KR102697316B1 - Animal behavior measurement system using acceleration sensors - Google Patents
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Abstract
본 발명은 가속도 센서를 이용한 동물의 행동 측정 시스템에 관한 것으로, 구체적으로는 염소, 소, 말 등의 가축이 발정이나 분만 시기를 정확하고 신속하게 감지하여 사육사에게 알려줌으로써, 어린 염소 등의 생존율을 최대로 높일 수 있는 가속도 센서를 이용한 동물의 행동 측정 시스템에 관한 것으로, 어미 염소의 비절(뒷다리 무릎)의 상부에 부착되어 어미 염소의 비절 움직임에 의해 발생되는 가속도를 3축 방향에서 검출하기 위한 움직임 검출 장치(10); 상기 움직임 검출 장치(10)로부터 검출된 3축 방향 가속도 행동 데이터를 주기적으로 수신하고 수신된 가속도 행동 데이터를 관리 서버(30)로 전송하는 게이트웨이로서 동작하는 데이터 수집 장치(20); 데이터 수집 장치(20)로부터 수신된 가속도 행동 데이터를 분석하고 분석된 데이터에 기반하여 어미 염소의 발정 및 분만 여부를 판단하는 관리 서버(30); 및 관리 서버(30)에 접속 가능한 앱이 설치되어 있는 사용자 단말기(40)를 포함하고, 관리 서버(30)는, 데이터 수집 장치(20)로부터 수신된 가속도 행동 데이터에 기반하여 어미 염소의 상태를 사용자 단말기(40)에 통보하도록 구성된 것을 특징으로 하는, 가속도 센서를 이용한 동물의 행동 측정 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an animal behavior measurement system using an acceleration sensor, and more particularly, to an animal behavior measurement system using an acceleration sensor which accurately and quickly detects the timing of estrus or parturition of livestock such as goats, cows, and horses and notifies a zookeeper thereof, thereby maximizing the survival rate of young goats, etc., and comprises: a movement detection device (10) attached to the upper part of the hock (hind leg knee) of a mother goat to detect acceleration generated by the movement of the hock of the mother goat in three directions; a data collection device (20) which operates as a gateway which periodically receives three-axis acceleration behavior data detected by the movement detection device (10) and transmits the received acceleration behavior data to a management server (30); a management server (30) which analyzes the acceleration behavior data received from the data collection device (20) and determines whether the mother goat is in estrus or parturition based on the analyzed data; The present invention relates to an animal behavior measurement system using an acceleration sensor, characterized in that it includes a user terminal (40) having an app installed that can access a management server (30), and the management server (30) is configured to notify the user terminal (40) of the status of a mother goat based on acceleration behavior data received from a data collection device (20).
Description
본 발명은 가속도 센서를 이용한 동물의 행동 측정 시스템에 관한 것으로, 구체적으로는 염소, 소, 말 등의 가축이 발정이나 분만 시기를 정확하고 신속하게 감지하여 사육사에게 알려줌으로써, 어린 염소 등의 생존율을 최대로 높일 수 있는 가속도 센서를 이용한 동물의 행동 측정 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an animal behavior measurement system using an acceleration sensor, and more particularly, to an animal behavior measurement system using an acceleration sensor that accurately and quickly detects the estrus or parturition period of livestock such as goats, cows, and horses and notifies a zookeeper of this, thereby maximizing the survival rate of young goats and the like.
염소, 소, 말 등을 비롯한 가축들은, 주로 밤에 발정이 시작되는 것으로, 정확한 발정 시작 시각을 알아내기 곤란하다. 다만 발정시에는 평상 시에 비하여 활동량이 증가하는 것으로, 가만히 서있는 행동, 앉아 있는 행동, 앉아서 자거나 조는 행동 등의 비율은 감소하고, 이리저리 움직이는 행동은 상당히 증가하게 된다.Livestock such as goats, cows, and horses usually enter estrus at night, and it is difficult to determine the exact time of estrus. However, during estrus, the level of activity increases compared to normal times, and the rate of standing still, sitting, sleeping, or dozing off decreases, while the rate of moving around increases significantly.
또한, 가축의 난산 및 후산 정체 등 위급상황 발생 시에는, 관리자의 초동 대처가 없으면 새끼 동물이 폐사할 가능성이 높아진다. 난산은 어미 동물과 새끼 동물 모두의 부상이나 사망을 초래할 수 있기 때문에, 매우 긴급한 상황으로, 난산 발생 30분 이후에는 태아의 생존 가능성이 매우 낮고, 태아 사망 시 어미 동물의 생명 역시 위험하기 때문에 신속하고 정확한 조치가 필요하다.In addition, in the event of an emergency situation such as dystocia or postpartum retention in livestock, if the manager does not respond immediately, the baby animal is likely to die. Dystocia is an extremely urgent situation because it can cause injury or death to both the mother animal and the baby animal. After 30 minutes of dystocia, the fetus has a very low chance of survival, and if the fetus dies, the life of the mother animal is also at risk, so quick and accurate measures are required.
따라서, 종래 다양한 센서를 이용하여 동물의 행동 측정이 이루어졌다. 종래기술로, 공개특허공보 10-2016-0024705호(2016. 03. 07. 공개)의 가축 생체 정보 수집 센서에는, 저전력 환경에서 가축의 생체정보를 수집하는 센서에 있어서, 가축의 움직임을 파악하는 가속도 센서; 및 상기 가속도 센서의 측정 값을 기반으로 하여 상기 가속도 센서의 동작을 제어하는 센서 제어부를 포함하는 가축 생체정보 수집 센서에 관한 기술이 개시되어 있다.Accordingly, animal behavior measurements have been made using various sensors in the past. As a conventional technology, a livestock bio-information collection sensor of Patent Publication No. 10-2016-0024705 (published on March 7, 2016) discloses a technology regarding a livestock bio-information collection sensor, which includes an acceleration sensor for detecting the movement of the livestock; and a sensor control unit for controlling the operation of the acceleration sensor based on the measurement value of the acceleration sensor.
또한, 공개특허공보 10-2016-0027675호(2016. 3. 10. 공개)의 센서 모듈과 이를 이용한 가축의 승가정보 관리 시스템 및 방법에는, 센서 모듈과 이를 이용한 가축의 승가정보 관리 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 가축에 부착되어 가축의 행동을 감지하는 센서 모듈과, 센서 모듈로부터 생성된 센서데이터와 가축의 개체를 구별할 수 있는 고유식별자를 수신하여 중계하는 필드 서버와, 필드 서버로부터 전송된 센서데이터 및 고유식별자를 분석하여 가축의 승가 행위, 승가 허용, 활동량을 판단하는 관리 서버를 구성하고, 센서 모듈을 구성하는 3축 가속도 센서와 지자기 센서를 이용하여, 승가 행위 판단은 3축 가속도 센서의 에너지 값과 3축 가속도 센서의 Z축 가속도 값을 파악하고, 승가 허용 판단은 지자기 센서를 이용하여 동일한 방향을 향하고 있는 개체를 파악하고, 행동량 판단은 일정시간 동안의 3축 가속도 센서의 에너지 값을 합산함으로써, 승가 행위, 승가 허용, 활동량 등을 감지함으로써 가축의 발정 시기를 용이하게 파악하는 기술이 개시되어 있다.In addition, the sensor module of Patent Publication No. 10-2016-0027675 (published on March 10, 2016) and the livestock ascent information management system and method using the same relate to a sensor module and a livestock ascent information management system and method using the same, and comprises a sensor module attached to livestock to detect the behavior of the livestock, a field server receiving and relaying sensor data generated from the sensor module and a unique identifier that can distinguish the livestock individual, and a management server analyzing the sensor data and the unique identifier transmitted from the field server to determine the ascent behavior, ascent permission, and activity amount of the livestock, and using the 3-axis acceleration sensor and the geomagnetic sensor that constitute the sensor module, the ascent behavior is determined by identifying the energy value of the 3-axis acceleration sensor and the Z-axis acceleration value of the 3-axis acceleration sensor, the ascent permission is determined by identifying an individual facing the same direction using the geomagnetic sensor, and the activity amount is determined by adding up the energy values of the 3-axis acceleration sensor for a certain period of time. A technology is disclosed for easily identifying the estrus period of livestock by detecting tolerance, activity level, etc.
또한, 공개특허공보 10-2020-0049642호(2020. 5. 8. 공개)의 가축의 행동 분석과 방목을 위한 방법 및 시스템에는, 가축의 행동 분석과 방목을 위한 방법으로, 가축이 착용한 착용 장치로부터 데이터 패킷을 수신하는 단계와, 상기 데이터 패킷을 상기 GPS 데이터 및 가속도/자이로 데이터로 파싱(parsing)하는 단계와, 상기 GPS 데이터를 통해 결정되는 상기 가축을 방목하기 위한 방목 지역에서의 상기 가축의 위치에 따라 상기 착용 장치를 제어하기 위한 제어 신호를 생성하는 단계와, 상기 가속도/자이로 데이터에 기초하여 상기 가축의 행동을 분석한 분석 결과 데이터를 생성하는 단계와, 상기 제어 신호 및 상기 분석 결과 데이터를 전송하는 단계를 포함하는 기술이 개시되어 있다.In addition, a method and system for analyzing livestock behavior and grazing of Patent Publication No. 10-2020-0049642 (published on May 8, 2020) discloses a technology for analyzing livestock behavior and grazing, including a step of receiving a data packet from a wearing device worn by livestock, a step of parsing the data packet into GPS data and acceleration/gyro data, a step of generating a control signal for controlling the wearing device according to a location of the livestock in a grazing area for grazing the livestock determined through the GPS data, a step of generating analysis result data analyzing the behavior of the livestock based on the acceleration/gyro data, and a step of transmitting the control signal and the analysis result data.
또한, 등록특허공보 10-2314266호(2021. 10. 13. 등록)의 말의 가속도 및 심박수 측정장치에는 말의 건강 상태를 모니터링 하기 위한 말의 가속도 및 심박수 측정 장치에 있어서, 말의 좌측 복부에 밀착되는 심전도 측정 센서부와; 말의 기갑 위치에 밀착되는 가속도 센서부를 구비하며, 상기 심전도 측정 센서부는, 직사각형 형상의 매트와, 상기 매트의 좌, 우 양측에 고정 설치되는 EVA로 이루어지는 센서 받침대와, 상기 센서 받침대에 고정시키는 심박수 센서로 이루어지며, 상기 가속도 센서부는, 직육면체로 이루어지며, EVA 재질로 이루어지는 기갑 거치대와, 상기 기갑 거치대는 말의 기갑 형상에 대응되도록 기갑 요(凹)부를 형성하고, 상기 기갑 거치대의 요(凹)부 안쪽에 삽입되는 가속도 센서로 이루어지는 기술에 개시되어 있다.In addition, the acceleration and heart rate measuring device of a horse of the registration patent publication 10-2314266 (registered on October 13, 2021) discloses a technology in which the acceleration and heart rate measuring device of a horse for monitoring the health condition of a horse comprises an electrocardiogram measuring sensor part that is in close contact with the left abdomen of the horse; and an acceleration sensor part that is in close contact with the withers of the horse, wherein the electrocardiogram measuring sensor part is composed of a rectangular mat, a sensor stand made of EVA that is fixedly installed on the left and right sides of the mat, and a heart rate sensor that is fixed to the sensor stand, and the acceleration sensor part is composed of an armor stand that is formed in the shape of a rectangular parallelepiped and made of EVA material, and the armor stand forms an armor concave part corresponding to the shape of the horse's withers, and an acceleration sensor that is inserted into the concave part of the armor stand.
상기와 같은 종래기술의 가속도 센서를 이용한 동물의 행동 측정 시스템은, 가속도 센서의 부착 위치에 따라, 정확한 행동 측정이 어렵다는 문제점이 있었다.The animal behavior measurement system using the above-described conventional acceleration sensor had the problem that it was difficult to accurately measure the behavior depending on the attachment location of the acceleration sensor.
본 발명은 상기와 같은 동물에 부착되는 가속도 센서의 위치를 개선하여, 동물의 발정 및 분만 행동을 에러없이 정확하게 측정하고자 하는 것을 목적으로 한다.The purpose of the present invention is to improve the position of an acceleration sensor attached to an animal as described above, thereby accurately measuring the estrus and parturition behavior of the animal without error.
일반적으로 염소와 같은 동물들은 분만할 때 통상적으로 옆으로 누워서 새끼를 분만하며, 이때 뒷다리를 보면, 하나는 바닥에 펴진 상태로 닿아 있고, 다른 하나는 공중에 떠있는 상태에서 거의 수평을 이루게 된다.Animals such as goats usually give birth lying on their side, with one hind leg extended and touching the ground, while the other is in the air, almost horizontal.
본 발명은 상기와 같은 동물들의 특성에 착안하여, 가속도 센서를 동물의 비절(뒷다리 무릎) 상부에 부착하는 것에 의하여, 동물의 발정이나 분만을 정확하게 판단할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.The present invention aims to accurately determine the estrus or parturition of an animal by attaching an acceleration sensor to the upper part of the animal's hock (hind leg knee), taking into account the characteristics of the animals as described above.
또한, 본 발명은 가속도 센서를 동물의 비절 상부에 부착함에 있어서, 부착된 가속도 센서가 정확하게 그 위치를 유지할 수 있도록, 부착구의 형상을 특정하는 것을 목적으로 한다.In addition, the present invention aims to specify the shape of an attachment member so that the attached acceleration sensor can accurately maintain its position when attaching the acceleration sensor to the upper part of the animal's hock.
또한, 본 발명은 동물의 비절 상부에 부착된 가속도 센서를 다른 동물이 쉽게 제거할 수 없게 부착하는 것을 목적으로 한다.In addition, the present invention aims to attach an acceleration sensor attached to the upper part of an animal's hock so that it cannot be easily removed by another animal.
본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하고자 하는 것으로, [1] 어미 염소의 비절(뒷다리 무릎)의 상부에 부착되어 어미 염소의 비절 움직임에 의해 발생되는 가속도를 3축 방향에서 검출하기 위한 움직임 검출 장치(10); 상기 움직임 검출 장치(10)로부터 검출된 3축 방향 가속도 행동 데이터를 주기적으로 수신하고 수신된 가속도 행동 데이터를 관리 서버(30)로 전송하는 게이트웨이로서 동작하는 데이터 수집 장치(20); 데이터 수집 장치(20)로부터 수신된 가속도 행동 데이터를 분석하고 분석된 데이터에 기반하여 어미 염소의 발정 및 분만 여부를 판단하는 관리 서버(30); 및 관리 서버(30)에 접속 가능한 앱이 설치되어 있는 사용자 단말기(40)를 포함하고, 관리 서버(30)는, 데이터 수집 장치(20)로부터 수신된 가속도 행동 데이터에 기반하여 어미 염소의 상태를 사용자 단말기(40)에 통보하도록 구성된 것을 특징으로 하는, 가속도 센서를 이용한 동물의 행동 측정 시스템에 관한 것이다.The present invention is intended to solve the above problems, and relates to an animal behavior measurement system using an acceleration sensor, which comprises: [1] a motion detection device (10) attached to the upper part of a mother goat's hock (hind leg knee) to detect acceleration generated by the movement of the mother goat's hock in three directions; a data collection device (20) which operates as a gateway to periodically receive three-axis acceleration behavior data detected from the motion detection device (10) and transmit the received acceleration behavior data to a management server (30); a management server (30) which analyzes the acceleration behavior data received from the data collection device (20) and determines whether the mother goat is in estrus and parturition based on the analyzed data; and a user terminal (40) having an app that can access the management server (30) installed, wherein the management server (30) is configured to notify the user terminal (40) of the state of the mother goat based on the acceleration behavior data received from the data collection device (20).
또한, 본 발명은, [2] 상기 [1]에 있어서, 상기 움직임 검출 장치(10)는, 가속도 센서를 보관하는 가속도 센서 케이스(101)와, 상기 가속도 센서 케이스(101)를 어미 염소의 비절에 감싸 부착할 수 있도록 하는 부착 밴드(102)로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 가속도 센서를 이용한 동물의 행동 측정 시스템에 관한 것이다.In addition, the present invention relates to an animal behavior measurement system using an acceleration sensor, characterized in that, in the above [1], the movement detection device (10) comprises an acceleration sensor case (101) for storing the acceleration sensor, and an attachment band (102) for enabling the acceleration sensor case (101) to be wrapped and attached to the hock of a mother goat.
또한, 본 발명은, [3] 상기 [2]에 있어서, 상기 가속도 센서 케이스(101)는, 상측에 가속도 센서의 투입이 가능하게 하는 케이스 커버(1011)와, 상기 케이스 커버(1011) 중앙부 하측에 가속도 센서가 배치되는 케이스 몸체(1012)와, 상기 케이스 몸체(1012) 좌, 우측에 상기 부착 밴드(102)의 삽입이 가능하게 하는 밴드 삽입구(1013)로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 가속도 센서를 이용한 동물의 행동 측정 시스템에 관한 것이다.In addition, the present invention relates to an animal behavior measurement system using an acceleration sensor, characterized in that, in the above [2], the acceleration sensor case (101) comprises a case cover (1011) that enables insertion of an acceleration sensor on the upper side, a case body (1012) in which an acceleration sensor is arranged on the lower side of the central portion of the case cover (1011), and band insertion holes (1013) that enable insertion of the attachment band (102) on the left and right sides of the case body (1012).
또한, 본 발명은, [4] 상기 [3]에 있어서, 상기 가속도 센서 케이스(101)는, 일측이 평면으로 이루어지고, 타측이 곡면으로 이루어지며, 상기 평면측은, 어미 염소의 비절 부위에 접촉되도록 하며, 상기 곡면측은 어미 염소의 비절 외부로 노출되도록 하는 것을 특징으로 하는, 가속도 센서를 이용한 동물의 행동 측정 시스템에 관한 것이다.In addition, the present invention relates to a system for measuring animal behavior using an acceleration sensor, characterized in that, in the above [3], the acceleration sensor case (101) has one side formed as a flat surface and the other side formed as a curved surface, and the flat surface side is configured to contact the hock area of the mother goat, and the curved surface side is configured to be exposed to the outside of the hock area of the mother goat.
또한, 본 발명은, [5] 상기 [4]에 있어서, 상기 케이스 몸통(1012)의 좌, 우측 길이는, 동물의 비절 상부 종아리뼈의 폭 길이보다 1~2cm 작게 이루어지는 것을 특징으로 하는, 가속도 센서를 이용한 동물의 행동 측정 시스템에 관한 것이다.In addition, the present invention relates to an animal behavior measurement system using an acceleration sensor, characterized in that, in [5] the left and right lengths of the case body (1012) in the above [4] are 1 to 2 cm smaller than the width of the upper tibia of the animal.
본 발명은, 상기와 같은 구성으로 이루어지는 것으로, 동물들의 특성에 착안하여, 가속도 센서를 동물의 비절(뒷다리 무릎) 상부에 부착하는 것에 의하여, 동물의 발정이나 분만을 정확하게 판단할 수 있다.The present invention, having the above-mentioned configuration, can accurately determine the estrus or parturition of an animal by attaching an acceleration sensor to the upper part of the hock (hind leg knee) of the animal, taking into account the characteristics of the animals.
또한, 본 발명은 가속도 센서를 동물의 비절 상부에 부착함에 있어서, 부착된 가속도 센서가 정확하게 그 위치를 유지할 수 있도록, 부착구의 형상을 특정하는 것에 의하여, 가속도 센서의 불필요한 움직임을 장치할 수 있다.In addition, the present invention can prevent unnecessary movement of the acceleration sensor by specifying the shape of the attachment member so that the attached acceleration sensor can accurately maintain its position when attaching the acceleration sensor to the upper part of the animal's hock.
또한, 본 발명은 동물의 비절 상부에 부착된 가속도 센서를 다른 동물이 쉽게 제거할 수 없게 부착할 수 있다.In addition, the present invention can attach an acceleration sensor attached to the upper part of an animal's hock so that it cannot be easily removed by another animal.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전체 구성의 개략도
도 2는 본 발명의 움직임 검출 장치의 개념도
도 3은 본 발명의 가속도 센서 케이스 및 부착 밴드의 사시도
도 4는 본 발명의 가속도 센서 케이스의 사시도, 정면도, 측면도, 상면도
도 5는 본 발명의 3축을 나타내는 개념도
도 6은 본 발명의 움직임 검출 장치를 어미 염소에 부착한 상태의 개념도
도 7은 본 발명의 움직임 검출 장치를 장착한 어미 염소의 행동을 나타내는 개념도
도 8은 본 발명의 움직임 검출 장치를 어미 염소에 부착한 상태의 확대도 Figure 1 is a schematic diagram of the overall configuration according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a conceptual diagram of a motion detection device of the present invention.
Figure 3 is a perspective view of the acceleration sensor case and attachment band of the present invention.
Figure 4 is a perspective view, a front view, a side view, and a top view of the acceleration sensor case of the present invention.
Figure 5 is a conceptual diagram showing the three axes of the present invention.
Figure 6 is a conceptual diagram of a state in which the motion detection device of the present invention is attached to a mother goat.
Figure 7 is a conceptual diagram showing the behavior of a mother goat equipped with a motion detection device of the present invention.
Figure 8 is an enlarged view of the motion detection device of the present invention attached to a mother goat.
본 발명은, 본 발명의 출원인이 선 출원한 상기 특허문헌 4 및 특허출원 10-2021-0107260호(2021.08.13.출원)의 가속도 센서를 이용한 동물 행동 측정 시스템의 기술적 사상을 이용한 것이므로, 본 발명을 이해하는데 있어서는 상기 선 출원 발명을 참조할 수 있다.Since the present invention utilizes the technical idea of the animal behavior measurement system using the acceleration sensor of the above-mentioned Patent Document 4 and Patent Application No. 10-2021-0107260 (filed on August 13, 2021) previously filed by the applicant of the present invention, reference may be made to the above-mentioned prior application invention in understanding the present invention.
아래에서는 본 발명의 실시예로서 어미 염소의 행동을 측정하는 시스템에 대해서 설명하지만, 본 발명은 어미 염소에의 적용으로 한정하는 것은 아니며, 소, 말 등의 가축에도 적용 가능한 것은 물론이다. Below, a system for measuring the behavior of a mother goat is described as an embodiment of the present invention; however, the present invention is not limited to application to mother goats, and can of course be applied to livestock such as cows and horses.
본 발명은, 어미 염소의 비절(뒷다리 무릎)의 상부에 부착되어 어미 염소의 비절 움직임에 의해 발생되는 가속도를 3축 방향에서 검출하기 위한 움직임 검출 장치(10); 상기 움직임 검출 장치(10)로부터 검출된 3축 방향 가속도 행동 데이터를 주기적으로 수신하고 수신된 가속도 행동 데이터를 관리 서버(30)로 전송하는 게이트웨이로서 동작하는 데이터 수집 장치(20); 데이터 수집 장치(20)로부터 수신된 가속도 행동 데이터를 분석하고 분석된 데이터에 기반하여 어미 염소의 발정 및 분만 여부를 판단하는 관리 서버(30); 및 관리 서버(30)에 접속 가능한 앱이 설치되어 있는 사용자 단말기(40)를 포함하고, 관리 서버(30)는, 데이터 수집 장치(20)로부터 수신된 가속도 행동 데이터에 기반하여 어미 염소의 상태를 사용자 단말기(40)에 통보하도록 구성된 것을 특징으로 하는, 가속도 센서를 이용한 동물의 행동 측정 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a system for measuring animal behavior using an acceleration sensor, comprising: a motion detection device (10) attached to the upper part of a mother goat's hock (hind leg knee) to detect acceleration generated by the movement of the mother goat's hock in three directions; a data collection device (20) operating as a gateway which periodically receives three-axis acceleration behavior data detected from the motion detection device (10) and transmits the received acceleration behavior data to a management server (30); a management server (30) which analyzes the acceleration behavior data received from the data collection device (20) and determines whether the mother goat is in estrus and parturition based on the analyzed data; and a user terminal (40) having an app that can access the management server (30) installed, wherein the management server (30) is configured to notify the user terminal (40) of the state of the mother goat based on the acceleration behavior data received from the data collection device (20).
본 발명의 가속도 센서를 이용한 동물의 행동 측정 시스템은, 도 1에 나타나 있는 것과 같이, 움직임 검출 장치(10), 데이터 수집 장치(20), 관리 서버(30) 및 사용자 단말기(40)로 이루어지는 것이므로, 아래에서는 도면을 살펴보면서 각각의 구성들에 대해서 구체적으로 설명한다.The animal behavior measurement system using the acceleration sensor of the present invention is composed of a movement detection device (10), a data collection device (20), a management server (30), and a user terminal (40), as shown in FIG. 1. Therefore, each component will be described in detail below while looking at the drawing.
본 발명의 움직임 검출 장치(10)는, 도 1 및 도 5에 나타나 있는 것과 같이, 어미 염소의 비절(뒷다리 무릎)의 상부에 부착되어 어미 염소의 비절 움직임에 의해 발생되는 가속도를 3축 방향에서 검출하기 위한 것이다.The movement detection device (10) of the present invention is attached to the upper part of the hock joint (hind leg knee) of a mother goat, as shown in FIGS. 1 and 5, to detect acceleration generated by the movement of the hock joint of the mother goat in three directions.
도 2는 어미 염소의 비절부의 움직임에 의해 발생하는 가속도를 3축 방향에서 검출하기 위한 움직임 검출장치(10)의 주요 구성을 나타내는 도면이다. Figure 2 is a drawing showing the main configuration of a movement detection device (10) for detecting acceleration generated by the movement of the groin of a mother goat in three directions.
도 2에 도시된 바와 같이 움직임 검출장치(10)는, 가속도 측정부(100)와; 데이터 수집 장치(20)와 통신을 수행하기 위한 통신부(110)와; 움직임 검출장치(10)의 고유의 식별자를 포함하는 식별부(120)와; 및 움직임 검출장치(10)에 전원을 공급하기 위한 전원부(130) 및 움직임 검출장치(10)의 동작을 제어하기 위한 제어부(140)를 포함한다.As shown in FIG. 2, the motion detection device (10) includes an acceleration measurement unit (100); a communication unit (110) for communicating with a data collection device (20); an identification unit (120) including a unique identifier of the motion detection device (10); and a power supply unit (130) for supplying power to the motion detection device (10) and a control unit (140) for controlling the operation of the motion detection device (10).
또한, 본 발명에서 움직임 검출장치(10)는, 가속도 측정부(100)에 의해 측정된 X, Y, Z 축의 가속도에 기반하여, 이들의 합(S)을 계산하기 위한 계산부를 더 포함할 수도 있다. 이때 가속도의 합은 다음과 같이 구해진다.In addition, the motion detection device (10) in the present invention may further include a calculation unit for calculating the sum (S) of the accelerations of the X, Y, and Z axes measured by the acceleration measurement unit (100). At this time, the sum of the accelerations is obtained as follows.
가속도의 합(S) = Sum of accelerations (S) =
또한, 상기 X, Y, Z 축은, 도 5에 나타나 있는 것과 같이 한정할 수 있다. 즉, X축은 염소의 몸통 상하 방향을 나타내고, Y축은 염소의 몸통 좌우 방향으로 나타내며, Z축은 염소의 몸통 전후 방향을 나타내는 것이다.In addition, the X, Y, and Z axes can be limited as shown in Fig. 5. That is, the X-axis represents the up-down direction of the goat's torso, the Y-axis represents the left-right direction of the goat's torso, and the Z-axis represents the front-back direction of the goat's torso.
아래 표 1은 어미 염소의 비절부의 X, Y, Z 축의 가속도와 이에 따른 가속도의 합의 예시을 나타내는 것이다.Table 1 below shows examples of accelerations of the X, Y, and Z axes of the hock joint of a mother goat and the sum of these accelerations.
그러나, 이와 같은 가속도의 합은 계산에 의해 수행되기 때문에 합의 계산은 관리 서버(30)에서 수행하도록 구성될 수도 있다.However, since the sum of such accelerations is performed by calculation, the sum calculation may be configured to be performed by the management server (30).
도 3에 나타내고 있는 것과 같이, 본 발명의 움직임 검출 장치(10)는, 가속도 센서(미도시)를 수용하는 가속도 센서 케이스(101)와 상기 가속도 센서 케이스(101)를 흑염소의 비절부 상측에 부착할 수 있는 부착 밴드(102)로 이루어진다.As shown in Fig. 3, the motion detection device (10) of the present invention is composed of an acceleration sensor case (101) that accommodates an acceleration sensor (not shown) and an attachment band (102) that can attach the acceleration sensor case (101) to the upper side of the scapula of a black goat.
또한 상기 가속도 센서 케이스(101) 내부에는, 도면에는 도시하지 않았지만, 가속도 측정부(100)뿐만 아니라, 통신부(110), 식별부(120), 전원부(130) 및 제어부(140)가 함께 내장될 수 있다.In addition, inside the acceleration sensor case (101), although not shown in the drawing, not only the acceleration measurement unit (100), but also the communication unit (110), the identification unit (120), the power supply unit (130), and the control unit (140) can be built together.
도 4는 본 발명의 가속도 센서 케이스(101)를 나타내는 것이다. 상기 가속도 센서 케이스(101)는, 상측에 가속도 센서의 투입이 가능하게 하는 케이스 커버(1011)와, 상기 케이스 커버(1011) 중앙부 하측에 가속도 센서가 수용되는 케이스 몸체(1012)와, 상기 케이스 몸체(1012)의 좌, 우측에 상기 부착 밴드(102)의 삽입이 가능하게 하는 밴드 삽입구(1013)로 이루어진다.Fig. 4 illustrates an acceleration sensor case (101) of the present invention. The acceleration sensor case (101) comprises a case cover (1011) that enables insertion of an acceleration sensor on the upper side, a case body (1012) in which an acceleration sensor is accommodated on the lower side of the central portion of the case cover (1011), and band insertion holes (1013) on the left and right sides of the case body (1012) that enable insertion of the attachment band (102).
또한, 도 4(d)에 나타나 있는 것과 같이, 상기 케이스 몸체(1012)는, 일측이 평면으로 이루어지고, 타측은 곡면으로 이루어지며, 상기 평면측은, 어미 염소의 비절 부위에 접촉되도록 하며, 상기 곡면측은 어미 염소의 비절 외부로 노출되도록 하는 것이 바람직하다.In addition, as shown in Fig. 4(d), the case body (1012) is preferably formed with one side being flat and the other side being curved, with the flat side being in contact with the hock area of the mother goat and the curved side being exposed to the outside of the hock area of the mother goat.
또한, 상기 케이스 몸체(1012)의 좌, 우측 길이는, 어미 염소의 비절 상부의 종아리뼈 단면 길이보다 1~2cm 작게 하는 것이 바람직하다. 통상적으로 어미 염소의 비절의 폭 길이는 6cm 전후이므로, 대략 4 - 5cm로 하는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the left and right lengths of the case body (1012) are 1 to 2 cm shorter than the cross-sectional length of the tibia above the hock joint of the mother goat. Normally, the width of the hock joint of a mother goat is about 6 cm, so it is preferable to make it approximately 4 to 5 cm.
상기와 같이 케이스 몸체(1012)의 길이를 한정하고, 형상을 한정하는 것에 의하여, 가속도 센서 케이스(101)를 어미 염소의 비절 상측에 견고하게 부착할 수 있다.By limiting the length and shape of the case body (1012) as described above, the acceleration sensor case (101) can be firmly attached to the upper side of the mother goat's hock.
또한, 상기 부착 밴드(102)는, 벨크로 테이프로 하여, 손쉽게 부착 및 제거가 가능하게 하는 것이 바람직하다. 또한 상기 부착 밴드의 길이(102)는, 겹쳐지는 부분을 지나치게 길지 않게 하는 것이 바람직하다. In addition, it is preferable that the attachment band (102) be made of a Velcro tape so that it can be easily attached and removed. In addition, it is preferable that the length (102) of the attachment band is not excessively long in the overlapping portion.
상기 겹쳐지는 부분이 지나치게 길어지면, 동일한 축사 내에 있는 다른 어미 염소가 부착 밴드(102)를 제거할 수 있기 때문이다. 바람직하게는 상기 겹쳐지는 부분의 길이를 1 - 2cm정도로 한다.If the overlapping portion becomes too long, another mother goat in the same barn may remove the attachment band (102). Preferably, the length of the overlapping portion is set to about 1 to 2 cm.
도 6은, 어미 염소의 비절 상측에 본 발명의 움직임 검출 장치(10)를 부착한 상태를 나타내는 것으로, (1)은 왼쪽 비절 바로 위에 종아리뼈의 바깥쪽으로 부착한 것을 나타내며, (2)는 오른쪽 비절 바로 위에 종아리뼈의 바깥쪽으로 부착한 것을 나타내며, (3)은 오른쪽 비절 바로 위에 종아리뼈의 안쪽으로 부착한 것을 나타내는 것이다.FIG. 6 shows a state in which the motion detection device (10) of the present invention is attached to the upper side of the hock joint of a mother goat. (1) shows attachment to the outside of the tibia just above the left hock joint, (2) shows attachment to the outside of the tibia just above the right hock joint, and (3) shows attachment to the inside of the tibia just above the right hock joint.
도 7은 어미 염소의 비절 상측에 본 발명의 움직임 검출 장치(10)를 부착한 상태에서 어미 염소의 행동 패턴을 나타내는 것으로, (1) 서 있을때, (2) 움직일때, (3) 벽에 올라섰을 때, (4) 앉아 있을 때, (5) 옆으로 누웠을 때를 각각 나타내는 것이다.Figure 7 shows the behavioral patterns of a mother goat when the motion detection device (10) of the present invention is attached to the upper side of the mother goat's hock, showing (1) when standing, (2) when moving, (3) when climbing a wall, (4) when sitting, and (5) when lying on the side, respectively.
어미 염소는 발정시에 많이 움직이는 것으로, 도 7의 (2)와 같은 행동 패턴을 보이며 움직임이 많아진다. 또한 분만 전에는 옆으로 눕게 되는 것으로, 도 7의 (5)의 행동 패턴을 보이며 옆으로 눕는 행동이 많아진다. The mother goat moves a lot during estrus, and shows a behavioral pattern like (2) in Fig. 7 and moves a lot. Also, before giving birth, she lies on her side, and shows a behavioral pattern like (5) in Fig. 7 and lies on her side a lot.
따라서, 본 발명은 각각의 행동 패턴에 따른 가속도 값이 달라지는 것에 의하여, 행동별 비율을 측정하여, 즉 움직임 검출 장치(10)에서 가속도를 3축 방향에서 검출하고, 상기 움직임 검출 장치(10)로부터 검출된 가속도 행동 데이터를 데이터 수집 장치(20)에서 수신하고, 이를 관리 서버(30)로 전송하며, 관리 서버(30)는 상기 가속도 행동 데이터에 의하여 어미 염소의 상태를 사용자 단말기(40)로 송신하는 것에 의하여, 사용자가 염소의 발정 또는 분만을 탐지할 수 있게 되는 것이다.Accordingly, the present invention measures the ratio for each behavior by measuring the acceleration value for each behavior pattern, that is, detecting acceleration in the three-axis direction in a motion detection device (10), receiving the acceleration behavior data detected by the motion detection device (10) in a data collection device (20), and transmitting the same to a management server (30), and the management server (30) transmitting the status of the mother goat to a user terminal (40) based on the acceleration behavior data, thereby enabling a user to detect the estrus or parturition of the goat.
도 8은 본 발명의 움직임 검출 장치(10)를 어미 염소에 부착한 상태의 확대 개념도로 (1)은 움직임 검출 장치(10)를 좌측 비절의 바깥쪽에 부착시킨 것을 나타내는 것이며, (2)는 상기 (1)과 같은 상태에서 좌측 비절의 안쪽에서 찍은 사진을 나타내는 것이고, (3)은 상기 (1)과 같은 상태에서 좌측 비절의 뒤쪽에서 찍은 사진을 나타내는 것이다. 상기 (2) 및 (3)에 나타나 있는 것과 같이, 부착 밴드(102)의 겹쳐지는 부분을 지나치게 길지 않게 한 것을 알 수 있다.FIG. 8 is an enlarged conceptual diagram of a state in which a motion detection device (10) of the present invention is attached to a mother goat. (1) shows that the motion detection device (10) is attached to the outside of the left hock, (2) shows a photograph taken from the inside of the left hock in the same state as (1), and (3) shows a photograph taken from the back of the left hock in the same state as (1). As shown in (2) and (3), it can be seen that the overlapping portion of the attachment band (102) is not made excessively long.
움직임 검출장치(10)의 통신부(110)는, 데이터 수집 장치(20)와의 통신을 수립하고 가속도 측정부(100)에서 검출된 X, Y, Z 축의 가속도 행동 데이터를 데이터 수집 장치(20)에 일정 간격으로 예를들어 1초마다 한번씩 전송하도록 구성될 수 있다. 즉, 움직임 검출장치(10)는, 일정 간격으로 예를 들어 1초에 1회씩 어미 염소의 비절부 움직임을 검출하고, 이를 통신부(110)를 통해서 데이터 수집 장치(20)로 송신하게 된다.The communication unit (110) of the motion detection device (10) may be configured to establish communication with the data collection device (20) and transmit acceleration behavior data of the X, Y, and Z axes detected by the acceleration measurement unit (100) to the data collection device (20) at regular intervals, for example, once per second. That is, the motion detection device (10) detects the movement of the hindquarters of the mother goat at regular intervals, for example, once per second, and transmits it to the data collection device (20) through the communication unit (110).
이때, 통신부(110)는, 저전력 블루투스(BLE: Blutooth Low Energy) 통신 인터페이스를 포함할 수 있다. 저전력 블루투스 기술은 동작 주기(duty cycle)가 수 밀리초(ms)로 가벼운 구동 방식을 취하며, 사용되지 않는 대부분 시간을 슬립 모드(sleep mode)로 대기할 수 있기 때문에, 전력 소모가 매우 적다. 또한 저전력 블루투스는 2MHz의 대역폭을 사용하고 1Mbps의 전송 속도를 지원하지만 동작 주기가 짧아 평균 전송 속도는 200kbps 이하이다. 평균 전송 속도가 10kbps 이하인 경우에는 전력 효율이 매우 좋아 배터리 교환 없이 1년 이상 사용할 수 있다. 따라서 X, Y, Z 축의 가속도 행동 데이터를 데이터 수집 장치(20)에 전송하기에 저전력 블루투스 통신은 전력 소비를 크게 줄일 수 있다는 이점이 얻어질 수 있다.At this time, the communication unit (110) may include a low-power Bluetooth (BLE) communication interface. The low-power Bluetooth technology adopts a light driving method with a duty cycle of several milliseconds (ms), and can stand by in sleep mode most of the time when not in use, so power consumption is very low. In addition, the low-power Bluetooth uses a bandwidth of 2 MHz and supports a transmission speed of 1 Mbps, but the duty cycle is short, so the average transmission speed is 200 kbps or less. When the average transmission speed is 10 kbps or less, the power efficiency is very good and can be used for more than one year without battery replacement. Therefore, the low-power Bluetooth communication can have the advantage of greatly reducing power consumption when transmitting acceleration behavior data of the X, Y, and Z axes to the data collection device (20).
본 발명의 식별부(120)는, 움직임 검출장치(10)의 고유 ID를 포함한다. 고유 ID는 블루투스 통신부의 고유 식별자가 이용될 수도 있고, 제조 단계에서 움직임 검출장치마다 별도의 고유 ID가 부여될 수도 있다.The identification unit (120) of the present invention includes a unique ID of the motion detection device (10). The unique ID may be a unique identifier of a Bluetooth communication unit, or a separate unique ID may be assigned to each motion detection device during the manufacturing stage.
본 발명의 전원부(130)는, 교환 가능한 배터리 또는 충전 가능한 배터리로 이루어질 수 있으며, 움직임 검출장치(10)에 전원을 공급하도록 각각의 구성요소에 전력을 공급한다.The power supply unit (130) of the present invention may be formed of a replaceable battery or a rechargeable battery, and supplies power to each component to supply power to the motion detection device (10).
본 발명의 제어부(140)는, 가속도 측정부(100)로부터 3축 가속도 측정이 이루어지면 측정된 3축 가속도를 데이터 수집장치(20)에 1초에 한번씩 전송하도록 구성되지만, 필요에 따라 미리 정해진 시간 주기로 수집된 3축 가속도 행동 데이터를, 예를 들면 10초마다 10개의 수집된 데이터를 데이터 수집 장치(20)에 전송하도록 구성될 수도 있다.The control unit (140) of the present invention is configured to transmit the measured 3-axis acceleration to the data collection device (20) once per second when 3-axis acceleration measurement is performed from the acceleration measurement unit (100), but may also be configured to transmit 3-axis acceleration behavior data collected at a predetermined time cycle, for example, 10 collected data every 10 seconds, to the data collection device (20) as needed.
도 1에 나타나 있는 것과 같이, 본 발명의 데이터 수집장치(20)는, 움직임 검출 장치(10)에서 전송된 장치 식별자와 3축 가속도 행동 데이터를 수집하고 수집된 데이터를, 일정 시간 간격을 두고, 관리 서버(30)에 이를 전송하도록 구성된다.As shown in Fig. 1, the data collection device (20) of the present invention is configured to collect the device identifier and 3-axis acceleration behavior data transmitted from the motion detection device (10) and transmit the collected data to the management server (30) at regular time intervals.
또한 도 1에 나타나 있는 것과 같이, 본 발명의 관리 서버(30)는, 데이터 수집장치(20)로부터 전송되어온 장치 식별자와, 3축 가속도 행동 데이터에 기반하여 어미 염소의 행동 패턴이 발정 행동인지 분만 행동인지를 판단하고, 이에 해당하는 것으로 판단한 경우에는, 사용자 단말기(40)에 장치 식별번호와 함께 어미 염소의 행동 패턴을 알리도록 구성된다.In addition, as shown in Fig. 1, the management server (30) of the present invention determines whether the behavior pattern of the mother goat is an estrus behavior or a parturition behavior based on the device identifier transmitted from the data collection device (20) and the 3-axis acceleration behavior data, and if it determines that it corresponds to this, it is configured to notify the user terminal (40) of the behavior pattern of the mother goat along with the device identification number.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 갖는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 게시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아닌 설명을 위한 것이고, 이런 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 따라서 본 발명의 보호 범위는 전술한 실시예에 의해 제한되기 보다는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely an illustrative description of the technical idea of the present invention, and those skilled in the art will appreciate that various modifications and variations may be made without departing from the essential characteristics of the present invention. Accordingly, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention but are intended to explain it, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. Accordingly, the protection scope of the present invention should be interpreted by the following claims rather than being limited by the embodiments described above, and all technical ideas within a scope equivalent thereto should be interpreted as being included in the scope of the rights of the present invention.
10: 움직임 검출 장치
100: 가속도 측정부
101 : 가속도 센서 케이스
1011 : 케이스 커버
1012 : 케이스 몸통
1013 : 밴드 삽입구
102 : 부착 밴드
110: 통신부
120: 식별부
130: 전원부
140: 제어부
20: 데이터 수집 장치
30: 관리 서버
40: 사용자 단말기10: Motion detection device
100: Acceleration measurement unit
101 : Acceleration sensor case
1011 : Case Cover
1012 : Case body
1013 : Band insertion hole
102 : Attachment Band
110: Communications Department
120: Identification section
130: Power supply
140: Control Unit
20: Data collection device
30: Management Server
40: User terminal
Claims (5)
상기 움직임 검출 장치(10)로부터 검출된 3축 방향 가속도 행동 데이터를 주기적으로 수신하고 수신된 가속도 행동 데이터를 관리 서버(30)로 전송하는 게이트웨이로서 동작하는 데이터 수집 장치(20);
데이터 수집 장치(20)로부터 수신된 가속도 행동 데이터를 분석하고 분석된 데이터에 기반하여 어미 염소의 발정 및 분만 여부를 판단하는 관리 서버(30); 및
관리 서버(30)에 접속 가능한 앱이 설치되어 있는 사용자 단말기(40)를 포함하고,
관리 서버(30)는, 데이터 수집 장치(20)로부터 수신된 가속도 행동 데이터에 기반하여 어미 염소의 상태를 사용자 단말기(40)에 통보하도록 구성되며,
상기 움직임 검출 장치(10)는,
가속도 센서를 보관하는 가속도 센서 케이스(101)와,
상기 가속도 센서 케이스(101)를 어미 염소의 비절에 감싸 부착할 수 있도록 하는 부착 밴드(102)로 이루어지고,
상기 가속도 센서 케이스(101)는,
일측이 평면으로 이루어지고, 타측이 곡면으로 이루어지며,
상기 평면측은, 어미 염소의 비절 상부 부위에 접촉되도록 하며,
상기 곡면측은 어미 염소의 비절 상부 외부로 노출되도록 하는 것을 특징으로 하는,
가속도 센서를 이용한 동물의 행동 측정 시스템.
A movement detection device (10) attached to the upper part of the hock joint (hind leg knee) of a mother goat to detect acceleration generated by the movement of the hock joint of the mother goat in three directions;
A data collection device (20) that operates as a gateway that periodically receives three-axis acceleration behavior data detected from the above motion detection device (10) and transmits the received acceleration behavior data to a management server (30);
A management server (30) that analyzes acceleration behavior data received from a data collection device (20) and determines whether the mother goat is in heat and giving birth based on the analyzed data; and
Includes a user terminal (40) having an app installed that can access the management server (30),
The management server (30) is configured to notify the user terminal (40) of the status of the mother goat based on the acceleration behavior data received from the data collection device (20).
The above motion detection device (10) is
An acceleration sensor case (101) for storing the acceleration sensor,
It is composed of an attachment band (102) that enables the acceleration sensor case (101) to be wrapped and attached to the mother goat's hock.
The above acceleration sensor case (101) is
One side is flat and the other side is curved.
The above flat side is made to contact the upper part of the mother goat's hock,
The above curved side is characterized in that it is exposed to the outside of the upper part of the mother goat's hock.
A system for measuring animal behavior using an acceleration sensor.
상기 가속도 센서 케이스(101)는,
상측에 가속도 센서의 투입이 가능하게 하는 케이스 커버(1011)와,
상기 케이스 커버(1011) 중앙부 하측에 가속도 센서가 배치되는 케이스 몸체(1012)와,
상기 케이스 몸체(1012) 좌, 우측에 상기 부착 밴드(102)의 삽입이 가능하게 하는 밴드 삽입구(1013)로 이루어지는 것을 특징으로 하는,
가속도 센서를 이용한 동물의 행동 측정 시스템.
In the first paragraph,
The above acceleration sensor case (101) is
A case cover (1011) that enables insertion of an acceleration sensor on the upper side,
A case body (1012) in which an acceleration sensor is placed on the lower part of the center of the case cover (1011),
It is characterized by having a band insertion port (1013) on the left and right sides of the case body (1012) that allows insertion of the attachment band (102).
A system for measuring animal behavior using an acceleration sensor.
상기 케이스 몸체(1012)의 좌, 우측 길이는, 어미 염소의 비절 상부 종아리뼈의 폭 길이보다 1~2cm 작게 이루어지는 것을 특징으로 하는,
가속도 센서를 이용한 동물의 행동 측정 시스템.
In the third paragraph,
The left and right lengths of the case body (1012) are characterized by being 1 to 2 cm smaller than the width of the upper tibia of the mother goat.
A system for measuring animal behavior using an acceleration sensor.
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2022
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