KR100979795B1 - 축사용 복합센서 통합모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 돈사의 환경을 복합적으로 모니터링 할 수 있어, 돼지 생장에 필요한 최적 환경을 제공할 수 있고 축가 생산성 향상에 기여할 수 있는 축사용 복합센서 통합모듈에 관한 것으로, 축사 내부 환경을 센서값으로 측정하는 센서와; 상기 센서들로부터 생성되는 센서 측정값을 전달받으며, 타이니 운영체계를 탑재하고 있어, 이에 따라 상기 센서값들을 분석 처리하여 유선 및 무선 네트워크망으로 전송하는 중앙처리장치와; 상기 중앙처리장치 및 회로에 전원을 공급하는 전원과; 상기 중앙처리장치에서 수집한 센서값들을 무선으로 해당 네트워크망에 전달하도록 안테나와 연결되어 있는 무선모듈인 RF 송신부와; 상기 중앙처리장치에 장치 동작 운영체제를 전송시키기 위한 시리얼 통신모듈로 구성되어 있어, 축사의 규모에 따라 1개 혹은 그 이상이 설치되어 있어 일정 반경 범위 내의 축사 내부의 환경을 센서값으로 생성하여 이를 무선 네트워크 망으로 전송하도록 하는 것을 특징으로 하는 축사용 복합센서 통합모듈에 관한 것이다.

돈사, 복합센서, 통합모듈, RS-232, PLC

Description

축사용 복합센서 통합모듈{INTERGATED MODULE HAVING THE MULTI-SENSOR IN STALL}

본 발명은 돈사의 돼지 생장에 영향을 미치는 여러 요소 즉, 돼지의 체감 온도, 유해 가스 농도, 돈사 내부의 상대 습도 및 돈사 외부의 온도들을 고려하여 복합적인 환경 모니터링을 원격에서 행하기 위한 축사용 복합센서 통합모듈에 관한 것이다.

일반적으로 돼지사육에 영향을 미치는 요소는 체감 온도, 상대 습도, 암모니아(NH3)나 탄산(CO2)가스와 같은 유해 가스등 이며, 이러한 요소들 중에서 공기 온도, 공기 속도 및 바닥 온도의 복합작용에 의해 결정되는 체감 온도가 가장 많은 영향을 미친다.

따라서, 돼지에게 최적 사육환경을 제공하기 위해서는 공기 온도, 공기 속도, 바닥 온도, 상대 습도 및 유해 가스를 정확하게 모니터링 해야 할 필요가 있다.

그러나, 종래의 돈사 환경제어 장치 및 방법들은 이러한 요소들 중에서 단지 돈사내의 공기 온도만을 근거로 환경제어를 하고 있으며, 이로 인하여 생산성의 저하 및 건강 저해 등의 문제를 초래할 가능성이 있었다.

본 발명은 상기의 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 돼지의 체온, 행동, 탄산가스 및 암모니아 가스의 농도, 돈사 내부의 상대 습도 및 돈사 외부의 온도와 같이 돼지의 사육에 영향을 미치는 여러 가지 요소를 고려하여 돈사의 환경을 모니터링하기 위한 축사용 복합센서 통합모듈을 제공하기 위함이다.

또한 본 발명의 목적은, 본 발명의 상용전원 및 비상전원을 통한 항시 전원공급을 통해 센서 및 통합모듈의 작동을 계속적으로 유지시키도록 하는 축사용 복합센서 통합모듈을 제공하기 위함이다.

또한 본 발명의 목적은, 무선 네트워크의 연동이 어려운 경우 PLC(Power Line Communication)을 이용하여 유선 네트워크와 전원을 동시에 사용하여 센서들로부터 생성되는 센서 측정값을 연속적으로 유지시키도록 하는 축사용 복합센서 통합모듈을 제공하기 위함이다.

따라서 상기의 해결하고자 하는 과제에 의한 본 발명은 축사 내부 환경을 센 서값으로 측정하는 센서와; 상기 센서들로부터 생성되는 센서 측정값을 전달받으며, 타이니 운영체계를 탑재하고 있어, 이에 따라 상기 센서값들을 분석 처리하여 무선 네트워크망으로 전송하는 중앙처리장치와; 상기 중앙처리장치 및 회로에 전원을 공급하는 전원과; 상기 중앙처리장치에서 수집한 센서값들을 무선으로 해당 네트워크망에 전달하도록 안테나와 연결되어 있는 무선모듈인 RF 송신부와; 상기 중앙처리장치에서 수집한 센서값들을 유선으로 해당 네트워크망에 전달하도록 연결되어 있는 PLC(Power Line Communication) 모뎀과; 상기 중앙처리장치에 장치 동작 운영체제를 전송시키기 위한 시리얼 통신모듈로 구성되어 있어, 축사의 규모에 따라 1개 혹은 그 이상이 설치되어 있어 일정 반경 범위 내의 축사 내부의 환경을 센서값으로 생성하여 이를 유선 또는 무선 네트워크 망으로 전송하도록 하는 것을 특징으로 하는 축사용 복합센서 통합모듈에 의해 달성된다.

또한 본 발명은, 상기 시리얼 통신모듈은 RS-232모듈 혹은 USB 모듈 중 어느 하나인 것이 바람직하다

또한 본 발명에 따르면, 상기 전원은 가정용 일반 교류전원 혹은 본체 내부에 장착되어 있는 배터리전원 중 어느 하나인 것이 바람직하다

또한 본 발명에 따르면, 상기 일반 교류전원과 유선 통신 모뎀을 결합하여 구성하는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에 따르면, 상기 센서들은, 돈사 내의 화재 연기를 감지하는 화재감지센서와; 돈사 내의 온도를 측정하는 온도센서와; 돈사 내의 습도를 측정하는 습도센서와; 주위 조도를 감지하는 조도센서와; 축사 내부의 가축 움직임을 감지하 는 동체감지센서와; 축사 내부의 대기 중 이산화탄소량을 측정하는 이산화탄소센서와; 축사 내부의 대기 중 암모니아 함량을 측정하는 암모니아센서로 구성되는 것이 바람직하다

또한 본 발명에 따르면, 상기 동체감지센서는 온도 변화를 주면 전하가 유기되는 초전 효과를 이용한 초전센서 방식을 사용하는 것이 바람직하다

또한 본 발명에 따르면, 상기 습도센서는 공기 중의 수분을 물리적으로 흡착시키는 물리 흡착형과 소재의 이온 성분과 수분이 화학반응에 의해 결합하는 화학 흡착형 중 어느 하나를 사용하는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에 따르면, 상기 일반 교류전원과 유선 통신 모뎀을 결합하여 구성하는 것이 바람직하다.

따라서 본 발명의 돈사용 복합센서 통합모듈에 의해 돈사의 환경을 복합적으로 모니터링 할 수 있어, 돼지 생장에 필요한 최적 환경을 제공할 수 있고 축가 생산성 향상에 기여할 수 있다.

특히, 돼지의 행동에 근거하여 탄산가스나 암모니아 가스등과 같은 유해 가스, 돈사 내부의 습도 및 돈사 외부의 온도 등 돼지의 생장에 영향을 미치는 복합적인 요소들을 함께 고려함으로써 기존의 장치 및 방법과 비교하여 볼 때, 생산성 향상, 사료비 절감, 기계화 및 자동화라는 효과와 함께 신속한 사후 봉사가 가능하며 결과적으로는 축산농가의 소득 증대라는 효과를 가져 올 수 있다.

이하 본 발명의 축사용 복합센서 통합모듈의 실시예를 첨부되는 도면을 통해 보다 상세히 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 축사용 복합센서 통합모듈이 설치되어 있는 돈사의 내부 환경을 도시하고 있으며, 도 2는 본 발명의 전체 구성도이다.

도 1에서 보는 바와 같이, 본 발명의 축사용 복합센서 통합모듈은 돈사 혹은 우사 등과 같은 가축을 사육하는 축사의 규모에 따라 1개 혹은 내부의 일정 거리만큼 간격을 두고 복수개 배치될 수 있으며, 해당 반경 범위 내의 온도, 조도, 습도, 각종 가스 등을 센서를 통해 감지하게 된다.

도면에서 보는 바와 같이 본 발명은 각종 센서(10, 11, 12, 13, 14, 15), 중앙처리장치(100), 전원(20, 21), RF 송신부(40), RF-232모듈(30) 및 USB 모듈(31)로 구성된다.

상기 센서는 화재감지센서(10), 온도센서(11), 습도센서(12), 조도센서(13), 이산화탄소센서(14), 암모니아센서(15)로 구성된다.

상기 화재감지센서(10)는 돈사 내에 화재가 발생할 경우 연기를 감지하는 센서이다.

상기 온도센서(11)는 돈사 내의 온도를 측정하는 센서이며, 습도센서(12)는 돈사 내의 습도를 측정하는 센서이다.

상기 습도센서(12)는 세라믹 소자를 이용하여 센서 입자면에 공기 중의 수준 이 흡착될 때 전기적인 특성이 변하는 것을 이용하는 소자로써, 공기 중의 수분을 물리적으로 흡착시키는 물리 흡착형과 소재의 이온 성분과 수분이 화학반응에 의해 결합하는 화학 흡착형 중 어느 하나를 사용한다.

상기 조도센서(13)는 주위 조도를 감지하는 센서로써, 포토다이오드, 포토트랜지스터, 포토IC, CCD 센서, 솔라셀 등을 이용하게 된다.

상기 동체감지센서(16)는 초전센서와 적외선 반사형이 있으며, 본 발명에서는 온도 변화를 주면 전하가 유기되는 초전 효과를 이용한 초전센서 방식을 사용하여, 온도 변화를 감지하므로 온도를 가진 물체(가축)가 움직이는 것이 감지되도록 하는 것이다.

이산화탄소센서(14)는 Non-Dispersive Infrared(NDIR) 측정방식으로 이산화탄소의 농도를 측정하게 되고, 측정범위는 0~3000ppm이고 정밀도는 2%ppm의 오차범위를 갖게 된다.

암모니아센서(15)는 0.1 ~ 50 ppm or 1 ~ 100, 1 ~ 200 ppm NH3의 측정범위 내의 암모니아 농도를 측정하는 센서이다.

상기 중앙처리장치(100)는 상기 센서들로부터 센서 측정값을 전달받으며, 타이니 운영체계(Tiny OS)를 탑재하고 있어, 이에 따라 상기 센서값들을 분석 처리하여 무선 네트워크망으로 전송하는 역할을 한다.

상기 타이니 운영체계(Tiny OS)는 무선 센서 네트워크용 소형 OS이며, 저전력을 사용하여 고주파 통신을 통한 USN 환경을 구축하도록 한다.

상기 전원은 일반 교류전원(20)과 배터리전원(21)으로 나뉘며, 평상시에는 일반 가정용 교유전원(20)을 사용하여 전원을 공급받게 되며, 정전 시에는 본체에 내장된 배터리전원(21)으로부터 바로 전원을 공급받을 수 있도록 교체된다.

상기 배터리전원(21)은 통상적인 AA 규격의 착탈식 배터리가 사용될 수 있다.

상기 유선 네트워크는 일반 교류전원(20)과 PLC 모뎀(22)으로 나뉘며, 일반 교류 전원선에 유선 통신을 동시에 사용하여 전원과 통신을 동시에 할 수 있도록 한다.

상기 RF 송신부(40)는 상기 중앙처리장치(100)에서 수집한 센서값들을 무선으로 네트워크망에 전달하기 위한 무선모듈이며, 상기 안테나(41)는 세라믹 재질을 이용하여 상기 RF 송신부(40)의 송출 능력을 최대화한다.

상기 RS-232모듈(30) 및 USB 모듈(31)은 본 발명의 통합모듈을 동작시키기 위해 최초의 장치 동작 운영체제를 모듈 내부의 상기 중앙처리장치(100)에 전송시키기 위한 시리얼 통신포트이다.

따라서, 일반 교류전원(20)의 공급을 받은 중앙처리장치(100)는 상기 RF-232모듈(30) 혹은 USB모듈(31)을 통해 최초의 운영체제를 전달받은 후, 전원을 각 회로의 센서 및 송신부와 통신모듈에 공급하여 본체를 작동시키게 된다.

상기 센서들은 각각 돈사 내부의 온도, 습도, 조도를 측정하며, 이산화탄소 및 암모니아, 화재연기 농도를 측정하여 실시간으로 중앙처리장치(100)에 전달하게 되며, 상기 중앙처리정치(100)에 전달된 센서값들은 중앙처리장치(100)의 운영체제에 의해 RF 송신부(40)를 통해 외부의 해당 네트워크 망으로 전송된다.

이때, 정전의 발생 등으로 상기 일반 교류전원(20)의 전원공급이 중단될 경우, 본체 내부에 내장되어 있는 배터리로 전원교체를 하여 계속적인 회로 작동을 유지하도록 한다.

도 1은 본 발명의 축사용 복합센서 통합모듈이 돈사에 설치된 상태도,

도 2는 본 발명의 축사용 복합센서 통합모듈의 내부 회로 구성도.

*도면부호에 대한 설명*

10 : 화재감지센서 11 : 온도센서

12 : 습도센서 13 : 조도센서

14 : 이산화탄소센서 15 : 암모니아 센서

16 : 동체감지센서 20 : 일반교류전원

21 : 배터리전원 22 : PLC 모뎀

30 : RS-232모듈 31 : USB 모듈

40 : RF 송신부 41 : 안테나

50 : 중앙처리장치

Claims (7)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 축사 내부 환경을 센서값으로 측정하는 센서와;

   상기 센서들로부터 생성되는 센서 측정값을 전달받으며, 타이니 운영체계를 탑재하고 있어, 이에 따라 상기 센서값들을 분석 처리하여 무선 네트워크망으로 전송하는 중앙처리장치와;

   상기 중앙처리장치 및 회로에 전원을 공급하는 전원과;

   상기 중앙처리장치에서 수집한 센서값들을 무선으로 해당 네트워크망에 전달하도록 안테나와 연결되어 있는 무선모듈인 RF 송신부와;

   상기 중앙처리장치에서 수집한 센서값들을 유선으로 해당 네트워크망에 전달하도록 연결되어 있는 PLC(Power Line Communication) 모뎀과;

   상기 중앙처리장치에 장치 동작 운영체제를 전송시키기 위한 시리얼 통신모듈로 구성되어 있어,

   축사의 규모에 따라 1개 혹은 그 이상이 설치되어 있어 일정 반경 범위 내의 축사 내부의 환경을 센서값으로 생성하여 이를 무선 네트워크 망으로 전송하도록 하는 것을 특징으로 하되,

   상기 센서들은, 화재감지센서, 온도센서, 습도센서, 조도센서, 동체감지센서, 이산화탄소센서, 암모니아센서 중 어느 하나 이상으로 구성되며,

   상기 동체감지센서는 온도 변화를 주면 전하가 유기되는 초전 효과를 이용한 초전센서 방식을 사용하는 것을 특징으로 하는 축사용 복합센서 통합모듈.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 습도센서는 공기 중의 수분을 물리적으로 흡착시키는 물리 흡착형과 소재의 이온 성분과 수분이 화학반응에 의해 결합하는 화학 흡착형 중 어느 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 축사용 복합센서 통합모듈.
7. 삭제

Images