KR100989801B1 - 무창 돈사 환기관리 시스템 - Google Patents

무창 돈사 환기관리 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다수 개의 센서 노드 들을 사용하여, 온도 및 습도, 공기 이동을 측정함으로써, 무창 돈사에서의 환기를 자동으로 관리하는 시스템에 관한 것이다. 통상 무창 돈사는 자연 환기를 위한 창이 없는 돼지 사육장을 말하며, 이와 같은 무창 돈사는 일반 돈사와는 달리 환기를 위하여 일반적으로 팬 등을 사용하여 강제로 공기의 흐름을 발생시켜서 환기를 하는 방식이다. 상기 무창 돈사에 온도 및 습도 센서 등을 가진 센서 노드들을 각각의 적당한 위치에 설치하여, 온도 및 습도 정보를 수집하고 이렇게 수집된 온도 및 습도 정보에 의하여 팬을 제어하여 환기를 시키고, 상기 수집된 온도 및 습도 및 기타의 정보들과 함께 수집 제어 장치에 저장함으로써, 무창 돈사 내의 온도 및 습도의 환경에 대한 유지 상태와 환기 제어 상태를 종합적으로 관리하기 위한 시스템이다. 본 발명은 무창 돈사의 각각의 위치에 설치되어 온도 및 습도를 측정하는 센서 노드와 상기 센서 노드 들로부터 수집 정보를 수집하는 정보수집장치, 상기 수집된 정보들을 처리하여 돈사의 환기를 제어하기 위해서 팬의 제어량을 결정하는 돈사 환기 정보처리장치, 돈사 환기 정보처리장치로부터 온도 및 습도에 따른 팬을 제어하기 위한 팬 제어장치, 히터와 에어컨을 제어하기 위한 히터 및 에어컨 제어장치, 시스템 전체에 전원전압을 공급하는 전원장치, 수집된 수집 정보들이나 환기 제어 정보들을 볼 수 있도록 하는 표시장치와 정보 출력을 위한 출력장치를 포함한다.

Description

무창 돈사 환기관리 시스템{VENTILATION SYSTEM OF PIGSTY WITHOUT WINDOW}
본 발명은 무창 돈사(창이 없는 돼지 사육장)에서 돈사 내의 환기를 자동으로 관리하는 무창 돈사 관리 시스템에 관한 것으로서, 특히, 돈사에서 돼지를 사육하기 위해, 돈사에 설치된 팬에 의해 강제로 공기를 순환시켜서 돼지를 사육하도록, 상기 돈사의 환경을 돼지 사육에 따른 최적의 환경으로 유지하기 위하여, 돈사를 구획 별로 나누어 돈사 내의 각 구획 부에 물리적 현상인 온도 및 습도, 공기 이동을 검출하도록 서로 통신 가능한 인텔리전트 센서노드(Sensor Node)(이하 센서 노드라 함)를 설치하고, 상기 센서 노드에 의해 측정된 온도 및 습도, 공기 이동을 포함하는 정보를 이용하여 실시간으로 돈사 내부의 환경 상태를 관리하고 상기 환경 상태를 최적으로 유지 및 조절하는 무창 돈사 환기 관리 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 식용 돼지를 사육하기 위해 만든 돼지 사육장을 돈사라 부른다. 상기 돼지 사육장인 돈사에는 돼지의 크기 및 종류에 따라 여러 가지 방식이 있으며, 특히 사육되는 돼지가 수백 내지 수천 마리 이상인 경우에는 여러 가지 이유로 돈사의 창을 없애고 환기를 강제로 시키는 무창 돈사 방식을 가장 많이 사용하고 있다. 이러한 방식을 사용하는 이유는 돈사의 환경, 즉 온도, 습도, 공기 이동이 돼지 발육에 상당한 영향을 미치는 것으로 알려져 있기 때문이다.
이러한 무창 돈사는 창이 없는 대신에 팬, 히터, 에어컨의 공조시스템을 이용하여 돼지 사육에 가장 알맞은 환경을 유지해주고 있다. 이와 같이 무창 돈사의 환경을 돼지의 사육에 최적으로 유지하기 위해서 각종 설비를 사용하여 돈사 내의 환경을 관리하는 것을 무창 돈사의 환기 관리 시스템이라 한다.
통상적으로 상술과 같이 돈사는 구획 별로 나누어 하나의 구획에 돼지의 개체 종류, 연령, 성별 및 체중 등 각각의 관리 방식대로 분류하여 따로 분리 공간을 나누어 사육한다. 이때 돼지 사육 돈사는 적당한 높이만 분리하는 일정 높이의 벽을 만들고 공간을 확보함으로 돈사 전체적으로는 상부는 하나의 단일 공간으로 관리된다. 이렇게 상부를 하나의 단일 공간으로 만드는 이유 또한 돼지 발육에 상당히 영향을 주는 것으로 알려져 있기 때문이다.
그러나 하나의 단일 공간으로 된 종래의 무창 돈사에서의 환기 관리 시스템은 돈사 자체가 크고 상당히 넓음에도 여러 가지 이유로 돈사 내의 분리된 사육지 개별로 환기를 제어하거나, 또는 돈사 시설 전체를 단일 시스템으로 관리하는 것이 일반적이다. 또한, 개별로 환기를 관리하는 시스템인 경우, 상기 돈사 시설 전체적인 환기를 관리하는데 전체적으로 하나인 돈사를 구획 별로 개별로 나누어 환기를 제어함으로 전체적인 환기 제어의 효율이 나빠지므로 이 방식은 일반적으로 사용되지 않고 있다.
그러나 하나의 돈사 내에서 분리된 벽으로 개별 돼지 사육장을 분리하여 환기 관리를 하는 것이 아닌, 상기 돈사 전체를 단일 환기 시스템으로 관리하는 경우에는, 돈사 내의 각각의 부분으로 구획된 사육장별 환경 상태가 위치에 따라 돼지에게 최적의 상태를 유지할 수 없는 경우가 대부분이므로 돼지 발육에 좋지 않은 영향을 주게 되어 이를 해결하고자 하는 노력이 계속되어 왔다.
참고로, 도 1은 기존의 돈사에서 환기를 관리하기 위하여 돈사 내의 분리된 사육장별로 환기를 각각 관리하는 것에 대한 일례를 도시한 도면이다. 도시된 바와 같이, 종래의 무창 돈사의 환기 관리 시스템은 돈사 내의 구획된 사육장별로 환기 장치와 환기의 제어 관리를 각각 함으로써, 위에서도 상술한 바와 같이 돈사 내 사육장의 상부가 하나의 자유 공간으로 터져있어서, 사실상 하나의 공간인 돈사 내의 상부 전체 환기에 문제가 생기게 된다.
또 상기 돈사를 개별 사육장별로 환기 관리를 하기 위해서도 하나의 사육장에 하나의 센서만을 설치하여 센서가 위치한 부분의 온도 및 습도를 측정함으로써 전체적으로 돈사 내의 각 부분의 환경, 즉, 돈사의 정확한 온도 및 습도 측정을 할 수 없으며, 특히, 여러 환경 중 가장 중요한 환경 요소인 공기의 이동의 속도 및 방향을 알 수 없으므로, 팬을 제어하여 환기를 효과적으로 제어하는데 문제가 있었다. 이에 따라 무창 돈사의 설비비가 환기 관리에 요구되는 설비비보다 증가하게 되고, 또 운전 경비 또한 증가하게 되어 이러한 가격 증가 요인이 돼지값 자체에 포함되는 단점이 있었다.
대한민국 특허등록 275385호에는 돈사 사우나의 실내공기를 쾌적하게 유지시키기 위해 온도에 따라 팬에 가해지는 전력량을 제어하여, 팬의 제어범위에서 이탈하면 열풍기 또는 에어컨을 제어하는 축사용 공기 조화장치가 기술되어있다. 또한, 대한민국 특허 제403826호에는 돈사의 악취를 제거하고 돼지 육종에따라 온도를 조정하고 음이온을 내포한 공기를 돈사에 불어넣어 성장을 촉진하는 공기 정화장치 및 방법이 기술되어 있다. 그러나 이러한 특허들은 돈사를 구획별로 구분하지 않고 전체를 제어하므로 여러 가지 문제가 발생하였다.
본 발명의 목적은 무창 돈사 내부, 외부에 종래에 사용하는 일반적인 센서가 아닌 서로 통신 가능한 여러 개의 인텔리전트(intelligent) 센서 노드를 설치하여 환경 정보들을 수집하고, 이렇게 수집된 정보가 서로 통신하여 돈사 내외에서 개별적으로 나누어진 사육장의 환기를 일체적으로 제어하고, 또 상기 센서 노드를 통해 수집된 돈사 내외부 전체적인 환경 상태 정보에 의해 팬, 히터, 에어컨의 환기 시설들을 종합적으로 제어함으로써 사람이나 외부기기의 도움 없이 보다 효율적으로 돈사의 환기를 유지 조절하여 돼지에게 최적의 환경 조건을 제공하여 발육을 극대화시키고, 그러한 환경 상태 정보들을 시스템의 저장 공간에 기억하거나 출력 장치로 출력하여 제 3자에게 제공할 수 있도록 하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 돈사의 개별 사육지 별로 온도 및 습도, 공기 이동을 측정하기 위한 다수개의 인텔리전트 센서 노드를 설치하여, 돈사의 사육지별로 설치된 팬, 히터 및 에어컨과 같은 환기 조절 장치들을 제어하여 환기를 제어한다. 반면에, 돈사 전체적으로는, 돈사 내부와 외부에 각각 통신 가능하게 설치된 상기 센서 노드 들로부터 수집된 정보를 통하여 돈사 주변의 온도 및 습도 변화에 따른 돈사 내부 전체의 환기를 관리하게 된다.
상기 센서노드 들은 돈사의 내부뿐 아니라, 돈사의 외부에도 각각 위치 및 방향 별로 설치하여 돈사 외부의 온도나 습도의 환경 상태를 수집하여 상기 수집된 수집 정보를 기초로 돈사 내부의 환경 상태를 돼지 발육에 적당한 최적의 환경을 효율적으로 유지하게 하며, 특히 사계절이 뚜렷한 우리나라의 여름과 겨울 또는 봄, 가을 기후 변화나 우기나 건기의 환경 변화에 따라 돈사 환기 관리 시스템의 재설정이나 변경 없이 항상 돼지들에게 최적의 환경을 제공할 수 있는 장점이 있다.
또, 센서 노드와 온도 및 습도의 돈사의 환경 상태 정보를 센서 노드에 의해 수집하기 위한 정보 수집 장치, 팬을 제어하기 위한 팬 제어장치들, 히터와 에어컨을 제어하기 위한 히터 에어컨 제어장치들, 센서 노드들로부터 수집된 돈사의 환경 상태 정보를 기반으로 정보를 처리하고 전체 돈사를 자동으로 관리하는 돈사 환경정보 처리장치에 의하여 본 발명의 목적이 달성된다.
즉, 상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 무창 돈사의 내부와 외부에 설치되어 온도 및 습도, 공기 이동의 환경 상태 변수들을 수집하는 다수개의 센서 노드와, 상기 다수개의 센서 노드에 연결되어 환경 상태 변수들의 정보를 수집하는 다수개의 정보 수집장치와, 상기 정보 수집장치를 통해 수집된 정보를 분석하여 제어 명령을 전달하는 돈사 환경 정보 처리장치와, 상기 돈사 환경 정보 처리장치와 연결되어 돈사 내의 환경 상태를 표시하는 모니터인 표시 장치와, 상기 수집된 정보를 포함한 일보, 주보, 월보 및 년 보와 사용자의 요구에 따라 수집 정보, 환기 정보 및 환경 관리 정보들의 변화 그래프를 출력하는 출력장치를 포함하고, 상기 다수개 센서 노드는 돈사 내에 구획 별로 설치하며, 상기 돈사 환경 정보 처리장치는 구획 별로 설치된 다수개의 센서 노드로부터 온도 및 습도, 공기 이동의 환경 상태 변수들의 정보를 수집하는 다수개의 정보 수집 장치를 통해 수집된 정보를 계산하여 제어장치를 통해 히터, 팬, 에어컨을 동작시켜 최적의 환경을 유지하는 것을 특징으로 한다.
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상기와 같이 본 발명에 따른 다수 개의 센서 노드를 사용을 통한 무창 돈사의 환기 관리 시스템은 외부 기기의 개입 없이 돈사 내부 및 외부와 주위의 온도나 습도의 환경 정보를 수집하여, 돈사의 환기를 4 계절 내내 최적의 상태로 유지하고, 그러한 환경 유지 상태 또한 또 다른 외부의 설비를 이용하지 않고 확인할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 무창 돈사 환기관리 시스템의 일예를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 일 실시예에 의한 무창 돈사의 환기 관리 시스템을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 무창 돈사 관리 시스템을 도시하는 블록도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 관하여 상세히 설명한다.
도 1은 종래의 무창 돈사 환기 관리 시스템을 나타내는 도면이다.
도시된 바와 같이 종래에는 돈사를 큰 구획으로 나누어 하나의 구획에 팬과, 히터, 에어컨을 구획 별로 각각 설치하고 이를 관리하는 센서를 설치하여 온도가 내려가면 히터를 가동하고 온도가 올라가면 에어컨을 가동하여 돼지 사육에 적당한 온도로 유지, 관리하는 정도였다.
도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시 예에 의한 무창 돈사의 구성을 평면도로 구성하여 도시한 도이며, 도 3은 본 발명의 구조를 블록도로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 무창 돈사를 구획 별로 구분하여 외부와 내부에 여러 개의 센서 노드(인텔리전트 센서 노드)를 설치하고 각 센서 노드 들이 서로 통신하여 수집된 환경 상태 정보를 바탕으로 무창 돈사 구획 별 각각의 위치에 설치된 팬, 히터 및 에어컨을 작동시켜서 돈사 전체의 환기를 다수의 센서 노드를 통해 수집된 정보를 이용하여 일률적으로 제어하고 관리하는 예의 일례를 도시한 도면이다.
도 3은 도 2의 블록도로서, 인텔리전트 다수 개의 센서 노드(101,102,...10n)를 사용하여 돈사 내의 환기를 제어하는 무창 돈사의 환기 관리 시스템은 구획 별로 센서 노드 (101,102,...10n), 정보 수집장치(201,....20n), 돈사 환경 정보 처리장치(23), 팬 제어장치(251,...25n), 히터 및 에어컨 제어장치(261,...26n), 표시장치(24), 출력장치(22), 전원장치(21) 및 팬(271,272,...27n), 히터(281,...28n), 에어컨(291,...29n) 이 각각 하나 이상 포함된다.
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구체적으로 설명하면, 도 2에 도시된 바와 같이 구획 별로 돈사의 적당한 위치에 다수 개의 센서 노드(101,102,...10n)를 설치하어 설치된 각 부분의 온도 및 습도를 포함하여 수집된 환경 정보들을 정보 수집장치(201,....20n)를 통해 돈사 환경 정보 처리장치(23)로 전달한다.
상기 돈사 환경 정보 처리장치(23)는 정보 수집장치(201,....20n)를 통해 수집한 각 센서 노드(101,102,...10n)들의 온도 및 습도, 공기 이동과 같은 환경 상태 정보를 이용하여 돈사 내의 환기를 돼지의 생육에 최적인 상태로 계산하고 그 계산 정보를 기초로 팬(271,272,...27n), 히터(281,...28n) 및 에어컨(291,...29n)의 제어 정보를 산출하여 팬 제어장치(251,...25n)와 히터 및 에어컨 제어장치(261,...26n)로 명령하여 팬(271,272,...27n), 히터 (281,...28n)및 에어컨 (291,...29n)을 각각 동작시켜 각각 돼지의 생육에 최적인 환경 상태로 환기를 제어한다.
여기서 상기 돈사 환경 정보 처리장치(23)에 연결된 표시장치(24)는 센서 노드(101,102,...10n)들이 수집한 정보들과 돈사 내의 환경, 팬, 히터 및 에어컨의 제어 상태를 총괄적으로 표시하며, 현재의 돈사 내의 환기 관리 및 환경 상태 정보 들을 표시한다.
상기 돈사 환경 정보 처리장치(23)에 연결된 출력장치(22)는 돈사 내의 환기 관리 정보 및 각종 결과 자료를 출력할 수 있다.
한편, 상기 센서 노드 들은 각각의 정보 수집장치에 연결되어 온도, 습도, 기압, 조도 및 필요에 따라 각각의 센서들을 선택적으로 포함할 수 있으며, 센서 노드와 돈사 환경 정보 처리장치(23)는 정보 수집장치(201,....20n)를 통하여 연결되고, 돈사의 상황에 따라 서로 유선 또는 무선으로 통신할 수 있다. 이때에는 각각의 센서 노드에 내장된 배터리 전원을 사용할 수도 있고, 전원장치(21)로부터 전원을 공급받을 수도 있다.
상기 팬 제어장치는 상기 돈사 환경 정보 처리장치(23)로부터 팬 제어 신호를 받아 팬을 제어하며, 하나 이상의 팬을 연결하여 제어할 수 있다.
또한, 상기 히터 및 에어컨 제어장치는 상기 돈사 환경 정보 처리장치(23)로부터 히터 및 에어컨의 제어 신호를 받아 히터 및 에어컨을 제어하며, 각각 하나 이상의 히터 또는 에어컨을 연결하여 제어할 수 있다.
상기 전원장치(21)는 정보 수집장치, 팬 제어장치, 히터 및 에어컨 제어장치, 표시장치(24) 및 출력장치(22)에 연결되어 전체적인 전원을 공급하고, 센서 노드의 전원을 공급할 수도 있다.
본 발명은 무창 돈사 환기 시스템에 이용될 수 있다.
팬; 271,272,...27n
히터; 281,...28n
에어컨; 291,...29n
센서 노드; 101,102,...10n
정보수집장치; 201,....20n
돈사 환경정보처리장치;23
표시장치;24
출력장치;22
팬 제어장치; 251,...25n
히터 및 에어컨 제어장치; 261,...26n
전원장치; 21

Claims (4)

  1. 무창 돈사의 내부와 외부에 설치되어 온도 및 습도, 공기 이동의 환경 상태 변수들을 수집하는 다수개의 센서 노드와,
    상기 다수개의 센서 노드에 연결되어 환경 상태 변수들의 정보를 수집하는 다수개의 정보 수집장치와,
    상기 정보 수집장치를 통해 수집된 정보를 분석하여 제어 명령을 전달하는 돈사 환경 정보 처리장치와,
    상기 돈사 환경 정보 처리장치와 연결되어 돈사 내의 환경 상태를 표시하는 모니터인 표시 장치와,
    상기 수집된 정보를 포함한 일보, 주보, 월보 및 년 보와 사용자의 요구에 따라 수집 정보, 환기 정보 및 환경 관리 정보들의 변화 그래프를 출력하는 출력장치를 포함하고,
    상기 다수개 센서 노드는 돈사 내에 구획 별로 설치하며,
    상기 돈사 환경 정보 처리장치는 구획 별로 설치된 다수개의 센서 노드로 부터 온도 및 습도, 공기 이동의 환경 상태 변수들의 정보를 수집하는 다수개의 정보 수집 장치를 통해 수집된 정보를 계산하여 제어장치를 통해 히터, 팬, 에어컨을 동작시켜 최적의 환경을 유지하는 것을 특징으로 하는 무창 돈사 환기 관리 시스템.
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