KR100979797B1 - 복합센서 통합모듈을 이용한 축사 관리 방법 및 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 관리서버로 수집되는 센서값에 따라 환기 및 실내온도를 고려하여 해당 축사의 어플리언스를 작동시킴으로써 최적의 축사환경을 제공할 수 있도록 하는 복합센서 통합모듈을 이용한 축사 관리 방법에 관한 것으로, 축사 내부의 온도, 습도, 조도, 이산화탄소 농도, 암모니아 농도, 화재농도 중 어느 하나 이상의 센서값을 생성하여 무선 네트워크 망에 전달하는 복합센서 통합모듈과; 냉난방기, 환풍기, 전동 창문, 물분사기, 공기청정기 중 어느 하나 이상으로 구성되도록 축사에 설치되어 있는 어플리언스와; 상기 복합센서 통합모듈로부터 무선으로 전송되는 센서값을 전달받아 설정되어 있는 기준값과 비교한 후 기준값에 센서값이 일치될 때 까지 해당 어플리언스에 명령정보를 전달하여 이들을 작동시키도록 상기 어플리언스와는 유선으로 연결되어 있는 관리서버로 구성되는 것을 특징으로 하는 복합센서 통합모듈을 이용한 축사 관리 시스템에 관한 것이다.
센서, Tiny OS, 유비쿼터스
Description
본 발명은 축사의 온도, 습도, 조도 및 대기환경을 원격 모니터링 및 관리함으로써 사육되는 가축들의 생장환경을 최적화하기 위한 복합센서 통합모듈을 이용한 축사 관리 방법에 관한 것이다.
돈사에서 가축의 환경이란 온도, 습도, 조도, 유해가스, 소음, 분진, 악취 및 기타 스트레스 요인 등으로 나열된다.
따라서 돈사의 설계 시 주 고려 요인은 온도, 습도가 되며 이것을 조절하기 위하여 첫 번째로 가장 많이 사용하는 것이 환기이며 그 다음 두 번째로 단열, 가온, 냉방 가습의 순서이다.
일반적으로 암모니아와 먼지는 감기 등의 호흡기 질환을 일으켜 돼지의 성장발육을 저해시킬 뿐만 아니라 돼지의 폐사의 주요 요인으로 되고 있다.
또한 돼지는 기온이 너무 높거나 낮으면 성장이 둔화되므로 동절기에는 돈사 를 난방하여 주어야 하고, 하절기에는 냉방을 하여 주어야한다.
종래에는 돈사 내 공기 정화와 온도 조절을 위하여 다수의 방법들이 이용되어졌다.
특히 악취제거를 위해서는 환기를 하고, 온도와 습도를 조절하기 위하여 물을 분사하거나 에어컨을 사용하게 된다.
그러나 악취제거를 위해 환기를 시키는 경우에는 악취 때문에 축사 주변의 사람들에게 고통을 주게 되고, 겨울철에는 온도가 낮아져 난방비가 과도하게 지출되는 문제점이 있다.
또한 물을 분사하여 온도 조절을 하는 경우에는 냄새와 오염물질이 그대로 잔존하여 돼지의 성장을 해치게 되며, 에어컨을 사용하는 경우에는 온도는 낮출 수 있어도 악취나 오염물질이 그대로 잔존하게 되어 성장이 저해되고 병해를 유발시킴은 물론 전력비용이 많이 들어가게 된다.
따라서 모든 돈사의 환경 작업에 있어서 육종 목적에 따라 적절한 환경을 조절할 수 있도록 운영자에게 필요한 데이터를 제공하여 제어할 수 있도록 도움을 주는 환경모니터링 시스템이 필요한 것이다.
따라서 본 발명의 목적은 관리서버로 수집되는 센서값에 따라 환기 및 실내온도를 고려하여 해당 축사의 어플리언스를 작동시키는 복합센서 통합모듈을 이용 한 축사 관리 방법을 제공하기 위함이다.
상기의 해결하고자 하는 과제에 의한 본 발명은 축사 내부의 온도, 습도, 조도, 이산화탄소 농도, 암모니아 농도, 화재농도 중 어느 하나 이상의 센서값을 생성하여 무선 네트워크 망에 전달하는 복합센서 통합모듈과; 냉난방기, 환풍기, 전동 창문, 물분사기, 공기청정기 중 어느 하나 이상으로 구성되도록 축사에 설치되어 있는 어플리언스와; 상기 복합센서 통합모듈로부터 무선으로 전송되는 센서값을 전달받아 설정되어 있는 기준값과 비교한 후 기준값에 센서값이 일치될 때 까지 해당 어플리언스에 명령정보를 전달하여 이들을 작동시키도록 상기 어플리언스와는 유선으로 연결되어 있는 관리서버로 구성되는 것을 특징으로 하는 복합센서 통합모듈을 이용한 축사 관리 시스템에 의해 달성된다.
또한 본 발명은 상기 복합센서 통합모듈은, 화재감지센서, 온도센서, 습도센서, 조도센서, 이산화탄소센서, 암모니아센서 중 어느 하나 이상으로 구성되는 센서와; 상기 센서의 작동 및 중앙처리장치를 통한 회로의 전원을 공급하는 교류 전원과; 상기 중앙처리장치에서 처리되는 센서값들을 상기 관리서버에 무선으로 전달하기 위한 RF 송신부와; 상기 센서들로부터 센서 측정값을 전달받으며, 타이니 운영체계(Tiny OS)를 탑재하고 있어, 이에 따라 상기 센서값들을 무선 네트워크망으로 전송하도록 분석 처리하는 중앙처리장치를 더 포함하여 구성되는 것이 바람직하다
또한 본 발명에 따르면, 상기 관리서버는 센서값 및 각종 산출 데이터를 저장하는 축사관리 DB를 더 포함하여 구성하고 있는 것이 바람직하다
또한 본 발명에 따르면, 상기 관리서버는 상기 RF송신부로부터 센서값을 전달받도록 상기 관리서버와 유선으로 연결되어 축사 내에 설치되어 있는 RF 수신부를 더 포함하여 구성하고 있는 것이 바람직하다
또한 본 발명에 따르면, 센서가 돈사 내부의 온도, 습도, 조도, 이산화탄소 및 암모니아, 화재연기 농도 중 어느 하나 이상을 측정하여 실시간으로 중앙처리장치에 전달함에 따라, RF 송신부와 RF 수신부를 경유하여 관리소의 관리서버가 이들 센서값을 전달받는 센서값 수집 단계(S10)와; 상기 관리서버가 전달된 센서값들과 기준값들을 비교하는 온도값 비교단계(S20)와; 측정된 온도값과 기준값이 서로 다를 경우, 대기 중의 측정된 농도값과 기준값을 비교하게 되는 대기값 비교단계(S30)와; 대기중의 농도값이 대기 농도 기준값보다 낮을 경우, 상기 관리서버는 전동창문 개방 혹은 환풍기 중 어느 하나를 가동시키는 환기 단계(S50)와; 상기의 환기 단계(S50)를 수행한 후, 상기 관리서버(200)는 측정 온도값에 따라 기준값보다 높을 경우에는 에어컨을 가동시키고 기준값보다 낮을 경우에는 온풍기 등을 가동시키는 냉난방기 가동 단계(S60)를 수행하는 것이 바람직하다
또한 본 발명에 따르면, 상기 온도값 비교단계(S20)에서 측정된 센서값 중에서 측정 온도값과 기준값으로 설정된 기준 온도값을 비교하게 되고, 이에 따라 서로 값이 같은 경우 센서값 수집 단계(S10)로 돌아가 계속적으로 센서값을 전달받는 것이 바람직하다
또한 본 발명에 따르면, 상기 대기값 비교단계에서 대기중의 농도값이 대기 농도 기준값보다 클 경우, 상기 관리서버가 공기정화를 시키도록 공기청정기에 작동명령을 내리게 되고 이로 인해 공기청정기가 가동되는 공기정화 작동 단계(S40)와; 상기 공기정화 작동 단계(S40)에 의해 대기 중의 공기가 정화되면 다시 온도값 비교단계(S20)로 되돌아가는 것이 바람직하다.
따라서 상기의 화제해결 수단에 의한 본 발명의 복합센서 통합모듈을 이용한 축사 관리 방법은 관리서버로 수집되는 센서값에 따라 환기 및 실내온도를 고려하여 해당 축사의 어플리언스를 작동시킴으로써 최적의 축사환경을 제공할 수 있게 된다.
이하 본 발명의 복합센서 통합모듈을 이용한 축사 관리 방법 및 시스템의 실시예를 첨부되는 도면들을 통해 상세히 설명하도록 한다.
도 1에서 보는 바와 같이, 본 발명의 복합센서 통합모듈을 이용한 축사 관리시스템은 축사 내부에 설치되어 있는 복합센서 통합모듈(100)과 어플리언스(103) 그리고 관리소에 설치되어 있는 관리서버(200)로 구성된다.
상기 복합센서 통합모듈은 돈사 혹은 우사 등과 같은 가축을 사육하는 축사의 규모에 따라 1개 혹은 내부의 일정 거리만큼 간격을 두고 복수개 배치될 수 있 으며, 해당 반경 범위 내의 온도, 조도, 습도, 각종 가스 등을 센서를 통해 감지하게 된다.
따라서 상기 복합센서 통합모듈은 온도센서(101), 습도센서(102), 조도센서(103), 이산화탄소센서(104), 암모니아센서(105)와 같은 각종 센서를 구성하고 있으며, 이들로부터 전달되는 센서값을 처리하는 중앙처리장치(110), 상기 센서의 작동 및 중앙처리장치(110)를 통한 회로의 전원을 공급하는 전원, 상기 중앙처리장치(110)에서 처리되는 센서값들을 관리사무소의 관리서버(200)로 무선으로 전달하기 위한 RF 송신부로 구성된다.
특히 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 평상시에는 일반 가정용 교유전원을 사용하여 전원을 공급받게 되며, 정전 시에는 본체에 내장된 배터리전원으로부터 바로 전원을 공급받을 수 있도록 교체된다.
상기 RF 송신부는 상기 중앙처리장치에서 수집한 센서값들을 무선으로 네트워크망에 전달하기 위한 무선모듈이다.
상기 유선 네트워크는 일반 교류전원과 PLC 모뎀으로 나뉘며, 일반 교류 전원선에 유선 통신을 동시에 사용하여 전원과 통신을 동시에 할 수 있도록 한다.
상기 어플리언스(130)는 축사 실내 환경을 조절하기 위한 기기이며, 에어컨이나 온풍기와 같은 냉난방기, 물분사기, 전동 창문, 공기청정기 등이 해당된다.
상기 어플리언스(130)는 하기에 설명될 관리서버(200)와 유선으로 연결되어 있어, 상기 관리서버(200)의 제어명령에 따라 동작을 수행한다.
상기 관리소 측의 관리서버(200)는 센서값을 전달받아 이에 따라 어플리언스를 작동시키게 되는 바, 이를 위해 상기 RF송신부(120)로부터 무선으로 전송되는 센서값을 수신받기 위한 RF 수신부(230), 센서값 및 각종 산출 데이터를 저장하는 축사관리 DB(220), 상기 산출 데이터 및 센서값을 화면에 보여주는 모니터(210)를 구성하고 있다.
상기 RF 수신부(230)는 각 RF송신부(120)로부터 센서값을 전달받도록 돈사 내에 설치되는 것이 바람직하며, 상기 관리서버(200)와 유선으로 연결되어 있다.
상기 관리서버(200)는 RF 수신부(230)로부터 전송된 센서값을 전달받으며, 축사의 가축에 따른 생육 환경(온도, 습도, 조도 등)을 설정하도록 한다.
상기 관리서버(200)는 모니터(210)를 구비하고 있어 모니터를 통해 생육환경을 설정하거나 전달받은 센서값을 실시간으로 확인하도록 한다.
여기서 생육환경을 설정한다는 것은 가축의 육종이나 사육 방법에 따라 그 축사 내부의 환경을 최적화시키도록 기준값이 되는 온도, 습도, 조도 및 대기 청결도 정도를 설정하는 것이다.
또한 상기 관리서버(200)는 전달받은 센서값을 이용하여 각종 데이터를 산출하며, 설정된 기준값과 전달된 센서값을 비교하여 어플리언스를 동작시키도록 한다.
또한 상기 관리서버(200)는 전달받은 센서값을 저장하도록 축산관리 DB(220)를 구성하고 있어, 센서값 뿐만 아니라 산출된 각종 데이터를 저장하게 된다.
여기서 각종 산출 데이터라 함은 현재 또는 이후의 가축 생육 환경에 참고할 수 있도록 관리서버에서 볼 수 있는 그래프나 도표 등의 형태로 만들어지는 데이터이다.
도 2는 본 발명의 복합센서 통합모듈을 이용한 축사 관리 방법에 따라 축사 내부의 어플리언스를 동작시키는 순서도를 도시한 것이다.
도면에서 보는 바와 같이, 우선 상기 센서들은 각각 돈사 내부의 온도, 습도, 조도를 측정하며, 이산화탄소 및 암모니아, 화재연기 농도를 측정하여 실시간으로 중앙처리장치(110)에 전달하는 센서값 수집 단계(S10)를 수행한다.
상기 중앙처리장치(110)로 전달된 센서값들은 중앙처리장치(110)의 Tiny OS에 의해 RF 송신부(120)와 RF 수신부(220)를 경유하여 관리소의 관리서버(200)로 전송된다.
상기 관리서버(200)는 상기 센서값들을 실시간으로 전달받게 되며, 전달된 센서값들과 기준값들을 비교하게 되는 온도값 비교단계(S20)를 수행하게 된다.
상기 단계에서는 측정된 센서값 중에서 측정 온도값과 기준값으로 설정된 기준 온도값을 비교하게 되고, 이에 따라 서로 값이 같은 경우 센서값 수집 단계(S10)로 돌아가 계속적으로 센서값을 전달받게 된다.
또한 측정된 온도값과 기준값이 서로 다를 경우, 대기 중의 측정된 농도값과 기준값을 비교하게 되는 대기값 비교단계(S30)를 수행하게 된다.
이때 대기중의 농도값이 대기 농도 기준값보다 클 경우, 즉 실내 공기 중의 이산화탄소 내지는 암모니아 농도가 기준값보다 높을 경우에는 공기정화 작동 단계(S40)를 수행하게 된다.
상기 단계에서는 축사 내부가 이산화탄소 및 암모니아로 가득 차 있는 상태이므로 관리서버(200)에서는 공기정화를 위한 공기청정기를 작동시키게 된다.
이러한 과정을 통해 대기 중의 공기가 정화되면 다시 온도값 비교단계(S20)로 돌아가 온도값을 비교한 후 다시 대기농도를 비교하게 된다.
상기의 공기정화 단계를 수행하여 대기중의 농도값이 대기 농도 기준값보다 내려가 있는 상태가 되므로 즉 실내 공기 중의 이산화탄소 내지는 암모니아 농도가 기준값보다 낮아지게 되므로 이때는 환기 단계(S50)를 수행하게 된다.
상기 환기 단계(S50)에서는 관리서버(200)가 전동 창문을 개방하여 축사 실내의 통풍을 시킨 후 다시 닫게 된다.
상기의 환기 단계(S50)를 수행한 후, 상기 관리서버(200)는 측정 온도값에 따라 기준값보다 높을 경우에는 에어컨을 가동시키고 기준값보다 낮을 경우에는 온풍기 등을 가동시키는 냉난방기 가동단계(S60)를 수행하게 된다.
또한 계속적인 작동을 위해서는 다시 센서값 수집 단계(S10)로 돌아가 축사 내부의 온도, 대기농도 등을 기준값에 맞추도록 하며, 냉난방 및 환기 작업을 중단할 경우 본 발명의 복합센서 통합모듈을 이용한 축사 관리 방법의 전 과정을 모두 마치게 된다.
도 1은 본 발명의 복합센서 통합모듈을 이용한 축사 관리 시스템의 전체 구성도,
도 2는 본 발명의 복합센서 통합모듈을 이용한 축사 관리 방법의 전체 순서도.
*도면부호의 상세한 설명*
100 : 복합센서 통합모듈 110 : 중앙처리장치
120 : RF 송신부 130 : 어플리언스
200 : 관리서버 210 : 모니터
220 : 축사관리 DB 230 : RF 수신부
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- 삭제
- 센서가 돈사 내부의 온도, 습도, 조도, 이산화탄소 및 암모니아, 화재연기 농도 중 어느 하나 이상을 측정하여 실시간으로 중앙처리장치에 전달함에 따라, RF 송신부와 RF 수신부를 경유하여 관리소의 관리서버가 이들 센서값을 전달받는 센서값 수집 단계(S10)와;상기 관리서버가 전달된 센서값들과 기준값들을 비교하는 온도값 비교단계(S20)와;측정된 온도값과 기준값이 서로 다를 경우, 대기 중의 측정된 농도값과 기준값을 비교하게 되는 대기값 비교단계(S30)와;대기중의 농도값이 대기 농도 기준값보다 낮을 경우, 상기 관리서버는 전동창문 개방 혹은 환풍기 중 어느 하나를 가동시키는 환기 단계(S50)와;상기의 환기 단계(S50)를 수행한 후, 상기 관리서버(200)는 측정 온도값에 따라 기준값보다 높을 경우에는 에어컨을 가동시키고 기준값보다 낮을 경우에는 온풍기 등을 가동시키는 냉난방기 가동 단계(S60)를 수행하는 것을 특징으로 하되,상기 온도값 비교단계(S20)에서 측정된 센서값 중에서 측정 온도값과 기준값으로 설정된 기준 온도값을 비교하게 되고, 이에 따라 서로 값이 같은 경우 센서값 수집 단계(S10)로 돌아가 계속적으로 센서값을 전달받는 것을 특징으로 하는 복합센서 통합모듈을 이용한 축사 관리 방법.
- 제 6항에 있어서,상기 대기값 비교단계에서 대기중의 농도값이 대기 농도 기준값보다 클 경우, 상기 관리서버가 공기정화를 시키도록 공기청정기에 작동명령을 내리게 되고 이로 인해 공기청정기가 가동되는 공기정화 작동 단계(S40)와;상기 공기정화 작동 단계(S40)에 의해 대기 중의 공기가 정화되면 다시 온도값 비교단계(S20)로 되돌아가는 것을 특징으로 하는 복합센서 통합모듈을 이용한 축사 관리 방법.
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