KR20150075507A - Livestock Traceability System based on Implantable Sensor Tag - Google Patents
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Abstract
무선통신과 무선 전력전송이 가능한 생체 삽입형 센서 태그 기반 가축 이력 관리 시스템이 개시된다. 본 발명의 일 면에 따른 M2M(Machine to Machine)/RFID(Radio-Frequency IDentification) 융합 중계기는 무전지 생체 삽입형 센서 태그를 이용한 가축 이력 관리 시스템에서 사용되는 M2M(Machine to Machine)/RFID(Radio-Frequency IDentification) 융합 중계기로서, M2M 통신 안테나, M2M 통신 아날로그, M2M 통신 컨트롤러를 포함하며, 외부의 데이터 수집 장치와 M2M 통신 네트워크 연결을 지원하는 M2M 통신부; RFID 리더/무선전력 전송 융합 안테나, 상기 무전지 생체 삽입형 센서 태그를 웨이크업하는 센서 태그 웨이크업부, 및 RFID 리더부를 포함하는 RFID 통신부; 전력 관리부와 배터리를 포함하는 무선 전력 송신부; 및 센싱 데이터 및 ID 정보 저장 메모리를 포함한다. 여기서, 상기 무선 전력 송신부는 자체적으로 에너지를 생산할 수 있는 발전 모듈과, 과전압, 과전류를 보호해주는 충전 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다. A biometric sensor tag based livestock history management system capable of wireless communication and wireless power transmission is disclosed. The M2M (Machine-to-Machine) / RFID (Radio-Frequency IDentification) convergent repeater according to an aspect of the present invention includes a M2M (Machine to Machine / RFID- Frequency IDentification) M2M communication unit including an M2M communication antenna, an M2M communication analog, and an M2M communication controller, and supporting an M2M communication network connection with an external data collection device; An RFID communication unit including an RFID reader / wireless power transmission fusion antenna, a sensor tag wakeup unit for waking up the battery-free implantable sensor tag, and an RFID reader unit; A wireless power transmission unit including a power management unit and a battery; And sensing data and ID information storage memory. Here, the wireless power transmission unit includes a power generation module capable of generating energy by itself, and a charging module for protecting overvoltage and overcurrent.
Description
본 발명은 생체 삽입형 센서 태그 기반 가축 이력 관리 시스템에 관한 것으로서, 더 구체적으로는 무선통신과 무선 전력전송이 가능한 생체 삽입형 센서 태그 기반 가축 이력 관리 시스템에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to a bio-insertable sensor tag based livestock history management system capable of wireless communication and wireless power transmission.
최근 정부는 미국 광우병 발생 등으로 인한 소비자의 축산 식품에 대한 불안감 해소를 위해 축산물 이력 제도 및 원산지 표시 제도를 대폭 강화하기로 했다. 이에 따라 IT가 접목되어 축산물 이력 관리를 위한 생체 데이터 수집, 생체 데이터 분석 및 감시, 정보 모니터링을 위한 네트워크 기술들이 개발되고 있다. 이로써 가축 개체별로 식별번호를 부여하고, 귀표를 장착하여 사육에서부터, 도축, 가공, 출하에 이르는 전 과정을 DB화하여 모니터링하고 소비자들이 쉽게 알 수 있도록 표시하는 시스템을 운영 중에 있다. RFID/USN 기술을 이용해서 개체 이력을 체크해서 각 개체에 따라 질병, 체중, 사료 섭취 등을 관리하는 시스템이 있고, 가축 체외에 센서를 장착하여 발정 징후를 효율적으로 파악하고 관리할 수 있는 시스템이 구현되어 서비스되고 있다. 또한 생체 센싱 기술을 이용해서 체온, 맥박, pH(수소 이온 농도), 운동량을 실시간 측정하여 모니터링하는 기술이 개발되어 가축 질병 발생에 빠른 처방이 가능하게 하고 있다. 하지만 현재 개발된 이 시스템들은 전부 체외에 설치하여 정확한 생체 정보를 얻기 힘들고, 가축들의 움직임에 의해서 설치물들이 파손될 염려도 있고, 축산업자들이 부가적인 업무를 부담해야 하는 반수동 시스템이기 때문에, 더욱 정확한 실시간 생체 데이터 수집을 위해 새로운 가축 이력 관리 시스템이 필요한 상황이다.Recently, the government decided to significantly strengthen the livestock product traceability system and the mark of origin markers in order to relieve the anxiety about consumers' livestock food caused by the incidence of mad cow disease in the United States. Accordingly, network technologies for biometric data collection, biometric data analysis and monitoring, and information monitoring for the management of livestock products are being developed. In this way, identification numbers are assigned to each livestock, and all the processes from breeding to slaughtering, processing, and shipment are carried out by DB and monitored and displayed so that consumers can easily recognize them. There is a system to check disease history, weight, and feed consumption according to each individual using RFID / USN technology, and a system that can detect and manage signs of estrus efficiently by attaching sensors to livestock. Is implemented and serviced. In addition, technology for monitoring and monitoring body temperature, pulse, pH (hydrogen ion concentration), and momentum using biosensing technology has been developed, enabling quick prescription for the occurrence of livestock diseases. However, since all currently developed systems are installed in vitro, it is difficult to obtain accurate biometric information, and there is a concern that the fixtures may be damaged by the movements of livestock, and since the livestock industry has a semi-passive system to bear additional work, A new livestock history management system is required for biometric data collection.
본 발명은 상술한 바와 같은 기술적 배경에서 안출된 것으로서, 생체 삽입형 센서 태그를 기반으로 하여 가축 이력을 관리할 수 있는 시스템을 제공하는 것을 그 과제로 한다.Disclosure of Invention Technical Problem [8] Accordingly, the present invention has been made keeping in mind the above problems occurring in the prior art, and an object of the present invention is to provide a system capable of managing livestock history based on a biosensor-type sensor tag.
본 발명의 다른 과제는 가축 내 전원 장치 없이 삽입하여 동작할 수 있고 원거리에서도 정보 전달이 가능한 생체 삽입형 센서 태그 기반 가축 이력 관리 시스템을 제공하고자 하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a bio-insertable sensor tag-based livestock history management system that can be inserted and operated without a power source device in a livestock and can transmit information even at a long distance.
이와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 면에 따른 M2M/RFID 통신 및 전력 융합 중계기는 무전지 생체 삽입형 센서 태그를 이용한 가축 이력 관리 시스템에서 사용되는 M2M(Machine to Machine)/RFID(Radio-Frequency IDentification) 융합 중계기로서, M2M 통신 안테나, M2M 통신 아날로그, M2M 통신 컨트롤러를 포함하며, 외부의 데이터 수집 장치와 M2M 통신 네트워크 연결을 지원하는 M2M 통신부; RFID 리더/무선전력 전송 융합 안테나, 상기 무전지 생체 삽입형 센서 태그를 웨이크업하는 센서 태그 웨이크업부, 및 RFID 리더부를 포함하는 RFID 통신부; 전력 관리부와 배터리를 포함하는 무선 전력 송신부; 및 센싱 데이터 및 ID 정보 저장 메모리를 포함하되, 상기 무선 전력 송신부는 자체적으로 에너지를 생산할 수 있는 발전 모듈과, 과전압, 과전류를 보호해주는 충전 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an M2M / RFID communication / power convergence repeater, which includes a M2M (Machine to Machine) / RFID (Radio Frequency An M2M communication unit including an M2M communication antenna, an M2M communication analog, and an M2M communication controller, and supporting an M2M communication network connection with an external data collection device; An RFID communication unit including an RFID reader / wireless power transmission fusion antenna, a sensor tag wakeup unit for waking up the battery-free implantable sensor tag, and an RFID reader unit; A wireless power transmission unit including a power management unit and a battery; And a memory for storing sensing data and ID information, wherein the wireless power transmission unit includes a power generation module capable of generating energy by itself, and a charging module for protecting overvoltage and overcurrent.
본 발명의 다른 면에 따른 무전지 생체 삽입형 센서 태그 기반 가축 이력 관리 시스템은 가축의 생체 내에 삽입되어 상기 가축의 상태 변화를 모니터링하는 무전지 생체 삽입형 센서 태그; 자기장을 이용한 무선 전력전송 방식으로 상기 무전지 생체 삽입형 센서 태그에 무선 전력을 송신하고, 상기 무전지 생체 삽입형 센서 태그를 웨이크업하여, 상기 무전지 생체 삽입형 센서 태그로부터 상기 무전지 생체 삽입형 센서 태그의 ID 정보 및 센싱 데이터를 수신하는 M2M/RFID 통신 및 전력 융합 중계기; 및 상기 M2M/RFID 통신 및 전력 융합 중계기로부터 상기 무전지 생체 삽입형 센서 태그의 ID 정보 및 센싱 데이터를 M2M(Machine to Machine) Protocol에 의한 신호로 수신하는 데이터 수집 장치를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a battery-free implantable sensor tag-based livestock history management system, comprising: a battery-free implantable sensor tag inserted in a living body of a livestock to monitor a change in state of the livestock; Wherein the non-cell implantable sensor tag is configured to transmit wireless power to the non-cell implantable sensor tag by wireless power transmission using a magnetic field, to wake up the non-battery implantable sensor tag, An M2M / RFID communication and power convergence repeater for receiving ID information and sensing data; And a data collecting device for receiving ID information and sensing data of the battery-free biosensor-type sensor tag from the M2M / RFID communication and power fusion repeater as a signal by M2M (Machine to Machine) Protocol.
본 발명의 일 실시예로서, 상기 M2M/RFID 통신 및 전력 융합 중계기는 M2M 통신 안테나, M2M 통신 아날로그, M2M 통신 컨트롤러를 포함하며, 외부의 데이터 수집 장치와 M2M 통신 네트워크 연결을 지원하는 M2M 통신부; RFID 리더/무선전력 전송 융합 안테나, 상기 무전지 생체 삽입형 센서 태그를 웨이크업하는 센서 태그 웨이크업부, 및 RFID 리더부를 포함하는 RFID 통신부; 전력 관리부와 배터리를 포함하는 무선 전력 송신부; 및 센싱 데이터 및 ID 정보 저장 메모리를 포함한다.In one embodiment of the present invention, the M2M / RFID communication and power convergence repeater includes an M2M communication antenna including an M2M communication antenna, an M2M communication analog, and an M2M communication controller, and supporting an M2M communication network connection with an external data collection device; An RFID communication unit including an RFID reader / wireless power transmission fusion antenna, a sensor tag wakeup unit for waking up the battery-free implantable sensor tag, and an RFID reader unit; A wireless power transmission unit including a power management unit and a battery; And sensing data and ID information storage memory.
이때, 상기 무선 전력 송신부는 자체적으로 에너지를 생산할 수 있는 발전 모듈과, 과전압, 과전류를 보호해주는 충전 모듈을 포함한다.At this time, the wireless power transmission unit includes a power generation module that can produce energy by itself, and a charging module that protects overvoltage and overcurrent.
전술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 면에 따른 무전지 생체 삽입형 센서 태그 기반 가축 이력 관리 시스템에 의한 가축 이력 통합 관리 방법은 상기 M2M/RFID 통신 및 전력 융합 중계기가 주기적으로 상기 생체 삽입형 센서 태그로 무선 전력을 전송하고, 상기 생체 삽입형 센서 태그로부터 센싱 데이터 및 ID 정보를 수신하는 단계; 수신한 상기 센싱 데이터 및 ID 정보를 센싱 데이터 및 ID 정보 저장 메모리에 저장하는 단계; 및 상기 M2M/RFID 통신 및 전력 융합 중계기가 미리 정한 특정한 시간에 상기 센싱 데이터 및 ID 정보 저장 메모리에 저장된 상기 센싱 데이터 및 ID 정보를 M2M 통신 프로토콜 기반 네트워크를 통해 상기 데이터 수집 장치로 송신하는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for managing integrated livestock horses by a livestock hog management system based on a non-battery biosimple type sensor tag, the method comprising: the M2M / RFID communication and power fusion repeater periodically Transmitting sensing data and ID information from the biometric sensor tag; Storing the received sensing data and ID information in sensing data and ID information storage memory; And transmitting the sensing data and the ID information stored in the sensing data and ID information storage memory to the data collecting device via the M2M communication protocol based network at a predetermined time predetermined by the M2M / RFID communication and power convergence repeater do.
본 발명의 무전지 생체 삽입형 센서 태그 기반 가축 이력 관리 시스템을 통하여 체계적이고 자동화된 가축 관리를 수행함으로써 이루어져 가축의 상태를 정확하게 모니터링하고 예방 및 진단함으로써 가축농가의 생산성 향상에 기여할 수 있다. By performing systematic and automated livestock management through the cell-free implantable sensor tag-based livestock history management system of the present invention, the state of livestock can be accurately monitored, prevented and diagnosed, thereby contributing to improvement of productivity of livestock farmers.
본 발명의 실시예에 따른 MFAN, RFID, 무선충전 기술을 이용한 가축 이력 관리 시스템은 기존의 가축 관리 시스템에 연계될 수 있으며, 가축의 체내에 설치하여 파손의 염려가 없고, 축산업자들의 부가적인 업무가 필요없는 자동화된 실시간 가축 생체 모니터링 시스템으로서, 가축 이력 관리 및 질병 관리 시스템을 크게 개선할 수 있다.The livestock history management system using the MFAN, the RFID, and the wireless charging technology according to the embodiment of the present invention can be linked to the existing livestock management system, and can be installed in the livestock body without any fear of breakage, Is an automated, real-time, live animal monitoring system that can greatly improve livestock history management and disease management systems.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무선 네트워크 기술을 이용한 무전지 생체 삽입형 센서 태그를 이용한 가축 이력 관리 시스템의 전체 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무전지 생체 삽입형 태그 기반 가축 이력 관리 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 무전지 RFID 센서 태그의 구조도이다.FIG. 1 is a diagram showing the overall configuration of a livestock hysteresis management system using a battery-free insertable type sensor tag using a wireless network technology according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view illustrating a configuration of a tag-based livestock history management system based on a non-battery biotool type tag according to an embodiment of the present invention.
3 is a structural view of a battery-free RFID sensor tag according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention and the manner of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. Is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims. It is to be understood that the terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. In the present specification, the singular form includes plural forms unless otherwise specified in the specification. It is noted that the terms "comprises" and / or "comprising" used in the specification are intended to be inclusive in a manner similar to the components, steps, operations, and / Or additions.
이하에서, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 따른 생체 삽입형 센서 태그 기반 가축 이력 관리 시스템에 대하여 상세히 설명하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a biometric sensor tag-based livestock history management system according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무선 네트워크 기술을 이용한 무전지 생체 삽입형 센서 태그를 이용한 가축 이력 관리 시스템의 전체 구성을 나타내는 도면이다.FIG. 1 is a diagram showing the overall configuration of a livestock hysteresis management system using a battery-free insertable type sensor tag using a wireless network technology according to an embodiment of the present invention.
도 1에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 가축 종합 이력관리 시스템은 초고주파 무선 주파수 인식 기술(UHF RFID: Ultra High Frequency Radio Frequency Identification), 사물 지능 통신(M2M: Machine to Machine), 무선 전력 전송(Wireless Power Transfer) 기술을 적용하여 설계된다.As shown in FIG. 1, a livestock comprehensive history management system according to an embodiment of the present invention includes an ultra high frequency radio frequency identification (UHF RFID), a machine to machine (M2M) (Wireless Power Transfer) technology.
UHF RFID 기술은 가축 생체 내에서 온도 센서를 내장한 센서 태그를 이용해서 실시간으로 가축 생체 내의 온도 정보를 모니터링하기 위해서 사용되며, 가축 내 전원 장치 없이 삽입하여 동작할 수 있고, 10m 정도의 거리에서도 정보 전달이 가능한 장점이 있다. UHF RFID technology is used to monitor the temperature information in the living body in real time by using the sensor tag with the built-in temperature sensor in the living body. It can operate without inserting the power source in the livestock, There is an advantage that it can be delivered.
전체 가축 이력관리 시스템은 생체 삽입형 센서 태그를 이용하여 실시간 가축 체온 정보를 수집하는 기술과, 수집한 데이터를 전송하고, 전송된 생체 정보를 DB화하여 생체 정보를 해석하기 위한 알고리즘 및 해석된 생체 정보를 이용해서 가축 이력 정보를 관리할 수 있는 시스템으로 구성된다.The whole livestock history management system includes a technology for collecting real-time animal body temperature information using a biosimilar sensor tag, an algorithm for analyzing biometric information by transmitting the collected data, converting the transmitted biometric information into a DB, And a system for managing livestock history information by using the system.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 가축 이력관리 시스템에서는 M2M/RFID 기반의 무선통신 기술이 이용되는데, 이는 M2M 시스템, M2M/RFID/무선충전 융합 중계기, RFID/무선충전 기반 생체 삽입형 무전지 센서 태그, 그리고 각각의 통신을 위한 프로토콜로 구성된다. Also, in the livestock history management system according to the embodiment of the present invention, a M2M / RFID based wireless communication technology is used, which includes an M2M system, an M2M / RFID / wireless charging fusion repeater, a RFID / , And a protocol for each communication.
이하에서 상기한 각각의 구성에 대하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, each of the above-described configurations will be described in detail.
RFID 시스템은 무선으로 정보를 읽거나 쓰기 위한 반도체가 내장된 태그에 고유 ID를 부여하고 이에 대한 정보를 수집하여 관리함으로써 물류, 교통, 유통 등의 분야에서 결제 시스템, 이력 관리 시스템에 적용되어 폭 넓게 사용되고 있다. 이는 LF(124~134 kHz), HF(13.56 MHz), UHF(860~960 MHz) 대역의 주파수를 이용하고, 태그, 리더, 안테나, 미들웨어, 객체이력 서버, 객체정보 서버, 그리고 검색 및 관리 소프트웨어 등으로 시스템이 구성되어 있다. LF, HF 대역은 10cm 이하에서 인식이 필요한 시스템에서 주로 사용되고, UHF는 수m 안에서도 인식할 수 있기 때문에 물류, 유통 등 대단위 인식이 필요한 경우에 사용되고 있다. RFID system is applied to billing system and history management system in logistics, transportation, distribution, etc. by collecting and managing information about RFID by giving a unique ID to a tag embedded in semiconductor for wirelessly reading or writing information. . It utilizes frequencies in the LF (124 to 134 kHz), HF (13.56 MHz), and UHF (860 to 960 MHz) bands and uses tags, readers, antennas, middleware, object history servers, object information servers, And so on. LF and HF bands are mainly used in systems requiring recognition at 10 cm or less, and UHF can be recognized even within a few meters. Therefore, they are used when mass recognition such as logistics and distribution is required.
본 발명의 실시예에 따른 가축 이력 관리 시스템에서는, 가축 생체 내부에 삽입되어 생체 정보를 센싱하여 모니터링하는 무전지 생체 삽입형 센서 태그를 사용하므로, 어느 정도 거리에서 다수의 태그 정보를 읽을 수 있고, 태그 안테나 크리를 더욱 작게 만들 수 있는 UHF 대역 RFID 기술을 사용하는 것이 바람직하다. In the livestock hysteresis management system according to the embodiment of the present invention, since a non-cell type biosensor type sensor tag inserted in a living body body and sensing and monitoring biometric information is used, a large number of tag information can be read at a certain distance, It is desirable to use the UHF band RFID technology which can make the antenna size smaller.
사물지능 통신(Machine to Machine)이란, 모든 사물에 센서, 통신 기능을 부과하여 지능적으로 정보를 수집하고 상호 전달하는 기술을 의미한다. 협의의 의미로는 기계 간 통신 또는 사람이 동작하는 기기와 기계 간의 통신을 일컬으며, 광의의 의미로는 통신과 ICT 기술을 결합하여 원격지의 사물정보를 확인할 수 있는 제반 솔루션을 의미하고, 이는 언제 어디서나 인터넷을 이용하여 다양한 사물로부터 환경, 기상, 에너지, 교통 등 필요한 정보를 수집, 활용하기 위한 방송통신 인프라를 총칭한다.Machine to Machine is a technology that intelligently collects and transmits information by imposing sensors and communication functions on all objects. The meaning of the negotiation means communication between machines or between machines and machines in which people operate. In broad terms, this means all solutions that can confirm information of objects at remote places by combining communication and ICT technology. Collectively refers to the broadcasting and communication infrastructure for collecting and utilizing necessary information such as environment, weather, energy and traffic from various objects using the Internet anywhere.
무선 전력 전송 시스템은 근거리 자기장 내에서 송수신 코일 간의 주파수가 공진할 때 감쇄파 결합에 의하여 에너지가 전달되는 현상을 이용한 기술이다. 수십 cm에서 수 m까지 무선으로 전력을 전송할 수 있는 자기공진 기술은 송수신 코일의 방향성 자유도가 매우 높아서 근거리 장 이내에서는 위치에 관계없이 전력을 송수신할 수 있다. 또한 같은 주파수를 갖는 물질에만 전력을 전송하므로 충전시스템 및 충전기기 사이에 위치한 다른 기기들에 의한 영향이 거의 없다. 공진 주파수가 일치하는 전자기기에 동시에 전력을 전송할 수 있는 특징이 있어 자기유도 방식과는 달리 한 개의 송신 코일을 사용하여 다수의 충전기기에 전력을 전송할 수 있다.The wireless power transmission system is a technology that utilizes the phenomenon that energy is transmitted by the attenuation wave coupling when the frequency between the transmitting and receiving coils resonates in the near field. Self-resonance technology that can transmit power wirelessly from several tens of centimeters to several meters can transmit / receive power regardless of its position within a short distance because the directional freedom of the transmitting and receiving coils is very high. Also, since power is transmitted only to materials having the same frequency, there is little influence by other devices located between the charging system and the charging device. Unlike the magnetic induction type, the power can be transmitted to a plurality of chargers by using one transmission coil because the power can be transmitted to the electronic devices having the same resonance frequency at the same time.
한편, 가축 생체 내에 삽입되는 센서 태그에 배터리를 이용하여 전력을 공급하는 것은 센서 태그의 크기를 증가시키고, 배터리를 교환하기 어렵다는 문제점이 있으므로, 본 발명의 실시예에 따른 가축 이력 관리 시스템에서는 상술한 무선 전력전송 기술을 이용하여 무전지 센서 태그를 구현하고 있다. On the other hand, supplying electric power to the sensor tag inserted in the living body of a domestic animal by using a battery increases the size of the sensor tag and makes it difficult to replace the battery. Therefore, in the animal history management system according to the embodiment of the present invention, Cell sensor tags using wireless power transmission technology.
무선전력 전송에 있어서, 전달 거리에 따라 감쇠가 있을 수 있으므로 가축 생체 내의 센서 태그에 저주파 무선충전 및 RFID 융합 안테나를 넣고, 목걸이형 중계기에 RFID 기술에 포함된 uW급 무선 전력 전송을 적용하여 중계기에서 가축 생체 내 센서 태그에 무선 충전이 실시되도록 한다.In the wireless power transmission, there may be attenuation according to the transmission distance. Therefore, low frequency wireless charging and RFID fusion antenna are inserted into the sensor tags in the living body, and uW class wireless power transmission included in the RFID technology is applied to the neck- Enables wireless charging of the in-vivo sensor tag.
이제, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 따른 무전지 생체 삽입형 센서 태그 기반 가축 이력 관리 시스템 및 그 각 구성요소에 대하여 상세히 설명하기로 한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The above and other objects, features and advantages of the present invention will be more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings, in which: FIG.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무전지 생체 삽입형 태그 기반 가축 이력 관리 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.FIG. 2 is a view illustrating a configuration of a tag-based livestock history management system based on a non-battery biotool type tag according to an embodiment of the present invention.
도 2에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 무전지 생체 삽입형 태그 기반 가축 이력 관리 시스템은, 가축의 생체 내에 삽입되는 무전지 태그(100)와, 가축의 생체 외부에 설치되는 M2M/RFID 통신 및 전력 융합 중계기(200) 및 통신 및 전력 융합 중계기(200)와 데이터 통신할 수 있는 데이터 수집 장치(300)를 포함한다. As shown in FIG. 2, the battery-free insertable tag-based livestock history management system according to an embodiment of the present invention includes a
본 발명의 실시예에 따른 무전지 생체 삽입형 태그 기반 가축 이력 관리 시스템은 센서 태그(100)를 가축의 생체 내에 삽입하여 외부 환경의 영향을 받지 않고 체온 등 가축의 생체 변화를 모니터링할 수 있는 가축 이력 관리 시스템이다. The tag-based livestock history management system according to an embodiment of the present invention includes a tag
특히, 생체 내에 삽입되는 태그(100)는 초소형/저전력이어야 하므로 배터리 없이 동작하는(무전지) 태그이다. 이때, 가축당 여러 개의 태그(100)를 삽입하여 각 부위의 생체 변화를 모니터링할 수 있다.Particularly, the
본 발명의 실시예에 따른 무전지 생체 삽입형 태그 기반 가축 이력 관리 시스템에서는 가축의 생체 내에 삽입된 태그(100)에 공급할 전력을 확보하기 위해서 M2M/RFID 통신 및 전력 융합 중계기(200)를 사용한다. M2M/RFID 통신 및 전력 융합 중계기(200)는 가축의 목 부위에 목걸이 형태로 설치할 수 있다.In the tag-based livestock history management system of the present invention, the M2M / RFID communication and the
M2M/RFID 통신 및 전력 융합 중계기(200)는 생체 내부가 아닌 외부에 설치하므로 데이터를 용이하게 수신할 수 있도록 태그 안테나의 크기보다 큰 안테나를 사용한다. Since the M2M / RFID communication and
M2M/RFID 통신 및 전력 융합 중계기(200)는 자체적으로 에너지를 생산할 수 있는 수단을 구비한다. 예컨대, M2M/RFID 통신 및 전력 융합 중계기(200)는 자가 발전을 통해 전력을 생성하고, 생산 전력을 배터리에 축적한다.The M2M / RFID communication and
M2M/RFID 통신 및 전력 융합 중계기(200)는 주기적으로 데이터 수집이 필요할 때 삽입형 태그(100)에 전력을 공급하고 동시에 센싱 데이터를 수집한다. 중계기(200)에 수집된 가축 상태 데이터는 데이터 수집 장치(300) 전송되고, 이 가축 데이터는 각각의 데이터 수집 장치(300)를 관리하는 서버(도시하지 않음)의 데이터베이스에 저장되어 가축 이력 관리를 위한 데이터로 활용된다. The M2M / RFID communication and
또한, 데이터 수집 장치(300)에 의해 수집된 가축 데이터는 인터넷을 통해 전국적인 가축 이력 관리 시스템으로 전달되어 통합 관리될 수 있다.In addition, the livestock data collected by the
도 2에 도시된 바와 같이 M2M/RFID 통신 및 전력 융합 중계기(200)는 가축의 목에 걸 수 있도록 설계한다. 소, 돼지 등의 가축은 목 부위가 가장 접촉이 적기 때문에 이미 소 생체 모니터링 시스템이나 운동량 측정 시스템을 걸어서 사용하고 있다. As shown in FIG. 2, the M2M / RFID communication and
M2M/RFID 통신 및 전력 융합 중계기(200)의 무선 전력 송신부(230)에서 생성된 전력 또는 배터리에 충전된 전력은 RFID 리더/무선전력 융합 안테나(240)를 통해 센서 태그(100)에 실시간으로 전송되고, 또한 M2M/RFID 융합 중계기(200)는 RFID 기술을 이용하여 삽입형 태그(100)에서 센싱된 데이터 및 ID 데이터를 받을 수 있다. The power generated by the
M2M/RFID 융합 중계기(200)는 M2M 통신을 위한 부분, 무선전력 송신을 위한 부분, UHF RFID 통신을 위한 부분, 그리고 센싱 및 ID 데이터 정보 저장 메모리로 구성된다. The M2M /
M2M 통신을 위한 부분은 M2M 통신 안테나(210), M2M 통신 아날로그(220), M2M 통신 컨트롤러(222), 중계기 제어 소프트웨어(280)로 이루어져 있다. 안테나(210)는 M2M 통신을 최적의 상태로 할 수 있도록 높은 Q-factor를 갖도록 임피던스 매칭을 하였다.The part for the M2M communication is composed of the
UHF RFID 통신을 위한 부분은 UHF RFID 리더/무선전력 전송 융합 안테나(240), 센서 태그 wake-up부(260), 리더 시스템(250), 메모리(290) 등으로 구성된다. The UHF RFID communication part includes a UHF RFID reader / wireless power
무선전력 송신을 위한 부분은 전력 관리부와 배터리를 포함하는 무선 전력 송신부(230), UHF RFID 리더/무선전력 전송 융합 안테나(240) 등으로 구성된다. 무선전력 송신부(230)는 자체적으로 에너지를 생산할 수 있는 발전 모듈과, 과전압, 과전류를 보호해주는 충전 모듈과 배터리로 이루어진다.The portion for wireless power transmission comprises a wireless
본 발명의 실시예에 따르면, M2M/RFID 융합 중계기(200)는 주기적으로(예를 들면, 한 시간에 한 번) 태그(100)와 통신하여 센싱 및 ID 데이터를 전송받고, 메모리에 저장을 한 후, 미리 정한 특정한 시간(예를 들면, 하루에 3번 정도)에 M2M 통신을 통해서 데이터를 데이터 수집 장치(300)로 전송한다. According to an embodiment of the present invention, the M2M /
본 발명의 실시예에 따른 가축 이력 관리 시스템에서 사용되는 생체 삽입형 무전지 센서 태그(100)는 초소형 저전력 칩, 안테나 등으로 구성되어 있고, 가축에게 고통을 최소화하고 생체 내의 적합성을 높일 수 있도록 크기를 최소화하고 태그가 생체 내에서 가축에게 손상을 주지 않으면서 안정적으로 데이터를 전송하기 위한 생체 적합성 재질을 이용한 패키징 기술을 사용한다.The bio-inserting type battery-
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 무전지 RFID 센서 태그의 구조도이다.3 is a structural view of a battery-free RFID sensor tag according to an embodiment of the present invention.
센서 태그(100)는 무선 전력을 전체 시스템 전원으로 변환해주는 전압 체배기(160), 전압 리미터(166)와 안정적인 전원과 바이어스 전압 및 전류를 공급해주기 위한 전압 레귤레이터(168), 바이어스 회로(170) 등이 전력 관리 부분을 구성하고 있다. 신호 복조기(162)와 신호 변조기(164)는 M2M/RFID 융합 중계기(200)로부터 전송된 EPCglobal Class 1 Generation 2 Protocol에 의한 신호를 복조하고, 부하 변조를 이용해서 중계기(200)로 ID 및 온도 데이터를 전송하는 역할을 한다. 파워 온/오프 회로(174)는 전체 시스템을 Wake-up 하는 동작을 하고, 발진 회로(176)는 디지털 컨트롤러(180)와 메모리(182)에 펄스 신호를 공급해 준다. 플래그 회로(178)는 동시에 다수의 태그(100)가 동시에 리더와 통신할 수 있도록 하는 메모리 회로이다. 512 비트 비휘발성 메모리(182)는 EPC 코드와 유저 메모리를 이용해서 ID 와 센싱 정보를 저장하는 역할을 한다. 마지막으로 CMOS 온도 센서(172)는 반도체 구조의 band-gap reference를 이용해서 온도 변화에 따라 변하지 않는 전압 레벨과 온도에 따라 변화하는 전압 레벨을 생성해서 온도 정보를 측정하는 동작을 한다. The
이상에서 바람직한 실시예를 기준으로 본 발명을 설명하였지만, 본 발명의 장치 및 방법은 반드시 상술된 실시예에 제한되는 것은 아니며 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서, 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 요지에 속하는 한 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다. While the invention has been described in terms of the preferred embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the invention. Accordingly, the appended claims are intended to embrace all such modifications and variations as fall within the true spirit of the invention.
Claims (5)
M2M 통신 안테나, M2M 통신 아날로그, M2M 통신 컨트롤러를 포함하며, 외부의 데이터 수집 장치와 M2M 통신 네트워크 연결을 지원하는 M2M 통신부;
RFID 리더/무선전력 전송 융합 안테나, 상기 무전지 생체 삽입형 센서 태그를 웨이크업하는 센서 태그 웨이크업부, 및 RFID 리더부를 포함하는 RFID 통신부;
전력 관리부와 배터리를 포함하는 무선 전력 송신부; 및
센싱 데이터 및 ID 정보 저장 메모리를 포함하며,
상기 무선 전력 송신부는 자체적으로 에너지를 생산할 수 있는 발전 모듈과, 과전압, 과전류를 보호해주는 충전 모듈을 포함하는 것
인 M2M/RFID 통신 및 전력 융합 중계기.
As a M2M (Machine to Machine) / RFID (Radio-Frequency IDentification) convergence repeater used in a livestock history management system using a cell-free implantable sensor tag,
An M2M communication unit including an M2M communication antenna, an M2M communication analog, and an M2M communication controller, and supporting an M2M communication network connection with an external data collection device;
An RFID communication unit including an RFID reader / wireless power transmission fusion antenna, a sensor tag wakeup unit for waking up the battery-free implantable sensor tag, and an RFID reader unit;
A wireless power transmission unit including a power management unit and a battery; And
Sensing data and an ID information storage memory,
The wireless power transmission unit includes a power generation module capable of generating energy by itself, and a charging module for protecting overvoltage and overcurrent
M2M / RFID communication and power convergence repeater.
자기장을 이용한 무선 전력전송 방식으로 상기 무전지 생체 삽입형 센서 태그에 무선 전력을 송신하고, 상기 무전지 생체 삽입형 센서 태그를 웨이크업하여, 상기 무전지 생체 삽입형 센서 태그로부터 상기 무전지 생체 삽입형 센서 태그의 ID 정보 및 센싱 데이터를 수신하는 M2M/RFID 통신 및 전력 융합 중계기; 및
상기 M2M/RFID 통신 및 전력 융합 중계기로부터 상기 무전지 생체 삽입형 센서 태그의 ID 정보 및 센싱 데이터를 M2M(Machine to Machine) Protocol에 의한 신호로 수신하는 데이터 수집 장치
를 포함하는 무전지 생체 삽입형 센서 태그 기반 가축 이력 관리 시스템.
A battery-free implantable sensor tag inserted into a living body of a livestock to monitor a change in state of the livestock;
Wherein the non-cell implantable sensor tag is configured to transmit wireless power to the non-cell implantable sensor tag by wireless power transmission using a magnetic field, to wake up the non-battery implantable sensor tag, An M2M / RFID communication and power convergence repeater for receiving ID information and sensing data; And
And a data collecting device for receiving ID information and sensing data of the battery-free implantable sensor tag from the M2M / RFID communication and power fusion repeater as a signal by M2M (Machine to Machine)
Tagged bioassay type sensor tag based livestock history management system.
M2M 통신 안테나, M2M 통신 아날로그, M2M 통신 컨트롤러를 포함하며, 외부의 데이터 수집 장치와 M2M 통신 네트워크 연결을 지원하는 M2M 통신부;
RFID 리더/무선전력 전송 융합 안테나, 상기 무전지 생체 삽입형 센서 태그를 웨이크업하는 센서 태그 웨이크업부, 및 RFID 리더부를 포함하는 RFID 통신부;
전력 관리부와 배터리를 포함하는 무선 전력 송신부; 및
센싱 데이터 및 ID 정보 저장 메모리를 포함하는 것
인 무전지 생체 삽입형 센서 태그 기반 가축 이력 관리 시스템.
[3] The method of claim 2, wherein the M2M / RFID communication and power convergence repeater comprises:
An M2M communication unit including an M2M communication antenna, an M2M communication analog, and an M2M communication controller, and supporting an M2M communication network connection with an external data collection device;
An RFID communication unit including an RFID reader / wireless power transmission fusion antenna, a sensor tag wakeup unit for waking up the battery-free implantable sensor tag, and an RFID reader unit;
A wireless power transmission unit including a power management unit and a battery; And
Including sensing data and ID information storage memory
In - situ bio - insertable sensor tag based livestock history management system.
자체적으로 에너지를 생산할 수 있는 발전 모듈과, 과전압, 과전류를 보호해주는 충전 모듈을 포함하는 것
인 무전지 생체 삽입형 센서 태그 기반 가축 이력 관리 시스템.
The wireless communication system according to claim 3,
A power generation module capable of producing energy by itself, and a charging module for protecting overvoltage and overcurrent
In - situ bio - insertable sensor tag based livestock history management system.
상기 M2M/RFID 통신 및 전력 융합 중계기가 주기적으로 상기 생체 삽입형 센서 태그로 무선 전력을 전송하고, 상기 생체 삽입형 센서 태그로부터 센싱 데이터 및 ID 정보를 수신하는 단계;
수신한 상기 센싱 데이터 및 ID 정보를 센싱 데이터 및 ID 정보 저장 메모리에 저장하는 단계; 및
상기 M2M/RFID 통신 및 전력 융합 중계기가 미리 정한 특정한 시간에 상기 센싱 데이터 및 ID 정보 저장 메모리에 저장된 상기 센싱 데이터 및 ID 정보를 M2M 통신 프로토콜 기반 네트워크를 통해 상기 데이터 수집 장치로 송신하는 단계
를 포함하는 가축 이력 통합 관리 방법.A method for integrated management of livestock history by a cell-free implantable sensor tag-based livestock history management system according to any one of claims 3 to 4,
The M2M / RFID communication and power fusion repeater periodically transmitting wireless power to the biosensor-type sensor tag and receiving sensing data and ID information from the biosensor-type sensor tag;
Storing the received sensing data and ID information in sensing data and ID information storage memory; And
Transmitting the sensing data and the ID information stored in the sensing data and ID information storage memory to the data collection device through the M2M communication protocol based network at a predetermined time predetermined by the M2M / RFID communication and power convergence repeater
Wherein the integrated livestock management method comprises:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020130163541A KR20150075507A (en) | 2013-12-26 | 2013-12-26 | Livestock Traceability System based on Implantable Sensor Tag |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020130163541A KR20150075507A (en) | 2013-12-26 | 2013-12-26 | Livestock Traceability System based on Implantable Sensor Tag |
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20190047396A (en) * | 2017-10-27 | 2019-05-08 | 대한민국(농촌진흥청장) | Apparatus for monitoring ruminant stomach of cattle and method thereof |
| KR20190047683A (en) * | 2017-10-27 | 2019-05-08 | 대한민국(농촌진흥청장) | Apparatus for monitoring ruminant stomach of cattle and method thereof |
| KR102069305B1 (en) * | 2019-11-19 | 2020-01-22 | 주식회사 유라이크코리아 | Entity information acquisition system and method |
| KR102222558B1 (en) * | 2020-02-27 | 2021-03-04 | 주식회사 팜프로 | Permanent-available grazing animals health-disease management system using solar panel |
-
2013
- 2013-12-26 KR KR1020130163541A patent/KR20150075507A/en not_active Ceased
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