KR20220006394A - 가축의 이상징후 감지가 가능한 스마트 축사 시스템 및 제어 방법 - Google Patents

가축의 이상징후 감지가 가능한 스마트 축사 시스템 및 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 가축의 이상징후 감지가 가능한 스마트 축사 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 돈방에서 사육되는 가축의 귀에 부착되어, 가축의 온도를 측정하고, 측정된 가축의 온도 정보를 전달하는 복수의 태그; 태그와 무선 신호를 송수신하는 복수개의 안테나; 복수의 안테나 중 어느 하나의 안테나를 통해, 사료 및 음수를 제공하는 장치에 접근하는 가축의 태그 정보를 수집하고, 수집된 가축의 태그 정보를 통해 상기 각 안테나를 통해 수집되는 태그의 접근 빈도수를 측정하는 리더기; 및 안테나와 상기 리더기 사이에 구비되고, 분기 방식(Cascade)으로 연결된 복수개의 무선 전력 스위칭 모듈을 포함한다.

Description

가축의 이상징후 감지가 가능한 스마트 축사 시스템 및 제어 방법{Smart barn system and control method for detecting abnormal signs of livestock}
본 발명은 가축의 이상징후 감지가 가능한 스마트 축사 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 ICT 기술을 이용한 가축의 이상징후 조기 감지를 위한 스마트 축사에 관한 것이다.
최근 농가의 수는 급격히 감소하는 반면 축산물 생산성 향상을 위해 농가의 규모는 점점 대형화되고 공장식 밀집사육으로 운영되고 있다. 밀집사육은 가축의 면역력을 악화시키고, 가축 전염병의 주 원인으로도 주목된다.
이는 국내외 아프리카 돼지 열병, 구제역과 AI 등 악성 가축 전염병과 같이 막대한 피해를 초래하는 가축질병이 빈번히 발생하는것과 무관하지 않을 것이다.
그동안 축산 농가에서는 밀집된 사육환경에서 가축의 질병을 조기에 감시하기 위한 다양한 노력을 기울여왔다. 가축 질병 이상징후 조기감지를 위한 대표적인 종래 기술을 살펴보면 사료 섭취량 측정 및 음수 섭취량과 같은 사양 데이터 수집을 통한 분석, 가축 체온 측정과 같은 생체정보 분석, 폐쇄회로 CCTV를 통한 활동성 분석 등이 있다.
종래의 사양 데이터 분석 기술을 살펴보면 사료 및 음수 섭취량 비교를 통해 식욕부진 정도를 측정하며, 이를 통해 질병 조기 징후를 감지한다. 하지만 이러한 방법은 집단감염에 대한 파악은 가능하지만 개체 별 질병 이상징후 조기감지에는 한계가 있다.
다음으로 가축 체온을 통한 질병 이상징후 조기감지 방법에 대해 살펴보도록 하겠다. 전국적으로 발생한 구제역과 같은 제1종 가축 전염병과 농장에서 발생할 수 있는 각종 질병들은 부분 고열을 동반한다는 공통점을 가지고 있다. 이 공통점으로부터 정상 체온 범위를 벗어날 시 질병에 따른 증상을 조기에 확인할 수 있는 기본 자료가 될 수 있다. 일례로 아프리카 돼지열병(ASF) 바이러스에 감염이 되면 체온이 41℃까지 오르며, 오한으로 인해 서로 붙어 지내려는 경향을 보인다. 이렇게 여러 마리가 열이 나면서 앓다가 시일이 지나면서 폭발적으로 질병이 퍼진다.
종래 기술에서는 열화상 카메라와 같은 비접촉식 체온 측정 시스템을 소개하고 있지만 이는 외기온도에 따라 측정값에 영향을 받는다.
다음으로 영상기반 가축 활동성 분석에 대해 살펴보도록 하겠다. 이는 폐쇄회로 CCTV를 통해 가축의 움직임을 추정하여 질병 이상징후 조기감지를 예측하는 기술로 최근 딥러닝 기법을 적용하여 가축이 일정시간 동안 얼마나 움직이는지를 추정할 수 있다.
하지만 이러한 기술은 정확도가 떨어질 가능성이 높고, 야간 촬영 시 화질 열화, 여러 마리가 밀집되어 사육되고 잇는 환경에서 개체 별 인식에 문제점을 가지고 있다.
본 발명은 종래 문제점을 해결하기 위한 것으로, 밀집사육 환경에서 무선 주파수 인식 장치를 이용하여 가축의 질병 이상징후를 조기에 감지하기 위한 축사 및 그 제어방법을 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 가축의 이상징후 감지가 가능한 스마트 축사 시스템은 돈방에서 사육되는 가축의 귀에 부착되어, 가축의 온도를 측정하고, 측정된 가축의 온도 정보를 전달하는 복수의 태그; 태그와 무선 신호를 송수신하는 복수개의 안테나; 상기 복수의 안테나 중 어느 하나의 안테나를 통해, 사료 및 음수를 제공하는 장치에 접근하는 가축의 태그 정보를 수집하고, 상기 수집된 가축의 태그 정보를 통해 상기 각 안테나를 통해 수집되는 태그의 접근 빈도수를 측정하는 리더기; 및 상기 안테나와 상기 리더기 사이에 구비되고, 분기 방식(Cascade)으로 연결된 복수개의 무선 전력 스위칭 모듈을 포함한다.
상기 태그는, 가축의 귀를 용이하게 관통할 수 있도록, 일측이 원뿔 형상으로 형성된 삽입부; 상기 삽입부로부터 일측이 연장되는 통의 형상으로, 상기 삽입부에 의해 가축의 귀를 관통한 후 지지하는 몸체부; 상기 몸체부 내부에 구비되어 상기 가축의 체온을 측정하는 온도 센싱부; 상기 몸체부 타측에 구비되어 상기 몸체부가 가축의 귀에 지지된 후 가축의 귀에서 빠지지 않도록 일측에 형성된 전자부 및 상기 삽입부를 통해 가축의 귀에 착용된 후 이탈되지 않고 가축의 귀에 고정되도록, 상기 가축의 귀를 관통한 상기 삽입부에 삽입되는 고정부를 포함한다.
상기 전자부는, 태그에 필요한 전력을 생성하여 전원을 공급하는 전력생성부; 및 상기 온도센싱부를 통해 측정된 가축의 온도 정보를 상기 리더기에 전송하는 통신부를 한다.
이때, 상기 전력생성부는, 태그에 이용될 전력을 생성하는 하베스팅 전력 발전기를 포함한다.
한편, 상기 하베스팅 전력 발전기는, 상기 리더기로부터 방사되는 무선 전력을 상기 안테나를 통해 수집하는 전파 에너지 수집부; 가축의 움직임을 전기 에너지로 수집하는 운동 에너지 수집부; 및 가축의 체온을 전기 에너지로 수집하는 열전 에너지 수집부 중 하나 이상을 이용하여 전력을 생산할 수 있다.
그리고 상기 하베스팅 전력 발전기는, 상기 안테나를 통해 수신되는 상기 리더기의 송신 안테나와의 상기 태그의 안테나의 임피턴스를 정합시키는 임피던스 정합부를 더 포함할 수 있다.
상기 태그는, 가축의 이상징후 감지 시, 표시하는 LED 모듈을 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 리더기는, 상기 복수개의 무선 전력 스위칭 모듈을 제어하여, 상기 안테나를 통해 방사되는 무선 신호를 제어한다.
그리고 상기 리더기는, 상기 안테나를 통해 출력되는 방사 전력을 가변하고, 인식되는 태그 거리 정보를 조정할 수 있다.
또한 상기 리더기는, 상기 안테나의 방사 전력을 고정하고, 상기 태그로부터 역산란되는 신호의 세기를 통해 태그의 위치 정보를 추정할 수 있다.
그리고 상기 리더기는, 신경망 훈련을 통해 태그 위치 오차를 감소시킬 수 있다.
상기 리더기는, 돈방의 전체 영역에서 태그를 검출할 수 있도록, 돈방에는 복수개의 안테나가 세트화되어 설치되고, 세트화된 안테나들을 통해 수집되는 태그의 위치 정보를 이용하여 가축의 움직임을 검출할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 가축의 이상징후 감지가 가능한 스마트 축사 제어방법은 가축에 착용되는 태그와, 상기 태그와의 통신을 위한 안테나가 각 돈방에 설치되고, 상기 돈방에 설치된 안테나를 통해 각 돈방의 사육중인 가축의 정보를 수집하는 리더기 및 상기 안테나와 상기 리더기가 복수개의 무선 전력 스위칭 모듈로 이루어진 가축의 이상징후 감지가 가능한 스마트 축사 제어방법에 있어서, 가축의 귀에 부착된 태그가 가축의 태그 정보를 측정하는 단계; 임의의 돈방에서 사육중인 가축들의 태그 정보를 수집하기 위해, 해당 돈방에 설치된 안테나를 통해 무선 신호가 송출되도록 상기 무선 전력 스위칭 모듈을 제어하는 단계; 상기 리더기가, 돈방 내 설치된 상기 안테나의 태그 인식 가능 범위에서 해당 가축에 부착된 태그를 인식하여 가축의 태그 정보를 수집하는 단계; 및 상기 수집된 가축의 태그의 정보를 이용하여 가축의 이상징후를 예측하는 단계를 포함한다.
상기 가축의 이상징후를 예측하는 단계는, 사료 공급기에 설치된 안테나를 통해 인식되는 태그의 인식 체류 시간을 측정하여, 질병 이상징후를 조기에 감지할 수 있다.
또한 상기 가축의 이상징후를 예측하는 단계는, 사료 공급기에 설치된 안테나를 통해 인식되는 태그 정보 중, 가축의 체온 정보를 이용하여, 가축의 질병 이상징후를 감지할 수 있다.
그리고 상기 가축의 이상징후를 예측하는 단계는, 상기 안테나를 통해 출력되는 무선 신호의 전력을 제어하여, 가축의 위치를 상기 안테나를 통해 측정하고, 그 측정된 가축의 위치 정보를 이용하여 가축의 질병 이상징후를 감지할 수 있다.
한편, 상기 가축의 이상징후를 예측하는 단계는, 상기 안테나의 방사 전력을 고정하고, 상기 태그로부터 역산란되는 신호의 세기를 통해 태그의 위치 정보를 추정하여 가축의 질병 이상징후를 감지할 수 있다.
상기 태그의 위치 정보를 추정하여 가축의 질병 이상징후를 감지하는 단계는, 신경망 훈련을 통해 태그 위치 오차를 감소시킬 수 있다.
그리고, 가축의 이상징후 감지 시, LED 모듈을 통해 표시하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 가축 부착형 태그는 가축의 귀를 용이하게 관통할 수 있도록, 일측이 원뿔 형상으로 형성된 삽입부; 상기 삽입부의 타측으로부터 연장되는 통의 형상으로, 상기 삽입부에 의해 가축의 귀를 관통한 후 지지하는 몸체부; 상기 몸체부 내부에 구비되어 상기 가축의 체온을 측정하는 온도 센싱부; 상기 몸체부 타측에 구비되어 상기 몸체부가 가축의 귀에 지지된 후 가축의 귀에서 빠지지 않도록 일측에 형성된 전자부 및 상기 삽입부를 통해 가축의 귀에 착용된 후 이탈되지 않고 가축의 귀에 고정되도록, 중심부에 상기 가축의 귀를 관통한 상기 삽입부가 삽입되는 삽입홀이 구비된 고정부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 무선 주파수 식별 기술을 이용한 사료 섭취량 및 음수 섭취량 분석, 가축 체온 측정, 가축 활동성 분석을 통해 가축 질병 이상징후 조기감지를 할 수 있는 효과를 제공한다.
특히, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 기존의 무선 주파수 식별 기술과 호환이 가능하며 구축 비용을 획기적으로 절감할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가축의 이상징후 감지가 가능한 스마트 축사 시스템을 설명하기 위한 구성블록도.
도 2는 도 1의 태그를 설명하기 위한 사시도.
도 3은 도 2의 전자부의 세부 구성을 설명하기 위한 구성블록도.
도 4는 도 3의 전력생성부의 세부 구성을 설명하기 위한 구성블록도.
도 5는 도 4의 전력생성부의 구성 중 무선 신호를 이용한 전력 생성방법을 설명하기 위한 참고도.
도 6은 도 1의 무선 전력 스위칭 모듈의 세부 구성을 설명하기 위한 구성블록도.
도 7은 일반적인 리더기와 태그의 동작을 설명하기 위한 참고도.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 돈사를 설명하기 위한 참고도.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 돈방에 설치된 안테나의 송출 레벨을 설명하기 위한 참고도.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 가축의 이상징후 감지가 가능한 스마트 축사 제어 시스템에서 안테나의 다른 설치 예를 설명하기 위한 참고도.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 가축의 이상징후 감지가 가능한 스마트 축사 제어 방법을 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 발명에 따른 가축의 이상징후 감지가 가능한 스마트 축사 시스템을 설명하기 위한 구성블록도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 가축의 이상징후 감지가 가능한 스마트 축사 시스템은 복수의 태그(100), 복수의 안테나(210), 리더기(220) 및 무선 전력 스위칭 모듈(230)를 포함한다.
태그(100)는 돈방에서 사육되는 가축의 귀에 부착되어, 가축의 온도를 측정하고, 측정된 가축의 온도 정보를 전달한다.
이러한, 태그(100)는 도 2에 도시된 바와 같이, 삽입부(110), 몸체부(120), 온도센싱부(130), 전자부(140) 및 고정부(150)로 이루어진다.
삽입부(110)는 일측이 원뿔 형상으로 형성되어, 가축의 귀를 용이하게 관통시킨다.
몸체부(120)는 삽입부(110)로부터 타측이 연장되는 통의 형상으로, 삽입부(110)에 의해 가축의 귀를 관통한 후 지지한다.
온도센싱부(130)는 몸체부(120) 내부에 구비되어 상기 가축의 체온을 측정한다. 이와 같이, 온도센싱부(130)가 몸체부(120) 내부에 구비됨으로써, 가축의 귀에 몸체부(120)가 관통된 상태로 지지된 상태에서 체온 측정 시, 외부의 온도에 의해 오류가 발생하는 것을 미연에 방지하고, 정확한 가축의 체온 측정을 가능하게 한다.
전자부(140)는 몸체부(120) 타측에 구비되어 몸체부(120)가 가축의 귀에 지지된 후 고정부(150)와 결합되어 가축의 귀에서 빠지지 않도록 하는 기능을 포함한다.
이러한 전자부(140)는 도 3에 도시된 바와 같이, 전력생성부(141), 통신부(142), 센싱부(143), LED(144) 및 저장부(145)를 포함한다.
전력생성부(141)는 태그(100)에 필요한 전력을 생성하여 전원이 필요한 구성에 전원을 공급하는 역할을 한다.
통신부(142)는 상기 온도센싱부(130)를 통해 측정된 가축의 온도 정보를 상기 리더기(220)에 전송하는 역할을 한다. 본 발명의 일 실시예에서의 통신부(142)는 RFID(Radio Frequency Identification) 통신 프로토콜이 이용되는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전자부(140)는 온도센싱부(130)뿐만 아니라, 돈방의 환경 정보를 획득하기 위한 센싱부(143)가 더 구비될 수 있다. 상기 센싱부(143)는 습도센서, 온도센서 및 이산화탄소 센서가 더 구비되어 돈방의 환경 정보를 제공할 수도 있다.
한편, 전력생성부(141)는 태그(100)에 이용될 전력을 생성하는 하베스팅 전력 발전기가 이용되는 것이 바람직하다.
상기 하베스팅 전력 발전기는 도 4에 도시된 바와 같이, 리더기(220)로부터 방사되는 무선 전력을 상기 안테나(210)를 통해 수집하는 전파 에너지 수집부, 가축의 움직임을 전기 에너지로 수집하는 운동 에너지 수집부 및 가축의 체온을 전기 에너지로 수집하는 열전 에너지 수집부 중 하나 이상을 이용하여 전력을 생산할 수 있다.
이러한 상기 하베스팅 전력 발전기는 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 안테나(210)를 통해 수신되는 상기 리더기(220)의 송신 안테나(210)와의 상기 태그(100)의 안테나(210)의 임피턴스를 정합시키는 임피던스 정합부(146)를 더 포함할 수 있다.
그리고 상기 태그(100)는 가축의 이상징후 감지 시, 표시하는 LED(144)를 더 포함할 수 있다.
또한, 저장부(145)는 전기소거식 프로그램 가능한 롬으로, 센싱부(143)를 통해 수집되는 데이터를 저장할 수 있다. 이렇게 저장된 센싱 데이터는 통신부(142)를 통해 리더기(220)에 제공될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서의 저장부(145)는 전기소거식 프로그램가능한 롬이 이용되는 것이 바람직하나, 그 저장 장치를 한정하지는 않는다.
고정부(150)는 상기 가축의 귀를 관통한 상기 삽입부(110)가 삽입될 수 있도록, 중심부에 중공이 구비되어 있다. 이러한 고정부(150)는 탄성이 있는 재질로 이루어질 수도 있다.
이러한 고정부(150)는 삽입부(110)가 가축의 귀에 착용된 후 이탈되지 않고 상기 삽입부(110)에 삽입되어 고정된다.
안테나(210)는 일측이 각 돈방에 설치되고, 타측이 무선 전력 스위칭 모듈(230)의 출력 포트에 연결되는 것으로, 태그(100)에 무선 신호를 송출한 후 태그(100)로부터 응답 신호를 수신한다. 이를 위해, 안테나(210)는 연장 케이블(미도시)을 통해 연장 설치되는 것이 바람직하여 안테나만 각 돈방에 설치될 수 있다. 그리고, 안테나(210)는 무선 전력 스위칭 모듈(230)에 착탈 가능하게 연결되어 안테나(210)에 문제가 있는 경우 용이하게 교체할 수 있는 장점이 있다.
리더기(220)는 무선 전력 스위칭 모듈(230)에 의해 스위칭된 안테나(210)를 통해 태그(100)로부터 제공되는 응답 신호를 수신한다. 이러한 리더기(200)는 복수의 안테나(210) 중 어느 하나의 안테나(210)를 통해, 사료 및 음수를 제공하는 장치에 접근하는 가축의 태그 정보를 수집하고, 상기 수집된 가축의 태그 정보를 통해 상기 각 안테나(210)에 접근하는 접근 빈도수를 측정한다.
여기서, 태그 정보는 가축의 행동 정보, 예를 들어, 사료를 먹기 위한 행동, 물을 먹기 위한 행동 및 가축의 이동 정보와 가축의 생체정보인 가축의 체온 정보 중 하나 이상일 수 있다.
무선 전력 스위칭 모듈(230)는 도 6에 도시된 바와 같이, 복수개의 전력 스위치(231-1 내지 231-8)가 분기 방식(Cascade)으로 구성되어, 제어에 따라 무선 신호가 송출될 수 있도록 안테나(210-1 내지 210-8))를 스위칭한다.
종래 태그와 리더기를 이용하여 가축의 태그 정보를 수집하는 방식을 이용하는 경우, 도 7에 도시된 바와 같은 리더기를 각 돈방에 설치하여 무선식별인식태그의 정보를 획득하기 때문에 상대적으로 가격이 비싼 리더기에 의해 시스템 구축에 드는 비용이 높아질 수밖에 없는데 반해, 본 발명은 리더기의 개수를 최소화하면서도 각 돈방에 있는 가축들의 정보를 획득할 수 있게 됨에 따라, 시스템 구축에 드는 비용을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
따라서, 본 발명은 최근 대형화되고 있는 양돈 농가들이 수십개의 돈방 단위로 가축을 사육 및 관리할 수 있는 효과가 있다.
한편, 리더기(220)는 복수개의 무선 전력 스위칭 모듈(230)를 제어하여, 상기 안테나(210)를 통해 방사되는 무선 신호를 제어한다.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에서는 무선 전력 스위칭 모듈(230)를 활용해 1개의 리더기(220)로부터 수십개의 돈방을 관리하는 방법을 제공한다.
이를 위해, 축사 운영자는 사육하고 있는 가축의 이력관리 즉 생산과 병력, 도축, 유통과정 등에 대한 모든 정보를 한눈에 파악할 수 있도록 무선 주파수 인식 태그(100)를 귀에 부착하고, 각 안테나(210)는 각 돈방에 설치하게 된다.
그리고, 무선 전력 스위칭 모듈(230)의 스위칭 제어를 통해 무선 신호를 송출하고자 하는 안테나를 스위칭한다.
즉, 무선 전력 스위칭 모듈(230)는 복수개의 SPDT(Single Pole Double Throw) 스위치가 Cascade 방식으로 연결되어 내장되어 있다.
이에, SPDT 스위치(231)의 경로 선택을 통해, 하나의 스위치(231) 입력 포트가 선택됨으로써, 스위칭 제어에 의해 8개 안테나(210) 포트로 확장이 가능해진다.
일 예로, 첫번째 SPDT 1 스위치(231-1)는 스위치 입력 포트와 스위치 출력 포트 연결이 가능하고, 제 2의 무선 전력 스위칭 모듈(231-2)와 연결이 가능하다. 이러한 SPDT 스위치(231)들을 Cascade 방식으로 연결한다면 리더기(220) 1개의 포트로부터 수십개의 안테나(210-1 내지 210-n) 연결이 가능하다.
무선 전력 스위칭 모듈(230)의 동작 원리의 일 예를 살펴보면, SPDT 1 스위치(231-1)은 무선 전력 스위칭 모듈(230) 선택 여부를 결정하며, SPDT 1 스위치(231-2)부터 SPDT 8 스위치(231-8)는 무선 전력 스위칭 모듈(230) 내 경로 선택을 통해 최종 안테나 출력 포트를 결정한다.
이러한 무선 전력 스위칭 모듈(230)의 경로 선택은 무선 전력 스위칭 모듈(230) 내 제어부를 통해 수행하거나 별도의 제어부를 통해 제어할 수도 있다.
아래 [표 1]은 무선 전력 스위칭 모듈(230)의 동작 일례를 보인다.
안테나
포트 		SPDT 1 SPDT 2 SPDT 3 SPDT 4 SPDT 5 SPDT 6 SPDT 7 SPDT 8
1 RIGHT LEFT LEFT X LEFT X X X
2 RIGHT LEFT LEFT X RIGHT X X X
3 RIGHT LEFT RIGHT X X LEFT X X
4 RIGHT LEFT RIGHT X X RIGHT X X
5 RIGHT RIGHT X LEFT X X LEFT X
6 RIGHT RIGHT X LEFT X X RIGHT X
7 RIGHT RIGHT X RIGHT X X X LEFT
8 RIGHT RIGHT X RIGHT X X X RIGHT
기타 LEFT X X X X X X X
한편, 리더기(220)는 도 9에 도시된 바와 같이, 안테나(210-1)를 통해 출력되는 방사 전력을 가변하고, 인식되는 태그(100) 거리 정보를 조정하여 태그(100)의 이동 정보를 획득할 수 있다.
그리고, 리더기(220)는 안테나(210-1)의 방사 전력을 고정하고, 상기 태그(100)로부터 역산란되는 신호의 세기를 통해 태그(100)의 위치 정보를 추정할 수도 있다.
한편, 리더기(220)는 신경망 훈련을 통해 태그(100) 위치 오차를 감소시킬 수 있다.
그리고, 본 발명의 다른 실시예에서의 리더기(220)는 돈방의 전체 영역에서 태그(100)를 검출할 수 있도록, 도 10에 도시된 바와 같이, 돈방에 복수개의 안테나(210-1 내지 210-4)가 세트화되도록 설치하고, 세트화된 안테나(210-1 내지 210-4)들을 통해 수집되는 태그(100)의 위치 정보를 이용하여 가축의 움직임을 검출할 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 가축의 이상징후 감지가 가능한 스마트 축사 제어방법을 설명하기 위한 순서도이다.
이하, 하기에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 가축의 이상징후 감지가 가능한 스마트 축사 제어방법에 대하여 도 11을 참조하여 설명하기로 한다.
가축에 착용되는 태그(100)와, 상기 태그(100)와의 통신을 위한 안테나(210)가 각 돈방에 설치되고, 상기 돈방에 설치된 안테나(210)를 통해 각 돈방의 사육중인 가축의 정보를 수집하는 리더기(220) 및 상기 안테나(210)와 상기 리더기(220)가 복수개의 무선 전력 스위칭 모듈(230)로 이루어진 가축의 이상징후 감지가 가능한 스마트 축사 제어방법에 관한 것이다.
먼저, 임의의 돈방에서 사육중인 가축들의 태그 정보를 수집하기 위해, 해당 돈방에 설치된 안테나(210)를 통해 무선 신호가 송출되도록, 상기 무선 전력 스위칭 모듈(230)을 스위칭 제어한다(S100).
그러면 무선 전력 스위칭 모듈(230)의 스위칭 제어에 따라, 스위칭된 안테나(210)를 통해 무선 신호를 송출한다(S200).
이후, 리더기(220)는 해당 안테나로부터 송출된 무선 신호를 수신한 태그(100)가 동작하여 측정한 가축의 체온정보가 포함된 응답 신호를 태그(100)로부터 수신한다(S300). 이때, 태그(100)는 돈방의 환정정보를 별도의 센싱부를 통해 센싱한 후 저장부에 저장하고, 있다가 상기 무선 신호가 수신될 때 응답신호에 포함하여 제공할 수 있다.
이후, 리더기(220)는 무선 전력 스위칭 모듈(230)에 의해 스위칭된 안테나를 통해 태그(100)의 응답신호를 수신하고, 수신된 태그(100)의 응답 신호에 포함된 정보들을 이용하여 가축의 이상징후를 예측한다(S400).
상기 가축의 이상징후를 예측하는 단계(S400)는 사료 공급기에 설치된 안테나(210)를 통해 인식되는 태그(100)의 인식 체류 시간을 측정하여, 질병 이상징후를 조기에 감지할 수 있다.
한편, 상기 가축의 이상징후를 예측하는 단계(400)는 사료 공급기에 설치된 안테나(210)를 통해 인식되는 태그 정보 중, 가축의 체온 정보를 이용하여, 가축의 질병 이상징후를 감지할 수 있다.
반면에, 상기 가축의 이상징후를 예측하는 단계(S400)는 상기 안테나(210)를 통해 출력되는 무선 신호의 전력을 제어하여, 가축의 위치를 상기 안테나(210)를 통해 측정하고, 그 측정된 가축의 위치 정보를 이용하여 가축의 질병 이상징후를 감지할 수 있다.
그리고 상기 가축의 이상징후를 예측하는 단계(S400)는 상기 안테나(210)의 방사 전력을 고정하고, 상기 태그(100)로부터 역산란되는 신호의 세기를 통해 태그(100)의 위치 정보를 추정하여 가축의 질병 이상징후를 감지할 수 있다.
한편, 상기 태그(100)의 위치 정보를 추정하여 가축의 질병 이상징후를 감지하는 단계(S300)는 신경망 훈련을 통해 태그(100) 위치 오차를 감소시킬 수도 있다.
그리고, 가축의 이상징후 감지 시, LED를 통해 표시하여 사육 중인 가축 중 이상징후가 있는 가축을 용이하게 확인할 수 있는 효과가 있다.
이후, 리더기(220)는 전력 스위칭 모듈(230)를 제어하여 다음 방에 있는 안테나를 통해 무선 신호가 송출되도록 제어한다. 이때, 안테나의 무선 신호 송출을 결정하는 방법은 돈방의 거리순, 랜덤, 또는 돈방에서 사육중인 가축의 수 순으로 결정할 수 있다.
그리고, 안테나의 무선 신호를 송출 시점은 안테나로부터 무선 신호가 송출된 후 태그로부터 응답 신호가 수신될 때까지 다른 안테나로의 스위칭을 대기할 수도 있고, 태그의 응답 신호와 관계없이 안테나의 무선 신호 송출후 다음 안테나로의 스위칭을 적용할 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 태그(100)는 삽입부(110), 몸체부(120), 온도센싱부(130), 전자부(140) 및 고정부(150)를 포함한다.
삽입부(110)는 가축의 귀를 용이하게 관통할 수 있도록, 일측이 원뿔 형상으로 형성된다.
몸체부(120)는 상기 삽입부(110)의 타측으로부터 연장되는 통의 형상으로, 상기 삽입부(110)에 의해 가축의 귀를 관통한 후 지지하고, 내부에 온도센싱부(130)가 내장된다.
온도 센싱부는 상기 몸체부(120) 내부에 구비되어 상기 가축의 체온을 측정한다.
전자부(140)는 상기 몸체부(120) 타측에 구비되어 상기 몸체부(120)가 가축의 귀에 지지된 후 가축의 귀에서 빠지지 않도록 일측에 형성되고, 일반적인 태그(100)의 기능을 수행한다.
고정부(150)는 상기 삽입부(110)를 통해 가축의 귀에 착용된 후 이탈되지 않고 가축의 귀에 고정되도록, 상기 가축의 귀를 관통한 상기 삽입부(110)에 삽입된다.
저장부(145)에는 센싱부(143)에 의해 센싱된 정보들이 저장되고, 통신부(142)를 통해 무선 신호가 수신되는 경우, 해당 무선 신호를 이용하여 상기 저장부(145)에 저장되어 있는 센싱 정보들을 리더기(220)에 제공할 수 있다.
참고로, 본 발명의 실시예에 따른 리더기는 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.
이 때, 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.
이 때, 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 (20)

  1. 돈방에서 사육되는 가축의 귀에 부착되어, 가축의 온도를 측정하고, 측정된 가축의 온도 정보를 전달하는 복수의 태그;
    태그와 무선 신호를 송수신하는 복수개의 안테나;
    상기 복수의 안테나 중 어느 하나의 안테나를 통해, 사료 및 음수를 제공하는 장치에 접근하는 가축의 태그 정보를 수집하고, 상기 수집된 가축의 태그 정보를 통해 상기 각 안테나를 통해 수집되는 태그의 접근 빈도수를 측정하는 리더기; 및
    상기 안테나와 상기 리더기 사이에 구비되고, 분기 방식(Cascade)으로 연결된 복수개의 무선 전력 스위칭 모듈을 포함하는 가축의 이상징후 감지가 가능한 스마트 축사 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 태그는,
    가축의 귀를 용이하게 관통할 수 있도록, 일측이 원뿔 형상으로 형성된 삽입부;
    상기 삽입부로부터 일측이 연장되는 통의 형상으로, 상기 삽입부에 의해 가축의 귀를 관통한 후 지지하는 몸체부;
    상기 몸체부 내부에 구비되어 상기 가축의 체온을 측정하는 온도 센싱부;
    상기 몸체부 타측에 구비되어 상기 몸체부가 가축의 귀에 지지된 후 가축의 귀에서 빠지지 않도록 일측에 형성된 전자부 및
    상기 삽입부를 통해 가축의 귀에 착용된 후 이탈되지 않고 가축의 귀에 고정되도록, 상기 가축의 귀를 관통한 상기 삽입부에 삽입되는 고정부를 포함하는 가축의 이상징후 감지가 가능한 스마트 축사 시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 전자부는,
    태그에 필요한 전력을 생성하여 전원을 공급하는 전력생성부; 및
    상기 온도센싱부를 통해 측정된 가축의 온도 정보를 상기 리더기에 전송하는 통신부를 포함하는 가축의 이상징후 감지가 가능한 스마트 축사 시스템.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 전력생성부는,
    태그에 이용될 전력을 생성하는 하베스팅 전력 발전기를 포함하는 가축의 이상징후 감지가 가능한 스마트 축사 시스템.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 하베스팅 전력 발전기는,
    상기 리더기로부터 방사되는 무선 전력을 상기 안테나를 통해 수집하는 전파 에너지 수집부;
    가축의 움직임을 전기 에너지로 수집하는 운동 에너지 수집부; 및
    가축의 체온을 전기 에너지로 수집하는 열전 에너지 수집부 중 하나 이상을 이용하여 전력을 생산하는 것인 가축의 이상징후 감지가 가능한 스마트 축사 시스템.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 하베스팅 전력 발전기는,
    상기 안테나를 통해 수신되는 상기 리더기의 송신 안테나와의 상기 태그의 안테나의 임피턴스를 정합시키는 임피던스 정합부를 더 포함하는 가축의 이상징후 감지가 가능한 스마트 축사 시스템.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 리더기는,
    상기 복수개의 무선 전력 스위칭 모듈을 제어하여, 상기 안테나를 통해 방사되는 무선 신호를 제어하는 것인 가축의 이상징후 감지가 가능한 스마트 축사 시스템.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 리더기는,
    상기 안테나를 통해 출력되는 방사 전력을 가변하고, 인식되는 태그 거리 정보를 조정하는 것인 가축의 이상징후 감지가 가능한 스마트 축사 시스템.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 리더기는,
    상기 안테나의 방사 전력을 고정하고, 상기 태그로부터 역산란되는 신호의 세기를 통해 태그의 위치 정보를 추정하는 것인 가축의 이상징후 감지가 가능한 스마트 축사 시스템.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 리더기는,
    신경망 훈련을 통해 태그 위치 오차를 감소시키는 것인 가축의 이상징후 감지가 가능한 스마트 축사 시스템.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 태그는,
    가축의 이상징후 감지 시, 표시하는 LED 모듈을 더 포함하는 가축의 이상징후 감지가 가능한 스마트 축사 시스템.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 리더기는,
    돈방의 전체 영역에서 태그를 검출할 수 있도록, 돈방에는 복수개의 안테나가 세트화되어 설치되고, 세트화된 안테나들을 통해 수집되는 태그의 위치 정보를 이용하여 가축의 움직임을 검출하는 것인 가축의 이상징후 감지가 가능한 스마트 축사 시스템.
  13. 가축에 착용되는 태그와, 상기 태그와의 통신을 위한 안테나가 각 돈방에 설치되고, 상기 돈방에 설치된 안테나를 통해 각 돈방의 사육중인 가축의 정보를 수집하는 리더기 및 상기 안테나와 상기 리더기가 복수개의 무선 전력 스위칭 모듈로 이루어진 가축의 이상징후 감지가 가능한 스마트 축사 제어방법에 있어서,
    가축의 귀에 부착된 태그가 가축의 태그 정보를 측정하는 단계;
    임의의 돈방에서 사육중인 가축들의 태그 정보를 수집하기 위해, 해당 돈방에 설치된 안테나를 통해 무선 신호가 송출되도록 상기 무선 전력 스위칭 모듈을 제어하는 단계;
    상기 리더기가, 돈방 내 설치된 상기 안테나의 태그 인식 가능 범위에서 해당 가축에 부착된 태그를 인식하여 가축의 태그 정보를 수집하는 단계; 및
    상기 수집된 가축의 태그의 정보를 이용하여 가축의 이상징후를 예측하는 단계를 포함하는 가축의 이상징후 감지가 가능한 스마트 축사 제어방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 가축의 이상징후를 예측하는 단계는,
    사료 공급기에 설치된 안테나를 통해 인식되는 태그의 인식 체류 시간을 측정하여, 질병 이상징후를 조기에 감지하는 것인 가축의 이상징후 감지가 가능한 스마트 축사 제어방법.
  15. 제 13항에 있어서,
    상기 가축의 이상징후를 예측하는 단계는,
    사료 공급기에 설치된 안테나를 통해 인식되는 태그 정보 중, 가축의 체온 정보를 이용하여, 가축의 질병 이상징후를 감지하는 것인 가축의 이상징후 감지가 가능한 스마트 축사 제어방법.
  16. 제 13항에 있어서,
    상기 가축의 이상징후를 예측하는 단계는,
    상기 안테나를 통해 출력되는 무선 신호의 전력을 제어하여, 가축의 위치를 상기 안테나를 통해 측정하고, 그 측정된 가축의 위치 정보를 이용하여 가축의 질병 이상징후를 감지하는 것인 가축의 이상징후 감지가 가능한 스마트 축사 시스템.
  17. 제 13항에 있어서,
    상기 가축의 이상징후를 예측하는 단계는,
    상기 안테나의 방사 전력을 고정하고, 상기 태그로부터 역산란되는 신호의 세기를 통해 태그의 위치 정보를 추정하여 가축의 질병 이상징후를 감지하는 것인 가축의 이상징후 감지가 가능한 스마트 축사 제어방법.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 태그의 위치 정보를 추정하여 가축의 질병 이상징후를 감지하는 단계는,
    신경망 훈련을 통해 태그 위치 오차를 감소시키는 것인 가축의 이상징후 감지가 가능한 스마트 축사 시스템.
  19. 제 13항에 있어서,
    가축의 이상징후 감지 시, LED 모듈을 통해 표시하는 단계를 더 포함하는 가축의 이상징후 감지가 가능한 스마트 축사 시스템.
  20. 가축의 귀를 용이하게 관통할 수 있도록, 일측이 원뿔 형상으로 형성된 삽입부;
    상기 삽입부의 타측으로부터 연장되는 통의 형상으로, 상기 삽입부에 의해 가축의 귀를 관통한 후 지지하는 몸체부;
    상기 몸체부 내부에 구비되어 상기 가축의 체온을 측정하는 온도 센싱부;
    상기 몸체부 타측에 구비되어 상기 몸체부가 가축의 귀에 지지된 후 가축의 귀에서 빠지지 않도록 일측에 형성된 전자부 및
    상기 삽입부를 통해 가축의 귀에 착용된 후 이탈되지 않고 가축의 귀에 고정되도록, 중심부에 상기 가축의 귀를 관통한 상기 삽입부가 삽입되는 삽입홀이 구비된 고정부를 포함하는 가축 부착형 태그.
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