KR20190079177A - 가축의 활동량 감지 시스템 - Google Patents

가축의 활동량 감지 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 가축의 활동량 감지 시스템에 관한 것으로, 본 발명의 가축의 활동향 감지 시스템은 가축의 다리 또는 목 중 한곳에 탈착 가능하고, 상기 가축의 움직임에 따른 진동에너지 또는 열에너지를 전기에너지로 변환하고, 상기 변환된 전기에너지를 커패시터에 저장하고, 상기 저장된 전기에너지가 설정된 기준값 이상이되면 상기 전기에너지를 이용하여 미리 설정된 신호를 전송하는 에너지 하베스팅 장치, 및상기 에너지 하베스팅 장치로부터 전송된 상기 미리 설정된 신호를 수신하고, 상기 미리 설정된 신호의 수신주기와 수신패턴을 이용하여 상기 가축의 활동량을 산출하고, 상기 산출된 가축의 활동량과 기준 활동량을 비교하여 상기 가축의 상태를 진단하는 가축 관리 장치를 포함한다. 본 발명에 의하면, 자체적으로 생산하는 에너지를 이용하여 가축의 활동신호를 전송할 수 있으므로, 영구적으로 사용이 가능하고 연속적으로 가축의 활동신호를 전송할 수 있다.

Description

가축의 활동량 감지 시스템{SYSTEM FOR DETECTING MOVEMENT OF ANIMAL}
본 발명은 가축의 활동량 판단 알고리즘을 이용한 가축의 활동량 감지 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 암소는 평균 21일마다 수정 가능 기일이 돌아오며, 발정 개시 후 12시간부터 18시간까지가 수정 적기이다. 이렇게 짧은 수정 적기를 탐지하고 인공 수정을 제 때에 실시하는 것이 매우 중요하다.
만약 수정 적기를 놓칠 경우, 송아지를 생산해야 하는 암소에게 놓치는 횟수만큼 사료값이 더 들고, 암소 한 마리가 나을 수 있는 송아지의 수도 영향을 미치게 되어 축산 농가의 경제적 손실로 이어진다. 따라서, 암소의 정산적인 발정이 유도되고, 그에 따라 적당한 인공수정을 함으로써 수태율을 높이는 것이 농장의 소득과 관련된 중요한 요소가 된다.
현재 소의 발정 상태 여부를 인지하는 징후로는 거동 불안정, 냄새 맡기, 걸음걸이 횟수 증가, 발성 음변화, 승가 행위, 승가허용행위 등이 관찰되고 있다. 그러나, 이러한 발정 행위가 언제 발생할지 알 수 없으므로 관리자가 관찰하기 어려운 시간대에 발정 행위가 발생하면 관리자가 빠르게 발정 상태를 인지하지 못할 수 있다.
또한, 이러한 행위를 감지하는 센서를 가축에게 부착하여 발정 상태를 판단할 수 있으나, 이러한 센서는 가축의 활동량이 많아지면 배터리 소모가 빨라져 오작동을 일으키거나 기능이 상실된 상태로 방치될 수 있어 가축의 상태를 정확하게 파악하는데 한계가 있다.
본 발명은 가축의 몸에 착용가능하고 자체 에너지 생산이 가능한 에너지 하베스팅 장치에서 감지한 가축의 활동량을 자체 생산한 에너지를 이용하여 전송함으로써 가축의 활동량을 판단하는 가축의 활동량 감지 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 가축의 활동량 감지 시스템은 가축의 다리 또는 목 중 한곳에 탈착 가능하고, 상기 가축의 움직임에 따른 진동에너지 또는 열에너지를 전기에너지로 변환하고, 상기 변환된 전기에너지를 커패시터에 저장하고, 상기 저장된 전기에너지가 설정된 기준값 이상이 되면 상기 전기에너지를 이용하여 미리 설정된 신호를 전송하는 웨어러블 에너지 하베스팅 장치, 및 상기 에너지 하베스팅 장치로부터 전송된 상기 미리 설정된 신호를 수신하고, 상기 미리 설정된 신호의 수신주기를 이용하여 상기 가축의 활동량을 산출하고, 상기 산출된 가축의 활동량과 기준 활동량을 비교하여 상기 가축의 상태를 진단하는 가축 관리 장치를 포함한다.
또한, 가축의 활동량 감지 시스템은 상기 웨어러블 에너지 하베스팅 장치와 상기 가축 관리 장치 사이에 상기 미리 설정된 신호를 중계하는 게이트웨이를 더 포함하고, 상기 게이트웨이는 상기 웨어러블 에너지 하베스팅 장치로부터 근거리 무선통신을 이용하여 상기 미리 설정된 신호를 수신하고, 상기 가축 관리 장치로 이동 통신망 또는 무선랜을 이용하여 상기 미리 설정된 신호를 전송할 수 있다.
또한, 웨어러블 에너지 하베스팅 장치는 상기 저장된 전기에너지가 상기 근거리 무선 통신을 사용할 수 있는 전력값에 도달한 경우, 상기 설정된 기준값 이상인 것으로 판단하여, 상기 미리 설정된 신호를 전송할 수 있다.
본 발명에 의하면, 자체적으로 생산하는 에너지를 이용하여 가축의 활동신호를 전송할 수 있으므로, 영구적으로 사용이 가능하고 연속적으로 가축의 활동신호를 전송할 수 있는 효과가 있다.
또한, 착용부위에 따라 수신된 활동신호로부터 가축의 서로 다른 정보를 판단할 수 있으므로 하나의 장치로 다양한 정보를 획득할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가축의 활동량 감지 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가축의 활동량 감지 시스템에서 측정한 암소의 발정시기 판단방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 가축의 활동량 감지 시스템을 구성하는 에너지 하베스팅 장치의 착용 실시예들이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 가축의 활동량 감지 시스템의 전체 구성도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 각 실시예에 따른 가축의 활동량 감지 시스템에 대하여 설명하도록 한다.
이하의 설명에서 본 발명에 대한 이해를 명확히 하기 위하여, 본 발명의 특징에 대한 공지의 기술에 대한 설명은 생략하기로 한다. 실시예들은 본 발명의 이해를 돕기 위한 상세한 설명이며, 본 발명의 권리범위를 제한하는 것은 아니다. 따라서, 본 발명과 동일한 기능을 수행하는 균등물 역시 본 발명의 권리 범위에 속한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 구체적인 실시예들을 설명하도록 한다
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가축의 활동량 감지 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 가축의 활동량 감지 시스템(1000)은 에너지 하베스팅 장치(100), 및 가축 관리 장치(200)를 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 가축의 활동량 감지 시스템(1000)은 게이트웨이(300)를 더 포함할 수 있다.
먼저, 에너지 하베스팅 장치(100)는 가축의 다리 또는 목 중 한곳에 탈착 가능한 형태로 형성될 수 있다. 예를 들어, 소의 다리, 목 등에 채워질수 있도록 발찌 또는 목걸이 형태로 제작될 수 있고, 이물질에 오염되지 않도록 커버가 방수기능을 할 수 있는 재질로 제작될 수 있다. 에너지 하베스팅 장치(100)는 웨어러블 형태로 형성될 수 있다.
또한, 웨어러블 에너지 하베스팅 장치(100)는 에너지 변환부, 에너지 저장부, 제어부, 및 통신부를 포함하여 구성될 수 있다.
구체적으로, 에너지 변환부는 가축의 움직임을 감지하여 가축의 움직임에 따른 진동에너지 또는 열에너지를 전기에너지로 변환할 수 있다. 진동과 열에너지를 이용한 에너지 변환부는 열전소자와 진동소자로부터 출력되는 에너지를 최대 가용전력지점이 개방전압의 1/2로 같아지는 최대전력점추정(MPPT: Maximum Power Point Tracking) 제어 회로를 사용하여 구현될 수 있다. 최대전력점추정 제어 회로는 하나의 MPPT 제어 회로를 사용하고, 자동 스위칭 기능을 적용하여 열전소자의 출력과 진동소자의 출력을 모니터링하여 전압이 더 높은 소자로부터 최대 가용전력을 수확한다. 초소형, 초저전력 센서노드와 같은 응용분야의 경우 아주 작은 전력으로 구동할 수 있도록 구현되어야 하기 때문에 다중 에너지원으로부터 동시에 에너지를 수확할 필요성은 크지 않다. 오히려 필요한 개별 소자 수를 줄여 시스템의 크기와 무게를 줄이고 비용을 절감하는 것이 우선순위가 되기 때문에, 동일한 MPPT 제어 회로를 사용하여 진동과 열에너지를 에너지원으로 선택하고, 자동 스위칭 기능을 적용하여 출력 전력이 더 큰 에너지원으로부터 최대 가용 전력을 수확할 수 있는 방법을 사용한다.
에너지 저장부는 변환된 전기에너지를 저장하는 기능을 하며, 예를 들어, 커패시터가 될 수 있다.
제어부는 저장된 전기에너지가 설정된 기준값 이상이 되면 저장된 전기에너지를 이용하여 미리 설정된 신호를 전송하도록 통신부를 제어할 수 있다. 제어부는 저장된 전기에너지가 근거리 무선 통신을 사용할 수 있는 전력값에 도달한 경우, 설정된 기준값 이상인 것으로 판단하여 미리 설정된 신호(예를 들어, BLE 신호)를 전송할 수 있다. 이때, 미리 설정된 신호는 데이터량을 최소로 하는 푸쉬 알림 신호일 수 있다. 제어부는 에너지 변환부에서 출력되는 전압의 공급을 단속하기 위한 스위칭 기능을 더 수행하며, 변환된 에너지량이 기준값 이상이 되면 전압의 공급을 스위칭하여 통신부에서 미리 설정된 신호를 전송하도록 제어할 수 있다.
따라서, 웨어러블 에너지 하베스팅 장치(100)는 별도의 센서를 구비하지 않고, 가축의 움직임으로 인해 생산된 전기에너지량이 통신이 가능한 임계값까지 도달하면 신호를 전송하는 장치로 전송되는 신호의 데이터량이 매우 작기 때문에 자체 생산한 전기에너지로 구동이 가능하다.
가축 관리 장치(200)는 에너지 하베스팅 장치(100)로부터 전송된 미리 설정된 신호를 수신하고, 미리 설정된 신호의 수신주기를 이용하여 가축의 활동량을 산출할 수 있다. 즉, 미리 설정된 신호의 수신주기는 가축의 활동량에 비례하는 것이므로, 가축 관리 장치(200)는 미리 설정된 신호의 수신주기와 수신패턴으로부터 가축의 현재 활동량을 산출하고, 산출된 가축의 활동량과 기준 활동량을 비교하여 가축의 상태를 진단할 수 있다. 예를 들어, 산출된 가축의 활동량이 발정 기준 활동량보다 큰 경우가 설정된 시간동안 지속된 경우, 가축이 특정 상태인 것으로 진단할 수 있다. 이때, 웨어러블 에너지 하베스팅 장치(100)가 가축의 다리에 착용된 경우, 가축이 발정 상태인 것으로 진단할 수 있다. 예를 들어, 미리 설정된 신호가 BLE 신호인 경우, 가축 관리 장치(200)는 BLE 수신패턴과 수신주기를 지속적으로 관찰하여 웨어러블 에너지 하베스팅 장치(100)가 착용된 가축의 발목의 움직임을 통해 가축의 전체적인 활동량을 측정할 수 있고, 가축의 활동이 반추활동인지 급이상태인지 등을 추정할 수 있다. 소는 발정기가 되면 활동량이 평소의 두배 이상 증가하므로 소의 활동량을 통해 발정시기를 예측할 수 있다. 또한, 발정기에는 반추시간과 급이시간이 줄어 들게 되므로 소의 급이시간(사료 먹는 시간) 및 반추시간(소가 삼킨 음식을 위속에 저장하였다고 토해낸 뒤 다시 되새김하는 시간)을 통해 발정시기를 예측할 수 있다. 따라서, 가축 관리 장치(200)는 목 또는 발목에 부착된 웨어러블 에너지 하베스팅 장치(100)로부터 수신된 활동량 신호를 분석하여 소의 상태를 판단할 수 있다.
웨어러블 에너지 하베스팅 장치(100)와 가축 관리 장치(200)는 게이트웨어(300)를 통해 상호 통신할 수 있다. 이때, 게이트웨이(300)는 웨어러블 에너지 하베스팅 장치(100)로부터 근거리 무선통신을 이용하여 미리 설정된 신호를 수신하고, 가축 관리 장치(200)로 이동 통신망 또는 무선랜을 이용하여 미리 설정된 신호를 전송할 수 있다. 웨어러블 에너지 하베스팅 장치(100)는 자체 생산된 전기에너지를 통신에 이용하므로 원거리 통신이 불가능하므로, 에너지 소모가 적은 블루투스, 와이파이 같은 근거리 무선통신을 이용하여 게이트웨이(300)로 미리 설정된 신호를 전송하고, 외부 전원을 이용할 수 있는 게이트웨이(300)는 원거리의 가축 관리 장치(200)로 수신된 미리 설정된 신호를 전송할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가축의 활동량 감지 시스템에서 측정한 암소의 발정시기 판단방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 발명의 일 실시예에 따른 가축의 활동량 감지 시스템의 가축 진단 장치는 가축의 평균 활동량(평균1)과 발정 시의 평균 활동량(평균2)을 데이터베이스에 저장하고, 산출한 현재의 활동량(활동량)과 비교할 수 있다.
구체적으로, 가축 진단 장치는 산출한 현재의 활동량(활동량)이 발정 시의 평균 활동량(평균2)을 설정된 시간 범위동안 연속하여 초과하는 경우, 또는 설정도니 횟수 이상 초과하는 경우, 가축의 발정이 시작된 것으로 진단할 수 있다. 예를 들어, 가축 진단 장치는 12시간 이상 활동량이 발정 시의 평균 활동량(평균2)을 초과한 경우 또는 활동량이 점차 증가한 경우 발정을 진단할 수 있다.
도 3 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 가축의 활동량 감지 시스템을 구성하는 에너지 하베스팅 장치의 착용 실시예들이다.
도 3 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 가축의 활동량 감지 시스템을 구성하는 에너지 하베스팅 장치는 가축의 목 또는 다리에 착용되는 웨어러블 장치로 형성될 수 있다.
구체적으로, 에너지 하베스팅 장치(100)는 가축의 목에 착용되는 목걸이 형태로 제작되거나, 다리에 착용되는 발찌 형태로 제작될 수 있다. 웨어러블 에너지 하베스팅 장치(100)는 외부의 오염으로부터 보호되고 가축의 외력을 견딜 수 있는 강철 프레임으로 둘러싸인 에너지 변환부, 에너지 저장부, 제어부, 및 통신부를 포함하는 메인 모듈과 메인 모듈을 가축의 목 또는 다리에 부착할 수 있는 연결부를 포함하여 구성될 수 이다. 이때, 연결부는 체인 등으로 형성된 라운드 형태의 줄이거나 또는 형태가 변형될 수 있는 고무/가죽 재질의 줄로 형성될 수 있다. 상기의 재질 이외의 다양한 재질로 연결부를 제작할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 가축의 활동량 감지 시스템의 전체 구성도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 가축의 활동량 감지 시스템은 다수의 가축의 활동량 감지 시스템을 통합 관리하는 발정관리센터, 각 가축의 활동량 감지 시스템, 및 사용자 단말기를 포함하여 구성될 수 있다.
발정관리센터는 원거리의 다수의 축산업자들이 관리하는 각각의 가축의 활동량 감지 시스템을 통합 관리할 수 있고, 관리 결과를 사용자 단말기로 전송할 수 있다. 이외에, 전체 축산업자들에 대응하는 사용자 단말기로 전염병 알림, 예방접종 시기 알림, 규제 내용 알림 서비스 등의 서비스를 제공할 수 있다. 발정관리센터는 각 축산업자 별로 식별정보를 등록하거나 할당하여 축산업자 별 가축의 활동량 감지 시스템을 관리할 수 있다. 이때, 식별정보는 각 축산업자의 핸드폰 번호, PC 또는 태블릿 시리얼 넘버가 될 수 있다.
발정관리센터는 다수의 사용자 단말기로 가축의 활동량 감지 시스템을 이용할 수 있는 어플리케이션을 제공하고, 해당 어플리케이션을 통해 각 축산업자에 대응하는 가축의 활동량 감지 시스템에서 획득한 정보의 분석 결과를 제공할 수 있다.
또한, 축산업자는 사용자 단말기에 설치된 해당 어플리케이션을 실행하여 자신이 소유한 농장 소속의 가축들의 발정시기, 건강상태 등을 확인할 수 있다.
각 축산업자에 대응하는 가축의 활동량 감지 시스템은 도 1에서 설명한 웨어러블 에너지 하베스팅 장치, 가축 관리 장치, 및 게이트웨이를 포함하여 구성될 수 있다. 각 축산업자에 대응하는 가축의 활동량 감지 시스템은 앞서 설명하였으므로 구체적인 설명은 생략하도록 한다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1000: 가축의 활동량 감지 시스템
100: 웨어러블 에너지 하베스팅 장치 200: 가축 관리 장치
300: 게이트웨이

Claims (3)

  1. 가축의 다리 또는 목 중 한곳에 탈착 가능하고, 상기 가축의 움직임에 따른 진동에너지 또는 열에너지를 전기에너지로 변환하고, 상기 변환된 전기에너지를 커패시터에 저장하고, 상기 저장된 전기에너지가 설정된 기준값 이상이되면 상기 전기에너지를 이용하여 미리 설정된 신호를 전송하는 에너지 하베스팅 장치; 및
    상기 에너지 하베스팅 장치로부터 전송된 상기 미리 설정된 신호를 수신하고, 상기 미리 설정된 신호의 수신주기와 수신패턴을 이용하여 상기 가축의 활동량을 산출하고, 상기 산출된 가축의 활동량과 기준 활동량을 비교하여 상기 가축의 상태를 진단하는 가축 관리 장치;
    를 포함하는 가축의 활동량 감지 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 에너지 하베스팅 장치와 상기 가축 관리 장치 사이에 상기 미리 설정된 신호를 중계하는 게이트웨이;를 더 포함하고,
    상기 게이트웨이는 상기 에너지 하베스팅 장치로부터 근거리 무선통신을 이용하여 상기 미리 설정된 신호를 수신하고, 상기 가축 관리 장치로 이동 통신망 또는 무선랜을 이용하여 상기 미리 설정된 신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 가축의 활동량 감지 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 에너지 하베스팅 장치는,
    상기 저장된 전기에너지가 상기 근거리 무선 통신을 사용할 수 있는 전력값에 도달한 경우, 상기 설정된 기준값 이상인 것으로 판단하여, 상기 미리 설정된 신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 가축의 활동량 감지 시스템.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20230044845A (ko) 2021-09-27 2023-04-04 동의대학교 산학협력단 인공지능 기반 가축의 최적 거래 시점 예측 시스템 및 예측 방법

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