본 발명은 압력순환흡착형 산소-질소 발생장치 기반 수산양식 식물재배 통합시스템에 관한 것으로, 좀더 구체적으로는 압력순환흡착(PSA) 방식으로 산소와 질소를 분리 생성하고, 산소와 질소를 각각 산소탱크와 질소탱크에 저장하며, 산소탱크의 산소는 수산양식장의 물 내부로 투입하여 용존 산소량(DO)를 증대시키도록 하는 한편, 질소탱크의 질소는 식물재배공간으로 투입하여 질소비료 또는 질소고정 등의 공급형태로 식물재배에 필수적인 질소가 원활하게 공급되도록 하는 압력순환흡착형 산소-질소 발생장치 기반 수산양식 식물재배 통합시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an integrated system for aquaculture and plant cultivation based on a pressure-cycling adsorption-type oxygen-nitrogen generator, and more specifically, to an integrated system for aquaculture and plant cultivation based on a pressure-cycling adsorption-type oxygen-nitrogen generator, which separately produces oxygen and nitrogen by means of a pressure-cycling adsorption (PSA) method, stores the oxygen and nitrogen in an oxygen tank and a nitrogen tank, respectively, and injects the oxygen in the oxygen tank into the water of an aquaculture farm to increase the dissolved oxygen (DO), while injecting the nitrogen in the nitrogen tank into a plant cultivation space to smoothly supply nitrogen, which is essential for plant cultivation, in the form of nitrogen fertilizer or nitrogen fixation.
아쿠아포닉스(Aquaponics) 농법이란 식물과 어류를 하나의 시스템에서 기르는 것을 의미한다. 어류에서 배출되는 배설물 및 사료 찌꺼기를 식물의 영양분으로 삼는 것으로, 물 사용량을 줄일 수 있으며, 에너지 효율이 높고, 비료 구입 비용을 줄일 수 있다.Aquaponics is a farming method that involves growing plants and fish in one system. By using the waste and feed waste from the fish as nutrients for the plants, it is possible to reduce water usage, increase energy efficiency, and reduce fertilizer purchase costs.
이와 같은 아쿠아포닉스 관련기술로는 대한민국 등록특허 제10-2226453호 "아쿠아포닉스 복합 재배장치", 공개번호 제10-2022-0147735호 "아쿠아포닉스 장치" 등이 개시되어 있다.As for aquaponics-related technologies, Korean Patent No. 10-2226453 entitled “Aquaponics Complex Cultivation Device” and Publication No. 10-2022-0147735 entitled “Aquaponics Device” are disclosed.
상기 "아쿠아포닉스 복합 재배장치"는 딸기와 같이 별도의 영양분이 많이 요구되는 작물의 재배를 위한 것으로, 양어를 양식하는 양어양식수조; 상기 양어양식수조로부터 양액을 공급받아 내부에서 배양된 박테리아에 의해 상기 양액에 함유된 성분을 변경하여 공급하는 바이오 필터 탱크; 작물의 생장에 필요한 영양원소를 공급하는 영양원소 공급수단; 상기 바이오 필터 탱크에서 양액을 공급받고, 상기 영양원소 공급수단으로 부터 상기 영양원소를 공급받는 재배베드; 및 상기 재배베드와 연결되고 상기 양액을 배출하는 배출관을 포함하는 구성을 개시하고 있다.The above "aquaponics complex cultivation device" is for cultivation of crops such as strawberries that require a lot of separate nutrients, and includes an aquaculture tank for cultivating fish; a biofilter tank that receives nutrient solution from the aquaculture tank and changes and supplies the components contained in the nutrient solution using bacteria cultured therein; a nutrient supply means for supplying nutrients necessary for the growth of crops; a cultivation bed that receives nutrient solution from the biofilter tank and receives the nutrients from the nutrient supply means; and a discharge pipe connected to the cultivation bed and discharges the nutrient solution.
또한, 상기 "아쿠아포닉스 장치"는 식물을 재배하는 공간을 제공하는 재배조; 양식 공간을 제공하는 양식조; 상기 재배조에 물을 공급하는 제1탱크; 상기 양식조에 물을 공급하는 제2탱크; 상기 제1탱크 및 제2탱크의 수온을 제어하는 온도조절기; 및 상기 재배조, 양식조, 제1탱크, 제2탱크 및 온도조절기 사이에 물을 공급하는 경로를 제공하는 배관부;를 포함하는 구성을 개시하고 있다.In addition, the "aquaponics device" discloses a configuration including a cultivation tank providing a space for cultivating plants; an aquaculture tank providing a space for cultivating plants; a first tank supplying water to the cultivation tank; a second tank supplying water to the aquaculture tank; a temperature controller controlling water temperatures in the first tank and the second tank; and a piping section providing a path for supplying water between the cultivation tank, the aquaculture tank, the first tank, the second tank, and the temperature controller.
이와 같은 아쿠아포닉스 장치는 영양분의 공급, 물 공급 이외에 생물에게 필수적인 산소와 질소의 공급도 원활하게 이루어져야 수산양식과 식물재배가 문제없이 안정되게 수행되므로, 산소와 질소의 원활한 공급을 위한 시스템 개발도 현재 다양하게 이루어지고 있다.In addition to the supply of nutrients and water, aquaponics devices such as this one also need to smoothly supply oxygen and nitrogen, which are essential for living organisms, so that aquaculture and plant cultivation can be carried out stably without problems. Therefore, various systems for the smooth supply of oxygen and nitrogen are currently being developed.
따라서 본 발명은 이와 같은 기술개발의 일환으로, 압력순환흡착(PSA) 방식으로 산소와 질소를 분리 생성하고, 산소와 질소를 각각 산소탱크와 질소탱크에 저장하며, 산소탱크의 산소는 수산양식장의 물 내부로 투입하여 용존 산소량(DO)를 증대시키도록 하는 한편, 질소탱크의 질소는 식물재배공간으로 투입하여 질소비료 또는 질소고정 등의 공급형태로 식물재배에 필수적인 질소가 원활하게 공급되도록 하는 새로운 형태의 압력순환흡착형 산소-질소 발생장치 기반 수산양식 식물재배 통합시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.Therefore, the present invention, as part of such technological development, aims to provide a novel pressure-swing adsorption-type oxygen-nitrogen generator-based integrated aquaculture plant cultivation system, which separates and generates oxygen and nitrogen by means of a pressure-swing adsorption (PSA) method, stores the oxygen and nitrogen in an oxygen tank and a nitrogen tank, respectively, and injects the oxygen in the oxygen tank into the water of an aquaculture farm to increase the dissolved oxygen (DO), while injecting the nitrogen in the nitrogen tank into a plant cultivation space to smoothly supply nitrogen, which is essential for plant cultivation, in the form of nitrogen fertilizer or nitrogen fixation.
특히 본 발명은 산소탱크 상태정보검출모듈/질소탱크 상태정보검출모듈을 통해 산소탱크/질소탱크에 저장된 산소/질소의 현재압력, 수산양식장/식물재배공간으로 투입되는 산소/질소의 투입유량을 검출하고, 양식장 산소농도측정센서/식물재배공간 질소농도측정센서를 통해 수산양식장의 물 내부 산소농도 및 식물재배공간의 토양 또는 배양액 내부 질소농도를 측정한 다음, 수산양식장의 물 내부로의 산소 투입량 및 식물재배공간으로 질소비료/질소공정 등의 공급형태로 투입되는 질소 투입량을 제어함으로써 최적화된 수산양식 환경과 식물재배 환경을 제공할 수 있게 되어 생산량 증대를 도모할 수 있는 새로운 형태의 압력순환흡착형 산소-질소 발생장치 기반 수산양식 식물재배 통합시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.In particular, the present invention detects the current pressure of oxygen/nitrogen stored in an oxygen tank/nitrogen tank and the input flow rate of oxygen/nitrogen supplied to an aquaculture farm/plant cultivation space through an oxygen tank status information detection module/nitrogen tank status information detection module, measures the oxygen concentration inside the water of an aquaculture farm and the nitrogen concentration inside the soil or culture medium of a plant cultivation space through an aquaculture farm oxygen concentration measurement sensor/plant cultivation space nitrogen concentration measurement sensor, and then controls the amount of oxygen supplied to the water of the aquaculture farm and the amount of nitrogen supplied to the plant cultivation space in the form of nitrogen fertilizer/nitrogen process, thereby providing an optimized aquaculture environment and plant cultivation environment, thereby aiming to increase production, thereby providing an integrated aquaculture plant cultivation system based on a new type of pressure cyclic adsorption type oxygen-nitrogen generator.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 본 발명은 외부로부터 공급되는 공기에 대한 압력순환흡착(pressure swing adsorption, PSA) 프로세스가 수행되면서 산소와 질소를 분리 생성하는 압력순환흡착형 산소-질소 발생장치(100); 상기 압력순환흡착형 산소-질소 발생장치(100)로부터 산소를 공급받아 저장하는 산소탱크(200a); 상기 압력순환흡착형 산소-질소 발생장치(100)로부터 질소를 공급받아 저장하는 질소탱크(200b); 상기 산소탱크(200a)와 수산양식장(A)을 연결하는 수산양식장 산소공급배관(300a); 상기 질소탱크(200b)와 식물재배공간(B)을 연결하는 식물재배공간 질소공급배관(300b); 상기 수산양식장 산소공급배관(300a) 상에 설치되고, 상기 수산양식장(A)의 물 내부로의 산소 투입량을 제어하는 수산양식장 산소투입 제어장치(400a); 상기 식물재배공간 질소공급배관(300b) 상에 설치되고, 상기 식물재배공간(B)에서 사용되는 질소비료를 제조하는 질소비료 제조장치(C)나 상기 식물재배공간(B)에서 사용되는 질소성분 함유 공급수를 생성하는 질소성분 함유 공급수 생성장치(D)로의 질소 투입량을 제어하는 식물재배공간 질소투입 제어장치(400b); 상기 압력순환흡착형 산소-질소 발생장치(100), 수산양식장 산소투입 제어장치(400a), 식물재배공간 질소투입 제어장치(400b)를 종합적으로 제어하는 중앙처리 제어장치(1000);를 포함하는 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 압력순환흡착형 산소-질소 발생장치 기반 수산양식 식물재배 통합시스템을 제공한다.According to the features of the present invention for achieving the above-described object, the present invention comprises: a pressure swing adsorption type oxygen-nitrogen generator (100) which separates and generates oxygen and nitrogen while performing a pressure swing adsorption (PSA) process on air supplied from the outside; an oxygen tank (200a) which receives and stores oxygen from the pressure swing adsorption type oxygen-nitrogen generator (100); a nitrogen tank (200b) which receives and stores nitrogen from the pressure swing adsorption type oxygen-nitrogen generator (100); an aquaculture farm oxygen supply pipe (300a) which connects the oxygen tank (200a) and an aquaculture farm (A); a plant cultivation space nitrogen supply pipe (300b) which connects the nitrogen tank (200b) and a plant cultivation space (B); The present invention provides an integrated aquaculture plant cultivation system based on a pressure-cycling adsorption type oxygen-nitrogen generator, characterized by comprising: an aquaculture farm oxygen injection control device (400a) installed on the aquaculture farm oxygen supply pipe (300a) and controlling the amount of oxygen injected into the water of the aquaculture farm (A); a plant cultivation space nitrogen injection control device (400b) installed on the plant cultivation space nitrogen supply pipe (300b) and controlling the amount of nitrogen injected into a nitrogen fertilizer manufacturing device (C) that manufactures nitrogen fertilizer used in the plant cultivation space (B) or a nitrogen component-containing supply water generating device (D) that generates nitrogen component-containing supply water used in the plant cultivation space (B); and a central processing control device (1000) that comprehensively controls the pressure-cycling adsorption type oxygen-nitrogen generator (100), the aquaculture farm oxygen injection control device (400a), and the plant cultivation space nitrogen injection control device (400b).
이와 같은 본 발명에 따른 압력순환흡착형 산소-질소 발생장치 기반 수산양식 식물재배 통합시스템은 상기 산소탱크(200a)에 저장된 산소의 현재압력, 상기 수산양식장(A)으로 투입되는 산소의 투입유량을 포함하는 산소탱크 상태정보를 검출하는 산소탱크 상태정보검출모듈(500a); 상기 질소탱크(200b)에 저장된 질소의 현재압력, 상기 식물재배공간(B)으로 투입되는 질소의 투입유량을 포하마는 질소탱크 상태정보를 검출하는 질소탱크 상태정보검출모듈(500b); 상기 수산양식장(A)의 물 내부 산소농도를 측정하는 양식장 산소농도측정센서(600a); 상기 식물재배공간(B)의 토양 또는 배양액 내부 질소농도를 측정하는 식물재배공간 질소농도측정센서(600b);를 포함하고,The integrated aquaculture plant cultivation system based on the pressure-cycling adsorption type oxygen-nitrogen generator according to the present invention comprises an oxygen tank status information detection module (500a) for detecting oxygen tank status information including the current pressure of oxygen stored in the oxygen tank (200a) and the input flow rate of oxygen supplied to the aquaculture farm (A); a nitrogen tank status information detection module (500b) for detecting nitrogen tank status information including the current pressure of nitrogen stored in the nitrogen tank (200b) and the input flow rate of nitrogen supplied to the plant cultivation space (B); an aquaculture farm oxygen concentration measurement sensor (600a) for measuring the oxygen concentration inside the water of the aquaculture farm (A); and a plant cultivation space nitrogen concentration measurement sensor (600b) for measuring the nitrogen concentration inside the soil or culture solution of the plant cultivation space (B).
상기 중앙처리 제어장치(1000)는 상기 산소탱크 상태정보검출모듈(500a), 질소탱크 상태정보검출모듈(500b), 양식장 산소농도측정센서(600a), 식물재배공간 질소농도측정센서(600b)로부터 산소탱크 상태정보, 질소탱크 상태정보, 양식장 산소농도정보, 식물재배공간 질소농도정보를 전달받아 이에 맞추어진 맞춤 제어신호를 생성하고, 맞춤 제어신호에 따라 상기 압력순환흡착형 산소-질소 발생장치(100), 수산양식장 산소투입 제어장치(400a), 식물재배공간 질소투입 제어장치(400b)를 제어할 수 있다.The central processing control unit (1000) receives oxygen tank status information, nitrogen tank status information, fish farm oxygen concentration information, and plant cultivation space nitrogen concentration information from the oxygen tank status information detection module (500a), the nitrogen tank status information detection module (500b), the fish farm oxygen concentration measurement sensor (600a), and the plant cultivation space nitrogen concentration measurement sensor (600b), generates a customized control signal suited thereto, and controls the pressure circulating adsorption type oxygen-nitrogen generator (100), the fish farm oxygen injection control device (400a), and the plant cultivation space nitrogen injection control device (400b) according to the customized control signal.
이와 같은 본 발명에 따른 압력순환흡착형 산소-질소 발생장치 기반 수산양식 식물재배 통합시스템은 상기 산소탱크(200a)와 식물재배공간(B)을 연결하는 식물재배공간 산소공급배관(700); 상기 식물재배공간(B)의 내부 공기 중 산소농도를 측정하는 식물재배공간 산소농도측정센서(800); 상기 식물재배공간 산소공급배관(700) 상에 설치되고, 상기 식물재배공간(B)의 내부 공기로의 산소 투입량을 제어하는 식물재배공간 산소투입 제어장치(900);를 더 포함할 수 있다.The integrated aquaculture plant cultivation system based on the pressure-cycling adsorption type oxygen-nitrogen generator according to the present invention may further include a plant cultivation space oxygen supply pipe (700) connecting the oxygen tank (200a) and the plant cultivation space (B); a plant cultivation space oxygen concentration measuring sensor (800) for measuring the oxygen concentration in the air inside the plant cultivation space (B); and a plant cultivation space oxygen input control device (900) installed on the plant cultivation space oxygen supply pipe (700) and controlling the amount of oxygen input into the air inside the plant cultivation space (B).
이와 같은 본 발명에 따른 압력순환흡착형 산소-질소 발생장치 기반 수산양식 식물재배 통합시스템에서 상기 압력순환흡착형 산소-질소 발생장치(100)는, 설정압의 공기를 공급하는 공기 공급장치(10)와; 공기 공급장치(10)와 연결되어 공기가 유입되는 공기 수용공간(211)과, 질소가 유입되는 질소 수용공간(221)이 서로 분리되어 내부에 형성되며, 질소 수용공간(221)에 연통되는 질소 배출구(23)가 형성되어 질소가 외부로 배출되도록 하는 케이싱(20a)과; 케이싱(20a)에 설치되는 구동모터(30)와; 구동모터(30)와 연결되어 케이싱(20a)의 내부에 배치되고, 공기 수용공간(211)에 연통되어 공기가 통과하는 공기통로(43)과 질소 수용공간(221)에 연통되어 질소가 통과하는 질소통로(44)가 서로 분리되어 형성된 다채널 블록체(40)와; 일측 표면에 다채널 블록체(40)의 공기통로(43)와 질소통로(44)에 연통될 수 있는 복수개의 제1통공(51)이 형성되고, 타측 표면에 복수개의 제1통공(51)과 각각 연통되는 복수개의 제2통공(52)이 형성되는 기체 중계용 판체(50)와; 길이방향 양단부가 개방되어 기체의 유출입이 가능하도록 하고, 기체 중계용 판체(50)의 타측 표면에 길이방향 일단부가 연결되며, 흡착제가 배치된 내부통로가 기체 중계용 판체(50)의 제2통공(52)과 연통되게 형성되고, 제2통공(52)으로 유입된 공기로부터 질소가 흡착되어 산소가 생성되면서 길이방향 타단부로 배출되는 산소 생성공정과 길이방향 타단부로부터 유입된 산소에 의해 흡착제에 흡착된 질소가 탈착되면서 길이방향 일단부와 기체중계용 판체(50)의 제2통공(52)으로 배출되는 질소 배출공정 중에서 선택된 어느 하나의 공정이 교번되게 수행되는 복수개의 흡착 배드(60)와; 복수개의 흡착 배드(60) 각각의 길이방향 타단부가 연통되는 복수개의 산소 출입공(71)이 일측 표면에 형성되고, 산소 생성공정을 수행하고 있는 흡착 배드(60)로부터 전달되는 산소를 산소 출입공(71)으로 유출시키는 한편, 산소 출입공(71)으로 유입되는 산소를 질소 배출공정을 수행하는 흡착 배드(60)로 유입시키는 산소 전달용 판체(70)와; 산소 전달용 판체(70)의 산소 출입공(71)과 연통되게 설치되고, 산소 전달용 판체(70)로부터 전달되는 산소를 수용하는 한편 질소 배출공정을 위한 여분의 산소를 산소 전달용 판체(70)의 산소 출입공(71)으로 전달하는 산소 수용구(80)와; 산소 수용구(80)에 수용된 여분의 산소를 산소 전달용 판체(70)의 산소 출입공(71)으로 유도하는 산소 흡착배드 유도기구(82) 및; 공기 공급장치(10), 구동모터(30), 산소 흡착배드 유도기구(82)의 동작을 제어하는 컨트롤러(90)를 포함하는 구성으로 이루어져, 95% 이상의 고순도 산소가 발생되도록 할 수 있다.In the integrated aquaculture plant cultivation system based on the pressure-cycling adsorption type oxygen-nitrogen generator according to the present invention, the pressure-cycling adsorption type oxygen-nitrogen generator (100) comprises: an air supply device (10) that supplies air at a set pressure; a casing (20a) that is connected to the air supply device (10) and has an air receiving space (211) into which air is introduced, and a nitrogen receiving space (221) into which nitrogen is introduced, formed separately inside, and has a nitrogen outlet (23) that is connected to the nitrogen receiving space (221) to allow nitrogen to be discharged to the outside; a drive motor (30) that is installed in the casing (20a); a multi-channel block body (40) that is connected to the drive motor (30) and arranged inside the casing (20a), has an air passage (43) that is connected to the air receiving space (211) and through which air passes, and a nitrogen passage (44) that is connected to the nitrogen receiving space (221) and through which nitrogen passes, formed separately inside; A gas relay plate body (50) having a plurality of first holes (51) formed on one surface that can communicate with the air passages (43) and nitrogen passages (44) of a multi-channel block body (40), and a plurality of second holes (52) formed on the other surface that are each connected to the plurality of first holes (51); A plurality of adsorption beds (60) in which one of the processes is alternately performed among an oxygen generation process in which nitrogen is adsorbed from air introduced through the second hole (52) to generate oxygen and discharge it through the other end in the longitudinal direction, and a nitrogen discharge process in which nitrogen adsorbed on the adsorbent by oxygen introduced through the other end in the longitudinal direction is desorbed and discharged through the one end in the longitudinal direction and the second hole (52) of the gas relay plate (50), wherein both longitudinal ends are open to allow gas to flow in and out, and one longitudinal end is connected to the other surface of the gas relay plate (50), and an internal passage in which an adsorbent is arranged is formed to communicate with the second hole (52) of the gas relay plate (50); An oxygen transfer plate (70) in which a plurality of oxygen inlet/outlet holes (71) are formed on one surface of each of a plurality of adsorption beds (60) and which are connected to each other in the longitudinal direction, and which allows oxygen transferred from an adsorption bed (60) performing an oxygen generation process to flow out through the oxygen inlet/outlet holes (71) while allowing oxygen introduced into the oxygen inlet/outlet holes (71) to flow into an adsorption bed (60) performing a nitrogen discharge process; an oxygen receiving port (80) which is installed to be in communication with the oxygen inlet/outlet holes (71) of the oxygen transfer plate (70) and which receives oxygen transferred from the oxygen transfer plate (70) while allowing surplus oxygen for a nitrogen discharge process to be delivered to the oxygen inlet/outlet holes (71) of the oxygen transfer plate (70); an oxygen adsorption bed induction mechanism (82) which guides surplus oxygen received in the oxygen receiving port (80) to the oxygen inlet/outlet holes (71) of the oxygen transfer plate (70); and It is composed of a configuration including an air supply device (10), a driving motor (30), and a controller (90) that controls the operation of an oxygen adsorption bed induction mechanism (82), so that high-purity oxygen of 95% or more can be generated.
이와 같은 본 발명에 따른 압력순환흡착형 산소-질소 발생장치 기반 수산양식 식물재배 통합시스템에서 상기 중앙처리 제어장치(1000)는, 상기 수산양식장(A)과 식물재배공간(B)에서 생장하는 생물종 정보가 입력되는 생물종 입력유닛(1100); 현재 계절정보, 현재 시간정보, 현재 기온정보, 상기 수산양식장(A)과 식물재배공간(B)의 현재 수온정보가 각각 수집되는 환경정보 수집유닛(1200); 생물종 별로 계절, 일일시간, 기온, 수온에 대응하는 최적 산소공급량정보, 최적 질소공급량정보가 데이터베이스화되어 있는 최적정보 DB(1300); 상기 생물종 입력유닛(1100), 환경정보 수집유닛(1200)으로부터 입력되는 생물종 정보, 현재 계절정보, 현재 시간정보, 현재 기온정보, 현재 수온정보에 대응하는 최적 산소공급량정보와 최적 질소공급량정보를 상기 최적정보 DB(1300)로부터 추출하어 최적 제어신호를 생성하는 최적 제어신호 생성유닛(1400); 상기 최적 제어신호에 따라 상기 압력순환흡착형 산소-질소 발생장치(100), 수산양식장 산소투입 제어장치(400a), 식물재배공간 질소투입 제어장치(400b), 식물재배공간 산소투입 제어장치(900)를 종합적으로 제어하는 개별장치 제어유닛(1500);을 포함하는 구성으로 이루어질 수 있다.In the integrated aquaculture and plant cultivation system based on the pressure-cycling adsorption type oxygen-nitrogen generator according to the present invention, the central processing control device (1000) comprises: a species input unit (1100) in which information on species growing in the aquaculture farm (A) and the plant cultivation space (B) is input; an environmental information collection unit (1200) in which current season information, current time information, current temperature information, and current water temperature information of the aquaculture farm (A) and the plant cultivation space (B) are respectively collected; an optimal information DB (1300) in which information on optimal oxygen supply amount and optimal nitrogen supply amount corresponding to each species in season, daily time, temperature, and water temperature are databased; It can be composed of a configuration including an optimal control signal generation unit (1400) that extracts optimal oxygen supply information and optimal nitrogen supply information corresponding to the species information, current season information, current time information, current temperature information, and current water temperature information input from the above-mentioned species input unit (1100), environmental information collection unit (1200), from the above-mentioned optimal information DB (1300), and generates an optimal control signal; and an individual device control unit (1500) that comprehensively controls the pressure-cycling adsorption type oxygen-nitrogen generator (100), the aquaculture farm oxygen injection control device (400a), the plant cultivation space nitrogen injection control device (400b), and the plant cultivation space oxygen injection control device (900) according to the above-mentioned optimal control signal.
본 발명에 의한 압력순환흡착형 산소-질소 발생장치 기반 수산양식 식물재배 통합시스템에 의하면, 외부공기가 유입되는 압력순환흡착형 산소발생기에 의해 분리되는 산소와 질소가 수산양식장과 식물재배공간으로 각각 투입되는 시스템 구조를 제공하므로, 수산양식과 식물재배에 따른 유지비용의 절감이 도모되는 한편, 아쿠아포닉스 시스템의 효율과 활용도를 증대시키는 효과가 있다. 또한 본 발명에 의한 압력순환흡착형 산소-질소 발생장치 기반 수산양식 식물재배 통합시스템에 의하면, 산소탱크 상태정보검출모듈/질소탱크 상태정보검출모듈을 통해 산소탱크/질소탱크에 저장된 산소/질소의 현재압력, 수산양식장/식물재배공간으로 투입되는 산소/질소의 투입유량을 검출하고, 양식장 산소농도측정센서/식물재배공간 질소농도측정센서를 통해 수산양식장의 물 내부 산소농도 및 식물재배공간의 토양 또는 배양액 내부 질소농도를 측정한 다음, 수산양식장의 물 내부로의 산소 투입량 및 식물재배공간으로 질소비료/질소공정 등의 공급형태로 투입되는 질소 투입량을 제어하므로, 최적화된 수산양식 환경과 식물재배 환경이 제공되면서 수산양식 생산량 증대와 식물재배 생산량 증대가 도모되는 효과가 있다.According to the integrated aquaculture and plant cultivation system based on the pressure-cycling adsorption type oxygen-nitrogen generator of the present invention, since the system structure is provided in which oxygen and nitrogen separated by the pressure-cycling adsorption type oxygen generator into which outside air is introduced are respectively injected into the aquaculture farm and the plant cultivation space, the maintenance costs for aquaculture and plant cultivation are reduced, while the efficiency and usability of the aquaponics system are increased. In addition, according to the integrated aquaculture and plant cultivation system based on the pressure-cycling adsorption type oxygen-nitrogen generator of the present invention, the current pressure of oxygen/nitrogen stored in the oxygen tank/nitrogen tank, and the input flow rate of oxygen/nitrogen supplied to the aquaculture farm/plant cultivation space are detected through the oxygen tank status information detection module/nitrogen tank status information detection module, and the oxygen concentration inside the water of the aquaculture farm and the nitrogen concentration inside the soil or culture solution of the plant cultivation space are measured through the aquaculture farm oxygen concentration measurement sensor/plant cultivation space nitrogen concentration measurement sensor, and then the amount of oxygen supplied to the water of the aquaculture farm and the amount of nitrogen supplied to the plant cultivation space in the form of nitrogen fertilizer/nitrogen process, etc. are controlled, thereby providing an optimized aquaculture environment and plant cultivation environment, thereby promoting an increase in aquaculture production and an increase in plant cultivation production.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 압력순환흡착형 산소-질소 발생장치 기반 수산양식 식물재배 통합시스템의 구성 블록도;
도 2는 식물재배공간에 산소를 공급하는 본 발명의 실시예에 따른 압력순환흡착형 산소-질소 발생장치 기반 수산양식 식물재배 통합시스템의 구성 블록도;
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 압력순환흡착형 산소-질소 발생장치 기반 수산양식 식물재배 통합시스템의 중앙처리 제어장치의 구성 블록도;
도 4 내지 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 압력순환흡착형 산소-질소 발생장치 기반 수산양식 식물재배 통합시스템에 구비되는 압력순환흡착형 산소-질소 발생장치의 예시도이다.Figure 1 is a block diagram of an integrated aquaculture plant cultivation system based on a pressure-cycling adsorption type oxygen-nitrogen generator according to an embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a block diagram of an integrated aquaculture plant cultivation system based on a pressure-cycling adsorption type oxygen-nitrogen generator according to an embodiment of the present invention for supplying oxygen to a plant cultivation space;
FIG. 3 is a block diagram of a central processing control unit of an integrated aquaculture plant cultivation system based on a pressure-cycling adsorption type oxygen-nitrogen generator according to an embodiment of the present invention;
FIGS. 4 to 8 are exemplary diagrams of a pressure-cycling adsorption-type oxygen-nitrogen generator equipped in an integrated aquaculture plant cultivation system based on a pressure-cycling adsorption-type oxygen-nitrogen generator according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다. 한편, 도면과 상세한 설명에서 이 분야의 종사자들이 용이하게 알 수 있는 구성 및 작용에 대한 도시 및 언급은 간략히 하거나 생략하였다. 특히 도면의 도시 및 상세한 설명에 있어서 본 발명의 기술적 특징과 직접적으로 연관되지 않는 요소의 구체적인 기술적 구성 및 작용에 대한 상세한 설명 및 도시는 생략하고, 본 발명과 관련되는 기술적 구성만을 간략하게 도시하거나 설명하였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. Meanwhile, in the drawings and detailed description, the illustrations and references to the structures and operations that can be easily understood by those skilled in the art are briefly or omitted. In particular, in the illustrations and detailed descriptions of the drawings, detailed descriptions and illustrations of specific technical structures and operations of elements that are not directly related to the technical features of the present invention are omitted, and only the technical structures related to the present invention are briefly illustrated or described.
본 발명의 실시예에 따른 압력순환흡착형 산소-질소 발생장치 기반 수산양식 식물재배 통합시스템은 도 1에서와 같이 압력순환흡착형 산소-질소 발생장치(100), 산소탱크(200a), 질소탱크(200b), 수산양식장 산소공급배관(300a), 식물재배공간 질소공급배관(300b), 수산양식장 산소투입 제어장치(400a), 식물재배공간 질소투입 제어장치(400b), 산소탱크 상태정보검출모듈(500a), 질소탱크 상태정보검출모듈(500b), 양식장 산소농도측정센서(600a), 식물재배공간 질소농도측정센서(600b), 중앙처리 제어장치(1000)를 포함하는 구성으로 이루어진다.An integrated aquaculture plant cultivation system based on a pressure-cycling adsorption type oxygen-nitrogen generator according to an embodiment of the present invention comprises, as shown in FIG. 1, a pressure-cycling adsorption type oxygen-nitrogen generator (100), an oxygen tank (200a), a nitrogen tank (200b), an aquaculture farm oxygen supply pipe (300a), a plant cultivation space nitrogen supply pipe (300b), an aquaculture farm oxygen input control device (400a), a plant cultivation space nitrogen input control device (400b), an oxygen tank status information detection module (500a), a nitrogen tank status information detection module (500b), an aquaculture farm oxygen concentration measurement sensor (600a), a plant cultivation space nitrogen concentration measurement sensor (600b), and a central processing control device (1000).
압력순환흡착형 산소-질소 발생장치(100)는 외부로부터 공급되는 공기에 대한 압력순환흡착(pressure swing adsorption, PSA) 프로세스가 수행되면서 산소와 질소를 분리 생성하는 장치이다. 이와 같은 압력순환흡착형 산소-질소 발생장치(100)는 본 발명자에 의해 발명된 한국등록특허 제10-1539747호, 제10-1996049호의 "압력순환흡착형 산소발생장치”에 개시되어 있는 구성이 적용되는 장치로서, 95% 이상의 고순도 산소와 질소를 생성하게 된다.A pressure swing adsorption type oxygen-nitrogen generator (100) is a device that separates and generates oxygen and nitrogen while performing a pressure swing adsorption (PSA) process on air supplied from the outside. This pressure swing adsorption type oxygen-nitrogen generator (100) is a device to which the configuration disclosed in the "Pressure Swing Adsorption Type Oxygen Generator" of Korean Patent Nos. 10-1539747 and 10-1996049 invented by the inventor of the present invention is applied, and generates high-purity oxygen and nitrogen of 95% or more.
즉 본 발명의 실시예에 따른 압력순환흡착형 산소-질소 발생장치(100)는 한국등록특허 제10-1539747호와 동일하게 도 4 내지 도 8에서와 같이 설정압의 공기를 공급하는 공기 공급장치(10), 케이싱(20a), 케이싱(20a)에 설치되는 구동모터(30), 다채널 블록체(40), 기체 중계용 판체(50), 복수개의 흡착 배드(60), 산소 전달용 판체(70), 산소 수용구(80), 산소 흡착배드 유도기구(82), 컨트롤러(90)를 포함하는 구성으로 이루어질 수 있다. 이와 달리 본 발명의 실시예에 따른 압력순환흡착형 산소-질소 발생장치(100)는 한국등록특허 제10-1996049호와 동일한 구성으로 이루어질 수도 있고, 한국등록특허 제10-1539747호, 제10-1996049호의 구성을 기반으로 하여 개량된 "압력순환흡착형 산소발생장치"의 구성을 가질 수도 있다.That is, the pressure-cycling adsorption type oxygen-nitrogen generator (100) according to an embodiment of the present invention may be configured to include an air supply device (10) for supplying air at a set pressure, a casing (20a), a driving motor (30) installed in the casing (20a), a multi-channel block body (40), a gas relay plate body (50), a plurality of adsorption beds (60), an oxygen transfer plate body (70), an oxygen receiving port (80), an oxygen adsorption bed induction mechanism (82), and a controller (90) as shown in FIGS. 4 to 8, similar to Korean Patent Registration No. 10-1539747. In contrast, the pressure-cycling adsorption type oxygen-nitrogen generator (100) according to an embodiment of the present invention may have the same configuration as Korean Patent No. 10-1996049, or may have the configuration of a "pressure-cycling adsorption type oxygen generator" improved based on the configuration of Korean Patent Nos. 10-1539747 and 10-1996049.
케이싱(20a)은 공기 공급장치(10)와 연결되어 공기가 유입되는 공기 수용공간(211)과, 질소가 유입되는 질소 수용공간(221)이 서로 분리되어 내부에 형성되며, 질소 수용공간(221)에 연통되는 질소 배출구(23)가 형성되어 질소가 외부로 배출되도록 한다.The casing (20a) is connected to an air supply device (10) and has an air receiving space (211) into which air is introduced and a nitrogen receiving space (221) into which nitrogen is introduced, which are formed separately inside, and a nitrogen discharge port (23) connected to the nitrogen receiving space (221) is formed to allow nitrogen to be discharged to the outside.
다채널 블록체(40)는 구동모터(30)와 연결되어 케이싱(20a)의 내부에 배치되고, 공기 수용공간(211)에 연통되어 공기가 통과하는 공기통로(43)와 질소 수용공간(221)에 연통되어 질소가 통과하는 질소통로(44)가 서로 분리되어 형성된다.The multi-channel block body (40) is connected to the driving motor (30) and is placed inside the casing (20a), and an air passage (43) that is connected to the air receiving space (211) and through which air passes, and a nitrogen passage (44) that is connected to the nitrogen receiving space (221) and through which nitrogen passes are formed separately from each other.
기체 중계용 판체(50)는 일측 표면에 다채널 블록체(40)의 공기통로(43)와 질소통로(44)에 연통될 수 있는 복수개의 제1통공(51)을 형성하고, 타측 표면에 복수개의 제1통공(51)과 각각 연통되는 복수개의 제2통공(52)을 형성한다.The gas relay plate (50) forms a plurality of first holes (51) on one surface that can be connected to the air passages (43) and nitrogen passages (44) of the multi-channel block body (40), and forms a plurality of second holes (52) on the other surface that are each connected to the plurality of first holes (51).
복수개의 흡착 배드(60)는 길이방향 양단부가 개방되어 기체의 유출입이 가능하도록 하고, 기체 중계용 판체(50)의 타측 표면에 길이방향 일단부가 연결되며, 흡착제가 배치된 내부통로가 기체 중계용 판체(50)의 제2통공(52)과 연통되게 형성되고, 제2통공(52)으로 유입된 공기로부터 질소가 흡착되어 산소가 생성되면서 길이방향 타단부로 배출되는 산소 생성공정과 길이방향 타단부로부터 유입된 산소에 의해 흡착제에 흡착된 질소가 탈착되면서 길이방향 일단부와 기체중계용 판체(50)의 제2통공(52)으로 배출되는 질소 배출공정 중에서 선택된 어느 하나의 공정이 교번되게 수행된다.A plurality of adsorption beds (60) are formed so that both longitudinal ends are open to allow gas to flow in and out, one longitudinal end is connected to the other surface of a gas relay plate (50), and an internal passage in which an adsorbent is arranged is formed to communicate with the second aperture (52) of the gas relay plate (50), and one process selected from among an oxygen generation process in which nitrogen is adsorbed from air introduced through the second aperture (52) and oxygen is generated and discharged through the other longitudinal end, and a nitrogen discharge process in which nitrogen adsorbed on the adsorbent by oxygen introduced through the other longitudinal end is desorbed and discharged through the one longitudinal end and the second aperture (52) of the gas relay plate (50) is alternately performed.
산소 전달용 판체(70)는 복수개의 흡착 배드(60) 각각의 길이방향 타단부가 연통되는 복수개의 산소 출입공(71)이 일측 표면에 형성되고, 산소 생성공정을 수행하고 있는 흡착 배드(60)로부터 전달되는 산소를 산소 출입공(71)으로 유출시키는 한편, 산소 출입공(71)으로 유입되는 산소를 질소 배출공정을 수행하는 흡착 배드(60)로 유입시킨다.The oxygen transfer plate (70) has a plurality of oxygen inlet/outlet holes (71) formed on one surface, each of which is connected to a longitudinal end of a plurality of adsorption beds (60), and oxygen transferred from an adsorption bed (60) performing an oxygen generation process is discharged through the oxygen inlet/outlet holes (71), while oxygen flowing into the oxygen inlet/outlet holes (71) is introduced into an adsorption bed (60) performing a nitrogen discharge process.
산소 수용구(80)는 산소 전달용 판체(70)의 산소 출입공(71)과 연통되게 설치되고, 산소 전달용 판체(70)로부터 전달되는 산소를 수용하는 한편 질소 배출공정을 위한 여분의 산소를 산소 전달용 판체(70)의 산소 출입공(71)으로 전달한다.The oxygen receiving port (80) is installed in communication with the oxygen inlet/outlet hole (71) of the oxygen transfer plate (70), and receives oxygen transferred from the oxygen transfer plate (70) while transferring excess oxygen for the nitrogen discharge process to the oxygen inlet/outlet hole (71) of the oxygen transfer plate (70).
산소 흡착배드 유도기구(82)는 산소 수용구(80)에 수용된 여분의 산소를 산소 전달용 판체(70)의 산소 출입공(71)으로 유도한다.The oxygen adsorption bed induction mechanism (82) induces excess oxygen contained in the oxygen receiving port (80) to the oxygen inlet/outlet hole (71) of the oxygen transfer plate (70).
컨트롤러(90)는 공기 공급장치(10), 구동모터(30), 산소 흡착배드 유도기구(82)의 동작을 제어한다.The controller (90) controls the operation of the air supply device (10), the driving motor (30), and the oxygen adsorption bed induction mechanism (82).
산소탱크(200a)는 압력순환흡착형 산소-질소 발생장치(100)로부터 산소를 공급받아 저장하는 탱크로서, 산소는 압축 저장될 수 있다. 질소탱크(200b)는 압력순환흡착형 산소-질소 발생장치(100)로부터 질소를 공급받아 저장하는 탱크로서, 질소는 압축 저장될 수 있다.The oxygen tank (200a) is a tank that receives and stores oxygen from a pressure-cycling adsorption-type oxygen-nitrogen generator (100), and the oxygen can be compressed and stored. The nitrogen tank (200b) is a tank that receives and stores nitrogen from a pressure-cycling adsorption-type oxygen-nitrogen generator (100), and the nitrogen can be compressed and stored.
수산양식장 산소공급배관(300a)은 산소탱크(200a)와 수산양식장(A)을 연결하는 배관이고, 식물재배공간 질소공급배관(300b)은 질소탱크(200b)와 식물재배공간(B)을 연결하는 배관이다.The aquaculture farm oxygen supply pipe (300a) is a pipe that connects the oxygen tank (200a) and the aquaculture farm (A), and the plant cultivation space nitrogen supply pipe (300b) is a pipe that connects the nitrogen tank (200b) and the plant cultivation space (B).
수산양식장 산소투입 제어장치(400a)는 수산양식장 산소공급배관(300a) 상에 설치되는 것으로, 수산양식장(A)의 물 내부로의 산소 투입량을 제어하게 된다.The aquaculture farm oxygen injection control device (400a) is installed on the aquaculture farm oxygen supply pipe (300a) and controls the amount of oxygen injected into the water of the aquaculture farm (A).
식물재배공간 질소투입 제어장치(400b)는 식물재배공간 질소공급배관(300b) 상에 설치되는 것으로, 식물재배공간(B)에서 사용되는 질소비료를 제조하는 질소비료 제조장치(C)나 상기 식물재배공간(B)에서 사용되는 질소성분 함유 공급수를 생성하는 질소성분 함유 공급수 생성장치(D)로의 질소 투입량을 제어하게 된다.The plant cultivation space nitrogen input control device (400b) is installed on the plant cultivation space nitrogen supply pipe (300b) and controls the amount of nitrogen input to the nitrogen fertilizer manufacturing device (C) that manufactures nitrogen fertilizer used in the plant cultivation space (B) or the nitrogen component-containing supply water generating device (D) that generates nitrogen component-containing supply water used in the plant cultivation space (B).
산소탱크 상태정보검출모듈(500a)은 산소탱크(200a)에 저장된 산소의 현재압력, 수산양식장(A)으로 투입되는 산소의 투입유량을 포함하는 산소탱크 상태정보를 검출하는 모듈이다.The oxygen tank status information detection module (500a) is a module that detects oxygen tank status information including the current pressure of oxygen stored in the oxygen tank (200a) and the amount of oxygen supplied to the aquaculture farm (A).
질소탱크 상태정보검출모듈(500b)은 질소탱크(200b)에 저장된 질소의 현재압력, 상기 식물재배공간(B)으로 투입되는 질소의 투입유량을 포하마는 질소탱크 상태정보를 검출하는 모듈이다.The nitrogen tank status information detection module (500b) is a module that detects the nitrogen tank status information, including the current pressure of nitrogen stored in the nitrogen tank (200b) and the input flow rate of nitrogen being input into the plant cultivation space (B).
양식장 산소농도측정센서(600a)는 수산양식장(A)의 물 내부 산소농도를 측정하는 센서이고, 식물재배공간 질소농도측정센서(600b)는 식물재배공간(B)의 토양 또는 배양액 내부 질소농도를 측정하는 센서이다.The aquaculture farm oxygen concentration measurement sensor (600a) is a sensor that measures the oxygen concentration inside the water of the aquaculture farm (A), and the plant cultivation space nitrogen concentration measurement sensor (600b) is a sensor that measures the nitrogen concentration inside the soil or culture solution of the plant cultivation space (B).
중앙처리 제어장치(1000)는 압력순환흡착형 산소-질소 발생장치(100), 수산양식장 산소투입 제어장치(400a), 식물재배공간 질소투입 제어장치(400b)를 종합적으로 제어하는 장치이다. 이와 같은 중앙처리 제어장치(1000)는 산소탱크 상태정보검출모듈(500a), 질소탱크 상태정보검출모듈(500b), 양식장 산소농도측정센서(600a), 식물재배공간 질소농도측정센서(600b)로부터 산소탱크 상태정보, 질소탱크 상태정보, 양식장 산소농도정보, 식물재배공간 질소농도정보를 전달받아 이에 맞추어진 맞춤 제어신호를 생성하고, 맞춤 제어신호에 따라 압력순환흡착형 산소-질소 발생장치(100), 수산양식장 산소투입 제어장치(400a), 식물재배공간 질소투입 제어장치(400b)를 제어하게 된다.The central processing control unit (1000) is a device that comprehensively controls the pressure-cycling adsorption type oxygen-nitrogen generator (100), the aquaculture farm oxygen injection control unit (400a), and the plant cultivation space nitrogen injection control unit (400b). The central processing control unit (1000) receives oxygen tank status information, nitrogen tank status information, aquaculture farm oxygen concentration information, and plant cultivation space nitrogen concentration information from the oxygen tank status information detection module (500a), the nitrogen tank status information detection module (500b), the aquaculture farm oxygen concentration measurement sensor (600a), and the plant cultivation space nitrogen concentration measurement sensor (600b), generates a customized control signal suited thereto, and controls the pressure-cycling adsorption type oxygen-nitrogen generator (100), the aquaculture farm oxygen injection control unit (400a), and the plant cultivation space nitrogen injection control unit (400b) according to the customized control signal.
한편 본 발명의 실시예에 따른 압력순환흡착형 산소-질소 발생장치 기반 수산양식 식물재배 통합시스템은 도 2에서와 같이 식물재배공간 산소공급배관(700), 식물재배공간 산소투입 제어장치(900)를 추가적으로 구비할 수 있다.Meanwhile, the integrated aquaculture plant cultivation system based on a pressure-cycling adsorption type oxygen-nitrogen generator according to an embodiment of the present invention may additionally be equipped with a plant cultivation space oxygen supply pipe (700) and a plant cultivation space oxygen input control device (900), as shown in FIG. 2.
식물재배공간 산소공급배관(700)은 산소탱크(200a)와 식물재배공간(B)을 연결하는 배관이다.The plant cultivation space oxygen supply pipe (700) is a pipe that connects the oxygen tank (200a) and the plant cultivation space (B).
식물재배공간 산소농도측정센서(800)는 식물재배공간(B)의 내부 공기 중 산소농도를 측정하는 센서이다.The plant cultivation space oxygen concentration measurement sensor (800) is a sensor that measures the oxygen concentration in the air inside the plant cultivation space (B).
식물재배공간 산소투입 제어장치(900)는 식물재배공간 산소공급배관(700) 상에 설치되는 것으로, 식물재배공간(B)의 내부 공기로의 산소 투입량을 제어하게 된다.The plant cultivation space oxygen injection control device (900) is installed on the plant cultivation space oxygen supply pipe (700) and controls the amount of oxygen injected into the internal air of the plant cultivation space (B).
그리고, 본 발명의 실시예에 따른 중앙처리 제어장치(1000)는 도 3에서와 같이 생물종 입력유닛(1100), 환경정보 수집유닛(1200), 최적정보 DB(1300), 최적 제어신호 생성유닛(1400), 개별장치 제어유닛(1500)을 포함하는 구성으로 이루어질 수 있다.In addition, the central processing control unit (1000) according to an embodiment of the present invention may be configured to include a biological species input unit (1100), an environmental information collection unit (1200), an optimal information DB (1300), an optimal control signal generation unit (1400), and an individual device control unit (1500), as shown in FIG. 3.
생물종 입력유닛(1100)은 수산양식장(A)과 식물재배공간(B)에서 생장하는 생물종 정보가 입력되는 유닛이다.The species input unit (1100) is a unit into which information on species growing in aquaculture farm (A) and plant cultivation space (B) is input.
환경정보 수집유닛(1200)은 현재 계절정보, 현재 시간정보, 현재 기온정보, 상기 수산양식장(A)과 식물재배공간(B)의 현재 수온정보가 각각 수집되는 유닛이다. 현재 계절정보, 현재 시간정보, 현재 기온정보, 상기 수산양식장(A)과 식물재배공간(B)의 현재 수온정보는 자동 입력될 수도 있고, 관리자에 의해 수동 입력될 수도 있다.The environmental information collection unit (1200) is a unit that collects current seasonal information, current time information, current temperature information, and current water temperature information of the aquaculture farm (A) and plant cultivation space (B), respectively. The current seasonal information, current time information, current temperature information, and current water temperature information of the aquaculture farm (A) and plant cultivation space (B) may be automatically entered or manually entered by an administrator.
최적정보 DB(1300)는 생물종 별로 계절, 일일시간, 기온, 수온에 대응하는 최적 산소공급량정보, 최적 질소공급량정보가 데이터베이스화되어 있는 DB이다.The optimal information DB (1300) is a database that contains optimal oxygen supply information and optimal nitrogen supply information corresponding to each species, season, daily time, air temperature, and water temperature.
최적 제어신호 생성유닛(1400)은 생물종 입력유닛(1100), 환경정보 수집유닛(1200)으로부터 입력되는 생물종 정보, 현재 계절정보, 현재 시간정보, 현재 기온정보, 현재 수온정보에 대응하는 최적 산소공급량정보와 최적 질소공급량정보를 최적정보 DB(1300)로부터 추출하어 최적 제어신호를 생성하는 유닛이다.The optimal control signal generation unit (1400) is a unit that extracts optimal oxygen supply information and optimal nitrogen supply information corresponding to the species information, current season information, current time information, current temperature information, and current water temperature information input from the species input unit (1100) and the environmental information collection unit (1200) from the optimal information DB (1300) and generates an optimal control signal.
개별장치 제어유닛(1500)은 최적 제어신호에 따라 압력순환흡착형 산소-질소 발생장치(100), 수산양식장 산소투입 제어장치(400a), 식물재배공간 질소투입 제어장치(400b), 식물재배공간 산소투입 제어장치(900)를 종합적으로 제어하는 유닛이다.The individual device control unit (1500) is a unit that comprehensively controls the pressure-cycling adsorption type oxygen-nitrogen generator (100), the aquaculture farm oxygen injection control device (400a), the plant cultivation space nitrogen injection control device (400b), and the plant cultivation space oxygen injection control device (900) according to an optimal control signal.
상기와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 압력순환흡착형 산소-질소 발생장치 기반 수산양식 식물재배 통합시스템은 산소탱크 상태정보검출모듈/질소탱크 상태정보검출모듈을 통해 산소탱크/질소탱크에 저장된 산소/질소의 현재압력, 수산양식장/식물재배공간으로 투입되는 산소/질소의 투입유량을 검출하고, 양식장 산소농도측정센서/식물재배공간 질소농도측정센서를 통해 수산양식장의 물 내부 산소농도 및 식물재배공간의 토양 또는 배양액 내부 질소농도를 측정한 다음, 수산양식장의 물 내부로의 산소 투입량 및 식물재배공간으로 질소비료/질소공정 등의 공급형태로 투입되는 질소 투입량을 제어하므로, 최적화된 수산양식 환경과 식물재배 환경을 제공할 수 있게 되고, 이에 따라 생산량의 증대를 도모할 수 있게 된다.The integrated aquaculture and plant cultivation system based on the pressure-cycling adsorption type oxygen-nitrogen generator according to the embodiment of the present invention configured as described above detects the current pressure of oxygen/nitrogen stored in the oxygen tank/nitrogen tank and the input flow rate of oxygen/nitrogen injected into the aquaculture farm/plant cultivation space through the oxygen tank status information detection module/nitrogen tank status information detection module, and measures the oxygen concentration inside the water of the aquaculture farm and the nitrogen concentration inside the soil or culture medium of the plant cultivation space through the aquaculture farm oxygen concentration measurement sensor/plant cultivation space nitrogen concentration measurement sensor, and then controls the amount of oxygen injected into the water of the aquaculture farm and the amount of nitrogen injected into the plant cultivation space in the form of nitrogen fertilizer/nitrogen process, thereby providing an optimized aquaculture environment and plant cultivation environment, thereby promoting an increase in production.
상술한 바와 같은, 본 발명의 실시예에 따른 압력순환흡착형 산소-질소 발생장치 기반 수산양식 식물재배 통합시스템을 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.As described above, the integrated aquaculture plant cultivation system based on the pressure-cycling adsorption type oxygen-nitrogen generator according to the embodiment of the present invention has been illustrated according to the above description and drawings, but this is only an example, and those skilled in the art will understand that various changes and modifications are possible within the scope that does not depart from the technical idea of the present invention.
100 : 압력순환흡착형 산소-질소 발생장치
200a : 산소탱크
200b : 질소탱크
300a : 수산양식장 산소공급배관
300b : 식물재배공간 질소공급배관
400a : 수산양식장 산소투입 제어장치
400b : 식물재배공간 질소투입 제어장치
500a : 산소탱크 상태정보검출모듈
500b : 질소탱크 상태정보검출모듈
600a : 양식장 산소농도측정센서
600b : 식물재배공간 질소농도측정센서
700 : 식물재배공간 산소공급배관
800 : 식물재배공간 산소농도측정센서
900 : 식물재배공간 산소투입 제어장치
1000 : 중앙처리 제어장치
1100 : 생물종 입력유닛
1200 : 환경정보 수집유닛
1300 : 최적정보 DB
1400 : 최적 제어신호 생성유닛
1500 : 개별장치 제어유닛
A : 수산양식장
B : 식물재배공간
C : 질소비료 제조장치
D : 질소성분 함유 공급수 생성장치100: Pressure-cycling adsorption type oxygen-nitrogen generator
200a : Oxygen tank
200b: Nitrogen tank
300a: Aquaculture farm oxygen supply pipe
300b: Nitrogen supply pipe for plant cultivation space
400a: Aquaculture farm oxygen injection control device
400b: Nitrogen injection control device for plant cultivation space
500a: Oxygen tank status information detection module
500b: Nitrogen tank status information detection module
600a: Aquaculture farm oxygen concentration measurement sensor
600b: Plant cultivation space nitrogen concentration measurement sensor
700: Oxygen supply pipe for plant cultivation space
800: Plant cultivation space oxygen concentration measurement sensor
900: Plant cultivation space oxygen injection control device
1000 : Central Processing Control Unit
1100: Species Input Unit
1200: Environmental information collection unit
1300 : Optimal Information DB
1400: Optimal control signal generation unit
1500 : Individual Device Control Unit
A: Aquaculture farm
B: Plant cultivation space
C: Nitrogen fertilizer manufacturing device
D: Nitrogen-containing feed water generation device
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|---|---|---|---|
| KR1020220158691AKR102834085B1 (en) | 2022-11-23 | 2022-11-23 | Sea aquaculture and plant cultivation integrated system based on PSA oxygen-nitrogen generator |
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|---|---|
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