KR20210083829A - ＩｏＴ 기반 빅데이터 시스템을 이용한 양식 어장 환경 데이터 분석을 위한 시스템 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 양식 어장 현장에 IoT 기술을 융합하여 시스템을 구축하고 IoT 기술에서 측정된 데이터를 클라우드 기반으로 축적하고 빅데이터 분석하여 활용할 수 있도록 한 IoT 기반 빅데이터 시스템을 이용한 양식 어장 환경 데이터 분석을 위한 시스템 및 방법에 관한 것으로, 양식 어장에 복수개가 설치되고, 양식 어장 환경 데이터를 측정하는 센서 모듈과 Wi-Fi 모듈이 장착된 게이트웨이 장치 사이에서 LoRa 통신을 하여 측정된 환경 데이터를 IoT 기반 빅데이터 분석 서버로 전송하는 IoT 디바이스;클라우드 플랫폼에서 제공되는 IoT 허브를 채택하여 IoT 디바이스로부터 받은 양식 어장 환경 데이터를 분석 및 처리하고, 이벤트 처리 엔진 기능인 Stream Analytics 서비스를 통하여 데이터 관리를 위한 Cosmos DB에 데이터가 축적되고 관리 및 제공되도록 하는 IoT 기반 빅데이터 분석 서버;IoT 기반 빅데이터 분석 서버에서 제공되는 실시간 분석된 환경 데이터 및 양식 어장 생육 관리 데이터를 모니터링 가능하도록 지원하는 모니터링 인터페이스부;를 포함하는 것이다.
Description
본 발명은 양식 어장 환경 관리에 관한 것으로, 구체적으로 양식 어장 현장에 IoT 기술을 융합하여 시스템을 구축하고 IoT 기술에서 측정된 데이터를 클라우드 기반으로 축적하고 빅데이터 분석하여 활용할 수 있도록 한 IoT 기반 빅데이터 시스템을 이용한 양식 어장 환경 데이터 분석을 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 문명의 발달로 인하여 인류는 무한한 문명의 이기를 누리고 살아가지만 이에 비례하여 식량의 부족과 공해 등으로 인한 환경오염의 문제가 야기되고 있다.
특히, 인류의 마지막 보루라는 바다, 강, 하천 등의 오염도 심각해지고 있어 오염을 방지하고자 각고의 노력을 기울이고 있다.
그리고 자국의 어자원을 보호하기 위하여 경제수역을 선포하여 맺어 무차별적인 포획으로 인한 어자원의 고갈을 방지하고, 어자원을 보호하고 있다.
이로 인하여, 무차별적인 잡는 어업에서 자국의 어자원을 보호하고, 안정적인 어자원의 공급을 위하여 기르는 어업으로 점차 바뀌고 있다.
기르는 어업의 대표적인 예로 양식이 있다.
일반적으로 양식이라 함은, 생물을 자연의 생태계에서 자연발생적으로 생식, 성장의 과정을 거치지 않고, 인위적으로 생식과 성장을 하게 하는 것을 말한다.
노르웨이, 덴마크 등 양식 산업 선진국들은 거대규모의 양식장과 양식기술의 첨단화 및 플랫폼화를 진행시키고 있는 반면 국내 양식 산업은 기존의 노동집약적, 경험 중심의 전통적인 방법을 고수하고 있는 실정이다.
따라서, 국내 양식 산업은 양적, 친환경적 성장을 위하여 양식 고유의 기술 개발뿐만 아니라 IoT(Internet of Things)기술 및 4차 산업의 융합이 절실한 실정이다.
4차 산업 혁명은 이제 대중적으로 사용하는 개념이지만 실제 산업 현장에서 4차 산업으로 발전되는 과정은 산업의 특성이나 환경에 따라 진행이 쉽지 않은 상황이 현실이다.
특히 양식 어장 현장은 아직 3차 산업 수준에 머물러 있으며, 4차 산업 혁명은 아직 더디게 진행되고 있다는 평가이다.
온도와 용존 산소량은 양식 어장의 가장 기본이 되며 필수적인 환경 데이터라고 할 수 있다.
따라서, 이러한 핵심적인 환경 데이터인 온도와 용존 산소량을 측정할 수 있는 IoT 시스템을 구축하고 측정된 데이터를 빅데이터 분석을 위한 클라우드 서비스와 연동하여 양식 어장의 자동화를 위한 시스템으 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 종래 기술의 양식 어장 환경 관리 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 양식 어장 현장에 IoT 기술을 융합하여 시스템을 구축하고 IoT 기술에서 측정된 데이터를 클라우드 기반으로 축적하고 빅데이터 분석하여 활용할 수 있도록 한 IoT 기반 빅데이터 시스템을 이용한 양식 어장 환경 데이터 분석을 위한 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 양식 어장에서 핵심적인 환경 데이터인 온도와 용존 산소량을 측정할 수 있는 IoT 시스템을 구축하고 측정된 데이터를 빅데이터 분석을 위한 클라우드 서비스와 연동하여 양식 어장의 효율적인 관리 자동화가 가능하도록 한 IoT 기반 빅데이터 시스템을 이용한 양식 어장 환경 데이터 분석을 위한 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 데이터 관리와 분석을 위하여 클라우드 플랫폼에서 제공되는 IoT, 스토리지, 애플리케이션 서비스를 사용하여 양식 어장의 수중 온도와 용존 산소량 데이터를 분석하여 이러한 기술을 토대로 양식 어장 환경 데이터 분석을 위한 IoT 기반 빅데이터 분석 시스템을 설계할 수 있도록 한 IoT 기반 빅데이터 시스템을 이용한 양식 어장 환경 데이터 분석을 위한 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 IoT 디바이스가 온도와 용존산소량을 측정하는 센서 모듈과 Wi-Fi 모듈이 장착된 게이트웨이 장치 사이에서 LoRa 통신을 하여 저전력으로 장거리에서 양식 어장 환경 데이터 모니터링이 가능하도록 한 IoT 기반 빅데이터 시스템을 이용한 양식 어장 환경 데이터 분석을 위한 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 클라우드 플랫폼에서 제공되는 IoT 허브를 채택하여 IoT 허브의 대량 실시간 데이터를 동시에 분석 및 처리하도록 설계된 실시간 분석과, 이벤트 처리 엔진 기능인 Stream Analytics 서비스를 통하여 데이터 관리를 위한 Cosmos DB에 데이터가 축적되고 관리되도록 한 IoT 기반 빅데이터 시스템을 이용한 양식 어장 환경 데이터 분석을 위한 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 양식 어장의 수질 및 생육관리에 필요한 요소를 충족함은 물론 IoT 기술을 접목하여, 대규모의 양식장을 원격/자동으로 관리하는 양식장 관리 시스템을 제공할 수 있도록 한 IoT 기반 빅데이터 시스템을 이용한 양식 어장 환경 데이터 분석을 위한 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 양식 어장의 생육관리 데이터 확보를 통하여 기계학습을 통해 자동으로 양식장을 관리하여 4차 산업이 융합된 양식 산업 플랫폼 개발을 통한 부가가치 창출을 하고, 수질 상태 정보 및 알림을 사용자 단말에 실시간으로 제공함으로써, 양식장 관리 효율을 증대시킬 수 있도록 한 IoT 기반 빅데이터 시스템을 이용한 양식 어장 환경 데이터 분석을 위한 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 IoT 기반 빅데이터 시스템을 이용한 양식 어장 환경 데이터 분석을 위한 시스템은 양식 어장에 복수개가 설치되고, 양식 어장 환경 데이터를 측정하는 센서 모듈과 Wi-Fi 모듈이 장착된 게이트웨이 장치 사이에서 LoRa 통신을 하여 측정된 환경 데이터를 IoT 기반 빅데이터 분석 서버로 전송하는 IoT 디바이스;클라우드 플랫폼에서 제공되는 IoT 허브를 채택하여 IoT 디바이스로부터 받은 양식 어장 환경 데이터를 분석 및 처리하고, 이벤트 처리 엔진 기능인 Stream Analytics 서비스를 통하여 데이터 관리를 위한 Cosmos DB에 데이터가 축적되고 관리 및 제공되도록 하는 IoT 기반 빅데이터 분석 서버;IoT 기반 빅데이터 분석 서버에서 제공되는 실시간 분석된 환경 데이터 및 양식 어장 생육 관리 데이터를 모니터링 가능하도록 지원하는 모니터링 인터페이스부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, IoT 디바이스는, 양식 어장 환경 데이터의 수집을 위한 센서 모듈과, IoT 디바이스가 실치되는 위치 정보를 제공하기 위한 GPS 모듈과, 환경 데이터 측정 시각을 제공하기 위한 타이머 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 IoT 디바이스에 구비되는 센서 모듈은, pH(hydrogen exponent) 측정 센서, DO(Dissolved Oxygen) 측정 센서, 염도(Salinity)측정 센서 및 온도 측정 센서, 탁도(Turbidity) 측정 센서, 암모니아(Ammonia) 측정 센서, 아질산(Nitrous acid) 측정 센서 및 질산(Nitric acid) 측정 센서들중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 IoT 기반 빅데이터 분석 서버는, IoT 디바이스가 환경 데이터,위치 정보, 시간 정보를 LoRa 통신으로 Wi-Fi 모듈이 장착된 게이트웨이 장치를 통하여 전송하면 이를 수신하는 IoT 허브와,IoT 허브를 통하여 수신된 대량 실시간 데이터를 동시에 분석 및 처리를 하는 데이터 실시간 분석부와,데이터 실시간 분석부에서 분석된 데이터를 받아 양식 어장의 생육 관리를 위한 빅데이터 분석을 하고 학습을 하는 빅데이터 분석 및 데이터 학습부와,학습된 양식 어장 생육 관리 데이터를 사용자에게 제공할 수 있도록 처리하여 축적하는 생육 관리 데이터 처리부와, 실시간 분석된 환경 데이터 및 양식 어장 생육 관리 데이터를 저장하는 분석 및 학습 데이터 저장부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 실시간 분석된 환경 데이터 및 양식 어장 생육 관리 데이터를 모니터링 인터페이스부로 실시간 제공하는 실시간 데이터 제공부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 실시간 데이터 제공부를 통하여 모니터링 인터페이스부로 제공된 데이터는 웹 페이지 또는 사용자 단말을 통하여 사용자가 확인할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.
다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 IoT 기반 빅데이터 시스템을 이용한 양식 어장 환경 데이터 분석을 위한 방법은 IoT 디바이스의 센서 모듈이 양식 어장 환경 데이터 측정을 하는 단계;IoT 디바이스가 환경 데이터,위치 정보, 시간 정보를 LoRa 통신으로 Wi-Fi 모듈이 장착된 게이트웨이 장치로 전송하는 단계;게이트웨이 장치가 IoT 디바이스와 클라우드 서비스를 연결하는 IoT 허브를 통하여 환경 데이터,위치 정보, 시간 정보를 IoT 기반 빅데이터 분석 서버로 전송하는 단계;IoT 기반 빅데이터 분석 서버의 데이터 실시간 분석부에서 대량 실시간 데이터를 동시에 분석 및 처리를 하는 단계;IoT 기반 빅데이터 분석 서버의 빅데이터 분석 및 데이터 학습부에서 양식 어장의 생육 관리를 위한 빅데이터 분석을 하고 학습을 하는 단계;생육 관리 데이터 처리부에서 학습된 양식 어장 생육 관리 데이터를 사용자에게 제공할 수 있도록 처리하여 축적하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 실시간 분석된 환경 데이터 및 양식 어장 생육 관리 데이터를 분석 및 학습 데이터 저장부에서 저장하는 단계와, 실시간 분석된 환경 데이터 및 양식 어장 생육 관리 데이터를 실시간 데이터 제공부가 모니터링 인터페이스부로 실시간 제공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 실시간 데이터 제공부를 통하여 모니터링 인터페이스부로 제공된 데이터는 웹 페이지 또는 사용자 단말을 통하여 사용자가 확인할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 IoT 기반 빅데이터 시스템을 이용한 양식 어장 환경 데이터 분석을 위한 시스템 및 방법은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 양식 어장 현장에 IoT 기술을 융합하여 시스템을 구축하고 IoT 기술에서 측정된 데이터를 클라우드 기반으로 축적하고 빅데이터 분석하여 활용할 수 있도록 한다.
둘째, 양식 어장에서 핵심적인 환경 데이터인 온도와 용존 산소량을 측정할 수 있는 IoT 시스템을 구축하고 측정된 데이터를 빅데이터 분석을 위한 클라우드 서비스와 연동하여 양식 어장의 효율적인 관리 자동화가 가능하도록 한다.
셋째, 데이터 관리와 분석을 위하여 클라우드 플랫폼에서 제공되는 IoT, 스토리지, 애플리케이션 서비스를 사용하여 양식 어장의 수중 온도와 용존 산소량 데이터를 분석하여 이러한 기술을 토대로 양식 어장 환경 데이터 분석을 위한 IoT 기반 빅데이터 분석 시스템을 설계할 수 있도록 한다.
넷째, IoT 디바이스가 온도와 용존산소량을 측정하는 센서 모듈과 Wi-Fi 모듈이 장착된 게이트웨이 장치 사이에서 LoRa 통신을 하여 저전력으로 장거리에서 양식 어장 환경 데이터 모니터링이 가능하도록 한다.
다섯째, 클라우드 플랫폼에서 제공되는 IoT 허브를 채택하여 IoT 허브의 대량 실시간 데이터를 동시에 분석 및 처리하도록 설계된 실시간 분석과, 이벤트 처리 엔진 기능인 Stream Analytics 서비스를 통하여 데이터 관리를 위한 Cosmos DB에 데이터가 축적되고 관리 및 제공되도록 한다.
여섯째, 양식 어장의 수질 및 생육관리에 필요한 요소를 충족함은 물론 IoT 기술을 접목하여, 대규모의 양식장을 원격/자동으로 관리하는 양식장 관리 시스템의 기반 기술을 제공할 수 있다.
일곱째, 양식 어장의 생육관리 데이터 확보 및 축적을 통하여 기계학습을 통해 자동으로 양식장을 관리하여 4차 산업이 융합된 양식 산업 플랫폼 개발을 통한 부가가치 창출을 하고, 수질 상태 정보 및 알림을 사용자 단말에 실시간으로 제공하여, 양식장 관리 효율을 증대시킬 수 있도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 IoT 기반 빅데이터 시스템을 이용한 양식 어장 환경 데이터 분석을 위한 시스템의 전체 구성도
도 2는 본 발명에 따른 센서 모듈의 상세 구성도
도 3은 본 발명에 따른 IoT 기반 빅데이터 분석 서버의 상세 구성도
도 4는 본 발명에 따른 IoT 기반 빅데이터 시스템을 이용한 양식 어장 환경 데이터 분석을 위한 방법을 나타낸 플로우 차트
도 2는 본 발명에 따른 센서 모듈의 상세 구성도
도 3은 본 발명에 따른 IoT 기반 빅데이터 분석 서버의 상세 구성도
도 4는 본 발명에 따른 IoT 기반 빅데이터 시스템을 이용한 양식 어장 환경 데이터 분석을 위한 방법을 나타낸 플로우 차트
이하, 본 발명에 따른 IoT 기반 빅데이터 시스템을 이용한 양식 어장 환경 데이터 분석을 위한 시스템 및 방법의 바람직한 실시 예에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 IoT 기반 빅데이터 시스템을 이용한 양식 어장 환경 데이터 분석을 위한 시스템 및 방법의 특징 및 이점들은 이하에서의 각 실시 예에 대한 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 IoT 기반 빅데이터 시스템을 이용한 양식 어장 환경 데이터 분석을 위한 시스템의 전체 구성도이다.
양식 어장에서 환경 데이터를 관측하는 일은 양식 어장 운영에서 매우 중요한 작업이다.
양식 어장 현장에 IoT 기술을 융합하여 시스템을 구축하고 IoT 기술에서 측정된 데이터를 클라우드 기반으로 축적하고 빅데이터 분석하여 활용한다면 아직 3차 산업 수준의 양식 어장 산업을 4차 산업으로 탈바꿈하는 역할을 할 수 있다.
본 발명에 따른 IoT 기반 빅데이터 시스템을 이용한 양식 어장 환경 데이터 분석을 위한 시스템 및 방법은 양식 어장 현장에 IoT 기술을 융합하여 시스템을 구축하고 IoT 기술에서 측정된 데이터를 클라우드 기반으로 축적하고 빅데이터 분석하여 활용할 수 있도록 한 것이다.
이를 위하여, 본 발명은 양식 어장에서 핵심적인 환경 데이터인 온도와 용존 산소량을 측정할 수 있는 IoT 시스템을 구축하고 측정된 데이터를 빅데이터 분석을 위한 클라우드 서비스와 연동하는 구성을 포함할 수 있다.
여기서, 환경 데이터는 온도와 용존 산소량으로 한정되는 것이 아니고, 양식어장의 환경에 따라 다른 항목이 추가될 수 있음은 당연하다.
또한, 본 발명은 데이터 관리와 분석을 위하여 클라우드 플랫폼에서 제공되는 IoT, 스토리지, 애플리케이션 서비스를 사용하여 양식 어장의 환경 데이터를 분석하여 이러한 기술을 토대로 양식 어장 환경 데이터 분석을 위한 IoT 기반 빅데이터 분석 시스템을 구축하는 구성을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 IoT 기반 빅데이터 시스템을 이용한 양식 어장 환경 데이터 분석을 위한 시스템은 도 1에서와 같이, IoT 디바이스(100), 게이트웨이 장치(200), IoT 기반 빅데이터 분석 서버(300), 모니터링 인터페이스부(400)를 포함한다.
IoT 디바이스(100)는 온도와 용존산소량 등의 양식 어장 환경 데이터를 측정하는 센서 모듈과 Wi-Fi 모듈이 장착된 게이트웨이 장치(200) 사이에서 LoRa 통신을 하여 저전력으로 장거리에서 양식 어장 환경 데이터 모니터링이 가능하도록 한다.
LoRa(Long-Range Sub-Ghz Module) 통신은 저전력 저비용 고신뢰를 요구하는 IoT 서비스를 위한 것으로, LoRa 통신망 기술은 다른 무선 프로토콜 보다 훨씬 긴 범위(가시거리가 확보된 환경에서 최대 21km)를 가지므로 많은 리피터 및 AP 가 필요 없어 인프라 구축 비용을 낮출 수 있으며, 3/4G 셀룰러 네트워크에 비해 임베디드 애플리케이션을 위한 보다 높은 확장 가능성과 비용 효율성을 제공할 수 있다.
LoRa는 통신범위를 증가시키기 위해 넓은 커버리지와 간섭에 대한 견고성, 저전력 특성을 가지는 Chirp spread spectrum 변조방식을 사용한다.
그리고 IoT 기반 빅데이터 분석 서버(300)는 클라우드 플랫폼에서 제공되는 IoT 허브를 채택하여 IoT 허브의 대량 실시간 데이터를 동시에 분석 및 처리하도록 설계된 실시간 분석과, 이벤트 처리 엔진 기능인 Stream Analytics 서비스를 통하여 데이터 관리를 위한 Cosmos DB에 데이터가 축적되고 관리 및 제공되도록 한다.
이와 같은 본 발명은 IoT 시스템 설계 및 구현을 위한 요소 기술 중 센서 장치를 구현하기 위하여 STM32 보드를 기반으로 온도와 용존 산소를 측정하고 이를 게이트웨이 장치(200)를 통하여 IoT 기반 빅데이터 분석 서버(300)에 전송한다.
IoT 기반 빅데이터 분석 서버(300)는 축적된 양식 어정 환경 데이터 및 양식 어장의 생육관리 데이터를 빅데이터 분석하고 분석 결과를 토대로 양식 어장 관리가 이루어지도록 한다.
본 발명에 따른 IoT 기반 빅데이터 시스템을 이용한 양식 어장 환경 데이터 분석을 위한 시스템에서 양식 어장의 환경 데이터 분석을 위한 시스템 요소 기술은 표 1에서와 같이 구분될 수 있다.
이는 IoT 기술과 클라우드 플랫폼 기술의 요소 기술 중 필요한 기술을 나타낸 것이다.
표 1의 시스템 요소 기술은, 온도 및 DO(용존 산소) 값을 센싱하기 위한 IoT 디바이스와 센싱된 데이터를 전송하기 위한 네트워크, 그리고 데이터를 관리하고 분석하기 위한 클라우드 플랫폼 기술로 구성된다.
데이터 관리와 분석을 위하여 클라우드 플랫폼에서 제공되는 IoT, 스토리지, 애플리케이션 서비스를 사용하여 양식 어장의 수중 온도와 용존 산소량 항목을 포함하는 양식 어장 환경 데이터를 분석할 수 있다.
이러한 기술을 토대로 양식 어장 환경 데이터 분석을 위한 IoT 기반 Big-data 시스템을 설계 및 구축한다.
표 2는 본 발명에 따른 IoT 기반 빅데이터 시스템을 이용한 양식 어장 환경 데이터 분석을 위한 시스템을 구성하는 세부 사항을 나타낸 것이다.
그리고 IoT 디바이스(100)는 양식 어장 환경 데이터의 수집을 위한 센서 모듈, IoT 디바이스(100)가 실치되는 위치 정보를 제공하기 위한 GPS 모듈, 환경 데이터 측정 시각을 제공하기 위한 타이머 모듈을 포함한다.
IoT 디바이스(100)는 온도와 용존산소량을 포함하는 환경 데이터를 측정하는 센서 모듈과 Wi-Fi 모듈이 장착된 게이트웨이 장치 사이에서 LoRa 통신을 지원한다.
그리고 클라우드 플랫폼에서 제공되는 IoT 허브는 IoT 디바이스와 클라우드 서비스를 연결하는 서비스이며, IoT 허브의 대량 실시간 데이터를 동시에 분석 및 처리하도록 설계된 실시간 분석과 이벤트 처리 엔진 기능인 Stream Analytics 서비스를 통하여 데이터 관리를 위한 Cosmos DB에 데이터가 축적되고 관리된다.
이와 같은 IoT 디바이스(100)에 구비되는 센서 모듈의 상세 구성은 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 따른 센서 모듈의 상세 구성도이다.
본 발명에 따른 IoT 기반 빅데이터 시스템을 이용한 양식 어장 환경 데이터 분석을 위한 시스템에서 IoT 디바이스(100)에 구비되는 센서 모듈은 하나 이상의 수질 측정 센서를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따른 센서 모듈은 도 2에서와 같이, pH(hydrogen exponent) 측정 센서(21), DO(Dissolved Oxygen) 측정 센서(22), 염도(Salinity)측정 센서(23) 및 온도 측정 센서(24), 탁도(Turbidity) 측정 센서(25), 암모니아(Ammonia) 측정 센서(26), 아질산(Nitrous acid) 측정 센서(27) 및 질산(Nitric acid) 측정 센서(28) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
이와 같은 센서 모듈에 구성되는 센서들은 이로 한정되지 않고 양식 어장의 환경에 따라 다르게 구비할 수 있음은 당연하다.
그리고 본 발명에 따른 IoT 기반 빅데이터 분석 서버(300)의 상세 구성은 다음과 같다.
도 3은 본 발명에 따른 IoT 기반 빅데이터 분석 서버의 상세 구성도이다.
본 발명에 따른 IoT 기반 빅데이터 분석 서버(300)는 IoT 디바이스(100)가 환경 데이터,위치 정보, 시간 정보를 LoRa 통신으로 Wi-Fi 모듈이 장착된 게이트웨이 장치(200)를 통하여 전송하면 이를 수신하는 IoT 허브(31)와, IoT 허브(31)를 통하여 수신된 대량 실시간 데이터를 동시에 분석 및 처리를 하는 데이터 실시간 분석부(32)와, 데이터 실시간 분석부(32)에서 분석된 데이터를 받아 양식 어장의 생육 관리를 위한 빅데이터 분석을 하고 학습을 하는 빅데이터 분석 및 데이터 학습부(33)와, 학습된 양식 어장 생육 관리 데이터를 사용자에게 제공할 수 있도록 처리하여 축적하는 생육 관리 데이터 처리부(34)와, 실시간 분석된 환경 데이터 및 양식 어장 생육 관리 데이터를 저장하는 분석 및 학습 데이터 저장부(35)와, 실시간 분석된 환경 데이터 및 양식 어장 생육 관리 데이터를 모니터링 인터페이스부(400)로 실시간 제공하는 실시간 데이터 제공부(36)를 포함한다.
여기서, 모니터링 인터페이스부(400)로 제공된 데이터는 웹 페이지 또는 사용자 단말을 통하여 사용자에게 제공될 수 있다.
본 발명에 따른 IoT 기반 빅데이터 시스템을 이용한 양식 어장 환경 데이터 분석을 위한 방법을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 4는 본 발명에 따른 IoT 기반 빅데이터 시스템을 이용한 양식 어장 환경 데이터 분석을 위한 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
먼저, IoT 디바이스(100)의 센서 모듈이 양식 어장 환경 데이터 측정을 한다.(S401)
이어, IoT 디바이스(100)가 환경 데이터,위치 정보, 시간 정보를 LoRa 통신으로 Wi-Fi 모듈이 장착된 게이트웨이 장치(200)로 전송한다.(S402)
그리고 게이트웨이 장치(200)가 IoT 디바이스(100)와 클라우드 서비스를 연결하는 IoT 허브를 통하여 환경 데이터,위치 정보, 시간 정보를 IoT 기반 빅데이터 분석 서버(300)로 전송한다.(S403)
이어, IoT 기반 빅데이터 분석 서버(300)의 데이터 실시간 분석부(32)에서 대량 실시간 데이터를 동시에 분석 및 처리를 한다.(S404)
그리고 IoT 기반 빅데이터 분석 서버(300)의 빅데이터 분석 및 데이터 학습부(33)에서 양식 어장의 생육 관리를 위한 빅데이터 분석을 하고 학습을 한다.(S405)
이어, 생육 관리 데이터 처리부(34)에서 학습된 양식 어장 생육 관리 데이터를 사용자에게 제공할 수 있도록 처리하여 축적한다.(S406)
그리고 실시간 분석된 환경 데이터 및 양식 어장 생육 관리 데이터를 분석 및 학습 데이터 저장부(35)에서 저장한다.(S407)
이어, 실시간 분석된 환경 데이터 및 양식 어장 생육 관리 데이터를 실시간 데이터 제공부(36)가 모니터링 인터페이스부로 실시간 제공한다.(S408)
이상에서 설명한 본 발명에 따른 IoT 기반 빅데이터 시스템을 이용한 양식 어장 환경 데이터 분석을 위한 시스템 및 방법은 데이터 관리와 분석을 위하여 클라우드 플랫폼에서 제공되는 IoT, 스토리지, 애플리케이션 서비스를 사용하여 양식 어장의 수중 온도와 용존 산소량 데이터를 분석하여 이러한 기술을 토대로 양식 어장 환경 데이터 분석을 위한 IoT 기반 빅데이터 분석 시스템을 설계할 수 있도록 한 것이다.
이와 같은 본 발명은 양식 어장의 수질 및 생육관리에 필요한 요소를 충족함은 물론 IoT 기술을 접목하여, 대규모의 양식장을 원격/자동으로 관리하는 양식장 관리 시스템의 기반 기술을 제공하고, 양식 어장의 생육관리 데이터 확보 및 축적을 통하여 기계학습을 통해 자동으로 양식장을 관리하여 4차 산업이 융합된 양식 산업 플랫폼 개발을 통한 부가가치 창출을 하고, 수질 상태 정보 및 알림을 사용자 단말에 실시간으로 제공하여, 양식장 관리 효율을 증대시킬 수 있도록 한다.
이상에서의 설명에서와 같이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 본 발명이 구현되어 있음을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 명시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 하고, 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구 범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
100. IoT 디바이스
200. 게이트웨이 장치
300. IoT 기반 빅데이터 분석 서버
400. 모니터링 인터페이스부
200. 게이트웨이 장치
300. IoT 기반 빅데이터 분석 서버
400. 모니터링 인터페이스부
Claims (9)
- 양식 어장에 복수개가 설치되고, 양식 어장 환경 데이터를 측정하는 센서 모듈과 Wi-Fi 모듈이 장착된 게이트웨이 장치 사이에서 LoRa 통신을 하여 측정된 환경 데이터를 IoT 기반 빅데이터 분석 서버로 전송하는 IoT 디바이스;
클라우드 플랫폼에서 제공되는 IoT 허브를 채택하여 IoT 디바이스로부터 받은 양식 어장 환경 데이터를 분석 및 처리하고, 이벤트 처리 엔진 기능인 Stream Analytics 서비스를 통하여 데이터 관리를 위한 Cosmos DB에 데이터가 축적되고 관리 및 제공되도록 하는 IoT 기반 빅데이터 분석 서버;
IoT 기반 빅데이터 분석 서버에서 제공되는 실시간 분석된 환경 데이터 및 양식 어장 생육 관리 데이터를 모니터링 가능하도록 지원하는 모니터링 인터페이스부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 IoT 기반 빅데이터 시스템을 이용한 양식 어장 환경 데이터 분석을 위한 시스템. - 제 1 항에 있어서, IoT 디바이스는,
양식 어장 환경 데이터의 수집을 위한 센서 모듈과,
IoT 디바이스가 실치되는 위치 정보를 제공하기 위한 GPS 모듈과,
환경 데이터 측정 시각을 제공하기 위한 타이머 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 IoT 기반 빅데이터 시스템을 이용한 양식 어장 환경 데이터 분석을 위한 시스템. - 제 1 항에 있어서, 상기 IoT 디바이스에 구비되는 센서 모듈은,
pH(hydrogen exponent) 측정 센서, DO(Dissolved Oxygen) 측정 센서, 염도(Salinity)측정 센서 및 온도 측정 센서, 탁도(Turbidity) 측정 센서, 암모니아(Ammonia) 측정 센서, 아질산(Nitrous acid) 측정 센서 및 질산(Nitric acid) 측정 센서들중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 IoT 기반 빅데이터 시스템을 이용한 양식 어장 환경 데이터 분석을 위한 시스템. - 제 1 항에 있어서, 상기 IoT 기반 빅데이터 분석 서버는,
IoT 디바이스가 환경 데이터,위치 정보, 시간 정보를 LoRa 통신으로 Wi-Fi 모듈이 장착된 게이트웨이 장치를 통하여 전송하면 이를 수신하는 IoT 허브와,
IoT 허브를 통하여 수신된 대량 실시간 데이터를 동시에 분석 및 처리를 하는 데이터 실시간 분석부와,
데이터 실시간 분석부에서 분석된 데이터를 받아 양식 어장의 생육 관리를 위한 빅데이터 분석을 하고 학습을 하는 빅데이터 분석 및 데이터 학습부와,
학습된 양식 어장 생육 관리 데이터를 사용자에게 제공할 수 있도록 처리하여 축적하는 생육 관리 데이터 처리부와,
실시간 분석된 환경 데이터 및 양식 어장 생육 관리 데이터를 저장하는 분석 및 학습 데이터 저장부를 포함하는 것을 특징으로 하는 IoT 기반 빅데이터 시스템을 이용한 양식 어장 환경 데이터 분석을 위한 시스템. - 제 4 항에 있어서, 실시간 분석된 환경 데이터 및 양식 어장 생육 관리 데이터를 모니터링 인터페이스부로 실시간 제공하는 실시간 데이터 제공부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 IoT 기반 빅데이터 시스템을 이용한 양식 어장 환경 데이터 분석을 위한 시스템.
- 제 5 항에 있어서, 실시간 데이터 제공부를 통하여 모니터링 인터페이스부로 제공된 데이터는 웹 페이지 또는 사용자 단말을 통하여 사용자가 확인할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 IoT 기반 빅데이터 시스템을 이용한 양식 어장 환경 데이터 분석을 위한 시스템.
- IoT 디바이스의 센서 모듈이 양식 어장 환경 데이터 측정을 하는 단계;
IoT 디바이스가 환경 데이터,위치 정보, 시간 정보를 LoRa 통신으로 Wi-Fi 모듈이 장착된 게이트웨이 장치로 전송하는 단계;
게이트웨이 장치가 IoT 디바이스와 클라우드 서비스를 연결하는 IoT 허브를 통하여 환경 데이터,위치 정보, 시간 정보를 IoT 기반 빅데이터 분석 서버로 전송하는 단계;
IoT 기반 빅데이터 분석 서버의 데이터 실시간 분석부에서 대량 실시간 데이터를 동시에 분석 및 처리를 하는 단계;
IoT 기반 빅데이터 분석 서버의 빅데이터 분석 및 데이터 학습부에서 양식 어장의 생육 관리를 위한 빅데이터 분석을 하고 학습을 하는 단계;
생육 관리 데이터 처리부에서 학습된 양식 어장 생육 관리 데이터를 사용자에게 제공할 수 있도록 처리하여 축적하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 IoT 기반 빅데이터 시스템을 이용한 양식 어장 환경 데이터 분석을 위한 방법. - 제 7 항에 있어서, 실시간 분석된 환경 데이터 및 양식 어장 생육 관리 데이터를 분석 및 학습 데이터 저장부에서 저장하는 단계와,
실시간 분석된 환경 데이터 및 양식 어장 생육 관리 데이터를 실시간 데이터 제공부가 모니터링 인터페이스부로 실시간 제공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 IoT 기반 빅데이터 시스템을 이용한 양식 어장 환경 데이터 분석을 위한 방법. - 제 8 항에 있어서, 실시간 데이터 제공부를 통하여 모니터링 인터페이스부로 제공된 데이터는 웹 페이지 또는 사용자 단말을 통하여 사용자가 확인할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 IoT 기반 빅데이터 시스템을 이용한 양식 어장 환경 데이터 분석을 위한 방법.
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| CN115348250A (zh) * | 2022-07-27 | 2022-11-15 | 岭南师范学院 | 一种基于物联网的深海渔业养殖系统 |
| KR20240041496A (ko) | 2022-09-23 | 2024-04-01 | 황용희 | 데이터 기반 스마트 아쿠아팜 플랫폼 서비스 시스템 및 그 제공방법 |
| CN117994064A (zh) * | 2024-04-07 | 2024-05-07 | 中国水产科学研究院南海水产研究所 | 基于水质智能感知的鲫鱼繁育全流程监测方法及系统 |
| KR20240062289A (ko) | 2022-10-31 | 2024-05-09 | 주식회사 오든 | 알림 서비스를 포함하는 데이터 기반 스마트 아쿠아팜 플랫폼 서비스 시스템 및 그 제공방법 |
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