우챠트이다.

먼저, S401 단계의 초기화 과정을 통해 시스템의 설치 및 셋팅이 이루어진다. 즉, 상기 에너지 공급부(341)로서, 태양광 발전(343) 또는 풍력발전(341)이 사용되며, 이는 옥외에 설치된다. 또한, 수조(211)에는 수온센서(313), 용존산소량 센서(315), 영양염류센서(317), 산성도 센서(319), 탁도센서(321) 및 압력센서(311)가 장착된다. 이러한 각종 센서는 데이터 처리부(323)에 접속되어 각 센서로부터 검출된 신호를 디지털 신호로 변환하고 기 설정된 통신 프로토콜에 대응하는 데이터 형태로 가공된다.

한편, 상기 수조(211)에는 각종 센서를 포함하여 제어모듈(217)이 장착되며, 상기 제어모듈(217)은 급이장치(333), 산소 공급기(335) 및 수온 조절기(337)를 포함한다. 상기 급이장치(333)는 자동으로 어류에게 사료를 공급하기 위한 장치이고, 산소 공급기(335)는 수조 내 용수로 산소를 공급하여 용존산소량을 높이기 위한 장치이다. 또한, 상기 수온 조절기(337)는 용수의 온도를 증가시키기 위한 장치이다. 이러한 각 장치는 드라이버(331)를 통해 제어되며, 상기 드라이버(331)는 무선통신 모듈 B(219)와 접속된다.

그리고, S403 단계로 진입하여, 상기 컴퓨터(231) 또는 이동통신 단말기(233)는 양식장 관리를 위한 어플리케이션을 다운로드 받는다. 어플리케이션은 원거리에서 양식장을 무선 관리하기 위한 프로그램이다. 상기 어플리케이션을 다운로드할 경우, 관리자는 S405 단계에서 상기 컴퓨터(231) 또는 이동통신 단말기(233)를 통해 관리정보를 등록한다. 이를 위해, 관리자는 먼저 수조의 갯 수를 설정하고, 각 수조에 대한 고유번호를 등록한다.

또한, 각 수조에 적재된 어류의 종류, 나이, 객체 수 정보를 등록한다. 그러면, 상기 어플리케이션은 S407 단계에서 기 설정된 어류의 종류 및 나이에 대응하는 적정 수온, 적정 용존산소량, 적정 영양염류, 적정 산성도, 적정 탁도를 제공한다. 그리고, 어류에 대한 활동량 정보가 기준치로서 제공될 수 있는데, 이는 전술한 바와 같이, 어류들의 활동량이라 함은 수조 내 어류의 활동으로 인한 용수의 표면 압력 변화를 나타낸다.

즉, 압력센서(311)를 수면의 바로 밑에 설치한 후, 어류 활동에 따른 수면의 진동상태를 평균화된 정보로 측정하는 것으로, 어류의 활동이 많을 경우 단위 시간당 평균 압력이 높을 것이고, 어류의 활동량이 적을 경우 단위 시간당 평균 압력이 낮을 것이다. 이러한 원리를 이용하여 정상 사육상태의 어류 활동량을 수치화된 정보로 제공함으로써, 현재 어류의 활동량이 정상상태인지를 판단한다.

상기한 어류 활동량의 수치화되는 어류의 객체수, 종류, 나이를 포함하여 수조의 크기, 용수의 용량에 따라 달라지기 때문에, 이에 대한 기준치 정보는 실험적 결과에 기초할 것이다. 따라서, 관리자는 상기 관리정보 등록 절차에서 어류의 객체수, 종류, 나이를 포함하여 수조의 크기, 용수의 용량 정보를 입력함으로써, 기준치 정보에 대응하는 현재의 어류 활동량이 정상인지를 판단토록 한다.

S409 단계로 진입해서, 양식장 관리시스템의 전력 공급이 이루어진다. 시스템 전력은 상기 태양광 발전(343) 또는 풍력발전(345)에 의해 발전 및 공급된다. 상기 태양광 발전(343)은 옥외에 설치된 다수 개의 솔라셀을 이용하여 전기 에너지를 발전하며, 풍력 발전(345)은 외부에 설치된 별도의 풍력 시스템에 의해 발전이 이루어진다. 필요에 따라, 태양광 발전(343) 및 풍력발전(345)은 동시에 운용될 수 있을 것이다.

상기 제어 관리부(351)는 발전 시스템에 대한 전력을 레귤레이팅하고, 충전 배터리에 여유 전력을 충전하며, 소비 전력 및 충전전력에 대한 감시를 수행한다. 따라서, 제어 관리부(351)는 발전시스템의 발전 에너지를 정격 전력으로 변환하여 각 센서 및 장치들로 공급한다. 그리고, 소비 전력 및 충전전력에 대한 감시 결과는 상기 무선통신 모듈 C(353)을 통해 개인용 컴퓨터(231) 또는 이동통신 단말기(233)로 제공된다.

한편, S411 단계에서, 상기 제어 관리부(351)로부터 제공된 전력이 각 센서 및 장치로 공급됨으로 인해, 각 센서들은 수조 내의 상태를 지속적으로 검출한다. 즉, 수온센서(313)는 수조의 용수 온도를 측정하고, 용존산소량 센서(315)는 수조 내 용존 산소량을 측정하며, 영양염류 센서(317)는 영양염류를 측정하고, 산성도 센서(319)는 용수의 산성도를 측정하며, 탁도센서(321)는 용수의 탁도상태를 측정하고, 압력센서(311)는 어류의 활동량에 대응하는 압력 변화를 측정한다.

이때, 상기 데이터 처리부(323)는 각 센서로부터 검출된 결과 정보를 순차적으로 수집한다. 이는 센서의 고유코드 및 검출결과 정보로 구성된 데이터를 각 센서별로 수집한다. 물론, 필요에 따라 센서의 고유코드를 사용하지 않고 센서의 순서에 따라 검출결과 정보를 시리얼로 형성할 수 있을 것이다.

이후, 상기 데이터 처리부(323)는 각 센서로부터 측정된 검출결과 정보를 상기 무선통신 모듈 A(215)로 제공하며, 무선통신 모듈 A(215)는 근거리 통신 프로토콜에 따라 상기 검출결과 정보를 송출한다. 이러한 검출결과 정보는 각 수조별로 송출이 이루어지며, 상기 데이터 처리부(323)는 각 수조에 대한 고유코드를 제공할 것이다.

상기 무선통신 모듈 A(215)로부터 송출되는 각 센서별 검출결과 정보는 근거리 통신 라우터(223)로 송출되는데, 이때 상기 호핑 제어기(221)는 적어도 둘 이상의 수조에서 발신하는 검출결과 정보를 호핑한다. 즉, S413 단계에서 상기 호핑 제어기(221)는 근거리 통신을 위한 주파수 대역을 소정 주파수 대역으로 다수 분할한 후, 각 수조별로 구비된 무선통신 모듈 A(215)을 순차적으로 교신함으로써, 통신의 혼란을 방지한다.

그리고, S415 단계로 진입하여 상기 근거리 통신 라우터(223)는 상기 원거리 통신 라우터(225)와의 통신을 수행한다. 이는 유선통신 또는 무선통신 방식으로 원거리 통신이 이루어지는 것으로, 상기 근거리 통신 라우터(223)는 유무선 원거리 통신을 위한 별도의 통신모듈을 포함한다.

원거리 통신 라우터(225)는 상기 근거리 통신 라우터(223)로부터 각 수조별, 각 센서별 검출결과 정보를 수신한다. 그리고, 상기 원거리 통신 라우터(225)는 인터넷 통신 또는 무선통신망을 통해 상기 개인용 컴퓨터(231) 또는 이동통신 단말기(233)로 검출결과 정보를 전송한다.

S417 단계에서, 상기 개인용 컴퓨터(231) 또는 이동통신 단말기(233)는 어플리케이션으로부터 제공되는 화면상으로 상기 각 수조별, 각 센서별 검출결과 정보를 제공하며, 더불어 각 센서별 검출결과 정보에 대한 기준치 정보를 디스플레이한다. 이는 수치화된 정보로 제공될 수 있으나, 관리자의 빠른 판단을 유도하기 위해 그래프화된 정보로 제공됨이 바람직할 것이다.

도 5는 본 발명의 실시 예로 나타낸 이동통신 단말기(233)의 어플리케이션을 보이고 있다. 도시된 바와 같이, 각 수조별 각 센서로부터 검출된 검출결과 정보를 그래프화된 정보로 제공하며, 기준치 정보와 더불어 디스플레이한다. 그리고, 상기 태양광 발전(343) 또는 풍력발전(345)으로부터 발전상태, 충전상태, 소비전력 상태 등을 디스플레이함으로써, 관리의 효율성을 높이고 있다. 또한, 특정 수조에서 이상상태가 발생하면 즉각적으로 경고 램프가 점등되며, 동시에 문제 해결을 위한 자동 제어가 이루어진다.

예컨대, 수조 5에서 수온이 기준치 이상으로 높아질 경우, 경고 램프가 동작됨과 동시에 수조 5의 수온조절기가 자동으로 동작하도록 한다. 또한, 수조 4에서 산소량이 기준치를 넘을 경우 수조 4의 산소공급기가 자동 동작하도록 한다.

이와 같이 각 장치에 대한 자동 제어는 어플리케이션에 의해 이루어지며, S419 단계와 같이 특정 수조의 특정 센서로부터 검출된 검출결과 정보가 기준치를 넘을 경우, 어플리케이션은 에러 메시지를 제공한다. 그리고, 이상상태에 따른 원격 제어가 이루어지도록 S421 단계와 같이 장치별 원격 제어가 이루어진다.

원격 제어는 특정 수조, 특정 센서에 대응하는 장치를 제어하는 것으로, 어플리케이션으로부터 지시되는 제어명령은 인터넷 또는 무선 통신망을 통해 상기 원거리 통신 라우터(225)로 제공된다. 그리고, 상기 원기리 통신 라우터(225)는 유무선 통신망을 이용하여 상기 근거리 통신 라우터(223)로 제어명령을 하달하며, 근거리 통신 라우터(223)는 각각의 무선통신 모듈 B(219)로 전달한다.

상기 무선통신 모듈 B(219)는 각 수조별로 구비됨에 따라, 제어명령은 해당 수조에 대응하는 무선통신 모듈 B로 제공된다. 그리고, 해당 무선통신 모듈 B(219)은 해당 드라이버(331)로 제어명령을 전달한다. 상기 제어명령은 각 장치별로 설정된 고유코드 및 제어데이터를 포함하고 있으며, 이로부터 급이장치(333), 산소 공급기(335) 및 수온 조절기(337)를 온오프 제어 또는 동작 범위 등을 설정 또는 제어하게 된다.

물론, S419 단계에서 판단한 결과 모든 수조에서 이상상태를 감지하지 못할 경우, S423 단계로 진행하여 정상동작을 유지한다. 여기서, 정상동작이라 함은 현재상태를 유지하는 것으로, 설정된 프로그램에 따라 특정 시간대별로 급이가 이루어지거나, 일정 시간 단위로 산소공급기가 동작됨을 의미한다.

이와 같이 본 발명에 따른 양식장 관리 시스템은 근거리 통신에 의해 저전력으로 수조상태를 감시함으로써, 어류의 사육 안정성을 높이고 또한 원거리 통신을 기반으로 관리자의 원격 관리 및 제어가 이루어지도록 하는 것이다.

211 : 수조 213 : 센서모듈
215 : 통신모듈 A 217 : 제어모듈
219 : 통신모듈 B 221 : 호핑 제어기
223 : 근거리 통신 라우터 225 : 원거리 통신 라우터
231 : 개인용 컴퓨터 233 : 이동통신 단말기
311 : 압력센서 313 : 수온센서
315 : 용존산소량 센서 317 : 영양염류센서
319 : 산성도 센서 321 : 탁도센서
331 : 드라이버 333 : 급이장치
335 : 산소 공급기 337 : 수온 조절기
343 : 태양광 발전 345 : 풍력발전
351 : 제어 관리부 353 : 무선통신 모듈 C

Claims

양식장 무인 관리를 위한 시스템에 있어서,
어류를 양식하기 위한 적어도 하나 이상의 수조;
상기 각 수조의 상태를 감지하기 위한 복수의 상태감지 센서가 구비된 센서모듈;
상기 센서모듈에서 검출된 데이터를 근거리 송신하기 위한 복수의 통신모듈 A;
상기 각 수조에 대한 급이, 산소, 수온조절을 위한 제어모듈;
상기 제어모듈의 제어 동작명령을 근거리 무선 수신하기 위한 복수의 통신모듈 B;
상기 각 통신모듈 A 및 통신모듈 B와의 근거리 통신을 수행하는 근거리 통신 라우터;
주파수 대역을 소정 주파수 대역으로 복수 분할한 후, 수조별로 구비된 통신모듈 A와 순차적으로 교신하여 상기 근거리 통신 라우터와 통신모듈A 간의 통신 혼선을 방지하기 위한 호핑 제어기; 및
상기 근거리 통신 라우터와 유선 또는 무선으로 접속되어 원거리 통신을 수행하고, 원거리 통신에 기반하여 상기 센서모듈의 검출정보 및 제어모듈의 동작 상태를 관리자의 컴퓨터 또는 이동통신 단말기로 제공하는 원거리 통신 라우터;를 포함하되,
상기 센서모듈은 수조 내 용수 파동을 측정하는 압력센서를 포함하며, 상기 압력센서에서 측정되는 압력 변화량에 대한 평균치를 토대로 어류의 활동량으로 상정하며, 어류의 종류, 나이, 수조에 적재된 용수의 용량, 어류의 평균 중량, 어류 수에 근거하여 어류 활동량의 기준치가 설정되는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크 구조를 갖는 양식장 관리 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 컴퓨터 및 이동통신 단말기는 어류 관리를 위한 어플리케이션이 탑재되며, 어류의 종류, 나이, 어류의 활동량에 따라 상기 각 센서의 측정결과에 대한 기준 값 정보를 제공하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크 구조를 갖는 양식장 관리 시스템.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 센서모듈은 수조 내 용수에 대한 수온상태를 측정하는 수온센서;
수조 내 용수에 대한 용존산소량을 측정하기 위한 용존산소량 센서;
수조 내 용수에 대한 영양염류를 측정하기 위한 영양염류센서;
수조 내 용수에 대한 산성도를 측정하기 위한 산성도 센서;
수조 내 용수에 대한 용수의 탁도를 측정하기 위한 탁도센서;
각 센서로부터 검출된 정보의 AD 컨버팅 및 데이터의 신호처리를 수행하는 데이터 처리부;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크 구조를 갖는 양식장 관리 시스템.
삭제
제 1 항에 있어서,
자연 에너지를 전기 에너지로 변환 공급하는 에너지 공급부;
상기 에너지 공급부에서 발전된 에너지를 별도의 배터리에 충전하고, 이를 정격 전원으로 변환 출력하며, 배터리의 충전상태, 전원 공급상태를 검출하는 제어 관리부;
상기 제어 관리부에서 검출된 충전상태 및 전원 공급상태 정보를 상기 근거리 통신 라우터로 전송하는 통신모듈 C을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크 구조를 갖는 양식장 관리 시스템.
제 5 항에 있어서,
상기 에너지 공급부는 태양광 에너지를 전기 에너지로 변환하는 태양광 발전 또는 풍력에너지를 전기 에너지로 변환하는 풍력발전으로 구성되는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크 구조를 갖는 양식장 관리 시스템.
제 5 항에 있어서,
상기 에너지 공급부는 태양광 에너지를 전기 에너지로 변환하는 태양광 발전과 풍력에너지를 전기 에너지로 변환하는 풍력발전을 겸용하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크 구조를 갖는 양식장 관리 시스템.
제 5 항에 있어서,
상기 통신모듈 A, B, C는 블루투스, 지그비, NFC 통신을 위한 모듈 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 무선 네트워크 구조를 갖는 양식장 관리 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 컴퓨터 또는 이동통신 단말기는 양식장 관리를 위한 어플리케이션을 다운로드하여 시스템 관리가 이루어지며, 상기 어플리케이션은 상기 센서모듈의 검출결과 정보에 대한 기준치 정보를 제공하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크 구조를 갖는 양식장 관리 시스템.
제 9 항에 있어서,
상기 검출결과 정보는 텍스트화된 정보 또는 그래픽화된 정보로 제공되며;
상기 어플리케이션은 상기 검출결과 정보가 상기 기준치 정보로부터 이탈될 경우 소정의 경고 메시지를 제공하고, 상기 경고 메시지에 대응하는 양식장 원격 제어명령을 상기 제어모듈로 전송하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크 구조를 갖는 양식장 관리 시스템.