KR102060415B1 - Beehive monitoring system for honey bee protection and method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 꿀벌 보호를 위한 벌통 모니터링 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 벌통 내부에서 발생되는 소리를 검출하여 말벌 또는 야생벌의 침입 여부를 정확하게 판단하는 꿀벌 보호를 위한 벌통 모니터링 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a beehive monitoring system and method for bee protection, and more particularly, a beehive monitoring system and method for bee protection for accurately determining whether the wasp or wild bee invasion by detecting the sound generated inside the beehive It is about.
꿀벌들은 꽃의 수분을 도와주고 꿀을 만드는 등 육지의 생태계에서 매우 중요한 역할을 한다. 이러한 꿀벌들은 말벌이나 야생벌들의 무차별적인 공격에 의해 개체수가 점점 감소하고 있어 나아가서는 생태계마저 위협받고 있는 실정이다.Bees play an important role in terrestrial ecosystems, including pollinating flowers and making honey. These honey bees are increasingly threatened by indiscriminate attacks by wasps and wild bees, and even the ecosystem is threatened.
일반적으로 말벌들은 매년 5월 중순경부터 늦가을까지 출현하여 꿀벌을 공격하고, 심한 경우 한두 시간 내에 한 통에 들어있는 꿀벌을 전멸시키는 경우도 종종 발생한다. 말벌의 습성은 꿀벌과는 매우 상이한데, 원래 말벌은 육식성 곤충이어서 꿀벌이나 다른 작은 곤충을 잡아 어린 새끼들의 먹이로 삼고 있다.In general, wasps often appear from mid-May to late autumn each year, attacking bees and, in severe cases, often destroying bees in a bucket within an hour or two. The behavior of wasps is very different from that of bees. Originally, wasps are carnivorous insects that catch bees and other small insects to feed their young.
따라서 말벌은 양봉장에 날아와 꿀벌들을 공격하게 되는데, 이를 살펴보면 처음에는 한두 마리가 날아와 벌통 주위를 맴돌면서 벌통을 드나드는 꿀벌들을 공격하여 죽인 후 자신의 새끼들에게 먹이는 단독 포식형이지만 곧 연이어 무리를 지어 날아와 집단 공격형으로 돌변한다.Therefore, the wasp flies to the apiary to attack the bees. At first, one or two birds fly around the beehive, attack and kill the bees that pass through the beehive, and then feed on their chicks. Fly in a turn and turn into a group attack type.
이러한 집단 공격은 장수 말벌 20마리 내지 30마리가 30분에서 3시간 가량 동안 약 5천 마리에서 2만 5천 마리의 꿀벌들을 무차별 공격하여 교살(咬殺)하는데, 대략 한 마리의 말벌이 평균 14초마다 한 마리씩 물어 죽이는 셈이다.This mass attack involves 20 to 30 long-lived wasps indiscriminately strangling about 5,000 to 25,000 bees for 30 minutes to 3 hours, roughly one wasp averaged 14 One kill every second.
또한 꿀벌들의 반격이 약해지면 이들은 벌통 내부로 침입하여 유충을 물어 나르기 시작하여 잠깐 동안에 전멸시키고 만다. 따라서 양봉 농가의 양봉가들은 말벌들로 인한 피해를 줄이기 위해 양봉장을 순회하고 포충망 등을 이용하여 말벌들을 포살하거나 근처에 서식하고 있는 말벌 집을 찾아내어 제거하는 등 적극적으로 구제 활동을 하고 있다.In addition, when bee strikes weaken, they invade the hive and begin to bite the larvae, killing them for a short time. Therefore, beekeepers of beekeeping farmers actively relieve them by circulating the apiary to reduce the damage caused by wasps, and using wasps nets to kill wasps or find and remove nearby wasp houses.
그러나 이러한 구제 활동 방법은 위험할 뿐만 아니라 인력과 경비가 많이 소모되는 문제점이 있다. However, these remedies are not only dangerous but also require a lot of manpower and expense.
이를 해결하기 위해 말벌의 출입을 제한하기 위한 구조물을 벌통에 추가하였으나 다수개의 벌통을 양봉가가 일일이 눈으로 확인해야 하므로 작업 효율이 떨어지고, 벌통 근처의 꿀벌은 여전히 위험에 처해있는 문제점이 있다.In order to solve this problem, a structure was added to the hive to restrict access to the wasp, but the beekeeper has to check a plurality of beehives at a glance so that the work efficiency is low, and the bees near the hive are still in danger.
본 발명의 배경이 되는 기술은 대한민국 등록특허공보 제10-1833247호(2018. 03. 02. 공고)에 개시되어 있다.The background technology of the present invention is disclosed in Republic of Korea Patent Publication No. 10-1833247 (2018. 03. 02. notification).
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 벌통 내부에서 발생되는 소리를 검출하여 말벌 또는 야생벌의 침입 여부를 정확하게 판단하는 꿀벌 보호를 위한 벌통 모니터링 시스템 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is to provide a beehive monitoring system and method for bee protection for accurately determining whether the wasp or wild bee invasion by detecting the sound generated inside the hive.
이러한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 실시예에 따른 꿀벌 보호를 위한 벌통 모니터링 시스템은, 구역 별로 배치된 복수의 벌통에 각각 구비되어 벌에 의해 생성되는 소리를 감지하는 복수의 음향센서; 각 구역별로 구비되고, 각각의 음향센서로부터 감지된 소리 신호를 증폭시키고, 증폭된 소리 신호로부터 진폭 값 및 주파수 대역을 추출하여 해당 음향센서의 위치 정보와 함께 전송하는 복수의 마이크로 프로세서; 및 상기 마이크로 프로세서로부터 수신된 진폭 값 및 주파수 대역과 상기 위치 정보를 이용하여 말벌 또는 야생벌의 침입 여부와 해당 음향 센서의 위치를 판단하고, 판단 결과에 따라 해당 음향센서가 구비된 벌통에 대한 경고 알람을 관리자 단말로 전송하는 관제서버를 포함한다.Beehive monitoring system for protecting bees according to an embodiment of the present invention for achieving the technical problem, a plurality of acoustic sensors are provided in each of a plurality of beehives arranged for each zone to sense the sound generated by the bee; A plurality of microprocessors provided for each zone and amplifying a sound signal detected by each sound sensor, extracting an amplitude value and a frequency band from the amplified sound signal and transmitting the same along with the position information of the corresponding sound sensor; And determining whether the wasp or the wild bee has invaded, and the location of the acoustic sensor using the amplitude value, the frequency band, and the location information received from the microprocessor, and a warning alarm for the beehive provided with the corresponding acoustic sensor according to the determination result. It includes a control server for transmitting to the administrator terminal.
또한, 상기 마이크로 프로세서는 복수의 음향센서와 각각 연결되어 각 음향센서로부터 감지된 소리 신호를 각각 증폭시키는 증폭기, 증폭된 아날로그 형태의 소리 신호를 디지털 신호로 변환하는 ADC, 상기 변환된 디지털 신호를 주파수 단위로 푸리에 변환하여 상기 진폭 값 및 주파수 대역을 추출하는 푸리에 변환부, 및 상기 추출된 진폭 값 및 주파수 대역과 해당 음향센서의 위치 정보를 상기 관제서버로 전송하는 통신모듈을 포함한다.In addition, the microprocessor may be connected to a plurality of acoustic sensors, respectively, an amplifier for amplifying a sound signal detected from each acoustic sensor, an ADC for converting an amplified analog sound signal into a digital signal, and a frequency of the converted digital signal. Fourier transform unit for extracting the amplitude value and the frequency band by Fourier transform unit, and a communication module for transmitting the extracted amplitude value and frequency band and the position information of the corresponding acoustic sensor to the control server.
또한 상기 관제서버는 상기 진폭 값 및 주파수 대역과 해당 음향센서의 위치 정보를 실시간으로 수신하는 수신부, 상기 수신한 진폭 값 및 주파수 대역을 기 설정된 진폭 평균값 및 기 설정된 주파수 대역과 비교하고, 비교 결과에 따라 말벌 또는 야생벌의 침입 여부를 판단하는 제어부, 및 상기 판단 결과에 따라 관리자 단말에 상기 경고 알람을 전송하는 송신부를 포함하고, 상기 기 설정된 진폭 평균값 및 상기 기 설정된 주파수 대역은 꿀벌들만 존재하는 경우에 해당하는 진폭 평균값 및 주파수 대역일 수 있다.In addition, the control server is a receiver for receiving the amplitude value and the frequency band and the position information of the corresponding acoustic sensor in real time, and compares the received amplitude value and the frequency band with a predetermined amplitude average value and a predetermined frequency band, the comparison result And a control unit for determining whether the wasp or wild bee is invasive, and a transmission unit for transmitting the warning alarm to an administrator terminal according to the determination result, wherein the preset amplitude average value and the preset frequency band exist only when bees are present. It may be a corresponding amplitude average value and frequency band.
또한 상기 제어부는 상기 실시간으로 수신한 진폭 값이 상기 기 설정된 진폭 평균값 보다 크고 상기 실시간으로 수신한 주파수 대역이 상기 기 설정된 주파수 대역을 벗어나면, 설정 시간이 경과한 후 상기 마이크로 프로세서로부터 진폭 값 및 주파수 대역을 재 수신하고, 재 수신한 진폭 값이 상기 기 설정된 진폭 평균값 보다 크고 상기 재 수신한 주파수 대역이 상기 기 설정된 주파수 대역을 벗어나는 경우 말벌 또는 야생벌이 침입한 것으로 판단할 수 있다.The control unit may further determine that the amplitude value and the frequency from the microprocessor after a set time have elapsed when the amplitude value received in real time is greater than the preset amplitude average value and the frequency band received in real time is outside the preset frequency band. When the band is re-received and the re-received amplitude value is greater than the preset amplitude average value and the re-received frequency band is out of the preset frequency band, it may be determined that the wasp or wild bee has invaded.
상기 기 설정된 주파수 대역은 100~500Hz에 해당하는 주파수 대역일 수 있다.The preset frequency band may be a frequency band corresponding to 100 to 500 Hz.
또한 상기 관리자 단말은 관리자에 의해 소지되며 상기 관제서버로부터 전송된 경고 알람과, 해당 위치 정보에 대응하는 음향센서가 구비된 벌통의 위치를 출력할 수 있다.In addition, the manager terminal may be output by the administrator and the position of the beehive equipped with a warning alarm transmitted from the control server and the acoustic sensor corresponding to the corresponding location information.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 꿀벌 보호를 위한 벌통 모니터링 시스템을 이용한 모니터링 방법은, 구역 별로 배치된 복수의 벌통에 각각 구비되는 복수의 음향센서가 벌에 의해 생성되는 소리를 각각 감지하는 단계; 각 구역별로 구비되는 마이크로 프로세서가 각각의 음향센서로부터 감지된 소리 신호를 증폭시키는 단계; 상기 마이크로 프로세서가 상기 증폭된 소리 신호로부터 진폭 값 및 주파수 대역을 추출하여 해당 음향센서의 위치 정보와 함께 전송하는 단계; 관제서버가 상기 마이크로 프로세서로부터 수신된 진폭 값 및 주파수 대역과 상기 위치 정보를 이용하여 말벌 또는 야생벌의 침입 여부와 해당 음향 센서의 위치를 판단하는 단계; 및 상기 관제서버가 상기 판단 결과에 따라 해당 음향센서가 구비된 벌통에 대한 경고 알람을 관리자 단말로 전송하는 단계를 포함한다.In addition, the monitoring method using a beehive monitoring system for bee protection in accordance with an embodiment of the present invention, the plurality of acoustic sensors provided in each of the plurality of beehives arranged for each zone, respectively detecting the sound generated by the bee; Amplifying a sound signal detected by each acoustic sensor by a microprocessor provided in each zone; Extracting an amplitude value and a frequency band from the amplified sound signal by the microprocessor and transmitting the extracted amplitude signal together with the position information of the corresponding acoustic sensor; Determining, by the control server, whether the wasp or the wild bee invades and the position of the corresponding acoustic sensor using the amplitude value and the frequency band received from the microprocessor and the position information; And transmitting, by the control server, a warning alarm for a beehive equipped with a corresponding acoustic sensor to the manager terminal according to the determination result.
이와 같이 본 발명에 따르면, 벌통 내부에서 발생되는 소리를 검출하여 말벌 또는 야생벌의 침입 여부를 정확하게 판단하여 관리자에게 실시간으로 전송함으로써 원거리에 위치한 수천 개의 벌통이 배치된 양봉 농장 전체를 관리자가 직접 돌아다니면서 감시하지 않아도 되므로 인력을 낭비를 최소하할 수 있어 경제적이고 효율적으로 양봉장을 운영할 수 있는 효과가 있다.Thus, according to the present invention, by detecting the sound generated inside the beehive and accurately determine whether the wasp or wild bee invasion and transmits to the manager in real time, the administrator directly roams the entire beekeeping farm where thousands of beehives located in the distance is placed Since there is no need to monitor, it is possible to minimize the waste of manpower, which makes it possible to operate the apiary efficiently and economically.
또한 본 발명에 따르면, 벌통 주변을 실시간으로 모니터링 하여 꿀벌과 상이한 소리를 내는 말벌 또는 야생벌을 조기에 발견하고 신속하게 대처함으로써 꿀벌의 생명을 보호하고 꿀벌의 작업 능률을 향상시킬 수 있어 꿀 생산량을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, according to the present invention, by detecting the bees or wild bees that sound differently from the bees early by monitoring the beehive in real time, it can protect the lives of the bees and improve the working efficiency of the bees, thereby improving the yield of honey. It can be effected.
또한 본 발명에 따르면, 벌통 내부의 온도, 습도 및 꿀 상태 등을 원격지에서 용이하게 모니터링 할 수 있고, 모든 기능을 단일 지점에서 제어하고 모니터링 할 수 있어 관리자의 편의를 도모할 수 있다.In addition, according to the present invention, the temperature, humidity and honey state inside the beehive can be easily monitored from a remote location, and all functions can be controlled and monitored at a single point, thereby facilitating the convenience of the administrator.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 꿀벌 보호를 위한 벌통 모니터링 시스템을 나타낸 블록구성도이다.
도 2는 도 1의 마이크로 프로세서를 나타낸 블록구성도이다.
도 3은 도 1의 관제서버를 나타낸 블록구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 꿀벌 보호를 위한 벌통 모니터링 방법의 동작 흐름을 도시한 순서도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 꿀벌 보호를 위한 벌통 모니터링 방법에서 꿀벌과 말벌의 증폭된 소리 신호를 각각 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 꿀벌 보호를 위한 벌통 모니터링 방법에서 꿀벌과 말벌의 푸리에 변환된 신호를 각각 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 꿀벌 보호를 위한 벌통 모니터링 방법에서 꿀벌만 존재하는 경우와 말벌이 침입한 경우의 진폭과 주파수를 비교한 그래프이다.1 is a block diagram showing a beehive monitoring system for bee protection according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram illustrating the microprocessor of FIG. 1.
3 is a block diagram showing the control server of FIG.
Figure 4 is a flow chart showing the operation flow of the beehive monitoring method for bee protection in accordance with an embodiment of the present invention.
5 is a graph showing amplified sound signals of bees and wasps in the beehive monitoring method for bee protection according to an embodiment of the present invention.
6 is a graph showing Fourier transformed signals of bees and wasps in the beehive monitoring method for bee protection according to an embodiment of the present invention.
Figure 7 is a graph comparing the amplitude and the frequency when the bee is invaded when the bee alone in the beehive monitoring method for bee protection according to an embodiment of the present invention.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In this process, the thickness of the lines or the size of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of description.
또한 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In addition, terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to a user's or operator's intention or custom. Therefore, the definitions of these terms should be made based on the contents throughout the specification.
먼저, 도 1 및 도 3을 통해 본 발명의 실시예에 따른 꿀벌 보호를 위한 벌통 모니터링 시스템에 대하여 설명한다.First, a beehive monitoring system for bee protection according to an embodiment of the present invention through Figures 1 and 3 will be described.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 꿀벌 보호를 위한 벌통 모니터링 시스템을 나타낸 블록구성도이다.1 is a block diagram showing a beehive monitoring system for bee protection according to an embodiment of the present invention.
도 1에서와 같이 본 발명의 실시예에 따른 꿀벌 보호를 위한 벌통 모니터링 시스템은, 음향센서(110), 마이크로 프로세서(200), 관제서버(300) 및 관리자 단말(400)을 포함한다.As shown in FIG. 1, a beehive monitoring system for protecting bees according to an exemplary embodiment of the present invention includes an
먼저 음향센서(110)는 구역 별로 배치된 복수의 벌통(100)에 각각 구비되어 벌에 의해 생성되는 소리를 감지한다.First, the
자세히는 각각의 고유 ID가 부여된 각각의 음향센서(100)들은 벌통(100)의 입구에 각각 구비되어 벌통(100)의 내부와 입구 주변에서 꿀벌(10) 또는 말벌(야생벌도 포함되며 이하에서는 생략함, 20)의 날개짓에 의해 생성되는 소리를 감지한다.In detail, each of the
그리고 마이크로 프로세서(200)는 각 구역별로 구비되고, 각각의 음향센서(110)로부터 감지된 소리 신호를 증폭시키고, 증폭된 소리 신호로부터 진폭 값 및 주파수 대역을 추출하여 해당 음향센서(110)의 고유 ID에 대응하는 위치 정보와 함께 관제서버(300)로 전송한다.The
그리고 관제서버(300)는 마이크로 프로세서(200)로부터 수신된 진폭 값 및 주파수 대역과 위치 정보를 이용하여 말벌(20)의 침입 여부와 해당 음향 센서(110)의 위치를 판단하고, 판단 결과에 따라 해당 음향센서(110)가 구비된 벌통(100)에 대한 경고 알람을 관리자 단말(400)로 전송한다.The
마지막으로 관리자 단말(400)은 관리자에 의해 소지되며 관제서버(300)로부터 전송된 경고 알람과, 해당 위치 정보에 대응하는 음향센서(110)가 구비된 벌통(100)의 위치를 출력한다.Finally, the
도 2는 도 1의 마이크로 프로세서를 나타낸 블록구성도이다.FIG. 2 is a block diagram illustrating the microprocessor of FIG. 1.
도 2에서와 같이 본 발명의 실시예에 따른 마이크로 프로세서(200)는 증폭기(210), ADC(220), 푸리에 변환부(230) 및 통신모듈(240)을 포함한다.As shown in FIG. 2, the
먼저 증폭기(210)는 복수의 음향센서(110)와 각각 연결되어 각 음향센서(110)로부터 감지된 소리 신호를 각각 증폭시킨다.First, the
이때, 증폭기(210)는 구역 내 위치한 복수의 벌통(100) 각각에 구비된 음향센서(110)들과 유선으로 연결되어 음향센서(110)로부터 감지된 소리 신호를 빠르고 정확하게 수신할 수 있다.In this case, the
그리고 ADC(220)는 증폭기(210)로부터 증폭된 아날로그 형태의 소리 신호를 '010110' 형태의 디지털 신호로 변환한다.The ADC 220 converts the analog sound signal amplified from the
그리고 푸리에 변환부(230)는 ADC(220)에 의해 변환된 디지털 신호를 주파수 단위로 푸리에 변환하여 진폭 값 및 주파수 대역을 추출한다.The Fourier
마지막으로, 통신모듈(240)은 푸리에 변환부(230)로부터 추출된 진폭 값 및 주파수 대역과 해당 음향센서(110)의 위치 정보를 관제서버(300)로 전송한다.Finally, the
본 발명의 실시예에 따른 마이크로 프로세서(200)는 각 구역별로 구비되는 것이 가장 바람직하나, 벌통(100)에 각각 부착되어 이더넷 연결된 라우터(미도시)를 통해 관제서버(300)로 신호를 전송할 수도 있다. 이때, 마이크로 프로세서(200)는 증폭기(210)와 이더넷 확장으로 구성되는 아두이노 우노(Arduino UNO) 보드가 적용될 수도 있다.The
도 3은 도 1의 관제서버를 나타낸 블록구성도이다.3 is a block diagram showing the control server of FIG.
도 3에서와 같이 본 발명의 실시예에 따른 관제서버(300)는, 수신부(310), 제어부(320) 및 송신부(330)를 포함한다.As shown in FIG. 3, the
먼저 수신부(310)는 통신모듈(240)로부터 진폭 값 및 주파수 대역과 해당 음향센서(110)의 위치 정보를 실시간으로 수신한다.First, the
그리고 제어부(320)는 수신부(310)에서 수신한 진폭 값 및 주파수 대역을 기 설정된 진폭 평균값 및 기 설정된 주파수 대역과 비교하고, 비교 결과에 따라 말벌(20)의 침입 여부를 판단한다.The
이때, 기 설정된 진폭 평균값은 꿀벌(10)들만 존재하는 경우에 해당하는 진폭 값들의 평균값으로 설정되고, 기 설정된 주파수 대역은 꿀벌(10)들만 존재하는 경우에 해당하는 주파수 대역으로 100~500Hz로 설정된다.At this time, the preset amplitude average value is set to an average value of amplitude values corresponding to the case where
즉, 꿀벌(10)이 내는 소리에 대한 주파수 대역은 100~500Hz이고, 말벌(20)이 내는 소리에 대한 주파수 700~1000Hz이므로 꿀벌(10)들만 존재하는 경우에 해당하는 기 설정된 주파수 대역은 100~500Hz으로 설정된다.That is, since the frequency band for the sound made by the
자세히는, 제어부(320)는 수신부(310)에서 실시간으로 수신한 진폭 값이 기 설정된 진폭 평균값 보다 크고 실시간으로 수신한 주파수 대역이 기 설정된 주파수 대역을 벗어나면, 설정 시간이 경과한 후 마이크로 프로세서(200)의 통신모듈(240)에서 송신한 진폭 값 및 주파수 대역을 수신부(310)를 통해 재 수신하고, 재 수신한 진폭 값이 기 설정된 진폭 평균값 보다 크고 재 수신한 주파수 대역이 기 설정된 주파수 대역을 벗어나는 경우 말벌(20)이 침입한 것으로 판단한다.In detail, if the amplitude value received in real time from the
즉, 진폭 값이 기 설정된 진폭 평균값 보다 크면 말벌(20)에 의해 꿀벌(10)들의 소리가 일시적으로 커진 것으로 판단하고, 주파수 대역이 기 설정된 주파수 대역을 벗어나면 말벌(20)에 의해 100~500Hz을 벗어나는 범위의 새로운 주파수가 감지된 것이므로 말벌(20)이 침입한 것으로 판단한다. That is, when the amplitude value is larger than the preset amplitude average value, it is determined that the sounds of the
그러나 말벌(20)들이 침입했다고 해서 꿀벌(10)들이 바로 교살되는 것이 아니고 관리자가 현장으로 이동하는 동안 말벌(20)들이 스스로 사라질 수도 있기 때문에 본 발명의 실시예에서는 관리자 단말(400)로 즉시 경고 알람을 전송하지 않고 설정 시간이 경과한 후에 말벌(20)의 침입 여부를 재 판단하는 것이 바람직하다.However, in the embodiment of the present invention, the
이때, 설정 시간은 2분으로 설정될 수 있는데, 이는 관리자에 의해 가감되어 설정될 수 있다.In this case, the setting time may be set to 2 minutes, which may be set by an administrator.
마지막으로 송신부(330)는 제어부(320)의 판단 결과에 따라 관리자 단말(400)에 경고 알람을 전송한다.Finally, the
이하에서는 도 4 내지 도 을 통해 본 발명의 실시예에 따른 꿀벌 보호를 위한 벌통 모니터링 방법에 대하여 설명한다.Hereinafter, a beehive monitoring method for bee protection according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 꿀벌 보호를 위한 벌통 모니터링 방법의 동작 흐름을 도시한 순서도로서, 이를 참조하여 본 발명의 구체적인 동작을 설명한다.4 is a flowchart illustrating an operation flow of a beehive monitoring method for bee protection according to an embodiment of the present invention, with reference to this will be described the specific operation of the present invention.
본 발명의 실시예에 따르면, 먼저 구역 별로 배치된 복수의 벌통(100)에 각각 구비되는 복수의 음향센서(110)가 벌에 의해 생성되는 소리를 각각 감지한다(S410).According to the exemplary embodiment of the present invention, first, the plurality of
그 다음, 음향센서(110)로부터 감지된 소리를 마이크로 프로세서(200)의 증폭기(210)에 전송한다(S420).Next, the sound sensed by the
그 다음, 증폭기(210)가 S420 단계에서 전송된 소리 신호를 증폭시킨다(S430).Then, the
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 꿀벌 보호를 위한 벌통 모니터링 방법에서 꿀벌과 말벌의 증폭된 소리 신호를 각각 나타낸 그래프이다.5 is a graph showing amplified sound signals of bees and wasps in the beehive monitoring method for bee protection according to an embodiment of the present invention.
도 5의 (A)는 꿀벌(10)에 의해 생성되는 소리 신호를 증폭한 결과를 나타낸 것이고, 도 5의 (B)는 말벌(20)에 의해 생성되는 소리 신호를 증폭한 결과를 나타낸 것으로 소리 신호를 증폭 시키는 것만으로도 꿀벌(10)과 말벌(20)을 구별할 수 있다. 그러나 본 발명의 실시예는 말벌(20)이 벌통(100)의 입구 근처나 내부로 침입하여 꿀벌(10)을 공격하는지 여부를 판단하기 위한 것으로 말벌(20)의 침입 여부를 정확하게 판단하기 위하여 다음의 과정을 더 수행한다.FIG. 5A shows the result of amplifying the sound signal generated by the
그 다음, 마이크로 프로세서(200)의 ADC(220)가 S430 단계에서 증폭된 아날로그 형태의 소리 신호를 디지털 신호로 변환한다(S440).Next, the
그 다음, 푸리에 변환부(230)가 S440 단계에서 변환된 디지털 신호를 주파수 단위로 푸리에 변환하여 진폭 값 및 주파수 대역을 추출한다(S450).Next, the
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 꿀벌 보호를 위한 벌통 모니터링 방법에서 꿀벌과 말벌의 푸리에 변환된 신호를 각각 나타낸 그래프이다.6 is a graph showing Fourier transform signals of bees and wasps in the beehive monitoring method for bee protection according to an embodiment of the present invention.
도 6의 (A)는 꿀벌(10)에 의해 생성된 신호를 푸리에 변환한 결과를 나타낸 것이고, 도 6의 (B)는 말벌(20)에 의해 생성된 신호를 푸리에 변환한 결과를 나타낸 것이다.6 (A) shows the result of Fourier transforming the signal generated by the
이와 같이 푸리에 변환된 신호로부터 벌통(100)별 실시간 진폭 값 및 주파수 대역을 추출한다.In this way, the real-time amplitude value and frequency band for each
그 다음 통신모듈(240)이 S450 단계에서 추출된 진폭 값 및 주파수 대역과 해당 음향센서(110)의 위치 정보를 관제서버(300)로 전송한다(S460).Next, the
그 다음, 관제서버(300)의 제어부(320)는 S460 단계에서 수신한 진폭 값 및 주파수 대역을 이용하여 말벌(20)의 침입 여부를 판단하는데, 먼저, 수신부(310)를 통해 실시간으로 수신한 진폭 값과 기 설정된 진폭 평균값을 비교한다(S470).Next, the
S470 단계의 비교 결과, 실시간으로 수신한 진폭 값이 기 설정된 진폭 평균값 보다 크면, 실시간으로 수신한 주파수 대역이 기 설정된 주파수 대역을 벗어나는지 여부를 판단한다(S480).As a result of the comparison in step S470, if the amplitude value received in real time is greater than the preset amplitude average value, it is determined whether the frequency band received in real time is out of the preset frequency band (S480).
S480 단계의 판단 결과, 실시간으로 수신한 주파수 대역이 기 설정된 주파수 대역을 벗어나면, 설정 시간이 경과한 후(S490), 제어부(320)는 통신모듈(240)로부터 실시간으로 전송되는 진폭 값 및 주파수 대역을 재 수신한다(S500).As a result of the determination in step S480, when the frequency band received in real time deviates from the preset frequency band, after the set time has elapsed (S490), the
그 다음, 제어부(320)는 S500 단계에서 재 수신한 진폭 값과 기 설정된 진폭 평균값을 재 비교한다(S510).Next, the
S510 단계의 재 비교 결과, 실시간으로 수신한 진폭 값이 기 설정된 진폭 평균값 보다 크면, 실시간으로 수신한 주파수 대역이 기 설정된 주파수 대역을 벗어나는지 여부를 판단한다(S520).As a result of the re-comparison of step S510, if the amplitude value received in real time is larger than the preset amplitude average value, it is determined whether the frequency band received in real time is out of the preset frequency band (S520).
S520 단계의 판단 결과, 실시간으로 수신한 주파수 대역이 기 설정된 주파수 대역을 여전히 벗어나면, 말벌(20)이 침입한 것으로 판단한다(S530).As a result of the determination in step S520, if the frequency band received in real time still out of the preset frequency band, it is determined that the
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 꿀벌 보호를 위한 벌통 모니터링 방법에서 꿀벌만 존재하는 경우와 말벌이 침입한 경우의 진폭과 주파수를 비교한 그래프이다.Figure 7 is a graph comparing the amplitude and the frequency when the bee is invaded when the bee alone in the beehive monitoring method for bee protection according to an embodiment of the present invention.
도 7의 (A)는 꿀벌(10)들만 존재하는 경우의 진폭과 주파수를 나타낸 그래프이고, 도 7의 (B)는 꿀벌(10)들과 말벌(20)들이 같이 존재하는 경우(말벌이 침입한 경우)의 진폭과 주파수를 나타낸 그래프이다.7 (A) is a graph showing the amplitude and frequency when
도 7의 (B)는 도 7의 (A)와 비교하였을 때 진폭의 크기가 커지고 새로운 주파수가 감지되었음을 확인 할 수 있다. As shown in FIG. 7B, the amplitude of the amplitude is increased and a new frequency is detected when compared with FIG. 7A.
즉, 제어부(320)는 마이크로 프로세서(200)의 통신모듈(240)을 통해 실시간으로 수신한 진폭이 도 7의 (A) 그래프 대비 증가하고 새로운 주파수가 감지되는 경우 해당 벌통(100)에 말벌(20)이 침입한 것으로 1차 판단하고, 설정 시간 이후에도 도 7의 (B)의 그래프와 같이 진폭의 크기가 도 7의 (A) 그래프 대비 증가하고 100~500Hz을 벗어나는 범위의 새로운 주파수가 감지되는 경우 말벌(20)이 침입한 것으로 최종 판단한다. That is, when the amplitude received in real time through the
그 다음 송신부(330)는 S530 단계에서 말벌(20) 침입한 것으로 최종 판단된 경우, 관리자 단말(400)에 경고 알람과 해당 위치 정보에 대응하는 음향센서(110)가 구비된 벌통(100)의 위치를 전송한다(S540).Next, when the
그 다음 관리자 단말(400)은 S540단계에서 전송된 경고 알람과 벌통(100)의 위치를 출력한다(S550).Then, the
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 꿀벌 보호를 위한 벌통 모니터링 시스템 및 그 방법은 벌통 내부에서 발생되는 소리를 검출하여 말벌 또는 야생벌의 침입 여부를 정확하게 판단하여 관리자에게 실시간으로 전송함으로써 원거리에 위치한 수천 개의 벌통이 배치된 양봉 농장 전체를 관리자가 직접 돌아다니면서 감시하지 않아도 되므로 인력을 낭비를 최소하할 수 있어 경제적이고 효율적으로 양봉장을 운영할 수 있는 효과가 있다.As described above, the beehive monitoring system and method for bee protection according to an embodiment of the present invention detects the sound generated inside the beehive to accurately determine whether the wasp or wild bee invasion and transmit to the administrator in real time to the remote The entire beekeeping farm with thousands of beehives located does not have to be watched by the managers themselves, thus minimizing waste, which makes it possible to operate apiculture farms efficiently and efficiently.
또한 본 발명의 실시예에 따르면, 벌통 주변을 실시간으로 모니터링 하여 꿀벌과 상이한 소리를 내는 말벌 또는 야생벌을 조기에 발견하고 신속하게 대처함으로써 꿀벌의 생명을 보호하고 꿀벌의 작업 능률을 향상시킬 수 있어 꿀 생산량을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, by monitoring the beehive in real time to find and quickly respond to wasps or wild bees that sound different from the bees to protect the life of the bees and improve the working efficiency of bees honey There is an effect that can improve the yield.
또한 본 발명의 실시예에 따르면, 벌통 내부의 온도, 습도 및 꿀 상태 등을 원격지에서 용이하게 모니터링 할 수 있고, 모든 기능을 단일 지점에서 제어하고 모니터링 할 수 있어 관리자의 편의를 도모할 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the temperature, humidity and honey state inside the beehive can be easily monitored from a remote location, and all functions can be controlled and monitored from a single point to facilitate the administrator's convenience.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiments illustrated in the drawings, this is merely exemplary, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent other embodiments are possible. will be. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the following claims.
100 : 벌통 110 : 음향센서
200 : 마이크로 프로세서 210 : 증폭기
220 : ADC 230 : 푸리에 변환부
240 : 통신모듈 300 : 관제서버
310 : 수신부 320 : 제어부
330 : 송신부 400 : 관리자 단말100: beehive 110: acoustic sensor
200: microprocessor 210: amplifier
220: ADC 230: Fourier transform unit
240: communication module 300: control server
310: receiver 320: controller
330: transmitter 400: manager terminal
Claims (12)
구역 별로 배치된 복수의 벌통에 각각 구비되어 벌에 의해 생성되는 소리를 감지하는 복수의 음향센서;
각 구역별로 구비되고, 각각의 음향센서로부터 감지된 소리 신호를 증폭시키고, 증폭된 소리 신호로부터 진폭 값 및 주파수 대역을 추출하여 해당 음향센서의 위치 정보와 함께 전송하는 복수의 마이크로 프로세서; 및
상기 마이크로 프로세서로부터 수신된 진폭 값 및 주파수 대역과 상기 위치 정보를 이용하여 말벌 또는 야생벌의 침입 여부와 해당 음향 센서의 위치를 판단하고, 판단 결과에 따라 해당 음향센서가 구비된 벌통에 대한 경고 알람을 관리자 단말로 전송하는 관제서버를 포함하고,
상기 관제서버는,
상기 진폭 값 및 주파수 대역과 해당 음향센서의 위치 정보를 실시간으로 수신하는 수신부,
상기 실시간으로 수신한 진폭 값이 기 설정된 진폭 평균값 보다 크고 상기 실시간으로 수신한 주파수 대역이 100~500Hz 대역을 벗어나면, 설정 시간이 경과한 후 상기 마이크로 프로세서로부터 진폭 값 및 주파수 대역을 재 수신하고, 재 수신한 진폭 값이 상기 기 설정된 진폭 평균값 보다 크고 상기 재 수신한 주파수 대역이 상기 100~500Hz 대역을 벗어나는 경우 말벌 또는 야생벌이 침입한 것으로 판단하는 제어부, 및
상기 판단 결과에 따라 관리자 단말에 상기 경고 알람을 전송하는 송신부를 포함하고,
상기 기 설정된 진폭 평균값 및 상기 100~500Hz의 주파수 대역은 꿀벌들만 존재하는 경우에 해당하는 진폭 평균값 및 주파수 대역인 벌통 모니터링 시스템.In a beehive monitoring system for bee protection,
A plurality of acoustic sensors provided in the plurality of beehives arranged for each zone to sense sounds generated by the bees;
A plurality of microprocessors provided for each zone and amplifying a sound signal detected from each sound sensor, extracting an amplitude value and a frequency band from the amplified sound signal and transmitting the same along with the position information of the corresponding sound sensor; And
The incidence of wasps or wild bees and the location of the corresponding acoustic sensor are determined using the amplitude value, frequency band, and the location information received from the microprocessor, and a warning alarm for a beehive equipped with the corresponding acoustic sensor is determined according to the determination result. Including a control server for transmitting to the administrator terminal,
The control server,
Receiving unit for receiving the amplitude value and the frequency band and the position information of the corresponding acoustic sensor in real time,
When the amplitude value received in real time is greater than a preset amplitude average value and the frequency band received in real time is out of the 100 to 500 Hz band, the amplitude value and the frequency band are re-received from the microprocessor after a set time has elapsed. A controller for determining that the wasp or the wild bee has invaded when the re-received amplitude value is larger than the preset amplitude average value and the re-received frequency band is out of the 100-500 Hz band, and
A transmitter configured to transmit the warning alarm to a manager terminal according to the determination result;
The predetermined amplitude average value and the frequency band of 100 ~ 500Hz is the average amplitude value and the frequency band corresponding to the case where only bees are present.
상기 마이크로 프로세서는,
복수의 음향센서와 각각 연결되어 각 음향센서로부터 감지된 소리 신호를 각각 증폭시키는 증폭기,
증폭된 아날로그 형태의 소리 신호를 디지털 신호로 변환하는 ADC,
상기 변환된 디지털 신호를 주파수 단위로 푸리에 변환하여 상기 진폭 값 및 주파수 대역을 추출하는 푸리에 변환부, 및
상기 추출된 진폭 값 및 주파수 대역과 해당 음향센서의 위치 정보를 상기 관제서버로 전송하는 통신모듈을 포함하는 벌통 모니터링 시스템.The method of claim 1,
The microprocessor,
An amplifier connected to a plurality of acoustic sensors, respectively, to amplify a sound signal detected from each acoustic sensor;
ADC to convert the amplified analog sound signal into a digital signal,
A Fourier transformer for extracting the amplitude value and the frequency band by Fourier transforming the converted digital signal in frequency units;
And a communication module for transmitting the extracted amplitude value and frequency band and position information of the corresponding acoustic sensor to the control server.
상기 관리자 단말은,
관리자에 의해 소지되며 상기 관제서버로부터 전송된 경고 알람과, 해당 위치 정보에 대응하는 음향센서가 구비된 벌통의 위치를 출력하는 벌통 모니터링 시스템.The method of claim 1,
The manager terminal,
A beehive monitoring system for outputting the position of the beehive equipped with a warning alarm carried by the administrator and transmitted from the control server and the acoustic sensor corresponding to the position information.
구역 별로 배치된 복수의 벌통에 각각 구비되는 복수의 음향센서가 벌에 의해 생성되는 소리를 각각 감지하는 단계;
각 구역별로 구비되는 마이크로 프로세서가 각각의 음향센서로부터 감지된 소리 신호를 증폭시키는 단계;
상기 마이크로 프로세서가 상기 증폭된 소리 신호로부터 진폭 값 및 주파수 대역을 추출하여 해당 음향센서의 위치 정보와 함께 전송하는 단계;
관제서버가 상기 마이크로 프로세서로부터 수신된 진폭 값 및 주파수 대역과 상기 위치 정보를 이용하여 말벌 또는 야생벌의 침입 여부와 해당 음향 센서의 위치를 판단하는 단계; 및
상기 관제서버가 상기 판단 결과에 따라 해당 음향센서가 구비된 벌통에 대한 경고 알람을 관리자 단말로 전송하는 단계를 포함하고,
상기 판단하는 단계는,
실시간으로 수신한 진폭 값이 상기 기 설정된 진폭 평균값 보다 크고 상기 실시간으로 수신한 주파수 대역이 100~500Hz 대역을 벗어나면, 설정 시간이 경과한 후 상기 마이크로 프로세서로부터 진폭 값 및 주파수 대역을 재 수신하고, 재 수신한 진폭 값이 상기 기 설정된 진폭 평균값 보다 크고 상기 재 수신한 주파수 대역이 상기 100~500Hz 주파수 대역을 벗어나는 경우 말벌 또는 야생벌이 침입한 것으로 판단하고,
상기 기 설정된 진폭 평균값 및 상기 100~500Hz의 주파수 대역은 꿀벌들만 존재하는 경우에 해당하는 진폭 평균값 및 주파수 대역인 벌통 모니터링 방법.In the monitoring method using a beehive monitoring system for bee protection,
Sensing sounds generated by the bees by a plurality of acoustic sensors respectively provided in the plurality of beehives arranged for each zone;
Amplifying a sound signal detected by each acoustic sensor by a microprocessor provided in each zone;
Extracting an amplitude value and a frequency band from the amplified sound signal by the microprocessor and transmitting the extracted amplitude signal together with the position information of the corresponding acoustic sensor;
Determining, by the control server, whether the wasp or the wild bee invades and the position of the corresponding acoustic sensor using the amplitude value and the frequency band received from the microprocessor and the position information; And
And transmitting, by the control server, a warning alarm for a beehive having a corresponding acoustic sensor to a manager terminal according to the determination result.
The determining step,
If the amplitude value received in real time is larger than the preset amplitude average value and the frequency band received in real time is out of the 100 to 500 Hz band, the amplitude value and the frequency band are re-received from the microprocessor after a set time has elapsed. When the re-received amplitude value is larger than the preset amplitude average value and the re-received frequency band is out of the 100-500 Hz frequency band, it is determined that the wasp or wild bee has invaded.
The predetermined amplitude average value and the frequency band of 100 ~ 500Hz is the average amplitude value and the frequency band corresponding to the case where only bees are present.
상기 마이크로 프로세서는,
증폭된 아날로그 형태의 소리 신호를 디지털 신호로 변환하고, 변환된 디지털 신호를 주파수 단위로 푸리에 변환하여 상기 진폭 값 및 주파수 대역을 추출하는 벌통 모니터링 방법.The method of claim 7, wherein
The microprocessor,
A method for monitoring the beehive, which converts the amplified analog sound signal into a digital signal and Fourier transforms the converted digital signal in frequency units to extract the amplitude value and the frequency band.
관리자에 의해 소지되는 상기 관리자 단말이 상기 관제서버로부터 전송된 경고 알람과, 해당 위치 정보에 대응하는 음향센서가 구비된 벌통의 위치를 출력하는 단계를 더 포함하는 벌통 모니터링 방법.The method of claim 7, wherein
And outputting a position of a beehive having the warning alarm transmitted from the control server and an acoustic sensor corresponding to the location information, by the manager terminal possessed by the manager.
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---|---|---|---|
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KR20210090398A (en) * | 2020-01-10 | 2021-07-20 | 국립생태원 | Nest box and its management systems |
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GRNT | Written decision to grant |