CN109964846A - 一种可植入式动物运动监测设备、系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种可植入式动物运动监测设备，包括：保护外壳；RFID处理芯片；与RFID处理芯片连接的MEMS加速度传感器；与RFID处理芯片、MEMS加速度传感器连接的能量收发模块，能量收发模块用于接收RFID读写设备的电磁场，并通过整流调压电路对RFID处理芯片和MEMS加速度传感器供电。本申请利用可植入式的结构通过加速度传感器采集动物的加速度，可以连续在线对动物的运动状态进行监测，避免了利用养殖人员进行主观判断的监测方式，提高了监测效率，并且提供的可植入式动物运动监测设备可以数字化的精确记录运动情况，改善用户体验。本申请同时还提供了一种可植入式动物运动监测系统和方法，均具有上述有益效果。
Description
技术领域
本申请涉及动物监测技术领域，特别涉及一种可植入式动物运动监测设备、系统和方法。
背景技术
家畜行为是家畜心理、生理健康状况的外在表现。家畜行为监测与分析有利于建立行为模型并发觉行为异常，减少经济损失。在现代养殖过程中，可以根据动物的运动情况来判断动物当前所处的生理状态情况。一般的是依赖养殖人员人工观察方式监测家畜行为，但是主观性强且精度低，无法做到24小时连续监测并记录运动，监测效率低。
因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域技术人员目前需要解决的问题。
发明内容
本申请的目的是提供一种可植入式动物运动监测设备、系统和方法，能够获取动物的实时运动情况提高监测效率，改善用户体验。其具体方案如下：
本申请提供一种可植入式动物运动监测设备，包括：
保护外壳；
RFID处理芯片；
与所述RFID处理芯片连接的MEMS加速度传感器；
与所述RFID处理芯片、所述MEMS加速度传感器连接的能量收发模块，所述能量收发模块用于接收RFID读写设备的电磁场，并通过整流调压电路对所述RFID处理芯片和所述MEMS加速度传感器供电。
可选的，所述保护外壳包括：
顶部壳体；
设置在所述顶部壳体下部的中间部壳体，所述中间部壳体为密封的设置有所述RFID处理芯片、所述MEMS加速度传感器、所述能量收发模块的壳体；
设置在所述中间部壳体下部的底部壳体；
其中，所述顶部壳体与所述底部壳体均是生物可降解壳体。
可选的，所述顶部壳体与所述底部壳体均是生物降解陶瓷壳体、生物降解性塑料壳体中的一种壳体。
可选的，所述中间部壳体是长度在4-6mm的壳体。
可选的，还包括：温度传感器。
本申请提供一种可植入式动物运动监测系统，包括：
服务器、如上述的可植入式动物运动监测设备、与所述服务器和所述可植入式动物运动监测设备连接的RFID读写设备。
可选的，所述可植入式动物运动监测设备的数量至少为1个。
本申请一种基于可植入式动物运动监测方法，包括：
将预设数目的可植入式动物运动监测设备植入目标动物的皮下组织；其中所述可植入式动物运动监测设备包括保护外壳、RFID处理芯片、MEMS加速度传感器、能量收发模块；
RFID读写设备扫描所述可植入式动物运动监测设备；
所述可植入式动物运动监测设备通过能量收发模块接收所述RFID读写设备的电磁场，并利用所述能量收发模块的整流调压电路对所述RFID处理芯片和所述MEMS加速度传感器供电；
所述MEMS加速度传感器采集所述目标动物的加速度，并将所述加速度发送至所述RFID处理芯片；
所述RFID处理芯片接收到所述加速度，并将所述加速度通过无线射频技发送至所述RFID读写设备；
所述RFID读写设备将所述加速度进行处理并发送至服务器。
可选的，所述RFID处理芯片接收到所述加速度，并将所述加速度通过无线射频技发送至所述RFID读写设备，包括：
所述RFID处理芯片接收到所述加速度，并存储所述加速度；
所述RFID处理芯片利用对应的UID号在预设周期内将所述加速度通过所述无线射频技发送至所述RFID读写设备。
可选的，所述RFID读写设备将所述加速度进行处理并发送至服务器之后，还包括：
对多个所述可植入式动物运动监测设备接收到的所有加速度进行分析，获取所述目标动物的当前姿态。
本申请提供一种可植入式动物运动监测设备，包括：保护外壳；RFID处理芯片；与RFID处理芯片连接的MEMS加速度传感器；与RFID处理芯片、MEMS加速度传感器连接的能量收发模块，能量收发模块用于接收RFID读写设备的电磁场，并通过整流调压电路对RFID处理芯片和MEMS加速度传感器供电。
可见，本申请利用可植入式的结构通过加速度传感器采集动物的加速度，可以连续在线对动物的运动状态进行监测，植入式设备异物感低，对小型动物到大型动物普遍适应，可以实时监测动物生理状态如发情、妊娠期；植入式设备无需供电且不易脱落，能覆盖动物饲养的全周期，避免了相关技术中利用养殖人员进行主观判断的监测方式，提高了监测效率，并且提供的可植入式动物运动监测设备可以数字化的精确记录运动情况，改善用户体验。本申请同时还提供了一种可植入式动物运动监测系统和方法，均具有上述有益效果，在此不再赘述。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种可植入式动物运动监测设备装置的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的另一种可植入式动物运动监测设备装置的结构示意图；
图3为本申请实施例提供的一种可植入式动物运动监测设备系统的结构示意图；
图4为本申请实施例提供的一种基于可植入式动物运动监测方法的结构示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在常见的一般的是依赖养殖人员人工观察方式监测家畜行为，但是主观性强且精度低，无法做到24小时连续监测并记录运动，基于上述技术问题，本实施例提供一种可植入式动物运动监测设备，通过利用可植入式的结构通过加速度传感器采集动物的加速度，可以连续在线对动物的运动状态进行监测，植入式设备异物感低，对小型动物到大型动物普遍适应，可以实时监测动物生理状态如发情、妊娠期；植入式设备无需供电且不易脱落，能覆盖动物饲养的全周期，避免了相关技术中利用养殖人员进行主观判断的监测方式，提高了监测效率，并且提供的可植入式动物运动监测设备可以数字化的精确记录运动情况，改善用户体验，具体请参考图1，图1为本申请实施例所提供的一种可植入式动物运动监测设备的流程图，具体包括：
保护外壳110；RFID处理芯片120；与RFID处理芯片120连接的MEMS加速度传感器130；与RFID处理芯片120、MEMS加速度传感器130连接的能量收发模块140，能量收发模块140用于接收RFID读写设备的电磁场，并通过整流调压电路对RFID处理芯片120和MEMS加速度传感器130供电。
保护外壳110的具体形状本实施例不再进行限定，用户可以根据实际需求进行设置，值得注意的是，可植入式动物运动监测设备是一次性植入动物皮下已进行监测的设备，因此，常规的是通过利用针筒将其注射至动物的预设皮下位置，因此，保护外壳110的形状需要能够成功率的注射进入动物皮下，因此，一般的保护外壳110的形状为米粒状圆柱体，或者是球状，需要没有棱角以便能够完成注射。本实施例也不对保护外壳110的大小进行限定，只要是能够封装内部的RFID处理芯片120、MEMS加速度传感器130、能量收发模块140即可。一般的保护外壳110是塑料外壳或者玻璃外壳，值得注意的是，因为是植入动物皮下，因此其惰性号不与皮下成分进行反应，当然需要无害且具有一定的强度以保证正常进行数据采集。保护外壳110的长度在4-10mm，半径在1.5-4mm。无论是长度大于10mm还是半径大于4mm均造成可植入式动物运动监测设备的尺寸太大，因此，只如动物皮下困难且动物的身体异物感体验感强烈；当长度小于4mm或者半径小于1.5mm，封装技术困难，且在动物皮下的流动性高，易造成信号读取的强度低的问题的发生。
RFID处理芯片120用于接收MEMS加速度传感器130的加速度，并对其进行存储，然后将加速度发送至RFID读写设备。RFID处理芯片120包括整流调压电路。本实施例不再对RFID处理芯片120进行限定，用户可根据实际需求进行选购，可以是Alien的H2\H3芯片，Impinj的M4\M4QT芯片，NXP公司的G2XM\G2XL芯片，只要是能够实现本实施例的目的及可。
MEMS加速度传感器130用于采集动物的加速度。本实施例不对MEMS加速度传感器130的类型进行限定，用户可根据实际需求进行设置。可以MEMS三轴加速度传感器MMA7260，具有低功耗，高灵敏度、响应时间短，抗震能力强等特点；也可以是ADXL362和ADXL363低功耗、小尺寸、旨在增强节能性能的集成特性以及可用性。
能量收发模块140可以是超高频天线，用于接收RFID读写设备的电磁场，并通过整流调压电路对RFID处理芯片120和MEMS加速度传感器130供电。能量收发模块140可以是固定式或移动式大功率超高频RFID定向天线。
基于上述技术方案，本实施例利用可植入式的结构通过加速度传感器采集动物的加速度，可以连续在线对动物的运动状态进行监测，植入式设备异物感低，对小型动物到大型动物普遍适应，可以实时监测动物生理状态如发情、妊娠期；植入式设备无需供电且不易脱落，能覆盖动物饲养的全周期，避免了相关技术中利用养殖人员进行主观判断的监测方式，提高了监测效率，并且提供的可植入式动物运动监测设备可以数字化的精确记录运动情况，改善用户体验。
基于上述实施例，为保证将可植入式动物运动监测设备植入动物的皮下时，避免可植入式动物运动监测设备的移动错位，具体请参考图2和图3，图2为本实施例提供的另一种可植入式动物运动监测设备的结构；图3本实施例提供的另一种可植入式动物运动监测设备的结构，其中，保护外壳110包括：
保护外壳110包括：顶部壳体111；设置在顶部壳体111下部的中间部壳体112，中间部壳体112为密封的设置有RFID处理芯片120、MEMS加速度传感器130、能量收发模块140的壳体；设置在中间部壳体112下部的底部壳体113；其中，顶部壳体111与底部壳体113均是生物可降解壳体。
顶部外壳111与底部壳体113的具体位置本实施例不再进行限定，只要是能够在顶部外壳111与底部壳体113降解后形成规则的棱边，能够固定可植入式动物运动监测设备，防止在动物体内移动错位即可。具体的中间部壳体112的纵向长度在4-6mm之间，以保证能够将RFID处理芯片120、MEMS加速度传感器130、能量收发模块140进行封装。顶部外壳111与底部壳体113可以是基本对称结构，也可以是顶部壳体111积大，当然可以是底部壳体113体积大，只要能够确保降解后，可植入式动物运动监测设备在动物皮下不移动错位即可。中间部壳体112可以是塑料或者玻璃的外壳，值得注意的是，因为是植入动物皮下，因此其惰性号不与皮下成分进行反应，当然需要无害且具有一定的强度以保证正常进行数据采集。
进一步，顶部壳体111与底部壳体113均是生物降解陶瓷壳体、生物降解性塑料壳体中的一种壳体。例如，P-磷酸三钙、多肽、聚氨基酸、聚酯、聚乳酸、甲壳素、骨胶原/明胶等高分子材料。当可植入式动物运动监测设备植入动物皮下，短时间内顶部壳体111和底部壳体113降解消融，中间部壳体112保存，使可植入式动物运动监测设备的端部钝化，可有效防止可植入式动物运动监测设备在动物体内移动错位，避免读取信号强度下降等不利因素。
基于上述技术方案，本实施例通过将保护外壳110设置为包括可生物降解的顶部壳体111与底部壳体113，在可植入式动物运动监测设备植入动物的皮下时，避免可植入式动物运动监测设备的移动错位。
进一步的，还包括：温度传感器。用于监控动物的温度情况，以便能够实时对动物的体温进行监测，能够根据当前动物的体温和实时运动情况及时了解当前动物的生理状态。
下面对本申请实施例提供的一种可植入式动物运动监测设备进行介绍，下文描述的可植入式动物运动监测设备与上文描述的可植入式动物运动监测设备可相互对应参照。
本实施例提供一种可植入式动物运动监测系统，包括：
服务器、如上述可植入式动物运动监测设备、与服务器和可植入式动物运动监测设备连接的RFID读写设备。
本实施例不对服务器进行限定，可以是基于电子设备的服务器，也可以是云端服务器，用户可根据实际需求进行设定。
RFID读写设备可以是超高频RFID读写设备，可以包括：RFID射频芯片和射频天线。其中，射频天线是大功率定向天线。RFID读写设备可以是Impinj的R500\R1000\R2000芯片或奥微的AS3992芯片或TriQuint的WJC200芯片或Phychips的PR9000芯片，用户可根据实际需求进行选择。
进一步的，可植入式动物运动监测设备的数量至少为1个。
用户可以根据实际需求将多个可植入式动物运动监测设备植入动物的不同位置的皮下，例如，动物的耳下、动物的背部、动物的臀部，当然，也可以是其他位置。RFID读写设备获取多个加速度，然后对其进行数据处理和解码，然后通过互联网接入模块将数据传入服务器，在进行数据处理时，可根据多个加速度得到当前动物的姿态，如在奔跑、趴着等等。
由于可植入式动物运动监测系统部分的实施例与可植入式动物运动监测系统部分的实施例相互对应，因此可植入式动物运动监测系统部分的实施例请参见可植入式动物运动监测系统部分的实施例的描述，这里暂不赘述。
下面对本申请实施例提供的一种基于可植入式动物运动监测方法进行介绍，参考图4，图4为本申请实施例所提供的一种基于可植入式动物运动监测方法的流程示意图，包括：
S401、将预设数目的可植入式动物运动监测设备植入目标动物的皮下组织；其中可植入式动物运动监测设备包括保护外壳、RFID处理芯片、MEMS加速度传感器、能量收发模块。
本实施例不对预设数目进行限定，可以是1个或2个或3个或5，当然也可以是其他数目，用户可根据实际需求进行设置。当用户只需要监测动物的运动状态时，可以选择一个，当用户要对动物的运动姿态进行监测时，可以在动物的不同位置的皮下设置多个可植入式动物运动监测设备。利用MEMS加速度传感器采集目标动物的加速度。
S402、RFID读写设备扫描可植入式动物运动监测设备。
可以在动物聚集处设置大功率超高频RFID读写设备，使射频信号在24小时覆盖所需区域，打开RFID读写设备扫描覆盖范围内的可植入式动物运动监测设备。
S403、可植入式动物运动监测设备通过能量收发模块140接收RFID读写设备的电磁场，并利用能量收发模块的整流调压电路对RFID处理芯片和MEMS加速度传感器供电。
S404、MEMS加速度传感器采集目标动物的加速度，并将加速度发送至RFID处理芯片。
S405、RFID处理芯片接收到加速度，并将加速度通过无线射频技发送至RFID读写设备。
进一步的，RFID处理芯片接收到加速度，并将加速度通过无线射频技发送至RFID读写设备，包括：RFID处理芯片接收到加速度，并存储加速度；RFID处理芯片利用对应的UID号在预设周期内将加速度通过无线射频技发送至RFID读写设备。
本实施例不对预设周期进行限定，用户可根据实际需求进行设置。可以是5分钟、10分钟、30分钟，当然也可以是其他时间，可以是在确定每天接收的加速度的确定时间，也可以是在每预设周期将在此周期内接收到的所有的加速度发送至RFID读写设备，进一步，利用对应的UID号在预设周期内将加速度通过无线射频技发送至RFID读写设备，便于用户标记目标动物。
S406、RFID读写设备将加速度进行处理并发送至服务器。
进一步的，RFID读写设备将加速度进行处理并发送至服务器之后，还包括：对多个可植入式动物运动监测设备接收到的所有加速度进行分析，获取目标动物的当前姿态。
本实施例提供一种基于可植入式动物运动监测方法，利用可植入式动物运动监测设备通过加速度传感器采集动物的加速度，可以连续在线对动物的运动状态进行监测，植入式设备异物感低，对小型动物到大型动物普遍适应，可以实时监测动物生理状态如发情、妊娠期；植入式设备无需供电且不易脱落，能覆盖动物饲养的全周期，避免了相关技术中利用养殖人员进行主观判断的监测方式，提高了监测效率，并且提供的可植入式动物运动监测设备可以数字化的精确记录运动情况，改善用户体验。
说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。
还需要说明的是，在本说明书中，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、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的状况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
Claims (10)
1.一种可植入式动物运动监测设备，其特征在于，包括：
保护外壳；
RFID处理芯片；
与所述RFID处理芯片连接的MEMS加速度传感器；
与所述RFID处理芯片、所述MEMS加速度传感器连接的能量收发模块，所述能量收发模块用于接收RFID读写设备的电磁场，并通过整流调压电路对所述RFID处理芯片和所述MEMS加速度传感器供电。
2.根据权利要求1所述的可植入式动物运动监测设备，其特征在于，所述保护外壳包括：
顶部壳体；
设置在所述顶部壳体下部的中间部壳体，所述中间部壳体为密封的设置有所述RFID处理芯片、所述MEMS加速度传感器、所述能量收发模块的壳体；
设置在所述中间部壳体下部的底部壳体；
其中，所述顶部壳体与所述底部壳体均是生物可降解壳体。
3.根据权利要求2所述的可植入式动物运动监测设备，其特征在于，所述顶部壳体与所述底部壳体均是生物降解陶瓷壳体、生物降解性塑料壳体中的一种壳体。
4.根据权利要求2所述的可植入式动物运动监测设备，其特征在于，所述中间部壳体是长度在4-6mm的壳体。
5.根据权利要求1所述的可植入式动物运动监测设备，其特征在于，还包括：温度传感器。
6.一种可植入式动物运动监测系统，其特征在于，包括：
服务器、如权利要求1至5任一项所述的可植入式动物运动监测设备、与所述服务器和所述可植入式动物运动监测设备连接的RFID读写设备。
7.根据权利要求6所述的可植入式动物运动监测系统，其特征在于，所述可植入式动物运动监测设备的数量至少为1个。
8.一种基于可植入式动物运动监测方法，其特征在于，包括：
将预设数目的可植入式动物运动监测设备植入目标动物的皮下组织；其中所述可植入式动物运动监测设备包括保护外壳、RFID处理芯片、MEMS加速度传感器、能量收发模块；
RFID读写设备扫描所述可植入式动物运动监测设备；
所述可植入式动物运动监测设备通过能量收发模块接收所述RFID读写设备的电磁场，并利用所述能量收发模块的整流调压电路对所述RFID处理芯片和所述MEMS加速度传感器供电；
所述MEMS加速度传感器采集所述目标动物的加速度，并将所述加速度发送至所述RFID处理芯片；
所述RFID处理芯片接收到所述加速度，并将所述加速度通过无线射频技发送至所述RFID读写设备；
所述RFID读写设备将所述加速度进行处理并发送至服务器。
9.根据权利要求8所述的基于可植入式动物运动监测方法，其特征在于，所述RFID处理芯片接收到所述加速度，并将所述加速度通过无线射频技发送至所述RFID读写设备，包括：
所述RFID处理芯片接收到所述加速度，并存储所述加速度；
所述RFID处理芯片利用对应的UID号在预设周期内将所述加速度通过所述无线射频技发送至所述RFID读写设备。
10.根据权利要求8所述的基于可植入式动物运动监测方法，其特征在于，所述RFID读写设备将所述加速度进行处理并发送至服务器之后，还包括：
对多个所述可植入式动物运动监测设备接收到的所有加速度进行分析，获取所述目标动物的当前姿态。
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