KR100867554B1 - System and method for wireless management for pet dog in home environment - Google Patents

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Abstract

본 발명은 무선 센서 네트워크를 이용한 애완견 관리 시스템 및 그 방법을 제공하기 위한 것으로, 애완견의 상태를 감지하는 애완견 센서부와; 상기 애완견 센서부에서 감지된 신호를 무선 센서 네트워크를 통해 전달받아 처리하는 메인 관리부와; 상기 메인 관리부와 직렬 통신을 수행하고, 액츄에이터에 대한 유선 또는 무선 제어를 수행하는 무선 제어부와; 상기 무선 제어부의 제어를 받고, 애완견 유도 기능, 먹이 공급 기능, 온도 제어 기능 중에서 하나 이상의 기능을 수행하는 액츄에이터;를 포함하여 구성함으로서, 무선 센서 네트워크를 이용하여 댁내 애완견을 효율적으로 관리할 수 있게 되는 것이다.The present invention is to provide a dog management system and method using a wireless sensor network, the dog sensor unit for detecting the state of the dog; A main manager for receiving and processing a signal detected by the pet dog sensor through a wireless sensor network; A wireless control unit performing serial communication with the main management unit and performing wired or wireless control of an actuator; Actuated under the control of the wireless control unit, the dog to perform one or more of the function of feeding the dog, the food supply function, the temperature control function; comprising a, by using a wireless sensor network to efficiently manage the home dog will be.

무선 센서 네트워크(Wireless Sensor Network, WSN), 센서 네트워크 플랫폼, 주파수 분석, 미니 로봇, 댁내 애완견 관리 시스템 Wireless Sensor Networks (WSNs), Sensor Network Platforms, Frequency Analysis, Mini Robots, In-House Dog Management Systems

Description

무선 센서 네트워크를 이용한 애완견 관리 시스템 및 그 방법{System and method for wireless management for pet dog in home environment}Dog management system using wireless sensor network and method thereof {System and method for wireless management for pet dog in home environment}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 무선 센서 네트워크를 이용한 애완견 관리 시스템의 블록구성도이다.1 is a block diagram of a pet dog management system using a wireless sensor network according to an embodiment of the present invention.

도 2는 도 1의 일 구현예를 보인 개념도이다.2 is a conceptual diagram illustrating an embodiment of FIG. 1.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 무선 센서 네트워크를 이용한 애완견 관리 방법을 보인 흐름도이다.3 is a flowchart illustrating a pet dog management method using a wireless sensor network according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명에서 이용하는 사람과 애완견의 성문 주파수 범위와 가청 주파수 범위를 비교한 표이다.Figure 4 is a table comparing the voice frequency range and the audible frequency range of the person and dog used in the present invention.

도 5는 본 발명에서 이용하는 애완견의 상황에 따른 주파수를 보인 표이다.Figure 5 is a table showing the frequency according to the situation of the dog used in the present invention.

도 6은 본 발명에서 이용하는 애완견의 성문 주파수 밀도를 보인 도면이다.Figure 6 is a view showing the glottal frequency density of the dog used in the present invention.

도 7은 본 발명에서 이용하는 애완견의 성문 주파수 그래프를 보인 것으로, 애완견이 좌절과 위협 상태일 때 짖는 소리를 주파수 분석기로 분석한 도면이다.FIG. 7 is a graph illustrating a glottal frequency graph of a pet dog used in the present invention, in which a barking sound is analyzed by a frequency analyzer when a pet dog is in a frustrated and threatened state.

도 8은 본 발명에서 이용하는 애완견의 성문 주파수의 파형예를 보인 도면이다.8 is a view showing an example of the waveform of the glottal frequency of the dog used in the present invention.

도 9는 본 발명에서 애완견의 파형 패턴 분석 예를 보인 흐름도이다.9 is a flow chart showing an example of the waveform pattern analysis of pet dogs in the present invention.

도 10은 본 발명에서 센싱되는 데이터를 이용한 제어 목표를 보인 표이다.10 is a table showing a control target using the data sensed in the present invention.

도 11은 본 발명에서 센서 네트워크 관리부의 구성예를 보인 상세블록도이다.11 is a detailed block diagram showing an example of the configuration of the sensor network management unit in the present invention.

도 12는 본 발명에서 데이터 처리부에서의 수신 데이터 관리를 보인 상세블록도이다.12 is a detailed block diagram illustrating reception data management in a data processing unit according to the present invention.

도 13은 본 발명에서 센서 네트워크 관리부의 패킷 구조를 보인 개념도이다.13 is a conceptual diagram illustrating a packet structure of a sensor network manager in the present invention.

도 14는 본 발명에서 GUI에서의 통신 설정을 보인 도면이다.14 is a diagram showing communication settings in the GUI in the present invention.

도 15는 본 발명에서 데이터 처리부의 구성 화면 예를 보인 도면이다15 is a view showing an example of the configuration screen of the data processing unit in the present invention.

도 16은 본 발명에서 데이터 처리부의 제어박스 예를 보인 도면이다.16 is a view showing an example of a control box of a data processing unit in the present invention.

도 17은 본 발명에서 미니 로봇의 예를 보인 도면이다.17 is a view showing an example of a mini-robot in the present invention.

도 18은 본 발명에서 먹이 공급부의 예를 보인 도면이다.18 is a view showing an example of the food supply unit in the present invention.

도 19는 본 발명에서 홈 네트워크에서의 애완견 관리 알고리즘 예를 보인 도면이다.19 is a diagram illustrating an example of a pet dog management algorithm in a home network according to the present invention.

도 20은 본 발명에서 홈 네트워크에서의 애완견 관리 예를 보인 개념도이다.20 is a conceptual diagram illustrating an example of pet dog management in a home network according to the present invention.

도 21은 본 발명에서 실제 애완견을 이용한 실험에 의해 측정된 센서 데이터의 예를 보인 도면이다.21 is a view showing an example of the sensor data measured by the experiment using a real dog in the present invention.

도 22는 본 발명에서 애완견에 장착된 온도 센서로부터의 온도 센싱에 의한 온도제어부의 제어 예를 보인 블록구성도이다.Figure 22 is a block diagram showing an example of the control of the temperature control unit by the temperature sensing from the temperature sensor mounted on the dog in the present invention.

도 23은 본 발명에서 온도 관리를 위한 연속적인 명령 라인의 예를 보인 도면이다.23 is a view showing an example of a continuous command line for temperature management in the present invention.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

100 : 애완견 센서부100: dog sensor unit

110 : 빛 센서110: light sensor

120 : 온도 센서120: temperature sensor

130 : 음향 센서130: acoustic sensor

140 : 입출력부140: input and output unit

150 : 센서 어플리케이션 드라이버150: sensor application driver

200 : 메인 관리부200: main management

210 : 센서 네트워크 관리부210: sensor network management unit

211 : 어플리케이션 드라이버211: application driver

220 : 데이터 처리부220: data processing unit

221 : GUI221: GUI

230 : 입출력부230: input and output unit

300 : 무선 제어부300: wireless control unit

310 : 컨트롤러310: controller

320 : RF 송수신부320: RF transceiver

330 : 입출력부330: input and output unit

400 : 액츄에이터400: Actuator

410 : 미니 로봇410: mini robot

411 : 로봇 어플리케이션 드라이버411: Robot Application Driver

420 : 먹이 공급부420: food supply

430 : 온도 제어부430 temperature control unit

[1] Nemeroff G, Hampel D : "Application of sensor network communications", Vol. 1. International Conference on Military Communications (2001) 336-341[1] Nemeroff G, Hampel D: "Application of sensor network communications", Vol. International Conference on Military Communications (2001) 336-341

[2] Kumagai J : "Life of birds - wireless sensor network for bird study", Vol. 41. Issue 4. IEEE Spectrum (2004) 42-49[2] Kumagai J: "Life of birds-wireless sensor network for bird study", Vol. 41.Issue 4.IEEE Spectrum (2004) 42-49

[3] Li Yihan, Panwar SS, Burugupalli S : "A mobile sensor network using autonomously controlled animals", First International Conference on Broadband Networks (2004) 742-744[3] Li Yihan, Panwar SS, Burugupalli S: "A mobile sensor network using autonomously controlled animals", First International Conference on Broadband Networks (2004) 742-744

[4] Sikka P, Corke P, and Overs L : "Wireless sensor devices for animal tracking and control", IEEE International Conference on Local Computer Networks (2004) 446-454[4] Sikka P, Corke P, and Overs L: "Wireless sensor devices for animal tracking and control", IEEE International Conference on Local Computer Networks (2004) 446-454

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[7] Tim Tau Hsieh : "Using sensor networks for highway and traffic applications", Vol. 23. Issue 2. IEEE Potential (2004) 13-16[7] Tim Tau Hsieh: "Using sensor networks for highway and traffic applications", Vol. 23.Issue 2.IEEE Potential (2004) 13-16

[8] Aakvaag N, Mathiesen M, Thonet G : "Timing and power issues in wireless sensor networks - an industrial test case", International conference on Parallel Processing (2005) 419-426[8] Aakvaag N, Mathiesen M, Thonet G: "Timing and power issues in wireless sensor networks-an industrial test case", International conference on Parallel Processing (2005) 419-426

[9] Judit Vas, Jozsef Topal, Morta Gacsi, and Vilmos Csanyi : "A friend or an enemy? Dogs' reaction to an unfamiliar person showing behavioral cues of threat and friendliness at different times", Vol. 94. Issues 1-2. Applied Animal Behavior Science (2005) 99-115[9] Judit Vas, Jozsef Topal, Morta Gacsi, and Vilmos Csanyi: "A friend or an enemy? Dogs' reaction to an unfamiliar person showing behavioral cues of threat and friendliness at different times", Vol. 94. Issues 1-2. Applied Animal Behavior Science (2005) 99-115

[10] Clara Palestrini, Emanuela Prato Previde and Marina Verga : "Heart rate and behavioral responses of dogs in the Ainsworth's Strange Situation: A pilot study", Vol. 94. Issues 1-2. Applied Animal Behavior Science (2005) 75-88[10] Clara Palestrini, Emanuela Prato Previde and Marina Verga: "Heart rate and behavioral responses of dogs in the Ainsworth's Strange Situation: A pilot study", Vol. 94. Issues 1-2. Applied Animal Behavior Science (2005) 75-88

[11] Akingbehin K, Akingbehin A : "Alternatives for short range low power wireless communications", First International Workshop on Self-Assembling Wireless Networks (2005) 320-321[11] Akingbehin K, Akingbehin A: "Alternatives for short range low power wireless communications", First International Workshop on Self-Assembling Wireless Networks (2005) 320-321

[12] Lynch C, O'Reilly F : "PIC-based TinyOS implementation", Second European Workshop on Wireless Sensor Networks (2005) 378-385[12] Lynch C, O'Reilly F: "PIC-based TinyOS implementation", Second European Workshop on Wireless Sensor Networks (2005) 378-385

[13] Dong-Sung Kim, Jae-Min Lee, Wook Hyun Kwon : "Design and Implementation of Home Network Systems using UPnPMiddleware for Networked Appliances", Vol. 48. Issue 4. IEEE Transactions on Consumer Electronics (2002) 963-972[13] Dong-Sung Kim, Jae-Min Lee, Wook Hyun Kwon: "Design and Implementation of Home Network Systems using UPnPMiddleware for Networked Appliances", Vol. 48.Issue 4.IEEE Transactions on Consumer Electronics (2002) 963-972

본 발명은 무선 관리 시스템에 관한 것으로, 특히 무선 센서 네트워크를 이용하여 댁내 애완견을 효율적으로 관리하기에 적당하도록 한 무선 센서 네트워크를 이용한 애완견 관리 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wireless management system, and more particularly, to a dog management system and method using a wireless sensor network adapted to efficiently manage a home pet dog using a wireless sensor network.

일반적으로 무선 센서 네트워크(Wireless Sensor Networks, WSN)는 '아주 많은 센서(Sensor)들이 무선(Wireless) 방식을 통해 네트워크(Network)에 연결되어 있다.'라고 간단하게 정의 내릴 수 있다. 즉, 무선 센서 네트워크 기술은 컴퓨팅 능력과 무선통신 능력을 갖춘 센서 노드를 자연환경이나 전장 등에 뿌려 자율적인 네트워크를 형성하고, 서로 간에 무선 네트워크(Wireless Network)로 획득한 센싱 정보를 송수신하고, 네트워크를 통해 원격지에서 감시/제어 용도로 활용할 수 있는 기술을 말한다. 이러한 무선 센서 네트워크의 궁극적인 목적은 모든 사물에 컴퓨팅 능력 및 무선통신 능력을 부여하여 "언제", "어디서나" 사물들끼리의 통신이 가능한 유비쿼터스 환경을 구현하는 것이다.In general, Wireless Sensor Networks (WSN) can be simply defined as 'A lot of sensors are connected to the network through a wireless method.' In other words, the wireless sensor network technology spreads sensor nodes with computing power and wireless communication ability in a natural environment or battlefield to form an autonomous network, and transmits and receives sensing information acquired through a wireless network to each other. It refers to a technology that can be used for monitoring / control at a remote location. The ultimate purpose of such a wireless sensor network is to provide computing and wireless communication capabilities to all things to create a ubiquitous environment that enables communication between objects "anywhere" and "anywhere."

그리고 무선 센서 네트워크(Wireless Sensor Network) 분야는 근거리 무선 통신망(Personal Area Network, PAN) 기술로서 최근에 활발히 연구되고 있는 분야 중 하나이다. 기존의 센서 장치들은 하나의 독립적인 모듈로서 감시 대상에 대한 측정값을 사용자에게 전달하는 기능만 했지만 무선 센서 네트워크에서는 연산 기능과 저장 공간을 탑재한 소형의 센서 노드를 만들고, 센서 노드들 사이의 무선 네트워크를 통한 송수신 기능을 제공한다.In addition, the wireless sensor network field is one of the fields actively researched recently as a personal area network (PAN) technology. Conventional sensor devices have only a function to deliver the measured value to the user as an independent module, but in the wireless sensor network, a small sensor node equipped with a calculation function and a storage space is created. Provides the ability to send and receive over the network.

무선 센서 네트워크는 다양한 WSN 노드를 이용하여 지능형적인 작동과 스마트한 환경을 제공한다. 무선 센서 네트워크는 센서, 근거리 무선 통신 모듈로 구성된다. 각각의 WSN 노드는 온도, 음향, 빛, 또는 이동물체의 국부적 환경을 검출하고 전달한다. 따라서 무선 센서 노트워크에 의한 다양한 범위의 응용이 가능하다.Wireless sensor networks use intelligent WSN nodes to provide intelligent operation and a smart environment. The wireless sensor network consists of a sensor and a near field communication module. Each WSN node detects and delivers a local environment of temperature, sound, light, or moving object. Therefore, a wide range of applications by the wireless sensor notebook is possible.

현재까지의 무선 센서 네트워크 응용 기술들을 살펴보면, 적군 침투 탐지, 상황 정보 수집, 생물학 또는 화학 무기를 이용한 공격 감지 등의 군사용 분야에 응용된 연구가 있다(종래기술의 문헌 정보 [1], 이하에서는 문헌 번호만을 기재함). 또한 자연 자원의 관리 측면에서, 무선 센서 네트워크는 동물군의 추적 및 감시([2], [3], [4])에 적용되었다. 또한 보건 분야에서, 무선 센서 네트워크는 원격 의료 진료([6])에 적용되었다. 또한 무선 센서 네트워크는 가정이나 인텔리전트 빌딩, 공장 및 원전 등의 관리 및 제어([7], [8]) 등 다양한 분야에 사용되어 왔다.Looking at the wireless sensor network application technologies to date, there are studies applied to military fields such as enemy penetration detection, situational information collection, attack detection using biological or chemical weapons (prior art literature information [1], hereinafter literature) Number only). In addition, in terms of the management of natural resources, wireless sensor networks have been applied to the tracking and monitoring of animals ([2], [3], [4]). Also in the health sector, wireless sensor networks have been applied to telemedicine care [6]. In addition, wireless sensor networks have been used in various fields such as management and control ([7], [8]) in homes, intelligent buildings, factories, and nuclear power plants.

그러나 종래의 무선 센서 네트워크 기술은 다양한 분야에 적용되었지만, 댁내 애완견 관리에는 적용되지 못한 한계가 있었다.However, although the conventional wireless sensor network technology has been applied to various fields, there was a limitation that could not be applied to the management of domestic dogs.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 무선 센서 네트워크를 이용하여 댁내 애완견을 효율적으로 관리할 수 있는 무선 센서 네트워크를 이용한 애완견 관리 시스템 및 그 방법을 제공하는데 있다.Accordingly, the present invention has been proposed to solve the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is a dog management system and method using a wireless sensor network that can efficiently manage the home pet dog using a wireless sensor network. To provide.

또한 본 발명의 다른 목적은 무선 센서 네트워크를 사용하고, 무선 기능을 통한 자동 원격 조작을 수행하며, 애완견의 상태를 실시간으로 파악할 수 있는 무선 센서 네트워크를 이용한 애완견 관리 시스템 및 그 방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a dog management system and method using a wireless sensor network using a wireless sensor network, performing automatic remote operation through a wireless function, and can grasp the status of the dog in real time.

또한 본 발명의 또 다른 목적은 다양한 센서 정보를 무선 센서 네트워크를 이용해 전달받아 애완견 관리 시스템을 운영하며, 주인 부재시 다양한 관리 기능을 부여할 수 있는 무선 센서 네트워크를 이용한 애완견 관리 시스템 및 그 방법을 제공하는데 있다.In addition, another object of the present invention is to provide a dog management system and method using a wireless sensor network that can receive a variety of sensor information by using a wireless sensor network to operate a dog management system, and can give a variety of management functions in the absence of the owner. have.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 의한 무선 센서 네트워크를 이용한 애완견 관리 시스템은,In order to achieve the above object, the dog management system using a wireless sensor network according to an embodiment of the present invention,

애완견의 상태를 감지하는 애완견 센서부와; 상기 애완견 센서부에서 감지된 신호를 무선 센서 네트워크를 통해 전달받아 처리하는 메인 관리부와; 상기 메인 관리부와 직렬 통신을 수행하고, 액츄에이터에 대한 유선 또는 무선 제어를 수행하는 무선 제어부와; 상기 무선 제어부의 제어를 받고, 애완견 유도 기능, 먹이 공급 기능, 온도 제어 기능 중에서 하나 이상의 기능을 수행하는 액츄에이터;를 포함하여 이루어짐을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.Pet dog sensor unit for detecting the state of the dog; A main manager for receiving and processing a signal detected by the pet dog sensor through a wireless sensor network; A wireless control unit performing serial communication with the main management unit and performing wired or wireless control of an actuator; It is characterized in that the technical configuration of the; made under the control of the wireless control unit, the dog to perform at least one function of the induction function, food supply function, temperature control function.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 의한 무선 센서 네트워크를 이용한 애완견 관리 방법은,In order to achieve the above object, the dog management method using a wireless sensor network according to an embodiment of the present invention,

애완견에 장착된 애완견 센서부로부터 센서 신호를 감지하는 제 1 단계와; 상기 제 1 단계 후 무선 센서 네트워크를 통해 감지된 센서 신호를 메인 관리부에서 전달받아 메인 관리하는 제 2 단계와; 상기 제 2 단계 후 상기 메인 관리부에서 메인 관리된 데이터를 직렬 통신으로 무선 제어부로 전달하여 무선 제어 명령을 생성하는 제 3 단계와; 상기 제 3 단계 후 상기 무선 제어부는 RF 통신을 통해 무선 제어 명령을 액츄에이터로 전달하여 애완견 유도 기능, 먹이 공급 기능, 온도 제어 기능 중에서 하나 이상의 기능이 수행되도록 하는 제 4 단계;를 포함하여 수행함을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.Detecting a sensor signal from a pet dog sensor mounted on the pet dog; A second step of receiving a sensor signal detected through the wireless sensor network after the first step from the main manager and managing the main signal; A third step of generating a wireless control command by transferring the main managed data to the wireless control unit through serial communication after the second step; And after the third step, the wireless control unit transmits a radio control command to the actuator via RF communication to perform one or more functions among a dog induction function, a food supply function, and a temperature control function. It is characterized by technical configuration.

이하, 상기와 같은 본 발명, 무선 센서 네트워크를 이용한 애완견 관리 시스템 및 그 방법의 기술적 사상에 따른 일 실시예를 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, an embodiment of the present invention as described above, a pet dog management system using a wireless sensor network and a method thereof will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 무선 센서 네트워크를 이용한 애완견 관리 시스템의 블록구성도이고, 도 2는 도 1의 일 구현예를 보인 개념도이다.1 is a block diagram of a pet dog management system using a wireless sensor network according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a conceptual diagram showing an embodiment of FIG.

이에 도시된 바와 같이, 애완견의 상태를 감지하는 애완견 센서부(100)와; 상기 애완견 센서부(100)에서 감지된 신호를 무선 센서 네트워크를 통해 전달받아 처리하는 메인 관리부(200)와; 상기 메인 관리부(200)와 직렬 통신을 수행하고, 액츄에이터(400)에 대한 유선 또는 무선 제어를 수행하는 무선 제어부(300)와; 상기 무선 제어부(300)의 제어를 받고, 애완견 유도 기능, 먹이 공급 기능, 온도 제어 기능 중에서 하나 이상의 기능을 수행하는 액츄에이터(Actuator)(400);를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.As shown in the figure, the dog sensor unit 100 for detecting the state of the dog; A main manager 200 for receiving and processing a signal sensed by the pet dog sensor 100 through a wireless sensor network; A wireless control unit 300 performing serial communication with the main management unit 200 and performing wired or wireless control of the actuator 400; And an actuator 400 under the control of the wireless controller 300 and performing one or more functions among a pet dog induction function, a food supply function, and a temperature control function.

상기 애완견 센서부(100)는, 빛을 감지하는 빛 센서(110)와; 온도를 감지하는 온도 센서(120)와; 음향을 감지하는 음향 센서(130)와; 상기 빛 센서(110), 상기 온도 센서(120), 상기 음향 센서(130)에서 감지된 신호를 전달받고, 상기 메인 관리부(200)와 무선 센서 네트워크를 통해 연결되어 감지된 신호의 송/수신을 수행하는 입출력부(140);를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.The pet dog sensor unit 100, the light sensor 110 for detecting the light; A temperature sensor 120 for sensing a temperature; An acoustic sensor 130 for detecting sound; The signal sensed by the light sensor 110, the temperature sensor 120, and the acoustic sensor 130 is received and connected to the main manager 200 through a wireless sensor network to transmit / receive the detected signal. It is characterized in that it comprises a; input and output unit 140 to perform.

상기 애완견 센서부(100)는, 상기 빛 센서(110), 상기 온도 센서(120), 상기 음향 센서(130), 상기 입출력부(140)와 연결되고, 센서 어플리케이션 구동을 위한 프로그램이 내장된 센서 어플리케이션 드라이버(150);를 더욱 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.The pet dog sensor unit 100 is connected to the light sensor 110, the temperature sensor 120, the acoustic sensor 130, the input / output unit 140, and a sensor embedded with a program for driving a sensor application. Application driver 150; characterized in that further comprises.

상기 메인 관리부(200)는, 상기 애완견 센서부(100)와 무선 센서 네트워크를 통해 연결되어 상기 애완견 센서부(100)에서 감지된 신호를 전달받은 센서 네트워크 관리부(210)와; 상기 센서 네트워크 관리부(210)에 수신된 상기 애완견 센서부(100)에서 감지된 신호를 전달받아 처리하는 데이터 처리부(220)와; 상기 데이터 처리부(220)에서 처리된 데이터를 직렬 통신을 통해 상기 무선 제어부(300)로 전달하는 입출력부(230);를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.The main manager 200 includes a sensor network manager 210 connected to the pet dog sensor unit 100 through a wireless sensor network and receiving a signal detected by the pet dog sensor unit 100; A data processor 220 for receiving and processing a signal sensed by the pet dog sensor unit 100 received by the sensor network manager 210; And an input / output unit 230 for transmitting the data processed by the data processing unit 220 to the wireless control unit 300 through serial communication.

상기 센서 네트워크 관리부(210)는, 상기 센서 네트워크 관리부(210)의 구동에 필요한 어플리케이션을 구비한 어플리케이션 드라이버(211);를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.The sensor network manager 210 may include an application driver 211 having an application required for driving the sensor network manager 210.

상기 데이터 처리부(220)는, 상기 데이터 처리부(220)에서의 데이터 처리를 위한 GUI(Graphic User Interface)를 구현하는 GUI(221);를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.The data processor 220 may include a GUI 221 for implementing a graphical user interface (GUI) for data processing in the data processor 220.

상기 무선 제어부(300)는, 상기 액츄에이터(400)에 대한 제어를 수행하는 컨트롤러(310)와; 상기 컨트롤러(310)와 연결되고, RF(Radio Frequency) 통신 처리를 수행하는 RF 송수신부(320)와; 상기 RF 송수신부(330)와 연결되고, 상기 메인 관리부(200)로부터 전달받은 데이터를 상기 컨트롤러(310)로 전달하는 입출력부(330);를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.The wireless controller 300 includes a controller 310 for controlling the actuator 400; An RF transceiver 320 connected to the controller 310 and performing RF (Radio Frequency) communication processing; It is connected to the RF transceiver 330, the input and output unit 330 for transmitting the data received from the main management unit 200 to the controller 310; characterized in that it comprises a.

상기 무선 제어부(300)는, PDA 또는 휴대폰과 연결된 것을 특징으로 한다.The wireless control unit 300 is characterized in that connected to the PDA or mobile phone.

상기 액츄에이터(400)는, 상기 무선 제어부(300)와 RF 통신을 수행하고, 상기 무선 제어부(300)의 제어에 따라 애완견 유도용의 움직임을 수행하는 미니 로봇(410)과; 상기 무선 제어부(300)와 유선 또는 무선으로 연결되고, 상기 무선 제어부(300)의 제어에 따라 애완견에게 자동으로 먹이를 공급하는 먹이 공급부(420)와; 상기 무선 제어부(300)와 유선 또는 무선으로 연결되고, 상기 무선 제어부(300)의 제어에 따라 팬 또는 히터의 제어에 의한 온도 제어가 수행되도록 하는 온도 제어부(430);를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.The actuator 400 includes a mini robot 410 for performing RF communication with the wireless control unit 300 and performing a movement for induction of a pet dog under the control of the wireless control unit 300; A food supply unit 420 connected to the wireless control unit 300 by wire or wirelessly and automatically supplying food to a pet dog under the control of the wireless control unit 300; And a temperature controller 430 connected to the wireless controller 300 in a wired or wireless manner and performing temperature control by controlling a fan or a heater according to the control of the wireless controller 300. do.

상기 미니 로봇(410)은, 상기 미니 로봇의 구동을 위한 어플리케이션을 구비한 로봇 어플리케이션 드라이버(411)에 의해 구동되는 것을 특징으로 한다.The mini robot 410 is characterized by being driven by a robot application driver 411 having an application for driving the mini robot.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 무선 센서 네트워크를 이용한 애완견 관 리 방법을 보인 흐름도이다.3 is a flowchart illustrating a pet management method using a wireless sensor network according to an embodiment of the present invention.

이에 도시된 바와 같이, 애완견에 장착된 애완견 센서부(100)로부터 센서 신호를 감지하는 제 1 단계(ST1)와; 상기 제 1 단계 후 무선 센서 네트워크를 통해 감지된 센서 신호를 메인 관리부(200)에서 전달받아 메인 관리하는 제 2 단계(ST2)와; 상기 제 2 단계 후 상기 메인 관리부(200)에서 메인 관리된 데이터를 직렬 통신으로 무선 제어부(300)로 전달하여 무선 제어 명령을 생성하는 제 3 단계(ST3)와 상기 제 3 단계 후 상기 무선 제어부(300)는 RF 통신을 통해 무선 제어 명령을 액츄에이터(400)로 전달하여 애완견 유도 기능, 먹이 공급 기능, 온도 제어 기능 중에서 하나 이상의 기능이 수행되도록 하는 제 4 단계(ST4);를 포함하여 수행하는 것을 특징으로 한다.As shown therein, a first step (ST1) of detecting a sensor signal from the pet dog sensor unit 100 mounted on the dog; A second step (ST2) of receiving a sensor signal detected through the wireless sensor network after the first step from the main manager 200 and performing main management; After the second step, the main management unit 200 transfers the main managed data to the wireless control unit 300 in serial communication to generate a wireless control command (ST3) and after the third step, the wireless control unit ( 300 is a fourth step (ST4) to transmit a wireless control command to the actuator 400 through the RF communication so that one or more functions among a dog induction function, a food supply function, and a temperature control function are performed. It features.

상기 제 1 단계는, 빛 센서(110)에 의한 빛 감지, 온도 센서(120)에 의한 온도 감지, 또는 음향 센서(130)에 의한 음향 감지 신호를 전달받아 애완견의 상태를 파악하는 것을 특징으로 한다.The first step is characterized in that the state of the dog is received by receiving the light detection signal by the light sensor 110, the temperature detection by the temperature sensor 120, or the sound detection signal by the acoustic sensor 130. .

상기 제 2 단계는, 도 9에 도시된 바와 같이, 음향 감시 신호가 전달되면 HPF(High Pass Filter)에 의해 노이즈를 제거하는 제 2a 단계(ST2_1, ST2_2)와; 상기 제 2a 단계 후 음향의 주파수 패턴을 비교하는 제 2b 단계(ST2_3)와; 상기 제 2b 단계에서 주파수 패턴 비교에 의해 결과가 추출되면 상기 메인 관리부(200)에서 비교 결과를 상기 무선 제어부(300)로 전송하도록 하고, 결과가 추출되지 않으면 다시 음향을 감시하도록 하는 제 2c 단계(ST2_4, ST2_5);를 포함하여 수행하는 것을 특징으로 한다.The second step may include steps 2a (ST2_1 and ST2_2) of removing noise by a high pass filter (HPF) when a sound monitoring signal is transmitted as shown in FIG. 9; A second step ST2_3 comparing the frequency patterns of the sound after the second step; In step 2b, if the result is extracted by the frequency pattern comparison, the main manager 200 transmits the comparison result to the wireless controller 300, and if the result is not extracted, monitors sound again (step 2c). ST2_4, ST2_5); and the like.

상기 제 4 단계는, 상기 액츄에이터(400)가 구동되면, 미니 로봇(410)에 의한 애완견 유도 기능, 먹이 공급부(420)에 의한 애완견 먹이 공급 기능, 온도 제어부(430)의 팬과 히터의 제어에 의한 온도 제어 기능 중에서 하나 이상의 기능이 수행되도록 하는 것을 특징으로 한다.The fourth step, when the actuator 400 is driven, the pet dog induction function by the mini-robot 410, the pet dog food supply function by the food supply unit 420, the control of the fan and heater of the temperature control unit 430 It characterized in that at least one function of the temperature control function by the.

이와 같이 구성된 본 발명에 의한 무선 센서 네트워크를 이용한 애완견 관리 시스템 및 그 방법의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 판례 등에 따라 달라질 수 있으며, 이에 따라 각 용어의 의미는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 해석되어야 할 것이다.The preferred embodiment of the pet dog management system and method using the wireless sensor network according to the present invention configured as described above will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, detailed descriptions of well-known functions or configurations will be omitted if it is determined that the detailed description of the present invention may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention. In addition, terms to be described below are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to intention or precedent of a user or an operator, and thus, the meaning of each term should be interpreted based on the contents throughout the present specification. will be.

먼저 본 발명은 무선 센서 네트워크를 이용하여 댁내 애완견을 효율적으로 관리하고자 한 것이다.First, the present invention intends to efficiently manage domestic dogs using a wireless sensor network.

이하에서는 본 발명에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

1. 소개1. Introduction

댁내 및 댁외 무선 네트워크와 네트워크 기반 장치들의 성장은 애완견 관리를 위한 유비쿼터스 컴퓨팅 가능성의 잠재력을 이끌었다.The growth of on-premises and off-premises wireless networks and network-based devices has led to the potential of ubiquitous computing for managing dogs.

본 발명에서는 무선 센서 네트워크 장치를 사용하여 무선 통신 기반의 애완견 관리 임베디드 시스템을 설계 및 구현하였다. 애완견 관리를 위해 구현된 모듈별 장치들과 애완견에 부착된 무선 센서 네트워크 장치를 이용하여 조도, 온도, 소리의 데이터를 측정하고, 이를 PDA(Personal Digital Assistant) 에 전송하여 데이터를 분석하도록 설계 되어졌다. 유도용 미니 로봇 및 자동 먹이 공급기에는 입력 센싱 데이터를 이용하여 다양한 명령을 지시하도록 시스템을 구성하였다. 마지막으로 측정된 데이터를 통하여 적합한 애완견 관리 모형을 제시하고 실제 적용을 통해 검증해 보았다.In the present invention, the dog management embedded system based on wireless communication is designed and implemented using a wireless sensor network device. It is designed to measure data of illuminance, temperature, and sound by using module-specific devices implemented for dog management and wireless sensor network device attached to dog, and transmit the data to PDA (Personal Digital Assistant) for analysis. . Induction mini-robots and automatic feeding machines are configured to direct various commands using input sensing data. Finally, a suitable dog care model was suggested from the measured data and verified through practical application.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 무선 센서 네트워크를 이용한 애완견 관리 시스템의 블록구성도이다.1 is a block diagram of a pet dog management system using a wireless sensor network according to an embodiment of the present invention.

그래서 애완견 센서부(100)는 애완견의 상태를 감지하도록 애완견의 목걸이 등에 장착되는 것으로서, 빛을 감지하는 빛 센서(110), 온도를 감지하는 온도 센서(120), 음향을 감지하는 음향 센서(130)를 구비할 수 있다. 또한 애완견 센서부(100)에서 입출력부(140)는 빛 센서(110), 온도 센서(120), 음향 센서(130)에서 감지된 신호를 전달받고, 메인 관리부(200)와 무선 센서 네트워크를 통해 연결되어 감지된 신호의 송/수신을 수행하게 된다. 또한 애완견 센서부(100)에서 센서 어플리케이션 드라이버(150)는 빛 센서(110), 온도 센서(120), 음향 센서(130), 입출력부(140)와 연결되고, 센서 어플리케이션 구동을 위한 프로그램이 내장되어 각각의 센서(110 ~ 130)를 구동시키게 된다.So, the dog sensor unit 100 is mounted on the collar of the dog to detect the state of the dog, the light sensor 110 for detecting the light, the temperature sensor 120 for detecting the temperature, the acoustic sensor 130 for detecting the sound ) May be provided. In addition, the input and output unit 140 in the dog sensor unit 100 receives the signal detected by the light sensor 110, the temperature sensor 120, the acoustic sensor 130, through the main management unit 200 and the wireless sensor network Connected to perform the transmission / reception of the detected signal. In addition, the sensor application driver 150 in the dog sensor unit 100 is connected to the light sensor 110, the temperature sensor 120, the acoustic sensor 130, the input and output unit 140, a program for driving the sensor application is built-in To drive the respective sensors 110 to 130.

또한 메인 관리부(200)는 애완견 센서부(100)에서 감지된 신호를 무선 센서 네트워크를 통해 전달받아 처리한다. 이러한 메인 관리부(200)는 센서 네트워크 관리부(210), 데이터 처리부(220), 입출력부(230)로 구성할 수 있다.In addition, the main management unit 200 receives and processes the signal detected by the pet dog sensor unit 100 through a wireless sensor network. The main manager 200 may include a sensor network manager 210, a data processor 220, and an input / output unit 230.

그래서 메인 관리부(200)에서 센서 네트워크 관리부(210)는 애완견 센서부(100)와 무선 센서 네트워크를 통해 연결되어 애완견 센서부(100)에서 감지된 신호를 전달받아 데이터 처리부(220)로 전달한다. 또한 센서 네트워크 관리부(210)는 센서 네트워크 관리부(210)의 구동에 필요한 어플리케이션을 구비한 어플리케이션 드라이버(211)를 포함한다.Therefore, the sensor network manager 210 in the main manager 200 is connected to the dog sensor 100 through a wireless sensor network and receives the signal detected by the dog sensor 100 and transmits the signal to the data processor 220. In addition, the sensor network manager 210 includes an application driver 211 having an application required for driving the sensor network manager 210.

또한 메인 관리부(200)에서 데이터 처리부(220)는 센서 네트워크 관리부(210)에 수신된 애완견 센서부(100)에서 감지된 신호를 전달받아 처리하는 것으로, GUI(221)를 구비할 수 있다.In addition, the data processing unit 220 in the main management unit 200 receives and processes the signal detected by the dog sensor unit 100 received by the sensor network management unit 210, it may be provided with a GUI (221).

또한 메인 관리부(220)에서 입출력부(230)는 데이터 처리부(220)에서 처리된 데이터를 직렬 통신을 통해 무선 제어부(300)로 전달한다.In addition, the input / output unit 230 in the main manager 220 transfers the data processed by the data processor 220 to the wireless controller 300 through serial communication.

그리고 무선 제어부(300)는 메인 관리부(200)와 직렬 통신을 수행하고, 액츄에이터(400)에 대한 유선 또는 무선 제어를 수행하는 것으로, 컨트롤러(310), RF 송수신부(320), 입출력부(330)를 포함하여 구성할 수 있다.The wireless controller 300 performs serial communication with the main manager 200 and performs wired or wireless control of the actuator 400. The controller 310, the RF transceiver 320, and the input / output unit 330 ) Can be configured to include

그래서 무선 제어부(300)에서 컨트롤러(310)는 메인 관리부(200)에서 처리된 센싱 정보를 입력받아 제어 명령을 생성하여 액츄에이터(400)에 대한 제어를 수행한다. 또한 무선 제어부(300)에서 RF 송수신부(320)는 컨트롤러(310)와 연결되고, RF(Radio Frequency) 통신 처리를 수행한다. 또한 무선 제어부(300)에서 입출력부(330)는 RF 송수신부(330)와 연결되고, 메인 관리부(200)로부터 전달받은 데이터 를 컨트롤러(310)로 전달한다.Thus, in the wireless controller 300, the controller 310 receives the sensing information processed by the main manager 200, generates a control command, and performs control on the actuator 400. In addition, the RF transceiver 320 in the wireless controller 300 is connected to the controller 310, and performs a radio frequency (RF) communication process. In addition, the input / output unit 330 in the wireless control unit 300 is connected to the RF transceiver 330, and transmits the data received from the main management unit 200 to the controller 310.

이러한 무선 제어부(300)는 PDA 또는 휴대폰과 연결되어 애완견 관리를 원격지에서도 수행할 수 있게 한다.The wireless control unit 300 is connected to the PDA or mobile phone to enable the management of the dog in the remote.

또한 액츄에이터(400)는 무선 제어부(300)의 제어를 받고, 애완견 유도 기능, 먹이 공급 기능, 온도 제어 기능 등을 수행한다.In addition, the actuator 400 is controlled by the wireless control unit 300 and performs a pet dog induction function, a food supply function, a temperature control function, and the like.

이러한 액츄에이터(400)에서 미니 로봇(410)은 무선 제어부(300)와 RF 통신을 수행하고, 무선 제어부(300)의 제어에 따라 애완견 유도용의 움직임(회전, 전진, 후진, 복합 동작 등)을 수행한다. 그리고 미니 로봇(410)은 미니 로봇의 구동을 위한 어플리케이션을 구비한 로봇 어플리케이션 드라이버(411)에 의해 구동된다. 또한 먹이 공급부(420)는 무선 제어부(300)와 유선 또는 무선으로 연결되고, 무선 제어부(300)의 제어에 따라 애완견에게 자동으로 먹이를 공급한다. 또한 온도 제어부(430)는 무선 제어부(300)와 유선 또는 무선으로 연결되고, 무선 제어부(300)의 제어에 따라 팬 또는 히터의 제어에 의한 온도 제어가 수행되도록 한다.In the actuator 400, the mini-robot 410 performs RF communication with the wireless control unit 300, and under the control of the wireless control unit 300, the movement for induction of the dog (rotation, forward, backward, combined operation, etc.) To perform. The mini robot 410 is driven by a robot application driver 411 having an application for driving the mini robot. In addition, the food supply unit 420 is connected to the wireless control unit 300 by wire or wireless, and automatically supplies food to the dog under the control of the wireless control unit 300. In addition, the temperature control unit 430 is connected to the wireless control unit 300 by wire or wireless, so that the temperature control by the control of the fan or the heater under the control of the wireless control unit 300 is performed.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 무선 센서 네트워크를 이용한 애완견 관리 방법을 보인 흐름도이다.3 is a flowchart illustrating a pet dog management method using a wireless sensor network according to an embodiment of the present invention.

먼저 애완견에 장착된 애완견 센서부(100)로부터 센서 신호를 감지한다(ST1).First, a sensor signal is detected from the pet dog sensor unit 100 mounted on the pet dog (ST1).

그리고 무선 센서 네트워크를 통해 감지된 센서 신호를 메인 관리부(200)에서 전달받아 메인 관리한다(ST2).In addition, the sensor signal detected through the wireless sensor network is received from the main management unit 200 and main management (ST2).

그런 다음 메인 관리부(200)에서 메인 관리된 데이터를 직렬 통신으로 무선 제어부(300)로 전달하여 무선 제어 명령을 생성한다(ST3).Then, the main manager 200 transmits the main managed data to the wireless controller 300 through serial communication to generate a wireless control command (ST3).

그리고 무선 제어부(300)는 RF 통신을 통해 무선 제어 명령을 액츄에이터(400)로 전달하여 애완견 유도 기능, 먹이 공급 기능, 온도 제어 기능 등을 수행하게 된다(ST4).In addition, the wireless controller 300 transmits a wireless control command to the actuator 400 through RF communication to perform a pet dog induction function, a food supply function, a temperature control function, and the like (ST4).

2. 종래 애완견 관리의 문제점 분석2. Problem Analysis of Conventional Pet Care

가정에서의 애완견의 효율적 관리 요구에 의해, 애완견을 위한 관리 시스템에 대한 관심이 증폭되고 있다. 그러나 애완동물 관리 시스템은 열대어 수족관의 자동 온도 제어 또는 자동 음식 공급기와 같은 영역에만 제한되고 있는 실정이다.Due to the demand for efficient management of dogs at home, interest in management systems for dogs has been amplified. However, pet management systems are limited to areas such as automatic temperature control or automatic food feeders in tropical fish aquariums.

최근에 사람과 동물 사이의 반응과 행동에 대한 연구가 있었다([9], [10]). 이러한 연구들은 행동, 성문(Utterance)과 심장박동 카운트와 같은 물리적 신호에 기반을 두고 애완견의 행동에 대한 분석에 초점을 맞춘 것이다. 이 연구들의 결과는 애완견 관리 시스템에 응용될 수 있다.Recently, there has been a study of reactions and behaviors between humans and animals (9, 10). These studies focus on the analysis of the dog's behavior based on physical cues such as behavior, Utterance and heart rate counts. The results of these studies could be applied to dog management systems.

애완견 관리 시스템의 주요한 문제점은 아파트와 같은 경우에 음성 발생, 음식 공급 또는 소변/배설물의 처리에 있다. 무선 센서 네트워크를 이용한 애완견 관리 시스템에서 요구되는 사항은 온도, 거주 형태 등의 다양한 환경적 요소들에 영향을 받는다. 따라서 본 발명에서는 아파트와 같은 거주 형태를 고려한다.The main problem with a dog management system is in voice generation, food supply or the treatment of urine / feces, such as in apartments. The requirements of a dog management system using a wireless sensor network are affected by various environmental factors such as temperature and living patterns. Therefore, the present invention considers a form of residence such as an apartment.

첫 번째 문제점은 애완견에 의해 발생되는 소음에 있다. 애완견이 짓는 것은 본능적으로 친숙하지 않은 사람이나 물건에 대해 자신의 세력 범위의 보호하기 위해서이다. 그러나 이는 아파트 거주자와 애완견 주인 사이의 불협화음의 원인이 된 다.The first problem is the noise produced by dogs. Dogs build to protect their range of power against people or things they are not instinctively familiar with. However, this is a cause of discord between apartment residents and dog owners.

도 4는 본 발명에서 이용하는 사람과 애완견의 성문 주파수 범위와 가청 주파수 범위를 비교한 표이다. 도 4에서 애완견의 가청 주파수 범위는 인간의 가청 주파수 범위에 비해 4배 이상이나 넓다.Figure 4 is a table comparing the voice frequency range and the audible frequency range of the person and dog used in the present invention. In Figure 4 the audible frequency range of the dog is four times wider than the human audible frequency range.

도 5는 본 발명에서 이용하는 애완견의 상황에 따른 주파수를 보인 표이다.Figure 5 is a table showing the frequency according to the situation of the dog used in the present invention.

그래서 애완견은 외로움을 느낄 경우 애완견의 짖는 소리에 의한 성문 주파수가 90 ~ 100Hz 또는 450 ~ 600Hz를 보이고, 위협을 느낄 경우 700 ~ 900Hz를 보이며, 즐거움을 느낄 경우 950 ~ 1050Hz를 보이고, 요구가 있을 경우 550 ~ 700Hz를 보인다. 이와 같이 개의 짖는 소리에 대한 주파수 분석은 최근에 연구되고 있으며, 이를 통해 여러 종류의 애완견에게서 감정에 대한 공통적인 패턴이 제시되어 지고 있다([9]).So, when the dog feels lonely, the gate frequency of the dog's barking is 90 ~ 100Hz or 450 ~ 600Hz, when it feels threatening, it shows 700 ~ 900Hz, when it feels fun, it shows 950 ~ 1050Hz It shows 550 ~ 700Hz. This frequency analysis of dog barking has recently been studied, suggesting a common pattern for emotion in many types of dogs [9].

도 6은 본 발명에서 이용하는 애완견의 성문 주파수 밀도를 보인 도면이고, 도 7은 본 발명에서 이용하는 애완견의 성문 주파수 그래프를 보인 것으로, 애완견이 좌절과 위협 상태일 때 짖는 소리를 주파수 분석기로 분석한 도면이다.Figure 6 is a view showing the glottal frequency density of the pet dog used in the present invention, Figure 7 is a graph showing the glottal frequency graph of the pet dog used in the present invention, the barking sound when the dog is frustrated and threatened by a frequency analyzer to be.

이러한 애완견의 짖는 소리를 주파수 분석한 결과는 애완견의 요구와 건강 상태를 분석하는데 이용될 수 있다. 도 7에서와 같이 성문 주파수는 개의 감정의 종류에 따라 다른 주파수 분포를 보이는 것을 알 수 있다.The frequency analysis of the dog's barking can be used to analyze the dog's needs and health status. As shown in FIG. 7, it can be seen that the glottal frequency has a different frequency distribution depending on the dog emotion.

애완견을 관리할 경우, 각각의 짖는 소리에 대한 파형 비교를 통해 애완견의 요구와 감정 상태를 파악할 수 있다. 이는 몇몇의 애완견을 관리할 수 있는 기구로 사용될 수 있다.If you manage a dog, you can determine the dog's needs and emotional state by comparing the waveforms for each bark. It can be used as a device to manage several dogs.

도 8은 본 발명에서 이용하는 애완견의 성문 주파수의 파형예를 보인 도면이다.8 is a view showing an example of the waveform of the glottal frequency of the dog used in the present invention.

도 9는 본 발명에서 애완견의 파형 패턴 분석 예를 보인 흐름도이다. 이러한 도 9는 도 8과 같이 발생하는 애완견 성문 주파수를 분석하는 예를 보인 것이다.9 is a flow chart showing an example of the waveform pattern analysis of pet dogs in the present invention. 9 shows an example of analyzing a pet dog gate frequency generated as shown in FIG. 8.

무선 센서 네트워크를 이용한 무선 관리 시스템은 다중 노드 연결로 구성된다. 따라서 이러한 무선 관리 시스템은 애완견 관리를 위한 다기능 응용으로 확장할 수 있다.A wireless management system using a wireless sensor network consists of a multi-node connection. This wireless management system can therefore be extended to multifunctional applications for managing dogs.

두 번째 문제점은 타이머에 기반한 자동 먹이 공급기는 애완견이 없을 경우에도 불필요하게 작동될 수 있다는 점이다. 그래서 타이머에 기반한 자동 먹이 공급기는 사람과 애완견이 집 바깥에 있을 경우에는 적절한 작동을 위해 수동으로 부가적인 설정 절차를 거쳐야만 한다. 만약 먹이 공급기가 애완견이 집에 있는 것을 자동으로 감지할 수 있다면, 더욱 효과적으로 애완견에 대한 먹이 공급이 가능하게 될 것이다.The second problem is that the timer-based automatic feeder can be operated unnecessarily even without a dog. Therefore, a timer-based automatic feeder would have to go through additional set-up procedures manually for proper operation when people and pets are outside the home. If the feeder can automatically detect that the dog is at home, it will be able to feed the dog more effectively.

세 번째 문제점은 애완견이 배설한 소변/배설물에 의한 환경 변화에 있다. 이는 온도 변화에 기인한다. 이러한 배설물은 애완견의 목에 장착시킨 온도 센서(120)에 의해 감지될 수 있다. 센서로부터 측정된 온도 데이터는 팬 또는 히터로 구성된 온도 제어부(430)를 제어하는데 이용될 수 있다. 또한 온도 센서(120)는 애완견의 체내 온도를 감지함으로서 애완견의 건강 상태를 감시하는데 응용될 수 있다.A third problem is the environmental changes caused by the urine / feces excreted by dogs. This is due to temperature change. These feces can be detected by the temperature sensor 120 mounted on the neck of the dog. The temperature data measured from the sensor may be used to control the temperature control unit 430 composed of a fan or a heater. In addition, the temperature sensor 120 may be applied to monitor the health status of the dog by sensing the temperature of the dog body.

더불어 애완견의 관심을 끌 수 있도록 애완견 유도용 미니 로봇(410)의 작동 시킴으로써 밤중에 먹이 공급부가 자동적으로 작동하여 발생시키는 불필요한 소음을 감소시키는데 사용될 수 있다.In addition, by operating the pet dog induction mini-robot 410 so as to attract the attention of the dog can be used to reduce the unnecessary noise generated by the food supply is automatically operated at night.

본 발명에서는 이러한 문제점들을 고려하여 애완견 관리 시스템을 구현하였다.In consideration of these problems, the present invention implements a pet dog management system.

3. 애완견 관리 시스템의 구조3. Structure of Dog Management System

본 발명은 유비쿼터스 컴퓨팅 환경을 위한 기본 블록을 사용한다.The present invention uses basic blocks for a ubiquitous computing environment.

3-1. 애완견 센서부의 구성 및 동작3-1. Configuration and operation of pet dog sensor

애완견 센서부(100)는 빛 센서(110), 온도 센서(120), 음향 센서(130) 및 전자 및 가속 센서 등을 포함한다. 또한 무선 센서 네트워크는 애완견의 성문 주파수 범위를 측정하는데 사용될 수 있는 마이크로폰 기반 음향 시스템을 포함할 수 있다. 또한 무선 센서 네트워크는 저속 근거리 무선 통신망(PAN)을 위한 표준([11]. [12]) IEEE 802.15.4 통신 프로토콜을 적용한다.The pet dog sensor unit 100 includes a light sensor 110, a temperature sensor 120, an acoustic sensor 130, and an electronic and acceleration sensor. The wireless sensor network may also include a microphone-based sound system that can be used to measure the dog's glottal frequency range. Wireless sensor networks also apply the standard ([11]. [12]) IEEE 802.15.4 communication protocol for low-speed local area network (PAN).

메인 관리부(200)는 애완견 센서부(100)의 각 무선 센서 노드로부터 센서 정보를 수집할 수 있고, 수집된 정보를 무선 제어부(300)의 컨트롤러(310)로 전송할 수 있다. 무선 제어부(300)로부터의 제어 명령은 각각의 기기로 전송된다. 빛, 온도, 음향 등의 센서 정보에 의한 미니 로봇 제어(410), 먹이 공급부(420) 제어, 온도 제어부(430) 제어와 같은 각각의 제어 동작은 혼합된 센싱 정보를 이용하여 애완견의 주의를 끄는 데 이용될 수 있다.The main manager 200 may collect sensor information from each wireless sensor node of the pet dog sensor unit 100, and transmit the collected information to the controller 310 of the wireless controller 300. The control command from the wireless control unit 300 is transmitted to each device. Each control operation such as mini-robot control 410, food supply 420 control, and temperature control unit 430 control by sensor information such as light, temperature, and sound is used to attract attention of the dog using mixed sensing information. It can be used to.

도 10은 본 발명에서 센싱되는 데이터를 이용한 제어 목표를 보인 표이다.10 is a table showing a control target using the data sensed in the present invention.

그래서 애완견 센서부(100)를 통해 관리하는 항목이 빛 센서(110)에 의한 조명일 경우에는 제어 목표가 먹이 공급부(420)에 의한 자동 먹이 공급이 될 수 있다. 또한 온도 센서(120)를 통한 온도 관리에 의해 온도 제어부(430)를 이용한 전기 팬 또는 전열기(히터) 제어를 수행할 수 있다. 또한 음향 센서(130)에 의한 소리 관리에 의해 소형 유도용 로봇인 미니 로봇(410)을 제어하여 애완견의 관심을 끌 수 있다. 또한 애완견 센서(100)를 통한 복합 감지의 경우, 애완견의 건강 점검 또는 보안 점검을 수행할 수 있다.So, if the item managed by the dog sensor unit 100 is the light by the light sensor 110, the control target may be an automatic food supply by the food supply unit 420. In addition, an electric fan or heater (heater) control using the temperature controller 430 may be performed by temperature management through the temperature sensor 120. In addition, by controlling the sound by the acoustic sensor 130, the mini-robot 410 which is a small induction robot can be controlled to attract the dog's attention. In addition, in the case of the complex detection through the pet dog sensor 100, it is possible to perform a health check or security check of the dog.

그래서 음향 센서(130)를 통해 애완견이 짖는 소리를 감지하게 되면 미니 로봇(410) 또는 다른 장치를 작동시킬 수 있게 된다. 애완견이 무선으로 동작하는 먹이 공급부(420)에 접근하면, 애완견 센서부(100)의 빛 센서(110)는 빛 감도를 점검하여 먹이 공급부(420)가 자동으로 동작하게 된다. 실내 온도가 변화하면 온도 센서(120)에서 이를 감지하여 메인 관리부(200)로 전달하고, 메인 관리부(200)는 이를 무선 제어부(300)를 통해 온도 제어부(430)를 제어하여 팬 또는 히터의 온도 제어부(430)를 통한 온도 제어가 실행되도록 할 수 있다.Thus, when the dog detects the barking sound through the acoustic sensor 130, the mini robot 410 or another device can be operated. When the pet dog approaches the food supply unit 420 that operates wirelessly, the light sensor 110 of the pet dog sensor unit 100 checks the light sensitivity and the food supply unit 420 automatically operates. When the room temperature changes, the temperature sensor 120 detects this and delivers it to the main manager 200, and the main manager 200 controls the temperature controller 430 through the wireless controller 300 to control the temperature of the fan or heater. Temperature control through the control unit 430 may be executed.

또한 도 1에서 메인 관리부(200)에는 PDA 또는 휴대폰(도면상에 미도시) 등이 연결될 수 있다. 그래서 PDA 또는 휴대폰 등은 애완견 센서(100)의 각 센서 노드를 통해 측정된 데이터를 무선으로 전송받게 된다.In addition, in FIG. 1, the main manager 200 may be connected to a PDA or a mobile phone (not shown). Thus, the PDA or mobile phone receives the measured data wirelessly through each sensor node of the pet dog sensor 100.

이러한 모든 구성요소는 유선 또는 무선 링크를 통해 제어된다.All these components are controlled via wired or wireless links.

무선 센서 네트워크가 동작하는 동안, 빛, 온도, 음향과 같이 센싱된 데이터 는 메인 관리부(200) 및 무선 제어부(300)로 전달된다. 또한 액츄에이터를 구성하는 미니 로봇(410), 먹이 공급부(420), 온도 제어부(430) 등과 무선 제어부(300) 사이의 통신은 433Hz 대역폭의 주파수를 갖는 RF 통신을 통해 수행될 수 있다.While the wireless sensor network is operating, the sensed data such as light, temperature, and sound are transmitted to the main manager 200 and the wireless controller 300. In addition, the communication between the mini robot 410 constituting the actuator, the food supply unit 420, the temperature control unit 430, and the wireless control unit 300 may be performed through RF communication having a frequency of 433 Hz bandwidth.

3-2. 메인 관리부의 구성 및 동작3-2. Configuration and operation of the main management unit

3-2-1. 무선 센서 네트워크3-2-1. Wireless sensor network

도 11은 본 발명에서 센서 네트워크 관리부의 구성예를 보인 상세블록도이다.11 is a detailed block diagram showing an example of the configuration of the sensor network management unit in the present invention.

그래서 센서 네트워크 모듈(SensornetworkM)인 센서 네트워크 관리부(211)는 애완견 센서부(100)로부터 각각 빛, 온도, 음향 등을 수신하여 처리하는 빛(Light), 온도(Temperature), 음향(Sound) 관리부를 포함한다. 또한 타이머(Timer)와 LED(Light Emitting Diode, 발광 다이오드)는 각각의 모듈의 동작을 위해 지원될 수 있다.Therefore, the sensor network management unit 211, which is a sensor network module (SensornetworkM), receives light, temperature, and sound from the dog sensor unit 100, and processes light, temperature, and sound management units. Include. In addition, a timer and a light emitting diode (LED) may be supported for operation of each module.

도 12는 본 발명에서 데이터 처리부에서의 수신 데이터 관리를 보인 상세블록도이다.12 is a detailed block diagram illustrating reception data management in a data processing unit according to the present invention.

이러한 데이터 처리부(220)는 I/O(Input / Output, 입/출력) 처리, 라이브러리(Library), RfmToIntM 모듈로 구성할 수 있다. RfmToIntM 은 수신된 I/O 데이터를 정수(Integer, Int) 타입으로 변환시킨다. RfmToInt 인 데이터 처리부(220)는 수신 모듈로부터 데이터를 수신하고, 무선 제어부(300)의 컨트롤러(300)로 데이터를 전송한다. 무선 제어부(300)의 컨트롤러(310)는 각각의 무선기기인 미니 로 봇(410), 먹이 공급부(420), 온도 제어부(430) 등으로 제어 명령을 전송한다.The data processor 220 may be configured as an I / O (input / output, input / output) process, a library, and an RfmToIntM module. RfmToIntM converts the received I / O data into integer (Integer, Int) type. The data processing unit 220 that is RfmToInt receives data from the receiving module and transmits the data to the controller 300 of the wireless controller 300. The controller 310 of the wireless control unit 300 transmits a control command to each of the wireless devices, such as the mini robot 410, the food supply unit 420, the temperature control unit 430, and the like.

3-2-2. 메인 관리부의 패킷 구조3-2-2. Packet Structure of Main Administration

무선 센서 네트워크의 전송 프로토콜은 36바이트로 구성된다.The transmission protocol of the wireless sensor network consists of 36 bytes.

도 13은 본 발명에서 센서 네트워크 관리부의 패킷 구조를 보인 개념도이다.13 is a conceptual diagram illustrating a packet structure of a sensor network manager in the present invention.

이러한 도 13은 프레임 구조와 데이터 필드의 구성예를 보이고 있다. 그래서 이러한 필드는 목적지 어드레스(Destination address)와 데이터 형태(Data Type)를 포함한다.13 shows an example of the structure of a frame structure and a data field. So this field contains the destination address and data type.

그룹 필드는 채널의 그룹 ID(groupid)를 포함한다. 메시지 길이(Message Length, msg len) 필드는 수신되고 송신되는 패킷 길이의 크기 정보를 포함한다. 데이터 필드는 29 바이트 이내의 센싱된 데이터 정보를 포함한다. 이러한 데이터 필드에는 빛, 온도, 음향 데이터가 할당된다. 주기적인 데이터 전송을 위해서 데이터 패킷은 센싱된 데이터가 없을 경우에도 주기적으로 전송된다.The group field includes a group ID of a channel. The Message Length (msg len) field includes size information of the packet length received and transmitted. The data field contains sensed data information within 29 bytes. These data fields are assigned light, temperature and acoustic data. For periodic data transmission, data packets are periodically transmitted even when no data is sensed.

3-2-3. GUI3-2-3. GUI

도 14는 본 발명에서 GUI에서의 통신 설정을 보인 도면이고, 도 15는 본 발명에서 데이터 처리부의 구성 화면 예를 보인 도면이며, 도 16은 본 발명에서 데이터 처리부의 제어박스 예를 보인 도면이다.14 is a view showing a communication setting in the GUI in the present invention, Figure 15 is a view showing an example of the configuration screen of the data processing unit in the present invention, Figure 16 is a view showing an example of the control box of the data processing unit in the present invention.

이러한 도 14 내지 도 16은 사용자에 의해 수동으로 미리 설정되거나 또는 자동으로 미리 설정될 수 있다.14 to 16 may be manually preset or automatically preset by a user.

3-3. 무선 제어부의 구성3-3. Configuration of the wireless control unit

무선 제어부(300)는 도 1에서와 같이 컨트롤러(310), RF 송수신부(320), 입출력부(330)로 구성할 수 있다.As shown in FIG. 1, the wireless controller 300 may include a controller 310, an RF transceiver 320, and an input / output unit 330.

무선 제어부(300)와 메인 관리부(200) 사이의 데이터 통신은 직렬 통신을 통해 수행되며, 무선 제어부(300)와 액츄에이터(400) 사이의 데이터 통신은 RF 통신을 통해 수행된다. PDA 또는 휴대폰과 같이 이동 가능한 기기는 직렬 링크를 통해 컨트롤러(310)와 연결될 수 있다. 컨트롤러(310), RF 송수신부(320), 미니 로봇(410), 먹이 공급부(420), 온도 제어부(430) 사이의 통신은 RF 무선 링크를 통해 수행된다.Data communication between the wireless control unit 300 and the main management unit 200 is performed through serial communication, and data communication between the wireless control unit 300 and the actuator 400 is performed through RF communication. A mobile device such as a PDA or a mobile phone may be connected to the controller 310 via a serial link. The communication between the controller 310, the RF transceiver 320, the mini robot 410, the food supply 420, and the temperature controller 430 is performed through an RF wireless link.

컨트롤러(310)는 무선 제어를 수행하는 것으로, 애완견 센서부(100)에서 센싱된 데이터에 의해 제어 데이터를 생성하고, 액츄에이터(400)로 생성한 제어 데이터를 전송하도록 제어한다. 애완견 센서부(100)에서 측정된 데이터에 기반하여 미니 로봇(410)의 제어, 자동 먹이 공급, 팬/히터의 작동에 의한 자동 온도 제어 등을 수행하게 된다. 이러한 컨트롤러(310)는 ATmega 사의 CPU 칩인 ATmega128을 사용할 수 있다.The controller 310 performs wireless control, and generates control data by the data sensed by the pet dog sensor unit 100, and controls to transmit the control data generated by the actuator 400. Based on the data measured by the dog sensor unit 100, the control of the mini-robot 410, automatic feeding, automatic temperature control by the operation of the fan / heater and the like. The controller 310 may use ATmega128, which is a CPU chip of ATmega.

RF 송수신부(320)는 애완견 센서부(100)와 연결된다. 무선 송수신 시스템은 무선 통신을 사용하여 센싱된 데이터를 전송한다. 애완견 센서부(100)의 무선 센서 노드는 애완견의 목걸이에 부착된다. 무선 제어부(300)는 애완견 센서부(100)에서 센싱된 데이터를 PDA 또는 휴대폰으로 전송하고, PDA 또는 휴대폰으로부터 수신된 제어 명령을 액츄에이터(400)로 전달한다. 이러한 RF 송수신부(320)는 BIM433 칩을 사용할 수 있다. 또한 RF 송수신부(320)는 433MHz와 418MHz로 동작하는 중저속의 통신 모듈로 구현할 수 있으며, IEEE 802.15.4를 구현하기 위해 Chipcon 사의 CC2420을 사용할 수도 있다.The RF transceiver 320 is connected to the pet dog sensor unit 100. The wireless transmission / reception system transmits sensed data using wireless communication. The wireless sensor node of the pet dog sensor unit 100 is attached to the collar of the dog. The wireless controller 300 transmits the data sensed by the pet dog sensor unit 100 to a PDA or a mobile phone, and transmits a control command received from the PDA or the mobile phone to the actuator 400. The RF transceiver 320 may use a BIM433 chip. In addition, the RF transceiver 320 may be implemented as a medium-low speed communication module operating at 433 MHz and 418 MHz, and may use Chipcon CC2420 to implement IEEE 802.15.4.

RF 송수신부(320)를 BIM433 칩으로 구현하여 통신할 경우에는 'ID(1바이트)'와 'DATA1(1바이트) 제어'의 패킷 구조를 사용할 수 있다.When communicating by implementing the RF transceiver 320 with a BIM433 chip, a packet structure of 'ID (1 byte)' and 'DATA1 (1 byte) control' may be used.

또한 RF 송수신부(320)를 CC2320 칩으로 구현하여 통신할 경우에는 'ID(1바이트)', 'DATA1(1바이트) 소리', 'DATA2(1바이트) 빛', 'DATA3(1바이트) 온도'의 패킷 구조를 사용할 수 있다.In addition, when communicating by implementing the RF transceiver 320 with a CC2320 chip, 'ID (1 byte)', 'DATA1 (1 byte) sound', 'DATA2 (1 byte) light', 'DATA3 (1 byte) temperature 'Packet structure can be used.

여기서 패킷의 ID 부분은 PDA 또는 휴대폰에서 주는 제어용 데이터인지, 각각의 센서 노드들에서 들어오는 데이터인지를 구분하기 위해 따로 필드를 준 것이다.In this case, the ID part of the packet is provided with a separate field to distinguish the control data from the PDA or the mobile phone or the data from each of the sensor nodes.

CPU(Central Processing Unit)인 컨트롤러(310)는 UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)를 사용하여 직렬 통신과 무선 통신 모두를 지원할 수 있다.The controller 310, which is a central processing unit (CPU), may support both serial communication and wireless communication by using a universal asynchronous receiver / transmitter (UART).

이외에도 무선 제어부(300)는 EEPROM(Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory), ADC(Analog to Digital Converter, 아날로그-디지털 변환기), 전원(모두 도면상에 미도시) 등을 포함하여 구성할 수 있다.In addition, the wireless controller 300 may include an EEPROM (Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory), an ADC (Analog to Digital Converter), a power supply (all of which are not shown in the drawings), and the like.

액츄에이터(400)는 무선 제어부(300)와 유선 또는 무선을 통해 연결되고, 미니 로봇(410)은 RF 무선 링크를 사용한다. 따라서 미니 로봇(410)의 제어를 위한 수동 작동 패드를 이용하여 제어가 가능하므로, 사용자의 직접적인 제어가 가능하다.The actuator 400 is connected to the wireless control unit 300 via wired or wireless, and the mini robot 410 uses an RF wireless link. Therefore, since the control is possible using a manual operation pad for controlling the mini-robot 410, direct control of the user is possible.

3-4. 액츄에이터3-4. Actuator

만약 애완견 센서부(100)의 음향 센서(130)에서 애완견의 소리를 감지하였다면, 컨트롤러(310)는 애완견 유도용의 미니 로봇(410)으로 동작 명령을 전송한다.If the sound sensor 130 of the dog sensor unit 100 detects the sound of the dog, the controller 310 transmits an operation command to the mini-robot 410 for induction of the dog.

도 17은 본 발명에서 미니 로봇의 예를 보인 도면이다.17 is a view showing an example of a mini-robot in the present invention.

그러면 동작 명령을 전송받은 미니 로봇(410)은 미리 설정된 시나리오에 따라 동작하게 된다. 그러면 미니 로봇(410)은 사용자에 의해 미리 조작된 매뉴얼에 의해 제어되거나 또는 어떤 방향으로든 이동할 수 있게 된다.Then, the mini-robot 410 receiving the operation command operates according to a preset scenario. The mini-robot 410 can then be controlled by a manual pre-operated by the user or can move in any direction.

애완견 유도용 미니 로봇(410)의 동작은 주어진 환경에 따라 다양한 상활을 테스트할 수 있다. 미니 로봇(410)의 움직임(회전, 전진, 후진, 복합 동작 등)을 이용하여 다양한 상황을 테스트하여 미리 설정할 수 있고, 미니 로봇(410)에 사용자의 음성 명령을 녹음할 수도 있다.The operation of the pet dog guide mini-robot 410 can test a variety of standing depending on the given environment. Various situations can be tested and set in advance by using the movement of the mini robot 410 (rotation, forward, backward, combined motion, etc.), and the voice command of the user may be recorded in the mini robot 410.

도 18은 본 발명에서 먹이 공급부의 예를 보인 도면이다.18 is a view showing an example of the food supply unit in the present invention.

먹이 공급부(420)는 무선 기기를 통해 감지된 빛 정보에 따라 자동으로 먹이를 공급한다.The food supply unit 420 automatically supplies food according to light information detected through the wireless device.

3-5. 홈 네트워크와의 연결3-5. Connect with your home network

만약 사용자가 집 바깥에서 애완견 관리 시스템과 연결하기를 원할 경우, 이 는 홈 네트워크 서버를 통해야만 한다. 그래서 집 바깥에서 PDA 또는 휴대폰 등을 이용하여 애완견 관리 시스템에 접속할 수 있도록 한다. 홈 네트워크 서버는 지향된 목적을 위해 데이터를 처리하고, 애완견 관리 시스템은 홈 네트워크 서버로 데이터를 전송한다([13]).If the user wants to connect to a dog management system outside the home, it must be through a home network server. So you can use your PDA or mobile phone outside your home to access your pet management system. The home network server processes the data for directed purposes and the pet management system transmits the data to the home network server ([13]).

도 19는 본 발명에서 홈 네트워크에서의 애완견 관리 알고리즘 예를 보인 도면이고, 도 20은 본 발명에서 홈 네트워크에서의 애완견 관리 예를 보인 개념도이다.19 is a view showing an example of a pet dog management algorithm in a home network in the present invention, Figure 20 is a conceptual diagram showing an example of a dog management in a home network in the present invention.

4. 실험4. Experiment

4-1. 실험 환경4-1. Experiment environment

실험 환경은 다음과 같다.The experimental environment is as follows.

먼저 환경은 실내 또는 아파트 거주지라고 가정한다.First assume that the environment is an indoor or apartment residence.

1) 애완견이 먹이를 먹는 장소는 90% 이상의 빛이 차단된다.1) More than 90% of the light is blocked in places where dogs feed.

2) 온도가 ±2℃ 이상 변화하면, 온도 유지 시스템이 작동한다.2) If the temperature changes by more than ± 2 ℃, the temperature maintenance system is activated.

3) 만약 소리가 최대 볼륨의 75% 이상으로 측정되면, 컨트롤러가 작동한다.3) If sound is measured above 75% of maximum volume, controller operates.

실험에서, 우리는 애완견의 접근이나 특정한 행동에 의해 자동 먹이 공급부가 동작하도록 테스트하였다. 애완견 유도용 미니 로봇(410)은 소리가 최대 볼륨의 75% 이상으로 측정되면 동작을 시작한다. 미니 로봇(410)의 다양한 움직임(회전, 전진, 후진, 복합 동작 등)과 사람의 녹음된 음성은 애완견의 관심을 끌도록 하는데 이용된다. 온도가 ±2℃ 이상 변화하는 경우에 팬 또는 히터로 이루어진 온도 제어부(430)가 실내 온도를 유지하기 위해 자동으로 동작하도록 하였다.In the experiments, we tested the automatic food feeder to operate by the dog's approach or specific behavior. The pet dog guide mini-robot 410 starts operation when the sound is measured at 75% or more of the maximum volume. Various movements of the mini-robot 410 (rotation, forward, backward, combined motion, etc.) and the recorded voice of the person are used to attract the dog's attention. When the temperature is changed by more than ± 2 ℃ temperature control unit 430 made of a fan or a heater to automatically operate to maintain the room temperature.

4-2. 애완견을 이용한 실험 테스트4-2. Experimental Testing with Dogs

도 21은 본 발명에서 실제 애완견을 이용한 실험에 의해 측정된 센서 데이터의 예를 보인 도면이다.21 is a view showing an example of the sensor data measured by the experiment using a real dog in the present invention.

도 21에서 각각의 그래프는 수신된 빛, 온도, 음향 데이터 정보를 나타낸 것이다. 사용자는 GUI(221)를 통해 빛, 온도, 음향의 변화를 감시할 수 있다.Each graph in FIG. 21 shows received light, temperature, and sound data information. The user may monitor changes in light, temperature, and sound through the GUI 221.

4-2-1. 빛 처리 부분4-2-1. Light treatment part

본 발명에 의한 시스템이 애완견의 이동에 의한 빛의 변화를 감지했을 때, 센서 관리부(200)의 센서 네트워크 관리부(210)는 빛 센서(110)로부터 빛 센싱 데이터를 전송받는다. 센서 네트워크 관리부(211)에서 수신된 데이터는 데이터 처리부(220)의 GUI(221)를 통해 디스플레이 되었다. 데이터 처리부(220)는 이를 무선 제어부(300)의 컨트롤러(310)로 전송하였다. 또한 컨트롤러(310)는 먹이 공급부(320)로 동작 명령을 전송하였다. 그리고 먹이 공급부(420)는 애완견에게 자동으로 먹이를 공급하였다.When the system according to the present invention detects the change of light due to the movement of the dog, the sensor network manager 210 of the sensor manager 200 receives the light sensing data from the light sensor 110. The data received by the sensor network manager 211 is displayed through the GUI 221 of the data processor 220. The data processor 220 transmits the data to the controller 310 of the wireless controller 300. In addition, the controller 310 transmits an operation command to the food supply unit 320. And the food supply unit 420 automatically supplied food to the dog.

실험 결과, 수신된 빛의 수신 상태에서 약간의 오차가 있더라도 먹이 공급부(420)는 에러 없이 동작하였다.As a result of the experiment, even if there is a slight error in the reception state of the received light, the feeder 420 operated without error.

4-2-2. 온도 처리 부분4-2-2. Temperature treatment part

본 발명에서 무선 자동 제어 모듈은 측정된 온도에 따라 팬과 히터를 동작할 수 있었다.In the present invention, the wireless automatic control module could operate the fan and the heater according to the measured temperature.

도 22는 본 발명에서 애완견에 장착된 온도 센서로부터의 온도 센싱에 의한 온도제어부의 제어 예를 보인 블록구성도이다.Figure 22 is a block diagram showing an example of the control of the temperature control unit by the temperature sensing from the temperature sensor mounted on the dog in the present invention.

실제 실험에서 실내 온도는 30℃ 로 설정되었다. 우리는 히터와 팬을 사용하여 주변 온도를 변화시켰다. 온도가 변했을 때, 팬과 히터에 대한 시작 또는 정지 명령은 컨트롤러(310)의 유선 또는 무선 시스템에 의해 실행되었다.In the actual experiment, the room temperature was set to 30 ° C. We used a heater and a fan to change the ambient temperature. When the temperature changed, a start or stop command for the fan and heater was executed by the wired or wireless system of the controller 310.

도 23은 본 발명에서 온도 관리를 위한 연속적인 명령 라인의 예를 보인 도면이다.23 is a view showing an example of a continuous command line for temperature management in the present invention.

원하는 온도가 설정되었을 때 도 23과 같은 명령이 팬과 히터로 전달되었다. 도 23에서와 같이 최근 온도가 30℃로 되었을 때, 사용자가 34℃ 로 온도를 상향 조정하기를 원한다면, 팬은 정지하고 히터는 작동하였다.When the desired temperature was set, the command as shown in FIG. 23 was transmitted to the fan and the heater. When the temperature recently reached 30 ° C. as in FIG. 23, if the user wanted to raise the temperature to 34 ° C., the fan was stopped and the heater was operated.

만약 원하는 온도를 26℃ 로 변경하고자 하면, 팬은 동작을 시작하였다. 실내 온도와 제어 아이템에 의한 원하는 온도 사이의 차이가 약 2℃ 차이를 보이게 되면, 그때 히터와 팬은 동작하였다.If the desired temperature was changed to 26 ° C., the fan started to operate. If the difference between the room temperature and the desired temperature by the control item showed a difference of about 2 ° C, then the heater and the fan were operated.

이와 같이 본 발명에 의해 개발된 부분은 애완견이 공기를 더럽혔을 경우 알람과 공정 청정 기능에 확장하여 적용될 수 있다.As such, the part developed by the present invention can be extended to alarm and process clean function when the dog is dirty air.

4-2-3. 음향 처리 부분4-2-3. Sound processing parts

애완견의 소리가 제어 모듈에 의해 감지되었을 때, 이는 프로그래밍 인터페 이스를 위한 데이터를 전송한다. 컨트롤러(310)는 무선 시스템을 통해 제어 데이터를 전송받아 처리하였다. 유선 또는 무선 시스템을 이용한 컨트롤러(310)는 RF 통신을 이용하여 애완견 유도용 미니 로봇(410)을 작동시켰다. 이러한 절차는 도 2에서와 같다.When the dog's sound is detected by the control module, it transmits data for the programming interface. The controller 310 receives and processes control data through a wireless system. The controller 310 using a wired or wireless system operated the pet dog induction mini-robot 410 using RF communication. This procedure is as in FIG.

본 발명에 의한 시스템에서, 설정 값을 초과한 값의 음향을 측정하게 되면, 센서 네트워크 관리부(210)는 이를 애완견의 짖는 소리로 인식하였다. 이때 애완견 유도용 미니 로봇(410)은 애완견의 주의를 끌도록 동작하였다. 특히, 본 발명에서 반작용 신호는 애완견의 성문 주파수 영역 범위 이내의 값에서 설정되었다. 만약 소음 레벨이 한계치 보다 클 경우, 애완견 유도용 미니 로봇(410)은 미리 설정된 시나리오에 의해 동작되거나 또는 먹이 공급부(420)가 작동하였다.In the system according to the present invention, when the sound of the value exceeding the set value is measured, the sensor network management unit 210 recognizes this as a dog's barking sound. At this time, the pet dog guide mini robot 410 was operated to attract the attention of the dog. In particular, the reaction signal in the present invention was set at a value within the range of the dog's glottal frequency domain. If the noise level is greater than the threshold, the pet dog guide mini-robot 410 is operated by a preset scenario or the food supply unit 420 has been operated.

5. 결론5. Conclusion

본 발명에서는 무선 센서 네트워크 시스템을 이용한 애완견의 효율적인 관리 시스템 설계 및 구현 방법을 제안하였다. 이를 위하여 무선 센싱 장치를 통해 얻어진 다양한 데이터를 이용하여 애완견 유인 로봇, 자동 먹이 공급기를 동작하도록 구현하였다. 또한 개발된 시스템을 실제 실험에 적용을 해 봄으로써, 애완견의 관리를 용이하게 할 수 있는 방안 및 문제점을 제시해 보았다.In the present invention, a method for designing and implementing an efficient management system for a pet dog using a wireless sensor network system is proposed. To this end, a dog-guided robot and an automatic food feeder are implemented using various data obtained through a wireless sensing device. In addition, by applying the developed system to the actual experiment, we suggested a plan and problems that can facilitate the management of dogs.

본 발명을 통해 무선 센서 네트워크 통신을 이용하여 애완견의 효율적인 관리가 가능하다는 것을 볼 수 있었다. 제안된 방법은 다세대 주택에서 대두되고 있는 애완견의 소음문제에 대한 해결책, 사람이 없을 때의 자동 먹이공급 제어 등에 활용할 수 있다.Through the present invention it can be seen that the efficient management of dogs using wireless sensor network communication. The proposed method can be used to solve the noise problem of pet dogs that are emerging in multi-family houses, and to control the automatic feeding in the absence of people.

또한 본 발명은 습도정보와 같은 추가 센서 정보를 이용하여 댁내의 온습을 최적의 환경으로 유지하는데 적용될 수 있다. 또한 센서 네트워크의 장점인 멀티노드 기능을 이용해 여러 개체의 애완동물을 관리하는 기능을 구현하는데 적용될 수 있다. 또한 댁내 망과의 연동을 구현하여 애완견의 효율적인 관리에 사용될 수 있다.In addition, the present invention can be applied to keep the temperature and humidity of the home in an optimal environment by using additional sensor information such as humidity information. In addition, it can be applied to implement the function of managing pets of various objects by using the multinode function which is an advantage of the sensor network. It can also be used for efficient management of dogs by implementing interworking with home networks.

6. 본 발명의 특징6. Features of the present invention

이러한 본 발명은 독신가정에서 애완동물의 수요 확대로 인한 무선 휴대용 관리가 가능하게 된다. 또한 늘어나는 애완견 수요에 따른 주거환경에서의 관리 문제를 해결할 수 있게 된다. 또한 공동주택에서의 소음 및 위생 관리를 위한 문제점을 해결할 수 있게 된다. 또한 센서 네트워크를 이용한 저가의 안정적인 관리용 통신망을 구축할 수 있게 된다. 또한 휴대폰 또는 PDA를 이용한 원격 기능을 제공할 수 있게 된다.This invention enables wireless portable management due to the increased demand of pets in single households. In addition, it is possible to solve the management problem in the residential environment according to the increasing demand for dogs. In addition, it is possible to solve the problems for noise and hygiene management in the apartment. In addition, it is possible to establish a low-cost, stable management communication network using a sensor network. In addition, it is possible to provide a remote function using a mobile phone or a PDA.

또한 본 발명은 애완견 및 다양한 애완동물 관리 시스템에 적용할 수 있다. 또한 본 발명은 동물원에서의 희귀 동물 관리에도 응용될 수 있다. 또한 본 발명은 무인 관리 시스템에 확장 적용될 수 있다.In addition, the present invention can be applied to pet dogs and various pet management systems. The invention can also be applied to the management of rare animals in zoos. In addition, the present invention can be extended to an unmanned management system.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의한 무선 센서 네트워크를 이용한 애완견 관리 시스템 및 그 방법은 무선 센서 네트워크를 이용하여 댁내 애완견을 효율적으로 관리할 수 있는 효과가 있게 된다.As described above, the pet dog management system and method using the wireless sensor network according to the present invention has the effect that can efficiently manage the domestic dogs using the wireless sensor network.

또한 본 발명은 무선 센서 네트워크를 사용하고, 무선 기능을 통한 자동 원격 조작을 수행하며, 애완견의 상태를 실시간으로 파악할 수 있게 된다.In addition, the present invention uses a wireless sensor network, performs automatic remote operation through a wireless function, it is possible to determine the status of the dog in real time.

더불어 본 발명은 다양한 센서 정보를 무선 센서 네트워크를 이용해 전달받아 애완견 관리 시스템을 운영하며, 주인 부재시 다양한 관리 기능을 부여할 수 있다.In addition, the present invention receives a variety of sensor information by using a wireless sensor network to operate the dog management system, it can be given a variety of management functions in the absence of the owner.

이에 따라 본 발명은 공동주택 및 가정 내에서 애완견의 관리를 효율적으로 수행할 수 있고, 주인 부재시 애완견 관리의 문제점을 해결할 수 있으며, 기존의 홈 네트워크 시스템에 연동하는 것이 가능한 효과가 있다.Accordingly, the present invention can efficiently manage the dog in the apartment house and home, solve the problem of dog management in the absence of the owner, there is an effect that can be linked to the existing home network system.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 한정하여 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 따라서 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 응용할 수 있고, 이러한 응용도 하기 특허청구범위에 기재된 기술적 사상을 바탕으로 하는 한 본 발명의 권리범위에 속하게 됨은 당연하다 할 것이다.Although the above has been described as being limited to the preferred embodiment of the present invention, the present invention is not limited thereto and various changes, modifications, and equivalents may be used. Therefore, the present invention can be applied by appropriately modifying the above embodiments, it will be obvious that such application also belongs to the scope of the present invention based on the technical idea described in the claims below.

Claims (14)

삭제delete 삭제delete 애완견의 상태를 감지하는 애완견 센서부와;Pet dog sensor unit for detecting the state of the dog; 상기 애완견 센서부에서 감지된 신호를 무선 센서 네트워크를 통해 전달받아 처리하는 메인 관리부와;A main manager for receiving and processing a signal detected by the pet dog sensor through a wireless sensor network; 상기 메인 관리부와 직렬 통신을 수행하고, 액츄에이터에 대한 유선 또는 무선 제어를 수행하는 무선 제어부와;A wireless control unit performing serial communication with the main management unit and performing wired or wireless control of an actuator; 상기 무선 제어부의 제어를 받고, 애완견 유도 기능, 먹이 공급 기능, 온도 제어 기능 중에서 하나 이상의 기능을 수행하는 액츄에이터;An actuator under the control of the wireless control unit and performing one or more functions among a pet dog induction function, a food supply function, and a temperature control function; 를 포함하는 애완견 관리 시스템에 있어서, In the dog management system comprising a, 상기 애완견 센서부는, The pet dog sensor unit, 빛을 감지하는 빛 센서와;A light sensor for detecting light; 온도를 감지하는 온도 센서와;A temperature sensor for sensing a temperature; 음향을 감지하는 음향 센서와;An acoustic sensor for detecting sound; 상기 빛 센서, 상기 온도 센서, 상기 음향 센서에서 감지된 신호를 전달받고, 상기 메인 관리부와 무선 센서 네트워크를 통해 연결되어 감지된 신호의 송/수신을 수행하는 입출력부;An input / output unit configured to receive signals sensed by the light sensor, the temperature sensor, and the acoustic sensor, and to transmit / receive the detected signals connected to the main manager through a wireless sensor network; 를 포함하되, Including but not limited to: 상기 빛 센서, 상기 온도 센서, 상기 음향 센서, 상기 입출력부와 연결되고, 센서 어플리케이션 구동을 위한 프로그램이 내장된 센서 어플리케이션 드라이버;A sensor application driver connected to the light sensor, the temperature sensor, the acoustic sensor, and the input / output unit, and having a program for driving a sensor application; 를 더욱 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 무선 센서 네트워크를 이용한 애완견 관리 시스템.Dog management system using a wireless sensor network, characterized in that further comprises a. 애완견의 상태를 감지하는 애완견 센서부와;Pet dog sensor unit for detecting the state of the dog; 상기 애완견 센서부에서 감지된 신호를 무선 센서 네트워크를 통해 전달받아 처리하는 메인 관리부와;A main manager for receiving and processing a signal detected by the pet dog sensor through a wireless sensor network; 상기 메인 관리부와 직렬 통신을 수행하고, 액츄에이터에 대한 유선 또는 무선 제어를 수행하는 무선 제어부와;A wireless control unit performing serial communication with the main management unit and performing wired or wireless control of an actuator; 상기 무선 제어부의 제어를 받고, 애완견 유도 기능, 먹이 공급 기능, 온도 제어 기능 중에서 하나 이상의 기능을 수행하는 액츄에이터;An actuator under the control of the wireless control unit and performing one or more functions among a pet dog induction function, a food supply function, and a temperature control function; 를 포함하되,Including but not limited to: 상기 메인 관리부는,The main management unit, 상기 애완견 센서부와 무선 센서 네트워크를 통해 연결되어 상기 애완견 센서부에서 감지된 신호를 전달받은 센서 네트워크 관리부와;A sensor network manager connected to the pet dog sensor through a wireless sensor network and receiving a signal detected by the pet dog sensor; 상기 센서 네트워크 관리부에 수신된 상기 애완견 센서부에서 감지된 신호를 전달받아 처리하는 데이터 처리부와;A data processor for receiving and processing a signal sensed by the pet dog sensor unit received by the sensor network manager; 상기 데이터 처리부에서 처리된 데이터를 직렬 통신을 통해 상기 무선 제어부로 전달하는 입출력부;An input / output unit which transfers the data processed by the data processing unit to the wireless control unit through serial communication; 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 무선 센서 네트워크를 이용한 애완견 관리 시스템.Dog management system using a wireless sensor network, characterized in that configured to include. 청구항 4에 있어서,The method according to claim 4, 상기 센서 네트워크 관리부는,The sensor network management unit, 상기 센서 네트워크 관리부의 구동에 필요한 어플리케이션을 구비한 어플리케이션 드라이버;An application driver including an application required to drive the sensor network manager; 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 무선 센서 네트워크를 이용한 애완견 관리 시스템.Dog management system using a wireless sensor network, characterized in that configured to include. 청구항 4에 있어서,The method according to claim 4, 상기 데이터 처리부는,The data processing unit, 상기 데이터 처리부에서의 데이터 처리를 위한 GUI를 구현하는 GUI;A GUI for implementing a GUI for data processing in the data processing unit; 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 무선 센서 네트워크를 이용한 애완견 관리 시스템.Dog management system using a wireless sensor network, characterized in that configured to include. 애완견의 상태를 감지하는 애완견 센서부와;Pet dog sensor unit for detecting the state of the dog; 상기 애완견 센서부에서 감지된 신호를 무선 센서 네트워크를 통해 전달받아 처리하는 메인 관리부와;A main manager for receiving and processing a signal detected by the pet dog sensor through a wireless sensor network; 상기 메인 관리부와 직렬 통신을 수행하고, 액츄에이터에 대한 유선 또는 무선 제어를 수행하는 무선 제어부와;A wireless control unit performing serial communication with the main management unit and performing wired or wireless control of an actuator; 상기 무선 제어부의 제어를 받고, 애완견 유도 기능, 먹이 공급 기능, 온도 제어 기능 중에서 하나 이상의 기능을 수행하는 액츄에이터;An actuator under the control of the wireless control unit and performing one or more functions among a pet dog induction function, a food supply function, and a temperature control function; 를 포함하되, Including but not limited to: 상기 무선 제어부는,The wireless control unit, 상기 액츄에이터에 대한 제어를 수행하는 컨트롤러와;A controller that performs control of the actuator; 상기 컨트롤러와 연결되고, RF 통신 처리를 수행하는 RF 송수신부와;An RF transceiver which is connected to the controller and performs an RF communication process; 상기 RF 송수신부와 연결되고, 상기 메인 관리부로부터 전달받은 데이터를 상기 컨트롤러로 전달하는 입출력부;An input / output unit connected to the RF transceiver and transferring data received from the main manager to the controller; 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 무선 센서 네트워크를 이용한 애완견 관리 시스템.Dog management system using a wireless sensor network, characterized in that configured to include. 청구항 7에 있어서,The method according to claim 7, 상기 무선 제어부는,The wireless control unit, PDA 또는 휴대폰과 연결된 것을 특징으로 하는 무선 센서 네트워크를 이용한 애완견 관리 시스템.Dog management system using a wireless sensor network, characterized in that connected to the PDA or mobile phone. 청구항 3 내지 청구항 8 중 어느 하나의 항에 있어서,The method according to any one of claims 3 to 8, 상기 액츄에이터는,The actuator is 상기 무선 제어부와 RF 통신을 수행하고, 상기 무선 제어부의 제어에 따라 애완견 유도용의 움직임을 수행하는 미니 로봇과;A mini-robot for performing RF communication with the wireless controller and performing a movement for inducing a dog under the control of the wireless controller; 상기 무선 제어부와 유선 또는 무선으로 연결되고, 상기 무선 제어부의 제어에 따라 애완견에게 자동으로 먹이를 공급하는 먹이 공급부와;A food supply unit connected to the wireless controller in a wired or wireless manner and automatically feeding food to the pet dog under the control of the wireless controller; 상기 무선 제어부와 유선 또는 무선으로 연결되고, 상기 무선 제어부의 제어에 따라 팬 또는 히터의 제어에 의한 온도 제어가 수행되도록 하는 온도 제어부;A temperature controller connected to the wireless controller in a wired or wireless manner and performing temperature control by controlling a fan or a heater according to the control of the wireless controller; 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 무선 센서 네트워크를 이용한 애완견 관리 시스템.Dog management system using a wireless sensor network, characterized in that configured to include. 청구항 9에 있어서,The method according to claim 9, 상기 미니 로봇은,The mini robot, 상기 미니 로봇의 구동을 위한 어플리케이션을 구비한 로봇 어플리케이션 드라이버에 의해 구동되는 것을 특징으로 하는 무선 센서 네트워크를 이용한 애완견 관리 시스템.Pet dog management system using a wireless sensor network, characterized in that driven by a robot application driver having an application for driving the mini-robot. 삭제delete 삭제delete 애완견에 장착된 애완견 센서부로부터 센서 신호를 감지하는 제 1 단계와;Detecting a sensor signal from a pet dog sensor mounted on the pet dog; 상기 제 1 단계 후 무선 센서 네트워크를 통해 감지된 센서 신호를 메인 관리부에서 전달받아 메인 관리하는 제 2 단계와;A second step of receiving a sensor signal detected through the wireless sensor network after the first step from the main manager and managing the main signal; 상기 제 2 단계 후 상기 메인 관리부에서 메인 관리된 데이터를 직렬 통신으로 무선 제어부로 전달하여 무선 제어 명령을 생성하는 제 3 단계와;A third step of generating a wireless control command by transferring the main managed data to the wireless control unit through serial communication after the second step; 상기 제 3 단계 후 상기 무선 제어부는 RF 통신을 통해 무선 제어 명령을 액츄에이터로 전달하여 애완견 유도 기능, 먹이 공급 기능, 온도 제어 기능 중에서 하나 이상의 기능이 수행되도록 하는 제 4 단계;After the third step, the wireless control unit transmits a radio control command to the actuator through RF communication to perform one or more functions among a pet dog induction function, a food supply function, and a temperature control function; 를 포함하되, Including but not limited to: 상기 제 2 단계는,The second step, 음향 감시 신호가 전달되면 HPF에 의해 노이즈를 제거하는 제 2a 단계와;A second step of removing noise by the HPF when the acoustic monitoring signal is transmitted; 상기 제 2a 단계 후 음향의 주파수 패턴을 비교하는 제 2b 단계와;A second step of comparing a frequency pattern of the sound after the second step; 상기 제 2b 단계에서 주파수 패턴 비교에 의해 결과가 추출되면 상기 메인 관리부에서 비교 결과를 상기 무선 제어부로 전송하도록 하고, 결과가 추출되지 않으면 다시 음향을 감시하도록 하는 제 2c 단계;A second step of transmitting the comparison result from the main management unit to the wireless control unit when the result is extracted by the frequency pattern comparison in step 2b; and monitoring the sound again if the result is not extracted; 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 무선 센서 네트워크를 이용한 애완견 관리 방법.Dog management method using a wireless sensor network, characterized in that configured to include. 청구항 13에 있어서,The method according to claim 13, 상기 제 4 단계는,The fourth step, 상기 액츄에이터가 구동되면, 미니 로봇에 의한 애완견 유도 기능, 먹이 공급부에 의한 애완견 먹이 공급 기능, 온도 제어부의 팬과 히터의 제어에 의한 온도 제어 기능 중에서 하나 이상의 기능이 수행되도록 하는 것을 특징으로 하는 무선 센서 네트워크를 이용한 애완견 관리 방법.When the actuator is driven, a wireless sensor, characterized in that at least one function of the pet dog induction function by the mini-robot, the pet dog food supply function by the food supply unit, the temperature control function by the control of the fan and the heater of the temperature control unit is performed. How to manage dogs using the network.
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