CN108848454A - 一种实现动态放牧电子围栏的方法 - Google Patents

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本发明提供了一种实现动态放牧电子围栏的方法，用于对牲畜进行监控管理，其特征在于：将放牧终端佩戴在牧群中至少一只牲畜身上以获得牲畜所在位置；设定初始化的可信区；在放牧终端越出可信区或存在越出可信区的趋势时后台管理系统向客户终端发出示警信息，用户在客户终端将示警区域选择设置为可信区或报警区；将可信区与报警区之间的交界作为电子围栏。该方法可解决划定放牧界限的技术问题，以便后续对牲畜进行监控和管理，可节省成本，可准确地设定电子围栏，操作便捷。

Description

一种实现动态放牧电子围栏的方法
技术领域
本发明涉及通信技术领域，更具体地说，涉及一种实现动态放牧电子围栏的方法。
背景技术
在草原上，牧民拥有各自的牧场来供自家牲畜吃草和活动；放牧时应避免自家牲畜进入到别人的牧场或政府划定的禁止牲畜进入的特定区域；因此需要划定放牧界限并对自家牲畜进行管理。
传统划定放牧界限的方法是在放牧边界处设置围栏，通过围栏阻挡牲畜越到外部；随着科技的发展，有牧民采用电子桩等电子装置对放牧界限进行限定。但是牧场范围广，需要设置数量较多的电子桩，造价成本高，工程量巨大。并且牧民放牧具有迁徙特性，因此设置电子桩并不是一劳永逸。当牧民放牧一段时间后更换地方，需要对电子桩进行拆卸和搬运；在到达新的放牧区域后再次安装和调试，因此采用电子桩并不是划定放牧界限的理想解决方案。
随着通信技术的高速发展，目前可在牲畜身上佩戴放牧终端来监控牲畜所在位置，并且可将放牧终端的定位信息通过处理和传输发送到客户终端上；因此若能生成虚拟的电子围栏，再将放牧终端的定位信息与电子围栏区域进行比较，用户可以很方便、清晰、快速地得知牲畜是否越界，这是解决划定放牧界限和对牲畜进行管理的理想方案。但是目前生成虚拟的电子围栏仍属于技术空白，因此需要设计出一种实现动态放牧电子围栏的方法。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的缺点与不足，提供一种实现动态放牧电子围栏的方法；该方法可解决划定放牧界限的技术问题，以便后续对牲畜进行监控和管理，可节省成本，可准确地设定电子围栏，操作便捷。
为了达到上述目的，本发明通过下述技术方案予以实现：一种实现动态放牧电子围栏的方法，用于对牲畜进行监控管理，其特征在于：将放牧终端佩戴在牧群中至少一只牲畜身上以获得牲畜所在位置；设定初始化的可信区；在放牧终端越出可信区或存在越出可信区的趋势时后台管理系统向客户终端发出示警信息，用户在客户终端将示警区域选择设置为可信区或报警区；将可信区与报警区之间的交界作为电子围栏。
本发明方法可生成虚拟的电子围栏，可解决划定放牧界限的技术问题，用于放牧时与佩戴在牲畜身上的放牧终端定位信息进行比较，来得知放牧终端是否越出电子围栏外，从而获知牲畜是否越界或走丢，便于对牲畜进行监控和管理。本发明方法不需要在牧场固定设置硬件装置，节省成本，在牧民迁徙前后不需要对硬件装置进行拆装、搬运和调试，便于牧民动态放牧。此外，由于放牧界限一般呈不规则形状，因此本发明方法首先简单设置初始化的可信区，之后随着牲畜移动，用户根据实际情况对示警区域进行选择来将可信区调整成不规则形状，可更准确地设定电子围栏，同时提高电子围栏设置操作的简便程度。
优选地，所述的设定初始化的可信区；在放牧终端越出可信区或存在越出可信区的趋势时后台管理系统向客户终端发出示警信息，用户在客户终端将示警区域选择设置为可信区或报警区；将可信区与报警区之间的交界作为电子围栏，是指包括如下步骤：
第一步，客户终端的人机交互界面上显示电子地图；用户在电子地图上手动设定初始化的可信区，可信区的外部区域则设定为可疑区；客户终端将可信区的数据进行打包形成可信区信息并向外发送；后台管理系统接收并解析可信区信息，得出可信区；
第二步，放牧终端获取牲畜的定位点，将定位点发送到后台管理系统；
第三步，后台管理系统分析和判断定位点是否越出可信区或存在越出可信区的趋势：若定位点没有越出可信区或不存在越出可信区的趋势，则返回至第二步；
若定位点越出可信区或存在越出可信区的趋势，则将示警区域打包到示警信息中并向客户终端发送，客户终端将示警信息进行解析后显示在客户终端的人机交互界面上；用户在客户终端的人机交互界面上进行选择：若选择设置为报警区，则将示警区域纳入到报警区；若选择设置为可信区，则将示警区域纳入到可信区中；
第四步，判断电子地图中可信区是否只与报警区相邻：若是，则以电子地图中报警区与可信区之间的交界来生成电子围栏；客户终端将电子围栏的数据进行打包发送至后台管理系统；否则客户终端将当前可信区的数据进行打包并发送至后台管理系统以更新后台管理系统中的可信区，返回至第二步。
优选地，所述第一步中，用户在电子地图上手动设定初始化的可信区，可信区的外部区域则设定为可疑区，是指采用如下两种方式之一：
一、电子地图上显示客户终端的定位点；用户在电子地图上设置两个以上围栏坐标点，并将各个围栏坐标点分别作为顶点连接成呈多边形的初始化的可信区，或者是将各个围栏坐标点和客户终端的定位点分别作为顶点连接成呈多边形的初始化的可信区；可信区的外部区域则设定为可疑区；
二、电子地图上显示客户终端的定位点，并将客户终端的定位点作为原点坐标；用户在电子地图上拖动原点坐标，并将原点坐标及其周边区域设置为初始化的可信区；可信区的外部区域则设定为可疑区。两种方式均可以很简单、便捷地设置出初始化的可信区，进一步提高电子围栏生成的便捷程度。
优选地，所述第二种方式中，原点坐标及其周边区域是指，原点坐标及其半径范围R1内的区域；半径范围R1的取值范围是50m～150m。
优选地，第三步中，后台管理系统分析和判断定位点是否越出可信区，是通过分析和判断定位点是否位于可信区的外部区域来实现；示警区域是指定位点及其周边区域。该方法可快速、准确地判断定位点是否越出可信区。
优选地，所述定位点及其周边区域是指，定位点及其半径范围R2内的区域；半径范围R2的取值范围是50m～150m。半径范围R2的取值范围可使得示警区域具有合理的大小尺寸，既可以提高电子围栏的精度，又可以使电子围栏快速生成。
优选地，第三步中，后台管理系统分析和判断定位点是否存在越出可信区的趋势是指采用如下步骤来分析和判断：
S1步，对当前时刻的定位点坐标与上一时刻的定位点坐标进行运算得到当前时刻的速度向量；利用马尔科夫链算法对定位点进行分析，得出下一时刻在N个方向上的活动趋势值，N为正整数且N≥2；
S2步，将活动趋势值大于等于趋势设定值的M个方向作为分析方向，M为正整数且M≤N，结合速度向量，得出下一时刻在M个分析方向上放牧终端的预测到达点；以预测到达点为圆心、半径为R3划分出牧群移动趋势范围；
S3步，判断牧群移动趋势范围是否全部落入可信区：若是，则判定定位点不存在越出可信区的趋势；否则判定定位点存在越出可信区的趋势，并将该牧群移动趋势范围设定为示警区域。该方法可快速模拟出最可能的牧群移动区域，通过分析和判断是否存在越出可信区的趋势，之后将可能越出可信区的牧群移动趋势范围选择为可信区或报警区，该方法可快速生成电子围栏。
优选地，所述S1步中，得出下一时刻在N个方向上的活动趋势值，是指得出一下时刻在八个方向上的活动趋势值；所述八个方向是指正东、东北、正北、西北、正西、西南、正南和东南。
与现有技术相比，本发明具有如下优点与有益效果：
1、本发明方法可生成虚拟的电子围栏，可解决划定放牧界限的技术问题，以便后续对牲畜进行监控和管理；本发明方法不需要在牧场固定设置硬件装置，节省成本，在牧民迁徙前后不需要对硬件装置进行拆装、搬运和调试，便于牧民动态放牧；可更准确地设定电子围栏，同时提高电子围栏设置操作的简便程度；
2、本发明方法可简单、便捷地设置出初始化的可信区，进一步提高电子围栏生成的便捷程度；
3、本方法可快速模拟出最可能的牧群移动区域，通过分析和判断是否存在越出可信区的趋势，之后将可能越出可信区的牧群移动趋势范围选择为可信区或报警区，可快速生成电子围栏。
附图说明
图1是实施例一实现动态放牧电子围栏的方法的流程图；
图2是实施例三实现动态放牧电子围栏的方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的描述。
实施例一
本实施例一种实现动态放牧电子围栏的方法，用于对牲畜进行监控管理；方法是：将放牧终端佩戴在牧群中至少一只牲畜身上以获得牲畜所在位置；设定初始化的可信区；在放牧终端越出可信区时后台管理系统向客户终端发出示警信息，用户在客户终端将示警区域选择设置为可信区或报警区；将可信区与报警区之间的交界作为电子围栏。
佩戴放牧终端的牲畜为一只或多只，可根据牧群的特点以及监控需要设置，放牧终端优选佩戴在领头牲畜和/或怀孕牲畜和/或幼崽身上。
具体的方法是，如图1所示，包括如下步骤：
第一步，客户终端的人机交互界面上显示电子地图；电子地图上显示客户终端的定位点；用户在电子地图上设置两个以上围栏坐标点，并将各个围栏坐标点分别作为顶点连接成呈多边形的初始化的可信区，或者是将各个围栏坐标点和客户终端的定位点分别作为顶点连接成呈多边形的初始化的可信区；可信区的外部区域则设定为可疑区；客户终端将可信区的数据进行打包形成可信区信息并向外发送；后台管理系统接收并解析可信区信息，得出可信区；
第二步，放牧终端获取牲畜的定位点，将定位点发送到后台管理系统；
第三步，后台管理系统分析和判断定位点是否越出可信区：若定位点没有越出可信区，则返回至第二步；
若定位点越出可信区，则将示警区域打包到示警信息中并向客户终端发送，客户终端将示警信息进行解析后显示在客户终端的人机交互界面上；用户在客户终端的人机交互界面上进行选择：若选择设置为报警区，则将示警区域纳入到报警区；若选择设置为可信区，则将示警区域纳入到可信区中；
第四步，判断电子地图中可信区是否只与报警区相邻：若是，则以电子地图中报警区与可信区之间的交界来生成电子围栏；客户终端将电子围栏的数据进行打包发送至后台管理系统；否则客户终端将当前可信区的数据进行打包并发送至后台管理系统以更新后台管理系统中的可信区，返回至第二步。
本实施例方法可生成虚拟的电子围栏，可解决划定放牧界限的技术问题，用于放牧时与佩戴在牲畜身上的放牧终端定位信息进行比较，来得知放牧终端是否越出电子围栏外，从而获知牲畜是否越界或走丢，便于对牲畜进行监控和管理。本实施例方法不需要在牧场固定设置硬件装置，节省成本，在牧民迁徙前后不需要对硬件装置进行拆装、搬运和调试，便于牧民动态放牧。此外，由于放牧界限一般呈不规则形状，因此本实施例方法首先简单设置初始化的可信区，之后随着牲畜移动，用户根据实际情况对示警区域进行选择来将可信区调整成不规则形状，可更准确地设定电子围栏，同时提高电子围栏设置操作的简便程度。
其中，第三步中，后台管理系统分析和判断定位点是否越出可信区，是通过分析和判断定位点是否位于可信区的外部区域来实现；示警区域是指定位点及其周边区域。定位点及其周边区域优选是指，定位点及其半径范围R2内的区域；半径范围R2的取值范围是50m～150m。该方法可快速、准确地判断定位点是否越出可信区。半径范围R2的取值范围可使得示警区域具有合理的大小尺寸，既可以提高电子围栏的精度，又可以使电子围栏快速生成。
实施例二
本实施例一种实现动态放牧电子围栏的方法，与实施例一的区别在于：在第一步中，用户在电子地图上手动设定初始化的可信区采用不同的方法；本实施例是采用这样的方法：电子地图上显示客户终端的定位点，并将客户终端的定位点作为原点坐标；用户在电子地图上拖动原点坐标，并将原点坐标及其周边区域设置为初始化的可信区；可信区的外部区域则设定为可疑区。原点坐标及其周边区域是指，原点坐标及其半径范围R1内的区域；半径范围R1的取值范围优选是50m～150m。
本实施例的其余步骤与实施例一相同。
实施例三
本实施例一种实现动态放牧电子围栏的方法，与实施例一的区别在于：如图2所示，本实施例中，在放牧终端是存在越出可信区的趋势时后台管理系统向客户终端发出示警信息，用户在客户终端将示警区域选择设置为可信区或报警区。相应地，在具体步骤中，第三步变为：后台管理系统分析和判断定位点是否存在越出可信区的趋势：若定位点不存在越出可信区的趋势，则返回至第二步；
若定位点存在越出可信区的趋势，则将示警区域打包到示警信息中并向客户终端发送，客户终端将示警信息进行解析后显示在客户终端的人机交互界面上；用户在客户终端的人机交互界面上进行选择：若选择设置为报警区，则将示警区域纳入到报警区；若选择设置为可信区，则将示警区域纳入到可信区中。
后台管理系统分析和判断定位点是否存在越出可信区的趋势是指采用如下步骤来分析和判断：
S1步，对当前时刻的定位点坐标与上一时刻的定位点坐标进行运算得到当前时刻的速度向量；利用马尔科夫链算法对定位点进行分析，得出下一时刻在N个方向上的活动趋势值，N为正整数且N≥2；
S2步，将活动趋势值大于等于趋势设定值的M个方向作为分析方向，M为正整数且M≤N，结合速度向量，得出下一时刻在M个分析方向上放牧终端的预测到达点；以预测到达点为圆心、半径为R3划分出牧群移动趋势范围；
S3步，判断牧群移动趋势范围是否全部落入可信区：若是，则判定定位点不存在越出可信区的趋势；否则判定定位点存在越出可信区的趋势，并将该牧群移动趋势范围设定为示警区域。
该方法可快速模拟出最可能的牧群移动区域，通过分析和判断是否存在越出可信区的趋势，之后将可能越出可信区的牧群移动趋势范围选择为可信区或报警区，该方法可快速生成电子围栏。
对当前时刻的定位点坐标与上一时刻的定位点坐标进行运算得到当前时刻t的速度向量，是指当前时刻的速度向量设为Vt，
其中，Xt和Yt分别是当前时刻t的定位点X轴和Y轴坐标值；Xt-1和Yt-1分别是上一时刻t-1的定位点X轴和Y轴坐标值。
利用马尔科夫链算法对定位点进行分析，得出下一时刻在N个方向上的活动趋势值是指，N＝8，设当前时刻t牧群状态向量为Pt，
其中，Z1～Z8分别代表正东、东北、正北、西北、正西、西南、正南和东南八个方向；
设定牧群的马尔科夫状态转移矩阵A；下一时刻t+1在八个方向上的活动趋势值Pt+1，Pt+1＝A·Pt；即根据当前时刻t已知牧群状态向量Pt，预测下一时刻t+1在八个方向上出现的概率。
本实施例的其余步骤与实施例一相同。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种实现动态放牧电子围栏的方法，用于对牲畜进行监控管理，其特征在于：将放牧终端佩戴在牧群中至少一只牲畜身上以获得牲畜所在位置；设定初始化的可信区；在放牧终端越出可信区或存在越出可信区的趋势时后台管理系统向客户终端发出示警信息，用户在客户终端将示警区域选择设置为可信区或报警区；将可信区与报警区之间的交界作为电子围栏。
2.根据权利要求1所述的实现动态放牧电子围栏的方法，其特征在于：所述的设定初始化的可信区；在放牧终端越出可信区或存在越出可信区的趋势时后台管理系统向客户终端发出示警信息，用户在客户终端将示警区域选择设置为可信区或报警区；将可信区与报警区之间的交界作为电子围栏，是指包括如下步骤：
第一步，客户终端的人机交互界面上显示电子地图；用户在电子地图上手动设定初始化的可信区，可信区的外部区域则设定为可疑区；客户终端将可信区的数据进行打包形成可信区信息并向外发送；后台管理系统接收并解析可信区信息，得出可信区；
第二步，放牧终端获取牲畜的定位点，将定位点发送到后台管理系统；
第三步，后台管理系统分析和判断定位点是否越出可信区或存在越出可信区的趋势：若定位点没有越出可信区或不存在越出可信区的趋势，则返回至第二步；
若定位点越出可信区或存在越出可信区的趋势，则将示警区域打包到示警信息中并向客户终端发送，客户终端将示警信息进行解析后显示在客户终端的人机交互界面上；用户在客户终端的人机交互界面上进行选择：若选择设置为报警区，则将示警区域纳入到报警区；若选择设置为可信区，则将示警区域纳入到可信区中；
第四步，判断电子地图中可信区是否只与报警区相邻：若是，则以电子地图中报警区与可信区之间的交界来生成电子围栏；客户终端将电子围栏的数据进行打包发送至后台管理系统；否则客户终端将当前可信区的数据进行打包并发送至后台管理系统以更新后台管理系统中的可信区，返回至第二步。
3.根据权利要求2所述的实现动态放牧电子围栏的方法，其特征在于：所述第一步中，用户在电子地图上手动设定初始化的可信区，可信区的外部区域则设定为可疑区，是指采用如下两种方式之一：
一、电子地图上显示客户终端的定位点；用户在电子地图上设置两个以上围栏坐标点，并将各个围栏坐标点分别作为顶点连接成呈多边形的初始化的可信区，或者是将各个围栏坐标点和客户终端的定位点分别作为顶点连接成呈多边形的初始化的可信区；可信区的外部区域则设定为可疑区；
二、电子地图上显示客户终端的定位点，并将客户终端的定位点作为原点坐标；用户在电子地图上拖动原点坐标，并将原点坐标及其周边区域设置为初始化的可信区；可信区的外部区域则设定为可疑区。
4.根据权利要求3所述的实现动态放牧电子围栏的方法，其特征在于：所述第二种方式中，原点坐标及其周边区域是指，原点坐标及其半径范围R1内的区域；半径范围R1的取值范围是50m～150m。
5.根据权利要求2所述的实现动态放牧电子围栏的方法，其特征在于：第三步中，后台管理系统分析和判断定位点是否越出可信区，是通过分析和判断定位点是否位于可信区的外部区域来实现；示警区域是指定位点及其周边区域。
6.根据权利要求5所述的实现动态放牧电子围栏的方法，其特征在于：所述定位点及其周边区域是指，定位点及其半径范围R2内的区域；半径范围R2的取值范围是50m～150m。
7.根据权利要求2所述的实现动态放牧电子围栏的方法，其特征在于：第三步中，后台管理系统分析和判断定位点是否存在越出可信区的趋势是指采用如下步骤来分析和判断：
S1步，对当前时刻的定位点坐标与上一时刻的定位点坐标进行运算得到当前时刻的速度向量；利用马尔科夫链算法对定位点进行分析，得出下一时刻在N个方向上的活动趋势值，N为正整数且N≥2；
S2步，将活动趋势值大于等于趋势设定值的M个方向作为分析方向，M为正整数且M≤N，结合速度向量，得出下一时刻在M个分析方向上放牧终端的预测到达点；以预测到达点为圆心、半径为R3划分出牧群移动趋势范围；
S3步，判断牧群移动趋势范围是否全部落入可信区：若是，则判定定位点不存在越出可信区的趋势；否则判定定位点存在越出可信区的趋势，并将该牧群移动趋势范围设定为示警区域。
8.根据权利要求7所述的实现动态放牧电子围栏的方法，其特征在于：所述S1步中，得出下一时刻在N个方向上的活动趋势值，是指得出一下时刻在八个方向上的活动趋势值；所述八个方向是指正东、东北、正北、西北、正西、西南、正南和东南。
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CN108848454B (zh) 2020-10-30

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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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GR01 Patent grant
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Denomination of invention: A method of realizing dynamic grazing electronic fence

Effective date of registration: 20210209

Granted publication date: 20201030

Pledgee: Bank of China Limited Guangzhou Development Zone Branch

Pledgor: GUANGZHOU PANGU INTELLIGENT TECHNOLOGY Co.,Ltd.

Registration number: Y2021980001170

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