KR20180087890A - 축사 환경 최적화 자동 제어 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 축사(pen)의 환경을 최적화하기 위한 자동 제어 시스템에 관한 것으로서, 축사 내에서 측정된 소정 정보를 센싱하며, 소정 정보에 따라 축사 내의 환경을 관리하는 축사 관리 유닛; 소정 정보와 축사 내 가축의 일령 정보를 수신하여, 축사 내의 환경을 관리하도록 축사 관리 유닛을 제어하는 콘트롤 서버; 및 콘트롤 서버로부터 소정 정보와 축사 내의 환경에 대한 정보를 수신하여 디스플레이하며, 관리자로부터 일령 정보를 입력받아 일령 정보를 콘트롤 서버로 전송하여, 콘트롤 서버를 통해 축사 관리 유닛을 제어하도록 설정하는 관리자 단말기를 포함하여, 가축의 일령에 필요한 최적의 축사 환경을 자동적으로 구축하는 효과를 제공한다.

Description

축사 환경 최적화 자동 제어 시스템{Dynamic control system for optimizing condition of pen}
본 발명은 축사(pen)의 환경을 최적화하기 위한 자동 제어 시스템에 관한 것으로서, 보다 자세하게는, 축사의 온도나 습도 등을 센싱하여, 센싱된 정보는 물론 축사 내 가축의 일령 등에 기초하여 축사 내부의 공기 순환 팬(fan)이나 유입공기, 그리고 습도 조절기 등의 축사 내 환경을 제어하도록 하는 축사 환경 최적화 자동 제어 시스템에 관한 기술 분야이다.
최근 축산업의 기술과 ICT의 융합으로 새로운 축산 기술의 발달이 급격히 진행되고 있다.
현대 농업과 컴퓨터 과학 등의 다양한 학문의 융합으로 '신농업혁명'의 시대가 도래하였는데, 새로운 패러다임의 도입과 환경 여건의 변화로 미래 축산의 전망과 예측이 필요한 것으로 보인다.
이와 더불어, ICT가 접목된 축사시설 역시 현대화가 진행되고 있으나, 축산시설의 수준은 가축 사육규모의 증가와 함께 과거에 비해 비약적으로 발전한 반면, 축산선진국에 비하여 시스템화 되지 못하고 있다.
축산시설의 자동화 및 생력화의 결과로 노동력 투하량이 젖소와 비육우에서는 50%이하, 비육돈에서는 약 8% 그리고 산란계에서는 28%로 감소되었음이 밝혀졌다(축산환경과 시설, 2013).
우리나라는 세계적으로 ICT(정보통신기술) 개발을 주도하는 국가 이지만 농업분야에서의 ICT 접목은 타 산업분야에 비해 성장속도가 낮지만, 최근 들어 ICT를 접목한 환경측정 센서, 자동화된 축사시설 그리고 환경관리 소프트웨어 등이 개발되고 있다.
관련된 특허기술로는 "축사용 환경 인공 제어장치(등록 번호 제10-0536231호, 이하 "특허문헌1"이라 한다.)"가 존재한다.
특허문헌1은 축사를 관리하는 관리자가 단순히 전원스위치, 가축의 입식 월일 및 가축의 사육(성장) 단계별과 같은 기본적인 기능만 입력하면 자동적으로 모든 기능을 제어하게 함으로써, 자동으로 가축이 생활하는 축사의 공간내에서 발생되는 과도한 열과 오염된 공기를 배출시키는 동시에 적절한 온도 및 적정한 풍속을 유도하도록 신선한 공기를 유입시켜 가축을 사육(성장) 단계별로 사육하는데 적절한 환경을 제공한다.
또 다른 특허기술로 "농가용 최적 환경 제어 시스템 및 그 방법(등록 번호 제10-1535234호, 이하, "특허문헌2"라 한다.)"을 예로 들 수 있다.
특허문헌2에 따른 농가용 최적 환경 제어 시스템은 사육 또는 재배 시설 내에 어레이 형태로 배열되어 사육 또는 재배 시설 내의 환경 정보를 감지하는 다수의 센서 모듈; 센서 모듈의 감지 결과에 따라 해당 환경 정보를 개선하도록 구동하는 다수의 구동 모듈; 및 다수의 센서 모듈, 다수의 구동 모듈, 및 다수의 팬 구동 모듈 각각과 무선 통신으로 연결되며, 다수의 센서 모듈의 감지 결과에 따라 최적 환경 조건을 만족하도록 다수의 구동 모듈을 제어하고, 사육 또는 재배 시설 내의 환경 정보의 편차를 감소시키도록 다수의 팬 구동 모듈을 제어하며, 감지 결과 및 제어 현황을 사용자 단말로 전송하는 중앙 제어 서버를 포함한다.
또한, "체내온도감지를 통한 돼지의 성장단계별 축사관리시스템(공개번호 제10-2013-0126333호, 이하, "특허문헌3"이라 한다.)"과 같은 선행기술도 존재한다.
특허문헌3은 개별 축사 내의 돼지 개체에 대한 체온 측정을 성장단계별로 구분하여 실시하며, 이를 통한 축사의 설비 제어도 사육환경 제어데이터를 근거로 하여 성장단계별로 구분 관리하며, 개체의 질병상황을 나타내는 개체이상 보고메시지를 생성 및 전송하는 지역통제부와 지역통제부에서 전송된 개체이상 보고메시지에 따른 이상개체비율값을 통해 연산코드를 산출하며, 연산코드에 따라 질병 상황별 경보코드를 생성하여, 개체이상 경보메시지를 전송하되, 질병 상황에 따라 지역내 교통 통제와 비상연락을 실시하며 축사 설비기기의 제어를 위한 사육환경 제어데이터를 지역통제부에 통보하는 광역통제부와 전체 축사의 개체 질병 현황을 파악하여 다수의 광역통제부에 개체이상 경보메시지를 전달하며 전체 개체의 건강상태 및 질병 상황이 기록된 데이터베이스를 구비하며, 질병 발생 및 기상변화에 따라 변경된 사육환경 제어데이터를 다수의 광역통제부에 전달하며 지역간 교통 통제가 종합적으로 가능한 시스템이 구비되어 종합적인 개체의 질병 상황 감지 및 관리가 가능하도록 구성되는 중앙관제부로 구성되며 광역통제부가 개체이상 경보메시지를 전송하는 대상 범위는 광역통제부가 직접 관리하는 다수의 타지역통제부와 다수의 축사관리자나 다수의 방역당국 관련자가 소지한 이동단말기와 중앙관제부로 선정되어 돼지의 질병 발생 및 확산을 방지하는 것을 특징으로 한다.
그러나 이들 선행특허들은 축사 내부의 여러 정보 예컨대, 습도와 온도, 그리고 기체의 성분과 이들 정보의 목표치 도달을 위하여 그리고 균일한 분포를 위하여 순환팬과 에어 인렛(inlet) 및 아웃렛(outlet) 설비를 자동적으로 제어하며, 가축의 일령별 요구되는 이들 온도, 기체의 정보에 맞추어 이들 설비를 자동적으로 제어하도록 하는 기술적 사상은 개시하지 못하는 문제점이 있었다.
등록번호 제10-0536231호 등록번호 제10-1535234호 공개번호 제10-2013-0126333호
본 발명에 따른 축사 환경 최적화 자동 제어 시스템은 상기한 바와 같은 종래 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 다음과 같은 해결하고자 하는 과제를 제시한다.
첫째, 축사 환경은 물론 축사 내에서 사육되는 가축의 일령에 따른 최적의 환경을 데이터화하여, 이에 따른 최적의 축사 환경을 조성할 수 있는 축사 환경 제어 시스템을 제공하고자 한다.
둘째, 축사 내부의 곳곳의 환경이 균일하게 관리될 수 있도록 하는 축사 환경 제어 시스템을 제공하고자 한다.
셋째, 축사 환경을 콘트롤하는 서버와 축사 관리하는 설비 사이에 네트워킹이 단절되는 경우에도 미리 설정된 정보를 통해 축사 관리가 일시적으로 자동으로 구축될 수 있는 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명의 해결 과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 축사 환경 최적화 자동 제어 시스템은 상기의 해결하고자 하는 과제를 위하여 다음과 같은 과제 해결 수단을 가진다.
본 발명에 따른 축사 환경 최적화 자동 제어 시스템은 축사 내에서 측정된 소정 정보를 센싱하며, 상기 소정 정보에 따라 상기 축사 내의 환경을 관리하는 축사 관리 유닛; 상기 소정 정보와 축사 내 가축의 일령 정보를 수신하여, 상기 축사 내의 환경을 관리하도록 상기 축사 관리 유닛을 제어하는 콘트롤 서버; 및 상기 콘트롤 서버로부터 상기 소정 정보와 상기 축사 내의 환경에 대한 정보를 수신하여 디스플레이하며, 관리자로부터 상기 일령 정보를 입력받아 상기 일령 정보를 상기 콘트롤 서버로 전송하여, 상기 콘트롤 서버를 통해 상기 축사 관리 유닛을 제어하도록 설정하는 관리자 단말기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 축사 환경 최적화 자동 제어 시스템의 상기 축사 관리 유닛은, 상기 축사 내에 배치되어, 상기 소정 정보를 센싱하는 축사 센싱 유닛; 및 상기 축사 내에 배치되어, 상기 축사 내의 환경을 조절하도록 제공되는 축사 설비 유닛을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 따른 축사 환경 최적화 자동 제어 시스템의 상기 축사 센싱 유닛은, 상기 축사 내의 각 위치에 배치되어, 상기 축사 내의 각 위치에 따른 온도 정보를 취득하는 온도 센싱부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 따른 축사 환경 최적화 자동 제어 시스템의 상기 축사 센싱 유닛은, 상기 축사 내의 각 위치에 배치되어, 상기 축사 내의 각 위치에 따른 습도 정보를 취득하는 습도 센싱부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 따른 축사 환경 최적화 자동 제어 시스템의 상기 축사 설비 유닛은, 상기 축사 내에 배치되어, 상기 축사 내의 기체 내 포함된 미리 설정된 기체 성분의 성분비를 측정하는 기체 분석부를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 따른 축사 환경 최적화 자동 제어 시스템의 상기 축사 설비 유닛은, 상기 축사 내에 다수 배치되어, 상기 축사 내의 공기를 순환시키는 순환팬 조절부; 및 상기 온도 센싱부로부터 상기 축사 내의 각 위치에 따른 온도 정보를 수신하여, 온풍 또는 냉풍을 발생시켜 상기 온풍 또는 냉풍을 상기 순환팬 조절부를 통해 상기 축사 내에 순환시켜 상기 축사 내의 온도를 조절하는 온도 조절부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 따른 축사 환경 최적화 자동 제어 시스템의 상기 축사 설비 유닛은, 상기 축사 내에 다수 배치되어, 상기 축사 내의 공기를 순환시키는 순환팬 조절부; 및 상기 습도 센싱부로부터 상기 축사 내의 각 위치에 따른 습도 정보를 수신하여, 상기 순환팬 조절부의 연동을 통해 상기 축사 내의 공기를 순환시켜, 상기 축사 내의 환경에 습기를 가습 또는 제습하는 습도 조절부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 따른 축사 환경 최적화 자동 제어 시스템의 상기 축사 설비 유닛은, 상기 축사 내에 다수 배치되어, 상기 축사 내의 공기를 순환시키는 순환팬 조절부; 상기 기체 분석부로부터 상기 축사 내의 기체 내 포함된 미리 설정된 기체 성분의 성분비가 기준 범위를 벗어나는 경우, 상기 축사의 외벽에 배치된 개구를 개폐하도록 하는 커튼 조절부; 및 상기 기체 분석부로부터 상기 축사 내의 기체 내 포함된 미리 설정된 기체 성분의 성분비가 기준 범위를 벗어나는 경우, 상기 축사 외부의 공기를 상기 축사 내부로 인입시키는 에어유입 조절부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 따른 축사 환경 최적화 자동 제어 시스템의 상기 콘트롤 서버는, 상기 축사 내의 습도, 온도 또는 기체 성분의 성분비 중 어느 하나에 대한 정보가 상기 축사 내의 각 위치에 따라 편차가 발생하는 경우, 상기 순환팬 조절부를 조절하여, 상기 편차를 제거하는 편차 조절부를 더 포함하며, 상기 축사 관리 유닛은, 상기 축사 내의 습도, 온도 또는 기체 성분의 성분비에 대한 최적 정보치를 상기 콘트롤 서버로부터 수신하여 저장하는 데이터베이스를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 따른 축사 환경 최적화 자동 제어 시스템의 상기 콘트롤 서버는, 상기 축사 내의 가축의 일령에 따른, 최적 축사 환경 정보를 저장하는 일령 기록부를 더 포함하여, 상기 최적 축사 환경 정보에 따라 상기 축사 설비 유닛을 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.
이상과 같은 구성의 본 발명에 따른 축사 환경 최적화 자동 제어 시스템은 다음과 같은 효과를 제공한다.
첫째, 축사 내 가축의 일령에 따른 최적의 환경을 기록한 DB인 일령기록부와 DB에 따라 축사 관리 유닛을 조절하는바, 가축의 일령에 필요한 최적의 축사 환경을 자동적으로 구축하는 효과를 제공한다.
둘째, 온도센싱부, 편차조절부 또는 순환팬조절부 등의 연동에 따라, 축사 내 곳곳에 설치된 온도의 편차를 줄여줄 수 있는 효과를 제공한다.
셋째, 축사 설비 유닛은 내부적으로 미리 설정된 정보에 따라 어느 정도의 시간은 자동 동작할 수 있는바, 천재지변과 같은 네트워크의 장애에도 불구하고 축사 관리에 지장이 발생하지 않도록 하는 효과를 제공한다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 축사 환경 최적화 자동 제어 시스템의 주요 구성과 상관 관계를 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 축사 환경 최적화 자동 제어 시스템의 일 구성 요소인 관리자 단말기의 일 예시들을 도시한 개념도이다.
도 3은 본 발명에 따른 축사 환경 최적화 자동 제어 시스템의 일 구성 요소인 콘트롤 서버의 하위 구성들을 도시한 블록도이다.
도 4는 본 발명에 따른 축사 환경 최적화 자동 제어 시스템의 일 구성 요소인 축사 관리 유닛의 하위 구성들을 도시한 블록도이다.
도 5는 본 발명에 따른 축사 환경 최적화 자동 제어 시스템의 일 실시예에 따른, 축사와 축사 관리 유닛의 구체적인 하위 구성들의 적용예를 도시한 개념도이다.
도 6은 본 발명에 따른 축사 환경 최적화 자동 제어 시스템의 또 다른 실시예에 따라, 축사 내 각 온도 정보에 따른 온도 편차를 조절하고 가축의 일령에 따라 온도를 세팅하기 위해 축사 설비 유닛의 각 하위 구성들을 제어하는 것을 도시한 블록도이다.
도 7은 도 6의 또 하나의 실시예에 따라, 축사 내 각 온도 정보에 따라 순환팬을 조절하여, 축사 내 각 위치들의 온도 차이를 없애는 과정을 도시한 개념도이다.
본 발명에 따른 축사 환경 최적화 자동 제어 시스템은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 기술적 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 축사 환경 최적화 자동 제어 시스템의 주요 구성과 상관 관계를 도시한 블록도이다. 도 2는 본 발명에 따른 축사 환경 최적화 자동 제어 시스템의 일 구성 요소인 관리자 단말기의 일 예시들을 도시한 개념도이다. 도 3은 본 발명에 따른 축사 환경 최적화 자동 제어 시스템의 일 구성 요소인 콘트롤 서버의 하위 구성들을 도시한 블록도이다. 도 4는 본 발명에 따른 축사 환경 최적화 자동 제어 시스템의 일 구성 요소인 축사 관리 유닛의 하위 구성들을 도시한 블록도이다. 도 5는 본 발명에 따른 축사 환경 최적화 자동 제어 시스템의 일 실시예에 따른, 축사와 축사 관리 유닛의 구체적인 하위 구성들의 적용예를 도시한 개념도이다. 도 6은 본 발명에 따른 축사 환경 최적화 자동 제어 시스템의 또 다른 실시예에 따라, 축사 내 각 온도 정보에 따른 온도 편차를 조절하고 가축의 일령에 따라 온도를 세팅하기 위해 축사 설비 유닛의 각 하위 구성들을 제어하는 것을 도시한 블록도이다. 도 7은 도 6의 또 하나의 실시예에 따라, 축사 내 각 온도 정보에 따라 순환팬을 조절하여, 축사 내 각 위치들의 온도 차이를 없애는 과정을 도시한 개념도이다.
본 발명에 따른 축사 환경 최적화 자동 제어 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 관리자 단말기(10), 콘트롤 서버(100), 및 축사 관리 유닛(200)을 기본적으로 포함하게 된다.
먼저 관리자 단말기(10)는 축사를 모니터링하고 관리하는 관리인이 콘트롤 서버(100)와 네트워킹하여, 궁극적으로는 축사 관리 유닛(200)의 각종 센서와 설비를 모니터링하고 관리하기 위한 구성이다.
관리자 단말기(10)는 도 2에 도시된 바와 같이, 스마트폰(11)이나 테블릿PC(12), 또는 데스크톱(13) 등일 수 있다.
관리자 단말기(10)는 축사 내에서 입수된 소정 정보를 축사 관리 유닛(200)과 콘트롤 서버(100)를 통해 수신하여, 이를 디스플레이하여 관리자에게 현재의 축사 환경에 대한 상태를 보여줄 수 있다. 뿐만 아니라, 관리자 단말기(10)는 관리자로부터 기타 명령어나 축사 내 가축의 종류와 가축의 일령에 대한 정보를 입력받은 후, 명령어에 따른 축사 관리 유닛(200)의 동작 상태를 디스플레이하여 해당 축사가 관리자의 지배하에 관리되고 있음을 디스플레이할 수도 있음은 물론이다.
관리자 단말기(10)는 도 2에 도시된 예시들에 한정되지 않고, 타 서버 등과 유무선의 데이터 통신이 가능하며, 내부에 애플리케이션 등의 프로그램을 다운받아 설치하여, 상술한 바와 같은 콘트롤 서버(100) 등과 네트워킹을 통해 궁극적으로는 축사의 환경을 모니터링하고 관리할 수 있는 단말기이면 그 종류에는 제한이 없다고 할 것이다.
축사 관리 유닛(200)은 도 5에 도시된 바와 같은 축사 내부에 제공되어 각종의 센서 등을 통해 소정의 정보를 센싱하며, 이러한 소정의 정보에 따라 축사 내의 환경을 직접 관리하게 되는 구성이다.
여기서의 소정의 정보란, 축사 내의 환경과 축사 내의 가축의 일령, 월령, 연령에 따른 정보를 의미한다.
소정의 정보의 축사 내 환경에는 온도, 습도, 기체 성분 보다 자세하게는 CO2의 성분에 대한 성분비에 대한 정보도 포함할 수 있다.
콘트롤 서버(100)는 상술한 바와 같은 축사 관리 유닛(200)과 관리자 단말기(10)를 상호 매개하는 구성임과 동시에, 이들 축사 관리 유닛(200) 및 관리자 단말기(10)와 직접 및 간접적으로 데이터 통신을 할 수 있다.
콘트롤 서버(100)는 관리자 단말기(10)로부터의 축사 내 가축의 종류와 가축의 일령 그리고 기타 명령을 수신하여, 상술한 바와 같은 축사 관리 유닛(200)을 제어할 수 있으며, 관리자 단말기(10)의 명령을 미리 수신하고 이를 데이터베이스(102, 도 2 참조)에 저장한 후, 자동적으로 이러한 명령에 따라 축사 관리 유닛(200)을 제어할 수도 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 축사 관리 유닛(200)은 축사 센싱 유닛(210)과 축사 설비 유닛(220)의 두 축으로 나뉘어질 수 있다.
먼저, 축사 센싱 유닛(210)은 상술한 바와 같이, 축사 내의 소정의 정보를 입수하는 센싱 기능을 담당한다.
축사 센싱 유닛(210)은 축사 내에 배치되어 각종의 축사 내 정보를 입수하게 되는데, 이러한 정보의 입수 방식에는 다양한 센서가 사용될 수 있다.
축사 센싱 유닛(210)이 입수하는 소정 정보에는 온도, 기체 성분비, 습도 등의 정보가 될 수 있는바, 축사 센싱 유닛(210)의 구체적인 실시예에는 습도계, 온도계, 기체 성분 측정기 등이 포함될 수 있다.
상술한 바와 같은, 축사 센싱 유닛(210)을 구성하는 실시예들은 축사 내의 어느 한 위치에만 설치될 수도 있음은 물론, 여러 위치에 상황에 따라 적절히 복수 개가 배치되어 적용될 수 있음은 물론이다.
축사 설비 유닛(220)은 축사 내의 환경에 직접 혹은 간접적인 변화를 이끌어내는 설비를 직접 혹은 간접적으로 관리하는 구성이다.
축사 설비 유닛(220)은 축사 내의 습도나 온도 그리고 기체 성분비를 조절할 수 있도록 하는 실시예들이 포함될 수 있는데, 각종의 팬(Fan)이나 가습기나 제습기 그리고 온풍기, 열풍기, 에어컨 등이 포함될 수 있음은 물론이며, 축사 내부에 이산화탄소의 비중이 증가하면 축사 내 환기를 돕기 위하여 외부 공기의 유입을 위한 에어 인렛(Air inlet) 등의 장치가 포함될 수 있다.
여기서 에어 인렛 장치에는 쿨링패드(예, CELdek MIT edge 등)와 거터 시스템(Gutter system)이 사용되어 유입되는 공기의 쾌적함을 조절할 수도 있다.
그리고 이러한 에어 인렛의 유형으로는 벽면형의 에어 인렛은 물론, 천정에서 설치된 Air Manager 등의 형태일 수도 있다.
이들 축사 설비 유닛(220)을 구성하는 실시예들은 단수가 아니라 복수로 이루어질 수 있음은 물론이다.
축사 센싱 유닛(210)은 도 4에 도시된 바와 같이, 축사 내의 환경 중 온도 정보를 입수하기 위하여 온도 센싱부(212)를 포함할 수 있다.
여기서 온도 센싱부(212)는 일반적으로 사용되는 아날로그 방식의 온도계가 아닌, 전자 온도계 방식이 바람직하며, 이러한 전자식의 온도계가 취득한 온도 정보는 상술한 바와 같이, 축사 환경의 모니터링의 일 요소임과 동시에 축사 환경의 제어를 위한 기준 정보가 되기도 한다.
온도 센싱부(212)를 구성할 수 있는 전자식 온도계는 상술한 바와 같이 축사 내의 곳곳에 배치되어, 축사 내의 곳곳의 온도 정보를 취득할 수 있으며, 이러한 각 위치별 온도 정보는 후술하게 되는 축사 내 온도의 편차를 줄이기 위한 설비 제어의 기준 정보가 된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 축사 센싱 유닛(210)은 습도 센싱부(211)를 포함할 수 있다.
습도 센싱부(211) 역시 취득한 습도 정보를 데이터 통신을 통하여 콘트롤 유닛(100) 및 관리자 단말기(10)로 전송해야 하는바, 아날로그 방식의 습도계가 아닌, 전자 습도계 방식이 바람직하다. 습도 센싱부(211)가 취득한 습도 정보 역시 축사 환경의 모니터링을 위한 일 요소임과 동시에 축사 환경의 최적화를 위한 기준 정보가 될 수 있다.
습도 센싱부(211) 역시 구성되는 전자식 습도계가 축사 내부의 곳곳에 배치되어, 축사 내의 각 부위의 습도 정보를 취득할 수 있는바, 이러한 각 위치별 습도 정보는 후술하게 되는 축사 내 습도의 편차를 줄이기 위한 설비 제어의 기준 정보가 될 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 축사 설비 유닛(220)은 기체 분석부(213)를 포함할 수 있다.
기체 분석부(213) 역시 취득한 기체 성분 정보를 데이터 통신을 통하여 콘트롤 유닛(100) 및 관리자 단말기(10)로 전송해야 하는바, 아날로그 방식이 아닌, 전자식이 바람직하다.
기체 분석부(213)가 취득한 기체 정보 역시 축사 환경의 모니터링을 위한 일 요소임과 동시에 축사 환경의 최적화를 위한 기준 정보가 될 수 있다.
기체 분석부(213) 역시 구성되는 기체 성분 분석 장치가 축사 내부의 곳곳에 배치되어, 축사 내의 각 부위의 기체 성분 정보를 취득할 수 있는바, 이러한 각 위치별 기체 성분 정보는 후술하게 되는 축사 내 기체 성분의 편차를 줄이기 위한 설비 제어의 기준 정보가 될 수 있다.
여기서 기체 성분 분석을 위한 대상 기체는 주로 이산화탄소(CO2) 혹은 메탄가스(CH4) 등일 수 있으며, 이러한 대상 기체는 미리 설정된 기체로서 데이터베이스(102, 230)에 저장될 수 있다. 아울러, 본 발명을 실시하고자 하는 자는 대상 기체의 종류에 따라 기체 분석부(213)의 적절한 상용화된 실시예를 취하면 될 것이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 축사 환경 최적화 자동 제어 시스템의 축사 설비 유닛(220)은 순환팬 조절부(221)와 온도 조절부(224)를 포함할 수 있다.
먼저, 순환팬 조절부(221)은 축사 내에 다수 배치된 순환팬을 각각 독립적으로 제어할 수 있으며, 이러한 순환팬의 조절을 통하여 축사 내의 공기를 적절히 순환시킬 수 있게 된다.
온도 조절부(224)는 상술한 순환팬 조절부(221)를 콘트롤하는 구성임과 동시에, 온풍 또는 냉풍을 발생시킬 수 있는 구성이다.
온도 조절부(224)는 도 5에 도시된 바와 같은 온풍기 또는 에어컨(미도시) 등을 실시예로 포함할 수 있으며, 이러한 실시예를 통하 온풍(또는 열풍)이나 에어컨의 가동을 한다.
온도 조절부(224)의 이러한 온풍 또는 냉풍의 송풍 동작과 함께, 순환팬 조절부(221)를 동작시켜 축사 내의 공기를 순환시켜, 목적하는 온도까지 온도의 상승 혹은 온도의 하락을 촉진할 수 있다.
도 4 및 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 축사 환경 최적화 자동 제어 시스템의 축사 설비 유닛(220)은 순환팬 조절부(221)와 습도 조절부(223)를 포함할 수 있다.
순환팬 조절부(221)는 상술한 바와 같이, 축사 내에 다수 배치되어 축사 내의 공기를 순환시키는 구성이다.
습도 조절부(223)는 가습기 혹은 제습기를 포함할 수 있으며, 이러한 가습 작용이나 제습의 작용을 통해 축사 내의 습도를 직접 혹은 간접적으로 조절할 수 있게 된다.
습도 조절부(223)는 순환팬 조절부(221)와의 연동을 통하여 가습 혹은 제습의 작용 후, 순환팬을 가동시켜 축사 내의 습도를 목적하는 습도까지 가습 혹은 제습을 촉진할 수 있다.
도 4 및 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 축사 환경 최적화 자동 제어 시스템의 축사 설비 유닛(220)은 순환팬 조절부(221)와 커튼 조절부(222), 그리고 에어유입 조절부(225)를 포함할 수 있다.
순환팬 조절부(221)는 상술한 바와 같이, 축사 내에 다수 배치되어, 축사 내의 공기를 순환시키는 구성이다.
커튼 조절부(222)는 도 5에 도시된 바와 같이, 윈치 커튼 등과 같이 축사의 외벽에 배치된 개구 등을 개폐할 수 있는 구성이다.
상술한 바와 같이, 기체 분석부(213)가 축사 내의 기체를 분석하여, 축사 내 기체에 미리 설정된 기체 예컨대 이산화탄소 등의 성분비가 기준 범위를 벗어나는 경우에, 커튼 조절부(222)는 이러한 기준 범위를 벗어나는 상황을 인지하여 축사의 외벽에 설치된 개구를 개방(혹은 폐쇄)하여 외부의 공기가 내부로 유입될 수 있도록 할 수 있다.
에어유입 조절부(225)의 경우, 상술한 바와 같이 기체 분석부(213)가 축사 내의 기체 내에 포함된 미리 설정된 기체 예컨대, 이산화탄소의 성분비가 기준 범위를 벗어나면, 축사 외부의 공기를 축사 내부로 강제 인입할 수 있다.
에어 유입 조절부(225)의 경우, 도 5에 도시된 바와 같이, 대형팬(fan)을 이용하여, 그리고 자동 입기 셔터 등을 이용하여 외부의 공기를 강제 인입시킬 수 있음은 물론, 이러한 공기에는 쿨링 패드와 거터 시스템의 추가 장착도 가능하여 인입되는 공기의 쾌적성을 조절할 수 있음은 물론이다.
도 3 및 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 축사 환경 최적화 자동 제어 시스템의 콘트롤 서버(100)는 편차조절부(110)를 포함할 수 있다.
편차 조절부(110)는 축사 내의 습도나 온도 또는 기체 성분의 성분비 중 어느 하나에 대한 정보가 축사 내의 각 위치에 따라 편차가 발생하는 경우, 순환팬 조절부(221)를 조절하여, 이러한 편차를 제거하는 구성이다.
이 경우, 축사 내의 습도나 온도 또는 기체 성분의 성분비에 대한 최적 정보치에 대한 정보는 콘트롤 서버(100)로부터 수신하여 데이터베이스(230)에 저장될 수 있으며, 이렇게 데이터베이스(230)에 저장된 정보를 통해 축사 관리 유닛(220)은 콘트롤 서버(100)와의 데이터 통신이 끊기는 경우에도 자체 데이터베이스(230)에 저장된 최적 정보치에 맞추어 편차 조절부(110)가 작동하여 축사 내의 환경을 최적의 상태로 유지 및 관리할 수 있게 된다.
나아가, 콘트롤 서버(100)는 일령 기록부(120)를 더 포함할 수 있는데, 이러한 일령 기록부(120)는 축사 내에 가축의 종류와 가축 종류의 일령에 따라 필요한 축사의 최적화된 환경 정보를 저장하는 구성이다.
이러한 일령 기록부(120)의 정보와 편차 조절부(110)의 연동에 따라, 축사 내의 환경이 축사 내 위치에 따라 편차가 발생하는 경우, 혹은 일령 정보에 따라 축사 환경 적절하지 않는 경우, 그리고 이러한 일령 정보에 따라 축사 곳곳의 환경 상태에 편차가 발생하는 경우에는 편차 조절부(110)가 순환팬 조절부(221)의 개별적이며 독립적인 제어를 통하여 편차를 제거하게 된다.
일령 기록부(120)에 저장되는 일령에 따른 최적화된 환경 정보는 축사 내의 일령 1일째 온도 편균치, 습도 평균치, 그리고 이산화탄소 평균치 등을 최초 기준치로 설정하여 사용할 수 있다.
도 4 및 도 6을 참고하면, 축사 관리 유닛(220)의 온도 센싱부(212)로부터 축사 내 각 위치의 온도 정보를 수신한 콘트롤 서버(100)의 편차 조절부(110)는 이들 온도에 편차가 발생하는 경우, 순환팬 조절부(221)를 가동하여 이들 위치에 따른 온도 편차를 줄이게 된다.
위의 예에서 나아가, 도 7을 참고하면, 축사 내의 온도가 최고 온도 26도씨, 그리고 축사 내의 최저 온도가 23도씨로 위치에 따라 편차가 발생되면, Fan 1에서 Fan 8까지 팬을 돌려 이들 위치에 따른 온도 편차를 제거하고 이에 따라 축사 내의 온도 환경은 그 위치에 따라 온도 편차가 발생하지 않게 되며, 이러한 균일한 온도의 관리는 축사 내에 존재하는 가축의 균일한 성장 환경 관리가 도모될 수 있다.
뿐만 아니라, 축사 일정 위치에 따른 온도 편차의 방지는 축사 내 특정 위치에 발생될 수 있는 응결이나 곰팡이 등의 발생도 방지할 수 있어, 축사 환경의 쾌적성을 유지하는데 도움이 될 수 있다.
다만, 이러한 경우에도 순환팬에 따라 최고 속도로 운영되는 팬과 최저 속도로 운영되는 팬의 경우, 최고 속도의 80%를 넘지 않게 하는 것이 바람직한데, 이는 팬의 과도한 가동에 따른 설비의 무리 등을 방지하기 위함이다.
아울러, 편차가 발생하지 않는 경우에도, 순환팬은 최고 속도의 50% 정도를 일정하게 유지시켜, 앞으로 발생될 있는 온도 등의 편차 등을 예방하게 된다.
또 다른 온도 편차에 따른 실시예로, 1) 축가 표준 온도에서 축가 온도가 8도씨가 상승하는 경우, 축사 내의 소형팬은 동작하며, 쿨링 패드와 윈치 커튼은 동작하고 9~10여개의 대형 50인치 팬이 동작하고 에어 인렛은 닫힌 후, 에어컨의 동작이 이루어질 수 있다.
2) 축사가 표준 온도에서 7도씨 상승하는 경우, 소형팬과 쿨링패드는 동작하고, 7~8개의 대형 50인치 팬은 작동하면서 에어 인렛은 닫히게 할 수 있다.
3) 축사가 표준 온도에서 6도씨 상승하는 경우, 소형팬은 동작하며, 5~6개의 대형 50인치 팬이 동작하면서 에어 인렛은 30~40%만 동작할 수 있도록 조절할 수 있다.
4) 축사가 표준 온도에서 5도씨 상승하는 경우, 소형팬은 동작하면서3~4개의 대형 50인치 팬은 동작하고 에어 인렛은 20~30%만 동작할 수 있다.
5) 축사가 표준 온도에서 4도씨 상승하는 경우, 소형팬은 동작하면서 1~2개의 대형 50인치 팬은 동작하고, 에어 인렛은 10~20%만이 동작할 수 있다.
6) 축사가 표준 온도에서 1 내지 3도씨 상승하는 경우, 최소환기만을 위해 팬의 10초 동작과 1분 정지를 반복하여 목적하는 표준 온도까지 이르게 할 수 있다.
반대로 7) 축사가 표준 온도에서 5도씨가 하락하는 경우, 열풍기를 동작시키고 소형팬의 동작은 정지시킬 수 있다. 이 경우에도 순환팬의 가동은 유지될 수 있다.
8) 축사가 표준 온도에서 4도씨가 하락하는 경우, 열풍기는 동작함과 동시에 최소 환기만을 유지 즉, 10초 환기 1분 정지 등의 패턴 반복을 통해 목적하는 표준 온도까지 축사 온도를 끌어 올릴 수 있다.
9) 축사가 표준 온도에서 1 내지 3도씨 하락하는 경우, 최소환기 즉, 소형팬의 10초 동작과 1분 정지의 패턴을 반복하여 축사 내의 온도를 목적하는 표준 온도까지 끌어 올릴 수 있다.
이산화탄소의 기체 성분비에 따른 축사 환경 관리의 실시예로 다음과 같이 진행될 수 있다. 물론 이와 같은 예시는 축사의 개별 환경에 따라 얼마든지 재조정될 수 있다.
A) 축사 내 이산화탄소의 농도가 5000ppm인 경우(참고 이산화탄소 표준 농도는 2500ppm이라고 상정), 소형팬을 20분 동작하고 1분 정지의 패턴을 반복하여 이산화탄소를 표준 농도로 유지시킬 수 있다.
B) 축사 내 이산화탄소의 농도가 4500ppm인 경우, 소형팬을 15분 동작하고 1분 정지의 패턴을 반복하여 이산화탄소를 표준 농도로 유지시킬 수 있다.
C) 축사 내 이산화탄소의 농도가 4000ppm인 경우, 소형팬을 10분 동작하고 1분 정지의 패턴을 반복하여 이산화탄소를 표준 농도로 유지시킬 수 있다.
D) 축사 내 이산화탄소의 농도가 3500ppm인 경우, 소형팬을 5분 동작하고 1분 정지의 패턴을 반복하여 이산화탄소를 표준 농도로 유지시킬 수 있다.
E) 축사 내 이산화탄소의 농도가 3000ppm인 경우, 소형팬을 1분 동작하고 1분 정지의 패턴을 반복하여 이산화탄소를 표준 농도로 유지시킬 수 있다.
습도에 따른 축사 환경 관리의 실시예로 다음과 같이 진행될 수 있다. 물론 이와 같은 예시는 축사의 개별 환경에 따라 얼마든지 재조정될 수 있다.
a) 축사 내 습도가 95%에 도달하는 경우, 소형팬을 20분 동작하고 1분 정지시키는 패턴을 반복하여 설정 습도를 표준 습도(70%)로 도달시킬 수 있다.
b) 축사 내 습도가 90%에 도달하는 경우, 소형팬을 15분 동작하고 1분 정지시키는 패턴을 반복하여 설정 습도를 표준 습도(70%)로 도달시킬 수 있다.
c) 축사 내 습도가 85%에 도달하는 경우, 소형팬을 10분 동작하고 1분 정지시키는 패턴을 반복하여 설정 습도를 표준 습도(70%)로 도달시킬 수 있다.
d) 축사 내 습도가 80%에 도달하는 경우, 소형팬을 5분 동작하고 1분 정지시키는 패턴을 반복하여 설정 습도를 표준 습도(70%)로 도달시킬 수 있다.
e) 축사 내 습도가 75%에 도달하는 경우, 소형팬을 1분 동작하고 1분 정지시키는 패턴을 반복하여 설정 습도를 표준 습도(70%)로 도달시킬 수 있다.
f) 축사 내 습도가 45%에 도달하는 경우, 안개분무를 10분 동작하고 1분 정지시키는 패턴을 반복하여 설정 습도를 표준 습도(70%)로 도달시킬 수 있다.
g) 축사 내 습도가 50%에 도달하는 경우, 안개분무를 5분 동작하고 1분 정지시키는 패턴을 반복하여 설정 습도를 표준 습도(70%)로 도달시킬 수 있다.
h) 축사 내 습도가 55%에 도달하는 경우, 안개분무를 1분 동작하고 1분 정지시키는 패턴을 반복하여 설정 습도를 표준 습도(70%)로 도달시킬 수 있다.
본 발명의 권리 범위는 특허청구범위에 기재된 사항에 의해 결정되며, 특허 청구범위에 사용된 괄호는 선택적 한정을 위해 기재된 것이 아니라, 명확한 구성요소를 위해 사용되었으며, 괄호 내의 기재도 필수적 구성요소로 해석되어야 한다.
10: 관리자 단말기
100: 콘트롤 서버 101: 중앙제어부
102: 데이터베이스 110: 편차 조절부
120: 일령 기록부 200: 축사 관리 유닛
210: 축사 센싱 유닛 211: 습도 조절부
212: 기체 분석부 220: 축사 설비 유닛
221: 순환팬 조절부 222: 커튼 조절부
223: 습도 조절부 224: 온도 조절부
225: 에어유입 조절부 230: 데이터베이스

Claims (10)

  1. 축사 내에서 측정된 소정 정보를 센싱하며, 상기 소정 정보에 따라 상기 축사 내의 환경을 관리하는 축사 관리 유닛;
    상기 소정 정보와 축사 내 가축의 일령 정보를 수신하여, 상기 축사 내의 환경을 관리하도록 상기 축사 관리 유닛을 제어하는 콘트롤 서버; 및
    상기 콘트롤 서버로부터 상기 소정 정보와 상기 축사 내의 환경에 대한 정보를 수신하여 디스플레이하며, 관리자로부터 상기 일령 정보를 입력받아 상기 일령 정보를 상기 콘트롤 서버로 전송하여, 상기 콘트롤 서버를 통해 상기 축사 관리 유닛을 제어하도록 설정하는 관리자 단말기를 포함하는 것을 특징으로 하는 축사 환경 최적화 자동 제어 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 축사 관리 유닛은,
    상기 축사 내에 배치되어, 상기 소정 정보를 센싱하는 축사 센싱 유닛; 및
    상기 축사 내에 배치되어, 상기 축사 내의 환경을 조절하도록 제공되는 축사 설비 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 축사 환경 최적화 자동 제어 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 축사 센싱 유닛은,
    상기 축사 내의 각 위치에 배치되어, 상기 축사 내의 각 위치에 따른 온도 정보를 취득하는 온도 센싱부를 포함하는 것을 특징으로 하는 축사 환경 최적화 자동 제어 시스템.
  4. 제2항에 있어서, 상기 축사 센싱 유닛은,
    상기 축사 내의 각 위치에 배치되어, 상기 축사 내의 각 위치에 따른 습도 정보를 취득하는 습도 센싱부를 포함하는 것을 특징으로 하는 축사 환경 최적화 자동 제어 시스템.
  5. 제2항에 있어서, 상기 축사 설비 유닛은,
    상기 축사 내에 배치되어, 상기 축사 내의 기체 내 포함된 미리 설정된 기체 성분의 성분비를 측정하는 기체 분석부를 포함하는 것을 특징으로 하는 축사 환경 최적화 자동 제어 시스템.
  6. 제3항에 있어서, 상기 축사 설비 유닛은,
    상기 축사 내에 다수 배치되어, 상기 축사 내의 공기를 순환시키는 순환팬 조절부; 및
    상기 온도 센싱부로부터 상기 축사 내의 각 위치에 따른 온도 정보를 수신하여, 온풍 또는 냉풍을 발생시켜 상기 온풍 또는 냉풍을 상기 순환팬 조절부를 통해 상기 축사 내에 순환시켜 상기 축사 내의 온도를 조절하는 온도 조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 축사 환경 최적화 자동 제어 시스템.
  7. 제4항에 있어서, 상기 축사 설비 유닛은,
    상기 축사 내에 다수 배치되어, 상기 축사 내의 공기를 순환시키는 순환팬 조절부; 및
    상기 습도 센싱부로부터 상기 축사 내의 각 위치에 따른 습도 정보를 수신하여, 상기 순환팬 조절부의 연동을 통해 상기 축사 내의 공기를 순환시켜, 상기 축사 내의 환경에 습기를 가습 또는 제습하는 습도 조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 축사 환경 최적화 자동 제어 시스템.
  8. 제5항에 있어서, 상기 축사 설비 유닛은,
    상기 축사 내에 다수 배치되어, 상기 축사 내의 공기를 순환시키는 순환팬 조절부;
    상기 기체 분석부로부터 상기 축사 내의 기체 내 포함된 미리 설정된 기체 성분의 성분비가 기준 범위를 벗어나는 경우, 상기 축사의 외벽에 배치된 개구를 개폐하도록 하는 커튼 조절부; 및
    상기 기체 분석부로부터 상기 축사 내의 기체 내 포함된 미리 설정된 기체 성분의 성분비가 기준 범위를 벗어나는 경우, 상기 축사 외부의 공기를 상기 축사 내부로 인입시키는 에어유입 조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 축사 환경 최적화 자동 제어 시스템.
  9. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 콘트롤 서버는,
    상기 축사 내의 습도, 온도 또는 기체 성분의 성분비 중 어느 하나에 대한 정보가 상기 축사 내의 각 위치에 따라 편차가 발생하는 경우, 상기 순환팬 조절부를 조절하여, 상기 편차를 제거하는 편차 조절부를 포함하며,
    상기 축사 관리 유닛은,
    상기 축사 내의 습도, 온도 또는 기체 성분의 성분비에 대한 최적 정보치를 상기 콘트롤 서버로부터 수신하여 저장하는 데이터베이스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 축사 환경 최적화 자동 제어 시스템.
  10. 제9항에 있어서, 상기 콘트롤 서버는,
    상기 축사 내의 가축의 상기 일령 정보에 따른, 최적 축사 환경 정보를 저장하는 일령 기록부를 더 포함하여, 상기 최적 축사 환경 정보에 따라 상기 축사 설비 유닛을 제어하는 것을 특징으로 하는 축사 환경 최적화 자동 제어 시스템.
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