CN106170017A - 一种用于基于物联网的母牛远程监测系统 - Google Patents

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张运海
韩春杨
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Abstract

本发明公开了一种用于基于物联网的母牛远程监测系统，涉及物联网应用领域和养殖领域，包括采用ZigBee组网方式的终端模块、路由模块、中心模块和数据监控中心，具有可扩展、自组织、自恢复、长距离通信的优点，该监测系统可远距离采集母牛活动量数据，无论是终端监测模块还是路由模块，均能随时加入无线传感器网络值，且可扩展到多牛舍母牛活动量监测，能够对母牛生理信息进行动态、实时、低成本、智能化的监测，从而实现以最小或最节省的投入达到同等收入或是更高的收入，极大地提高繁育牛场的管理效率，得推广。

Description

一种用于基于物联网的母牛远程监测系统
技术领域
本发明涉及物联网应用领域，具体涉及一种用于基于物联网的母牛远程监测系统。
背景技术
物联网被称为继计算机、互联网之后世界信息产业的第三次浪潮，被认定为全球新的经济增长点。我国非常重视物联网产业的发展，十二五规划中，被列为国家的战略新兴产业。物联网是指通过传感器、射频识别(RFID)、全球定位系统、二码等信息感知设备，按约定的协议连接起来，通过有线或无线网络进行信息交换和通信，以实现智能化识别、数据采集、智能控制、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。近年来随着无线网络，传感器技术的发展，精准农业已经成为科学工作者关注的热点。母牛在养育过程中，畜牧场环境如温湿度、风速、雨量等对其生长、发育、产奶有着重要的影响。传统的母牛场管理方式靠人工采取环境信息，浪费大量的人力物力财力，且管理效率低下，管理覆盖面积较小，不利于母牛场的高效运转和管理。
发明内容
本发明所要解决的问题是提供一种实时、低成本、智能化的，能够提高母牛场的管理效率的基于物联网的母牛远程监测系统。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：所提供的一种用于基于物联网的母牛远程监测系统，其特征在于，包括采用ZigBee组网方式的终端模块、路由模块、中心模块和数据监控中心，所述终端模块负责母牛运动步数的采集，并以无线的方式把采集的数据传输给路由模块，所述路由模块负责参与路由发现、消息转发和通过连接别的节点来扩展网络的覆盖范围，所述中心模块负责发起建立新的网络、设定网络参数、管理网络中的节点以及存储网络中的节点信息，并接收来自路由节点的母牛活动量数据，所述数据监控中心把中心模块通过串口传送至上位机的监测系统数据进行分析、判断、显示、查询和存储。
优选的，所述ZigBee组网方式具体为一种网状型拓扑结构。
优选的，所述终端模块包括振动传感器、调理电路模块、时钟电路模块、电源电路模块、天线和微处理器，所述振动传感器通过调理电路模块桥接微处理器，所述时钟电路模块、电源电路模块分别与微处理器单向通信，所述天线与微处理器双向通信。
优选的，所述振动传感器采用CLA-3全向振动传感器，通过绑在牛颈部实现计步器功能，所述调理电路模块包括比较电路和整形电路。
优选的，所述路由模块包括电源模块、备用电源电路、时钟模块、功率放大模块、天线和微处理器，所述电源模块、备用电源电路和时钟模块分别与微处理器单向通信，所述天线通过功率放大模块与微处理器双向通信。
优选的，所述功率放大模块采用TI的CC2591模块，所述微处理器采用TI的CC2430单芯片集成SoC方案。
优选的，所述中心模块包括串口通信模块、电源模块、备用电源模块、时钟模块、天线和微处理器，所述电源模块、备用电源模块和时钟模块分别与微处理器单向通信，所述串口通信模块和天线分别与微处理器进行双向通信。
优选的，所述数据监控中心具体为采用NI公司的LabVIEW开发环境进行开发的数据监测系统。
采用本发明的技术方案，该监测系统具有可扩展、自组织、自恢复、长距离通信的优点，可远距离采集母牛活动量数据，无论是终端监测模块还是路由模块，均能随时加入无线传感器网络值，且可扩展到多牛舍母牛活动量监测，能够对母牛生理信息进行动态、实时、低成本、智能化的监测，从而实现以最小或最节省的投入达到同等收入或是更高的收入，极大地提高母牛场的管理效率，得推广。
附图说明
图1为本发明所述的一种用于基于物联网的母牛远程监测系统的总体示意图。
图2为本发明所述的一种用于基于物联网的母牛远程监测系统的终端模块的框图。
图3为本发明所述的一种用于基于物联网的母牛远程监测系统的终端模块的调理电路部分的框图。
图4为本发明所述的一种用于基于物联网的母牛远程监测系统的路由模块的框图。
图5为本发明所述的一种用于基于物联网的母牛远程监测系统的中心模块的框图。
其中：1—终端模块，2—路由模块，3—中心模块，4—数据监控中心。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
实施例：
如图1、图2、图3、图4和图5所示，本实施例的一种用于基于物联网的母牛远程监测系统，包括采用ZigBee组网方式的终端模块、路由模块、中心模块和数据监控中心，所述终端模块负责母牛运动步数的采集，并以无线的方式把采集的数据传输给路由模块，所述路由模块负责参与路由发现、消息转发和通过连接别的节点来扩展网络的覆盖范围，所述中心模块负责发起建立新的网络、设定网络参数、管理网络中的节点以及存储网络中的节点信息，并接收来自路由节点的母牛活动量数据，所述数据监控中心把中心模块通过串口传送至上位机的监测系统数据进行分析、判断、显示、查询和存储。
所述ZigBee组网方式具体为一种网状型拓扑结构，在网络中出现增加和删除一个节点，节点位置发生变动，节点发生故障等情况，网络能够自我恢复，对网络拓扑结构进行相应的调整，无需人工的干预，保证整个网络系统仍然能够正常工作，有利于广泛的应用于不同类型的养殖场，对于大型的养殖场，通信距离较远、节点多，采用网状型结构。
所述终端模块包括振动传感器、调理电路模块、时钟电路模块、电源电路模块、天线和微处理器，所述振动传感器通过调理电路模块桥接微处理器，所述时钟电路模块、电源电路模块分别与微处理器单向通信，所述天线与微处理器双向通信。所述振动传感器采用CLA-3全向振动传感器，通过绑在牛颈部实现计步器功能，与被监测对象必须采用刚性连接，以减少振动源与传感器的信号衰减。所述调理电路模块包括比较电路和整形电路，该振动传感器具有全向检测、灵敏度可调、高抗干扰能力、产品一致性和互换性好、体积小的特点。而通过调理电路的设置，可以电容隔离振动传感器输出的直流分量，可以调节电阻用于对振动传感器灵敏度。本系统采用带干簧管的复位电路，复位时无需打开外壳，只需利用磁铁就能方便地使电路复位。
所述路由模块包括电源模块、备用电源电路、时钟模块、功率放大模块、天线和微处理器，所述电源模块、备用电源电路和时钟模块分别与微处理器单向通信，所述天线通过功率放大模块与微处理器双向通信。所述功率放大模块采用TI的CC2591模块，所述微处理器采用TI的CC2430单芯片集成SoC方案。其中路由模块的路由节点在牛舍的各个角落，充分考虑流体运动对信号的干扰情况，使得每个终端节点都处于ZigBee无线网络信号的覆盖范围内，增加网络覆盖范围，实现较远距离的数据传输。
所述中心模块包括串口通信模块、电源模块、备用电源模块、时钟模块、天线分别与微处理器，所述电源模块、备用电源模块和时钟模块和微处理器单向通信，所述串口通信模块和天线分别与微处理器进行双向通信。中心模块采用持续电源和备用电源两种方式供电，以保证网络的可靠性。数据通过串口的方式发送到PC机中心模块通过串口RS-232固定在监控中心附近。微处理器是整个监控系统的核心，采用CC2430单芯片集成SoC方案满足了外形小、集成度要高、功耗低、运行速度尽量快、成本低的特点。所述数据监控中心具体为采用NI公司的LabVIEW开发环境进行开发的数据监测系统。
显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于基于物联网的繁育牛只的远程监测系统，其特征在于，包括采用ZigBee组网方式的终端模块、路由模块、中心模块和数据监控中心，所述终端模块负责母牛运动步数的采集，并以无线的方式把采集的数据传输给路由模块，所述路由模块负责参与路由发现、消息转发和通过连接别的节点来扩展网络的覆盖范围，所述中心模块负责发起建立新的网络、设定网络参数、管理网络中的节点以及存储网络中的节点信息，并接收来自路由节点的母牛活动量数据，所述数据监控中心把中心模块通过串口传送至上位机的监测系统数据进行分析、判断、显示、查询和存储。
2.根据权利要求1所述的一种用于基于物联网的母牛远程监测系统，其特征在于：所述ZigBee组网方式具体为一种网状型拓扑结构。
3.根据权利要求1所述的一种用于基于物联网的母牛远程监测系统，其特征在于：所述终端模块包括振动传感器、调理电路模块、时钟电路模块、电源电路模块、天线和微处理器，所述振动传感器通过调理电路模块桥接微处理器，所述时钟电路模块、电源电路模块分别与微处理器单向通信，所述天线与微处理器双向通信。
4.根据权利要求1所述的一种用于基于物联网的母牛远程监测系统，其特征在于：所述振动传感器采用CLA-3全向振动传感器，通过绑在牛颈部实现计步器功能，所述调理电路模块包括比较电路和整形电路。
5.根据权利要求1所述的一种用于基于物联网的母牛远程监测系统，其特征在于：所述路由模块包括电源模块、备用电源电路、时钟模块、功率放大模块、天线和微处理器，所述电源模块、备用电源电路和时钟模块分别与微处理器单向通信，所述天线通过功率放大模块与微处理器双向通信。
6.根据权利要求1所述的一种用于基于物联网的母牛远程监测系统，其特征在于：所述功率放大模块采用TI的CC2591模块，所述微处理器采用TI的CC2430单芯片集成SoC方案。
7.根据权利要求1所述的一种用于基于物联网的母牛远程监测系统，其特征在于：所述中心模块包括串口通信模块、电源模块、备用电源模块、时钟模块、天线和微处理器，所述电源模块、备用电源模块和时钟模块分别与微处理器单向通信，所述串口通信模块和天线分别与微处理器进行双向通信。
8.根据权利要求1所述的一种用于基于物联网的母牛远程监测系统，其特征在于：所述数据监控中心具体为采用NI公司的LabVIEW开发平台，开发平台上再自行开发自己的数据监测系统。
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