KR102547425B1 - 수조식 양식장 수질 측정 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

수조식 양식장 수질 측정 장치 및 방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 수조식 양식장 수질 측정 장치는, 복수개의 양식 수조에 일대일로 대응되게 설치되며, 통신부 및 센싱부를 구비하는 복수개의 센서노드; 상기 복수개의 센서노드로 수질 측정 명령을 전송하는 송신기; 상기 복수개의 센서노드 및 상기 송신기에 전원을 공급하는 배터리 및 전원의 공급과 데이터의 전송이 가능하도록 상기 복수개의 센서노드, 상기 송신기 및 상기 배터리를 연결하는 케이블을 포함하며, 상기 송신기는 상기 케이블을 통해 상기 복수개의 센서노드 각각에 대한 수질 측정 명령을 순차적으로 전송하고, 각 센서노드의 통신부는 자신이 속한 센서노드에 대한 수질 측정 명령을 수신한 경우 자신이 속한 센서노드의 센싱부를 가동시켜 수질 데이터를 생성하거나 또는 상기 수질 측정 명령의 전송 순서 상 소정 범위 내 인접한 센서노드에 대한 수질 측정 명령을 수신한 경우 자신이 속한 센서노드의 센싱부를 가동시켜 수질 데이터를 생성한다.

Description

수조식 양식장 수질 측정 장치 및 방법{DEVICE AND METHOD FOR MEASURING WATER QUALITY OF WATER TANK TYPE FARM}

본 발명은 수조식 양식장 수질 측정 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 복수개의 양식 수조의 수질 데이터를 원격에서 측정할 수 있는 수조식 양식장 수질 측정 장치 및 방법에 관한 것이다.

수조식 양식장은 펌프를 이용하여 끌어올린 해수를 양식 수조에 공급한 후 그 수조에서 어폐류를 양식하는 양식장을 말한다. 수조식 양식장은 양식 수조 내에서 양식이 이루어지므로, 양식 수조의 수온, 용존 산소 등과 같은 수질의 변화를 관리하여 어폐류 생육을 위한 최적 환경을 유지하는 것이 필요하다. 하지만 수온, 용존산소 등은 다양한 외부 환경에 의해 변동한다.

예를 들면, 적조가 발생한 해수가 취수될 경우 양식수조의 용존 산소가 급격히 감소할 수 있다. 또한, 수조 내 어폐류 개체수가 많거나 사료를 먹은 후에는 용존 산소가 상대적으로 낮아진다. 한편, 양식장 정전 상황 등에 의해 양식 수조에 산소를 공급하는 산소공급기가 멈출 경우 수조의 용존 산소가 급격히 감소할 수 있다. 또한, 고수온, 냉수대 등 급격한 수온 변화가 발생한 해수를 취수할 시 수온에 따라 어폐류가 소비하는 사료의 양, 호흡하는 산소의 양이 변화하므로 관리자는 사료양 및 수조에 인공적으로 공급하는 산소량을 적절히 조절해야 한다.

종래에는 양식 수조의 수질을 어폐류의 활동 상태를 관리자가 육안으로 확인하고 경험을 바탕으로 추측하는 경우가 많았다. 그러나 이러한 방식을 통해서는 수질에 대한 정확하고 정량적인 측정이 어렵다. 물론, 정량적인 수질 확인을 위하여 관리자가 수질 측정기를 휴대한 후 현장에서 직접 계측하는 것도 가능하지만 이는 양식 수조가 다수개 존재하는 경우 비효율적이다.

한편, 양식 수조의 수질을 자동으로 측정하여 관리자에게 전송하는 원격 측정 시스템이 일부에서 사용되고 있다. 이러한 원격 측정 시스템은 상당한 전력을 소비하는 문제가 있다. 또한, 수조식 양식장은 양식장마다 그 구조가 상이하여 정형화된 시스템 구축이 어렵기도 하다. 이에 전력 소모가 적으면서도 양식장 구조 및 환경에 관계없이 설치 및 적용이 용이한 수질 측정 기술의 개발이 요구되고 있다.

등록특허 제1712377호 "수질 측정키트의 이미지 처리 기법을 이용한 양식장 자동화 수질분석 및 원격 감시시스템", 2017.03.07. 등록공고

본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 양식장 구조 및 환경에 관계없이 설치 및 적용이 용이한 수질 측정 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 전력 소모를 최소화할 수 있는 수조식 양식장 수질 측정 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 복수개의 양식 수조에 일대일로 대응되게 설치되며, 통신부 및 센싱부를 구비하는 복수개의 센서노드; 상기 복수개의 센서노드로 수질 측정 명령을 전송하는 송신기; 상기 복수개의 센서노드 및 상기 송신기에 전원을 공급하는 배터리 및 전원의 공급과 데이터의 전송이 가능하도록 상기 복수개의 센서노드, 상기 송신기 및 상기 배터리를 연결하는 케이블을 포함하며, 상기 송신기는 상기 케이블을 통해 상기 복수개의 센서노드 각각에 대한 수질 측정 명령을 순차적으로 전송하고, 각 센서노드의 통신부는 자신이 속한 센서노드에 대한 수질 측정 명령을 수신한 경우 자신이 속한 센서노드의 센싱부를 가동시켜 수질 데이터를 생성하거나 또는 상기 수질 측정 명령의 전송 순서 상 소정 범위 내 인접한 센서노드에 대한 수질 측정 명령을 수신한 경우 자신이 속한 센서노드의 센싱부를 가동시켜 수질 데이터를 생성하는 수조식 양식장 수질 측정 장치가 제공된다.

이때, 상기 케이블은 상기 복수개의 센서노드, 상기 송신기 및 상기 배터리를 직렬로 연결할 수 있다.

또한, 상기 각 센서노드의 통신부는 자신이 속한 센서노드에 대한 수질 측정 명령을 수신한 경우에만 자신이 속한 센서노드의 센싱부에 전원이 공급되도록 할 수 있다.

또한, 상기 각 센서노드의 통신부는 자신이 속한 센서노드에 대한 수질 측정 명령을 수신한 경우 자신이 속한 센서노드의 센싱부에 전원을 공급하고, 가동된 센싱부가 생성한 수질 데이터를 상기 케이블을 통해 상기 송신기로 전송할 수 있다.

또한, 상기 복수개의 센서노드는 상기 수질 측정 명령을 받는 순서대로 제 1 내지 N(N은 2 이상의 자연수) 센서노드를 포함하고, 상기 제 N 센서노드의 통신부는 상기 제 N-1 센서노드에 대한 수질 측정 명령을 수신한 경우 자신이 속한 센서노드의 센싱부에 전원이 공급되도록 할 수 있다.

또한, 상기 제 N 센서노드의 통신부는 상기 N 센서노드에 대한 수질 측정 명령을 수신한 경우 상기 제 N-1 센서노드에 대한 수질 측정 명령에 따라 센싱부를 가동시켜 얻어진 수질 데이터를 상기 케이블을 통해 상기 송신기로 전송할 수 있다.

또한, 상기 제 N 센서노드의 통신부는 상기 제 N-1 센서노드에 대한 수질 측정 명령을 수신한 경우에만 자신이 속한 센서노드의 센싱부에 전원이 공급되도록 할 수 있다.

또한, 휴지 모드인 경우 상기 복수개의 센서노드의 통신부 및 센싱부는 전원을 사용하지 않도록 비활성화 상태를 유지할 수 있다.

또한, 수질 측정 모드에서는 상기 복수개의 센서노드의 통신부는 활성화 상태가 되어 전원을 소비하되, 상기 복수개의 센서노드의 센싱부는 자신이 속한 센서노드의 통신부에 의해 가동되어 수질 데이터를 생성할 때에만 활성화되어 전원을 소비할 수 있다.

또한, 상기 송신기는 상기 복수개의 센서노드의 통신부로부터 상기 수질 데이터를 전송받아 수집하고, 상기 수조식 양식장 수질 측정 장치는 상기 송신기로부터 수집된 수질 데이터를 전송받아 저장하는 수신기를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 송신기가 제 1 및 2 센서노드에 제 1 센서노드에 대한 수질 측정 명령을 전송하는 단계; 상기 제 1 센서노드가 상기 제 1 센서노드에 대한 수질 측정 명령을 수신하고 자신의 센싱부를 활성화시켜 제 1 수질 데이터를 생성하여 상기 송신기로 전송하는 단계; 상기 송신기가 상기 제 1 수질 데이터를 수신하고, 상기 제 1 및 2 센서노드에 제 2 센서노드에 대한 수질 측정 명령을 전송하는 단계 및 상기 제 2 센서노드가 상기 제 2 센서노드에 대한 수질 측정 명령을 수신하고 자신의 센싱부를 활성화시켜 제 2 수질 데이터를 생성하여 상기 송신기로 전송하는 단계를 포함하는 수조식 양식장 수질 측정 방법이 제공된다.

이때, 상기 제 1 수질 데이터를 생성하여 상기 송신기로 전송하는 단계에서, 상기 제 2 센서노드는 자신의 센싱부를 비활성화 상태로 유지하고, 상기 제 2 수질 데이터를 생성하여 상기 송신기로 전송하는 단계에서, 상기 제 1 센서노드는 자신의 센싱부를 비활성화 상태로 유지할 수 있다.

또한, 상기 수조식 양식장 수질 측정 방법은, 상기 송신기가 상기 제 1 및 2 수질 데이터를 수신기로 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 일 측면에 따르면, 송신기가 제 1 내지 3 센서노드에 제 1 센서노드에 대한 수질 측정 명령을 전송하는 단계; 상기 제 1 센서노드가 상기 제 1 센서노드에 대한 수질 측정 명령을 수신하고 자신의 센싱부를 활성화시켜 제 1 수질 데이터를 생성하여 상기 송신기로 전송하고, 상기 제 2 센서노드가 상기 제 1 센서노드에 대한 수질 측정 명령을 수신하고 자신의 센싱부를 활성화시켜 제 2 수질 데이터를 생성하여 저장하는 단계; 상기 송신기가 상기 제 1 수질 데이터를 수신하고, 상기 제 1 내지 3 센서노드에 제 2 센서노드에 대한 수질 측정 명령을 전송하는 단계 및 상기 제 2 센서노드가 상기 제 2 센서노드에 대한 수질 측정 명령을 수신하고 저장된 제 2 수질 데이터를 상기 송신기로 전송하고, 상기 제 3 센서노드가 상기 제 3 센서노드에 대한 수질 측정 명령을 수신하고 자신의 센싱부를 활성화시켜 제 3 수질 데이터를 생성하여 저장하는 단계를 포함하는 수조식 양식장 수질 측정 방법이 제공된다.

이때, 상기 제 1 수질 데이터를 생성하여 상기 송신기로 전송하고 상기 제 2 수질 데이터를 생성하여 저장하는 단계에서, 상기 제 3 센서노드는 자신의 센싱부를 비활성화 상태로 유지하고, 상기 제 2 수질 데이터를 상기 송신기로 전송하고 상기 제 3 수질 데이터를 생성하여 저장하는 단계에서, 상기 제 1 센서노드 및 상기 제 2 센서노드는 자신의 센싱부를 비활성화 상태로 유지할 수 있다.

또한, 상기 수조식 양식장 수질 측정 방법은, 상기 송신기가 상기 제 1 내지 3 수질 데이터를 수신기로 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 복수개의 센서노드, 송신기 및 배터리가 케이블을 통해 유선 연결되어 양식장 전원과 독립적으로 동작되므로 양식장의 구조와 관계없이 용이한 설치가 가능하다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 복수개의 센서노드 각각에 대한 수질 측정 명령이 순차적으로 전송되고 각 센서노드의 센싱부는 소정 조건에서만 가동되므로 전력 소모를 최소화할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수조식 양식장 수질 측정 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수조식 양식장 수질 측정 장치의 센서노드 및 케이블의 세부 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수조식 양식장 수질 측정 장치의 일 작동예를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 수조식 양식장 수질 측정 장치의 다른 작동예를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 수조식 양식장 수질 측정 방법의 순서도이다.
도 6은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 수조식 양식장 수질 측정 방법의 순서도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 도면에서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.

본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 설명하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수조식 양식장 수질 측정 장치의 구성도이다. 또한, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수조식 양식장 수질 측정 장치의 센서노드 및 케이블의 세부 구성을 나타낸 도면이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 수조식 양식장 수질 측정 장치는 수조식 양식장에 배치되는 복수개의 양식 수조(100-1, 100-2, 100-3, … 100-n)의 수질을 개별적으로 측정하기 위한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 수조식 양식장 수질 측정 장치는 복수개의 센서노드(10-1, 10-2, 10-3, … 10-n), 송신기(20) 및 배터리(30)가 케이블(40)을 통해 유선으로 연결된 구조 및 각 센서노드의 센싱부의 순차적 가동을 통해 양식장 구조와 무관한 설치 운영 및 전력 소모 최소화를 가능하게 해준다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 수조식 양식장 수질 측정 장치는 복수개의 센서노드(10-1, 10-2, 10-3, … 10-n), 송신기(20), 배터리(30) 및 케이블(40)을 포함한다.

복수개의 센서노드(10-1, 10-2, 10-3, … 10-n)는 복수개의 양식 수조(100-1, 100-2, 100-3, … 100-n)에 일대일로 대응되게 설치되어 각 양식 수조의 수질을 개별적으로 측정하여 수질 데이터를 생성한다. 본 발명의 일 실시예에서, 각각의 센서 노드는 센싱부(11) 및 통신부(12)를 포함할 수 있다.

센싱부(11)는 해당 센서노드가 대응되어 설치된 양식 수조의 수질을 측정한다. 센싱부(11)는 통신부(12)에 의해 가동될 수 있다. 더욱 상세하게, 센싱부(11)는 케이블(40)을 통해 배터리(30)로부터 전원을 공급받을 수 있는데, 통신부(12)의 작동에 따라 전원을 공급받거나 전원과 차단될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 센싱부(11)는 양식 수조 내에 배치되어 수질을 측정하여 수질 데이터를 생성하는 센서 시스템(111)과, 센서 시스템(111)을 제어하는 센서 컨트롤러(112)를 포함할 수 있다. 이때, 센서 시스템(111)은 측정하고자하는 값의 종류에 따라 하나 이상의 센서를 구비할 수 있다.

통신부(12)는 송신기(20)로부터 센서노드에 대한 수질 측정 명령을 수신하거나 센싱부(11)가 생성한 수질 데이터를 송신기(20)로 전송할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 통신부(12)는 자신이 속한 센서노드에 대한 수질 측정 명령을 수신한 경우 자신이 속한 센서노드의 센싱부(11)를 가동시켜 수질 데이터가 생성되도록 하거나 또는 상기 수질 측정 명령의 전송 순서 상 소정 범위 내 인접한 센서노드에 대한 수질 측정 명령을 수신한 경우 자신이 속한 센서노드의 센싱부(11)를 가동시켜 수질 데이터가 생성되도록 할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 통신부(12)는 센싱부(11)로의 전원 공급을 차단하거나 전원과 연결하는 스위치인 릴레이(121), 상기 수질 측정 명령을 수신하거나 상기 수질 데이터를 전송하는 통신 모듈(122) 및 릴레이(121)와 통신 모듈(122)을 제어하는 중앙 컨트롤러(123)를 포함할 수 있다.

송신기(20)는 복수개의 센서노드(10-1, 10-2, 10-3, … 10-n)로 상기 수질 측정 명령을 전송한다. 또한, 송신기(20)는 복수개의 센서노드(10-1, 10-2, 10-3, … 10-n)로부터 수질 데이터를 수신할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 송신기(20)는 복수개의 센서노드(10-1, 10-2, 10-3, … 10-n) 각각에 대한 수질 측정 명령을 순차적으로 전송한다.

배터리(30)는 복수개의 센서노드(10-1, 10-2, 10-3, … 10-n) 및 송신기(20)에 전원을 공급한다. 배터리(30)는 케이블(40)을 통해 복수개의 센서노드(10-1, 10-2, 10-3, … 10-n) 및 송신기(20)와 연결될 수 있다.

케이블(40)은 전원의 공급과 데이터의 전송이 가능하도록 복수개의 센서노드(10-1, 10-2, 10-3, … 10-n), 송신기(20) 및 배터리(30)를 연결한다. 케이블(40)은 복수개의 센서노드(10-1, 10-2, 10-3, … 10-n), 송신기(20) 및 배터리(30)를 직렬로 연결할 수 있다. 또한, 케이블(40)은 배터리(30)의 전원이 송신기(20)를 거쳐 복수개의 센서노드(10-1, 10-2, 10-3, … 10-n)로 전달되도록 연결될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 케이블(40)은 배터리(30)의 전원을 전송하는 전원 라인(41) 및 데이터가 전송되는 데이터 라인(42)을 포함할 수 있다. 데이터 라인(42)을 통해서는 상기 수질 측정 명령, 상기 수질 데이터 등이 전송될 수 있다.

이와 같이 본 발명의 일 실시예에서, 복수개의 센서노드(10-1, 10-2, 10-3, … 10-n)는 모두 케이블(40)을 통해 유선으로 송신기(20)와 연결되어 있다. 만약, 각각의 센서노드(10-1, 10-2, 10-3, … 10-n)가 유선이 아닌 무선 노드라면 각 센서노드(10-1, 10-2, 10-3, … 10-n)는 개별적으로 배터리를 가져야 한다. 이 경우 센서노드가 많아질수록 향후 배터리 교체 작업이 어려워진다. 또한, 다수의 센서노드가 무선 통신을 할 경우 무선 통신 신호 충돌에 의한 재전송이 필요한 상황이 빈번해질 수 있으며, 이는 전력 소모량의 증가로 이어진다.

본 발명의 일 실시예에 따르면 복수개의 센서노드(10-1, 10-2, 10-3 … 10-n) 및 송신기(20)가 케이블(40)을 통해 유선 연결되어 하나의 배터리(30)로부터 전원을 공급받고, 데이터를 송수신하므로 위의 문제를 해결할 수 있다.

다만, 이와 같이 하나의 배터리로 다수의 센서노드를 구동하게 되면 유선으로 전력 공급 시 거리에 따른 전압강하가 발생하여 먼 거리에 있는 센서노드에 충분한 전력이 공급되지 못할 수 있다. 이러한 전압강하 현상은 옴의 법칙에 따라 케이블에 흐르는 전류에 비례하며, 이 전류량은 케이블에 연결된 센서노드 수에 비례하여 증가한다. 즉, 케이블(40)을 통한 유선 연결시 센세노드의 개수 및 연결거리에 제약이 발생할 수 있다.

그러나 본 발명의 일 실시예에 따른 수조식 양식장 수질 측정 장치는 다음과 같이 케이블(40)을 통해 흐르는 전류를 감소시키도록 작동하도록 구성되어 케이블 유선 연결에 따른 센서노드 개수 및 연결거리의 제약을 극복할 수 있게 해준다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수조식 양식장 수질 측정 장치의 일 작동예를 나타낸 도면이다.

도 3을 참조하면, 각 센서노드의 통신부(12)는 자신이 속한 센서노드에 대한 수질 측정 명령을 수신한 경우에만 자신이 속한 센서노드의 센싱부(11)에 전원이 공급되도록 할 수 있다. 각 센서노드의 통신부(12)는 자신이 속한 센서노드에 대한 수질 측정 명령을 수신한 경우 자신이 속한 센서노드의 센싱부(11)에 전원을 공급하고, 가동된 센싱부(11)가 생성한 수질 데이터를 케이블(40)을 통해 송신기(20)로 전송할 수 있다.

수질 측정 모드에서는 복수개의 센서노드(10-1, 10-2, 10-3, … 10-n)의 통신부(12)는 활성화 상태가 되어 전원을 소비하되, 복수개의 센서노드(10-1, 10-2, 10-3, … 10-n)의 센싱부(11)는 자신이 속한 센서노드의 통신부(12)에 의해 가동되어 수질 데이터를 생성할 때에만 활성화되어 전원을 소비할 수 있다.

이때, 전류 소모량에 있어 통신부(12)의 통신 모듈(122) 및 중앙 컨트롤러(123)는 반도체로 구성된 소형회로이므로 전류 소모량이 적지만, 센싱부(11)는 시스템은 측정하고자 하는 값에 따라 다양한 종류의 센서가 사용될 수 있기 때문에 비교적 전류소모량이 크다.

더욱 상세하게, 도 3에 나타난 순차적 수질 측정은 다음과 같이 수행될 수 있다. 이때, 송신기(20)는 제 1 내지 n 센서노드에 대해 오름차순으로 수질 측정 명령을 전송하는 것으로 가정된다.

우선, 송신기(20)는 주기적으로 수질 측정을 시도하며 휴지 모드(IDLE 상태)에서는 모든 센서노드에 대해 전력을 차단한 상태로 대기한다. 이 상태는 송신기(20)만이 대기전력을 사용하는 상태이다.

수질 측정 모드가 되면, 송신기(20)는 복수개의 센서노드(10-1, 10-2, 10-3, … 10-n)에 전력을 공급한다. 공급된 전력을 받아 모든 센서노드는 부팅된다. 이때, 통신 모듈(122)과 중앙 컨트롤러(123)만이 부팅된다.

부팅에 필요한 시간이 지난 후 송신기(20)는 제 1 센서노드(10-1)로 수질 측정 명령을 전송한다. 제 1 센서노드(10-1)는 릴레이(121)를 온(ON)상태로 전환하여 전원을 센서 컨트롤러(112) 및 센서 시스템(111)으로 흘려보낸다. 센서 시스템(111)은 수질을 측정한 후 수질 데이터를 중앙 컨트롤러(123)로 보내고, 중앙 컨트롤러(123)는 통신 모듈(122)을 통해 이를 송신기(20)로 전송한다.

한편, 제 1 센서노드(10-1)를 제외한 나머지 센서노드는 자신에 대한 명령이 아니므로 자신의 릴레이(121)를 오프(OFF) 상태로 유지하며 대기한다.

제 1 센서노드(10-1)로부터 수질 데이터를 받은 송신기(20)는 제 2 센서노드(10-2)로 수질 측정 명령을 전송하고, 제 2 센서노드(10-2)는 자신의 릴레이(121)를 온(ON) 상태로 전환하여 자신의 센싱부(11)를 가동시키고, 생성된 수질 데이터를 송신기(20)로 전송한다. 이때, 제 2 센서노드(10-2)를 제외한 나머지 센서노드들은 자신에 대한 명령이 아니므로 릴레이(121)를 오프(OFF) 상태로 유지하며 대기한다.

나머지 센서 노드에 대해서도 이러한 과정이 순차적으로 수행되며, 이를 통해 모든 센서노드에 대해 수질 데이터가 생성된다. 모든 센서노드로부터 수질 데이터를 수신하면 송신기(20)는 이를 취합한다.

한편, 송신기(20)는 취합된 수질 데이터를 수신기(50)로 전송할 수 있다. 수신기(50)는 관리자 측에 위치한 단말기가 될 수 있다. 수신기(50)는 송신기(20)로부터 전송된 수질 데이터를 저장하고 관리자가 확인 가능한 형태로 제시할 수 있다. 이때, 송신기(20)는 수질 데이터를 수신기(50)로 무선 전송할 수 있다.

이러한 작동은 케이블(40)에 복수개의 센서노드(10-1, 10-2, 10-3, … 10-n)가 연결되어 있지만 마치 하나의 센서노드만이 전류를 소비하는 것과 같은 상황을 만들어준다. 이를 통해 케이블(40)에 흐르는 전류량을 줄일 수 있으며, 거리에 따른 전압강하를 감소시키고, 센서노드를 연결할 수 있는 최대거리를 확장시킬 수 있다. 또한, 배터리(30)의 수명의 향상에도 도움을 준다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 수조식 양식장 수질 측정 장치의 다른 작동예를 나타낸 도면이다. 도 4에 나타난 작동예는 도 3에 나타난 작동예에서 각 센서노드들이 순차적으로 데이터를 전송함으로 인하여 총 측정시간이 센서노드 수에 비례하여 길어지는 것을 감소시키는 방법이다.

도 4를 참조하면, 복수개의 센서노드(10-1, 10-2, 10-3, … 10-n)는 상기 수질 측정 명령을 받는 순서대로 제 1 내지 N(N은 2 이상의 자연수) 센서노드를 포함하고, 상기 제 N 센서노드의 통신부(12)는 상기 제 N-1 센서노드에 대한 수질 측정 명령을 수신한 경우 자신이 속한 센서노드의 센싱부(11)에 전원이 공급되도록 할 수 있다.

또한, 상기 제 N 센서노드의 통신부(12)는 상기 N 센서노드에 대한 수질 측정 명령을 수신한 경우 상기 제 N-1 센서노드에 대한 수질 측정 명령에 따라 센싱부(11)를 가동시켜 얻어진 수질 데이터를 케이블(40)을 통해 송신기(20)로 전송할 수 있다.

이때, 상기 제 N 센서노드의 통신부(12)는 상기 제 N-1 센서노드에 대한 수질 측정 명령을 수신한 경우에만 자신이 속한 센서노드의 센싱부(11)에 전원이 공급되도록 할 수 있다.

더욱 상세하게, 도 4에 나타난 순차적 수질 측정은 다음과 같이 수행될 수 있다. 이때, 송신기(20)는 제 1 내지 n 센서노드에 대해 오름차순으로 수질 측정 명령을 전송하는 것으로 가정된다.

송신기(20)는 제 1 센서노드(10-1)로 수질 측정 명령을 보내고, 제 1 센서노드(10-1)는 릴레이(121)를 온(ON) 상태로 전환하여 센서 시스템(111)을 활성화 시킨 후 수질 측정을 수행하고 수질 데이터를 송신기(20)로 전송한다.

송신기(20)로부터 제 1 센서노드(10-1)에 대한 수질 측정 명령을 받은 제 2 센서노드(10-2)는 제 1 센서노드(10-1)가 바로 자신의 앞 노드란 점을 확인하고 제 1 센서노드(10-1)와 같이 자신의 릴레이(121)를 온(ON) 상태로 전환하여 센서 시스템(111)을 활성화 시킨 후 수질 측정을 수행한다. 측정이 완료되면 센서 시스템(111)은 오프(OFF) 상태로 전환되는데, 생성된 수질 데이터는 중앙 컨트롤러(123)로 전달되어 저장된다.

제 1 센서노드(10-1)로부터 수질 데이터를 받은 송신기(20)는 다음으로 제 2 센서노드(10-2)로 수질 측정 명령을 보낸다. 송신기(20)로부터 제 2 센서노드(10-2)에 대한 수질 측정 명령을 받은 제 2 센서노드(10-2)는 저장해 놓은 수질 데이터를 통신 모듈(122)을 통해 즉시 송신기(20)로 전송한다.

한편, 송신기(20)로부터 제 2 센서노드(10-2)에 대한 수질 측정 명령을 받은 제 3 센서노드(10-3)는 제 2 센서노드(10-2)가 바로 자신의 앞 노드란 점을 확인하고 자신의 릴레이를 온(ON) 상태로 전환하여 자신의 센서 시스템(111)을 활성화 시킨 후 수질 데이터를 생성한다. 수질 데이터의 생성이 완료되면 제 3 센서노드(10-3)의 센서 시스템(111)은 오프(OFF)되는데, 제 3 센서노드(10-3)의 센서 시스템(111)이 생성한 수질 데이터는 제 3 센서노드(10-3)의 중앙 컨트롤러(123)로 전달되어 저장된다.

제 2 센서노드(10-2)로부터 수질 데이터를 받은 송신기(20)는 다음으로 제 3 센서노드(10-3)로 수질 측정 명령을 보낸다. 송신기(20)로부터 제 3 센서노드(10-3)에 대한 수질 측정 명령을 받은 제 3 센서노드(10-3)는 저장해 놓은 수질 데이터를 통신 모듈(122)을 통해 즉시 송신기(20)로 전송한다.

나머지 센서노드에 대해서도 위와 같은 과정이 반복된다. 이를 통해 모든 센서노드가 수질 측정을 수행하는데 걸리는 시간을 단축시킬 수 있다.

이때, 제 1 센서노드(10-1)와 제 2 센서노드(10-2)의 센싱부는 동시에 활성화되므로 일시적으로 소비 전류가 증가할 수 있다. 따라서 전압강하를 최소화하기 위하여 제 1 센서노드(10-1)와 제 2 센서노드(10-2) 물리적으로 가깝게 배치되는 것이 바람직하다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 수조식 양식장 수질 측정 방법의 순서도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 수조식 양식장 수질 측정 방법은 앞서 살펴본 본 발명의 일 실시예에 따른 수조식 양식장 수질 측정 장치에 의해 수행될 수 있다. 도 5를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 수조식 양식장 수질 측정 방법의 각 단계를 설명한다.

먼저, 송신기(20)가 제 1 및 2 센서노드(10-1, 10-2)에 제 1 센서노드에 대한 수질 측정 명령을 전송한다(S110). 송신기(20), 제 1 및 2 센서노드(10-1, 10-2)는 케이블(40)에 의해 유선으로 연결되어 있으며, 케이블(40)에 연결된 배터리(30)를 통해 전원을 공급받을 수 있다.

이때, 제 1 및 2 센서노드(10-1, 10-2) 외에도 추가적으로 다른 센서노드들이 케이블(40)에 연결되어 있을 수 있으며, 송신기(20)는 케이블(40)에 연결되어 있는 모든 센서노드에 상기 제 1 센서노드에 대한 수질 측정 명령을 전송한다.

다음으로, 제 1 센서노드(10-1)가 상기 제 1 센서노드에 대한 수질 측정 명령을 수신하고 자신의 센싱부(11)를 활성화시켜 제 1 수질 데이터를 생성하여 송신기(20)로 전송한다(S120). 이때, 제 2 센서노드(10-2)는 자신의 센싱부를 비활성화 상태로 유지한다. 이밖에 추가적으로 연결된 다른 센서노드들이 있는 경우 이들 센서노드들도 자신의 센싱부를 비활성화 상태로 유지한다.

다음으로, 송신기(20)가 상기 제 1 수질 데이터를 수신하고, 제 1 및 2 센서노드(10-1, 10-2)에 제 2 센서노드에 대한 수질 측정 명령을 전송한다(S130). 전술한 바와 같이, 추가적으로 연결된 다른 센서노드들이 있는 경우 송신기(20)는 이들 센서노드에도 제 2 센서노드에 대한 수질 측정 명령을 전송한다.

다음으로, 제 2 센서노드(10-2)가 제 2 센서노드에 대한 수질 측정 명령을 수신하고 자신의 센싱부를 활성화시켜 제 2 수질 데이터를 생성하여 송신기(20)로 전송한다(S140). 이때, 제 1 센서노드(10-1)는 자신의 센싱부를 비활성화 상태로 유지한다. 이밖에 추가적으로 연결된 다른 센서노드들이 있는 경우 이들 센서노드들도 자신의 센싱부를 비활성화 상태로 유지한다.

한편, 제 1 및 2 센서노드(10-1, 10-2) 외에 추가적인 센서노드들이 있는 경우 순차적으로 위의 단계들이 반복된다. 이에 따라 모든 센서노드들이 수질 데이터를 송신기(20)로 전송하며, 송신기(20)는 수질 데이터를 수집한다.

마지막으로, 송신기(20)가 상기 제 1 및 2 수질 데이터를 수신기(50)로 전송한다(S150). 송신기(20)는 자신이 수집한 모든 수질 데이터를 수신기(50)로 전송할 수 있다. 또한, 수신기(50)는 수질 데이터를 저장하고, 출력할 수 있다. 이에 따라 관리자는 수신기(50)를 통해 수질 데이터를 확인할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 수조식 양식장 수질 측정 방법은 케이블(40)에 복수개의 센서노드(10-1, 10-2, 10-3, … 10-n)가 연결되어 있지만 마치 하나의 센서노드만이 전류를 소비하는 것과 같은 상황을 만들어줄 수 있다. 이를 통해 케이블(40)에 흐르는 전류량을 줄일 수 있으며, 거리에 따른 전압강하를 감소시키고, 센서노드를 연결할 수 있는 최대거리를 확장시킬 수 있다. 또한, 배터리(30)의 수명의 향상에도 도움을 준다.

도 6은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 수조식 양식장 수질 측정 방법의 순서도이다.

본 발명의 다른 일 실시예에 따른 수조식 양식장 수질 측정 방법은 앞서 살펴본 본 발명의 일 실시예에 따른 수조식 양식장 수질 측정 장치에 의해 수행될 수 있다. 도 6을 참조하여, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 수조식 양식장 수질 측정 방법의 각 단계를 설명한다.

먼저, 송신기(20)가 제 1 내지 3 센서노드(10-1, 10-2, 10-3)에 제 1 센서노드에 대한 수질 측정 명령을 전송한다(S210). 송신기(20), 제 1 내지 3 센서노드(10-1, 10-2, 10-3)는 케이블(40)에 의해 유선으로 연결되어 있으며, 케이블(40)에 연결된 배터리(30)를 통해 전원을 공급받을 수 있다.

이때, 제 1 내지 3 센서노드(10-1, 10-2, 10-3) 외에도 추가적으로 다른 센서노드들이 케이블(40)에 연결되어 있을 수 있으며, 송신기(20)는 케이블(40)에 연결되어 있는 모든 센서노드에 상기 제 1 센서노드에 대한 수질 측정 명령을 전송한다.

다음으로, 제 1 센서노드(10-1)가 상기 제 1 센서노드에 대한 수질 측정 명령을 수신하고 자신의 센싱부를 활성화시켜 제 1 수질 데이터를 생성하여 송신기(20)로 전송한다. 이와 함께, 제 2 센서노드(10-2)는 상기 제 1 센서노드에 대한 수질 측정 명령을 수신하고 자신의 센싱부를 활성화시켜 제 2 수질 데이터를 생성하여 저장한다(S220).

이때, 제 3 센서노드(10-3)는 자신의 센싱부를 비활성화 상태로 유지한다. 이밖에 추가적으로 연결된 다른 센서노드들이 있는 경우 이들 센서노드들도 자신의 센싱부를 비활성화 상태로 유지한다.

다음으로, 송신기(20)가 상기 제 1 수질 데이터를 수신하고, 제 1 내지 3 센서노드(10-1, 10-2, 10-3)에 제 2 센서노드에 대한 수질 측정 명령을 전송한다(S230). 전술한 바와 같이, 추가적으로 연결된 다른 센서노드들이 있는 경우 송신기(20)는 이들 센서노드에도 제 2 센서노드에 대한 수질 측정 명령을 전송한다.

다음으로, 제 2 센서노드(10-2)가 상기 제 2 센서노드에 대한 수질 측정 명령을 수신하고 저장된 제 2 수질 데이터를 송신기(20)로 전송한다. 이와 함께, 제 3 센서노드(10-3)는 상기 제 3 센서노드에 대한 수질 측정 명령을 수신하고 자신의 센싱부를 활성화시켜 제 3 수질 데이터를 생성하여 저장한다(S240).

이때, 제 1 센서노드(10-1) 및 제 2 센서노드(10-2)는 자신의 센싱부를 비활성화 상태로 유지한다. 이밖에 추가적으로 연결된 다른 센서노드들이 있는 경우 이들 센서노드들도 자신의 센싱부를 비활성화 상태로 유지한다.

한편, 제 1 내지 3 센서노드(10-1, 10-2, 10-3) 외에 추가적인 센서노드들이 있는 경우 순차적으로 위의 단계들이 반복된다. 이에 따라 모든 센서노드들이 수질 데이터를 송신기(20)로 전송하며, 송신기(20)는 수질 데이터를 수집한다.

마지막으로, 송신기(20)가 상기 제 1 내지 3 수질 데이터를 수신기(50)로 전송한다(S250). 송신기(20)는 자신이 수집한 모든 수질 데이터를 수신기(50)로 전송할 수 있다. 또한, 수신기(50)는 수질 데이터를 저장하고, 출력할 수 있다. 이에 따라 관리자는 수신기(50)를 통해 수질 데이터를 확인할 수 있다.

본 발명의 다른 일 실시예에 따른 수조식 양식장 수질 측정 방법에 의할 경우 복수개의 센서노드가 연결되어 있을 때, 모든 센서노드가 수질 측정을 수행하는데 걸리는 시간을 단축시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예들에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시예들에 의해 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이다. 그러나 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.

10-1, 10-2, 10-3, 10-n: 센서노드
20: 송신기
30: 배터리
40: 케이블
50: 수신기

Claims (16)

1. 복수개의 양식 수조에 일대일로 대응되게 설치되며, 통신부 및 센싱부를 구비하는 복수개의 센서노드;
   상기 복수개의 센서노드로 수질 측정 명령을 전송하는 송신기;
   상기 복수개의 센서노드 및 상기 송신기에 전원을 공급하는 배터리 및
   전원의 공급과 데이터의 전송이 가능하도록 상기 복수개의 센서노드, 상기 송신기 및 상기 배터리를 연결하는 케이블을 포함하며,
   상기 송신기는 상기 케이블을 통해 상기 복수개의 센서노드 각각에 대한 수질 측정 명령을 순차적으로 전송하고,
   각 센서노드의 통신부는 자신이 속한 센서노드에 대한 수질 측정 명령을 수신한 경우 자신이 속한 센서노드의 센싱부를 가동시켜 수질 데이터를 생성하거나 또는 상기 수질 측정 명령의 전송 순서 상 소정 범위 내 인접한 센서노드에 대한 수질 측정 명령을 수신한 경우 자신이 속한 센서노드의 센싱부를 가동시켜 수질 데이터를 생성하고,
   상기 케이블은 상기 복수개의 센서노드, 상기 송신기 및 상기 배터리를 직렬로 연결하고,
   상기 복수개의 센서노드의 센싱부는 자신이 속한 센서노드의 통신부에 의해 가동되어 수질 데이터를 생성할 때에만 활성화되어 전원을 소비하고,
   상기 송신기는 상기 복수개의 센서노드의 통신부로부터 상기 수질 데이터를 전송받아 수집하는 수조식 양식장 수질 측정 장치.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 각 센서노드의 통신부는 자신이 속한 센서노드에 대한 수질 측정 명령을 수신한 경우에만 자신이 속한 센서노드의 센싱부에 전원이 공급되도록 하는 수조식 양식장 수질 측정 장치.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 각 센서노드의 통신부는 자신이 속한 센서노드에 대한 수질 측정 명령을 수신한 경우 자신이 속한 센서노드의 센싱부에 전원을 공급하고, 가동된 센싱부가 생성한 수질 데이터를 상기 케이블을 통해 상기 송신기로 전송하는 수조식 양식장 수질 측정 장치.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 복수개의 센서노드는 상기 수질 측정 명령을 받는 순서대로 제 1 내지 N(N은 2 이상의 자연수) 센서노드를 포함하고,
   상기 제 N 센서노드의 통신부는 제 N-1 센서노드에 대한 수질 측정 명령을 수신한 경우 자신이 속한 센서노드의 센싱부에 전원이 공급되도록 하는 수조식 양식장 수질 측정 장치.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 제 N 센서노드의 통신부는 상기 N 센서노드에 대한 수질 측정 명령을 수신한 경우 상기 제 N-1 센서노드에 대한 수질 측정 명령에 따라 센싱부를 가동시켜 얻어진 수질 데이터를 상기 케이블을 통해 상기 송신기로 전송하는 수조식 양식장 수질 측정 장치.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 제 N 센서노드의 통신부는 상기 제 N-1 센서노드에 대한 수질 측정 명령을 수신한 경우에만 자신이 속한 센서노드의 센싱부에 전원이 공급되도록 하는 수조식 양식장 수질 측정 장치.
8. 제 1 항에 있어서,
   휴지 모드인 경우 상기 복수개의 센서노드의 통신부 및 센싱부는 전원을 사용하지 않도록 비활성화 상태를 유지하는 수조식 양식장 수질 측정 장치.
9. 제 1 항에 있어서,
   수질 측정 모드에서는 상기 복수개의 센서노드의 통신부는 활성화 상태가 되어 전원을 소비하는 수조식 양식장 수질 측정 장치.
10. 제 1 항에 있어서,
    상기 송신기로부터 수집된 수질 데이터를 전송받아 저장하는 수신기를 더 포함하는 수조식 양식장 수질 측정 장치.
11. 송신기가 제 1 및 2 센서노드에 제 1 센서노드에 대한 수질 측정 명령을 전송하는 단계;
    상기 제 1 센서노드가 상기 제 1 센서노드에 대한 수질 측정 명령을 수신하고 자신의 센싱부를 활성화시켜 제 1 수질 데이터를 생성하여 상기 송신기로 전송하는 단계;
    상기 송신기가 상기 제 1 수질 데이터를 수신하고, 상기 제 1 및 2 센서노드에 제 2 센서노드에 대한 수질 측정 명령을 전송하는 단계 및
    상기 제 2 센서노드가 상기 제 2 센서노드에 대한 수질 측정 명령을 수신하고 자신의 센싱부를 활성화시켜 제 2 수질 데이터를 생성하여 상기 송신기로 전송하는 단계를 포함하고,
    상기 제 1 수질 데이터를 생성하여 상기 송신기로 전송하는 단계에서, 상기 제 2 센서노드는 자신의 센싱부를 비활성화 상태로 유지하고,
    상기 제 2 수질 데이터를 생성하여 상기 송신기로 전송하는 단계에서, 상기 제 1 센서노드는 자신의 센싱부를 비활성화 상태로 유지하고,
    상기 송신기, 상기 제 1 및 2 센서노드는 전원을 공급하는 배터리와 케이블에 의해 직렬로 연결되며,
    상기 송신기가 상기 제 1 및 2 센서노드의 통신부로부터 상기 제 1 및 2 수질 데이터를 전송받아 수집하고, 상기 제 1 및 2 수질 데이터를 수신기로 전송하는 단계를 더 포함하는 수조식 양식장 수질 측정 방법.
12. 삭제
13. 삭제
14. 송신기가 제 1 내지 3 센서노드에 제 1 센서노드에 대한 수질 측정 명령을 전송하는 단계;
    상기 제 1 센서노드가 상기 제 1 센서노드에 대한 수질 측정 명령을 수신하고 자신의 센싱부를 활성화시켜 제 1 수질 데이터를 생성하여 상기 송신기로 전송하고, 상기 제 2 센서노드가 상기 제 1 센서노드에 대한 수질 측정 명령을 수신하고 자신의 센싱부를 활성화시켜 제 2 수질 데이터를 생성하여 저장하는 단계;
    상기 송신기가 상기 제 1 수질 데이터를 수신하고, 상기 제 1 내지 3 센서노드에 제 2 센서노드에 대한 수질 측정 명령을 전송하는 단계 및
    상기 제 2 센서노드가 상기 제 2 센서노드에 대한 수질 측정 명령을 수신하고 저장된 제 2 수질 데이터를 상기 송신기로 전송하고, 상기 제 3 센서노드가 상기 제 3 센서노드에 대한 수질 측정 명령을 수신하고 자신의 센싱부를 활성화시켜 제 3 수질 데이터를 생성하여 저장하는 단계를 포함하고,
    상기 제 1 수질 데이터를 생성하여 상기 송신기로 전송하고 상기 제 2 수질 데이터를 생성하여 저장하는 단계에서, 상기 제 3 센서노드는 자신의 센싱부를 비활성화 상태로 유지하고,
    상기 제 2 수질 데이터를 상기 송신기로 전송하고 상기 제 3 수질 데이터를 생성하여 저장하는 단계에서, 상기 제 1 센서노드 및 상기 제 2 센서노드는 자신의 센싱부를 비활성화 상태로 유지하고,
    상기 송신기, 상기 제 1 내지 3 센서노드는 전원을 공급하는 배터리와 케이블에 의해 직렬로 연결되며,
    상기 송신기가 상기 제 1 내지 3 센서노드의 통신부로부터 상기 제 1 내지 3 수질 데이터를 전송받아 수집하고, 상기 제 1 내지 3 수질 데이터를 수신기로 전송하는 단계를 더 포함하는 수조식 양식장 수질 측정 방법.
15. 삭제
16. 삭제

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