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KR-20260061690-A - Automatic Feed Supply System for Fish Farms Using a Water Drone

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Abstract

"수상드론을 이용한 양식장 자동사료공급시스테"이 개시된다. 본 발명의 양식장 자동사료공급시스템은, 양식장 일측에 구비되며, 사료가 저장된 급이탱크(210)가 배치된 관제센터(200)와; 상기 관제센터(200)와 통신하며 기설정된 운항경로를 따라 이동하며 사료를 자동으로 양식장으로 공급하는 수상드론(100)을 포함한다. 여기서, 상기 수상드론(100)은, 드론본체(110)와; 상기 드론본체(110)에 구비되어 기설정된 경로를 따라 상기 드론본체(110)가 양식장 내부를 자동으로 운항되게 하는 자동운항부(120)와; 상기 자동운항부(120)의 운항경로로 상기 드론본체(110)가 운항되도록 추진력을 인가하는 엔진부(130)와; 상기 드론본체(110)에 구비되어 상기 드론본체(110)의 운항시에 양식장의 수면으로 기설정된 양만큼 사료를 공급하는 사료공급부(160)와; 상기 자동운항부(120)와 상기 엔진부(130) 및 상기 사료공급부(160)로 전원을 공급하는 배터리(140)와; 상기 관제센터(200)와 통신하며 상기 자동운항부(120)와 상기 엔진부(130) 및 상기 사료공급부(160)를 제어하여 상기 드론본체(110)가 기설정된 운항경로로 운항되며 사료를 자동으로 공급하게 하는 제어부(180)를 포함한다. 그리고, 상기 관제센터(200)는, 상기 수상드론(100)이 도킹하는 선착장(220)과;상기 선착장(220)의 상부에 배치되며 선착장의 하부로 사료공급관(211)이 형성된 상기 급이탱크(210)와; 상기 사료공급관(211)에 결합되어 상기 사료공급관(211)을 개폐하는 공급관개폐도어(213)을 포함한다. 여기서, 상기 선착장(220)의 전면에는 상기 수상드론(100)의 도킹을 감지하는 도킹센서(223)가 구비되며, 상기 수상드론(100)의 도킹위치는 상기 사료공급관(211)의 하부에 상기 사료공급부(160)가 배치되는 위치이고, 상기 도킹센서(223)가 상기 수상드론(100)의 도킹을 감지하면, 상기 공급관개폐도어(213)가 개방되어 상기 사료공급관(211)의 사료가 상기 사료공급관(211)으로 공급되는 것이 바람직하다.

Inventors

  • 이종남
  • 김형민

Assignees

  • 성창수산영어조합법인

Dates

Publication Date
20260506
Application Date
20241028

Claims (3)

  1. 경계가 있는 양식장 내부를 자동으로 운항하며 자동으로 사료를 공급하는 양식장 자동사료공급시스템에 있어서, 양식장 일측에 구비되며, 사료가 저장된 급이탱크(210)가 배치된 관제센터(200)와; 상기 관제센터(200)와 통신하며 기설정된 운항경로를 따라 이동하며 사료를 자동으로 양식장으로 공급하는 수상드론(100)을 포함하며, 상기 수상드론(100)은, 드론본체(110)와; 상기 드론본체(110)에 구비되어 기설정된 경로를 따라 상기 드론본체(110)가 양식장 내부를 자동으로 운항되게 하는 자동운항부(120)와; 상기 자동운항부(120)의 운항경로로 상기 드론본체(110)가 운항되도록 추진력을 인가하는 엔진부(130)와; 상기 드론본체(110)에 구비되어 상기 드론본체(110)의 운항시에 양식장의 수면으로 기설정된 양만큼 사료를 공급하는 사료공급부(160)와; 상기 자동운항부(120)와 상기 엔진부(130) 및 상기 사료공급부(160)로 전원을 공급하는 배터리(140)와; 상기 관제센터(200)와 통신하며 상기 자동운항부(120)와 상기 엔진부(130) 및 상기 사료공급부(160)를 제어하여 상기 드론본체(110)가 기설정된 운항경로로 운항되며 사료를 자동으로 공급하게 하는 제어부(180)를 포함하며, 상기 관제센터(200)는, 상기 수상드론(100)이 도킹하는 선착장(220)과; 상기 선착장(220)의 상부에 배치되며 선착장의 하부로 사료공급관(211)이 형성된 상기 급이탱크(210)와; 상기 사료공급관(211)에 결합되어 상기 사료공급관(211)을 개폐하는 공급관개폐도어(213)을 포함하며, 상기 선착장(220)의 전면에는 상기 수상드론(100)의 도킹을 감지하는 도킹센서(223)가 구비되며, 상기 수상드론(100)의 도킹위치는 상기 사료공급관(211)의 하부에 상기 사료공급부(160)가 배치되는 위치이고, 상기 도킹센서(223)가 상기 수상드론(100)의 도킹을 감지하면, 상기 공급관개폐도어(213)가 개방되어 상기 사료공급관(211)의 사료가 상기 사료공급관(211)으로 공급되는 것을 특징으로 하는 양식장 자동사료공급시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 엔진부(130)는, 상기 드론본체(110)의 하부에 길이방향을 따라 구비되는 엔진모터(131)와; 상기 엔진모터(131)의 후방에 구비되는 프로펠러(133,135)와; 상기 엔진모터(131)와 상기 프로펠러(133,135)를 내부에 수용하는 덕트(137)와; 상기 덕트(137)의 후방에 결합되며 상기 프로펠러(133,135)로 이물질이 유입되는 것을 차단하는 덮개망(139)을 포함하는 것을 특징으로 하는 양식장 자동사료급여용 수상드론.
  3. 제2항에 있어서, 상기 사료공급부(160)는, 상기 드론본체(110)의 상부에 구비되어 사료가 수용되는 호퍼(161)와; 상기 호퍼(161)의 상부에 개폐가능하게 결합되는 호퍼도어(162)와; 상기 드론본체(110)의 내부에 상기 호퍼(161)와 연통되게 구비되며 상기 드론본체(110)의 측면으로 연장된 사료배출관(163)과; 상기 사료배출관(163)에 길이방향으로 구비되어 회전되며 일정량의 사료가 상기 사료배출관(163)을 통해 수면으로 배출되게 하는 이송스크류(165)를 포함하며, 상기 도킹센서(223)가 상기 수상드론(100)의 도킹을 감지하면, 상기 호퍼도어(162)가 개방되고, 상기 사료공급관(211)으로부터 상기 호퍼(161)로 사료가 공급되는 것을 특징으로 하는 양식장 자동사료공급시스템.

Description

수상드론을 이용한 양식장 자동사료공급시스템{Automatic Feed Supply System for Fish Farms Using a Water Drone} 본 발명은 양식장 자동사료공급시스템에 관한 것으로서, 보다 자세히는 작업자의 수동 조작없이 수상드론이 관제센터에서 자동으로 사료를 보충한 후 설정된 경로를 따라 양식장 내부를 자동으로 운항하며 설정된 양만큼의 사료를 공급할 수 있는 양식장 자동사료공급시스템에 관한 것이다. 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 가두리그물을 발판구조물과 함께 계류식으로 설치하여 각종 어류를 고밀도로 양식하는 가두리 양식장 시설에서는 어류의 성장에 필요한 먹이, 즉 사료를 요구하는 시간대에 맞추어 주기적으로 공급시키는 것이 양식장의 관리 측면에 있어 가장 중요한 부분을 차지한다. 기존에는 양식장 관리인이 현장으로 직접 투입되어 사료저장통에 저장된 사료를 바가지 등으로 퍼담아 사료를흩뿌리는 방식의 수작업이 행하여졌으나, 이는 인력란과 경제적 부담을 야기하게 되어 최근에는 자동화된 사료공급장치가 현장의 관리인을 대신하는 추세로 나아가고 있다. 이에 도 1에 도시된 바와 같은 자동사료공급장치가 사용된다. 도 1에 도시된 종래 자동사료공급장치(10)는 양식장에 설치된 레일(20)을 따라 이동하며 사료를 공급하였다. 그런데, 이러한 종래 자동사료공급장치(10)는 레일(20)이 양식장의 테두리를 따라서만 배치되므로, 양식장 전 영역에 사료를 공급하기 어렵고 설치 시간과 비용에 비해 효율이 낮은 한계가 있었다. 또한, 보트를 이용해 양식장을 돌며 사료를 공급하기도 하나, 양식장 내부의 해조류, 슬러지 등의 이물질등이 보트의 스크류에 걸려 운행이 계속 멈추거나 고장이 발생되는 문제가 있었다. 도 1은 종래 자동사료공급장치의 일례를 도시한 예시도, 도 2는 본 발명에 따른 양식장 자동사료공급시스템의 전체 구성을 도시한 사시도, 도 3은 본 발명에 따른 양식장 자동사료공급시스템의 제어구성을 도시한 블럭도, 도 4는 본 발명에 따른 양식장 자동사료공급시스템의 수상드론의 구성을 도시한 사시도, 도 5는 본 발명에 따른 수상드론의 구성을 분해하여 도시한 분해사시도, 도 6은 본 발명에 따른 수상드론의 측단면구성을 도시한 측단면도, 도 7은 본 발명에 따른 수상드론의 횡단면구성을 도시한 횡단면도이고, 도 8과 도 9는 본 발명에 따른 수상드론이 관제센터에 도킹하는 과정을 도시한 도면들이다. 이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예 및 첨부하는 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하되, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭함을 전제하여 설명하기로 한다. 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에서 어느 하나의 구성요소가 다른 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 당해 구성요소만으로 이루어지는 것으로 한정되어 해석되지 아니하며, 다른 구성요소들을 더 포함할 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 도 2는 본 발명에 따른 양식장 자동사료공급시스템(1)에 의해 양식장(W)에 사료가 공급되는 과정을 도시한 예시도이고, 도 3은 양식장 자동사료공급시스템(1)의 제어흐름을 개략적으로 도시한 블럭도이다. 도 2와 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 양식장 자동사료공급시스템(1)은 양식장(W)에 고정설치된 관제센터(200)와, 관제센터(200)에서 설정한 사료공급 경로를 따라 무인으로 양식장(W) 내부를 자동 운항하며 사료를 공급하는 수상드론(100)을 포함한다. 수상드론(100)은 관제센터(200)에 설치된 급이탱크(210)로부터 사료(M)를 자동으로 보충받고, 기설정된 사료공급 경로를 따라 양식장 내부를 운항하며 물고기들에게 사료(M)를 공급한다. 본 발명에 사용되는 수상드론(100)은 양식장(W) 내부를 떠 다니는 해조류나 슬러지, 쓰레기 등과 같은 이물질의 영향을 받지 않고 자유롭게 무인으로 운항하며 사료를 공급한다. 이에 의해 관리자 없이 무인으로 양식장 내부에 사료를 주기적으로 정해진 량만큼 급이할 수 있어 양식장을 관리하기 위한 인건비와 관리비용을 줄일 수 있는 효과가 있다. 또한, 관제센터(200)와 관리자의 휴대단말기가 통신으로 연결되어 현재 급이탱크(210) 내부의 잔여 사료량과 수상드론(100)의 운항 상태에 대해 전달받을 수 있어 원거리에서도 양식장의 운영상태를 모니터링 할 수 있는 장점이 있다. 도 4는 본 발명의 양식장 자동사료공급시스템(1)에 사용되는 수상드론(100)의 구성을 도시한 사시도이다. 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 수상드론(100)은 드론본체(110)와, 드론본체(110)에 결합되어 드론본체(110)가 기설정된 경로를 따라 자동으로 운항할 수 있게 하는 자동운항부(120)와, 드론본체(110)의 하부에 구비되어 드론본체(110)가 운항할 수 있도록 추진력을 제공하는 엔진부(130)와, 자동운항부(120)와 엔진부(130)로 전원을 공급하는 배터리(140)와, 엔진부(130) 후방의 덮개망(139)에 부착된 이물질을 압축공기를 분사하여 제거하는 덮개이물질제거부(150)와, 드론본체(110)의 상부에 구비되어 양식장의 수면으로 사료(M)를 자동으로 공급하는 사료공급부(160)와, 관제센터(200)와 통신하며 자동운항부(120)와 엔진부(130)에 의해 드론본체(110)가 자동으로 운항하며 사료를 공급할 수 있게 각 구성들을 제어하는 제어부(180)를 포함한다. 드론본체(110)는 소형보트 형태로 구비되어 자동운항부(120)와 엔진부(130)에 의해 양식장 내부의 기설정된 경로를 따라 운항한다. 드론본체(110)는 사료(M)를 수용할 수 있는 최소한의 크기로 구비되어 엔진부(130)를 구동하기 위한 배터리(140)의 소모량을 최소한으로 줄일 수 있다. 드론본체(110)의 하부에는 도 5에 도시된 바와 같이 엔진부(130)가 결합되는 엔진수용공간(111)이 구비된다. 그리고, 드론본체(110)의 전방 상면에는 사료공급부(160)의 호퍼(161)가 결합되는 호퍼결합공간(113)이 구비된다. 호퍼결합공간(113)에는 사료배출관(163)과 이송스크류(165)가 결합된다. 자동운항부(120)는 도 6에 도시된 바와 같이 드론본체(110)의 전방에 구비되어 드론본체(110)가 기설정된 항로를 따라 양식장 내부를 운항할 수 있게 한다. 자동운항부(120)는 현재 드론본체(110)의 위치와 상태를 감지하는 센서모듈(121)과, 드론본체(110)의 전방상황을 촬영하는 카메라(123)를 포함한다. 센서모듈(121)은 관제센터(200)에서 기설정한 경로의 좌표값을 따라 드론본체(110)가 이동할 수 있게 위치와 경로, 장애물 등을 감지하여 제어부(180)로 전송한다. 센서모듈(121)은 GPS, IMU, 자이로스코프 및 가속도계, 지자기센서, 초음파센서를 포함한다. GPS는 드론본체(110)의 현재 위치를 실시간으로 추적하고, 설정된 경로의 좌표값을 따라 드론본체(110)가 정확하게 이동할 수 있게 한다. IMU (Inertial Measurement Unit)는 드론본체(110)의 회전, 기울기, 속도 등을 측정한다. GPS가 없는 상황이나 신호가 약한 환경에서도 IMU는 위치와 방향을 보정할 수 있다. 자이로스코프 및 가속도계는 드론본체(110)의 기울기와 움직임을 실시간으로 측정하여 드론본체(110)가 안정적으로 움직일 수 있제 보정한다. 지자기 센서 (Magnetometer)는 나침반 역할을 하여 드론본체(110)의 방향을 확인하고, 경로를 유지하도록 도와준다. 초음파 센서 또는 라이다 (LIDAR)는 물 위의 장애물을 감지하고, 수상드론(100)이 충돌을 피할 수 있게 한다. 센서모듈(121)의 각 센서들은 감지결과를 실시간으로 제어부(180)로 전송하고, 제어부(180)는 감지결과를 드론통신부(181)가 관제센터(200)의 관제통신부(241)로 전송하게 한다. 관제센터(200)에서는 수신된 감지결과를 기초로 드론본체(110)의 위치와 방향을 실시간으로 확인하며, 장애물을 회피해 충돌을 피하도록 경로를 수정한다. 카메라(123)는 드론본체(110)의 전방에 구비되어 드론본체(110)가 운항할 방향의 영상을 촬영한다. 촬영된 영상은 제어부(180)의 드론통신부(181)를 통해 관제센터(200)로 전송되고, 관제센터(200)는 수신된 영상을 컴퓨터 비전 기술을 사용해 물체나 장애물 등을 분석하고 경로 수정 여부에 사용한다. 또한, 자동주행부(120)는 GPS 데이터를 기반으로 보트의 방향을 제어하고 설정된 경로를 따라 정확하게 이동할 수 있게 하는 자동조타장치(미도시)를 포함한다. 자동조타장치는 센서모듈(121)로부터 수집된 데이터를 바탕으로 배의 현재 위치와 설정된 경로를 비교하고, 이를 기반으로 방향을 조정한다. 자동조타장치는 관제센터(200)로부터 수신받은 기설정된 사료 공급 경로의 GPS 좌표값과 현재 위치의 좌표값 및 방향 데이터를 비교하여 드론본체(110)의 방향을 수정할 필요가 있을 때 조타 명령을 생성한다. 경우에 따라 자동조타장치의 역할을 관제센터(200)에서 직접 수행할 수도 있다. 엔진부(130)는 기설정된 경로를 따라 드론본체(110)가 운행될 수 있게 추진력을 제공한다. 도 5에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 엔진부(130)는 장애물이 많은 양식장 내부에서 슬러지나 해초 등에 걸리지 않고 안정적으로 운항할 수 있도록 프로펠러(133,135)가 덕트(137) 내부에 수용된 덕트형 프로펠러를 채용한다. 엔진부(130)는 배터리(140)로부터 전원을 공급받아 동작되는 엔진모터(131)와, 엔진모터(131)의 전후에 결합된 한 쌍의 프로펠러(133,135)와, 엔진모터(131)와 한 쌍의 프로펠러(133,135)를 내부에 수용하는 덕트(137)와, 덕트(137)의 후방을 덮는 덮개망(139)을 포함한다. 덕트(137)는 내부에 한 쌍의 프로펠러(133,135)를 수용하여 양식장 내부에 부유하는 해초, 슬러지, 쓰레기와 같은 이물질 등이 프로펠러(133,135)로 유입되는 것을 차단하여 프로펠러(133,135)가 고장나지 않고 안정적으로 양식장 내부를 이동할 수