CN108427351B - 一种智能家畜用智能终端 - Google Patents

一种智能家畜用智能终端 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种智能家畜用智能终端，其包括电源单元、生理传感器、超声波传感器、三维加速度传感器、zigbee通信单元、控制器和振动单元，其特征在于，所述智能终端还具备外壳，所述电源单元、三维加速度传感器、zigbee通信单元、控制器和振动单元位于所述外壳内部，所述外壳通过弹性绑带约束于家畜的大腿，所述绑带上还布置有太阳能电池板，所述太阳能电池板通过柔性导线与所述电源单元电连接，以为所述电源单元的可充电电池供电。应用该终端可以方便农场实时把握家畜的生长和活动数据，促进家畜的适当运动，提高家畜的产量和质量，做到生态养殖，最大限度的减少用药。

Description

一种智能家畜用智能终端
技术领域
本发明涉及家畜的生态养殖技术领域，具体涉及一种智能家畜用智能终端。
背景技术
家畜主要是提供家畜肉、家畜奶及其制成品。其价值巨大，仅提供肉一方面，根据联合国粮农组织的估算，2008年中人类一共宰杀了两亿九千八百万头牛，从中获得了六千两百万吨的牛肉。在家畜的养殖过程中，不管是育肥、繁殖还是家畜都需要适量的运动，适当运动可以促进家畜的消化吸收，还可以防止疾病的发生。
现代化的养殖方式一般是混合养殖，这种养殖方式成本较低但是使得家畜的生活习惯越来越趋于“懒惰”甚至有的家畜形成长期坐卧的坏习惯，这样不适合家畜的健康成长，因此需要对懒惰的家畜进行训练以使得其增加运动量，但对于家畜进行人工观察和驱赶以增加其运动量需要大量的人工，一方面是成本过高，另一方面是这样的工作很难做到位，对于哪些需要增加运动，哪些已经足够运动量的又不使得其过于劳累，很难把握到位特别是养殖数量较大的时候，另外在大批量养殖的时候，还需要详细把握家畜的各项数据，以加强农场的管理，更好的提高养殖的质量增加经济效益。
目前还缺少这样一个发明提供所述的技术问题的解决方案。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提供一种智能家畜用智能终端，其包括电源单元、生理传感器、超声波传感器、三维加速度传感器、zigbee通信单元、控制器和振动单元，其特征在于，所述智能终端还具备外壳，所述电源单元、三维加速度传感器、zigbee通信单元、控制器和振动单元位于所述外壳内部，所述外壳通过弹性绑带约束于家畜的大腿，所述绑带上还布置有太阳能电池板，所述太阳能电池板通过柔性导线与所述电源单元电连接，以为所述电源单元的可充电电池供电。
进一步的，所述加速度传感器统计家畜的行走数据并发送给所述控制器，所述生理传感器监测家畜的生理数据发送给所述控制器，所述超声波传感器检测所述家畜与地面的距离数据发送给所述控制器，所述控制器将所述行走数据、生理数据以及所述距离数据合并为合并数据通过所述zigbee通信单元将所述合并数据发送给服务器，所述服务器对所述合并数据进行分析，以统计家畜在预设的统计周期内步行的步数和记录家畜的各项生理数据以及根据距离数据判断家畜收否处于坐卧姿态，并根据所述各项生理数据和处于坐卧姿态的时长生成在所述统计周期内行走的步数下限，如果家畜在所述统计周期内的步行的步数少于所述步数下限，则所述控制器控制所述振动单元发出振动以促使所述家畜行走。
进一步的，所述服务器具备多个无线通讯端，所述多个无线通讯端位于家畜栏的附近的不同位置，所述智能终端的zigbee通信单元将所述合并数据发送给服务器包括：所述zigbee通信单元将合并数据发送给最近的其它家畜身上的智能终端的zigbee通信单元，直到有一只家畜的智能终端进入所述至少一个无线通讯端的通讯范围之内则将所述合并数据通过所述至少一个无线通讯端传送给所述服务器。
进一步的，所述电源单元与所述加速度传感器、zigbee通信单元、控制器和振动单元电连接以为所述加速度传感器、zigbee通信单元、控制器和振动单元提供电能，并且所述外壳通过弹性绑带约束于家畜的大腿使得所述外壳位于所述家畜的大腿内侧以及使得所述太阳能电池板位于所述家畜的大腿内侧。
进一步的，所述绑带包括无纺布制成的基材，基材的两侧依次向外敷设有粘胶层和线网层。
本发明所取得的有益技术效果是：可以方便农场实时把握家畜的生长和活动数据，促进家畜的适当运动，提高家畜的产量和质量，做到生态养殖，最大限度的减少用药。
具体实施方式
为了使得本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明；应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。对于本领域技术人员而言，在查阅以下详细描述之后，本实施例的其它系统、方法和/或特征将变得显而易见。旨在所有此类附加的系统、方法、特征和优点都包括在本说明书内、包括在本发明的范围内，并且受所附权利要求书的保护。在以下详细描述描述了所公开的实施例的另外的特征，并且这些特征根据以下将详细描述将是显而易见的。
实施例一。
本发明提供一种智能家畜用智能终端，其包括电源单元、生理传感器、超声波传感器、三维加速度传感器、zigbee通信单元、控制器和振动单元，其特征在于，所述智能终端还具备外壳，所述电源单元、三维加速度传感器、zigbee通信单元、控制器和振动单元位于所述外壳内部，所述外壳通过弹性绑带约束于家畜的大腿，所述绑带上还布置有太阳能电池板，所述太阳能电池板通过柔性导线与所述电源单元电连接，以为所述电源单元的可充电电池供电。
进一步的，所述加速度传感器统计家畜的行走数据并发送给所述控制器，所述生理传感器监测家畜的生理数据发送给所述控制器，所述超声波传感器检测所述家畜与地面的距离数据发送给所述控制器，所述控制器将所述行走数据、生理数据以及所述距离数据合并为合并数据通过所述zigbee通信单元将所述合并数据发送给服务器，所述服务器对所述合并数据进行分析，以统计家畜在预设的统计周期内步行的步数和记录家畜的各项生理数据以及根据距离数据判断家畜收否处于坐卧姿态，并根据所述各项生理数据和处于坐卧姿态的时长生成在所述统计周期内行走的步数下限，如果家畜在所述统计周期内的步行的步数少于所述步数下限，则所述控制器控制所述振动单元发出振动以促使所述家畜行走。
进一步的，所述服务器具备多个无线通讯端，所述多个无线通讯端位于家畜栏的附近的不同位置，所述智能终端的zigbee通信单元将所述合并数据发送给服务器包括：所述zigbee通信单元将合并数据发送给最近的其它家畜身上的智能终端的zigbee通信单元，直到有一只家畜的智能终端进入所述至少一个无线通讯端的通讯范围之内则将所述合并数据通过所述至少一个无线通讯端传送给所述服务器。
进一步的，所述电源单元与所述加速度传感器、zigbee通信单元、控制器和振动单元电连接以为所述加速度传感器、zigbee通信单元、控制器和振动单元提供电能，并且所述外壳通过弹性绑带约束于家畜的大腿使得所述外壳位于所述家畜的大腿内侧以及使得所述太阳能电池板位于所述家畜的大腿内侧。
进一步的，所述绑带包括无纺布制成的基材，基材的两侧依次向外敷设有粘胶层和线网层。
实施例二。
本发明提供一种智能家畜用智能终端，其包括电源单元、生理传感器、超声波传感器、三维加速度传感器、zigbee通信单元、控制器和振动单元，其特征在于，所述智能终端还具备外壳，所述电源单元、三维加速度传感器、zigbee通信单元、控制器和振动单元位于所述外壳内部，所述外壳通过弹性绑带约束于家畜的大腿，所述绑带上还布置有太阳能电池板，所述太阳能电池板通过柔性导线与所述电源单元电连接，以为所述电源单元的可充电电池供电。
所述加速度传感器统计家畜的行走数据并发送给所述控制器，所述生理传感器监测家畜的生理数据发送给所述控制器，所述超声波传感器检测所述家畜与地面的距离数据发送给所述控制器，所述控制器将所述行走数据、生理数据以及所述距离数据合并为合并数据通过所述zigbee通信单元将所述合并数据发送给服务器，所述服务器对所述合并数据进行分析，以统计家畜在预设的统计周期内步行的步数和记录家畜的各项生理数据以及根据距离数据判断家畜收否处于坐卧姿态，并根据所述各项生理数据和处于坐卧姿态的时长生成在所述统计周期内行走的步数下限，如果家畜在所述统计周期内的步行的步数少于所述步数下限，则所述控制器控制所述振动单元发出振动以促使所述家畜行走。
在本例中，超声波传感器用作距离测量传感器，当测量固定参考点到不同地面(例如草地、稻草垫、混凝土地面等等)的距离时，超声波距离测量传感器具有尚可的测量精度。根据其与地面的距离即可设置阈值判断家畜是否坐卧。所述生理传感器包括多个传感单元，其用于检测家畜体表的温度、湿度，还可以包括光传感器以检测其心率，甚至还包括声音传感器以获得其呼吸的声音以监控其是否正常的呼吸还是有杂音。
这样在服务器中就可以设置一个参数计算的过程，即行走的步数应当为：
x>a-k1T-k2S+k3W-k4Y+H
上式中，x为应当行走的步数下限，a为基础步数，根据家畜的类型而设定，T为体表温度，k1为体表温度步数系数，S为体表湿度，k1为体表湿度步数系数，W为坐卧时长，k3为坐卧时长步数系数，Y为心率，k1为心率步数系数，H为呼吸步数修正值当呼吸监测为正常时为正值，当呼吸监测不正常时为负值。以上的数值和系数均根据家畜的类型和养殖的经验观察进行综合设置调整，例如根据生长实际情况调整增加或者减少。
所述服务器具备多个无线通讯端，所述多个无线通讯端位于家畜栏的附近的不同位置例如在围栏的各个角落以及围栏中间，或者在喂水喂料的槽附近布置以保证能够顺利接收，所述智能终端的zigbee通信单元将所述合并数据发送给服务器包括：所述zigbee通信单元将合并数据发送给最近的其它家畜身上的智能终端的zigbee通信单元，直到有一只家畜的智能终端进入所述至少一个无线通讯端的通讯范围之内则将所述合并数据通过所述至少一个无线通讯端传送给所述服务器。在本实施例中，其还应用了一种多个移动基站即多个通信单元的轮询方式：当各个数据合成以后，控制器控制ZIGBEE模块供电，准备发送数据；无线通讯端以轮询的方式访问附近进入范围的各节点即zigbee通信单元，当该节点有数据上传时，无线通讯端将自动接收数据，其它节点自动排队，在上传数据的节点将数据传输完成时，其它节点再自动上传；若数据上传不成功，重复上传直至数据上传成功；数据上传成功至服务器后，无线通讯端发送完成信号给节点即各个zigbee通信单元。
所述电源单元与所述加速度传感器、zigbee通信单元、控制器和振动单元电连接以为所述加速度传感器、zigbee通信单元、控制器和振动单元提供电能，并且所述外壳通过弹性绑带约束于家畜的大腿使得所述外壳位于所述家畜的大腿内侧以及使得所述太阳能电池板位于所述家畜的大腿内侧。并且本实施例中所述电源为锂电池，所述电源控制装置包括正电压稳压器、第十一电容、第十二电容、第二十一电容、第二十二电容、第二十三电容、第二十五电容；所述锂电池正极连接正电压稳压器的电源输入端，同时正电压稳压器的电源输入端经并联的第十一电容和第十二电容接地，所述锂电池负极接地；正电压稳压器的输出端为所述智能终端中其他器件供电，且正电压稳压器的输出端经并联的第二十一电容、第二十二电容、第二十三电容及第二十五电容接地；正电压稳压器的接地端接地。所述ZIGBEE芯片型号为STM32W108CB，所述三维加速度传感器的型号为LIS302DL；所述正电压稳压器的输出端连接三维加速度传感器的电源端、I/O引脚电源端，并经第六电阻连接三维加速度传感器的SPI使能端；三维加速度传感器的第一惯性中断端和第二惯性中断端分别连接ZIGBEE芯片的第六数字I/O端和第五数字I/O端；三维加速度传感器的I2C串行数据端和I2C串行时钟端分别连接ZIGBEE芯片的第二数字I/O端和第一数字I/O端。
本例中所述绑带包括无纺布制成的基材，基材的两侧依次向外敷设有粘胶层和线网层。在绑定时，先将大腿根部靠下一点部位的体毛剔除干净，然后绑上绑带，该材质能够舒适的贴合在家畜体表不会引起其不适。
虽然上面已经参考各种实施例描述了本发明，但是应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行许多改变和修改。因此，其旨在上述详细描述被认为是例示性的而非限制性的，并且应当理解，以下权利要求(包括所有等同物)旨在限定本发明的精神和范围。以上这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明的记载的内容之后，技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。

Claims (1)

1.一种智能家畜用智能终端，其包括电源单元、生理传感器、超声波传感器、三维加速度传感器、zigbee通信单元、控制器和振动单元，其特征在于，所述智能终端还具备外壳，所述电源单元、三维加速度传感器、zigbee 通信单元、控制器和振动单元位于所述外壳内部，所述外壳通过弹性绑带约束于家畜的大腿，所述绑带上还布置有太阳能电池板，所述太阳能电池板通过柔性导 线与所述电源单元电连接，以为所述电源单元的可充电电池供电；
所述加速度传感器统计家畜的行走数据并发送给所述控制器，所述生理传感器监测家畜的生理数据发送给所述控制器，所述超声波传感器检测所述家畜与地面的距离数据发送给所述控制器，所述控制器将所述行走数据、生理数据以及所述距离数据合并为合并数据通过所述zigbee通信单元将所述合并数据发送给服务器，所述服务器对所述合并数据进行分析，以统计家畜在预设的统计周期内步行的步数和记录家畜的各项生理数据以及根据距离数据判断家畜收否处于坐卧姿态，并根据所述各项生理数据和处于坐卧姿态的时长生成在所述统计周期内行走的步数下限，如果家畜在所述统计周期内的步行的步数少于所述步数下限，则所述控制器控制所述振动单元发出振动以促使所述家畜行走；
超声波传感器用作距离测量传感器，当测量固定参考点到不同地面的距离时，超声波距离测量传感器具 有尚可的测量精度；根据其与地面的距离即可设置阈值判断家畜是否坐卧；所述生理传感器包括多个传感单元，其用于检测家畜体表的温度、湿度，还包括光传感器以检测其心率，还包括声音传感器以获得其呼吸的声音以监控其是否正常的呼吸还是有杂音；
这样在服务器中就可以设置一个参数计算的过程，即行走的步数应当为：
x>a-k1T-k2S+k3W-k4Y+H
上式中，x为应当行走的步数下限，a为基础步数，根据家畜的类型而设定， T为体表温度，k1为体表温度步数系数，S为体表湿度，k1为体表湿度步数系数， W为坐卧时长，k3为坐卧时长步数系数，Y为心率，k1为心率步数系数，H为呼吸 步数修正值当呼吸监测为正常时为正值，当呼吸监测不正常时为负值；以上的数值和系数均根据家畜的类型和养殖的经验观察进行综合设置调整；
所述服务器具备多个无线通讯端，所述多个无线通讯端位于家畜栏的附近的不同位置例如在围栏的各个角落以及围栏中间，或者在喂水喂料的槽附近布置以保证能够顺利接收，所述智能终端的zigbee通信单元将所述合并数据发送给服务器包括：所述zigbee通信单元将合并数据发送给最近的其它家畜身上的智能 终端的zigbee通信单元，直到有一只家畜的智能终端进入所述至少一个无线通讯端的通讯范围之内则将所述合并数据通过所述至少一个无线通讯端传送给所述服务器；
还应用了一种多个移动基站即多个通信单元的轮询方式：当各个数据合成以后，控制器控制ZIGBEE模块供电，准备发送数据；无线通讯端以轮询的方式访问附近进入范围的各节点即zigbee通信单元，当该节 点有数据上传时，无线通讯端将自动接收数据，其它节点自动排队，在上传数据的节点将数据传输完成时，其它节点再自动上传；若数据上传不成功，重复上传直至数据上传成功；数据上传成功至服务器后，无线通讯端发送完成信号给节点即各个zigbee通信单元；
所述电源单元与所述加速度传感器、zigbee通信单元、控制器和振动单元 电连接以为所述加速度传感器、zigbee通信单元、控制器和振动单元提供电能， 并且所述外壳通过弹性绑带约束于家畜的大腿使得所述外壳位于所述家畜的大腿内侧以及使得所述太阳能电池板位于所述家畜的大腿内侧；
所述电源为锂电池，所述电源控制装置包括正电压稳压器、第十一电容、第十二电 容、第二十一电容、第二十二电容、第二十三电容、第二十五电容；所述锂电池正极连接正电压稳压器的电源输入端，同时正电压稳压器的电源输入端经并联的 第十一电容和第十二电容接地，所述锂电池负极接地；正电压稳压器的输出端为所述智能终端中其他器件供电，且正电压稳压器的输出端经并联的第二十一电容、 第二十二电容、第二十三电容及第二十五电容接地；正电压稳压器的接地端接地；
所述ZIGBEE芯片型号为STM32W108CB，所述三维加速度传感器的型号为LIS302DL；所述正电压稳压器的输出端连接三维加速度传感器的电源端、I/O引脚电源端， 并经第六电阻连接三维加速度传感器的SPI使能端；三维加速度传感器的第一惯 性中断端和第二惯性中断端分别连接ZIGBEE芯片的第六数字I/O端和第五数字 I/O端；三维加速度传感器的I2C串行数据端和I2C串行时钟端分别连接ZIGBEE 芯片的第二数字I/O端和第一数字I/O端；
所述绑带包括无纺布制成的基材，基材的两侧依次向外敷设有粘胶层和线网层；在绑定时，先将大腿根部靠下一点部位的体毛剔除干净，然后绑上绑带，该材质能够舒适的贴合在家畜体表不会引起其不适。
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