WO2020241937A1 - 양식어류 계측 시스템 및 방법 - Google Patents

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WO2020241937A1
WO2020241937A1 PCT/KR2019/006550 KR2019006550W WO2020241937A1 WO 2020241937 A1 WO2020241937 A1 WO 2020241937A1 KR 2019006550 W KR2019006550 W KR 2019006550W WO 2020241937 A1 WO2020241937 A1 WO 2020241937A1
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WO
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fish
target
intensity
unit
volume
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PCT/KR2019/006550
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English (en)
French (fr)
Inventor
김기선
Original Assignee
광주과학기술원
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01K—ANIMAL HUSBANDRY; AVICULTURE; APICULTURE; PISCICULTURE; FISHING; REARING OR BREEDING ANIMALS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NEW BREEDS OF ANIMALS
    • A01K61/00—Culture of aquatic animals
    • A01K61/90—Sorting, grading, counting or marking live aquatic animals, e.g. sex determination
    • A01K61/95—Sorting, grading, counting or marking live aquatic animals, e.g. sex determination specially adapted for fish

Definitions

  • the present invention relates to a farmed fish measurement system and method, and more particularly, to a farmed fish measurement system and method capable of accurately grasping the number of fish in a farm in real time.
  • an object of the present invention is to provide a fish farming system capable of accurately grasping the number of fish in a farm in real time.
  • Another object of the present invention is to provide a method for measuring farmed fish that can accurately determine the number of fish in a farm in real time.
  • Aquaculture fish measurement system is a measuring unit that measures the size and scattering strength of fish in a farm using an acoustic sensor, the size of the farm, and each fish.
  • a parameter setting unit for setting parameters according to an intrinsic value according to the species of fish, a data storage unit for storing measurement data on the size and spawning intensity of fish measured by the measurement unit, and parameter data set by the parameter setting unit, the measurement data And using the parameter data to calculate the unique target strength, volume back scattering strength, and area back scattering strength of each fish, and the integral
  • a measurement value calculation unit that calculates the number of fish in the farm by dividing the volume scattering intensity by the target intensity, and a display unit that displays data measured by the measurement unit and data obtained by calculating by the measurement value calculation unit in real time.
  • the parameter setting unit may set an object length frequency key (LFK), which is a parameter for the size of the fish to be measured.
  • LFK object length frequency key
  • the target fish average value may be set as the average value by sampling the sizes of target fish measured by the measuring unit.
  • the parameter setting unit may set a value of the edge net, which is a parameter related to the net of the edge to be measured.
  • the border net value may include a value related to the width and length of the top and bottom of the border, and the height of the border.
  • the target strength calculated by the measurement value calculator may be defined by the following equation.
  • Is the intensity of the acoustic signal incident on the target fish Represents the measured scattering intensity obtained from the target fish.
  • the relative scattering intensity per volume calculated by the measurement value calculator may be defined by the following equation.
  • the integral volume scattering intensity calculated by the measurement value calculator may be defined by the following equation.
  • Aquaculture fish measurement method is the step of measuring the size and spawning intensity of fish in a farm using an acoustic sensor in the measurement unit, and the parameter setting unit Setting a parameter according to an intrinsic value according to the fish species of the fish, calculating a target strength by applying the parameter to the measured data by a measurement value calculating unit, and calculating a target strength by the measured value calculating unit Calculating the relative scattering strength per unit volume by integrating the relative scattering strength per unit volume with respect to the depth of the farm to calculate the area back scattering strength. And calculating the number of fish in the farm by dividing the integrated volume scattering intensity calculated by the measured value calculation unit by the calculated target intensity, and displaying the calculated number of fish in the farm by a display unit.
  • the step of setting the parameter may include setting an object length frequency key (LFK) that is a parameter for the size of the fish to be measured.
  • LFK object length frequency key
  • the target fish average value may be set as the average value by sampling the sizes of target fish measured by the measuring unit.
  • the step of setting the parameter may include setting a value of the edge net, which is a parameter related to the net of the edge to be measured.
  • the border net value may include a value related to the width and length of the top and bottom of the border, and the height of the border.
  • the target strength calculated by the measurement value calculator may be defined by the following equation.
  • Is the intensity of the acoustic signal incident on the target fish Represents the measured scattering intensity obtained from the target fish.
  • the relative scattering intensity per volume calculated by the measurement value calculator may be defined by the following equation.
  • the integral volume scattering intensity calculated by the measurement value calculator may be defined by the following equation.
  • aquaculture fish measurement system transmits a pulse signal from an acoustic sensor to fish in the cage, and measures the number of fish and the density of the population through a counting program and measures the received signal reflected from the cage. It is possible to accurately grasp a large number of fish populations in real time without any extension of special facilities, and it is easy to move.
  • the aquaculture fish measurement system enables complete automation of the farm from data construction to feed quantity calculation and automatic feeding, and furthermore, it is used as a basis for determining the growth rate and feed efficiency according to the feed amount. It is possible.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a system for measuring farmed fish according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view showing an initial screen displayed on the display unit of the farmed fish measurement system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a setting screen displayed on the display unit of the farmed fish measurement system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram showing a screen for setting an object length frequency key (LFK) displayed on a display unit of a farmed fish measurement system according to an embodiment of the present invention.
  • LFK object length frequency key
  • FIG. 5 is a view showing a cage parameter setting screen displayed on the display unit of the farmed fish measurement system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a flow chart showing a method for measuring farmed fish according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram showing a method of calculating the number of fish in the method of measuring farmed fish according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a system for measuring farmed fish according to an embodiment of the present invention.
  • the complex farmed fish measurement system includes a measurement unit 100, a parameter setting unit 200, a data storage unit 300, a measurement value calculation unit 400, and a display unit 500. ).
  • the measuring unit 100 measures the size and scattering strength of fish in the farm using an acoustic sensor.
  • the acoustic sensor may use a piezoelectric element, and may be appropriately selected from 38 to 400 kHz depending on the frequency.
  • the acoustic sensor may be composed of a single beam, a dual beam, a split beam, or the like.
  • Aquaculture fish measurement system uses scattering strength, which is a characteristic characteristic of fish, unlike conventional fish finders that determine the presence or absence of fish groups in deep sea, and receives within the beam width of the acoustic sensor.
  • the number of fish is calculated based on the cluster signal. A method of calculating the number of fish will be described in detail below.
  • the parameter setting unit 200 sets parameters according to the size of the farm and a unique value according to the fish species of each fish.
  • the parameters set by the parameter setting unit 200 include the target fish average value (Object Length Frequency Key: LFK), which is a parameter for the size of the target fish, the net value and farmed fish species, which are parameters related to the net of the target to be measured. It may include target strength, which is a unique sound scattering strength of fish itself, which varies depending on the body length, posture angle, and behavior pattern.
  • LFK Object Length Frequency Key
  • the measurement target fish average value (Object Length Frequency Key: LFK) is set to sample the size of the target fish and apply it as an average value of the total size.
  • the average value of the fish to be measured may be set as the average value by randomly measuring the fish to be measured and sampling the measured values. To set the average value of the fish to be measured, the size of the fish to be measured is randomly measured, the measured data is stored, and the stored data is sampled and applied as the average value of the total size.
  • the parameter related to the net of the border is set to a value related to the size of the net.
  • the present invention is not limited thereto, and may be applied to other types of nets other than a rectangular net.
  • values related to the width and length of the lower part of the border and the height of the border may be set, such as the width of the upper part of the border.
  • the target strength which is the unique sound scattering intensity of fish itself, which varies depending on the fish species, the fish's length, attitude angle, and behavior pattern, is a value that changes according to the type of fish. Can be obtained.
  • the target strength may be defined by Equation 1 below.
  • TS is the target intensity
  • L is the length (length) of the fish to be measured A
  • B is the value obtained through an experiment.
  • the A and B values can be obtained through experiments.
  • the target strength refers to the strength of the sound signal scattered from the fish's breath, and this value is an angle determined by the type of fish, the attitude angle, the length, the size of the float, the frequency used, the depth of the fish, the shape of the fish, and the like. It is the value of the inherent spawning intensity of fish. Since there are so many variables that determine TS, the values of A and B are obtained through an experiment and expressed as an equation. In general, the body length value of each fish is added to the basic equation defined by Equation 1 above. .
  • the target strength may be defined in Equation 2 below.
  • the backscattering cross-sectional area is a unit representing scattering strength and refers to an area to which a sound wave reaches when it reaches an organism.
  • the unit is square meters, and in fisheries acoustics, And the target intensity (TS) by applying the common log.
  • Equation 2 the backscattering cross-sectional area may be defined by Equation 3 below.
  • the target intensity may be defined by Equation 4 below by the intensity of the incident sound signal and the measured scattering intensity obtained from the target fish.
  • Is the intensity of the acoustic signal incident on the target fish Represents the measured scattering intensity obtained from the target fish.
  • the data storage unit 300 may store measurement data regarding the size and spawning intensity of fish measured by the measurement unit 100 and parameter data set by the parameter setting unit. Measurement data can be saved as *.csv or *.raw files, and files can be easily searched by linking with the file explorer.
  • a file stored in the data storage unit 300 may be read through a file explorer, and may be configured to be reproduced through the display unit 500. In the case of playback, the speed can be adjusted, and for example, x2, x4, etc. can be selected to play at a desired speed.
  • the measurement value calculation unit 400 uses the measurement data and the parameter data to provide a unique target strength of each fish, a volume back scattering strength, and an integral volume scattering strength. back scattering strength) can be calculated.
  • the number of fish populations in the farm can be calculated by dividing the integral volume scattering intensity by the relative scattering intensity per unit volume.
  • the relative scattering intensity per unit volume may be defined by Equation 5 below.
  • Is the intensity of the acoustic signal incident on the target fish Represents the measured scattering intensity obtained from the target fish.
  • volume backscatter cross-sectional area as a measure related to There are, Is a linear value of the relative scattering intensity per unit volume, the unit is a square meter, and may be defined by Equation 6 below.
  • the integral volume scattering intensity may be defined by Equation 7 below.
  • the integrated volume scattering intensity may be understood as a value obtained by integrating the relative scattering intensity per unit volume, which is the scattering intensity obtained from a fish group within the unit volume of the acoustic sensor, with respect to the depth in which fish are distributed.
  • the integral volume scattering intensity has no unit and refers to an absolute quantity for quantitative expression.
  • the number of fish populations can be estimated.
  • the density of the fish group can be estimated using the target intensity of the individual constituting the fish group and the calculated integral volume scattering intensity by using the point that the relative scattering intensity per unit volume is proportional to the density of the fish group.
  • the time interval for estimating the number of fish is set between 1 and 30 minutes, and the number of fish can be repeatedly estimated at each set time.
  • the display unit 500 may display data measured by the measurement unit 100 and data obtained by calculation by the measurement value calculation unit 400 in real time.
  • Aquaculture fish measurement system may operate in an automatic mode or a manual mode.
  • automatic mode it is configured to transmit and receive signals periodically according to the set interval and duration, and it can automatically display real-time and accumulated ADC signals.
  • manual mode may execute a signal transmission/reception command according to a user's request, and may be configured to set a time axis according to an aperiodic signal.
  • FIG. 2 is a view showing an initial screen displayed on the display unit of the farmed fish measurement system according to an embodiment of the present invention.
  • 3 is a diagram illustrating a setting screen displayed on the display unit of the farmed fish measurement system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram showing a screen for setting an object length frequency key (LFK) displayed on a display unit of a farmed fish measurement system according to an embodiment of the present invention.
  • 5 is a view showing a cage parameter setting screen displayed on the display unit of the farmed fish measurement system according to an embodiment of the present invention.
  • LFK object length frequency key
  • the counting result of farmed fish is displayed on the initial screen.
  • the initial screen can display the fish species for counting farmed fish, the date and time of measurement, memo, and counting results, and the number of fish being checked in the experiment is recorded in the lower window that displays the calculated amount of farmed fish in the cage. Can be saved. For example, in FIG. 2, the number of fish counted at 13:08 on January 7, 2016 is 528.
  • FIG. 3 a setting screen displayed on the display unit of the farmed fish measurement system according to an embodiment of the present invention is shown.
  • the local port number can set the communication network mode so that the real-time number of entities can be calculated through the interface with the sound equipment, and the transducer beam width means the beam width of the echo-sounder transducer, and the pulse duration is: the pulse leaving the transducer.
  • Depth means the boundary designation for integrating the Sv value, the bottom margin means the distance to the net bottom for integrating the measured Sv value, and Maximun integr.
  • Interval refers to the maximum integration time interval (1 minute to 30 minutes)
  • Last LFK date refers to a mode in which the date and information when the previous LFK value is input can be known. The previous LFK value is displayed on the right side of the window, and a new LFK value can be set.
  • a screen for setting an object length frequency key (LFK) displayed on the display unit of the farmed fish measurement system according to an embodiment of the present invention is displayed.
  • LFK object length frequency key
  • a screen for setting cage parameters displayed on the display unit of the farmed fish measurement system according to an embodiment of the present invention is displayed.
  • the parameter setting unit it is possible to set the value of the net, which is a parameter related to the net of the target to be measured, and set the width, length, and height of the net.
  • 6 is a flow chart showing a method for measuring farmed fish according to an embodiment of the present invention.
  • 7 is a diagram showing a method of calculating the number of fish in the method of measuring farmed fish according to an embodiment of the present invention.
  • step of measuring the size and spawning intensity of the fish (S100), measuring the size and spawning intensity of the fish, and setting the parameters in the step of setting the parameters (S200), calculating the target strength (Target Strength) Step (S300), calculating the relative volume back scattering strength per unit volume (S400), calculating the integral volume scattering strength (Area back scattering strength) (S500), and the number of fish in the farm
  • the number of fish in the farm is calculated through the step of calculating (S600). Since the step of calculating the number of fish in the farm is substantially the same as the method described in FIG. 1, a repetitive description will be omitted.
  • the number of fish in the farm is displayed.
  • the displayed content may be displayed as a number, and may be displayed in the form of a scope waveform in addition to the number.
  • the displayed scope waveform can display a real-time waveform, an accumulated waveform, a sensitivity, a depth, and the like.
  • the ADC waveform can be displayed in real time, the accumulated ADC waveform can be displayed, and in the case of the accumulated waveform, it can be set to display only the waveform within a certain range so as not to strain the PC memory.
  • the ADC real-time breakdown and accumulation waveforms they can be displayed in different colors depending on the strength of the input signal.
  • the background can be displayed in white and the signal can be displayed in 8-bit color from blue to red.
  • the present invention is not limited thereto, and waveforms may be displayed using various colors of higher resolution.
  • the sensitivity display range can be adjusted by using the Add/Down button, and the sensitivity can be expressed in color using the intensity chart. In addition, it is also possible to set the sensitivity conversion scale.
  • Depth can be displayed by setting the distance display range by using the add and subtract buttons, the distance scale can be adjusted according to the change in the sampling rate, and a distance conversion formula according to the change in water temperature can be applied.
  • the method of calculating the number of fish in the method for measuring farmed fish includes calculating a target strength, and a volume back scattering strength per unit volume.
  • the number of fishes is calculated through the steps of calculating and calculating the area back scattering strength.
  • the target intensity is a value obtained through a measurement value and an experiment, and the relative scattering intensity per unit volume is calculated using this, and the integrated volume scattering intensity is calculated by integrating the relative scattering intensity per unit volume by water depth. Thereafter, the number of fish can be estimated by dividing the integral volume scattering intensity by the target intensity.
  • aquaculture fish measurement system transmits a pulse signal from an acoustic sensor to fish in the cage, and measures the number of fish and the density of the population through a counting program and measures the received signal reflected from the cage. It is possible to accurately grasp a large number of fish populations in real time without any extension of special facilities, and it is easy to move.
  • the aquaculture fish measurement system enables complete automation of the farm from data construction to feed quantity calculation and automatic feeding, and furthermore, it is used as a basis for determining the growth rate and feed efficiency according to the feed amount. It is possible.

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  • Marine Sciences & Fisheries (AREA)
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Abstract

양식어류 계측 시스템은 음향센서를 이용하여 양식장 내의 어류들의 크기 및 산란 강도(scattering strength)를 측정하는 측정부, 양식장의 크기 및 각각의 어류의 어종에 따른 고유값에 따라 파라미터를 설정하는 파라미터 설정부, 상기 측정부가 측정한 산란 강도에 관한 측정 데이터 및 사이 파라미터 설정부가 설정하는 파라미터 데이터를 저장하는 데이터 저장부, 상기 측정 데이터 및 상기 파라미터 데이터를 이용하여 각각의 어류가 갖는 고유의 표적 강도(Target Strength), 단위 체적당 상대적 산란 강도(Volume back scattering strength), 적분 체적 산란 강도(Area back scattering strength)를 연산하고, 상기 적분 체적 산란 강도를 상기 표적 강도로 나눈 값으로 양식장 내의 어류 개체수를 연산하는 측정값 연산부 및 상기 측정부에서 측정하는 데이터 및 상기 측정값 연산부에서 연산하여 얻어지는 데이터를 실시간으로 표시하는 표시부를 포함한다.

Description

양식어류 계측 시스템 및 방법
본 발명은 양식어류 계측 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 양식장 내의 어류 개체수를 실시간으로 정확하게 파악할 수 있는 양식어류 계측 시스템 및 방법에 관한 것이다.
최근 어족자원의 보존과 연구를 위해서 어도나 작은 하천에 어류 모니터링 시스템을 도입하여 연어, 송어 및 장어 등과 같은 회유성 어족 등을 모니터링 하고 있으며, 직접 채집 방법과 카메라 등을 이용한 모니터링을 하고 있다.
또한, 가두리 양식장에서 어류의 크기나 개체수 등 어류의 생태를 파악하기 위해서는 직접 다이버가 해당 수역에 입수하여 수중카메라를 이용하여 촬영하고, 촬영된 영상을 별도의 장비를 이용하여 분석하여야 한다. 이와 같이 가두리 내 다이버가 직접 수중 촬영을 수행할 경우, 다이버의 숙련도에 따라 촬영된 영상이나 결과가 달라질 수 있으며, 촬영된 영상만으로는 어체의 크기, 개체수, 유영 거리 및 유영식도 등을 파악하기 어려운 점이 있다. 즉, 다이버와 고가 촬영 장비의 사용으로 비용이 많이 소요되는 반면, 과학적인 양식을 위한 기초자료로서 쓸 수 있을 만큼 데이터의 정확도는 보장할 수 없다는 단점이 있었다.
특히 우리나라 가두리 양식장의 경우 입식 이후 개체 수 파악이 거의 되지 않고 있어, 급이량의 조절을 위한 기초 자료 산정에 문제가 있으며, 양식 어류에 대한 담보 설정과 보험 적용이 매우 어려운 상황에 있다. 구체적으로는 양식 보험 피해액을 산정함에 있어 해상 가두리 내 어종 별 수량 판별이 곤란하여 태풍 등으로 인해 어장이 전손되었을 경우 보험금을 둘러싼 정부와 어민 간의 갈등이 지속되고 있는 실정이다.
이에 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로, 본 발명의 목적은 양식장 내의 어류 개체수를 실시간으로 정확하게 파악할 수 있는 양식 어류 계측 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 양식장 내의 어류 개체수를 실시간으로 정확하게 파악할 수 있는 양식어류 계측 방법을 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 양식어류 계측 시스템은 음향센서를 이용하여 양식장 내의 어류들의 크기 및 산란 강도(scattering strength)를 측정하는 측정부, 양식장의 크기 및 각각의 어류의 어종에 따른 고유값에 따라 파라미터를 설정하는 파라미터 설정부, 상기 측정부가 측정한 어류들의 크기 및 산란 강도에 관한 측정 데이터 및 상기 파라미터 설정부가 설정하는 파라미터 데이터를 저장하는 데이터 저장부, 상기 측정 데이터 및 상기 파라미터 데이터를 이용하여 각각의 어류가 갖는 고유의 표적 강도(Target Strength), 단위 체적당 상대적 산란 강도(Volume back scattering strength), 적분 체적 산란 강도(Area back scattering strength)를 연산하고, 상기 적분 체적 산란 강도를 상기 표적 강도로 나눈 값으로 양식장 내의 어류 개체수를 연산하는 측정값 연산부 및 상기 측정부에서 측정하는 데이터 및 상기 측정값 연산부에서 연산하여 얻어지는 데이터를 실시간으로 표시하는 표시부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 파라미터 설정부는 측정 대상 어류의 크기에 대한 파라미터인 측정 대상 어류 평균값(Object Length Frequency Key: LFK)을 설정할 수 있다. 상기 대상 어류 평균값은 상기 측정부에서 측정된 대상 어류들의 크기들을 샘플링하여 그 평균값으로 설정될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 파라미터 설정부는 측정 대상 가두리의 그물에 관한 파라미터인 가두리 그물 값을 설정할 수 있다. 상기 가두리 그물 값은 가두리 상부 및 가두리 하부의 폭과 길이 및 가두리의 높이에 관한 값을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 측정값 연산부가 연산하는 상기 표적 강도는 다음의 수학식으로 정의될 수 있다.
Figure PCTKR2019006550-appb-I000001
여기서,
Figure PCTKR2019006550-appb-I000002
는 표적 강도,
Figure PCTKR2019006550-appb-I000003
는 대상 어류에 입사된 음향신호의 강도,
Figure PCTKR2019006550-appb-I000004
은 대상 어류로부터 얻어지는 측정 산란강도를 나타낸다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 측정값 연산부가 연산하는 상기 체적당 상대적 산란 강도는 다음의 수학식으로 정의될 수 있다.
Figure PCTKR2019006550-appb-I000005
여기서,
Figure PCTKR2019006550-appb-I000006
는 체적당 상대적 산란 강도,
Figure PCTKR2019006550-appb-I000007
는 표적 강도를 나타낸다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 측정값 연산부가 연산하는 상기 적분 체적 산란 강도는 다음의 수학식으로 정의될 수 있다.
Figure PCTKR2019006550-appb-I000008
여기서,
Figure PCTKR2019006550-appb-I000009
는 적분 체적 산란 강도,
Figure PCTKR2019006550-appb-I000010
는 체적당 상대적 산란 강도,
Figure PCTKR2019006550-appb-I000011
은 가두리 하부의 수심,
Figure PCTKR2019006550-appb-I000012
는 가두리 상부의 수심을 나타낸다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 양식어류 계측 방법은 측정부에서 음향센서를 이용하여 양식장 내의 어류들의 크기 및 산란 강도를 측정하는 단계, 파라미터 설정부가 양식장의 크기 및 각각의 어류의 어종에 따른 고유값에 따라 파라미터를 설정하는 단계, 측정값 연산부가 상기 측정된 데이터에 상기 파라미터를 적용하여 표적 강도(Target Strength)를 연산하는 단계, 상기 측정값 연산부가 상기 표적 강도를 이용하여 단위 체적당 상대적 산란 강도(Volume back scattering strength)를 연산하는 단계, 상기 측정값 연산부가 상기 단위 체적당 상대적 산란 강도를 양식장 내의 수심에 대해 적분하여 적분 체적 산란 강도(Area back scattering strength)를 연산하는 단계, 상기 측정값 연산부가 연산된 상기 적분 체적 산란 강도를 연산된 상기 표적 강도로 나누어 양식장 내의 어류 개체수를 연산하는 단계 및 표시부가 상기 연산된 양식장 내의 어류 개체수를 표시하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 파라미터를 설정하는 단계는 측정 대상 어류의 크기에 대한 파라미터인 측정 대상 어류 평균값(Object Length Frequency Key: LFK)을 설정하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 대상 어류 평균값은 상기 측정부에서 측정된 대상 어류들의 크기들을 샘플링하여 그 평균값으로 설정될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 파라미터를 설정하는 단계는 측정 대상 가두리의 그물에 관한 파라미터인 가두리 그물 값을 설정하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 가두리 그물 값은 가두리 상부 및 가두리 하부의 폭과 길이 및 가두리의 높이에 관한 값을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 측정값 연산부가 연산하는 상기 표적 강도는 다음의 수학식으로 정의될 수 있다.
Figure PCTKR2019006550-appb-I000013
여기서,
Figure PCTKR2019006550-appb-I000014
는 표적 강도,
Figure PCTKR2019006550-appb-I000015
는 대상 어류에 입사된 음향신호의 강도,
Figure PCTKR2019006550-appb-I000016
은 대상 어류로부터 얻어지는 측정 산란강도를 나타낸다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 측정값 연산부가 연산하는 상기 체적당 상대적 산란 강도는 다음의 수학식으로 정의될 수 있다.
Figure PCTKR2019006550-appb-I000017
여기서,
Figure PCTKR2019006550-appb-I000018
는 체적당 상대적 산란 강도,
Figure PCTKR2019006550-appb-I000019
는 표적 강도를 나타낸다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 측정값 연산부가 연산하는 상기 적분 체적 산란 강도는 다음의 수학식으로 정의될 수 있다.
Figure PCTKR2019006550-appb-I000020
여기서,
Figure PCTKR2019006550-appb-I000021
는 적분 체적 산란 강도,
Figure PCTKR2019006550-appb-I000022
는 체적당 상대적 산란 강도,
Figure PCTKR2019006550-appb-I000023
은 가두리 하부의 수심,
Figure PCTKR2019006550-appb-I000024
는 가두리 상부의 수심을 나타낸다.
본 발명에 따르면, 양식어류 계측 시스템은 음향센서에서 나오는 펄스 신호를 가두리 내의 어류에 송신하여 부레에서 반사되는 수신신호를 계수 프로그램을 통하여 어류의 개체수와 군집밀도를 측정하여 다양한 종류의 해상가두리 양식장에서 특별한 시설의 증축 없이 대량의 물고기 개체 수를 실시간 자동으로 정확하게 파악할 수 있고 이동성이 용이하다.
또한, 본 발명에 따른 양식어류 계측 시스템은 자료의 구축부터 급이량 산출, 자동 급이까지 양식장의 온전한 자동화가 가능해지며, 더 나아가 급이량에 따른 생장률과 사료효율에 대한 판단 근거로도 활용 가능하다.
또한, 정확한 물량 파악으로 과다한 사료공급을 회피할 수 있어 체계적인 가두리양식 어업의 사료절감 및 환경개선 효과를 기대할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 양식어류 계측 시스템을 나타내는 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 양식어류 계측 시스템의 표시부에 표시되는 초기 화면을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 양식어류 계측 시스템의 표시부에 표시되는 설정 화면을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 양식어류 계측 시스템의 표시부에 표시되는 대상 어류 평균값(Object Length Frequency Key: LFK) 설정 화면을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 양식어류 계측 시스템의 표시부에 표시되는 가두리 파라미터 설정 화면을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 양식어류 계측 방법을 나타내는 순서도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 양식어류 계측 방법의 어류의 개체수를 연산하는 방법을 나타내는 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 실시예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등문 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다.
상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "이루어진다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 양식어류 계측 시스템을 나타내는 블럭도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 양식어류 계측 시스템은 측정부(100), 파라미터 설정부(200), 데이터 저장부(300), 측정값 연산부(400) 및 표시부(500)를 포함한다.
상기 측정부(100)는 음향센서를 이용하여 양식장 내의 어류들의 크기 및 산란 강도(scattering strength)를 측정한다. 상기 음향 센서는 압전 소자를 이용할 수 있으며, 주파수에 따라 38~400kHz 사이에서 적절하게 선택할 수 있다. 또한, 상기 음향 센서는 단일빔(Single beam), 듀얼빔(Dual beam) 또는 분할빔(Split beam) 등으로 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 양식 어류 계측 시스템은 심해에서 어군의 존재 유무를 판단하는 기존의 어군탐지기와는 달리 어류의 고유 특성인 산란 강도(scattering strength)를 이용하며 음향 센서의 빔폭내에서 수신되는 군집 신호를 바탕으로 어류의 개체수를 연산한다. 어류의 개체수를 연산하는 방법에 대하여는 이하에서 상세하게 설명하도록 한다.
상기 파라미터 설정부(200)에서는 양식장의 크기 및 각각의 어류의 어종에 따른 고유값에 따라 파라미터를 설정한다. 상기 파라미터 설정부(200)에서 설정하는 파라미터는 측정 대상 어류의 크기에 대한 파라미터인 대상 어류 평균값(Object Length Frequency Key: LFK), 측정 대상 가두리의 그물에 관한 파라미터인 가두리 그물 값 및 양식 어종, 어류의 체장, 자세각, 행동 패턴 등에 따라 달라지는 어류 자체가 가지고 있는 고유의 음향 산란 강도인 표적 강도(Target Strength) 등을 포함할 수 있다.
상기 측정 대상 어류 평균값(Object Length Frequency Key: LFK)은 측정 대상 어류의 크기를 샘플링하여 전체 크기의 평균값으로 적용시키기 위해 설정된다. 측정 대상 어류 평균값은 측정 대상 어류들을 무작위로 측정하여 측정된 값들을 샘플링하여 그 평균값으로 설정될 수 있다. 측정 대상 어류 평균값을 설정하기 위해서는 측정 대상 어류들의 사이즈를 무작위로 측정하고, 측정된 데이터를 저장하며, 저장된 데이터들을 샘플링하여 전체 크기의 평균값으로 적용한다.
상기 가두리의 그물에 관한 파라미터는 가두리 그물의 크기에 관한 값으로 설정된다. 양식장의 경우 가두리 내에서 사용되고 있는 그물의 종류가 다양하지만 대부분이 사각형 모양의 그물을 사용하고 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 양식어류 계측 시스템은 사각형 모양의 그물을 예를 들어 설명한다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니며, 사각형 모양의 그물이 아닌 다른 형태의 그물의 경우에도 적용될 수 있다. 사각형 모양의 그물인 경우 가두리 그물 값에 대한 파라미터는 가두리 상부의 폭과 같이, 가두리 하부의 폭과 길이 및 가두리의 높이에 관한 값이 설정될 수 있다.
양식 어종, 어류의 체장, 자세각, 행동 패턴 등에 따라 달라지는 어류 자체가 가지고 있는 고유의 음향 산란 강도인 표적 강도(Target Strength)는 어류의 종류에 따라 값이 바뀌는 값으로서, 그 값은 실험을 통해 얻어질 수 있다. 상기 표적 강도는 다음의 수학식 1에 의해 정의될 수 있다.
Figure PCTKR2019006550-appb-M000001
여기서, TS는 표적 강도, L은 측정 대상 어류의 체장(길이) A, B는 실험을 통해 얻어지는 값을 나타낸다.
상기 A, B 값은 실험을 통해 얻어질 수 있다. 상기 표적 강도는 어류의 부레에서 산란되어 오는 음향 신호의 강도를 말하며 이 값은 어류의 종류, 자세각, 체장, 부레의 크기, 사용주파수, 수심, 어류의 모양, 어류의 행동 등에 의해서 결정되는 각 어류가 갖고 있는 고유의 산란 강도 값을 말한다. 이와 같이 TS를 결정짓는 변수들이 너무 많기 때문에 실험을 통하여 A 값과 B 값을 구하여 수식으로 표현하여 일반적으로는 상기 수학식 1에 의해 정의되는 기본식에 각 어류의 체장값을 넣어서 구하도록 되어 있다.
또한, 상기 표적 강도는 다음의 수학식 2에 정의될 수도 있다.
Figure PCTKR2019006550-appb-M000002
여기서,
Figure PCTKR2019006550-appb-I000025
는 후방산란 단면적을 나타낸다.
상기 후방 산란 단면적은 산란 강도(scattering strength)를 나타내는 단위로 음파가 생물체에 도달할 때, 음파가 닿는 면적을 말한다. 단위는 제곱미터이며, 수산음향학에서는 보통
Figure PCTKR2019006550-appb-I000026
로 표시하고, 상용 로그를 적용하여 표적 강도(TS)로 표시한다.
상기 수학식 2호부터 후방 산란 단면적은 아래의 수학식 3으로 정의될 수 있다.
Figure PCTKR2019006550-appb-M000003
또한, 상기 표적 강도는 입사된 음향신호의 강도와 측정 대상 어류로부터 얻어지는 측정 산란 강도에 의해 아래의 수학식 4로 정의될 수도 있다.
Figure PCTKR2019006550-appb-M000004
여기서,
Figure PCTKR2019006550-appb-I000027
는 표적 강도,
Figure PCTKR2019006550-appb-I000028
는 대상 어류에 입사된 음향신호의 강도,
Figure PCTKR2019006550-appb-I000029
은 대상 어류로부터 얻어지는 측정 산란강도를 나타낸다.
상기 데이터 저장부(300)는 상기 측정부(100)가 측정한 어류들의 크기 및 산란 강도에 관한 측정 데이터 및 상기 파라미터 설정부가 설정하는 파라미터 데이터를 저장할 수 있다. 측정 데이터는 *.csv 또는 *.raw 파일로 저장 가능하며, 파일 탐색기와 연동되어 파일을 쉽게 검색할 수 있다. 또한, 상기 데이터 저장부(300)에 저장되는 파일은 파일 탐색기를 통해 읽을 수 있으며, 이를 표시부(500)를 통해 재생이 가능하도록 구성될 수 있다. 재생의 경우 속도 조절이 가능하며, 예를 들어, x2, x4 등을 선택하여 원하는 속도로 재생되도록 할 수 있다.
상기 측정값 연산부(400)는 측정 데이터 및 상기 파라미터 데이터를 이용하여 각각의 어류가 갖는 고유의 표적 강도(Target Strength), 단위 체적당 상대적 산란 강도(Volume back scattering strength), 적분 체적 산란 강도(Area back scattering strength)를 연산할 수 있다. 또한, 적분 체적 산란 강도를 상기 단위 체적당 상대적 산란 강도로 나눈 값으로 양식장 내의 어류 개체수를 연산할 수 있다.
상기 단위 체적당 상대적 산란 강도는 아래의 수학식 5에 의해 정의될 수 있다.
Figure PCTKR2019006550-appb-M000005
여기서,
Figure PCTKR2019006550-appb-I000030
는 단위 체적당 상대적 산란 강도,
Figure PCTKR2019006550-appb-I000031
는 대상 어류에 입사된 음향신호의 강도,
Figure PCTKR2019006550-appb-I000032
은 대상 어류로부터 얻어지는 측정 산란강도를 나타낸다.
또한,
Figure PCTKR2019006550-appb-I000033
와 관련된 측정값으로 체적 후방 산란 단면적
Figure PCTKR2019006550-appb-I000034
이 있으며,
Figure PCTKR2019006550-appb-I000035
는 단위 체적당 상대적인 산란 강도의 선형적인 값으로서, 단위는 제곱미터이며 다음의 수학식 6에 의해 정의될 수 있다.
Figure PCTKR2019006550-appb-M000006
여기서,
Figure PCTKR2019006550-appb-I000036
는 단위 체적당 상대적 산란 강도,
Figure PCTKR2019006550-appb-I000037
는 체적 후방 산란 단면적을 나타낸다.
상기 단위 체적당 상대적 산란 강도 값이 연산되면, 이로부터 적분 체적 산란 강도(Area back scattering strength)를 연산할 수 있다. 상기 적분 체적 산란 강도는 다음의 수학식 7에 의해 정의될 수 있다.
Figure PCTKR2019006550-appb-M000007
여기서,
Figure PCTKR2019006550-appb-I000038
는 적분 체적 산란 강도,
Figure PCTKR2019006550-appb-I000039
는 단위 체적당 상대적 산란 강도,
Figure PCTKR2019006550-appb-I000040
은 가두리 하부의 수심,
Figure PCTKR2019006550-appb-I000041
는 가두리 상부의 수심을 나타낸다.
즉, 상기 적분 체적 산란 강도는 음향 센서의 단위 체적 내의 어군으로부터 얻어지는 산란 강도인 단위 체적당 상대적 산란 강도를 어류가 분포하고 있는 수심에 대해서 적분한 값으로 이해될 수 있다. 상기 적분 체적 산란 강도는 단위는 없으며 정량적으로 표현하기 위한 절대량을 말한다.
따라서, 적분 체적 산란 강도를 어류 한 마리의 산란 강도값으로 나누어주면, 어류의 개체수를 추정할 수 있게 된다. 이와 같이, 단위 체적당 상대적 산란 강도가 어군의 밀도에 비례하는 점을 이용하여 어군을 구성하는 개체의 표적 강도와 연산된 적분 체적 산란 강도를 이용하여 어군의 밀도를 추정할 수 있다. 이때, 어류의 개체수를 추정하는 시간 간격은 1분 내지 30분 사이로 설정하여, 설정된 시간마다 반복적으로 개체수를 추정할 수 있다.
상기 표시부(500)는 상기 측정부(100)에서 측정하는 데이터 및 상기 측정값 연산부(400)에서 연산하여 얻어지는 데이터를 실시간으로 표시할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 양식어류 계측 시스템은 자동 모드 또는 수동 모드로 동작할 수 있다. 자동 모드의 경우 설정된 interval 및 duration에 맞춰 주기적으로 신호를 송수신하도록 구성되며, 실시간 및 누적 ADC 신호를 자동으로 표시할 수 있다. 또한, 수동 모드는 사용자의 요청에 따라 신호의 송수신 명령을 실행할 수 있으며, 비 주기적 신호에 맞춰 시간 축을 정할 수 있도록 구성될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 양식어류 계측 시스템의 표시부에 표시되는 초기 화면을 나타내는 도면이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 양식어류 계측 시스템의 표시부에 표시되는 설정 화면을 나타내는 도면이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 양식어류 계측 시스템의 표시부에 표시되는 대상 어류 평균값(Object Length Frequency Key: LFK) 설정 화면을 나타내는 도면이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 양식어류 계측 시스템의 표시부에 표시되는 가두리 파라미터 설정 화면을 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 양식어류 계측 시스템의 표시부에서는 초기화면에 양식어류의 계수 결과를 표시한다.
초기화면은 양식어류 계수를 위한 어종, 측정 일자 및 시간, 메모, 계수 결과 등을 나타낼 수 있으며, 가두리내 양식어류 계산 된 양을 표시하는 하부의 창에는 실험에서 체크하고 있는 어류의 숫자를 기록하여 저장할 수 있다. 예를 들어, 도 2에서는 2016년 1월 7일 13시 8분에 계수된 어류의 개체수가 528임을 표시하고 있다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 양식어류 계측 시스템의 표시부에 표시되는 설정 화면이 도시된다.
설정창에서는 송신 신호의 정보와 양식어류의 정보 어류의 샘플링 정보 등을 설정할 수 있다. 로컬 포트 번호는 음향장비와의 인터페이스를 통하여 실시간 개체 수 산정이 이루어질 수 있도록 통신 네트워크 모드를 설정할 수 있으며, Transducer beam width은 echo-sounder Transducer의 빔 폭을 의미하고, Pulse duration은 : Transducer에서 나가는 펄스의 주기를 의미하며, Minimun integr. Depth는 Sv값을 적분하기 위한 경계 지정을 의미하고, Bottom margin은 측정된 Sv 값을 적분하기 위한 Net 바닥까지의 거리를 의미하고, Maximun integr. Interval은 최대 적분 시간 간격(1분 내지 30분)을 의미하고, Last LFK date는 이전의 LFK값을 입력한 날짜와 정보를 알 수 있는 모드를 의미한다. 이전의 LFK값은 창의 오른편에 표시되며, 새로운 LFK값을 설정할 수도 있다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 양식어류 계측 시스템의 표시부에 표시되는 대상 어류 평균값(Object Length Frequency Key: LFK) 설정 화면이 표시된다.
텍스트 상자에 쉼표나 공백으로 구분하여 측정 물고기의 길이를 설정할 수 있으며, 양식어류(밀리미터 또는 센티미터)의 단위의 길이를 지정할 수 있다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 양식어류 계측 시스템의 표시부에 표시되는 가두리 파라미터 설정 화면이 표시된다.
파라미터를 설정부에서 측정 대상 가두리의 그물에 관한 파라미터인 가두리 그물 값을 설정할 수 있으며, 그물의 폭, 길이 및 높이 등을 설정할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 양식어류 계측 방법을 나타내는 순서도이다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 양식어류 계측 방법의 어류의 개체수를 연산하는 방법을 나타내는 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 양식어류 계측 방법은 측정부에서 음향센서를 이용하여 양식장 내의 어류들의 크기 및 산란 강도를 측정하는 단계(S100), 파라미터 설정부가 양식장의 크기 및 각각의 어류의 어종에 따른 고유값에 따라 파라미터를 설정하는 단계(S200), 측정값 연산부가 상기 측정된 데이터에 상기 파라미터를 적용하여 표적 강도(Target Strength)를 연산하는 단계(S300), 상기 측정값 연산부가 상기 표적 강도를 이용하여 단위 체적당 상대적 산란 강도(Volume back scattering strength)를 연산하는 단계(S400), 상기 측정값 연산부가 상기 단위 체적당 상대적 산란 강도를 양식장 내의 수심에 대해 적분하여 적분 체적 산란 강도(Area back scattering strength)를 연산하는 단계(S500), 상기 측정값 연산부가 연산된 상기 단위 체적당 상대적 산란 강도를 연산된 상기 표적 강도로 나누어 양식장 내의 어류 개체수를 연산하는 단계(S600) 및 표시부가 상기 연산된 양식장 내의 어류 개체수를 표시하는 단계(S700)를 포함한다.
상기 어류의 크기 및 산란 강도를 측정하는 단계(S100)에서 어류의 크기 및 산란 강도를 측정하고, 상기 파라미터를 설정하는 단계(S200)에서 파라미터를 설정하면, 상기 표적 강도(Target Strength)를 연산하는 단계(S300), 상기 단위 체적당 상대적 산란 강도(Volume back scattering strength)를 연산하는 단계(S400), 상기 적분 체적 산란 강도(Area back scattering strength)를 연산하는 단계(S500) 및 상기 양식장 내의 어류 개체수를 연산하는 단계(S600)를 통해 양식장 내의 어류 개체수를 연산한다. 양식장 내의 어류 개체수를 연산하는 단계는 도 1에서 설명된 방법과 실질적으로 동일하므로 반복적인 설명은 생략하도록 한다.
상기 표시부가 연산된 양식장 내의 어류 개체수를 표시하는 단계(S700)에서는 연산된 양식장 내의 어류 개체수를 표시한다. 이때, 표시되는 내용은 숫자로 표시될 수 있으며, 수치 외에 스코프 파형의 형태로도 표시될 수 있다. 표시되는 스코프 파형은, 실시간 파형, 누적 파형, 감도, 깊이 등을 표시할 수 있다. ADC 파형을 실시간으로 표시할 수 있고, 누적된 ADC 파형을 표시할 수도 있으며, 누적된 파형의 경우 PC메모리에 무리가 가지 않도록 일정 범위 내의 파형만을 표시하도록 설정할 수 있다. ADC 실시간 파연 및 누적 파형을 표시하는 경우 입력된 신호의 세기에 따라 각각 다른 색으로 표시할 수 있다. 예를 들어, 배경은 흰색으로 표시하고 신호는 파랑 내지 빨강의 색을 8bit 컬러로 표시할 수 있다. 그러나 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 더 높은 해상도의 다양한 색을 이용하여 파형을 표시할 수도 있다.
감도의 표시는 가, 감 버튼을 이용하여 감도 표시 범위를 조절할 수 있으며, 강도 차트를 이용해 감도를 색으로 표현할 수도 있다. 또한, 감도 변환 스케일의 설정도 가능하다.
깊이의 표시는 가, 감 버튼을 이용하여 거리 표시 범위를 설정할 수 있으며, 샘플링 속도 변화에 따른 거리 스케일의 조정이 가능하고 수온 변화에 따른 거리 변환식을 적용하여 표시할 수 있다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 양식어류 계측 방법의 어류의 개체수를 연산하는 방법은 표적 강도(Target Strength)를 연산하는 단계, 단위 체적당 상대적 산란 강도(Volume back scattering strength)를 연산하는 단계 및 적분 체적 산란 강도(Area back scattering strength)를 연산하는 단계를 통해 어류의 개체수를 연산한다.
상기 표적 강도는 측정값과 실험을 통해 얻어지는 값이며, 이를 이용해 단위 체적당 상대적 산란 강도를 연산하고, 상기 단위 체적당 상대적 산란 강도를 수심으로 적분하여 적분 체적 산란 강도를 연산한다. 이후, 적분 체적 산란 강도를 상기 표적 강도로 나누어 주면 어류의 개체수를 추정할 수 있다.
본 발명에 따르면, 양식어류 계측 시스템은 음향센서에서 나오는 펄스 신호를 가두리 내의 어류에 송신하여 부레에서 반사되는 수신신호를 계수 프로그램을 통하여 어류의 개체수와 군집밀도를 측정하여 다양한 종류의 해상가두리 양식장에서 특별한 시설의 증축 없이 대량의 물고기 개체 수를 실시간 자동으로 정확하게 파악할 수 있고 이동성이 용이하다.
또한, 본 발명에 따른 양식어류 계측 시스템은 자료의 구축부터 급이량 산출, 자동 급이까지 양식장의 온전한 자동화가 가능해지며, 더 나아가 급이량에 따른 생장률과 사료 효율에 대한 판단 근거로도 활용 가능하다.
또한, 정확한 물량 파악으로 과다한 사료공급을 회피할 수 있어 체계적인 가두리양식 어업의 사료절감 및 환경개선 효과를 기대할 수 있다.
이상에서는 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 통상의 기술자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (12)

  1. 음향센서를 이용하여 양식장 내의 어류들의 크기 및 산란 강도(scattering strength)를 측정하는 측정부;
    양식장의 크기 및 각각의 어류의 어종에 따른 고유값에 따라 파라미터를 설정하는 파라미터 설정부;
    상기 측정부가 측정한 어류들의 크기 및 산란 강도에 관한 측정 데이터 및 상기 파라미터 설정부가 설정하는 파라미터 데이터를 저장하는 데이터 저장부;
    상기 측정 데이터 및 상기 파라미터 데이터를 이용하여 각각의 어류가 갖는 고유의 표적 강도(Target Strength), 단위 체적당 상대적 산란 강도(Volume back scattering strength), 적분 체적 산란 강도(Area back scattering strength)를 연산하고, 상기 적분 체적 산란 강도를 상기 표적 강도로 나눈 값으로 양식장 내의 어류 개체수를 연산하는 측정값 연산부; 및
    상기 측정부에서 측정하는 데이터 및 상기 측정값 연산부에서 연산하여 얻어지는 데이터를 실시간으로 표시하는 표시부를 포함하는 양식어류 계측 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 파라미터 설정부는 측정 대상 어류의 크기에 대한 파라미터인 측정 대상 어류 평균값(Object Length Frequency Key: LFK)을 설정하며,
    상기 대상 어류 평균값은 상기 측정부에서 측정된 대상 어류들의 크기들을 샘플링하여 그 평균값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 양식어류 계측 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 파라미터 설정부는 측정 대상 가두리의 그물에 관한 파라미터인 가두리 그물 값을 설정하며,
    상기 가두리 그물 값은 가두리 상부 및 가두리 하부의 폭과 길이 및 가두리의 높이에 관한 값을 포함하는 것을 특징으로 하는 양식어류 계측 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 측정값 연산부가 연산하는 상기 표적 강도는 다음의 수학식으로 정의되는 것을 특징으로 하는 양식어류 계측 시스템.
    Figure PCTKR2019006550-appb-I000042
    여기서,
    Figure PCTKR2019006550-appb-I000043
    는 표적 강도,
    Figure PCTKR2019006550-appb-I000044
    는 대상 어류에 입사된 음향신호의 강도,
    Figure PCTKR2019006550-appb-I000045
    은 대상 어류로부터 얻어지는 측정 산란강도를 나타냄.
  5. 제1항에 있어서, 상기 측정값 연산부가 연산하는 상기 체적당 상대적 산란 강도는 다음의 수학식으로 정의되는 것을 특징으로 하는 양식어류 계측 시스템.
    Figure PCTKR2019006550-appb-I000046
    여기서,
    Figure PCTKR2019006550-appb-I000047
    는 체적당 상대적 산란 강도,
    Figure PCTKR2019006550-appb-I000048
    는 표적 강도를 나타냄.
  6. 제1항에 있어서, 상기 측정값 연산부가 연산하는 상기 적분 체적 산란 강도는 다음의 수학식으로 정의되는 것을 특징으로 하는 양식어류 계측 시스템.
    Figure PCTKR2019006550-appb-I000049
    여기서,
    Figure PCTKR2019006550-appb-I000050
    는 적분 체적 산란 강도,
    Figure PCTKR2019006550-appb-I000051
    는 체적당 상대적 산란 강도,
    Figure PCTKR2019006550-appb-I000052
    은 가두리 하부의 수심,
    Figure PCTKR2019006550-appb-I000053
    는 가두리 상부의 수심을 나타냄.
  7. 측정부에서 음향센서를 이용하여 양식장 내의 어류들의 크기 및 산란 강도를 측정하는 단계;
    파라미터 설정부가 양식장의 크기 및 각각의 어류의 어종에 따른 고유값에 따라 파라미터를 설정하는 단계;
    측정값 연산부가 상기 측정된 데이터에 상기 파라미터를 적용하여 표적 강도(Target Strength)를 연산하는 단계;
    상기 측정값 연산부가 상기 표적 강도를 이용하여 단위 체적당 상대적 산란 강도(Volume back scattering strength)를 연산하는 단계;
    상기 측정값 연산부가 상기 단위 체적당 상대적 산란 강도를 양식장 내의 수심에 대해 적분하여 적분 체적 산란 강도(Area back scattering strength)를 연산하는 단계;
    상기 측정값 연산부가 연산된 상기 적분 체적 산란 강도를 연산된 상기 표적 강도로 나누어 양식장 내의 어류 개체수를 연산하는 단계; 및
    표시부가 상기 연산된 양식장 내의 어류 개체수를 표시하는 단계를 포함하는 양식어류 계측 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 파라미터를 설정하는 단계는 측정 대상 어류의 크기에 대한 파라미터인 측정 대상 어류 평균값(Object Length Frequency Key: LFK)을 설정하는 단계를 포함하며,
    상기 대상 어류 평균값은 상기 측정부에서 측정된 대상 어류들의 크기들을 샘플링하여 그 평균값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 양식어류 계측 방법.
  9. 제7항에 있어서, 상기 파라미터를 설정하는 단계는 측정 대상 가두리의 그물에 관한 파라미터인 가두리 그물 값을 설정하는 단계를 포함하며,
    상기 가두리 그물 값은 가두리 상부 및 가두리 하부의 폭과 길이 및 가두리의 높이에 관한 값을 포함하는 것을 특징으로 하는 양식어류 계측 방법.
  10. 제7항에 있어서, 상기 표적 강도를 연산하는 단계에서 상기 표적 강도는 다음의 수학식으로 정의되는 것을 특징으로 하는 양식어류 계측 방법.
    Figure PCTKR2019006550-appb-I000054
    여기서,
    Figure PCTKR2019006550-appb-I000055
    는 표적 강도,
    Figure PCTKR2019006550-appb-I000056
    는 대상 어류에 입사된 음향신호의 강도,
    Figure PCTKR2019006550-appb-I000057
    은 대상 어류로부터 얻어지는 측정 산란강도를 나타냄.
  11. 제7항에 있어서, 상기 단위 체적당 상대적 산란 강도를 연산하는 단계에서 상기 체적당 상대적 산란 강도는 다음의 수학식으로 정의되는 것을 특징으로 하는 양식어류 계측 방법.
    Figure PCTKR2019006550-appb-I000058
    여기서,
    Figure PCTKR2019006550-appb-I000059
    는 체적당 상대적 산란 강도,
    Figure PCTKR2019006550-appb-I000060
    는 표적 강도를 나타냄.
  12. 제7항에 있어서, 상기 적분 체적 산란 강도를 연산하는 단계에서 상기 적분 체적 산란 강도는 다음의 수학식으로 정의되는 것을 특징으로 하는 양식어류 계측 방법.
    Figure PCTKR2019006550-appb-I000061
    여기서,
    Figure PCTKR2019006550-appb-I000062
    는 적분 체적 산란 강도,
    Figure PCTKR2019006550-appb-I000063
    는 체적당 상대적 산란 강도,
    Figure PCTKR2019006550-appb-I000064
    은 가두리 하부의 수심,
    Figure PCTKR2019006550-appb-I000065
    는 가두리 상부의 수심을 나타냄.
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