The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences (한국통신학회논문지)

The Korean Institute of Commucations and Information Sciences (한국통신학회)
권호 표지
DOI QR코드

DOI QR Code

The Design and Implementation of a Real-Time FMD Cattle Burial Sites Monitoring System Based-on Wireless Environmental Sensors

u-EMS : 센서네트워크 기반의 가축매몰지 악취환경정보 실시간 모니터링 시스템 설계 및 구현

  • Received : 2011.10.04
  • Accepted : 2011.12.02
  • Published : 2011.12.30
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

Recent outbreak of cattle diseases such as foot-and-mouth disease(FMD) requires constant monitoring of burial sites of mass cull of cattles. However, current monitoring system takes environmental samples from burial sites with period of between one and two weeks, which makes it impossible for non-stop management of hazardous bio-waste. Therefore, in this study, we suggest an improved real-time environmental monitoring system for such bio-hazardous sites based on wireless sensor networks, which makes constant surveillance of the FMD burial sites possible. The system consists mainly several wireless environmental monitoring sensors(i.e dust, Co2, VOC, NH3, H2S, temperature, humidity) nodes and GPS location tracking nodes. Through analysis of the relayed of the environmental monitoring data via gateway, the system makes it possible for constant monitoring and quick response for emergency situation of the burial sites. In order to test the effectiveness of the system, we have installed a set of sensor to gas outlets of the burial sites, then collected and analyzed measured bio-sensing data. We have conducted simulated emergency test runs and was able to detect and monitor the foul smell constantly. With our study, we confirm that the preventive measures and quick response of bio environmental accident are possible with the help of a real-time environmental monitoring system.

최근 구제역과 같은 가축질병으로 인한 살 처분된 가축매몰지의 적절한 모니터링 시스템의 필요성이 대두되고 있다. 그러나 현재 사용되는 모니터링 시스템은 살 처분된 매몰지 현장에서의 시료를 채취한 후 1~2주간의 모니터링 기간을 필요로 함으로 실시간 감시가 필요로 하는 매몰지에 대한 연속측정이 불가능하다. 이에 본 논문에서는 이런 실시간 모니터링을 가능하게 하는 우선 센서네트워크 기반의 가축매몰지 환경정보 모니터링 시스템 설계 및 구현을 제안한다. 제안된 시스템의 무선 센서노드는 환경센서(Dust, Co2, NH3, H2s, Temperature, Humidity)와 위치확인을 위한 GPS센서로 구성된다. 제안된 시스템은 게이트웨이를 통해 원격지 서버에 전송된 매몰지 환경정보를 분석함으로 언제 어디에서나 유해환경 모니터링이 기능하고 위치확인을 통한 상황에 따른 능동적인 대응을 가능케한다. 따라서 제안된 시스템의 유효성 검증을 위해 규정된 가스 배출관에 센서를 설치하였고, 통합 모니터링이 가능한 테스트 베드에서 실시간으로 수신된 데이터를 수집, 분석하여 시간의 변화에 따른 매몰지 위치의 악취환경변화를 모니터링 하였다. 이를 통한 상황에 따른 실시간 대응을 함으로 유사시 환경오염의 사전예방이 가능 한 것을 확인할 수 있었다.

Keywords

Acknowledgement

Grant : u-사회안전망 구축을 위한 위치추적 및 기술융합 연구

Supported by : 국립축산과학원

References

  1. 농림부, "구제역 긴급행동지침", 2004-2010.
  2. 농림부, "구제역 관련 언론보도 내용의 기술적 검토", 2011
  3. Freedman, R., and Fleming, R. "Water quality impacts of burying livestock mortalities", 2003.
  4. USDA:APHIS:VS, Foot-and-mouth disease: Sources of outbreak and hazard categorization of modes of virus transmission. USDA Centers for Epidemiology and Animal Health, 1994
  5. Gloster, J., Champion, H.J., Sørensen, J.H., Mikkelsen, T., Ryall, D.B., Astrup,P., Alexandersen, S. and Donaldson, A.I, "Airborne transmission of foot-and-mouth disease virus from Burnside Farm", Heddon-on-the-Wall, Northumberland during the 2001 UK epidemic. Veterinary Record 152, 525-533
  6. 문남구 등, 구제역으로 인해 매몰처리된 가축에서 발생되는 악취의 종류 및 이의 제어방안, 태성 환경연구소
  7. 김홍규, 문승진, u-DSLT : 센서 네트워크 기반의 위험상황 인식과 레이더 도플러 센서를 이용한 무 테그 위치추적 시스템", 한국정보과학회, 정보통신, 제38권 5호, 2011년.
  8. d. Aguayo, "Link-level measurements from an 802.11b mesh network," Proc, of ACM SIIGCOMM" 04, portland, Aug. 2004.
  9. Kurt H. Jacobson, Seunghak Lee, Robert A. Somerville, Debbie McKenzie, Craig H. Benson, Joel A. Pedersen, "Transport of the Pathogenic Prion Protein through Soils", Journal of Environmental Quality, 39. 1-8. 2010. https://doi.org/10.2134/jeq2009.0326
  10. Lee, C., Kim, J. Y., Lee, W. I., Nelson ,K. L., K. L., Yoon, J., Sedlak, D. L.l, "Bactericidal effect of zero-valent iron nanoparticles on Escherichia coli", Environmental Science and Technology. 42, 4927-4933., 2008. https://doi.org/10.1021/es800408u
  11. McColl, K.A., Morrissy, C.J., Collins, B.J., & Westbury., H.A. "Persistence of rabbit haemorrhagic disease virus in decomposing rabbit carcasses". Australian Veterinary Journal, 80(5), 298-299. 2002. https://doi.org/10.1111/j.1751-0813.2002.tb10848.x
  12. Gale, P. "Risk assessment: use of composting and biogas treatment to dispose of catering waste containing meat", Final report to the Department of Environment, Food and Rural Affairs., 2002
  13. Torge W., Geodesy, 3rd Ed., deGruyter, pp. 244-245.
  14. M. R. Anathasayanam, "Fascinating Perspectives of State and Parameter Estimation Techniques", AIAA-2000-4319, pp.1-9, 2000.
  15. L. Han, "A Fuzzy-Kalman Filtering Strategy for State Estimation", Univ. of Saskatehcwan, Canada, 2004.
  16. K. Kolodziej and J. Danado, "In-Building Positioning:Modeling Location for Indoor World," Proc. of the 15th Int'1 Workshop on Database and Expert Systems Applications, Sep. pp. 830-834. 2004.
  17. B. Li, J. Salter, A. G. Dempster, and C. Rizos, "Indoor Positioning Techniques Based on Wireless Lan," AusWireless'06, March 2006.
  18. M. Addlesee, R. Curwen, S. Hodges, J. Newman, P. Stegges, A. Ward, and A. Hopper, "Implementing a Sentient Computing System," IEEE Computer Magazine, Vol.34, No.8, pp.50-60, Aug, 2001. https://doi.org/10.1109/2.940013
  19. G. Kantor and S. Singh, "Preliminary Results in Range-Only Localization and Mapping," IEEE Conf. on Robotics and Automation, Washington D.C., May, 2002.
  20. Heiner Kuhlmann, "Kalman-Filtering with colored measurement noise for deformation analysis".