CN110521626A - 用于封闭环境中的动物定位设备 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供一种用于封闭环境中的动物定位设备及系统，所述动物定位设备一一对应设置在动物身体上；所述动物定位设备包括通信模块，还包括视觉信号单元或声音信号单元；所述通信模块具有唯一编号，所述通信模块基于无线通信技术与上位机连接；所述通信模块接收到上位机发送来的定位指令，所述通信模块则向视觉信号单元或声音信号单元发送信号发出指令；所述定位指令中携带所述唯一编号；视觉信号单元或声音信号单元接收信号发出指令，基于所述信号发出指令发出视觉信号或声音信号。通过低功耗无线通信技术，可以远程控制视觉或声音信号的释放，使饲养员能够很容易的识别出想要寻找的目标动物个体，能够减轻人工的负担，提升工作的效率。

Description

用于封闭环境中的动物定位设备
技术领域
本发明涉及定位技术领域，尤其涉及一种用于封闭环境中的动物定位设备。
背景技术
近年来畜牧业的智能化迅速发展，在降低生产的劳动强度、缓解农村劳动力不足、降低生产成本等方面起到了较大作用。我国现有的养殖条件下，动物群体通常放养在一种封闭环境，其中某个个体如果出现生病、发情等行为时，养殖人员需要快速寻找到某个个体。由于动物棚棚顶的遮挡，GPS信号微弱，难以用GPS定位的方式定位特定个体。如果使用传统的人工寻找方法，将耗费较大的人工，给动物养殖户带来较大的成本支出。动物在封闭环境下的定位技术是现代养殖环境下急需解决的一个重要问题。
现有技术中，杨廷来等结合ZigBee技术、GPS定位及无线通信技术开发了一套监测系统。系统以CC2430为核心，通过动物携带终端结点采体温、环境温湿度及GPS坐标等参数，通过无线路由把数据上传至计算机，帮助养殖户对散养动物进行实时监测功能，该系统具有动物定位功能。杜永兴等通过ZigBee技术、GPS定位追踪技术和远程无线通信技术，设计一款在没有人工干预的情况下，能自动监测草原牧场上动物群数量和动物群位置的系统，并提出一种提高系统监测准确率的策略。曾志高等在3S科技会议上提出了直接给动物佩戴GPS项圈，利用其自动记录功能定时地获取动物活动的位置信息，实现动物定位的概念。但是，上述对动物定位，都是基于GPS信号的方式，在有遮挡的动物棚中，GPS信号微弱，难以实现利用GPS信号进行特定动物的定位。
在指令发送的无线通信方式上，传统的WiFi、ZigBee、BlueTooth、GSM或移动4G等无线技术受到功耗、传输距离或者成本等影响，使得像大型养殖场这种大面积的场地在通信上受到限制。由于传统物联网的发展比较零碎化，很难有统一的标准来整合物联网产业。
动物例如牛一般都是群体放养，当需要快速寻找指定牛时，如果采用传统人工寻找方法，因为牛体貌相似，难以辨别，再加上牛群常常处于移动状态，更加大了定位难度。在实际养殖中，往往需要几名员工耗时2个小时以上找到需要寻找的特定的动物，这大幅增加了养殖户的劳动成本。
发明内容
本发明实施例提供一种用于封闭环境中的动物定位方法及设备，用以解决现有技术中无线技术受到功耗、传输距离或者成本等影响，使得像大型养殖场这种大面积的场地在通信上受到限制，节省养殖户的劳动成本。
本发明实施例提供一种用于封闭环境中的动物定位设备，所述动物定位设备一一对应设置在动物身体上；所述动物定位设备包括通信模块，还包括视觉信号单元或声音信号单元；
所述通信模块具有唯一编号，所述通信模块基于无线通信技术与上位机连接；所述通信模块接收到上位机发送来的定位指令，所述通信模块则向视觉信号单元或声音信号单元发送信号发出指令；所述定位指令中携带所述唯一编号；
视觉信号单元或声音信号单元接收信号发出指令，基于所述信号发出指令发出视觉信号或声音信号。
进一步，所述通信模块进一步包括处理器、通信单元和电源管理电路。
进一步，所述通信模块基于NB-IoT与上位机连接。
进一步，所述视觉信号单元为光信号发射单元。
进一步，所述视觉信号单元为电磁阀模块，所述电磁阀模块内置反光彩带；所述电磁阀模块接收信号发出指令，基于所述信号发出指令将反光彩带弹出。
进一步，反光彩带上设置有多组反光带。
进一步，反光彩带由丝绸和反光带构成；其中丝绸的颜色为黄色，在丝绸的底端设置有两组反光带，反光带在丝绸的正反两面贴合，每组反光带的宽度和丝绸等宽，两组反光带之间的间距为n厘米，n＞2。
进一步，声音信号单元为有源蜂鸣器，所述有源蜂鸣器发出声音的分贝高于预设阈值。
进一步，NB-IoT芯片采用MT2625，MT2625包括一个微控制器单元arm Cortex-M4、一个低功耗窄带物联网收发器和一个电源管理单元。
本发明实施例提供一种动物定位系统，包括上位机和上述任一项所述动物定位设备；上位机基于通信模块对动物定位设备进行控制。
本发明实施例提供的用于封闭环境中的动物定位设备及系统，通过低功耗无线通信技术，可以远程控制视觉或声音信号的释放，使饲养员能够很容易的识别出想要寻找的目标动物个体，这种动物的快速定位设备，能够减轻人工的负担，提升工作的效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明用于封闭环境中的动物定位设备整体结构实施例示意图；
图2为本发明用于封闭环境中的动物定位设备中电磁阀模块结构实施例示意图；
图3为本发明用于封闭环境中电磁阀模块中反光彩带结构实施例示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为解决现有技术中的至少一个技术问题，本发明实施例提供一种动物定位设备。如图1所示，所述动物定位设备一一对应设置在动物身体上；所述动物定位设备包括通信模块10，还包括视觉信号单元11或声音信号单元12。
所述通信模块10具有唯一编号，所述通信模块10基于无线通信技术与上位机连接；所述通信模块10接收到上位机发送来的定位指令，所述通信模块10则向视觉信号单元11或声音信号单元12发送信号发出指令；所述定位指令中携带所述唯一编号。
视觉信号单元11或声音信号单元12接收信号发出指令，基于所述信号发出指令发出视觉信号或声音信号。
需要说明的是，以所述动物为牛为例，每个牛都佩戴有该实施例所述定位装置，每个定位装置都具有各自的唯一编号，养殖人员通过上位机设备(可以为PC机、服务器或手机等用户终端)，向具有唯一编号的定位装置发送指令。当寻找某个特定唯一编号牛的时候，给带有此特定唯一编号的定位装置发送信号发出命令，该实施例定位装置接收到信号发出命令后，可以触发视觉信号单元或声音信号单元，发出视觉信号和声音信号。
其中，所述动物原则上可以为任何动物活体，可以为哺乳动物，也可以为禽类动物，只要可以在所述动物上设置所述动物定位装置即可。所述定位装置可以挂在动物的颈部、四肢或毛发上，都可以适用该实施例所述动物单位设备。
进一步，每个动物有自己唯一的身份，若管理者想在第一时间准确找到特定动物个体，该实施例中就要保证每个动物一一对应各动物定位设备设置，各动物定位设备中通信模块具有唯一编号。
所述通信模块可以基于现有技术中的无线通信技术和上位机连接，例如wifi、移动蜂窝网络、蓝牙、zigbee或NB-IoT等无线通信技术与上位机进行无线通讯。
所述无线通信模块接收上位机发送来的定位指令，若定位指令中包含的唯一编码和所述通信模块中的唯一编码相一致，则所述通信模块则向视觉信号单元或声音信号单元发送信号发出指令。
本发明实施例中视觉信号单元能够为光信号发射单元或电磁阀模块。进一步，当光信号发射单元接收到信号发出指令后，则发出光亮或将电磁阀模块中的反光彩带弹出，以便用户快速定位目标动物个体。
进一步，所述声音信号单元为有源蜂鸣器，所述有源蜂鸣器发出声音的分贝高于预设阈值。
本发明实施例提供一种动物定位设备，所述动物定位设备一一对应设置在动物身体上；所述动物定位设备包括通信模块，还包括视觉信号单元或声音信号单元；所述通信模块具有唯一编号，所述通信模块基于无线通信技术与上位机连接；所述通信模块接收到上位机发送来的定位指令，所述通信模块则向视觉信号单元或声音信号单元发送信号发出指令；所述定位指令中携带所述唯一编号；视觉信号单元或声音信号单元接收信号发出指令，基于所述信号发出指令发出视觉信号或声音信号。通过低功耗无线通信技术，可以远程控制视觉或声音信号的释放，使饲养员能够很容易的识别出想要寻找的目标动物个体，并且能够快速找到。这种动物的快速定位设备，能够减轻人工的负担，提升工作的效率。
本发实施例提供一种动物定位设备，所述通信模块进一步包括处理器、通信单元和电源管理电路。
其中，通信单元用于接收上位机发送来的定位指令，结果处理器进行唯一编号比对后，将信号发出指令发送给视觉信号单元或声音信号单元。所述通信单元可以为现有技术中的无线通信单元，例如wifi单元、移动蜂窝网络单元、蓝牙单元、zigbee单元或NB-IoT单元等无线通信单元。
进一步，电源管理电路用于为通信单元和处理器提供电源管理。
本发明实施例提供一种动物定位设备，所述通信模块进一步包括处理器、通信单元和电源管理电路。通过低功耗无线通信技术，可以远程控制视觉或声音信号的释放，使饲养员能够很容易的识别出想要寻找的目标动物个体，并且能够快速找到。这种动物的快速定位设备，能够减轻人工的负担，提升工作的效率。
在本发明任一上述实施例的基础上，提供一种动物定位设备，所述通信模块基于NB-IoT与上位机连接。
在指令发送的无线通信方式上，传统的WiFi、ZigBee、BlueTooth、GSM或移动4G等无线技术受到功耗、传输距离或者成本等影响，使得像大型养殖场这种大面积的场地在通信上受到限制。由于传统物联网的发展比较零碎化，很难有统一的标准来整合物联网产业。全球电信行业就物联网低功耗宽覆盖发展趋势达成共识，窄带物联网标准逐渐形成。窄带物联网英文缩写为NB-IoT(以下采用缩写)。NB-IoT技术具有连接性大，覆盖范围广，穿透深，成本低，功耗低的五个特点。本发明实施例在无线通信方式上采用NB-IoT方式。
本发明实施例提供一种动物定位设备，所述通信模块基于NB-IoT与上位机连接。NB-IoT技术具有连接性大，覆盖范围广，穿透深，成本低，功耗低的五个特点。使得该实施例中这种动物的快速定位设备，能够减轻人工的负担，提升工作的效率。
本发明实施例提供一种动物定位设备，所述视觉信号单元为光信号发射单元。
其中，所述光信号发射单元为视觉信号单元的一种，其用于当接收到信号发出指令后，自身发出光信号，以便用户快速定位目标动物个体。所述光信号发射单元能够为现有技术中的LED屏幕、LCD、灯泡等发光元件。
本发明实施例提供一种动物定位设备，所述视觉信号单元为光信号发射单元。使得该实施例中这种动物的快速定位设备，能够减轻人工的负担，提升工作的效率。
本发明实施例提供一种动物定位设备，所述视觉信号单元为电磁阀模块，所述电磁阀模块内置反光彩带；所述电磁阀模块接收信号发出指令，基于所述信号发出指令将反光彩带弹出。
进一步地，如图2所示，所述电磁阀模块，主要包含线圈、弹簧、铁芯、导轨、彩带等部分构成，其中彩带包含丝绸部分和反光带部分。电磁阀模块中的铁芯为中空的圆柱形，导轨为圆柱形，铁芯可以在导轨上自由滑动。在线圈不通电时，弹簧的弹力将铁芯推挤到外壁。
进一步，在线圈通电时，线圈产生的磁力将通过弹簧拉动铁芯向线圈方向移动，彩带和反光带在重力的作用下垂落。
本发明实施例提供一种动物定位设备，所述视觉信号单元为电磁阀模块，所述电磁阀模块内置反光彩带；所述电磁阀模块接收信号发出指令，基于所述信号发出指令将反光彩带弹出。该实施例中这种动物的快速定位设备，能够减轻人工的负担，提升工作的效率。
本发明实施例提供一种动物定位设备，所述反光彩带上设置有多组反光带。
其中，如图3所述，反光彩带由丝绸和反光带构成；其中丝绸的颜色为黄色，在丝绸的底端设置有两组反光带，反光带在丝绸的正反两面贴合，每组反光带的宽度和丝绸等宽，两组反光带之间的间距为n厘米，n＞2。
本发明实施例提供一种动物定位设备，所述反光彩带上设置有多组反光带。该实施例中这种动物的快速定位设备，能够减轻人工的负担，提升工作的效率。
本发明实施例提供一种动物定位设备，声音信号单元为有源蜂鸣器，所述有源蜂鸣器发出声音的分贝高于预设阈值。
其中，所述有源蜂鸣器为声音信号单元的一种，其用于当接收到信号发出指令后，自身发出声音信号，以便用户快速定位目标动物个体。
本发明实施例提供一种动物定位设备，所述声音信号单元为有源蜂鸣器。使得该实施例中这种动物的快速定位设备，能够减轻人工的负担，提升工作的效率。
本发明实施例提供一种动物定位设备，NB-IoT芯片采用MT2625，MT2625包括一个微控制器单元arm Cortex-M4、一个低功耗窄带物联网收发器和一个电源管理单元。
其中所述SIM卡电路和射频收发电路共同组成了通信单元。用于接收上位机发送来的定位指令，向视觉信号单元或声音信号单元发送信号发出指令。
在本发明任一上述实施例的基础上，提供一种动物定位系统，其特征在于，包括上位机和上述任一项所述动物定位设备；上位机基于通信模块对动物定位设备进行控制。
所述动物定位设备一一对应设置在动物身体上；所述动物定位设备包括通信模块，还包括视觉信号单元或声音信号单元；
所述通信模块具有唯一编号，所述通信模块基于无线通信技术与上位机连接；所述通信模块接收到上位机发送来的定位指令，所述通信模块则向视觉信号单元或声音信号单元发送信号发出指令；所述定位指令中携带所述唯一编号；
视觉信号单元或声音信号单元接收信号发出指令，基于所述信号发出指令发出视觉信号或声音信号。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种动物定位设备，其特征在于，所述动物定位设备一一对应设置在动物身体上；所述动物定位设备包括通信模块，还包括视觉信号单元和/或声音信号单元；
所述通信模块具有唯一编号，所述通信模块基于无线通信技术与上位机连接；所述通信模块接收到上位机发送来的定位指令，所述通信模块则向视觉信号单元或声音信号单元发送信号发出指令；所述定位指令中携带所述唯一编号；
视觉信号单元或声音信号单元接收信号发出指令，基于所述信号发出指令发出视觉信号或声音信号。
2.根据权利要求1所述的动物定位设备，其特征在于，所述通信模块进一步包括处理器、通信单元和电源管理电路。
3.根据权利要求2所述的动物定位设备，其特征在于，所述通信模块基于NB-IoT与上位机连接。
4.根据权利要求1所述的动物定位设备，其特征在于，所述视觉信号单元为光信号发射单元。
5.根据权利要求1所述的动物定位设备，其特征在于，所述视觉信号单元为电磁阀模块，所述电磁阀模块内置反光彩带；所述电磁阀模块接收信号发出指令，基于所述信号发出指令将反光彩带弹出。
6.根据权利要求5所述的动物定位设备，其特征在于，反光彩带上设置有多组反光带。
7.根据权利要求5所述的动物定位设备，其特征在于，反光彩带由丝绸和反光带构成；其中丝绸的颜色为黄色，在丝绸的底端设置有两组反光带，反光带在丝绸的正反两面贴合，每组反光带的宽度和丝绸等宽，两组反光带之间的间距为n厘米，n＞2。
8.根据权利要求1所述的动物定位设备，其特征在于，声音信号单元为有源蜂鸣器，所述有源蜂鸣器发出声音的分贝高于预设阈值。
9.根据权利要求3所述的动物定位设备，其特征在于，NB-IoT芯片采用MT2625，MT2625包括一个微控制器单元arm Cortex-M4、一个低功耗窄带物联网收发器和一个电源管理单元。
10.一种动物定位系统，其特征在于，包括上位机和如权利要求1-9任一项所述动物定位设备；
上位机基于通信模块对动物定位设备进行控制。
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