KR102598201B1 - 사일로 및 빈의 블랙홀 및 싱크홀 방지 방법 및 시스템 - Google Patents

사일로 및 빈의 블랙홀 및 싱크홀 방지 방법 및 시스템 Download PDF

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Abstract

사일로 및 빈의 블랙홀 및 싱크홀 방지 방법 및 시스템이 제공된다. 본 발명의 실시예에 따른 사료 저장고 관리 시스템은, 사료 저장고의 내부를 3D 스캔하는 3D 스캐너, 사료 저장고를 타격 및 진동하는 타격 및 진동부 및 3D 스캐너에 의해 생성된 스캔 데이터를 기초로 사료 저장상태를 판별하고 판별된 사료 저장상태를 기초로 타격 및 진동부를 제어하는 프로세서를 포함한다. 이에 의해, 사료 저장고에서 블랙홀이나 싱크홀을 방지할 수 있어, 사료 저장고의 내벽에 사료가 고착되어 부패하지 않아, 궁극적으로 신선한 사료 급이에 의한 가축들의 건강 개선과 생산성 증대가 가능해진다.

Description

사일로 및 빈의 블랙홀 및 싱크홀 방지 방법 및 시스템{Method and system for preventing black hole and sink hole in silo and bin}
본 발명은 사일로(silo) 및 빈(bin) 관리 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 사일로 및 빈에 저장되는 사료를 최상의 상태로 유지시키기 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다.
도 1은 농장에서 사육하는 가축들에게 급이하는 사료들을 저장하는 저장고인 빈을 촬영한 사진이다. 사료공장에서 사료를 저장하거나 산업공장에서 원재료를 보관하는 저장고는 사일로라고 하는데, 사일로와 빈은 엄격한 구분 없이 혼용되고 있으므로, 이하에서는 이들을 저장고로 통칭한다.
도 2는 사료 저장고의 내부에서 발생하는 블랙홀(Black hole) 현상의 설명에 제공되는 도면이다. 도 2의 (a) 내지 (c)에 도시된 바와 같이 블랙홀 현상은 사료가 사료 저장고의 내벽에 고착되고 중앙부에서만 하부로 빠져 나가는 현상이다. 도 2의 (d)에 도시된 바와 같이 사료 저장고 내벽의 사료를 제거하지 않고 새로운 사료를 투입하게 되면 내벽에 고착되는 사료가 더욱 두터워지게 된다. 도 3에는 블랙홀 현상이 악화된 상태의 사료 저장고를 촬영한 사진이다.
도 4는 사료 저장고의 내부에서 발생하는 싱크홀(Sink hole) 현상의 설명에 제공되는 도면이다. 싱크홀 현상은 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이 사료의 가장 자리가 굳으면서 중앙부에 공기구멍이 생기고, 도 4의 (c)에 도시된 바와 같이 사료가 빠져 나가면서 공기 구멍이 커져 상부에 굳어져 있던 사료가 저절로 또는 도 4의 (d)에 도시된 바와 같이 새로 투입되는 사료에 의해 무너져 내리는 현상이다.
블랙홀 현상은 사료 저장고의 내벽에서 싱크홀 현상은 저장고의 내벽 외에 사료의 상부에서도 사료가 단단하게 굳어지는 케이킹(caking) 현상을 발생시킨다. 도 5에는 케이킹된 사료를 촬영한 사진이다. 이와 같은 케이킹된 사료는 부패된 경우가 많기 때문에, 내벽에서 떨어져 나가거나 상부에서 무너져 내려 가축에게 급이되는 경우, 가축의 건강 상태가 나빠지고, 그 결과 생산성이 떨어지게 되는 문제가 있다.
한국등록특허 제10-1946311호(2019.01.31) 한국공개특허 제10-2020-0079356호(2020.07.03)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 사료 저장고에서 블랙홀이나 싱크홀을 방지하기 위한 방법 및 시스템을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 사료 저장고 관리 시스템은, 사료 저장고의 내부를 3D 스캔하는 3D 스캐너; 사료 저장고를 타격 및 진동하는 타격 및 진동부; 및 3D 스캐너에 의해 생성된 스캔 데이터를 기초로 사료 저장상태를 판별하고, 판별된 사료 저장상태를 기초로 타격 및 진동부를 제어하는 프로세서;를 포함한다.
프로세서는, 사료 저장고에 저장된 사료의 중앙부에서 경사도가 임계치를 초과한 것으로 판별되면, 타격 및 진동 동작이 이루어지도록 타격 및 진동부를 제어할 수 있다.
타격 및 진동부는, 사료 저장고의 외부 측면에 설치되어 있을 수 있다. 타격 및 진동부는, 사료 저장고의 상부에 설치되는 제1 타격 및 진동부; 및 사료 저장고의 하부에 설치되는 제2 타격 및 진동부;를 포함할 수 있다.
프로세서는, 경사도가 제1 임계치를 초과하면 제1 타격 및 진동부만 동작하도록 제어하고, 경사도가 제1 임계치 보다 큰 제2 임계치를 초과하면 제1 타격 및 진동부와 제2 타격 및 진동부 모두가 동작하도록 제어할 수 있다.
프로세서는, 스캔 데이터를 기초로 사료 저장고에 저장된 사료 무게를 추정하고, 추정된 사료 무게를 기초로 타격 및 진동부의 타격 및 진동 강도를 제어할 수 있다.
프로세서는, 일몰 시간대에는 타격 및 진동부의 타격 및 진동 강도를 정해진 강도 미만으로 제한할 수 있다.
프로세서는, 현재 시간대가 급이 시간대이면, 급이 시간대가 지나간 이후에 타격 및 진동 동작이 이루어지도록 타격 및 진동부를 제어할 수 있다.
프로세서는, 정해진 시간 동안 온도 강하가 정해진 기준을 넘어서면, 타격 및 진동 동작이 이루어지도록 타격 및 진동부를 제어할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 사료 저장고 관리 방법은, 사료 저장고의 내부를 3D 스캔하는 단계; 스캔 단계에 의해 생성된 스캔 데이터를 기초로 사료 저장상태를 판별하는 단계; 및 판별된 사료 저장상태를 기초로, 사료 저장고의 타격 및 진동을 제어하는 단계;를 포함한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 사료 저장고에서 블랙홀이나 싱크홀을 방지할 수 있어, 사료 저장고에서 사료가 고착되어 부패하지 않아, 궁극적으로 신선한 사료 급이에 의한 가축들의 건강 개선과 생산성 증대가 가능해진다.
도 1은 농장에서 사육하는 가축들에게 급이하는 사료들을 저장하는 사료 빈을 촬영한 사진,
도 2와 도 3은 사료 저장고의 내부에서 발생하는 블랙홀 현상의 설명에 제공되는 도면들,
도 4는 사료 저장고의 내부에서 발생하는 싱크홀 현상의 설명에 제공되는 도면,
도 5는 케이킹된 사료를 촬영한 사진,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 사료 저장고 관리 시스템의 외관 구성을 나타낸 도면,
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 사료 저장고 관리 시스템의 전체 구성을 나타낸 블럭도,
도 8과 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 사료 저장고 관리 방법의 설명에 제공되는 흐름도들, 그리고,
도 10과 도 11은 싱크홀 및 블랙홀이 발생한 사료 저장상태를 예시한 도면들이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
본 발명의 실시예에서는 사일로나 빈과 같은 사료 저장고에서 블랙홀이나 싱크홀 현상을 방지하여, 사료 저장고에서 사료가 고착되어 부패되지 않도록 하기 위한 방법 및 시스템을 제시한다.
이를 위해 본 발명의 실시예에서는 사료 저장고 내부를 3D 스캔하여 사료 저장고에 사료가 고착되어 사료의 중앙부가 아래로 꺼진 형상이 되는 블랙홀이나 싱크홀이 발생되었는지 판별하고, 발생시 사료 저장고를 타격 및 진동하여 고착된 사료를 내벽으로부터 분리시킨다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 사료 저장고 관리 시스템의 외관 구성을 나타낸 도면이다. 본 발명의 실시예에 따른 사료 저장고 관리 시스템은 도시된 바와 같이, 3D 스캐너(110), 상부-타격 및 진동부(151) 및 하부-타격 및 진동부(152)를 포함하여 구성된다.
3D 스캐너(110)는 사료 저장고(10)의 상면에 설치되어 사료 저장고(10)의 내부를 3D 스캔한다. 3D 스캐너(110)에 의해 생성된 3D 데이터는 사료 저장고(10)의 내부 사료 저장상태를 분석하는데 이용된다.
상부-타격 및 진동부(151)는 사료 저장고(10)의 외부에서 상부 측면을 타격하거나 진동을 가하기 위한 구성이고, 하부-타격 및 진동부(152)는 사료 저장고(10)의 외부에서 하부 측면을 타격하거나 진동을 가하기 위한 구성이다.
도 6에서 상부-타격 및 진동부(151)와 하부-타격 및 진동부(152)는 하나만이 도시되어 있는데, 도시와 설명의 편의를 위한 것으로 이들의 개수와 위치에 대해서는 제한이 없다.
즉, 상부-타격 및 진동부(151)는 사료 저장고(10)의 상부 둘레를 따라 필요한 개수 만큼 설정된 간격을 따라 설치될 수 있고, 하부-타격 및 진동부(152)도 마찬가지로 사료 저장고(10)의 하부 둘레를 따라 필요한 개수 만큼 설정된 간격을 따라 설치될 수 있다.
나아가 상부-타격 및 진동부(151)와 하부-타격 및 진동부(152)의 위치를 사료 저장고(10)의 외부가 아닌 내부로 변경하는 것도 가능하며, 이 경우에도 개수와 간격을 다양하게 구현할 수 있다.
상부-타격 및 진동부(151)와 하부-타격 및 진동부(152)에 의한 사료 저장고(10)의 타격 및 진동은 정해진 시간 동안에 걸쳐 연속적으로 이루어진다. 나아가 타격 강도는 적정하게 제어되는데, 강한 임팩트 외에 진동과 같은 미세한 타격 및 진동으로 제어될 수도 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 사료 저장고 관리 시스템의 전체 구성을 나타낸 블럭도이다. 본 발명의 실시예에 따른 사료 저장고 관리 시스템은 도시된 바와 같이, 3D 스캐너(110), 통신부(120), 프로세서(130), 저장부(140) 및 타격 및 진동부(150)를 포함하여 구성된다.
3D 스캐너(110)는 도 6을 통해 전술한 바 있으므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다. 타격 및 진동부(150)는 전술한 도 6에 도시된 상부-타격 및 진동부(151)와 하부-타격 및 진동부(152)를 포함하는 구성이다.
프로세서(130)는 3D 스캐너(110)에 의해 생성된 스캔 데이터를 기초로 사료 저장고(10) 내부의 사료 저장상태를 판별하고, 판별된 사료 저장상태를 기초로 타격 및 진동부(150)의 타격 및 진동 동작을 제어한다.
구체적으로 프로세서(130)는 사료 저장고(10)의 내부에 싱크홀 및 블랙홀이 발생한 경우 즉시 타격 및 진동부(150)의 타격 및 진동 동작을 제어할 수 있는데, 보다 효과적으로 싱크홀 및 블랙홀을 제거하기 위해 타격 및 진동 방식을 적정하게 제어한다. 프로세서(130)에 의한 타격 및 진동 제어 방법에 대해서는 상세히 후술한다.
저장부(140)는 프로세서(130)가 기능하고 동작함에 있어 필요한 저장 공간을 제공하고, 통신부(120)는 프로세서(130)에 의해 판별된 사료 저장고(10)의 사료 저장상태와 프로세서(130)에 의한 타격 및 진동 제어 결과를 농장주 단말(미도시)로 전송한다.
이하에서는 프로세서(130)가 사료 저장고(10)의 사료 저장상태를 판별하여 타격 및 진동부(150)의 타격 및 진동 동작을 제어하는 과정에 대해 도 8과 도 9를 참조하여 상세히 설명한다. 도 8과 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 사료 저장고 관리 방법의 설명에 제공되는 흐름도이다.
먼저 도 8에 도시된 바와 같이 3D 스캐너(110)가 사료 저장고(10)의 내부를 스캔하면(S210), 프로세서(130)는 S210단계에서 생성된 스캔 데이터를 기초로 사료 형상을 3D로 복원한 다음(S220), S220단계에서 복원된 3D 사료 형상에서 중앙부에 생성된 홀의 경사도(기울기)를 산출한다(S230).
사료 저장고(10)의 내부에 블랙홀이나 싱크홀이 생성되었다면 S230단계에서 경사도는 큰 값으로 산출될 것이고, 그렇지 않다면 S230단계에서 경사도는 0 또는 작은 값으로 산출될 것이다.
도 10에는 S230단계에서 경사도가 큰 값으로 산출되는 경우 사료 저장고(10)에서의 사료 저장상태를 예시하였다. 그리고 도 11에는 S230단계에서 경사도가 보다 더 큰 값으로 산출되는 경우 사료 저장고(10)에서의 사료 저장상태를 예시하였다.
도 10에 예시된 바와 같이 S230단계에서 계산된 경사도가 임계치-1(Th1)을 초과하는 경우라면(S240-Y), 프로세서(130)는 사료 저장고(10)를 타격 및 진동할 수단으로 상부-타격 및 진동부(151) 만을 선택한다(S250).
반면 도 11에 예시된 바와 같이 S230단계에서 계산된 경사도가 임계치-1(Th1) 보다 더 큰 임계치-2(Th2)를 초과하는 경우라면(S260-Y), 프로세서(130)는 사료 저장고(10)를 타격 및 진동할 수단으로 상부-타격 및 진동부(151)와 하부-타격 및 진동부(152) 모두를 선택한다(S270).
한편 S230단계에서 계산된 경사도가 임계치-1(Th1) 이하인 경우(S240-N & S260-N), 블랙홀이나 싱크홀이 발생하지 않았으므로 사료 저장고(10)의 타격 및 진동을 위한 절차를 수행하지 않고 종료한다.
하지만 S230단계에서 계산된 경사도가 임계치-1(Th1)을 초과하여 블랙홀이나 싱크홀이 발생한 것으로 판단된 경우에는(S240-Y or S260-Y), 도 9에 도시된 후속 절차를 수행한다.
구체적으로 도 9에 도시된 바와 같이 프로세서(130)는 S220단계에서 복원된 3D 사료 형상으로부터 사료 저장고(10)에 저장되어 있는 사료의 무게를 추정한다(S310).
사료의 무게는 3D 사료 형상을 통해 파악되는 부피에 사료의 단위 밀도를 곱한 값으로 추정할 수 있다.
프로세서(130)는 S310단계에서 추정된 사료 무게를 기초로 상부-타격 및 진동부(151) 및 및 또는 하부-타격 및 진동부(152)의 타격 및 진동 강도를 설정한다(S320). 타격 및 진동 강도는 사료 무게에 비례하도록 한다. 즉 사료 무게가 무겁게 추정될 수록 타격 및 진동 강도는 강하게 설정되고, 사료 무게가 가벼울 수록 타격 및 진동 강도는 약하게 설정된다.
사료 중앙부에 형성된 홀의 경사도가 임계치-1(Th1)을 초과하고 임계치-2(Th2) 이하인 경우라면 상부-타격 및 진동부(151)에 대해서만 타격 및 진동 강도를 설정하면 되지만, 경사도가 임계치-2(Th2)를 초과하는 경우라면 상부-타격 및 진동부(151)와 하부-타격 및 진동부(152) 모두에 대해 타격 및 진동 강도를 설정하여야 한다.
이후 프로세서(130)는 현재 시간대가 일몰 시간대 인지 판단한다(S330). 일몰 시간대는 계절에 따라 달라지는데, 겨울이 여름 보다 더 길다.
S330단계에서 현재 시간대가 일몰 시간대로 판단되면(S330-Y), 프로세서(130)는 S320단계에서 설정된 상부-타격 및 진동부(151) 및 및 또는 하부-타격 및 진동부(152)의 타격 및 진동 강도를 정해진 강도로 제한한다(S340).
타격 및 진동 강도를 제한하는 것은 일몰 시간대에 소음으로 인해 농장에서 사육하는 가축들과 농장에 거주하는 사람들에게 소음으로 인한 피해를 최소화하기 위한 것이다.
이후 프로세서(130)는 설정한 내용에 따라 상부-타격 및 진동부(151) 및 및 또는 하부-타격 및 진동부(152)에 의한 사료 저장고(10)의 타격 및 진동을 제어한다(S350).
지금까지 사료 저장고의 블랙홀 및 싱크홀 방지 방법 및 시스템에 대해 바람직한 실시예를 들어 상세히 설명하였다.
위 실시예에서는 사료 저장상태를 기초로 사료 저장고를 타격 및 진동하는 기법을 제시하였는데, 사료 저장상태가 아닌 외부 환경을 기초로 사료 저장고를 타격 및 진동하는 과정을 추가할 수 있다.
이를 테면 결로가 생길 가능성이 높은 환경이 되면, 구체적으로 정해진 시간 동안 온도 강하가 정해진 기준을 넘어서게 되면, 프로세서(130)가 타격 및 진동부(150)를 가동시켜 타격 및 진동 동작이 이루어지도록 할 수 있다. 이를 테면, 밤 사이 기온이 급격하게 떨어지면서 아침이 된 경우에 사료 저장고(10)를 타격 및 진동하는 것이다.
나아가 사료 저장고(10)에 대한 타격 및 진동에 의해 가축들의 급이가 방해되지 않도록 구현할 수 있다. 구체적으로 싱크홀 및 블랙홀이 발생한 것으로 판별되더라도, 현재 시간대가 급이 시간대이면 급이 시간대가 지나간 이후에 타격 및 진동 동작이 이루어지도록 제어하는 것이 가능하다.
이를 모두 통합하면 급이가 이루어지지 않고, 결로가 생길 가능성이 높으며, 일출 시간에 해당하는 이른 아침 시간에 타격 및 진동 동작이 이루어지도록 함이 좋을 것이다. 물론 그 외의 시간대라도 싱크홀 및 블랙홀 발생이 감지되었다면 언제라도 사료 저장고(10)를 타격 및 진동할 수 있음은 물론이다.
한편, 본 실시예에 따른 장치와 방법의 기능을 수행하게 하는 컴퓨터 프로그램을 수록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에도 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있음은 물론이다. 또한, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 기술적 사상은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 기록된 컴퓨터로 읽을 수 있는 코드 형태로 구현될 수도 있다. 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터에 의해 읽을 수 있고 데이터를 저장할 수 있는 어떤 데이터 저장 장치이더라도 가능하다. 예를 들어, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광디스크, 하드 디스크 드라이브, 등이 될 수 있음은 물론이다. 또한, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 저장된 컴퓨터로 읽을 수 있는 코드 또는 프로그램은 컴퓨터간에 연결된 네트워크를 통해 전송될 수도 있다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
10 : 사료 저장고
110 : 3D 스캐너
120 : 통신부
130 : 프로세서
140 : 저장부
150 : 타격 및 진동부
151 : 상부-타격 및 진동부
152 : 하부-타격 및 진동부

Claims (10)

  1. 사료 저장고의 내부를 3D 스캔하는 3D 스캐너;
    사료 저장고를 타격 및 진동하는 타격 및 진동부; 및
    3D 스캐너에 의해 생성된 스캔 데이터를 기초로 사료 저장상태를 판별하고, 판별된 사료 저장상태를 기초로 타격 및 진동부를 제어하는 프로세서;를 포함하고,
    타격 및 진동부는,
    사료 저장고의 상부에 설치되는 제1 타격 및 진동부; 및
    사료 저장고의 하부에 설치되는 제2 타격 및 진동부;를 포함하며,
    프로세서는,
    사료 저장고에 저장된 사료의 중앙부에서 경사도가 제1 임계치를 초과하면 제1 타격 및 진동부만 동작하도록 제어하고,
    경사도가 제1 임계치 보다 큰 제2 임계치를 초과하면 제1 타격 및 진동부와 제2 타격 및 진동부 모두가 동작하도록 제어하며,
    정해진 시간 동안 온도 강하가 정해진 기준을 넘어서면, 타격 및 진동 동작이 이루어지도록 타격 및 진동부를 제어하고,
    현재 시간대가 급이 시간대이면, 급이 시간대가 지나간 이후에 타격 및 진동 동작이 이루어지도록 타격 및 진동부를 제어하며,
    스캔 데이터를 기초로 사료 저장고에 저장된 사료 무게를 추정하고, 추정된 사료 무게를 기초로 타격 및 진동부의 타격 및 진동 강도를 제어하고,
    일몰 시간대에는 타격 및 진동부의 타격 및 진동 강도를 정해진 강도 미만으로 제한하는 것을 특징으로 하는 사료 저장고 관리 시스템.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    타격 및 진동부는,
    사료 저장고의 외부 측면에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 사료 저장고 관리 시스템.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 사료 저장고의 내부를 3D 스캔하는 단계;
    스캔 단계에 의해 생성된 스캔 데이터를 기초로 사료 저장상태를 판별하는 단계; 및
    판별된 사료 저장상태를 기초로, 사료 저장고의 타격 및 진동을 제어하는 단계;를 포함하고,
    제어 단계는,
    사료 저장고에 저장된 사료의 중앙부에서 경사도가 제1 임계치를 초과하면, 사료 저장고의 상부만 타격 및 진동하도록 제어하고,
    경사도가 제1 임계치 보다 큰 제2 임계치를 초과하면, 사료 저장고의 상부와 하부 모두가 타격 및 진동하도록 제어하며,
    정해진 시간 동안 온도 강하가 정해진 기준을 넘어서면, 타격 및 진동 동작이 이루어지도록 타격 및 진동부를 제어하고,
    현재 시간대가 급이 시간대이면, 급이 시간대가 지나간 이후에 타격 및 진동 동작이 이루어지도록 타격 및 진동부를 제어하며,
    스캔 데이터를 기초로 사료 저장고에 저장된 사료 무게를 추정하고, 추정된 사료 무게를 기초로 타격 및 진동부의 타격 및 진동 강도를 제어하고,
    일몰 시간대에는 타격 및 진동부의 타격 및 진동 강도를 정해진 강도 미만으로 제한하는 것을 특징으로 하는 사료 저장고 관리 방법.
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