소 모니터 설계
볼루스, 중계기, 규칙
smaXtec(오스트리아)의 시스템을 목표로 삼고, 전기와 인터넷이 없는 북녘 마을에 맞게 LoRa와 태블릿 중심으로 다시 짰습니다. 하드웨어는 사서 쓰거나 2단계에서 직접 만듭니다.
목표
smaXtec이 재는 것, 우리가 재는 것
smaXtec 제품 자료(2026년 10월 열람) 기준입니다. 반추위 pH는 전극 수명이 150일이라 첫 단계에서는 뺍니다.
| 항목 | smaXtec Classic | 우리 1단계 |
|---|---|---|
| 속 온도 | 상대 정밀도 ±0.01 °C | 분해능 0.01 °C, 정확도 ±0.1 °C |
| 음수 | 온도 하강으로 횟수와 양 | 횟수 (양은 2단계) |
| 반추 | 망상위 수축으로 | 가속도 리듬으로 10분당 분 |
| 활동 | 있음 | 3축 가속도, 10분 평균 0~100 |
| 발열, 대사병, 발정, 분만, 음수, 열 스트레스 | 모두 | 열 스트레스만 2단계 (기후 센서 뒤) |
| 분만 경보 시점 | 평균 15시간 전 | 같은 목표 |
| 통신 | 전용 무선에서 SIM 베이스스테이션을 거쳐 클라우드로 | LoRa로 중계기와 태블릿에 모았다가 위성이나 인터넷으로 이 사이트에 |
| 알림 | 앱 푸시, 메일 | 메일, 웹 푸시 (PWA) |
볼루스 사양
저지 성우에 맞는 캡슐
저지 성우는 400 kg 안팎이라 smaXtec 기준(300 kg 이상)에 들어갑니다. 송아지와 어린 육성우는 뺍니다.
| 부분 | 사양 | 근거 |
|---|---|---|
| 몸통 | 원통 105~130 × 32~35 mm, 200~220 g. POM 또는 PEEK, 아래쪽에 추를 넣어 망상위 바닥에 가라앉게 | smaXtec Classic 105×35 mm, 약 210 g |
| 온도 센서 | 디지털 온도 IC, 분해능 0.01 °C, ±0.1 °C, 10분마다 | 음수 사건(10분에 0.5 °C)과 발정(0.3 °C)을 가르려면 0.1 °C면 됨 |
| 가속도 | 3축 초저전력 MEMS (ST LIS2DW12 또는 ADI ADXL362), 12.5~25 Hz 상시 샘플, 10분 요약 | smaXtec은 STM32WL과 ST MEMS를 씀 (ST 블로그). 반추는 1~1.5분 주기 망상위 수축 리듬으로 셈 |
| 무선 | LoRa. 칩은 STM32WL(마이컴+LoRa 한 칩) 또는 nRF52+SX1262. 10분마다 24바이트 한 번 | Fraunhofer IZM 시제품은 물 많은 반추위에서 감쇠가 적은 433 MHz를 골랐음. 주파수는 현지 전파 규정으로 정함 (한국 LoRa는 920 MHz 대역). 미확인 |
| 거리 | 축사 안 50 m, 방목지 300 m | smaXtec 읽기 거리 보통 50 m, 최대 300 m |
| 전지 | 리튬 염화티오닐(Li-SOCl₂) 3.6 V AA 2,400 mAh 1개. 평균 전류 50 µA 이하 | 2,400 mAh ÷ 50 µA ≈ 5.5년 (추정). smaXtec 약 5년 |
| 메모리 | 50일치 (7,200점) | 중계기가 꺼져 있어도 보관했다가 다시 보냄. smaXtec Classic 50일 |
| 밀봉 | IP68, 위액 내성 (DLG 시험 수준), 레이저 용접 또는 2중 오링 | smaXtec은 DLG 위액 내성 인증 |
| 투여 | 볼루스 건으로 경구. 수의사나 훈련받은 사람. 300 kg 이상 | smaXtec |
후보
사서 쓸 볼루스와 직접 만들 볼루스
2026년 10월에 웹에서 확인한 값입니다. 가격과 OEM 조건은 업체에 직접 물어야 합니다. 연락한 곳은 아직 없습니다.
| 제품 | 통신 | 크기, 무게 | 전지 | 재는 것 | 가격 | 판단 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Agriseen JS0130 중국 선전 | LoRaWAN, 500 m, IP68 | 약 130 × 32 mm (표기 불명확), 무게 미확인 | 최대 5년 (업체) | 온도, 활동, 음수, 발정, 분만 | $99 (Tindie) | 1순위. 열린 LoRaWAN이라 우리 중계기에 붙음. 페이로드 형식과 샘플 2개 시험 필요 |
| smaXtec Classic Bolus SX.2 오스트리아 | 전용 무선, SIM 베이스스테이션 거침 | 105 × 35 mm, 약 210 g | 약 5년 | 온도 ±0.01, 활동, 반추, 음수 | 구독형, 미확인 | 기준점. 인터넷(SIM)이 꼭 필요하고 폐쇄형이라 우리 API로 못 넘김. 삼수령 시험용으로는 좋음 |
| smaXtec pH Plus | 위와 같음 | 132 × 35 mm, 약 220 g | pH 150일, 온도·활동은 전지 수명 | 위 + pH 3~9 (±0.2) | 미확인 | 무리의 6~10%만. 1단계 제외 |
| Moonsyst 헝가리 | 블루투스 게이트웨이 거쳐 클라우드로 | 성우용 미확인 (송아지용 90 g) | 6년 이상 (업체) | 온도, pH, 활동, 음수 | 약 $399 (추정) | 송아지용 볼루스가 있어 2단계 육성우 후보. 폐쇄형 |
| 알리바바 OEM 캡슐 | LoRaWAN 표기 (WiFi, GSM 표기도 섞임) | 미확인 | 3년 (업체) | 온도 ±0.1 °C, IP68 | $88, 최소 100개 | 표기가 서로 안 맞음. 표본 없이 100개는 사지 않음 |
| 직접 제작 2단계 | LoRa 433/920 MHz (STM32WL) | 105 × 35 mm, 200 g 목표 | Li-SOCl₂ AA, 5년 목표 | 온도, 3축 가속도 | 부품 3~5만 원/개 (추정) | 케이스 금형과 위액 내성 시험이 큰일. 사서 쓰는 볼루스로 규칙부터 맞춰 본 뒤에 |
| 연구 참고 | Fraunhofer IZM 시제품 (LoRa 433 MHz, pH·온도·동작, POM 케이스, 2026). 일본 소형 볼루스 30 × 70 mm, 3축 가속도, 600일 (Sensors 2017). ADXL362 + 429 MHz 볼루스 22 × 76 mm 55 g (1초 전송 시 한 달). | |||||
중계기와 태블릿
- LoRaWAN 중계기: RAK WisGate Edge Lite 2 (RAK7268) 급. 네트워크 서버가 안에 들어 있어 따로 서버가 없어도 됨. 12 V 10 W, 축사 태양광 배터리(30 kWh)에서 넉넉함. 약 20만 원 (추정).
- 마을 태블릿: 운영 상자의 ERP 태블릿이 중계기 HTTP 연동으로 값을 받아 보관하고, 이 사이트와 같은 규칙(bolus.ts)을 돌려 마을 안에서 경보를 띄움.
- 위성 메시지 단말: 하루 한 번 16두 요약(소마다 20바이트, 320바이트)과 급한 경보를 보냄. 이리듐 SBD 한 통(340바이트)에 들어감. 메시지를 /api/bolus 로 넘기는 다리는 남은 일.
- 자료량: 볼루스 14개 × 하루 144점 = 2,016점, 패킷 24바이트, 하루 48 KB. 사이트 저장은 날짜별 JSON 한 파일(약 100 KB).
판정 규칙
문턱값과 근거
소마다 지난 7일(최근 24시간 제외)로 기준선을 잡습니다. 온도는 음수 하강 점을 빼고 2시간 이동 중앙값으로 "속 온도"를 만든 뒤 비교합니다. 코드는 src/lib/bolus.ts 에 같은 번호로 적혀 있습니다.
| 경보 | 조건 | 근거 |
|---|---|---|
| 음수 사건 | 10분 사이 0.5 °C 이상 하강. 전 온도 0.15 °C 안으로 돌아오거나 120분이 지나면 끝. 하루 횟수를 셈 | Shirley et al. 2025 (F-score 0.99); Vázquez-Diosdado et al. 2019 J Dairy Sci; Cantor et al. 2018 Animals (회복 최대 103분) |
| 발열 | 속 온도가 기준선 +0.5 °C 이상으로 4시간 (주의). +0.8 °C 이상이거나 40.0 °C 이상이면 급함 | AlZahal et al. 2011 J Dairy Sci (망상위는 직장보다 약 0.3 °C 높음); smaXtec 개체 기준선 방식. 40.0 °C 추정 |
| 분만 임박 | 예정일 ±14일인 소에서 속 온도가 기준선 −0.3 °C 이하로 6시간. 활동 1.5배면 같이 적음 | Cooper-Prado et al. 2011 J Anim Sci (분만 전 48시간 안에 약 0.5 °C 하강); Costa et al. 2016 J Dairy Sci; smaXtec 평균 15시간 전 |
| 체온 하강 | 예정일이 없는 소에서 −0.5 °C 이하로 6시간 | 젖열, 쇼크, 볼루스 고장 확인용 (추정) |
| 발정 | 최근 6시간 활동이 같은 시각 기준의 2배 이상. 온도 +0.3 °C가 겹치면 "강". 15일 안에 발정한 소, 분만 창 안의 소, 송아지는 뺌. 활동이 1.8배를 넘기 시작한 때 +12시간을 수정 권장 시각으로 | Roelofs et al. 2005 Theriogenology (보행 2~4배, 12시간 뒤 수정); Cooper-Prado et al. 2011 (0.3~0.4 °C 상승); Reith & Hoy 2012 J Dairy Sci (발정일 반추 17% 감소) |
| 반추 감소 | 24시간 반추가 기준의 70% 이하 (주의), 50% 이하 (급함) | Stangaferro et al. 2016 J Dairy Sci (대사·소화기 질병은 진단 5~7일 전부터 반추 감소) |
| 음수 감소 | 24시간 음수 횟수가 기준의 절반 이하 (기준이 하루 4회 이상일 때) | 위 음수 사건 문헌. 비율은 추정 |
| 통신 끊김 | 3시간 넘게 자료 없음 | 볼루스 메모리 50일이라 잃는 자료는 없음 |
남은 일
실제 볼루스가 들어오면
- 볼루스 2개 시험Agriseen JS0130 2개를 사서 삼수령 착유우 2두에 넣고 한 달 봅니다. 페이로드 형식을 받아 중계기 변환기를 씁니다.
- 문턱값 조정저지 실측으로 발열 0.5 °C, 반추 70%, 음수 절반을 다시 정합니다. "추정" 표시를 지웁니다.
- 위성 다리위성 단말의 메시지(메일 또는 SBD)를 받아 /api/bolus 로 넘기는 작은 서버를 둡니다.
- 태블릿 판정기bolus.ts를 그대로 쓰는 오프라인 태블릿 앱을 만들어, 인터넷 없이도 마을 안에서 경보가 뜨게 합니다.
- 기후 센서축사 온습도(THI)를 받아 열 스트레스 경보를 더합니다.