KR100586921B1 - 초식가축의 사료섭취량 자동조사장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 대가축(젖소, 한우 등)의 사료섭취량 자동조사장치에 관한 것으로, 특히 기능적이고 내구성이 강하여 영구적인 구조의 사료급여조에 의해 가축의 사료흐트림 등으로 인한 허실량을 최소화하는 급여장치이며, RF기술을 이용한 섭취가축의 정밀한 개체인식과 전자저울에 의한 정밀 사료무게측정, 인터페이스와 컨트롤러에 의한 정보발생 및 전송장치, 그리고 통합관리 및 모니터링을 위한 장치에 관한 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 초식가축의 사료섭취량 자동조사장치는 사료를 급여하는 사료조; 각각의 고유번호를 가지고 있으며 상기 고유번호를 신호화하여 송신하는 트랜스폰더; 상기 트랜스폰더에서 송신되는 신호를 수신하고 고유번호를 인식하여 이를 전송하는 인식수단; 상기 사료조에 담겨있는 사료량의 정보를 실시간으로 전송하는 전자저울; 및 상기 고유번호와 사료량의 정보를 이용하여 사료의 급여내역관리, 사료조의 상태 등에 대한 소정의 정보를 생성하고 관리하는 주 제어부를 포함한다.
본 발명은 가축의 정밀한 영양관리기준 설정과 사료가치평가가 필요한 사육농가, 대학연구소, 국가 및 지방 연구기관의 연구기반 시설로 국내외로 보급되어 가축영양학발달에 새로운 전기를 제공할 것이다.
사료섭취, FRP, 사료조, 가축, 조사장치
Description
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 컴퓨터 모니터링 및 통합관리시스템의 전체 구성도이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 사료조의 평면도이다.
도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 사료도의 사시도이다.
도 2c는 본 발명의 일 실시예에 따른 사료조의 정면도이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 트랜스폰더의 사시도이다.
도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 인식장치의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 사료섭취량 자동조사방법의 순서도이다.
{도면의 주요부호에 대한 설명}
101 : 사료조 102 : 사료허실방지봉
103 : 인식장치 104 : 전자저울
105 ; 인터페이스 106 : 주 제어부
107 : 메인컴퓨터 108 : 트랜스폰더
본 발명은 대가축(젖소, 한우 등)의 사료섭취량 자동조사장치에 관한 것으로, 특히 기능적이고 내구성이 강하여 영구적인 구조의 사료급여조에 의해 가축의 사료흐트림 등으로 인한 허실량을 최소화하는 급여장치이며, RF기술을 이용한 섭취가축의 정밀한 개체인식과 전자저울에 의한 정밀 사료무게측정, 인터페이스와 컨트롤러에 의한 정보발생 및 전송장치, 그리고 통합관리 및 모니터링을 위한 장치에 관한 것이다.
젖소, 한우등의 초식가축은 생명활동을 유지하고 젖, 고기 등의 생산물을 생산하기 위한 영양소(에너지와 단백질 등)을 사료로부터 공급받게 된다. 초식가축의 사료는 곡류의 혼합형태인 배합사료와 풀(청초), 건초(말린 풀), 사일리지(풀 담근먹이) 및 섬유질배합사료(TMR, 조사료와 곡류의 혼합사료)로 분류된다.
그리고, 이들 초식가축의 먹이행동은 손이나 수저 등을 사용하지 못함으로 혀와 입만을 이용해서 사료를 섭취하게 되며 혀로 사료를 끌어당기고 입으로 물은 후 고개를 양쪽 또는 아래위로 흔드는 버릇이 있어 급여한 사료를 주변으로 흩뿌리는 습성이 있다. 흩어진 사료는 발로 짓밟거나 가축이 먹을 수 없는 장소로 이동하게 되어 결국은 급여한 사료를 가축이 먹지 못하고 버려지게 되는데 이를 허실량이라고 한다. 가축의 허실량은 총 급여량의 사료 종류별로 적게는 10%이상, 많게는 50%이상의 허실률을 나타낸다. 특히 길이가 긴 풀(건초, 청초, TMR 등)이 가장 많 게 발생한다.
이러한 사료의 허실량은 정밀한 영양관리에 의한 가축의 생명활동 및 생산 유지를 목표로 한 사료급여체계에 가장 큰 장애요소가 되고 있다. 가축이 필요한 일일영양소의 정밀한 계산과 마찬가지로 가축의 사료별 일일섭취량은 실제 가축이 섭취한 영양소 섭취량을 계산하게 해주는 정밀과학 영양관리의 가장 중요한 요소가 된다.
이러한 가축의 사료섭취량을 정확하게 조사하기 위해서는 조사자는 하루 또는 시험기간 내내 개개의 가축이 사료를 먹는 장소에서 급여사료량을 측정하여 기록하고 먹은 량을 기록해야 하는데, 이러한 과정이 너무도 어렵고 노동력이 많이 들어 가축을 사육하는 개인들은 엄두를 내지 못한다. 이러한 가축의 섭취량 조사는 세계적으로 가축의 영양생리 관련연구나 사료급여기술을 개발하는 대학, 연구기관에서 시험적인 목적으로 국한하여 수행하고 있다. 가축의 섭취행동이나 사료의 평가 및 가축의 영양섭취성취도 등에 관한 각종 연구를 수행하는 세계적인 연구기관이나 대학 실험 목장에서는 보다 정밀한 시험성적을 얻기 위해 시험가축 개체별로 별도의 독방사육시설을 이용하거나, 개체별 분리급여를 위한 칸막이시설 또는 칼란도이(개체별 자동개폐식 문)를 이용한 개체별 급여시설 등을 설치하여 시험을 수행하는 실정이다. 그러나, 이들 각종 시설에는 비용이 많이 들고, 시설물을 내구성이 약하여 잦은 보수비가 들며 궁극적으로 가축의 과다한 탐식과 흐트림행동을 완전히 방지하지는 못하고 있다. 그리고, 시험을 위한 급여사료의 무게 측정, 시간별 섭취행동 기록 및 섭취량 조사 및 잔량조사를 위한 단위별 무게측정의 빈도 과다 같은 노동력과다문제와 기록관리의 어려움 등이 여전히 문제로 남는다.
또한, 청초나 농산부산물사료 같은 고수분 함유사료는 급여 이후 외기습도에 따라 지속적인 건조감량이 일어나는데 이러한 감량오차를 극복할 시험연구장비가 전세계적으로 없는 실정이다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 가축의 사료탐식과 흐트림행동을 방지하고, 여러 마리의 시험가축이 자유롭게 무제한으로 출입하더라도 정밀하게 개체를 구분하여 탐식에 의한 오차값이나 고수분함유사료의 건조감량오차값도 발생하지 않는 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 젖소의 사료섭취량 뿐만 아니라 시험가축의 사료섭취량 및 사료섭취와 관련한 행동 전체를 모니터링 하고 기록을 보관하여 가축행동학 연구에 도구로서 활용도 가능한 방법을 제공하는 데 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 초식가축의 사료섭취량 자동조사장치는 사료를 급여하는 사료조; 각각의 고유번호를 가지고 있으며 상기 고유번호를 신호화하여 송신하는 트랜스폰더; 상기 트랜스폰더에서 송신되는 신호를 수신하고 고유번호를 인식하여 이를 전송하는 인식수단; 상기 사료조에 담겨있는 사료량의 정보를 실시간으로 전송하는 전자저울; 및 상기 고유번호와 사료량의 정보를 이 용하여 사료의 급여내역관리, 사료조의 상태 등에 대한 소정의 정보를 생성하고 관리하는 주 제어부를 포함한다.
본 발명에서 상기 사료조에는 급여한 사료를 먹지 못하고 버리게 되는 것을 방지하기 위한 사료허실방지봉을 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 상기 사료조에는 사료조의 청소를 위한 청소구를 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 상기 주 제어부에는 상기 고유번호 및 상기 사료량정보를 수신하는 인터페이스부를 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 상기 신호전송 방식은 RF방식을 이용하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 초식가축의 사료섭취량 자동조사방법은 a) 가축이 사료조에 접근하여 사료를 먹는 것을 기다리는 단계; b) 가축이 사료조에 접근하여 사료를 먹기 시작하면 트랜스폰더에 저장된 고유번호를 식별하고 상기 고유번호 및 초기 사료량을 주 제어부에 전송하는 단계; c) 현재 변화되는 사료량을 전송하는 단계; d) 가축이 사료를 먹는 것이 종료하였는지를 검사하고, 종료된 경우 남은 사료량을 주 제어부에 전송하는 단계; 및 e) 상기 사료량의 변화량과 식별번호를 연동하여 소정의 정보를 생성하는 단계를 포함한다.
본 발명에서 상기 단계 d)는 가축이 사료를 먹는 것을 종료하지 않은 경우 상기 단계 c)를 되풀이하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 컴퓨터 모니터링 및 통합관리시스템의 전체 구성도이다.
상기 실시예에서, 초식가축의 사료섭취량 자동조사장치는 사료조(101), 인식장치(103), 전자저울(104), 인터페이스(105), 주 제어부(106) 및 메인컴퓨터(107)를 포함한다.
상기 실시예는, 각 구성요소의 연결관계를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 1을 참조하여 각 구성요소 및 작동방법을 상세하게 설명하면 다음과 같다.
상기 사료조(101)는 가축의 급여사료가 담기는 곳으로 도 2에 그 구조가 상세히 나타나 있다. 상기 사료조(101)는 사료허실 방지봉 및 청소구(109)를 포함한다.
상기 사료조(101)는 FRP구조로 내구성이 강하고 영구적이며, 소정크기의 사각박스 구조로써 동시에 다른 가축이 입장하여 탐식 등의 행동을 할 수 없도록 입구가 좁고 사료조(101)의 외곽 상단부 높이가 급여사료의 상단부 높이 보다 더 높게 설계되어 있다. 상기 사료조(101)의 크기와 상기 사료조(101)의 외곽 상단부 높이는 각 가축의 크기와 환경에 따라 다양하게 변경될 수 있으나 본 발명에서는 상기 사료조(101)의 크기는 150L와 상기 외곽 상단부 높이는 급여사료의 상단부 높이보다 약 30㎝정도 더 높게 형성하는 것으로 한다. 물론 상기 사료조(101)의 크기와 상기 외곽 상단부 높이는 상기 언급한 크기와 높이만으로 한정되는 것이 아님은 당업자에게 있어 자명한 사실이다.
상기 사료허실방지봉(102)은 가축이 사료를 입으로 문 상태에서 고개를 쳐들면서 좌우 앞뒤로 고개를 휘젓는 행동에 의해 많은 량의 사료가 흐트러지는 것을 방지하기 위한 것이다. 이는 사료조(101)의 중앙 상부를 가로지르도록 형성되고, 가축의 충격에도 부러지지 않는 강한 내구성을 가지는 재료이면 어느 것이나 가능하나 주로 폴리에틸렌을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 사료허실방지봉(102)은 상기 사료조(101)의 양옆 외부에서 핀으로 고정된다.
상기 청소구(109)는 가축이 먹고 남은 사료를 청소하기 위한 문으로, 투명한 재질로써 이루어진 것이면 어느 것이나 가능하며 사료조(101)의 입구 반대쪽 하부에 상하 개폐식으로 설치되어 사료 잔량의 청소에 편리하도록 되어 있다.
상기 인식장치(103)는 가축의 고유번호를 인식하기 위한 것으로 도 3b에 자세히 도시되어 있다. 상기 인식장치(103)는 가축이 목에 걸고있는 트랜스폰더(108)에서 전송하는 신호를 감지하여 각각의 가축의 번호를 인식한다. 상기 트랜스폰더(108)가 동작할 수 있도록 무선전력을 발생시키며 상기 트랜스폰더(108)에서 발생시키는 고유번호를 수신할 수 있는 무선 수신장치로 구성된다. 상기 인식장치(103) 내부의 자세한 구성은 본 발명의 논지를 벗어나는 내용이므로 여기에서는 그 설명을 생략한다.
상기 트랜스폰더(108)는 각 가축에게 고유번호를 부여하여 목에 걸어주는 전자회로 송신기로 도 3a에 자세히 도시되어 있다. 상기 트랜스폰더(108)는 무전원방식의 RF송신장치로 250㎑의 주파수를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 인식장치(103)에서 발생시키는 무선전력을 전송 받음으로써 회로가 동작하고 미리 설정된 고유번호를 상기 인식장치(103)로 전송한다.
상기 전자저울(104)은 상기 사료조(101)에 담겨있는 사료의 양을 실시간으로 측정하여 인터페이스(105)로 전송하는 역할을 한다. 보통 0-100㎏의 측정이 가능하도록 이에 맞는 로드셀을 사용하고 있으며 1초에 4번 정도의 자료검출 및 송신을 하는 것이 바람직하다. 상기 전자저울(104)은 상기 사료조(101)의 하단부에 설치된다.
상기 인터페이스(105)는 상기 인식장치(103)에서 인식한 목걸이번호와 저울값을 주 제어부(106)가 원하는 시기에 보고하고 필요한 자료를 요청하는 역할을 하는 것으로 그 통신방식은 당업자에게 있어 다양하게 구현될 수 있으나 본 발명에서는 RS422방식의 통신처리를 이용한다. 상기 RS422방식을 이용함으로써 기본 32개의 시스템을 사용할 수 있으며 반경 1.2㎞까지의 거리 안에서 일반적인 통신이 가능하다. 추후에 확장하는 것도 물론 가능하다.
상기 전자저울(104)과 상기 인터페이스(105)는 가축의 입장시와 사료섭취시 및 퇴장시에 사료조(101)의 충격을 단시간에 정착시켜 사료조(101)의 계량값을 안정화하는 기능을 포함한다.
상기 주 제어부(106)는 상기 인터페이스(105)에서 보고된 각 급여조의 입장여부와 사료량을 가지고 사양관리를 직접적으로 하는 시설로 컴퓨터를 사용하여 급여내역관리 및 사료조(101) 상태를 기록 보고하는 역할을 한다. 모든 자료는 정전이나 기타의 사유로 없어지지 않도록 내부 전원에 의한 보호회로로 구성되는 것이 바람직하며 사용자의 요구시 인접 컴퓨터로 자료의 전송도 가능하다.
상기 메인컴퓨터(107)는 상기 사료섭취량 자동조사장치와 관리자를 연결하는 매체로써 관리자는 미리 설치되어 있는 관리프로그램을 이용하여 기기의 세부제어 및 섭취량 조사업무를 할 수 있다. 사용자가 원하는 명령을 하면 컴퓨터에서 주 제어부(106)로 원하는 자료를 전송하라는 명령을 하고 주 제어부(106)에서 보내온 자료를 가공 처리하여 사용자에게 디스플레이 한다. 사료섭취내역은 자동으로 백업하고 기록하여 사용하지 않을 경우 전원을 OFF하여도 시스템에는 영향을 주지 않는다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 초식가축의 사료섭취량 자동조사방법을 나타낸 순서도이다.
단계 401 및 402는 가축의 접근을 대기하고 가축의 접근여부를 검사하는 과정이다.
가축의 개체인식을 위한 트랜스폰더(108)에는 개체별 고유의 번호값이 저장되어 있다. 상기 트랜스폰더(108)는 각 가축의 목에 목걸이의 형태로 부착되고 가축이 사료를 섭취하기 위하여 사료조(101)에 접근하면 상기 사료조(101)의 내부에 구비된 인식장치(103)가 상기 트랜스폰더(108)의 접근을 인식한다. 소정의 거리내에 트랜스폰더(108)가 접근되면 상기 인식장치(103)는 트랜스폰더(108)에 전력을 공급하고 상기 트랜스폰더(108)는 이를 이용하여 내부에 기설정된 고유번호를 신호화하여 상기 인식장치(103)에 전송한다.
단계 403내지 404는 현재 가축에게 부여된 고유번호와 초기사료량 및 변화되 는 사료량을 전송하는 과정이다.
상기 단계 402에서 가축의 접근이 감지되면 상기 인식장치(103)에서 인식된 고유번호와 가축이 사료를 섭취하기 전의 사료량을 전자저울(104)로 감지하여 전송한다. 가축이 사료조(101) 입구에 입장하면 신속한 개체입장감지와 입장시 사료조(101) 무게 계측값을 저장하고, 가축이 사료를 섭취하는 동안에도 변화되는 사료량을 실시간으로 전송한다. 상기 사료량의 전송은 인터페이스(105)를 통하여 이루어지는 것이 바람직하다.
단계 405 및 406은 사료섭취종료여부를 검사하고 최종사료량을 전송하는 과정이다.
트랜스폰더(108)에서 전송되는 신호가 종료함으로써 가축이 사료조(101)에서 빠져나간 것으로 인식되면, 즉시 퇴장시의 사료조(101) 무게값을 저장하여 전송한다. 이후, 입장시 무게에서 퇴장시 무게를 뺀 값을 그 가축이 당회 입장시 섭취한 사료량으로 계산하고, 상기 퇴장시의 시간과 입장시간의 차이를 머무른 시간으로 저장하고 전송한다.
단계 407은 상기 전송된 정보를 이용하여 소정의 정보를 생성하는 과정이다.
메인컴퓨터(107)의 모니터에는 각각의 개체정보입력, 사료섭취량 조사기 초기화, 사료조(101) 상태, 입장회수, 입장시간 및 섭취량 정보를 포함하는 개체별 사료섭취활동 등의 정보를 실시간으로 관찰할 수 있도록 하는 응용프로그램이 실행된다. 상기 응용프로그램은 개체별, 사료조(101)별 가축의 섭취행동과 개체별 3일간의 입장회수, 입장시간, 평균섭취량 등이 계산되어 사료별 영양소 섭취성취도, 사료가치평가, 부족 영양소함량 등을 알 수 있게 하여 정밀한 개체별 영양관리지침과 가축의 섭취행동학의 기초 정보를 제공하게 된다.
상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 기능적인 사료조의 형태와 흐트러짐방지 보조장치를 개발하여 가축의 사료탐식과 흐트러짐 행동을 방지하도록 하였으며, 가축의 강력한 충돌에도 영구적으로 견뎌내는 사료급여조와 견고한 전자저울(104)을 장착하였다
그리고, RF와 RF 인식장치에 의한 고속 개체인식장치로 1대의 급여조에 여러 마리의 시험가축이 자유롭게 무제한으로 출입이 가능하고, 정밀하게 개체를 구분하게 하여 탐식에 의한 오차값이나 고수분함유사료의 건조감량오차값도 발생하지 않게 하였으며, 전자저울(104)과 인터페이스(105) 및 주 제어부(106)에 의한 신속정확하고 안정적인 계량값의 발생과 전송으로 가축별 급여조별 실시간 현황이 컴퓨터 모니터를 통해 확인할 수 있게 하였다.
또한, 컴퓨터에 의한 작동 및 개체섭취행동 모니터링 프로그램을 이용하여 젖소의 사료섭취량 뿐만 아니라 시험가축의 사료섭취량 및 사료섭취와 관련한 행동 전체를 모니터링 하고 기록을 보관하여 가축행동학 연구로서 활용도 가능하다.
결론적으로, 초식가축의 정밀한 사료섭취량 조사장치 및 가축 사료섭취행동 모니터링 시스템으로써 가축의 정밀한 영양관리기준 설정과 사료가치평가가 필요한 사육농가, 대학연구소, 국가 및 지방 연구기관의 연구기반 시설로 국내외로 보급되어 가축영양학발달에 새로운 전기를 제공할 것이다.
Claims (7)
- 사료를 급여하는 사료조; 각각의 고유번호를 가지고 있으며 상기 고유번호를 신호화하여 송신하는 트랜스폰더; 상기 트랜스폰더에서 송신되는 신호를 수신하고 고유번호를 인식하여 이를 전송하는 인식수단; 상기 사료조에 담겨있는 사료량의 정보를 실시간으로 전송하는 전자저울; 및 상기 고유번호와 사료량의 정보를 이용하여 사료의 급여내역관리, 사료조의 상태 등에 대한 소정의 정보를 생성하고 관리하는 주 제어부를 포함하는 초식가축의 사료섭취량 자동조사장치.
- 제 1항에 있어서, 상기 사료조에는 급여한 사료를 먹지 못하고 버리게 되는 것을 방지하기 위한 사료허실방지봉을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초식가축의 사료섭취량 자동조사장치.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 사료조에는 사료조의 청소를 위한 청소구를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초식가축의 사료섭취량 자동조사장치.
- 제 1항에 있어서, 상기 주 제어부에는 상기 고유번호 및 상기 사료량정보를 수신하는 인터페이스부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초식가축의 사료섭취량 자동조사장치.
- 제 1항에 있어서, 상기 트랜스폰더와 인식수단의 신호전송 방식은 RF방식을 이용하는 것을 특징으로 하는 초식가축의 사료섭취량 자동조사장치.
- a) 가축이 사료조에 접근하여 사료 섭취하는 것을 기다리는 단계;b) 가축이 사료조에 접근하여 사료를 섭취하기 시작하면 트랜스폰더에 저장된 고유번호를 식별하고 상기 고유번호 및 초기 사료량을 주 제어부에 전송하는 단계;c) 현재 변화되는 사료량을 전송하는 단계;d) 가축이 사료를 먹는 것이 종료하였는지를 검사하고, 종료된 경우 남은 사료량을 주 제어부에 전송하는 단계; 및e) 상기 사료량의 변화량과 식별번호를 연동하여 소정의 정보를 생성하는 단계를 포함하는 초식가축의 사료섭취량 자동조사방법.
- 제 6항에 있어서, 상기 단계 d)는가축이 사료를 먹는 것을 종료하지 않은 경우 상기 단계 c)를 되풀이하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초식가축의 사료섭취량 자동조사방법.
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