BLE 기반 가축 활동 징후 계측 웨어러블 시스템 설계 = Design of Wearable System for Measuring Signs of Livestock Activity Based on BLE
저자
이정규 ( Jungkyu Lee ) ; 김지후 ( Jihoo Kim ) ; 지윤광 ( Yoonkwang Jee ) ; 이동훈 ( Donghoon Lee )
발행기관
학술지명
권호사항
발행연도
2022
작성언어
-주제어
KDC
500
자료형태
학술저널
수록면
353-353(1쪽)
제공처
국민의 소득 증가로 육류의 소비량은 꾸준히 증가하고 있다. 이에 공급량 확대를 위해 스마트팜을 활용한 농축산업의 현대화가 추진중이다. 해외의 경우 개체별 모니터링을 통해 실효적인 객체 관리를 수행 중이나 국내 기술 수준은 2세대 스마트팜의 초기 단계에 머물러 있다. 또한 단기적 기술 향상을 위해 해외 기종을 도입할 경우 고비용, A/S, 가축모델의 상이함 등의 문제점이 발생한다. 본 연구에서는 BLE 통신의 특징을 활용하여 장시간 가축의 활동 특성 정보를 모니터링하고 수집, 통합 및 저장이 가능한 계측시스템을 설계하였다.
저전력 모드가 가능한 BLE 보드(Nano 33 BLE, Arduino, US)를 선정하여 적층형으로 설계하였다. 딥 스위치를 사용하여 각 센서별 ID 설정 기능을 구현하고 LE 2M PHY 프로토콜을 통해 수집된 데이터를 빠르게 전송하도록 설계하였다. 가축에 부착하는 센서는 배터리 사용방식으로 전력 소모량 감소를 위해 기존 원보드 형태에서 슬립모드별 테스트를 거쳐 최적 계측 주기를 설정하였다. BLE 기능을 지원하는 저전력 다중 프로토콜 SoC인 nRF52840(Nordic Semicondutor, US)를 포함하는 모듈을 선택하였고 RTC 모듈을 추가하여 센서로부터 전송되는 시계열데이터를 수집하는 게이트웨이를 구성하였다. 원보드 제작 단계에서 RTC 및 통신모듈은 와이어 점퍼선으로 결선하도록 회로를 설계하여 부품 교체가 용이한 장점이 있다. 센서부, 게이트웨이는 분진으로부터 보호하고자 엔클로징 및 방수 작업으로 보호하였다. 게이트웨이로 수집된 데이터 통합 서버 구축을 위해 WIFI가 지원되는 DUO2 모듈을 선정하였다. 서버 작동 여부 확인 및 상태 도시를 위해 DISPLAY를 추가로 결선하였으며 I2C 통신으로 서버 상태 정보를 전송하도록 하였다. 계측된 데이터가 서버에서 통합되고 각 센서 노드별로 데이터를 분류하기 위해 서버 내부적으로 데이터 통합, 저장 구조를 설계하였다.
설계된 가축 웨어러블 계측 시스템을 통해 IMU 센서를 기반으로 가축의 행동 데이터 수집 및 분석이 가능하다. 딥스위치를 기반으로 한 센서 ID 설정으로, 설계 방식의 특성 상 대량 양산이 가능하다. 또한 슬립모드 적용 및 부품의 모듈화로 장시간 구동이 가능함과 동시에 유지보수 편의성을 확보하였다. 향후 연구에 따라 영상데이터 비교 및 App을 통한 정보 제공을 기대할 수 있다.
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