KR20220059063A - 소의 발정기와 반추량 변화 추적에 관한 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 대동물이 하루동안 먹는 양을 권장량과 비료하여 분석하는 장비 및 알고리즘에 관한 특허이다. 대동물은 체중의 변화가 대동물의 시장가격과 밀접한 관련이 있다. 예를 들면 말의 경우에는 운동량이 많고, 운동량에 따라서 섭취량을 조절해야 한다. 만약, 운동량보다 더 많은 사료를 섭취하면 각종 질병에 걸리기 쉽다. 반면 소의 경우에는 불필요한 움직임을 줄이고, 체중을 가급적 무겁게 유지하여야 한다. 그 이유는 소는 체중과 그에 따른 시장가가 있기 때문이다. 그만큼 대동물의 일일 섭취량에 대한 정확한 분석은 대동물 농장주들의 소득과도 밀접한 연관이 있다. 본 발명은 근거리 통신기술과 동작센서에 기반하여 대동물이 사료를 먹는 시간과 시각을 정확히 분석하여 농장주에게 그 정보를 전달함으로써, 농장주가 과학적 기반에서 농장을 운영하여, 그 수익을 극대화하는데에 그 목적이 있다.

Description

소의 발정기와 반추량 변화 추적에 관한 방법 및 장치 {Method and apparatus for tracking changes in estrus and rumination of cattle}

본 발명은 소와 말등 대동물의 급식사료량의 분석에 관한 장비 및 그 알고리즘에 관한 것이다. 말과 소의 경우 급식량에 따라서 체중이 변화하며, 체중에 따라서 그 시장가가 결정된다. 그러므로, 농장주들은 대동물의 체중 변화에 민감하다. 이에 본 발명은 대동물의 일일 급식사료량 즉, 대동물이 취식하는 사료의 량을 분석하여, 목표한 급식사료량보다 많이 취식하는 경우에는 그 사료량을 줄이고, 목표한 급식사료량보다 적게 취식하는 경우에는 사료량을 늘려서 목표하는 체중을 유지하기 위함이다. 이와 같은 목표를 달성하기 위해서는 (1) 근거리통신(예를 들면 블루투스, 와이파이, LPWAN등) 기반의 비콘과 (2) 대동물에 부착하는 근거리통신 모듈과 동작(제스처)센서를 포함하는 장비가 필수적이다. 그리고, (3) 대동물이 사료를 먹는 동작 패턴을 구분해 내고, 이를 구체화하고, 먹는 동작이외의 기타 동작에 관한 데이터를 구분하는 알고리즘이 본 특허의 핵심이다.

종래에는 대동물의 취식량을 시간별로 체크하기가 힘들었다. 말의 경우, 일일 15시간정도에 걸쳐서 취식을 해야한다. 그 이유는 말의 위의 크기가 작고, 지속적인 분비물이 분비되므로, 장시간에 걸쳐서 풀(조사료)을 먹도록 말의 구조가 형성되어 있기 때문이다. 그런데, 마주의 경우, 15시간에 걸쳐서 사료를 지속적으로 지급하기가 힘들어서 시간별로 구분해서 지급하고 있다. 말의 경우에는 비만이 적이다. 그리고, 말은 운동량에 따른 사료 공급이 필수적이므로, 활동량을 체크하는 것이 굉장히 중요하다.

소의 경우에도 사료통에 일괄적으로 사료가 지급되므로, 개별단위로 취식량을 체크하기가 불가능하다. 소는 불필요한 운동량을 줄여야하는 반면, 사료취식량을 연령대별(생애주기별)로 정해져 있다. 이만큼을 먹어줘야한다. 이를 가능하게 하기 위해서는 소가 사료통 근처에 왔슴을 파악하는 실내측위 기술과 근거리 통신기술, 그리고, 소의 경우에는 분석장비를 착탈이 힘들므로, 분석장비가 1년간 동작할 수 있도록하는 저전력 설계 기술, 그리고, 사료통에 왔을 때 먹는 동작을 찾아내어 이를 분석하는 알고리즘이 배경이 되는 기술이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 대동물이 사료통 근처에 도착하였을 때 이를 알아차리는 실내측위 기술과 근거리통신기술을 바탕으로 대동물이 사료를 먹고있는 동작을 분석할 수 있는 센서 기술과 분석하는 알고리즘이 그 해결하고자 하는 과제이다.

우선 실내측위가 가능하도록 하는 근거리 통신용 비콘, 와이파이 라우터, 이동통신망을 이용한 A-GPS, 위성을 이용한 GPS가 1차적인 해결 수단이다. 상기 무선 통신 관련 기술을 이용하여, 대동물의 농장내 이동 위치를 파악하여 최종적으로 사료통 근처의 게이트에 설치된 비콘을 통과할 때로부터 사료를 먹는 동작이 개시된다.

그리고, 사료 먹는 동작이 개시된 다음에는 3축 또는 6축 센서를 통해서 사료를 먹는 동작을 분석한다. 이는 X의 변화량, Y의 변화량, 그리고, Z의 변화량으로 분석이 되며, 대동물이 사료를 먹는 특별한 동작, 즉, 두부의 상하 동작이 그 주를 이루며, 아래로 동작이 취해진 다음에는 사료를 먹는 동안에는 상하 동작이 없을 것이므로, 먹는 동작의 분석이 가능하다.

세번째로는 수집된 대동물의 동작 분석 데이터가 근거리통신용 허브를 통해서 인터넷으로 연결되어 서버로 저장된 후, 농장주에게 전달되도록 한다.

대동물의 정확한 급식량을 체크할 수 있다.

그로인해서 대동물의 움직임과 사료량간의 분석이 가능하다.

그로인해서, 대동물의 체중 관리가 가능하다.

목표 체중을 달성하여 농장주들의 매출을 제고할 수 있다.

도 1은 대동물이 사료통으로 접근하였을 때, 먹는 동작이 개시됨을 알리는 도면이다.
도 2는 먹는 동작을 인식하는 하드웨어 구성이다.
도 3은 먹는 동작을 인식하는 알고리즘이다.
도 4는 동작을 인식한 다음에 그 내용을 서버와 농장주에게 전달하는 흐름도이다.

도 1은 대동물이 사료를 먹기위해서 사료통(7)으로 접근하는 도면이다. 대동물이 사료통(7)으로 접근하면, 비콘(5)에서 대동물을 인식하기 위한 전파를 송신(3)하게 된다. 이 때, 대동물의 목에 부착된 대동물 급식량 분석장비(2)는 전파(3)를 수신하고, 전파내에 포함되어 있는 인식번호를 분석하여, 올바른 신호이면, 사료통에 접근되었슴을 인식하고, 분석 알고리즘을 개시한다.

도2는 대동물이 사료통에서 사료를 먹는 도면이다. 사료를 먹게 되면, 대동물은 머리를 사료통으로 접근하여 숙이게 된다. 이 때, 대동물의 목에 부착된 급식량 분석기(10)내부에서는 센서를 통해서 가로(=델터X), 세로(=델터Y), 높이(=델터Z) 방향의 각 변화량을 전달받아서 분석하기 시작한다. 만약 대동물이 머리를 숙인채로 유지하는 시간이 5초 이상 지속되면, 알고리즘에서는 대동물이 사료를 먹는 행위로 인식한다. 그리고, 머리를 숙인채로 가로,세로의 움직임도 확인한다. 그리고, 당시의 시간정보를 모두 (15)번의 플래시 메모리에 저장한다. 그러던 중에 대동물이 머리를 들면, 이때로부터 돌발상황임을 인식하고, 다시 머리를 숙이는 시점까지를 카운트하고, 머리를 숙인뒤에 5초 이상이 지속되면 사료를 먹는 것으로 판단하고, 시간정보를 (15)번의 플래시 메모리에 저장한다. 그러나, 대동물이 머리를 든 후, 다른 곳으로 움직이거나, 다시 머리를 숙이는 동작이 센서를 통해서 감지되지 않으면, 분석 알고리즘은 멈추게 된다. 그리고, 도1의 (4)번 비콘이 설치되어 있는 곳을 지나가면 분석 알고리즘은 완전히 멈추게 되며, 다시 대동물이 (5)번을 통해서 무선신호를 수신하기 전까지는 분석알고리즘은 전원절약모드로 진입하게 된다.

도3은 대동물용 급식량 분석기 하드웨어 구성도이다. (13)번 CPU는 무선통신 알고리즘과 3축 센서를 통한 대동물의 먹는 량을 분석하게 된다. 위에서 설명한 바대로, 취합된 정보는 (15)번의 플래쉬 메모리에 저장되며, 저장된 정보는 (18)번의 안테나를 통해서 (4)번의 비콘으로 전송되며, 비콘은 수신된 정보를 연결된 광대역 망을 통해서 서버로 전송하게 된다

도4는 대동물의 급식량 분석 알고리즘이다. (24)번을 통해서 Beacon으로 대동물이 진입하면, 장비가 사료통 주변으로 진입하였슴을 인식(25)하며, 수신후에는 전달된 정보가 정확히 사료통 근처인지에 대한 ID를 체크(26)하게 된다. (26)번까지의 과정에서 에러가 발생하지 않으면, (10)번의 대동물용 급식량 분석기내부가 급식모드로 전환하게 되며, (14)번의 센서를 통해서 입력되는 정보를 가공하며 분석하기 시작한다(28). 모드가 시작되면, 기존에 저장되어 있던 대동물의 먹을 때의 델터X, 델터Y, 델터Z등을 통한 행동 패턴과 유사성을 분석한다.(29) 특히, Z축으로의 운동량이 Ground로 향하였는지(즉, 마이너스 동작여부 확인)가 먹는 동작의 개시이다. Z축으로 마이너스 운동량이 3초 이상 지속되면, 가로 세로 방면으로의 움직임 정도를 파악한다. 그리고, 이 때, 지속되는 시간과 시각 정보를 플래시 메모리에 저장한다.(33). 그리고, Z축으로의 Exception이 없는지를 지속적으로 확인한다.(35). 메모리에 저정된 정보는 비콘을 통해서 광대역망을 통해서 서버로 전송된다.(34)

1, 10 : 대동물 급식량 분석 장비
2, 9 : 대동물 급식량 분석 장비 부착용 목줄
3 : 근거리 무선 신호
4 : 근거리 무선 비콘 기준
5 : 근거리 무선출력장치가 내장된 비콘
6 : 근거리 무선 비콘 부착용 벽
7,12 : 사료통
8 : 대동물 이동 방향
11 : 대동물 취식시 머리 이동 방향
13 : 대동물 급식량 분석장비 CPU
14 : 3축 센서
15 : 대동물 움직임 정보 및 시간정보 저장용 메모리
16 : 시간 조정용 크리스탈
17 : 대동물 급식량 분석장비 CPU용 크리스탈
18 : 근거리 무선전파 송수신용 안테나
19 : CPU 디버깅용 인터페이스
20 : CPU용 전원 조절장치
21 : 배터리
22 : 배터리 충전용 IC
23 : 배터리 충전 source

Claims (2)

1. 근거리 통신기술과 동작 센서를 이용한 대동물용 급식량 분석 알고리즘
   
2. 근거리 통신기술과 동작 센서를 이용한 대동물용 급식량 분석기
   
   

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