KR20200104003A - 양식장을 이용한 전력 생산 및 통합 제어 관리 시스템 - Google Patents

양식장을 이용한 전력 생산 및 통합 제어 관리 시스템 Download PDF

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KR20200104003A
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장재웅
이용준
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전솔
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노츠 주식회사
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Abstract

본 발명은 양식장을 이용한 전력 생산 및 통합 제어 관리 시스템에 관한 것이다. 상기 양식장을 이용한 전력 생산 및 통합 제어 관리 시스템은, 복수 개의 수조들을 관리하는 양식장 관리 시스템; 상기 수조들과 연결된 발전용 수조를 이용하여 소수력 발전을 하여 전력을 생산하는 소수력 발전 시스템; 태양광 모듈을 이용하여 태양광 발전을 하여 전력을 생산하는 태양광 발전 시스템; 및 상기 양식장 관리 시스템, 소수력 발전 시스템, 태양광 발전 시스템을 구성하는 시설물들을 관리 및 제어하고, 상기 소수력 발전 시스템과 태양광 발전 시스템으로부터 생산된 전력을 수집 및 관리하는 중앙 관리 시스템;을 구비한다.

Description

양식장을 이용한 전력 생산 및 통합 제어 관리 시스템{System for generating power and integrated controlling by using fish farms}
본 발명은 양식장을 이용한 전력 생산 및 통합 제어 관리 시스템에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 양식장의 복수 개의 수조들을 이용하여 소수력 발전을 하여 전력을 생산하거나 복수 개의 수조의 인접 위치에 태양광 패널을 설치하여 태양광 발전을 하여 전력을 생산할 수 있도록 하고, 이들을 통합 관리 및 제어할 수 있도록 구성된 양식장을 이용한 전력 생산 및 통합 제어 관리 시스템에 관한 것이다.
에너지 자원이 부족한 우리 나라는 에너지에 대한 해외 의존도가 매우 높은 것이 현실이며, 최근 에너지의 사용량이 증대되고 있는 실정을 고려할 때, 다양한 방식의 에너지 생산 방법들을 고안해 내어야 할 필요가 증대되고 있다. 이러한 방안으로 소수력 발전, 풍력 발전, 태양광 발전, 지력 발전 등이 다양하게 연구 개발되고 사용되고 있다.
이들 중 소수력 발전은 물의 낙차를 이용해 전력을 생산하는 일반적인 수력 발전과 원리는 동일하나, 발전 시설 용량이 1만 kW 미만의 수력 발전을 일컫는다. 특히, 양식장의 수조의 해수들은 사용후 순환되거나 버려지게 되는데, 이와 같이 수조들로부터 배출되는 해수를 이용한 소수력 발전에 대한 다양한 연구가 진행되고 있다.
또한, 태양광 발전은 태양 전지 모듈을 이용하여 태양 에너지를 모아 전력을 생산하는 것으로서, 태양광 발전 시스템을 설치하기 위하여 장애물없이 태양광을 많이 받을 수 있는 넓은 대지나 장소가 필요하다. 하지만, 도심이나 산 등은 주변에 장애물이 많이 있기 때문에 설치 장소를 마련하기가 쉽지 않은 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 양식장의 수조로부터 유출되는 해수를 이용하여 소수력 발전을 할 수 있으며, 주변의 장애물없이 태양광을 받을 수 있는 양식장의 수조위의 넓고 트인 공간을 이용하여 태양광 발전을 할 수 있도록 하는 방안을 제안하고자 한다.
한국공개특허공보 제 10-2017-0071935호 한국등록특허공보 제 10-1572853호 한국공개특허공보 제 10-2010-0121122호
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 양식장의 수조의 해수를 이용하여 소수력 발전을 하여 전력을 생산함과 동시에 수조의 상부 또는 인접위치에 태양광 패널을 설치하여 전력을 생산할 수 있도록 구성된 양식장을 이용한 전력 생산 및 통합 제어 관리 시스템을 제공하는 것이다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 양식장을 이용한 전력 생산 및 통합 제어 관리 시스템은, 복수 개의 수조들을 관리하는 양식장 관리 시스템; 상기 수조들과 연결된 발전용 수조를 이용하여 소수력 발전을 하여 전력을 생산하는 소수력 발전 시스템; 태양광 모듈을 이용하여 태양광 발전을 하여 전력을 생산하는 태양광 발전 시스템; 및 상기 양식장 관리 시스템, 소수력 발전 시스템, 태양광 발전 시스템을 구성하는 시설물들을 관리 및 제어하고, 상기 소수력 발전 시스템과 태양광 발전 시스템으로부터 생산된 전력을 수집 및 관리하는 중앙 관리 시스템;을 구비한다.
전술한 특징에 따른 양식장을 이용한 전력 생산 및 통합 제어 관리 시스템에 있어서, 상기 양식장 관리 시스템(2)은, 복수 개의 수조들; 각 수조들에 장착되어 수질 측정을 위한 센서들과 통신 보드를 구비하는 수질 측정용 복합 센서 모듈; 수조들에 대한 순환 펌프 및 순환 펌프의 구동을 제어하는 제어 데이터를 송수신하는 통신 보드를 구비하는 순환 펌프 모듈; 수조들에 대한 양수 펌프 및 양수 펌프의 구동을 제어하는 제어 데이터를 송수신하는 통신 보드를 구비하는 양수 펌프 모듈; 각 수조들에 장착되어 양식장용 연동장치 관리 클라이언트와 통신하는 수조용 통신 모듈; 및 중앙 관리 시스템과 통신하여 양식장 관리 시스템의 시설물을 제어 및 관리하는 양식장용 연동장치 관리 클라이언트;를 구비하는 것이 바람직하다.
전술한 특징에 따른 양식장을 이용한 전력 생산 및 통합 제어 관리 시스템에 있어서, 상기 소수력 발전 시스템(3)은, 상기 수조들과 연결된 발전용 수조; 발전용 수조의 수위를 측정하는 수위 측정 센서 및 수위 측정 센서의 측정 데이터를 송신하는 통신 보드를 구비하는 수위 측정 센서 모듈; 발전용 수조로부터 유입되는 물에 의해 구동되는 소수력 수차 및 상기 소수력 수차의 구동에 의해 전기를 생성하여 제공하는 소수력 수차 발전 모듈; 상기 소수력 수차 발전 모듈에 의해 생성된 전력을 정류하고 인버팅하여 출력하는 소수력용 전력 변환 모듈; 상기 소수력 수차 발전 모듈에 의해 생성된 전력의 양을 측정하여 제공하는 소수력용 전력 측정 모듈; 상기 소수력용 전력 변환 모듈에 의해 변환된 전력을 저장하는 제1 에너지 저장 장치(Energy Storage System); 상기 제1 ESS의 데이터를 수집하여 소수력용 연동장치 관리 클라이언트로 제공하는 제1 ESS용 데이터 수집 통신 보드; 및 중앙 관리 시스템과 통신하여, 상기 소수력 발전 시스템을 구성하는 시설물의 구동을 제어하고 관리하는 및 소수력용 연동장치 관리 클라이언트; 를 구비하는 것이 바람직하다.
전술한 특징에 따른 양식장을 이용한 전력 생산 및 통합 제어 관리 시스템에 있어서, 상기 태양광 발전 시스템은, 태양광 발전을 하여 전력을 생산하는 태양광 전지 패널; 상기 태양광 전지 패널에 의해 생성된 전력을 정류하고 인버팅하여 출력하는 태양광 전력 변환 모듈; 상기 태양광 전지 패널에 의해 생성된 전력의 양을 측정하여 제공하는 태양광용 전력 측정 모듈; 상기 태양광 전력 변환 모듈에 의해 변환된 전력을 저장하는 제2 에너지 저장 장치(Energy Storage System); 상기 제2 ESS의 데이터를 수집하여 태양광용 연동장치 관리 클라이언트로 제공하는 제2 ESS용 데이터 수집 통신 보드; 및 중앙 관리 시스템과 통신하여, 상기 태양광 발전 시스템을 구성하는 시설물의 구동을 제어하고 관리하는 태양광용 연동장치 관리 클라이언트;를 구비하는 것이 바람직하다.
전술한 특징에 따른 양식장을 이용한 전력 생산 및 통합 제어 관리 시스템에 있어서, 상기 중앙 관리 시스템(5)은, 상기 양식장 관리 시스템, 소수력 발전 시스템, 태양광 발전 시스템을 구성하는 시설물들을 통합하여 원격으로 관리 및 제어하고, 상기 소수력 발전 시스템과 태양광 발전 시스템으로부터 생산된 전력을 수집 및 관리하는 통합 제어 관리 서버; 및 상기 양식장 관리 시스템, 소수력 발전 시스템, 태양광 발전 시스템으로부터 제공되는 데이터들을 저장 및 관리하는 데이터베이스 서버;를 구비하는 것이 바람직하다.
전술한 특징에 따른 양식장을 이용한 전력 생산 및 통합 제어 관리 시스템에 있어서, 상기 양식장 관리 시스템, 소수력 발전 시스템, 태양광 발전 시스템을 구성하는 시설물들은 IoT를 기반으로 한 무선 네트워크 통신 모듈을 이용하여 데이터를 송수신하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 양식장을 이용한 전력 생산 및 통합 제어 관리 시스템은, 양식장의 수조들과 결합된 발전용 수조를 설치하고, 이를 이용하여 소수력 발전을 하여 전력을 생산하게 된다. 이로써, 에너지 자원이 부족한 상태에서, 양식장의 해수들을 순환시키는 과정에서 수차를 돌리고 이를 이용하여 전력을 생산할 수 있게 됨에 따라, 에너지를 생산함과 동시에 에너지 절약도 함께 할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 따른 양식장을 이용한 전력 생산 및 통합 제어 관리 시스템은, 수조들의 상부나 인접 위치에 태양광 패널을 설치함으로써, 바다 등과 같이 태양에너지를 많이 흡수할 수 있게 되고, 그 결과 태양광 발전의 효율도 극대화시킬 수 있게 된다.
이와 같이, 본 발명에 따른 양식장을 이용한 전력 생산 및 통합 제어 관리 시스템은, 양식장의 환경 조건을 이용하여 소수력 발전과 태양광 발전을 동시에 할 수 있도록 구성함으로써, 전력 생산을 극대화시킬 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 따른 양식장을 이용한 전력 생산 및 통합 제어 관리 시스템은, IoT를 기반으로 한 무선 통신 네트워크를 사용하여 시설물들간의 통신을 수행하고, 중앙 관리 시스템과 인터넷망을 통해 통신하여 각 시설물로부터 데이터를 수집하고 이를 이용하여 각 시설물들의 구동을 제어하도록 함으로써, 양식장 시스템의 제어와 관리, 소수력 발전 시스템의 제어와 관리, 태양광 발전 시스템의 제어와 관리를 중앙에서 통합적으로 수행할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 양식장을 이용한 전력 생산 및 통합 제어 관리 시스템을 전체적으로 도시한 모식도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 양식장을 이용한 전력 생산 및 통합 제어 관리 시스템(1)에 있어서, 양식장 관리 시스템의 양식장용 연동장치 관리 클라이언트의 기능을 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 양식장을 이용한 전력 생산 및 통합 제어 관리 시스템(1)에 있어서, 소수력 발전 시스템과 태양광 발전 시스템의 소수력용 연동장치 관리 클라이언트(370)와 태양광용 연동장치 관리 클라이언트(450)의 기능을 도시한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 양식장을 이용한 전력 생산 및 통합 제어 관리 시스템(1)에 있어서, 중앙 관리 시스템(5)의 통합 제어 관리 서버(500)기능을 도시한 블록도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 양식장을 이용한 전력 생산 및 통합 제어 관리 시스템의 구조 및 동작에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 양식장을 이용한 전력 생산 및 통합 제어 관리 시스템을 전체적으로 도시한 모식도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 양식장을 이용한 전력 생산 및 통합 제어 관리 시스템(1)은 농어촌 육상 양식장 시설과 수배관을 활용하여 소수력 발전 및 태양광 발전을 통해 전력을 생산하고 이들 시설물들을 관리 및 제어하는 시스템으로서, 양식장 관리 시스템(2), 소수력 발전 시스템(3), 태양광 발전 시스템(4) 및 중앙 관리 시스템(5)을 구비한다. 이하, 본 발명에 따른 양식장을 이용한 전력 생산 및 통합 제어 관리 시스템(1)을 구성하는 각 구성들에 대하여 구체적으로 설명한다.
상기 양식장 관리 시스템(2)은 복수 개의 수조들(200), 각 수조들에 장착된 수질 측정용 복합 센서 모듈(210), 수조들에 대한 산소 발생 시스템(220), 수조들에 대한 순환 펌프 모듈(230), 수조들에 대한 양수 펌프 모듈(240), 각 수조들에 장착된 수조용 통신 모듈(250) 및 중앙 관리 시스템과 통신하는 양식장용 연동장치 관리 클라이언트(260)를 구비한다.
상기 각 수조들에 장착된 수질 측정용 복합 센서 모듈(210)은 수조내의 용존 산소(DO)를 측정하는 용존산소 센서, 수소이온농도지수(pH)를 측정하는 pH 센서, 수온을 측정하는 수온 센서를 적어도 구비하고, 이러한 센서들로부터 측정된 아날로그 데이터들을 수집하고, 수집된 아날로그 데이터들을 디지털 값으로 변환시키며, 변환된 센서 데이터들은 수조용 통신 모듈(250)을 통해 상기 양식장용 연동장치 관리 클라이언트(260)로 제공하는 센서 데이터 수집 보드를 더 구비한다. 따라서, 상기 수질 측정용 복합 센서 모듈(210)은 수조내 센서 데이터들을 수집하여 상기 양식장용 연동장치 관리 클라이언트(260)로 제공한다.
상기 양수 펌프 모듈(240)은 양수 펌프 및 양수 펌프 제어 통신 보드를 구비하며, 상기 양수 펌프 제어 통신 보드는 양식장용 연동장치 관리 클라이언트(260)와 유선 또는 무선으로 양수 펌프 제어 신호를 수신하고, 이에 따라 양수 펌프의 구동을 제어하게 된다.
상기 순환 펌프 모듈(230)은 순환 펌프 및 순환 펌프 제어 통신 보드를 구비하고, 상기 순환 펌프 제어 통신 보드는 양식장용 연동장치 관리 클라이언트(260)와 유선 또는 무선으로 순환 펌프 제어 신호를 수신하고, 이에 따라 순환 펌프의 구동을 제어하게 된다.
상기 수조용 통신 모듈(250)은 전술한 센서 데이터 수집 보드, 양수 펌프 제어 통신 보드, 순환 펌프 제어 통신 보드들과 양식장용 연동장치 관리 클라이언트의 데이터 송수신을 제공하는 것으로서, 센서 데이터를 수집하여 양식장용 연동장치 관리 클라이언트로 송신하거나 양식장용 연동장치 관리 클라이언트로부터 제공되는 제어 신호를 각 보드로 송신하게 된다. 상기 수조용 통신 모듈은 무선 통신 모듈로 구성될 수 있으며, WIFI, Zigbee, 블루투스, LORA 통신 등을 선택적으로 사용할 수 있을 것이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 양식장을 이용한 전력 생산 및 통합 제어 관리 시스템(1)에 있어서, 양식장 관리 시스템의 양식장용 연동장치 관리 클라이언트의 기능을 도시한 블록도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 양식장용 연동장치 관리 클라이언트는 순환 펌프 정보 수집 및 전송 모듈, 양수 펌프 정보 수집 및 전송 모듈, 수질측정 복합센서 정보 수집 및 전송 모듈, 순환 펌프 제어 모듈, 양수 펌프 제어 모듈, 송수신 데이터에 대한 암/복호화 모듈을 구비하고, 백엔드(Back End)에는 웹 소켓(Web Socket) 서비스 모듈, 장애 경고 수집 및 전송 모듈, 클라우드(Cloud) 기반 웹 서비스 참조 모듈, F/W 기반 통신 체크 및 전송 모듈을 구비하며, 양식장에 대한 용존 산호 및 수온 센서의 정보를 수신하고 이에 따라 순환 펌프 및 양수 펌프를 구동시키게 된다.
상기 소수력 발전 시스템(3)은 상기 수조들과 연결된 발전용 수조를 이용하여 소수력 발전을 하여 전력을 생산하는 시스템으로서, 발전용 수조(300), 수위 측정 센서 모듈(310), 소수력 수차 발전 모듈(320), 소수력용 전력 변환 모듈(330), 소수력용 전력 측정 모듈(340), 제1 에너지 저장 장치(Energy Storage System; 350), 제1 ESS용 데이터 수집 통신 보드(360) 및 소수력용 연동장치 관리 클라이언트(370)를 구비한다.
상기 발전용 수조(300)는 상기 양식장의 복수 개의 수조들의 수배관과 연결되어, 수조들로부터 물이 제공되며, 발전용 수조의 물을 방류하여 소수력용 수차를 돌리게 된다.
상기 수위 측정 센서 모듈(310)은 발전용 수조의 수위를 측정하는 수위 센서 및 수위 센서 데이터 수집 통신 보드를 구비하며, 상기 수위 센서 데이터 수집 통신 보드는 상기 수위 측정 센서에 의해 측정된 발전용 수조의 수위 센서 데이터를 수집하여 상기 소수력용 연동장치 관리 클라이언트(370)로 전송한다.
상기 소수력 수차 발전 모듈(320)은 저낙차용 수차로서, 상기 발전용 수조로부터 제공되는 물의 유속, 유압, 유량에 따라 구동되어 전기를 생성하게 된다.
상기 소수력용 전력 변환 모듈(330)은 상기 소수력 수차 발전 모듈에 의해 생성된 전기를 DC로 변환시키는 소수력용 AC-DC 정류기, 상기 정류기를 거친 DC 전기를 AC로 변환시키는 소수력용 DC-AC 인버터, 및 소수력용 DC-AC 인버터의 데이터를 수집하는 인버터 데이터 수집 통신 보드를 구비한다. 상기 인버터 데이터 수집 통신 보드는 RS-485 통신과 같은 유선 통신 모듈을 사용할 수 있으며, 상기 소수력용 DC-AC 인버터의 데이터를 수집하여 상기 소수력용 연동장치 관리 클라이언트로 전송한다.
상기 소수력용 전력 측정 모듈(340)은 상기 소수력용 전력 변환 모듈에 의해 생성된 전력을 측정하는 소수력용 전력 미터기를 구비한다.
상기 제1 에너지 저장 장치(Energy Storage System; 350)는 상기 소수력용 전력 변환 모듈에 의해 생성된 전력은 ESS의 충방전 전력으로 변환시켜 저장되는 장치이다. 에너지 저장 장치(ESS)는 실시간으로 전력 공급자와 소비자가 정보를 교환하며 전력을 안정적으로 공급하는 역할을 하게 되는데, 본 발명에 따른 시스템에 있어서, 제1 ESS는 소수력 발전에 의해 생성된 전력을 저장하는 것이며 제2 ESS는 태양광 발전에 의해 생성된 전력을 저장하는 것이며, 시스템의 설계에 따라 제1 ESS 및 제2 ESS는 하나의 ESS로 구성될 수도 있을 것이다. 다만, 본 명세서에서는 설명의 편의상, 제1 ESS 및 제2 ESS로 나뉘어 설명하도록 한다.
상기 제1 ESS용 데이터 수집 통신 보드(360)는 상기 제1 ESS의 데이터를 수집하여 상기 소수력용 연동장치 관리 클라이언트(370)로 전송한다.
상기 소수력용 연동장치 관리 클라이언트(370)는 상기 소수력 발전 시스템을 구성하는 시설물들을 관리 및 제어하고, 상기 시설물로부터 데이터를 수집하여 상기 중앙 관리 서버로 전송하거나, 상기 중앙 관리 서버로부터 수신된 제어 명령에 따라 상기 시설물들을 관리 및 제어할 수 있다.
상기 태양광 발전 시스템(4)은 태양광 모듈을 이용하여 태양광 발전을 하여 전력을 생산하는 것으로서, 태양광 전지 패널(400), 태양광 전력 변환 모듈(410), 태양광용 전력 측정 모듈(420), 제2 ESS(430), 제2 ESS용 데이터 수집 통신 보드(440) 및 태양광용 연동장치 관리 클라이언트(450)를 구비한다.
상기 태양광 전지 패널(400)은 태양광을 이용하여 전력을 생산하여 제공한다. 상기 태양광 전력 변환 모듈은 상기 전지 패널에 의해 생산된 전기를 AC로 변환시키는 태양광용 DC-AC 인버터 및 태양광용 DC-AC 인버터 데이터 수집 통신 보드를 구비한다. 상기 태양광용 DC-AC 인버터 데이터 수집 통신 보드는 RS-485 통신과 같은 유선 통신 모듈을 사용할 수 있으며, 상기 태양광용 DC-AC 인버터의 데이터를 수집하여 상기 태양광용 연동장치 관리 클라이언트(450)로 전송한다.
상기 태양광용 전력 측정 모듈(420)은 상기 태양광 전력 변환 모듈에 의해 생성된 전력을 측정하는 태양광용 전력 미터기를 구비한다.
상기 제2 에너지 저장 장치(Energy Storage System; 430)는 상기 태양광용 전력 변환 모듈에 의해 생성된 전력은 ESS의 충방전 전력으로 변환시켜 저장되는 장치이다. 앞서 설명한 바와 같이, 시스템의 설계에 따라 제1 ESS 및 제2 ESS는 하나의 ESS로 구성될 수도 있다. 상기 제2 ESS용 데이터 수집 통신 보드(440)는 상기 제2 ESS의 데이터를 수집하여 상기 태양광용 연동장치 관리 클라이언트(450)로 전송한다.
상기 태양광용 연동장치 관리 클라이언트(450)는 상기 태양광 발전 시스템을 구성하는 시설물들을 관리 및 제어하고, 상기 시설물로부터 데이터를 수집하여 상기 중앙 관리 서버로 전송하거나, 상기 중앙 관리 서버로부터 수신된 제어 명령에 따라 상기 시설물들을 관리 및 제어할 수 있다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 양식장을 이용한 전력 생산 및 통합 제어 관리 시스템(1)에 있어서, 소수력 발전 시스템과 태양광 발전 시스템의 소수력용 연동장치 관리 클라이언트(370)와 태양광용 연동장치 관리 클라이언트(450)의 기능을 도시한 블록도이다. 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 소수력용 연동장치 관리 클라이언트와 태양광용 연동장치 관리 클라이언트는, 소수력 발전기 정보 수집 및 전송 모듈, 태양광 발전 시스템의 정보 수집 및 전송 모듈, 소수력 및 태양광에 의해 생성된 전력 측정 모듈의 정보 수집 및 전송 모듈, ESS 정보 수집 및 전송 모듈, 소수력 발전기와 ESS의 충방전 제어 모듈, 송수신되는 데이터에 대하여 암/복호화하는 암/복호화 모듈을 구비하고, 백엔드(Back End)에는 웹 소켓(Web Socket) 서비스 모듈, 장애 경고 수집 및 전송 모듈, 클라우드(Cloud) 기반 웹 서비스 참조 모듈, F/W 기반 통신 체크 및 전송 모듈을 구비한다.
상기 중앙 관리 시스템(5)은 통합 제어 관리 서버(500) 및 데이터베이스 서버(510)를 구비하여, 상기 양식장 관리 시스템, 소수력 발전 시스템, 태양광 발전 시스템을 구성하는 시설물들을 통합하여 원격으로 관리 및 제어하고, 상기 소수력 발전 시스템과 태양광 발전 시스템으로부터 생산된 전력을 수집 및 관리한다.
본 발명에 따른 양식장을 이용한 전력 생산 및 통합 제어 관리 시스템(1)을 구성하는 시설물들과 각 관리용 서버들과 중앙 관리 시스템은 IoT 무선 네트워크 통신 모듈을 이용하여 인터넷망과 연결되며, IoT 기반의 무선 통신 서비스를 통해 인터넷망에 연결되도록 구성되는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명에 따른 시스템을 구성하는 시설물과 각 관리용 서버들과 중앙 관리 시스템은 인터넷 통신 Line을 이용한 웹서비스와 웹소켓 통신으로 통신하게 되며, 이때 통신 데이터는 모두 AES-256 암호화 알고리즘으로 암호화되며, 각 시스템의 암호화 및 복호화 모듈을 통해 암호화 및 복호화 처리되도록 하는 것이 바람직하다.
상기 중앙 관리 시스템(5)의 상기 데이터베이스 서버(510)는 상기 양식장 관리 시스템(2), 소수력 발전 시스템(3), 태양광 발전 시스템(4)으로부터 제공되는 데이터들을 저장 및 관리하고, 수정 및 조회가 가능하게 된다. 상기 데이터베이스는 중앙 관리 시스템에 연결되어 관리되며 각 양식장 관리 시스템(2), 소수력 발전 시스템(3), 태양광 발전 시스템(4)에서 직접 연결되지 않기 때문에, 보안 위험성이 적고 종래의 데이터베이스 데몬과 같은 복잡한 시스템이 필요없으며 유지 보수의 편의성이 높아지게 된다.
상기 중앙 관리 시스템은 IoT 기반 무선 네트워크와 인터넷망을 통해 원격으로 다수의 육상 양식장 및 소수력 및 태양광 발전소의 장치에 대한 정보, 장애/경고, 센서 데이터, 장치 제어, 사용자용 관리 시스템을 제공하게 된다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 양식장을 이용한 전력 생산 및 통합 제어 관리 시스템(1)에 있어서, 중앙 관리 시스템(5)의 통합 제어 관리 서버(500)기능을 도시한 블록도이다. 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 통합 제어 관리 서버(500)는 소수력 발전 시스템 관리 서비스 모듈, 태양광 발전 시스템 관리 서비스 모듈, 양식장 시스템 관리 서비스 모듈, 발전기 제어 관리 모듈, 양식장 펌프 제어 관리 모듈을 구비하고, 백엔드(Back End)에는 클라우드 기반의 웹서비스 모듈, 송수신되는 데이터에 대한 암/복호화 모듈, 보안 서비스 모듈을 구비하고, 데이터베이스 서버를 이용하여 SMP 및 전력 리포트 배치(Batch) 모듈, 수익 추이 배치 모듈, DB 풀백업 및 로그백업 모듈을 구비한다.
이상에서 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예를 중심으로 설명하였으나, 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 그리고, 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1 : 전력 생산 및 통합 제어 관리 시스템
2 : 양식장 관리 시스템
3 : 소수력 발전 시스템
4 : 태양광 발전 시스템
5 : 중앙 관리 시스템
200 : 수조
210 : 수질 측정용 복합 센서 모듈
220 : 산소 발생 시스템
230 : 순환 펌프 모듈
240 : 양수 펌프 모듈
250 : 수조용 통신 모듈
260 : 양식장용 연동장치 관리 클라이언트(Client)
300 : 발전용 수조
310 : 수위 측정 센서 모듈
320 : 소수력 수차 발전 모듈
330 : 소수력용 전력 변환 모듈
340 : 소수력용 전력 측정 모듈
350 : 제1 에너지 저장 장치(Energy Storage System)
360 : 제1 ESS용 데이터 수집 통신 보드
370 : 소수력용 연동장치 관리 클라이언트(Client)
400 : 태양광 전지 패널
410 : 태양광 전력 변환 모듈
420 : 태양광용 전력 측정 모듈
430 : 제2 ESS
440 : 제2 ESS용 데이터 수집 통신 보드
450 : 태양광용 연동장치 관리 클라이언트(Client)
500 : 통합 제어 관리 서버
510 : 데이터베이스 서버

Claims (6)

  1. 복수 개의 수조들을 관리하는 양식장 관리 시스템;
    상기 수조들과 연결된 발전용 수조를 이용하여 소수력 발전을 하여 전력을 생산하는 소수력 발전 시스템;
    태양광 모듈을 이용하여 태양광 발전을 하여 전력을 생산하는 태양광 발전 시스템; 및
    상기 양식장 관리 시스템, 소수력 발전 시스템, 태양광 발전 시스템을 구성하는 시설물들을 관리 및 제어하고, 상기 소수력 발전 시스템과 태양광 발전 시스템으로부터 생산된 전력을 수집 및 관리하는 중앙 관리 시스템;
    을 구비하는 것을 특징으로 하는 양식장을 이용한 전력 생산 및 통합 제어 관리 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 양식장 관리 시스템(2)은,
    복수 개의 수조들;
    각 수조들에 장착되어 수질 측정을 위한 센서들과 통신 보드를 구비하는 수질 측정용 복합 센서 모듈;
    수조들에 대한 순환 펌프 및 순환 펌프의 구동을 제어하는 제어 데이터를 송수신하는 통신 보드를 구비하는 순환 펌프 모듈;
    수조들에 대한 양수 펌프 및 양수 펌프의 구동을 제어하는 제어 데이터를 송수신하는 통신 보드를 구비하는 양수 펌프 모듈;
    각 수조들에 장착되어 양식장용 연동장치 관리 클라이언트와 통신하는 수조용 통신 모듈; 및
    중앙 관리 시스템과 통신하여 양식장 관리 시스템의 시설물을 제어 및 관리하는 양식장용 연동장치 관리 클라이언트;
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 양식장을 이용한 전력 생산 및 통합 제어 관리 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 소수력 발전 시스템(3)은,
    상기 수조들과 연결된 발전용 수조;
    발전용 수조의 수위를 측정하는 수위 측정 센서 및 수위 측정 센서의 측정 데이터를 송신하는 통신 보드를 구비하는 수위 측정 센서 모듈;
    발전용 수조로부터 유입되는 물에 의해 구동되는 소수력 수차 및 상기 소수력 수차의 구동에 의해 전기를 생성하여 제공하는 소수력 수차 발전 모듈;
    상기 소수력 수차 발전 모듈에 의해 생성된 전력을 정류하고 인버팅하여 출력하는 소수력용 전력 변환 모듈;
    상기 소수력 수차 발전 모듈에 의해 생성된 전력의 양을 측정하여 제공하는 소수력용 전력 측정 모듈;
    상기 소수력용 전력 변환 모듈에 의해 변환된 전력을 저장하는 제1 에너지 저장 장치(Energy Storage System);
    상기 제1 ESS의 데이터를 수집하여 소수력용 연동장치 관리 클라이언트로 제공하는 제1 ESS용 데이터 수집 통신 보드; 및
    중앙 관리 시스템과 통신하여, 상기 소수력 발전 시스템을 구성하는 시설물의 구동을 제어하고 관리하는 및 소수력용 연동장치 관리 클라이언트;
    을 구비하는 것을 특징으로 하는 양식장을 이용한 전력 생산 및 통합 제어 관리 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 태양광 발전 시스템은,
    태양광 발전을 하여 전력을 생산하는 태양광 전지 패널;
    상기 태양광 전지 패널에 의해 생성된 전력을 정류하고 인버팅하여 출력하는 태양광 전력 변환 모듈;
    상기 태양광 전지 패널에 의해 생성된 전력의 양을 측정하여 제공하는 태양광용 전력 측정 모듈;
    상기 태양광 전력 변환 모듈에 의해 변환된 전력을 저장하는 제2 에너지 저장 장치(Energy Storage System);
    상기 제2 ESS의 데이터를 수집하여 태양광용 연동장치 관리 클라이언트로 제공하는 제2 ESS용 데이터 수집 통신 보드; 및
    중앙 관리 시스템과 통신하여, 상기 태양광 발전 시스템을 구성하는 시설물의 구동을 제어하고 관리하는 태양광용 연동장치 관리 클라이언트;
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 양식장을 이용한 전력 생산 및 통합 제어 관리 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 중앙 관리 시스템(5)은,
    상기 양식장 관리 시스템, 소수력 발전 시스템, 태양광 발전 시스템을 구성하는 시설물들을 통합하여 원격으로 관리 및 제어하고, 상기 소수력 발전 시스템과 태양광 발전 시스템으로부터 생산된 전력을 수집 및 관리하는 통합 제어 관리 서버; 및
    상기 양식장 관리 시스템, 소수력 발전 시스템, 태양광 발전 시스템으로부터 제공되는 데이터들을 저장 및 관리하는 데이터베이스 서버;
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 양식장을 이용한 전력 생산 및 통합 제어 관리 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 양식장 관리 시스템, 소수력 발전 시스템, 태양광 발전 시스템을 구성하는 시설물들은 IoT를 기반으로 한 무선 네트워크 통신 모듈을 이용하여 데이터를 송수신하는 것을 특징으로 하는 양식장을 이용한 전력 생산 및 통합 제어 관리 시스템.
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