KR20190048709A - 사물인터넷 기반 곤충사육 시스템 - Google Patents

사물인터넷 기반 곤충사육 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 원격지에서도 곤충의 상태 관리 및 사육환경 제어를 용이하게 실시하여 효율이 높고 생산성이 뛰어난 사물인터넷 기반 곤충사육 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따른 사물인터넷 기반 곤충사육 시스템은 곤충 사육을 위함 함체부가 마련되는 사육장과, 상기 사육장의 내부 사육 환경을 제어하기 위한 환경제어유닛과, 상기 환경제어유닛의 제어정보를 확인하고, 환경제어유닛의 구동을 제어하기 위한 제어신호를 입력할 수 있는 사용자단말기를 포함하되, 상기 사용자단말기는 상기 환경제어유닛과 인터넷통신망을 통해 연결된 사용자 PC 또는 무선인터넷 통신망을 통해 무선 연결되는 무선단말기인 것이 바람직하다.

Description

사물인터넷 기반 곤충사육 시스템 {INSECT BREEDING SYSTEM BASED ON IoT}
본 발명은 사물인터넷 기반 곤충사육 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 원격지에서도 곤충의 상태 관리 및 사육환경 제어를 용이하게 실시하여 효율이 높고 생산성이 뛰어난 사물인터넷 기반 곤충사육 시스템에 관한 것이다.
곤충은 혐오 대상으로 여겨졌었으나, 최근 농가의 신성장 동력으로 부상하여 새로운 농가 소득원으로 자리 잡고 있다.
학습이나 체험을 위한 곤충 사육을 비롯해 파충류와 같은 애완 동물의 사료용으로 대량의 곤충 사육을 진행하기도 하였으며, 최근에는 식용으로 사용되는 곤충도 생겨나면서 곤충 산업의 규모가 증가하고 있다.
그러나 곤충을 키우는 농가에서는 투입인력 대비 생산효율이 높지 않으며, 곤충을 사육하는 농가의 수가 늘어남에 따라 각 농가의 매출이 감소하면서 곤충사육 산업이 어려움에 처하고 있다.
따라서 최소한의 인력으로 효율적인 곤충사육이 이루어질 수 있는 자동 사육 시스템의 필요성이 있었다.
한국등록특허 제10-1765425호 : 곤충 사육박스 한국등록실용신안 제20-0483551호 : 곤충사육을 위한 가변형 다단 베드
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 사물인터넷을 통해 원격지에서도 곤충의 사육 환경에 대한 정보를 확인하고, 사육장의 환경조건을 제어하여 최소의 인력으로도 효율적인 곤충 사육이 가능한 사물인터넷 기반 곤충사육 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 사물인터넷 기반 곤충사육 시스템은 곤충 사육을 위함 함체부가 마련되는 사육장과, 상기 사육장의 내부 사육 환경을 제어하기 위한 환경제어유닛과, 상기 환경제어유닛의 제어정보를 확인하고, 환경제어유닛의 구동을 제어하기 위한 제어신호를 입력할 수 있는 사용자단말기를 포함하되, 상기 사용자단말기는 상기 환경제어유닛과 인터넷통신망을 통해 연결된 사용자 PC 또는 무선인터넷 통신망을 통해 무선 연결되는 무선단말기인 것이 바람직하다.
상기 환경제어유닛은 상기 사육장 또는 함체부 내부의 환경정보를 측정하기 위한 환경계측센서와, 상기 사육장 또는 함체부 내부의 온도를 조절하는 온도조절부와, 상기 사육장 또는 함체부 내부의 공기를 외부 공기와 순환하도록 제어하는 공조조절부와, 상기 사육장 또는 함체부 내부의 습도를 조절하는 습도조절부와, 상기 사육장 또는 함체부 내부의 조도를 조절하는 조도조절부와, 상기 사육장 또는 함체부의 영상을 촬영하는 영상촬영부와, 상기 사용자단말기와 통신을 통해 정보를 송수신할 수 있으며, 상기 환경계측센서의 측정정보와 영상촬영부의 촬영영상을 상기 사용자단말기로 전달하며, 상기 사용자단말기로부터 입력되는 제어신호 또는 상기 환경계측센서에서 측정된 측정정보에 따라 설정된 값으로 상기 사육장 또는 함체부의 온도와 공조, 습도 및 조도를 조절하도록 상기 온도조절부와 공조조절부, 습도조절부 및 조도조절부를 구동하는 메인제어부를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 함체부는 소정의 내부공간을 가지며 곤충이 사육되는 다수개의 개별사육기들이 수용되는 상부함체와, 상기 상부함체의 하부에 소정간격 이격되도록 마련되고 내부에 상기 개별사육기들이 수용될 수 있도록 형성되는 하부함체를 포함하되, 상기 온도조절부는 상기 상부함체와 하부함체의 사이에서 상기 상부함체와 하부함체의 길이방향을 따라 연장되는 메인연장관과, 상기 메인연장관에 길이방향을 따라 소정간격 이격되도록 다수개가 분기되어 각각 상부 함체 및 하부함체로 연결되는 복수개의 분기관들과, 상기 메인연장관의 단부에 마련되는 선택형 개폐밸브와, 상기 선택형 개폐밸브에 각각 연결되어 상기 함체부로 가열공기 또는 냉각공기를 공급하는 온기공급부와 냉기공급부를 포함하고, 상기 공조조절부는 상기 상부함체와 하부함체로부터 각각 연장되는 공조관과, 상기 공조관의 단부에 설치되며 상기 공조관을 통해 상기 함체부의 내부로 외부공기를 투입할 수 있도록 형성되는 송풍기를 포함하며, 상기 습도조절부는 상기 공조관의 일측에 설치되는 습도조절챔버와, 상기 습도조절챔버를 통과하는 공기 중의 습도를 높이도록 상기 습도조절챔버의 일측에 설치되어 습도조절챔버의 내부로 수분을 공급하는 가습기와, 상기 습도조절챔버의 타측에 설치되어 습도조절챔버를 통과하는 공기 중의 수분을 제거하기 위해 펠티어소자를 포함하는 제습기를 구비하고, 상기 조도조절부는 상기 함체부의 일측에 설치되어 상기 함체부를 향해 광을 조사할 수 있는 엘이디 광조사부를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 사물인터넷 기반 곤충사육 시스템은 PC 또는 휴대단말기를 통해 곤충 사육장의 환경정보를 확인 및 제어할 수 있으며, 효율적으로 사육 환경을 곤충의 사육에 최적화된 상태로 유지할 수 있어 곤충 사육의 효율을 높이고 수익성을 극대화할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 사물인터넷 기반 곤충사육 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 개념도,
도 2는 도 1의 사육장 내의 사육환경을 제어하기 위한 환경제어유닛의 구성을 개략적으로 도시한 구성도,
도 3은 곤충 사육 함체의 일 실시예를 도시한 사시도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 사물인터넷 기반 곤충사육 시스템에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도면을 참조하면 본 발명의 사물인터넷 기반 곤충사육 시스템(10)은 함체부(200)가 설치되는 사육장(100)과, 상기 사육장(100)의 내부 환경을 제어하기 위한 환경제어유닛(300)과, 관리자가 사용하는 사용자단말기(400)를 포함한다.
사육장(100)은 함체부(200)가 설치될 수 있는 소정의 공간을 제공하는 곳으로, 그 크기와 형태는 다양하게 형성될 수 있다.
사용자단말기(400)는 관리자가 사육장(100) 내부 환경을 영상 또는 수치화된 측정정보를 바탕으로 인지할 수 있으며, 사육환경을 필요에 맞게 제어하도록 제어신호를 입력하기 위한 것이다.
사용자단말기(400)는 인터넷통신망을 통해 연결되는 데스크탑이나 노트북 같은 PC(410)일 수 있으며, 무선통신망을 통해 연결되는 무선단말기(420)일 수도 있다. 무선단말기(420)의 경우 스마트폰이나 테블릿 PC와 같은 개인 무선 단말기가 적용되는 것이 바람직하며, 이 경우 관리를 위한 전용 어플리케이션 형태로 설치되어 사육장(100) 내부 영상을 시청하고, 후술하는 환경계측센서(330)의 측정정보가 출력되고, 제어신호를 입력하도록 구성될 수 있다.
상기 환경제어유닛(300)은 사육장(100)과 함체부(200) 내부의 환경정보를 측정하기 위한 다수의 환경계측센서(330)와, 환경요인의 조절을 위한 조절부들 즉, 온도조절부(340), 공조조절부(350), 습도조절부(360), 조도조절부(370) 및 영상촬영부(320)와, 측정정보를 수집하고 조절부들의 구동을 제어하며 상기 사용자단말기(400)와 정보를 송수신하는 메인제어부(310)를 포함한다.
영상촬영부(320)는 사육장(100)의 내부 곳곳에 설치되는 CCTV일 수 있으며, 촬영각도가 일정하게 고정된 고정식 CCTV 또는 촬영각도를 관리자가 임의로 조정할 수 있는 이동식 CCTV가 적용될 수 있다.
이동식 CCTV일 경우 사용자단말기(400)에서 해당 카메라의 촬영방향을 관리자가 직접 조절할 수 있는 구동매커니즘을 구비하는 거치대가 사용될 수 있다.
상기 환경계측센서(330)들은 곤충의 사육 환경에 대한 수치화된 데이터를 측정 및 취득하기 위한 것으로, 온도, 습도, 조도, 공기 중 이산화탄소의 비율을 측정하는 센서들이 적용될 수 있다.
각각의 측정요소들을 측정하기 위한 개별적인 센서들을 사육장(100) 또는 함체부(200)의 내부 곳곳에 설치할 수도 있고, 하나의 환경계측센서(330)가 상기 측정요소들 즉, 온도, 습도, 조도, 이산화탄소량을 모두 측정할 수 있도록 모듈화되어 각 환경계측센서(330)를 측정장소 곳곳에 설치하도록 할 수 있다.
이 경우 각각의 환경계측센서(330)에 관리번호를 부여하여 각 환경계측센서(330)의 측정정보를 구분하여 출력함으로써 특정 장소에서의 측정정보를 관리자가 확인할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
도 3에는 함체부(200)의 일 실시예가 도시되어 있다.
본 실시예의 함체부(200)는 상하로 이격되어 있는 상부함체(210)와 하부함체(220)를 포함할 수 있다.
상기 상부함체(210)와 하부함체(220)는 모두 곤충이 사육되는 개별사육기(240)들이 수용될 수 있도록 소정의 수용공간을 제공하는데, 각 개별사육기(240)에는 동일 곤충이 사육될 수도 있고, 이종의 곤충들이 사육될 수도 있다.
상부함체(210)와 하부함체(220)는 각각 상면과 전면에 수용공간을 개폐하기 위한 슬라이딩 방식의 개폐도어(230)가 마련되어 있어서 개별사육기(240)를 인출 또는 적재할 수 있다.
상기 온도조절부(340)는 상기 상부함체(210)와 하부함체(220)의 사이에서 상기 상부함체(210)와 하부함체(220)의 길이방향을 따라 연장되는 메인연장관(341)과, 상기 메인연장관(341)에 길이방향을 따라 소정간격 이격되도록 다수개가 분기되어 각각 상부 함체 및 하부함체(220)로 연결되는 복수개의 분기관(342)들과, 상기 메인연장관(341)의 단부에 마련되는 선택형 개폐밸브(343)와, 상기 선택형 개폐밸브(343)에 각각 연결되어 상기 함체부(200)로 가열공기 또는 냉각공기를 공급하는 온기공급부(344)와 냉기공급부(345)를 포함한다.
메인제어부(310)에서 온도 제어가 필요하다고 판단하거나 사용자단말기(400)에서 제어신호를 입력하는 경우 온도조절을 위해 온도조절부(340)가 가동될 수 있는데, 승온이 필요할 경우 상기 온기공급부(344)를 구동하여 가열된 공기를 메인연장관(341)과 분기관(342)을 통해 상부함체(210)와 하부함체(220)의 내부로 공급할 수 있다. 반대로 온도를 낮춰야 하는 경우에는 냉기공급부(345)를 가동하여 냉각된 공기를 상부함체(210)와 하부함체(220)로 공급한다.
상기 선택형 개폐밸브(343)는 메인연장관(341)으로 공급되는 공기가 상기 온기공급부(344) 또는 냉기공급부(345)로부터 공급되도록 공급유로를 선택적으로 개폐한다.
상기 온기공급부(344)는 화석연료를 이용해 공기를 목표 온도까지 승온하도록 가열하는 보일러를 포함할 수 있고, 냉기공급부(345)는 냉동사이클을 통해 공기를 냉각할 수 있는 냉각수단을 포함할 수 있다. 또는 온기공급부(344)와 냉기공급부(345)가 펠티어소자에 의해 공기가 가열 또는 냉각되는 형태로 이루어질 수 있다.
상기 공조조절부(350)는 상기 상부함체(210)와 하부함체(220)로부터 각각 연장되는 공조관(351)과, 상기 공조관(351)의 단부에 설치되며 상기 공조관(351)을 통해 상기 함체부(200)의 내부로 외부공기를 투입할 수 있도록 형성되는 송풍기(352)를 포함한다.
함체부(200) 내부의 공기 중 이산화탄소량이 일정 수준 이상으로 많아지거나 기타 공기 중 산소의 비율이 일정 수준 이하로 떨어지는 경우 또는 유해가스가 감지되는 경우에는 함체부(200) 내부의 공기를 외부로 배출시키고 외부의 신선한 공기를 함체부(200) 내부로 공급하도록 공조조절부(350)를 가동한다.
상기 습도조절부(360)는 상기 공조관(351)의 일측에 설치되는 습도조절챔버(361)와, 상기 습도조절챔버(361)를 통과하는 공기 중의 습도를 높이도록 상기 습도조절챔버(361)의 일측에 설치되어 습도조절챔버(361)의 내부로 수분을 공급하는 가습기(362)와, 상기 습도조절챔버(361)의 타측에 설치되어 습도조절챔버(361)를 통과하는 공기 중의 수분을 제거하기 위해 펠티어소자를 포함하는 제습기(363)를 구비한다.
상기 습도조절부(360)는 공조조절부(350)와 함께 구동하게 되는데, 습도 조절이 필요한 경우 공조조절부(350)가 가동하면서 외부 공기를 함체부(200)의 내부로 주입하며, 이 때 함체부(200)로 주입되는 공기가 습도조절챔버(361)를 통과하면서 상기 가습기(362) 또는 제습기(363)에 의해 습도가 조절된 상태로 공급이 이루어진다.
상기 가습기(362)는 초음파를 통해 물 입자를 습도조절챔버(361)를 통과하는 공기중에 비산시켜 공기와 함께 물 입자가 함체부(200)의 내부로 유입되도록 할 수 있다.
제습기(363)의 경우 펠티어소자 또는 냉동사이클의 증발기를 포함하여 습도조절챔버(361)를 통과하는 공기중의 수분을 응결하여 제거하도록 형성될 수 있다.
상기 조도조절부(370)는 상기 함체부(200)의 일측에 설치되어 상기 함체부(200)를 향해 광을 조사할 수 있는 엘이디 광조사부를 포함한다.
조도조절부(370)는 메인제어부(310)에 의해 구동이 제어되며 설정된 시간에 자동으로 전원이 공급되거나 차단하도록 하여 일정시간 동안 광을 조사하도록 할 수 있다. 상기 조도조절부(370)는 엘이디로 이루어지는 것이 바람직한데, 사육되는 곤충의 종류에 따라 조사되는 광의 조도가 달라질 필요가 있으므로 조도값을 용이하게 조절할 수 있는 엘이디 광조사기가 조도조절부(370)로 적용되는 것이 바람직하다.
이상에서 설명한 본 발명에 따른 사물인터넷 기반 곤충사육 시스템(10)은 관리자가 사용자단말기(400)를 통해 사육장(100)과 떨어져 있는 곳에서도 사육장(100)의 내부 영상을 확인하거나 환경요소를 수치적으로 확인할 수 있고, 설정된 조건에 따라 메인제어부(310)에서 자동으로 환경요소를 제어하거나 관리자가 사용자단말기(400)를 통해 제어신호를 입력하여 사육장(100) 내부의 사육 환경을 필요에 맞게 조절함으로써 최소의 인원이 효율적이고 생산적으로 곤충 사육을 실시할 수 있다.
제시된 실시예들에 대한 설명은 임의의 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 발명은 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.
10: 사물인터넷 기반 곤충사육 시스템
100: 사육장
200: 함체부
210: 상부함체 220: 하부함체
230: 개폐도어 240: 개별사육기
300: 환경제어유닛
310: 메인제어부 320: 영상촬영부
330: 환경계측센서 340: 온도조절부
341: 메인연장관 342: 분기관
343: 선택형 개폐밸브 344: 온기공급부
345: 냉기공급부 350: 공조조절부
351: 공조관 352: 송풍기
360: 습도조절부 361: 습도조절챔버
362: 가습기 363: 제습기
370: 조도조절부
400: 사용자단말기
410: PC 420: 무선단말기

Claims (3)

  1. 곤충 사육을 위함 함체부가 마련되는 사육장과;
    상기 사육장 또는 상기 함체부의 내부 사육 환경을 제어하기 위한 환경제어유닛과;
    상기 환경제어유닛의 제어정보를 확인하고, 환경제어유닛의 구동을 제어하기 위한 제어신호를 입력할 수 있는 사용자단말기를 포함하되,
    상기 사용자단말기는 상기 환경제어유닛과 인터넷통신망을 통해 연결된 사용자 PC 또는 무선인터넷 통신망을 통해 무선 연결되는 무선단말기인 것을 특징으로 하는 사물인터넷 기반 곤충사육 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 환경제어유닛은 상기 사육장 또는 함체부 내부의 환경정보를 측정하기 위한 환경계측센서와,
    상기 사육장 또는 함체부 내부의 온도를 조절하는 온도조절부와,
    상기 사육장 또는 함체부 내부의 공기를 외부 공기와 순환하도록 제어하는 공조조절부와,
    상기 사육장 또는 함체부 내부의 습도를 조절하는 습도조절부와,
    상기 사육장 또는 함체부 내부의 조도를 조절하는 조도조절부와,
    상기 사육장 또는 함체부의 영상을 촬영하는 영상촬영부와,
    상기 사용자단말기와 통신을 통해 정보를 송수신할 수 있으며, 상기 환경계측센서의 측정정보와 영상촬영부의 촬영영상을 상기 사용자단말기로 전달하며, 상기 사용자단말기로부터 입력되는 제어신호 또는 상기 환경계측센서에서 측정된 측정정보에 따라 설정된 값으로 상기 사육장 또는 함체부의 온도와 공조, 습도 및 조도를 조절하도록 상기 온도조절부와 공조조절부, 습도조절부 및 조도조절부를 구동하는 메인제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 사물인터넷 기반 곤충사육 시스템.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 함체부는 소정의 내부공간을 가지며 곤충이 사육되는 다수개의 개별사육기들이 수용되는 상부함체와,
    상기 상부함체의 하부에 소정간격 이격되도록 마련되고 내부에 상기 개별사육기들이 수용될 수 있도록 형성되는 하부함체를 포함하되,
    상기 온도조절부는 상기 상부함체와 하부함체의 사이에서 상기 상부함체와 하부함체의 길이방향을 따라 연장되는 메인연장관과, 상기 메인연장관에 길이방향을 따라 소정간격 이격되도록 다수개가 분기되어 각각 상부 함체 및 하부함체로 연결되는 복수개의 분기관들과, 상기 메인연장관의 단부에 마련되는 선택형 개폐밸브와, 상기 선택형 개폐밸브에 각각 연결되어 상기 함체부로 가열공기 또는 냉각공기를 공급하는 온기공급부와 냉기공급부를 포함하고,
    상기 공조조절부는 상기 상부함체와 하부함체로부터 각각 연장되는 공조관과, 상기 공조관의 단부에 설치되며 상기 공조관을 통해 상기 함체부의 내부로 외부공기를 투입할 수 있도록 형성되는 송풍기를 포함하며,
    상기 습도조절부는 상기 공조관의 일측에 설치되는 습도조절챔버와, 상기 습도조절챔버를 통과하는 공기 중의 습도를 높이도록 상기 습도조절챔버의 일측에 설치되어 습도조절챔버의 내부로 수분을 공급하는 가습기와, 상기 습도조절챔버의 타측에 설치되어 습도조절챔버를 통과하는 공기 중의 수분을 제거하기 위해 펠티어소자를 포함하는 제습기를 구비하고,
    상기 조도조절부는 상기 함체부의 일측에 설치되어 상기 함체부를 향해 광을 조사할 수 있는 엘이디 광조사부를 포함하는 것을 특징으로 하는 사물인터넷 기반 곤충사육 시스템.

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