KR20180005817A

KR20180005817A - 해양 환경 탐지 시스템

Info

Publication number: KR20180005817A
Application number: KR1020160085937A
Authority: KR
Inventors: 김병권; 장세영
Original assignee: (주)시스코어
Priority date: 2016-07-07
Filing date: 2016-07-07
Publication date: 2018-01-17

Abstract

본 발명은 해양 환경 탐지 시스템에 관한 것으로, 수중에서 초음파를 발사하고 반사파를 수신하여 제1 데이터를 생성하는 센서부; 상기 센서부와 케이블로 연결되어 상기 제1 데이터를 수신하고, 상기 제1 데이터를 신호처리하여 패킷화된 제2 데이터를 생성하는 탐지부; 상기 탐지부로부터 상기 제2 데이터를 수신하고, 상기 제2 데이터를 분석 및 분류하여 제3 데이터를 생성하여 저장하는 서버; 및 상기 서버에 연결되어 상기 제3 데이터를 수신하여 적조생물의 개체수 정보를 그래픽 이미지로 출력하는 사용자 단말기;를 포함하며, 상기 제1 데이터는 수신된 반사파에 따른 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한 데이터이고, 상기 제2 데이터는 상기 제1 데이터 중에서 기 설정된 거리범위를 벗어난 데이터가 제거된 데이터이다.

Description

해양 환경 탐지 시스템{SYSTEM FOR DECTECTING MARINE ENVIRONMENT}

본 발명은 해양 환경 탐지 시스템에 관한 것이다.

연안 해양환경에서 적조생물이 대량으로 발생하여 해양생태계에 직간접적 피해를 유발하고 있으며, 특히 연안에서 이루어지는 수산물 양식산업에 심각한 피해를 주고 있다.

이에 따라, 적조로 인한 피해를 감소시키기 위한 많은 연구가 수행되고 있으며, 일 예로, 특허문헌1에는 초음파를 이용하여 적조를 탐지하는 기술이 개시되어 있다.

대한민국 공개특허공보 제10-2016-0076626호

본 발명의 일 측면은, 수중에 위치하는 센서부를 통해 적조생물의 개체수 변화를 탐지하고, 원격지에 있는 사용자가 탐지결과를 모니터링할 수 있는 해양 환경 탐지 시스템을 제공할 수 있다.

본 발명의 일 측면은, 수중에 위치하는 센서부를 통해 적조생물의 개체수 변화 및 수온이나 염분 등의 해양 환경 지표를 탐지하고, 원격지에 있는 사용자가 탐지결과를 모니터링할 수 있는 해양 환경 탐지 시스템을 제공할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 해양 환경 탐지 시스템은, 수중에서 초음파를 발사하고 반사파를 수신하여 제1 데이터를 생성하는 센서부; 상기 센서부와 케이블로 연결되어 상기 제1 데이터를 수신하고, 상기 제1 데이터를 신호처리하여 패킷화된 제2 데이터를 생성하는 탐지부; 상기 탐지부로부터 상기 제2 데이터를 수신하고, 상기 제2 데이터를 분석 및 분류하여 제3 데이터를 생성하여 저장하는 서버; 및 상기 서버에 연결되어 상기 제3 데이터를 수신하여 적조생물의 개체수 정보를 그래픽 이미지로 출력하는 사용자 단말기;를 포함하며, 상기 제1 데이터는 수신된 반사파에 따른 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한 데이터이고, 상기 제2 데이터는 상기 제1 데이터 중에서 기 설정된 거리범위를 벗어난 데이터가 제거된 데이터일 수 있다.

이때, 상기 센서부는 수온 및 염분 중 적어도 하나의 검출결과가 반영된 제1 추가 데이터를 생성하여 상기 탐지부로 전송하고, 상기 탐지부는 상기 제1 데이터 및 상기 제1 추가 데이터를 패킷화하여 상기 서버로 전송하며, 상기 사용자 단말기는 상기 수온 및 염분 중 적어도 하나의 정보가 더 반영된 그래픽 이미지를 출력할 수 있다.

또한, 상기 사용자 단말기는 상기 센서부의 센싱 주기에 대한 사용자의 선택값을 입력받아 송신하고, 상기 탐지부는 상기 서버를 통해 상기 사용자의 선택값을 전송받아 상기 센서부를 구동할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 다양한 감시 포인트의 해양환경을 원격지에서 간편하고 정확하게 모니터링 할 수 있게 된다는 유용한 효과가 제공된다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 해양 환경 탐지 시스템을 개략적으로 예시한 블록도이다.
도 2는 시간별 적조생물의 상대빈도를 개략적으로 예시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 해양 환경 탐지 시스템에서 사용자 단말기에 출력되는 GUI를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 해양 환경 탐지 시스템에서 사용자 단말기에 출력되는 GUI를 설명하기 위한 도면이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면들과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공될 수 있다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다

본 명세서에서 사용된 용어들은 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 단계는 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprise)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

또한, 본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 각 구성들의 세부 크기, 형태, 두께, 곡률 등은 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장되거나 도식화된 것으로서, 허용 오차 등에 의해 그 형태가 변형될 수 있다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 해양 환경 탐지 시스템(1000)에 대해 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 해양 환경 탐지 시스템(1000)을 개략적으로 예시한 블록도, 도 2는 시간별 적조생물의 상대빈도를 개략적으로 예시한 도면, 도 3 및 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 해양 환경 탐지 시스템(1000)에서 사용자 단말기(400)에 출력되는 GUI를 설명하기 위한 도면,

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 해양 환경 탐지 시스템(1000)은 센서부(100), 탐지부(200), 서버(300) 및 사용자 단말기(400)를 포함한다.

일실시예에서, 센서부(100)는 수중에서 초음파를 발사하고, 적조생물 등에 반사되어 돌아오는 음파를 수신할 수 있다. 수신된 음파는 먼저 아날로그 신호값으로 검출되고 이 아날로그 신호값이 ADC 컨버팅 되어 디지털화 될 수 있다. 이렇게 반사파에 따른 아날로그 신호가 디지털신호로 변환된 데이터를 본 명세서에서는 제1 데이터라고 칭하기로 한다. 일실시예에서, 센서부(100)에서 발사된 초음파가 적조생물 등에 반사되어 다시 센서부(100)가 수신하고, 이를 분석함으로써 센싱영역에 존재하는 적조생물의 개체수를 파악할 수 있다. 여기서 적조생물의 개체수는 구체적으로 정확한 수치화되어 검출될 수도 있고, 상대적인 값으로 검출될 수도 있다. 즉, 적조생물이 없는 경우 센서부(100)에서 수신되는 반사파 신호값을 기준으로 적조생물의 양이 증가됨에 따라 반사파 신호값도 변화되는데, 그 변화의 정도를 분석하여 적조생물의 상대적 개체수(빈도 또는 밀도)를 도출할 수 있다는 것이다. 예컨대, 소정 주파수와 강도를 가지는 초음파를 발생시켜 검출되는 반사파 신호값이 적조 주의보 발령 임계점에서 약 5dB, 적조 경보 발령 임계점에서 약 7.5dB로 측정될 수 있다. 그렇다면 동일 조건의 초음파를 이용하여 적조 생물을 탐지하여 도 2에 예시된 바와 같은 그래프를 얻을 수 있으며, 해당 그래프에서 5dB 이상인 경우는 적조 주의보 상황, 7.5dB 이상인 경우에는 적조 경보 상황인 것으로 판정할 수 있다는 것이다.

일실시예에서, 센서부(100)에는 수온센서, 염분센서 등이 탑재될 수 있다. 수온센서나 염분센서에서 센싱된 검출결과 역시 디지털화 될 수 있으며, 본 명세서에는 이를 제1 추가 데이터라고 칭하기로 한다.

일실시예에서 제1 데이터는, 동기신호, 메시지 타입 식별자, 핑 번호(Ping number), 데이터 사이즈, 디지털로 변환된 원음 데이터, 체크섬(Checksum)을 포함할 수 있다.

일실시예에서, 동기신호는 동기화 확인을 위한 4바이트(Byte)의 데이터로 이루어질 수 있다. 메시지 타입 식별자는 ADC 채널 등 메세지의 유형을 의미하는 4바이트의 데이터로 이루어질 수 있다. 핑 번호는 디지털로 변환된 원음 데이터가 몇 번째 핑에 의한 반사파 수신 데이터인가를 나타내는 1바이트의 데이터로 이루어질 수 있다. 데이터의 사이즈는 디지털로 변환된 원음 데이터의 크기를 나타내기 위한 2바이트의 데이터로 이루어질 수 있다. 디지털 신호로 변환된 원음 데이터는 센서가 수신한 반사파에 의한 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한 데이터를 의미할 수 있다. 일실시예에서 디지털 신호로 변환된 원음 데이터는 AD9650 데이터시트(datasheet)를 참고하여 생성될 수 있다. 체크섬은 동기신호와 체크섬을 제외한 모든 데이터의 데이터 사이즈 합을 나타내는 2바이트의 데이터로 이루어질 수 있다. 이 체크섬을 이용하여 통신과정에서 원음 데이터가 유실 됐는지의 여부를 검증할 수 있다.

일실시예에서, 센서부(100)는 케이블을 통해 탐지부(200)와 연결될 수 있다. 이에 따라, 전술한 제1 데이터 및 제1 추가 데이터가 탐지부(200)로 전송될 수 있다. 또한, 탐지부(200)의 제어신호가 케이블을 통해 센서부(100)로 전송될 수도 있다. 탐지부(200)는 수면 위에 위치될 수 있으며, 부이나 부표, 선박 또는 육상 구조물 등에 위치될 수 있다.

일실시예에서, 탐지부(200)는 전술한 제1 데이터를 수신해서 소정의 알고리즘을 통해 제1 데이터를 처리하는 기능을 수행할 수 있다. 이때, 제1 데이터가 탐지부(200)를 통해 처리된 데이터를 제2 데이터라 칭하기로 한다. 탐지부(200)는 소정의 알고리즘을 통해 제1 데이터에서 관심영역 구간의 데이터를 추출할 수 있다. 일실시예에서 관심영역은 초음파가 발사되는 지점으로부터의 이격거리가 0.04 내지 0.09m인 구간으로 설정될 수 있다. 0.04m 미만으로 이격된 구간에서는 센서부(100)에서 발사되는 초음파와 그 반사파가 중첩되어 정확성이 급감하며, 0.09m 보다 멀리 이격되면 발사되는 초음파 및 그 반사파의 세기가 급감하여 정확성이 떨어지므로 관심영역을 0.04 내지 0.09m로 설정하는 것이 바람직하다. 일실시예에서, 탐지부(200)는 데이터 가독성 향상을 위한 필터링, 데이터 섬(sum) 등의 처리를 수행할 수 있다. 일실시예에서, 탐지부(200)는 노이즈 및 에러를 감소시키기 위하여 동시간대에 획득된 다수의 데이터를 처리하여 평균화할 수 있다.

한편, 제2 데이터는 패킷화되어 유무선 통신망(500)을 통해 서버(300)로 전송될 수 있다. 본 명세서에서 유무선 통신망(500)이라는 용어는 유선 통신망, 무선 통신망, 유선 무선 복합 통신망 모두를 의미할 수 있다.

이와 같이 탐지부(200)가 제1 데이터를 처리하여 제2 데이터를 생성함으로써 탐지부(200)나 유무선 통신망(500), 서버(300) 등의 자원활용효율이 향상될 수 있다.

일실시예에서, 서버(300)는 탐지부(200)로부터 제2 데이터를 수신하고 분석 및 분류하여 데이터베이스부에 저장하는 기능을 수행할 수 있다. 이렇게 제1 데이터가 서버(300)를 통해 처리된 데이터를 제3 데이터라 칭하기로 한다. 일실시예에서, 서버(300)는 복수의 탐지부(200)로부터 제2 데이터를 수신할 수 있다. 즉, 특정 지점에 센서부(100)와 탐지부(200)가 위치하고, 해당 지점에서 이격된 다른 지점에도 센서부(100)와 탐지부(200)가 위치될 수 있으며, 이렇게 서로 다른 지역에 위치된 탐지부(200)가 전송하는 제2 데이터들 각각이 모두 서버(300)에 수신될 수 있다는 것이다. 서버(300)는 이렇게 수신된 데이터를 분석 및 분류하여 데이터베이스에 저장함으로써 사용자 단말기(400)의 요청이 있을 경우, 사용자 단말기(400)의 요청에 부합되는 데이터를 사용자 단말기(400)로 제공할 수 있게 된다.

일실시예에서 사용자 단말기(400)는 유무선 통신망(500)을 통해 서버(300)와 연결될 수 있다. 그리고, 사용자 단말기(400)는 서버(300)로부터 제3 데이터를 수신하여 출력함으로써 사용자가 검출결과를 파악할 수 있게 하는 기능을 수행할 수 있다. 또한, 사용자의 입력을 받아 서버(300)로 전송하는 기능도 수행할 수 있다. 여기서, 사용자의 입력이란, 출력을 희망하는 탐지부(200)를 선택하거나, 특정 탐지부(200)의 센싱 주기를 조정하거나, 서버(300)로부터 소정의 데이터를 요청하기 위한 입력을 의미할 수 있다. 또한, 적조 계측 데이터가 어떤 조건을 충족하면 사용자 단말기(400)에 경고화면, 경고음 등을 출력하게 하거나, 사용자의 휴대폰 등으로 경고 문자메세지나 경고 이메일 등을 발송하도록 하는 등의 관리자 알람 조건을 설정하기 위한 입력을 의미할 수 있다.

도 3 및 도 4에는 본 발명의 일실시예에 따라 사용자 단말기(400)에 출력되는 GUI(Graphic User Interface)가 개략적으로 예시되며, 도 3은 평상시의 화면, 도 4는 적조 발생시의 화면에 해당한다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 제1 영역(410)은 탐지부(200) 별 특성값을 표시하는 테이블이다. 전술한 바와 같이, 사용자 단말기(400)에서는 복수의 지점에 설치된 센서부(100) 및 탐지부(200)들 각각이 검출한 정보를 출력할 수 있으며, 장비의 고유번호, 위치정보, 운용모드, 적조 계측 데이터, 수온, 온도, 습도, 전압 전류, 염분도 등이 제1 영역(410)에 표시될 수 있다.

제2 영역(420)에는 데이터 저장, 재생, 분석 등의 사용자 요청을 입력받기 위한 버튼이 구비된다. 사용자는 제2 영역(420)에 배치된 버튼들을 선택적으로 클릭함으로써, 제1 영역(410)에서 선택한 특정 장비(복수일 수 있음)의 데이터를 별도로 저장하거나 저장 중지할 수 있고, 재생 또는 분석 등이 진행되도록 할 수 있다.

사용자는 제3 영역(430)을 통해서 통신 관련 셋팅사항을 확인하거나 변경할 수 있다. 또한, 사용자는 제3 영역(430)을 통해서 탐지부(200) 및 센서부(100)의 작동관련 옵션을 확인하거나 변경할 수 있다. 즉, 제3 영역(430)에는 서버(300) 정보, 서버(300) 연결여부 선택, 통신포트 번호, 적조 데이터 획득 주기, 상태정보(수온, 염분 등) 획득주기 등이 표시될 수 있고, 사용자가 이를 변경할 수 있다는 것이다.

제4 영역(440)에는 적조 데이터, 수온 데이터, 염분 데이터 등이 그래프 형식으로 출력될 수 있다. 즉, X축은 시간, Y측은 계측값으로 설정된 좌표 상에 계측값을 그래프로 표시할 수 있다는 것이다. 여기서 X축 및 Y축의 스케일을 조정하는 것도 가능하다.

제5 영역(450)에는 선택된 장비의 위치가 표시될 수 있다. 이때, 제5 영역(450)의 지도는 축척이 변화되면서 센서부(100)의 설치장소를 거시적 또는 국지적으로 확인할 수 있도록 할 수도 있다.

지금까지 본 발명의 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 실시 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 전해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다. 전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 그 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100 : 센서부
200 : 탐지부
300 : 서버
400 : 사용자 단말기
410 : 제1 영역
420 : 제2 영역
430 : 제3 영역
440 : 제4 영역
450 : 제5 영역
500 : 유무선 통신망
1000 : 해양 환경 탐지 시스템

Claims

수중에서 초음파를 발사하고 반사파를 수신하여 제1 데이터를 생성하는 센서부;
상기 센서부와 케이블로 연결되어 상기 제1 데이터를 수신하고, 상기 제1 데이터를 신호처리하여 패킷화된 제2 데이터를 생성하는 탐지부;
상기 탐지부로부터 상기 제2 데이터를 수신하고, 상기 제2 데이터를 분석 및 분류하여 제3 데이터를 생성하여 저장하는 서버; 및
상기 서버에 연결되어 상기 제3 데이터를 수신하여 적조생물의 개체수 정보를 그래픽 이미지로 출력하는 사용자 단말기;를 포함하며,
상기 제1 데이터는 수신된 반사파에 따른 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한 데이터이고,
상기 제2 데이터는 상기 제1 데이터 중에서 기 설정된 거리범위를 벗어난 데이터가 제거된 데이터인 것을 특징으로 하는 해양 환경 탐지 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 센서부는 수온 및 염분 중 적어도 하나의 검출결과가 반영된 제1 추가 데이터를 생성하여 상기 탐지부로 전송하고,
상기 탐지부는 상기 제1 데이터 및 상기 제1 추가 데이터를 패킷화하여 상기 서버로 전송하며,
상기 사용자 단말기는 상기 수온 및 염분 중 적어도 하나의 정보가 더 반영된 그래픽 이미지를 출력하는 것을 특징으로 하는 해양 환경 탐지 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 사용자 단말기는 상기 센서부의 센싱 주기에 대한 사용자의 선택값을 입력받아 송신하고,
상기 탐지부는 상기 서버를 통해 상기 사용자의 선택값을 전송받아 상기 센서부를 구동하는 것을 특징으로 하는 해양 환경 탐지 시스템.