KR20200064967A - 다종의 수질 측정 자동화 시스템 및 그의 자동화 방법 - Google Patents
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Abstract
대형 화학 플랜트, 양식장, 양어장, 수족관 등의 수질관리 장치에서 pH, DO(용존산소량), 수온, 알칼리도, 아질산염(NO2), 질산염(NO3), 암모니아(NH44) 등을 동시에 측정하여 분석하는 다종의 수질 측정 자동화 시스템 및 그의 자동화 방법에 관한 것으로, 적어도 하나의 센서 프루브를 이용하여 시료수의 제1 수질 인자를 측정하는 제1 수질 측정 모듈, 적어도 하나의 액체 시약과의 시약반응에 의하여 상기 시료수의 제2 수질 인자를 측정하는 제2 수질 측정 모듈 및 적어도 하나의 가루 시약과의 시약 반응에 의하여 상기 시료수의 제3 수질 인자를 측정하는 제3 수질 측정 모듈을 포함하는 수질 측정 장치, 네트워크를 통해 상기 수질 측정 장치에서 측정된 수질 인자를 수집하여 분석 및 관리하는 관리 서버, 상기 네트워크를 통해 상기 관리 서버에서 분석된 수질 인자에 대한 정보를 수신하는 사용자 단말기를 포함하는 구성을 마련하여, 사용자가 양식장, 양어장 또는 수족관의 수질 오염 상태를 신속하게 인식할 수 있다.
Description
본 발명은 센서 타입의 수질 측정 및 화학 반응 방식의 수질 측정 및 분석을 동시에 실행할 수 있는 다종의 수질 측정 자동화 시스템 및 그의 자동화 방법에 관한 것으로, 특히 대형 화학 플랜트, 양식장, 양어장, 수족관 등의 수질관리 장치에서 pH, DO(용존산소량), 수온, 알칼리도, 아질산염(NO2), 질산염(NO3), 암모니아(NH44) 등을 동시에 측정하여 분석하는 다종의 수질 측정 자동화 시스템 및 그의 자동화 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 다종(다항목) 수질 측정장치라 함은 오·폐수, 상수, 배수지, 발전소, 일반 생산라인 등의 프로세스에서, 1대의 측정기로 여러 가지 측정항목을 측정하고, 그에 따른 데이터를 전송하는 것을 의미한다.
예를 들면, 수질 측정 장치는 수질제어, 수질 측정 감시 및 제어분야에서 사용되는 수질의 온도측정, 수소이온측정, 화학적 산소요구량 측정, 부유물질량측정, 전체질소량 측정, 전체인양 측정, 염소량측정 등을 하는 것이다. 이러한, 종래의 수질 측정 장치는 각 측정항목에 대한 개별적으로 구성된 수질 측정 장치를 이용하여 수질을 측정하도록 구성된다.
그러나 수질의 다양한 성분 및 여러 항목에 대한 특성을 측정하기 위해서는 각 항목의 측정에 맞는 수질 측정장치가 개별적으로 측정하게 되어 측정을 위한 복잡한 점과 다수개의 수질 측정 장치를 구매 및 운용하는데 따른 비용이 많이 소요되는 문제점이 있었다.
한편, 용존산소(DO)란 물속에 용존하는 산소량을 나타내는 것으로 공기 속의 산소에 의해 공급되고, 그 용해량은 온도나 기압에 좌우되며, 대기압하에서의 20℃의 순수의 DO는 약 9ppm이고, 온도가 저하됨에 따라 상승하여 4℃에서 약 13ppm이 된다. 이러한, 용존산소의 농도는 물의 온도와 기압 및 불순물의 농도에 따라 달라지며, 자연에 존재하는 대부분의 물은 고요한 상태를 유지할 수 있지만, 환경조건에 따라서 바람 등의 영향으로 수면이 고요하지 않고 난류상태(turbulence)가 생길 경우에 대기 중의 산소는 물속으로 녹아 들어간다. 이렇게 대기 중의 산소가 물속에 녹아 들어가는 것을 전달이라고 하며, 그 녹아들어 가는 비율을 전달률이라고 한다.
그리고 수중 어패류에 대한 용존산소의 최소 생존농도는 5ppm 이상이며 DO가 2ppm 이하가 되면 악취가 발생하기 시작한다. 하천수에서의 용존산소와 자정작용의 관계는 자정작용의 진행에 대하여 재포기, 탈 산소(산소의 소비)에서 발생하는 산소량의 수지라는 점에서 산소평형이 유지되는가가 문제이다.
상술한 용존산소의 측정은 어족과 기타의 수중생물의 성장과 생식에 유리한 조건을 유지 즉, 수중생물들이 항상 건강한 상태를 유지할 수 있는 충분한 농도로 용존산소가 존재하도록 해 주기 위해 실행된다.
이러한 기술의 일 예가 하기 문헌 1 내지 3 등에 개시되어 있다.
예를 들어, 하기 특허문헌 1에는 도 1에 도시된 바와 같이, 흡광도 측정부재(10), 수질을 측정하는 LOC 기술기반 센서부를 기반으로 하는 모니터링부(20), 상기 흡광도 측정부재(10) 및 상기 모니터링부(20)로부터 측정된 수질자료를 송수신하는 무선통신부(30), 상기 무선통신부(30)를 통해 전송받은 수질자료를 분석하고, 가공하여 상기 모니터링부(30)를 제어하는 통합제어부(40), 다항목 통합측정 복합 LOC센서부가 하나의 하우징에 내장하여 구성하는 휴대용 통합 수질 측정기(50) 및 송수신대응부(41)를 포함하여, 상기 흡광도 측정부재(10)는 채수조, 시약 저장조, 상기 채수조에 구비되는 시료와 시약 저장조의 발색시약이 각각 투입되는 샘플라인 및 투약라인, 상기 투입된 시료와 발색시약이 이동되어 저장되고 상기 시료와 발색시약을 혼화 반응시켜 흡광도를 측정하는 반응모듈 및 상기 반응모듈에서 측정된 자료를 출력하는 디스플레이를 포함하는 휴대용 통합 수질 측정기에 대해 개시되어 있다.
또 하기 특허문헌 2에는 내부에 수납부가 형성되는 본체 및 상기 본체와 결합하고 상기 수납부를 개폐하는 커버로 이루어지는 하우징, 상기 본체에 구비되고 수질 측정을 위한 센서부를 포함하는 멀티프로브, 상기 수납부에 구비되고 수질데이터를 보관하는 저장부와 측정된 데이터를 출력하는 디스플레이부와 수질데이터를 제어하는 제어부로 구성된 제어장치, 상기 본체에 구비되고 상기 멀티프로브 또는 상기 제어장치 또는 이들 모두와 유선 또는 무선으로 각각 연결되는 통신부재로 이루어지되, 상기 멀티프로브는 복수개의 수질센서로 이루어지고, 상기 본체에 복수개의 측정키트를 구비하고, 상기 센서부와 측정키트는 각각 pH, DO, ORP, EC, Turbidity, Temperature, Nitrate, Nitrite, Phosphate, Ammonia, Chlorine 수치를 일부 또는 모두 측정하는 포터블 다항목 수질 측정장치에 대해 개시되어 있다.
한편, 하기 특허문헌 3에는 용수의 수질 관련 정보를 측정하도록 다수개의 측정센서를 구비하는 측정부, 상기 다수개의 측정센서에 개별적으로 연결되어 상기 용수의 수질 관련 정보에 관한 정보를 수신하여 수신된 정보를 연산 처리하는 데이터 수신부, 상기 데이터 수신부로부터 연산처리된 상기 용수의 수질 관련 정보를 통합적으로 수집하여 동시에 처리하는 데이터수집부, 상기 측정부 및 상기 데이터수집부의 동작을 제어하고, 상기 데이터수집부로부터 처리된 정보를 외부기기와의 데이터통신을 통하여 전송하는 컨트롤러부, 상기 컨트롤러부와의 통신을 수행하고, 상기 전송된 정보를 이용하여 상기 측정부, 상기 데이터수집부 및 상기 컨트롤러부로 PLC를 통한 제어명령을 전송하는 자동화 제어부 및 상기 컨트롤러부를 통하여 전송된 정보를 표시하는 데이터표시부를 포함하고, 상기 용수의 수질 관련정보는 수소이온농도(pH), 산화환원전위(ORP), 용존산소(DO), 전기전도도, 활성오니부유물질농도(MLSS), 부유물질농도(SS), 탁도, 나트륨, 실리카 중 적어도 어느 하나 이상인 다항목 멀티 수질 측정 시스템에 대해 개시되어 있다.
상술한 바와 같은 특허문헌 1에 개시된 기술에서는 시약반응 모듈이 액체와 가루 시약 별로 구분되어 있지 않으며, 시약반응 모듈 중 시약 투여(dispensing), 투여량(dosing), 흔들기(shaking) 단계에 대응되는 장치의 구성이 불명료하고, 상기 특허문헌 2에 개시된 기술에서는 시약 반응이 자동화되어 있지 않아 측정이 정확하게 실행되지 않는다는 문제가 있었다.
또 특허문헌 3에 개시된 기술에서는 용수의 수질 관련 정보를 측정하도록 다수개의 측정센서를 구비하는 측정부를 마련하여 화학반응 방식의 측정에는 적용할 수 없다는 문제가 있었다.
또한, 상술한 바와 같은 종래의 기술에서는 센서타입 측정법으로서, pH, DO, 수온을 센서 형태로 측정하는 제품이 있지만, 정밀도에 따라 가격차가 크고, 아질산염, 암모니아, 질산염을 센서 형태로 측정하는 제품은 고가이고, 주로 대형 플랜트용 장비에만 활용된다는 문제가 있었다.
또 화학반응 방식 측정법은 시약투여 후, 색 변화를 육안으로 비교 판별하는 것이 일반적인 시약 반응법이며, 액체 시약, 가루 시약은 시약 제조사에 따라 반응에 필요한 프로세스에 따라야 한다. 예를 들어, 시료에 액체 시약 1을 2방울 투여하고, 15초간 흔들기(shaking), 다시 액체 시약 2를 3방울 투여하고 20초간 흔들기 또는 시료에 가루시약을 2spoon 투여하고 1분간 거친 흔들기(hard shaking), 다시 액체 시약 1을 2방울 투여하고, 30초간 흔들기와 같은 방식의 프로세스에 따라 진행을 하여야 하므로, 측정 방법이 번잡하다는 문제가 있었다.
또한, 다종의 수질 측정 제품들이 개발되었지만, 대부분 2~3개 인자만 측정 가능하며, 센서 방식으로 측정할 수 없는 수질 인자들은 시약법을 사용해야 한다는 문제가 있었다.
한편, 종래 기술에 의하면, 양식장, 양어장 또는 수족관에서의 수질 오염을 측정하기 위해서는 검사자가 현장에 방문하여 시료수를 채취하고, 분석 가능한 장소로 이동하여 분석한 후 사용자에게 통지하므로, 분석에 많은 시간이 소요된다는 문제가 있었다, 또 수질 오염의 분석을 전문가가 실행하여야 하고, 분석 장비도 고가이므로, 분석 비용이 증가한다는 문제도 있었다.
본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 양식장, 양어장 또는 수족관에서의 수질 오염의 상태를 원격지에서 실시간으로 파악할 수 있는 다종의 수질 측정 자동화 시스템 및 그의 자동화 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 양식장, 양어장 또는 수족관에서 특정 수질 인자에 대해서만 수질 오염의 상태를 파악하므로, 비교적 저렴하고 범용성을 갖는 다종의 수질 측정 자동화 시스템 및 그의 자동화 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 사용자가 양식장, 양어장 또는 수족관의 수질 오염 상태를 신속하게 인식할 수 있어 수질 오염에 의한 손실을 최소화할 수 있는 다종의 수질 측정 자동화 시스템 및 그의 자동화 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 하나의 장치에서 다수의 수질 인자를 동시에 측정하여 다양한 수질 오염의 측정을 신속하게 실행할 수 있는 다종의 수질 측정 자동화 시스템 및 그의 자동화 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 사용자가 양식장, 양어장 또는 수족관의 수질 상태를 주기적으로 또는 일기 예보에 따라 측정할 수 있는 다종의 수질 측정 자동화 시스템 및 그의 자동화 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 다종의 수질 측정 자동화 시스템은 적어도 하나의 센서 프루브를 이용하여 시료수의 제1 수질 인자를 측정하는 제1 수질 측정 모듈, 적어도 하나의 액체 시약과의 시약반응에 의하여 상기 시료수의 제2 수질 인자를 측정하는 제2 수질 측정 모듈, 적어도 하나의 가루 시약과의 시약 반응에 의하여 상기 시료수의 제3 수질 인자를 측정하는 제3 수질 측정 모듈 및 상기 제1 수질 측정 모듈, 제2 수질 측정 모듈 및 제3 수질 측정 모듈의 작동을 제어하는 제어 모듈을 포함하는 수질 측정 장치, 네트워크를 통해 상기 수질 측정 장치에서 측정된 수질 인자를 수집하여 분석 및 관리하는 관리 서버, 상기 네트워크를 통해 상기 관리 서버에서 분석된 수질 인자에 대한 정보를 수신하는 사용자 단말기를 포함하고, 상기 제2 수질 측정 모듈은 알칼리도, 아질산염(NO2) 및 암모니아(NH4)를 측정하기 위해 3개로 마련되고 시료수와 액체 시약을 수용하는 제1 시약 반응기, 상기 제1 시약 반응기 내부로 미리 정해진 양의 시약을 공급하는 제1 시약 공급기 및 90도의 범위 내에서 상기 제1 시약 반응기를 저속으로 반복하여 흔들어 액체 시약과 시료수의 혼합 반응을 촉진시키는 제1 셰이커를 포함하고, 상기 제1 시약 공급기에서 공급된 액체 시약의 공급량, 공급 순서 및 상기 제1 셰이커에서의 흔들림 속도, 각도 및 시간은 시약 제조사에서 제공하는 시약 반응 프로세스에 의해 상기 제2 수질 측정 모듈에서 상기 제어 모듈에 의해 자동으로 실행되고, 상기 제3 수질 측정 모듈은 시료수와 가루 시약을 수용하며 질산염(NO3) 만을 측정하기 위해 1개로 마련된 제2 시약 반응기, 상기 제2 시약 반응기 내부로 미리 정해진 양의 시약을 공급하는 제2 시약 공급기 및 상기 제2 시약 반응기를 반복하여 고속으로 회전시켜 상기 가루 시약과 시료수의 혼합 반응을 촉진시키는 제2 셰이커를 포함하며, 상기 제2 시약 공급기에서 공급된 액체 시약의 공급량, 공급 순서 및 상기 제2 셰이커에서의 회전 속도 및 시간은 시약 제조사에서 제공하는 가루 시약 반응 프로세스에 의해 상기 제3 수질 측정 모듈에서 상기 제어 모듈에 의해 자동으로 실행되고, 상기 제1 수질 측정 모듈은 상기 제1 수질 인자로서 pH, DO(용존산소량) 및 수온을 측정하고, 상기 제2 수질 측정 모듈은 상기 제2 수질 인자로서 알칼리도, 아질산염(NO2) 및 암모니아(NH4)를 측정하고, 상기 제3 수질 측정 모듈은 상기 제3 수질 인자로서 질산염(NO3)을 측정하는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 다종의 수질 측정 자동화 시스템에서, 상기 제2 수질 측정 모듈은 상기 제1 시약 반응기 내부로 미리 정해진 양의 시료수를 공급하는 제1 시료수 공급기 및 시약 반응이 완료된 후 이미지 센서에 의해 해당 시약에 의해 검출된 수질 인자의 변색 정도를 측정하는 제1 판독기를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 다종의 수질 측정 자동화 시스템에서, 상기 제3 수질 측정 모듈은 상기 제2 시약 반응기 내부로 미리 정해진 양의 시료수를 공급하는 제2 시료수 공급기 및 시약 반응이 완료된 후 이미지 센서에 의해 해당 시약에 의해 검출된 수질 인자의 변색 정도를 측정하는 제2 판독기를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 다종의 수질 측정 자동화 시스템에서, 상기 제1 수질 측정 모듈은 시료수가 유동 되는 시료수 유동관, 상기 시료수 유동관에 시료수를 공급하거나 차단하는 시료수 공급밸브, 상기 시료수 유동관의 일측에 설치되는 적어도 하나의 수질 인자 측정용 센서 프루브 및 상기 센서 프루브 각각에 대하여 동작 전원을 공급하고 그 출력을 외부로 전송하는 인터페이스 보드를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 다종의 수질 측정 자동화 시스템에서, 상기 수질 측정 장치는 상기 시료수의 수질 인자 측정 전후에 상기 센서 프루브와 제1 및 제2 시약 반응기를 세정하는 세정 모듈과 시약 반응이 완료된 시료수를 폐약통으로 배출하는 폐시료 배출 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 다종의 수질 측정 자동화 시스템에서, 상기 수질 측정 장치는 양식장, 양어장 또는 수족관의 수질을 측정하는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 다종의 수질 측정 자동화 시스템에서, 상기 수질 측정 장치는 상기 제1 수질 측정 모듈에서 측정된 pH, DO(용존산소량), 수온의 측정값에 대한 정보, 상기 제2 수질 측정 모듈에서 측정된 알칼리도, 아질산염(NO2), 암모니아(NH4)의 측정값에 대한 정보, 상기 제3 수질 측정 모듈에서 측정된 질산염(NO3)의 측정값에 대한 정보를 실시간으로 상기 관리 서버로 전송하는 통신 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 다종의 수질 측정 자동화 시스템에서, 상기 수질 측정 장치에 대한 위치 정보, 상기 수질 측정 장치에서 측정된 수질에 대한 정보, 수질 오염 여부를 판단하기 위한 기본 수질 정보, 사용자 단말기에 대한 정보, 시약 제조사에서 제공하는 시약 반응의 프로세스에 대한 정보, 일기 예보에 대한 정보를 저장하는 데이터베이스를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 다종의 수질 측정 자동화 시스템 및 그의 자동화 방법에 의하면, 수질 측정 장치를 양식장, 양어장 또는 수족관에 인접한 장소에 장착하고, 원격지에 마련된 관리 서버에 의해 자동으로 수질 오염 정보를 실시간으로 전송하므로, 사용자가 양식장, 양어장 또는 수족관의 수질 오염 상태를 신속하게 인식할 수 있으며, 이에 따라 양식장, 양어장 또는 수족관의 수질 오염에 의한 손실을 최소화할 수 있다는 효과가 얻어진다.
또 본 발명에 따른 다종의 수질 측정 자동화 시스템 및 그의 자동화 방법에 의하면, 제1 수질 인자를 측정하는 제1 수질 측정 모듈, 적어도 하나의 액체 시약과의 시약반응에 의하여 상기 시료수의 제2 수질 인자를 측정하는 제2 수질 측정 모듈 및 적어도 하나의 가루 시약과의 시약 반응에 의하여 상기 시료수의 제3 수질 인자를 측정하는 제3 수질 측정 모듈을 포함하는 수질 측정 장치를 마련하여 특정 수질 인자에 대해서만 수질 오염의 상태를 파악하므로, 비교적 저렴하고 범용성을 갖는 수질 측정 장치를 제공할 수 있다는 효과가 얻어진다.
또 본 발명에 따른 다종의 수질 측정 자동화 시스템 및 그의 자동화 방법에 의하면, 시료수에 대한 수질 측정 후 수질 측정 장치의 세정으로 자동으로 실행하고, 시약 제조사에서 제공하는 시약 반응의 프로세스에 따라 수질 측정 장치가 자동으로 실행되므로, 시스템의 운영 효율을 향상시킬 수 있다는 효과도 얻어진다.
도 1은 종래의 휴대용 통합 수질 측정기의 블록도,
도 2는 본 발명에 따른 다종의 수질 측정 자동화 시스템의 구성도,
도 3은 도 2에 도시된 수질 측정 장치의 블록도,
도 4는 도 2에 도시된 관리 서버의 블록도,
도 5는 도 3에 도시된 제1 수질 측정 모듈의 블록도,
도 6은 도 3에 도시된 제2 수질 측정 모듈의 블록도,
도 7은 도 3에 도시된 제3 수질 측정 모듈의 블록도,
도 8은 본 발명에 따른 다종의 수질 측정 자동화를 실행하기 위한 공정도,
도 9는 본 발명에 따른 수질 측정 장치의 배관도,
도 10은 도 9에 도시된 수질 측정 장치의 구성도,
도 11은 도 10에 도시된 시약 반응기의 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 다종의 수질 측정 자동화 시스템의 구성도,
도 3은 도 2에 도시된 수질 측정 장치의 블록도,
도 4는 도 2에 도시된 관리 서버의 블록도,
도 5는 도 3에 도시된 제1 수질 측정 모듈의 블록도,
도 6은 도 3에 도시된 제2 수질 측정 모듈의 블록도,
도 7은 도 3에 도시된 제3 수질 측정 모듈의 블록도,
도 8은 본 발명에 따른 다종의 수질 측정 자동화를 실행하기 위한 공정도,
도 9는 본 발명에 따른 수질 측정 장치의 배관도,
도 10은 도 9에 도시된 수질 측정 장치의 구성도,
도 11은 도 10에 도시된 시약 반응기의 구성도.
본 발명의 상기 및 그 밖의 목적과 새로운 특징은 본 명세서의 기술 및 첨부 도면에 의해 더욱 명확하게 될 것이다.
본원에서 사용하는 용어 "시료수"는 양식장, 양어장 또는 수족관을 운영하는 사용자가 양식장, 양어장 또는 수족관의 수질 오염 상태를 파악하기 위해 양식장, 양어장 또는 수족관에서 채취한 물을 의미한다. 그러나 양식장, 양어장 또는 수족관에 한정되는 것은 아니고, 하천, 하수 처리장 등에도 적용할 수 있다.
또 본 발명에 사용되는 용어 "셰이커(shaker)"는 시료수에 액체 시약 또는 가루 시약을 투입하여 이루어지는 시약 반응을 촉진하기 위해 시약 반응기를 흔들어 주기 위한 기구로서, 예를 들어 90도 범위 내에서 시약 반응기를 저속으로 반복하여 흔드는 제1 셰이커(gently shaker)와 시약 반응기를 고속으로 반복하여 흔드는 제2 셰이커(vigorousiy shaker)를 포함한다.
본 발명에 따른 다종의 수질 측정 자동화 시스템은 센서를 이용하여 측정 가능한 수질 인자와 시약반응을 이용하여 측정 가능한 수질 인자를 하나의 장치에서 측정할 수 있도록 구성한 것으로서, 센서에 의해 측정 가능한 수질 인자는 각각의 수질 인자를 측정하는 복수의 센서를 하나의 센서 인터페이스 보드로 구현하고, 시약 반응에 의해 측정 가능한 수질 인자는 액체 시약과 가루 시약 별로 요구되는 시료수 공급, 시약 공급, 반응기 흔들기(shaking)의 단계가 자동화 장치에 의해 구현될 수 있도록 구성한 것이다.
이를 위해 시약 반응된 시료는 이미지 센서의 색 판별에 의해 수질 인자를 측정하는 방식을 적용하며, 각 시약 별로 요구되는 반응 프로세스(process)는 프로그래밍에 의해 구현 가능하며, 하나의 장치에서 측정된 다종의 수질 인자 데이터는 관리 서버(중앙시스템)에서 관리하는 구성을 마련한 것이다.
이하, 본 발명에 따른 실시 예를 도면에 따라서 설명한다.
이하, 본 발명에 따른 다종의 수질 측정 자동화 시스템의 실시 예를 도면에 따라서 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 다종의 수질 측정 자동화 시스템의 구성도이고, 도 3은 도 2에 도시된 수질 측정 장치의 블록도 이며. 도 4는 도 2에 도시된 관리 서버의 블록도이다.
본 발명에 따른 다종의 수질 측정 자동화 시스템은 양식장, 양어장 또는 수족관을 운영하는 사용자가 준비한 시료수에서 다종의 수질 상태를 측정하여 분석하기 위해 도 2에 도시된 바와 같이, 양식장, 양어장 또는 수족관에 인접하여 마련된 수질 측정 장치(100), 네트워크를 통해 상기 수질 측정 장치(100)에서 측정된 수질 인자를 수집하여 분석 및 관리하는 관리 서버(200), 상기 네트워크를 통해 상기 관리 서버(200)에서 분석된 수질 인자에 대한 정보를 수신하는 사용자 단말기(300), 상기 수질 측정 장치(100)에 대한 위치 정보, 수질 측정 장치에서 측정된 수질에 대한 정보, 수질 오염 여부를 판단하기 위한 기본 수질 정보, 사용자 단말기(300)에 대한 정보, 시약 제조사에서 제공하는 시약 반응의 프로세스에 대한 정보, 일기 예보에 대한 정보를 저장하는 데이터베이스(400)를 포함한다.
상기 수질 측정 장치(100)는 박스형 하우징 내에 도 3에 도시된 바와 같이, 적어도 하나의 센서 프루브를 이용하여 시료수의 제1 수질 인자를 측정하는 제1 수질 측정 모듈(110), 적어도 하나의 액체 시약과의 시약반응에 의하여 상기 시료수의 제2 수질 인자를 측정하는 제2 수질 측정 모듈(120) 및 적어도 하나의 가루 시약과의 시약 반응에 의하여 상기 시료수의 제3 수질 인자를 측정하는 제3 수질 측정 모듈(130)을 포함한다.
상기 네트워크는 관리 서버(200)와 사용자 단말기(300)에서 무선 통신을 구축하기 위한 것으로서, 무선랜(Wireless LAN:WLAN), DLNA(Digital Living Network Alliance), 와이브로(Wireless Broadband: Wibro), 와이맥스(World Interoperability for Microwave Access: Wimax), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), HSUPA(High Speed Uplink Packet Access), IEEE 802.16, 롱 텀 에볼루션(Long Term Evolution: LTE), LTE-A(Long Term Evolution-Advanced), 광대역 무선 이동 통신 서비스(Wireless Mobile Broadband Service: WMBS) 등을 적용할 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 무선 통신 기술의 발전에 따라 다양하게 응용 실시할 수 있다. 한편, 상기 네트워크에는 장거리의 전송을 위한 중계기를 포함할 수 있다.
상기 관리 서버(200)는 통상의 서버로서 네트워크에 연결되어 사용자 단말기(300)로 양식장, 양어장 또는 수족관의 수질 오염 정보를 제공한다. 이러한 관리 서버(200)는 일종의 웹서버, 웹서비스 서버, 모바일 웹서버 또는 어플 서버로서 역할을 하도록 구축되는 것이 바람직하다. 또 사용자 단말기(300)에 양식장, 양어장 또는 수족관의 수질 오염 상태 정보 등을 제공하기 위한 웹페이지를 제공한다.
상기 관리 서버(200)는 상기 사용자 단말기(300) 및 데이터베이스(400)와 유무선으로 정보를 송신 또는 수신할 수 있는 송수신부(210), 사용자 단말기(300)를 통한 사용자에 대한 정보를 관리하는 사용자 관리부(220), 상기 사용자 단말기(300)의 위치 정보에 따라 양식장, 양어장 또는 수족관의 위치 정보를 관리하는 위치 정보 관리부(230), 상기 데이터베이스(400)에 저장된 수질 오염 여부를 판단하기 위한 기본 수질 정보에 따라 수질 측정 장치(100)에서 전송된 제1 수질 인자 내지 제3 수질 인자에 대해 수질 오염 여부를 판단하는 오염 판정부(240) 등을 포함한다.
상기 사용자 단말기(300)는 양식장, 양어장 또는 수족관을 촬영할 수 있는 카메라 기능, 수질 오염 정보 등을 영상으로 출력할 수 있는 표시 기능, 수질 오염 정보 등을 음성으로 출력할 수 있는 음성 출력 기능, 수질 오염 정보 저장 가능 및 네트워크를 통해 관리 서버(200)와 데이터 통신을 할 수 있는 통신 기능을 구비한 것으로서, 스마트폰(Smart Phone), 휴대 단말기(Portable Terminal), 이동 단말기(Mobile Terminal), 개인 정보 단말기(Personal Digital Assistant: PDA), PMP(Portable Multimedia Player) 단말기, 텔레매틱스(Telematics) 단말기, 내비게이션(Navigation) 단말기, 개인용 컴퓨터(Personal Computer), 노트북 컴퓨터, 슬레이트 PC(Slate PC), 태블릿 PC(Tablet PC), 울트라북(ultrabook), 웨어러블 디바이스(Wearable Device, 예를 들어, 워치형 단말기(Smartwatch), 글래스형 단말기(Smart Glass), HMD(Head Mounted Display) 등 포함), 와이브로(Wibro) 단말기, IPTV(Internet Protocol Television) 단말기, 스마트 TV, 디지털방송용 단말기, AVN(Audio Video Navigation) 단말기, A/V(Audio/Video) 시스템, 플렉시블 단말기(Flexible Terminal) 등과 같은 다양한 단말기에 적용될 수 있다.
상기 데이터베이스(400)는 구체적인 장치를 개발하는 데 있어서, 접근 및 검색의 용이성 및 효율성 등을 감안하여 데이터베이스 구축이론에 의한 구조로 구성될 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 다종의 수질 측정 자동화 시스템에 의하면, 수질 측정 장치(100)를 양식장, 양어장 또는 수족관에 인접한 장소에 장착하고, 원격지에 마련된 관리 서버(200)에 의해 자동으로 사용자 단말기(300)로 양식장, 양어장 또는 수족관의 수질 오염 정보를 실시간으로 전송하므로, 사용자가 양식장, 양어장 또는 수족관의 수질 오염 상태를 신속하게 인식할 수 있게 된다. 따라서 양식장, 양어장 또는 수족관의 수질 오염에 의한 손실을 최소화할 수 있다.
다음에 본 발명에 따른 수질 측정 장치(100)에서의 제1 수질 측정 모듈 내지 제3 수질 측정 모듈의 구조에 대해 도 5 내지 도 7에 따라 구체적으로 설명한다.
도 5는 도 3에 도시된 제1 수질 측정 모듈의 블록도 이고, 도 6은 도 3에 도시된 제2 수질 측정 모듈의 블록도 이며, 도 7은 도 3에 도시된 제3 수질 측정 모듈의 블록도이다.
상기 제1 수질 측정 모듈(110)은 도 5에 도시된 바와 같이, 시료수가 유동 되는 시료수 유동관(111), 상기 시료수 유동관에 시료수를 공급하거나 차단하는 시료수 공급밸브(112), 상기 시료수 유동관의 일측에 설치되는 적어도 하나의 수질 인자 측정용 센서 프루브(113) 및 상기 센서 프루브 각각에 대하여 동작 전원을 공급하고 그 출력을 외부로 전송하는 인터페이스 보드(114)를 포함한다.
상기 시료수 유동관(111)은 양식장, 양어장 또는 수족관에서 채취한 시료수를 수질 측정 장치(100)의 각각의 측정 모듈로 공급하기 위한 튜브로 이루어지고, 상기 시료수 공급밸브(112)는 예를 들어 시료수 공급 모터 등에 의해 시료수 유동관(111)을 통해 공급되는 양 및 위치 등을 특정하기 위해 2방향 또는 3방향 전자 밸브로 이루어진다.
상기 센서 프루브(113)는 시료수에 대해 제1 수질 인자로서 pH, DO(용존산소량) 및 수온을 측정하기 위해 마련되며, 측정할 제1 수질 인자의 종류에 대응한 측정 기능을 각각 갖는 다수 개로 마련된다. 이와 같은 센서 프루브(113)는 상용의 측정 기기를 적용할 수도 있다. 상기 인터페이스 보드(114)는 다수 개의 센서 프루브(113)에서 각각 측정된 pH, DO(용존산소량) 및 수온의 측정값을 관리 서버(200)로 전송하기 위해 마련된다.
상기 제2 수질 측정 모듈(120)은 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 시약반응기(123), 상기 제1 시약 반응기 내부로 미리 정해진 양의 시료수를 공급하는 제1 시료수 공급기(121), 상기 제1 시약 반응기 내부로 미리 정해진 양의 시약을 공급하는 제1 시약 공급기(122), 시약 반응을 위해 미리 정해진 방식에 따라 상기 제1 시약 반응기(123)를 흔들어주는 제1 셰이커(124) 및 시약 반응이 완료된 후 이미지 센서에 의해 해당 시약에 의해 검출된 수질 인자의 변색 정도를 측정하는 제1 판독기(125)를 포함한다.
상기 제1 시료수 공급기(121)는 시료수 유동관(111)과 연통되어 양식장, 양어장 또는 수족관에서 채취한 시료수를 제1 시약반응기(123)로 공급하며, 상기 제1 시약 공급기(122)는 제2 수질 측정 모듈(120)에서 측정될 제2 수질 인자로서 알칼리도, 아질산염(NO2), 암모니아(NH4)를 측정하기 위한 액체 시약을 제1 시약 반응기(123)로 공급한다. 따라서 제1 시약 공급기(122)는 알칼리도, 아질산염(NO2), 암모니아(NH4)의 측정을 위해 3개 이상의 액체 시약통으로 형성될 수 있다.
상기 제1 시약 반응기(123)는 제1 시료수 공급기(121)에서 공급된 시료수와 제1 시약 공급기(122)에서 공급된 액체 시약을 수용하며, 알칼리도, 아질산염(NO2), 암모니아(NH4) 만을 측정하기 위해 3개로 마련될 수 있으며, 상기 제1 셰이커(124)는 90도의 범위 내에서 제1 시약 반응기(123)를 저속으로 반복하여 흔들어 액체 시약과 시료수의 혼합 반응을 촉진시킨다.
상기 제1 시약 공급기(122)에서 공급된 액체 시약의 공급량, 공급 순서 및 제1 셰이커(124)에서의 흔들림 속도, 각도 및 시간은 시약 제조사에서 제공하는 시약 반응 프로세스에 의해 자동으로 실행된다. 또 제1 시약 반응기(123)에서 혼합된 혼합 용액은 제1 판독기(125)로 공급될 수 있다.
상기 제1 판독기(125)는 제1 셰이커(124)에 의해 혼합된 액체 시약과 시료수의 변색 정도를 검출하기 위해, 예를 들어 비색계(colorimeter)와 광도계(photometer)의 기능을 구비한다. 비색계는 혼합 용액의 색 농도(색조)를 표준액의 그것과 비교하여 물질을 정량하는 화학분석법에 사용하는 측정기구로서, 색의 농담을 비교하는 시각비색계와 광전 광도계(분광 광도계)를 포함할 수 있다.
그러나 본 발명에서는 고가의 비색계 및 광도계 대신에 비교적 저렴한 이미지 센서에 의해 혼합 용액의 상태를 촬영하고, 이 촬영 정보를 관리 서버(200)로 전송하는 구조를 채용하는 것에 의해 수질 측정 장치를 범용화할 수 있으며, 비교적 저렴한 비용으로 제작할 수 있다.
상기 제3 수질 측정 모듈(130)은 도 7에 도시된 바와 같이, 제2 시약반응기(133), 상기 제2 시약 반응기 내부로 미리 정해진 양의 시료수를 공급하는 제2 시료수 공급기(131), 상기 제1 시약 반응기 내부로 미리 정해진 양의 시약을 공급하는 제2 시약 공급기(132), 시약 반응을 위해 미리 정해진 방식에 따라 상기 제2 시약 반응기(133)를 흔들어주는 제2 셰이커(134) 및 시약 반응이 완료된 후 이미지 센서에 의해 해당 시약에 의해 검출된 수질 인자의 변색 정도를 측정하는 제2 판독기(135)를 포함한다.
상기 제2 시료수 공급기(131)는 상술한 제1 시료수 공급기(121)와 같이 시료수 유동관(111)과 연통되어 양식장, 양어장 또는 수족관에서 채취한 시료수를 제2 시약반응기(133)로 공급하며, 상기 제2 시약 공급기(132)는 제3 수질 측정 모듈(130)에서 측정될 제3 수질 인자로서 질산염(NO3)을 측정하기 위한 가루 시약을 제2 시약 반응기(133)로 공급한다. 따라서 제2 시약 공급기(132)는 질산염(NO3)의 측정을 위해 1개 이상의 가루 시약통으로 형성될 수 있다.
상기 제2 시약 반응기(133)는 제2 시료수 공급기(131)에서 공급된 시료수와 제2 시약 공급기(132)에서 공급된 가루 시약을 수용하며, 질산염(NO3) 만을 측정하기 위해 1개로 마련될 수 있으며, 상기 제2 셰이커(134)는 제2 시약 반응기(133)를 반복하여 고속으로 회전시켜 가루 시약과 시료수의 혼합 반응을 촉진한다. 또 제2 시약 반응기(133)에서 혼합된 혼합 용액은 제2 판독기(135)로 공급될 수 있다.
상기 제2 시약 공급기(132)에서 공급된 액체 시약의 공급량, 공급 순서 및 제2 셰이커(134)에서의 회전 속도 및 시간은 시약 제조사에서 제공하는 가루 시약 반응 프로세스에 의해 자동으로 실행된다.
상기 제2 판독기(135)는 상기 제1 판독기(125)와 동일하게 제2 셰이커(134)에 의해 혼합된 가루 시약과 시료수의 변색 정도를 검출하기 위해, 예를 들어 비색계와 광도계의 기능을 구비한다. 즉 본 발명에서는 고가의 비색계 및 광도계 대신에 비교적 저렴한 이미지 센서에 의해 혼합 용액의 상태를 촬영하고, 이 촬영 정보를 관리 서버(200)로 전송하는 구조를 채용하는 것에 의해 수질 측정 장치를 범용화할 수 있으며, 범용을 위해 비교적 저렴한 비용으로 제작할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 수질 측정 장치(100)는 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 시료수의 수질 인자 측정 전후에 상기 센서 프루브(113)와 제1 및 제2 시약 반응기(123, 133)를 세정하는 세정 모듈(140), 시약 반응이 완료된 시료수를 폐약통으로 배출하는 폐시료 배출 모듈(150), 제어 모듈(160), 통신 모듈(170), 전원부(180)를 더 포함한다.
상기 세정 모듈(140)은 시료수 저장통과 별도로 순수의 물을 수용하는 세정용 물 수용 용기가 별도로 마련되며, 상술한 시료수 유동관(111)과 시료수 공급 밸브(112)와 연통된다. 이를 위해 상기 시료수 공급 밸브(112)는 시료수 및 세정용 물을 선택적으로 공급하기 위해 3방향 전자 밸브로 구성될 수 있다.
상기 폐시료 배출 모듈(150)은 수질 측정 장치(1100)의 하우징 내부의 하부에 마련되고, 센서 프루브(113)에 의해 측정된 시료수와 제1 및 제2 시약 반응기(123, 133)에서 반응된 혼합 용액을 수용한다. 이를 위해 폐시료 배출 모듈(150)은 제1 및 제2 시약 반응기(123, 133) 등에서의 혼합 용액을 2방향 전자 밸브에 의해 폐약통으로 배출시키는 구조를 마련할 수 있다.
또한, 제조 비용을 저감하기 위해 상기 세정 모듈(140)은 시료수 유동관(111)의 부분만을 자동으로 세정하고, 제1 및 제2 시약 반응기(123, 133) 등의 혼합 용액은 환경오염을 방지하도록 사용자가 배출통 내에 수집하는 구조로 마련될 수 있다.
상기 제어 모듈(160)은 제1 수질 측정 모듈(110), 제2 수질 측정 모듈(120) 및 제3 수질 측정 모듈(130)의 작동, 예를 들어 제1 수질 인자를 측정하기 위한 센서 프루브(113)의 하강 및 상승, 제2 수질 인자를 측정하기 위한 시료수의 공급과 액체 시약의 공급을 위한 제1 시료수 공급기(121)와 제1 시약 공급기(122)의 작동 제어, 제3 수질 인자를 측정하기 위한 시료수의 공급과 가루 시약의 공급을 위한 제2 시료수 공급기(131)와 제2 시약 공급기(132)의 작동 제어, 제1 셰이커(124) 및 제2 셰이커(134)의 흔들기 조건 제어 등을 시행한다.
한편, 상기 제어 모듈(160)은 마이크로프로세서와 메모리를 구비하여 상기 제1 시약 공급기(122)의 작동 및 제2 시약 공급기(132)의 작동의 제어를 시약 제조사에서 제공하는 시약 반응의 프로세스에 따라 프로그램에 의해 자동으로 제어되게 할 수 있다.
상기 통신 모듈(170)은 도 5에 도시된 바와 같은 인터페이스 보드를 포함할 수 있으며, 제1 판독기(125) 및 제2 판독기(135)에서 각각 판독된 시료수의 변속 정보를 관리 서버(200)으로 전송할 수 있도록 통상의 송신기의 기능을 구비한다.
즉 통신 모듈(170)은 상기 제1 수질 측정 모듈(110)에서 측정된 pH, DO(용존산소량), 수온의 측정값에 대한 정보, 상기 제2 수질 측정 모듈(120)에서 측정된 알칼리도, 아질산염(NO2), 암모니아(NH4)의 측정값에 대한 정보, 상기 제3 수질 측정 모듈(130)에서 측정된 질산염(NO3)의 측정값에 대한 정보를 실시간으로 네트워크를 통해 관리 서버(200)로 전송한다.
상기 전원부(180)는 수질 측정 장치(100)의 각각의 구성 부품의 작동을 위한 전원을 공급하며, 수질 측정 장치(100)가 양식장, 양어장 또는 수족관에 인접한 야외에 장착되는 경우, 태양광 패널에 의해 발전하는 구성을 포함할 수도 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 수질 측정 장치(100)에서는 세정 모듈(140)과 폐시료 배출 모듈(150)을 마련하는 것에 의해 장치의 운영에 편리함을 도모하며, 정확한 수질 오염 상태를 측정할 수 있으며, 수질 오염 검사에 따른 액체 및 가루 시약에 의한 환경 오염을 방지할 수 있다.
다음에 본 발명에 따른 다종의 수질 측정 자동화 방법에 대해 도 8 내지 도 11에 따라 설명한다.
도 8은 본 발명에 따른 다종의 수질 측정 자동화를 실행하기 위한 공정도이고, 도 9는 본 발명에 따른 수질 측정 장치의 배관도이고, 도 10은 도 9에 도시된 수질 측정 장치의 구성도이며, 도 11은 도 10에 도시된 시약 반응기의 구성도이다.
본 발명에 따른 다종의 수질 측정 자동화 방법은 사용자가 준비한 시료수에 대해 다종의 수질 상태를 측정하여 분석하는 다종의 수질 측정 자동화 방법으로서, 도 8에 도시된 바와 같이 수질 측정 장치(100) 내에서 제1 수질 측정 모듈(110)에 의한 제1 수질 인자의 측정(S10), 제2 수질 측정 모듈(120)에 의한 제2 수질 인자의 측정(S20), 제3 수질 측정 모듈(130)에 의한 제3 수질 인자의 측정(S30)을 동시에 실행한다.
상기 제1 내지 제3 수질 인자의 측정은 사용자가 도 9에 도시된 시료수 저장통(102)에 시료수를 충전하고, 세정용 물을 세정용 물 수용 용기에 충전하고, 제1 시약 공급기(122)에 액체 시약을 충전하고, 제2 시약 공급기(132)에 가루 시약을 충전한 후, 수질 측정 장치(100)를 가동하는 것에 의해 실행된다.
상기 단계 S10에서 제1 수질 측정 모듈(110)에 의한 제1 수질 인자의 측정은 시료수 저장통(102)에 저장된 시료수가 제어 모듈(160)의 제어에 의해 2방향 전자 밸브 또는 3방향 전자 밸브로 이루어진 시료수 공급밸브(122)와 시료수 유동관(111)을 통해 시료수 검사용기로 배출되고, 적어도 하나의 센서 프루브, 예를 들어 도 10에 도시된 바와 같은 4개의 센서 프루브(113)를 구비한 제1 수질 측정 모듈(110)로 시료수 검사용기 내의 시료수에서 제1 수질 인자를 측정한다.
센서 프루브(113)는 상기 제1 수질 인자로서 pH, DO(용존산소량), 수온을 측정하고, 측정된 제1 수질 인자의 정보는 인터페이스 보드(114)와 통신 모듈(170)을 통해 관리 서버(200)로 전송된다(S40).
상기 단계 S20에서 제2 수질 측정 모듈(120)에 의한 제2 수질 인자의 측정은 시료수 저장통(102)에 저장된 시료수가 제어 모듈(160)의 제어에 의해 2방향 전자 밸브 또는 3방향 전자 밸브로 이루어진 시료수 공급밸브(122)와 시료수 유동관(111)을 통해 제1 시료수 공급기(121)로 배출되고, 제1 시료수 공급기(121)는 시료수를 다수의 제1 시약 반응기(123)로 공급한다. 또 제1 시약 공급기(122)는 도 10에 도시된 바와 같은 시약통(101)을 통해 다수의 제1 시약 반응기(123)로 각각의 액체 시약을 공급한다.
본 발명에서 제1 시약 반응기(123)는 예를 들어 알칼리도, 아질산염(NO2), 암모니아(NH4) 만을 측정하기 위해 3개의 반응기가 마련될 수 있다.
또 도 9에 도시된 바와 같이, 제2 수질 측정 모듈(120)에는 시약통(101)에 대응하는 다수의 액체 및 가루 시약용 저장 용기(126), 다수의 액체 및 가루 시약을 공압에 의해 제1 시약 공급기(122) 및 제2 시약 공급기(132)로 공기하기 위한 공압 조절기(127), 시약 제어용 공기 공급구(128), 액체 시약 용기용 공기 공급구(129) 및 다수의 공기 공급용 3방향 전자 밸브가 마련된다.
제1 시약 반응기(123)에서는 제1 시료수 공급기(121)에서 공급된 시료수와 제1 시약 공급기(122)에서 공급된 액체 시약을 수용하며, 도 11에 도시된 바와 같은 제1 셰이커(124)는 90도의 범위 내에서 제1 시약 반응기(123)를 저속으로 반복하여 흔들어 액체 시약과 시료수의 혼합 반응을 촉진하고, 적어도 하나의 액체 시약과의 시약반응에 의한 변색 정도 제1 판독기(125)에서 판독하여 시료수의 제2 수질 인자를 측정한다.
상기 제1 판독기(125)에서 측정된 제2 수질 인자의 정보는 통신 모듈(170)을 통해 관리 서버(200)로 전송된다(S40).
또한, 상기 단계 S30에서 제3 수질 측정 모듈(130)에 의한 제3 수질 인자의 측정은 시료수 저장통(102)에 저장된 시료수가 제어 모듈(160)의 제어에 의해 2방향 전자 밸브 또는 3방향 전자 밸브로 이루어진 시료수 공급밸브(122)와 시료수 유동관(111)을 통해 제2 시료수 공급기(131)로 배출되고, 제2 시료수 공급기(131)는 시료수를 제2 시약 반응기(133)로 공급한다. 이 제2 시약 공급기(132)는 가루 시약용 저장 용기(126)를 제2 시약 반응기(133)로 가루 시약을 공급한다.
본 발명에서 제2 시약 반응기(133)는 예를 들어 질산염(NO3) 만을 측정하기 위해 1개의 반응기가 마련될 수 있다.
제2 시약 반응기(133)에서는 제2 시료수 공급기(131)에서 공급된 시료수와 제2 시약 공급기(132)에서 공급된 가루 시약을 수용하며, 도 11에 도시된 바와 같은 제2 셰이커(134)는 제2 시약 반응기(133)를 고속으로 반복하여 흔들어 가루 시약과 시료수의 혼합 반응을 촉진하고, 가루 시약과의 시약반응에 의한 변색 정도 제2 판독기(135)에서 판독하여 시료수의 제3 수질 인자를 측정한다.
상기 제2 판독기(135)에서 측정된 제3 수질 인자의 정보는 통신 모듈(170)을 통해 관리 서버(200)로 전송된다(S40).
송수신부(210)를 통해 상기 단계 S10 내지 S30에서 측정된 제1 수질 인자 내지 제3 수질 인자에 대한 정보를 수신한 관리 서버(200)는 상기 제1 수질 인자 내지 제3 수질 인자를 수집하여 분석하고(S50), 분석된 제1 수질 인자 내지 제3 수질 인자에 대한 정보는 송수신부(210)를 통해 사용자 단말기(300)로 전송한다(S60).
상기 단계 S50에서는 사용자 관리부(220)를 통해 수신된 수질 인자의 정보에 따라 양식장, 양어장 또는 수족관의 위치 정보를 판단하고, 오염 판정부(240)는 데이터베이스(400)에 저장된 수질 오염 여부를 판단하기 위한 기본 수질 정보에 따라 수질 측정 장치(100)에서 전송된 제1 수질 인자 내지 제3 수질 인자에 대해 수질 오염 여부를 판단한다.
상기 단계 S60에서 송수신부(210)를 통해 사용자 단말기(300)로 전송되는 수질 인자의 정보로서는 수질 측정 장치(100)는 측정된 시료수에 대해 pH, DO(용존산소량), 수온, 알칼리도, 아질산염(NO2), 질산염(NO3), 암모니아(NH4)의 각각의 측정값, 수질 오염에 대해 경고 안내, 시간의 경과에 따른 수질 오염의 진행 또는 해소의 상태 등을 문자 또는 그래프 등의 도형으로 전송될 수 있다. 또 본 발명에 따른 다종의 수질 측정 자동화 시스템은 양식장, 양어장 또는 수족관이 위치한 지역의 일기 예보, 예를 들어 폭우, 태풍 등에 따른 양식장, 양어장의 수질 변화에 대한 정보를 사용자 단말기(300)로 전송할 수도 있다.
한편, 본 발명에 따른 다종의 수질 측정 자동화 시스템에서는 상기 단계 S40에서 제1 내지 제3 수질 인자에 대한 정보가 전송된 후, 세정 모듈(140)로 시약 반응기를 세정하고 폐시료 배출 모듈(150)로 시약 반응이 완료된 시료수를 폐약통으로 배출한다(S70).
상기 단계 S70에서는 도 9에 도시된 바와 같이, 시료수 저장통(102)과 별도로 마련된 세정용 물 수용 용기에 저장된 물이 3방향 전자 밸브를 거쳐 시료수 유동관(111)과 시료수 공급 밸브(112)로 공급되는 것에 의해 시료수 유동관(111)과 시료수 공급 밸브(112) 및 시약 반응기를 세정할 수 있다. 또 제1 판독기(125) 및 제2 판독기(135)에 의해 판독된 각각의 혼합 용액은 도 9에 도시된 바와 같이 2방향 전자 밸브를 통해 폐시료 배출 모듈(150)의 폐약통으로 배출된다.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.
본 발명에 따른 다종의 수질 측정 자동화 시스템 및 그의 자동화 방법을 사용하는 것에 의해 사용자가 양식장, 양어장 또는 수족관의 수질 오염 상태를 신속하게 인식할 수 있다.
100 : 수질 측정 장치
200 : 관리 서버
300 : 사용자 단말기
400 : 데이터베이스
200 : 관리 서버
300 : 사용자 단말기
400 : 데이터베이스
Claims (8)
- 적어도 하나의 센서 프루브를 이용하여 시료수의 제1 수질 인자를 측정하는 제1 수질 측정 모듈, 적어도 하나의 액체 시약과의 시약반응에 의하여 상기 시료수의 제2 수질 인자를 측정하는 제2 수질 측정 모듈, 적어도 하나의 가루 시약과의 시약 반응에 의하여 상기 시료수의 제3 수질 인자를 측정하는 제3 수질 측정 모듈 및 상기 제1 수질 측정 모듈, 제2 수질 측정 모듈 및 제3 수질 측정 모듈의 작동을 제어하는 제어 모듈을 포함하는 수질 측정 장치,
네트워크를 통해 상기 수질 측정 장치에서 측정된 수질 인자를 수집하여 분석 및 관리하는 관리 서버,
상기 네트워크를 통해 상기 관리 서버에서 분석된 수질 인자에 대한 정보를 수신하는 사용자 단말기를 포함하고,
상기 제2 수질 측정 모듈은 알칼리도, 아질산염(NO2) 및 암모니아(NH4)를 측정하기 위해 3개로 마련되고 시료수와 액체 시약을 수용하는 제1 시약 반응기, 상기 제1 시약 반응기 내부로 미리 정해진 양의 시약을 공급하는 제1 시약 공급기 및 90도의 범위 내에서 상기 제1 시약 반응기를 저속으로 반복하여 흔들어 액체 시약과 시료수의 혼합 반응을 촉진시키는 제1 셰이커를 포함하고,
상기 제1 시약 공급기에서 공급된 액체 시약의 공급량, 공급 순서 및 상기 제1 셰이커에서의 흔들림 속도, 각도 및 시간은 시약 제조사에서 제공하는 시약 반응 프로세스에 의해 상기 제2 수질 측정 모듈에서 상기 제어 모듈에 의해 자동으로 실행되고,
상기 제3 수질 측정 모듈은 시료수와 가루 시약을 수용하며 질산염(NO3) 만을 측정하기 위해 1개로 마련된 제2 시약 반응기, 상기 제2 시약 반응기 내부로 미리 정해진 양의 시약을 공급하는 제2 시약 공급기 및 상기 제2 시약 반응기를 반복하여 고속으로 회전시켜 상기 가루 시약과 시료수의 혼합 반응을 촉진시키는 제2 셰이커를 포함하며,
상기 제2 시약 공급기에서 공급된 액체 시약의 공급량, 공급 순서 및 상기 제2 셰이커에서의 회전 속도 및 시간은 시약 제조사에서 제공하는 가루 시약 반응 프로세스에 의해 상기 제3 수질 측정 모듈에서 상기 제어 모듈에 의해 자동으로 실행되고,
상기 제1 수질 측정 모듈은 상기 제1 수질 인자로서 pH, DO(용존산소량) 및 수온을 측정하고, 상기 제2 수질 측정 모듈은 상기 제2 수질 인자로서 알칼리도, 아질산염(NO2) 및 암모니아(NH4)를 측정하고, 상기 제3 수질 측정 모듈은 상기 제3 수질 인자로서 질산염(NO3)을 측정하는 것을 특징으로 하는 다종의 수질 측정 자동화 시스템. - 제1항에서,
상기 제2 수질 측정 모듈은 상기 제1 시약 반응기 내부로 미리 정해진 양의 시료수를 공급하는 제1 시료수 공급기 및 시약 반응이 완료된 후 이미지 센서에 의해 해당 시약에 의해 검출된 수질 인자의 변색 정도를 측정하는 제1 판독기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다종의 수질 측정 자동화 시스템. - 제2항에서,
상기 제3 수질 측정 모듈은 상기 제2 시약 반응기 내부로 미리 정해진 양의 시료수를 공급하는 제2 시료수 공급기 및 시약 반응이 완료된 후 이미지 센서에 의해 해당 시약에 의해 검출된 수질 인자의 변색 정도를 측정하는 제2 판독기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다종의 수질 측정 자동화 시스템. - 제3항에서,
상기 제1 수질 측정 모듈은 시료수가 유동 되는 시료수 유동관, 상기 시료수 유동관에 시료수를 공급하거나 차단하는 시료수 공급밸브, 상기 시료수 유동관의 일측에 설치되는 적어도 하나의 수질 인자 측정용 센서 프루브 및 상기 센서 프루브 각각에 대하여 동작 전원을 공급하고 그 출력을 외부로 전송하는 인터페이스 보드를 포함하는 것을 특징으로 하는 다종의 수질 측정 자동화 시스템. - 제4항에서,
상기 수질 측정 장치는 상기 시료수의 수질 인자 측정 전후에 상기 센서 프루브와 제1 및 제2 시약 반응기를 세정하는 세정 모듈과 시약 반응이 완료된 시료수를 폐약통으로 배출하는 폐시료 배출 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다종의 수질 측정 자동화 시스템. - 제5항에서,
상기 수질 측정 장치는 양식장, 양어장 또는 수족관의 수질을 측정하는 것을 특징으로 하는 다종의 수질 측정 자동화 시스템. - 제5항에서,
상기 수질 측정 장치는 상기 제1 수질 측정 모듈에서 측정된 pH, DO(용존산소량), 수온의 측정값에 대한 정보, 상기 제2 수질 측정 모듈에서 측정된 알칼리도, 아질산염(NO2), 암모니아(NH4)의 측정값에 대한 정보, 상기 제3 수질 측정 모듈에서 측정된 질산염(NO3)의 측정값에 대한 정보를 실시간으로 상기 관리 서버로 전송하는 통신 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다종의 수질 측정 자동화 시스템. - 제5항에서,
상기 수질 측정 장치에 대한 위치 정보, 상기 수질 측정 장치에서 측정된 수질에 대한 정보, 수질 오염 여부를 판단하기 위한 기본 수질 정보, 사용자 단말기에 대한 정보, 시약 제조사에서 제공하는 시약 반응의 프로세스에 대한 정보, 일기 예보에 대한 정보를 저장하는 데이터베이스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다종의 수질 측정 자동화 시스템.
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