KR102627629B1 - 스트리밍 기술 기반 수질 환경 유지 장치 - Google Patents

스트리밍 기술 기반 수질 환경 유지 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 다양한 실시예는 스트리밍 기술 기반 수질 환경 유지 장치에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 실시간으로 양식장의 수질 등을 측정하고 데이터 분석을 통해 최적의 수질 환경을 유지하기 위해 해수 흐름 방향에 연동하여 미세 기포를 자동적으로 발생시키는 등의 수질 환경 유지 장치를 제공하는데 있다.
이를 위해 본 발명의 실시예는 해수의 용존 산소량, 수온, 유향(流向) 및 유속을 센싱하는 센서부; 해수 내에 공기 기포를 발생시키는 기포 발생부; 상기 센서부 및 기포 발생부에 전원을 공급하는 발전부; 및 상기 발전부로부터 전원을 공급받으며, 상기 센서부로부터 획득한 용존 산소량, 수온, 유향 및 유속의 데이터를 수집, 처리 및 분석한 후 상기 기포 발생부와 발전부를 제어하며, LTE망과 인터넷망을 통하여 지상의 서버에 상기 데이터를 전송하는 제어부를 포함하는 스트리밍 기술 기반 수질 환경 유지 장치를 개시한다.

Description

스트리밍 기술 기반 수질 환경 유지 장치{Water quality maintenance device based on streaming technology}
본 발명의 다양한 실시예는 스트리밍 기술 기반 수질 환경 유지 장치에 관한 것이다.
일반적으로 해수에 의한 양식은 크게 육상 수조 양식과 해상 가두리 양식으로 구분할 수 있다.
육상 수조 양식은 육상의 수조에 대상 생물을 옮겨 서식 환경을 인위적으로 조절하여 양식하는 방식이고, 해상 가두리 양식은 바다의 넓은 공간에 그물 등으로 대상 생물을 가두어 기르는 방식이다.
이중 해상 가두리 양식은 육상 수조 양식과 달리 해수를 교환할 필요가 없으며 어류를 대량으로 양식할 수 있는 이점이 있어 점차 증가하고 있다. 이러한 해상 가두리 양식에 있어 사료 공급은 일반적으로 사람이 직접 해상에서 분무 혹은 투기의 방식으로 사료를 뿌려줌으로써 이루어진다.
가두리 양식장 주변은 양식 사료(물고기 먹이), 양식 대상 어류의 배설물 및 사체에서 발생하는 질소 및 인으로 인한 부영양화가 심각하며, 가두리 양식장 하단 저질 층은 무산소 층을 형성하여 침전물의 혐기성 반응에 의한 황화 수소 유독 가스가 발생할 뿐만 아니라 이러한 부영양화된 저질 층 내에 서식하는 미생물들이 수중의 용존 산소를 고갈시키거나 매우 낮은 농도로 만들어 다른 저서 동물의 산소 섭취를 어렵게 함으로써 생태계를 파괴할 수 있다.
이러한 발명의 배경이 되는 기술에 개시된 상술한 정보는 본 발명의 배경에 대한 이해도를 향상시키기 위한 것뿐이며, 따라서 종래 기술을 구성하지 않는 정보를 포함할 수도 있다.
본 발명의 다양한 실시예는 실시간으로 양식장의 수질 등을 측정하고 데이터 분석을 통해 미세 공기 기포를 자동적으로 발생시킴으로써, 최적의 수질 환경을 유지할 수 있는 스트리밍 기술 기반 수질 환경 유지 장치를 제공한다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 스트리밍 기술 기반 수질 환경 유지 장치는 해수의 용존 산소량, 수온, 유향(流向) 및 유속을 센싱하는 센서부; 해수 내에 공기 기포를 발생시키는 기포 발생부; 상기 센서부 및 기포 발생부에 전원을 공급하는 발전부; 및 상기 발전부로부터 전원을 공급받으며, 상기 센서부로부터 획득한 용존 산소량, 수온, 유향 및 유속의 데이터를 수집, 처리 및 분석한 후 상기 기포 발생부와 발전부를 제어하며, LTE망과 인터넷망을 통하여 지상의 서버에 상기 데이터를 전송하는 제어부를 포함한다.
상기 기포 발생부는 상기 해수 내에 상호간 평행하게 형성된 다수의 기포 발생 호스를 포함하고, 상기 제어부는 상기 센서부로부터 획득한 유향의 데이터를 분석한 후, 상기 해수가 가장 늦게 도착하는 기포 발생 호스의 동작을 정지시킨다.
상기 제어부는 상기 센서부로부터 획득한 용존 산소량의 데이터를 분석한 후, 상기 용존 산소량이 기준 값보다 작을 경우 상기 발전부 및 기포 발생부를 턴온한다.
상기 인터넷망에는 WIFI, 3G 또는 LTE망을 통하여 스마트폰이 통신 가능하게 연결되고, 상기 제어부는 상기 스마트폰에 상기 용존 산소량, 수온, 유향 및 유속의 데이터를 전송한다.
상기 스마트폰을 통하여 상기 발전부 및 기포 발생부의 턴온 및 턴오프가 직접 제어된다.
상기 제어부는 상기 용존 산소량, 수온, 유향 또는 유속의 데이터 중 어느 하나의 값이 기준값보다 작거나 클 경우 알람 신호를 상기 스마트폰에 전송한다.
상기 센서부와 제어부 사이에는 상기 데이터의 입출력을 위한 입출력부가 더 연결된다.
상기 기포 발생부, 발전부 및 제어부 사이에 전원부가 더 연결되고, 상기 제어부가 상기 입출력부를 통하여 상기 전원부에 제어 신호를 출력하고, 상기 전원부는 상기 제어 신호에 따라 상기 기포 발생부 및 발전부를 턴온 또는 턴오프한다.
상기 제어부는 상기 LTE망과 통신을 위해 LTE 무선 통신 모듈을 포함한다.
상기 센서부, 기포 발생부 및 제어부에 전원을 공급하는 배터리를 더 포함하고, 상기 배터리는 상기 제어부의 제어 신호에 의해 턴온되는 상기 발전부에 의해 충전된다.
본 발명의 다양한 실시예는 실시간으로 양식장의 수질 등을 측정하고 데이터 분석을 통해 미세 공기 기포를 자동적으로 발생시킴으로써, 최적의 수질 환경을 유지할 수 있는 스트리밍 기술 기반 수질 환경 유지 장치를 제공한다. 특히, 본 발명의 실시예에 따른 스트리밍 기술 기반 수질 환경 유지 장치는 해수 흐름 방향에 연동하여 미세 공기 기포를 자동적으로 그리고 선별적으로 발생시키도록 함으로써, 불필요한 에너지 소비를 회피할 수 있도록 한다.
구체적으로, 본 발명의 실시예에 따른 스트리밍 기술 기반 수질 환경 유지 장치는 해수의 용존 산소량, 수온, 유향 및/또는 유속 등과 같은 다양한 외부 환경을 센싱하고, 이를 처리 및 분석한 후, 발전부 및 기포 발생부를 선택적으로 그리고 자동적으로 동작시킴으로써, 최소의 에너지로 해수의 수질 환경을 항상 최적 환경으로 유지하도록 한다.
도 1은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 스트리밍 기술 기반 수질 환경 유지 장치의 구성을 도시한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 스트리밍 기술 기반 수질 환경 유지 장치의 설치 상태를 도시한 개략도이다.
도 3은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 스트리밍 기술 기반 수질 환경 유지 장치에서, 해수 방향에 따른 기포 발생 위치를 도시한 개략 평면도이다.
도 4는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 스트리밍 기술 기반 수질 환경 유지 장치의 구성을 도시한 블럭 다이아그램이다.
도 5는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 스트리밍 기술 기반 수질 환경 유지 장치에서 전원 공급 흐름을 도시한 개략도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.
또한, 이하의 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 또한, 본 명세서에서 "연결된다"라는 의미는 A 부재와 B 부재가 직접 연결되는 경우뿐만 아니라, A 부재와 B 부재의 사이에 C 부재가 개재되어 A 부재와 B 부재가 간접 연결되는 경우도 의미한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise, include)" 및/또는 "포함하는(comprising, including)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및 /또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안 됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.
"하부(beneath)", "아래(below)", "낮은(lower)", "상부(above)", "위(upper)"와 같은 공간에 관련된 용어가 도면에 도시된 한 요소 또는 특징과 다른 요소 또는 특징의 용이한 이해를 위해 이용될 수 있다. 이러한 공간에 관련된 용어는 본 발명의 다양한 공정 상태 또는 사용 상태에 따라 본 발명의 용이한 이해를 위한 것이며, 본 발명을 한정하기 위한 것은 아니다. 예를 들어, 도면의 요소 또는 특징이 뒤집어지면, "하부" 또는 "아래"로 설명된 요소 또는 특징은 "상부" 또는 "위에"로 된다. 따라서, "하부"는 "상부" 또는 "아래"를 포괄하는 개념이다.
또한, 본 발명에 따른 제어부(컨트롤러) 및/또는 다른 관련 기기 또는 부품은 임의의 적절한 하드웨어, 펌웨어(예를 들어, 주문형 반도체), 소프트웨어, 또는 소프트웨어, 펌웨어 및 하드웨어의 적절한 조합을 이용하여 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 제어부(컨트롤러) 및/또는 다른 관련 기기 또는 부품의 다양한 구성 요소들은 하나의 집적회로 칩 상에, 또는 별개의 집적회로 칩 상에 형성될 수 있다. 또한, 제어부(컨트롤러)의 다양한 구성 요소는 가요성 인쇄 회로 필름 상에 구현 될 수 있고, 테이프 캐리어 패키지, 인쇄 회로 기판, 또는 제어부(컨트롤러)와 동일한 서브스트레이트 상에 형성될 수 있다. 또한, 제어부(컨트롤러)의 다양한 구성 요소는, 하나 이상의 컴퓨팅 장치에서, 하나 이상의 프로세서에서 실행되는 프로세스 또는 쓰레드(thread)일 수 있고, 이는 이하에서 언급되는 다양한 기능들을 수행하기 위해 컴퓨터 프로그램 명령들을 실행하고 다른 구성 요소들과 상호 작용할 수 있다. 컴퓨터 프로그램 명령은, 예를 들어, 랜덤 액세스 메모리와 같은 표준 메모리 디바이스를 이용한 컴퓨팅 장치에서 실행될 수 있는 메모리에 저장된다. 컴퓨터 프로그램 명령은 또한 예를 들어, CD-ROM, 플래시 드라이브 등과 같은 다른 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 매체(non-transitory computer readable media)에 저장될 수 있다. 또한, 본 발명에 관련된 당업자는 다양한 컴퓨팅 장치의 기능이 상호간 결합되거나, 하나의 컴퓨팅 장치로 통합되거나, 또는 특정 컴퓨팅 장치의 기능이, 본 발명의 예시적인 실시예를 벗어나지 않고, 하나 이상의 다른 컴퓨팅 장치들에 분산될 수 될 수 있다는 것을 인식해야 한다.
일례로, 본 발명에 따른 제어부(컨트롤러)는 중앙처리장치, 하드디스크 또는 고체상태디스크와 같은 대용량 저장 장치, 휘발성 메모리 장치, 키보드 또는 마우스와 같은 입력 장치, 모니터 또는 프린터와 같은 출력 장치로 이루어진 통상의 상용 컴퓨터에서 운영될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 스트리밍 기술 기반 수질 환경 유지 장치는, 예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, Windows 10 및/또는 Android OS 기반에서 운영될 수 환경을 갖는다.
도 1은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 스트리밍 기술 기반 수질 환경 유지 장치(100)의 구성을 도시한 개략도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 스트리밍 기술 기반 수질 환경 유지 장치(100)는 센서부(110), 기포 발생부(120), 발전부(130) 및 제어부(140)를 포함한다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 스트리밍 기술 기반 수질 환경 유지 장치(100)는 인터넷망(150)을 통해 제어부(140)에 통신 가능하게 연결된 서버(161) 및/또는 스마트폰(162)을 더 포함할 수 있다. 여기서, 스마트폰(162)은 무선 통신 가능한 모든 컴퓨팅 장치를 포함하는 개념으로, 무선 전화 및 무선 인터넷이 가능한 휴대폰으로 한정되는 것은 아니다.
센서부(110)는 해수 내에 설치되어 해수의 용존 산소량, 수온, 유향(流向, flow direction) 및/또는 유속을 센싱하고, 이를 전기적 신호로 변환하여 제어부(140)에 전송하는 역할을 한다.
기포 발생부(120)(또는 산소 발생부)는 해수 내에 설치되어 미세 공기 기포를 발생시킴으로써, 해수 내의 용존 산소량을 증가시키는 역할을 한다. 기포 발생부(120)는, 예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, 모터 및 펌프의 동작에 의해 외부의 공기를 흡입하고, 이로부터 이물질을 걸러낸 후 신선한 공기를 해수 내에 공급한다.
발전부(130)는 해수의 외측, 예를 들면, 가두리 양식장의 각종 구조물을 떠받치고 있는 부력 부재 및 프레임 위에 설치되어 전력/전원을 발전하고, 발전된 전력을 센서부(110), 기포 발생부(120) 및/또는 제어부(140)에 각각 공급하는 역할을 한다. 여기서, 기포 발생부(120)는, 예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, 발전부(130)의 턴온 시에 함께 턴온될 수 있다. 더불어, 발전부(130)는, 예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, 디젤 발전기, 휘발유 발전기 등일 수 있으며, 이를 통해 미리 정해진 교류 또는 직류 전원/전력이 얻어진다.
제어부(140)는 센서부(110)로부터 획득한 용존 산소량, 수온, 유향 및/또는 유속과 같은 다양한 데이터를 수집, 처리 및 분석한 후, 미리 정해진 알고리즘에 따라 기포 발생부(120)와 발전부(130)를 제어함으로써, 해수의 수질이 항상 최적의 상태를 유지하도록 하는 역할을 한다. 이러한 제어부(140)는 임의의 적절한 하드웨어, 펌웨어(예를 들어, 주문형 반도체), 소프트웨어, 또는 소프트웨어, 펌웨어 및 하드웨어의 적절한 조합을 이용하여 구현될 수 있으며, 이에 대해서는 위에서 이미 설명하였으므로, 여기서 자세한 설명은 생략한다.
또한, 제어부(140)는 LTE망 및/또는 인터넷망(150)을 통하여 지상의 서버(161) 및/또는 사용자의 스마트폰(162)에 상술한 데이터를 실시간으로 전송하는 역할을 한다. 물론, 이를 위해 제어부(140)는 통신 모듈을 포함하며, 이는 아래에서 다시 설명한다. 더불어, 스마트폰(162)에 의해 상술한 발전부(130) 및 기포 발생부(120)의 턴온 및/또는 턴오프가 사용자에 의해 직접 선별적으로 제어될 수 있다.
이러한 제어부(140)는, 예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, 센서부(110)로부터 획득한 용존 산소량의 데이터를 분석한 후, 용존 산소량이 기준 값보다 작을 경우 발전부(130) 및/또는 기포 발생부(120)를 턴온할 수 있다. 더욱이, 제어부(140)는 용존 산소량에 따라 기포 발생부(120)에 의한 기포 발생량을 조정할 수 있다. 즉, 용존 산소량이 상대적으로 작으면 기포 발생부(120)에 의한 기포 발생량을 상대적으로 크게 하고, 용존 산소량이 상대적으로 크면 기포 발생부(120)에 의한 기포 발생량을 상대적으로 작게 할 수 있다.
또한, 제어부(140)는, 예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, 센서부(110)로부터 획득한 수온의 데이터를 분석한 후, 수온이 기준 값보다 클 경우 발전부(130) 및/또는 기포 발생부(120)를 턴온할 수 있다.
또한, 제어부(140)는, 예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, 용존 산소량, 수온, 유향 및/또는 유속의 데이터 중 어느 하나의 값이 기준값보다 작거나 클 경우 알람 신호를 인터넷망(150)을 통해 스마트폰(162)에 전송함으로써, 해상 또는 육지의 사용자가 가두리 양식장의 수질을 실시간으로 확인하여 후속 조치를 신속하게 취하도록 한다.
더욱이, 제어부(140)는, 예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, 상술한 용존 산소량, 수온, 유향 및/또는 유속의 데이터, 그리고 발전부(130) 및/또는 기포 발생부(120)의 턴온/턴오프 상태를 인터넷망(150)을 통해 서버(161)에 실시간으로 전송하며, 서버(161)는 이를 시간별로 저장 및 디스플레이한다. 따라서, 사용자는 서버(161), 또는 이에 인터넷망(150)을 통해 접속 가능한 스마트폰(162)이나 컴퓨터를 통해, 본 발명에 따른 스트리밍 기술 기반 수질 환경 유지 장치(100)의 동작 상태를 상시적으로 모니터링 및 관리할 수 있게 된다.
이와 같이 하여, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 스트리밍 기술 기반 수질 환경 유지 장치(100)는 실시간으로 양식장의 수질 등을 측정하고 데이터 분석을 통해 미세 공기 기포를 자동적으로 발생시킴으로써, 최적의 수질 환경을 유지하도록 한다. 구체적으로, 본 발명의 실시예에 따른 스트리밍 기술 기반 수질 환경 유지 장치(100)는 해수의 용존 산소량, 수온, 유향 및/또는 유속 등과 같은 다양한 물리량을 센싱하고, 이를 처리 및 분석한 후, 발전부(130) 및 기포 발생부(120)를 선택적으로 그리고 자동적으로 동작시킴으로써, 최소의 에너지로 해수의 수질 환경을 항상 최적 환경으로 유지한다.
더불어, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 스트리밍 기술 기반 수질 환경 유지 장치(100)는 사용자가 서버(161) 또는 스마트폰(162)을 통하여 해수의 용존 산소량, 수온, 유향 및/또는 유속, 그리고 기포 발생부(120) 및/또는 발전부(130)의 턴온/턴오프 상태, 그리고 배터리의 잔량 등을 실시간으로 모니터링할 수 있고, 또한 필요에 따라 스마트폰(162)을 이용하여 기포 발생부(120) 및/또는 발전부(130)를 직접 턴온/턴오프할 수 있음으로써, 예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, 원격지에서 가두리 양식장의 수질 상태를 직접 제어할 수 있도록 한다. 물론, 사용자는 스마트폰(162)을 이용하여 기포 발생부(120)에 의한 기포 발생량을 직접 제어할 수 있음은 당연하다.
도 2는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 스트리밍 기술 기반 수질 환경 유지 장치(100)의 설치 상태를 도시한 개략도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 해상에는 가두리 양식장을 구현하기 위해 부력 부재(101)에 의해 플롯팅되어 있는 프레임(102)이 설치되고, 프레임(102) 상에는 발전부 및 제어부(140)가 설치되고, 프레임(102)의 하부에는 센서부(110)가 설치되며, 또한 프레임(102)의 하부에는 기포 발생부(120)에 연결된 다수의 기포 발생 호스(121a, 121b, 121c)가 설치된다.
여기서, 제어부(140)는 LTE망을 통하여 억세스 포인트(102)에 통신 가능하게 연결되고, 억세스 포인트(102)는 인터넷망(150)에 연결됨으로써, 결국 제어부(140)는 서버(161) 및/또는 스마트폰(162)에 통신 가능하게 연결된다.
이와 같이 하여, 제어부(140)는 지상의 서버(161) 및/또는 스마트폰(162)에 해수의 용존 산소량, 수온, 유향 및/또는 유속의 데이터, 그리고 기포 발생부(120) 및/또는 발전부(130)의 턴온/턴오프 상태를 실시간으로 전송할 수 있는 환경을 갖는다.
도 3은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 스트리밍 기술 기반 수질 환경 유지 장치(100)에서, 해수 흐름 방향에 따른 기포 발생 위치를 도시한 개략 평면도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 기포 발생부(120)에는 해수 내에 상호간 평행하게 배열된 다수의 기포 발생 호스(121a, 121b, 121c)를 포함한다. 예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, 기포 발생 호스(121a, 121b, 121c)는 수평 방향으로 세개가 상호간 평행하게 배열될 수 있다. 편의상 도 3의 도면에서 상부 기포 발생 호스(121a), 중간 기포 발생 호스(121b) 및 하부 기포 발생 호스(121c)로 정의될 수 있다.
여기서, 센서부(110)에 의해 유향 즉, 해수의 흐름이 센싱될 수 있는데, 예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, 도 3의 좌측에서와 같이 도면상 해수가 상부에서 하부를 향해 흐르는 것으로(예를 들면, 북쪽에서 남쪽을 향해 흐르는 것으로) 센싱될 수 있고, 또한 도 3의 우측에서와 같이 도면상 해수가 하부에서 상부를 향해 흐르는 것으로(예를 들면, 남쪽에서 북쪽을 향해 흐르는 것으로) 센싱될 수 있다.
이때, 도 3의 좌측에서와 같이 해수가 상부에서 하부를 향해 흐르는 경우, 제어부(140)는 상부 기포 발생 호스(121a) 및 중간 기포 발생 호스(121b)만을 통해 공기 기포가 발생하도록 제어하고, 하부 기포 발생 호스(121c)를 통해서는 공기 기포가 발생되지 않도록 제어(차단)한다. 즉, 하부 기포 발생 호스(121c)를 통해 공기 기포가 발생된다면, 이는 해수 방향에 의해 가두리 양식장의 외측으로 전부 이탈되어 쓸모없이 에너지만을 소비하기 때문이다.
또한, 도 3의 우측에서와 같이 해수가 하부에서 상부를 향해 흐르는 경우, 제어부(140)는 하부 기포 발생 호스(121c) 및 중간 기포 발생 호스(121b)만을 통해 공기 기포가 발생하도록 제어하고, 상부 기포 발생 호스(121a)를 통해서는 공기 기포가 발생되지 않도록 제어(차단)한다. 즉, 상부 기포 발생 호스(121a)를 통해 공기 기포가 발생된다면, 이는 해수 방향에 의해 가두리 양식장의 외측으로 전부 이탈되어 쓸모없이 에너지만을 소비하기 때문이다.
이와 같이 하여, 본 발명의 실시예에 따른 스트리밍 기술 기반 수질 환경 유지 장치(100)는 해수 흐름 방향에 연동하여 가장 효율적인 위치에서 선별적으로 기포 발생 호스(121a, 121b, 121c)를 제어하여 미세 공기 기포를 자동적으로 발생시키도록 함으로써, 불필요한 에너지 소비를 회피할 수 있도록 한다.
도 4는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 스트리밍 기술 기반 수질 환경 유지 장치(100)의 구성을 도시한 블럭 다이아그램이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 스트리밍 기술 기반 수질 환경 유지 장치(100)는 센서부(110), 기포 발생부(120), 발전부(130) 및 제어부(140) 외에 입출력부(170), 전원부(180) 및 외부 배터리(190)를 더 포함할 수 있다. 더불어, 제어부(140)는 LTE망(151) 및 인터넷망(150)을 통해 서버(161)에 통신 가능하게 연결될 수 있고, 또한 WIFI, 3G 및/또는 LTE망(152)을 통해 스마트폰(162)에 통신 가능하게 연결될 수 있다. 도면에서 점선 화살표는 전원/전력의 전달 방향을 의미하고, 실선 화살표는 데이터 또는/및 제어 신호의 전달 방향을 의미한다.
센서부(110)는, 예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, 다수의 유속 및 유향 센서(111)와, 다수의 용존 산소량 및 수온 측정 센서(112)를 포함할 수 있다. 물론, 유속 및 유향이 별도로 센싱될 수 있으나, 센싱 원리가 유사하므로 하나의 센서로부터 유속 및 유향을 동시에 얻을 수 있고, 더불어 용존 산소량 및 수온 역시 별도로 센싱될 수 있으나, 하나의 센서로부터 용존 산소량 및 수온을 동시에 얻을 수 있다.
제어부(140)는, 예를 들면 한정하는 것은 아니지만, 센서 데이터 수집 및 처리부(141), 센서 데이터 분석부(142), 판단 및 제어부(143), 그리고 LTE 통신 모듈(144)을 포함할 수 있다.
센서 데이터 수집 및 처리부(141)는 센서부(110)로부터 다양한 데이터를 수집하고 처리하여 센서 데이터 분석부(142)에 전송한다. 센서 데이터 분석부(142)는 수집된 데이터로부터 용존 산소량, 수온, 유향 및/또는 유속을 각각 분류 및 분석한다. 판단 및 제어부(143)는 분석된 각 데이터의 값이 미리 설정된 기준값보다 큰지 아니면 작은지를 판단하고, 그 판단에 따른 제어 신호를 출력하고, 또한 데이터의 값을 LTE 통신 모듈(144)에 전달한다.
여기서, 센서 데이터 수집 및 처리부(141), 센서 데이터 분석부(142), 판단 및 제어부(143)는, 예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, 임의의 적절한 하드웨어, 펌웨어(예를 들어, 주문형 반도체), 소프트웨어, 또는 소프트웨어, 펌웨어 및 하드웨어의 적절한 조합을 이용하여 구현될 수 있다.
또한, 판단 및 제어부(143)에 의한 제어 신호는 하기할 입출력부(170) 및/또는 전원부(180)에 각각 전달된다. 또한, LTE 통신 모듈(144)은 상술한 데이터 즉, 정보(유속, 유향, 용존 산소량, 수온, 발전부 및 기포 발생부의 턴온/턴오프 등)를 LTE망(151)을 통해 전송하고, 또한 스마트폰(162)으로부터의 원격 명령을 입력받는다. 더불어, 제어부(140)는 내부 배터리(145)를 포함할 수 있으며, 이러한 내부 배터리(145)에 의해 제어부(140)가 동작될 수 있다.
입출력부(170)는 센서부(110)와 제어부(140)를 상호간 전기적으로 연결하며, 또한 제어부(140)와 전원부(180)를 상호간 전기적으로 연결한다. 즉, 입출력부(170)는 센서부(110)의 용존 산소량, 수온, 유속 및 유향의 데이터가 제어부(140)에 입력되도록 하고, 또한 제어부(140)로부터 발전부(130)의 턴온/턴오프 제어 신호, 기포 발생부(120)의 제어 신호를 전원부(180)에 전달한다.
전원부(180)에는 상술한 바와 같이 제어부(140), 기포 발생부(120), 발전부(130) 및/또는 외부 배터리(190)가 연결될 수 있다. 이러한 전원부(180)는 제어부(140)에 전원을 공급하고, 발전부(130)의 전원 제어 회로를 제어하며, 또한 기포 발생부(120)의 제어 회로를 제어한다. 더불어, 발전부(130)에 의해 외부 배터리(190)가 충전될 수 있다. 즉, 제어부(140)가 입출력부(170)를 통해 발전부(130) 및/또는 기포 발생부(120)에 관련된 제어 신호를 출력하면, 입출력부(170)가 이를 전원부(180)에 전달하고, 따라서 실질적으로 전원부(180)가 발전부(130) 및/또는 기포 발생부(120)의 턴온 및/또는 턴오프를 제어하게 된다.
이와 같이 하여, 본 발명의 다양한 실시예는 실시간으로 양식장의 수질 등을 측정하고 데이터 분석을 통해 미세 공기 기포를 자동적으로 발생시키는 등의 스트리밍 기술 기반 수질 환경 유지 장치(100)를 제공한다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 스트리밍 기술 기반 수질 환경 유지 장치(100)는 해수의 용존 산소량, 수온, 유향 및/또는 유속 등과 같은 다양한 물리량을 센싱하고, 이를 처리 및 분석한 후, 발전부(130) 및 기포 발생부(120)를 선택적으로 그리고 자동적으로 동작시킴으로써, 최소의 에너지로 해수의 수질 환경을 항상 최적 환경으로 유지하도록 한다.
더욱이, 본 발명의 실시예에 따른 스트리밍 기술 기반 수질 환경 유지 장치(100)는 LTE망(151) 및 인터넷망(150)을 통해 다양한 정보(유속, 유향, 용존 산소량, 수온, 발전부 및 기포 발생부의 턴온/턴오프 등)를 서버(161) 및/또는 사용자 스마트폰(162)에 전송함으로써, 이러한 정보가 시간에 따라 누적되어 저장되도록 함은 물론 사용자가 스마트폰(162)을 통해 언제든지 수질 상태를 확인할 수 있도록 한다. 또한, 사용자는 스마트폰(162)을 통해 발전부(130) 및 기포 발생부(120)를 임의로 직접 제어할 수 있음으로써, 사용자가 원격지에서 양식장의 수질을 용이하게 통제 및 관리할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 스트리밍 기술 기반 수질 환경 유지 장치(100)에서 전원 공급 흐름을 도시한 개략도이다.
도 5에 도시된 바와 같이 전원부(180)는 일측에 구비된 다수의 커넥터(181)를 통해 다수의 기포 발생부(120)에 전원을 공급할 수 있고, 타측에 구비된 커넥터(182)를 통해 턴온/턴오프 신호를 발전부(130)에 전달할 수 있으며, 또한 발전부(130)로부터 발전된 전원/전력을 입력받을 수 있다. 전원부(180)의 커넥터(182)에는 또한 콘센트(183)가 연결될 수 있으며, 이러한 콘센트(183)에 전원 아답터(184)가 연결되어 제어부(140)에 전원이 공급될 수 있다.
즉, 제어부(140)의 파워잭(146)에 전원 아답터(184)가 전기적으로 연결되고, 제어부(140)의 커넥터(147)에 외부 배터리(190)가 연결되어, 제어부(140)는 전원 아답터(184) 및/또는 외부 배터리(190)로부터 전원/전력을 공급받는다.
여기서, 상술한 전원부(180), 제어부(140), 아답터(184), 외부 배터리(190) 등은 해상에서 지속적으로 사용 가능하도록 방수 및 해수 염분에 의한 부식 방지가 가능한 쉴딩 박스(184) 내에 구비될 수 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 스트리밍 기술 기반 수질 환경 유지 장치를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
100; 스트리밍 기술 기반 수질 환경 유지 장치
110; 센서부 111; 유속 및 유향 센서
112; 용존 산소량 및 수온 측정 센서
120; 기포 발생부 130; 발전부
140; 제어부 141; 센서 데이터 수집 및 처리부
142; 센서 데이터 분석부 143; 판단 및 제어부
144; LTE 통신 모듈 145; 내부 배터리
150; 인터넷망 151; LTE망
152; WIFI, 3G 및/또는 LTE망 161; 서버
162; 스마트폰 101; 부력 부재
102; 프레임 102; 억세스 포인트
121a, 121b, 121c; 기포 발생 호스
170; 입출력부 180; 전원부
190; 외부 배터리

Claims (10)

  1. 가두리 양식장에 설치되며,
    해수의 용존 산소량, 수온, 유향(流向) 및 유속을 센싱하는 센서부;
    해수 내에 공기 기포를 발생시키는 기포 발생부;
    상기 센서부 및 기포 발생부에 전원을 공급하는 발전부; 및
    상기 발전부로부터 전원을 공급받으며, 상기 센서부로부터 획득한 용존 산소량, 수온, 유향 및 유속의 데이터를 수집, 처리 및 분석한 후 상기 기포 발생부와 발전부를 제어하여 상기 공기 기포를 발생시키며, LTE망과 인터넷망을 통하여 지상의 서버에 상기 데이터를 전송하는 제어부를 포함하며,
    상기 기포 발생부는 상기 해수 내에 상호간 수평 방향으로 평행하게 형성된 다수의 기포 발생 호스를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 센서부로부터 획득한 유향의 데이터를 분석한 후, 상기 해수의 방향과 연동하여 상기 해수가 가장 늦게 도착하는 기포 발생 호스의 동작을 정지시켜 상기 공기 기포가 발생되지 않도록 제어함을 특징으로 하는 수질 환경 유지 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 센서부로부터 획득한 용존 산소량의 데이터를 분석한 후, 상기 용존 산소량이 기준 값보다 작을 경우 상기 발전부 및 기포 발생부를 턴온함을 특징으로하는 수질 환경 유지 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 인터넷망에는 WIFI, 3G 또는 LTE망을 통하여 스마트폰이 통신 가능하게 연결되고,
    상기 제어부는 상기 스마트폰에 상기 용존 산소량, 수온, 유향 및 유속의 데이터를 전송함을 특징으로 하는 수질 환경 유지 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 스마트폰을 통하여 상기 발전부 및 기포 발생부의 턴온 및 턴오프가 직접 제어됨을 특징으로 하는 수질 환경 유지 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 용존 산소량, 수온, 유향 또는 유속의 데이터 중 어느 하나의 값이 기준값보다 작거나 클 경우 알람 신호를 상기 스마트폰에 전송함을 특징으로 하는 수질 환경 유지 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서부와 제어부 사이에는 상기 데이터의 입출력을 위한 입출력부가 더 연결된 것을 특징으로 하는 수질 환경 유지 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 기포 발생부, 발전부 및 제어부 사이에 전원부가 더 연결되고,
    상기 제어부가 상기 입출력부를 통하여 상기 전원부에 제어 신호를 출력하고, 상기 전원부는 상기 제어 신호에 따라 상기 기포 발생부 및 발전부를 턴온 또는 턴오프함을 특징으로 하는 수질 환경 유지 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 LTE망과 통신을 위해 LTE 무선 통신 모듈을 포함함을 특징으로 하는 수질 환경 유지 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서부, 기포 발생부 및 제어부에 전원을 공급하는 배터리를 더 포함하고,
    상기 배터리는 상기 제어부의 제어 신호에 의해 턴온되는 상기 발전부에 의해 충전됨을 특징으로 하는 수질 환경 유지 장치.
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