KR20200047090A - 생장환경 기반의 수족관 자동제어 장치 및 방법 - Google Patents

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이상훈
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    • A01K—ANIMAL HUSBANDRY; CARE OF BIRDS, FISHES, INSECTS; FISHING; REARING OR BREEDING ANIMALS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NEW BREEDS OF ANIMALS
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    • A01K63/003—Aquaria; Terraria
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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
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    • G06Q50/02—Agriculture; Fishing; Mining

Abstract

본 발명은 생장환경 기반의 수족관 자동제어 장치 및 방법에 관한 것으로, 수족관의 크기, 사육 어종 및 개체수를 포함하는 사육 조건을 수신하여 상기 수족관에서의 사육이 가능한지 여부를 결정하는 사육 가부 결정부, 상기 사육이 가능한 것으로 결정된 경우 어종별 생장환경 데이터베이스를 기초로 상기 수족관에서의 사육을 위한 최적의 생장환경 조건을 결정하는 생장환경 조건 결정부 및 복수의 센서들을 통해 상기 수족관의 현재의 생장환경 조건을 측정하고 상기 최적의 생장환경 조건을 기초로 상기 수족관의 생장환경 조건을 조절하는 생장환경 조건 조절부를 포함한다. 따라서, 본 발명은 동식물이 살아갈 수 있는 환경을 분석하고 수조에 설치된 장비들을 제어함으로써 불필요한 전원을 관리할 수 있다.

Description

생장환경 기반의 수족관 자동제어 장치 및 방법{AUTOMATIC AQUARIUM CONTROL APPARATUS AND METHOD BASED ON GROWTH ENVIRONMENT}
본 발명은 생장환경 기반의 수족관 자동제어 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 동식물이 살아갈 수 있는 환경을 분석하고 수조에 설치된 장비들을 제어함으로써 불필요한 전원을 관리할 수 있는 생장환경 기반의 수족관 자동제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
가정용 수조는 가정 내 인테리어 뿐 아니라 정서 안정, 교육적 관점에서 긍정적인 효과가 있어 많은 가정에서 사용하고 있다. 가정용 수조는 기존의 대형 수조에 비해 수량이 적고 짧은 시간 내 환경 변화가 일어나는 한계로 인하여 사용자가 적절한 여과 능력과 온도 제어 등을 직접 고려하여 설치해야 한다는 문제가 있다. 특히, 사용자는 가정용 수조, 사육하고자 하는 수생동물 및 식물이 필요로 하는 여과력 및 수질 등에 대한 정보를 파악하여 적절한 환경을 조성해야 한다. 하지만, 가정용 수조를 처음 사용하거나 또는 경험이 적은 사용자는 적절한 환경을 조성하지 못해 수생 동식물이 죽는 경우가 다수 발생한다.
한국 공개특허공보 제10-2007-0064888(2007.06.22)호는 인터넷을 이용한 수족관 대여/구입 및 관리 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 인터넷을 통하여 다양한 종류의 물고기, 수족관 대여/구입 및 관리 등에 대한 정보를 무료로 제공하여 사용자의 효율적인 수족관 관리에 도움을 줄 수 있고 선택적으로 실비를 받고 전문 관리인에 의한 가정 방문 수족관 관리를 받을 수 있게 함으로써 비교적 단순한 방법과 저렴한 비용으로 실내 공기를 정화할 수 있는 효과를 제공할 수 있다.
한국 공개특허공보 제10-2010-0007835(2010.01.22)호는 수족관의 살균 정화장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수족관의 오염된 담수 또는 해수 등의 용수를 살균, 여과하고 부유물을 제거하여 정화된 용수를 수족관으로 반복 재순환시켜 사용할 수 있게 하여 수족관의 환경을 위생적이며 청결 상태를 보다 효율적으로 개선하고, 용수의 교체빈도를 줄여 수족관의 운용과 관리를 보다 효율적이며 경제적으로 수행할 수 있다.
한국 공개특허공보 제10-2007-0064888(2007.06.22)호 한국 공개특허공보 제10-2010-0007835(2010.01.22)호
본 발명의 일 실시예는 사용자가 제시한 수조의 크기와 사육하고자 하는 어종과 마릿수 정보를 토대로 수조 내 필요한 환경정보를 설정하고 설치된 수질 제어장치를 자동적으로 제어하여 생장환경을 유지하면서도 전원제어를 통해 절전을 수행할 수 있는 생장환경 기반의 수족관 자동 제어 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예는 사육하고자 하는 생물에 대한 지식 없이도 손쉽게 수조 내 생장환경을 구성하고 생물들에게 최적의 생장환경을 제공할 수 있는 생장환경 기반의 수족관 자동 제어 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예는 최적의 생장환경 조건을 기초로 생장환경 조성 장치를 제어함으로써 불필요한 전력 낭비를 줄일 수 있고 수족관 관리를 자동화하여 인력과 시간을 절약할 수 있는 생장환경 기반의 수족관 자동 제어 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
실시예들 중에서, 생장환경 기반의 수족관 자동제어 장치는 수족관의 크기, 사육 어종 및 개체수를 포함하는 사육 조건을 수신하여 상기 수족관에서의 사육이 가능한지 여부를 결정하는 사육 가부 결정부, 상기 사육이 가능한 것으로 결정된 경우 어종별 생장환경 데이터베이스를 기초로 상기 수족관에서의 사육을 위한 최적의 생장환경 조건을 결정하는 생장환경 조건 결정부 및 복수의 센서들을 통해 상기 수족관의 현재의 생장환경 조건을 측정하고 상기 최적의 생장환경 조건을 기초로 상기 수족관의 생장환경 조건을 조절하는 생장환경 조건 조절부를 포함한다.
상기 사육 가부 결정부는 상기 사육 어종별 동시 사육 가부에 관한 2차원 매트릭스를 생성하고 가능, 조건부 가능 및 불가능으로 구성된 항목값 중 불가능이 기준 개수를 초과하는지 여부에 따라 사육 가부를 결정할 수 있다.
상기 생장환경 조건 결정부는 상기 사육 어종 및 개체수를 기초로 상기 사육 어종별 생장환경 조건을 각각 결정하고 상기 사육 어종별 생장환경 조건을 생장환경 조건이 하나의 축에 대응하는 다차원 생장환경 좌표계에 배치한 후 모든 사육 어종에 대해 중첩되는 영역을 각 생장환경 조건에 대한 최적 범위 영역으로 결정할 수 있다.
상기 생장환경 조건 조절부는 상기 다차원 생장환경 좌표계에 상기 현재의 생장환경 조건을 배치하고 상기 현재의 생장환경 조건을 중심으로 특정 범위 이내의 영역을 결정하여 상기 최적 범위 영역과 중첩되도록 상기 수족관의 생장환경 조건을 조절할 수 있다.
상기 생장환경 조건 조절부는 상기 특정 범위 이내의 영역이 상기 최적 범위 영역과 최단 거리로 중첩되도록 상기 수족관의 생장환경 조건을 조절할 수 있다.
상기 생장환경 조건 조절부는 상기 최적의 생장환경 조건 및 상기 현재의 생장환경 조건 간의 차이를 기초로 조절 대상 생장환경 조건을 검출하고 상기 수족관에 설치되어 생장환경을 조성하는 복수의 생장환경 조성 장치들 중 상기 조절 대상 생장환경 조건에 연관된 조절 대상 생장환경 조성 장치를 결정할 수 있다.
상기 생장환경 조건 조절부는 복수의 센서들을 통해 상기 수족관의 현재의 생장환경 조건을 측정하는 생장환경 측정 모듈, 상기 현재의 생장환경 조건이 상기 최적의 생장환경 조건의 정상 범위를 벗어난 경우 생장환경 조성 장치에 대한 전원을 공급하는 생장환경 조성 모듈 및 상기 현재의 생장환경 조건이 상기 최적의 생장환경 조건의 안정 범위에 속하는 경우 생장환경 조성 장치에 대한 전원을 차단하는 생장환경 절전 모듈을 포함할 수 있다.
상기 생장환경 조건 조절부는 상기 생장환경 측정 모듈, 상기 생장환경 조성 모듈 및 상기 생장환경 절전 모듈이 차례대로 동작하고 주기적으로 반복하도록 제어할 수 있다.
실시예들 중에서, 생장환경 기반의 수족관 자동제어 방법은 수족관의 크기, 사육 어종 및 개체수를 포함하는 사육 조건을 수신하여 상기 수족관에서의 사육이 가능한지 여부를 결정하는 단계, 상기 사육이 가능한 것으로 결정된 경우 어종별 생장환경 데이터베이스를 기초로 상기 수족관에서의 사육을 위한 최적의 생장환경 조건을 결정하는 단계 및 복수의 센서들을 통해 상기 수족관의 현재의 생장환경 조건을 측정하고 상기 최적의 생장환경 조건을 기초로 상기 수족관의 생장환경 조건을 조절하는 단계를 포함한다.
개시된 기술은 다음의 효과를 가질 수 있다. 다만, 특정 실시예가 다음의 효과를 전부 포함하여야 한다거나 다음의 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 개시된 기술의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 생장환경 기반의 수족관 자동제어 장치 및 방법은 사육하고자 하는 생물에 대한 지식 없이도 손쉽게 수조 내 생장환경을 구성하고 생물들에게 최적의 생장환경을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 생장환경 기반의 수족관 자동제어 장치 및 방법은 최적의 생장환경 조건을 기초로 생장환경 조성 장치를 제어함으로써 불필요한 전력 낭비를 줄일 수 있고 수족관 관리를 자동화하여 인력과 시간을 절약할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 생장환경 기반의 수족관 자동제어 장치를 설명하는 도면이다.
도 2는 도 1에 있는 수족관 자동제어 장치를 나타내는 블록도이다.
도 3은 도 2에 있는 생장환경 조건 조절부를 나타내는 블록도이다.
도 4는 도 1에 있는 수족관 자동제어 장치에서 수행되는 수족관 자동제어 과정을 설명하는 순서도이다.
도 5는 도 2에 있는 생장환경 조건 조절부에서 수행되는 생장환경 조건 조절 과정을 설명하는 순서도이다.
도 6 및 7은 도 1에 있는 수족관 자동제어 장치에서 수행되는 수족관 자동제어 과정을 설명하는 예시도이다.
본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
한편, 본 출원에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다"또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
각 단계들에 있어 식별부호(예를 들어, a, b, c 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.
본 발명은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현될 수 있고, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있다.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 생장환경 기반의 수족관 자동제어 장치를 설명하는 도면이다.
도 1을 참조하면, 생장환경 기반의 수족관 자동제어 장치(이하, 수족관 자동제어 장치라 한다.)는 프로세서(110), 메모리(130), 사용자 입출력부(150) 및 네트워크 입출력부(170)를 포함할 수 있다.
수족관 자동제어 장치(100)는 수족관, 사육 어종에 관한 정보를 기초로 최적의 생장환경을 결정하고 이를 기초로 현재 수족관의 생장환경을 자동으로 조절할 수 있는 컴퓨터 또는 프로그램에 해당하는 서버로 구현될 수 있다. 수족관 자동제어 장치(100)는 사용자 단말 등의 외부 시스템과 블루투스, WiFi 등을 통해 무선으로 연결될 수 있고, 네트워크를 통해 외부 시스템과 데이터를 주고 받을 수 있다.
수족관 자동제어 장치(100)는 데이터베이스(도 1에 미도시함)를 포함하여 구현될 수 있고, 데이터베이스와 별도로 구현될 수 있다. 데이터베이스와 별도로 구현된 경우 수족관 자동제어 장치(100)는 데이터베이스와 연결되어 데이터를 송수신할 수 있다. 데이터베이스는 수족관 자동제어 장치(100)가 수족관의 생장환경을 자동으로 제어하기 위해서 사용하는 다양한 정보들을 저장할 수 있다. 예를 들어, 데이터베이스는 사육 어종별 생장환경에 관한 정보를 저장할 수 있다.
프로세서(110)는 사육 조건에 관한 정보를 수집하고 최적의 생장환경을 결정하며 이를 기초로 현재 수족관의 생장환경을 조절하기 위한 각 프로시저를 실행할 수 있고, 그 과정 전반에서 읽혀지거나 작성되는 메모리(130)를 관리할 수 있으며, 메모리(130)에 있는 휘발성 메모리와 비휘발성 메모리 간의 동기화 시간을 스케줄할 수 있다. 프로세서(110)는 수족관 자동제어 장치(100)의 동작 전반을 제어할 수 있고, 메모리(130), 사용자 입출력부(150) 및 네트워크 입출력부(170)와 전기적으로 연결되어 이들 간의 데이터 흐름을 제어할 수 있다. 프로세서(110)는 수족관 자동제어 장치(100)의 CPU(Central Processing Unit)로 구현될 수 있다.
메모리(130)는 SSD(Solid State Disk) 또는 HDD(Hard Disk Drive)와 같은 비휘발성 메모리로 구현되어 수족관 자동제어 장치(100)에 필요한 데이터 전반을 저장하는데 사용되는 보조기억장치를 포함할 수 있고, RAM(Random Access Memory)과 같은 휘발성 메모리로 구현된 주기억장치를 포함할 수 있다.
사용자 입출력부(150)는 사용자 입력을 수신하기 위한 환경 및 사용자에게 특정 정보를 출력하기 위한 환경을 포함할 수 있다. 예를 들어, 사용자 입출력부(150)는 터치 패드, 터치 스크린, 화상 키보드 또는 포인팅 장치와 같은 어댑터를 포함하는 입력장치 및 모니터 또는 터치스크린과 같은 어댑터를 포함하는 출력장치를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 사용자 입출력부(150)는 원격 접속을 통해 접속되는 컴퓨팅 장치에 해당할 수 있고, 그러한 경우, 수족관 자동제어 장치(100)는 서버로서 수행될 수 있다.
네트워크 입출력부(170)은 네트워크를 통해 외부 장치 또는 시스템과 연결하기 위한 환경을 포함하고, 예를 들어, LAN(Local Area Network), MAN(Metropolitan Area Network), WAN(Wide Area Network) 및 VAN(Value Added Network) 등의 통신을 위한 어댑터를 포함할 수 있다.
도 2는 도 1에 있는 수족관 자동제어 장치를 나타내는 블록도이다.
도 2를 참조하면, 수족관 자동제어 장치(100)는 사육 가부 결정부(210), 생장환경 조건 결정부(230), 생장환경 조건 조절부(250) 및 제어부(270)를 포함할 수 있다.
사육 가부 결정부(210)는 수족관의 크기, 사육 어종 및 개체수를 포함하는 사육 조건을 수신하여 수족관에서의 사육이 가능한지 여부를 결정할 수 있다. 사육 가부 결정부(210)는 사용자로부터 사육 조건에 관한 정보를 직접 수신할 수 있고, 네트워크를 통해 연결된 사용자 단말을 통해 간접적으로 수신할 수 있다. 또한, 사육 가부 결정부(210)는 수족관의 크기를 가로, 세로 및 높이의 형태로 수신하거나 또는 리터 형태로 수신할 수 있다. 사육 가부 결정부(210)는 사용자로부터 수신한 정보를 기초로 해당 조건 하에서 사육이 가능한지 여부를 예측하여 사용자에게 제공할 수 있다.
일 실시예에서, 사육 가부 결정부(210)는 사육이 불가능한 것으로 결정된 경우 사육 어종 및 개체수를 기초로 산출되는 수족관의 크기 및 사육 어종별 동시 사육 가부 중 적어도 하나를 포함하는 알림 메시지를 제공할 수 있다. 예를 들어, 사육 가부 결정부(210)는 수족관 크기에 비해 많은 양의 개체수가 입력된 경우 사용자에게 수족관 크기 비해 많은 양의 개체를 사육한다고 경고 메시지를 제공할 수 있으며, 특정 수중생물에 대한 동시 사육이 불가능한 경우 사용자에게 동시 사육이 불가능하다고 경고 메시지를 제공할 수 있다. 또한, 사육 가부 결정부(210)는 동시 사육이 가능하다 하더라도 매우 주의를 요하는 경우 관련 정보를 포함한 알림 메시지를 제공할 수 있다.
일 실시예에서, 사육 가부 결정부(210)는 사육 어종의 평균 크기 및 개체수를 기초로 수용 공간을 결정하고 사육 어종의 평균 수명 및 산란 주기를 기초로 개체수 증가율을 결정한 후 사육 어종별 수용 공간 및 개체수 증가율을 기초로 수족관의 필요 크기를 결정할 수 있다. 사육 가부 결정부(210)는 사용자로부터 입력된 사육 어종을 기초로 데이터베이스에 저장된 어종 정보를 추출하여 사육 어종의 평균 크기를 획득할 수 있고, 사육 조건에 포함된 개체수를 기초로 해당 사육 어종의 사육에 필요한 수용 공간을 산출할 수 있다. 여기에서, 수용 공간은 수족관의 형태, 크기 등을 기초로 산출되는 영역 정보에 해당할 수 있고, 수족관에 상관없이 사육에 필요한 공간으로서 리터 형태의 수량 정보에 해당할 수 있다.
또한, 사육 가부 결정부(210)는 사육 어종의 평균 수명 및 산란 주기를 기초로 개체수 증가율을 결정할 수 있다. 산란 주기가 짧을수록 또는 평균 수명이 길수록 개체수 증가율은 높아질 수 있다. 사육 가부 결정부(210)는 사육 어종별 수용 공간 및 개체수 증가율을 기초로 수족관의 필요 크기를 결정할 수 있다. 예를 들어, 수용 공간이 a이고 개체수 증가율이 b인 경우 수족관의 필요 크기는 a * (1 + b) 를 통해 산출될 수 있다.
일 실시예에서, 사육 가부 결정부(210)는 다음의 수학식을 기초로 수족관의 필요 크기를 결정할 수 있다.
[수학식]
Figure pat00001
여기에서, W는 수족관의 필요 크기를, k는 비례 상수를, n은 사육 어종의 수를, Si는 사육 어종 i의 평균 크기를, Ni는 사육 어종 i의 개체수를, Li는 사육 어종 i의 평균 수명을, Pi는 사육 어종 i의 산란 주기를 의미한다. 함수 f(x)는 산란 주기에 대한 평균 수명 비율을 기초로 개체수 증가 등급을 결정하는 함수에 해당할 수 있고, 개체수 증가 등급은 1부터 10까지의 값을 가질 수 있으며, 등급이 높을수록 개체수 증가율이 높음을 의미할 수 있다.
사육 가부 결정부(210)는 사육 어종별 평균 크기와 개체수를 기초로 사육 어종별 필요 공간 정보를 획득할 수 있고, 사육 어종별 증가 등급의 평균과 전체 사육 어종에 대한 필요 공간의 크기에 비례하도록 수족관의 필요 크기를 결정할 수 있다. 이 경우 사육 어종별 평균 크기는 사육 어종별 평균 길이 또는 평균 무게에 해당할 수 있다.
일 실시예에서, 사육 가부 결정부(210)는 사육 어종별 동시 사육 가부에 관한 2차원 매트릭스를 생성하고 가능, 조건부 가능 및 불가능으로 구성된 항목값 중 불가능이 기준 개수를 초과하는지 여부에 따라 사육 가부를 결정할 수 있다. 보다 구체적으로, 사육 가부 결정부(210)는 사용자로부터 수신한 사육 어종을 행과 열에 각각 정렬시킨 후 매칭되는 사육 어종 쌍에 대해 데이터베이스에 저장된 사육 정보를 기초로 동시 사육 가부를 결정할 수 있다.
또한, 사육 가부 결정부(210)는 동시 사육 가능 여부를 단계적으로 정의하여 결정할 수 있고, 예를 들어, 가능, 조건부 가능 및 불가능으로 정의된 동시 사육 가능 여부를 각 사육 어종 쌍에 대해 할당함으로써 사육 어종별 동시 사육 가부에 관한 2차원 매트릭스를 생성할 수 있다. 사육 가부 결정부(210)는 2차원 매트릭스를 기초로 불가능 항목값이 미리 정해진 기준 개수를 초과하는 경우 사육이 불가능한 것으로 결정할 수 있으며, 기준 개수는 수족관 자동제어 장치(100)에 의해 사전에 정의될 수 있다.
생장환경 조건 결정부(230)는 사육이 가능한 것으로 결정된 경우 어종별 생장환경 데이터베이스를 기초로 수족관에서의 사육을 위한 최적의 생장환경 조건을 결정할 수 있다. 생장환경 조건 결정부(230)는 사육 조건에 포함된 수족관의 크기를 기초로 해당 수족관 내에서 사육 어종 및 개체수를 고려하여 생장에 최적화된 조건을 결정할 수 있다. 생장환경 조건은 생장환경을 구성하는 다양한 요소들, 예를 들어, PH, 온도, 수량 등에 대한 최적 값이나 최적 범위의 형태로 표현될 수 있다.
또한, 생장환경 조건 결정부(230)는 사육 어종에 관한 정보 뿐만 아니라 수족관 내의 수중식물에 관한 정보를 반영하여 생장환경 조건을 결정할 수 있다. 생장환경 조건 결정부(230)는 사육 어종별 생장환경을 통합하여 하나의 수치로 통합된 생장환경을 제공할 수 있고, 개체수를 반영하여 많은 수의 사육 어종에 유리하도록 조정하거나 또는 사육이 가능한 범위 전체를 설정한 후 해당 범위 내에서 조정하는 방식에 맞춰 최적의 생장환경을 결정할 수 있다.
일 실시예에서, 생장환경 조건 결정부(230)는 사육 어종 및 개체수를 기초로 사육 어종별 생장환경 조건을 각각 결정하고 사육 어종별 생장환경 조건을 생장환경 조건이 하나의 축에 대응하는 다차원 생장환경 좌표계에 배치한 후 모든 사육 어종에 대해 중첩되는 영역을 각 생장환경 조건에 대한 최적 범위 영역으로 결정할 수 있다. 생장환경 조건 결정부(230)는 사육 어종별 데이터베이스를 기초로 사육 어종 및 개체수를 기초로 사육 어종별 생장환경 조건을 각각 결정할 수 있으며, 이는 생장환경 요소별 최적값 또는 최적 범위의 형태로 표현될 수 있다.
특히, 사육 어종별 생장환경 조건을 요소별 최적 범위의 형태로 표현하는 경우 생장환경 조건 결정부(230)는 각 요소별 하나의 축에 대응하는 다차원 생장환경 좌표계에 사육 어종별 생장환경 조건을 배치하여 사육 어종별 생장환경 조건에 관한 분포를 산출할 수 있다. 생장환경 조건 결정부(230)는 모든 사육 어종에 대한 생장환경 조건을 다차원 생장환경 좌표계에 배치한 후 모든 사육 어종 중첩되는 영역을 각 생장환경 조건(또는 요소)에 대한 최적 범위 영역으로서 결정할 수 있다. 생장환경 조건 결정부(230)는 해당 최적 범위 영역을 각 생장환경 조건별로 수치화하고 데이터베이스에 저장할 수 있다.
생장환경 조건 조절부(250)는 복수의 센서들을 통해 수족관의 현재의 생장환경 조건을 측정하고 최적의 생장환경 조건을 기초로 수족관의 생장환경 조건을 조절할 수 있다. 하나의 수족관에는 수족관의 생장환경을 측정할 수 있는 다양한 센서들이 설치될 수 있다. 일 실시예에서, 생장환경 조건 조절부(250)는 수족관의 내부 생장환경 조건 및 외부 생장환경 조건을 현재의 생장환경 조건으로서 각각 측정할 수 있다. 예를 들어, 수족관 내 수질을 파악할 수 있는 PH, ORP, EC, TDS 등의 생장환경 정보나 용존 산소량, 온도, 염도 등을 파악하기 위한 센서가 설치될 수 있으며, 수족관 내부 뿐만 아니라 사용자의 활동상태와 같은 외부 환경을 파악하기 위한 적외선 센서나 소음 센서 등이 설치될 수 있다.
일 실시예에서, 생장환경 조건 조절부(250)는 다차원 생장환경 좌표계에 현재의 생장환경 조건을 배치하고 현재의 생장환경 조건을 중심으로 특정 범위 이내의 영역을 결정하여 최적 범위 영역과 중첩되도록 수족관의 생장환경 조건을 조절할 수 있다. 생장환경 조건 조절부(250)는 생장환경 조건 결정부(230)에 의해 다차원 생장환경 좌표계에 표현된 최적의 생장환경 조건과 함께 현재의 생장환경 조건을 배치할 수 있고, 해당 현재의 생장환경 조건을 중심으로 특정 범위 이내의 영역을 현재의 생장환경 조건 영역으로서 결정할 수 있다.
만약 현재의 생장환경 조건 영역이 최적 범위 영역에 해당하는 최적의 생장환경 조건 영역과 중첩되지 않는 경우 해당 수족관의 생장환경이 사육에 부적합한 환경임을 의미하는 것이므로 생장환경 조건 조절부(250) 현재의 생장환경 조건 영역이 최적의 생장환경 조건 영역과 중첩되는 방향으로 현재의 생장환경 조건을 조절할 수 있다. 다른 실시예에서, 생장환경 조건 조절부(250)는 다차원 생장환경 좌표계에서 현재의 생장환경 조건 영역이 최적의 생장환경 조건 영역과 일부만 중첩되는 경우 현재의 생장환경 조건 영역이 최적의 생장환경 조건 영역에 포함되도록 현재의 생장환경 조건을 조절할 수 있다.
일 실시예에서, 생장환경 조건 조절부(250)는 특정 범위 이내의 영역이 최적 범위 영역과 최단 거리로 중첩되도록 수족관의 생장환경 조건을 조절할 수 있다. 현재의 생장환경 조건을 중심으로 특정 범위 이내의 영역에 해당하는 현재의 생장환경 조건 영역이 최적범위 영역과 최적 범위 영역에 해당하는 최적의 생장환경 조건 영역과 중첩되기 위해서는 특정 생장환경 조건을 최적의 생장환경 조건에 맞춰 조절할 필요가 있다. 다만, 특정 생장환경 조건 만을 조절할 경우 특정 범위 이내의 영역이 최적 범위 영역과 최단 거리로 중첩되지 않을 수 있으며, 이는 최적의 생장환경 조건을 조성하기 위하여 많은 시간이 소요될 수 있다. 따라서, 생장환경 조건 조절부(250)는 특정 범위 이내의 영역이 최적 범위 영역과 최단 거리로 중첩되도록 다양한 생장환경 조건들을 동시에 조절할 수 있다.
일 실시예에서, 생장환경 조건 조절부(250)는 최적의 생장환경 조건 및 현재의 생장환경 조건 간의 차이를 기초로 조절 대상 생장환경 조건을 검출하고 수족관에 설치되어 생장환경을 조성하는 복수의 생장환경 조성 장치들 중 조절 대상 생장환경 조건에 연관된 조절 대상 생장환경 조성 장치를 결정할 수 있다. 생장환경 조건에 따라 하나의 생장환경 조건을 조절하기 위해 복수의 생장환경 조성 장치들이 필요할 수 있으며, 생장환경 조건 조절부(250)는 최적의 생장환경 조건 및 현재의 생장환경 조건을 기초로 조절이 필요한 생장환경 조건을 추출하여 필요한 생장환경 조절 장치를 제어할 수 있다.
예를 들어, 생장환경 조건 조절부(250)는 산소포화도가 낮게 측정되었을 경우 기포기를 작동시켜 산소포화도를 높일 수 있고, 수조 내 CO2의 양이 높은 것을 확인했을 경우 조명의 작동을 멈추는 등의 동작을 수행할 수 있다. 수족관의 종류에 따라 제어 가능한 생장환경 조절 장치들은 다를 수 있으며 생장환경 조건 조절부(250)는 각각의 생장환경 정보와 연결된 장치들의 전원을 제어하는 형태로 수족관의 생장환경 조건을 조절할 수 있다.
일 실시예에서, 생장환경 조건 조절부(250)는 생장환경 측정 모듈, 생장환경 조성 모듈 및 생장환경 절전 모듈을 포함할 수 있다. 생장환경 조건 조절부(250)의 구체적인 구성 및 동작에 대해서는 도 3에서 보다 자세히 설명한다.
일 실시예에서, 생장환경 조건 조절부(250)는 생장환경 측정 모듈, 생장환경 조성 모듈 및 생장환경 절전 모듈이 차례대로 동작하고 주기적으로 반복하도록 제어할 수 있다. 생장환경 조건 조절부(250)는 현재의 생장환경을 분석하고 생장환경을 제어한 후 절전 모듈이 동작하는 형태로 순차적인 제어를 수행할 수 있고, 반복하여 동작하도록 제어함으로써 수족관의 생장환경을 사육에 있어서의 최적 상태로 유지시킬 수 있다.
제어부(270)는 수족관 자동제어 장치(100)의 전체적인 동작을 제어하고, 사육 가부 결정부(210), 생장환경 조건 결정부(230) 및 생장환경 조건 조절부(250) 간의 제어 흐름 또는 데이터 흐름을 관리할 수 있다.
도 3은 도 2에 있는 생장환경 조건 조절부를 나타내는 블록도이다.
도 3을 참조하면, 생장환경 조건 조절부(250)는 생장환경 측정 모듈(310), 생장환경 조성 모듈(330), 생장환경 절전 모듈(350) 및 제어 모듈(370)을 포함할 수 있다.
생장환경 측정 모듈(310)은 복수의 센서들을 통해 수족관의 현재의 생장환경 조건을 측정할 수 있다. 생장환경 측정 모듈(310)은 수족관에 설치된 다양한 센서들과 연결되어 각 센서별 센싱 주기에 따라 센싱 신호를 수집할 수 있고 수집된 센싱 신호를 분석하여 현재의 생장환경 조건을 수치화할 수 있다. 생장환경 조건은 수질과 관련된 PH, ORP, EC, TDS, 용존 산소량, 온도, 염도 등을 포함할 수 있고, 수족관 외부 상태로서 사용자의 활동상태나 주변환경 정보 등을 포함할 수 있다.
생장환경 조성 모듈(330)은 현재의 생장환경 조건이 최적의 생장환경 조건의 정상 범위를 벗어난 경우 생장환경 조성 장치에 대한 전원을 공급할 수 있다. 생장환경 조성 모듈(330)은 생장환경 조건 결정부(230)에 의해 결정된 최적의 생장환경 조건을 기초로 정상 범위를 결정할 수 있다. 여기에서, 정상 범위는 최적의 생장환경 조건이 최적값을 가지도록 표현된 경우 해당 최적값을 기초로 결정되는 정상적인 사육이 가능한 범위에 해당할 수 있다. 생장환경 조성 모듈(330)은 생장환경 조건별로 사전에 정의된 임계값을 기초로 정상 범위를 결정할 수 있으며, 특정 생장환경 조건이 정상 범위를 벗어난 경우 해당 생장환경 조건에 연관된 생장환경 조성 장치에 대한 전원을 공급하여 동작시킬 수 있다.
생장환경 절전 모듈(350)은 현재의 생장환경 조건이 최적의 생장환경 조건의 안정 범위에 속하는 경우 생장환경 조성 장치에 대한 전원을 차단할 수 있다. 생장환경 조성 모듈(330)은 생장환경 조건 결정부(230)에 의해 결정된 최적의 생장환경 조건을 기초로 안정 범위를 결정할 수 있다. 여기에서, 안정 범위는 최적의 생장환경 조건을 기초로 결정될 수 있고 일정 기간 제어가 없더라도 정상적인 사육이 가능한 범위에 해당할 수 있다. 일반적인 경우 안정 범위는 정상 범위를 포함할 수 있으나, 생장환경 조건에 따라 정상 범위와 일치하거나 정상 범위에 포함될 수 있다. 특히, 생장환경 조성 장치의 동작 여부에 따라 생장환경 조건이 급격하게 변하는 경우에는 안정 범위가 좁게 설정될 수 있다.
제어 모듈(370)은 생장환경 조건 조절부(250)의 전체적인 동작을 제어하고, 생장환경 측정 모듈(310), 생장환경 조성 모듈(330), 생장환경 절전 모듈(350) 간의 제어 흐름 또는 데이터 흐름을 관리할 수 있다.
도 4는 도 1에 있는 수족관 자동제어 장치에서 수행되는 수족관 자동제어 과정을 설명하는 순서도이다.
도 4를 참조하면, 수족관 자동제어 장치(100)는 사육 가부 결정부(210)를 통해 수족관의 크기, 사육 어종 및 개체수를 포함하는 사육 조건을 수신하여 수족관에서의 사육이 가능한지 여부를 결정할 수 있다(단계 S410). 수족관 자동제어 장치(100)는 생장환경 조건 결정부(230)를 통해 사육이 가능한 것으로 결정된 경우 어종별 생장환경 데이터베이스를 기초로 수족관에서의 사육을 위한 최적의 생장환경 조건을 결정할 수 있다(단계 S430). 수족관 자동제어 장치(100)는 생장환경 조건 조절부(250)를 통해 복수의 센서들을 통해 수족관의 현재의 생장환경 조건을 측정하고 최적의 생장환경 조건을 기초로 수족관의 생장환경 조건을 조절할 수 있다(단계 S450).
도 5는 도 2에 있는 생장환경 조건 조절부에서 수행되는 생장환경 조건 조절 과정을 설명하는 순서도이다.
도 5를 참조하면, 생장환경 조건 조절부(250)는 생장환경 측정 모듈(310)을 통해 복수의 센서들을 통해 수족관의 현재의 생장환경 조건을 측정할 수 있다(단계 S510). 생장환경 조건 조절부(250)는 생장환경 조성 모듈(330)을 통해 현재의 생장환경 조건이 최적의 생장환경 조건의 정상 범위를 벗어난 경우 생장환경 조성 장치에 대한 전원을 공급할 수 있다(단계 S530). 생장환경 조건 조절부(250)는 생장환경 절전 모듈(350)을 통해 현재의 생장환경 조건이 최적의 생장환경 조건의 안정 범위에 속하는 경우 생장환경 조성 장치에 대한 전원을 차단할 수 있다(단계 S550).
도 6 및 7은 도 1에 있는 수족관 자동제어 장치에서 수행되는 수족관 자동제어 과정을 설명하는 예시도이다.
도 6을 참조하면, 수족관 자동제어 장치(100)는 사육 가부 결정부(210)을 통해 수족관의 크기, 사육 어종 및 개체수를 포함하는 사육 조건을 수신할 수 있고, 수신된 사육 조건을 기초로 수족관에서의 사육이 가능한지 여부를 결정할 수 있다(그림 (a)). 수족관의 크기는 가로, 세로, 높이의 형태로 수신하거나 또는 리터(liter)의 형태로 수신할 수 있다. 일 실시예에서, 사육 가부 결정부(210)는 사육 조건을 기초로 사육 어종별 동시 사육 가부에 관한 2차원 매트릭스를 생성하여 제공할 수 있다.
수족관 자동제어 장치(100)는 생장환경 조건 결정부(230)을 통해 어종별 생장환경 데이터베이스를 기초로 수족관에서의 사육을 위한 최적의 생장환경 조건을 결정할 수 있다. 일 실시예에서, 생장환경 조건 결정부(230)는 사육 어종 별로 생장환경 조건을 결정할 수 있고, 이를 하나로 통합하여 최적의 생장환경 조건을 결정할 수 있다(그림 (b)). 예를 들어, 생장환경 조건 결정부(230)는 사육 어종 별로 최적의 생장환경 조건으로서 수족관의 크기, PH 및 온도를 결정할 수 있고, 이를 하나로 통합하여 전체 사육 어종을 위한 수족관의 크기 및 최적의 PH 및 온도를 결정할 수 있다.
도 7을 참조하면, 수족관 자동제어 장치(100)는 생장환경 조건 조절부(250)를 통해 복수의 센서들을 통해 수족관의 현재의 생장환경 조건을 측정하고 최적의 생장환경 조건을 기초로 수족관의 생장환경 조건을 조절할 수 있다. 일 실시예에서, 생장환경 조건 조절부(250)는 생장환경 측정 모듈(310), 생장환경 조성 모듈(330) 및 생장환경 절전 모듈(350)로 구성될 수 있다. 생장환경 조건 조절부(250)는 생장환경 측정 모듈(310)을 통해 복수의 센서들을 통해 수족관의 현재의 생장환경 조건을 측정할 수 있다(그림 (a)). 생장환경 조건은 수질에 관한 조건으로서 PH, ORP(Oxidation Reduction Potential), EC(Electrical Conductivity), TDS(Total Dissolved Solid), OS(Oligosaprobic), DO(Dissolved Oxygen), SAL(Salinity), SG(Specific Gravity) 등을 포함할 수 있다.
생장환경 조건 조절부(250)는 생장환경 조성 모듈(330) 및 생장환경 절전 모듈(350)을 통해 최적의 생장환경 조건을 기초로 현재의 생장환경 조건을 조정하기 위하여 생장환경 조성 장치에 대한 전원 공급을 제어할 수 있다(그림 (b)). 생장환경 조건 조절부(250)는 수질에 관한 PH, ORP, DO, TDS 등의 생장환경 조건을 조절하기 위하여 필터(Filter), 히터(Heater), 조명(Light), 공기 펌프(Air Pump), 적외선 램프(UV Lamp) 등의 생장환경 조성 장치를 제어할 수 있다. 생장환경 조건 조절부(250)는 생장환경 조성 장치에 전원을 공급하거나 또는 전원 공급을 차단함으로써 수족관의 생장환경 조건을 자동으로 조절함과 동시에 수족관 관리에 낭비되는 전력을 절약할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 생장환경 기반의 수족관 자동제어 장치
110: 프로세서 130: 메모리
150: 사용자 입출력부 170: 네트워크 입출력부
210: 사육 가부 결정부 230: 생장환경 조건 결정부
250: 생장환경 조건 조절부 270: 제어부
310: 생장환경 측정 모듈 330: 생장환경 조성 모듈
350: 생장환경 절전 모듈 370: 제어 모듈

Claims (9)

  1. 수족관의 크기, 사육 어종 및 개체수를 포함하는 사육 조건을 수신하여 상기 수족관에서의 사육이 가능한지 여부를 결정하는 사육 가부 결정부;
    상기 사육이 가능한 것으로 결정된 경우 어종별 생장환경 데이터베이스를 기초로 상기 수족관에서의 사육을 위한 최적의 생장환경 조건을 결정하는 생장환경 조건 결정부; 및
    복수의 센서들을 통해 상기 수족관의 현재의 생장환경 조건을 측정하고 상기 최적의 생장환경 조건을 기초로 상기 수족관의 생장환경 조건을 조절하는 생장환경 조건 조절부를 포함하는 생장환경 기반의 수족관 자동제어 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 사육 가부 결정부는
    상기 사육 어종별 동시 사육 가부에 관한 2차원 매트릭스를 생성하고 가능, 조건부 가능 및 불가능으로 구성된 항목값 중 불가능이 기준 개수를 초과하는지 여부에 따라 사육 가부를 결정하는 것을 특징으로 하는 생장환경 기반의 수족관 자동제어 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 생장환경 조건 결정부는
    상기 사육 어종 및 개체수를 기초로 상기 사육 어종별 생장환경 조건을 각각 결정하고 상기 사육 어종별 생장환경 조건을 생장환경 조건이 하나의 축에 대응하는 다차원 생장환경 좌표계에 배치한 후 모든 사육 어종에 대해 중첩되는 영역을 각 생장환경 조건에 대한 최적 범위 영역으로 결정하는 것을 특징으로 하는 생장환경 기반의 수족관 자동제어 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 생장환경 조건 조절부는
    상기 다차원 생장환경 좌표계에 상기 현재의 생장환경 조건을 배치하고 상기 현재의 생장환경 조건을 중심으로 특정 범위 이내의 영역을 결정하여 상기 최적 범위 영역과 중첩되도록 상기 수족관의 생장환경 조건을 조절하는 것을 특징으로 하는 생장환경 기반의 수족관 자동제어 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 생장환경 조건 조절부는
    상기 특정 범위 이내의 영역이 상기 최적 범위 영역과 최단 거리로 중첩되도록 상기 수족관의 생장환경 조건을 조절하는 것을 특징으로 하는 생장환경 기반의 수족관 자동제어 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 생장환경 조건 조절부는
    상기 최적의 생장환경 조건 및 상기 현재의 생장환경 조건 간의 차이를 기초로 조절 대상 생장환경 조건을 검출하고 상기 수족관에 설치되어 생장환경을 조성하는 복수의 생장환경 조성 장치들 중 상기 조절 대상 생장환경 조건에 연관된 조절 대상 생장환경 조성 장치를 결정하는 것을 특징으로 하는 생장환경 기반의 수족관 자동제어 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 생장환경 조건 조절부는
    복수의 센서들을 통해 상기 수족관의 현재의 생장환경 조건을 측정하는 생장환경 측정 모듈;
    상기 현재의 생장환경 조건이 상기 최적의 생장환경 조건의 정상 범위를 벗어난 경우 생장환경 조성 장치에 대한 전원을 공급하는 생장환경 조성 모듈; 및
    상기 현재의 생장환경 조건이 상기 최적의 생장환경 조건의 안정 범위에 속하는 경우 생장환경 조성 장치에 대한 전원을 차단하는 생장환경 절전 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 생장환경 기반의 수족관 자동제어 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 생장환경 조건 조절부는
    상기 생장환경 측정 모듈, 상기 생장환경 조성 모듈 및 상기 생장환경 절전 모듈이 차례대로 동작하고 주기적으로 반복하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 생장환경 기반의 수족관 자동제어 장치.
  9. 수족관 자동제어 장치에서 수행되는 수족관 자동제어 방법에 있어서,
    수족관의 크기, 사육 어종 및 개체수를 포함하는 사육 조건을 수신하여 상기 수족관에서의 사육이 가능한지 여부를 결정하는 단계;
    상기 사육이 가능한 것으로 결정된 경우 어종별 생장환경 데이터베이스를 기초로 상기 수족관에서의 사육을 위한 최적의 생장환경 조건을 결정하는 단계; 및
    복수의 센서들을 통해 상기 수족관의 현재의 생장환경 조건을 측정하고 상기 최적의 생장환경 조건을 기초로 상기 수족관의 생장환경 조건을 조절하는 단계를 포함하는 생장환경 기반의 수족관 자동제어 방법.

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