CN107466892A - 基于太阳能充电的自动定时犬驱虫投药项圈及其实现方法 - Google Patents

基于太阳能充电的自动定时犬驱虫投药项圈及其实现方法 Download PDF

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周晓农
项岚
余晴
曹淳力
杨鹏
田添
朱泽林
阮瑶
郝瑜婉
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Abstract

本发明公开了一种基于太阳能充电的自动定时犬驱虫投药项圈，包括环体和连接在环体上的核心智能单元，以及与核心智能单元相配合的云服务器和用户移动端；环体的上表面设有太阳能板；核心智能单元内部设有充电电路、太阳能充电电池、锂电池、电池管理电路、单片机、投药组件、通信组件、GPS定位组件、定时器；核心智能单元外部设有投药孔，其位置与投药组件相匹配；太阳能板通过充电电路与太阳能充电电池连接；太阳能充电电池和锂电池均与电池管理电路连接，电池管理电路与单片机、通信组件、GPS定位组件、定时器、投药组件均连接供电；通信组件、GPS定位组件、定时器、投药组件与单片机电连接。本发明具有智能定位追踪功能、具有超长电池续航能力。

Description

基于太阳能充电的自动定时犬驱虫投药项圈及其实现方法
技术领域
本发明涉及包虫病防控技术领域，更具体的说，涉及到包虫病传染源犬驱虫控制技术领域，尤其涉及一种基于太阳能充电的自动定时犬驱虫投药项圈；此外，本发明还涉及该基于太阳能充电的自动定时犬驱虫投药项圈的实现方法。
背景技术
包虫病（棘球蚴）是人畜共患寄生虫病，主要流行于我国西部农牧区350个流行县，受威胁人口约5000万，严重危害流行区群众健康和生命安全，尤其是泡型包虫病又称“虫癌”，如不治疗患者10年死亡率达94％以上。包虫病主要通过犬科动物排出棘球绦虫卵传染给牛羊等偶蹄动物或啮齿类小型哺乳类动物，人因误食入犬科类动物排除的棘球绦虫虫卵而患病，犬（犬科动物）食入家畜或鼠类病变内脏而感染，并成为包虫病传染源。目前，防治包虫病采用以传染源控制为主的综合防控策略，技术措施主要包括犬犬投药，月月驱虫。但由于我国包虫病流行在西北部广大农牧区，地广人稀、犬只尤其是牧羊犬数量极大，加之防控专业人员极少，犬犬投药，月月驱虫的措施实施困难极大，投药的频次和覆盖率远不能达到要求，包虫病传染源防控任重道远。因此，申请人曾提出一种自动定时犬驱虫项圈，将投药装置内置于项圈，通过互联网和物联网技术，自动定时弹出驱虫药，达到犬驱虫目的（参见专利申请号：201710766920.8，申请日：2017年8月31日）。但是由于自动定时犬驱虫投药项圈所需电能续航时间较长（1-2年），且所述自动定时犬驱虫项圈更多的应用于高原牧区，采用可充式电池不现实。因此，亟需研发一种一种适合于长时间续航且具有智能定位、自动定时投药的基于太阳能充电的自动定时犬驱虫投药项圈。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种基于太阳能充电的自动定时犬驱虫投药项圈，用于包虫病防控传染源犬按时驱虫、自动驱虫以及具有智能定位追踪功能、具有超长电池续航能力。为此，本发明还提供该基于太阳能充电的自动定时犬驱虫投药项圈的实现方法。
本发明通过以下技术方案来解决上述技术问题：
一种基于太阳能充电的自动定时犬驱虫投药项圈，包括环体和连接在环体上的核心智能单元，以及与该核心智能单元相配合的云服务器和用户移动端；所述环体的上表面设置有太阳能板；所述核心智能单元内部设置有充电电路、太阳能充电电池、锂电池、电池管理电路、单片机、投药组件、通信组件、GPS定位组件、定时器；所述核心智能单元外部设有投药孔，投药孔的位置与所述投药组件的位置相匹配；所述太阳能板通过所述充电电路与太阳能充电电池连接；所述太阳能充电电池和锂电池均与电池管理电路连接，电池管理电路与单片机、通信组件、GPS定位组件、定时器、投药组件均连接供电；所述通信组件、GPS定位组件、定时器、投药组件与单片机电连接。
作为本发明优选的技术方案，所述云服务器包括分析判断自动定时投药项圈运行状态的高斯判决模块、电子地图服务模块、投药管理模块和通信模块；所述用户移动端包括实时显示所佩戴项圈位置信息的电子地图模块、生成自动定时犬驱虫投药项圈运行状态报告并显示的报告生成模块和投药提醒和故障报警模块。
作为本发明优选的技术方案，所述环体两端设置自锁挂钩；所述核心智能单元内部还设置有GPRS组件、振动器和/或扬声器，所述GPRS组件、振动器和/或扬声器分别与电池管理电路电连接，所述GPRS组件、振动器和/或扬声器分别与单片机电连接。
作为本发明优选的技术方案，所述太阳能板由柔性材料制成，且均内嵌在环体的上表面。
作为本发明优选的技术方案，所述太阳能板为卷式薄膜太阳能板。
作为本发明优选的技术方案，所述的太阳能充电电池和锂电池均为高效锂电池。
此外，本发明还提供一种基于太阳能充电的自动定时犬驱虫投药项圈的实现方法，包括如下步骤：
（1）将带有核心智能单元和太阳能板的自动定时犬驱虫投药项圈佩戴在需驱虫的犬科动物身上；
（2）利用核心智能单元内部的充电电路、太阳能充电电池、锂电池、电池管理电路和单片机实现太阳能充电电池的自动充电以及太阳能充电电池和锂电池供电的自动切换控制；
（3）在单片机中预置好程序，将药品置入投药组件，使用时，计时器控制动作信号，一旦计时到预定时间，计时器发出动作信号，激发投药组件，使投药组件内置药品通过投药孔进行投药，然后按照预定程序循环上述动作，实现自动定时投药；
（4）利用核心智能单元内部的GPS定位组件、震动器和/或扬声器、定时器、投药组件对所佩戴自动定时犬驱虫投药项圈的运行状态进行实时监控，并将监测到的实时信息通过通信组件实时传送至云服务器，云服务器对收到的信息进行综合分析，将结果实时推送至正确用户的用户移动端上，从而实现对所佩戴的自动定时犬驱虫投药项圈运行状态的实时监控。
作为本发明优选的技术方案，步骤（4）中，所述GPS定位组件获得的所佩戴项圈地理坐标信息，通过通信组件实时传送至云服务器，云服务器调用电子地图服务模块，将所佩戴自动定时犬驱虫投药项圈的地理坐标信息进行变换处理，得到适合用户移动端的电子地图模块显示的位置信息，再根据用户的登录信息，将处理后的位置信息实时传送至正确用户的电子地图模块进行显示。
作为本发明优选的技术方案，步骤（4）中，所述单片机分别将震动器和/或扬声器、定时器、投药组件所采集的信息，通过通信组件实时传送至云服务器，云服务器调用高斯判决模块，以原初设定的犬主人基本信息、犬只基本信息、项圈基本信息以及计时器、震动器和/或扬声器、投药组件正常运行参数为训练集，建立高斯判决分类模型，再以实时采集GPRS组件、通信组件、定时器、震动器和/或扬声器、投药组件信息为新样本点输入该模型，对自动定时犬驱虫投药项圈的运行情况进行分析判断，最后得出自动定时犬驱虫投药项圈运行结果，并实时推送至正确用户移动端上，采用投药提醒和故障报警模块以弹出系统通知消息形式向用户提示或报警，并传递结果至报告生成模块，生成自动定时犬驱虫投药项圈运行状况报告，当用户点击时进行显示并提供打印功能。
作为本发明优选的技术方案，步骤（2）中，当有阳光可充电或太阳能充电电池有余电量时，电池管理电路设置太阳能充电电池为工作状态，此时太阳能充电电池为整个自动定时犬驱虫投药项圈进行供电，设置锂电池为空闲不供电状态；当无阳光可充电且太阳能充电电池耗尽电量时，电池管理电路设置锂电池为工作状态并使其为整个自动定时犬驱虫投药项圈进行供电，设置太阳能充电电池为空闲不供电状态。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1、本发明采用太阳能充电电池和锂电池两种进行供电，大大提高了自动定时犬驱虫投药项圈电池的续航能力，共同保障了自动定时犬驱虫投药项圈长时间有电可用，大幅提高所述自动定时犬驱虫投药项圈使用时长，提高了自动定时犬驱虫投药项圈在我国西北部广大牧区的适用性。
2、本发明的太阳能充电电池和锂电池的切换方式为采用电池管理电路控制的方式进行供电，在不能进行太阳能充电电池进行供电的时候才会采用锂电池进行充电，保障了锂电池的使用时间，从而更好的防止因锂电池电量用光导致的设备失灵，极大地保障了自动定时犬驱虫投药项圈使用寿命。
3、本发明的云服务器采用适合于自动定时犬驱虫投药项圈分析的高斯判决模块进行项圈运行状况分析，结果实时推送至用户移动端并弹出消息提示、生成自动定时犬驱虫投药项圈的实时运行情况报告，并显示给用户；以及采用适合于本项圈的电子地图服务模块，将地理坐标变换为适合于用户移动端的地图显示模块的位置信息，发送至用户移动端并显示，用户移动端既可以是手机，也可以是平板电脑，方便用户随时了解所佩戴项圈运行的状况，为用户提供了体验更好、更智能化的服务。
附图说明：
图1是本发明一种基于太阳能充电的自动定时犬驱虫投药项圈的结构示意图。
图2是本发明一种基于太阳能充电的自动定时犬驱虫投药项圈的系统整体架构示意图。
图3是本发明核心智能单元的内部结构连接示意图。
图4是本发明基于太阳能充电的自动定时犬驱虫投药项圈的实时定位的工作流程示意图。
图5是本发明基于太阳能充电的自动定时犬驱虫投药项圈各功能组件运行状况流程示意图。
图中附图标记说明如下：1-环体、2-自锁挂钩、3-卷式薄膜太阳能板、4-核心智能单元、5-投药孔。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
如图1和图2所示，一种基于太阳能充电的自动定时犬驱虫投药项圈，包括环体1和连接环体1之上的核心智能单元4，以及与该核心智能单元4相配合的云服务器和用户移动端。
所述环体1两端的位置设置自锁挂钩2，用于将环体1佩戴于犬项上并锁合；环体1的上表面设置有卷式薄膜太阳能板3；
所述核心智能单元4内部设置有充电电路、太阳能充电电池、锂电池、电池管理电路、单片机、投药组件、通信组件、GPS定位组件、GPRS组件、定时器、振动器和/或扬声器，所述核心智能单元4外部设有投药孔5；
所述震动器和/或扬声器的作用是通过震动和/或扬声这两种方式提醒犬只，即将投喂药。
所述GPRS组件用于将定位信息数据通信传输到监控中心和云端，而GPRS(GeneralPacket Radio Service)是一种以全球手机系统（GSM）为基础的数据传输技术。
所述云服务器包括分析判断自动定时投药项圈运行状态的高斯判决模块、电子地图服务模块、投药管理模块和通信模块；所述用户移动端包括实时显示佩戴项圈犬只的地理位置信息的电子地图模块和生成项圈运行状态报告并显示的报告生成模块，以及投药提醒和故障报警模块。
如图3所示，所述核心智能单元内部设置有充电电路、太阳能充电电池、锂电池、电池管理电路、单片机、通信组件、GPS定位组件、GRPS组件、投药组件、定时器、振动器和/或扬声器；所述太阳能板与所述充电电路电连接，所述充电电路与太阳能充电电池连接，当有阳光时所述太阳能板产生电能，并通过所述充电电路为所述太阳能充电电池实时充电；所述太阳能充电电池和锂电池均与电池管理电路电连接，电池管理电路与单片机、通信组件、GPS定位组件、投药组件、定时器、振动器和/或扬声器均电连接，并为单片机、通信组件、GPS定位组件、投药组件、定时器、振动器和/或扬声器供电。当有阳光可充电或太阳能充电电池有余电量时，电池管理电路设置太阳能充电电池为工作状态，此时太阳能充电电池为整个装置进行供电，设置锂电池为空闲不供电状态；当无阳光可充电且太阳能充电电池耗尽电量时，电管理电路设置锂电池为工作状态并使其为整个装置进行供电，设置太阳能充电电池为空闲不供电状态。太阳能充电电池和锂电池的切换方式为采用电池管理电路控制的方式进行供电，在不能进行太阳能充电电池进行供电的时候才会采用锂电池进行充电，保障了锂电池的使用时间，从而更好的防止因锂电池电量耗竭导致设备失灵，极大程度的保障了自动定时犬驱虫投药项圈使用的时长。
如图3所示，所述通信组件、GPS定位组件、投药组件、定时器、震动器和/或扬声器、GRPS组件均与单片机连接。
如图4所示，单片机将GPS定位组件所获得的所佩戴项圈的地理坐标信息，通过通信组件实时传送至云服务器（与云服务器中的通信模块对接），云服务器调用电子地图服务模块将所佩戴项圈地理坐标信息进行变换处理得到适合用户移动端的电子地图模块显示的位置信息，再根据用户的登录信息，将处理后的位置信息实时传送至正确用户的电子地图模块进行显示。
如图5所示，所述单片机分别将计时器、震动器和/或扬声器、投药组件及采集的信息，通过通信组件实时传送至云服务器（与云服务器中的通信模块对接），云服务器调用高斯判决模块，以原初设定的犬主人基本信息、犬只基本信息、项圈基本信息以及计时器、震动器和/或扬声器、投药组件正常运行参数为训练集，建立高斯判决分类模型，再以所述的采集信息为新样本点输入该模型，对自动定时驱虫投药项圈的运行情况进行分析判断，最后得出自动定时驱虫投药项圈运行结果，并实时推送至正确用户移动端上，采用投药提醒和故障报警模块以弹出系统通知消息形式，向用户提示（或报警），并传递结果至报告生成模块生成项圈运行状况报告，当用户点击时进行显示并提供打印功能。
所述太阳能板由柔性材料制成，且内嵌在环体的上表面，例如太阳能板为卷式薄膜太阳能板。
所述的太阳能充电电池和锂电池均为高效锂电池，可以保证自动定时驱虫投药项圈具有较高的待电时长和存储电量，从而更好保证自动定时驱虫投药项圈的持久使用。
如图1、图2、图5所示，本发明提供一种基于太阳能充电的自动定时犬驱虫投药项圈的实现方法，包括如下步骤：
（1）将带有核心智能单元4和太阳能板3的自动定时驱虫投药项圈佩戴在所需驱虫投药的犬科动物身上；
（2）利用核心智能单元4内部的充电电路、太阳能充电电池、锂电池、电池管理电路和单片机实现太阳能充电电池的自动充电以及太阳能充电电池和锂电池供电的自动控制；
（3）在单片机中预置好程序，将药品置入投药组件，使用时，计时器控制动作信号，一旦计时到预定时间，计时器发出动作信号，激发投药组件，使投药组件内置药品通过投药孔5进行投药，然后按照预定程序循环上述动作，实现自动定时投药；
（4）利用核心智能单元4内部的GPS定位组件、GPRS组件、通信组件、计时器、震动器和/或扬声器、投药组件对所佩戴项圈运行状态进行实时监控，并将监测到的实时信息通过通信组件实时传送至云服务器，云服务器调用高斯判决模块，对自动定时驱虫投药项圈的运行情况进行分析判断，以原初设定的犬主人基本信息、犬只基本信息、项圈基本信息以及计时器、震动器和/或扬声器、投药组件正常运行参数为训练集，建立高斯判决分类模型，再以所述的采集信息为新样本点输入该模型，对自动定时犬驱虫投药项圈的运行情况进行分析判断，最后得出自动定时驱虫投药项圈运行结果并实时推送至正确用户移动端上，采用投药提醒和故障报警模块以弹出系统通知消息形式向用户提示（或报警），并传递结果至报告生成模块生成项圈运行状况报告，当用户点击时进行显示并提供打印功能。

Claims (10)

1.一种基于太阳能充电的自动定时犬驱虫投药项圈，其特征在于：包括环体（1）和连接在环体上的核心智能单元(4)，以及与该核心智能单元(4)相配合的云服务器和用户移动端；所述环体(1)的上表面设置有太阳能板（3）；所述核心智能单元(4)内部设置有充电电路、太阳能充电电池、锂电池、电池管理电路、单片机、投药组件、通信组件、GPS定位组件、定时器；所述核心智能单元(4)外部设有投药孔（5），投药孔（5）的位置与所述投药组件的位置相匹配；所述太阳能板（3）通过所述充电电路与太阳能充电电池连接；所述太阳能充电电池和锂电池均与电池管理电路连接，电池管理电路与单片机、通信组件、GPS定位组件、定时器、投药组件均连接供电；所述通信组件、GPS定位组件、定时器、投药组件与单片机电连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于太阳能充电的自动定时犬驱虫投药项圈，其特征在于：所述云服务器包括分析判断自动定时投药项圈运行状态的高斯判决模块、电子地图服务模块、投药管理模块和通信模块；所述用户移动端包括实时显示所佩戴项圈位置信息的电子地图模块、生成自动定时犬驱虫投药项圈运行状态报告并显示的报告生成模块和投药提醒和故障报警模块。
3. 根据权利要求1所述的一种基于太阳能充电的自动定时犬驱虫投药项圈，其特征在于：所述环体(1)两端设置自锁挂钩（2）；所述核心智能单元(4) 内部还设置有GPRS组件、振动器和/或扬声器，所述GPRS组件、振动器和/或扬声器分别与电池管理电路电连接，所述GPRS组件、振动器和/或扬声器分别与单片机电连接。
4.根据权利要求1所述的一种基于太阳能充电的自动定时犬驱虫投药项圈，其特征在于：所述太阳能板（3）由柔性材料制成，且均内嵌在环体(1)的上表面。
5.根据权利要求1或4所述的一种基于太阳能充电的自动定时犬驱虫投药项圈，其特征在于：所述太阳能板（3）为卷式薄膜太阳能板。
6.根据权利要求1所述的一种基于太阳能充电的自动定时犬驱虫投药项圈，其特征在于：所述的太阳能充电电池和锂电池均为高效锂电池。
7.一种根据权利要求1-6任一项所述的基于太阳能充电的自动定时犬驱虫投药项圈的实现方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）将带有核心智能单元(4) 和太阳能板(3)的自动定时犬驱虫投药项圈佩戴在需驱虫的犬科动物身上；
（2）利用核心智能单元(4)内部的充电电路、太阳能充电电池、锂电池、电池管理电路和单片机实现太阳能充电电池的自动充电以及太阳能充电电池和锂电池供电的自动切换控制；
（3）在单片机中预置好程序，将药品置入投药组件，使用时，计时器控制动作信号，一旦计时到预定时间，计时器发出动作信号，激发投药组件，使投药组件内置药品通过投药孔（5）进行投药，然后按照预定程序循环上述动作，实现自动定时投药；
（4）利用核心智能单元(4)内部的GPS定位组件、震动器和/或扬声器、定时器、投药组件对所佩戴自动定时犬驱虫投药项圈的运行状态进行实时监控，并将监测到的实时信息通过通信组件实时传送至云服务器，云服务器对收到的信息进行综合分析，将结果实时推送至正确用户的用户移动端上，从而实现对所佩戴的自动定时犬驱虫投药项圈运行状态的实时监控。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：步骤（4）中，所述GPS定位组件获得的所佩戴项圈地理坐标信息，通过通信组件实时传送至云服务器，云服务器调用电子地图服务模块，将所佩戴自动定时犬驱虫投药项圈的地理坐标信息进行变换处理，得到适合用户移动端的电子地图模块显示的位置信息，再根据用户的登录信息，将处理后的位置信息实时传送至正确用户的电子地图模块进行显示。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：步骤（4）中，所述单片机分别将震动器和/或扬声器、定时器、投药组件所采集的信息，通过通信组件实时传送至云服务器，云服务器调用高斯判决模块，以原初设定的犬主人基本信息、犬只基本信息、项圈基本信息以及计时器、震动器和/或扬声器、投药组件正常运行参数为训练集，建立高斯判决分类模型，再以实时采集GPRS组件、通信组件、定时器、震动器和/或扬声器、投药组件信息为新样本点输入该模型，对自动定时犬驱虫投药项圈的运行情况进行分析判断，最后得出自动定时犬驱虫投药项圈运行结果，并实时推送至正确用户移动端上，采用投药提醒和故障报警模块以弹出系统通知消息形式向用户提示或报警，并传递结果至报告生成模块，生成自动定时犬驱虫投药项圈运行状况报告，当用户点击时进行显示并提供打印功能。
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：步骤（2）中，当有阳光可充电或太阳能充电电池有余电量时，电池管理电路设置太阳能充电电池为工作状态，此时太阳能充电电池为整个自动定时犬驱虫投药项圈进行供电，设置锂电池为空闲不供电状态；当无阳光可充电且太阳能充电电池耗尽电量时，电池管理电路设置锂电池为工作状态并使其为整个自动定时犬驱虫投药项圈进行供电，设置太阳能充电电池为空闲不供电状态。
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