KR102377460B1 - 중량 측정 장치를 이용한 가축 생계 균일도 관리 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 중량 측정 장치를 이용한 가축의 생계 균일도 관리 시스템에 관한 것으로, 축사 내에 설치되어 가축의 중량을 측정하는 중량 측정 장치; 가축의 사육 환경을 센싱하는 환경센서부 및 상기 중량 측정 장치 및 환경센서부와 연동되어, 측정된 가축의 중량 데이터를 수집하여 표준 중량을 추정하며, 상기 표준 중량과 센싱된 사육 환경에 따라 축사 내의 사육 환경을 제어하는 서버를 포함하는 중량 측정 장치를 이용한 가축 생계 균일도 관리 시스템에 관한 것이다.
Description
본 발명은 중량 측정 장치를 이용한 가축 생계 균일도 관리 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가축의 중량을 실시간으로 측정 하고, 이로 인해 얻어진 다수의 중량 데이터를 기반으로 표준 중량을 추정하여 가축의 생계 균일도를 개선하고 일정하게 관리할 수 있는 중량 측정 장치를 이용한 가축의 생계 균일도 관리 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 닭, 돼지, 소 등의 사람의 섭취를 위하여 길러지는 가축은 농가의 축사 내에서 일정기간 사육되어 기준 품질에 맞추어 출하하게 된다. 이때, 기준 품질을 결정하는 요인 중에는 가축의 중량이 포함되며, 가축의 중량에 따라 성장 여부, 질병 여부 등을 예측할 수 있어 중량은 가축의 상태를 용이하게 판별할 수 있는 지표로 사용될 수 있다.
일 예로, 닭의 경우를 살펴보면 닭은 개체의 중량이 약 1.35kg 내지 1.60kg의 범위에 있을 때 출하되며, 이때 닭은 축사 1동 당 약 3%(1동의 1만수 기준으로 약 300마리)의 표본 개체 중량을 측정하여 상기 중량범위에 도달할 시에만 출하하게 된다.
따라서, 닭 사육시, 닭의 체중변화를 주기적으로 체크함으로써 질병 감염여부를 확인하는 한편, 닭이 표준성장곡선을 따라 건강하게 성장할 수 있도록 닭의 체중변화에 따라 사료량과 물의 양을 적절하게 조절해 주어야 한다.
즉, 닭 사육시, 주기적으로 닭의 체중을 측정하여 그 체중변화에 따라 적절한 조치를 취하는 것이 닭의 생산성 향상을 위하여 무엇보다 중요한 일이라 할 수 있다.
종래에는 계량하고자 하는 물체를 올려놓는 짐판이 편평한 평면을 갖도록 구성된 저울을 사용함으로써, 닭 계량시에 한 사람이 양손으로 닭을 잡은 상태로 편평한 짐판 위에 올려 놓으면 다른 사람이 그 저울의 눈금을 읽어 기록하는 방식을 이용하였다.
그러나, 이러한 방식은 편평한 짐판 위에 올려진 닭이 발버둥치면서 움직임에 따라 눈금이 계속 변동하게 되어 정확한 무게값을 측정하기 어려운 문제점이 있었다.
다른 방법으로는 깔때기 형상의 수용통을 구성한 저울을 사용하여 닭을 수용통에 박아 넣고 무게를 측정하는 방법이 있으나, 이는 닭의 스트레스를 증가시키는 문제점이 있었다.
또한, 이러한 종래 저울들을 이용하여 닭을 계량하는 경우, 살아 움직이는 닭을 저울에 올려놓는 사람과 저울 눈금을 읽어 기록하는 사람이 함께 작업 해야 함으로써, 적어도 2인 이상의 작업자가 함께 작업을 해야만 하는 불편함이 있었다.
특히, 일반적으로 계사의 1동에는 적게는 수백에서 많게는 수만 마리가 수용되는데, 이러한 닭의 무게를 매일 측정하기에는 너무도 많은 시간과 노력이 소요되며, 측정하더라도 많은 닭들이 중복 측정될 여지가 다분하여 정확한 측정이 이루어지지 않아, 대부분의 농가에서는 닭을 매일 측정하는 것을 포기하고 눈대중에 의한 어림짐작으로 닭의 성장상태를 파악하는 방법을 사용하고 있어, 현재 닭의 성장상태에 대한 파악이 정확하게 이루어지지 못하는 문제점이 있다.
이에 따라, 근래에는 발전된 영상 시스템을 이용하여 영상 시스템을 계사 내에 설치하고 이를 이용하여 중량을 판별하는 영상 인식 방식이 제안되었으나, 이러한 영상 인식 방식은 닭의 움직임에 따른 정확한 측정이 어려워 무게 편차로 인한 오차율이 커지는 문제점이 있다.
따라서, 닭의 무게 측정이 효율적이면서도 오차율을 줄이고, 더불어 측정된 무게에 대한 데이터를 용이하면서도 정확하게 처리하여 좋은 품질을 위한 가축의 생계가 균일하도록 하는 시스템의 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 가축의 중량을 실시간으로 측정 하고, 이로 인해 얻어진 다수의 중량 데이터를 기반으로 표준 중량을 추정하여 가축의 생계 균일도를 개선하고 일정하게 관리할 수 있는 중량 측정 장치를 이용한 가축의 생계 균일도 관리 시스템을 제공하는 데 목적이 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 중량 측정 장치를 이용한 가축 생계 균일도 관리 시스템은, 축사 내에 설치되어 가축의 중량을 측정하는 중량 측정 장치; 가축의 사육 환경을 센싱하는 환경센서부 및 상기 중량 측정 장치 및 환경센서부와 연동되어, 측정된 가축의 중량 데이터를 수집하여 표준 중량을 추정하며, 상기 표준 중량과 센싱된 사육 환경에 따라 축사 내의 사육 환경을 제어하는 서버를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 중량 측정 장치는, 상기 가축이 안착할 공간을 마련하는 안착플레이트; 상기 안착플레이트와 연결부에 의해 연결되어 안착플레이트에 안착된 가축의 무게를 측정하는 로드셀; 상기 로드셀을 지지하는 지지부 및 상기 지지부와 연결되며 축사 내에 고정되는 고정부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 연결부 또는 지지부는, 길이 가변이 가능할 수 있다.
또한, 상기 환경센서부는, 온도, 습도, 이산화탄소, 암모니아 중 하나 이상을 포함하여 센싱하도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 표준 중량의 추정은, 수집된 중량 데이터를 클러스터링(Clustering)으로 추정할 수 있다.
또한, 상기 가축 생계 균일도 관리 시스템은, 상기 서버와 연동되어, 상기 추정된 표준 중량을 표준 중량 범위의 기준치에 도달했는지에 대한 비교와 상기 환경센서부의 센싱 정보를, 출력하는 모니터링부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 중량 측정 장치는, 상기 안착플레이트에 진동을 발생시키는 햅틱 모터를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 가축 생계 균일도 관리 시스템은, 상기 중량 측정 장치가 복수개 구비 될 경우, 상기 복수의 중량 측정 장치는 진동전달관에 의해 서로 연결되고, 상기 햅틱 모터는 복수개의 중량 측정 장치 중 하나 또는 일부에만 구비될 수 있다.
또한, 상기 가축 생계 균일도 관리 시스템은, 상기 중량 측정 장치를 촬상하며 그리드를 가늠자로 하여, 가축의 움직임을 구분하는 움직임 구분 카메라를 더 포함하며, 상기 움직임 구분 카메라에 따른 가축이 움직이지 않은 것으로 판별될 시에만 측정되는 가축의 중량 데이터를 유효 중량 데이터로 수집할 수 있다.
또한, 상기 가축 생계 균일도 관리 시스템은, 상기 축사 내의 임의의 가축을 촬상하되, 분광 센서를 구비하여 상기 촬상되는 가축의 스펙트럼을 추출하는 분광 카메라를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 중량 측정 장치는, 상기 연결부가 진자 운동 하도록 형성되되, 상기 연결부의 진자 운동은, 상기 로드셀에 감지되는 무게가 설정된 시간을 초과하는 시점에 시작되도록 형성되며, 진자 운동 시작 후 로드셀에 무게가 감지되지 않은 순간부터 설정된 시간을 초과하는 시점에 끝나도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 중량 측정 장치는, 상기 안착플레이트 하단에 소정의 무게를 형성하는 무게추를 장착할 수 있다.
또한, 상기 고정부는, 고정플레이트; 상기 고정플레이트에 힌지 결합되는 'u' 자형의 결속부재 및 상기 중량 측정 장치가 고정될 면상에 마련되되, 환봉 형태로서 일측이 개방되어 상기 결속부재의 수평부가 삽입될 수 있고, 모터에 의해 구동되는 회전기어와 맞물려 고정축을 축심으로 회전하는 고정커버를 포함할 수 있다.
또한, 상기 고정부는, 상기 회전기어의 기어치 센싱 갯수를 이용하여 상기 고정커버의 회전위치를 판별하는 회전 위치 판별 센서를 더 포함하여, 고정부의 결속 상태를 판별할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 중량 측정 장치를 이용한 가축 생계 균일도 관리 시스템은, 가축의 중량을 가축이 스스로 측정하기 때문에 인력소모가 없고, 가축 또한 스트레스가 없으며, 개체 중첩과 카메라 왜곡 같은 염려가 없어 오차율 또한 매우 낮아 종래 중량측정방식의 문제점을 모두 해결할 수 있는 장점이 있다.
또한, 모든 가축에게 적용할 수 있는 장점이 있어 사육시스템에 있어 폭 넓게 이용될 수 있는 장점이 있다.
또한, 가축이 수시로 드나들어 중량을 측정하기 때문에 데이터가 많이 축적되어 오차율을 현저히 낮출 수 있는 장점이 있다.
또한, 비계층적으로 클러스터링을 하여 다수의 데이터를 용이하게 처리하고 정확한 표준 중량을 추정할 수 있는 효과가 있다.
이에 따라, 가축의 사육에 있어 정확도, 생계균일도 및 품질을 개선할 수 있고, 손실 비용, 노동력 및 사료비를 절감시킬 수 있다.
또한, 다수개의 동의 가축의 평균중량을 추정하여 생계균일도를 파악할 수 있고, 그에 따른 가축 관리가 용이할 수 있다.
또한, 축사에서 도입할 수 있는 적정가격으로 보급율을 높일 수 있고, 높은 범용성을 가질 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 중량 측정 장치를 이용한 가축 생계 균일도 관리 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 중량 측정 장치를 이용한 가축 생계 균일도 관리 시스템의 일 구성인 중량 측정 장치의 예시도이다.
도 3의 (a)는 도 2의 중량 측정 장치의 일 구성인 고정부의 일례이며, (b) 내지 (d)는 상기 고정부의 결속 예시도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 중량 측정 장치를 이용한 가축 생계 균일도 관리 시스템의 일 구성인 서버의 일례에 대한 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 중량 측정 장치를 이용한 가축 생계 균일도 관리 시스템을 이용한 가축의 표준 중량 추정방법 일례에 대한 흐름도이다.
도 6의 (a)는 1개의 중량 측정 장치가 중량데이터를 수집하는 것을 그래프로 표기한 도면이며, (b) 내지 (d)는 (a)의 가축 중량 데이터를 이용하여 클러스터링 하는 방법의 흐름을 그래프에 표기한 도면이다.
도 7은 도 5의 표준중량 추정방법 중, 클러스터링 단계가 이루어지는 과정의 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 중량 측정 장치를 이용한 가축 생계 균일도 관리 시스템의 일 구성인 서버의 다른예에 대한 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 9는 모니터링부를 마련하는 본 발명의 실시 예에 따른 중량 측정 장치를 이용한 가축 생계 균일도 관리 시스템의 구성도이다.
도 10의 (a) 내지 (e)는 본 발명의 실시 예에 따른 중량 측정 장치를 이용한 가축 생계 균일도 관리 시스템을 통한 생계 균일도를 관리하는 방식의 일례이다.
도 11은 도 10의 방식을 통하여 관리되는 생계 균일도가 도 9의 모니터링부에 표기되는 방식을 예시화한 도면이다.
도 12는 움직임 구분 카메라를 마련하는 본 발명의 실시 예에 따른 중량 측정 장치를 이용한 가축 생계 균일도 관리 시스템의 구성도이다.
도 13의 (a) 및 (b)는 도 12의 움직임 구분 카메라를 이용하여 가축의 움직임을 구분을 예시한 도면이다.
도 14는 분광 카메라를 마련하는 본 발명의 실시 예에 따른 중량 측정 장치를 이용한 가축 생계 균일도 관리 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 중량 측정 장치를 이용한 가축 생계 균일도 관리 시스템의 일 구성인 중량 측정 장치의 예시도이다.
도 3의 (a)는 도 2의 중량 측정 장치의 일 구성인 고정부의 일례이며, (b) 내지 (d)는 상기 고정부의 결속 예시도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 중량 측정 장치를 이용한 가축 생계 균일도 관리 시스템의 일 구성인 서버의 일례에 대한 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 중량 측정 장치를 이용한 가축 생계 균일도 관리 시스템을 이용한 가축의 표준 중량 추정방법 일례에 대한 흐름도이다.
도 6의 (a)는 1개의 중량 측정 장치가 중량데이터를 수집하는 것을 그래프로 표기한 도면이며, (b) 내지 (d)는 (a)의 가축 중량 데이터를 이용하여 클러스터링 하는 방법의 흐름을 그래프에 표기한 도면이다.
도 7은 도 5의 표준중량 추정방법 중, 클러스터링 단계가 이루어지는 과정의 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 중량 측정 장치를 이용한 가축 생계 균일도 관리 시스템의 일 구성인 서버의 다른예에 대한 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 9는 모니터링부를 마련하는 본 발명의 실시 예에 따른 중량 측정 장치를 이용한 가축 생계 균일도 관리 시스템의 구성도이다.
도 10의 (a) 내지 (e)는 본 발명의 실시 예에 따른 중량 측정 장치를 이용한 가축 생계 균일도 관리 시스템을 통한 생계 균일도를 관리하는 방식의 일례이다.
도 11은 도 10의 방식을 통하여 관리되는 생계 균일도가 도 9의 모니터링부에 표기되는 방식을 예시화한 도면이다.
도 12는 움직임 구분 카메라를 마련하는 본 발명의 실시 예에 따른 중량 측정 장치를 이용한 가축 생계 균일도 관리 시스템의 구성도이다.
도 13의 (a) 및 (b)는 도 12의 움직임 구분 카메라를 이용하여 가축의 움직임을 구분을 예시한 도면이다.
도 14는 분광 카메라를 마련하는 본 발명의 실시 예에 따른 중량 측정 장치를 이용한 가축 생계 균일도 관리 시스템의 구성도이다.
이하, 도면을 참조한 본 발명의 설명은 특정한 실시 형태에 대해 한정되지 않으며, 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있다. 또한, 이하에서 설명하는 내용은 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하의 설명에서 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용되는 용어로서, 그 자체에 의미가 한정되지 아니하며, 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 명세서 전체에 걸쳐 사용되는 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 이하에서 기재되는 "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로 해석되어야 하며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
이하, 도 1 내지 도 14를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 중량 측정 장치를 이용한 가축 생계 균일도 관리 시스템을 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 중량 측정 장치를 이용한 가축 생계 균일도 관리 시스템은, 하나 이상의 동으로 마련되는 축사의 각 동마다 중량 측정 장치(10)가 하나 이상으로 설치되어 각 동의 가축 중량 데이터를 다수 수집하고, 이를 활용하여 가축의 표준 중량을 추정하며, 추정된 가축의 표준 중량으로 가축의 생계를 균일하게 관리할 수 있는 가축 생계 균일도 관리 시스템이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 중량 측정 장치를 이용한 가축 생계 균일도 관리 시스템의 구성도이다.
먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 중량 측정 장치를 이용한 가축 생계 균일도 관리 시스템은, 중량 측정 장치(10), 환경센서부(20) 및 서버(30)를 포함하여 구성될 수 있다.
구체적으로, 중량 측정 장치(10)는 하나 이상의 동으로 마련되는 축사(S) 내에 설치될 수 있다. 여기서, 중량 측정 장치(10)는 축사(S)가 복수의 동으로 마련될 시에 각 동마다 설치될 수 있고, 바람직하게는 각 동마다 복수의 중량 측정 장치(10)가 설치될 수 있다.
이는, 축사(S) 내의 각 동마다 측정이 이루어져야 하며, 복수의 중량 측정 장치(10)를 통해 최대한 많은 가축 중량 데이터를 수집하기 위함이다.
중량 측정 장치(10)에 대한 상세한 구조는 도 2 및 도 3을 참조하여 후술하기로 한다.
환경센서부(20)는 가축의 사육 환경을 센싱하도록 형성될 수 있으며, 구체적으로는 축사(S) 내의 온도, 습도, 이산화탄소, 암모니아 중 하나 이상을 포함하여 센싱하도록 형성될 수 있다.
이때, 환경센서부(20)는 중량 측정 장치(10)에 설치될 수 있으나, 한정되는 것은 아니며 축사(S) 내에 설치될 수도 있고, 모든 센서가 통합적으로 한 위치에 설치될 수도 있으나 한정되는 것은 아니며, 각 센서가 축사(S) 내에서 각기 다른 위치에 설치될 수도 있다.
예컨대, 온도센서와 습도센서는 축사의 천장부에 마련될 수 있고, 이산화탄소 센서와 암모니아 센서는 축사의 측면부에 설치될 수 있는 것처럼 각기 다른 위치를 가질 수 있다.
또한, 환경센서부(20)가 통합적으로 중량 측정 장치(10)에 설치될 경우, 후술하는 중량 측정 장치(10)의 안착플레이트(11)나 로드셀(12)에 설치될 수 있다. 환경센서부(20)가 로드셀(12)에 설치될 경우에는 로드셀(12)과 환경센서부(20)가 함께 하나의 하우징(미도시) 안에서 일 모듈로 형성될 수도 있다.
여기서, 환경센서부(20)는 센싱을 담당하는 검지부와, 검지부로부터 검지된 환경값을 전달하기 위한 회로부가 서로 같은 위치에 있지 아니하고 분리 형성되고, 이를 밀폐하여 방진, 방습 등을 향상시킬 수도 있으며, 통신하기 위한 무선 모듈이 다기능 채널로 형성되어 통신 시에 간섭현상을 방지할 수도 있다.
이러한 환경센서부(20)는 서버(30)와 연동되어 측정되는 온도, 습도, 이산화탄소, 암모니아 등의 환경 센싱 정보를 서버(30)로 전송할 수 있다.
서버(30)는 중량 측정 장치(10) 및 환경센서부(20)와 연동되어 중량 측정 장치(10)로부터 측정되는 가축 중량 데이터를 전송받고, 환경센서부(20)로부터 측정되는 환경 센싱 정보를 전달받을 수 있다.
또한, 서버(30)는 가축 중량 데이터를 수집하여 표준 중량을 추정할 수 있으며, 추정된 표준 중량과 상기의 환경 센싱 정보를 활용하여 축사(S) 내의 사육 환경을 제어할 수 있다.
이때, 서버(30)는 축사(S) 내에 설치되어 중량 측정 장치(10) 및 환경센서부(20)와 유선 또는 무선으로 연동되는 통합제어기(40)를 통해 중량 측정 장치(10) 및 환경센서부(20)와 연동될 수 있으며, 통합제어기(40)를 통하여 가축 중량 데이터와 환경 센싱 정보를 전달 받거나 제어 명령을 전달할 수 있다.
즉, 통합제어기(40)는 가축 중량 데이터와 환경 센싱 정보를 서버(30)로 전송하거나 서버(30)로부터 받은 제어 명령들을 해당 장치로 전송할 수 있다.
상기의 통합제어기(40)는 중량 측정 장치(10), 환경센서부(20), 서버(30)와 통신하며 중량 측정 장치(10), 환경센서부(20) 등을 제어하기 위해 제어 모듈(미도시), 통신 모듈(미도시)과 펌웨어(미도시) 등을 포함할 수 있다.
또한, 통합제어기(40)는 외장 하드 등의 저장 드라이브를 장착할 수 있는 공간 또는 저장 드라이브를 연결할 수 있는 단자를 마련하고, 클라우드 서버(50)와 연동되어 Socket 방식으로 데이터를 전송할 수도 있다.
이를 통해, 중량 측정 장치(10) 및 환경센서부(20)로부터 전달 받은 데이터는 저장 드라이브에 자동으로 백업되는 동시에 클라우드 서버(50)로 전송되어 데이터가 저장될 수 있으며, 정전 등과 같은 데이터 손실이 발생될 수 있는 비상 상황에도 데이터 보존이 용이할 수 있다.
상기의 통합제어기(40)를 통해 서버(30)로 수집된 가축 중량 데이터와 환경 센싱 정보를 활용에 대한 상세한 설명은 도 4 내지 도 8을 참조하여 후술하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 중량 측정 장치를 이용한 가축 생계 균일도 관리 시스템의 일 구성인 중량 측정 장치의 예시도이며, 도 3의 (a)는 도 2의 중량 측정 장치의 일 구성인 고정부의 일례이며, (b) 내지 (d)는 상기 고정부의 결속 예시도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 중량 측정 장치(10)는 안착플레이트(11), 로드셀(12), 지지부(13) 및 고정부(14)를 포함하여 구성될 수 있다.
구체적으로, 안착플레이트(11)는 가축이 안착할 공간을 마련하는 플레이트로서, 한 마리 이상의 가축이 올라갈 수 있도록 형성될 수 있다. 이때, 안착플레이트(11)는 가축의 무게에 대한 측정이 정확히 이루어지도록 하기 위해서 바람직하게는 한 마리의 가축이 올라갈 수 있도록 형성될 수 있다.
로드셀(12)은 연결부(15)에 의해 안착플레이트(11)와 연결되어 안착플레이트(11)에 수용된 가축의 무게를 측정할 수 있다.
여기서, 연결부(15)는 파이프 형태의 베이스 연결부재(151)와, 베이스 연결부재(151)와 안착플레이트(11)를 체결하는 제1 연결 조인트(미도시)와, 베이스 연결부재(151)와 로드셀(12)을 체결하는 제2 연결 조인트(미도시)를 포함하여 구성될 수 있다.
제1 연결 조인트 및 제2 연결 조인트는 볼트, 너트 등으로 마련되며, 베이스 연결부재(151), 제1 연결 조인트 및 제2 연결 조인트는 모두 스테인리스(SUS) 계열의 재질로 형성될 수 있고, 표면에는 부식에 대한 저항성을 높이기 위한 코팅이 이루어질 수 있다.
그러나, 제1 연결 조인트 및 제2 연결 조인트는 반드시 마련되는 것은 아니며, 베이스 연결부재(151)가 안착플레이트(11) 및 로드셀(12)과 용접 등에 의해 직접 연결될 수도 있고, 이럴 경우 제1 연결 조인트 및 제2 연결 조인트는 구비되지 않을 수도 있다.
또한, 제1 연결 조인트 및 제2 연결 조인트 중 하나만 마련되는 것도 가능하다.
이러한 연결부(15)에 의해 안착플레이트(11)와 연결된 로드셀(12)은, 안착플레이트(11)에 가축이 스스로 올라가게 되면 그 무게를 측정하여 가축 중량 데이터를 생성하고, 이를 연동된 표시 수단 또는 저장 수단 등에 전달할 수 있다.
지지부(13)는 로드셀(12)을 지지하기 위해 구성되는 것으로, 로드셀(12)이 장착되는 헤드부(131)와, 헤드부(131)를 지지하기 위한 지지부재(132)로 구성될 수 있다.
헤드부(131)는 헤드 플레이트(131a), 로드셀 장착브라켓(미도시), 컨트롤러(미도시), 통신 모듈(131b), 디스플레이(131c)를 포함하여 구성될 수 있다.
구체적으로, 헤드 플레이트(131a)는 헤드부(131)의 베이스를 구성하는 플레이트로서, 형상은 한정되지 않으나, 일 예로써 도면과 같이 반구형으로 형성될 수 있다.
로드셀 장착브라켓(미도시)은 로드셀(12)이 장착되는 공간으로, 헤드 플레이트(131a)에 볼트와 너트 등으로 체결될 수 있으며, 로드셀(12)이 커넥터(미도시)에 의해 장착되도록 형성될 수가 있다.
이때, 로드셀 장착브라켓은 로드셀(12)과 로드셀(12)을 장착시키는 커넥터의 일부가 헤드 플레이트(131a)의 바깥으로 노출되도록 장착시킴으로써 로드셀(12)의 교체가 쉽도록 형성될 수 있다. 그러나, 이는 예시적인 것으로 반드시 한정되는 것은 아니다.
또한, 로드셀 장착브라켓에 대한 로드셀 장착 커넥터의 장착은 측방에서 슬라이딩하여 끼워 넣는 방식이 적용될 수 있으나, 이는 예시적인 것으로 한정되는 것은 아니다. 상기와 같은 슬라이딩 방식을 통한 장착 방식이 적용될 경우, 장착이 용이하면서도 로드셀(12) 등의 자중에 의한 낙하방지를 용이하게 달성할 수가 있다.
한편, 고정력을 향상시키기 위해 로드셀 장착브라켓과 로드셀 장착 커넥터 사이에는 락킹 수단(미도시)마련될 수도 있으며, 로드셀 장착브라켓과 로드셀 장착 커넥터 또한 부식 방지를 위해 스테인리스(SUS) 계열의 소재로 형성될 수 있고, 그 외표면엔 부식 방지를 위한 코팅이 이루어질 수도 있다.
컨트롤러(미도시)는 중량 측정 장치(10)를 컨트롤하기 위한 구성으로, 중량 측정 장치(10)의 on/off 등을 제어하기 위한 스위치 등이 함께 마련될 수 있으며, 환경센서부(20)가 중량 측정 장치(10)에 설치될 경우에 환경센서부(20)와 연동되어 각 센서의 상태 등을 확인하며 제어할 수 있도록 조절수단(미도시)이 마련될 수도 있다.
통신 모듈(131b)은 안테나 등의 무선 통신 수단을 포함하는 모듈로서, 헤드부(131)의 장착될 수 있고, 최대한 외부로 노출되지 않도록 헤드부(131)의 하단에 마련되거나 아예 외부로 노출되지 않도록 헤드부(131) 내부에 장착될 수 있다. 그러나, 이는 예시적인 것으로 통신 모듈의 장착 위치는 한정되지는 않는다.
디스플레이(131c)는 원가 절감 등을 위해 7-세그먼트 디스플레이 등으로 구현되어 측정되는 가축의 무게 값만 육안으로 확인하도록 형성될 수도 있으나, 반드시 한정되는 것은 아니며, 구현하고자 하는 기능과 목적에 따라 LCD, OLED 등의 다양한 디스플레이 패널 등으로 구현될 수 있다.
또한, 디스플레이(131c)는 컨트롤러와 통합되어 터치패드 식의 디스플레이로 구현될 수도 있다. 즉, 상술한 컨트롤러는 디스플레이(131c)와 통합되어 디스플레이(131c)를 통해 제어될 수도 있다.
상기와 같은 구성들을 포함하는 헤드부(131)는 지지부재(132)에 의해 지지될 수 있다. 지지부재(132)는 헤드부(131)의 지지하고 부식 방지 등을 위해 스테인리스(SUS) 계열의 파이프 등으로 마련될 수 있으며, 고정부(14)와 연결될 수 있다.
고정부(14)는 지지부재(132)와 연결되어 축사 내에 고정되도록 형성될 수 있다. 이때, 고정부(14)는 가축들이 중량 측정 장치(10)에 오르고 내리기 쉽도록 축사 바닥에 고정되도록 형성될 수 있으나, 이는 예시적인 것으로 고정부(14)의 고정 위치는 한정되지는 않으며, 중량 측정 장치(10)가 가축들이 오르고 내리기에 쉬운 곳에 고정되면 충분하다.
또한, 고정부(14)는 볼트, 너트 등에 의해 단순 체결되도록 형성될 수 있으나, 한편으론 용접 설치되거나 바닥 등에 삽입 고정되도록 형성될 수 있다. 이 중 설치 및 해체 또는 위치의 변동이 쉽도록 고정부(14)는 체결 또는 삽입 고정되는 것이 바람직하다.
한편으론, 고정부(14)는 도 3에 도시된 바와 같이 고정플레이트(141), 결속부재(142), 고정커버(143)를 포함하며, 회전 위치 판별 센서(미도시)를 더 포함하는 형태로 형성될 수도 있다.
구체적으로, 고정플레이트(141)는 형태는 한정되지 않으나 안정성을 갖도록 폭 또는 너비가 높이 대비 더 넓게 형성될 수 있다.
결속부재(142)는 고정플레이트(141)에 힌지 결합될 수 있으며, 바람직하게는 고정플레이트(141)의 양측 하단부로 힌지 결합될 수 있다. 또한, 결속부재(142)는 이격된 2개의 수직부(142a) 사이를 수평부(142b)가 연결하는 형태인 'u'자형으로 형성될 수가 있다.
고정커버(143)는 중량 측정 장치(10)가 고정될 면상에 마련될 수 있다. 즉, 중량 측정 장치(10)가 축사 바닥에 고정될 경우 고정커버(143)도 축사 바닥에 마련되고, 중량 측정 장치(10)가 축사 벽면에 고정될 경우 고정커버(143)도 축사 벽면에 마련되는 형태이다.
또한, 고정커버(143)는 환봉의 형태에서 일측이 개방되어 결속부재(142)의 수평부(142b)가 삽입되도록 형성될 수 있다. 여기서 고정커버(143)의 개방된 일측은 고정커버(143)가 삽입된 면상과 대향하는 부분일 수 있다.
또한, 고정커버(143)는 모터(144)와 연결되어 모터(144)의 구동에 의해 고정커버(143)의 중심을 관통하여 고정커버(143)를 고정시키는 고정축(143a)을 축심으로 회전할 수 있는데, 이때, 모터(144)와의 연결은 모터(144)에 의해 구동되는 회전기어(145)와 맞물려 이루어질 수 있다. 이를 위해, 고정커버(143)에는 회전기어(145)와 맞물릴 수 있는 기어치(143b)가 외주면을 따라 형성될 수도 있다.
상기와 같이 구성된 고정부(14)는, 고정커버(143)의 개방된 일측이 삽입된 면상과 대향하는 본래의 위치에 있다가 결속부재(142)가 삽입되면 모터(144)의 구동에 의해 반대 방향으로의 회전하여 결속부재(142)를 회전방향으로 이동시킨 후 이탈을 방지함으로써 중량 측정 장치(10)를 고정하는 형태를 지닐 수 있다.
그러나, 상기와 같은 고정부(14)의 구조는 예시적인 것으로서 상기의 형태에 반드시 한정되는 것은 아니며, 고정부(14)의 형태는 다양화 될 수 있다.
한편, 상기의 고정커버(143), 회전기어(145), 모터(144) 등은 하우징(미도시)에 의해 외부로부터 보호될 수 있다.
또한, 상술하였듯이 상기의 고정플레이트(141), 결속부재(142), 고정커버(143)를 포함하는 고정부(14)의 구조에 있어서 회전 위치 판별 센서(미도시)를 더 포함할 수도 있다.
회전 위치 판별 센서(미도시)는 회전기어(145)의 기어치(143b)를 센싱하도록 형성되어 회전에 따른 기어치(143b)의 개수를 계측할 수 있으며, 이를 이용하여 고정커버(143)의 회전위치를 판별할 수가 있다.
이를 통하여, 고정커버(143)가 제대로 반대방향으로 회전하여 결속부재(142)가 제대로 결속되었는지 등의 고정부(14)의 결속 상태를 정확히 판별할 수 있고, 이를 관리자가 인지하도록 할 수 있다.
상기한 중량 측정 장치(10)는 축사(S)의 한 동마다 적어도 하나씩, 바람직하게는 복수로 설치되어 가축이 자유롭게 오르락 내리락 할 수 있으며, 이를 통해 상시적으로 여러마리의 가축 중량을 다수 측정하여 중량 데이터를 축적할 수 있고, 가축의 중량 측정을 위한 노동력과 시간이 절약되며, 가축에게도 스트레스를 주지 않아 생장을 방해하지 않을 수도 있다.
한편, 중량 측정 장치(10)의 구성 중 연결부(15)와 지지부(13)는, 다단으로 형성되어 길이 가변이 가능하도록 형성될 수 있다. 이를 통해, 가축이 수용되는 안착플레이트(11)의 높이 등을 가축이 오르락 내리락 하기 편하도록 자유롭게 조절할 수 있다.
또한, 중량 측정 장치(10)는, 안착플레이트(11)에 진동을 발생시키는 햅틱모터(60)를 더 포함하여 구성될 수도 있다.
햅틱모터(60)는 안착플레이트(11)에 진동을 줌으로써, 진동에 의해 특정 가축만 지속적으로 안착플레이트(11)에 잔존하는 것을 방지하고, 다수의 가축이 안착플레이트(11)로 고루 올라오도록 유도함으로써 다양한 가축의 중량 데이터가 고루 수집되도록 할 수 있다.
여기서, 햅틱모터(60)는 안착플레이트(11)에 진동을 발생시키기 위해 안착플레이트(11)에 장착될 수 있고 구체적으로는 안착플레이트(11) 하면에 장착될 수 있으나 한정되는 것은 아니며, 바람직하게는 중량 측정 장치(10) 마다 하나의 햅틱모터(60)가 마련될 수 있다.
그러나, 중량 측정 장치(10)가 복수개 구비될 경우에는, 복수의 중량 측정 장치(10)가 진동전달관(미도시)에 의해 서로 연결되고, 햅틱모터(60)는 복수의 중량 측정 장치(10) 중 하나 또는 일부에만 구비되어 진동을 전달하도록 형성될 수도 있다.
이를 통해, 원가를 절감할 수 있으면서도 복수의 중량 측정 장치(10) 간의 진동이 고루 전달되도록 수가 있으며, 특히, 복수의 중량 측정 장치(10)를 동시에 진동시켜 가축이 오르락 내리락 하는 주기가 일정하도록 형성할 수도 있어 중량 데이터 측정 주기를 획일화 할 수도 있다.
한편, 중량 측정 장치(10)는 햅틱모터(60)를 이용한 방식 외에도 진자 운동을 통해 특정 가축만 안착플레이트(11)에 잔존하는 것을 방지하고, 고루 올라오도록 유도할 수가 있다.
이를 위해, 중량 측정 장치(10)의 연결부(15)는 외력에 의해 회전하는 회전축(미도시) 등으로 연결되어 진자 운동을 하도록 형성될 수 있고, 회전축에는 외력이 주기적으로 발생되도록 모터(미도시) 등이 장착될 수 있다.
또한, 연결부(15)의 진자 운동은 로드셀(12)에 감지되는 무게가 설정된 시간을 초과하는 시점에 시작되도록 형성되며, 진자 운동 시작 후 로드셀(12)에 무게가 감지되지 않은 순간부터 설정된 시간을 초과하는 시점에 끝나도록 형성될 수 있다.
이는, 안착플레이트(11)에 올라온 가축이 바로 내려가는 것을 방지하면서 진자 운동이 진정이 된 후에 다시 측정이 이루어지도록 하기 위함이다.
또한, 중량 측정 장치(10)는 연결부(15)에 의해 진자 운동을 형성하는 안착플레이트(11) 하단에 소정의 무게를 형성하는 무게추(미도시)를 장착할 수도 있다. 이를 통해, 모터 등의 외력에 의해 발생하는 진자 운동은 안착플레이트(11) 하단에 장착된 무게추에 의해 보다 빠르게 진정될 수가 있다.
상기한 햅틱모터(60)와 진자 운동 구성은 중량 측정 장치(10)에 모두 적용될 수도 있고, 둘 중 하나만 적용되어 사용될 수도 있다.
이하, 서버(30)에서 전송 받은 가축 중량 데이터를 이용하여 표준 중량을 추정하고, 이를 활용하여 가축의 생계 균일도를 관리하는 예시를 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 중량 측정 장치를 이용한 가축 생계 균일도 관리 시스템의 일 구성인 서버의 일례에 대한 구성을 개략적으로 도시한 블록도이며, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 중량 측정 장치를 이용한 가축 생계 균일도 관리 시스템을 이용한 가축의 표준 중량 추정방법 일례에 대한 흐름도이다.
또한, 도 6의 (a)는 1개의 중량 측정 장치가 중량데이터를 수집하는 것을 그래프로 표기한 도면이며, (b) 내지 (d)는 (a)의 가축 중량 데이터를 이용하여 클러스터링 하는 방법의 흐름을 그래프에 표기한 도면이고, 도 7은 도 5의 표준중량 추정방법 중, 클러스터링 단계가 이루어지는 과정의 흐름도이며, 도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 중량 측정 장치를 이용한 가축 생계 균일도 관리 시스템의 일 구성인 서버의 다른예에 대한 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 4 내지 도 8을 참조하면, 서버(30)는 각 중량 측정 장치(10)로부터 측정된 가축 중량 데이터를 전송 받아 가축의 표준 중량을 추정할 수 있다. 이때, 서버(30)는 가축 중량 데이터를 다수 수집하고, 클러스터링(Clustering)을 이용하여 가축의 표준 중량을 추정하거나, 패턴인식 알고리즘을 통해 가축의 중량 데이터를 모델링 후 가축의 표준 중량을 추정할 수 있다.
먼저, 클러스터링(clustering)을 이용하여 가축의 표준 중량의 추정하는 전자의 경우, 서버(30)는 데이터 저장부(311) 및 데이터 처리부(312)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 데이터 저장부(311)는 중량 측정 장치(10)로부터 전송 받은 측정된 가축의 중량, 즉 가축 중량 데이터를 수집하고 저장할 수 있다. 이때, 가축 중량 데이터는 가축 중량 데이터는 중량 측정 장치(10)를 통해 실시간으로 다수의 가축 중량 데이터를 전송 받을 수 있다.
데이터 처리부(312)는 데이터 저장부(311)에 저장된 가축 중량 데이터를 클러스터링하여 평균치를 추출한 후, 표준 중량을 추정할 수 있다.
여기서, 클러스터링은 분포된 다수의 중량데이터를 여러 개의 클러스터로 나누는 작업으로서, 무분별하게 측정되어 저장되는 가축 중량 데이터를 유사 군끼리 묶어줌으로써 표준 중량 추정이 용이하도록 할 수 있다.
즉, 데이터 저장부(311)에서 실시간으로 일정 시간동안 다수 수집된 가축 중량 데이터는 데이터 처리부(312)에서 클러스터링되고, 이때 클러스터링되어 형성된 복수의 가축 중량 데이터군으로부터 각 군의 평균치를 통해 표준 중량을 추정할 수 있으며, 이 표준 중량을 매개로 가축을 균일하게 사육할 수 있는 것이다.
구체적으로, 본 발명의 실시 예에 따른 중량 측정 장치를 이용한 가축 생계 균일도 관리 시스템의 표준 중량 추정방법은, 일정시간 가축 중량 데이터를 다수 수집하는 단계(S10), 다수의 가축 중량 데이터를 클러스터링하는 단계(S20) 및 클러스터링된 중량데이터의 각 군마다 평균치를 추출하여 표준 중량을 추정하는 단계(S30)를 포함하여 진행될 수 있다.
도 6을 참조하면, 본 발명은 S10 단계를 수행하기 위하여 먼저 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이 중량 측정 장치(10)를 통하여 일정시간 다수의 가축 중량 데이터(이하 '중량 데이터'라 함)를 수집하도록 형성될 수 있다. 이는, 중량 측정 장치(10)가 개방되어 가축의 출입이 자유롭고 햅틱(Haptic) 기능을 구현하고 있어, 여러 가축들이 표본 개체가 되도록 순환시킬 수 있어 많은 데이터를 수집할 수 있다. 이때, 측정시간은 제한을 두지 않을 수 있으며, 실시간으로 측정될 수 있다.
여기서, 도 6의 (a)에 도시된 그래프 중 X축은 중량 측정 장치(10)의 측정 횟수이며, Y축은 중량 측정 장치(10)에 감지되는 총 중량이다. 예를 들어, X축의 10300번째 데이터가 Y축 값이 20kg 이면, 그 중량 측정 장치(10)의 10300번째에 측정된 중량 값이 20kg임을 의미한다. 여기서 20kg은 중량 측정 장치(10)에 수용된 한 마리 이상의 가축 총 중량이다.
상기의 방법을 통해 측정된 중량 데이터는 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이 축사를 관리하는 관리자가 한눈에 볼 수 있도록 그래프에 도트(dot)형식으로 표기될 수 있다. 이때, 중량 데이터를 표시하는 도트(dot)가 표기되는 그래프는 상기 가축 중량 데이터를 다수 수집하는 단계(S10)의 그래프 Y축을 구간별로 나누어 추정한 가축 수에 대한 중량 값을 표기한 그래프일 수 있다.
보다 구체적으로, 중량 측정 장치(10)는 데이터 수집 시에 도 6의 (a)와 같이 측정횟수에 따른 중량 측정 장치(10)에 감지된 중량을 먼저 저장할 수 있다. 이때, 클러스터링을 수행하기 위해서는 도트(dot) 형식으로 변환이 필요한데, 도트(dot) 형식의 그래프는 X축이 가축의 수가 되어야 하며, Y축은 그 가축의 수에 대한 총 중량 값이 되어야 한다.
즉, S10 단계의 그래프는 데이터 수집과 클러스터링 이전에 있어서, Y축의 범주는 동일하나 X축 범주가 달라 측정횟수로부터 가축 수로의 변환작업이 필요하다.
이때, S10 단계의 그래프 중 데이터 수집단계에서는 어느 X축 시점에서 Y축의 중량 값은 Y축 상한과 하한의 범위 내에서 매우 다양할 수 있는데, 이를 구간별로 나누어 줌으로써 그 시점에서의 가축 수에 대한 추정이 가능하다.
예를 들어, 10300번째 데이터가 Y축 값이 20kg일 때, 가축의 평균 중량을 8kg이라 가정하면, 제1 범위(0.1kg 내지 8kg), 제2 범위(8.1kg 내지 16kg), 제3 범위(16.1kg 내지 24kg) 등의 범위로 분류가 가능하다. 여기서 20kg이라는 중량 값은 제3 범위에 속하게 되므로, 가축의 중량이 8kg인 것을 고려하면 3마리가 중량 측정 장치(10)에 올라가 무게를 측정하였다는 것을 추정할 수 있다.
이러한 방식을 통해, 클러스터링 이전에 클러스터링이 가능한 도트(dot)형식으로의 변환이 가능하며, S10 단계에서는 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이 최종적으로 그래프에 분포도처럼 다수의 중량 데이터가 도트(dot) 방식으로 표기될 수 있다.
이후, 그래프에 표기된 다수의 가축 중량 데이터를 클러스터링하는 단계를 수행할 수 있다. 여기서, 클러스터링 단계(S20)는 도 6의 (c)에 도시된 바와 같이 분포된 다수의 중량 데이터를 여러 개의 클러스터로 나누는 단계로써, 그래프의 X축의 범주 개수만큼 클러스터를 나누는 단계이다.
이때, 클러스터링 단계(S20)는 다수의 데이터에서 실행이 용이한 비계층적 군집화를 수행할 수 있으며, 구체적으로는 케이민즈 클러스터링(K-means clustering)을 수행할 수 있다.
여기서, 케이민즈 클러스터링(K-means clustering)란 특성이 비슷한 개체들을 설정된 k 값만큼의 클러스터화 하는 것으로서, 본 발명에서는 상기 k 값이 X축의 범주 개수로 설정될 수 있다. 즉, 중량 측정 장치(10)에 육계가 3마리가 오르는 것이 가능하면, X 축의 범주는 3개로 설정이 가능하고, 이에 따라 k 값은 3으로 설정될 수 있다.
구체적으로, 도 7을 참조하면 케이민즈 클러스터링(K-means clustering)은 클러스터의 개수 k값 선택 단계(S201), 중량데이터가 분포된 공간상에 클러스터 중심으로 가정할 임의의 지점을 k개 선택하는 단계(S202), 임의의 선택된 k개의 클러스터의 중심과 개별 중량 데이터 사이의 거리를 계산하는 단계(S203), 개별 중량 데이터가 가장 가깝게 있는 클러스터의 중심을 그 데이터가 소속되는 클러스터로 할당하는 단계(S204), 클러스터에 속하게 된 중량데이터들의 평균값을 새로운 클러스터의 중심으로 두는 단계(S205)를 포함하며, 상기 S203 내지 S205 단계는 알고리즘이 수렴할 때까지 반복(S206)될 수 있다.
여기서, S203 단계의 거리는 유클리드 거리의 제곱이며, 특성이 m개인 두 데이터 x,y의 유클리드 거리 제곱의 정의는 [수학식 1]과 같이 정의될 수 있다.
또한, N개의 데이터가 있고, 이를 K개의 클러스터로 분류한다면 하기 [수학식 2]와 같이 J값이 최소가 되도록 w(i, k)와 μ(k)를 결정하는 것이 케이민즈 클러스터링(k-means clustering)이다.
(여기서, x(i)는 i번째 데이터, μ(k)는 k번째 클러스터의 중심이며, w(i, k)는 x(i)가 k번째 클러스터에 속하는 경우 1, 그렇지 않은 경우 0으로 정의되는 값이다)
본 발명의 실시 예에 따른 중량 측정 장치를 이용한 가축 생계 균일도 관리 시스템은 클러스터링시에 상기의 케이민즈 클러스터링(K-means clustering)를 수행함으로써 다수의 중량 데이터를 클러스터링하여 그 중심값을 용이하게 표기할 수 있다.
상기의 클러스터링 단계(S20) 이후에는 도 6의 (d)에 도시된 바와 같이 클러스터링된 중량 데이터의 중심값을 이용하여 각 군마다 평균치를 추출하여 표준 중량을 추정(S30)할 수 있다.
이를 통해, 상기에서 추정된 표준 중량을 이용하여 가축의 성장상태를 판별할 수 있으며, 이를 바탕으로 가축이 균일하게 사육되기 위해 급이, 급수 등을 조절하는데 이용될 수 있다.
또한, 패턴인식 알고리즘을 통해 가축의 중량 데이터를 모델링 후 가축의 표준 중량을 추정하는 후자의 경우, 도 8에 도시된 바와 같이 서버(30)는 데이터 저장부(321), 패턴 인식부(322) 및 중량 판정부(323)를 포함하여 구성될 수 있다.
구체적으로, 데이터 저장부(321)는 상술한 클러스터링(clustering)을 이용하여 가축의 표준 중량의 추정하는 전자의 경우의 데이터 저장부(311)와 실질적으로 동일하므로, 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
패턴 인식부(322)는 데이터 저장부(321)에 저장된 중량 데이터를 패턴인식 알고리즘을 통해 모델링할 수 있다.
여기서, 패턴인식 알고리즘은 인공지능(AI) 기술의 일종으로 데이터 저장부(321)에 저장되는 중량 데이터나 추정된 표준 중량 등을 패턴화하여 학습하고, 이를 기반으로 판단을 내리도록 형성될 수 있다.
여기서, 패턴인식 알고리즘은 EM 알고리즘을 사용할 수 있으나, 이에 한정되지 않고 다양한 패턴인식 알고리즘을 사용할 수 있으며, 패턴 인식부(322)가 모델링을 수행하는 것은 중량 데이터가 많이 수집된 이후에 진행될 수 있다.
예를 들어, 하루를 기준으로 중량 데이터가 수집된 이후에 모델링을 진행하고, 이를 바탕으로 생성된 패턴을 통하여 패턴 인식부(322)의 동작이 반복적으로 이루어질 수 있다.
패턴 인식부(322)를 통해 모델링 된 데이터는 분포도로 만들어 질 수 있고, 패턴 인식부(322)는 생성된 분포도를 선형화하여 표준 중량을 추정할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시 예에 따른 중량 측정 장치를 이용한 가축 생계 균일도 관리 시스템은 서버(30)와 연동되어 추정된 표준 중량을 표준 중량 범위의 기준치에 도달했는지에 대한 비교와 환경센서부(20)의 센싱 정보를 출력하는 모니터링부(70)를 더 포함할 수 있다.
이는 도 9 내지 도 11을 참조하여 설명하기로 한다.
도 9는 모니터링부를 마련하는 본 발명의 실시 예에 따른 중량 측정 장치를 이용한 가축 생계 균일도 관리 시스템의 구성도이며, 도 10의 (a) 내지 (e)는 본 발명의 실시 예에 따른 중량 측정 장치를 이용한 가축 생계 균일도 관리 시스템을 통한 생계 균일도를 관리하는 방식의 일례이고, 도 11은 도 10의 방식을 통하여 관리되는 생계 균일도가 도 9의 모니터링부에 표기되는 방식을 예시화한 도면이다.
도 9 내지 도 11을 참조하면, 모니터링부(70)는 추정된 표준 중량을 표준 중량 범위의 기준치에 도달했는지에 대한 비교를 맵핑 방식으로 출력할 수 있다.
이를 위해, 먼저 중량 측정 장치(10)가 도 10과 같이 표시되도록 맵핑할 수 있다.
또한, 도 10의 (a)를 참조하면, 중량 측정 장치(10)를 기준으로 하여 격자형태로 맵핑되는데, 맵핑된 중량 측정 장치(10)는 점(●)으로 표시될 수 있으며, 각 중량 측정 장치(10)의 표준 중량과 표준 중량 범위를 비교 수행하여 빗금으로 표시되어 생계 균일도를 나타낼 수 있다. 여기서, 표준 중량 범위는 가축에 적합한 중량을 기반으로 생성된 범위이다.
이때, 각 중량 측정 장치(10)의 표준 중량이 표준 중량 범위 내에 속하면 빗금표시를 하지 않을 수 있으며, 표준 중량 범위 내에 속하지 않으면 빗금 표시를 하여 관리자가 한눈에 알아보도록 할 수가 있다.
또한, 도 10의 (b) 및 (c)를 참조하면, 도 10의 (a)에서 더 세분화된 형태로서, 표시된 다수 개의 중량 측정 장치(10) 간의 사이를 각각 양분하는 제1 양분점(△)을 생성하고, 그 제1 양분점(△)간의 사이 및 제1 양분점(△)과 인접한 중량 측정 장치(●)간의 제1 중간값을 추정하고, 상기 제1 중간값을 표준 중량 범위와 비교수행하여 기준치에 도달했는지를 판단하여 맵에 빗금 처리하여 표시할 수 있다.
여기서, 제1 중간값이 생성되는 제1 양분점(△)간의 사이에도 제1 양분점(△)이 생성될 수 있다.
또한, 도 10의 (d) 및 (e)를 참조하면, 도 10의 (c)에서 더 세부화된 형태로서, 인접하고 있는 상기 중량 측정 장치(●) 중 하나와 그 중량 측정 장치(●)와 인접한 상기 제1 양분점(△) 간의 사이를 양분하는 제2 양분점(☆)을 생성하고, 그 제2 양분점(☆)간의 사이 및 제2 양분점(☆)과 인접한 제1 양분점(△) 간의 제2 중간값을 추정하고, 상기 제2 중간값을 표준중량범위와 비교수행하여 기준치에 도달했는지를 판단하여 맵에 빗금 처리하여 표시할 수 있다.
여기서, 제2 중간값이 생성되는 제2 양분점(☆)간의 사이에도 제2 양분점(☆)이 생성될 수 있다.
또한, 제2 중간값을 표준 중량 범위와 비교수행하여 기준치에 도달했는지를 판단하여 맵에 표시하되, 상기 제2 중간값의 추정 및 표시는 반복수행될 수 있고, 상기 제2 중간값의 추정 및 표시의 반복수행은, 인접하고 있는 상기 제1 양분점(△) 간의 사이 및 상기 중량 측정 장치(●) 중 하나와 그 중량 측정 장치(●)와 인접한 상기 제1 양분점(△) 간의 사이 거리가 소정의 범위 이하에 도달할 경우 수행이 완료될 수 있다.
본 발명은, 상기의 과정은 반복적으로 수행하여 오차범위를 최대한 줄인 상태의 최적의 최종 생계 균일도를 도출해낼 수 있으며, 이러한 상태로 도 11과 같이 모니터링부(70)에 표기될 수 있다.
한편, 상기에서는 이해를 돕기 위해 맵에 빗금으로 표시하였으나, 한정되지 않으며 색으로도 표현될 수 있고, 그 예로써 표준 중량 범위에 따라 부적합하면 빨강, 적합하면 초록, 최상이면 파랑과 같이 다양한 색으로 적합도를 표현할 수 있으며, 이 외에도 그림, 텍스트 등의 다양한 표현수단이 적용될 수 있다.
또한, 모니터링부(70)는 환경센서부(20)의 환경 센싱 정보를 출력할 수 있으며, 이러한 모니터링부(70)를 통해 출력된 환경 센싱 정보를 통하여 관제하는 관리자가 각 축사내의 환경을 제어하도록 형성될 수도 있다.
예컨대, 축사(S) 내에는 환기장치, 온도제어장치 등의 환경 제어 장치나, 급이 장치, 급수 장치 등의 먹이 공급 장치 등으로 구성되는 환경 제어 수단이 구비될 수가 있고, 이러한 환경 제어 장치, 먹이 공급 장치 등은 통합제어기(40)와 연동되어 통합제어기(40)의 제어 모듈(미도시) 등에 의해 제어되도록 형성될 수 있다.
이를 통해, 모니터링부(70)로 생계 균일도를 벗어나는 축사가 감지될 시에 서버(30)를 통해 통합제어기(40)로 제어 명령을 전달할 수 있으며, 통합제어기(40)는 이 제어 명령에 따라 각 축사 내의 환경 제어 수단을 제어함으로써 최적의 생계 균일도를 맞추도록 관리될 수가 있다.
한편, 이해를 돕기 위해 상기에서는 모니터링부(70)를 통해 감지 되어 제어 명령이 수동으로 전달되는 것으로 예시하였으나, 서버(30)는 설정에 따라 가축의 생계 균일도를 벗어날 경우 자동으로 통합제어기(40)가 제어하도록 신호를 전송할 수도 있다.
한편, 본 발명의 실시 예에 따른 중량 측정 장치를 이용한 가축 생계 균일도 관리 시스템은, 중량 측정 장치(10)를 촬상하며 그리드(G)를 가늠자로 하여, 가축(L)의 움직임을 구분하는 움직임 구분 카메라(80)를 더 포함할 수 있다.
도 12는 움직임 구분 카메라를 마련하는 본 발명의 실시 예에 따른 중량 측정 장치를 이용한 가축 생계 균일도 관리 시스템의 구성도이며, 도 13의 (a) 및 (b)는 도 12의 움직임 구분 카메라를 이용하여 가축의 움직임을 구분을 예시한 도면이다.
도 12 및 도 13을 참조하면, 움직임 구분 카메라(80)는 중량 측정 장치(10)를 촬상하도록 방향이 조절될 수 있다. 이때, 바람직하게는 중량 측정 장치(10)의 안착플레이트(11)를 촬상하도록 형성될 수 있으며, 안착플레이트(11)를 촬상시에 그리드(G)가 함께 촬상되도록 할 수 있다.
여기서, 그리드(G)는 가늠자의 역할로서, 그리드(G)의 메쉬를 기준으로 가축(L)이 움직인 것인지 움직이지 않은 것인지 판별할 수 있다.
예를 들어, 육계의 경우 날개가 있고, 날개를 핀 상태와 날개를 접은 상태가 있는데, 도 13의 (a)와 같이 날개를 접은 상태는 그리드(G)의 일정 메쉬 안에 포함될 것이고, 도 13의 (b)와 같이 날개를 핀 상태는 그리드(G)의 일정 메쉬를 초과할 것이므로, 이를 판별하여 가축(L)의 움직임을 판단하는 것이다.
이때, 서버(30)는 움직임 구분 카메라(80)에서 가축(L)이 움직이지 않은 것으로 판별되면 측정될 시에만 가축의 중량 데이터를 유효 중량 데이터로 판별하여 축적할 수 있고, 이를 통해 보다 정확한 표준 중량을 추정하며 생계 균일도로 관리하도록 할 수가 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 중량 측정 장치를 이용한 가축 생계 균일도 관리 시스템은, 축사 내의 임의의 가축을 촬상하되, 분광 센서를 구비하여 촬상되는 가축의 스펙트럼을 추출하는 분광 카메라(90)를 더 포함할 수 있다.
도 14는 분광 카메라를 마련하는 본 발명의 실시 예에 따른 중량 측정 장치를 이용한 가축 생계 균일도 관리 시스템의 구성도이다.
도 14를 참조하면, 분광 카메라(90)는 가축의 스펙트럼을 추출하여 서버(30)로 전송하여, 정상 기준의 스펙트럼과 비교할 수 있고, 정상 범위의 스펙트럼을 벗어날 경우 이상이 있음으로 판별하여 그에 따른 환경 제어를 수행하거나 관리자 등에게 알릴 수가 있다.
이는, 가축의 상태를 면밀히 관찰하도록 하며, 가축에 질병이 발생할 경우 보다 빠른 시간 내에 발견하도록 하여 즉시 대처가 가능하고 피해를 최소화 하도록 할 수가 있다.
이상으로 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것이다.
10 : 중량 측정 장치
11 : 안착플레이트
12 : 로드셀
13 : 지지부
131 : 헤드부
131a : 헤드 플레이트
131b : 통신 모듈
131c : 디스플레이
132 : 지지부재
14 : 고정부
141 : 고정플레이트
142 : 결속부재
142a : 수직부
142b : 수평부
143 : 고정커버
143a : 고정축
143b : 기어치
144 : 모터
145 : 회전기어
15 : 연결부
151 : 베이스 연결부재
20 : 환경센서부
30 : 서버
311 : 데이터 저장부
312 : 데이터 처리부
321 : 데이터 저장부
322 : 패턴 인식부
323 : 중량 판정부
40 : 통합제어기
50 : 클라우드 서버
60 : 햅틱모터
70 : 모니터링부
80 : 움직임 구분 카메라
90 : 분광 카메라
G : 그리드
L : 가축
S : 축사
11 : 안착플레이트
12 : 로드셀
13 : 지지부
131 : 헤드부
131a : 헤드 플레이트
131b : 통신 모듈
131c : 디스플레이
132 : 지지부재
14 : 고정부
141 : 고정플레이트
142 : 결속부재
142a : 수직부
142b : 수평부
143 : 고정커버
143a : 고정축
143b : 기어치
144 : 모터
145 : 회전기어
15 : 연결부
151 : 베이스 연결부재
20 : 환경센서부
30 : 서버
311 : 데이터 저장부
312 : 데이터 처리부
321 : 데이터 저장부
322 : 패턴 인식부
323 : 중량 판정부
40 : 통합제어기
50 : 클라우드 서버
60 : 햅틱모터
70 : 모니터링부
80 : 움직임 구분 카메라
90 : 분광 카메라
G : 그리드
L : 가축
S : 축사
Claims (14)
- 축사 내에 설치되어 가축의 중량을 측정하는 중량 측정 장치;
가축의 사육 환경을 센싱하는 환경센서부 및
상기 중량 측정 장치 및 환경센서부와 연동되어, 측정된 가축의 중량 데이터를 수집하여 표준 중량을 추정하며, 상기 표준 중량과 센싱된 사육 환경에 따라 축사 내의 사육 환경을 제어하는 서버를 포함하며,
상기 중량 측정 장치는,
상기 가축이 안착할 공간을 마련하는 안착플레이트;
상기 안착플레이트와 연결부에 의해 연결되어 안착플레이트에 안착된 가축의 무게를 측정하는 로드셀;
상기 로드셀을 지지하는 지지부 및
상기 지지부와 연결되며 축사 내에 고정되는 고정부를 포함하고,
상기 연결부는 진자 운동 하도록 형성되되,
상기 연결부의 진자 운동은, 상기 로드셀에 감지되는 무게가 설정된 시간을 초과하는 시점에 시작되도록 형성되며, 진자 운동 시작 후 로드셀에 무게가 감지되지 않은 순간부터 설정된 시간을 초과하는 시점에 끝나도록 형성되는 것을 특징으로 하는 중량 측정 장치를 이용한 가축 생계 균일도 관리 시스템.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 연결부 또는 지지부는,
길이 가변이 가능한 것을 특징으로 하는 중량 측정 장치를 이용한 가축 생계 균일도 관리 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 환경센서부는,
온도, 습도, 이산화탄소, 암모니아 중 하나 이상을 포함하여 센싱하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 중량 측정 장치를 이용한 가축 생계 균일도 관리 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 표준 중량의 추정은,
수집된 중량 데이터를 클러스터링(Clustering)으로 추정하는 것을 특징으로 하는 중량 측정 장치를 이용한 가축 생계 균일도 관리 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 서버와 연동되어, 상기 추정된 표준 중량을 표준 중량 범위의 기준치에 도달했는지에 대한 비교와 상기 환경센서부의 센싱 정보를, 출력하는 모니터링부를 더 포함하는 중량 측정 장치를 이용한 가축 생계 균일도 관리 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 중량 측정 장치는,
상기 안착플레이트에 진동을 발생시키는 햅틱 모터를 더 포함하는 중량 측정 장치를 이용한 가축 생계 균일도 관리 시스템.
- 제 7 항에 있어서,
상기 중량 측정 장치가 복수개 구비 될 경우,
상기 복수의 중량 측정 장치는 진동전달관에 의해 서로 연결되고,
상기 햅틱 모터는 복수개의 중량 측정 장치 중 하나 또는 일부에만 구비되는 것을 특징으로 하는 중량 측정 장치를 이용한 가축 생계 균일도 관리 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 중량 측정 장치를 촬상하며 그리드를 가늠자로 하여, 가축의 움직임을 구분하는 움직임 구분 카메라를 더 포함하며,
상기 움직임 구분 카메라에 따른 가축이 움직이지 않은 것으로 판별될 시에만 측정되는 가축의 중량 데이터를 유효 중량 데이터로 수집하는 것을 특징으로 하는 중량 측정 장치를 이용한 가축 생계 균일도 관리 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 축사 내의 임의의 가축을 촬상하되, 분광 센서를 구비하여 상기 촬상되는 가축의 스펙트럼을 추출하는 분광 카메라를 더 포함하는 중량 측정 장치를 이용한 가축 생계 균일도 관리 시스템.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 중량 측정 장치는,
상기 안착플레이트 하단에 소정의 무게를 형성하는 무게추를 장착하는 것을 특징으로 하는 중량 측정 장치를 이용한 가축 생계 균일도 관리 시스템.
- 축사 내에 설치되어 가축의 중량을 측정하는 중량 측정 장치;
가축의 사육 환경을 센싱하는 환경센서부 및
상기 중량 측정 장치 및 환경센서부와 연동되어, 측정된 가축의 중량 데이터를 수집하여 표준 중량을 추정하며, 상기 표준 중량과 센싱된 사육 환경에 따라 축사 내의 사육 환경을 제어하는 서버를 포함하며,
상기 중량 측정 장치는,
상기 가축이 안착할 공간을 마련하는 안착플레이트;
상기 안착플레이트와 연결부에 의해 연결되어 안착플레이트에 안착된 가축의 무게를 측정하는 로드셀;
상기 로드셀을 지지하는 지지부 및
상기 지지부와 연결되며 축사 내에 고정되는 고정부를 포함하고,
상기 고정부는,
고정플레이트;
상기 고정플레이트에 힌지 결합되는 'u' 자형의 결속부재 및
상기 중량 측정 장치가 고정될 면상에 마련되되, 환봉 형태로서 일측이 개방되어 상기 결속부재의 수평부가 삽입될 수 있고, 모터에 의해 구동되는 회전기어와 맞물려 고정축을 축심으로 회전하는 고정커버를 포함하는 중량 측정 장치를 이용한 가축 생계 균일도 관리 시스템.
- 제 13 항에 있어서,
상기 고정부는,
상기 회전기어의 기어치 센싱 갯수를 이용하여 상기 고정커버의 회전위치를 판별하는 회전 위치 판별 센서를 더 포함하여,
고정부의 결속 상태를 판별하는 중량 측정 장치를 이용한 가축 생계 균일도 관리 시스템.
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