CN105759238A - 基于rfid定位的智能养殖舍 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基于RFID定位的智能养殖舍，解决在智能养殖舍中，特别是当带RFID信标的生物体密集时，RFID反馈信号弱的问题。为实现上述目的，发明人提供了一种基于RFID定位的智能养殖舍，其包括至少一个RFID收发器，用于构建探测网络；所述RFID收发器的探测网络覆盖养殖舍；RFID收发器具有至少3个金属反射隔板，所有金属反射隔板的一侧边指向同一中心，从而将该中心周围的360度的空间分隔为不同的区域；在不同的区域中分别具有RFID收发器的天线，并且天线位置靠近该中心；在同一智能养殖舍中，至少包含三个不同的RFID收发器，其分别位于养殖舍的不同位置，用于根据至少三个RFID收发器接收到的信标信号，确定信标位置。本发明结构简单，成本低，生产安装使用方便，实用性强。

Description

基于RFID定位的智能养殖舍
技术领域
本发明属于无线定位领域，特别涉及与使用无线定位的智能养殖舍。
背景技术
为实现农业养殖的自动化，近年来人们设计了多种智能化养殖设施。这些发明创造大多集中在对养殖环境内总体参数如温度、湿度、气体成分等响应的基础上，总体进行机械或逻辑动作，自动化调节养殖舍整体条件以便节省人工。但是，这些设施普遍无法对养殖个体状态进行监控，仍然需要养殖者耗用大量精力巡查养殖群体。究其原因，在于现阶段缺少能够识别养殖个体位置进而对养殖个体进行动态活动监控的技术手段。在定位领域，目前通常的定位方式仍然无法满足养殖舍条件下的定位，如GPS系统在室内工作效果极差、蓝牙系统因电池需要更换且重量较大不适于很多养殖场景，WiFi定位与蓝牙系统有类似的问题。RFID技术因其无源、重量轻、可编程、可重复擦写、成本低的特点已在农业行业追溯领域应用多年，但是常见的RFID信号发射器通常采用多组RFID线圈以提高电磁波强度，但是该方式下多组线圈的感抗远大于单组线圈，大量的电能被白白损耗。同时，采用线圈方式下电磁波发射方向是垂直于电磁线圈方向，在其他方向上电磁波强度急剧衰减因而严重影响RFID感应质量。RFID信标的反馈信号易受生物体密集程度等影响，简单依靠信标反馈信息误差极大，定位精度常常在1.5m-2m，无法满足使用需求。在农业行业中利用RFID技术进行定位进而进行智能化养殖的技术目前未见报道。
发明内容
以下给出对一个或更多个方面的简化概述以力图提供对此类方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或更多个方面的一些概念以作为稍后给出的更加具体的说明之序。
本发明提供一种基于RFID定位的智能养殖舍，解决在智能养殖舍中，特别是当带RFID信标的生物体密集时，RFID反馈信号弱的问题。
为实现上述目的，发明人提供了一种基于RFID定位的智能养殖舍，其包括至少一个RFID收发器，用于构建探测网络；所述RFID收发器的探测网络覆盖养殖舍；
RFID收发器具有至少3个金属反射隔板，所有金属反射隔板的一侧边指向同一中心，从而将该中心周围的360度的空间分隔为不同的区域；在不同的区域中分别具有RFID收发器的天线，并且天线位置靠近该中心；
在同一智能养殖舍中，至少包含三个不同的RFID收发器，其分别位于养殖舍的不同位置，用于根据至少三个RFID收发器接收到的信标信号，确定信标位置。
进一步，在同一中心周围的线圈为同一RFID收发模块的天线，该天线为线圈型天线，线圈分别位于不同的区域。
进一步，在同一中心周围的线圈为不同RFID收发模块的天线。
进一步，同一中心周围的金属反射板将该中心周围分隔为六角形或三角形区域。
进一步，RFID收发器为位置固定或旋转运动。
进一步，RFID信标为低频、高频或超高频信标。
进一步，还包括至少下述传感器之一：温度传感器、湿度传感器、露点传感器、应力传感器；以及至少还包括下述执行设备之一：控制电机、机械手、无人机、信号收发器、摄像头；
在获取RFID信标位置后，其根据传感器的传感事件，以及根据中央处理器的预先设计的计算机逻辑，驱动执行设备完成存储于计算机中逻辑动作区别于现有技术，上述技术方案中金属反射隔板1分隔的区域中具有一个线圈3，该线圈的电磁波发射方向为背向中心向外发射，因而本发明的RFID收发器相比具有多组重叠线圈的RFID收发器，其在360度范围的电磁波强度是更均匀的，因而不会有在其他方向上电磁波强度急剧衰减因而严重影响RFID感应质量的问题。本发明结构简单，成本低，生产安装使用方便，实用性强。
为能达成前述及相关目的，这一个或更多个方面包括在下文中充分描述并在所附权利要求中特别指出的特征。以下描述和附图详细阐述了这一个或更多个方面的某些说明性特征。但是，这些特征仅仅是指示了可采用各种方面的原理的各种方式中的若干种，并且本描述旨在涵盖所有此类方面及其等效方面。
附图说明
以下将结合附图来描述所公开的方面，提供附图是为了说明而非限定所公开的方面，附图中相似的标号标示相似要素，并且在其中：
图1a为具体实施方式所述RFID收发器的接收器线圈结构示意图(横截面)；
图1b为具体实施方式所述RFID收发器的接收器的线圈结构示意图(侧视图)；
图2为具体实施方式所述智能养殖舍示意图；
图3为具体实施方式所述RFID收发器的工作步骤示意图。
附图标记说明：
1、金属反射隔板；
2、塑料防尘罩；
3、RFID线圈；
4、RFID信号接收器；
R1、R2、R3、R4：RFID信号收发器；
B1、B2：RFID信标。
具体实施方式
为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例，并配合附图详予说明。在以下描述中，出于解释目的阐述了众多的具体细节以提供对一个或更多个方面的透彻理解。但是显而易见的是，没有这些具体细节也可实践此类方面。
基于RFID定位的智能养殖舍，包括至少一个RFID收发器，用于构建探测网络；所述RFID收发器的探测网络覆盖养殖舍；
RFID收发器具有至少3个金属反射隔板，所有金属反射隔板的一侧边指向同一中心，从而将该中心周围的360度的空间分隔为不同的区域；在不同的区域中分别具有RFID收发器的天线，并且天线位置靠近该中心；天线用于接收RFID信标反射的信号。
在同一智能养殖舍中，至少包含三个不同的RFID收发器，其分别位于养殖舍的不同位置，根据至少三个RFID收发器接收到的信标信号，确定信标位置。进而通过计算机协同一系列传感器控制多种元器件完成多种动作，实现智能化养殖。
如图1a、1b所示，RFID信号发射器局部示意图，可以理解的是图中只画了一部分线圈用于标识线圈的绕线方式。线圈方式下电磁波发射方向是垂直于电磁线圈方向。金属反射隔板1分隔的区域中具有一个线圈3，金属反射隔板1分隔的每个区域中具有一个线圈3，图1中具有6组线圈、6个反射隔板将360度空间分割为6个区域。该线圈的电磁波发射方向为背向中心向外发射，因而本发明的RFID收发器相比具有多组重叠线圈的RFID收发器，其在360度范围的电磁波强度是更均匀的，因而不会有在其他方向上电磁波强度急剧衰减因而严重影响RFID感应质量的问题。经实际测定，加装六角形RFID金属反射板比未加装单组线圈与信标的最大感应距离提升至原有的190％(单一信标，温度25-30℃，相对湿度60％)。围绕RFID信号发射器20m范围内信标读取率为100％。
如图2所示，为使用上述RFID收发器定位的智能化养殖舍示意图，B1、B2为RFID信标，R1-R4为RFID收发器，外框为养殖舍示意。RFID信号发射器发射电磁波激活RFID信标产生反馈信号被RFID信号接收器接收，经分线器传递为中央处理器CPU。CPU计算RFID信标位置，如检测到多个信标，则依据相互距离(依据畜禽个体大小)进行密度修正，最终得出该RFID信标的准确位置。
在获取RFID信标位置后，其根据其他传感器如温度传感器、湿度传感器、露点传感器、应力传感器获得的传感事件，根据中央处理器的预先设计的计算机逻辑，控制电机、机械手、无人机、信号收发器、摄像头等可以实现一定动作的设备。计算机逻辑包括硬件实现的计算机逻辑电路，以及包括运行于通用微处理器上计算机晨程序。上述方法流程可参见图3。
例如根据获得的养殖舍内部养殖对象个体具体位置信息，本智能养殖舍实现包括但不限于下列预先设计的计算机逻辑：
1，不活跃个体报警(在一定条件下，某一信标长期不运动)；
2，扎堆报警(某一些信标距离过于密集)；
3，个性化农事操作(结合机械，实现群体或某一个体驱赶，进而有针对性地进行喂药、捕捉等农事操作)；
4，视频追踪(结合摄像头及机械，实现个体视频追踪，或在摄像系统中实现个体实时标记)；
5，丢失或回归管理(依据信标与养殖舍的范围的相互关系，确认丢失或回归)；
6，个体参数管理(结合特定传感器如应变片等，可实现个体特定参数如重量等采集)。
上述RFID收发器具有金属隔板，能有效的在特定的方向上增强RFID收发器发射的信号。上述基于RFID定位的智能养殖舍在小型畜禽散养条件下可以在1600平方米范围内实现5±2cm精度条件下的定位(以单一网格为例)，并且由于采用密集程度修正，定位精度稳定，满足绝大多数畜禽养殖场使用要求。一套系统在养殖舍内部可支持同时定位6000个信标，完全满足农场实际可能出现的畜禽密集程度，定位结果计算小于0.1秒，可支持实时定位。结合无人机技术，可以实现无人机实时定位。本发明结构简单，成本低，生产安装使用方便，实用性强。
在另一些实施例中，一个RFID收发器中具有多个独立的RFID收发模块，每个RFID收发模块可独立发送和接收RFID信号。同一RFID收发设备的RFID收发模块的发射线圈，分别位于金属反射隔板分隔出的不同区域中。即在RFID收发器的中心周围的线圈为不同RFID收发模块的发射线圈。
可以理解的是金属反射板可以是将该中心周围分隔为六角形或三角形区域的。
在其他的一些实施例中RFID收发器为位置固定或旋转运动。例如对于带有RFID信标的生物体扎堆的情形，当中央处理器根据接收到的信标位置判断神物体扎堆时，通过驱动机械手沿着固定轨道运动到扎堆位置的上方，从而增强信标信号的接收效果。例如RFID收发器还可安装于无人机上，通过无人机实现RFID信标的实时定位。其定位为获取无人机的位置，根据无人机的位置以及信标信号指示的相对于无人机的位置，确定信标的实际位置。
可以理解的是RFID信标为低频、高频或超高频信标。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”或“包含……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的要素。此外，在本文中，“大于”、“小于”、“超过”等理解为不包括本数；“以上”、“以下”、“以内”等理解为包括本数。
本领域内的技术人员应明白，上述各实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。这些实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。上述各实施例涉及的方法中的全部或部分步骤可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于计算机设备可读取的存储介质中，用于执行上述各实施例方法所述的全部或部分步骤。所述计算机设备，包括但不限于：个人计算机、服务器、通用计算机、专用计算机、网络设备、嵌入式设备、可编程设备、智能移动终端、智能家居设备、穿戴式智能设备、车载智能设备等；所述的存储介质，包括但不限于：RAM、ROM、磁碟、磁带、光盘、闪存、U盘、移动硬盘、存储卡、记忆棒、网络服务器存储、网络云存储等。
上述各实施例是参照根据实施例所述的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到计算机设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机设备以特定方式工作的计算机设备可读存储器中，使得存储在该计算机设备可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机设备上，使得在计算机设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已经对上述各实施例进行了描述，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改，所以以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围之内。

Claims (7)

1.基于RFID定位的智能养殖舍，其特征在于，包括至少一个RFID收发器，用于构建探测网络；所述RFID收发器的探测网络覆盖养殖舍；
RFID收发器具有至少3个金属反射隔板，所有金属反射隔板的一侧边指向同一中心，从而将该中心周围的360度的空间分隔为不同的区域；在不同的区域中分别具有RFID收发器的天线，并且天线位置靠近该中心；
在同一智能养殖舍中，至少包含三个不同的RFID收发器，其分别位于养殖舍的不同位置，用于根据至少三个RFID收发器接收到的信标信号，确定信标位置。
2.根据权利要求1所述的基于RFID定位的智能养殖舍，其特征在于，在同一中心周围的线圈为同一RFID收发模块的天线，该天线为线圈型天线，线圈分别位于不同的区域。
3.根据权利要求1所述的基于RFID定位的智能养殖舍，其特征在于，在同一中心周围的线圈为不同RFID收发模块的天线。
4.根据权利要求1所述的基于RFID定位的智能养殖舍，其特征在于，同一中心周围的金属反射板将该中心周围分隔为六角形或三角形区域。
5.根据权利要求1所述的基于RFID定位的智能养殖舍，其特征在于，RFID收发器为位置固定或旋转运动。
6.根据权利要求1所述的基于RFID定位的智能养殖舍，其特征在于，RFID信标为低频、高频或超高频信标。
7.根据权利要求1所述的基于RFID定位的智能养殖舍，其特征在于，还包括至少下述传感器之一：温度传感器、湿度传感器、露点传感器、应力传感器；以及至少还包括下述执行设备之一：控制电机、机械手、无人机、信号收发器、摄像头；
在获取RFID信标位置后，其根据传感器的传感事件，以及根据中央处理器的预先设计的计算机逻辑，驱动执行设备完成存储于计算机中的逻辑动作。
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