KR101931263B1

KR101931263B1 - 근거리 무선 통신을 이용한 돼지 사육 시스템

Info

Publication number: KR101931263B1
Application number: KR1020180047896A
Authority: KR
Inventors: 고상수; 조승훈
Original assignee: 주식회사 근옥
Priority date: 2018-04-25
Filing date: 2018-04-25
Publication date: 2018-12-20

Abstract

본 발명에 따른 근거리 무선 통신을 이용한 돼지 사육 시스템은 센서부를 통해 파악한 돼지의 집단 행동 및 개별 행동에 대한 데이터를 수집, 축적, 분석하여 돼지의 이상 징후를 관찰하고 이를 통해 돼지의 집단 스트레스를 최소화하고 증체량을 예측할 수 있다. 또한 많은 노동력을 들이지 않고도 돼지의 폐사를 최소화할 수 있어 동물 복지 향상과 모돈두당 연간출하두수(Marketed per Sow per Year, MSY)의 증가, 전염병 발생율 감소를 기대할 수 있다.

Description

근거리 무선 통신을 이용한 돼지 사육 시스템{A system of a stable for pig breeding using near field communication}

본 발명은 근거리 무선 통신을 이용한 돼지 사육 시스템에 관한 것으로, 상세하게는 돼지의 집단행동을 열화상센서를 포함하는 센서부를 통해 분석하고, 이를 통해 실내 온도의 변화 원인과 같은 이상 징후를 관찰하여 돼지의 집단 스트레스를 최소화하고 증체량을 예측하는 것인 돼지 사육 시스템에 관한 것이다.

현재 우리나라의 농업은 노동력이 지속적으로 감소하고 있으며, 지속적인 농업시장의 개방으로 자체적인 경쟁력을 확보하지 않으면 장기적인 어려움이 예상되고 있다. 과거의 축사환경에서 탈피하기 위해서는 ICT(Information and Communication Technology) 관련 기술을 도입하여 축사 경쟁력을 확보할 필요성이 있다.

다양한 가축 중 돼지는 성장에 있어 외부환경 변화에 민감하게 반응하고, 특히 돼지의 경우 땀구멍이 없어 체온 조절이 어렵기 때문에 온도변화는 돼지의 스트레스에 가장 큰 영향을 미치는 인자이며, 돼지가 받는 스트레스에 따라 사료섭취나 장기적 스트레스로 인한 폐사 등 돼지 사육에 직접적인 영향을 미치므로 환경조건 유지가 중요하다. 특히 육성 돈사(돼지사)에서 성장하는 돼지는 무게에 따라 유지해야 하는 적정 온도가 지속해서 변화하며, 온도변화에 따른 스트레스로 인해 폐사율이 높기 때문에 세심한 관리가 필요하다.

현재 우리나라의 경우 모돈두당 연간생산두수(Piglet weaned per Sow per Year, PSY)는 외국과 크게 차이가 나지 않지만, 모돈두당 연간출하두수(Marketed per Sow per Year, MSY)는 상대적으로 많은 차이가 발생한다. 이는 초기 분만사에서 돼지 육성사로 이동하는 돼지가 겪는 환경변화(모돈과 격리, 사료 변화, 돈사환경 변화 등)에 따른 스트레스가 가장 큰 원인으로 지적되고 있다. 이 때문에 돼지육성사에 있는 돼지를 다양한 기술을 활용하여 체계적인 관리를 통해 비육돈(체중 20㎏ 이상)으로 성장시키는 것이 목표라고 할 수 있다.

돼지 사육과 관련된 기술로는 공개된 대한민국 공개특허 제10-2004-0019866는 환기팬을 컨트롤러 리모컨으로 조작하여 돈사 내 공기를 외부로 배출시키는 제어기기에 관한 기술에 관한 것으로써 돈사 내부에서의 돼지 성장을 위한 전체적인 환경 제어방법으로만 한정되어 있다.

대한민국 공개특허 제10-2004-0019866 (2004년 03월 06일)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 돼지의 집단 행동 및 개별 행동에 대한 데이터를 수집, 축적, 분석하기 위해 각 돼지 개체의 몸에 돼지의 위치 및 정보를 전송하는 통신부와, 이를 바탕으로 돼지의 위치 및 이동 패턴을 확인하여 정보화하는 관제부를 두어 돼지의 활동량과 활동범위를 파악하고 저장된 데이터와 비교하여 이상 개체의 유무를 분석하는 것인 돼지 사육 시스템의 제공을 목적으로 한다.

본 발명은 근거리 무선 통신을 이용한 돼지 사육 시스템에 관한 것이다.

본 발명의 일 양태는,

각 돼지 개체의 몸에 부착되어 RFID, 지그비, 블루투스, 와이파이 및 비콘에서 선택되는 어느 하나 또는 복수의 근거리 무선 통신을 통해 관제부로 해당 돼지의 정보를 전송하는 통신부;

상기 통신부로부터 정보를 전송받고, 정보 신호의 강도를 근거로 각 통신부와의 거리를 산정하고 산정된 거리데이터를 전송하는 복수의 리더부; 및

적어도 세 개의 리더부로부터 전송받은 거리데이터를 근거로 돼지에 부착된 통신부의 현재 위치를 측위하고, 일정 시간 간격으로 돼지에 부착된 통신부의 위치 변화를 추적하여 돼지에 부착된 통신부의 이동패턴을 실시간으로 확인하여 돼지에 부착된 통신부의 측위정보를 기 저장된 돼지의 이동패턴과 비교하여 돼지의 이상 행동 유무를 판단하는 관제부;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 근거리 무선 통신을 이용한 돼지 사육 시스템에 관한 것이다.

본 발명에서 상기 이상 행동은 벽 핥기(wall licking), 헛씹기(vacuum chewing), 쇠물기(bar bitting), 코로 바닥 문지르기(floor snout rubbing), 바닥 핥기(floor licking), 머리 흔들기(head weaving), 싸우기(fighting) 및 한 곳에 몰려있기(converging)에서 선택되는 어느 하나 또는 복수의 행동인 것을 특징으로 하며, 상기 관제부는 상기 이상 행동이 확인되면, 축사 내부의 온도, 습도, 조도, 풍향 및 풍속에서 선택되는 어느 하나 또는 복수의 환경 조건을 조절하는 명령을 생성하거나, 사용자단말기에 해당 이상 행동에 관한 정보를 송신하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에서 상기 돼지 사육 시스템은, 축사 내의 돼지 개체의 체온을 측정하는 열화상센서 및 축사 내의 습도를 측정하는 습도센서 및 축사 내의 기체 농도를 측정하는 기체농도센서를 포함하는 센서부; 또는 관제부를 통해 전달받은 명령을 바탕으로 축사 내의 온도, 습도, 풍향 및 풍속에서 선택되는 어느 하나 또는 복수의 환경 조건을 조절하는 공조부를 포함하는 조절부;를 더 포함할 수도 있다.

본 발명에 따른 근거리 무선 통신을 이용한 돼지 사육 시스템은 돼지의 집단 행동 및 개별 행동에 대한 데이터를 수집, 축적, 분석하기 위해 각 돼지 개체의 몸에 돼지의 위치 및 정보를 전송하는 통신부와, 이를 바탕으로 돼지의 위치 및 이동 패턴을 확인하여 정보화하는 관제부를 두어 돼지의 활동량과 활동범위를 파악하고 저장된 데이터와 비교하여 이상 개체의 유무를 분석함으로써 돼지의 집단 스트레스를 최소화하고 증체량을 예측할 수 있다. 또한 많은 노동력을 들이지 않고도 돼지의 폐사를 최소화할 수 있어 동물 복지 향상과 모돈두당 연간출하두수(Marketed per Sow per Year, MSY)의 증가, 전염병 발생율 감소를 기대할 수 있다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 돼지 사육 시스템을 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신부(RFID)와 리더부, 관제부의 연결관계를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 돼지 사육 시스템과 사용자단말기 및 통합관제서버와의 정보 흐름을 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 돼지 사육 시스템의 전체 진행 흐름을 도시한 흐름도이다.

이하 구체예들을 참조하여 본 발명에 따른 근거리 무선 통신을 이용한 돼지 사육 시스템을 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 구체예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다.

따라서 본 발명은 이하 제시되는 구체예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있으며, 이하 제시되는 구체예들은 본 발명의 사상을 명확히 하기 위해 기재된 것일 뿐, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.

이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.

또한 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있으며, 이하 제시되는 도면들은 본 발명의 사상을 명확히 하기 위해 과장되어 도시될 수 있다. 또한 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

또한 명세서 및 첨부된 특허청구범위에서 사용되는 단수 형태는 문맥에서 특별한 지시가 없는 한 복수 형태도 포함하는 것으로 의도할 수 있다.

또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

본 발명에서 용어 ‘돼지’는 품종에 관계없이 고기의 수득을 위해 또는 기타 이유로 사육하는 소목 멧돼지과에 속하는 가축(Sus scrofa domesticus.)으로, 본 발명에서는 모돈(번식용 암퇘지), 웅돈(번식용 숫퇘지), 포유자돈(어미젖을 먹고 있는 새끼돼지), 이유자돈(젖을 뗀 후 70일령까지의 새끼돼지), 육성돈(이유자돈 단계를 지나 출하 또는 분양시기까지 키우는 돼지), 경산돈(분만 경혐이 있는 모돈), 검정돈(종단사용을 목적으로 등록된 모돈과 웅돈), 후보돈(출산 경험이 없는 암컷 돼지) 등을 모두 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 돼지 사육 시스템은 도 3과 같이 각 돼지 개체의 몸에 부착되어 RFID, 지그비, 블루투스, 와이파이 및 비콘에서 선택되는 어느 하나 또는 복수의 근거리 무선 통신을 통해 관제부로 해당 돼지의 정보를 전송하는 통신부(100); 상기 통신부로부터 정보를 전송받고, 정보 신호의 강도를 근거로 각 통신부와의 거리를 산정하고 산정된 거리데이터를 전송하는 복수의 리더부(200); 및 적어도 세 개의 리더부로부터 전송받은 거리데이터를 근거로 돼지에 부착된 통신부의 현재 위치를 측위하고, 일정 시간 간격으로 돼지에 부착된 통신부의 위치 변화를 추적하여 돼지에 부착된 통신부의 이동패턴을 실시간으로 확인하여 돼지에 부착된 통신부의 측위정보를 기 저장된 돼지의 이동패턴과 비교하여 돼지의 이상 행동 유무를 판단하는 관제부(300);를 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명에서 상기 통신부(100)는 도 1과 같이 각 돼지 개체의 몸에 부착 또는 이식되어 각종 정보를 측정하고 측정된 데이터를 관제부로 전송하기 위해 구비되는 것으로, 돼지의 체온을 측정하는 온도센서, 돼지의 위치를 측정하는 위치센서와 측정된 데이터를 근거리 무선 통신을 통해 상기 관제부로 전송하는 전자태그를 포함할 수 있다.

본 발명에서 상기 온도센서는 한정하는 것은 아니나 Al₂O₃의 재질의 세라믹기판을 포함하는 SMD(surface mount device)칩으로 구성할 수 있다. 상기 세라믹기판의 상면에는 백금이나 로듐과 합금된 백금 필름으로 구성되어 패터닝된 계측용 필름과 접합되며, 상기 계측용 필름의 양 끝단에 연결단자가 구성되어 이 한 쌍의 연결단자가 리더와이어를 통해서 전자태그에 전기적으로 연결되는 구조를 가질 수 있다. 백금을 사용하게 되면 탄성이 우수하고 센서의 두께를 얇게 가공이 가능하며 저항온도특성이 직선에 가까운 이점이 있다.

상기 위치센서는 상기 통신부를 가지는 돼지의 축사 내 위치를 확인하고, 돼지의 활동량 및 활동범위를 측정하기 위한 것으로, GPS(Global Positioning System)와 같은 센서를 통해 현재 가축의 좌표에 대한 위치 정보와 지속적인 위치 정보의 갱신을 통해 특성 시간 동안의 가축의 활동량 및 활동범위를 측정할 수 있다.

또한 상기 위치센서는 상기 열화상센서 또는 공조부가 가축의 현재 위치를 추적하도록 정보를 제공할 수 있다. 상기 관제부에서 상기 위치센서를 통해 제공된 돼지의 위치 정보를 획득하면, 위치 정보에 기반을 두어 상기 열화상센서나 공조부가 지향하는 방향을 연산할 수 있다. 이를 통해 열화상센서에 의해 위치 정보에 대응되는 돼지의 열화상을 획득하거나, 현재 축사의 온도와 연계하여 돼지의 체온을 조절하도록 공조부가 제공하는 바람의 온도, 세기, 풍향 등을 결정할 수 있다.

상기 전자태그는 근거리 무선 통신 기술에 따라 다양한 형태로 구성될 수 있다. 예를 들어 RFID(Radio Frequency Identification), 지그비(ZigBee), 블루투스(Bluetooth), 와이파이(Wi-Fi) 및 비콘(Beacon) 등을 들 수 있으며, 이들은 단독 또는 복수의 기술을 조합하여 구성할 수 있다.

본 발명에서 상기 근거리 무선 통신 기술로 더 바람직하게는 RFID인 것이 바람직하다. 상기 RFID은 전파를 이용해 먼 거리에서 정보를 인식하는 기술로, 상기 전자태그에는 무선 신호를 송수신하는 태그 안테나와 디지털데이터를 처리하는 집적회로, 이를 동작하기 위한 메모리로 이루어지는 RFID 태그가 포함될 수 있다.

상기 메모리에는 통신부가 부착된 돼지의 이력(생년월일, 번호, 혈통, 크기, 무게, 진료사항) 등이 저장되어 있으며, 정기적으로 상기 돼지의 이력을 관제부로 전송한다. 관제부에서는 상기 돼지에 이력에 따라 온도, 습도 등을 달리하도록 조절할 수 있으며, 필요에 따라 조절부에 물이나 약품, 먹이를 공급하도록 명령할 수 있다.

본 발명에서 상기 리더부(200)는 상기 통신부 또는 후술할 센서부에 정보를 요청하거나 이들로부터 전송받은 정보를 데이터화하여 관제부에 전달하는 시스템으로, 상기 통신부로부터 정보를 전송받고, 전송받은 정보 신호의 강도를 근거로 각 통신부와의 거리를 산정하고, 산정된 거리데이터를 상기 관제부로 전송할 수 있다.

본 발명에서 상기 통합시스템이 구비된 축사는 도 1 및 2와 같이 축사 내부에 다수의 리더부가 구비되어 각 돼지 개체의 몸에 부착된 통신부와 근거리 무선 통신으로 연결되어 여러 정보를 수집하거나, 상기 센서부와 유선 또는 무선으로 연결되어 필요한 정보를 요청하거나 정보를 송부받을 수 있다.

상기 리더부는 돼지의 정확한 위치 및 이동 경로, 활동량 등을 파악하기 위해 다수가 구비되는 것이 좋으며, 도 1과 같이 리더의 높낮이를 서로 다르게 구비하는 것이 좋다. 이는 도 2와 같이 삼각측량법에 근거하여 돼지의 현재 위치를 파악하고, 리더 간의 시간 오차를 제거하여 보다 정확한 데이터를 축적할 수 있기 때문이다.

또한 상기 리더부는 상기 근거리 무선 통신과 연결되는 리더부와 별개로 각 돼지 개체마다 설치되는 통신부 또는 후술할 센서부를 구성하는 각 센서별로 다른 리더(interrogator)를 구비할 수도 있다. 이때 상기 통신부와 연결되는 리더는 다수의 통신부와 연결되는 만큼 각 통신부별로 식별하기 위한 별도의 ID를 부여하여 관리하는 것이 좋으며, 상기 통신부에서 전달받은 데이터는 해당 통신부가 관할하는 개체들의 ID와 연계하여 데이터의 중복을 방지하도록 구성하는 것이 좋다.

또한 본 발명에서 상기 리더부는 전달받은 데이터를 상기 중앙처리부로 전송하기 위해 DAC(Digital to Analog Converter) 변환과 반송파(carrier) 변조를 통해 아날로그 신호로 변환한 후에 무선 또는 유선 신호의 형태로 전송하는 것이 좋으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

또한 상기 통합시스템은 상기 통신부와는 별개로 축사 내의 여러 환경 요소를 측정하여 데이터화하기 위해 하나 이상의 센서부(미도시)를 더 구비할 수도 있다.

본 발명에서 상기 센서부는 축사 내 온도, 습도, 기체 농도 등 여러 환경 요소를 측정, 수집하여 이를 관제부에 전송하기 위한 것으로, 축사 내 돼지 개체의 체온을 측정하는 열화상센서, 축사 내 습도를 측정하는 습도센서 및 축사 내의 기체 농도를 측정하는 기체농도센서 등을 포함할 수 있다.

본 발명에서 상기 열화상센서는 돼지의 피부 표면의 온도를 측정하여 이를 영상으로 표시하기 위한 것으로, 일반적으로 가축이 질병 등으로 인해 이상이 발생하거나, 축사 내의 환기, 난방 시스템에 문제가 발생하여 공기의 흐름이 불규칙하거나, 돼지의 밀집도가 증가하는 경우 체온이 정상 범위 이상으로 상승하므로, 열화상 카메라를 이용하여 가축의 이상 유무를 감지하는 것이 가능하다. 이러한 열화상센서는 이상이 의심되는 지역을 보다 정밀하게 확인할 수 있도록 회전 기능 및 줌(zoom) 기능을 구비하는 것이 좋다.

또한 본 발명에 따른 센서부는 열화상센서와는 별개로 축사 내의 특정 부분에 대한 온도를 감지하기 위해 온도센서를 더 구비할 수 있다. 상기 온도센서는 후술할 습도센서와 연계되어 축사 내의 온도를 확인함과 동시에 온도 변화를 예측하여 후술할 조절부에 제공되는 명령의 내용을 확정할 수 있다.

상기 습도센서는 축사 내의 습도 정보를 수집하여 이를 관제부에 전달하기 위한 것으로, 관제부에서는 열화상센서 및 온도센서와 연계하여 축사 내의 습도 정보, 온도 정보 및 가축 피부의 체온을 바탕으로 축사 내의 온도 변화를 예측하고 조절부에 내리는 명령을 확정할 수 있다.

본 발명에서 상기 기체농도센서는 축사 내 공기 중에 존재하는 여러 기체 성분 중 온실효과로 인해 축사 내의 온도 변화를 일으킬 수 있는 성분의 농도를 측정하기 위한 것이다.

일반적으로 돈사의 바닥은 돈분을 관리하기 위해 틈을 두거나, 깔짚을 구비하는 경우가 많은데, 바닥에 쌓인 돈분이 분해되면서 이산화탄소, 메탄 및 아산화질소와 함께 열을 발생시키게 된다. 또한 돈분의 경우 수분 함량이 높아 축사 대기 내의 습도를 높이게 되며, 이는 축사 내의 온도 조절을 어렵게 하는 원인이 된다.

따라서 기체농도센서를 통해 축사 내의 이산화탄소, 메탄 및 아산화질소의 함량을 측정하면, 바닥의 돈분량과 분해 정도를 예측할 수 있어 축사 내의 온도 및 습도 변화를 예측하고, 이를 통해 난방부 또는 공조부의 작동 주기를 조절할 수 있으며, 동시에 축사의 청소 주기나 톱밥이나 왕겨 등의 수분조절제(bulking agent) 투입 여부를 확정할 수 있다.

본 발명에서 상기 관제부(300)는 상기 센서부 또는 통신부로부터 전달받은 데이터를 저장 및 분석하고 이를 저장하며, 저장된 데이터를 바탕으로 축사 내의 온도, 습도, 풍향 및 풍속을 조절할 수 있는 명령을 생성한다.

본 발명에서 상기 관제부는 상기 복수의 리더부(reader)로부터 전송받은 거리데이터를 종합하여 세 개 이상의 리더부에서 일치하는 지점을 돼지의 현재 위치로 확정하고, 일정 시간 간격으로 지점의 위치 변화를 추적하여 돼지의 이동패턴을 실시간으로 확인하고 이를 분석하여 개체의 이상을 파악하기 위한 것으로, 전달받은 정보를 저장하고, 축적된 정보와 전달받은 정보를 비교 분석하여 개체의 이상을 파악하고 조절부에 전달할 명령을 생성하는 중앙처리부를 포함할 수 있으며, 필요에 따라 상기 중앙처리부의 명령을 조절부의 하위 조절수단에 전달하는 명령전송부;를 더 포함하여 구성될 수 있다.

상기 중앙처리부는 상기 리더부로부터 전달받은 데이터를 저장하고, 축적된 정보와 전달받은 정보를 비교, 분석하여 개체의 이상을 파악하고, 조절부에 전달할 명령을 생성하기 위한 것으로, 축사의 전반적인 돼지 생육 환경을 결정할 수 있다.

상기 중앙처리부는 상기 리더부에서 입력받은 축사 데이터와 개체 데이터를 연계하여 사육환경을 결정한다. 이때 상기 중앙처리부는 이전에 측정한 축사 데이터 또는 개체 데이터를 입력받은 데이터들과 비교하거나, 유무선망을 통해 외부 서버로부터 적정 축사 데이터 또는 개체 데이터를 전송받아 축사 또는 돼지의 이상 발생 유무를 결정할 수 있다. 이때 축사 또는 돼지의 이상 발생 유무는 각각 환경 데이터와 사육 데이터로 분류하여 취급한다.

상기 중앙처리부는 상기와 같은 데이터를 저장하기 위해 데이터베이스(미도시)를 구비할 수 있다. 상기 데이터베이스는 데이터베이스 관리 프로그램(DBMS)을 이용하여 컴퓨터 시스템의 저장공간(하드디스크 또는 메모리)에 구현된 일반적인 데이터구조를 의미한다. 데이터베이스는 데이터의 검색(추출), 삭제, 편집, 추가 등을 자유롭게 행할 수 있는 데이터 저장형태를 의미한다.

상기 데이터베이스의 바람직한 일예로는 오라클(Oracle), 인포믹스(Infomix), 사이베이스(Sybase), MSSQL, MySQL, DB2 등과 같은 관계형 데이터베이스 관리 시스템(RDBMS: Relational Data Base Management System)이나, 겜스톤(Gemston), 오리온(Orion), O2 등과 같은 객체 지향 데이터베이스 관리 시스템(OODBMS) 및 엑셀론(Excelon), 타미노(Tamino), 세카이주(Sekaiju) 등의 XML 전용 데이터베이스(XML Native Database) 등을 들 수 있다. 또한 상기 데이터베이스는 특정 기능을 달성하기 위하여 필요에 따라 적당한 필드(Field) 또는 엘리먼트들을 가질 수 있다

상기 환경 데이터는 축사 내의 온도, 습도, 일정 구역에서의 풍향, 풍속, 조도와 같은 요소와 이산화탄소, 메탄 및 아산화질소의 농도를 의미하며, 상기 사육 데이터는 돼지의 이력과, 체온, 무게, 활동량, 활동범위 등을 의미하며, 특히 상기 돼지의 활동량 또는 활동범위는 도 2와 같이 해당 돼지의 통신부가 송신한 정보를 적어도 세 개의 리더부에서 송부받았을 때 각 리더로부터 해당 돼지에 부착된 통신부와의 거리 및 해당 리더부의 좌표값을 대입하여 해당 돼지의 현재 위치를 알 수 있는 삼각측량법을 이용할 수 있다.

또한 상기 삼각측량법은 해당 리더부가 일정 시간 간격으로 지속적으로 해당 돼지에 부착된 통신부에게 현재 위치정보를 전송받을 수 있다. 연속적으로 송부받은 위치정보를 바탕으로 해당 위치정보를 송부받았을 때의 통신부의 위치 좌표를 얻을 수 있으며, 일정 시간 간격으로 송부받은 위치 좌표를 연결하면 해당 돼지가 해당 시간 동안 어느 경로로 얼마나 이동하였는지 쉽게 확인할 수 있다.

상기 중앙처리부는 상기 환경 데이터와 사육 데이터를 종합하여 돼지 개체의 활동량, 이동 경로 등을 주기적으로 측정하여 데이터화하고, 이를 정상 범위와 비교함으로써 개체의 이상여부를 판별할 수 있다. 예를 들어 어떤 돼지의 이동 범위나 활동량이 다른 돼지에 비해 지나치게 감소하였거나 사료의 급여량이 감소하였을 경우, 중앙처리부에서는 이러한 데이터를 바탕으로 해당 돼지의 이상여부를 확인할 수 있는 다른 정보를 수집하는 명령을 생성하여 센서부나 조절부에 하달할 수 있다. 센서부에 구비된 열화상센서를 통해 돼지 개체의 체온을 측정하고, 이럴 정상 범위 수치와 비교하여 이상 여부를 최종적으로 판정할 수 있다. 그리고 이상이 생긴 돼지가 발생한 경우, 상기 중앙처리부는 이상 개체수와 이상의 정도를 확인하고, 사용자단말기 또는 지역방역센터에 해당 돼지를 격리시키라는 경고를 전송할 수도 있다.

더 상세하게 상기 중앙처리부는 저장된 돼지의 이상행동 및 정상행동과 삼각측량법으로 저장된 해당 돼지의 이동경로, 이동패턴, 이동시간, 활동량 등을 비교, 분석하여 하기와 같은 행동이 관찰되었을 때 해당 돼지가 동일한 이상 행동 또는 증상을 가진 것으로 판정할 수 있다.

[표 1]

상기 예시와 같이 축사 내 돼지의 행동 정보를 지속적으로 수집하고, 이를 기 저장된 돼지의 이상 행동 예시나 정상 행동 예시와 비교하여 해당 돼지의 이상 행동 여부를 판정할 수 있다.

또한 상기 중앙처리부는 각 개체가 항상 동일한 환경 하에서 사육될 수 있는 환경을 제공할 수 있다. 특히 사육 데이터에서 받은 돼지의 이력과 무게에 따라 동일 성장단계에 있는 개체별로 그룹을 생성하고 그룹별로 축사 내의 온도, 습도, 환기량, 먹이 급여량을 조절하여 돼지의 증체량을 최대한으로 확보할 수 있다.

또한 상기 중앙처리부는 기존에 저장된 환경 데이터와 사육 데이터를 비교하여 각 돼지별로 또는 동일 성장단계별로 정상 범위 수치를 설정하고, 전달받은 데이터와 정상 범위 수치를 비교하여 이상이 발생한 경우 이상 개체수를 카운트함과 동시에 이상이 발생한 돼지를 확인하고, PDA나 휴대전화기 및 PC와 같은 표시수단이 구비된 사용자단말기에 이를 표시하여 사용자에게 알려줄 수 있다.

또한 상기 중앙처리부는 돼지의 증체량을 높이기 위해 축사의 온도와 환기량(풍향, 풍속)을 조절할 수 있으며, 이를 위해 센서부에서 파악한 축사 내 온도에 따라 축사를 임의의 구역으로 나누어 구역별로 공조부의 풍향, 풍속을 제어하고, 돼지의 증체량을 예측할 수 있다.

예를 들어 하기 표 2와 같이 저온(18℃), 중온(24℃), 고온(30℃) 별로 축사 내의 온도를 고정하였을 때 환기량에 따라 돼지의 일당평균증체량이 변화한다.

[표 2]

(상기 표 2에서 환기량 저는 200 내지 500 ㎥/h, 중은 501 내지 700 ㎥/h, 고는 701 내지 1000 ㎥/h, 최고는 1001 내지 1500 ㎥/h이다.)

따라서 상기 표 2와 같이 증체량 측면에서 축사의 온도를 저온으로 유지하는 것이 좋으며, 축사의 온도를 일정 범위로 유지시키기 어려운 경우 축사의 온도에 맞춰 환기량을 조절하는 것이 바람직하다. 예를 들어 축사의 온도를 저온(18℃)으로 유지할 때는 환기량을 줄이다가 온도가 올라가는 시점에 맞춰 환기량을 늘리는 것이 좋다. 다만, 환기량이 일정 이상 높게 유지되는 경우 오히려 증체량이 떨어지는 경향을 보이므로, 일정 환기량을 유지하는 것이 좋다.

본 발명에 따른 중앙처리부는 상기와 같은 돼지의 증체량을 예측하기 위해 축사를 임의의 구역으로 나누어 구역별로 공조부의 풍향과 풍속으로 제어하는 것이 좋다. 또한 난방부의 설정 온도를 저온으로 하여 온도를 최대한 18℃ 근처로 유지시키는 것이 좋다. 다만, 앞서 설명한 바와 같이 돈분의 발효에 따라 열이 발생할 경우 온도 조절을 하기 어려우므로 수시로 축사 내 이산화탄소, 메탄 및 아산화질소의 농도를 측정하여 상기 기체들의 농도가 일정 이상 증가할 경우 돈분을 신속하게 치우는 것이 좋다.

여기에 상기 중앙처리부는 축사 내 이산화탄소, 메탄 및 아산화질소의 농도를 측정하여 상기 기체들의 농도가 일정 이상 증가할 경우 급여부에 명령하여 돼지에 공급하는 사료에 첨가제의 혼합을 명령하거나, 혼합되는 첨가제의 양을 조절할 수 있다.

상기 첨가제는 당업계에서 통상적으로 사용되는 것이라면 종류에 한정치 않으며, 일예로 조단백질의 함량이 낮은 사료를 공급하여 이산화탄소와 메탄의 배출량을 줄일 수도 있다. 다만 상기와 같이 조단백질이 낮게 함유된 사료의 경우 성장을 위해 많은 에너지를 소모하는 어린 돼지에게 공급하면 뼈와 근육에 문제가 발생할 가능성이 높으므로 성체에게만 공급하는 것이 좋으며, 상기 센서부와 연계하여 성장단계별로 사료의 공급량이나 공급되는 사료의 종류를 차별화하여 관리하는 것이 좋다.

또한 상기 관제부는 도 4 및 5와 같이 이상 행동을 보이는 돼지가 발생하였을 때, 상기 중앙처리부에서 생성된 명령을 조절부(400)의 각 하위구성으로 전송하거나, 사용자단말기(500) 또는 통합관제서버(600), 타 시스템에서 선택되는 어느 하나 또는 복수에 돼지의 이상 행동 정보와 그에 따른 대처방법을 전송하는 명령전송부를 더 구비할 수도 있다.

상기 명령전송부는 관제부에서 파악한 돼지의 이상행동에 따라 전달하는 명령의 내용을 변경할 수 있다. 예를 들어 돼지가 보온등 아래에 몰려있는 경우 온도가 낮아 추위를 느끼는 상태이므로 조절부에 풍속을 줄이고 온도와 습도를 높이는 명령을 제공할 수 있으며, 사료섭취량이 감소하거나 숨을 헐떡이는 행동을 보이는 경우 돈방의 온도가 높아 더운 상태이므로 조절부에 풍속을 높이고 풍향을 조절하며, 온도와 습도를 낮추는 명령을 제공할 수 있다.

이외에도 상기 관제부는 다양한 이상행동에 대한 대책을 세우고 이를 해소할 수 있는 명령을 생성할 수 있다. 공급되는 물의 성분을 비용해 고형물의 비율이 낮은 물로 교체하거나 물의 공급이 충분한지 확인할 수 있으며, 사용자단말기에 해당 내용을 전송하여 발명자가 돈사 당 물공급 장치의 수가 적절한지 확인하도록 알려줄 수 있다.

또한 축사 관리와 관련하여 조절부에 온도 변화가 24시간당 최대 3℃ 이상 차이나지 않도록 하거나, 환기, 온도, 습도, 조도를 적절한 조건으로 조절하거나 음악을 들려주도록 명령할 수 있다. 또한 돈사 별로 현재 개체수 및 해당 개체의 체중을 파악하여 사용자단말기에 단위 공간당 적정 개체수를 알려주고, 돼지가 체중별로 사육되도록 유도할 수 있다. 또한 돼지의 헛입질이 심한 경우 사용자단말기에 돼지가 씹으면서 장난칠 수 있는 섬유성 옷감의 놀이기구를 제공하도록 알려줄 수 있다.

상기 명령전송부는 상기 중앙처리부에서 생성된 조절부의 제어명령을 조절부의 각 하위 구성으로 전송하는 역할을 수행하는 것으로, 상기 리더부와 유사하게 전달받은 데이터를 상기 중앙처리부로 전송하기 위해 DAC(Digital to Analog Converter) 변환과 반송파(carrier) 변조를 통해 아날로그 신호로 변환한 후에 무선 또는 유선 신호의 형태로 전송할 수 있다.

상기 조절부는 관제부를 통해 전달받은 명령을 바탕으로 축사 내 여러 환경을 조절하는 것으로, 축사 내의 온도, 습도, 풍향 및 풍속 중에서 선택되는 어느 하나 또는 복수의 환경 조건을 조절하는 공조부를 포함할 수 있으며, 필요에 따라 축사 내의 온도를 조절하는 난방부 및 돼지에게 급여되는 사료의 양을 조절하는 급여부를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 공조부는 축사 내의 공기를 순환시키거나 축사 외부의 공기와 축사 내부의 공기를 치환시켜 내부의 공기를 항상 신선하게 유지시키기 위한 것으로, 한정하는 것은 아니나 바람의 방향이나 풍속을 제어할 수 있는 송풍기를 구비하는 것이 바람직하다.

상기 공조부는 상기 관제부와 연계하여 설정값과 측정값의 차이가 크면 배출되는 환기량을 증가시키고, 차이가 작은 경우 배출되는 환기량을 감소시켜 축사 내부의 온도, 습도, 공기의 질을 균일하게 유지시킬 수 있다.

상기 공조부는 필요에 따라 복수로 구비될 수 있으며, 돼지를 성장단계별로 그룹화하여 관리할 경우, 각 그룹별로 공조부를 구비하여 송풍량을 조절하는 것이 바람직하다. 또한 바람의 세기에 따라 습도를 일시적으로 낮출 수 있으므로, 상기 공조부는 내부에 습도를 조절할 수 있는 가습수단(미도시)을 더 구비하여 공급되는 바람에 습도를 일정한 수치로 조절하는 것이 바람직하다.

상기 난방부는 당업계에서 축사, 사육 등에 통상적으로 사용되는 열교환장치라면 종류에 한정치 않으며, 일예로 유체 등의 열매개체를 순환시켜 축사의 바닥에 열을 공급하거나, 축사 천장에서 바닥 방향으로 열교환된 기체를 직접 분사할 수 있다. 또는 상기 공조부와 연계하여 상기 열매개체를 축사 외부에서 내부로 인입되는 공기와 접촉시켜 열을 전달하여도 좋다.

상기 급여부는 돼지에게 정해진 시간에 일정량의 사료를 공급하는 수단으로 상기 관제부로부터 급여 시점, 급여량을 전달받아 돼지에게 사료를 공급할 수 있다. 이때 상기 급여부 또한 성장단계별로 그룹화하여 관리할 경우, 각 그룹별로 급여부를 구비하여 사료의 공급량에 차별을 두는 것이 바람직하다.

상기 급여부는 필요에 따라 상기 통신부에 부착된 태그를 인식할 수 있는 인식수단(미도시)을 더 구비할 수 있다. 이를 상세히 설명하면, 상기 인식수단은 상기 급여부 내에 설치되어 주변에 태그가 위치하면 태그로부터 신호를 전달받아 돼지가 사료의 공급구역 내에 위치한 것을 감지할 수 있다. 그리고 상기 인식수단은 사료 공급구역 내에 위치하는 돼지의 정보를 관제부로 송부함으로써 상기 돼지가 사료 공급구역으로 이동했는지의 여부, 공급구역에 위치한 시간을 측정하여 돼지의 이상 유무를 확인할 수 있다.

또한 상기 급여부는 축사 내부의 이산화탄소, 메탄 및 아산화질소의 농도에 따라 상기 관제부로부터 사료 종류를 다르게 공급하도록 전달받을 수 있다. 예를 들어 앞서 설명한 바와 같이 상기 기체들의 농도가 높아지면, 성체에 한하여 조단백질의 함량이 낮은 사료를 공급하거나, 상기 기체들의 배출량을 줄일 수 있는 사료첨가제가 혼합된 사료를 공급하는 방식으로 사료의 종류, 양을 조절하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 관제부는 도 5와 같이 사용자단말기(500), 통합관제서버(600)와 유무선망을 통해 연결될 수 있다. 이때 상기 유무선망은 IP-USN(Internet Protocol-Ubiquitous Sensor Network)으로, 광대역통합망(BcN), 차세대 인터넷 주소체계(IPv6), 와이브로, 무선랜 등 인터넷 인프라와 연계해 원하는 장소에 손쉽게 센서 네트워크를 구성하여 다양한 서비스를 제공할 수 있으며, 사용자가 PDA나 휴대전화기 및 PC와 같은 사용자단말기를 통해 관제부로부터 제공되는 돈사 센서와 조절부를 감시 및 관리할 수 있다.

일예로 상기 관제부는 전달받은 데이터를 기반으로 사용자단말기에 수컷식별정보 또는 암컷식별정보를 전송할 수 있으며, 이와 더불어 개체생일정보, 입식일자정보, 구입가격정보, 구입농장정보, 축사번호정보, 부번호정보, 모번호정보 및 성별정보 중 적어도 하나 이상의 정보를 연계하여 전송할 수 있다.

또한 상기 관제부는 축사의 현재 관리 상태를 확인하여 사용자단말기에 축사현황정보 또는 개체현황정보를 전송할 수 있다. 상기 축사현황정보의 예를 들면, 판매일자정보, 개체번호정보, 성별정보, 판매처정보, 약품잔류정보, 판매금액정보, 출하등급정보 등을 들 수 있으며, 이를 바탕으로 수입관리기록까지 정리하여 사용자에 전달할 수 있다.

상기 개체현황정보의 예를 들면 축사번호정보, 증상정보, 사용약품정보, 투여방법정보, 투여량정보, 잔류기간정보, 주사침개수정보 및 담당자정보 등을 들 수 있으며, 이들 정보를 바탕으로 치료약 정보를 포함한 하나 이상의 약품정보를 매칭하여 공급할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예 및 시험예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

1 : 축사
10 : 돼지
100 : 통신부
200 : 리더부
300 : 관제부
400 : 조절부
500 : 사용자단말기
600 : 통합관제서버

Claims

각 돼지 개체의 몸에 부착되어 RFID, 지그비, 블루투스, 와이파이 및 비콘에서 선택되는 어느 하나 또는 복수의 근거리 무선 통신을 통해 관제부로 해당 돼지의 정보를 전송하는 통신부;
축사 내의 돼지 개체의 체온을 측정하는 열화상센서, 축사 내의 습도를 측정하는 습도센서 및 축사 내의 기체 농도를 측정하는 기체농도센서를 포함하는 센서부;
상기 통신부로부터 정보를 전송받고, 정보 신호의 강도를 근거로 각 통신부와의 거리를 산정하고 산정된 거리데이터를 전송하는 복수의 리더부;
적어도 세 개의 리더부로부터 전송받은 거리데이터를 근거로 돼지에 부착된 통신부의 현재 위치를 측위하고, 일정 시간 간격으로 돼지에 부착된 통신부의 위치 변화를 추적하여 돼지에 부착된 통신부의 이동패턴을 실시간으로 확인하고, 돼지에 부착된 통신부의 측위정보를 기 저장된 돼지의 이동패턴과 비교하여 돼지의 이상 행동 유무를 판단하는 관제부; 및
관제부를 통해 전달받은 명령을 바탕으로 축사 내의 온도, 습도, 풍향 및 풍속에서 선택되는 어느 하나 또는 복수의 환경 조건을 조절하는 공조부를 포함하는 조절부;
를 포함하며, 상기 관제부는,
상기 리더부로부터 전달받은 데이터를 저장하고, 축적된 정보와 전달받은 정보를 비교, 분석하여 개체의 이상을 파악하여 조절부에 전달할 명령을 생성하는 중앙처리부; 및
상기 중앙처리부의 명령을 조절부의 하위 조절수단에 전달하는 명령전송부;
로 구성되되, 상기 중앙처리부는 축사를 임의의 구역으로 분할하고, 센서부에서 전달받은 축사 내 임의의 구역의 온도에 따라 해당 구역의 풍향과 풍속을 제어하는 명령을 조절부에 제공하고 돼지의 증체량을 예측하는 것을 특징으로 하는 근거리 무선 통신을 이용한 돼지 사육 시스템.
제 1항에 있어서,
상기 이상 행동은 벽 핥기(wall licking), 헛씹기(vacuum chewing), 쇠물기(bar bitting), 코로 바닥 문지르기(floor snout rubbing), 바닥 핥기(floor licking), 머리 흔들기(head weaving), 싸우기(fighting) 및 한 곳에 몰려있기(converging)에서 선택되는 어느 하나 또는 복수의 행동인 것을 특징으로 하는 근거리 무선 통신을 이용한 돼지 사육 시스템.
제 2항에 있어서,
상기 관제부는 상기 이상 행동이 확인되면, 축사 내부의 온도, 습도, 조도, 풍향 및 풍속에서 선택되는 어느 하나 또는 복수의 환경 조건을 조절하는 명령을 생성하거나, 사용자단말기에 해당 이상 행동에 관한 정보를 송신하는 것을 특징으로 하는 근거리 무선 통신을 이용한 돼지 사육 시스템.
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