KR20210010749A - 양한봉 관리 시스템 및 방법 - Google Patents

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박완선
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(주)다울
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Abstract

본 실시예에 따른 양한봉 관리 시스템 및 방법은, 센서를 통해 벌의 생태 환경을 전송하고, 제공 받은 생태 제어 신호에 따라 내부 생태환경을 제어하는 벌통과, 상기 벌통의 생태 환경 정보를 분석/판단하여, 적당한 생태환경인지 여부를 확인하여 생태 제어 신호를 생성 전송하는 관리 서버와, 생태 제어 신호에 따라 벌통 내부에 자동으로 사양 또는 화분을 공급하는 사양 공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 양한봉 관리 시스템 및 방법을 제공한다.

Description

양한봉 관리 시스템 및 방법{MANAGEMENT SYSTEM FOR BEEKEEPING AND MANAGEMENT METHOD THEREOF}
본 발명은 양한봉 관리 시스템 및 방법에 과한 것으로, IoT를 이용하여 꿀벌통의 관리하고, 자동으로 사양을 공급할 수 있는 양한봉 관리 시스템 및 방법에 관한 것이다.
양봉은 수도사 랑스트로스에 표준 사각 벌통을 기준으로 약 100여년의 역사를 갖고 발전하여 왔다. 벌집틀(소비)을 표준 사각 통 안에 꽂아 넣고, 벌이 육각 집을 짓도록 밀납소재 기초 육각을 제공하는 ‘소초광’을 제작하여 양봉하는 단계에 까지 이르렀다.
이러한 소비 및 소초광을 통한 양봉을 함에 있어, 그 채밀을 하는 단계까지는 꿀벌이 약 11~13mm높이, 7mm 두께로 1개 양면 소비당 약 6,400(편측 3,200)여개의 육각 벌집을 조소한다. 이때 숫벌방은 직경이 7mm내외, 일벌방은 약 5mm 내외이다. 화분과 꿀은 숫벌/일벌방에 저장/숙성/정제/해독/보관 한다.
최근에는 4차 산업등의 발전으로 양봉 분야에서도 자동화와 스마트화가 이루어 지고 있다.
(특허 문헌 1) 한국등록특허 제10-1635455호 (특허 문헌 2) 한국공개특허 제10-2018-0085977호
양봉농가에서는 양봉을 통한 수익창출로 벌꿀, 벌화분, 로얄제리, 프로폴리스, 봉독 등을 생산하여 인간에 이로움을 취한다. 벌에게는 벌꿀 대신 설탕과 물을 혼합한 사양수를 벌화분 대신 유채화분+대두분+각종기능성약제+기타 등을 혼합한 떡형태의 화분떡을 인공제작하여 공급함으로 꿀벌의 식량을 대체하고 있다.
자연 상태 대로의 꿀과 벌화분 그리고 일정량의 수분은 꿀벌 양봉공정에서 필수불가결한 요소이며, 이를 대체하는 사양수와 화분떡은 꿀벌 양봉공정에 중요한 벌 생태적 요소이다.
사양수와 화분떡의 공급 방법으로는 소문(벌이 드나드는 출입구)에 끼워 넣는 형태의 소문급수기와 벌통안에 넣어주는 광식사양기 등이 있다.
꿀벌 사육을 위한 사양 공급 방식을 자동화 하기 위해 종래에는 타이머를 조작하여 사양을 공급하고 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 국내 양한봉산업의 한계성과 취약점을 극복하고 세계 수준의 경쟁력과 지속 가능성 확보를 위한 양봉 관제 모니터링, 양봉 현황 파악 및 이에 따른 조치 수행과 자동으로 사양을 공급할 수 있는 고도화된 기술과 자동 양봉을 위한 플랫폼을 제공하여 자동 양봉이 가능한 양한봉 관리 시스템 및 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 센서를 통해 벌의 생태 환경을 전송하고, 제공 받은 생태 제어 신호에 따라 벌통 내의 생태환경을 제어하는 벌통과, 상기 벌통의 생태 환경 정보를 분석/판단하여, 적당한 생태환경인지 여부를 확인하여 생태 제어 신호를 생성 전송하는 관리 서버와, 생태 제어 신호에 따라 벌통 내부에 자동으로 사양 또는 화분을 공급하는 사양 공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 양한봉 관리 시스템을 제공한다.
통신 장애 발생시 벌통을 관리하기 위해 기준 생태 환경 정보가 저장되고, 저장된 정보에 따라 현재 생육 상태에 따른 벌통 내부의 생태 환경을 유지해주는 벌통 환경 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 벌통은 소비, 소문 및 사각 몸체와 이를 덮는 뚜껑이 구비된 벌통 몸체와, 벌통 몸체에 위치하여 벌통 내부의 생육(생태)환경을 센싱하는 센서부와, 벌통 몸체 내의 생태 환경을 제어하는 생태환경 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 벌통 내부를 촬영할 수 있는 영상 촬영부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 센서부는 벌통 내부의 온도를 측정하는 온도 센서와, 습도는 측정하는 습도 센서와, 벌통의 무게를 측정하는 중량 센서와, 벌통의 진동 여부를 측정하는 진동 센서와, 벌통 내부의 음향을 측정하는 음향 센서와, 벌통 내부 기체 농도를 측정하는 기체 센서와, 각 센서를 제어하고, 센싱 값을 증폭하여 전송하는 센서 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 생태 환경 제어부는 벌통 내부를 가열하여 일정 온도로 상승시키는 가열부와, 벌통 내부를 환기시켜 온도를 하강시키고, 습도를 제어하는 송풍부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 관리 서버는 적어도 하나의 벌통과 통신하는 서버 통신부와, 사용자를 관리하는 사용자 관리부와, 입력된 벌통 정보 및 사용자 정보등의 다양한 정보를 저장하는 정보 저장부와, 벌통으로 부터 제공된 센싱 정보인 벌통의 생태 환경 정보를 분석하고, 분석결과에 따라 대응 방법을 제공하는 정보 분석/판단부와, 정보 분석/판단 결과에 따라 벌통 및 사양 공급부를 제어하는 제어신호를 생성하는 제어 명령부와, 제어 명령부의 동작에 따라 알람 신호를 생성하고 외부에 전송하는 알람부와, 벌통의 생태환경과 관련된 빅데이터를 바탕으로, 현 상황에 맞는 상태 환경 정보를 정보 분석/판단부에 제공하고, 입력된 벌통 정보를 바탕으로 빅데이터를 추가 변경하는 빅데이터 처리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 정보 분석/판단부는 빅데이터 처리부에서 제공된 기준 정보값에 따라 이를 비교 판단하는 것을 특징으로 한다.
상기 사양 공급부는 관리 서버와 통신하는 사양 통신부와, 사양 및 화분을 저장하는 저장부와, 관리 서버의 제어 신호에 따라 동작하여 저장부의 사양 및 화분을 벌통에 공급하는 자동 공급부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른, 제1항에 따른 양한봉 관리 시스템을 이용한 방법에 있어서,벌통의 센서 정보를 서버에 제공하는 단계와, 제공된 센싱 정보를 분석/판단하여 제어 신호를 생성하는 단계와, 상기 제어 신호에 따라 벌통 생육 환경을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 양한봉 관리 방법을 제공한다.
상기 분석/판단은 빅데이터를 이용하여 생육 시기에 따른 벌통 내의 생태 환경 정보를 기준으로 판단하는 것을 특징으로 한다.
상기 서버와의 통신 여부를 판단하는 단계와, 통신이 되지 않는 경우, 벌통 자체 환경 제어부를 통해 벌통의 센싱 정보를 수진하여 벌통 생태 환경을 제어하는 단계를 특징으로 한다.
이와 같이 본 발명은 국내 양한봉산업의 한계성과 취약점을 극복하고 세계 수준의 경쟁력과 지속 가능성 확보를 위한 양봉 관제 모니터링, 양봉 현황 파악 및 이에 따른 조치 수행과 자동으로 사양을 공급할 수 있다 또한, 고도화된 기술과 자동 양봉을 위한 플랫폼을 제공하여 자동 양봉이 가능하게 될 수 있어 스마트팜 구현이 가능하다.
도 1은 본 발명의 양한봉 관리 시스템의 개념도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 벌통의 블록도.
도 3은 일 실시예에 따른 벌통 내의 센서부의 블록도.
도 4는 일 실시예에 따른 벌통 내의 생태 환경 제어부의 블록도.
도 5는 일 실시예에 따른 관리 서버의 블록도.
도 6은 일 실시예에 따른 사양 공급부의 블록도.
도 7은 본 발명의 일 실시에에 따른 양한봉 관리 방법을 설명하기 위한 흐름도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
본 명세서에서의 구성부들에 대한 구분은 각 구성부가 담당하는 주기능별로 구분한 것에 불과함을 명확히 하고자 한다. 즉, 이하에서 설명할 2개 이상의 구성부가 하나의 구성부로 합쳐지거나 또는 하나의 구성부가 보다 세분화된 기능별로 2개 이상으로 분화되어 구비될 수도 있다. 그리고 이하에서 설명할 구성부 각각은 자신이 담당하는 주기능 이외에도 다른 구성부가 담당하는 기능 중 일부 또는 전부의 기능을 추가적으로 수행할 수도 있으며, 구성부 각각이 담당하는 주기능 중 일부 기능이 다른 구성부에 의해 전담되어 수행될 수도 있음은 물론이다. 따라서, 본 명세서를 통해 설명되는 각 구성부들의 존재 여부는 기능적으로 해석 되어야 할 것이다. 이러한 이유로 본 발명의 양한봉 관리 시스템 및 방법의 구성부들의 구성은 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 한도 내에서 상이해질 수 있음을 명확히 밝혀둔다.
본 명세서에서, 제1 및 제2, 상부 및 하부 등의 관계적인 용어는, 그러한 엔티티 또는 액션 간의 실제 관계 또는 순서를 반드시 요구하거나 암시하지 않고 다른 엔티티나 액션과 하나의 엔티티 또는 액션을 구별하는 데에만 사용될 수 있다. 용어 "포함하다(comprises)", "포함하는(comprising)" 또는 그 다른 변형은, 구성요소의 리스트를 포함하는 프로세스, 방법, 제품, 또는 장치가 구성요소만을 포함하지 않지만 그러한 프로세스, 방법, 제품, 또는 장치에 명시적으로 열거되거나 내재되지 않은 다른 구성요소를 포함할 수 있도록, 비배타적인 포함물을 커버하도록 의도된다. "하나의 ~를 포함하다"로 진행되는 하나의 구성요소는, 더 이상의 제한없이, 구성요소를 포함하는 프로세스, 방법, 제품, 또는 장치 내에 부가적인 동일한 구성요소의 존재를 배제한다.
도 1은 본 발명의 양한봉 관리 시스템의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 벌통의 블록도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 벌통 내의 센서부의 블록도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 벌통 내의 생태 환경 제어부의 블록도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 관리 서버의 블록도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 사양 공급부의 블록도이다.
도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 양한봉 관리 시스템은 다양한 센서를 통해 벌의 생태 환경을 전송하고, 제공 받은 생태 제어 신호에 따라 내부 생태환경을 제어하는 벌통(100)과, 벌통(100)의 생태 환경 정보를 분석/판단하여, 적당한 생태환경인지 여부를 확인하여 생태 제어 신호를 생성 전송하는 관리 서버(200)와, 생태 제어 신호에 따라 벌통(100) 내부에 자동으로 사양 또는 화분을 공급하는 사양 공급부(300)를 포함한다.
본 실시예에 따른 양한봉 관리 시스템은 통신 장애 발생시 벌통(100)을 관리하기 위해 기준 생태 환경 정보가 저장되고, 저장된 정보에 따라 현재 생육 상태에 따른 벌통(100) 내부의 생태 환경을 유지해주는 벌통 환경 제어부(400)를 구비한다.
본 실시예의 시스템은 꿀벌 생태 관리를 위한 IoT센서와 제어 장치를 갖는 벌통(100)과 사양기를 제공할 수 있다. 센서 정보를 제공 받고, 이 정보를 분석 판단하여 관리자 및 사용자에게 자동 통지가 가능하고, 사양도 자동으로 공급하는 것이 가능하다. 굴벌의 생태환경을 실시간으로 분석하여 빅데이터화 하고, 이를 바탕으로 온습도 및 무게등 이상 발생시, 관리자 및 농장주(사용자)에게 경고 알람을 발송할 수 있다. 본 시스템은 양한봉 전용 생태환경 센서등을 구비하여 양한봉 전용 스마트팜 구성이 가능하다. 로컬 중계기에서 작업 설정 및 모니터링이 가능하고, 로컬 제어반 제어가 가능하며, 통신 단절시 긴급 알람 기능을 구비하여 알람을 줄 수 있다. 원격 모니터링 및 제어가 가능하고, 다양한 꿀벌 생태주기별 알람 서비스의 제공이 가능하다. 분봉열, 말벌/질병, 채밀시기, 벌통망실, 벌도거/도봉, 여왕벌검색, 페로몬분석, 인공지능형 수익성예측, 밀원수관리, 소비자/생산자(양봉 농가) 정보 알림, 관련기관 정보 인터페이스와 같이 생태 이벤트별 기능을 모듈화 하여 제공할 수 있고, 양 한봉 공정을 원격으로 제어하는 것이 가능하다.
본원발명은 ICT와 4차산업혁명 기술 융합을 통한 국내 양한봉산업의 한계성과 취약점을 극복하고 세계 수준의 경쟁력과 지속 가능성 확보를 위한 양한봉 축산 ICT 기자재 고도화기술개발 및 산업화를 제공한다. IoT 서버 플랫폼 연동 생태감지 및 사양제어 ICT 기자재를 제공하고, IoT기반 통합운영시스템 플랫폼을 제공할 수 있다. 이를 통해 IoT 기반 스마트 양한봉시스템(HW + SW)을 제공하되, 자동사양기 및 스마트벌통 + 양한봉 ICT 통합운영관리 팩키지를 제공할 수 있고, 실시간 생태위험감지 및 사양 자동제어 알고리즘(SW)과, 꿀벌생태분석보고서를 갱신할 수 있다.
본 실시예의 시스템은 실시간 생태위험감지와, 스마트 벌통 및 자동 사양제어시스템을 제공하고, 생태분석 및 위험알람서비스와, 유/무선 통신 기능을 통해 용이한 접근이 가능하다. 그리고, 제어의 정밀도 오차율 10%이하이고, 장비신뢰성이 온도(-20 ~ 60℃), 습도 신뢰성(0 ~ 96%)이고, 꿀벌 폐사율이 10%이하이며, 생산성 증대가 10%이상 이다.
일벌증가율(봉산물생산량)로 인해 시기별/벌통별 무게증가 및 출입카운팅 횟수, 기간별 공급된 사양수 평균소비량, 기타 를 파악하고, 기간/지역별/벌통별 사양수공급량, 공급시간, 설탕(첨가제)비율, 지역/벌통별/질병약제 공급시기 등에 따른 생산성지표화화가 가능하다.
본 실시예에서는 생태 위험 감지 알고리즘 기술과, 센서 인터페이스 기술, 통신 인터페이스 기술, 미들웨어 기술 및 빅데이터 생태 분석 기술을 적용하였다.
IoT 서버 플랫폼 연동 생태감지 및 사양제어 ICT 기자재 기술을 적용하였고, 벌통 믿침대 타입 전용 센서제어노드를 제공하고, 벌통 내 사양기가 위치하도록 하였고, 사양제어 게이트웨이 HW 설계 및 개발 기술을 제공하고, 사양제어 게이트웨이 미들웨어 SW 기술과, 게이트웨이 HOUSING을 제공한다. IoT기반 통합운영시스템 플랫폼 개발을 위해 양한봉 생태관리 데이터베이스를 제공하고, 양한봉 사양관제모니터링 시스템을 제공한다. IoT/BigData를 활용한 양한봉 꿀벌생태분석연구를 위해 계절별 꿀벌 생태환경정보 수집 및 분석하고, 생태환경변화에 따른 최적의 사양시기 분석제공한다.
벌통 믿침대 타입 전용 센서제어노드 개발 하였고, 이때, 통신방식은 RF 400Mhz 방식을 사용하고, 센서노드는 온도, 습도, 중량, 진동(기울기) 등을 센싱하고, 제어노드는 사양전동개폐기, Led 광(보온기능)을 제어하고, 제어 인터페이스 기능은 벌통내 사양기 배기호스 개폐기능, Led 광 on/off (보온기능)을 제어하며, 벌통 내 꿀벌 생태 환경 데이터 모듈은 온도, 습도, 중량(무게), 기울기센서를 일괄적으로 수집하여 데이터를 미들웨어(중계기)에 송신하고, 서버(중계기)로부터 제어 명령(사양기 호스 개폐)을 인터페이스 수신하여 제어 동작기능을 수행한다.
벌통내에 설치된 모터(사양공급기), Led광(온도조절) 장치와 같은 시설물로 원하는 벌통내 생태 환경(온습도 등)을 맞춰주기 위해 수동 및 자동으로 컨트롤해주는 자동 사양제어 컨트롤 보드를 제공하고, 컨트롤보드에서도 데이터 수집 및 데이터 통신을 수행함으로 센서에 의지하지 않고 원활한 자동제어를 수행할 수 있다. 원격지에서 콘솔 또는 모바일 UI를 통해서 들어오는 신호는 미들웨어를 통해서 들어오면 해당신호를 수행할 수 있다.
센서노드, 게이트웨이 HOUSING 설계 및 개발을 위해 케이스를 제작한다.
즉, 현장 적용 방수/방진 내구성 확보하고, 낙뢰 보호회로 설계 및 온/습도 신뢰성 확보기술을 적용하고, 무선센싱 디바이스 적용 방수기구 설계를 통해 센서 설치 편이성 및 안정성 확보하였고, 현장 적용 센싱디바이스 설치 편이성 및 확장성을 반영하였다. 센싱 디바이스 온/습도 신뢰성 확보하고, Gateway 온/습도 신뢰성 확보 및 방수 기술 확보하였다.
양한봉 생태관리 데이터 저장을 위해 RDB기반의 데이터베이스를 구축하고, 온도, 습도, 중량, 진동 등 벌통내 꿀벌 생태관리 시스템의 속성에 따른 데이터베이스 테이블을 설계하는 것이 가능하고, IoT/빅데이터 분석한 계절별 사양시기, 사양종류 등 설정정보관리를 수행할 수 있다.
꿀벌의 벌통내에 IoT 센서, 미들웨어, Control Unit을 설치하여 벌통의 환경상태를 실시간으로 데이터를 원격지에서 제공받으며 또한 벌통내의 기기들이 정상적으로 작동하는지 콘솔/모바일 UI를 통해서 확인 할 수 있다. 벌통내부의 온도, 습도, 중량, 진동 등 벌통 내 생태환경관리를 통한 설정된 계절별 사양시기, 사양종류 등 자동 사양공급시점을 결정하여 제공한다. 생태 알람 전송은 벌통내부 온도(5~37 ℃)범위에 벗어난경우, 벌통내부 습도가 꿀벌생태 영향이 발생시, 벌통의 무게가 꿀 채밀상태(2.5~7.5Kg) 발생시, 벌통 진동(기울기)상태가 꿀벌에 영향이 발생시 그리고, 사전진단 및 시기별 정하여진 약제처방을 알림서비스화 할 수 있다.
생태 환경데이터 분석 및 사양 시기 예측 모델 개발을 위한 데이터 정규화 관련 연구 수행을 하엿고, 생태 데이터를 빅데이터 플랫폼에 추가 구성하기 위해 생태에 직접 또는 간접적으로 영향을 미치는 벌통 타입, 위치, 온도, 습도, 중량, 진동 벌통내 꿀벌 상태 이미지 외에 생태환경정보, 사양정보 등과 같은 외부요인에 해당하는 데이터를 추가하여 생태상태 분석을 다각화할 수 있다. 빅데이터 분석환경을 위해 Hadoop 과 Apache Sqoop 소프트웨어를 활용한 실시간 관계형데이터 변환을 하였고, 비정형데이터를 처리하기 위한 환경은 HDFS의 NameNode, DataNode를 사용하여 파일을 읽고, 쓰도록 저장하였다.
계절별 꿀벌 생태환경정보 수집 및 분석하였다. 먼저, 계절별 꿀벌 생태환경정보 데이터 수집 및 취합하여 계절에 따른 꿀벌 생태환경 데이터 기반 데이터 명세 및 요소 정의하고, RDBMS와 HDFS간의 이기종 데이터 연동 처리 기술 연구와 데이터 포맷 및 분석 방안 정의하고, 계절별 꿀벌 생태환경정보 데이터를 취합하여 데이터 셋 설계할 수 있다.
생태환경정보 데이터 분석을 위해 데이터 손실/이상 상태 처리를 위한 이상 데이터(Outlier) 데이터 정제하고, 검출항목별 센싱데이터 특성 분석 및 검출 요인 연관관계 표본 추출(Sampling)하였고, 센서-환경요소-검출항목에 대한 연관관계 분석(로그 분석)을 통한 이상데이터 검출하고, 추출된 필드에 대한 동향성, 계절성 요인을 가진 ‘랜덤요소’ 분석 수행하였다.
그리고, 생태환경변화에 따른 최적의 사양시기 분석을 위해 현재 국내/외 사용되거나, 문헌상으로 발표된 사양시기 및 사양법을 정리하고, 생태환경변화에 대한 기후인자를 확립하고, 최적의 사양시기를 산출하는 결과분석의 가능성 여부 판단하였으며, IoT 센싱 기반 데이터의 기존 Legacy 분석 모델과의 매핑을 통한 기존의 사양 시기 예측 모형의 신뢰성 보완하였고, 실시간 로컬 센싱 환경 정보와 기상청 공용 데이터간의 차이를 분석하여 농가 환경의 특성 분석하고, 사양시기 및 사양조건(Action Threshold)을 정리 및 카테고리화하였으며, 현재 사용 중인 사양시기와 생태환경정보 및 기상상황간 상관성 모델 도출하였고, 국내 최적 사양시기 모형을 선발하고 과거 자료를 이용하여 모형을 Validation 실시하여 생태환경변화에 따른 사양시기 분석하였다.
벌통(100)은 소비, 소문 및 사각 몸체와 이를 덮는 뚜껑이 구비된 벌통 몸체(110)와, 벌통 몸체(110)에 위치하여 벌통 내부의 생육(생태)환경을 센싱하는 센서부(120)와, 벌통 몸체(110) 내의 생태 환경을 제어하는 생태환경 제어부(130)와, 외부 서버와 통신을 진행하는 벌통 통신부(140)와, 상기 센서부(120)를 수납하는 하우징(150)을 포함한다.
또한, 벌통(100) 내부를 촬영할 수 있는 영상 촬영부(160)를 더 구비할 수 있다.
센서부(120)는 벌통(100) 내부의 온도를 측정하는 온도 센서(121)와, 습도는 측정하는 습도 센서(122)와, 벌통(100)의 무게를 측정하는 중량 센서(123)와, 벌통(100)의 진동 여부를 측정하는 진동 센서(124)와, 벌통(100) 내부의 음향을 측정하는 음향 센서(125)와, 벌통(100) 내부 기체 농도를 측정하는 기체 센서(126)와, 각 센서를 제어하고, 센싱 값을 증폭하여 전송하는 센서 제어부(127)를 포함한다.
본 실시예에서는 최적의 센싱 값을 구하기 위해 벌통 몸체(110) 내측에 온도 센서(121)를 배치하는 것이 효과적이다. 바람직하게는 벌통 몸체(110) 내측 하단과, 상단에 각기 위치하는 것이 효과적이다. 이를 통해 벌통 몸체(110)의 온도 편차에 따른 온도차이를 줄일 수 있다.
습도 센서(122)는 온도 센서(121)와 일체화된 센서 모듈을 사용하는 것이 바람직하다. 물론, 이에 한정되지 않고, 습도 센서(122)는 벌통 몸체(110)의 내측 벽면에 위치하는 것이 바람직하다.
중량 센서(123)는 벌통 몸체(110)를 지지하는 지지부와 벌통 몸체(110) 사이에 위치한다. 이때, 4개의 기둥 또는 2개의 연결부 각각에 중량 센서(123)가 위치한다. 이를 통해 앞서 언급한 바와 같이 무게 편차를 줄일 수 있어 정확한 중량 측정이 가능하다.
음향 센서(125)는 벌통 몸체(110) 하측 영역에 위치하는 것이 효과적이고, 기체 센서는 벌통 몸체(110) 내측에 위치하는 것이 바람직하다.
기체 센서(127)는 다수의 기체 센싱 모듈로 제작되는 것이 효과적이다. 이를 통해 벌통 내부의 Co2, N2, O2의 양을 측정할 수 있다.
생태 환경 제어부(130)는 벌통 내부를 가열하여 일정 온도로 상승시키는 가열부(131)와, 벌통(100) 내부를 환기시켜 온도를 하강시키고, 습도를 제어하는 송풍부(132)를 포함한다.
본 실시예에서는 가열부(131)로 LED를 사용하는 것이 효과적이다. 물론, 이에 한정되지 않고, 제어 신호에 의해 가열하는 다양한 장치를 사용할 수 있다.
가열부(131)는 LED에 전원을 인가하는 가열 제어부를 구비한다. 가열 제어부는 서버의 제어 신호(생태 신호, 생태환경 신호)에 따라 동작한다.
송풍부(132)는 벌통 몸체()의 상측 측벽 영역에 위치한 송풍팬과, 송풍팬에 전원을 인가하는 송풍 제어부를 구비한다. 외부 제어 신호에 의해 송풍 제어부가 동작하여 송풍 팬을 구동한다.
벌통 통신부(140)는 유무선 통신 모듈을 통해 서버와 통신을 수행한다. 물론, 이에 한정되지 않고, 단거리 무선 통신을 통해 인접한 벌통과 통신을 수행할 수 있다. 또한, 기 저장된 관리자 스마트폰에 이상 유무를 통지하는 것도 가능하다.
하우징(150)부는 벌통 통신부(140)의 게이트웨이를 내측에 위치시키는 것이 바람직하다. 그리고, 하우징부(150)는 방수 및 방진의 내구성을 확보하고 있는 것이 효과적이다. 또한, 하우징부(150)에는 센서부의 각 센서를 제어하는 제어부가 위치하는 것도 바람직하고, 전원부도 하우징(150) 내에 위치하는 것이 바람직하다.
물론, 벌통 환경 제어부(400)는 상기 하우징(150) 내에 위치하는 것이 효과적이다.
하우징(150)은 낙뢰 보호회로를 구비하고, 온습도 신뢰성 확보되어 있는 것이 효과적이다.
본 실시예의 영상 촬영부(160)는 벌통(100) 내부를 촬영하는 다양한 촬영 기기를 구비할 수 있다. 이때, IR 카메라, 열화상 카메라 또는 실화상 카메라 모듈을 포함하는 것이 효과적이다. 이를 통해 다양한 영상을 촬영할 수 있다.
상술한 벌통(100)은 센서부(120)의 센싱 값을 벌통 통신부(140)를 통해 관리 서버(200)에 전송한다. 관리서버(200)는 제공 받은 센싱 값(즉, 생태 환경 정보)을 분석 판단하여, 생육별 벌통 내부의 생태 환경을 자동 조정하고, 이상이나 위험발생시 이를 관리자 또는 사용자에게 즉각 통지할 수 있고, 벌통 내부 환경을 바로 조정하는 것이 가능하다.
관리 서버(200)는 적어도 하나의 벌통(100)과 통신하는 서버 통신부(210)와, 사용자를 관리하는 사용자 관리부(220)와, 입력된 벌통 정보 및 사용자 정보등의 다양한 정보를 저장하는 정보 저장부(230)와, 벌통(100)으로 부터 제공된 센싱 정보인 벌통의 생태 환경 정보를 분석하고, 분석결과에 따라 대응 방법을 제공하는 정보 분석/판단부(240)와, 정보 분석/판단 결과에 따라 벌통(100) 및 사양 공급부(300)를 제어하는 제어신호를 생성하는 제어 명령부(250)와, 제어 명령부(250)의 동작에 따라 알람 신호를 생성하고 외부에 전송하는 알람부(260)와, 벌통(100)의 생태환경과 관련된 빅데이터를 바탕으로, 현 상황에 맞는 상태 환경 정보를 정보 분석/판단부(240)에 제공하고, 입력된 벌통 정보를 바탕으로 빅데이터를 추가 변경하는 빅데이터 처리부(270)를 포함한다.
관리 서버(200)의 정보 분석/판단부(240)는 벌통(100)의 진동 정보와 무게 정보를 바탕으로 도거, 도난 또는 재해 발생 여부를 판단할 수 있다. 이때, 빅데이터 처리부(270)에 의한 기준 정보 값을 바탕으로 이를 판단한다. 또한, 벌통(100)의 무게 정보와 온습도 변화 정보를 바탕으로 분봉을 판단할 수 있고, 벌통(100)의 기체 정보, 무게정보, 온습도 정보와 음향 정보를 바탕으로 분봉열을 판단하여 알릴 수 있다.
벌통(100)의 무게 정보와 시기 즉, 날짜(시간) 정보를 바탕으로 채밀시기를 판단할 수 있다. 벌통(100)의 온도 정보, 습도 정보, 중량 정보, 음향 정보 및 기체 정보를 바탕으로 질병 발생 여부를 판단할 수 있다. 벌통(100)의 촬영된 영상정보를 바탕으로 꿀벌 개체수를 카운팅하고, 여왕벌의 존재 여부를 판단할 수 있다.
벌통 내부 온도는 5 내지 37도가 기준이 되고, 이 범위를 벗어나는 경우 알람 또는 이상 발생 유무를 판단한다. 습도는 벌통 내부 습도가 꿀벌 생태 영향이 발생할 경우에 이상 발생을 통지한다. 벌통의 무게 기준을 꿀 채밀 상태 기준으로 2.5 내지 7.5kg인 것이 바람직하다. 진동 및 기울기는 정상 상태가 1이고, 이상 상태는 0이 된다.
벌통(100)의 무게 정보와 날짜(시간) 정보를 이용하여 사양수를 자동 또는 반자동 공급할 수 있고, 화분떡을 자동 또는 반자동으로 공급할 수 있다.
온도 정보와 습도 정보를 바탕으로 벌통 내부의 온습도 제어를 위해 생태 환경 제어부를 제어할 수 있다.
정보 분석/판단부(240)는 빅데이터 처리부(270)에서 제공된 기준 정보값에 따라 이를 비교 판단하는 것이 효과적이다.
이와 같은 빅데이터에 의한 기준 정보값은 매우 다양할 수 있다.
예를 들어, 벌통 내부의 온도는 5도에서 37도 범위를 갖고, 이를 벗어 난 경우에는 알람이 발생하도록 할 수도 있고, 중량도 꿀 채밀 상태에서는 2.5 내지 7.5Kg이기 때문에 이를 벗어나는 경우에는 알람이 발생할 수 있다.
사용자 관리부(220)는 사용자 ID, 사용자명, 비밀번호, 주소, 전화 번호, 휴대폰 번호, e-mail, 등록일자 및 권한 정보를 포함하는 것이 효과적이다.
그리고, 정보 저장부(230)에는 벌통 각각의 구분 코드가 부여되고, 지역별, 농장별도 코드가 구분되어 분류되는 것이 효과적이다.
또한, 벌통(100) 내의 센서도 센서 구분 코드, 센서 코드, 센서명, 센서 단위를 분류하여 정보 저장부(230)에 저장된다. 필요에 따라 벌통 관련된 IP 정보, 위도, 경도 정보 및 현장 사진 정보도 저장될 수 있다.
관리 서버(200)는 제어신호를 이용하여 사양 공급부(300)를 제어함으로 인해, 벌통 내에 공급되는 사양을 자동으로 공급하여 그 공급량을 자동으로 제어할 수 있다.
사양 공급부(300)는 관리 서버(200)와 통신하는 사양 통신부(320)와, 사양 및 화분을 저장하는 저장부(310)와, 관리 서버(200)의 제어 신호에 따라 동작하여 저장부(310)의 사양 및 화분을 벌통에 공급하는 자동 공급부(330)는 구비한다.
자동 공급부(330)는 벌통(100) 내의 사양 및 화분 통에 연장된 연장 배관과, 제어 신호에 따라 연장 배관과 저장부 사이에서 온오프 되는 스위치부를 구비하는 것이 효과적이다.
본 실시예에서는 각각의 벌통(100)에는 벌통 환경 제어부(400)가 구비된다.
이는 벌통(100)과 관리 서버(200) 및 사양 공급부(300)간의 통신에 장애가 발생하였거나 통신이 원활하지 않을 경우 벌통 환경 제어부(400)가 동작한다. 즉, 벌통 통신부(140)가 동작하지 않거나, 서버와 원활한 통신이 되지 않을때, 벌통 환경 제어부(400)가 동작한다.
벌통 환경 제어부(400)는 벌통의 양육 상태 정보 등을 관리 서버(200)와 센서부(120)로 부터 제공 받아 저장, 관리하고 있다가, 통신부(140)의 통신이 원활하지 않는 경우 활성화되어 벌통 내부 생태 환경을 관리 제어한다. 즉, 센서부(120)의 출력 값을 직접 입력 받아 벌통 내부의 생태 환경 제어부(400)를 제어하여 벌통 내부의 생태 환경을 적합하게 제어할 수 있다.
하기에서는 상술한 구조의 양한봉 관리 시스템을 이용한 양한봉 관리 방법을 설명한다.
도 7은 본 발명의 일 실시에에 따른 양한봉 관리 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 양한봉 관리 방법은 확보된 빅데이터를 이용하여 생육 시기에 따른 벌통 내의 생태 환경 정보를 설정한다.
이때, 벌통의 초기 무게 정도, 온도, 습도 정보 등을 포함할 수 있다.
벌통에 분봉을 실시하거나, 기존 벌통을 관리 시스템에 합류시킨다.
벌통 내의 센싱 정보를 관리 서버에 제공한다(S120).
센싱 정보는 벌통의 온도 정보, 습도 정보, 중량 정보, 진동 정보, 내부 공기 정보, 소리 정보 및 촬영된 영상 정보인 것이 효과적이다. 이때, 각 정보는 벌이 생육하기 시작한 시점의 일자 정보도 함께 포함되어 제공될 수 있다. 이는 벌통 내의 센서 제어부에 의해 시작 정보를 관리자가 입력하도록 할 수 있다.
관리 서버는 제공된 센싱 정보를 바탕으로 도난 및 재해 발생 여부, 분봉 및 분봉열 관련 여부, 채밀 시기 여부, 이상 경부 발생 여부, 질병 발생 여부, 말벌 침입 여부, 사양수 공급 여부, 화분 공급 여부, 온습도 변경 여부, 여왕벌 존재 여부 등을 판단하고, 판단 결과에 따라 제어 신호를 생성한다(S130).
관리 서버의 제어 신호에 따라 벌통을 가열하거나 송풍하여 벌통 내부의 생육 환경을 조절한다(S140). 또한, 사양 및 화분 자동 공급 장치를 통해 벌통 내부에 사양이나 화분을 공급한다.
본 실시예에서는 관리서버와 벌통간의 통신이 되는지 여부를 판단한다(S110).
만일, 통신이 되지 않는 경우, 벌통 자체 환경 제어부를 통해 벌통의 센싱 정보를 수신하여 벌통 생태 환경을 제어하고, 사양 및 화분을 자동으로 공급한다.
벌통 자체의 환경 제어부는 사전에 관리 서버로 부터 현재 벌통의 상태와 이에 따른 환경 정보를 제공 받을 수 있다(S150).
상기에서 설명한 본 발명의 기술적 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명은 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
100: 벌통 110: 벌통 몸체
120: 센서부 130: 생태환경 제어부
140: 벌통 통신부 150: 하우징
160: 영상 촬영부 200: 관리 서버
210: 서버 통신부 220: 사용자 관리부
230: 정보 저장부 240: 정보 분석/판단부
250: 제어 명령부 260: 알람부
270: 빅데이터 처리부 300: 사양 공급부
310: 저장부 320: 사양 통신부
330: 자동 공급부 400: 벌통 환경 제어부

Claims (12)

  1. 센서를 통해 벌의 생태 환경을 전송하고, 제공 받은 생태 제어 신호에 따라 내부 생태환경을 제어하는 벌통;
    상기 벌통의 생태 환경 정보를 분석/판단하여, 적당한 생태환경인지 여부를 확인하여 생태 제어 신호를 생성 전송하는 관리 서버; 및
    생태 제어 신호에 따라 벌통 내부에 자동으로 사양 또는 화분을 공급하는 사양 공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 양한봉 관리 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    통신 장애 발생시 벌통을 관리하기 위해 기준 생태 환경 정보가 저장되고, 저장된 정보에 따라 현재 생육 상태에 따른 벌통 내부의 생태 환경을 유지해주는 벌통 환경 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 양한봉 관리 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 벌통은 소비, 소문 및 사각 몸체와 이를 덮는 뚜껑이 구비된 벌통 몸체와, 벌통 몸체에 위치하여 벌통 내부의 생육(생태)환경을 센싱하는 센서부와, 벌통 몸체 내의 생태 환경을 제어하는 생태환경 제어부와, 외부 서버와 통신을 진행하는 벌통 통신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 양한봉 관리 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 벌통 내부를 촬영할 수 있는 영상 촬영부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 양한봉 관리 시스템.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 센서부는 벌통 내부의 온도를 측정하는 온도 센서와, 습도는 측정하는 습도 센서와, 벌통의 무게를 측정하는 중량 센서와, 벌통의 진동 여부를 측정하는 진동 센서와, 벌통 내부의 음향을 측정하는 음향 센서와, 벌통 내부 기체 농도를 측정하는 기체 센서와, 각 센서를 제어하고, 센싱 값을 증폭하여 전송하는 센서 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 양한봉 관리 시스템.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 생태 환경 제어부는 벌통 내부를 가열하여 일정 온도로 상승시키는 가열부와, 벌통 내부를 환기시켜 온도를 하강시키고, 습도를 제어하는 송풍부를 포함하는 것을 특징으로 하는 양한봉 관리 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 관리 서버는 적어도 하나의 벌통과 통신하는 서버 통신부와, 사용자를 관리하는 사용자 관리부와, 입력된 벌통 정보 및 사용자 정보등의 다양한 정보를 저장하는 정보 저장부와, 벌통으로 부터 제공된 센싱 정보인 벌통의 생태 환경 정보를 분석하고, 분석결과에 따라 대응 방법을 제공하는 정보 분석/판단부와, 정보 분석/판단 결과에 따라 벌통 및 사양 공급부를 제어하는 제어신호를 생성하는 제어 명령부와, 제어 명령부의 동작에 따라 알람 신호를 생성하고 외부에 전송하는 알람부와, 벌통의 생태환경과 관련된 빅데이터를 바탕으로, 현 상황에 맞는 상태 환경 정보를 정보 분석/판단부에 제공하고, 입력된 벌통 정보를 바탕으로 빅데이터를 추가 변경하는 빅데이터 처리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 양한봉 관리 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 정보 분석/판단부는 빅데이터 처리부에서 제공된 기준 정보값에 따라 이를 비교 판단하는 것을 특징으로 하는 양한봉 관리 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 사양 공급부는 관리 서버와 통신하는 사양 통신부와, 사양 및 화분을 저장하는 저장부와, 관리 서버의 제어 신호에 따라 동작하여 저장부의 사양 및 화분을 벌통에 공급하는 자동 공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 양한봉 관리 시스템.
  10. 제1항 내지 제9항중 어느 한항에 따른 양한봉 관리 시스템을 이용한 방법에 있어서,
    벌통의 센서 정보를 서버에 제공하는 단계;
    제공된 센싱 정보를 분석/판단하여 제어 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 제어 신호에 따라 벌통 생육 환경을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 양한봉 관리 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 분석/판단은 빅데이터를 이용하여 생육 시기에 따른 벌통 내의 생태 환경 정보를 기준으로 판단하는 것을 특징으로 하는 양한봉 관리 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 서버와의 통신 여부를 판단하는 단계와,
    통신이 되지 않는 경우, 벌통 자체 환경 제어부를 통해 벌통의 센싱 정보를 수진하여 벌통 생태 환경을 제어하는 단계를 특징으로 하는 양한봉 관리 방법.
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