KR102433226B1 - 양식 대상 관리 시스템 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 실시예들은 양식 대상에 따른 환경을 제공하고, 상기 양식 대상 및 유입된 물에 대한 측정 정보를 전달하는 양식 수조, 상기 양식 수조의 종류 및 상기 양식 대상에 따라 상기 양식 수조에 공급되는 물의 양을 조절하고, 상기 측정 정보를 이용하여 상기 양식 수조로부터 유입된 물의 수질을 관리 및 개선하고 상기 양식 수조로 물을 유입시켜 물을 순환시키는 수질 제어 장치 및 상기 양식 수조 및 상기 수질 제어 장치와 통신하며, 상기 양식 수조 및 상기 수질 제어 장치 각각을 컨트롤하는 컨트롤부를 포함하는 양식 대상 관리 시스템을 제안한다.
Description
본 발명은 양식 대상 관리 시스템 및 방법에 관한 것으로, 특히 해양이나 육상 공간에서의 어류 양식을 컨테이너 등 특정한 공간을 활용하여 양식을 위한 안정적인 환경제공을 위한 양식 대상 관리 시스템 및 방법에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
기존의 어류나 어폐류 양식장은 근해안의 가두리형 양식장이나 치어중심의 양식을 위한 육상 양식장을 구축하여 관리 및 운영을 하였다. 해양 가두리 양식장은 근해안에 인공 구조물을 활용한 구역을 설정하고, 해저에 그물을 둬 대상어류를 가두리하여 양식한다. 하지만 이런 자연환경에서의 양식은 파도, 수온, 적조 등 해양 환경에 매우 민감하여 양식의 폐사를 초래하게 되며, 이런 해양환경은 기상청 등에서 발표하는 예측 정보 또는 긴급 정보를 어민이 받아 대응함으로써 실시간 대응이 어렵고, 무방비상태로 피해를 볼 수 있다.
스마트 양식이라는 방식으로 실시간으로 수온, 산소포화도 등 수질 센서 정보를 메시지(SMS, MMS 등)를 통해 전달받는 어민들이 생겨나고는 있으나 이에 대한 대응은 차단막을 설치하는 정도의 소극적 대응 정도가 일반적이다. 또한, 이런 센싱 정보는 단순 텍스트정보이거나 일정 범위 외를 벗어난 경우 경보를 주는 정도로 그 실효성과 효과성이 높지 않은 문제가 있다. 이러한 센서시스템을 구축하는 비용은 어민들에게 있어서는 부담스러워 설치를 기피하고 있으며, 해양 양식장의 문제는 예측이 어려운 해양환경으로 인한 어류의 폐사율이 높고, 이로 인해 사전 보험을 가입하고 있으나, 이에 대한 어민이 증빙을 하기가 매우 어려운 실정이다.
육상 양식장은 해양 양식장에 비하여 환경관리가 괜찮은 편이나 수질관리, 제어, 조명, CCTV 등의 구축비용이 높아 주로 치어 양식에 중점을 두고 있으며, 해양 양식장에서 키우는 어류를 육상에서 양식하기 위해서는 물의 깊이, 먹이공급 등 구축비용이나 관리/운영을 위한 인건비가 더 높게 집행이 되어야 하는 문제가 있다.
또한, 수경재배는 통상적으로 물의 순환방식을 이용하여 토양이 없는 곳 또는 토양이 없이 재배하는 방식으로 다양한 재배방식이 존재하지만, 이러한 수경작물의 재배를 위해서는 물을 순환시킬 수 있는 펌프, 재배하고자 하는 작물에 대한 수질관리 등 다양한 시스템을 갖추어야 하는 경제적 부담이 있는 문제가 있다.
본 발명의 실시예들은 해양 양식과 육상 양식의 불확실한 양식 환경 관리와 폐사 위험성을 사전에 인지하고, 실시간 변화 발생 시 자동적인 대응이 가능하도록 ICT 및 IoT 기술과 연계한 시스템을 구축하고, 관리 요소들을 양식 대상 어류에 최적화하여 환경변화를 최소화하는데 발명의 주된 목적이 있다.
또한, 본 발명의 실시예들은 제공된 환경에서 배출되는 어류의 폐기물과 물을 수경재배 시스템과 연동하게 설계 및 구축함으로써 재활용을 통한 자연환경 훼손을 최소화하는데 발명의 주된 목적이 있다.
본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 수 있다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 본 발명은 양식 대상에 따른 환경을 제공하고, 상기 양식 대상 및 유입된 물에 대한 측정 정보를 전달하는 양식 수조, 상기 양식 수조의 종류 및 상기 양식 대상에 따라 상기 양식 수조에 공급되는 물의 양을 조절하고, 상기 측정 정보를 이용하여 상기 양식 수조로부터 유입된 물의 수질을 관리 및 개선하고 상기 양식 수조로 물을 유입시켜 물을 순환시키는 수질 제어 장치 및 상기 양식 수조 및 상기 수질 제어 장치와 통신하며, 상기 양식 수조 및 상기 수질 제어 장치 각각을 컨트롤하는 컨트롤부를 포함하는 양식 대상 관리 시스템을 제안한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은 양식 대상에 따른 환경을 제공하고, 상기 양식 대상 및 유입된 물에 대한 측정 정보를 전달하는 양식 수조, 상기 양식 수조의 종류 및 상기 양식 대상에 따라 상기 양식 수조에 공급되는 물의 양을 조절하고, 상기 측정 정보를 이용하여 상기 양식 수조로부터 유입된 물의 수질을 개선하고 상기 양식 수조로 물을 유입시켜 물을 순환시키는 수질 제어 장치, 상기 양식 수조 및 상기 수질 제어 장치와 통신하며, 상기 양식 수조 및 상기 수질 제어 장치 각각을 컨트롤하는 컨트롤부 및 상기 수질 제어 장치로부터 물이 유입되어 상기 양식 대상의 배설물이 포함된 물에 독소를 여과하여 수경재배종에 물이 공급되는 수경재배부를 포함하는 수경재배 연동 시스템을 제안한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은 양식 대상 및 유입된 물에 대한 측정 정보를 전달하고, 양식 수조를 상기 양식 대상에 따른 환경으로 제공하는 단계, 수질 제어 장치를 통해 상기 양식 수조의 종류 및 상기 양식 대상에 따라 상기 양식 수조에 공급되는 물의 양을 조절하고, 상기 측정 정보를 이용하여 상기 양식 수조로부터 유입된 물의 수질을 개선하고 상기 양식 수조로 물을 유입시켜 물을 순환시키는 단계, 컨트롤부가, 상기 양식 수조 및 상기 수질 제어 장치와 통신하며, 상기 양식 수조 및 상기 수질 제어 장치 각각을 컨트롤하는 단계 및 통합 관제 시스템이, 상기 양식 수조, 상기 수질 제어 장치 및 상기 컨트롤부와 통신을 수행하고, 상기 양식 수조 및 상기 수질 제어 장치를 실시간으로 감시하는 단계를 포함하고, 상기 양식 대상에 따른 환경으로 제공하는 단계는 상기 양식 대상이 출하 또는 촬영 범위에 들어오는 경우, 이미지 센서를 통해 상기 양식 대상을 측정하여 이미지 정보를 생성하는 단계 및 상기 양식 대상의 성장 테이블에 따라 먹이 공급부를 통해 상기 양식 대상에 먹이를 공급하는 단계를 포함하는 양식 대상 양식 방법을 제안한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예들에 의하면, 본 발명은 컨테이너 양식을 통해 자연의 예측 불가능한 상황에서 안정성을 제공하고, 내부 구성요소들을 제어하고 관리하는데 유리하며, 어종의 치어부터 양식과 출하까지 관리하고 폐사 리스크가 저하되는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 수경재배를 통해 양질의 물을 공급할 수 있으며, 원격 및 자동 관리 체계를 제공하는 효과가 있다.
여기에서 명시적으로 언급되지 않은 효과라 하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 이하의 명세서에서 기재된 효과 및 그 잠정적인 효과는 본 발명의 명세서에 기재된 것과 같이 취급된다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 양식 대상 관리 시스템을 나타내는 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 양식 대상 관리 시스템의 양식 수조를 나타내는 도면이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 양식 대상 관리 시스템의 이미지 센서의 이용을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 양식 대상 관리 시스템의 수질 제어 장치를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 양식 대상 관리 시스템의 센서와의 연동을 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 양식 대상 관리 시스템의 컨트롤부를 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 양식 대상 관리 시스템과 수경재배부와의 연동을 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 양식 대상 관리 시스템의 용존산소 부족 시 실행 프로세스를 나타내는 흐름도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 양식 대상 관리 시스템에 구비된 CCTV를 나타내는 도면이다.
도 13 내지 도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 양식 대상 관리 시스템을 자세히 나타내는 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 양식 대상 관리 시스템의 양식 수조를 나타내는 도면이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 양식 대상 관리 시스템의 이미지 센서의 이용을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 양식 대상 관리 시스템의 수질 제어 장치를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 양식 대상 관리 시스템의 센서와의 연동을 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 양식 대상 관리 시스템의 컨트롤부를 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 양식 대상 관리 시스템과 수경재배부와의 연동을 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 양식 대상 관리 시스템의 용존산소 부족 시 실행 프로세스를 나타내는 흐름도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 양식 대상 관리 시스템에 구비된 CCTV를 나타내는 도면이다.
도 13 내지 도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 양식 대상 관리 시스템을 자세히 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
기존의 일반적인 해양 양식장은 해수면에 부양할 수 있는 플라스틱 통과 이 통 간에 고정 및 연결할 수 있는 파이프로 최소 4칸을 하나의 기구로 연결하여 하나의 부유 구조물로 만들게 된다. 이때, 중앙에 작업자가 이동할 수 있도록 발판 구조로 다리를 만들어서 작업의 편의성을 제공하고, 한 칸에 그물망을 해저면으로 내려 양식어 등을 가두리하게 된다. 양식업자들은 정기적으로 가두리 양식장을 방문하여 어류 등의 상태, 그물의 상태를 육안으로 관찰하고 이상유무를 확인하며, 이에 대한 조치를 하게 된다. 하지만, 해양쓰레기 등으로 인하여 그물이 찢겨지거나 태풍 등 자연재해로 인한 양식장의 파손 등 실시간 대응이 매우 어려우며, 일반적으로 사고 이후 알게 되는데 이때는 이미 양식어들의 도난, 분실, 폐사가 이루어진 이후라 손실이 발생할 수 밖에 없다. 또한, 수질의 온도상승, 양식대상의 증가 등으로 인한 산소 부족 등으로 폐사가 발생할 경우 역시, 정기적 방문 외에는 확인할 방법이 없어 어업민들이 사전에 예방할 방법이 없는 문제가 있다. 이런 경우 보험을 통하여 보상을 받고는 있으나, 이 역시 폐사의 원인을 어민이 증명해야 하는 어려움이 존재한다. 자연재해 이외에 온도의 상승이나 산소부족 등 폐사의 원인이 되는 부분에 대하여 다양한 센서장치들이 도입되고 있으나, 파도, 바람 등 해양 환경의 불안정성으로 설치 운영에 대한 확대가 어려운 문제가 있다.
육상양식장 또는 해양양식장에 도입되기 시작한 사물인터넷기술을 활용한 센서들을 설치함으로써 수온, 산소농도 등을 측정하여 어민에게 어플리케이션을 통하여 통보하여 수온을 낮추거나 산소농도를 올리는 작업을 할 수 있도록 하였다. 육상양식장은 양식을 위한 양어장에 물의 공급 및 살균을 위한 UV시스템을 통하여 물을 공급하고 공급된 물은 양어장의 설계에 따라 일정속도와 양을 보급하기 위하여 일정 흐름을 가지도록 설계된다. 흘러간 물은 중앙 또는 측면에 설치된 수로를 통하여 다시 UV시스템으로 인입되게 된다. 이 수로에는 양어장에서 나오는 이물질이나 배설물을 거를 수 있는 필터장치가 존재한다. 또한 일정량의 물을 유지하기 위하여 배수로도 구비된다. 이외에도 환경유지를 위하여 환풍시설, 냉난방시설, 수온과 용존산소 등을 센싱할 수 있는 센서시설을 구비하고, 수온의 변화, 용존산소의 변화를 인지한 후 산소공급장치, 난방장치를 연동하여 구비하기도 한다. 하지만, 이런 환경구축을 위한 초기투자비용이 크게 들고 변경을 위한 추가공사가 필요한 경우 투자비용, 장시간의 공사기간, 이에 따르는 다양한 손실을 감수하여야 하는 단점이 있다. 또한, 양식어종에 따라 양어장의 환경과 시설이 각기 달라서 양식어종의 변화는 어려운 문제가 있다.
일반적인 수경재배, 특히 근래 지속적인 환경친화적인 식물재배방식으로 이야기되고 있는 아쿠아포닉스는 양어장과 식물재배(수경재배)방식을 연계하는 친환경 재배방식으로 양어장에서 어류가 배설하는 배설물에서 독성만을 자갈층에서 서식하는 박테리아를 아질산염으로, 다시 식물이 필요로 하는 질산염으로 변환하여 배설물이 독소를 여과하는 역할을 이용하여 양분만을 식물에게 공급하게 되면, 수경식물은 영양분을 흡수하여 물을 정화시키게 된다. 이 정화된 물은 펌프를 이용하여 다시 양어에게 정수된 물을 공급하게 된다. 하지만, 상업용으로 활용하기에는 초기 투자비용이 많이 들고, 배설물의 양이 식물의 재배에 최적화 되어있지 않아 재배되는 식물의 종, 식물이 자라는데 필요한 양분이 충분하지 않다. 반대로, 정수된 물이 양어장에 공급될 때, 공급되는 수질의 품질이나 상태가 가변적이고 제어할 수 없어 어종의 종류에 따라 오히려 폐사의 위험을 초래할 수 있다. 하여 상업적으로 사용하기에는 아직 기술적 해결방안이 필요한 문제가 있다.
따라서, 양식 대상 관리 시스템(10)은 상술한 양식장이 가진 한계와 수경재배 농법이 가진 한계를 극복하고, 제어 가능한 시스템을 제공할 수 있다.
양식 대상 관리 시스템(10)은 수질정화불량, 수온 및 용존 산소량(물속에 함유된 산소량)의 문제로 폐사의 주원인이므로 근본적인 문제를 제거하는 구조로 설계되었다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 양식 대상 관리 시스템을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 양식 대상 관리 시스템(10)은 양식 수조(100), 수질 제어 장치(200), 컨트롤부(300) 및 통합 관제 시스템(400)을 포함한다. 양식 대상 관리 시스템(10)은 도 1에서 예시적으로 도시한 다양한 구성요소들 중에서 일부 구성요소를 생략하거나 다른 구성요소를 추가로 포함할 수 있다.
양식 수조(100)는 양식 대상에 따른 환경을 제공하고, 양식 대상 및 유입된 물에 대한 측정 정보를 전달하는 ICT기술을 융합할 수 있다. ICT(Information and Communications Technologies)는 정보통신기술로서, 정보 기술과 통신 기술의 합성어로 정보 기기의 하드웨어 및 이들 기기의 운영 및 정보 관리에 필요한 소프트웨어 기술과 이들 기술을 이용하여 정보를 수집, 생산, 가공, 보존 전달, 활용하는 모든 방법을 의미한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 양식 대상은 수산동물로서, 어류, 갑각류 등으로 구현될 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
양식 수조(100)는 결합부(110), 출어관(122), 급배수관(120), 어류 관찰창(130, 140), 전열 교환기(134), 개구부(142) 및 수처리관(132)을 포함한다. 양식 수조(100)는 예시적으로 도시한 다양한 구성요소들 중에서 일부 구성요소를 생략하거나 다른 구성요소를 추가로 포함할 수 있다.
결합부(110)는 양식 수조(100)의 모서리에 위치하며, 별도의 양식 수조와 상하 또는 좌우로 결합할 수 있다. 구체적으로 결합부(110)는 직사각형의 양식 수조에 8개 형성될 수 있으며, 모든 모서리에 각각 형성되어 별도의 양식 수조와 결합될 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
출어관(122)은 양식 대상을 투입하고, 양식이 완료된 양식 대상이 출하 신호에 의해 자동 출어가 이루어질 수 있다. 구체적으로 출어관(122)은 양식 대상이 외부로 빠져나올 수 있는 크기로 형성될 수 있으며, 출하되는 양식 대상보다 작게 형성될 수 없다.
구체적으로, 출어관(122)은 양식 대상이 투입되고 출하 신호에 의해 자동 출어가 이루어지는 관으로 형성될 수 있다. 이에 따라, 양식 대상은 개구부(142) 뿐만 아니라 출어관(122)을 통해서 양식 수조(100) 내부로 투입될 수 있다.
급배수관(120)은 별도의 물탱크를 통해 물의 공급되고, 오염된 물이 배수될 수 있다. 구체적으로, 급배수관(120)은 물이 급수되는 구멍과 물이 배수되는 구멍 2개로 형성되며, 하나의 구멍이 별도의 물탱크와 연결되어 양식 수조(100)의 내부로 물이 공급되며, 나머지 구멍이 수질 제어 장치(200)와 연결되어 오염된 물이 배수될 수 있도록 할 수 있으며 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
어류 관찰창(130, 140)은 양식 대상을 관찰할 수 있다. 도 3을 참조하면, 어류 관찰창(130, 140)은 양식 수조(100)의 전면 및 측면에 위치하는 것으로 도시하였으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 이용자가 외부에서 내부를 확인할 수 있는 위치에 구비될 수 있다.
전열 교환기(134)는 양식 수조(100) 내부의 온도를 유지하고 대기를 순환시킬 수 있다.
개구부(142)는 양식 대상이 투입될 수 있다. 개구부(142)는 양식 수조(100)의 상단에 위치하는 것으로 도시하였으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 여닫이로 형성된 문을 통해 양식 대상을 투입할 수 있는 위치에 형성될 수 있다.
또한, 개구부(142)는 유연성이 있는 덮개를 포함하여 양식 수조(100)의 내부로 양식 대상을 투입하는 경우는 열고, 투입이 끝난 경우는 닫아 외부 이물질이 양식 수조(100)로 들어오는 것은 방지할 수 있다.
수처리관(132)은 수질 제어 장치(200)와 연결되고, 수질 제어 장치(200)를 통해 수질이 개선된 물이 유입되는 수처리관을 포함하는 양식 대상 관리 시스템.
양식 수조(100)는 내부에 복수의 센서를 포함하는 양식 센서부가 형성될 수 있다. 양식 수조(100)의 양식 센서부는 이미지 센서(159), 조광 센서(152), 수면 높이 측정 센서(158), 수온 및 용존산소 센서(154) 및 암모니아 측정 센서(156)를 포함하며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 양식 수조(100)는 먹이 공급부(170), 영상 촬영부(182), 광량 조절부(160) 및 전원 공급부(180)를 더 포함한다. 양식 수조(100)는 예시적으로 도시한 다양한 구성요소들 중에서 일부 구성요소를 생략하거나 다른 구성요소를 추가로 포함할 수 있다.
이미지 센서(159)는 양식 대상이 출하 또는 촬영 범위에 들어오는 경우, 양식 대상을 측정하여 이미지 정보를 생성할 수 있다.
먹이 공급부(170)는 양식 대상의 성장 테이블에 따라 양식 대상에 먹이를 공급할 수 있다. 여기서, 성장 테이블은 양식 대상의 크기 별 먹이 량을 나타낼 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
통합 관제 시스템(400)은 이미지 정보를 전달 받아 양식 대상 각각을 인식하고, 인식된 각각의 양식 대상의 머리부터 꼬리까지의 길이를 측정하여 기 설정된 통계 길이와 비교할 수 있다.
통합 관제 시스템(400)은 머리부터 꼬리까지의 길이가 기 설정된 통계 길이 이상인 경우 양식 대상을 출하하도록 출하 신호를 송신하고, 머리부터 꼬리까지의 길이가 기 설정된 통계 길이 미만인 경우 양식 대상에 따른 먹이 공급 량을 컨트롤부(300)에 송신하고 컨트롤부(300)에 의해 먹이 공급부(170)에서 양식 대상에 제공되는 먹이 공급이 조절될 수 있다.
통합 관제 시스템(400)은 이미지 정보를 전달 받아 양식 대상과 배경을 분리하고 특징을 추출하여 양식 대상 각각을 인식하고, 인식된 각각의 양식 대상을 윤곽선 추출 알고리즘에 적용하고 FFT(Fast Fourier Transform) 변환에 의해 생성된 양식 대상의 이미지의 패턴 정보를 통해 어병 여부를 판단하여 경고 신호를 송출할 수 있다.
여기서, FFT(Fast Fourier Transform) 변환은 고속 푸리에 변환으로, 간단한 계산으로 영상 또는 아날로그 신호 등의 푸리에 변환을 계산하기 위한 알고리즘이다.
영상 촬영부(182)는 양식 대상의 이동을 실시간으로 확인하도록 구비될 수 있다.
통합 관제 시스템(400)은 이미지 정보를 기반으로 양식 대상의 시간 별 위치에 따라 양식 대상 각각의 움직임 변화를 측정하며, 움직임 변화를 통해 양식 대상의 상태를 알려주고, 움직임 변화가 기 설정된 변화 이하일 경우 양식 대상의 상태에 이상이 있다고 판단하고 양식 대상의 좌표를 제공하여 영상 촬영부(182)를 양식 대상의 위치로 이동시킬 수 있다. 또한, 통합 관제 시스템(400)은 양식 대상의 좌표를 통해 양식 대상의 동선을 확인할 수 있다.
조광 센서(152)는 채광 및 광량을 측정하여 조광 값을 생성할 수 있다.
광량 조절부(160)는 양식 대상의 성장 테이블에 따른 광량을 조절할 수 있다.
통합 관제 시스템(400)은 조광 값을 전달 받아 양식 대상에 따른 광량을 컨트롤부(300)에 송신하고 컨트롤부(300)에 의해 광량 조절부(160)에서 광량이 조절될 수 있다.
수면 높이 측정 센서(158)는 물의 높이를 측정하여 높이 값을 생성할 수 있다.
수온 및 용존산소 센서(154)는 물의 상태측정을 위한 수온 및 용존산소를 측정하여 수온 및 용존산소 값을 생성할 수 있다.
암모니아 측정 센서(156)는 양식 대상의 배설물의 농도를 측정하여 암모니아 값을 생성할 수 있다.
측정 정보는 양식 수조(100) 내에 구비된 복수의 센서를 통해 측정하여 생성되고, 양식 수조 내의 (i) 물의 높이 값, (ii) 수온 값, (iii) 용존산소 값, (iv) 암모니아 값, (v) 채광과 광량 값, (vi) 이미지 정보를 적어도 하나 포함할 수 있다.
측정 정보는 수질 제어 장치(200), 컨트롤부(300) 및 통합 관제 시스템(400)에 송신될 수 있다.
수질 제어 장치(200)는 양식 수조(100)의 종류 및 양식 대상에 따라 양식 수조(100)에 공급되는 물의 양을 조절하고, 측정 정보를 이용하여 양식 수조(100)로부터 유입된 물의 수질을 관리 및 개선하고 양식 수조(100)로 물을 유입시켜 물을 순환시킬 수 있다.
수질 제어 장치(200)는 수질 센서부(210), 산소 공급부(220), 기포 발생부(240), 살균 소독부(250), 수처리필터부(230) 및 수계 장치(260)를 포함한다. 수질 제어 장치(200)는 예시적으로 도시한 다양한 구성요소들 중에서 일부 구성요소를 생략하거나 다른 구성요소를 추가로 포함할 수 있다.
수질 센서부(210)는 양식 수조(100)에서 유입되는 물을 NH3, PH, 탁도, 염도를 적어도 하나 측정하는 센서를 통해 측정할 수 있다.
산소 공급부(220)는 양식 수조에(100)서 유입되는 물의 산소가 기 설정된 범위 내로 측정되도록 산소를 공급할 수 있다.
기포 발생부(240)는 양식 수조(100)에서 유입되는 물에 기포를 발생시켜 물을 정화할 수 있다.
살균 소독부(250)는 기 설정된 범위 내의 파장을 형성하는 방사 에너지를 통해 양식 수조(100)에서 유입되는 물을 살균할 수 있다.
수처리필터부(230)는 양식 수조에서 유입되는 물의 이물질을 걸러내어 독성 물질을 제거할 수 있다.
수계 장치(260)는 양식 수조(100)에서 유입되는 물에 산소 공급부(220), 기포 발생부(240), 살균 소독부(250) 또는 수처리필터부(230)가 적어도 하나 적용되어 수질이 개선된 물을 수질 센서부(210)를 통해 재측정하여 양식 수조(100)에 공급할 수 있다.
수질 제어 장치(200)는 산소 공급부(220), 기포 발생부(240), 살균 소독부(250) 및 수처리필터부(230)의 사용 정보 또는 교체 필요 정보를 통합 관제 시스템(400)에 전달할 수 있다.
통합 관제 시스템(400)은 사용 정보 및 교체 필요 정보를 이용하여 산소 공급부(220), 기포 발생부(240), 살균 소독부(250) 및 수처리필터부(230) 각각의 교체 및 재설치 작업을 알려줄 수 있다.
컨트롤부(300)는 양식 수조(100) 및 수질 제어 장치(200)와 통신하며, 양식 수조(100) 및 수질 제어 장치(200) 각각을 컨트롤할 수 있다.
컨트롤부(300)는 모뎀부(310), 신호 처리부(320) 및 컨트롤 제어부(330)를 포함한다. 컨트롤부(300)는 예시적으로 도시한 다양한 구성요소들 중에서 일부 구성요소를 생략하거나 다른 구성요소를 추가로 포함할 수 있다.
모뎀부(310)는 양식 수조(100) 및 수질 제어 장치(200)와 연동되어 통신을 수행하고, 통합 관제 시스템(400)과 통신을 수행할 수 있다.
신호 처리부(320)는 모뎀부(310)를 통해 측정 정보를 전달 받으며, 측정 정보 각각을 신호 처리할 수 있다.
컨트롤 제어부(330)는 신호 처리된 측정 정보를 저장하고, 저장된 측정 정보를 이용하여 양식 대상 또는 양식 수조(100)의 환경에 따라 양식 수조(100)를 제어하기 위한 제어 정보를 생성할 수 있다.
컨트롤 제어부(330)는 제어 정보가 신호 처리부(320)로 전달하여 송신 목적에 따라 신호를 구분하여 처리하여 모뎀부(310)를 통해 양식 수조(100) 또는 수질 제어 장치(200)로 송신할 수 있다.
컨트롤부(300)는 제어 정보를 수질 제어 장치(200)로 송신하여 양식 수조를 제어하며, 측정 정보가 기 설정된 범위를 벗어나는 경우 물이 오염되었다고 판단하여 수질 제어 장치를 구동 시킬 수 있다.
수질 제어 장치(200)는 측정 정보 각각이 기 설정된 범위 내로 측정되도록 제어 정보를 기 설정된 시간 단위로 전달 받을 수 있다.
컨트롤부(300)는 측정 정보가 기 설정된 임계치보다 낮은 경우, 양식 수조(100)에서 측정 정보를 수신하면, 측정 정보, 양식 수조의 식별번호, 급배수관 식별번호를 적어도 하나 포함하여 수질 제어 장치(200) 및 통합 관제 시스템(400)으로 전송하고 긴급 모니터링을 위한 긴급 모니터링 신호를 생성하여 통합 관제 시스템(400)으로 전송할 수 있다.
수질 제어 장치(200)는 측정 정보를 기반으로 동작하며, 양식 수조의 급수기를 통해 물이 급수되어 유입되며, 유입되는 물의 측정 정보가 기 설정된 임계치 이상이 될 때까지 동작할 수 있다.
컨트롤부(300)는 기 설정된 임계치 이상이 될 때의 측정 정보를 통합 관제 시스템(400)으로 전송하여 긴급 모니터링을 해지할 수 있다.
통합 관제 시스템(400)은 양식 수조(100), 수질 제어 장치(200) 및 컨트롤부(300)와 통신을 수행하고, 양식 수조(100) 및 수질 제어 장치(200)를 실시간으로 감시할 수 있다.
통합 관제 시스템(400)은 양식 수조(100) 및 수질 제어 장치(200)로부터 전달받은 측정 정보, 컨트롤부(300)의 컨트롤 정보, 양식 대상, 먹이량, 양식 대상의 크기, 수질을 적어도 하나 포함하여 저장할 수 있다.
통합 관제 시스템(400)은 컨트롤부(300)와 연결되며, 저장된 데이터를 빅데이터부에 누적하고, 누적된 데이터를 기반으로 양식 대상 별 최적의 환경을 형성하기 위한 기준을 형성할 수 있다. 여기서, 최적의 환경은 양식 대상에 알맞은 양식 환경을 의미한다.
수경재배 연동 시스템(30)은 양식 대상 관리 시스템(10)에 수경재배부(500)를 더 포함하여 구현될 수 있다.
수경재배부(500)는 수질 제어 장치(200)로부터 물이 유입되어 양식 대상의 배설물이 포함된 물에 독소를 여과하여 수경재배종에 물이 공급될 수 있다.
수경재배부(500)는 물의 수온, 물의 영양분의 상태, 용존산소를 적어도 하나 포함하는 물의 상태와 양식 수조(100)에서 수질 제어 장치(200)로 유입되는 물의 상태가 매칭되는 경우 물이 공급될 수 있다.
수경재배부(500)는 수경재배종에 공급되는 물과 수질 제어 장치(200)로 유입되는 물이 동일한 특성을 가지는 단위로 그룹핑되어 수질 제어 장치(200)와 파이프라인을 통해 연결되고, 수경재배종에 공급되는 물의 상태를 별도의 센서를 통해 측정하여 생성된 수경 센서 값을 통합 관제 시스템(400) 및 별도의 사용자 단말기(20)에 전송할 수 있다.
수질 제어 장치(200)는 수경 센서 값을 더 전달받아 기 설정된 물의 공급 여부와 수경 센서 값을 비교하여 수경재배부(500)에 물을 공급할 수 있다.
도 2는 컨테이너를 활용한 양식과 수경재배(아쿠아포닉스) 전체에 대한 구성을 나타내는 예시도이다.
양식 수조(100)는 컨테이너로 구현될 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
양식 대상 관리 시스템(10)은 양식대상 어종에 적합한 환경을 제공하는 컨테이너(100)와, 각각의 컨테이너(100)의 환경제어, 수질관리, 통신망 연동 등의 역할을 수행하는 수질 제어 장치(200)를 포함할 수 있다.
또한, 지역 관제(410) 및 통신망(420)을 통한 통합 관제 시스템(400)은 수질 제어 장치(200) 및 컨테이너(100)의 내부 관리 시스템을 실시간 감시할 수 있도록 할 수 있다.
수질 제어 장치(200)는 수경재배부(500)를 위한 최적의 물을 공급할 수 있도록 제어하는 역할을 수행한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 컨테이너(100)는 20ft, 40ft 등이 병합형, 적층형으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 40ft 컨테이너(100)를 단독으로 사용하거나 20ft 컨테이너 2개를 병합하여 총 4개의 컨테이너(100)와 수질 제어 장치(200)를 사용하고, 40ft 컨테이너 2대를 병합하여 총 2개의 컨테이너(100)와 수질 제어 장치(200)를 사용할 수 있다. 컨테이너(100)의 구성과 병합은 사용자에 의해 변화할 수 있으며, 한정을 두지 않는다.
도 3의 (a)는 양식 수조의 측면을 나타내는 도면이고, 도 3의 (b)는 양식 수조의 측면을 나타내는 도면이고, 도 3의 (c)는 양식 수조의 측면을 나타내는 도면이다.
컨테이너(100)의 후면에는 물의 공급 및 오염된 물의 배수 및 정화를 위한 급배수관(120)이 형성될 수 있다. 급배수관(120)은 수질 제어 장치(200)에서 컨테이너(100)의 종류, 양식 대상에 따라 최적화된 수질과 양으로 공급되도록 제어될 수 있다.
컨테이너(100)의 후면에는 양식이 완료된 양식 대상의 자동 출어를 위한 출어관(122)이 형성될 수 있다. 이때, 출어관(122)은 출어의 편의성을 위하여 하단부에 위치할 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
양식 대상의 투입을 위하여 컨테이너(100)의 상단에는 복수의 개구부(142)가 형성될 수 있다. 개구부(142)는 컨테이너(100)에 적층되는 구조로서, 태양열이나 외부 오물이 들어가지 않도록 개폐가 가능한 구조로 제작할 수 있다.
개구부(142)는 컨테이너(100)의 상단에 형성되는 것으로 도시하였으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 컨테이너(100)의 전면, 후면, 측면 등 양식 대상을 컨테이너(100)의 내부에 투입할 수 있는 위치에 형성될 수 있다.
컨테이너(100)는 개구부(142)로 투입된 양식어가 정상적인 상태인지를 확인하기 위해 방수 처리와 외부 환경(온도, 습도 등)이 차단될 수 있는 어류 관찰창(130, 140)을 컨테이너(100)의 전면과 측면에 두어 시각적으로 관찰할 수 있다. 어류 관찰창(130, 140)은 특수 강화 유리 재질의 스크린 등이 추가 설치되어 외부 환경 차단이 가능하도록 할 수 있다.
컨테이너(100)의 측면에 형성된 어류 관찰창(140)은 중심의 하단에 사각 형상으로 형성되는 것으로 도시하였으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 양식 대상 관리 시스템(10)을 이용하는 이용자가 컨테이너(100) 내의 양식 대상을 확인할 수 있는 위치에 다양한 형상으로 형성될 수 있다.
컨테이너(100)의 전면에 형성된 어류 관찰창(130)은 수처리관(132)을 기준으로 오른쪽 하단에 형성되는 것으로 도시하였으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 양식 대상 관리 시스템(10)을 이용하는 이용자가 컨테이너(100) 내의 양식 대상을 확인할 수 있는 위치에 다양한 형상으로 형성될 수 있다.
컨테이너(100)의 전면에는 물의 정화, 순환을 위하여 수질 제어 장치(200)에 의해 물을 순환할 수 있도록 수처리관(132)을 설치될 수 있다.
컨테이너(100)의 측면에는 컨테이너(100)의 내부의 온도를 유지하고 대기를 순환시켜 공기정화를 할 수 있는 전열 교환기(134)가 설치될 수 있다.
컨테이너(100)의 측면은 수질 센서 정합장치(124)를 더 포함할 수 있다. 수질 센서 정합장치(124)는 컨테이너(100) 내부에 위치하는 복수의 센서들을 정합시키는 장치로서, 복수의 센서들에서 측정된 값들을 대조 확인하여 임의의 부분을 비교하여 일치하는지 여부를 체크할 수 있다. 이를 통해 각 센서로 측정한 값들의 일치 여부를 판단하여 일치하지 않을 경우, 수질 제어 장치(200)에서 물의 수질이 개선되도록 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 컨테이너(100)는 내부의 격벽을 설치하여 어류 출어 후 잔여분 처리 또는 청소를 원활하게 할 수 있고, 컨테이너(100)의 내부에 IoT 센서 정합/제어 장치 등을 설치할 수 있다. 또한, 적층 구조의 컨테이너(100)는 상부의 개구부(142)를 원활하게 사용할 수 없으므로 하부 컨테이너 구조를 외부문으로 열고 격벽의 사다리(136)를 통해 어류 출어용 잔여 처리, 내부 장비 점검 및 청소 등을 원활하게 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 어류 관찰창(130, 140)은 특수 보온 강화 유리일지라도 내외부의 온도차가 발생할 수 있으므로, 커튼을 추가적으로 설치하여 내부 온도 손실을 최소화시킬 수 있으며, 외부 출입문에 IoT 센서 및 설비 제어 정합장치를 부착하여 정보를 송신할 수 있다. 또한, 태풍 등의 자연재해에도 문제없도록 결합부(110)는 하부 지지대를 결속하고 상부 컨테이너와도 연결할 수 있는 쇠고리 부착형으로 형성될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 양식 대상 관리 시스템의 양식 수조의 내부 구성을 나타내는 도면이다.
양식 대상 관리 시스템(10)은 양식 대상이 되는 어종 별로 컨테이너(100)의 내부 환경이 달라지고, 이를 위해 실시간으로 컨테이너(100)의 내부 환경을 관제 및 제어할 수 있다.
도 4를 참조하면, 컨테이너(100)는 양식 대상을 위한 최소한의 수질 상태 측정을 위하여 수온 및 용존산소 센서(154), 양식 대상의 폐사에 직접적인 영향을 주는 배설물의 농도를 측정하기 위한 NH3(암모니아)측정기(156), 컨테이너(100) 내부의 물의 높이를 측정하는 수면 높이 측정 센서(158), 컨테이너(100) 내부의 조광을 측정하는 조광센서(152) 등이 컨테이너(100)의 크기와 형태에 따라 복수 설치될 수 있다.
컨테이너(100)는 필요성에 따라 추가적으로 염분센서, 압력센서 등이 설치될 수 있으며, 설치되는 센서의 종류와 연동방식에 따라 컨트롤부(300)의 인터페이스, 신호처리 등의 구성요소는 달라질 수 있다.
컨테이너(100)의 복수의 센서들에 의해 측정된 센싱 데이터는 컨트롤부(300)로 전송되고, 이 실시간 정보는 통합 관제 시스템(400)에서 모니터링할 수 있다. 여기서, 센싱 데이터는 복수의 센서들에서 측정된 측정 정보로 구현된다.
컨트롤부(300)는 설치환경에 따라 유선 망 또는 무선 통신망을 통하여 정보를 전송할 수 있다.
컨트롤부(300)는 각각의 컨테이너(100)가 유지하여야 하는 기준을 셋팅할 수 있으며, 상기 기준을 벗어나는 센싱 데이터가 수신되면 통합 관제 시스템(400)에 알람을 발생시키고, 자동적으로 컨테이너 내부를 조절할 수 있다.
조광 센서(152)는 양식어류의 종류에 따라 필요한 채광과 광량에 맞도록 LED 광량을 조절하도록 채광과 광량을 측정한다. 이때, 조절이 필요하다고 판단하고 지시하는 역할은 컨트롤부(300)가 수행하며, 조절 전과 후의 광량에 대한 값은 통합 관제 시스템(400)에 제공한다. 구체적으로, 조광 센서(152)를 통해 측정된 채광과 광량을 통해 통합 관제 시스템(400)이 조절이 필요하다고 판단되는 LED 광량의 조절 량을 컨트롤부(300)에 전달하여 광량 조절부(160)를 조절할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 광량 조절부(160)는 수산 양식용 채광/광량 LED 파장대로 광량을 조절할 수 있으며, 통합 관제 시스템(400)에 미리 저장된 어종 생태 환경 데이터의 광량 영향 데이터를 기반으로 양식 대상의 종류 별 적절한 광량을 선택하여 조절할 수 있다. 구체적으로, 광량은 UV가 바이오, 국방 등에 사용되며, IR은 센서, 통신, 국방, 헬스케어 등에 사용될 수 있다. 여기서, 광량이 460nm, 660nm인 경우 농생명, 심리생리, 디스플레이 등에 사용될 수 있으며, 농생명에 알맞은 460nm와 660nm를 기준으로 각 양식 대상의 종류 별로 광량을 설정할 수 있다.
양식 대상 관리 시스템(10)은 양식 대상의 크기 변화를 알기 위하여 컨테이너(100)의 내부에 이미지센서(619)가 두 개 이상 설치되며, 출하 시 또는 촬영 범위에 들어오는 양식 대상의 크기를 상단과 전면에서 측정하여 계측을 할 수 있다.
계측된 정보는 컨트롤부(300)에 전송하게 되고, 전송된 데이터를 근거하여 어류의 종과 수를 기준으로 평균 크기를 산출, 먹이 공급부(170)에 일정시간 영양분을 공급하게 명령할 수 있다.
양식 대상 관리 시스템(10)은 명령된 이력과 먹이 공급 량 등의 데이터를 통합 관제 센터(400)에서 관리할 수 있도록 제공될 수 있다. 여기서, 명령된 이력은 컨트롤부(300)의 컨트롤 정보일 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 통합 관제 센서(400)에서 명령된 이력일 수도 있다.
양식 대상 관리 시스템(10)은 기타 전원 제어 장치(180), 영상 촬영부(182) 등은 필요에 따라 추가 설치될 수 있다.
여기서, 영상 촬영부(182)는 컨테이너(100) 내부 하단에 위치하는 것으로 도시하였으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 컨테이너(100) 내부에서 이동하는 양식 대상을 확인하고, 컨테이너(100) 내부를 모두 확인할 수 있는 위치에 위치할 수 있다.
또한, 영상 촬영부(182)는 양식 대상의 좌표를 입력 받아 상기 양식 대상의 위치를 따라 추적할 수 있다.
컨테이너(100)의 내벽은 양식 대상의 생육 환경에 최적화할 수 있도록 특수 보온 도료로 코팅처리 될 수 있으며, 보온효과를 위하여 온수 조절 시스템과 연동할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 양식 대상 관리 시스템(10)은 양식 대상의 생육 환경을 최적화하기 위해 최적화된 보온 처리 기술과 실시간 센서 기반 산소 공급 기술을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 최적화된 보온 처리 기술은 열 반사, 열전도, 열 전달이 이루어지며, 수계 배관 및 양식 수조에 특수 코팅을 처리하여 결로 및 부식, 성능 저하, 보수 비용, 구체, 폐기물 등이 발생하지 않을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 시간 센서 기반 산소 공급 기술은 기포 발생부(240)를 통해 기포 개수의 증가 및 계면 면적이 넓어지고, 내부 압력과 용해율이 높아지고 확산성 및 체류 시간이 좋아지며, 기포 표면 고농도 이온 농축이 일어나 어종에 따른 적정 산소량을 유지하고 관리할 수 있다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 양식 대상 관리 시스템의 이미지 센서의 이용을 나타내는 도면이다.
도 5를 참조하면, 양식 대상 관리 시스템(10)은 2개의 이미지 센서(159)를 통해 양식 대상의 크기를 측정할 수 있다. 여기서 양식 대상의 크기는 육안으로 확인할 수 있도록 머리에서 꼬리까지의 길이, 일 측면의 지느러미에서 반대 쪽의 지느러미까지의 길이 등을 통해 측정할 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 이미지 센서(159a)는 양식 대상을 측면에서 촬영하고, 제2 이미지 센서(159b)는 양식 대상을 정면에서 촬영 할 수 있다. 여기서, 제1 이미지 센서(159a)는 위 또는 아래에 위치할 수 있으며, 제2 이미지 센서(159b)는 좌 또는 우에 위치할 수 있다.
제1 이미지 센서(159a) 및 제2 이미지 센서(159b)에서 촬영된 이미지들은 통합 관제 시스템(400)으로 송신되어 측면에서 촬영한 이미지로 머리에서 꼬리까지의 길이를 측정할 수 있고, 정면에서 촬영한 이미지로 촬영하여 지느러미에서 지느러미까지의 길이를 측정할 수 있다.
통합 관제 시스템(400)은 머리에서 꼬리까지의 길이와 지느러미에서 지느러미까지의 길이와 기 설정된 통계 길이와 비교하여 출하여부를 결정할 수 있다. 구체적으로, 기 설정된 통계 길이에 머리에서 꼬리까지의 길이와 지느러미에서 지느러미까지의 길이가 모두 만족하는 경우 양식 대상은 성장하였다고 판단하여 출하시킬 수 있으며, 기 설정된 통계 길이에 머리에서 꼬리까지의 길이와 지느러미에서 지느러미까지의 길이가 하나라도 만족하지 못하는 경우 양식 대상은 성장하지 못했다고 판단하며, 이에 따른 먹이를 공급할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 통합 관제 시스템(400)은 커브핏 알고리즘을 적용하여 호 둘레를 측정할 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
통합 관제 시스템(400)은 출하 신호 및 먹이 공급 량을 컨트롤부(300)에 송신하여 컨트롤부(300)에서 양식 수조(100)를 컨트롤할 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 통합 관제 시스템(400)에서 양식 수조(100)로 양식 대상을 출하시키기 위한 출하 신호 및 먹이 공급 량을 바로 송신할 수도 있다.
통합 관제 시스템(400)은 양식 수조(100) 내에 구비된 복수의 양식 대상 각각의 크기를 측정하여 날짜, 시간, 먹이 량, 양식 대상의 크기 등이 포함된 성장 데이터를 구축하여 저장할 수 있으며, 성장 데이터를 참고하여 양식 대상을 관리할 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 양식 대상 관리 시스템(10)은 실시간 이미지 데이터의 분석을 통한 양식 대상의 성장 크기를 측정하여 적정 사료를 제공할 수 있다. 양식 대상 관리 시스템(10)은 이미지 센서를 수평, 수직 방향으로 설치를 통한 분석을 토대로 양식 대상이 휘어 있는 상태까지도 판단하여 정확한 크기를 판단할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 이미지 정보는 10 frame/초 속도 이상 처리할 수 있고, 양식 대상이 중앙에 들어왔을 때의 이미지를 측정하여 길이를 측정할 수 있다.
도 6을 참조하면, 양식 대상 관리 시스템(10)은 이미지 센서(159)를 통해 획득한 이미지 정보를 통해 어병 유무를 확인할 수 있다.
구체적으로, 통합 관제 시스템(400)은 이미지 정보를 전달 받아 양식 대상과 배경을 분리하고 특징을 추출하여 양식 대상 각각을 인식할 수 있다. 여기서, 인식된 각각의 양식 대상에 윤곽선 추출(Edge Detection) 알고리즘을 적용하여 양식 대상의 이미지에서 윤곽선만을 추출할 수 있다.
통합 관제 시스템(400)은 윤곽선이 추출된 이미지에 FFT 변환을 수행하여 생성된 양식 대상의 이미지의 패턴 정보를 통해 어병 여부를 판단할 수 있으며, 비정상 상태로 판단되어 어병 패턴을 보유하는 경우 경고 신호를 송출할 수 있다. 여기서, 정상 패턴 정보 및 어병 패턴 정보를 통해 어병의 정상 상태와 비정상 상태를 판단할 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
어병 패턴은 기 저장된 어병 데이터를 통해 어병/미생물 익생균 정보를 통해 확인할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 양식 대상 관리 시스템의 수질 제어 장치를 나타내는 도면이다.
수질 제어 장치(200)는 일정량의 물의 유입과 배출, 측정을 위하여 별도의 펌프 및 압력 시설을 갖출 수 있다.
수질 제어 장치(200)는 컨테이너(100)에서 유입되는 물에 대하여 수질을 개선하고 제어할 수 있다.
양식 대상 관리 시스템(10)은 컨테이너(100)의 복수의 센서에 의하여 물의 오염이나 수준 이하의 측정이 되면, 컨테이너(100)의 급배수관(120)이 작동하여 수질 제어 장치(200)로 유입 순환하여 개선될 수 있다.
컨테이너(100)에서 수질 제어 장치(200)로 유입되는 물은 미생물 처리하기 위해 수질 센서부(210)로 들어와 다시 한번 측정될 수 있다.
유입된 물은 수계 장치(260), 산소 공급부(220), 수처리필터부(230)를 통하여 독성물질을 제거하는 부분과 살균 소독부(250), 초미세 기포수와 같은 암모니아 분해력이 높은 기포 발생부(240)를 통하여 수질개선을 한 결과를 다시 수질 센서부(210)를 통하여 측정된 후 컨테이너로 순환 급수하게 된다. 여기서, 살균 소독부(250)는 자외선(UV장치)로 구현될 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
구체적으로, 양식 대상 관리 시스템(10)은 컨테이너(100)의 복수의 센서에 의하여 물의 오염을 나타내는 수준 이하의 측정이 되면, 급배수관(120)을 통해 컨테이너(100)에서 수질 제어 장치(200)로 오염된 물이 유입되며, 수질 센서부(210)를 통해 물의 상태를 측정하고, 산소 공급부(220), 수처리필터부(230), 살균 소독부(250), 기포 발생부(240), 수질 센서부(210)를 통해 물의 수질 개선을 수행하며, 수질 센서부(210)를 통해 수질이 개선된 물을 재측정하여 물의 수질이 개선된 경우 수처리관(132)을 통해 수질이 개선된 물이 컨테이너(100)로 공급될 수 있다.
양식 대상 관리 시스템(10)은 수질 제어 장치(200)의 디바이스 및 필터 등의 사용 정보, 교체 필요 정보 등이 통합 관제 시스템(400)으로 전달되고, 이를 근거로 하여 교체 및 재설치 작업을 진행할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 양식 대상 관리 시스템의 센서와의 연동을 나타내는 도면이다.
양식 수조(100)는 어류의 배설물 중 암모니아가 주 폐사의 원인이 되므로, 단백질 보다는 아미노산 사료 배합을 통해서 최소 독성 암모니아 배출과 이를 나노 버블 형태로 수처리하고, 최종 미생물을 배합시켜 최적 수질 정화 처리 같은 순환 여과식 기술 기반의 설계가 이루어질 수 있다.
또한, 양식 수조(100)는 외부의 온도 환경 영향을 최소화할 수 있는 보온 유지에 최적합한 도료를 적용 및 유지보수도 용이할 수 있도록 하는 적합한 소재를 선택하여 설계할 수 있다.
흰다리 새우, 철갑상어(치어) 등과 같은 수면이 낮은 양식구조는 수조 내 적층식 구조로 설계될 수 있고, 무지개 송어 등과 같이 유수가 빠른 어류는 병합식 양식 수조(100)를 통한 유속 증대 방식 구조로 설계될 수 있고, 잉어, 뱀장어, 미꾸라지 등은 단일 구조 등과 같이 어류 치사율을 고려한 구조로 설계될 수 있다.
양식 수조(100)와 수질 제어 장치(200)에는 용존 산소 센서, PH 센서, 탁도 센서, 염분 센서, 암모니아 센서 등이 장착되고, 복수의 센서에 의해 측정된 정보는 각각의 정보를 수집하는 컨트롤부(300)를 통하여 관제 및 설비와 연동하게 될 수 있다.
통합 관제 시스템(400)은 누적되는 각 컨테이너(100) 별 데이터를 근거로 양식 대상 별 최적의 환경을 고도화하게 되는 빅데이터 시스템으로 활용할 수 있다.
따라서, 양식 수조(100) 및 수질 제어 장치(200) 각각에 구비된 센서들을 센서 정합 장치(124)로 정합하여 통합 관제 시스템(400)에 송신하여 분석에 사용될 수 있으며, 그 외에서 CCTV, 장비 제어 및 설비 제어 여부 또한 통합 관제 시스템(400)에 송신할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 센서, 장비 및 설비 관리는 IoT 정합 및 장비/설비 제어장치에 의한 ICT 현장 제어실에서 1차적으로 관리할 수 있다. 또한, 필요한 설비 장비 및 센서 정보는 메인 센서 서버(클라우딩 시스템, IDC 서버 관리)에서 2차적으로 관리할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 설비 제어 장치의 하이브리드 발전 설비는 풍력에 의한 풍력발전을 통해서 전기를 생성하고 풍력 회전력을 통한 부력체의 부력을 이용해서 수면을 상승시켜 그 낙차를 통한 수력 발전과 공기를 이용한 발전시스템으로 전기를 생산할 수 있다. 이는 기존 비효율적인 양수발전 방식과는 전혀 다른 새로운 원리를 적용한 것으로 AC를 직접 출력하며, 무진동, 무소음 발전 설비로 설치장소가 크게 제약이 없으며, 발전 효율성이 높다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 양식 대상 관리 시스템의 컨트롤부를 나타내는 도면이다.
컨테이너(100)와 수질 제어 장치(200)에서 발생되는 신호는 센서의 유형에 따라 유선과 무선 AP(16)를 통하여 각 구역에 설치된 컨트롤부(300)와 연동될 수 있다.
CCTV(14)는 별도의 영상 망을 통하여 NVR 저장장치로 구성되는 방식과 컨트롤부(300)를 통하여 연동되는 방식을 적용할 수 있으나, 그 용도에 따라 구성될 수 있다.
AP(16)와 연동된 복수의 센서의 신호들은 컨트롤부(300)의 모뎀부(310)에 연동될 수 있다. 여기서, AP(16)와 연동된 복수의 센서의 신호들은 무선의 모뎀부(310)에 접속 연동하게 되며, 유선의 센서들은 컨트롤부(300)의 유선의 모뎀부(310)에 연동된다.
신호 처리부(320)는 각각 연동되어 전달되는 신호들을 각 신호 별로 신호처리를 할 수 있다. 여기서, 처리된 신호는 CPU에 저장되고, 컨트롤 제어부(330)를 통하여 컨트롤 받게 될 수 있다.
예를 들어, 이상수준의 센싱 데이터의 어떤 방식으로 처리할 것인지, 어떤 구성요소와 연동하여 명령을 내릴 것인지 등은 컨트롤 제어부(330)에서 양식 대상 별, 제공환경 별 등 별도의 알고리즘으로 구현될 수 있다.
양식 대상 관리 시스템(10)은 컨트롤 제어부(330)에서 결정된 명령이 다시 신호 처리부(320)로 전송되어 통합 관제 시스템(400)으로 정보를 전송하기 위한 프로세스와 컨테이너, 설비 등으로 명령을 내려야 하는 프로세스로 구분하여 신호를 처리할 수 있다.
양식 대상 관리 시스템(10)은 통합 관제 시스템(400)의 네트워크 환경에 따라 무선 또는 유선으로 구성할 수 있으며, 통합 관제 시스템(400)로 보내진 각종 신호와 컨테이너(100)의 환경, 양식 대상의 종류, 먹이량, 양식 대상의 크기변화, 수질의 상태 등을 포함하는 데이터를 통해 빅테이터서버(430)에 쌓여 컨테이너(100) 양식 시 가장 최적화된 기준을 마련할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 양식 대상 관리 시스템과 수경재배부와의 연동을 나타내는 도면이다.
양식 및 관상 등의 양식 대상은 종류에 따라 그 생태 환경이 변화하여 수온, 용존산소(Dissolved Oxygen, DO) 등이 다르고, 수경재배를 위한 재배종에 따라 제공해야 하는 물의 상태 즉, 수온, 영양분의 상태, 용존산소(Dissolved Oxygen, DO) 등 모든 것이 크게 또는 미세한 차이를 가질 수 있다.
수경재배 연동 시스템(30)은 각 컨테이너(100)의 물의 상태를 관리하여 특성이 매칭되는 수경재배종에게 제공할 수 있다.
수경재배 연동 시스템(30)은 컨테이너(100)에서 물의 정화를 위하여 수질 제어 장치(200)에 순환되고, 수질 제어 장치(200)에 공급된 물의 상태를 측정하여 그 상태와 수경재배지 내 매칭되는 각 재배종에 물을 공급할 수 있다.
수경재배 연동 시스템(30)은 수경재배종의 동일한 특성을 가지는 단위로 그룹핑하여 파이프라인(510)을 연결하여 매칭한다.
수경재배 연동 시스템(30)은 그룹핑된 수경재배 그룹에는 1차적으로 정화시설을 거쳐 재배작물에게 물이 공급되며, 공급되는 물의 상태를 복수의 센서(520)를 거쳐 측정할 수 있다. 이 측정된 데이터는 통합 관제 시스템(400)과 이용자 App(20)으로 정보를 공급할 수 있다.
통합 관제 시스템(400) 및 App(20)에서는 원격으로 유무선망을 통하여 물의 공급여부(물의 수위, 산소공급량 등)를 수동 동작시킬 수 있으며, 수질 제어 장치(200)에서 수경재배부(500)로의 물의 공급여부 센서 데이터를 설정하여 자동공급을 수행할 수도 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 양식 대상 관리 시스템의 용존산소 부족 시 실행 프로세스를 나타내는 흐름도이다. 용존산소 부족 시 실행 프로세스는 양식 대상 관리 시스템에 의해 수행되며, 양식 대상 관리 시스템이 수행하는 동작에 관한 상세한 설명과 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
용존산소 부족 시 실행 프로세스는 용존산소가 기준치보다 낮은 센싱 데이터가 측정된 경우 이하의 프로세스로 작동할 수 있다. 용존산소 부족 시 실행 프로세스는 수준이하 데이터(data) 수신(S1110), 데이터를 제공하고 경고 발생(S1120), 수질 제어 장치에 데이터 제공(S1130), 급수기 동작(S1132), 산소 공급기 작동(S1134), 수준 이상 여부 확인(S1140), 산소공급기 정지(S1150), 급수기 동작 해지(S1152) 및 경고 해지(S1154)를 수행할 수 있다.
수준이하 데이터(data) 수신(S1110)은 컨트롤부로 미리 설정해둔 컨테이너의 수준 이하의 용존산소 데이터를 수신할 수 있다.
데이터를 제공하고 경고 발생(S1120)은 통합 관제 시스템으로 용존산소량, 컨테이너의 식별번호, 급배수관 식별번호 등의 데이터와 함께 경고(Alarm) 신호를 발생시키는 신호를 유선 또는 무선망을 이용하여 전송시켜 발생시킬 수 있다.
수질 제어 장치에 데이터 제공(S1130)은 통합 관제 시스템에서 긴급 모니터링이 시작되고, 동시에 컨트롤부는 수질 제어 장치에 동일한 데이터를 제공할 수 있고, 수질 제어 장치에서 데이터를 기반하여 산소공급기에 동작 지시 정보를 송신할 수 있다.
급수기 동작(S1132)은 수신이 완료되었다는 것을 컨트롤부가 확인한 후 컨테이너의 급수기를 열고 물을 수질 제어 장치로 급수하기 시작한다.
산소 공급기 작동(S1134)은 산소공급기를 통해 유입되는 물에 산소를 지속적으로 공급하고, 동시에 용존산소 센서는 지속적으로 수질 상태를 센싱한 후 컨트롤장치에 정의된 수준 이상이 될 때까지 산소공급을 지속하도록 한다.
수준 이상 여부 확인(S1140)은 주기적으로 확인하며, 수준 이상이 되었다는 데이터가 수신되면, 산소공급기 정지(S1150)에서 컨트롤부를 통해 수질 제어 장치에 산소공급을 정지하도록 하고, 급수기 동작 해지(S1152)에서 급수기 동작을 해지할 수 있다.
경고 해지(S1154)는 최종 센싱된 용존산소 데이터를 통합 관제 시스템에 송신한 후 알람을 해지하는 프로세스로 동작할 수 있다.
도 11에서는 각각의 과정을 순차적으로 실행하는 것으로 개재하고 있으나 이는 예시적으로 설명한 것에 불과하고, 이 분야의 기술자라면 본 발명의 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 도 11에 기재된 순서를 변경하여 실행하거나 또는 하나 이상의 과정을 병렬적으로 실행하거나 다른 과정을 추가하는 것으로 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능할 것이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 양식 대상 관리 시스템에 구비된 CCTV를 나타내는 도면이다.
CCTV는 양식 수조(100) 각각의 외부에 구비될 수 있으며, 도난 및 재해를 방지할 수 있다.
또한, 수질 제어 장치(200)는 화재를 방지하기 위해 청정가스계 소화장치(시설), 이동식 미분무 소화장치를 추가적으로 설치할 수 있다. 통합 관제 시스템(400)은 청정 청정가스계 소화장치를 추가적으로 관리할 수 있다.
도 12를 참조하면, 양식 수조(100)는 하단에 지지대를 통해 결속하고, 연결 고리를 통해 바닥에 고정시켜 태풍, 강풍과 같은 재해를 방지할 수 있다.
도 13 내지 도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 양식 대상 관리 시스템을 자세히 나타내는 도면이다.
도 13을 참조하면, 양식 수조(100), 수질 제어 장치(200), 수계 시스템 및 공통부 설비 등을 IoT 센서 및 제어 정합장치를 통해서 ICT 현장 제어실에서 1차적으로 모두 스마트 관제를 하며, 클라우딩 시스템을 기반으로 확장하여 양식 대상 관리 시스템(10)을 2차적으로 지역 단위 별 ICT 센터에서 모니터링 할 수 있다.
지역 단위 별 관제는 클라우딩 시스템을 통해서 거점 내 양식 수조(100)를 모니터링하여 출하를 위한 신호와 연계되어 관리할 수 있다. 주요 서버는 IDC 센터에서 보안 등의 문제가 없도록 할 수 있다.
도 14를 참조하면, 양식 관리는 양식 수조(100)를 관리하는 현장 관제 센터와 각 센터를 통합 관리하는 지역본부 통합 시스템 관제 센터로 관리할 수 있다. 따라서, 통합 관제 시스템(400)은 현장 관제 센터와 관제 센터를 모두 포함하여 구현될 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 양식 대상 관리 시스템(10)은 생육양식 관리기술로 어종 크기 분석을 통한 성장에 적합한 사료를 자동화하고, 어종 동선 및 패턴 분석을 통한 어병 예측 및 치료 항생제를 선택할 수 있으며, 출하 어종 크기 분석을 통한 어종을 선별 및 분류할 수 있다. 또한, 양식 대상 관리 시스템(10)은 주요설비 관리기술로 센서분석을 통한 산소 공급기 연동 및 액화산소 동작을 처리할 수 있고, 나노 마이크로 버블 수 처리 설비 연동 및 백업을 관리하고, 양식 수조의 온도 센서의 분석을 기반으로 냉난방기 설비의 수온 조정을 관리하고, 친환경 무소음/무진동 신재생 하이브리드로 발전설비 및 제어할 수 있다. 통합 관제 시스템(400)은 상술한 생육양식 관리기술 및 주요설비 관리기술을 빅데이터 분석 알고리즘에 적용하여 양식 대상의 폐사 방지 및 성장을 촉진하여 출하를 자동화할 수 있으며, 설비 관리를 자동화할 수 있다.
도 15을 참조하면, 양식 대상 관리 시스템(10)은 복수의 컨테이너(100)를 통해 복수의 양식 대상을 각각 관리할 수 있으며, 실시간으로 어류 정보를 수질 제어 장치(200) 및 통합 관제 시스템(400)으로 전달할 수 있다. 양식 대상 관리 시스템(10)은 추가적으로 설비 제어를 위한 별도의 급수탱크, 모래여과기, 펌프, 하이브리드 발전 설비 등의 정보를 통합 관제 시스템(400)으로 전달할 수 있다.
수질 제어 장치(200)는 수질 제어를 위해 구동된 정보를 통합 관제 시스템(400)으로 전달할 수 있다.
통합 관제 시스템(400)은 어류 정보를 통해 빅데이터 분석을 하며, 이를 통해 최적의 생육 환경을 학습하고, 스캐닝 기반의 크기 선별이 가능하며, 어종 이미지를 통해 패턴 분석이 가능할 수 있다.
구체적으로, 양식 대상 관리 시스템(10)은 빅데이터 분석을 통해 최적의 생육 환경을 학습하여 어류의 성장을 촉진할 수 있고, 스캐닝 기반의 크기 선별을 통해 양식 대상의 크기 별 사료를 선정할 수 있으며, 어종의 이미지 패턴 분석을 통해 패턴 별 어병을 관리할 수 있다. 여기서, 어병은 어류에 발생하는 병으로, 어류의 패턴 변화를 통해 확인할 수 있다.
양식 대상 관리 시스템(10)은 각종 센서들에 따른 빅데이터 분석을 통한 생육환경을 학습, 어류 성장을 촉진시킬 수 있는 최적의 환경을 구성할 수 있다. 여기서, 빅데이터 분석은 학습, 인공지능을 통해 이루어 지며 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
양식 대상 관리 시스템(10)은 어류 스캐닝을 통한 크기 분별, 자동 사료 공급부를 연계한 자동 사료 공급 시스템에 적용될 수 있다.
양식 대상 관리 시스템(10)은 어류 연사 기법을 통한 비정상적인 패턴을 파악하고 어병을 추적하여 관리하며, 적절한 항생 치료제를 적용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 빅데이터는 원격제어 단계, 복합자동제어 단계, 지능화 단계 및 자율 경영 단계로 구성될 수 있다. 여기서, 원격제어 단계는 네트워크 기반의 양식장 수조 감시 시스템을 통해 어업경영, 양식장 관리, 센서/설비 원격 관제는 원격으로 원격 제어는 자율로 수행될 수 있다. 복합자동제어 단계는 양식장 환경 자동 제어시스템을 통해 어업경영, 양식장 관리는 원격으로, 자동제어, 복합 환경 감시는 자율로 수행될 수 있다. 지능화 단계는 개체 적용형 자동 사료 공급을 통해 어업경영을 원격으로, 양식장 자동화 자율제어 복합 환경 자율 감시는 자율로 수행될 수 있다. 자율 경영 단계는 양식생산 자율관리 및 경영지원 시스템을 통해 자율로 운영되며, 자율 경영, 양식장 관리 지능화, 양식생산 자율 관리, 복합환경 자율 감시(클라우딩 시스템)가 수행될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 컨테이너(100)는 45-50톤 수조 하중 및 적층 구조 설계 시 하중을 고려한 연결과 철근 지지대 구조로 설계되며, 자동 어류 출하를 고려한 구조로 활어차 또는 어류 분류 컨테이너 시스템과 연동 가능한 구조로 설계될 수 있다.
양식 수조(100) 내부의 잠열 및 누적된 가스를 외부와 연결된 전열 교환기(134)를 통해 외부로 환기 및 내부 결누 등이 발생하는 것을 방지하여 결누에 의한 수조 곰팡이 원인으로 인한 폐사를 방지할 수 있다.
전열 교환기(134)는 데워지기 위한 차가운 신선한 외기가 유입되어 온도 유지를 위한 데워진 신선한 공기로 배출될 수 있으며, 실내의 따뜻한 오염된 공기(잠열)가 유입되어 식어진 오염된 공기(잠열)로 배출될 수 있다.
양식 수조(100)의 급수는 상층부(단독 양식 수조 구조) 또는 좌측부(적층 구조) 경우 상부 급배수관(120)으로 설계하고, 배수 또는 어류 자동 출어를 위한 출어관은 하부 배수관 겸용으로 사용할 수 있으며, 플랙시블 케이블(Flexible Cable) 관을 이용하여 용도와 시점에 맞게 사용할 수 있다.
어류 관찰창(130, 140)은 온도 손실 최소화를 고려하여 특수 유리 및 창틀 연결부에 의해 열 누수에 의한 내부 온도 손실을 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 양식 대상 관리 시스템(10)은 객층 보호 대책으로 종자를 확보하여 양식 대상을 양식할 수 있다. 구체적으로, 양식 대상 관리 시스템(10)은 청정 기술을 활용한 복합 어종 양식이 가능하고, 자체적 각 수산물 별 종자 확보 및 부화, 유생배양, 치어 생산이 가능할 수 있으며, 수산바이오 기술, 첨단 미세기포 시스템, 미네랄 과학기술과 융합할 수 있다. 또한, 유생 인큐베이팅 시설은 수산물 마리당 단위밀도가 상대적으로 높으며, 질병 요인을 사전에 제어하여 비상시에 사용 가능한 양식 용수로 사전 배양할 수 있다. 또한, 인큐베이팅 시설에서 면역력이 형성된 치어를 입식하여 성공률을 보장할 수 있다.
예를 들어, 인큐베이팅 시설은 양식 용수의 배양을 시작하여 종자 확보와 종묘 생산으로 종묘를 인큐베이팅할 수 있다. 여기서, 양식용수의 배양은 약 7~10일 소요되며, 종자 확보와 종묘 생산은 약 3~4일, 종묘 인큐베이팅은 약 70~90일 소요될 수 있다. 인큐베이팅이 완료되면, 양식 대상 관리 시스템(10)의 양식 수조(100)로 옮겨 양식하며, 관리할 수 있으며, 이는 약 80~100일 소요되며, 그 이후 고효율 양식 출하가 이루어질 수 있다. 이때 출하된 양식 대상은 친환경 무항생 수산물이다.
본 실시예들에 따른 동작은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능한 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능한 매체는 실행을 위해 프로세서에 명령어를 제공하는 데 참여한 임의의 매체를 나타낸다. 컴퓨터 판독 가능한 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들면, 자기 매체, 광기록 매체, 메모리 등이 있을 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수도 있다. 본 실시예를 구현하기 위한 기능적인(Functional) 프로그램, 코드, 및 코드 세그먼트들은 본 실시예가 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 양식 대상 관리 시스템
100: 양식 수조
200: 수질 제어 장치
300: 컨트롤부
400: 통합 관제 시스템
100: 양식 수조
200: 수질 제어 장치
300: 컨트롤부
400: 통합 관제 시스템
Claims (20)
- 양식 대상에 따른 환경을 제공하고, 상기 양식 대상 및 유입된 물에 대한 측정 정보를 전달하는 양식 수조;
상기 양식 수조의 종류 및 상기 양식 대상에 따라 상기 양식 수조에 공급되는 물의 양을 조절하고, 상기 측정 정보를 이용하여 상기 양식 수조로부터 유입된 물의 수질을 관리 및 개선하고 상기 양식 수조로 물을 유입시켜 물을 순환시키는 수질 제어 장치;
상기 양식 수조 및 상기 수질 제어 장치와 통신하며, 상기 양식 수조 및 상기 수질 제어 장치 각각을 컨트롤하는 컨트롤부; 및
상기 양식 수조, 상기 수질 제어 장치 및 상기 컨트롤부와 통신을 수행하고, 상기 양식 수조 및 상기 수질 제어 장치를 실시간으로 감시하는 통합 관제 시스템을 포함하고,
상기 양식 수조는 복수의 양식 센서부를 포함하고, 상기 양식 센서부는 상기 양식 대상이 출하 또는 촬영 범위에 들어오는 경우, 상기 양식 대상을 측정하여 이미지 정보를 생성하는 이미지 센서를 포함하며,
상기 이미지 센서는 상측 또는 하측에 구비되며, 상기 양식 대상을 측면에서 촬영하는 제1 이미지 센서 및 좌측 또는 우측에 구비되고, 상기 양식 대상을 정면에서 촬영하는 제2 이미지 센서를 포함하며, 상기 양식 대상이 상기 제1 이미지 센서 및 상기 제2 이미지 센서의 중앙에 위치하는 경우 상기 양식 대상을 측정하고,
상기 통합 관제 시스템은 상기 제1 이미지 센서 및 상기 제2 이미지 센서를 통해 생성된 이미지 정보를 기반으로 상기 양식 대상의 길이를 측면 및 정면에서 각각 측정하고, 상기 제1 이미지 센서를 기반으로 측정된 길이 및 상기 제2 이미지 센서를 기반으로 측정된 길이를 기 설정된 통계 길이와 비교하여, 상기 통계 길이를 모두 만족하는 경우 상기 양식 대상을 출하시키고, 상기 통계 길이를 적어도 하나 만족하지 못하는 경우 상기 양식 대상의 길이에 따른 먹이 공급 량을 상기 컨트롤부에 송신하고,
상기 통합 관제 시스템은, 상기 이미지 정보를 전달 받아 상기 양식 대상과 배경을 분리하고 특징을 추출하여 상기 양식 대상 인식하고, 상기 인식된 양식 대상을 윤곽선 추출 알고리즘에 적용하여 윤곽선이 추출된 이미지에 FFT 변환을 수행하여 생성된 상기 양식 대상의 이미지의 패턴 정보를 통해 어병 여부를 판단하며, 상기 패턴 정보가 비정상 상태로 판단되어 어병 패턴을 보유하는 경우, 경고 신호를 송출하는 것을 특징으로 하는 양식 대상 관리 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 양식 수조는,
상기 양식 대상을 투입하고, 출하 신호에 의해 자동 출어가 이루어지는 출어관;
물탱크를 통해 물의 공급되고, 오염된 물이 배수되는 급배수관;
상기 양식 대상을 관찰하는 어류 관찰창;
상기 양식 수조 내부의 온도를 유지하고 대기를 순환시키는 전열 교환기;
상기 양식 대상이 투입되는 개구부; 및
상기 수질 제어 장치와 연결되고, 상기 수질 제어 장치를 통해 수질이 개선된 물이 유입되는 수처리관을 포함하는 양식 대상 관리 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 양식 센서부는,
물의 높이를 측정하여 높이 값을 생성하는 수면 높이 측정 센서;
물의 상태측정을 위한 수온 및 용존산소를 측정하여 수온 및 용존산소 값을 생성하는 수온 및 용존산소 센서;
상기 양식 대상의 배설물의 농도를 측정하여 암모니아 값을 생성하는 암모니아 측정 센서; 및
채광 및 광량을 측정하여 조광 값을 생성하는 조광 센서를 포함하는 양식 대상 관리 시스템. - 제3항에 있어서,
상기 통합 관제 시스템은 상기 양식 수조 및 상기 수질 제어 장치로부터 전달받은 상기 측정 정보, 상기 컨트롤부의 컨트롤 정보, 상기 양식 대상, 먹이량, 상기 양식 대상의 크기, 수질을 적어도 하나 포함하여 저장하는 것을 특징으로 하는 양식 대상 관리 시스템. - 삭제
- 삭제
- 제4항에 있어서,
상기 양식 대상의 이동을 실시간으로 확인하도록 구비되는 영상 촬영부를 더 포함하고,
상기 통합 관제 시스템은 상기 이미지 정보를 기반으로 상기 양식 대상의 시간 별 위치에 따라 상기 양식 대상의 움직임 변화를 측정하며, 상기 움직임 변화를 통해 상기 양식 대상의 상태를 알려주고, 상기 움직임 변화가 기 설정된 변화 이하일 경우 양식 대상의 상태에 이상이 있다고 판단하고 상기 양식 대상의 좌표를 제공하여 상기 영상 촬영부를 상기 양식 대상의 위치로 이동시키는 것을 특징으로 하는 양식 대상 관리 시스템. - 제4항에 있어서,
상기 양식 수조는,
상기 양식 대상의 성장 테이블에 따른 광량을 조절하는 광량 조절부를 포함하고,
상기 통합 관제 시스템은 상기 조광 값을 전달 받아 상기 양식 대상에 따른 광량을 상기 컨트롤부에 송신하고 상기 컨트롤부에 의해 상기 광량 조절부에서 광량이 조절되는 것을 특징으로 하는 양식 대상 관리 시스템. - 제4항에 있어서,
상기 측정 정보는,
상기 양식 수조 내에 구비된 복수의 센서를 통해 측정하여 생성되고, 상기 양식 수조 내의 (i) 물의 높이 값, (ii) 수온 값, (iii) 용존산소 값, (iv) 암모니아 값, (v) 채광과 광량 값, (vi) 이미지 정보를 적어도 하나 포함하고,
상기 측정 정보는 상기 수질 제어 장치, 상기 컨트롤부 및 상기 통합 관제 시스템에 송신되는 것을 특징으로 하는 양식 대상 관리 시스템. - 제4항에 있어서,
상기 수질 제어 장치는,
상기 양식 수조에서 유입되는 물을 NH3, PH, 탁도, 염도를 적어도 하나 측정하는 센서를 통해 측정하는 수질 센서부;
상기 양식 수조에서 유입되는 물의 산소가 기 설정된 범위 내로 측정되도록 산소를 공급하는 산소 공급부;
상기 양식 수조에서 유입되는 물에 기포를 발생시켜 물을 정화하는 기포 발생부;
기 설정된 범위 내의 파장을 형성하는 방사 에너지를 통해 상기 양식 수조에서 유입되는 물을 살균하는 살균 소독부; 및
상기 양식 수조에서 유입되는 물의 이물질을 걸러내어 독성 물질을 제거하는 수처리필터부; 및
상기 양식 수조에서 유입되는 물에 상기 산소 공급부, 상기 기포 발생부, 상기 살균 소독부 또는 수처리필터부가 적어도 하나 적용되어 수질이 개선된 물을 상기 수질 센서부를 통해 재측정하여 상기 양식 수조에 공급하는 수계 장치를 포함하는 양식 대상 관리 시스템. - 제10항에 있어서,
상기 수질 제어 장치는,
상기 산소 공급부, 상기 기포 발생부, 상기 살균 소독부 및 수처리필터부의 사용 정보 또는 교체 필요 정보를 상기 통합 관제 시스템에 전달하며,
상기 통합 관제 시스템은 상기 사용 정보 및 교체 필요 정보를 이용하여 상기 산소 공급부, 상기 기포 발생부, 상기 살균 소독부 및 수처리필터부 각각의 교체 및 재설치 작업을 알려주는 것을 특징으로 하는 양식 대상 관리 시스템. - 제4항에 있어서,
상기 컨트롤부는,
상기 측정 정보가 기 설정된 임계치보다 낮은 경우, 상기 양식 수조에서 상기 측정 정보를 수신하면, 상기 측정 정보, 상기 양식 수조의 식별번호, 급배수관 식별번호를 적어도 하나 포함하여 상기 수질 제어 장치 및 상기 통합 관제 시스템으로 전송하고 긴급 모니터링을 위한 긴급 모니터링 신호를 생성하여 상기 통합 관제 시스템으로 전송하며,
상기 수질 제어 장치는 상기 측정 정보를 기반으로 동작하며, 상기 양식 수조의 급수기를 통해 물이 급수되어 유입되며, 상기 유입되는 물의 측정 정보가 기 설정된 임계치 이상이 될 때까지 동작하고,
상기 컨트롤부는 상기 기 설정된 임계치 이상이 될 때의 측정 정보를 상기 통합 관제 시스템으로 전송하여 상기 긴급 모니터링을 해지하는 것을 특징으로 하는 양식 대상 관리 시스템. - 제12항에 있어서,
상기 통합 관제 시스템은,
상기 컨트롤부와 연결되며, 상기 저장된 데이터를 빅데이터부에 누적하고, 상기 누적된 데이터를 기반으로 상기 양식 대상 별 양식 환경을 형성하기 위한 기준을 형성하는 것을 특징으로 하는 양식 대상 관리 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 컨트롤부는,
상기 양식 수조 및 상기 수질 제어 장치와 연동되어 통신을 수행하는 모뎀부;
상기 모뎀부를 통해 상기 측정 정보를 전달 받으며, 상기 측정 정보 각각을 신호 처리하는 신호 처리부;
상기 신호 처리된 측정 정보를 저장하고, 상기 저장된 측정 정보를 이용하여 상기 양식 대상 또는 상기 양식 수조 환경에 따라 상기 양식 수조를 제어하기 위한 제어 정보를 생성하는 컨트롤 제어부를 포함하고,
상기 컨트롤부는 상기 제어 정보가 상기 신호 처리부로 전달하여 송신 목적에 따라 신호를 구분하여 처리하여 상기 모뎀부를 통해 상기 양식 수조 또는 상기 수질 제어 장치로 송신하는 것을 특징으로 하는 양식 대상 관리 시스템. - 제14항에 있어서,
상기 컨트롤부는,
상기 제어 정보를 수질 제어 장치로 송신하여 상기 양식 수조를 제어하며, 상기 측정 정보가 기 설정된 범위를 벗어나는 경우 상기 물이 오염되었다고 판단하여 상기 수질 제어 장치를 구동 시키며,
상기 수질 제어 장치는 상기 측정 정보 각각이 기 설정된 범위 내로 측정되도록 상기 제어 정보를 기 설정된 시간 단위로 전달 받는 것을 특징으로 하는 양식 대상 관리 시스템. - 양식 대상에 따른 환경을 제공하고, 상기 양식 대상 및 유입된 물에 대한 측정 정보를 전달하는 양식 수조; 상기 양식 수조의 종류 및 상기 양식 대상에 따라 상기 양식 수조에 공급되는 물의 양을 조절하고, 상기 측정 정보를 이용하여 상기 양식 수조로부터 유입된 물의 수질을 관리 및 개선하고 상기 양식 수조로 물을 유입시켜 물을 순환시키는 수질 제어 장치; 상기 양식 수조 및 상기 수질 제어 장치와 통신하며, 상기 양식 수조 및 상기 수질 제어 장치 각각을 컨트롤하는 컨트롤부; 및 상기 양식 수조, 상기 수질 제어 장치 및 상기 컨트롤부와 통신을 수행하고, 상기 양식 수조 및 상기 수질 제어 장치를 실시간으로 감시하는 통합 관제 시스템을 포함하는 양식 대상 관리 시스템; 및
상기 수질 제어 장치로부터 물이 유입되어 상기 양식 대상의 배설물이 포함된 물에 독소를 여과하여 수경재배종에 물이 공급되는 수경재배부를 포함하고,
상기 양식 수조는 복수의 양식 센서부를 포함하고, 상기 양식 센서부는 상기 양식 대상이 출하 또는 촬영 범위에 들어오는 경우, 상기 양식 대상을 측정하여 이미지 정보를 생성하는 이미지 센서를 포함하며,
상기 이미지 센서는 상측 또는 하측에 구비되며, 상기 양식 대상을 측면에서 촬영하는 제1 이미지 센서 및 좌측 또는 우측에 구비되고, 상기 양식 대상을 정면에서 촬영하는 제2 이미지 센서를 포함하며, 상기 양식 대상이 상기 제1 이미지 센서 및 상기 제2 이미지 센서의 중앙에 위치하는 경우 상기 양식 대상을 측정하고,
상기 통합 관제 시스템은 상기 제1 이미지 센서 및 상기 제2 이미지 센서를 통해 생성된 이미지 정보를 기반으로 상기 양식 대상의 길이를 측면 및 정면에서 각각 측정하고, 상기 제1 이미지 센서를 기반으로 측정된 길이 및 상기 제2 이미지 센서를 기반으로 측정된 길이를 기 설정된 통계 길이와 비교하여, 상기 통계 길이를 모두 만족하는 경우 상기 양식 대상을 출하시키고, 상기 통계 길이를 적어도 하나 만족하지 못하는 경우 상기 양식 대상의 길이에 따른 먹이 공급 량을 상기 컨트롤부에 송신하고,
상기 통합 관제 시스템은, 상기 이미지 정보를 전달 받아 상기 양식 대상과 배경을 분리하고 특징을 추출하여 상기 양식 대상 인식하고, 상기 인식된 양식 대상을 윤곽선 추출 알고리즘에 적용하여 윤곽선이 추출된 이미지에 FFT 변환을 수행하여 생성된 상기 양식 대상의 이미지의 패턴 정보를 통해 어병 여부를 판단하며, 상기 패턴 정보가 비정상 상태로 판단되어 어병 패턴을 보유하는 경우, 경고 신호를 송출하는 것을 특징으로 하는 수경재배 연동 시스템. - 제16항에 있어서,
상기 수경재배부는,
물의 수온, 물의 영양분의 상태, 용존산소를 적어도 하나 포함하는 물의 상태와 상기 양식 수조에서 상기 수질 제어 장치로 유입되는 물의 상태가 매칭되는 경우 물이 공급되는 것을 특징으로 하는 수경재배 연동 시스템. - 제16항에 있어서,
상기 수경재배부는,
상기 수경재배종에 공급되는 물과 상기 수질 제어 장치로 유입되는 물이 동일한 특성을 가지는 단위로 그룹핑되어 상기 수질 제어 장치와 파이프라인을 통해 연결되고, 상기 수경재배종에 공급되는 물의 상태를 별도의 센서를 통해 측정하여 생성된 수경 센서 값을 통합 관제 시스템 및 별도의 사용자 단말기에 전송하고,
상기 수질 제어 장치는 상기 수경 센서 값을 더 전달받아 기 설정된 물의 공급 여부와 상기 수경 센서 값을 비교하여 상기 수경재배부에 물을 공급하는 것을 특징으로 하는 수경재배 연동 시스템. - 양식 대상 관리 시스템에 의한 양식 대상 양식 방법에 있어서,
양식 대상 및 유입된 물에 대한 측정 정보를 전달하고, 양식 수조를 상기 양식 대상에 따른 환경으로 제공하는 단계;
수질 제어 장치를 통해 상기 양식 수조의 종류 및 상기 양식 대상에 따라 상기 양식 수조에 공급되는 물의 양을 조절하고, 상기 측정 정보를 이용하여 상기 양식 수조로부터 유입된 물의 수질을 개선하고 상기 양식 수조로 물을 유입시켜 물을 순환시키는 단계;
컨트롤부가, 상기 양식 수조 및 상기 수질 제어 장치와 통신하며, 상기 양식 수조 및 상기 수질 제어 장치 각각을 컨트롤하는 단계; 및
통합 관제 시스템이, 상기 양식 수조, 상기 수질 제어 장치 및 상기 컨트롤부와 통신을 수행하고, 상기 양식 수조 및 상기 수질 제어 장치를 실시간으로 감시하는 단계를 포함하고,
상기 양식 대상에 따른 환경으로 제공하는 단계는,
상기 양식 대상이 출하 또는 촬영 범위에 들어오는 경우, 이미지 센서를 통해 상기 양식 대상을 측정하여 이미지 정보를 생성하는 단계; 및
상기 양식 대상의 성장 테이블에 따라 먹이 공급부를 통해 상기 양식 대상에 먹이를 공급하는 단계를 포함하고,
상기 양식 수조는 복수의 양식 센서부를 포함하고, 상기 양식 센서부는 상기 양식 대상이 출하 또는 촬영 범위에 들어오는 경우, 상기 양식 대상을 측정하여 이미지 정보를 생성하는 이미지 센서를 포함하며, 상기 이미지 센서는 상측 또는 하측에 구비되며, 상기 양식 대상을 측면에서 촬영하는 제1 이미지 센서 및 좌측 또는 우측에 구비되고, 상기 양식 대상을 정면에서 촬영하는 제2 이미지 센서를 포함하며, 상기 양식 대상이 상기 제1 이미지 센서 및 상기 제2 이미지 센서의 중앙에 위치하는 경우 상기 양식 대상을 측정하고,
상기 실시간으로 감시하는 단계는 상기 제1 이미지 센서 및 상기 제2 이미지 센서를 통해 생성된 이미지 정보를 기반으로 상기 양식 대상의 길이를 측면 및 정면에서 각각 측정하고, 상기 제1 이미지 센서를 기반으로 측정된 길이 및 상기 제2 이미지 센서를 기반으로 측정된 길이를 기 설정된 통계 길이와 비교하여, 상기 통계 길이를 모두 만족하는 경우 상기 양식 대상을 출하시키고, 상기 통계 길이를 적어도 하나 만족하지 못하는 경우 상기 양식 대상의 길이에 따른 먹이 공급 량을 상기 컨트롤부에 송신하고,
상기 실시간으로 감시하는 단계는 상기 이미지 정보를 전달 받아 상기 양식 대상과 배경을 분리하고 특징을 추출하여 상기 양식 대상 인식하고, 상기 인식된 양식 대상을 윤곽선 추출 알고리즘에 적용하여 윤곽선이 추출된 이미지에 FFT 변환을 수행하여 생성된 상기 양식 대상의 이미지의 패턴 정보를 통해 어병 여부를 판단하며, 상기 패턴 정보가 비정상 상태로 판단되어 어병 패턴을 보유하는 경우, 경고 신호를 송출하는 것을 특징으로 하는 양식 대상 양식 방법. - 제19항에 있어서,
상기 양식 수조 및 상기 수질 제어 장치를 실시간으로 감시하는 단계는,
상기 이미지 정보를 전달 받아 상기 양식 대상을 인식하고, 상기 인식된 양식 대상의 머리부터 꼬리까지의 길이를 측정하여 기 설정된 통계 길이와 비교하고,
상기 머리부터 꼬리까지의 길이가 기 설정된 통계 길이 이상인 경우 상기 양식 대상을 출하하도록 출하 신호를 송신하고, 상기 머리부터 꼬리까지의 길이가 기 설정된 통계 길이 미만인 경우 상기 양식 대상에 따른 먹이 공급 량을 상기 컨트롤부에 송신하고 상기 컨트롤부에 의해 먹이 공급부에서 상기 양식 대상에 제공되는 먹이 공급이 조절되며,
상기 양식 수조 및 상기 수질 제어 장치를 실시간으로 감시하는 단계는 상기 이미지 정보를 전달 받아 상기 양식 대상과 배경을 분리하고 특징을 추출하여 상기 양식 대상을 인식하고, 상기 인식된 양식 대상을 윤곽선 추출 알고리즘에 적용하고 FFT 변환에 의해 생성된 상기 양식 대상의 이미지의 패턴 정보를 통해 어병 여부를 판단하여 경고 신호를 송출하는 것을 특징으로 하는 양식 대상 양식 방법.
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