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영옥 근
5 years ago
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1 Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society Vol. 17, No. 11 pp , ISSN / eissn 김석준 1, 김종원 2*, 김춘수 1 1 이노비스, 2 한국기술교육대학교기전융합공학과 Implementation a of data repeating system using solar charging and develop algorithm for data repeating in the pasture Suc-Jun Kim 1, Jong-Won Kim 2*, Chun-Su Kim 1 1 Innobis 2 Department of Electromechanical Convergence Engineering, KOREATECH 요약본논문에서는산지초지에서가축방목시효율적인개체관리를위한소의생체데이터수집시데이터전송이가능한데이터중계시스템을제안하였다. 산지초지방목시소의먹이활동및초지의훼손면적을고려하여방목지를여러구획으로구분하고순환방목하는방법이일반적이고, 대부분초지가데이터를수집할사무실과거리가멀기때문에데이터전송및시스템전원공급이어렵다. 이러한문제를해결하기위해중계기를개발하고중계기의전력소모량을측정하여태양전지모듈 60W, 배터리 12V/100A, 태양전지의단락전류 6A이상의성능으로태양광충전시스템을구축했다. 방목지에서발생하는데이터의전송을위해다수의중계기를배열시켜거리를확장하였다. 그리고산지초지에서중계전송할수있도록중계알고리즘을개발하였다. 시스템과알고리즘에대한성능검증은여러가지지형에대한테스트포인트를설정하였고, 데이터전송여부로중계거리에대한검증을하였다. 태양광충전시스템의전력수급유효성검증은일정기간동안연속적으로중계기를동작시켜데이터를송수신하고날씨의변화에따라시스템이데이터송수신을위한전력을안정적으로공급하는지검증하였다. 또한, 산지초지에서제안된중계기및중계알고리즘을이용하여데이터를송수신함으로써제안된태양광충전을이용한데이터중계시스템이유효함을보였다. Abstract In the paper, we propose a data transmission repeating system that allows data transmission for the effective supervision of cows grazing in the pasture. It is normal practice to divide the pasture into different areas for the purpose of distributing the grazing. However, this makes it difficult to supply electrical power and transmit data, because some of the pastures are far away from the office used for collecting data. To solve this problem, we developed a repeating system that can allow data transmission in the pasture using a solar charging system that consists of a 60W solar panel, 12V/100A battery and 6A solar controller for the power supply and a data transmission algorithm which extends the range of data transmission when using the proposed repeating system. We verified the performance of the repeating system by checking whether the data transmission is successful or not when transmitting from various test points when there is an obstacle between the receiver and repeating system. We also verified the solar charging system by measuring the battery voltage when the system is operated continuously for 31 days and whether the system can supply sufficient power when the weather is cloudy or rainy for a few days. Finally, we verified the performance of the repeating system and data transmission algorithm by conducting experiments in a pasture. Keywords : cow management, data transmission, gazing in the pasture, repeater, repeating system, solar 본논문은농촌진흥청연구사업 (PJ ) 로수행되었음. * Corresponding Author : Jong-Won Kim(KOREATECH) Tel: kamuiai@koreatech.ac.kr Received September 20, 2016 Accepted November 10, 2016 Revised October 21, 2016 Published November 30,

2 한국산학기술학회논문지제 17 권제 11 호, 서론축산농가에서농가수입에직접적인영향을미치는번식관리는중요한이슈이다. 한우는연중번식또는주년번식을하는동물이며, 적절한관리를위해번식시기조절이나기후에따라번식을유도하는등효율적인번식관리가필요하다 [1]. 이러한한우사육의형태는축사사육과방목사육의두가지로구분하는데, 어떤형태의사육이든공태나분만사고들은농가수입을감소시키는중요한문제이다. 공태기간의증가는사료비용증대, 송아지생산량감소등경제적손실을가져온다. 한우번식우가 10두이하의농장에서발정발현관찰은육안으로비교적쉽게가능하지만, 30두가넘어서면분만간격이늘어나고, 수태당종부횟수가길어지는등번식관리가어려워진다. 또한, 축사에사람이없거나야간및새벽시간에는발정발현관찰이어렵다는점역시공태를발생시키는요인이된다.[2] 또한, 농가에서는분만작업에대해심리적부담감과피로도가가장높은데, 출산을앞둔한우에대해서는전문지식이나경험을가진사람이항상해당가축곁에서돌보며그가축의출산에따른몸상태의변화를측정하지않으면알수가없어가축출산예정이가까워지면, 장시간긴경우에는 2,3일동안밤낮을막론하고그가축을감시해야하는경우가있고, 이러한체제에서축산농가의인력부족은분만사고를야기하여경제적손실이크게발생한다 [3]. 이러한문제를해결하기위하여, 소와주위환경에데이터를얻을수있는센서를부착하고소개체에대한여러가지번식정보들과개체감시를위한시스템이연구되었다. 기존연구들은주로축사환경모니터링시스템에대한연구나가축의상태자체에대한모니터링시스템에대한연구로구분할수있다. 축사를모니터링하기위한연구는바이오및환경센서를활용한무선센서네트워크기반의축사관리시스템 [4], 적외선무선센서노드및무인감시카메라를이용한선진화된축사관리 [5], 한우행동특성에기반한축사모니터링시스템 [6] 등의연구가보고되고있고, 가축의상태자체에대한모니터링연구는 IoT 기반의한우생체정보수집용단말기개발 [7], 상황인식기반의한우생체정보모니터링시스템 [8], 가축질병예찰시스템설계및구현 [9] 등개체관리나축사관리를통한번식관리 연구가진행되었다. 그러나이러한시스템들은그적용분야가축사사육분야로한정적인실정이여서, 방목사육체제에서는적용하기가어렵다. 따라서본논문에서는방목사육지에서가축의생태적정보나상황들을제공하도록데이터중계시스템을제안하고자한다. 본연구에서는데이터중계시스템구축을위하여태양광을이용한전원공급시스템과데이터중계기를제작하고, 이를이용하여중계알고리즘을설계하였다. 제작된시스템과알고리즘을실제방목지에적용및실험하여유효성을보였다. 2. 태양광충전을이용한중계기설계 2.1 시스템구성방목시필요한방목지의면적은성축번식우의경우하루채식량은 50kg 정도이고, 방목지 1 당생산량이 1.5kg 정도이므로, 1 일방목지소요면적은 45 정도가된다. 따라서 100 두의방목은약 4500 (0.45ha) 의면적이필요하므로방목으로사용할초지는더욱큰면적의초지가필요하다. 또한, 산지초지방목시소의먹이활동및초지의훼손면적을고려하여방목지를여러구획으로구분하고순환방목하는방법이일반적이다. 이러한방목방법때문에소의생태를알기위한센서를부착해도그데이터를전송받기가매우힘들다. 또한, 방목지는특성상주로임야에존재하고있어중계기를고정하여설치하게된다면전력공급이나, 중계기수에문제가발생하게된다. 이러한문제를해결하기위하여전원공급과이동설치가가능하도록태양광시스템을이용하여중계기를구성하였다. 일반적으로소의생체신호를전달받기위한센서들은소에직접적으로착용되기때문에매우견고하게케이스를제작하고, 농장작업특성상자주교체하기가힘들기때문에대부분저전력으로설계되어그수명을늘린다. 이러한특징때문에신호송신에많은전력을사용할수없기때문에그거리가한정적이다. 따라서저전력으로송수신하기위하여 RF 모듈과저전력 IC를이용하여사용전원을최소화하고자하였다. Fig. 1은제작된중계모듈이며, Table 1은해당모듈의데이터송수신시사용전류를보여준다. 286

Table 1. Data of each stockbreeding farmhouse Mode Stand by (Data Receive) Data Transmit MCU Run Run Timer Run Run RF module Rx Run Tx Run Peak Current 34.531mA 51.761mA Fig. 2.

중계모듈의소모전력에맞추어전원공급을위한태양광모듈은다음과같이설계되어제작되었다. (a) 소비전력 (W) = 5V 1A(max.) = 5W (b) 1일소비전력 (Whr) = (a) 24hr = 120Whr (c) 1일필요발전량 (W) = (b) 3.5 34.3W (d) 출력손실보존계수 = 1.25 (e) 태양전지모듈 = (c) (d) 41.

3 Table 1. Data of each stockbreeding farmhouse Mode Stand by (Data Receive) Data Transmit MCU Run Run Timer Run Run RF module Rx Run Tx Run Peak Current mA mA Fig. 2. Repeater using solar system Fig. 1. Repeater design with RF-module Table 1에서중계모듈은다른중계기혹은송신기로부터데이터수신시 mA, 송신시 mA를소모하며, 데이터수신모드로 Timer, MCU, RF모듈은 Rx 모드로대기한다. 중계모듈의소모전력에맞추어전원공급을위한태양광모듈은다음과같이설계되어제작되었다. (a) 소비전력 (W) = 5V 1A(max.) = 5W (b) 1일소비전력 (Whr) = (a) 24hr = 120Whr (c) 1일필요발전량 (W) = (b) W (d) 출력손실보존계수 = 1.25 (e) 태양전지모듈 = (c) (d) 41.2W (f) 필요한배터리용량 (Ah) = (b) 배터리전압 ( 통산 12V) 부조일수 1.25 ( 배터리방전손실보정계수 ) = (b) 12V 7일 1.25 = 87.5Ah (g) 솔라컨트롤러 = 태양전지의단락전류 1.15 = 3.4A A 태양전지모듈 (e), 배터리용량 (f), 솔라컨트롤러는 (g) 위의계산결과와배터리충전시간을고려하여각각 60W, 12V/100A, 6A이상의성능으로구성하였다. Fig. 2는태양광시스템을이용한중계모듈을보여준다. 2.2 태양광시스템의충전실험 제작된중계모듈의유효성을검증하기위하여옥상에해당중계모듈을설치하고 7월동안매일아침배터리의전압을측정하였다. 해당시스템설치시태양광패널은위도와여름임을감안하여남향 180 ( 나침반기준 ), 패널기울기 25 로설치하였다. 또한, 송신신호는 10 분주기로 40개의송신기에서데이터를전송하였고, 이송신신호는 Fig. 2의중계기를거쳐실험실내부로재전송되어 Fig. 3의수신기에수신되었다. Table 2는 7월동안측정된배터리전압의결과를보여준다. Table 2. Experiments result of repeater using solar system (Battery specification : 12V, 100A) Date Time Measured Voltage(V) weather : Shower : Fair : Cloudy : Fair : Fair : Fair : boiling : Mostly Cloudy : Mostly Cloudy : Fair : Cloudy : Rain : Cloudy : Partly Cloudy : Fogy : Fair : Fair : Fair : Fair : Haze : Cloudy : Mostly Cloudy : heavy Rain : Rain : Fair : Cloudy : Fair : Fair : Rain : Mostly Cloudy : Fair 287

한국산학기술학회논문지제 17 권제 11 호, 2016 Table 2에서비오는날이나, 구름많은날에도시스템에필요한전력수급에문제가없었고, 연속적으로비가오는날에도다음일조기간에배터리용량을회복하는것을확인할수있었다. Table 3은실제배터리의충전량및중계기의소모전력을보여준다. Fig. 4.

Measured power consumption of repeater and charging power of solar system Data Power consumption of repeater Sunshine duration per day Charging power Measured Result(average) 10minute period 0.

4 한국산학기술학회논문지제 17 권제 11 호, 2016 Table 2에서비오는날이나, 구름많은날에도시스템에필요한전력수급에문제가없었고, 연속적으로비가오는날에도다음일조기간에배터리용량을회복하는것을확인할수있었다. Table 3은실제배터리의충전량및중계기의소모전력을보여준다. Fig. 4. Experiment for distance of measuring data Table 4. Measured data and experiment result Fig. 3. Data receiving from repeater in rooftop Table 3. Measured power consumption of repeater and charging power of solar system Data Power consumption of repeater Sunshine duration per day Charging power Measured Result(average) 10minute period 0.48W a hour 2.88W a day 69.12W 3.5hr 210W Table 3에서하루필요한전력량은약 70W, 하루평균일조량은 3.5시간, 하루발전용량은약 210W 정도로측정되었다. 이는하루필요전력량이상충전할수있음을보이고, 해당시스템이유지가능하다는것을보인다. 2.3 중계모듈의단일중계거리실험제작된중계모듈의전송거리를실험하기위하여 Fig. 4와같이실험을구성하였다. Fig. 4에서메인중계기는건물옥상에위치하였으며, Test Point(TP) 다른중계기를설치하고해당지점에서데이터를송신하였다. 송신된신호는 TP의중계기를거쳐옥상의중계기를통하여사무실에위치한 Fig. 3의수신기에서수신하였다. Table 4는 TP와중계기사이의장애물높이와 TP의고도및중계기의고도와데이터수신결과를보여준다. Repeater(90m) distance height Test Point (TPn) receive data obstacle height m 68m O none m 67m X 89m m 77m O less 89m m 69m O 73m m 58m O none m 61m O 73m~85m m 60m X 104m m 75m O 93m (narrow) m 81m O none Table 4 에서고도는해당중계기가설치된높이이며, 장애물높이는 TP와옥상의중계기사이에가장높은고도의장애물이다. 이때, 중계기간의통신을원활하게하기위해서는중계기의고도가높은곳이유리하였고, 중계기와송신기의직선거리사이에장애물이있을시거리가짧더라도데이터통신이원활하지않음을알수있다.(TP02) 또한직선거리사이에장애물이있더라도그폭이좁은경우극복가능하며 (TP08) 개활지 ( 장애물이없는경우 ) 최대반경 600에서 700m까지통신이가능함을보였다. 이는 TP 반경끝부터옥상의중계기까지의거리를계산한다면, 개활지에 Fig 5. 와같이중계기를배치하였을경우약 (64ha) 의방목지내에서송수신이가능함을알수있다. 앞서실험결과에서알수있듯이중계기배치시중계기간의직선거리사이에높은장애물은회피하여배치해야하며, 산지초지의상황에따라중계거리의오차가다소있다. 288

5 Fig. 5. Arrange several repeaters 3. 데이터중계알고리즘 Fig. 6는단일송신기와중계기및수신기사이의데이터전송알고리즘을보여준다. Step 2. 수신기는중계기의정보를저장하고, 현재시간을중계기에게전송. 또한중계기는전송받은현재시간을자신의시간으로설정 Step 3. 활동량패킷을중계기에게전송. 또한송신기에전원이인가된경우에도중계기에게자신의정보를전송하고, 응답패킷을받음 Step 4. 중계기가송신기에응답패킷을전송 Step 5. 전송받은활동량패킷을수신기에게전송 Step 6. 수신기의현재시간을중계기로전송. 또한, 중계기는전송받은현재시간을자신의시간으로설정 Step 7. Step 3부터 6을반복다수의송신기의송신신호를하나의중계기가처리할때송수신및기본동작은단일중계기- 송신기간의송수신알고리즘과동일하다. Fig. 7은다수의송신기와단일중계기간의통신프로세스를보여준다. Fig. 6. Data transmission in single repeater with single transmitter Fig. 6에서수신기와각송신기는시간을측정하는모듈을사용하여데이터전송주기를동기화한다. 그러나오랜시간데이터를송수신하면각송신기에서발생한미세한시간틀어짐에의해데이터의충돌이발생한다. 이를해결하기위해수신기에서측정된시간을기준으로각송신기의시간을동기화하여, 각송신기가자신의시간을보정하는방법을사용하였다.[10] 다음은단계별알고리즘의동작을보여준다. 이때, 수신기의전원이먼저들어왔다고가정한다. Fig. 7. Data transmission in single repeater with multi transmitter Fig. 7에서각송신기는한주기안에서자신에게할당된시간에서데이터송수신알고리즘을수행하고있다. 이를통해, 다수의송신기의데이터충돌을방지하고있다. Fig. 5에서와같이다수의중계기가연결되어있고 Rep_04가수신기와연결되어있는경우, 중계기간의데이터흐름은 Fig. 8과같다. Step 1. 중계기에전원이인가되면, 수신기에자신의정보를전송 Fig. 8. Data flow chart when connect the receiver 289

한국산학기술학회논문지제 17 권제 11 호, 2016 데이터를송신기로부터중계기가수신후송신기로중계기의응답패킷전송해야한다. 이때, 응답패킷전송타이밍은 Fig. 9과같다. Fig. 9. Data transmission timing when repeater respond to transmitter in multi repeater with multi transmitter Fig.

6 한국산학기술학회논문지제 17 권제 11 호, 2016 데이터를송신기로부터중계기가수신후송신기로중계기의응답패킷전송해야한다. 이때, 응답패킷전송타이밍은 Fig. 9과같다. Fig. 9. Data transmission timing when repeater respond to transmitter in multi repeater with multi transmitter Fig. 9에서송신기가응답패킷을받아자신의시간을설정하는시간은약 10ms이다. 각중계기는자신의번호에따라활동량데이터를수신후응답패킷을전송하는시간은다음과같다. - Rep_01: 데이터수신후 10ms 이후응답전송 - Rep_02: 데이터수신후 20ms 이후응답전송 - Rep_03: 데이터수신후 30ms 이후응답전송 - Rep_04: 데이터수신후 40ms 이후응답전송 - Rep_05: 데이터수신후 50ms 이후응답전송 각중계기가데이터를수신후송신기에응답패킷을전송할때, 응답전송시간을달리하여데이터의충돌을회피하였다. 이때, 송신기는데이터송신후최대 60ms 만응답을기다린다. 이때에도마찬가지로중계기간의데이터전송시간을달리하여데이터충돌을회피하였다. Fig. 5와같이중계기가배열되어있고, 수신기의위치와데이터흐름이 Fig. 8과같다면중계기가데이터를수신기로보내는타이밍은 Fig. 10과같다. 각중계기는자신의번호에따라송신기로부터데이터를수신한후중계기간의전송을다음과같이실행한다. - Rep_02: 데이터수신후 300ms가지난후에수신패킷을 Rep_01에게전송 - Rep_03: 데이터수신후 600ms가지난후에수신패킷을 Rep_04에게전송 - Rep_05: 데이터수신후 900ms가지난후에수신패킷을 Rep_04에게전송 - Rep_01: 데이터수신후 1200ms가지난후에수신패킷을 Rep_04에게전송 - Rep_04: 데이터수신후 1500ms가지난후에수신패킷을수신기에게전송이때, 각중계기모듈은수신된데이터를저장하고다른중계기에서송신한데이터와비교하여동일한데이터일경우전송하지않는다. 4. 산지초지데이터중계실험 4.1 데이터중계실험환경및송신데이터산지초지에서개발된태양광을이용한중계모듈을실험하기위해대관령에있는한우시험장에서방목지실험을진행하였다. Fig. 11은실험사진을보여준다. Fig. 10. Data transmission timing when repeater transmit to receiver in multi repeater with multi transmitter 데이터를전송받은중계기가마찬가지로수신기로데이터를전송할때역시데이터의충돌이있을수있다. Fig. 11. Experiment in the pasture 290

Fig. 11에서 Rep_01과수신기사이의거리는직선거리로약 410m이며, Rep_01과 Rep_02는직선거리로약 473m 떨어진곳에위치하였다. 또한, 수신기는한우시험장내부의사무실에위치하였고, Rep_02는수준원점으로부터 780m높이에축사옆에위치하였으며, Rep_01 은수준원점으로부터 836m에위치하였다.

Activities 는현재소에장착된센서에서수집한활동량을의미하며, Pre_activities는한사이클전의활동량을의미한다. Flag bit은 0x00부터 0x7F의값을수신한다. Table 6는

7 Fig. 11에서 Rep_01과수신기사이의거리는직선거리로약 410m이며, Rep_01과 Rep_02는직선거리로약 473m 떨어진곳에위치하였다. 또한, 수신기는한우시험장내부의사무실에위치하였고, Rep_02는수준원점으로부터 780m높이에축사옆에위치하였으며, Rep_01 은수준원점으로부터 836m에위치하였다. Rep_01은소의방목지로 Rep_01과 Rep_02는소의이동경로를포함하고있다. 이때, 축사에서데이터를소에게활동량데이터수집센서를 Fig. 12와같이장착하였다. 범위내에서부여된다. 이때, 센서는최초로수신한중계기에센서라는의미로 0xCC의값을송신한다. Activities 는현재소에장착된센서에서수집한활동량을의미하며, Pre_activities는한사이클전의활동량을의미한다. Flag bit은 0x00부터 0x7F의값을수신한다. Table 6는 Flag bit 의데이터표현을보여준다. Table 6. Data description of Flag bit Flag bit Not Used Reserv ed pre10actoverfl ow CurActOverflow Receiveflag 00 init value 0 0 Activities Over Flow bit 01 OK 10 Error* 11 Error# Error* : Received Time Error, Error# : Receive Error Flag bit의 0번째비트와 1번째비트는데이터수신플래그비트를의미하며 2번째비트부터 5번째비트는활동량의최대값이 0xFA이므로그이상의활동량이수 Fig. 12. Wearing necklace type transmitter 중계기및수신기에서수신하는데이터의패킷은 Table 5 와같다. Table 5. Data Packet Index Description 0x 0x 0x Sender ID Receiver ID Flag bit Activities Pre_activities Packet Number Check Sum seccnthigh seccntlow 0xFD 0xFE 0x 신될경우사용하는오버플로우비트이다. pre10actoverflow 는한사이클이전활동량의오버플로우를나타내며, CurActOverflow는현재활동량의오버플로우를나타낸다. 4.2 데이터중계실험환경및송신데이터앞절의내용과같이센서로부터중계기간의데이터송수신실험을수행하였고, Fig. 13은그결과를보여준다. Table 7은 Rep_02와 Rep_01에서수신한데이터의일부를보여준다. 데이터패킷은총 15바이트의데이터이며, 각인덱스는 1바이트의데이터로이루어져있다. 인덱스 0번부터 2번은데이터패킷의시작, 12번부터 14번은데이터패킷의종료를의미하며, 인덱스번호에부여된순서대로값이들어오지않으면정상데이터로인정하지않는다. Sender ID는현재의중계기나수신기로데이터를보낸중계기나센서의 ID를의미하며, 중계기의 ID는 0xE7부 터 0xFA의범위내에서부여된다. Receiver ID는데이터를송신한 Sensor ID를의미하며, 0x01부터 0x96의 (a) Rep_01 Received data packet 291

한국산학기술학회논문지 제17권 제11호, 2016 센서의 데이터를 정상적으로 Rep_01에 송수신하고 있 음을 확인할 수 있었다(index 4,5,6,7). 각 중계기의 PC time 을 비교해보면 일정한 시간차가 중계기간에 발생하 고 있는데, 이는 앞서 제안한 알고리즘대로 각 센서와 중 계기가 자신에게 할당된 시간에 데이터를 송수신하고 있 음을 보여준다.

서 보여준다. (b) Rep_02 Received data packet Fig. 13. Received data packet of each repeater Table 7. Received data packet of each repeater Fig. 14.

8 한국산학기술학회논문지 제17권 제11호, 2016 센서의 데이터를 정상적으로 Rep_01에 송수신하고 있 음을 확인할 수 있었다(index 4,5,6,7). 각 중계기의 PC time 을 비교해보면 일정한 시간차가 중계기간에 발생하 고 있는데, 이는 앞서 제안한 알고리즘대로 각 센서와 중 계기가 자신에게 할당된 시간에 데이터를 송수신하고 있 음을 보여준다. 또한, Rep_01과 Rep_02를 거쳐 Receiver로 수신된 활동량을 Fig. 14에서 보여준다. (b) Rep_02 Received data packet Fig. 13. Received data packet of each repeater Table 7. Received data packet of each repeater Fig. 14. Data transmission result in experiment (a) Rep_02 Received data packet PC time 13:02:24 13:02:27 13:02:30 13:02:32 13:02:35 13:02:38 13:02:41 13:02:45 13:02:48 13:02:51 Rep_02 Receive Data Received data packet 02 CC 01 8C 9C 1B FD FE 03 CC B E2 BE FD FE 04 CC 01 0D 06 E4 C8 00 0C FD FE 05 CC C5 3B 00 0F FD FE 06 CC D AD FD FE 07 CC D8 F FD FE 08 CC DE BA FD FE 09 CC 01 0D 14 D5 CC 00 1B FD FE 0A CC CB CC 00 1E FD FE 0B CC B FD FE Fig. 14에서 축사의 센서로부터 중계기 Rep_02, Rep_01 을 거쳐 전송된 소의 활동량 데이터가 정상적으로 수신 되고 있음을 보여준다. 5. 결론 본 연구에서는 방목 사육 시 소 개체의 데이터를 수집 하는 센서를 활용하거나 축사의 환경데이터를 수집 시 데이터를 송수신할 수 있도록 태양광을 이용한 데이터 (b) Rep_01 Received data packet PC time 13:02:28 13:02:31 13:02:34 13:02:36 13:02:39 13:02:42 13:02:45 13:02:49 13:02:52 13:02:55 중계 시스템을 제안하고 다수 중계기를 통한 데이터 전 Rep_01 Receive Data Received data packet F C 9C 1B FD FE F B E2 E5 00 0A FD FE F D 06 E4 EF 00 0C FD FE F C F FD FE F D D FD FE F D8 1E FD FE F DE E FD FE F D 14 D5 F3 00 1B FD FE F3 0A CB F3 00 1E FD FE F3 0B B FD FE 송 알고리즘을 설계하여 그 유효성을 실험을 통해 검증 해보았다. 태양광 시스템은 비가 연속으로 오거나 구름 이 많은 날에도 전력 수급에 문제가 없었으며, 다음 일조 기간에 다시 정상적으로 배터리의 전압이 회복하는 것을 보았다. 또한, 중계기와 중계기간의 데이터 송신 거리 실 험을 통해 반경 최대 약 600m에서 700m 사이에서 직선 거리상 중계기가 설치된 고도보다 높은 장애물이 없을 시 문제없이 데이터를 송수신하는 결과를 확인하였다. 또한 산지 초지 실험을 통해 소에 부착된 센서로부터 제 Rep_02의 중계기에서 센서 ID 02부터 0B의 데이터 안된 알고리즘대로 데이터를 송수신 하는 것을 확인하 를 수신하고 있음을 보여주고 있고(Index 3,4), 각 센서 였다. 로부터 데이터를 3초 간격으로 수신하고 있음을 보여준 그러나 제한된 방목 경로에서만 실험이 이루어졌다는 다(Index 10,11). 또한, Rep_01의 중계기에서 Rep_02의 것과 실험에서처럼 장애물이 존재할 경우 산지 초지의 데이터를 수신하고 있고(index 3) Rep_02에서 수신된 지형에 따라 사전 검증을 통한 중계기 배치를 고려해야 292

한다. 또한, 제안된송수신알고리즘이송신기의개수 ( 최대 100개 ) 에제한이있다는약점이있다. 이러한문제를해결하기위해서는향후, 더다양한형태의산지초지와다양한루트의경로에서실험을통해시스템의안정성을확인할필요가있다. 또한다양한통신모듈의설치환경에서중계기의전력소모량차이와연계하여배터리충전량에대한분석과송신기개수의제약에자유롭도록알고리즘의개선역시필요하다.

Livestock Disease Forecasting System", The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences, vol. 37, no. 12, pp. 1263-1270, 2012. [10] Suc-june Kim et al.

DOI: http://dx.doi.org/10.5762/kais.2015.16.9.

9 한다. 또한, 제안된송수신알고리즘이송신기의개수 ( 최대 100개 ) 에제한이있다는약점이있다. 이러한문제를해결하기위해서는향후, 더다양한형태의산지초지와다양한루트의경로에서실험을통해시스템의안정성을확인할필요가있다. 또한다양한통신모듈의설치환경에서중계기의전력소모량차이와연계하여배터리충전량에대한분석과송신기개수의제약에자유롭도록알고리즘의개선역시필요하다. 향후, 시스템의안정화를이루고 RF 신호를이용한맵핑등의알고리즘을더한다면방목사육하는가축에적용하여산지초지방목시위치, 생체등개체관리를위한가축의정보를원활하게얻을수있을것이다. Livestock Disease Forecasting System", The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences, vol. 37, no. 12, pp , [10] Suc-june Kim et al., "Implementation of unmanned cow estrus detection system for improving impregnation rate", Journal of Korea Academia-Industrial cooperation Society, vol. 16, no. 9, pp , DOI: 김석준 (Suc-June Kim) [ 정회원 ] 2012년 2월 : 한국기술교육대학교 대학원 전기전자통신공학부 ( 공학석 사 ) 2012년 3월 ~ 현재 : 이노비스 R&D 책임연구원 References [1] Gyeong-Nam Kim, Guide for raising Korean cow, pp , MAFRA, RDA, NH, [2] Kwang-Soo Baek, et al., "The Accuracy Analysis and Applied Field Research of a Newly Developed Automatic Heat Detector in Dairy Cow", Reproductive & Developmental Biology, vol. 39, no. 2, pp , [3] Saacke, R.G., et al., "Relationship of seminal traits and insemination time to fertilization rate and embryo quality", Anim. Reprod. Sci., vol , no. 2, pp , DOI: [4] Hong-kyu Kim, et al. "Cattle Shed Management System Based on Wireless Sensor Network with Bio and Environmental Sensors", The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences, vol. 38, no. 7, pp , DOI: [5] Min Yoon, et al., "Design and Implementation of an Advanced Cattle Shed Management System using a Infrared Wireless Sensor nodes and Surveillance Camera", The Journal of the Korea Contents Association, vol. 12, no. 10, pp , DOI: [6] Bong-ki Son, et al, "Cattle Shed Monitoring System based on Behavioral Characteristics of Hanwoo", Journal of the Korea Entertainment Industry Association, vol. 8, no. 4, pp , DOI: [7] Yang-beom Kim et al., "Development of Cattle Bio-Information Collection Terminal Based of IoT", Journal of the Korea Entertainment Industry Association, vol. 10, no. 3, pp , [8] Yun-jeong Kang et al., "Cattle Bio-information Monitoring System Based on Context Awareness", Journal of the Korea Entertainment Industry Association, vol. 6, no. 2, pp , [9] Hyun-gi Kim, et al., "Design and Implementation of < 관심분야 > Communication,, System Control, Embedded System 김종원 (Jong-Won Kim) [ 정회원 ] 2007 년 8 월 : KOREATECH 대학원전자공학과 ( 공학박사 ) 2016 년 9 월 ~ 현재 : KOREATECH 기전융합공학과조교수 < 관심분야 > 지능시스템, 지능제어, 기전융합제어, 산업시스템제어 김춘수 (Chun-Su Kim) [ 정회원 ] 1992 년 2 월 : 호서대학교전력전자 ( 공학석사 ) 2015 년 2 월 : 한국기술교육대학교전자공학전공기술연구원 2015 년 3 월 ~ 현재 : 이노비스대표 < 관심분야 > 정보통신, 제어시스템, 전력전자, 축산시스템 293

인문사회과학기술융합학회

인문사회과학기술융합학회 Vol.5, No.5, October (2015), pp.471-479 http://dx.doi.org/10.14257/ajmahs.2015.10.50 스마트온실을 위한 가상 외부기상측정시스템 개발 한새론 1), 이재수 2), 홍영기 3), 김국환 4), 김성기 5), 김상철 6) Development of Virtual Ambient Weather Measurement