BG113274A

BG113274A - Electronic tagging system for livestock

Info

Publication number: BG113274A
Application number: BG113274A
Authority: BG
Inventors: Георги Илиев; Николаев Илиев Георги; Сия ЛОЗАНОВА; Вълчева Лозанова Сия; Август ИВАНОВ; Йорданов Иванов Август; Чавдар РУМЕНИН; Станоев Руменин Чавдар
Original assignee: Институт По Роботика - Бан
Priority date: 2020-11-26
Filing date: 2020-11-26
Publication date: 2022-05-31
Also published as: BG67545B1

Abstract

An electronic livestock tagging system comprising a housing with a GPS transmitter movably mounted on the animal's ear or on a suitable collar; a multi-functional sensor module; a small rechargeable battery powering the system and a source for permanent charging of the battery; real-time digitally encoded information from the transmitter about the location of the herd and/or the individual animal, and relevant biometric indicators, is transmitted in real time to an electronic platform located at a quadcopter (drone) or a network of stations, characterized by the fact that the GPS transmitter (2) is also positioned on one horn of the animal, the source (5) is a hollow cylindrical body of small dimensions of non-magnetic material along its length, on which a multilayer induction coil (6) of cylindrical copper wire is stationary installed, in the inner area of the coil (6) there is a small cylindrical magnet (7) which moves freely along the length of the coil (6) in the two opposite directions, as the two terminals of the induction coil (6) are connected to the battery (4).

Description

ЕЛЕКТРОННА СИСТЕМА ЗА МАРКИРАНЕ НА СЕЛСКОСТОПАНСКИ ЖИВОТНИELECTRONIC SYSTEM FOR MARKING FARM ANIMALS

ОБЛАСТ НА ТЕХНИКАТАFIELD OF ENGINEERING

Изобретението се отнася до електронна система за маркиране на селскостопански животни, приложимо в областта на съвременното скотовъдството и животновъдство, модерната фермерска организация на труда, контрола в реално време на движението на животните заедно и поотделно едър рогат добитък (крави и биволи), коне, магарета, овце, кози и др., събиране на информация за животните като регистрационен номер, биометрични показатели и др.The invention relates to an electronic system for marking agricultural animals, applicable in the field of modern cattle breeding and animal husbandry, modern farm labor organization, real-time control of the movement of animals together and separately cattle (cows and buffaloes), horses, donkeys , sheep, goats, etc., collection of animal information such as registration number, biometric indicators, etc.

ПРЕДШЕСТВАЩО СЪСТОЯНИЕ НА ТЕХНИКАТАPRIOR ART

Известна е електронна система за маркиране на селскостопански животни, съдържаща корпус, в който има предавател с GPS, разположен неподвижно на ухото на животното или върху подходящ нашийник, мултифункционален сензорен модул и малка по размери акумулаторна батерия, захранваща системата, която е свързана със слънчев панел за перманентното й зареждане. Предавателят е за периодично предоставяне на цифровокодирана информация за местоположението на стадото животни и/или за отделното животно както и за съответни биометрични показатели, която се приема от мрежа от станции или квадрокоптер, [1-7].An electronic system for tagging farm animals is known, containing a housing in which there is a GPS transmitter, fixed on the animal's ear or on a suitable collar, a multi-functional sensor module and a small-sized rechargeable battery powering the system, which is connected to a solar panel for its permanent charging. The transmitter is for periodically providing digitally coded information about the location of the herd of animals and/or about the individual animal as well as about relevant biometric indicators, which is received by a network of stations or a quadcopter, [1-7].

Недостатък на тази електронна система за маркиране на селскостопански животни е малкият радио-обхват на предавателя поради ниския захранващ капацитет на батерията от слънчевия панел и отсъствие на зареждане при настаняване на животното/стадото в горски масив или през нощта, тъй като се преустановява действието на слънчевия панелен блок.A disadvantage of this electronic system for marking farm animals is the small radio range of the transmitter due to the low power supply capacity of the battery from the solar panel and the absence of charging when the animal/herd is placed in a forest massif or at night, as the solar power is cut off. panel block.

Недостатък е също краткият времеви ресурс на функциониране на системата поради ниския капацитет на акумулаторната батерия.A disadvantage is also the short operating time of the system due to the low capacity of the battery.

ТЕХНИЧЕСКА СЪЩНОСТTECHNICAL ESSENCE

Задача на изобретението е да се създаде електронна система за маркиране на селскостопански животни, който да е с широк радио-обхват на предавателя и дълговременен ресурс на функциониране.The task of the invention is to create an electronic system for marking agricultural animals, which has a wide radio range of the transmitter and a long-term resource of functioning.

Тази задача се решава с електронна система за маркиране на селскостопански животни, съдържаща корпус, в който има предавател с GPS, разположен неподвижно на ухото или единия рог на животното, както и на подходящ нашийник; мултифункционален сензорен модул; малка по размери акумулаторна батерия, захранваща системата и източник за перманентното й зареждане. Източникът за зареждане е кухо цилиндрично тяло е малки размери от немагнитен материал, по дължината на което стационарно е инсталирана многослойна индукционна бобина от меден проводник с цилиндрична форма. Във вътрешната зона на бобината се намира малък цилиндричен магнит, който се премества свободно по дължината на бобината в двете противоположни посоки. Двата извода на индукционната бобина са съединени с акумулаторната батерия. Постъпващата от предавателя в реално време цифровокодирана информация за местоположението на стадото животни и/или за отделното животно както и за съответните биометрични показатели се предава в реално време на електронна платформа, разположена на квадрокоптер (дрон) или на мрежа от станции.This task is solved with an electronic system for marking farm animals, containing a housing in which there is a transmitter with GPS, fixedly placed on the ear or one horn of the animal, as well as on a suitable collar; multifunctional sensor module; a small battery that powers the system and a source for its permanent charging. The charging source is a hollow cylindrical body of small dimensions made of non-magnetic material, along which a multi-layer induction coil of cylindrical copper wire is permanently installed. In the inner area of the coil is a small cylindrical magnet that moves freely along the length of the coil in both opposite directions. The two terminals of the induction coil are connected to the battery. The digitally coded information about the location of the herd of animals and/or the individual animal as well as the corresponding biometric indicators received by the transmitter in real time is transmitted in real time to an electronic platform located on a quadcopter (drone) or on a network of stations.

Предимство на изобретението е голямият радио-обхват на предавателя поради високия захранващ капацитет на батерията чрез индукционната бобина е движещия се в нея практически постоянно магнит от движението на главата на животното, заложено по природа във видовата му характеристика на тревопасно.An advantage of the invention is the large radio range of the transmitter due to the high power supply capacity of the battery through the induction coil is the magnet moving in it practically constantly from the movement of the animal's head, inherent in nature in its species characteristic of herbivore.

Предимство е също повишеното време на работа на системата от високия капацитет на акумулаторната батерия поради постоянното й зареждане.An advantage is also the increased operating time of the system due to the high capacity of the battery due to its constant charging.

Предимство е още опростената електронна платформа, регистрираща информацията, която се разполага на дрон или на мрежа от станции в резултат на високата излъчвателна мощност на предавателя.Another advantage is the simplified electronic platform, which registers the information that is available on a drone or on a network of stations as a result of the high radiation power of the transmitter.

Предимство освен това е възможността за реализация на електронната система чрез печатен монтаж с помощта на интегралната технология, което повишава надеждността на нейното функциониране и серийното й производство.Another advantage is the possibility of implementing the electronic system through printed assembly using integral technology, which increases the reliability of its operation and its serial production.

ОПИСАНИЕ НА ПРИЛОЖЕНИТЕ ФИГУРИDESCRIPTION OF THE ATTACHED FIGURES

По-подробно изобретението се пояснява с едно негово примерно изпълнение, дадено на приложените фигури: на Фигура 1 е указано характерно място - единият рог на животното за разполагане на електронната система за маркиране, а Фигура 2 показва принципната конструкция на системата.The invention is explained in more detail with an exemplary embodiment given in the attached figures: Figure 1 shows a characteristic place - one horn of the animal for placing the electronic marking system, and Figure 2 shows the principle construction of the system.

ПРИМЕРИ ЗА ИЗПЪЛНЕНИЕIMPLEMENTATION EXAMPLES

Електронната система за маркиране на селскостопански животни съдържа корпус 1, в който има предавател с GPS 2, разположен неподвижно на ухото или единия рог на животното, както и на подходящ нашийник; мултифункционален сензорен модул 3; малка по размери акумулаторна батерия 4, захранваща системата и източник 5 за перманентното й зареждане. Източникът 5 е кухо цилиндрично тяло с малки размери от немагнитен материал, по дължината на което е инсталирана стационарно многослойна индукционна бобина 6 от меден проводник с цилиндрична форма. Във вътрешната зона на бобината 6 се намира малък цилиндричен магнит 7, който се премества свободно по дължината на бобината 6 в двете противоположни посоки. Двата извода на индукционната бобина 6 са съединени с акумулаторната батерия 4. Постъпващата от предавателя 2 в реално време цифровокодирана информация за местоположението на стадото животни и/или за отделното животно както и за съответни биометрични показатели се предава в реално време на електронна платформа, разположена на квадрокоптер (дрон) или на мрежа от станции.The electronic system for marking farm animals contains a housing 1, in which there is a transmitter with GPS 2, located fixedly on the ear or one horn of the animal, as well as on a suitable collar; multifunctional sensor module 3; small storage battery 4, powering the system and source 5 for its permanent charging. The source 5 is a hollow cylindrical body of small dimensions made of non-magnetic material, along which a stationary multi-layer induction coil 6 of cylindrical copper wire is installed. In the inner area of the coil 6 there is a small cylindrical magnet 7 which moves freely along the length of the coil 6 in the two opposite directions. The two terminals of the induction coil 6 are connected to the storage battery 4. The digitally coded information about the location of the herd of animals and/or the individual animal, as well as about the corresponding biometric parameters, received by the transmitter 2 in real time is transmitted in real time to an electronic platform located at quadcopter (drone) or on a network of stations.

Действието на електронната система за маркиране на селскостопански животни се основава на принципа на електромагнитната индукция или закона на Фарадей. При движение на магнит с индукция В в близост до бобина с N навивки, в бобината се възбужда електродвижеща сила Е. Следователно електродвижещото напрежение е.д.н. Е по затворен контур е пропорционално на степента на промяна за определен интервал от време Δί на магнитния поток ΔΦ_Β (промяната може да бъде както по големина, така и по посока) през произволна повърхност Δ8, заградена от контура. На практика това означава, че електрическият ток ще протича във всеки затворен проводник (затворена навивка), когато магнитният поток ΔΦ, минаващ през оградената от проводника повърхност се променя. На принципа на електромагнитната индукция се основават действието на ел. моторите, повечето електрически машини и т.н. Законът на Фарадей се изразява като Е = - ΝάΦ^άί. Знакът отбелязва посоката на индуцирането е.д.н. Генерираното в електрическата верига е.д.н. Е е винаги с такава посока, че токовете, които то поражда, действат против промяната на магнитния поток ΔΦ_Β, който е възбудител на електродвижещото напрежение Е. В нашия конкретен случай промяната на магнитния поток АФв с времето ΔΦ_Β/Δ/ се осъществява чрез движението на цилиндричния магнит 7 вътре в многослойната бобина 6 от меден проводник. Колкото повече са навивките Ν в нея и колкото е по-силна индукцията В, толкова е по-висока е.д.н. Е. Също така и силата на индуцирания ток I е пропорционална на изменението на магнитния поток ΔΦβ. Перманентното движение на магнита 7 във вътрешната зона на бобината 6 се осъществява от постоянното движение на главата на животното, Фигура 1, в частност на единия му рог или на ухото, където неподвижно се фиксира системата за електронно маркиране. Кухото цилиндрично тяло 5 следва да е от немагнитен материал за да не смущава движението на постоянния магнит N-S 7.The operation of the electronic livestock marking system is based on the principle of electromagnetic induction or Faraday's law. When a magnet with an induction B moves near a coil with N turns, an electromotive force E is induced in the coil. Therefore, the electromotive voltage e.d. E along a closed loop is proportional to the degree of change for a certain time interval Δί of the magnetic flux ΔΦ _Β (the change can be both in magnitude and direction) through an arbitrary surface Δ8 enclosed by the loop. In practice, this means that electric current will flow in any closed conductor (closed coil) when the magnetic flux ΔΦ passing through the surface bounded by the conductor changes. The operation of electric motors, most electric machines, etc. is based on the principle of electromagnetic induction. Faraday's law is expressed as E = - ΝάΦ^άί. The sign marks the direction of the induction e.d.n. The generated in the electric circuit e.d. E is always of such a direction that the currents it generates act against the change of the magnetic flux ΔΦ _Β , which is the exciter of the electromotive voltage E. In our particular case, the change of the magnetic flux АФв with time ΔΦ _Β /Δ/ is carried out by the movement of the cylindrical magnet 7 inside the multilayer coil 6 of copper wire. The more windings Ν in it and the stronger the induction B, the higher the E.D. F. Also, the strength of the induced current I is proportional to the change in the magnetic flux ΔΦβ. The permanent movement of the magnet 7 in the inner zone of the coil 6 is carried out by the constant movement of the animal's head, Figure 1, in particular on one of its horns or on the ear, where the electronic marking system is immovably fixed. The hollow cylindrical body 5 should be made of non-magnetic material so as not to interfere with the movement of the permanent magnet NS 7.

Изхождайки от специфичната особеност на природата на преживните животни, главите им практически постоянно са в движение. Ето защо акумулаторната батерия 4 ще се зарежда перманентно. Това означава, че радиообхватът на предавателя 2 на системата може да бъде увеличен съществено. В резултат предоставяната от него дигитализирана информация надеждно ще се регистрира от електронната платформа в реално време и ще се дава на мобилно приложение на смарт фона на фермера или на неговия лаптоп. Непрекъснатото зареждане на акумулаторната батерия, мощността и капацитетът на акумулатора 4 разширяват времевия диапазон на функциониране на системата. Поради значителната излъчвателна мощност на предавателя 2, регистриращата информацията платформа е опростена и не изисква специализирани нискошумящи усилвателни модули и компоненти. Компактността на електронната конфигурация за маркиране позволява нейната реализация заедно със схемотехниката да се осъществи чрез печатен монтаж, използвайки интегрална технология. Този метод повишава надеждността на функциониране и подпомага серийното производство.Proceeding from the specific feature of the nature of ruminants, their heads are practically constantly in motion. This is why battery 4 will be permanently charged. This means that the radio range of the system's transmitter 2 can be increased substantially. As a result, the digitized information it provides will be reliably registered by the electronic platform in real time and given to a mobile application on the farmer's smartphone or laptop. The continuous charging of the battery, the power and capacity of the battery 4 extend the operating time range of the system. Due to the significant radiation power of the transmitter 2, the information logging platform is simplified and does not require specialized low-noise amplifier modules and components. The compactness of the electronic marking configuration allows its implementation together with the circuitry to be carried out by printed assembly using integral technology. This method increases operational reliability and supports mass production.

Неочакваният положителен резултат от новото техническо решение е, че за първи път се предлага използване на естественото движение на част от тялото (главата) на добитъка за генериране на електрическа енергия по принципа на електромагнитната индукция. Това позволява дълговременно функциониране на електронната система с повишен радио-обхват на предаване на дигиталната информация. Новата система е щадяща технология за маркиране на селскостопанските животни. Освен това иновацията дава възможност данните, постъпващи от мултисензорния модул 3 да се предават в пълен обем и реално време на електронна платформа, разположена на квадрокоптер (дрон) или мрежа от станции. След постъпване на информацията на мобилно приложение, надеждно ще се следи движението и локацията на животните заедно и поотделно, както и тяхната биометрия.The unexpected positive result of the new technical solution is that, for the first time, it is proposed to use the natural movement of a part of the body (the head) of livestock to generate electrical energy based on the principle of electromagnetic induction. This allows long-term functioning of the electronic system with increased radio range of digital information transmission. The new system is a gentle technology for marking farm animals. In addition, the innovation enables the data coming from the multisensor module 3 to be transmitted in full and in real time to an electronic platform located on a quadcopter (drone) or a network of stations. Once the information is fed to a mobile application, the movement and location of the animals together and individually, as well as their biometrics, will be reliably tracked.

Иновативната електронна система за маркиране е фактически надграждане на класическата ушна марка при животните. В новото решение излъчвателят на системата, който фактически е аналог на маркера е поставен външно на животното. Не представлява проблем „маркерът” да се разположи в херметично затворена капсула на подходящо място в животното. Разработката позволява да се разшири обхватът на биометрията - към регистрационния номер да се включат важни показатели като корпоралната температура на добитъка, налягането в зоната, където се намира плодът след осеменяване, кислороден баланс, пулс, ph на стомашния сок, който е критерий за перисталтиката на преживяне при кравите и биволите, и др. Всичко това в своята синергия е животновъдство с елементи на изкуствен интелект качествено нов етап в развитие на индустрията на храните.The innovative electronic tagging system is actually an upgrade of the classic ear tag in animals. In the new solution, the emitter of the system, which is actually an analogue of the marker, is placed externally on the animal. It is not a problem to place the "marker" in a hermetically sealed capsule at a suitable place in the animal. The development allows to expand the scope of biometrics - to the registration number to include important indicators such as the body temperature of the livestock, the pressure in the area where the fetus is located after insemination, oxygen balance, pulse, pH of the gastric juice, which is a criterion for the peristalsis of experience with cows and buffaloes, etc. All this in its synergy is animal husbandry with elements of artificial intelligence, a qualitatively new stage in the development of the food industry.

ПРИЛОЖЕНИЕ: две фигуриAPPENDIX: two figures

ЛИТЕРАТУРАLITERATURE

[1] A. Rivas, Р. Chamso, A. Gonzalles-Briones, J.-M. Corchado, Detection of cattle using drones and convolutional neural networks, Sensors, 2018, 2048; doi: 10.3390/sl8072048.[1] A. Rivas, R. Chamso, A. Gonzales-Briones, J.-M. Corchado, Detection of cattle using drones and convolutional neural networks, Sensors, 2018, 2048; doi: 10.3390/sl8072048.

[2] https://www.postscapes.com/cattle-tracking-systems/[2] https://www.postscapes.com/cattle-tracking-systems/

[3] https://www.actility.com/taking-care-of-cattle/[3] https://www.actility.com/taking-care-of-cattle/

[4] https://agrozona.bg/izobretiha-gps-ushni-marki-za-sledene-na-zhivotniteot-razstoyanie[4] https://agrozona.bg/izobretiha-gps-ushni-marki-za-sledene-na-zhivotniteot-razstoyanie

[ 5 ] https ://scitechdaily. com/tiny-backpack-computers-developed-to-track- wild-animals-in-hard-to-reach-habitats/[ 5 ] https://scitechdaily. com/tiny-backpack-computers-developed-to-track-wild-animals-in-hard-to-reach-habitats/

[6] https://www.smartbow.com/en/how-it-works.aspx[6] https://www.smartbow.com/en/how-it-works.aspx

[7] https://sailscard.en.made-in-china.corn/product/fvPELOITbhVC/China-212-12mm-Icar-Animal-RFID-Transponder-Pet-Microchip-Tag.html[7] https://sailscard.en.made-in-china.corn/product/fvPELOITbhVC/China-212-12mm-Icar-Animal-RFID-Transponder-Pet-Microchip-Tag.html

Claims

An electronic farm animal tagging system comprising a housing containing a GPS transmitter fixed on the animal's ear or on a suitable collar; multifunctional sensor module; a small storage battery powering the system and a source for its permanent charging; the digitally coded information received by the transmitter on the location of the herd of animals and/or on the individual animal as well as on the relevant biometric indicators is transmitted in real time to an electronic platform located on a quadcopter (drone) or on a network of stations CHARACTERIZED by this , that the GPS transmitter (2) is also located on one horn of the animal, the source (5) is a hollow cylindrical body of small dimensions made of non-magnetic material, along which a multilayer induction coil (6) of copper wire with cylindrical shape, in the inner area of the coil (6) there is a small cylindrical magnet (7) which moves freely along the length of the coil (6) in the two opposite directions, the two terminals of the induction coil (6) are connected to the battery ( 4).