KR20210125374A - 디지털 트윈을 이용한 스마트 축사 시스템 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 디지털 트윈을 이용한 스마트 축사 시스템에 관한 것으로, 축사에 설치되고, 제어 정보에 따라 구동하여 축사의 환경을 형성하고, 구동되는 구동 결과 정보를 제공하는 복수의 환경 설비; 축사의 환경 정보를 수집하는 복수의 환경 센서; 인가되는 제어 정보를 이용하여 복수의 환경 설비의 구동을 제어하는 제어기; 환경 설비를 구동하기 위한 제어 정보와, 구동 결과 정보 및 축사의 환경 정보를 수집하여 저장하는 정보 수집기; 및 환경 설비 별, 제어 정보에 대한 구동 결과 값을 이용한 시뮬레이션 결과 값을 산출하는 시뮬레이터를 포함한다.
Description
본 발명은 디지털 트윈을 이용한 스마트 축사 시스템 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가축 축사 설계 및 시험의 자동화 기술에 관한 것이다.
종전까지의 축산업에서 사용하는 가축의 축사는 설계 도면조차 없이 주먹구구 식으로 구축되어 사용되어 왔다.
최근 들어서는 가축 전염병 문제 및 동물 복지에 대한 관심이 급증하면서 선진국의 축사 기술을 도입한 최신 축사가 지어지고 있다.
현재에는 기업형 축사에서 주로 신축 축사가 이용되고 있는 추세이고, 중소형 개인 농장에서도 도입이 확산되고 있는 추세이다.
이러한 최신 축사는 급이기, 음수기와 같은 설비와 온/습도기, 영상기기 등 대부분의 장비에 센서 및 제어기가 부착되고 IoT 기술이 적용되어 자동 제어 및 모니터링 기능이 활성화될 수 있다.
그러나, 모니터링 및 자동제어 기술이 접목되는 자동 운용 시스템의 기존 축사 기술은 하나의 축사에 맞춤형으로 제작되어 다양한 환경에 적용되어 사용되기에는 어려움 문제점이 있다.
즉, 특정 축사의 설비 변경 시 운용 시스템을 직접 수정해야 하거나, 아예 새로 구축해야 하는 어려움이 있고 운용 중인 축사의 성능 및 효율성을 측정하기 위하여 시뮬레이션이 필요한 경우에도 구축된 설비에 대하여 사용자가 직접 실행해 보아야 하거나, 일회성이 그치는 등 그 사용에 한계가 있을 수 있는 문제가 있다.
본 발명은 종래 문제점을 해결하기 위한 것으로, IoT 기술이 적용된 축사에 대하여 모든 설비 정보, 환경 정보 및 이벤트 정보들을 디지털화하여 구성하고, 축사에서 수집되는 실시간 데이터와 디지털 트윈 시뮬레이션 모델을 통해 해당 축사의 성능을 측정하고, 시뮬레이션 결과를 빅데이터 및 인공지능 분석기를 통해 분석하여 최적의 축사 운용 및 제어 정보를 생산하는 디지털 트윈을 이용한 스마트 축사 시스템 및 방법을 제공하고자 한다.
더하여, 본 발명의 일 실시예에서는 실시간으로 수집되는 축사 데이터 정보를 시뮬레이션한 결과 값을 이용하여 축사의 운용 성능을 판단하고, 그 시뮬레이션에 대한 결과 값을 분석하여 축사의 운용 성능을 향상시킬 수 있는 설계 변경 및 제어 방안을 자동으로 도출하여 사용자에게 제공하는 디지털 트윈을 이용한 스마트 축사 시스템 및 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 트윈을 이용한 스마트 축사 시스템은 축사에 설치되고, 제어 정보에 따라 구동하여 축사의 환경을 형성하고, 구동되는 구동 결과 정보를 제공하는 복수의 환경 설비; 축사의 환경 정보를 검출하는 복수의 환경 센서; 제어 정보를 이용하여 상기 복수의 환경 설비의 구동을 제어하는 제어기; 상기 환경 설비를 구동하기 위한 제어 정보와, 구동 결과 정보 및 상기 축사의 환경 정보를 수집하여 저장하는 정보 수집기; 및 상기 환경 설비 별, 제어 정보에 대한 구동 결과 값을 이용한 시뮬레이션 결과 값을 산출하는 시뮬레이터를 포함한다.
여기서, 상기 시뮬레이터는, 축사 환경의 설정 값을 입력받는 입력 정보 생성부; 상기 정보 수집기를 통해 저장된 환경 설비 정보에서 시뮬레이션을 위한 모델을 구성하기 위한 정보를 선택하여 시뮬레이션 모델을 구성하는 모델 구성부; 및 상기 시뮬레이션 모델을 위해 선택된 정보를 이용하여 상기 입력 정보 생성부를 통해 입력된 축사 환경의 설정 값에 대응되는 시뮬레이션 결과 값을 산출하는 시뮬레이션 처리부를 포함한다.
상기 시뮬레이션 모델 구성부는, 각 환경 설비 정보, 각 환경 설비의 제어 값 정보 및 상기 제어 값에 따른 각 환경 설비의 출력 값 정보를 포함하여 시뮬레이션 모델을 구성할 수 있다.
반면에, 상기 시뮬레이션 모델 구성부는, 산출된 시뮬레이션 결과 값이 상기 설정 값과 동일한지를 판단하고, 그 판단 결과 상이한 경우, 상기 시뮬레이션 모델을 구성하는 각 환경 설비 정보를 변경할 수 있다.
한편, 상기 시뮬레이션 모델 구성부는, 산출된 시뮬레이션 결과 값이 상기 설정 값과 동일한지를 판단하고, 그 판단 결과 상이한 경우, 상기 시뮬레이션 모델을 구성하는 각 환경 설비의 제어 값을 변경할 수 있다.
반면에, 상기 시뮬레이터 처리기는, 상기 시뮬레이션 결과 값에 따라, 환경 설비의 제어 보정을 위한 보정 제어 값 정보를 상기 제어기에 제공할 수 있다.
그리고 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 트윈을 이용한 스마트 축사 운용 방법은, 복수의 환경 설비와 복수의 환경 센서들이 설치되고, 제어기에 의해 환경 설비를 구동하여 운용하는 디지털 트윈을 이용한 스마트 축사 운용 방법에 있어서, 정보 수집기에 의해, 환경 설비, 환경 센서 및 제어기로부터 제공되는 축사 데이터 정보를 수집하여 저장하는 단계; 시뮬레이터에 의해, 시뮬레이션 하고자 하는 정보의 설정 값을 입력받는 단계; 상기 시뮬레이터에 의해, 상기 축사 데이터 정보 중 시뮬레이션에 생성을 위한 정보를 선택하여 시뮬레이션 모델을 생성하는 단계; 상기 시뮬레이터에 의해
, 상기 생성된 시뮬레이션 모델을 이용하여 그 시뮬레이션 결과 값을 산출하는 단계; 상기 시뮬레이터에 의해, 시뮬레이션을 위해 입력된 설정 값과 시뮬레이션 결과 값이 유사 범위에 포함되는지를 판단하는 단계; 및 상기 설정 값과 시뮬레이션 결과 값이 유사 범위 내에 포함되면, 시뮬레이션을 종료하는 단계;를 포함한다.
여기서, 상기 축사 데이터정보는, 제어 정보, 구동 결과 정보 및 축사 환경 정보를 포함한다.
그리고, 상기 설정 값과 시뮬레이션 결과 값이 유사 범위 내에 포함되지 않으면, 상기 시뮬레이터에 의해, 시뮬레이터 모델의 구성을 수정하는 단계를 포함한다.
한편, 상기 시뮬레이터 모델의 구성을 수정하는 단계는, 상기 설정 값과 시뮬레이션 결과 값이 유사 범위 내에 포함되지 않으면, 현재 축사에 설치되고, 시뮬레이션에 이용된 환경 설비의 구동에 대한 추가적인 제어 정보가 저장되어 있는지를 판단하는 단계; 및 상기 추가적인 제어 정보가 저장되어 있으면, 시뮬레이션 모델을 이루는 구성의 제어 정보를 변경하여 시뮬레이션을 수행하는 단계를 포함하고, 상기 추가적인 제어 정보가 저장되어 있지 않으면, 새로운 환경 설비가 추가되어야 함을 알리는 추가 설비리스트 정보를 제공하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 스마트 축사를 설계함에 있어, 농장 환경 제어를 위해 디지털 트윈화 된 농장의 데이터를 이용하여 시뮬레이터를 자동 구성하고 설정 값과 제어 값에 대한 시뮬레이션을 실시하여 그 정확성을 확인한 후 농장 제어를 실시하고, 스마트 축사 구축 이후 축사와 동일한 디지털 트윈 시뮬레이터를 지속적으로 운용하면서 운용 시 수집되는 실시간 데이터를 분석하여 이를 기반으로 시뮬레이터를 계속 보정하면서 농장 제어 정보의 정확도를 높일 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 농장 환경 변화 시 이를 이벤트로 감지하여 설비 변경이 필요한지를 분석기를 통해 확인하여 이를 보고하고, 이에 맞는 시뮬레이터로 자동 변경함으로써 농장 설계를 효율적으로 실시할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 트윈을 이용한 스마트 축사 시스템을 설명하기 위한 기능블럭도.
도 2는 도 1의 시뮬레이터를 설명하기 위한 기능블록도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 디지털 트윈을 이용한 스마트 축사 시스템을 적용한 축사를 설명하기 위한 참고도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 트윈을 이용한 스마트 축사 운용 방법을 설명하기 위한 순서도,
도 5는 도 4의 시뮬레이터 모델을 보정하는 단계의 세부 구성을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2는 도 1의 시뮬레이터를 설명하기 위한 기능블록도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 디지털 트윈을 이용한 스마트 축사 시스템을 적용한 축사를 설명하기 위한 참고도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 트윈을 이용한 스마트 축사 운용 방법을 설명하기 위한 순서도,
도 5는 도 4의 시뮬레이터 모델을 보정하는 단계의 세부 구성을 설명하기 위한 순서도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 트윈을 이용한 스마트 축사 시스템을 설명하기 위한 기능블럭도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 트윈을 이용한 스마트 축사 시스템은 복수의 환경 설비(100), 복수의 환경 센서(200), 제어기(300), 정보 수집기(400) 및 시뮬레이터(500)를 포함한다.
복수의 환경 설비(100)는 축사에 설치되고, 제어기(300)의 제어 정보에 따라 구동하고, 구동되는 구동 결과 정보를 정보 수집기(400)로 제공한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 환경 설비(100)는, 환기팬, 쿨링패드, 음수기, 사료급이량측정기, 체중계, 사료빈잔량측정기 일 수 있다.
복수의 환경 센서(200)는 축사의 환경 정보를 수집하고 수집한 환경 정보를 정보 수집기(400)로 제공한다. 그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 환경 센서(200)는 내부온도계, 내부습도계, 이산화탄소측정기, 암모니아측정기, 외부온도계, 외부습도계, 일사량측정기, 강수량측정기, 풍속계, 풍향계가 이용될 수 있다. 본 실시예에서의 환경 설비(100)와 환경 센서(200)는 각 IoT 통신 프로토콜을 이용하여 데이터들을 송수신하는 것이 바람직하다.
제어기(300)는 제어 정보를 이용하여 상기 복수의 환경 설비(100)를 제어하고, 제어 정보를 정보 수집기(400)에 제공한다.
정보 수집기(400)는 환경 설비(100)를 구동하기 위한 제어 정보와, 구동 결과 정보 및 상기 축사의 환경 정보를 시간을 기준으로 수집하여 저장한다.
시뮬레이터(500)는 환경 설비(100) 별, 제어 정보에 대한 구동 결과 값을 이용하여 시뮬레이션 결과 값을 산출한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 농장 환경 제어를 위해 디지털 트윈화 된 농장의 데이터를 이용하여 시뮬레이터(500)를 자동 구성하고, 설정 값과 제어 값에 대한 시뮬레이션을 실시하여 그 정확성을 확인한 후 농장 제어를 실시할 수 있는 효과가 있다.
하기에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 시뮬레이터(500)의 세부 구성에 대하여 도 2를 참조하여 설명하기로 한다.
시뮬레이터(500)는 입력 정보 생성부(510), 모델 구성부(520) 및 시뮬레이션 처리부(530)를 포함한다.
입력 정보 생성부(510)는 설정하고자 하는 축사 환경의 설정 값을 입력 받는다.
모델 구성부(520)는 정보 수집기(400)를 통해 저장된 환경 설비(100) 정보에서 시뮬레이션을 위한 모델을 구성하기 위한 정보를 선택하여 시뮬레이션 모델을 구성한다. 이때, 시뮬레이션 모델 구성부(520)는 각 환경 설비(100) 정보, 각 환경 설비(100)의 제어 값 정보 및 상기 제어 값에 따른 각 환경 설비(100)의 출력 값 정보를 포함하여 시뮬레이션 모델을 구성하는 것이 바람직하다.
시뮬레이션 처리부(530)은 상기 시뮬레이션 모델을 위해 선택된 정보를 이용하여 상기 입력 정보 생성부(510)를 통해 입력된 축사 환경의 설정 값에 대응되는 시뮬레이션 결과 값을 산출한다.
또한, 시뮬레이션 모델 구성부(520)는 산출된 시뮬레이션 결과 값이 상기 설정 값과 동일한지를 판단하고, 그 판단 결과 상이한 경우, 상기 시뮬레이션 모델을 구성하는 각 환경 설비(100) 정보를 변경할 수 있다.
시뮬레이션 모델 구성부(520)는 산출된 시뮬레이션 결과 값이 상기 설정 값과 동일한지를 판단하고, 그 판단 결과 상이한 경우, 상기 시뮬레이션 모델을 구성하는 각 환경 설비(100)의 제어 값을 변경할 수 있다.
그리고, 시뮬레이션 처리부(530)는 실시간 모니터링 데이터 값에 근거하여 시뮬레이터의 제어 결과 값을 보정하여 시뮬레이터를 지속적으로 보정함으로써 시뮬레이터의 정확도를 높일 수 있게 해준다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 운용 시 수집되는 실시간 데이터를 분석하여 이를 기반으로 시뮬레이터를 계속 보정하면서 농장 제어 정보의 정확도를 높일 수 있는 효과가 있다.
일 예로, 축사에는 가축이 입식하거나 출하할 수 있고, 축사에 설치된 환경 설비(100)인 환기팬(101)은 가동상태 데이터를 시간별로 제공하고, 쿨링패드(102)는 설치 개수와 온도 데이터를 시간별로 제공하며, 환경 센서(200)인 온도계(201)와 습도계(202)는 분단위로 온도와 습도를 정보 수집기(300)로 제공한다.
한편, 본 발명의 일 실시예에서는 축사에 입식하는 가축 및 출하하는 가축에 대한 이벤트 정보를 정보 수집기(400)에 제공하는 이벤트 정보 입력기(미도시)가 더 구비될 수 있다.
이러한 이벤트 정보 입력기는 이벤트 정보를 사용자가 직접 입력하고, 그 해당 정보를 정보 수집기(400)에 제공할 수 있는 사용자 단말, 별도의 카메라를 이용하여 촬영되는 영상 데이터에서 이미지를 분석하여 축사에 입식하는 가축 및 출하하는 가축에 대한 정보를 검출하고, 상기 검출된 가축에 대한 정보가 포함된 이벤트 정보를 정보 수집기(400)에 제공하는 이미지 분석기가 이용될 수 있다.
한편, 이벤트 정보에는 이벤트 생성 시간 정보를 포함되는 것이 바람직하다.
이때, 각 환경 설비(100)나 환경 센서(200)의 환경 정보는 각자의 특징 값에 맞도록 구조화되고, 사용자가 설정한 주기에 맞춰 수집된다. 이렇게 수집된 정보는 디지털화되어 별도의 저장 장치에 실시간으로 기록될 수 있다.
한편, 시뮬레이터(500)는 별도의 저장장치에 저장된 디지털화된 데이터를 이용하여 시뮬레이션을 실시하고 시뮬레이션 결과 데이터를 출력한다.
예를 들어, 내부 온도 시뮬레이션 결과 데이터는 시작 시간, 종료 시간, 내부 시작 온도, 환기팬 가동률, 외부 온도, 가축 수, 가축 체중을 입력 값으로 하고, 한 시간 단위로 측정한 내부 온도 값 결과 데이터를 산출할 수 있다.
더하여, 축사 제어 정보가 생성될 때는 모니터링 된 축사 제어 결과 값도 분석기의 입력 값으로 사용되어 시뮬레이터(500)의 보정 값으로 이용될 수 있다.
또한, 본 발명은 축사의 이벤트 데이터를 이용하여 축사의 운용 성능을 향상시킬 수 있는 설계 변경안을 제안할 수 있다.
예를 들어, 시뮬레이션 결과, 가축 입식 이벤트로 인해 내부 온도가 구축된 환경 설비(환기팬, 쿨링패드 등)의 최적 제어 값으로도 원하는 결과값을 얻지 못하는 경우, 분석기를 통해 도출된 설비 리스트에 따라 환경 설비를 증가시켜 시뮬레이션을 자동으로 실시하고, 그 결과값을 분석하여 사용자에게 설비 추가 리스트를 제공할 수 있다.
일 예로, 축사에는 도 3에 도시된 바와 같이, 축사의 환경을 조절하기 위한, 2개의 환기팬(101)과 1면의 쿨링패드(102)의 환경 설비(100)가 설치되고, 축사의 환경을 검출하기 위해 내부온도계(201), 외부온도계(202)가 설치된다. 본 실시예에서는 추가적인 환경 정보를 획득하기 위해 내부습도계, 이산화탄소측정기, 암모니아측정기, 외부습도계, 일사량측정기, 강수량측정기, 풍속계 및 풍향계와 같은 환경 센서(200)가 추가적으로 설치될 수 있다.
이러한 축사 환경에서, 제어기(300)는 축사의 온도를 15℃로 유지하기 위해, 환기팬(101) 2개를 중간(5)의 속도로 운용하도록, 환기팬(101)의 회전 속도를 중간(5)으로 하도록 하기 위한 제어 정보를 환기팬(101)에 제공한다.
이에, 축사는 환기팬(101) 2개가 중간(5) 속도로 회전하고, 1면에 설치된 쿨링패드(102)에 의해 축사의 온도가 15℃로 유지된다.
따라서, 환경 설비(100)인 환기팬(101)은 회전 속도가 포함된 구동 결과 값을 시간 정보와 함께 정보 수집기(400)로 전송한다.
또한, 축사에 설치된 각종 환경 센서(300)도 시간 정보가 포함된 환경 센싱 정보를 정보 수집기(400)로 전송한다.
이에, 정보 수집기(400)는 시간을 기준으로 환경 설비(100)와 환경 센서(200)를 통해 제공되는 정보들을 구조화하여 저장한다. 따라서, 정보 수집기(400)를 통해 수집되는 축사 데이터 정보는, 제어 정보, 환경 설비 정보, 복수의 환경 정보가 시간 정보에 매칭되어 구조화된다. 이러한 구조화된 축사 데이터 정보는 다양한 제어 정보, 환경 설비 정보 및 환경 정보가 축적되며 구축되는 것이 바람직하며, 복수의 축사를 통해 획득되는 정보가 통합되어 운용될 수도 있다.
한편, 시뮬레이터(500)는 구조화된 정보를 이용하여 시뮬레이션을 수행한다.
일 예로, 시뮬레이터(500)에 의해, 축사 환경 중 온도에 대하여 시뮬레이션을 하는 경우, 설정하고자 하는 설정 값인 온도 정보를 입력 받는다.
이에 시뮬레이터(500)는 정보 수집기(400)에 의해 구조화되어 저장된 축사 데이터 정보들을 이용하여 시뮬레이션을 수행할 수 있도록, 입력 설정 값에 따른 시뮬레이션 모델을 생성한다.
시뮬레이션 모델의 일 예로, 입력되는 설정 값이 온도인 경우, 환경 설비(100) 중 환기팬(101), 쿨링패드(102)의 위치 정보와 수량이 모델링의 대상이 되고, 각 객체의 속성값인 on/off, 속도가 제어 변수로 선택될 수 있다.
다만, 시뮬레이터(500)는 현재 축사의 환경이 존재하는 경우에는 존재하는 변수를 이용하여 시뮬레이션 모델을 선택하고, 그 환경에 대하여 먼저 시뮬레이션을 수행한다.
즉, 본 실시예에서의 축사는 환기팬(101)이 2개이고, 쿨링패드(102)가 1면에 설치되어 있기 때문에, 설정 값인 온도 15℃에 맞추어 시뮬레이션을 수행하되, 최초 시뮬레이션은 실제 축사의 환경을 통해 시뮬레이션 한다.
즉, 본 실시예에서의 축사는 환기팬(101)이 2개이고, 쿨링패드(102)가 1면에 설치되어 있기 때문에, 설정 값인 온도 15℃에 맞추어 시뮬레이션을 수행하되, 최초 시뮬레이션은 실제 축사의 환경을 통해 시뮬레이션 한다.
그리고, 시뮬레이터(500)는 시뮬레이션을 위한 구성 중 환기팬(101)의 속도가 중간(5)의 속도로 구동하도록 제어 정보를 선택하고, 쿨링패드(102)가 1면에 설치된 것으로 선택하여 시뮬레이션을 하게 되면, 시뮬레이션 결과 값이 15℃가 나오게 된다.
만약, 입력되는 설정 값이 시뮬레이션 결과 값과 상이한 경우, 시뮬레이터(500)는 먼저, 제어 정보를 변경하여 다시 시뮬레이션을 수행한다. 즉, 입력되는 설정 값인 온도 보다 시뮬레이션 결과 값인 온도가 낮은 경우 환기팬(101)의 속도를 낮게(3) 변경하고, 그 반대인 경우 환기팬(101)의 속도를 높게(최대인 10)로 변경하여 다시 시뮬레이션을 수행한다.
이하, 하기에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 트윈을 이용한 스마트 축사 운용 방법에 대하여 도 4를 참조하여 설명하기로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 트윈을 이용한 스마트 축사 운용 방법은 환경 설비(100)와 환경 센서(200)들이 설치되고, 제어기(300)에 의해 환경 설비(100)를 구동하여 축사를 운용한다.
이렇게 축사는 제어기(300)에 의해 환경 설비(100)가 운용되고, 정보 수집기(400)는 환경 설비(100), 환경 센서(200) 및 제어기(300)로부터 제공되는 축사 데이터 정보를 수집하여 저장한다(S100). 이때, 수집되는 축사 데이터 정보는 구동 결과 정보, 축사 환경 정보 및 제어 정보를 포함하고, 시간을 기준으로 저장되는 것이 바람직하다.
그리고 시뮬레이터(500)는 시뮬레이션 하고자 하는 환경 정보의 설정 값을 입력받는다(S200).
이어서, 시뮬레이터(500)는 상기 축사 데이터 정보에 포함된 정보 중 시뮬레이션에 필요한 정보를 선택하여 시뮬레이션 모델을 생성한다(S300).
이후, 시뮬레이터(500)는 생성된 시뮬레이션 모델을 이용하여 그 시뮬레이션 결과 값을 산출한다(S400).
이어서, 시뮬레이터(500)는 시뮬레이션을 위해 입력된 설정 값과 시뮬레이션 결과 값이 유사 범위에 포함되는지를 판단한다(S500).
만약, 설정 값과 시뮬레이션 결과 값이 유사 범위 내에 포함되면(YES), 시뮬레이션을 종료한다.
이에 반해, 설정 값과 시뮬레이션 결과 값이 유사 범위 내에 포함되지 않으면(NO), 시뮬레이터(500)가 시뮬레이터 모델의 구성을 보정한다(S600).
한편, 상기 시뮬레이터 모델의 구성을 보정하는 단계에 대하여 설명하면, 먼저, 설정 값과 시뮬레이션 결과 값이 유사 범위 내에 포함되지 않으면(NO), 시뮬레이션에 이용된 환경 설비(100)의 구동에 결과에 대한 시뮬레이터 구성값을 변경한다. 여기서, 설정값은 실제 축사 모니터링 결과 수집된 정보로부터 기인한다. 설비의 제어 정보를 입력하여 시뮬레이션 한 결과와 실제 축사를 구동한 모니터링 결과를 비교하여 시뮬레이터의 정확도를 판단하는 과정으로, 이와 같은 과정을 반복적으로 실시하여, 시뮬레이터의 정확도를 높일 수 있다. 예를 들어, 온도 15도의 결과 값을 산출하기 위한 시뮬레이터의 제어 정보가 환풍기 1,2번을 구동하고 속도(1~10가정)3에 맞추는 것이었으나, 실제 모니터링 결과 17도 이하로 내려가지 않는다면, 시뮬레이터의 구동 정보는 “환풍기 1,2번 구동 시, 속도 3은 온도 15도가 아닌 17도를 산출한다”로 보정한다.
한편, 상기 시뮬레이터 모델의 구성을 수정하는 단계에 대하여 도 5를 참조하여 설명하기로 한다.
먼저, 설정 값과 시뮬레이션 결과 값이 유사 범위 내에 포함되지 않으면(NO), 시뮬레이션에 이용된 환경 설비(100)의 구동에 대한 제어 정보 수정을 위해 빅데이터 및 인공지능 분석기를 이용하고, 추가적인 제어 정보가 생성되어 저장되어 있는지를 판단한다(S710).
만약, 추가적인 제어 정보가 저장되어 있으면(YES), 시뮬레이션 모델을 이루는 구성의 제어 정보를 변경하여 시뮬레이션을 수행한다(S720).
이때, 변경된 제어 정보는 실제 축사의 제어기(300)로 제공하고, 제어기(300)는 변경된 제어 정보를 이용하여 환경 설비(100)를 다시 제어할 수 있다.
이렇게 산출된 시뮬레이션 결과 데이터는 빅데이터 및 인공지능 분석기(미도시)를 통해 축사 내부 온도 정보와 축사 내부 온도 제어 정보를 생성하여, 축사 자동 제어에 이용되고, 이를 통해 업데이트된 축사 수집 데이터는 다시 시뮬레이터(500)에 제공된 후 분석기를 통하여 분석되는 반복 과정을 거치게 된다.
이러한 반복 과정을 통해 최적의 축사 제어 정보가 지속적으로 유지되는 순환식 자동 제어가 실시될 수 있는 효과가 있다.
반면에, 추가적인 제어 정보가 저장되어 있지 않으면(NO), 새로운 환경 설비(100)가 추가되어야 함을 알리는 추가 설비리스트 정보를 제공한다(S730).
이후, 추가 설비 리스트로 시뮬레이터 모델을 재구성하여 설정 값에 근접한 결과값을 산출하는지에 대한 검증 단계가 추가될 수 있다.
여기서, 환경 설비(100), 환경 센서(200), 제어기(300) 및 정보 수집기(400) 및 시뮬레이터(500)는 서로 IoT 통신 모듈이 구현되는 것이 바람직하나, 이를 한정하지 않고, 다양한 유선 통신 모듈 및 무선 통신 모듈로 구현될 수 있다. 이중, 유선 통신 모듈은 전력선 통신 장치, 전화선 통신 장치, 케이블 홈(MoCA), 이더넷(Ethernet), IEEE1294, 통합 유선 홈 네트워크 및 RS-485 제어 장치로 구현될 수 있고, 무선 통신 모듈은 WLAN(wireless LAN), Bluetooth, HDR WPAN, UWB, ZigBee, Impulse Radio, 60GHz WPAN, Binary-CDMA, 무선 USB 기술, 무선 HDMI 기술 및 5G 이동통신 기술 등으로 구현될 수도 있다.
이와 달리 시뮬레이터(500)는 시뮬레이션을 수행하기 위한 프로그램이 하나의 서버 컴퓨터에 탑재되어 상호 운용되는 형태로 실시될 수도 있다.
참고로, 본 발명의 실시예에 따른 구성 요소들은 소프트웨어 또는 FPGA(Field Programmable Gate Array) 또는 ASIC(Application Specific Integrated Circuit)와 같은 하드웨어 형태로 구현될 수 있으며, 소정의 역할들을 수행할 수 있다.
그렇지만 '구성 요소들'은 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니며, 각 구성 요소는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다.
따라서, 일 예로서 구성 요소는 소프트웨어 구성 요소들, 객체지향 소프트웨어 구성 요소들, 클래스 구성 요소들 및 태스크 구성 요소들과 같은 구성 요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로 코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들 및 변수들을 포함한다.
구성 요소들과 해당 구성 요소들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성 요소들로 결합되거나 추가적인 구성 요소들로 더 분리될 수 있다.
이때, 처리 흐름도 도면들의 각 블록과 흐름도 도면들의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터를 이용하거나 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터를 이용하거나 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다. 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.
또한, 각 블록은 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또, 몇 가지 대체 실행 예들에서는 블록들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.
이때, 본 실시예에서 사용되는 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 '~부'들은 디바이스 또는 보안 멀티미디어카드 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다.
이상, 본 발명의 구성에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 변형과 변경이 가능함은 물론이다. 따라서 본 발명의 보호 범위는 전술한 실시예에 국한되어서는 아니되며 이하의 특허청구범위의 기재에 의하여 정해져야 할 것이다.
Claims (11)
- 축사에 설치되고, 제어 정보에 따라 구동하여 축사의 환경을 형성하고, 구동되는 구동 결과 정보를 제공하는 복수의 환경 설비;
축사의 환경 정보를 검출하는 복수의 환경 센서;
제어 정보를 이용하여 상기 복수의 환경 설비의 구동을 제어하는 제어기;
상기 환경 설비를 구동하기 위한 제어 정보와, 구동 결과 정보 및 상기 축사의 환경 정보를 수집하여 저장하는 정보 수집기; 및
상기 환경 설비 별, 제어 정보에 대한 구동 결과 값을 이용한 시뮬레이션 결과 값을 산출하는 시뮬레이터를 포함하는 디지털 트윈을 이용한 스마트 축사 시스템.
- 제 1항에 있어서,
상기 시뮬레이터는,
축사 환경의 설정 값을 입력받는 입력 정보 생성부;
상기 정보 수집기를 통해 저장된 환경 설비 정보에서 시뮬레이션을 위한 모델을 구성하기 위한 정보를 선택하여 시뮬레이션 모델을 구성하는 모델 구성부; 및
상기 시뮬레이션 모델을 위해 선택된 정보를 이용하여 상기 입력 정보 생성부를 통해 입력된 축사 환경의 설정 값에 대응되는 시뮬레이션 결과 값을 산출하는 시뮬레이션 처리부를 포함하는 디지털 트윈을 이용한 스마트 축사 시스템.
- 제 2항에 있어서,
상기 시뮬레이션 모델 구성부는,
각 환경 설비 정보, 각 환경 설비의 제어 값 정보 및 상기 제어 값에 따른 각 환경 설비의 출력 값 정보를 포함하여 시뮬레이션 모델을 구성하는 것인 디지털 트윈을 이용한 스마트 축사 시스템.
- 제 2항에 있어서,
상기 시뮬레이션 모델 구성부는,
산출된 시뮬레이션 결과 값이 상기 설정 값과 동일한지를 판단하고, 그 판단 결과 상이한 경우, 상기 시뮬레이션 모델을 구성하는 각 환경 설비 정보를 변경하는 것인 디지털 트윈을 이용한 스마트 축사 시스템.
- 제2항에 있어서,
상기 시뮬레이션 모델 구성부는,
산출된 시뮬레이션 결과 값이 상기 설정 값과 동일한지를 판단하고, 그 판단 결과 상이한 경우, 상기 시뮬레이션 모델을 구성하는 각 환경 설비의 제어 값을 변경하는 것인 디지털 트윈을 이용한 스마트 축사 시스템.
- 제 5항에 있어서,
상기 시뮬레이터 처리기는,
상기 시뮬레이션 결과 값에 따라, 환경 설비의 제어 보정을 위한 보정 제어 값 정보를 상기 제어기에 제공하는 것인 디지털 트윈을 이용한 스마트 축사 시스템.
- 복수의 환경 설비와 복수의 환경 센서들이 설치되고, 제어기에 의해 환경 설비를 구동하여 운용하는 디지털 트윈을 이용한 스마트 축사 운용 방법에 있어서,
정보 수집기에 의해, 환경 설비, 환경 센서 및 제어기로부터 제공되는 축사 데이터 정보를 수집하여 저장하는 단계;
시뮬레이터에 의해, 시뮬레이션 하고자 하는 정보의 설정 값을 입력받는 단계;
상기 시뮬레이터에 의해, 상기 축사 데이터 정보 중 시뮬레이션에 생성을 위한 정보를 선택하여 시뮬레이션 모델을 생성하는 단계;
상기 시뮬레이터에 의해, 상기 생성된 시뮬레이션 모델을 이용하여 그 시뮬레이션 결과 값을 산출하는 단계;
상기 시뮬레이터에 의해, 시뮬레이션을 위해 입력된 설정 값과 시뮬레이션 결과 값이 유사 범위에 포함되는지를 판단하는 단계; 및
상기 설정 값과 시뮬레이션 결과 값이 유사 범위 내에 포함되면, 시뮬레이션을 종료하는 단계;를 포함하는 디지털 트윈을 이용한 스마트 축사 운용 방법.
- 제 7항에 있어서,
상기 축사 데이터정보는,
제어 정보, 구동 결과 정보 및 축사 환경 정보를 포함하는 디지털 트윈을 이용한 스마트 축사 운용 방법.
- 제 7항에 있어서,
상기 설정 값과 시뮬레이션 결과 값이 유사 범위 내에 포함되지 않으면, 상기 시뮬레이터에 의해, 시뮬레이터 모델의 구성을 수정하는 단계를 포함하는 디지털 트윈을 이용한 스마트 축사 운용 방법.
- 제 9항에 있어서,
상기 시뮬레이터 모델의 구성을 수정하는 단계는,
상기 설정 값과 시뮬레이션 결과 값이 유사 범위 내에 포함되지 않으면, 현재 축사에 설치되고, 시뮬레이션에 이용된 환경 설비의 구동에 대한 추가적인 제어 정보가 저장되어 있는지를 판단하는 단계; 및
상기 추가적인 제어 정보가 저장되어 있으면, 시뮬레이션 모델을 이루는 구성의 제어 정보를 변경하여 시뮬레이션을 수행하는 단계를 포함하는 디지털 트윈을 이용한 스마트 축사 운용 방법.
- 제 10항에 있어서,
상기 추가적인 제어 정보가 저장되어 있지 않으면, 새로운 환경 설비가 추가되어야 함을 알리는 추가 설비리스트 정보를 제공하는 단계를 더 포함하는 디지털 트윈을 이용한 스마트 축사 운용 방법.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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