KR20130002096A - The electric fence control system which uses the local-area network - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 도로(특히 고속도로)의 주변에 로드킬을 방지하게 위해 전기 울타리를 설치하고 이를 제어하는 시스템에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 태양전지를 이용하여 전원을 공급하고 전기울타리를 근거리 통신망을 이용하여 통합적으로 제어하도록 함으로써 야생동물의 효율적인 보호와 유지관리와 편리성 등을 향상시키고자 하는 것이다. The present invention relates to a system for installing and controlling an electric fence to prevent road kills in the vicinity of a road (particularly a highway), and more specifically, supplying power using a solar cell and establishing an electric fence using a local area network. Integral control is used to improve the efficient protection, maintenance and convenience of wildlife.
우리나라 도로 길이는 해마다 엄청난 속도로 증가하고 있는데, 도로가 생기면서 발생하는 '생태계 고립 현상'은 생물종의 서식지를 크게 감소시키고 이동 능력을 제한하는 원인이 되고 있는바, 도로를 가로질러 이동하던 야생동물이 자동차에 치여 발생하는 로드킬(road-kill)은 보다 직접적인 피해에 해당되며, 차도 위에서 죽어나간 야생동물의 수가 매년 급증하고 있는 것으로 나타났다.The length of roads in Korea is increasing at a tremendous speed every year, and the 'ecological isolation' caused by roads causes a significant decrease in the habitat of species and limits their ability to move. The road-kill caused by animals being hit by cars is a more direct damage, and the number of wild animals dying on the roads is increasing every year.
일반적으로 로드킬을 방지하기 위한 야생동물 침입방지용 및 생태통로로의 유도를 위한 유도펜스는 일반적으로 1.5m 정도의 높은 철책을 많이 사용하고 있다. 그러나 이러한 유도펜스는 그 자체가 상당히 고가이며, 나아가 험한 지형 등에는 설치비 또한 기하급수적으로 증가 되는 것이 사실이다. In general, induction fences for the prevention of wildlife and induction of ecological pathways to prevent road kills generally use high fences of about 1.5m high. However, these fences themselves are quite expensive, and the installation cost also increases exponentially in rough terrain.
그리고 종래 설치된 유도펜스는 도로주변의 시야를 차단하기 때문에 운전자에게 편안한 운전을 방해하기도 한다. 그래서 고속도로 관리 공단에서는 야생동물 보호와 교통사고 예방을 위해 보다 많은 곳에 야생동물 침입방지용 유도펜스를 설치하기 위해서 저렴한 가격과 시야의 불편함을 방지할 수 있는 대안을 찾고 있는 중이다.In addition, the guide fence installed in the prior art may block the driver's comfortable driving because it blocks the view around the road. Therefore, the Korea Highway Management Corporation is looking for an alternative that can prevent the inconvenience of the low price and visibility in order to install a guide fence for wildlife intrusion prevention in more places to protect wildlife and prevent traffic accidents.
일반적인 전기펜스는 종래 외국의 대형 목장 등에서 사용하기도 하였는데, 그 기능은 크게 금속 와이어로 된 울타리에 간헐적인 고압 펄스를 공급하는 것과 주간 및 야간 구동을 판단할 수 있는 조도 감지 기능, 유지 보수 작업시 장비를 On/Off 할수 있는 기능 정도이다. 이러한 종래 시스템의 경우 원격지에서 고장 유무를 신속히 파악하여 대처하거나 제어할 수 없어서 많은 어려움과 불편함을 감당할 수밖에 없었던 것이다. Conventional electric fences have been used in large farms in foreign countries, and their functions are to supply intermittent high-voltage pulses to fences made of large metal wires, illuminance detection to judge day and night driving, and equipment for maintenance work. It is a function that can turn On / Off. In the case of such a conventional system, it was not possible to quickly grasp the presence or failure of a remote site and cope with or control it, and thus had to deal with many difficulties and inconveniences.
본 발명은 상기한 문제점을 감안하여 안출한 것으로서, 고속도로 로드킬 방지용으로 저가의 적합한 전기울타리 시스템을 제안하고, 그 중에서 가장 중요한 Zigbee 기반의 솔라셀 전기울타리 원격제어시스템을 개발하여 원거리에서도 효율적인 제어가 가능하도록 하는 것이다.The present invention has been made in view of the above problems, proposes a low-cost suitable electric fence system for preventing highway road kill, and the most important of them is to develop a Zigbee-based solar electric fence remote control system to efficiently control from a distance To make it possible.
본 발명의 시스템은 솔라셀에 의해 공급된 전원을 사용하여 다수개의 지주에 고전압 발생장치와 연결된 금속 와이어를 장착시켜 순간적으로 수 kV의 고전압을 발생시킴으로써, 고속도로변 울타리에 접근하는 고라니, 노루 등과 같은 야생동물에게 전기 충격을 가해 야생동물의 고속도로 침입에 의해 발생하는 로드킬 등을 미연에 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 특히 로드킬을 피하기 위한 위험한 운전 등에 의한 교통사고를 방지할 수 있도록 함을 주요한 목적으로 하고 있다. The system of the present invention generates a high voltage of several kV by instantaneously generating a high voltage of several kV by mounting a metal wire connected to a high voltage generator to a plurality of struts using a power supplied by a solar cell, such as elk, roe deer, etc. approaching a highway fence. The main purpose is to not only prevent road kills caused by wild animals' invading highways by applying electric shock to wild animals, but also to prevent traffic accidents caused by dangerous driving to avoid road kills. I am doing it.
본 발명은 상용 전원 없이 독립적으로 동작하기 위한 태양광 발전기와 배터리, 금속 와이어로 만들어진 철책에 강한 임펄스성 전기를 공급할 수 있는 펄스전압변환기와 펄스트랜스포머, 야간에만 효율적으로 사용할 수 있도록 하기 위한 조도센서, 펄스전압변환기와 태양광 충전장치의 정상 동작을 확인하는 자가진단부, 고속도로 사무실에서 원격으로 고장 유무를 확인할 수 있도록 하기 위한 Zigbee 무선 모듈 및 금속 와이어로 구성된 철책, 지주, 접지봉 등으로 구성됨을 특징으로 한다. The present invention is a photovoltaic generator and battery for operating independently without a commercial power source, a pulse voltage converter and pulse transformer capable of supplying strong impulsive electricity to an iron fence made of metal wire, an illuminance sensor for efficient use at night, Self-diagnosis unit to check the normal operation of the pulse voltage converter and solar charging device, Zigbee wireless module to check the presence of failure remotely in the highway office, and consists of an iron fence, pillar, ground rod, etc. do.
본 발명에 의하면 저렴한 가격에 기존 유도 펜스를 대체하여 로드킬을 효과적으로 방지할 수 있을 뿐만 아니라 솔라셀 및 충전지 사용과 Zigbee 기반의 무선 네트워크를 구성하여 펜스의 고장 유무를 확인하고 관리하기 때문에 유지 비용을 최소화할 수 있어서 효과적인 운용이 가능하다. According to the present invention, it is possible to effectively prevent the road kill by replacing the existing induction fence at a low price, and to maintain the maintenance cost because it checks and manages the failure of the fence by using the solar cell and the rechargeable battery and configuring the Zigbee-based wireless network. It can be minimized, so effective operation is possible.
특히, 기존 고속도로에 적용되던 유도 펜스를 대체하게 될 경우에 설치비용이 1/7 정도로 절감될 수 있는 것으로 판단되며, 전기 울타리를 설치함으로 인하여 도로에서 야생동물 로드킬을 효과적으로 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 로드킬에 의한 2차적인 교통사고 또한 미연에 방지할 수 있어서 사고에 의한 인명손실도 줄일 수 있을 것으로 판단된다. In particular, when replacing the induction fence applied to the existing highway can be reduced by 1/7 installation cost, and the installation of an electric fence can effectively prevent wildlife roadkill on the road In addition, secondary traffic accidents caused by road kills can also be prevented beforehand, resulting in reduced casualties.
아울러 본 발명은 Zigbee 기반의 솔라셀을 적용함으로 인하여 원격지에 있는 목장에서 가축 이탈 방지 및 인삼 밭 등의 특용 작물의 경작지를 야생동물로부터의 보호, 야간 절취 등의 예방 분야에 신규 진출할 수 있는 계기가 될 것이다. In addition, the present invention by applying the Zigbee-based solar cell is an instrument that can newly advance in the field of prevention of livestock detachment and farmland of special crops, such as ginseng field in the remote pasture, from the protection of wild animals, night cutting Will be.
그리고 무선 센서네트워크를 구축해 유지보수 관리를 효율적으로 할 수 있는 입출력검사, 조도 및 온도감시, 고장 유무 판단과 같은 자가진단 등의 기술을 확보하기 때문에 향후 다양한 각종 시설을 이용한 원예산업, 특약작물 재배, 가축관리 등의 농장 자동화 사업에 진출이 용이할 등 매우 유용한 발명이라 할 것이다. In addition, we have built a wireless sensor network to secure technologies such as I / O inspection, illuminance and temperature monitoring, and failure diagnosis to efficiently manage and manage the plant. It would be a very useful invention, such as easy entry into farm automation business such as livestock management.
도 1은 본 발명의 전체 구성 개념도
도 2는 본 발명의 제어기 구성을 예시한 블럭도
도 3은 본 발명의 에너자이저 모듈에 대한 작동설명 블럭도1 is a conceptual diagram of the overall configuration of the present invention
2 is a block diagram illustrating a controller configuration of the present invention.
3 is a block diagram illustrating the operation of the energizer module of the present invention.
본 발명의 목적달성을 위해 고속도로에 전기 울타리를 설치하는 경우에는 원격지에 관리가 필요한 작업장이 무수히 많이 산재해 있는 것과 같다. 그래서 상용전원을 공급하기에는 설치 비용 및 유지비용이 너무 많이 들기 때문에 독립형으로 적합한 솔라셀과 충전지가 장착된 전기 울타리가 적합할 것이며, 고속도로 양편으로 길게 설치해야 하기 때문에 유지 보수 관리가 편리하도록 고장 유무를 자가 진단하여 무선 네트워크를 통해 고속도로 사무실에서 쉽게 확인할 수 있게 하기 위하여 무선송수신 모듈을 장착할 필요가 있을 것이다. In the case of installing the electric fence on the highway to achieve the object of the present invention is as if scattered innumerably a number of workplaces that require management in remote locations. Therefore, the installation cost and maintenance cost are too high to supply commercial power, so an electric fence with a suitable solar cell and a rechargeable battery will be suitable for a stand-alone type. In order to be able to self-diagnose and easily check in highway offices via wireless network, it will be necessary to install a wireless transceiver module.
무선 송수신기능을 갖는 원격제어기술은 여러 가지가 있는데, 그 중에서 ZigBee는 단순한 기능의 저기능성 센서 네트워크를 가능한 장점을 가지며, 또한 ZigBee의 가장 큰 특징은 평균 전력소모가 50mW 정도인 저전력이라는 점이며, UWB가 200mW, 무선LAN이 1W 정도인 점을 감안하면 매우 낮은 전력소모 특성을 갖는 점에 주목하였다. There are many remote control technologies with wireless transmit / receive function. Among them, ZigBee has the advantage of simple functional low-function sensor network, and the biggest feature of ZigBee is low power with average power consumption of 50mW. Considering that the UWB is 200mW and the wireless LAN is about 1W, it has been noted that the power consumption is very low.
한편, 2.4GHz RF 대역폭은 'ISM'이라는 명칭대로, 다양한 장비들이 혼용되는 대역폭인데다가 라이센스 비용이 없다 보니, 무수히 많은 상업용 무선통신기기들, 즉, 마이크로웨이브, 블루투스, Zigbee, WiFi 등으로 인해 노이즈가 매우 심하여 채널 간섭이 심한 대역폭이다. On the other hand, the 2.4GHz RF bandwidth is the name 'ISM', a bandwidth that is mixed with various devices and there is no license cost, so noise due to a myriad of commercial wireless devices such as microwave, Bluetooth, Zigbee, WiFi, etc. Is so severe that channel interference is severe bandwidth.
이러한 문제들을 보완하기 위해서 본 발명에 사용될 RF 모뎀은 2.4GHz ISM 대역 내에서 간섭 배제가 우수한 통신 방식인 DSSS를 사용하며, 채널 변경과 전송 데이터양의 가변이 가능한 ALM-DSSS( Auto Link Management - Direct Sequence Spread Spectrum) 방식의 Zigbee 솔류션을 적용하여 제품의 성공 가능성을 높이고자 한다. In order to solve these problems, the RF modem to be used in the present invention uses DSSS, which is a communication method with excellent interference rejection within the 2.4 GHz ISM band, and has ALM-DSSS (Auto Link Management-Direct) capable of changing channel and transmitting data amount. By applying the Sequence Spread Spectrum (Zigbee) solution, we want to increase the success of the product.
그리고 이러한 통신 방식의 블루투스나 Zigbee 얼라언스 라이센스 비용을 지불하지 않고 사용하기 때문에 생산단가를 줄일 수 있는 이점도 있다.
In addition, this communication method can reduce the production cost because it is used without paying the Bluetooth or Zigbee Alliance license fee.
이하 본 발명의 바람직한 구성실시 예를 첨부된 도면에 의거 상세히 살펴보면 다음과 같다. Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명은 도 1과 같이 하나의 제어기로 전원공급 및 제어 가능한 전기울타리(1)의 일정범위를 하나의 블록으로 하여 여러 개의 블록으로 구분한 다음 각각 제어기(10)를 설치하여 연결토록 하며, 이를 통합하여 관리할 수 있도록 메인서버(101)와 지그비모듈(102)을 구비한 통신 관리실(100)이 구비된다.The present invention divides a predetermined range of the electric fence (1) that can be supplied and controlled by a single controller into one block as one block, and then installs a controller (10) so as to connect the same. A
제어기(10)는 도 2에서 볼 수 있듯이 태양전지(11)가 구비되어 전원을 발생한 다음 배터리(12)에 저장되도록 한다. 전원의 발생은 풍력 또는 기타 발전수단으로부터 공급받을 수 있음은 물론이다. As shown in FIG. 2, the
배터리(12)의 전원을 이용하여 고압을 출력하기 위한 에너자이저모듈(30)을 구성하고 자체점검장치(13)를 구성하여 동작유무, 전원상태, 환경 등을 감지하도록 하였다.An
그리고 지그비모듈(14)을 연결하여 관리실(100)로부터 제어명령을 전달받거나 자체점검장치(13)의 감지내용을 전달할 수 있도록 구성한 것이다. And connected to the Zigbee
또한 광도전소자(15)를 구성하여 낮과 밤을 구분토록 하며, 야생동물의 이동이 많은 일몰 후에만 전기울타리(1)에 고전압을 공급토록 하는 것이 적합할 것이다. In addition, the
에너자이저모듈(30)은 도 3에 도시된 바와 같이 샘플링회로(31)를 통하여 PWM신호(수~수십 KHz의 구형파 주파수)를 트랜스에 인가할 수 있도록 DC성분을 제거하고 샘플링 주파수를 1차 트랜스(32)에 인가하도록 하였으며, 상기 1차 트랜스(32)는 1:40의 권선비를 갖도록 하였다. As shown in FIG. 3, the
또한 고전압충전기(33)를 구성하여 1차 트랜스(32)를 거친 샘플링 주파수에 의해 전압이 충전되도록 하였고, 무접점스위치(34)를 구성하여 고전압충전기(33)에 충전된 전하를 2차 펄스트랜스(16)로 방출시키는 스위치 역할을 하도록 하였으며, 최종적으로 1:20의 권선비를 갖는 2차 펄스트랜스(16)에 의해 고전압충전기(33)에 충전된 전하를 더 큰 전압으로 방출토록 한 것이다.
In addition, the
이와 같은 본 발명의 작용을 순서에 의해 살펴본다. This operation of the present invention will be described in order.
태양전지(11)가 생산한 전원이 배터리(12)에 충전되고, 충전된 전원을 1차 트랜스(32)에 연결하는데, 여기에 고전압충전기(33)에 충전을 하기 위해서 마이콤의 PWM를 인가하는 과정에서 마이콤에서 출력된 샘플링 주파수는 디지털 신호이기 때문에 이를 DC성분을 제거하고 최대한 아날로그 신호로 변환하여 1차 트랜스(32)에 신호를 인가하게 된다.The power produced by the
따라서 1차 트랜스(32)의 반대측 코일을 통해서 고전압충전기(33)에 400V정도의 전압이 충전된다.Therefore, the
상기와 같이 충전된 전압을 권선비 1:20의 2차 펄스트랜스(16)에 연결시킨 후 무접점스위치(34)를 이용하여 마이크로 시간 동안 GND와 강제로 쇼트시키면 2차 펄스트랜스(16)의 반대측 코일을 통해 약 6kV ~ 8kV 정도의 고압이 순간적으로 발생하게 되는 것이다. After the charged voltage is connected to the
이러한 고전압이 동물에 위해를 가할 우려가 존재하기도 하지만 위험한 것은 전압보다 전류이므로 동물이나 사람이 접촉하면 깜짝 놀라는 정도에 불과하기 때문에 위험성은 없다고 판단된다.There is a concern that such a high voltage may harm an animal, but since the dangerous thing is a current rather than a voltage, it is not surprising because an animal or a person is surprised to be touched.
또한 본 발명은 자체점검장치(13)에 의해 상기와 같은 작동상태나 배터리(12)의 전압상태, 조도의 상태 등을 스스로 점검하는 기능을 갖고 이러한 점검 결과를 지그비모듈(14)을 통해 관리실(100)로 전달하게 된다. 또한 관리실(11)에서도 지그비모듈(102)을 통해 제어가 가능하게 되고, 관리실의 메인서버(101)에 작동 및 관리 정보를 저장하게 된다. In addition, the present invention has a function of checking the operation state as described above, the voltage state of the
1: 전기울타리
10: 제어기
11: 태양전지
12: 배터리
13: 자체점검장치
14: 지그비모듈
15: 광도전소자
16: 2차 펄스트랜스
30: 에너자이저모듈
31: 샘플링회로
32: 1차 트랜스
33: 고전압충전기
34: 무접점스위치
100: 관리실1: electric fence
10: controller
11: solar cell
12: battery
13: Self check device
14: Zigbee Module
15: photoconductive element
16: 2nd pulse transformer
30: Energizer Module
31: sampling circuit
32: Primary transformer
33: high voltage charger
34: solid state switch
100: management office
Claims (2)
각 제어기를 통합하여 관리할 수 있도록 메인서버(101)와 지그비모듈(102)을 구비한 통신 관리실(100)이 구비되며,
제어기(10)는 태양전지(11)가 구비되어 전원을 발생한 다음 배터리(12)에 저장되도록 하고,
배터리(12)의 전원을 이용하여 고압을 출력하기 위한 에너자이저모듈(30)을 구성하고,
지그비모듈(14)을 연결하여 관리실(100)로부터 제어명령을 전달받거나 작동상태를 전달할 수 있도록 하며,
광도전소자(15)를 구성하여 낮과 밤을 구분토록 하며,
에너자이저모듈(30)은 샘플링회로(31)를 통하여 DC성분을 제거하고 샘플링 주파수를 1차 트랜스(32)에 인가하도록 하며,
에너자이저모듈(30)에는 고전압충전기(33)를 구성하여 1차 트랜스(32)를 거친 샘플링 주파수에 의해 전압이 충전되도록 하고,
무접점스위치(34)를 구성하여 고전압충전기(33)에 충전된 전하를 2차 펄스트랜스(16)로 방출시키는 스위치 역할을 하도록 하여 2차 펄스트랜스(16)에 의해 고전압충전기(33)에 충전된 전하를 더 큰 전압으로 전기울타리로 방출토록 한 것을 특징으로 하는 근거리 통신망을 이용한 전기 울타리 제어시스템.A certain range of electric fence (1) that can be supplied and controlled by one controller is divided into several blocks with one block, and then each controller 10 is installed and connected to each other.
A communication management room 100 having a main server 101 and a Zigbee module 102 is provided to integrate and manage each controller.
The controller 10 is provided with a solar cell 11 to generate power and then stored in the battery 12,
By using the power of the battery 12 to configure the energizer module 30 for outputting high pressure,
By connecting the Zigbee module 14 to receive a control command from the management room 100 or to transmit the operating state,
The photoconductive element 15 is configured to distinguish day and night,
The energizer module 30 removes the DC component through the sampling circuit 31 and applies the sampling frequency to the primary transformer 32.
The high voltage charger 33 is configured in the energizer module 30 so that the voltage is charged by the sampling frequency passed through the primary transformer 32.
The solid state switch 34 is configured to act as a switch for discharging the charge charged in the high voltage charger 33 to the secondary pulse transformer 16 to charge the high voltage charger 33 by the secondary pulse transformer 16. An electric fence control system using a local area network, characterized in that the discharged charge to the electric fence at a higher voltage.
제어기에는 자체점검장치(13)를 구성하여 동작유무, 전원상태 및 환경을 감지하여 관리실로 전달토록 함을 특징으로 하는 근거리 통신망을 이용한 전기 울타리 제어시스템.The method of claim 1,
Electric fence control system using a local area network, characterized in that the controller to configure the self-checking device (13) to detect the operation status, power status and environment to deliver to the management room.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020110063130A KR20130002096A (en) | 2011-06-28 | 2011-06-28 | The electric fence control system which uses the local-area network |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20130002096A true KR20130002096A (en) | 2013-01-07 |
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ID=47834857
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| KR1020110063130A KR20130002096A (en) | 2011-06-28 | 2011-06-28 | The electric fence control system which uses the local-area network |
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2011
- 2011-06-28 KR KR1020110063130A patent/KR20130002096A/en not_active Application Discontinuation
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