CN105167757A - 基于声表和rfid技术的牛羊体内温度监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于声表和RFID技术的牛羊体内温度监测系统，其包括温度身份电子标签，能滞留于牛羊胃内，并存储有所述牛羊的身份信息，且能对所述牛羊的体内温度进行测量；温度身份读取装置，能与温度身份电子标签无线连接，读取并识别温度身份电子标签传输的体内温度以及牛羊的身份信息；监测管理装置，与温度身份读取装置连接，接收温度身份读取装置传输识别的体内温度以及身份信息，并对同一温度身份电子标签的体内温度以及身份信息进行关联存储。本发明结构紧凑，能实现对体内温度的有效测量以及体内温度与身份信息的有效关联，实现对牛羊牲畜等饲养过程的有效管理，提高管理的自动化程度，安全可靠。

Description

基于声表和RFID技术的牛羊体内温度监测系统

技术领域

本发明涉及一种温度监测系统，尤其是一种基于声表和RFID技术的牛羊体内温度监测系统，属于体内温度监测的技术领域。

背景技术

温度监测在畜牧业上的应用主要基于RFID畜牧业管理系统，温度监测是集牲畜饲养管理、防疫情况监控等为一体的整体性解决方案中一个重要的环节。监测牲畜个体在整个饲养过程的体温信息，也是证明牲畜健康养殖过程的方法。目前，对于牛羊等牲畜的体内温度如何有效精确监测是一个难题。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种基于声表和RFID技术的牛羊体内温度监测系统，其结构紧凑，能实现对体内温度的有效测量以及体内温度与身份信息的有效关联，实现对牛羊牲畜等饲养过程的有效管理，提高管理的自动化程度，安全可靠。

按照本发明提供的技术方案，所述基于声表和RFID技术的牛羊体内温度监测系统，包括

温度身份电子标签，能滞留于牛羊胃内，并存储有所述牛羊的身份信息，且能对所述牛羊的体内温度进行测量；

温度身份读取装置，能与温度身份电子标签无线连接，读取并识别温度身份电子标签传输的体内温度以及牛羊的身份信息；

监测管理装置，与温度身份读取装置连接，接收温度身份读取装置传输识别的体内温度以及身份信息，并对同一温度身份电子标签的体内温度以及身份信息进行关联存储。

所述监测管理装置内设有温度报警阈值，若温度身份读取装置传输的体内温度与温度报警阈值匹配时，监测管理装置输出温度报警信息，且监测管理装置将与所述体内温度关联的身份信息与温度报警信息同步输出。

所述温度身份电子标签包括用于体内温度测量的声表温度传感器以及用于存储身份信息的身份标签芯片，所述声表温度传感器与身份标签芯片封装在陶瓷壳体内；

在所述陶瓷壳体内还设有用于耦合温度身份读取装置发射的射频能量的传感射频能量耦合天线以及标签射频能量耦合线圈，所述传感射频能量耦合天线与声表温度传感器连接，标签射频能量耦合线圈与身份标签芯片连接。

所述温度身份读取装置包括读取主机以及位于所述读取主机上的读写天线，所述读取主机包括读取主控单元、基频信号处理单元、信号发射电路以及信号接收电路；基频信号处理单元与读取主控单元连接，信号发射电路的发射输出端、信号接收电路的接收输入端端通过收发开关与读写天线连接，信号发射电路的发射输入端、信号接收电路的接收输入端与基频信号处理单元连接，读取主控单元与收发开关的控制端连接。

所述信号发射电路包括与基频信号处理单元连接的DA转换器，所述DA转换器与发射信号混频器的输入端连接，发射信号混频器的输入端还与PLL锁相环连接，发射信号混频器通过功放单元与收发开关连接。

所述信号接收电路包括与收发开关连接的低噪声放大器，所述低噪声放大器与接收信号混频器的输入端连接，接收信号混频器的输入端还与PLL锁相环连接，接收信号混频器与AD转换器的输入端连接，AD转换器的输出端与基频信号处理单元连接。

所述基频信号处理单元的时钟端与直接数字式频率合成器连接，所述直接数字式频率合成器还与读取主控单元连接。

所述读取主控单元包括DSP或ARM，基频信号处理单元包括FPGA或CPLD。

本发明的优点：温度身份电子标签采用无线无源的方式留置于动物的胃内，实现对牛羊动物的身份信息确定以及体内温度有效测量，具有维护方便，成本低，可靠性高，温度以及身份识别精准的特点，减少误差和人为干扰，监测管理装置对身份信息以及体内温度进行关联存储，实现对牛羊牲畜等饲养过程的有效管理，提高管理的自动化程度，安全可靠。

附图说明

图1为本发明的具体实施时示意图。

图2为本发明温度身份电子标签的结构示意图。

图3为本发明温度身份读取装置的结构框图。

图4为本发明的工作流程图。

附图标记说明：101-温度身份电子标签、201-温度身份读取装置、202-读取天线、203-读取主机、204-读取主控单元、205-基频信号处理单元、206-直接数字式频率合成器、207-DA转换器、208-发射信号频率合成器、209-功放单元、210-收发开关、211-AD转换器、212-接收信号频率合成器、213-PLL锁相环、214-低噪声放大器、301-监测管理装置、401-声表温度传感器、402-传感射频能量耦合天线、403-标签射频能量耦合线圈、404-身份标签芯片以及405-陶瓷壳体。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示：为了能实现对体内温度的有效测量以及体内温度与身份信息的有效关联，实现对牛羊牲畜等饲养过程的有效管理，提高管理的自动化程度，本发明包括

温度身份电子标签101，能滞留于牛羊胃内，并存储有所述牛羊的身份信息，且能对所述牛羊的体内温度进行测量；

温度身份读取装置201，能与温度身份电子标签101无线连接，读取并识别温度身份电子标签101传输的体内温度以及牛羊的身份信息；

监测管理装置301，与温度身份读取装置201连接，接收温度身份读取装置201传输识别的体内温度以及身份信息，并对同一温度身份电子标签101的体内温度以及身份信息进行关联存储。

具体地，温度身份电子标签101采用滞留动物胃里的方式存在，温度身份电子标签101在动物的胃里吐不出，排不掉，在动物生长期内永远在胃内，不影响健康，即适用于牛、羊等食草畜类动物识别用，只要牛羊靠近温度身份读取装置201，即能实现温度身份读取装置201与温度身份电子标签101之间的连接。温度身份电子标签101内存池牛羊的身份信息具有唯一性，温度身份读取装置201安装在牛羊等牲畜的进出围栏处，温度身份读取装置201将读取的体内温度以及身份信息传输至监测管理装置301，由监测管理装置301进行关联存储，从而实现对每个牛羊生长的全过程进行全方位的管理以及对食品的生产过程进行跟踪与追溯。

进一步地，所述监测管理装置301内设有温度报警阈值，若温度身份读取装置201传输的体内温度与温度报警阈值匹配时，监测管理装置301输出温度报警信息，且监测管理装置301将与所述体内温度关联的身份信息与温度报警信息同步输出。

本发明实施例中，监测管理装置301可以采用上位机或服务器等，监测管理装置301与温度身份读取装置201间可以采用有线或无线等连接形式，有线连接可以为RS485、RJ45等，无线连接可以为GPRS、3G网络、4G网络、WIFI等形式，具体连接形式不限，只要能实现连接通讯即可。具体实施时，在监测管理装置301内根据动物（牛或羊）生长环境设定温度报警阈值，监测管理装置301在存储身份信息以及体内温度后，将所述体内温度信息与温度报警阈值比较，其中，体内温度与温度报警阈值匹配是指体内温度达到报警条件，如体内温度超过温度报警阈值的上限或体内温度低于温度报警阈值的下限等情况，具体可以根据需要进行选择确定，此处不再赘述。为了能方便管理人员进行管理，监测管理装置301在输出温度报警信息后，将导致输出温度报警信息的体内温度关联的身份信息同步输出，便于管理人员根据身份信息准确找到对应的动物，以及时有效地进行后续的操作处理，后续的操作处理过程可以根据需要进行确定，此处不再赘述。

如图2所示，所述温度身份电子标签101包括用于体内温度测量的声表温度传感器401以及用于存储身份信息的身份标签芯片404，所述声表温度传感器401与身份标签芯片404封装在陶瓷壳体405内；

在所述陶瓷壳体405内还设有用于耦合温度身份读取装置201发射的射频能量的传感射频能量耦合天线402以及标签射频能量耦合线圈403，所述传感射频能量耦合天线402与声表温度传感器401连接，标签射频能量耦合线圈403与身份标签芯片404连接。

本发明实施例中，声表温度传感器401可以采用现有常用的温度测量形式，身份电子标签404可以采用现有常用的电子标签（RFID标签），身份电子标签404可以是低频13.56M，也可以是中频或高频标签，身份电子标签404确定后只需要选择与身份电子标签404相匹配的标签射频能量耦合线圈403即可。声表温度传感器401、身份标签芯片404在陶瓷壳体405内相互独立，互不干扰。

具体实施时，声表温度传感器401采用谐振型声表温度芯片，利用环境温度变化对谐振型声表面波芯片产生谐振频率变化的原理，温度身份读取装置201通过反射回来信号的频率变化确定出温度的变化。传感射频能量耦合天线402、标签射频能量耦合线圈403能耦合温度身份读取装置201发射的射频能量，传感射频能量耦合天线402能将耦合的射频能量提供声表温度传感器401所需的工作电压，标签射频能量耦合线圈403能将耦合的射频能量提供身份标签芯片404所需的工作电压，从而形成一个无线无源的结构，免去现有技术中更换电池的维护成本，可靠性高，成本低，体积小，同时能尽量减少对牛羊动物的影响。

本发明实施例中，温度身份电子标签101与温度身份读取装置201进行连接时，声表温度传感器401通过传感射频能量耦合天线402将与体内温度相对应的频率发射，身份标签芯片404通过标签射频能量耦合线圈403将与身份信息对应的信号发射，即温度身份电子标签101在将体内温度传输时，能将身份电子标签404内存储的身份信息同步传输，从而能使得温度身份读取装置201更加精准地实现体内温度的识别以及身份信息的识别，减少误差和人为干扰。

如图3所示，所述温度身份读取装置201包括读取主机203以及位于所述读取主机203上的读写天线202，所述读取主机203包括读取主控单元204、基频信号处理单元205、信号发射电路以及信号接收电路；基频信号处理单元205与读取主控单元204连接，信号发射电路的发射输出端、信号接收电路的接收输入端端通过收发开关210与读写天线202连接，信号发射电路的发射输入端、信号接收电路的接收输入端与基频信号处理单元205连接，读取主控单元204与收发开关210的控制端连接。

所述信号发射电路包括与基频信号处理单元205连接的DA转换器207，所述DA转换器207与发射信号混频器208的输入端连接，发射信号混频器208的输入端还与PLL锁相环213连接，发射信号混频器208通过功放单元209与收发开关210连接。

所述信号接收电路包括与收发开关210连接的低噪声放大器214，所述低噪声放大器214与接收信号混频器212的输入端连接，接收信号混频器212的输入端还与PLL锁相环213连接，接收信号混频器212与AD转换器211的输入端连接，AD转换器211的输出端与基频信号处理单元205连接。

所述基频信号处理单元205的时钟端与直接数字式频率合成器206连接，所述直接数字式频率合成器206还与读取主控单元204连接。

本发明实施例中，读取主控单元204可以采用DSP或ARM芯片，基频信号处理单元205包括FPGA或CPLD。读取主控单元204能实现运行流程管理以及与监测管理装置301之间的通信处理。直接数字式频率合成器206（DirectDigitalSynthesizer，DDS）用于基频信号处理单元205和读取主控单元204需要的精确时钟和同步时钟，同时所述精确时钟以及同步时钟是可以由读取主控单元204对直接数字式频率合成器206进行设置或修改。PLL锁相环213用于产生声表温度传感器401和身份电子标签404所需要的本振信号，其频点可以通过读取主控单元204修改寄存器设置。

在读取主控单元204控制进行发射射频信号时，基频信号处理单元205数产生基频数据信号通过DA转换器207进行转换，发射信号混频器208对转换后的基频数据信号与发射本振信号进行混频，功放单元209对混频后的信号进行调节，然后由读取主控单元204控制收发开关210经读取天线202发射；功放单元209对混频信号的增益可逐级调节。

在读取主控单元204控制进行射频信号接受时，读取主控单元204控制收发开关210经读取天线202进行射频信号接收，低噪声放大器214对接收的射频信号进行放大，接收信号混频器212对接收的射频信号以及PLL锁相环213的本振信号进行混频，再经AD转换器211转换后由基频信号处理单元205对基频信号进行处理，以识别出温度身份电子标签101传输的体内温度以及身份信息。基频信号处理单元205根据基频信号处理识别得到体内温度以及身份信息的具体过程可以采用本技术领域常用的技术手段，具体过程为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。

如图4所示，当温度身份读取装置201接通电源后，温度身份读取装置201按照固定的功率，固定的时间间隔（通常是几个MS）发射与温度身份电子标签101匹配的射频信号，温度身份电子标签101内的声表温度传感器401通过传感射频能量耦合天线402耦合能量、身份标签芯片404通过标签射频能量耦合线圈403耦合能量，从而使得声表温度传感器401以及身份标签芯片404启动工作。

身份标签芯片404将存储的身份信息经标签射频能量耦合线圈403发射，声表温度传感器401则以受温度影响后的谐振频率发射电磁波。温度身份读取装置201接收到两种电磁波后解析出温度身份电子标签101对应的身份信息和当前的体内温度，然后温度身份读取装置201将识别的身份信息以及体内温度传输至监测管理装置301内。监测管理装置301将体内温度与身份信息进行关联存储，通过不断接收来自温度身份读取装置201传输的体内温度以及身份信息，监测管理装置301能对多个动物的温度进行有效的监测与管理，并能通过显示终端显示给管理人员看，或通过和预先设置的温度报警值阈值比较，如果超过温度报警阈值则通知管理人员此监测对象的温度有异常需要现场确认。

本发明温度身份电子标签101采用无线无源的方式留置于动物的胃内，实现对牛羊动物的身份信息确定以及体内温度有效测量，具有维护方便，成本低，可靠性高，温度以及身份识别精准的特点，减少误差和人为干扰，监测管理装置301对身份信息以及体内温度进行关联存储，实现对牛羊牲畜等饲养过程的有效管理，提高管理的自动化程度，安全可靠。

Claims (8)

1.一种基于声表和RFID技术的牛羊体内温度监测系统，其特征是：包括

温度身份电子标签（101），能滞留于牛羊胃内，并存储有所述牛羊的身份信息，且能对所述牛羊的体内温度进行测量；

温度身份读取装置（201），能与温度身份电子标签（101）无线连接，读取并识别温度身份电子标签（101）传输的体内温度以及牛羊的身份信息；

监测管理装置（301），与温度身份读取装置（201）连接，接收温度身份读取装置（201）传输识别的体内温度以及身份信息，并对同一温度身份电子标签（101）的体内温度以及身份信息进行关联存储。

2.根据权利要求1所述的基于声表和RFID技术的牛羊体内温度监测系统，其特征是：所述监测管理装置（301）内设有温度报警阈值，若温度身份读取装置（201）传输的体内温度与温度报警阈值匹配时，监测管理装置（301）输出温度报警信息，且监测管理装置（301）将与所述体内温度关联的身份信息与温度报警信息同步输出。

3.根据权利要求1所述的基于声表和RFID技术的牛羊体内温度监测系统，其特征是：所述温度身份电子标签（101）包括用于体内温度测量的声表温度传感器（401）以及用于存储身份信息的身份标签芯片（404），所述声表温度传感器（401）与身份标签芯片（404）封装在陶瓷壳体（405）内；

在所述陶瓷壳体（405）内还设有用于耦合温度身份读取装置（201）发射的射频能量的传感射频能量耦合天线（402）以及标签射频能量耦合线圈（403），所述传感射频能量耦合天线（402）与声表温度传感器（401）连接，标签射频能量耦合线圈（403）与身份标签芯片（404）连接。

4.根据权利要求3所述的基于声表和RFID技术的牛羊体内温度监测系统，其特征是：所述温度身份读取装置（201）包括读取主机（203）以及位于所述读取主机（203）上的读写天线（202），所述读取主机（203）包括读取主控单元（204）、基频信号处理单元（205）、信号发射电路以及信号接收电路；基频信号处理单元（205）与读取主控单元（204）连接，信号发射电路的发射输出端、信号接收电路的接收输入端端通过收发开关（210）与读写天线（202）连接，信号发射电路的发射输入端、信号接收电路的接收输入端与基频信号处理单元（205）连接，读取主控单元（204）与收发开关（210）的控制端连接。

5.根据权利要求4所述的基于声表和RFID技术的牛羊体内温度监测系统，其特征是：所述信号发射电路包括与基频信号处理单元（205）连接的DA转换器（207），所述DA转换器（207）与发射信号混频器（208）的输入端连接，发射信号混频器（208）的输入端还与PLL锁相环（213）连接，发射信号混频器（208）通过功放单元（209）与收发开关（210）连接。

6.根据权利要求5所述的基于声表和RFID技术的牛羊体内温度监测系统，其特征是：所述信号接收电路包括与收发开关（210）连接的低噪声放大器（214），所述低噪声放大器（214）与接收信号混频器（212）的输入端连接，接收信号混频器（212）的输入端还与PLL锁相环（213）连接，接收信号混频器（212）与AD转换器（211）的输入端连接，AD转换器（211）的输出端与基频信号处理单元（205）连接。

7.根据权利要求4所述的基于声表和RFID技术的牛羊体内温度监测系统，其特征是：所述基频信号处理单元（205）的时钟端与直接数字式频率合成器（206）连接，所述直接数字式频率合成器（206）还与读取主控单元（204）连接。

8.根据权利要求4所述的基于声表和RFID技术的牛羊体内温度监测系统，其特征是：所述读取主控单元（204）包括DSP或ARM，基频信号处理单元（205）包括FPGA或CPLD。