[논문]RFID 이용 돈사 출입 자동관리 시스템 개발

김혁주; 전형순; 유병기

doi:10.5392/jkca.2020.20.03.031

RFID 이용 돈사 출입 자동관리 시스템 개발
Developement of a RFID Enterance Control System for Biosecurity of Pig Farm 원문보기

한국콘텐츠학회논문지 = The Journal of the Korea Contents Association, v.20 no.3, 2020년, pp.31 - 40

김혁주 (순천대학교 산업기계공학과) , 전형순 (순천대학교 조경학과) , 유병기 (농촌진흥청 국립농업과학원 농업공학부)

초록
AI-Helper

정부의 축산업 및 축산차량 등록제 실시로 인하여, 양돈농가에서는 의무적으로 출입구에 차단장치를 설치하여야 하며 출입기록을 관리하여야 한다. 또한, 양돈장의 생물보안을 위해서도 출입인원과 차량, 동물 등의 양돈장 출입과 소독기록 등을 관리하여야한다. 본 연구에서는, RFID와 웹서버 시스템을 이용한 양돈장 출입차단 및 기록장치를 개발하였다. 사람의 출입관리를 위하여 13.56MHz의 접촉식 RFID 시스템을 개발하였으며, 차량 출입관리를 위해서는 900MHz RFID 시스템을 이용한 차량인식 시스템을 개발하였다. 시험결과 시스템 작동, 인식, 웹서버 데이터 저장 등의 성능이 양호한 것으로 판단되었다. 이후, 차량 출입시스템과 사람 출입 및 소독기록장치를 연동하여 시험을 실시하였으며, 기록된 데이터는 전용 프로그램을 이용하여 웹서버의 DB에 저장하였다. 성능시험결과, 출입관리와 데이터관리에 문제가 없는 것으로 판단되었다.

Abstract ▼ AI-Helper

As a result of reenforcement of livestock industry licensing and livestock related vehicle registration system, pig farm are mandatory for setting stop bar before pig farm entrance and maintaining the records of inlet and outlet to and from pig farm. Also, the first step to the pig farm biosecurity is the control of entrance human, vehicles, animals and the related records including entrance and sterilization. In this study, the pig farm entrance control system using RFID technology and web-server system was developed. For human entrance, contact type RFID reading system(13.56MHz) was developed. And the 900MHz RFID system was used to detect vehicle entrance. The test result shows that system actuating, recognition, saving records to the web server was successful. Then, the full system of human entrance recording unit, vehicle entrance recording unit, entrance control system, human sterilizing booth containing a tablet for inputting visitor's record and sterilization record was tested. The records were wrote to web server DB through the data management web-program. Performance test shows the entrance control and data management in server was successfully operated.

주제어

표/그림 (21)

표 표 1. 축산업허가제의 허가기준(농식품부, 2012. 2. 22 공포, 인력과 차량의 출입관련)
그림 그림 1. 출입관리대장(수기 장부)
그림 그림 2. 웹기반 대인소독 연계형 차량 및 인력 출입 관리 작동 프로세스
그림 그림 3. 인원 출입 단말장치 구성도
그림 그림 4. 출입카드 : 인력, 차량 겸용
그림 그림 5. 제작된 인원 출입 단말장치
그림 그림 6. 인력 출입카드 인식 시험 데이터
그림 그림 7. 차량 및 인력 출입 데이터처리 구성도
그림 그림 8. 제작된 차량 관리 시스템
그림 그림 9. 차량 관리 시스템 작동
그림 그림 10. 카드 부착 모의차량을 이용한 출입 인식시험결과
그림 그림 11. 출입차단장치와 대인소독장치 연계 작동시스템 제작
그림 그림 12. 접촉식의 카드 인식
그림 그림 13. DB에 수록된 출입관리 웹-프로그램 상의 출입자 출입 내역
그림 그림 14. 출입관리 웹-프로그램 상의 차량 출입 내역
그림 그림 15. 소독여부, 이전방문지, 방문일시, 방문목적 등의 기록 내역
그림 그림 16. 웹-프로그램 상의 돼지(모돈) 정보 등록현황
그림 그림 17. 웹-프로그램 상 모돈 정보 : 돈사별 가축현황, 모돈급이량 등
그림 그림 18. 현장에 설치된 대인소독장치 연계형 돈사출입관리 시스템
그림 그림 19. 차단기 앞 정차
그림 그림 20. 대인소독실 내 방문이력 입력

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

본 연구에서는 축산선진국에서의 생물보안 규정과 국내 축산업허가제 규정, 동물복지농장 규정 등 양돈농장에서의 생물보안에 필요한 사항을 조사하였다. 또한, 이를 바탕으로, 양돈 농장에 적용이 가능한 돈사출입 자동관리시스템을 개발하여 현장시험을 실시하였다.

제안 방법

2. 양돈장을 출입하는 인력이나 차량의 신분을 신속하게 확인하기 위하여 13.56 MHz의 RFID 카드와 이를 인식할 수 있는 프로그램을 제작하였다. 프로그램 기능은, ① RFID 인식후 고유번호 해당의 DB정보, ② 방문 일시(분단위) : YYYY/MM/DD HH.
4. 방문자와 차량의 출입기록(방문자, 방문목적, 이전 경유지)과 양돈장 내의 돼지 숫자와 급이 이력 등의 기록을 입력하고 데이터를 저장할 수 있는 웹서버상의 데이터베이스를 구축하였다. 프로그램 기능은, ① 사용자 로그인 관리, ② 사용자 그룹 관리, ③ 사용자 그룹별 권한관리, ④ 각 돈사 인원 및 차량 출입 총괄현황, ⑤ 방문자 출입내역 목록 출력, ⑥모돈 개체별 기록관리 등이다.
RFID를 이용한 차량 출입용 차단장치 및 기록관리 장치를 제작하고 시험하였다. 제작 형식은 주파수 900 MHz, 비접촉식 카드 인식형(인식거리 최대 2 m)으로 하였고, [그림 7]과 [그림 8]은 인력과 차량의 출입 체크 및 차단기 작동 시스템의 구성도를 나타내었다.
RFID이용하여 인원의 출입을 체크하는 장치는 인식률 100%를 목표성능으로 하여 RFID 주파수 13.56 MHz, 접촉식 카드 인식형으로 제작하였다. 데이터의 전송은 서버와 RS232 통신으로 하였으며, 서버는 별도의 사무실에 설치하였다.
돈사 출입관리시스템의 사양을 확정하기 위한 돈사의 방역 출입시스템의 현행 규정과 해외 규격 등을 조사하였다. 지난 2010년도 대규모 구제역 발생 이후 농식품부에서 발표된 가축질병 방역체계 개선 및 축산업 선진화 세부방안 수립의 구체적인 방안으로 2013년부터 축산허가제 도입, 축산관련 차량 등록제 등이 실시 중에 있다.
또한 퇴거할 때에도 RF인식을 실시하여 루프센서에 의한 감지와 함께 이중체크를 실시한다. 또한 인력출입 체크장치를 각 돈 방별로 설치하여 돼지와 직접 접촉하는 사람의 출입 이력을 관리할 수 있도록 하였다. 이러한 프로세스에서 일어나는 모든 정보들은 모두 웨-서버의 DB에 자동으로 데이터가 저장되며, 유사시에 모든 데이터의 조화가 웹상에서 가능하다.
한편 차량이 있는 경우에는 RFID안테나가 2m 반경이내의 카드를 자동으로 검색하여 데이터를 업로드 함으로써, 방문자의 기록과 함께 이중 체크를 실시한다. 또한 퇴거할 때에도 RF인식을 실시하여 루프센서에 의한 감지와 함께 이중체크를 실시한다. 또한 인력출입 체크장치를 각 돈 방별로 설치하여 돼지와 직접 접촉하는 사람의 출입 이력을 관리할 수 있도록 하였다.
본 연구에서는 축산선진국에서의 생물보안 규정과 국내 축산업허가제 규정, 동물복지농장 규정 등 양돈농장에서의 생물보안에 필요한 사항을 조사하였다. 또한, 이를 바탕으로, 양돈 농장에 적용이 가능한 돈사출입 자동관리시스템을 개발하여 현장시험을 실시하였다.
지난 2010년도 대규모 구제역 발생 이후 농식품부에서 발표된 가축질병 방역체계 개선 및 축산업 선진화 세부방안 수립의 구체적인 방안으로 2013년부터 축산허가제 도입, 축산관련 차량 등록제 등이 실시 중에 있다. 또한, 축산물 안전성 강화를 위하여 2013년 부터 동물복지농장 제도 실시와 양돈장 HACCP 강화를 추진하고 있으며, 이의 일환으로 양돈장 HACCP 관리방법과 기록관리 전산프로그램을 개발하고[4] 전국 규모의 HACCP 전산관리 확대를 실시하였다. 우리나라의 양돈농장 HACCP 관리방법과 캐나다 양돈장 생물보안 국가 규격(National Swine Farm-Level Biosecurity Standard, 캐나다 돼지 건강 이사회 발간)[7]을 검토한 결과 양돈장의 출입과 관련하여 아래 사항에 대한 관리가 필요한 것으로 조사되었다.
소독기록을 확보하기 위하여 출입차단장치 및 대인 소독장치를 연계하여 작동시키는 시스템을 제작하였고, 대인소독장치내에 방문자의 기록(방문목적, 방문자, 이전 경유지 등)을 입력할 수 있는 장치와 프로그램을 개발하였다. 본 프로그램은 차량과 인력의 출입기록 등 각종 이력을 자동으로 기록하고 웹이나 모바일 상에서 확인할 수 있도록 웹-모바일 프로그램으로 제작하였다
소독기록을 확보하기 위하여 출입차단장치 및 대인 소독장치를 연계하여 작동시키는 시스템을 제작하였고, 대인소독장치내에 방문자의 기록(방문목적, 방문자, 이전 경유지 등)을 입력할 수 있는 장치와 프로그램을 개발하였다. 본 프로그램은 차량과 인력의 출입기록 등 각종 이력을 자동으로 기록하고 웹이나 모바일 상에서 확인할 수 있도록 웹-모바일 프로그램으로 제작하였다
[그림 18]에서는 현장에 설치된 시스템의 광경을 나타내었다. 양돈장 입구에 대인소독장치를 설치하고 정문 차단기 좌우측에 차량 인식용 RFID 안테나를 설치하였다. 차량이 절차를 완료하고 양돈장에 진입하면 곧 바로 차량 소독장치에서 차량을 소독하도록 양돈장 시설이 구성되어 있다.
22)되었으며, 양돈장에서는 의무적으로 돈사 출입구에 차량진입 차단 바를 설치하고 방문자와 방문차량의 출입과 소독기록을 유지하도록 하였다. 이러한 절차를 보다 간단하고 신속하게 실시하고, 기록의 유지관리를 용이하게 하기 위하여 대인속장치와 연계한 RFID 이용 돈사 출입관리 시스템을 제작하였다. 연구의 결과를 요약하면 다음과 같다.
이어서, 웹기반의 대인소독 연계형 차량 및 인력 출입 관리 웹프로그램을 개발하였다. 프로그램 기능은, ① 사용자 로그인 관리 : 초기 관리자 ID/PW는 admin/admin 사용자의 ID와 비밀번호를 입력 후 로그인 버튼을 클릭, ②사용자 그룹 관리 : 사용자의 그룹 을 등록 및 관리하여 그룹별 처리, ③사용자 그룹별 권한관리 : 사용자별로 권한을 관리, ④각 돈사 인원 및 차량 출입 총괄현황 : 각 돈 사내에 작업현황을 총괄하여 보여주는 화면으로 각 돈사 내의 방문자, 차량의 현황 출력, ⑤방문자 출입내역 목록 출력: 방문자 출입내역을 보여주는 화면으로 기간 설정하고 조회 → 조회기간과 출입자성명 등의 조회 조건에 따라 최근일로부터 20개의 목록을 출력, 차량/탑승자 조회 : 차량의 탑승 운전자 등록 및 카드 발급, 발급된 카드의 조회(장비/탑승자의 상세 정보 조회), 모돈 개체별 기록관리 : 모돈의 개체별 전산등록 등이다.
최근까지 차량과 인력의 방문 기록은 장부에 수기로 기록하고 있어[그림 2] 이와 같은 방법은 방문자가 불편하고, 관리자의 기록 관리도 어려운 단점이 있다. 이에 따라 인력 및 차량의 출입 자동감지를 위한 RFID 시스템(13.56MHz, 700MHz)과 자동감지 시스템과 연계한 차량용 자동차단 장치를 개발하게 되었다.

대상 데이터

56 MHz, 접촉식 카드 인식형으로 제작하였다. 데이터의 전송은 서버와 RS232 통신으로 하였으며, 서버는 별도의 사무실에 설치하였다. 아래의 그림을 통해 시스템의 개요를 간략하게 나타내었다.
RFID를 이용한 차량 출입용 차단장치 및 기록관리 장치를 제작하고 시험하였다. 제작 형식은 주파수 900 MHz, 비접촉식 카드 인식형(인식거리 최대 2 m)으로 하였고, [그림 7]과 [그림 8]은 인력과 차량의 출입 체크 및 차단기 작동 시스템의 구성도를 나타내었다. 인식카드를 보유한 사람이나 차량이 진입하였을 때, RFID 안테나에서 차량의 고유번호가 인식되면 출입관리 서버로 전송되고, 서버에서는 미들웨어를 이용하여 고유번호를 DB에서 찾아내고 관련 자료를 인식하게 되면 다시 출입기록을 Data Base에 남기게 된다.

성능/효과

1. 우리나라의 양돈농장 HACCP 관리방법과 캐나다 양돈장 생물보안 국가 규격을 검토한 결과, 양돈장의 생물보안을 위해서는 양돈장 방문 인력 및 차량의 출입 기록(방문자, 방문목적, 이전 경유지) 및 소독여부에 대한 기록, 양돈장 내 돼지 숫자를 관리하는 것이 필수적인 것으로 조사되었다.
3. 차량출입관리시스템을 대인 소독장치와 연계하여, 대인소독 완료후 차량진입이 가능하도록 하드웨어 시스템을 개발하였으며, 차량출입관리시스템의 작동 프로세스는, ① 진출입 차량 및 인력 일단정지 → ② 인력 소독실 진입 → ③ 방문기록 입력 → ④ 대인소독 실시 → ⑤ 정문 차단기 해제 → ⑥ 돈사진입, 차량 소독 등으로 진행되는데, 방문기록은 사전에 제작 배포한 RFID 카드를 이용하게 신속하게 진행할 수 있다.
5. 개발된 프로그램과 출입관리시스템을 이용하여 출입이력(방문자, 방문목적, 이전 경유지), 소독이력, 돼지 (모돈)의 정보를 입력하여 웹서버 상의 DB에 기록하였는데, 성능시험결과 인식률 100% 보였다. 개발된 시작 기를 경북 군위군 D양돈장에 설치하여 적응성 평가를 실시한 결과, 인식 및 장치작동, 출입이력(방문자, 방문 목적, 이전 경유지), 소독이력, 돼지(모돈)의 정보를 입력 등에 문제가 없는 것으로 나타났다.
개발된 프로그램과 출입관리시스템을 이용하여 출입이력(방문자, 방문목적, 이전 경유지), 소독이력, 돼지 (모돈)의 정보를 입력하여 웹서버 상의 DB에 기록하였는데, 성능시험결과 인식률 100% 보였다. 개발된 시작 기를 경북 군위군 D양돈장에 설치하여 적응성 평가를 실시한 결과, 인식 및 장치작동, 출입이력(방문자, 방문 목적, 이전 경유지), 소독이력, 돼지(모돈)의 정보를 입력 등에 문제가 없는 것으로 나타났다.
장치를 이용하여 출입용 RFID 카드의 인식률 체크 결과, 100회 인식시험을 실시하여 인원 출입 인식 및 서버 기록률은 100%로 나타났으며, 이상 없는 것으로 판단되었다.
카드를 부착한 모의차량을 이용한 인식시험을 100회 실시한 결과, [그림 10]과 같이 출입 인식 및 서버 기록률 100%로 성공적으로 인식이 가능하였다.
프로그램 기능은, ① RFID 인식 후 고유번호 해당의 DB정보, ② 방문 일시(분단위) : YYYY/MM/DD HH.MM, ③ 방문자 정보 : 차량번호, 핸드폰번호, 이전 방문지 등, ④ 정보 입력 후 소독완료 버튼을 작동하면 소독시작, ⑤ 소독완료 후 콘트롤러의 PLC를 통하여 대인소독장치의 출구를 개방, ⑥ 동시에 차량 차단장치 해제, ⑦ 취득정보(방문일시, 방문자, 이전방문지, 소독 여부)를 DB에 저장.
56 MHz의 RFID 카드와 이를 인식할 수 있는 프로그램을 제작하였다. 프로그램 기능은, ① RFID 인식후 고유번호 해당의 DB정보, ② 방문 일시(분단위) : YYYY/MM/DD HH.MM, ③ 방문자 정보 : 차량번호, 핸드폰번호, 이전 방문지 등, ④ 정보입력 후 소독완료 버튼을 작동하면 소독시작, ⑤ 소독완료 후 콘트롤러의 PLC를 통하여 대인소독장치의 출구를 개방, ⑥ 동시에 차량 차단장치 해제, ⑦ 취득정보(방문일시, 방문자, 이전방문지, 소독여부)를 DB에 저장할 수 있도록 개발되었다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	차량출입관리시스템의 작동 순서는?	3. 차량출입관리시스템을 대인 소독장치와 연계하여, 대인소독 완료후 차량진입이 가능하도록 하드웨어 시스템을 개발하였으며, 차량출입관리시스템의 작동 프로세스는, ① 진출입 차량 및 인력 일단정지 → ② 인력 소독실 진입 → ③ 방문기록 입력 → ④ 대인소독 실시 → ⑤ 정문 차단기 해제 → ⑥ 돈사진입, 차량 소독 등으로 진행되는데, 방문기록은 사전에 제작 배포한 RFID 카드를 이용하게 신속하게 진행할 수 있다.
	스마트 사료급이 시스템이란?	① 스마트 사료급이 시스템(Smart Feeding Systems) : 돼지의 체중, 품종, 성별, 일령, 기온, 습성, 시설, 유전적 배경, 성장단계별로 사료를 급이하여 낭비를 최소한으로 줄이는 시스템
	본 연구에서 양돈장 출입관리를 위해 개발된 RFID와 웹서버 시스템은 어떤 것이 있는가?	본 연구에서는, RFID와 웹서버 시스템을 이용한 양돈장 출입차단 및 기록장치를 개발하였다. 사람의 출입관리를 위하여 13.56MHz의 접촉식 RFID 시스템을 개발하였으며, 차량 출입관리를 위해서는 900MHz RFID 시스템을 이용한 차량인식 시스템을 개발하였다. 시험결과 시스템 작동, 인식, 웹서버 데이터 저장 등의 성능이 양호한 것으로 판단되었다.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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