CN111602609A - 低功耗牲畜运动监测与定位装置，实施方法及其客户端 - Google Patents

低功耗牲畜运动监测与定位装置，实施方法及其客户端 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种低功耗牲畜运动监测与定位装置，实施方法及其客户端，所述装置包括外壳，所述外壳内置有处理模块，定位模块，加速度模块，通信模块以及电源模块；所述处理模块用于根据客户端的指令使牲畜运动监测与定位装置运行在相应的运行模式中；所述运行模式包括待机模式和追踪模式。该装置具有耗能低，按需开启/关闭定位模块，待机时间长的特点，确保工作过程中的准确稳定，真正意义上能达到极低功耗，超长工作模式。所述低功耗实施方法的各环节能够与客户端紧密连接，及时反馈准确的定位信息和运动量信息，控制方便简洁。通过客户端云平台对接收到的数据进行整合，全方位实现数据可视化。

Description

低功耗牲畜运动监测与定位装置，实施方法及其客户端
技术领域
本发明属于动物用电子设备领域，具体涉及一种低功耗牲畜运动监测与定位装置，实施方法及其客户端。
背景技术
牛羊等牲畜在散养过程中，存在走丢的紧急情况。因此需要一种体型小巧，便于设置在牲畜身体上的监测与定位装置。这种装置要求体积尽可能小，易于安装和携带。
现有的牲畜定位器一般都是便携设备，但往往体积和重量都很大，功耗也很高。采用太阳能供电方案，经常有的工作场景阳光并非十分充足，因为发电功率不足无法通过太阳能电池板有效补充电能，一旦牲畜走失时间久导致定位器没电则无法实现牲畜的定位追踪。
目前，市面上的运动物体定位装置通常采用连续监测的方式，其不考虑被追踪动物的即时运动状态，只是实时获取位置信息，这样就导致定位装置能耗大，回传的信息利用率低，不能在蓄电池供电场景下长期运行，需要经常性脱下装置进行充电与维护，便捷性差；并且现有的动物定位装置通常通过设置GPS定位仪和姿态传感器实现定位，得到的定位信息可靠性低，精度低，不能够保证时刻都能传输回准确的位置信息，效率低。
为此，需要一款牲畜运动监测与定位装置能够在准确记录位置信息、运动量信息的同时还要低功耗工作，以保证装置长期的工作，不断地向客户端回传数据，并且有效监测动物的发情信息，通过智能的方法辅助养殖，同时需要适用于牲畜运动监测与定位装置的低功耗实施方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种体积小巧的低功耗牲畜运动监测与定位装置及其低功耗实施方法，以及配合使用的客户端。该装置具有体积小，操作简单，安装即用，质量轻巧，动物穿戴方便，不易掉落的优点，不会干扰到牲畜的正常生活。另外，该装置还具有耗能低，按需开启/关闭定位模块，待机时间长的特点，确保工作过程中的准确稳定，真正意义上能达到极低功耗，超长工作模式。所述装置的实施方法的各环节能够与客户端紧密连接，及时反馈准确的定位信息和运动量信息，控制方便简洁。通过客户端云平台对接收到的数据进行整合，全方位实现数据可视化。
一种低功耗牲畜运动监测与定位装置，包括：
外壳，所述外壳内置有处理模块，定位模块，加速度模块，通信模块以及电源模块；所述处理模块，定位模块，加速度模块，通信模块以及电源模块电连接；所述外壳的顶端设置有用于安装固定带的固定孔，用于通过固定带将本发明所述的运动监测与定位装置佩戴在待监测动物身上。
定位模块，用于采集被监测动物的位置信息，并传送至处理模块；
加速度模块，用于采集被监测动物的运动量信息并将其传送至处理模块，所述运动量信息包括被监测动物是否发生运动和被监测动物的运动距离；
通信模块，用于与客户端根据通讯协议进行通讯实现数据收发功能；
电源模块，包括电源以及电池充放电管理模块；所述电源与电池充放电管理模块电连接；
所述处理模块，用于根据客户端的指令使牲畜运动监测与定位装置运行相应的运行模式中；根据所述定位模块与加速度模块发送的信息，判断信息是否超出预设的数值，启动相应的模块；
所述运行模式包括待机模式和追踪模式；
当运行于待机模式时，每隔预设的第一时间向客户端发送心跳包；
当运行于追踪模式时，启动加速度模块，每隔预设的第二时间采集被监测动物的运动量并发送至处理模块，处理模块根据预设信息判断接收到的运动量，激活定位模块获取被监测动物的位置，并将当前位置通过通信模块上传至客户端；所述通信模块接收客户端根据牲畜运动监测与定位装置发送的位置估算得出的预估运动路线并发送至所述处理模块，所述定位模块每隔预设的时间采集被监测动物的位置发送至所述处理模块；所述处理模块将采集到的位置信息与预估运动路线进行比较，如果被监测动物运动位置与预估运动路线不同，即未按预估路线运动，继续每隔预设的时间采集并上传定位模块获取的位置信息和加速度模块获取的运动量信息至客户端，直至与预估路线相符；随后处理模块判断所述加速度模块获取的运动量信息，如果运动量信息为0，则在预设时间内持续发送被监测动物的运动量信息并通过通信模块将其传送至客户端后关闭定位模块，加速度模块继续工作，所述通信模块每隔预设的第二时间发送心跳包。
进一步的，所述第一时间大于第二时间。
一种牲畜运动监测与定位装置的低功耗实施方法，包括：
牲畜运动监测与定位装置接收来自客户端的运行模式指令并运行于对应的运行模式中；
所述运行模式包括待机模式和追踪模式；
当运行于待机模式时，每隔预设的第一时间向客户端发送心跳包；
当运行于追踪模式时，启动加速度模块，每隔预设的第二时间采集被监测动物的运动量并发送至处理模块，处理模块根据预设信息判断接收到的运动量，激活定位模块获取被监测动物的位置，并将当前位置通过通信模块上传至客户端；所述通信模块接收客户端根据牲畜运动监测与定位装置发送的位置估算得出的预估运动路线并发送至所述处理模块，所述定位模块每隔预设的时间采集被监测动物的位置发送至所述处理模块；所述处理模块将采集到的位置信息与预估运动路线进行比较，如果被监测动物运动位置与预估运动路线不同，即未按预估路线运动，继续每隔预设的时间采集并上传定位模块获取的位置信息和加速度模块获取的运动量信息至客户端，直至与预估路线相符；随后处理模块判断所述加速度模块获取的运动量信息，如果运动量信息为0，则在预设时间内持续发送被监测动物的运动量信息并通过通信模块将其传送至客户端后关闭定位模块，加速度模块继续工作，所述通信模块每隔预设的第二时间发送心跳包。
进一步的，当运行于追踪模式时，“处理模块根据预设信息判断接收到的运动量，激活定位模块获取被监测动物的位置，”具体包括：
所述通信模块接收客户端发送的定位精度并发送至处理模块，处理模块判断接收到的运动量，如果接收到的运动量信息大于定位精度，激活定位模块获取被监测动物的位置。
或者，当运行于追踪模式时，“处理模块根据预设信息判断接收到的运动量，激活定位模块获取被监测动物的位置，”具体包括：
处理模块判断接收到的运动量，如果运动量大于0，激活定位模块获取被监测动物的位置。
一种客户端，包括：
运行模式模块：向牲畜运动监测与定位装置发送运行模式指令；
接收模块：用于接收所述牲畜运动监测与定位装置发送的位置信息；
预估运动模块：用于根据收到的位置信息估算被监测动物的运动路线获取预估运动路线，并发送至所述牲畜运动监测与定位装置。
上文所述的心跳包是指：所述牲畜运动监测与定位装置定时发送简单的信息给客户端告诉它我还在而已，并不包括任何的实际信息，可以是简单的信息或是只包含包头的一个空包。
当运行待机模式时，所述装置的加速度模块与定位模块均不启动，只有通信模块定时向客户端发送心跳包。
当运行追踪模式时，开始只启动加速度模块，只有当处理模块根据预设的信息进行判断后，根据判断结果决定是否激活定位模块；在激活定位模块后，此时加速度模块与定位模块共同工作，直至加速度模块获取到的运动量为0时，持续发送预设时间的运动量信息，之后关闭定位模块，加速度模块继续工作。
与现有技术相比，本发明的技术方案所带来的有益效果是：
1、本发明所述的装置耗能低，按需开启/关闭定位模块，待机时间长，确保工作过程中的准确稳定，真正意义上能达到极低功耗，超长工作模式；
2、本发明所述的低功耗实施方法的各环节能够与客户端紧密连接，及时反馈准确的定位信息和运动量信息，控制方便简洁；通过客户端云平台对接收到的数据进行整合，全方位实现数据可视化。
3、本发明所述的装置一方面可以用做牲畜的监测与定位装置，也是精美的装饰品，不会妨碍到动物的日常运动，质量轻巧。
附图说明
图1是实施例1所示的本发明所述的牲畜运动监测与定位装置的低功耗实施方法的流程图。
图2是本发明所述的低功耗牲畜运动监测与定位装置工作流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案作进一步详细描述，所描述的具体的实施例仅对本发明进行解释说明，并不用以限制本发明。
实施例1
图2示出一种牲畜运动监测与定位装置的工作流程图，其中所述低功耗牲畜运动监测与定位装置，包括：
外壳(图中未示出)，所述外壳内置有处理模块，定位模块，加速度模块，通信模块以及电源模块；所述处理模块，定位模块，加速度模块，通信模块以及电源模块电连接；所述外壳的顶端设置有用于安装固定带的固定孔，用于通过固定带将本发明所述的运动监测与定位装置佩戴在待监测动物身上。
定位模块，用于采集被监测动物的位置信息，并传送至处理模块。本实施例中的定位模块采用的是GPS定位，也可以采取北斗定位装置，基站定位等，或是通过Wifi，蓝牙等通信设备进行被监测动物的定位。
加速度模块，用于采集被监测动物的运动量信息并将其传送至处理模块，所述运动量信息包括被监测动物是否发生运动和被监测动物的运动距离，监测其运动距离即统计被监测动物的运动步数，相当于统计其走了多少步，用于处理模块判断其运动量是否超出预设的定位精度。
通信模块，用于与客户端根据通讯协议进行通讯实现数据收发功能。本实施例中的通信模块采用中国移动5531与客户端进行通信。所述通信模块与客户端还可以通过GPS,Wifi，蓝牙等设备实现无线传输。
电源模块，包括电源以及电池充放电管理模块；本发明采用市售XT2059作为3.6V锂电池线性充电芯片，放电稳压芯片为AMS1117-3.3。如采用超低功耗电源模块，则能够取得低功耗效果。
所述处理模块，用于根据客户端的指令使牲畜运动监测与定位装置运行相应的运行模式中；根据所述定位模块与加速度模块发送的信息，判断信息是否超出预设的数值，启动相应的模块。
如图1所示，所述低功耗牲畜运动监测与定位装置具有三种运行模式，分别是待机模式，多个追踪模式，即精度追踪模式和实时追踪模式。其中待机模式适用于被监测动物在住所内或是在用户可控范围内的情况；精度追踪模式和实时追踪模式都适用于被监测动物离开住所或离开用户可监控范围时启动，区别在于启动精度追踪模式后用户会设定一个对被监测动物相对安全的定位精度，当超过这一定位精度时再启动定位追踪，而实时追踪模式适合于用户发现被监测动物丢失后启动的实时追踪。
使用时，用户将牲畜运动监测与定位装置佩戴在被监测动物身体(本发明尤其适合佩戴在牲畜脖颈处)上后，所述设备处于待机模式，处理模式只定时向客户端发送心跳包。
当用户散养牲畜时，用户在客户端选择启动精度追踪模式，随后会在客户端输入一定位精度值，优选50-150m范围，当输入50m后，处理模块接收到运行于精度追踪模式的指示，启动加速度模块，每隔预设的第二时间采集被监测动物的运动量并发送至处理模块，所述第二时间小于第一时间，当所述第一时间预设为1h，所述第二时间预设为20min。所述通信模块接收客户端发送的50m的定位精度并发送至处理模块，处理模块判断接收到的运动量，如果接收到的运动量信息小于等于定位精度50m，则证明被监测动物在可控范围内，继续执行运动量判断循环，直至接收到的运动量信息大于定位精度50m，激活定位模块获取被监测动物的位置，并将当前位置通过通信模块上传至客户端；所述客户端根据收到的位置信息依据深度学习算法和历史路线估算被监测动物的路线获取预估运动路线，并将分析得出的预估运动路线显示在客户端的可视化界面上，同时传送至牲畜运动监测与定位装置，所述通信模块接收预估运动路线并发送至所述处理模块，所述定位模块每隔预设的时间如10min采集被监测动物的位置发送至所述处理模块；所述处理模块将采集到的位置信息与预估运动路线进行比较，如果被监测动物运动位置与预估运动路线不同，即未按预估路线运动，继续每隔预设的10min采集并上传定位模块获取的位置信息和加速度模块获取的运动量信息至客户端，直至与预估路线相符；随后处理模块判断所述加速度模块获取的运动量信息，如果运动量信息为0，表明被监测动物在可控范围内休息，为了确保其状态稳定，装置在30分钟内持续发送被监测动物的运动量信息并通过通信模块将其传送至客户端后关闭定位模块从而节省电能，只有加速度模块继续工作，所述通信模块每隔预设的第二时间发送心跳包。
当用户选择散养牲畜进行实时监测或是发现牲畜丢失时，用户在客户端选择启动实时追踪模式，启动加速度模块，每隔预设的第二时间采集被监测动物的运动量并发送至处理模块，所述第二时间小于第一时间。处理模块判断接收到的运动量信息，如果运动量大于0，证明被监测动物在运动状态，激活定位模块获取被监测动物的位置并将当前位置通过通信模块上传至客户端。所述客户端根据收到的位置信息依据深度学习算法和历史路线估算被监测动物的路线获取预估运动路线，并将分析得出的预估运动路线显示在客户端的可视化界面上，同时传送至牲畜运动监测与定位装置，所述通信模块接收预估运动路线并发送至所述处理模块，所述定位模块每隔预设的时间如10min采集被监测动物的位置发送至所述处理模块；所述处理模块将采集到的位置信息与预估运动路线进行比较，如果被监测动物运动位置与预估运动路线不同，即未按预估路线运动，继续每隔预设的10min采集并上传定位模块获取的位置信息和加速度模块获取的运动量信息至客户端，直至与预估路线相符；随后处理模块判断所述加速度模块获取的运动量信息，如果运动量信息为0，则在预设时间内持续发送被监测动物的运动量信息并通过通信模块将其传送至客户端后关闭定位模块，加速度模块继续工作，所述通信模块每隔预设的第二时间发送心跳包。
实施例2
本实施例与实施例1的区别仅在于：
所述低功耗牲畜运动监测与定位装置具有二种运行模式，分别是待机模式，精度追踪模式。其中待机模式适用于被监测动物在住所内或是在用户可控范围内的情况；精度追踪模式适用于被监测动物离开用户或离开住所时启动，启动精度追踪模式后用户会设定一个对被监测动物相对安全的定位精度，当超过这一定位精度时再启动定位追踪。
实施例3
本实施例与实施例1的区别仅在于：
所述低功耗牲畜运动监测与定位装置具有二种运行模式，分别是待机模式，实时追踪模式。其中待机模式适用于被监测动物在住所内或是在用户可控范围内的情况；实时追踪模式适用于用户发现被监测动物丢失时使用，启动实时追踪模式后用户会进行实时定位追踪。
尽管上面结合附图对本发明的功能及工作过程进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体功能和工作过程，上述的具体实施方式仅为示意性，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (9)

1.一种低功耗牲畜运动监测与定位装置，其特征在于，所述装置包括：
外壳，所述外壳内置有处理模块，定位模块，加速度模块，通信模块以及电源模块；所述处理模块，定位模块，加速度模块，通信模块以及电源模块电连接；所述外壳上设置有用于安装固定带的固定孔，用于通过固定带将本发明所述的运动监测与定位装置佩戴在待监测动物身上；
其中：
定位模块，用于采集被监测动物的位置信息，并传送至所述处理模块；
加速度模块，用于采集被监测动物的运动量信息并将其传送至所述处理模块，所述运动量信息包括被监测动物是否发生运动和被监测动物的运动距离；
通信模块，用于与客户端根据通讯协议进行通讯实现数据收发功能；
电源模块，包括电源以及电池充放电管理模块，所述电源与电池充放电管理模块电连接；
所述处理模块，用于根据客户端的指令使牲畜运动监测与定位装置运行在相应的运行模式中；根据所述定位模块与加速度模块发送的信息，判断信息是否超出预设的数值，启动相应的模块。
2.根据权利要求1所述的一种低功耗牲畜运动监测与定位装置，其特征在于：所述运行模式包括待机模式和追踪模式；
当运行于待机模式时，每隔预设的第一时间向客户端发送心跳包；
当运行于追踪模式时，启动加速度模块，每隔预设的第二时间采集被监测动物的运动量并发送至处理模块，处理模块根据预设信息判断接收到的运动量，激活定位模块获取被监测动物的位置，并将当前位置通过通信模块上传至客户端；所述通信模块接收客户端根据牲畜运动监测与定位装置发送的位置估算得出的预估运动路线并发送至所述处理模块，所述定位模块每隔预设的时间采集被监测动物的位置发送至所述处理模块；所述处理模块将采集到的位置信息与预估运动路线进行比较，如果被监测动物运动位置与预估运动路线不同，即未按预估路线运动，继续每隔预设的时间采集并上传定位模块获取的位置信息和加速度模块获取的运动量信息至客户端，直至与预估路线相符；随后处理模块判断所述加速度模块获取的运动量信息，如果运动量信息为0，则在预设时间内持续发送被监测动物的运动量信息并通过通信模块将其传送至客户端后关闭定位模块，加速度模块继续工作，所述通信模块每隔预设的第二时间发送心跳包。
3.如权利要求1或2所述的低功耗牲畜运动监测与定位装置，其特征在于，所述第一时间大于第二时间。
4.如权利要求1或2所述的低功耗牲畜运动监测与定位装置，其特征在于，当运行于追踪模式时，“处理模块根据预设信息判断接收到的运动量，激活定位模块获取被监测动物的位置，”具体包括：
所述通信模块接收客户端发送的定位精度并发送至处理模块，处理模块判断接收到的运动量，如果接收到的运动量信息大于定位精度，激活定位模块获取被监测动物的位置。
5.如权利要求1或2所述的低功耗牲畜运动监测与定位装置，其特征在于，当运行于追踪模式时，“处理模块根据预设信息判断接收到的运动量，激活定位模块获取被监测动物的位置，”具体包括：
处理模块判断接收到的运动量，如果运动量大于0，激活定位模块获取被监测动物的位置。
6.一种低功耗牲畜运动监测与定位装置的实施方法，其特征在于，所述实施方法包括：
牲畜运动监测与定位装置接收来自客户端的运行模式指令并运行于对应的运行模式中；
所述运行模式包括待机模式和追踪模式；
当运行于待机模式时，每隔预设的第一时间向客户端发送心跳包；
当运行于追踪模式时，启动加速度模块，每隔预设的第二时间采集被监测动物的运动量并发送至处理模块，处理模块根据预设信息判断接收到的运动量，激活定位模块获取被监测动物的位置，并将当前位置通过通信模块上传至客户端；所述通信模块接收客户端根据牲畜运动监测与定位装置发送的位置估算得出的预估运动路线并发送至所述处理模块，所述定位模块每隔预设的时间采集被监测动物的位置发送至所述处理模块；所述处理模块将采集到的位置信息与预估运动路线进行比较，如果被监测动物运动位置与预估运动路线不同，即未按预估路线运动，实时上传定位模块获取的位置信息和加速度模块获取的运动量信息至客户端，处理模块同时判断所述加速度模块获取的运动量信息，如果运动量信息为0，则在预设时间内持续发送被监测动物的运动量信息并通过通信模块将其传送至客户端后关闭定位模块，加速度模块继续工作，通信模块每隔预设的第二时间发送心跳包。
7.如权利要求6所述的低功耗牲畜运动监测与定位装置的实施方法，其特征在于，当运行于追踪模式时，“处理模块根据预设信息判断接收到的运动量，激活定位模块获取被监测动物的位置，”具体包括：
所述通信模块接收客户端发送的定位精度并发送至处理模块，处理模块判断接收到的运动量，如果接收到的运动量信息大于定位精度，激活定位模块获取被监测动物的位置。
8.如权利要求6所述的低功耗牲畜运动监测与定位装置的实施方法，其特征在于，当运行于追踪模式时，“处理模块根据预设信息判断接收到的运动量，激活定位模块获取被监测动物的位置，”具体包括：
处理模块判断接收到的运动量，如果运动量大于0，激活定位模块获取被监测动物的位置。
9.一种客户端，其特征在于，所述客户端包括：
运行模式模块：向牲畜运动监测与定位装置发送运行模式指令；
接收模块：用于接收所述牲畜运动监测与定位装置发送的位置信息；
预估运动模块：用于根据收到的位置信息估算被监测动物的运动路线获取预估运动路线，并发送至所述牲畜运动监测与定位装置。
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