KR20230076090A - Livestock Control System Using Environmental Sensors - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 축사 관제 시스템에 관한 것으로, 암모니아 센서에서 측정된 농도값을 이용하여 공기정화장치를 자동 제어하고, 축사 내의 움직임 정보 또는 암모니아 농도값 정보를 기반으로 암모니아 센서의 고장을 미리 방지할 수 있는 환경센서를 이용한 축사 관제 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a barn control system, which can automatically control an air purifier using a concentration value measured by an ammonia sensor and prevent failure of the ammonia sensor in advance based on movement information or ammonia concentration value information in a barn It relates to a barn control system using environmental sensors.
일반적으로, 돼지를 사육하는 축사의 경우 암모니아와 황화수소 등의 악취 발생으로 인하여 잦은 민원이 발생하고 있다. 이러한 악취 발생을 억제하기 위하여 일부 축사는 바이오커튼이라 불리우는 공기정화장치를 구비한다.In general, in the case of barn breeding pigs, there are frequent civil complaints due to odors such as ammonia and hydrogen sulfide. In order to suppress the occurrence of such an odor, some barns are equipped with an air purifying device called a bio-curtain.
공기정화장치는 축사의 공기를 물 등의 액체를 분사하여 공기중의 암모니아를 제거하고, 암모니아가 제거된 공기를 외부로 방출한다.The air purifier removes ammonia in the air by injecting liquid such as water into the air of the barn, and discharges the ammonia-removed air to the outside.
이때, 축사의 공기를 배출할 경우 축사 내부의 온도 변화가 발생하므로, 상시적으로 축사 내부의 공기를 배출하는 경우 에너지 소모가 크므로 대다수의 경우 필요시에 수동으로 공기정화장치를 작동시킨다. 수동으로 공기정화장치를 작동시킬 경우 작업자의 판단에 의존하므로 적절한 공기정화가 수행되지 못하는 경우가 대다수이다. At this time, when the air in the barn is discharged, the temperature inside the barn changes, so if the air inside the barn is constantly discharged, energy consumption is high. In most cases, the air purifier is manually operated when necessary. When the air purifier is operated manually, it depends on the judgment of the operator, so in most cases proper air purifying is not performed.
상기 문제점을 개선하기 위하여, 한국공개특허 10-2021-0109257호(환기팬 컨트롤러의 제어방법)이 개시된다.In order to improve the above problem, Korean Patent Publication No. 10-2021-0109257 (control method of a ventilation fan controller) is disclosed.
한국공개특허 10-2021-0109257호는 암모니아 농도를 측정하여 측정된 농도값이 농도기준값을 초과할 경우 환기팬을 동작시키고, 축사 내부의 온도가 낮아질 경우 환기팬의 작동을 멈추는 과정을 반복수행한다.Korean Patent Publication No. 10-2021-0109257 measures the ammonia concentration, operates the ventilation fan when the measured concentration value exceeds the concentration reference value, and repeats the process of stopping the operation of the ventilation fan when the temperature inside the barn decreases. .
그러나, 한국공개특허 10-2021-0109257호의 경우 암모니아 농도가 농도기준값을 크게 초과하는 동안 설정온도 이상으로 축사 내부의 온도가 유지되지 못할 경우 공기질이 악화되는 문제점이 있다.However, in the case of Korean Patent Publication No. 10-2021-0109257, there is a problem in that air quality deteriorates when the temperature inside the barn is not maintained above the set temperature while the ammonia concentration greatly exceeds the concentration reference value.
또한, 암모니아농도를 측정하는 암모니아 센서의 경우 측정 기준치를 크게 벗어날 경우 센서 오작동을 일으키거나, 센서에 고장이 발생한다.In addition, in the case of an ammonia sensor for measuring the ammonia concentration, when the measurement reference value is significantly out of range, the sensor malfunctions or the sensor malfunctions.
센서 고장이 발생할 경우 축사 환경 정보를 정확하게 예측하기 어렵고, 센서에서 측정된 값을 이용한 축사 자동제어도 불가능하게 된다.In the event of a sensor failure, it is difficult to accurately predict livestock farm environment information, and it is impossible to automatically control livestock farms using values measured by sensors.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 암모니아 센서의 파손을 방지하고, 암모니아 농도에 따라 자동으로 공기정화부를 제어할 수 있는 환경센서를 이용한 축사 관제 시스템을 제공하는 것이다.A technical problem to be achieved by the present invention is to provide a barn control system using an environmental sensor that can prevent damage to the ammonia sensor and automatically control the air purifier according to the ammonia concentration.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is not limited to the above-mentioned technical problem, and other technical problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description below. There will be.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 환기팬과 난방기가 설치된 축사와 상기 축사에 인접하여 상기 환기팬을 통해 공급되는 공기를 정화시켜 배출하는 공기정화부를 구비하는 축사 관제 시스템으로서, 상기 축사내의 온도를 측정하는 적어도 하나의 온도센서; 상기 축사내의 습도를 측정하는 적어도 하나의 습도센서; 상기 축사내의 이산화탄소를 측정하는 적어도 하나의 CO2센서; 상기 축사내의 암모니아 농도를 측정하는 제1 암모니아센서; 상기 축사내의 움직임을 촬영하는 카메라부; 및 상기 온도센서에서 입력되는 온도정보 및 상기 제1 암모니아센서에서 측정된 암모니아 농도에 상응하여 상기 환기팬 또는 난방기를 제어하는 관제장치를 포함하되, 상기 관제장치는 상기 카메라부에서 입력되는 영상 신호에서 상기 축사의 출입문이 열리는 것이 감지되면, 상기 제1 암모니아 센서로 공급되는 축사측 공기를 차단시키는 것을 특징으로 하는 환경센서를 이용한 축사 관제 시스템을 제공할 수 있다.In order to achieve the above technical problem, one embodiment of the present invention is a barn control system having a barn in which a ventilation fan and a heater are installed and an air purifying unit that purifies and discharges the air supplied through the ventilation fan adjacent to the barn. , at least one temperature sensor for measuring the temperature in the barn; at least one humidity sensor for measuring humidity in the barn; at least one CO2 sensor for measuring carbon dioxide in the barn; A first ammonia sensor for measuring the ammonia concentration in the barn; a camera unit for capturing movement in the barn; And a control device for controlling the ventilation fan or heater in correspondence with the temperature information input from the temperature sensor and the ammonia concentration measured by the first ammonia sensor, wherein the control device controls the video signal input from the camera unit. It is possible to provide a barn control system using an environmental sensor, characterized in that when it is detected that the barn door is opened, the barn-side air supplied to the first ammonia sensor is blocked.
상기 관제장치는 상기 카메라부에서 입력되는 영상에서 개체 움직임 정보를 학습하고, 학습 결과를 통해 상기 개체 움직임의 활성도가 기준값 이상이면 상기 제1 암모니아 센서로 공급되는 축사측 공기를 차단할 수 있다.The control device may learn object movement information from an image input from the camera unit, and if the activity of the object movement is greater than or equal to a reference value through the learning result, air supplied to the first ammonia sensor may be blocked.
외부의 공기가 유입되는 제2 관로; 상기 제1 관로와 제2 관로와 각각 연결되어 상기 축사측 공기와 외부 공기를 선택적으로 상기 제1 암모니아 센서로 공급하는 밸브; 및 상기 제1 암모니아 센서측으로 공기가 유입되도록 음압을 발생시키는 흡입모터를 포함하되, 상기 관제장치는 상기 축사측 공기를 차단할 경우 상기 밸브를 상기 제2 관로측으로 오픈하도록 제어할 수 있다.A second conduit through which external air is introduced; a valve connected to the first conduit and the second conduit, respectively, to selectively supply the livestock house air and external air to the first ammonia sensor; and a suction motor generating negative pressure so that air flows into the first ammonia sensor, and the control device may control the valve to open toward the second conduit when the barn-side air is blocked.
상기 축사 관제 시스템은 상기 축사의 외부에 설치되고, 내부에 공간이 마련되며, 상기 축사에서 배출되는 공기가 유입되는 공기 입력구와, 상기 유입된 공기가 배출되는 공기 출력구가 마련된 제1 격실; 및 상기 제1 격실에 밀접하여 상기 제1 격실의 공기를 흡입하는 흡입구와 상기 제1 격실로 흡입된 공기를 배출하는 배기구가 형성된 제2 격실; 및 상기 제2 격실에 설치되어 상기 흡입구로 공급된 공기에서 유해성분을 측정하는 센서어레이를 구비하는 공기질 측정부를 포함하는 할 수 있다.The barn control system includes a first compartment installed outside the barn, provided with a space inside, and provided with an air input port through which air discharged from the barn is introduced, and an air outlet through which the introduced air is discharged; and a second compartment in close proximity to the first compartment, in which a suction port for sucking in air from the first compartment and an exhaust port for discharging the air sucked into the first compartment are formed. and an air quality measuring unit installed in the second compartment and having a sensor array for measuring harmful components in the air supplied to the inlet.
상기 제1 암모니아센서는 상기 센서어레이에 형성될 수 있다.The first ammonia sensor may be formed on the sensor array.
상기 센서어레이는 암모니아, 인돌, 황화수소, VOCs 및 이산화황 중 적어도 하나를 측정하는 가스센서를 더 포함할 수 있다.The sensor array may further include a gas sensor for measuring at least one of ammonia, indole, hydrogen sulfide, VOCs, and sulfur dioxide.
본 발명의 실시예에 따르면, 본 발명의 실시 예에 따른 축사 센서 고장 방지 시스템은 온도센서, 습도센서, CO2센서 암모니아 센서 등의 센서들에서 입력되는 값들을 이용하여 환기팬, 난방기 및 공기정화부를 제어하여 에너지 사용을 줄임과 동시에 냄새 원인물질의 배출을 줄일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the barn sensor failure prevention system according to an embodiment of the present invention uses values input from sensors such as a temperature sensor, a humidity sensor, a CO2 sensor, and an ammonia sensor to control ventilation fans, heaters, and air purifiers. It can reduce energy consumption by controlling and at the same time reduce the emission of odor-causing substances.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 축사 센서 고장 방지 시스템은 카메라부에서 입력되는 영상신호를 이용하여 축사 내부에서 암모니아 가스의 급격한 확산이 발생할 가능성이 예측되면, 미리 암모니아 센서로 공급되는 공기를 차단하여 센서 고장을 방지할 수 있다.In addition, the barn sensor failure prevention system according to an embodiment of the present invention blocks the air supplied to the ammonia sensor in advance when the possibility of rapid diffusion of ammonia gas inside the barn is predicted using the video signal input from the camera unit. Sensor failure can be prevented.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The effects of the present invention are not limited to the above effects, and should be understood to include all effects that can be inferred from the detailed description of the present invention or the configuration of the invention described in the claims.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 축사 관제 시스템을 개략적으로 도시한 시스템도.
도 2는 도 1에 도시된 축사 관제 시스템의 관제장치와 센서들의 관계를 도시한 블록도.
도 3은 도 1에 도시된 센서들 중 암모니아 센서의 동작을 설명하는 도면.
도 4는 도 3에 도시된 암모니아 센서의 동작 플로우를 개략적으로 도시한 타이밍도.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 축사 관제 시스템의 공기질 측정부를 도시한 블록도.1 is a system diagram schematically illustrating a barn control system according to an embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a block diagram showing the relationship between a control device and sensors in the barn control system shown in FIG. 1;
3 is a view explaining the operation of an ammonia sensor among the sensors shown in FIG. 1;
4 is a timing diagram schematically illustrating an operation flow of the ammonia sensor shown in FIG. 3;
5 is a block diagram illustrating an air quality measuring unit of a barn control system according to another embodiment of the present invention.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the present invention may be embodied in many different forms and, therefore, is not limited to the embodiments described herein. And in order to clearly explain the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and similar reference numerals are attached to similar parts throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is said to be "connected (connected, contacted, combined)" with another part, this is not only "directly connected", but also "indirectly connected" with another member in between. "Including cases where In addition, when a part "includes" a certain component, it means that it may further include other components without excluding other components unless otherwise stated.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Terms used in this specification are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, terms such as "include" or "have" are intended to indicate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, but one or more other features It should be understood that the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof is not precluded.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 축사 관제 시스템을 개략적으로 도시한 시스템도이고, 도 2는 도 1에 도시된 축사 관제 시스템을 도시한 블록도이다.1 is a system diagram schematically illustrating a barn control system according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram showing the barn control system shown in FIG. 1 .
도 1 및 도 2를 참조하면, 축사 관제 시스템은 축사의 환기팬(210), 난방기(220), 공기정화부(50), 온도센서(110), 습도센서(120), CO2센서(130), 제1 암모니아 센서(140), 제2 암모니아 센서(150), 카메라부(160) 및 관제장치(100)를 포함할 수 있다.1 and 2, the barn control system includes a
먼저, 축사 시스템을 설명하기로 한다.First, the barn system will be described.
축사(10)는 닭, 오리 등의 가금류 또는 돼지 등을 사육하는 사육시설이다. 축사(10)는 사육하는 가축과 사람이 출입하는 도어(20)를 구비한다. 축사(10) 내에는 온도 조절을 위한 환기팬(210)과 난방기(220)가 구비될 수 있다. The
환기팬(210)은 축사(10) 벽을 관통하여 공기정화부(50)로 축사(10) 내부의 공기를 전달한다. The
난방기(220)는 축사(10) 내부의 온도 유지를 위해 설치된다. The heater 220 is installed to maintain the temperature inside the
공기정화부(50)는 환기팬(210)을 통해 유입된 공기를 정화하여 외부로 배출한다. 공기정화부(50)는 통상 바이오커튼(Bio Curtain)이라 불린다. 공기정화부(50)는 냄새 필터, 안개분무, 오존수 및 미생물 처리 공법을 통해 공기중의 냄새 성분(암모니아, 이산화황 등)을 제거한다.The
관제장치(100)는 축사(10)의 공기질과 온도를 모니터링하고, 환기팬(210), 난방기(220) 및 공기정화부(50)를 제어할 수 있다. 관제장치(100)는 각종 구성요소의 상태를 사용자 단말(예를 들면, 축사 관리자 또는 관제 시스템 관리자)에서 모니터링 하도록 데이터를 시각화 할 수 있다.The
온도센서(110)는 축사(10) 내의 온도를 측정하고 측정 결과를 실시간으로 관제장치(100)로 전송할 수 있다. 습도센서(120)는 축사(10) 내의 습도를 측정하고 측정 결과를 관제장치(100)로 전송할 수 있다. The
CO2센서(130)는 축사(10)의 이산화탄소 농도를 측정하고 그 결과를 관제장치(100)로 전송할 수 있다.The
이외에, 도면에 도시되지 않았으나, 황화수소 농도를 측정하여 전송하는 황화수소센서와 VOC 농도를 측정하는 VOC센서가 추가로 구비될 수 있다.In addition, although not shown in the drawing, a hydrogen sulfide sensor for measuring and transmitting the hydrogen sulfide concentration and a VOC sensor for measuring the VOC concentration may be additionally provided.
상기 언급된 센서들은 축사(10) 내부에 개별적으로 설치되거나, 하나의 장치에 통합되어 설치될 수 있다. 또한, 상기 센서들은 축사(10) 외부에 설치될 수도 있다.The above-mentioned sensors may be individually installed inside the
상술한 센서들이 외부에 설치될 경우, 하우징 내부에 통합보드 내에 센서가 배치되고, 하우징 내부로 축사 내부의 공기를 유입시켜 각종 지표들을 측정할 수 있다.When the above-described sensors are installed outside, the sensors are disposed in the integrated board inside the housing, and various indicators can be measured by introducing air inside the barn into the housing.
제1 암모니아 센서(140)는 축사(10) 내부의 암모니아 농도를 측정하여 관제장치(100)에 제공할 수 있다.The
제2 암모니아 센서(150)는 축사(10) 외부의 암모니아 농도를 측정하여 관제장치(100)에 제공할 수 있다.The
여기서, 상기 제1 암모니아 센서(140)는 상술한 센서들과 하나의 통합보드 내에 구비될 수 있으며, 제2 암모니아 센서(150)는 별도로 설치될 수 있다.Here, the
카메라부(160)는 축사 내부의 도어(20) 열림/닫힘을 감지하고, 가축의 유무 및 가축의 이동을 촬영한다.The
관제장치(100)는 상기 온도센서(110), 습도센서(120), CO2센서(130), 황화수소센서, VOC센서 등에서 입력되는 측정값들을 수신하여 이를 저장한다. 관제장치(100)는 상기 센서들에서 입력된 값들을 이용하여 환기팬(210)과 난방기(220) 및 공기정화부(50)의 동작을 제어할 수 있다.The
예를 들면, 관제장치(100)는 축사(10) 내부의 온도를 항온으로 유지하기 위하여 온도 정보를 기초로 난방기(220)와 환기팬(210) 동작을 제어할 수 있다. 즉, 관제장치(100)는 축사에서 생육되는 가축의 종류 또는 월령에 따라 생육 온도가 설정되면, 생육 온도에 따라 난방기(220)와 환기팬(210)을 자동으로 제어한다. 즉, 관제장치(100)는 축사 내부의 온도가 설정 온도 이하일 경우 난방기(220)를 동작시키고, 설정온도 이상일 경우 환기팬(210)을 동작시킨다. 이때, 월령이 어린 경우, 설정온도 범위를 좁게하고, 성숙한 경우 설정온도 범위를 넓게한다.For example, the
또한, 관제장치(100)는 측정되는 습도에 따라서도 난방기(220)와 환기팬(210)을 동작시켜 적정 생육 습도를 유지하도록 한다. In addition, the
여기서, 관제장치(100)는 온도와 습도를 동시에 고려하여 축사 내부의 온도가 높고 습도가 높을 경우 내부 공기를 외부로 배출함과 동시에 외부 공기가 외부로 유입되게 환기팬(210)을 동작시킨다. 이와 반대로, 관제장치(100)는 축사 내부 온도가 생육 온도와 습도 이하일 경우 난방기(220)를 동작시키고, 습도조절 안내를 사용자 단말(300)로 전송한다.Here, the
이와 동시에, 관제장치(100)는 CO2 농도가 설정값 이상일 경우, 즉시 알람을 발생하고 환기팬(210)을 동작시킨다. 이때, 관제장치(100)는 축사 내의 온도가 낮아지지 않도록 난방기(220)를 동작시킬 수 있다.At the same time, the
또한, 관제장치(100)는 VOC 농도 또는 황화수소 농도에 따라서 환기팬(210)을 동작시킬 수 있다.In addition, the
또한, 관제장치(100)는 제1 암모니아 센서(140)에서 측정되는 암모니아농도가 설정값 이상일 경우 환기팬(210)을 동작시키고, 이와 동시에 공기정화부(50)를 동작시킬 수 있다. 관제장치(100)는 제1 암모니아 센서(140)에서 측정되는 암모니아농도가 증가추세일 경우 환기팬(210)의 회전속도를 더 빠르게 하고, 공기정화부(50)의 분무안개량도 증가시켜 빠른 시간 내에 축사 내부의 공기를 배출시킴과 동시에 공기 정화량도 증가시켜 외부에서 암모니아 냄새로 인한 고충이 발생하지 않도록 한다.In addition, the
한편, 제1 암모니아 센서(140)는 안전한 동작을 위하여 도 3에 도시된 바와 같은 구조로 형성된다.Meanwhile, the
제1 암모니아 센서(140)는 측정량을 초과하는 암모니아 가스가 유입되면 바로 고장이 발생하거나, 지속적으로 성능저하가 발생한다. 따라서, 제1 암모니아 센서(140)를 보호하기 위하여 축사와 연결된 제1 관로(141), 흡입모터(144), 제2 관로(142), 밸브(143)를 추가로 구비한다. The
도 3에 도시된 바와 같이, 제1 관로(141)는 축사(10)의 외벽을 관통하여 축사 내부의 공기가 제1 암모니아 센서(140)로 유입되도록 하는 통로이다. 제1 관로(141)는 축사 지면으로부터 약 1.5m ~ 2m 사이 축사 벽면이 관통된 구멍에 연결된다.As shown in FIG. 3 , the
제2 관로(142)는 외부 공기를 제1 암모니아 센서(140)로 유입되도록 하는 통로이다. 이때, 제2 관로(142)에 먼지 등을 제거하는 필터가 구비될 수 있다.The
밸브(143)는 3way 밸브로 제1 관로(141) 또는 제2 관로(143)의 공기를 선택적으로 제1 암모니아 센서(140)로 공급할 수 있다. The
흡입모터(144)는 제1 암모니아 센서(140)로 공기를 공급하도록 하거나, 제1 암모니아 센서(140) 내부의 공기를 외부로 배출시키도록 동작한다. 여기서, 밸브(143)와 흡입모터(144)는 도 4에 도시된 타이밍도와 같이 제1 암모니아 센서(140)의 측정 주기에 맞게 펌웨어에 의해 자동 동작 한다.The
도 4에 타이밍도에 도시된 바와 같이, 제1 암모니아 센서(140)는 예열시간(t1), 공기정화(t2), 축사 내부 암모니아 농도 측정(t3), 센서 정화(t4), 휴지기(t5)를 반복적으로 수행한다. As shown in the timing diagram of FIG. 4, the
본 발명의 실시 예에 따른 관제장치(100)는 카메라부(160)에서 수집되는 정보에 따라 상기 도 3에 도시된 밸브(143)의 동작을 긴급제어 할 수 있다.The
관제장치(100)는 카메라부(160)에서 수집되는 영상에서 도어(20)의 열림/닫힘을 검출할 수 있다. 또한, 관제장치(100)는 카메라부(160)에서 수집되는 영상에서 축사 내부의 가축 유무를 검출할 수 있다. 이러한 데이터들은 영상 분석 기술 또는 기준 영상과 일정 길이의 영상을 비교하여 검출이 가능하다.The
또한, 관제장치(100)는 카메라부(160)에서 수집되는 영상에서 축사 내의 가축 움직임의 정도를 판단할 수 있다. 관제장치(100)는 수집되는 영상에서 가축을 개체로 구분하고, 각 개체가 프레임마다 이동한 거리를 검출하여 가축이동속도를 계산한다. 계산된 데이터를 통해 가축의 움직임이 암모니아 가스의 확산에 기여하는 기여도를 예측할 수 있다. In addition, the
특히, 관제장치(100)는 상기 영상에서 가축 움직임에 의한 암모니아 가스 확산을 기계학습을 통해 학습하여 향후 유사한 가축 움직임 패턴이 발생될 경우 이를 제어에 활용한다.In particular, the
예를 들면, 카메라부(160)에서 도어(20)의 열림이 감지되면 축사 내부의 암모니아 확산이 급격하게 증가할 수 있으므로, 제1 암모니아 센서(140)로 축사 내부 공기가 유입되지 않도록 제2 관로(142)측으로 밸브(143)가 개방된다. 이때, 흡입모터의 동작 유무는 무관하다. 관제장치(100)는 밸브(143) 동작 이후 제1 암모니아 센서(140)에서 입력되는 농도를 모니터링하고, 제1 암모니아 센서(140)의 측정 상한값인지 여부를 판단한다. 관제장치(100)는 제1 암모니아 센서(140)의 농도가 측정 상한값인 경우 센서 이상이 발생될 가능성이 있으므로 사용자 단말(300)로 점검 알림을 발생한다.For example, when the opening of the
한편, 관제장치(100)는 축사 청소시에도 암모니아 발생 농도가 급격하게 높아질 수 있다. 따라서, 카메라부(160)에서 수집되는 영상에서 가축은 감지되지 않고 사람만 감지되거나, 별도의 청소장치가 동작하는 동안에는 상기와 같이, 제 1암모니아 센서(140)와 연결된 밸브(143) 동작을 긴급제어한다.Meanwhile, the
또한, 관제장치(100)는 축사 내의 가축 움직임이 급격하게 이루어진 경우로 판단될 경우에도 상기와 같이, 제 1암모니아 센서(140)와 연결된 밸브(143) 동작을 긴급제어한다.In addition, the
관제장치(100)는 제1 암모니아 센서(140)에서 실시간으로 유입되는 암모니아 농도가 고장이 발생되는 패턴과 유사할 경우 제1 암모니아 센서(140)와 연결된 밸브(143) 동작을 긴급제어할 수 있다.The
예를 들면, 제1 암모니아 센서(140)로부터 수집되는 농도 정보들을 수집한다. 수집된 정보는 일단위 또는 측정 회수 단위로 그래프화되며, 각 그래프들을 센서 고장 유무와 매치하여 학습한다. For example, concentration information collected from the
관제장치(100)는 제1 암모니아 센서(140)에서 수집된 정보가, 학습된 패턴의 시작 부분과 유사한 패턴이 검출되면, 밸브(143)의 동작을 긴급제어 할 수 있다.When a pattern similar to the beginning of the learned pattern is detected in the information collected by the
한편, 본 발명의 실시 예에 따른 관제장치(100)는 제1 암모니아 센서(140)에서 측정된 농도와 제2 암모니아 센서(150)에서 측정된 농도의 차이를 이용하여 환기팬(210)의 이상동작 또는 공기정화부(50)의 이상동작을 감지할 수 있다.On the other hand, the
예를 들면, 관제장치(100)는 제1 암모니아 센서(140)에서 측정된 제1 암모니아 농도와 제2 암모니아 센서(150)에 측정된 제2 암모니아 농도를 차감하여 제1 암모니아 농도에 비해 제2 암모니아 농도가 더 클 경우 공기정화부(50)가 동작하지 않는 것으로 판단하여 알람을 발생한다.For example, the
또한, 관제장치(100)는 환기팬(210)을 동작시키는 제어가 수행되는 동안에도 제1 암모니아 농도가 지속적으로 증가하고, 제 2암모니아 농도는 설정값 이하일 경우 축사 내부의 공기가 정체된 것으로 환기팬(210)의 동작 이상으로 판단하여 알람을 발생시킬 수 있다. 즉, 특정한 요인이 없을 경우 환기팬(210)이 동작하면 축사 내부의 암모니아 농도는 감소하는 것이 일반적이므로, 상기와 같은 조건일 경우 관제장치(100)는 환기팬(210)의 이상으로 판단한다.In addition, if the first ammonia concentration is continuously increased and the second ammonia concentration is below the set value, the
도 5는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 축사 관제 시스템에 포함된 공기질 측정부를 도시한 블록도이다.5 is a block diagram illustrating an air quality measuring unit included in the barn control system according to the second embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 공기질 측정부(400)는 제1 격실(410), 제2 격실(420) 및 센서어레이(430)가 구비될 수 있다.Referring to FIG. 5 , the air
구체적으로, 제1 격실(410)은 축사내의 공기를 흡입하고 설정시간동안 내부에 격리되어 안정된다. 제1 격실(410)은 공기 입력구(440) 및 공기 출력구(450)가 마련되어, 측정을 위한 공기는 공기 입력구(440) 측으로 유입되며, 측정 이후의 공기는 공기 출력구(450)측으로 배출될 수 있다.Specifically, the
제2 격실(420)은 제1 격실(410)과 맞닿게 형성된다. 이때, 제1 격실(410)과 제2 격실(420)은 하나의 케이스에 중앙에 격벽(460)이 마련되어 형성될 수 있고, 2개의 격실이 각각 구분되게 형성될 수 있다.The
제2 격실(420)은 센서어레이(430)들을 내재하는 공간이 마련될 수 있다. The
제2 격실(420)과 제1 격실(410) 사이에 흡입구(470)와 배기구(480)가 구비된다. 흡입구(470)는 제1 격실(410) 내부의 공기를 제2 격실(420)로 이송시키는 통로이며, 배기구(480)는 제2 격실(420)의 공기를 제1 격실(410)로 이동시키는 통로이다.An
상기 흡입구(470)와 배기구(480) 각각에 팬이 설치되어 공기를 강제로 이송시킬 수 있다. 또한, 흡입구(470)와 배기구(480)는 제어 수단에 의해 개폐되는 밸브 구조로 형성될 수 있다.Fans are installed at each of the
공기 입력구(440), 공기 출력구(450), 흡입구(470) 및 배기구(180)에 대한 동작 프로세스는 후술하기로 한다.Operation processes for the
센서어레이(430)는 도 1의 제1 암모니아 센서(140)를 구비할 수 있다. 센서어레이(430)는 제1 암모니아 센서(140) 이외에 인돌, 황화수소, VOCs 및 이산화황 중 적어도 하나를 측정하는 센서들이 추가로 설치될 수 있다.The
인돌 센서의 경우 축사 내부의 가축 배설물 중 소변량이 많을 때 측정되는 것으로 가축에 공급되는 음용수를 조절하는 지표로 사용할 수 다. 황화수소와 VOCs등의 센서들은 배설물 중 대변량 및 소화와 관계되는 지표로 사용할 수 있다.In the case of the indole sensor, it is measured when there is a large amount of urine among livestock excretion inside the barn, and it can be used as an index to control the drinking water supplied to livestock. Sensors such as hydrogen sulfide and VOCs can be used as indicators related to feces and digestion.
상기 도 5에 도시된 공기질 측정부(400)는 도 1에 도시된 관제장치(100)와 연동되어 동작할 수 있다. 또한, 공기질 측정부(400)는 자체 펌웨어 또는 프로그램에 의해 자동으로 동작될 수 있다.The air
공기질 측정부(400)는 축사 내부의 공기질 측정을 위해 먼저, 공기 입력구(440)를 개방하여 제1 격실(410) 내부로 공기를 유입시킨다. 이때, 일정시간 동안 공기 입력구(440)를 개방하여 축사 내부의 공기를 충분히 유입시키고, 흡입구(470) 및 배기구(480)는 폐쇄되어 제1 격실(410) 내부는 축사 내에서 공급된 공기가 충분히 제1 격실(410) 내부를 채우도록 한다.The air
다음으로, 공기 입력구(440)와 공기 출력구(450)를 폐쇄하고, 흡입구(470)를 개방하여 제1 격실(410) 내부의 공기를 제2 격실(420)로 공급한다.Next, the
공기가 충분히 제2 격실(420)로 유입되면 흡입구(470)를 폐쇄하거나, 오픈한 상태에서 공기질 측정부(400)를 구동시켜 암모니아, 인돌, 황화수소, VOCs등의 농도를 측정한다. When air is sufficiently introduced into the
공기질 측정 이후, 흡입구(470)를 폐쇄하고, 배기구(480)를 개방하여 제2 격실(420) 내부의 공기를 제1 격실(410)로 이송한다. 이때, 배기구(480)는 개방된 상태인 것이 바람직하다.After measuring the air quality, the
제1 격실(410)의 공기가 모두 외부로 배출되면, 제1 격실(410)의 공기 입력구(440)를 통해 축사 공기 이외에 외부 깨끗한 공기를 유입시킬 수 있다. 이를 위하여 공기 입력구(440)는 3방 밸브로 구성될 수 있다.When all the air in the
공기질 측정부(400)의 공기질 측정이 종료되면, 제1 격실(410)과 제2 격실(420)에 잔류하는 오염된 공기를 배출하기 위하여, 공기 입력구(440)를 통해 외부(자연 상태)의 공기를 지속적으로 유입시키고, 공기 출력구(450), 흡입구(470) 및 배기구(480)를 모두 개방한다.When the air quality measurement by the air
이를 통해 제1 및 제2 격실(410, 420)의 오염을 청소하고 다시 측정을 위한 준비 상태로 유지한다.Through this, the first and
상기와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 축사 관제 시스템은 온도센서, 습도센서, CO2센서 암모니아 센서 등의 센서들에서 입력되는 값들을 이용하여 환기팬, 난방기 및 공기정화부를 제어하여 에너지 사용을 줄임과 동시에 냄새 원인물질의 배출을 줄일 수 있다.As described above, the barn control system according to an embodiment of the present invention reduces energy use by controlling the ventilation fan, heater, and air purifier using values input from sensors such as a temperature sensor, a humidity sensor, a CO2 sensor, and an ammonia sensor. At the same time, it can reduce the emission of odor-causing substances.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 축사 관제 시스템은 카메라부에서 입력되는 영상신호를 이용하여 축사 내부에서 암모니아 가스의 급격한 확산이 발생할 가능성이 예측되면, 미리 암모니아 센서로 공급되는 공기를 차단하여 센서 고장을 방지할 수 있다.In addition, in the livestock house control system according to an embodiment of the present invention, when the possibility of rapid diffusion of ammonia gas inside the livestock house is predicted using the video signal input from the camera unit, the air supplied to the ammonia sensor is blocked in advance so that the sensor malfunctions. can prevent
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 축사 관제 시스템은 제1 격실과 제2 격실로 구분된 공기질 측정부를 구비하여 축사의 내부 공기질을 지속적으로 측정할 수 있다.In addition, the barn control system according to an embodiment of the present invention has an air quality measuring unit divided into a first compartment and a second compartment, so that the indoor air quality of the barn can be continuously measured.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The above description of the present invention is for illustrative purposes, and those skilled in the art can understand that it can be easily modified into other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, the embodiments described above should be understood as illustrative in all respects and not limiting. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as distributed may be implemented in a combined form.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is indicated by the following claims, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and equivalent concepts should be interpreted as being included in the scope of the present invention.
10: 축사
20: 도어
50: 공기정화부
100: 관제장치
110: 온도센서
120: 습도센서
130: CO2센서
140: 제1 암모니아 센서
150: 제2 암모니아 센서
160: 카메라부
210: 환기팬
220: 난방기
300: 사용자 단말
400: 공기질 측정부
410: 제1 격실
420: 제2 격실
430: 센서어레이
440: 공기 입력구
450: 공기 출력구
460: 격벽
470: 흡입구
480: 배기구10: Congratulations
20: door
50: air purifier
100: control device
110: temperature sensor
120: humidity sensor
130: CO2 sensor
140: first ammonia sensor
150: second ammonia sensor
160: camera unit
210: ventilation fan
220: heater
300: user terminal
400: air quality measuring unit
410: first compartment
420: second compartment
430: sensor array
440: air inlet
450: air outlet
460: bulkhead
470: inlet
480: exhaust
Claims (6)
상기 축사내의 온도를 측정하는 적어도 하나의 온도센서;
상기 축사내의 습도를 측정하는 적어도 하나의 습도센서;
상기 축사내의 이산화탄소를 측정하는 적어도 하나의 CO2센서;
상기 축사내의 암모니아 농도를 측정하는 제1 암모니아센서;
상기 축사내의 움직임을 촬영하는 카메라부; 및
상기 온도센서에서 입력되는 온도정보 및 상기 제1 암모니아센서에서 측정된 암모니아 농도에 상응하여 상기 환기팬 또는 난방기를 제어하는 관제장치를 포함하되,
상기 관제장치는
상기 카메라부에서 입력되는 영상 신호에서 상기 축사의 출입문이 열리는 것이 감지되면, 상기 제1 암모니아 센서로 공급되는 축사측 공기를 차단시키는 것을 특징으로 하는 환경센서를 이용한 축사 관제 시스템.
A barn control system having a barn in which a ventilation fan and a heater are installed and an air purifying unit adjacent to the barn and purifying and discharging air supplied through the ventilation fan,
At least one temperature sensor for measuring the temperature in the barn;
at least one humidity sensor for measuring humidity in the barn;
at least one CO2 sensor for measuring carbon dioxide in the barn;
A first ammonia sensor for measuring the ammonia concentration in the barn;
a camera unit for capturing movement in the barn; and
Including a control device for controlling the ventilation fan or heater in accordance with the temperature information input from the temperature sensor and the ammonia concentration measured by the first ammonia sensor,
The control device
The barn control system using an environmental sensor, characterized in that when the opening of the barn door is detected from the video signal input from the camera unit, the barn-side air supplied to the first ammonia sensor is blocked.
상기 관제장치는
상기 카메라부에서 입력되는 영상에서 개체 움직임 정보를 학습하고, 학습 결과를 통해 상기 개체 움직임의 활성도가 기준값 이상이면 상기 제1 암모니아 센서로 공급되는 축사측 공기를 차단하는 환경센서를 이용한 축사 관제 시스템.
According to claim 1,
The control device
A barn control system using an environmental sensor that learns object motion information from the image input from the camera unit and blocks air supplied to the barn side supplied to the first ammonia sensor when the activity of the object motion is greater than or equal to a reference value through the learning result.
상기 축사측 공기가 유입되는 제1 관로;
외부의 공기가 유입되는 제2 관로;
상기 제1 관로와 제2 관로와 각각 연결되어 상기 축사측 공기와 외부 공기를 선택적으로 상기 제1 암모니아 센서로 공급하는 밸브; 및
상기 제1 암모니아 센서측으로 공기가 유입되도록 음압을 발생시키는 흡입모터를 포함하되,
상기 관제장치는 상기 축사측 공기를 차단할 경우 상기 밸브를 상기 제2 관로측으로 오픈하도록 제어하는 환경센서를 이용한 축사 관제 시스템.
According to claim 1,
a first conduit through which air from the barn side is introduced;
A second conduit through which external air is introduced;
a valve connected to the first conduit and the second conduit, respectively, to selectively supply the livestock house air and external air to the first ammonia sensor; and
Including a suction motor for generating a negative pressure so that air is introduced into the first ammonia sensor side,
The barn control system using an environmental sensor, wherein the control device controls the valve to open toward the second pipe when the barn-side air is blocked.
상기 축사의 외부에 설치되고, 내부에 공간이 마련되며, 상기 축사에서 배출되는 공기가 유입되는 공기 입력구와, 상기 유입된 공기가 배출되는 공기 출력구가 마련된 제1 격실; 및
상기 제1 격실에 밀접하여 상기 제1 격실의 공기를 흡입하는 흡입구와 상기 제1 격실로 흡입된 공기를 배출하는 배기구가 형성된 제2 격실; 및
상기 제2 격실에 설치되어 상기 흡입구로 공급된 공기에서 유해성분을 측정하는 센서어레이를 구비하는 공기질 측정부를 포함하는 축사 관제 시스템.
According to claim 1,
A first compartment installed outside the barn, provided with a space inside, and provided with an air input port through which air discharged from the barn is introduced, and an air outlet through which the introduced air is discharged; and
a second compartment in close proximity to the first compartment and having a suction port for sucking in the air in the first compartment and an exhaust port for discharging the air sucked into the first compartment; and
A barn control system including an air quality measurement unit installed in the second compartment and having a sensor array for measuring harmful components in the air supplied to the inlet.
상기 제1 암모니아센서는 상기 센서어레이에 형성되는 축사 관제 시스템.
According to claim 4,
The first ammonia sensor is a barn control system formed in the sensor array.
상기 센서어레이는 암모니아, 인돌, 황화수소, VOCs 및 이산화황 중 적어도 하나를 측정하는 가스센서를 더 포함하는 축사 관제 시스템.
According to claim 4,
The sensor array further comprises a gas sensor for measuring at least one of ammonia, indole, hydrogen sulfide, VOCs and sulfur dioxide.
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KR102651336B1 (en) * | 2023-07-14 | 2024-03-26 | 주식회사 지에스엠 | Livestock stench monitoring system |
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-
2022
- 2022-10-06 KR KR1020220127486A patent/KR102638742B1/en active IP Right Grant
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