KR20120133974A - Apparatus for measuring algae using multi wavelength source of light - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 다파장 광원을 이용한 조류 측정 장치에 관한 발명으로서, 더욱 상세하게는 청색, 녹색, 적색, 주황색의 서로 다른 파장의 광원을 조류가 포함된 물에 조사하여 각 파장에 대한 조류의 광합성 시스템II(PSII)으로부터 나오는 형광들을 검출한 후 이를 각 조류군 별 농도로 환산함으로써, 물속 조류의 각 군에 대한 농도를 측정하여 표시하는 다파장 광원을 이용한 조류 측정 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to an algae measuring apparatus using a multi-wavelength light source, and more particularly, a photo-synthesis system of algae for each wavelength by irradiating water containing algae with light sources of different wavelengths of blue, green, red and orange. The present invention relates to an algae measuring apparatus using a multi-wavelength light source that detects and displays fluorescence emitted from II (PSII) and converts the concentration into concentrations for each algae group.
최근 지구환경이 급격히 악화되고 있고, 수중으로 유입되는 유해물질의 양이 증가되고 있으며, 이에 따른 안전한 수자원 확보에 대한 요구가 사회적으로 요구되고 있다. Recently, the global environment is rapidly deteriorating, the amount of harmful substances introduced into the water is increasing, and the demand for securing water resources is socially required.
특히 부유성 조류(phytoplankton)는 광합성을 하는 수질 미세 생물로서, 적정수온 이상과 빛이 존재하는 환경에서는 바다, 하천, 호수 등 어디에나 존재하고, 이러한 조류는 박테리아성 원핵생물 조류인 cyanobateria(또는 bluegreen algae, 남세균)를 비롯해 진행생물인 녹조류, 규조류 등 다양한 종이 존재하고, 하천이나 호수에서는 조류가 과대 번식하여 수화현상을 일으키면 특유의 악취가 발생하여 수처리 공정에서 문제를 발생시키며, 일부 남조류의 경우 microcystin과 같은 인체에 유해한 독성물질을 분비하기 때문에 보건환경 문제도 발생시키는 문제점이 있다.In particular, the phytoplankton is a water microorganism that photosynthesizes, and is present anywhere in the sea, rivers, lakes, etc. in an environment where the temperature is higher than the optimum water temperature and light, and the algae is cyanobateria (or bluegreen algae) which is a bacterial prokaryotic algae. , And other species such as green algae and diatoms, which are advanced organisms, and overgrowing algae in rivers and lakes, causing odors, which can cause unique odors and problems in the water treatment process. Since it secretes toxic substances harmful to the human body, there is also a problem that causes health and environmental problems.
한편, 조류는 학술적으로 통상 4가지로 분류할 수 있는데 녹색을 띤 녹조류와 푸른 녹색을 띤 남조류와 옅은 갈색을 띤 규조류와 황갈색을 띤 황색편모조류로 분류되고, 이러한 조류 군은 지역, 환경 및 계절에 따라 우점종을 달리하기도 하며, 호수나 하천의 수질 및 환경을 제대로 관리하고 모니터링하기 위해서는 이들 조류 군 각각에 대한 클로로필-a의 농도를 측정하고 감시할 필요가 있다.On the other hand, algae can be generally classified into four groups: green green algae, blue green cyanobacteria, light brown diatoms, and tan brown yellow flagella algae. In some cases, dominant species may differ, and in order to properly manage and monitor the water quality and environment of lakes or streams, it is necessary to measure and monitor the concentration of chlorophyll-a in each of these algae groups.
이를 위해 모니터링 시스템은 주로 수중에 존재하는 미세조류 분포를 연속적으로 측정하는 것으로 수중 미세조류에 의한 일차 산물의 비율과 그 환경요인의 의존도를 정성적으로 측정한다.For this purpose, the monitoring system continuously measures the distribution of microalgae in the water, and qualitatively measures the ratio of primary products and their environmental factors by the microalgae in the water.
또한, 수중 미세조류의 모니터링은 수서생태 시스템의 비 이상적 또는 억압 상태(예를 들어 algal blooms, toxicsubstances, oxygen deficit 등)를 초기에 확인하는데 편리하게 이용될 수 있다.In addition, monitoring of aquatic microalgae can be conveniently used to initially identify non-ideal or suppressed states of aquatic ecosystems (eg algal blooms, toxicsubstances, oxygen deficit, etc.).
일반적으로 조류의 모니터링은 조류에 따른 고유의 색소를 이용하는데 모든 조류는 빛 에너지를 색소(pigments)라는 곳에서 일차적으로 흡수한 후 상기 흡수된 에너지를 최종적으로 광합성 시스템 II(PSII)으로 전달한다.In general, algae monitoring uses a unique pigment according to the algae, where all algae first absorb light energy in what are called pigments and then finally deliver the absorbed energy to photosynthetic system II (PSII).
상기 광합성 시스템 II는 클로로필-a로 구성되는데 전달된 빛 에너지는 광합성이라는 대사활동에 사용되고, 이때 과량의 빛이 광합성 시스템 II에 전달되면 대사활동에 사용되는 빛 에너지를 제외한 나머지는 형광과 열로 방출된다. The photosynthetic system II is composed of chlorophyll-a, and the transmitted light energy is used for metabolic activity called photosynthesis. When excess light is transferred to the photosynthetic system II, the remaining light energy except for light metabolism is emitted as fluorescence and heat. .
상기 광합성 시스템 II의 클로로필-a는 모든 조류에 존재하므로 클로로필-a의 양은 곧 조류의 양과 비례하고, 같은 세기의 빛을 조사하였을 경우 광합성 시스템 II로부터 나오는 형광의 양은 조류의 양과 비례하여 상기 형광의 양을 측정하면 클로로필-a의 농도를 알 수 있게 된다.Since chlorophyll-a of the photosynthetic system II is present in all algae, the amount of chlorophyll-a is directly proportional to the amount of algae, and when irradiated with light of the same intensity, the amount of fluorescence emitted from the photosynthetic system II is proportional to the amount of algae. By measuring the amount, the concentration of chlorophyll-a can be determined.
도 1은 종래의 수중 조류 모니터링 장치(10)를 나타낸 것으로 사각 형상의 본체부(11)에 조류를 포함한 시료가 수용되는 관측관(12)이 설치되고, 상기 관측관(12)으로 광원을 제공하는 광원 입력부(12)와 상기 시료에 포함된 수중 조류에서 발생하는 형광량 변화를 검출하기 위한 수광부(14)가 설치된다.1 illustrates a conventional underwater tidal
상기 광원 입력부(12)를 통해 광원이 입력되면, 조류의 색소는 고유의 색상에 따라 특정 파장을 다른 파장보다 강하게 흡수하고, 이외의 파장은 흡수하지 않으며, 수광부(14)를 통해 방출되는 빛으로부터 조류의 색소가 특정 파장의 빛을 강하게 흡수하는지 여부에 따라 방출되는 형광량을 분석하여 조류를 결정한다.When the light source is input through the light
즉 조류를 여과하여 농축한 후 아세톤 등으로 클로로필을 추출하고, 형광 분광광도계를 사용하여 예를 들면, 470nm, 520nm, 590nm, 620nm에서 각각 흡광도를 측정한 후 환산식을 통해 클로로필-a의 농도를 구하는 것이 가장 일반적이다.That is, the algae were filtered and concentrated, followed by extraction of chlorophyll with acetone, and the like using a fluorescence spectrophotometer to measure the absorbance at, for example, 470 nm, 520 nm, 590 nm, and 620 nm, respectively. Finding is the most common.
녹조류의 대표종인 클로렐라를 2ppm 농도에서 형광 분광광도계로 측정한 결과, 도 2(a)와 같이 청색 파장인 470nm에서 강하게 형광을 보이고, 녹색 파장인 520nm와 주황색 파장인 590nm에서는 약한 형광을 보이며, 적색 파장인 620nm에서는 다소 강한 형광을 나타내는 파형이다.Chlorella, a representative species of green algae, was measured with a fluorescence spectrophotometer at a concentration of 2 ppm. As shown in FIG. 2 (a), the fluorella showed strong fluorescence at 470 nm of blue wavelength, and weak fluorescence at 520 nm of green wavelength and 590 nm of orange wavelength. At a wavelength of 620 nm, the waveform shows a somewhat strong fluorescence.
또한, 남조류의 경우 청색을 거의 흡수하지 않고, 적색을 강하게 흡수하며, 녹색과 주황색을 비교적 강하게 흡수하는 특징이 있어서, 남조류의 대표종인 아나베나를 2ppm 농도에서 형광 분광광도계로 측정한 결과, 도 2(b)와 같이 청색 파장인 470nm와 녹색 파장인 520nm에서는 적은 형광을 보이고, 주황색 파장인 590nm에서는 강한 형광을 보이며, 적색 파장인 620nm에서는 아주 강한 형광을 나타내는 파형이다.In addition, in the case of cyanobacteria, it absorbs very little blue, absorbs red strongly, and absorbs green and orange relatively strongly. As a result, an anabena, which is a representative species of cyanobacteria, was measured at 2 ppm by fluorescence spectrophotometer. As shown in (b), it shows a small fluorescence at 470 nm of blue wavelength and 520 nm of green wavelength, strong fluorescence at 590 nm of orange wavelength, and very strong fluorescence at 620 nm of red wavelength.
그러나 이러한 조류의 모니터링은 일정량의 시료 채취와 얻어지는 최종 분석결과 사이에서 소요되는 전형적인 시간 차이로 인해 대부분의 경우 관리나 모니터링 업무에 사용되지 못하는 문제점과 현재의 방법들은 종종 사람의 관리가 필요하여 많은 인건비가 발생하는 문제점이 있다.However, the monitoring of such algae is often unusable for management or monitoring due to the typical time difference between a certain amount of sampling and the final analysis obtained, and current methods often require human management, resulting in high labor costs. There is a problem that occurs.
또한, 다른 방법으로는 아세톤으로 추출한 후 HPLC로 농도를 정량하는 방법과 형광광도계로 형광 양을 측정한 후 환산식을 통하여 클로로필-a를 구하는 것이 가능하지만, 이러한 방법들은 실험실에서만 측정할 수 있는 방법으로 현장에서 직접 측정하거나 연속적으로 모니터링 할 때에는 사용할 수 없는 문제점이 있다.In addition, it is possible to extract the concentration with acetone and then to quantify the concentration by HPLC, and to measure the amount of fluorescence with a fluorophotometer, and to obtain chlorophyll-a through conversion equation. However, these methods can only be measured in a laboratory. Therefore, there is a problem that cannot be used when measuring directly or continuously monitoring in the field.
또한, 현장에서 직접 측정하거나 연속적으로 측정하기 위하여 시료의 전처리 없이 측정하는 방법도 개발되어 왔지만, 조류 군 조성의 다양성에 따른 클로로필-a양을 측정하기에는 측정값의 오차가 커서 실제로 현장에서 제대로 응용되지 못하는 실정이다.In addition, in order to measure directly or continuously in the field, the measurement method without the pretreatment of the sample has been developed, but the measurement value is large to measure the amount of chlorophyll-a according to the diversity of algal group composition, so it is not actually applied properly in the field. I can't.
또한, 전처리 과정을 수행하지 않는 조류 측정장치들은 단일 또는 2~3개의 파장을 사용하여 농도 값을 측정하지만, 물속의 조류는 지역, 환경, 계절에 따라 달라져 조류의 구성에 따른 농도 값에 많은 오차가 발생하는 문제점이 있다.In addition, algae measuring devices that do not perform pretreatment measure concentration values using single or two or three wavelengths, but algae in water vary depending on the region, environment, and season. There is a problem that occurs.
또한, 조류의 구성에 따라 일정한 세기의 광원에 대해 광합성 시스템 II로부터 방출되는 형광 값에 오차가 발생하여 조류의 다양성에 따라 농도 값을 정확하게 검출할 수 없는 문제점이 있다.
In addition, an error occurs in the fluorescence value emitted from the photosynthesis system II for a light source having a constant intensity according to the composition of the algae, there is a problem that can not accurately detect the concentration value according to the algae diversity.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 청색, 녹색, 적색, 주황색의 서로 다른 파장의 광원을 조류가 포함된 물에 조사하여 각 파장에 대한 조류의 광합성 시스템II(PSII)으로부터 나오는 형광들을 검출한 후 이를 각 조류군 별 농도로 환산함으로써, 물속 조류의 각 군에 대한 농도를 측정하여 표시하는 다파장 광원을 이용한 조류 측정 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
In order to solve this problem, the present invention is to detect the fluorescence from the algae photosynthetic system II (PSII) for each wavelength by irradiating water containing algae light source of different wavelengths of blue, green, red, orange Then, by converting it to the concentration for each algae group, an object of the present invention is to provide an algae measuring apparatus using a multi-wavelength light source to measure and display the concentration for each group of algae in the water.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 다파장 광원을 이용한 조류 측정 장치로서,In order to achieve the above object, the present invention provides a tidal current measurement device using a multi-wavelength light source,
임의의 조류가 포함된 물에 미리 설정된 복수의 파장을 갖는 빛을 출력하고, 상기 출력되는 빛에 의해 수중 미세 조류가 발생하는 형광 빛을 검출하는 측정부; 상기 측정부로 미리 설정된 다파장의 광원이 온/오프되도록 제어신호를 출력하고, 상기 측정부로부터 검출된 형광 빛의 파장을 분석하여 미리 설정된 조류 판단용 기준 값과 비교하며, 상기 비교 결과에 따라 조류 별로 분류하여 해당 조류별 농도 정보와 전체 농도 정보를 계산하는 제어부; 및 상기 제어부로부터 분류된 조류별 종류와 계산된 농도 정보를 표시하는 디스플레이부를 포함한다.A measurement unit configured to output light having a plurality of wavelengths preset to water including any algae, and detect fluorescent light in which microalgae in the water are generated by the output light; The control unit outputs a control signal to turn on / off the light source of the preset multi-wavelength to the measuring unit, analyzes the wavelength of the fluorescent light detected from the measuring unit and compares it with a predetermined reference value for determining the algae, according to the comparison result A controller for classifying each bird and calculating concentration information and total concentration information for each bird; And a display unit for displaying the type of birds classified by the controller and the calculated concentration information.
또한, 본 발명은 상기 측정부로 임의의 조류가 포함된 원수를 공급하는 원수 공급부; 상기 측정부에서의 측정이 완료되면 상기 측정부에 잔류하는 조류를 제거하는 세척액을 공급하는 세척부; 상기 원수 공급부와 세척부 중 어느 하나가 상기 측정부와 연결되도록 경로를 설정하는 제 1 밸브; 및 상기 측정부로부터 배출되는 원수와 세척액이 미리 설정된 경로를 따라 배출되도록 배출 경로를 설정하는 제 2 밸브를 더 포함하고, 상기 제어부는 원수 공급부, 세척부, 제 1 밸브 및 제 2 밸브의 동작 제어신호를 출력하는 것을 특징으로 한다.In addition, the present invention is a raw water supply unit for supplying raw water containing any algae to the measuring unit; A washing unit for supplying a washing liquid for removing algae remaining in the measuring unit when the measurement in the measuring unit is completed; A first valve configured to route one of the raw water supply unit and the washing unit to be connected to the measurement unit; And a second valve configured to set a discharge path such that the raw water and the washing liquid discharged from the measuring unit are discharged along a preset path, wherein the control unit controls the operation of the raw water supply unit, the washing unit, the first valve, and the second valve. It is characterized by outputting a signal.
또한, 본 발명에 따른 상기 세척부는 상기 제어부로부터 동작 제어 신호가 출력되면 세척액이 미리 설정된 순서에 따라 공급되도록 제어하는 세척 제어부; 상기 세척 제어부의 제어에 따라 일정량의 세척액이 공급되도록 제어하는 세척액 공급부; 및 적어도 하나 이상의 세척액이 저장되고, 상기 저장된 세척액을 세척액 공급부로 제공하는 세척액 저장부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the washing unit according to the present invention, if the operation control signal output from the control unit washing control unit for controlling the cleaning solution to be supplied in a predetermined order; A washing liquid supply unit controlling the washing liquid to be supplied with a predetermined amount under the control of the washing control unit; And at least one washing liquid is stored, characterized in that it comprises a washing liquid storage for providing the stored washing liquid to the washing liquid supply.
또한, 본 발명에 따른 상기 세척부는 측정부로 자외선 빛을 제공하는 자외선 램프를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the cleaning unit according to the invention is characterized in that it further comprises an ultraviolet lamp for providing ultraviolet light to the measuring unit.
또한, 본 발명에 따른 상기 제어부는 미리 설정된 일정 주기의 시간 또는 사용자가 설정한 임의의 시간에 세척부로 동작 제어 신호를 출력하는 것을 특징으로 한다.In addition, the control unit according to the invention is characterized in that for outputting the operation control signal to the cleaning unit at a predetermined period of time or any time set by the user.
또한, 본 발명에 따른 상기 측정부는 상기 제어부로부터 출력되는 동작 제어신호에 따라 온/오프 제어 신호를 출력하는 측정 제어부; 상기 측정 제어부로부터 출력되는 온/오프 제어 신호에 따라 미리 설정된 복수 파장의 빛을 출력하는 다수의 LED; 및 물에 포함된 임의의 조류가 발생하는 형광 빛을 검출하여 출력하는 수광부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the measuring unit according to the present invention includes a measurement control unit for outputting an on / off control signal in accordance with the operation control signal output from the control unit; A plurality of LEDs outputting light of a plurality of wavelengths preset according to an on / off control signal output from the measurement control unit; And it characterized in that it comprises a light receiving unit for detecting and outputting the fluorescent light generated by any algae contained in the water.
또한, 본 발명에 따른 상기 다수의 LED는 청색, 적색, 녹색, 주황색 중 적어도 2가지 이상의 색을 출력하는 것을 특징으로 한다.
In addition, the plurality of LEDs according to the present invention is characterized in that for outputting at least two or more colors of blue, red, green, orange.
본 발명은 청색, 녹색, 적색, 주황색의 4개의 서로 다른 파장의 광원을 이용하여 시료에 포함된 조류 군을 검출하고, 검출된 조류군의 농도를 측정하여 표시함으로써, 수중 조류 정보와 농도를 정확하게 제공할 수 있는 장점이 있다.
The present invention detects the algae group included in the sample by using light sources of four different wavelengths of blue, green, red, and orange, and measures and displays the concentration of the detected algae, thereby accurately displaying the algae information and concentration in the water. There is an advantage that can be provided.
도 1 은 일반적인 수중 조류 모니터링 장치의 구성을 나타낸 사시도.
도 2 는 조류의 색소에 따른 형광 빛의 스팩트럼을 나타낸 파형도.
도 3 은 본 발명에 따른 다파장 광원을 이용한 조류 측정 장치의 구성을 나타낸 블록도.
도 4 는 도 3에 따른 다파장 광원을 이용한 조류 측정 장치의 측정부 구성을 나타낸 블록도.
도 5 는 도 3에 따른 다파장 광원을 이용한 조류 측정 장치의 세척부 구성을 나타낸 블록도.1 is a perspective view showing the configuration of a general underwater tidal current monitoring device.
Figure 2 is a waveform diagram showing the spectrum of the fluorescent light according to the pigment of the algae.
3 is a block diagram showing the configuration of an algae measurement apparatus using a multi-wavelength light source according to the present invention.
4 is a block diagram showing a configuration of a measuring unit of the algae measuring apparatus using the multi-wavelength light source according to FIG.
5 is a block diagram showing the configuration of a washing unit of the algae measuring apparatus using a multi-wavelength light source according to FIG.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 다파장 광원을 이용한 조류 측정 장치의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the algae measurement apparatus using a multi-wavelength light source according to the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 다파장 광원을 이용한 조류 측정 장치의 구성을 나타낸 블록도이고, 도 4는 도 3에 따른 다파장 광원을 이용한 조류 측정 장치의 측정부 구성을 나타낸 블록도이며, 도 5는 도 3에 따른 다파장 광원을 이용한 조류 측정 장치의 세척부 구성을 나타낸 블록도이다.3 is a block diagram showing the configuration of the algae measurement apparatus using a multi-wavelength light source according to the present invention, Figure 4 is a block diagram showing the configuration of the measurement unit of the algae measurement apparatus using a multi-wavelength light source according to Figure 3, Figure 5 3 is a block diagram showing the configuration of the washing unit of the algae measuring apparatus using a multi-wavelength light source according to FIG.
도 3 내지 도 5에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 다파장 광원을 이용한 조류 측정 장치(100)는 바다, 하천 또는 호수 등의 주변 측정소에 설치되고, 원수 연결관(110)을 통해 연결된 원수 공급부(120)와, 제어부(130)와, 측정부(140)와, 세척부(150)와 제 1 밸브(160)와 제 2 밸브(170)와 디스플레이부(180)를 포함하여 구성된다.3 to 5, the
상기 원수 연결관(110)은 측정 대상인 바다, 하천 또는 호수 등으로부터 원수가 유입되도록 경로를 제공한다.The raw
상기 원수 공급부(120)는 원수 연결관(110)을 통해 임의의 조류가 포함된 측정 대상 원수를 취수하여 원수 공급관(111)을 통해 측정부(140)로 공급하는 구성으로서, 제어부(130)로부터 동작 제어신호가 입력되면 원수 공급관(111)으로 유입되는 일정량의 원수가 제 1 밸브(160)와 측정부 공급관(112)을 통해 측정부(140)에 공급되도록 하고, 바람직하게는 취수용 모터이다.The raw
상기 제어부(130)는 일정 시간 또는 사용자가 스위치 또는 키패드(미도시) 등의 입력수단을 통해 입력하는 동작 신호에 따라 원수 공급부(120)와 측정부(140)와 세척부(150)와 제 1 밸브(160)와 제 2 밸브(170)와 디스플레이부(180)로 동작 제어 신호를 출력한다.The
또한, 상기 제어부(130)는 상기 측정부(140)로 미리 설정된 다파장의 광원이 온/오프되도록 제어신호를 출력하면, 상기 측정부(140)로부터 검출된 형광 빛의 파장을 분석하여 미리 설정된 조류 판단용 기준 값과 비교하며, 상기 비교 결과에 따라 조류 별로 분류하여 해당 조류별 농도 정보와 전체 농도 정보를 계산한다.In addition, when the
즉 상기 제어부(130)는 청색 파장인 470nm와, 녹색 파장인 520nm와, 주황색 파장인 590nm와, 적색 파장인 620nm를 발광하는 LED가 순차적으로 온/오프되도록 측정부(140)에 동작 제어 신호를 출력한다.That is, the
또한, 상기 제어부(130)는 측정부(140)가 제공하는 형광 빛의 스펙트럼을 분석하고, 상기 분석된 형광 빛의 스펙트럼을 미리 설정된 조류 판단용 기준값과 대비하여 조류 별로 분류한다.In addition, the
상기 조류 판단용 기준값은 녹조류, 남조류, 규조류, 편모 조류 등을 판단하기 위한 각 조류별 판단 값으로 예를 들면, 1ppb에 포함된 조류 별 형광 빛을 검출하고 상기 검출된 형광 빛에 포함된 특정 파장에 따라 조류의 종류를 결정할 수 있도록 한다.The reference value for determining the algae is a determination value for each algae for determining green algae, southern algae, diatoms, flagella algae, and the like, for example, detecting a fluorescent light for each alga contained in 1 ppb and detecting a specific wavelength included in the detected fluorescent light. To determine the type of algae.
즉 수중 미세조류의 스펙트럼 그룹은 광합성 색소(photosynthetic pigments, 예를 들어, Chl-a, Phycocyanobilin, phycoerythrobilin, fucoxanthin, peridinin)의 구성에 따라 달라지는데, 이 구성상의 차이에 의해 클로로필 형광에 대한 흡수 스펙트럼이 다르다.In other words, the spectral group of aquatic microalgae depends on the composition of photosynthetic pigments (e.g., Chl-a, Phycocyanobilin, phycoerythrobilin, fucoxanthin, peridinin). .
따라서, 다른 파장의 빛을 발광하는 다수의 LED들을 사용하여 특정 파장 범위에서의 전자 여기 상태로부터 방출하는 조류들의 형광 광도를 측정하고, 이 측정된 형광 광도를 스펙트럼의 평균 표준 스펙트럼에 매칭시켜 수중 미세조류의 분포를 분석한다.Thus, a plurality of LEDs emitting light of different wavelengths are used to measure the fluorescence luminosity of algae that emit from an electron excited state in a particular wavelength range, and match the measured fluorescence luminosity to the mean standard spectrum of the spectrum to fine underwater. Analyze the distribution of algae.
유산소 광합성에서 660㎚ 파장 근처에서 측정되는 클로로필 형광은 Chl a-core antenna와 종에 따른 peripheral antenna로 구성된 광합성 시스템 Ⅱ(PS Ⅱ)의 Chl에 의해 주기적으로 방출되는 것이다. Chlorophyll fluorescence measured near 660 nm wavelength in aerobic photosynthesis is periodically emitted by Chl of photosynthetic system II (PS II), which consists of a Chl a-core antenna and a peripheral antenna according to species.
상기 Peripheral antennae 스펙트럼의 구성성분에 따라서 5개의 주요 스펙트럼의 그룹이 있고, "녹색그룹"에서는 peripheral antennae 는 클로로필-a, b, 그리고 xanthophyll로 구성되어 있다. According to the constituents of the Peripheral antennae spectrum, there are five major spectrum groups, and in the "green group", the peripheral antennae are composed of chlorophyll-a, b, and xanthophyll.
"청색그룹"에서는 phycobilisomes이 peripheral antennae로 작용하며, "갈색그룹"에서는 클로로필-a, c, xanthophyll을 포함하고 이것은 종종 fucoxanthin 또는 peridinine 일 수도 있다. In the "blue group" phycobilisomes act as peripheral antennae, and in the "brown group" they contain chlorophyll-a, c and xanthophyll, which may often be fucoxanthin or peridinine.
"적색그룹"은 "청색그룹"에 있는 것과 같이 phycobilisomes이 있으나 "적색그룹"에서는 phycocyanin대신 phycobiliprotein phycoerythrin이 대부분을 차지하고, 상기 "적색그룹"은 부유형 조류 중에서는 거의 없고 대부분 수저에 분포되어 있다. The "red group" has phycobilisomes as in the "blue group", but in the "red group", the phycobiliprotein phycoerythrin is mostly occupied instead of the phycocyanin, and the "red group" is mostly distributed in the cutlery.
"혼합그룹"은 아주 특별한 pigment로 구성되어 있고, phycoerythrin또는 phycocyanin으로 되어있는 phycobiliprotein과 클로로필-a, -c로 구성되어 있다.The "mixed group" consists of a very special pigment and consists of phycobiliprotein and chlorophyll-a and -c, either phycoerythrin or phycocyanin.
또한, 상기 조류 판단용 기준 값은 측정을 위해 미리 알고 있는 조건에 따라 상대적으로 변환한 환산값으로 검출 환경에 따라 변경될 수도 있다.In addition, the reference value for determining the algae may be changed according to a detection environment in a converted value relatively converted according to a condition known in advance for measurement.
또한, 상기 제어부(130)는 측정부(140)에서 검출된 형광 빛의 광량 등을 분석하여 조류의 농도를 계산하고, 계산된 각 조류의 농도에 근거하여 전체 조류의 농도를 산출한다.In addition, the
또한, 상기 제어부(130)는 상기 분류된 조류 정보와 계산된 각 조류 별 농도 정보와 전체 농도 정보를 디스플레이부(180)를 통해 출력되도록 하고, 상기 결과 정보는 통신수단(미도시)을 통해 유선 또는 무선 선로로 연결된 원격지의 단말기로 실시간 전송할 수 있고, 상기 통신수단을 통해 입력되는 신호에 따라 원수 공급부(120)와 측정부(140)와 세척부(150)와 제 1 밸브(160)와 제 2 밸브(170)와 디스플레이부(180)의 동작 제어 신호를 출력할 수 있다.In addition, the
또한, 상기 제어부(130)는 측정이 종료되면 다음 측정을 위해 측정부(140)의 내부를 세척하기 위하여 세척부(150)와, 제 1 밸브(160) 및 제 2 밸브(170)로 동작 제어 신호를 출력한다.In addition, the
상기 측정부(140)는 임의의 조류가 포함된 물에 미리 설정된 복수의 파장을 갖는 빛을 출력하고, 상기 출력되는 빛에 의해 수중 미세 조류가 발생하는 형광 빛을 검출하는 구성으로서, 측정부 공급관(112)을 통해 원수 또는 세척액 중 어느 하나가 공급되고, 측정이 종료된 후에는 측정부 배수관(113)을 통해 상기 원수 또는 세척액이 배수되도록 하며, 측정 제어부(141)와 청색 LED(142)와, 적색 LED(143)와, 녹색 LED(144)와, 주황색 LED(145)와, 수광부(146)를 포함하여 구성된다.The measuring
상기 측정 제어부(141)는 제어부(130)로부터 출력되는 온/오프 동작 제어신호에 따라 청색 LED(142), 적색 LED(143), 녹색 LED(144) 및 주황색 LED(145)가 미리 설정된 광량으로 발광될 수 있도록 온/오프 제어 신호를 순차적으로 출력한다.The
또한, 상기 측정 제어부(141)는 상기 청색 LED(142), 적색 LED(143), 녹색 LED(144) 및 주황색 LED(145)가 발광함에 따라 조류가 상기 발광된 빛을 이용하여 광합성을 수행하고 남은 에너지를 형광 빛으로 방출하면 상기 방출되는 형광 빛을 수광부(146)가 수광할 수 있도록 제어 신호를 출력하며, 상기 수광부(146)가 검출한 신호를 제어부(130)로 제공한다.In addition, the
상기 청색 LED(142)는 청색 파장인 470nm의 빛을 발광하고, 적색 LED(143)는 적색 파장인 620nm의 빛을 발광하며, 녹색 LED(144)는 녹색 파장인 520nm의 빛을 발광하고, 주황색 LED(145)는 주황색 파장인 590nm의 빛을 발광하며, 조류에 조사되는 파장은 청색, 적색, 녹색, 주황색 중 적어도 2가지 이상의 색을 갖는 것이 바람직하다.The
상기 수광부(146)는 청색 LED(142), 적색 LED(143) 녹색 LED(144), 주황색 LED(145)가 조사하는 빛에 의해 조류가 빛을 흡수하여 광합성을 수행하고 남은 에너지를 발산하는 과정에서 출력되는 형광 빛을 검출한다.The light receiving unit 146 is a process in which the algae absorbs light by light emitted from the
상기 세척부(150)는 조류 측정 장치(100)가 정확한 조류 군을 검출하고, 검출된 조류의 정확한 농도 측정을 위해 측정이 종료된 원수를 외부로 배출하고, 새로운 원수(시료)가 공급되기 전에 측정부(140)를 세척하여 남아 있는 조류들을 제거함으로써, 부정확한 농도 값이 산출되는 것을 방지하는 구성으로서, 세척액 공급관(115)을 통해 제 1 밸브(160)와 연결되고 측정부 공급관(112)을 통해 세척액(세척 매체 및 세척수)이 측정부(140)에 공급되도록 하며, 세척 제어부(151)와, 세척액 공급부(152)와, 세척액 저장부(153)와 자외선 램프(154)를 포함하여 구성된다.The
상기 세척 제어부(151)는 제어부(130)로부터 동작 제어 신호가 출력되면 상기 세척액 저장부(153)에 저장된 세척액이 미리 설정된 순서에 따라 일정량만큼 측정부(140)로 공급되도록 세척액 공급부(152)로 제어 신호를 출력한다.When the operation control signal is output from the
즉 일정량의 계면 활성제가 물과 혼합된 수용액 상태의 세척 매체가 일정량 공급되고, 상기 세척 매체의 공급 후 일정 시간이 경과되면 상기 세척 매체를 제거하기 위한 세척수가 순차적으로 공급되도록 제어 신호를 출력한다.That is, a predetermined amount of a washing medium in which an aqueous solution in which a predetermined amount of surfactant is mixed with water is supplied, and a control signal is output so that washing water for removing the washing medium is sequentially supplied when a predetermined time elapses after the supply of the washing medium.
상기 세척액 공급부(152)는 세척 제어부(151)로부터 출력되는 제어 신호에 따라 세척액 저장부(153)에서 일정량의 세척액이 공급되도록 한다.The washing
상기 세척액 저장부(153)는 세척 매체, 세척수 등을 저장하기 위한 수용공간이 각각 형성되어 적어도 하나 이상의 세척액이 저장되고, 상기 저장된 세척액을 세척액 공급부(152)로 제공한다.The washing liquid storage unit 153 is formed with a receiving space for storing the washing medium, washing water, etc., each of which stores at least one washing liquid, and provides the stored washing liquid to the washing
상기 자외선 램프(154)는 측정부(140)의 일측에 설치되어 내부에 자외선 광원이 조사되도록 함으로써 측정부(140)의 세척 효과가 향상될 수 있도록 하고, 바람직하게는 자외선 LED이다.The
상기 제 1 밸브(160)는 원수 공급관(111)과 측정부 공급관(112)과 세척액 공급관(115) 사이에 설치되어 제어부(130)로부터 출력되는 동작 제어 신호에 따라 상기 원수 공급관(111)과 측정부 공급관(112) 사이에 경로가 형성되도록 하거나 또는 상기 세척액 공급관(115)과 측정부 공급관(112) 사이에 경로가 형성되도록 함으로써, 측정부(140)에 원수 또는 세척액 중 어느 하나가 선택적으로 공급되도록 하며, 상기 제 1 밸브(160)는 바람직하게 삼방향 밸브이다.The
상기 제 2 밸브(170)는 측정부 배수관(113)과 배수관(114)과 세척액 배수관(116) 사이에 설치되어 제어부(130)로부터 출력되는 동작 제어 신호에 따라 상기 측정부 배수관(113)과 배수관(114) 사이에 경로가 형성되도록 하거나 또는 상기 측정부 배수관(113)과 세척액 배수관(116) 사이에 경로가 형성되도록 함으로써, 측정부(140)에서 배출되는 원수 또는 세척액이 서로 다른 경로를 통해 배출되도록 하고, 상기 제 2 밸브(170)는 바람직하게 삼방향 밸브이다.The
상기 디스플레이부(180)는 제어부(130)로부터 분류된 조류별 종류와 계산된 농도 정보가 출력되면 상기 출력되는 정보를 표시하고 바람직하게는 LCD 모니터이다.The
따라서, 공급관을 통해 연결된 측정 대상 원수의 실시간 측정과 지속적인 측정이 가능해지고, 정확한 조류 군의 분석과 농도를 확인할 수 있게 된다.
Thus, real-time and continuous measurement of the raw water to be measured through the supply pipe is possible, and accurate analysis and concentration of algae can be confirmed.
상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. It can be understood that
100 : 조류 측정 장치 110 : 원수 연결관
111 : 원수 공급관 112 : 측정부 공급관
113 : 측정부 배수관 114 : 배수관
115 : 세척액 공급관 116 : 세척액 배수관
120 : 원수 공급부 130 : 제어부
140 : 측정부 141 : 측정 제어부
142 : 청색 LED 143 : 적색 LED
144 : 녹색 LED 145 : 주황색 LED
146 : 수광부 150 : 세척부
151 : 세척 제어부 152 : 세척액 공급부
153 : 세척액 저장부 154 : 자외선 램프
160 : 제 1 밸브 170 : 제 2 밸브
180 : 디스플레이부100: algae measuring device 110: raw water connector
111: raw water supply pipe 112: measuring unit supply pipe
113: measuring unit drain pipe 114: drain pipe
115: washing liquid supply pipe 116: washing liquid drain pipe
120: raw water supply unit 130: control unit
140: measuring unit 141: measuring control unit
142: Blue LED 143: Red LED
144: green LED 145: orange LED
146: light receiving unit 150: washing unit
151: washing control unit 152: washing liquid supply unit
153: washing liquid storage unit 154: UV lamp
160: first valve 170: second valve
180: display unit
Claims (7)
임의의 조류가 포함된 물에 미리 설정된 복수의 파장을 갖는 빛을 출력하고, 상기 출력되는 빛에 의해 수중 미세 조류가 발생하는 형광 빛을 검출하는 측정부;
상기 측정부로 미리 설정된 다파장의 광원이 온/오프되도록 제어신호를 출력하고, 상기 측정부로부터 검출된 형광 빛의 파장을 분석하여 미리 설정된 조류 판단용 기준 값과 비교하며, 상기 비교 결과에 따라 조류 별로 분류하여 해당 조류별 농도 정보와 전체 농도 정보를 계산하는 제어부; 및
상기 제어부로부터 분류된 조류별 종류와 계산된 농도 정보를 표시하는 디스플레이부를 포함하는 다파장 광원을 이용한 조류 측정 장치.An algae measuring device using a multi-wavelength light source,
A measurement unit configured to output light having a plurality of wavelengths preset to water including any algae, and detect fluorescent light in which microalgae in the water are generated by the output light;
The control unit outputs a control signal to turn on / off the light source of the preset multi-wavelength to the measuring unit, analyzes the wavelength of the fluorescent light detected from the measuring unit and compares it with a predetermined reference value for determining the algae, according to the comparison result A controller for classifying each bird and calculating concentration information and total concentration information for each bird; And
Algae measurement apparatus using a multi-wavelength light source including a display unit for displaying the type of birds classified by the control unit and the calculated concentration information.
상기 측정부로 임의의 조류가 포함된 원수를 공급하는 원수 공급부;
상기 측정부에서의 측정이 완료되면 상기 측정부에 잔류하는 조류를 제거하는 세척액을 공급하는 세척부;
상기 원수 공급부와 세척부 중 어느 하나가 상기 측정부와 연결되도록 경로를 설정하는 제 1 밸브; 및
상기 측정부로부터 배출되는 원수와 세척액이 미리 설정된 경로를 따라 배출되도록 배출 경로를 설정하는 제 2 밸브를 더 포함하고,
상기 제어부는 원수 공급부, 세척부, 제 1 밸브 및 제 2 밸브의 동작 제어신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 다파장 광원을 이용한 조류 측정 장치.The method of claim 1,
Raw water supply unit for supplying raw water containing any algae to the measuring unit;
A washing unit for supplying a washing liquid for removing algae remaining in the measuring unit when the measurement in the measuring unit is completed;
A first valve configured to route one of the raw water supply unit and the washing unit to be connected to the measurement unit; And
Further comprising a second valve for setting the discharge path so that the raw water and the washing liquid discharged from the measuring unit is discharged along a predetermined path,
The controller is a tidal current measuring device using a multi-wavelength light source, characterized in that for outputting the operation control signals of the raw water supply unit, the washing unit, the first valve and the second valve.
상기 세척부는 상기 제어부로부터 동작 제어 신호가 출력되면 세척액이 미리 설정된 순서에 따라 공급되도록 제어하는 세척 제어부;
상기 세척 제어부의 제어에 따라 일정량의 세척액이 공급되도록 제어하는 세척액 공급부; 및
적어도 하나 이상의 세척액이 저장되고, 상기 저장된 세척액을 세척액 공급부로 제공하는 세척액 저장부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다파장 광원을 이용한 조류 측정 장치.The method of claim 2,
The washing unit includes a washing control unit for controlling the washing liquid to be supplied in a preset order when an operation control signal is output from the controller;
A washing liquid supply unit controlling the washing liquid to be supplied with a predetermined amount under the control of the washing control unit; And
At least one washing liquid is stored, the algae measuring apparatus using a multi-wavelength light source, characterized in that it comprises a washing liquid storage unit for providing the stored washing liquid to the washing liquid supply.
상기 세척부는 측정부로 자외선 빛을 제공하는 자외선 램프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다파장 광원을 이용한 조류 측정 장치.The method according to claim 2 or 3,
The washing unit further comprises a UV lamp for providing ultraviolet light to the measurement unit using a multi-wavelength light source.
상기 제어부는 미리 설정된 일정 주기의 시간 또는 사용자가 설정한 임의의 시간에 세척부로 동작 제어 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 다파장 광원을 이용한 조류 측정 장치.The method of claim 4, wherein
The control unit is a tidal current measuring device using a multi-wavelength light source, characterized in that for outputting an operation control signal to the cleaning unit at a predetermined period of time or any time set by the user.
상기 측정부는 상기 제어부로부터 출력되는 동작 제어신호에 따라 온/오프 제어 신호를 출력하는 측정 제어부;
상기 측정 제어부로부터 출력되는 온/오프 제어 신호에 따라 미리 설정된 복수 파장의 빛을 출력하는 다수의 LED; 및
물에 포함된 임의의 조류가 발생하는 형광 빛을 검출하여 출력하는 수광부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다파장 광원을 이용한 조류 측정 장치.3. The method according to claim 1 or 2,
The measurement unit may include a measurement controller outputting an on / off control signal according to an operation control signal output from the controller;
A plurality of LEDs outputting light of a plurality of wavelengths preset according to an on / off control signal output from the measurement control unit; And
Algae measuring apparatus using a multi-wavelength light source, characterized in that it comprises a light receiving unit for detecting and outputting the fluorescent light generated by any algae contained in water.
상기 다수의 LED는 청색, 적색, 녹색, 주황색 중 적어도 2가지 이상의 색을 출력하는 것을 특징으로 하는 다파장 광원을 이용한 조류 측정 장치.The method according to claim 6,
The plurality of LEDs are algae measurement apparatus using a multi-wavelength light source, characterized in that for outputting at least two or more colors of blue, red, green, orange.
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