KR20220089395A - An optimal automatic feeding system and method at aquaculture fish farm using multiple underwater sensors - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 수중 복합 센서와 연동된 자동 사료 공급 시스템은, 수중에서 양식어류가 유영할 수 있는 일정 구획을 구분하여 둘러싸고 복수의 부이에 의하여 일정한 수심을 유지하는 양식장 그물 하부의 바깥에 설치된 양식장의 양식어류에게 자동으로 사료를 공급하는 자동 사료 공급 시스템에 있어서, 일정 구획 내부의 수중으로 사료를 투하 및 공급하는 사료공급관, 일정 구획의 내부 또는 외측 인근의 일정 수심에 부유하는 동시에 외부와 유선 또는 무선 통신 가능하도록 설치되는 복합 센서부 및 센서부에서 측정한 복수의 측정값들을 유선 또는 무선 통신으로 넘겨받고 복합 센서의 측정값들과 현재 시각에 기초하여 사료공급관을 통하여 투하 및 공급되는 사료의 양과 시기를 결정하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의하면, 양식 어류에게 최적 양의 사료를 자동으로 공급할 수 있게 되므로, 사료 유실량을 최소화할 수 있게 되어 사료 비용을 줄일수 있는 경제적인 효과와 더불어 유실 사료에 의한 해양 저질 환경 오염을 줄일 수 있게 되는 것과 같은 이점이 있다.The automatic feeding system interlocked with the underwater complex sensor according to the present invention divides and surrounds a predetermined section in which aquaculture fish can swim in the water and maintains a constant water depth by a plurality of buoys. In the automatic feed supply system for automatically supplying feed to farmed fish, the feed supply pipe for dropping and supplying feed into the water inside a certain section, floating at a certain depth of water in or near the inside of the section, and at the same time connecting to the outside by wired or wireless The complex sensor unit installed so as to be able to communicate and the plurality of measured values measured by the sensor unit are transferred through wired or wireless communication, and the amount and timing of feed that is dropped and supplied through the feed supply pipe based on the measured values of the complex sensor and the current time It is characterized in that it comprises a control unit for determining. According to the present invention having such a configuration, since it is possible to automatically supply the optimal amount of feed to the farmed fish, the amount of feed loss can be minimized, which has an economic effect of reducing feed cost and marine quality caused by lost feed. There are advantages such as being able to reduce environmental pollution.
Description
본 발명은 수중 복합 센서(수중음향 신호, 수온 및 수중영상 자료)를 이용하여 해상 양식장의 사료공급장치와 연동하여 기설정된 음향레벨, 수온 및 영상에 따라 해상 가두리 내부에 사료 공급을 자동 제어하는 최적 자동 사료 공급 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention is optimal for automatically controlling the supply of feed inside the marine cage according to the preset sound level, water temperature and image in conjunction with the feed supply device of the marine farm using an underwater complex sensor (aquatic sound signal, water temperature and underwater image data) It relates to an automatic feeding system and method.
일반적으로 건물의 실내에 양식수조를 설치하여 각종 어류를 고밀도로 양식하는 육상의 양식장 시설 뿐만 아니라, 호수나 하천 또는 해상 등지의 수역(水域)에 일정 범위만큼 가두리 그물을 발판 구조물과 함께 계류식으로 설치하여 각종 어류를 고밀도로 양식하는 가두리 양식장 시설에서는 어류의 성장에 필요한 먹이, 즉 사료를 요구하는 시간대에 맞추어 주기적으로 공급시키는 것이 양식장의 경영과 관리 측면에 있어 가장 중요한 부분을 차지한다.In general, as well as on land aquaculture facilities where aquaculture tanks are installed indoors of buildings to cultivate various types of fish at high density, a certain range of cage nets together with scaffolding structures are used in lakes, rivers, or water bodies such as the sea. In cage farm facilities that are installed and farm various types of fish at high density, it is the most important part in terms of management and management of the farm to periodically supply food necessary for the growth of fish, that is, feed according to the required time period.
기존에는 양식장 관리인이 가두리에 직접 투입되어 사료저장통에 저장된 사료를 바가지 등으로 퍼담아 양식수조나 가두리그물의 내부로 흩뿌리는 방식의 수작업이 행하여져 왔는바, 이는 관리인이 지속적으로 상주할 수 있는 육상의 양식장에서는 크게 문제가 되지 아니하지만, 관리인이 지속적으로 상주할 수 없는 해상의 가두리 양식장에 있어서는 가두리 양식장으로의 이동에 필요한 선박의 유류비용과 전문 담당인력의 채용에 따른 인건비 등으로 말미암아 양식장의 관리에 상당한 경제적 부담을 야기하고 있다.In the past, the farm manager was put directly into the cage, and the feed stored in the feed storage bin was dumped with a gourd, etc. It is not a big problem in aquaculture, but in a cage farm in the sea where a manager cannot be permanently stationed, the management of the farm is difficult due to the fuel cost of the vessel required to move to the cage farm and the labor cost due to the hiring of professional personnel. This is causing a significant economic burden.
이로 인하여, 최근에 들어서는 자동화된 사료공급장치가 현장의 관리인을 대신하는 추세로 나아가고 있으며, 그 대표적인 예로서는, 호퍼(Hopper) 형태로 제작된 사료저장통의 하단 출구에 로터리밸브 등을 게이트(Gate) 수단으로 설치하여 사료의 배출 및 차단작업을 수행토록 한 상태에서, 양식수조나 가두리그물의 내부로 사료를 이송하는 작업에 블로워(Blower: 송풍기)의 공기압을 이용하는 송풍식 공급장치와, 사료저장통의 하단 출구에 스크류 컨베이어를 연결시켜 사료의 투입과 이송을 겸하도록 한 스크류식 공급장치를 들 수 있다.For this reason, in recent years, an automated feed supplying device is moving toward replacing the field manager. As a representative example of this, a rotary valve is installed at the bottom outlet of a feed storage bin manufactured in the form of a hopper as a gate means. A blower supply device that uses the air pressure of a blower to transport feed to the inside of aquaculture tanks or cages, and the lower end of the feed storage tank A screw-type feeder that connects the screw conveyor to the outlet to both feed and transport feed is an example.
그러나, 기존의 사료공급장치는 컨트롤러에 입력된 시간대에 맞추어 일정량의 사료를 자동 공급하는 단순한 방식이 적용된 것으로서, 이를 해상의 가두리 양식장에 설치하여 사용할 경우, 왕성한 먹이활동을 보이는 시점에는 사료의 투입량과 투입횟수를 늘림으로서 양식어류들이 골고루 충분하게 먹이를 섭취할 수 있도록 하고, 먹이활동이 둔화되는 시점에는 사료의 투입량과 투입횟수를 줄여 불필요한 사료의 낭비를 방지토록 하는 등, 수시로 변화되는 양식환경(어류의 성장 단계, 고수온 및 저수온 시기 등)에 맞추어 먹이공급을 적절하게 조정시킬 수 없는 문제점이 있었다.However, the existing feed supply system is a simple method of automatically supplying a certain amount of feed according to the time period entered in the controller. The frequently changing aquaculture environment ( There was a problem in that the food supply could not be properly adjusted according to the growth stage of fish, high and low temperature periods, etc.).
다시 말해서, 해상의 가두리 양식장에서 양식되는 어류의 경우 수온이 상대적으로 높은 하절기에는 사료의 투입과 동시에 양식어류들이 일제히 군집을 이루면서 표층 수면으로 떠올라 먹이활동을 하고, 사료를 충분히 섭취한 이후에는 사료의 추가투입에 관심을 보이지 않는 상태로 가두리그물의 중층이나 바닥으로 내려가 유영을 하게 되며, 적조의 발생이나 갑작스런 수온하강 또는 수온이 상대적으로 낮은 동절기에는 사료를 투입하더라도 표층 수면까지 올라와 먹이활동을 하지 않는 등 다양한 환경 요인에 의해 사료 공급량이 결정되어야 하나 기존의 사료공급 장치만으로는 해당 기능을 수행하기가 매우 어렵다는 것이다.In other words, in the case of fish farmed in an offshore cage farm, during the summer when the water temperature is relatively high, the farmed fish form a colony at the same time as the feed is fed, and the farmed fish rise to the surface to perform feeding activities. In the state of not showing interest in additional input, they go down to the middle or bottom of the cage and swim. In winter, when red tides occur, the water temperature drops suddenly, or the water temperature is relatively low, even if feed is injected, it rises to the surface of the surface and does not feed. Although the amount of feed should be determined by various environmental factors, it is very difficult to perform the corresponding function with only the existing feeding device.
상기와 같은 문제점을 보완하기 위하여, 해상 가두리 그물(일반적으로 그물이 깊이는 약 6 m)의 내부에 수중촬영이 가능한 카메라를 설치하여 놓은 다음, 해당 카메라로부터 무선통신모듈을 거쳐 관리자의 PC나 스마트폰으로 입력된 양식어류의 활동영상을 바탕으로 사료의 공급량과 공급횟수를 조정시키도록 한 방식이 알려져 있다. 그러나 해상 가두리 양식장이 밀집한 서남해안 연안 해역은 각종 부유물과 이물질에 의하여 수중 탁도가 높아 수중 가시 환경이 열악한 상황으로 수중카메라를 이용한 촬영범위가 1m 미만으로 매우 제한되는 문제점이 있으며, 이로 인하여 수면으로부터 2~5m의 수심에 해당하는 먹이활동영역에 걸쳐 수중 카메라를 이용한 시각적인 자료로 양식어류의 전반적인 유영상태를 신속하고 정확하게 분석한 다음, 그 결과에 맞추어 최적화된 사료공급을 실시간으로 수행하기에는 부적절한 문제점이 있었다.In order to compensate for the above problems, a camera capable of taking underwater pictures is installed inside the marine cage net (generally, the depth of the net is about 6 m), and then from the camera through the wireless communication module, the administrator's PC or smart A method is known in which the amount of feed and the number of times of feed are adjusted based on the activity images of farmed fish input by the phone. However, in the coastal waters of the southwest coast where offshore cage farms are concentrated, there is a problem that the underwater visibility environment is poor due to high underwater turbidity due to various floating objects and foreign substances. It is an inappropriate problem to quickly and accurately analyze the overall swimming status of farmed fish with visual data using an underwater camera over the feeding area corresponding to a water depth of ~5 m, and then perform an optimized feed supply according to the results in real time. there was.
다른 한편으로, 해상 양식장 가두리 내부에 수중음향 센서를 설치하여 가두리 표층 수면으로 떠오르는 양식어류의 유영패턴을 어군탐지용 모니터로 분석하여 급이 중단 혹은 추가 급이 여부를 판단하는 방법이 대한민국 등록특허 제10-1970303 (2019년 4월 12일)에 기재되어 알려져 있다. 그러나 이 방법은 양식장 내부에 고밀도로 양식하는 어류의 유영 패턴에 의해 음향산란 강도 (후방산란강도)를 측정하는 방법이므로 체내에 부레를 가지는 어류의 특성상 항상 매우 높은 음향산란강도로 측정되므로 사료의 급이에 따른 음향산란 강도 변동성 측정에 어려움이 있고, 또한 표층 해수면에 음향 센서를 설치하여 비가 오거나 주변에 선박이 지나갈 때 가두리 구조물에 의해 표층에 만들어지는 공기방울에 의해 음향산란 강도가 증가하여 사료급이를 결정하는 음향산란 강도 값에 오류를 발생시킬 가능성이 큰 기술적 한계점이 있다. On the other hand, a method of determining whether feeding is interrupted or additional feeding by installing an underwater acoustic sensor inside the cage of an offshore farm and analyzing the swimming pattern of farmed fish rising to the surface of the cage surface with a fish detection monitor is a Korean patent registration method. 10-1970303 (12 Apr 2019). However, since this method measures the acoustic scattering intensity (backscattering intensity) according to the swimming pattern of the fish that are farmed at high density inside the farm, it is always measured at a very high acoustic scattering intensity due to the characteristics of the fish having swim bladder in the body. As a result, it is difficult to measure the variability of the acoustic scattering intensity. Also, by installing an acoustic sensor at the surface sea level, when it rains or when a ship passes by, the acoustic scattering intensity increases due to air bubbles created on the surface by the cage structure. There is a technical limit that is highly likely to cause an error in the acoustic scattering intensity value that determines this.
이 밖에 사료의 투입과 동시에 표층 수면으로 떠오르는 양식어류의 습성을 이용하여 양식어류의 상승유영 및 표층으로의 도약시 음성 신호를 수집 및 분석하고, 그 결과를 토대로 양식어류의 움직임에 따른 음성 레벨의 범위를 지정한 다음, 각각의 레벨에 따른 먹이활성도의 측정값을 통하여 급이량을 산출하는 기술이 대한민국 공개특허 제 10-2016- 0141247호(공개일자: 2016년 12월 08일)에 기재되어 알려져 있다. In addition, by using the habits of farmed fish that rise to the surface at the same time as feed input, voice signals are collected and analyzed when the farmed fish ascends to the surface and jumps to the surface. After specifying the range, a technique for calculating the amount of feeding through the measurement value of food activity according to each level is known and described in Korean Patent Application Laid-Open No. 10-2016-0141247 (Publication date: December 08, 2016) have.
그러나 이 방법은 양식장 주변에 녹음기와 같은 음성 수집장치를 다수 개소에 설치하여 놓은 상태에서, 사료의 투입 직후 표층 수면으로 뛰어오르는 양식어류의 개체수를 수면으로부터 발생하는 소리(파열음)에 근거하여 간접적으로 판단하는 방식이기 때문에, 먹이활성도의 측정과 분석 작업이 공기중 소음과 같은 외부의 환경요인에 의하여 상당한 간섭을 받을 소지가 매우 높은 문제점 때문에 양식어류의 먹이활성도를 보다 정확하게 측정 및 분석하여 최적화된 사료공급작업을 수행하는 측면에서 실내 양식장에서는 적용이 가능할 여지가 있으나 바람, 선박 엔진 소리 등 해양환경 변동이 큰 해상 가두리 양식장에서는 적용하기에는 많은 기술적 어려움이 있는 방법이다.However, in this method, the number of farmed fish jumping to the surface of the surface immediately after feeding is indirectly based on the sound (bursting sound) generated from the water surface in the state where a number of sound collecting devices such as recorders are installed around the farm. Because it is a judgment method, it is a problem that the measurement and analysis of food activity is highly susceptible to significant interference by external environmental factors such as air noise. There is room for application in indoor farms in terms of carrying out supply work, but it is a method that has many technical difficulties in applying it to offshore cage farms where there are large changes in the marine environment such as wind and ship engine noise.
기존에 제안하고 있는 기술들은 수상 및 수중의 다양한 해양 환경 조건에서 자동 사료 급이기 현장 활용에 제한이 있으므로 기술적 향상이 요구되고 있다. 즉, 자동 사료급이기 내부 시스템에 급이 중단 혹은 추가 급이를 자동으로 판단하는 알고리즘의 오류를 줄이기 위해서는 측정하는 물리적, 환경적 자료의 오류를 최소화하는 기술이 필요하다.Technological improvement is required because the previously proposed technologies have limitations in the field use of automatic feeders in various marine environmental conditions in water and underwater. In other words, in order to reduce the error of the algorithm that automatically determines whether to stop or add additional feeding to the internal system of the automatic feeder, a technology that minimizes errors in measured physical and environmental data is required.
본 발명은 상기한 문제점을 개선하기 위하여 발명된 것으로, 양식장 그물 하부 아래에 설치되는 수중 복합 센서(수중음향 센서, 수온 센서, 수중 카메라)의 측정 값을 이용하여 양식장에 투입되는 사료의 유실량을 실시간으로 모니터링하고, 수온 변화와 같은 환경 요인에 의해 양식장 내 양식어류에게 사료를 적정한 량으로 자동 공급할 수 있는 자동 사료 공급 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.The present invention was invented to improve the above problems, and by using the measurement values of the underwater complex sensors (aquatic acoustic sensor, water temperature sensor, underwater camera) installed under the net of the farm, the amount of loss of feed input to the farm is measured in real time. To provide an automatic feeding system and method capable of automatically supplying an appropriate amount of feed to aquaculture fish in a farmhouse by environmental factors such as water temperature change.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 양식장 내 양식어류에게 사료를 적정한 량으로 자동 공급할 수 있는 자동 사료 공급 시스템 및 방법을 제공함으로써, 양식장 그물 밖으로의 사료 유실량을 최소화 할 수 있게 되므로, 경제적 효과 및 유실 사료에 의한 해양 저질 환경 오염 방지 효과를 불러오는 자동 사료 공급 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.In addition, another object to be solved by the present invention is to provide an automatic feed supplying system and method capable of automatically supplying an appropriate amount of feed to the farmed fish in the farm, thereby minimizing the amount of feed loss outside the farm net. It is to provide an automatic feeding system and method to bring about the effect and the effect of preventing pollution of the marine low quality environment by lost feed.
본 발명의 기술적 과제는 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제는 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다. The technical problem of the present invention is not limited to those mentioned above, and another technical problem not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기 과제를 달성하기 위하여 안출된 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 사료 공급 시스템은, 수중에서 양식어류가 유영할 수 있는 일정 구획을 구분하여 둘러싸고 복수의 부이에 의하여 일정한 수심을 유지하는 양식장 그물 하부의 바깥에 설치된 양식장의 양식어류에게 자동으로 사료를 공급하는 자동 사료 공급 시스템에 있어서, 일정 구획 내부의 수중으로 사료를 투하 및 공급하는 사료공급관, 일정 구획의 내부 또는 외측 인근의 일정 수심에 부유하는 동시에 외부와 유선 또는 무선 통신 가능하도록 설치되는 복합 센서부 및 센서부에서 측정한 복수의 측정값들을 유선 또는 무선 통신으로 넘겨받고 복합 센서의 측정값들과 현재 시각에 기초하여 사료공급관을 통하여 투하 및 공급되는 사료의 양과 시기를 결정하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다. The automatic feed supply system according to an embodiment of the present invention devised to achieve the above object divides and surrounds a predetermined section in which aquaculture fish can swim in the water and maintains a constant water depth by a plurality of buoys. In the automatic feed supply system for automatically supplying feed to farmed fish installed outside of At the same time, the composite sensor unit installed to enable wired or wireless communication with the outside, and a plurality of measurement values measured by the sensor unit are transferred through wired or wireless communication, and based on the measurement values of the composite sensor and the current time, it is dropped through the feed pipe and It is characterized in that it comprises a control unit for determining the amount and timing of the feed to be supplied.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 사료 공급 시스템에 포함되는 복합 센서부는, 수중의 음향레벨(음향 산란강도, dB)을 측정할 수 있는 음향센서, 수중의 온도를 측정할 수 있는 수온센서 및 수중에서 촬영 위치를 조정하여 영상을 획득할 수 있는 수중카메라를 포함하는 것을 특징으로 한다. In addition, the complex sensor unit included in the automatic feeding system according to an embodiment of the present invention, an acoustic sensor capable of measuring the sound level (sound scattering intensity, dB) in water, and a water temperature sensor capable of measuring the temperature in the water And it characterized in that it comprises an underwater camera capable of acquiring an image by adjusting the shooting position in the water.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 최적 사료 공급 방법은, 양식어류에게 자동으로 사료를 공급하기 위한 방법으로서, 이전 사료공급 후 경과된 시간이 설정시간 이상인지 판단하는 시간 판단단계, 양식장 그물 하부에 설치한 수중음향 센서에서 측정된 음향 산란강도 측정 결과가 설정범위 이내인지 판단하는 음향 판단단계 및 양식어류 주변에서 측정된 수중온도 측정 결과가 설정범위 이내인지 판단하는 온도 판단단계를 포함하며, 음향 산란강도 측정 결과가 약 -60 dB(데시벨) 이하의 설정범위 이내인 동시에, 수중온도 측정 결과가 10 ~ 28 ℃(섭씨 온도)의 설정범위 이내인 경우에 양식어류에게 사료를 공급하는 것으로 결정하는 것을 특징으로 한다.In addition, the optimal feed supply method according to an embodiment of the present invention is a method for automatically supplying feed to farmed fish. Including the sound judgment step of determining whether the measurement result of the sound scattering intensity measured by the underwater acoustic sensor installed in the It is decided to supply feed to farmed fish when the result of the measurement of spawning strength is within the set range of about -60 dB (decibel) or less and the measurement result of the water temperature is within the set range of 10 ~ 28 ℃ (Celsius). characterized in that
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 최적 사료 공급 방법은, 양식어류에게 자동으로 사료를 공급하기 위한 방법으로서, 이전 사료공급 후 경과된 시간이 설정시간 이상인지 판단하는 시간 판단단계, 촬영 영역을 조정할 수 있는 수중카메라를 이용하여 획득한 양식장 내부의 촬영 영상으로부터 유실된 사료 존재 여부를 확인하는 잔여사료 확인단계, 양식어류 주변에서 측정된 수중음향 측정 결과가 설정범위 이내인지 판단하는 음향 판단단계 및 양식어류 주변에서 측정된 수중온도 측정 결과가 설정범위 이내인지 판단하는 온도 판단단계를 포함하며, 그물 하부에 설치한 수중음향 센서에 의한 음향 산란강도 측정 결과가 일정 시간 동안 -60 이하 dB(데시벨)의 설정범위 (가두리 그물 내부로 공급되는 사료들을 양식어류들이 모두 섭식하여 그물 하부로 사료 유실이 없는 상태에서의 음향 산란강도 레벨) 이내인 동시에, 수중온도 측정 결과가 10 이상 내지 28 ℃(섭씨 온도) 이하의 설정범위 이내인 경우에 양식어류에게 사료를 공급하는 것으로 결정하는 것을 특징으로 한다. 또한 부가적으로 수중영상을 이용하여 사료가 해상 가두리 하부 밖으로 유실될 경우에 사료 공급을 중단하게 된다.In addition, the optimal feed supply method according to an embodiment of the present invention is a method for automatically supplying feed to farmed fish. Residual feed confirmation step to check whether there is feed lost from the captured image inside the farm acquired using an adjustable underwater camera, a sound judgment step to determine whether the underwater acoustic measurement results measured around farmed fish are within a set range, and It includes the temperature judgment step of determining whether the underwater temperature measurement result measured around the farmed fish is within the set range, and the sound scattering intensity measurement result by the underwater acoustic sensor installed under the net is less than -60 dB (decibel) for a certain period of time. (Acoustic scattering intensity level in a state where there is no loss of feed to the lower part of the net as the farmed fish eat all the feed supplied into the cage net), and at the same time, the underwater temperature measurement result is 10 to 28 ℃ (degrees Celsius) ) It is characterized in that it is decided to supply feed to farmed fish when it is within the following set range. In addition, if the feed is lost out of the lower part of the sea cage by using the underwater image, feed supply is stopped.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 해상 양식장 가두리 하부에 설치한 복합 센서(수중음향 센서, 수온 센서, 수중 영상)의 측정 값을 이용하여 양식장 내 양식어류에게 사료를 적정한 량으로 자동 공급할 수 있는 자동 사료 공급 시스템 및 방법을 제공하는 효과가 있다.According to an embodiment of the present invention, by using the measurement value of the complex sensor (aquatic acoustic sensor, water temperature sensor, underwater image) installed at the bottom of the cage of the offshore farm, an automatic that can automatically supply feed to the farmed fish in an appropriate amount It is effective to provide a feeding system and method.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 양식장 그물 하부로 유실되는 사료의 양을 탐지하고, 수온자료를 측정함으로서 이들 변수들을 양식장 내 양식어류에게 사료를 적정한 량으로 자동 공급할 수 있는 자동 사료 공급 시스템 제어 변수로 활용하고, 수중영상을 통해 부가적으로 시스템을 제어하는 방법을 제공함으로써, 양식장에서의 사료 유실량을 최소화 할 수 있게 됨으로, 경제적 효과 및 유실 사료에 의한 해양 저질 환경 오염 방지 효과가 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, an automatic feeding system capable of automatically supplying an appropriate amount of feed to the farmed fish in the farm by detecting the amount of feed lost to the bottom of the farm net and measuring the water temperature data. By using it as a control variable and providing a method for additionally controlling the system through underwater images, it is possible to minimize the amount of feed loss in the aquaculture, so there is an economic effect and prevention of pollution of the marine environment due to lost feed.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다. Effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 복합 센서(수중 음향 센서, 수온 센서, 수중 카메라)가 연동된 자동 사료 공급 시스템이 설치되어 있는 양식장에 관한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 자동 사료 공급 시스템이 양식어류에 사료를 공급하는 시기를 설명하기 위한 음향 레벨(음향 산란강도, dB)에 따른 음향급이기 on/off 시간대 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 자동 사료 공급 시스템의 제어(수중 음향산란 강도 및 수온 자료)에 이용되는 자동 사료 공급 방법에 적용되는 일 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른, 자동 사료 공급 시스템의 제어에 이용되는 자동 사료 공급 방법에 적용되는 일 순서도이다.1 is a conceptual diagram of a farm in which an automatic feed supply system interlocked with complex sensors (aquatic acoustic sensor, water temperature sensor, and underwater camera) is installed, according to an embodiment of the present invention.
2 is a graph showing the on/off time period of the sound feeder according to the sound level (sound scattering intensity, dB) for explaining when the automatic feeding system supplies feed to the farmed fish according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart applied to an automatic feeding method used for controlling an automatic feeding system (aquatic acoustic scattering intensity and water temperature data) according to an embodiment of the present invention.
4 is a flowchart applied to an automatic feeding method used for controlling an automatic feeding system according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can easily practice the present invention.
실시예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.In describing the embodiments, descriptions of technical contents that are well known in the technical field to which the present invention pertains and are not directly related to the present invention will be omitted. This is to more clearly convey the gist of the present invention without obscuring the gist of the present invention by omitting unnecessary description.
마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다. 또한, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 각 도면에서 동일한 또는 대응하는 구성요소에는 동일한 참조 번호를 부여하였다.For the same reason, some components are exaggerated, omitted, or schematically illustrated in the accompanying drawings. In addition, the size of each component does not fully reflect the actual size. In each figure, the same or corresponding elements are assigned the same reference numerals.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 수중 복합 센서(음향 센서, 수온 센서, 수중 카메라)가 연동된 자동 사료 공급 시스템이 설치되어 있는 양식장에 관한 개념도이다.1 is a conceptual diagram of a farm in which an automatic feed supply system interlocked with underwater composite sensors (acoustic sensor, water temperature sensor, and underwater camera) is installed, according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 복합센서를 이용한 해상 양식장의 최적 사료 공급 시스템(100)은, 수중에서 양식어류(1)가 유영할 수 있는 일정 구획을 구분하여 둘러싸고 복수의 부이(10)에 의하여 일정한 수심을 유지하는 그물(20)이 설치된 양식장의 양식어류(1)에게 자동으로 사료(11)를 공급하는 자동 사료 공급 시스템에 있어서, 일정 구획 (해상 가두리) 내부의 수중으로 사료를 투하 및 공급하는 사료공급관(50), 해상 가두리 하부의 일정 수심에 유선 자료 통신이 가능하도록 설치되는 수중 음향센서, 수온 및 수중영상을 측정하는 복합 센서부(200) 및 복합 센서부(200)에서 측정한 복수의 측정값들을 유선 통신으로 넘겨받고 측정값들과 현재 시각에 기초하여 사료공급관(50)을 통하여 투하 및 공급되는 사료(11)의 양과 시기를 결정하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다. Referring to FIG. 1 , the optimal
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 수중 복합센서를 이용한 해상 양식장의 최적 사료 공급 시스템(100)에 포함되는 복합 센서부(200)는, 수중의 음향레벨(음향 산란강도)을 측정할 수 있는 음향센서, 수중의 온도를 측정할 수 있는 수온센서 및 수중에서 촬영 위치를 조정하여 영상을 획득할 수 있는 수중카메라를 포함하는 것을 특징으로 한다. In addition, the
이상에서 각 도면 부호 별 구성 요소에 대한 설명은 다음과 같다.In the above, descriptions of the components for each reference numeral are as follows.
양식어류(1)는, 그물(20) 등의 수중 경계 설정 수단에 의하여 일정하게 구획되는 양식 공간 내에서 양식되는 어종으로, 실시예에 따라 적합한 어종을 선택할 수 있다.The cultured fish 1 is a fish species that is cultured in a culture space that is uniformly partitioned by an underwater boundary setting means such as a net 20 , and a suitable fish species can be selected according to an embodiment.
부이(10)는, 양식 공간을 구획하기 위한 그물(20) 등의 수중 경계 설정 수단이 일정 수역 내에서 일정 수위를 유지한 채로 부유될 수 있도록 부양하기 위한 구성요소로서, 실시예에 따라 원통형, 원뿔형 등 적합한 형태를 선택할 수 있다.The
사료(11)는, 양식어류(1)의 성장, 생명유지를 위한 영양을 공급하기 위한 것으로, 양식어류(1)의 종별, 성장단계 등 실시예의 조건에 따라 적합한 것을 선택하여 사용할 수 있다.The
사료공급관(50)은, 최적 사료 공급 시스템(100)의 일측 외부로 연장되는 관으로서, 일단이 수면 이하까지 연장되며, 해당 단부를 통하여 수중으로 사료(11)를 투하 및 공급하기 위한 관로이다.The
최적 사료 공급 시스템(100)은, 그물(20)로 구획된 수중의 양식 공간 내 양식어류(1)에 사료(11)를 공급하기 위한 것으로서, 이의 동작 및 그 방법에 관한 설명은 도 2 내지 4를 참조하여 설명한다.The optimal
또한, 제어부(미도시)는, 최적 사료 공급 시스템(100) 및 사료공급관(50)에 의한 수중으로의 사료(11) 공급을 제어하기 위한 구성으로서, 이는 통상 마이크로칩의 형태로 구현되며, 최적 사료 공급 시스템(100)의 케이싱 내부에 설치된다. 수중으로의 사료(11) 공급 제어 시, 제어부는 복합 센서부(200)에 포함되는 음향센서, 수온센서 및 수중카메라로부터 측정값 및 영상을 전달받아 사료(11)의 추가 공급 여부 및 그 시기를 결정하게 된다. 또한, 실시예에 따라서는 자동 사료 공급 시스템(100)에 외부와 유선 또는 무선으로 통신 가능하며 제어부에 의하여 제어되는 통신부를 추가로 구비하고, 이를 이용하여 지상의 중앙관제센터와 통신 가능하게 구성함으로써, 중앙관제센터에서 최적 사료 공급 시스템(100)을 직접 제어 가능하게 구성할 수도 있다. 여기에 더하여, 통신부 부가 및 그 구성에 따라서는 스마트폰 등의 모바일 컴퓨팅 기기를 이용한 최적 사료 공급 시스템(100)의 제어도 가능하게 구성될 수 있다.In addition, the control unit (not shown) is a configuration for controlling the supply of the
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 최적 사료 공급 시스템이 양식어류에 사료를 공급하는 시기를 설명하기 위한 음향 레벨(음향 산란강도, dB)에 따른 음향급이기 on/off 시간대 음향 레벨 그래프이다.2 is a sound level graph during the on/off time of the sound feeder according to the sound level (sound scattering intensity, dB) for explaining when the optimal feeding system supplies feed to the farmed fish according to an embodiment of the present invention; to be.
도 2를 참조하면, 도면 좌측 박스(A)는 양식어류(1)가 사료를 먹을 때 그물 하부의 음향신호 영역으로서, 사료급이기 작동으로 사료가 공급되어 양식어류(1)가 사료를 먹는 시간대이므로, 박스 아래 ‘사료 급이기 ON 시간대’라고 기재하였고, 도면 가운데 박스(B)는 어류가 사료를 먹지 않고 유실될 때 그물 하부의 음향 신호 영역이므로, ‘사료 급이기 OFF 시간대’라고 기재하였다. Referring to FIG. 2 , the box (A) on the left side of the drawing is an acoustic signal area under the net when the farmed fish 1 eats feed. Therefore, the 'feed feeder ON time zone' was written under the box, and the box (B) in the drawing was the acoustic signal area under the net when the fish was lost without eating, so it was described as the 'feed feeder OFF time zone'.
박스(A)의 경우는 수중 음향레벨이 일정 시간 (t0 ~ t1) 동안 약 -60 dB 아래의 범위에 있는 경우로서, 이와 같이 양식장 그물의 하부 아래의 수중 음향 값이 낮은 상태인 경우, 양식어류(1)의 사료(11) 섭취가 활발하게 이루어져 수중으로 공급된 사료(11)가 유실되는 양이 적거나 완전 섭식 상태인 것으로 판단한다.In case of box (A), the underwater sound level is in the range of about -60 dB for a certain period of time (t 0 ~ t 1 ). It is determined that the amount of loss of the
또한, 박스(B)의 경우는 수중 음향레벨이 일정 시간 (t1 ~ t2) 동안 -55 dB 이상의 범위에 있는 경우로서, 양식 어류들이 사료를 더 이상 먹지 않고 양식장 그물의 하부 아래 바깥으로 사료가 대량으로 나와 음향 센서에 탐지되는 경우로서, 양식어류(1)의 사료(11) 섭취가 거의 이루어지지 않는 것으로 판단하여, 수중으로의 사료(11) 공급을 중단하게 된다. 이 기준치 값은 양식 어류의 성장 단계에 따라 사용하는 양식 사료의 수중 음향 산란강도 값에 따라 변경할 수 있다.In addition, in the case of box (B), the underwater sound level is in the range of -55 dB or more for a certain period of time (t 1 ~ t 2 ). is detected in a large amount by the acoustic sensor, it is determined that the intake of the
여기에서, 수중으로의 사료(11) 공급이 중단되었다가 다시 공급되기 까지의 설정시간은 양식어류(1)의 종별 또는 성장단계에 따라 달라질 수 있으므로, 실시예에 따라 적절한 시간이 설정될 수 있다.Here, since the set time until the supply of the
도 3 및 4는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른, 수중 복합센서를 이용한 해상 양식장의 최적 사료 공급 시스템의 제어에 이용되는 자동 사료 공급 방법에 적용되는 일 순서도이다.3 and 4 are each a flowchart applied to an automatic feeding method used for controlling an optimal feeding system for an offshore farm using an underwater complex sensor, according to an embodiment of the present invention.
도 3의 순서도는 시간판단단계(S10), 음향판단단계(S20), 온도판단단계(S30) 및 사료공급단계(S40)를 포함하는 4 단계로 이루어지며, 도 4의 순서도는 시간판단단계(S10), 잔여사료확인단계(S15), 음향판단단계(S20), 온도판단단계(S30) 및 사료공급단계(S40)를 포함하는 5 단계로 이루어지는 것을 알 수 있다.The flowchart of FIG. 3 consists of 4 steps including a time determination step (S10), a sound determination step (S20), a temperature determination step (S30) and a feed supply step (S40), and the flowchart of FIG. 4 is a time determination step ( It can be seen that S10), the remaining feed confirmation step (S15), the acoustic determination step (S20), the temperature determination step (S30) and consisting of five steps including the feed supply step (S40).
도 4의 순서도에는 시간, 음향 및 온도를 판단하는 3개의 단계(S10, S20, S30) 이외에 시간판단단계(S10)와 음향판단단계(S20) 사이에 잔여사료확인단계(S15)가 추가된 것으로서, 잔여사료확인단계(S15)는 유실된 사료(11)의 존재를 확인하고 유실된 사료(11)가 전혀 없거나 없는 것으로 간주할 수 있을 정도로 적을 때 추가로 사료(11)가 공급되게 함으로써, 사료(11)의 유실량을 최대한으로 줄이기 위한 단계이다.In the flowchart of FIG. 4, in addition to the three steps (S10, S20, S30) of determining time, sound and temperature, the remaining feed confirmation step (S15) is added between the time determination step (S10) and the acoustic determination step (S20). , the residual feed confirmation step (S15) confirms the presence of the lost
시간판단단계(S10)는, 이전에 사료를 준 시간으로부터 현재까지 경과된 시간을 판단하는 단계로서, 각 실시예에 따라 설정된 시간이 지났는지를 판단하여 설정시간 이상이 지난 경우에 다음 단계로 진행하게 된다.The time determination step (S10) is a step of determining the time that has elapsed from the time the feed was previously given to the present. will do
여기에서, 설정시간은 양식어류(1)의 어종 및 성장단계에 따라 달라질 수 있으며, 실시예에 따라 1~48 시간의 범위에서 어떤 시간을 정하여 사용하게 된다. 예를 들면, 설정시간의 예로 3시간 또는 6시간이 설정될 수 있으며, 설정시간이 3시간으로 설정되는 경우, 3시간마다 사료(11)를 추가 공급하는 식이다. 물론 설정시간 이외에도 사료공급 여부 결정에 고려되는 변수는 음향레벨과 온도가 있으며, 이는 아래에서 설명한다.Here, the set time may vary depending on the species and growth stage of the farmed fish 1, and according to the embodiment, a certain time is used in the range of 1 to 48 hours. For example, 3 hours or 6 hours may be set as an example of the set time, and when the set time is set to 3 hours, the
음향판단단계(S20)는, 양식어류(1) 주변에서 측정된 수중 음향 측정 결과값(음향 산란강도 값)이 설정된 범위에 드는지를 판단하는 단계로서, 음향 측정값에 따라서 양식어류(1)가 사료(11)를 섭취하여 유실되는지를 판단할 수 있다. 본 발명에서는 수중 음향레벨이 -60 dB(데시벨) 미만의 범위일 때 사료를 공급하여 양식어류(1)의 사료(11) 섭취가 활발히 이루어질 수 있도록 하고, -60 dB(데시벨) 이상의 범위일 때에는 사료공급을 중단한다. 이 기준치 설정은 양식 어류의 성장 단계에 따라 사용하는 양식 사료의 수중 음향 산란강도 값에 따라 변경할 수 있다.The acoustic determination step (S20) is a step of determining whether the underwater acoustic measurement result (sound scattering intensity value) measured around the farmed fish 1 falls within a set range, and the farmed fish 1 according to the acoustic measurement value It can be determined whether the
온도판단단계(S30)는, 양식어류(1) 주변에서 측정된 수중 온도 측정 결과값이 설정된 범위에 드는지를 판단하는 단계로서, 온도 측정값에 따라서 양식어류(1)를 위한 사료(11) 공급을 결정하게 된다. 사료(11)를 공급할 수 있는 온도 범위는 10 이상 내지 28 이하 ℃(섭씨 온도)가 되며, 28 ℃보다 높은 온도에서 사료 공급을 중단하는 이유는 고온에서 사료를 섭취하는 경우에 양식어류(1)에 질병이 생길 가능성이 더 높아지기 때문이다.The temperature determination step (S30) is a step of determining whether the underwater temperature measurement result measured around the farmed fish 1 falls within a set range, and the
한편, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.On the other hand, in the present specification and drawings, preferred embodiments of the present invention have been disclosed, and although specific terms are used, these are only used in a general sense to easily explain the technical content of the present invention and help the understanding of the present invention, It is not intended to limit the scope of the invention. It will be apparent to those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains that other modifications based on the technical spirit of the present invention can be implemented in addition to the embodiments disclosed herein.
1 : 양식어류
10 : 부이
11 : 사료
20 : 그물
50 : 사료공급관
100 : 최적 사료 공급 시스템
S10 : 시간판단단계
S15 : 잔여사료확인단계
S20 : 음향판단단계
S30 : 온도판단단계
S40 : 사료공급단계1: Farmed fish
10 : buoy
11: feed
20: net
50: feed supply pipe
100: optimal feeding system
S10: Time judgment step
S15: Residual feed confirmation step
S20: sound judgment stage
S30: temperature judgment step
S40: Feed supply stage
Claims (4)
상기 일정 구획 내부의 수중으로 상기 사료를 투하 및 공급하는 사료공급관;
상기 일정 구획의 내부 또는 외측 인근의 일정 수심에 부유하는 동시에 외부와 유선 통신이 가능하도록 설치되는 복합 센서부; 및
상기 센서부에서 측정한 복수의 측정값들을 유선 통신으로 넘겨받고 상기 측정값들과 현재 시각에 기초하여 상기 사료공급관을 통하여 투하 및 공급되는 상기 사료의 양과 시기를 결정하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수중 복합센서를 이용한 해상 양식장의 최적 사료 공급 시스템.
In the automatic feeding system for automatically supplying feed to the farmed fish in a farm in which a net that divides and surrounds a certain section in which the farmed fish can swim in the water and maintains a constant depth of water by a plurality of buoys is installed,
a feed supply pipe for dropping and supplying the feed into the water inside the predetermined section;
a complex sensor unit that is installed to enable wired communication with the outside while floating at a predetermined depth of water near the inside or outside of the predetermined section; and
A control unit that receives the plurality of measured values measured by the sensor unit through wired communication and determines the amount and timing of the feed to be dropped and supplied through the feed supply pipe based on the measured values and the current time Optimal feed supply system for marine aquaculture using an underwater complex sensor.
상기 복합 센서부는,
수중의 음향레벨을 측정할 수 있는 음향센서,
수중의 온도를 측정할 수 있는 수온센서 및
수중에서 촬영 위치를 조정하여 영상을 획득할 수 있는 수중카메라
를 포함하는 것을 특징으로 하는 수중 복합센서를 이용한 해상 양식장의 최적 사료 공급 시스템.
The method of claim 1,
The complex sensor unit,
Acoustic sensor that can measure the sound level in the water,
A water temperature sensor that can measure the temperature of the water and
An underwater camera that can acquire images by adjusting the shooting position underwater
An optimal feed supply system for a marine aquaculture using an underwater complex sensor, characterized in that it comprises a.
이전 사료공급 후 경과된 시간이 설정시간 이상인지 판단하는 시간판단단계;
상기 양식어류 주변에서 측정된 수중음향 측정 결과가 설정범위 이내인지 판단하는 음향판단단계; 및
상기 양식어류 주변에서 측정된 수중온도 측정 결과가 설정범위 이내인지 판단하는 온도판단단계;를 포함하며,
상기 경과된 시간이 일정 시간 범위에서 특정되는 설정시간 이상이고,
상기 수중 음향 산란강도 측정 결과가 -60 dB(데시벨) 이하의 설정범위 이내인 동시에,
상기 수중온도 측정 결과가 10 이상 내지 28 이하 ℃(섭씨 온도)의 설정범위 이내인 경우에 상기 양식어류에게 상기 사료를 공급하는 것으로 결정하는 것을 특징으로 하는 수중 복합센서를 이용한 해상 양식장의 최적 사료 공급 방법.
As a method for automatically supplying feed to farmed fish,
a time determination step of determining whether the elapsed time since the previous feed supply is equal to or greater than a set time;
A sound judgment step of determining whether the underwater acoustic measurement result measured around the farmed fish is within a set range; and
A temperature determination step of determining whether the underwater temperature measurement result measured in the vicinity of the farmed fish is within a set range;
The elapsed time is more than the set time specified in a certain time range,
At the same time, the underwater sound scattering intensity measurement result is within the set range of -60 dB (decibel) or less,
Optimal feed supply of marine aquaculture using an underwater complex sensor, characterized in that it is determined that the feed is supplied to the farmed fish when the underwater temperature measurement result is within a set range of 10 to 28 degrees C (Celsius) Way.
이전 사료공급 후 경과된 시간이 설정시간 이상인지 판단하는 시간판단단계;
촬영 영역을 조정할 수 있는 수중카메라를 이용하여 획득한 상기 양식어류 주변 수중 또는 바닥 촬영 영상으로부터 유실된 사료 존재 여부를 확인하는 잔여사료확인단계;
상기 양식어류 주변에서 측정된 수중음향 측정 결과가 설정범위 이내인지 판단하는 음향판단단계; 및
상기 양식어류 주변에서 측정된 수중온도 측정 결과가 설정범위 이내인지 판단하는 온도판단단계;를 포함하며,
상기 경과된 시간이 일정 시간 범위에서 특정되는 설정시간 이상이고,
수중에 부유하거나 바닥에 침적된 사료가 존재하지 않고,
상기 수중 음향 산란강도 축정 결과가 -60 dB(데시벨) 이하의 설정범위 이내인 동시에,
상기 수중온도 측정 결과가 10 이상 내지 28 이하 ℃(섭씨 온도)의 설정범위 이내인 경우에 상기 양식어류에게 상기 사료를 공급하는 것으로 결정하는 것을 특징으로 하는 수중 복합센서를 이용한 해상 양식장의 최적 사료 공급 방법.
As a method for automatically supplying feed to farmed fish,
a time determination step of determining whether the elapsed time since the previous feed supply is equal to or greater than a set time;
Residual feed checking step of confirming whether there is feed lost from the underwater or bottom captured images around the farmed fish acquired using an underwater camera capable of adjusting a photographing area;
A sound judgment step of determining whether the underwater acoustic measurement result measured around the farmed fish is within a set range; and
A temperature determination step of determining whether the underwater temperature measurement result measured in the vicinity of the farmed fish is within a set range;
The elapsed time is more than the set time specified in a certain time range,
There is no feed floating in the water or deposited on the bottom,
At the same time, the underwater sound scattering intensity measurement result is within the set range of -60 dB (decibel) or less,
Optimal feed supply of marine aquaculture using an underwater complex sensor, characterized in that it is determined that the feed is supplied to the farmed fish when the underwater temperature measurement result is within a set range of 10 to 28 degrees C (Celsius) Way.
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