CN111915859A

CN111915859A - 一种马属动物分娩警报系统

Info

Publication number: CN111915859A
Application number: CN202010923434.4A
Authority: CN
Inventors: 李靖; 寇忠云; 许古明
Original assignee: China Agricultural University
Current assignee: China Agricultural University
Priority date: 2020-09-04
Filing date: 2020-09-04
Publication date: 2020-11-10

Abstract

本发明公开了属于动物繁殖技术领域的一种马属动物分娩警报系统。包括：分娩警报器，转换设备，以及接收设备；所述分娩警报器包括A装置和B装置；A装置为电子标签装置，包括开关模块、主控模块和射频模块；B装置为与开关模块对应设置按压模块；所述开关模块与按压模块处于闭合状态时，主控模块控制射频模块发送未分娩信号；反之，发送分娩信号。所述报警系统无论是对于分娩前人工监测还是分娩中母马的难产，或是能否使分娩后母马和马驹及时得到照料的问题，此次设计的分娩警报装置都可以起到有效的预警作用，可以帮助马场的工作人员在母马分娩过程中及时提供帮助，降低马驹的死亡率和母马分娩的死亡风险，有效保障马匹分娩活动的进行。

Description

一种马属动物分娩警报系统

技术领域

本发明属于动物繁殖技术领域，尤其涉及一种马属动物分娩警报系统。

背景技术

分娩是动物的一种本能行为，在正常情况下不需要人为干预，但是在理想情况下，需要护理人员监测分娩过程，在必要的时候给予帮助，否则新生儿和母畜可能会存在很多风险。对母畜分娩导致的一些并发症的及时发现和治疗，以及新生儿的产后护理都是动物分娩过程中十分重要的部分，然而这些过程的实施，需要护理人员在分娩预产期内全程看护才可以得到保障。在现代化的大型马场中，在马的分娩预产期内，无论是产前监测，产中情况观察，还是产后母畜和新生儿的护理都需要很多人力监测才能确保分娩正常进行。显然，动物分娩的确切时间、待产动物的位置和生产过程的开始时间等信息对于看护人员是非常有用且必要的。

鉴于马分娩过程中存在的诸多问题，有必要对人工巡视马匹分娩的方式进行改进和创新，以适应现代化大型马场的生产管理需求，因亟需涉及了一种智能化的马匹分娩警报装置来代替人工巡视。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种马属动物分娩警报系统，包括：

分娩警报器，用于检测动物的是否出现生产状态信号；

转换设备，其与所述分娩预警器通信，用于将分娩报警器的生产状态信号转化为数字信号；以及

接收设备，其与所述转换设备通信，用于响应并接收数字信号；

所述分娩警报器包括A装置和B装置；A装置为电子标签装置，包括开关模块、主控模块和射频模块；B装置为与开关模块对应设置按压模块；

所述开关模块与按压模块处于闭合状态时，主控模块控制射频模块发送未分娩信号；反之，处于开放状态时，发送分娩信号。

所述射频模块的电路包括nRF24L01射频芯片、晶振电路、PCB天线；主控模块与按压模块的状态形成生产状态信号，依次通过晶振电路、PCB天线发射到转化设备上，进行读取和储存。

所述转换设备包括报警球机、网络设备、控制中心设备；位于分娩警报器信号范围的报警球机接收到分娩信号，经网络设备传递到控制中心设备。

所述报警球机为全向天线读写器。

所述接收设备包括声光报警器和/或移动通讯设备；驱动声光报警器进行报警，并将生产状态的数字信号同步到移动通讯设备。

射频模块与主控模块芯片采用GPI0模拟SPI接口的方式通信。

所述电子标签装置中存储马匹信息和设备信息。

所述的马属动物分娩警报系统的应用方法，将所述分娩警报器的A装置和B装置分别对应缝合在马匹外阴的两侧，随阴门受力，使开关模块与按压模块处于闭合或开放状态。

本发明的有益效果在于：

1.本次设计的马匹分娩警报器，具有尺寸小、重量轻、功耗低、精确度高、定位明确、信息传递距离更远，可以设计参数对分娩警报器进行调试等优势，该设计基本实现了智能化的标准，可以极大地减轻人工劳动，能满足现代大型马场中马匹分娩预警的需求。

2.无论是对于分娩前人工监测还是分娩中母马的难产，或是能否使分娩后母马和马驹及时得到照料的问题，此次设计的分娩警报装置都可以起到有效的预警作用，可以帮助马场的工作人员在母马分娩过程中及时提供帮助，降低马驹的死亡率和母马分娩的死亡风险，有效保障马匹分娩活动的进行。

3.分娩预警器采用低功耗设置，只需用纽扣电池即可正常运行，可以循环使用。

4.由于内部构件少，装置尺寸更小，重量轻，对马匹负担较小。

5.由于终端设备是手机，所以可以管理员可以在任何地方监测分娩的动态，不用局限于马场内。

6.分娩预警触发机制的精确度提高，可以极大减小误触；可以知道动物的确切位置。

7.本发明分娩警报装置，基于防拆卸电子标签的原理，可用于监测和保障马属动物进行分娩活动，方便相关人员管理马匹。

附图说明

图1为分娩预警系统总体设计流程示意图；

图2为防拆开关和主控模块电路示意图；

图3为射频模块电路示意图；

图4为A装置和B装置结合的主视图；

图5为A装置和B装置结合的俯视图；

图6为A装置和B装置结合的俯右视图；

图7为装置安装位置示意图

图8为装置安装缝线示意图；

图9为马场分娩警报装置的布局平面示意图。

其中：

1-A装置，101-主控模块，102-射频模块，103-开关模块，104-电池，105-按压槽，106-A穿线孔，107-线结，2-B装置，201-B穿线孔，F1-第一缝线，F2-第二缝线，F3-第三缝线。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明：

实施例1

在大型马场中，马饲养区和办公区一般相距较远，如果马分娩预警装置发射信号的设备与接收终端没有中间设备的支持，则预警信号的传输距离是非常有限的，往往达不到较好的效果。为了保证分娩预警信号能准确、长距离地传输，需要在发射器以及接收终端之间添加一些中间设备来完善预警信息的传输。这些设备包括全向天线读写器(简称：RFID读写器)构成的报警球机、网络设备、中心控制设备等(示于图1)。

马匹分娩预警装置和附加设备构成完整的马匹分娩报警系统，它是基于射频芯片的有源电子装置及相关硬件设备应用场景进行设计的，系统组成主要由硬件和软件两部分。硬件部分包括电子标签装置、报警球机、网线、网络设备、中心控制设备、声光报警器、移动通讯设备，这些硬件负责标记存储马匹信息、监测马匹状态变化、发送监控信号、声光报警。软件部分负责解析硬件数据、记录马匹及设备信息，提示告警信息(手机报警、声光报警)。

1.分娩警报器的内部设计

分娩警报器的设计包括内部设计(主控模块101电路、射频模块102电路)和外部设计(A装置1、B装置2)。

主控电路设计

主控模块电路(图2)是通过防拆开关原理设计的。当防拆开关SW1处于闭合状态时，此时开关接地，从而单片机芯片MSP430F2121管脚P2.2输入为低电平，主控模块控制射频模块向发送正确信息；当防拆开关SW1处于开放状态时，芯片管脚P2.2电平会有一个由低电平到高的上升趋势，芯片管脚输入一个高电平，当芯片检测到这个变化时，则进行中断处理。将防拆开关的原理运用到马的分娩警报器上，则有如下设计。将装有主控电路的分娩预警装置缝于马匹的外阴皮肤上，然后设置一个按压装置来控制防拆开关的开与闭，当马匹处于正常状态时，此时阴门紧闭，按压装置与分娩预警装置紧密结合，防拆开关处于闭合状态，此时主控模块控制射频模块持续向外发射可识别信息；当马匹处于分娩状态时，阴门受力张开，按压装置与分娩预警装置分离，防拆开关处于断开状态，此时主控模块控制射频模块持续向外发射另一种可识别信息，分娩预警器发射的信息均可以被其它设备捕获和识别，然后发送预警信号给工作人员。

射频模块的电路设计

射频模块(图3)包括nRF24L01射频芯片、晶振电路、PCB天线结构。射频模块可与主控模块芯片采用GPI0模拟SPI接口的方式通信，将防拆开关装置的状态和马匹的生产状态形成数据信号通过晶振电路、PCB天线发射到RFID读写器构成的报警球机上，进行读取和储存。

分娩警报器的外部设计

根据内部结构的设计，可以将分娩警报器的外部结构分为A装置、B装置两部分。A装置为电子标签装置，包括内部的电池104、主控模块101、射频模块102、开关模块(防拆开关)103，将这四个器件集成到一块电路板上，然后封装在一个盒子里，并设置对应的按压槽105，使得B装置可以通过按压槽104控制按压开关103的通断，并设置A穿线孔106，使其能固定缝合在马匹上。B装置为防拆开关的按压模块，我们可以将其做成一个按压块的形式，控制防拆开关的开与闭，然后其可以与A装置的电子标签进行联系，作为一个触发装置。在马分娩前的3周将分娩警报器缝到马的外阴部，当马匹的生产状态正常时，分娩报警装置拉线不受力或受力小，A装置部分与B部分处于紧密结合状态，分娩报警器发送正常信息到附近的设备进行通讯；一旦分娩启动，阴唇张开，装置拉线受力大时，A装置、B装置处于分离状态，此时分娩报警器可以发送异常信息到附件的设备进行实时通讯，发送预警信息给相关工作人员。

分娩预警装置结构设计图如下所示：

A装置结构包括：电池、开关模块、按压槽、主控模块、射频模块和A穿线孔。

B装置结构为一个带B穿线孔201的按压模块，分娩预警装置A装置与B装置结合状态如图4-图6所示。

2.分娩预警系统的工作原理

第一步：马匹生产阴道张开，马匹分娩报警器拉动分娩器B装置脱落，防拆开关弹起，触发电子标签装置将存储的信息连续发出。

第二步：位于分娩警报器附近的报警球机接收到马匹分娩的信号及装置存储的信息，相关信息通过告警球机经网络设备、网线迅速传递到控制中心，中心主机通过解析马匹存储的信息产生报警，报警信息包括马匹信息和大致位置等。

第三步：报警中心驱动声光报警器进行包警，并驱动APP、微信、短信、电话接口与相关负责人携带的移动终端设备同步进行消息提示，通知负责人到场。

实施例2

马匹分娩报警装置的安装

1.需要的器具包括：消毒剂、局部麻醉药、持针器、剪刀、注射器、皮下注射针头、不可吸收缝线等。

2.安装步骤：在马匹分娩前3-5周，在马匹阴道一侧安装分娩报警装置，安装位置如图7所示。首先用碘伏清洗母马的阴唇，在距阴门口3cm处阴唇上三分之一处注射8mL0.25％利多卡因溶液，再注射5mL局部麻醉药到右边的阴唇的相同位置，注射深度应达到皮肤下3cm。然后准备3根15cm的单股尼龙缝线，通过A、B穿线孔开始阴唇部的缝线操作，如图8中第一至第三缝线F1-F3(箭头方向表示出针方向)，左边第一针从距离阴门口3cm的阴道黏膜进针，从距离阴门口2cm的皮肤处穿出，第二针的位置在距离第一针下面1cm处，留出的线的长度应该在15cm，随后将所留的缝线穿过预警装置的穿线孔，绑紧线结107后剪掉多余的线，随后在右侧距离阴门口3cm皮肤处进针，从阴道黏膜出针，缝线通过B装置的穿线孔，再从阴道黏膜处进针，从外阴部皮肤出针后，将缝线打结，剪去多余的线。

其它设备的安装：

除了分娩警报器设备外，其它的设备包括报警球机、网络设备、中心控制设备。其安装的要求如下：

1.报警球机负责接收分娩预警器的告警数据及日常状态监控，球机安装位置需保证以半径80米范围内对马场范围进行覆盖，当有多个报警球机的时候，接收分娩警报器发送的信号可重合。为保证接收数据安全准确，告警球机应采用吊顶部署，部署高度在2-3.5米高度。

2.网络设备负责数据通讯，根据马场大小进行设计布线，网络设备与球机布线距离不得超过80米，采用五类双绞线进行布线。超出距离需要增加部署网络设备进行数据中继传输。

3.中心控制设备为告警系统中枢，用于处理告警数据及管理工作，安装在指挥控制中心。

系统设备的调试

在报警装置未触发时，射频芯片会连续的发送正常的信息到球机，球机再将信号传给控制中心，控制中心解析数据后可发送信息到终端设备，提示设备是否在正常运行。如果终端设备显示异常数据信息，而马匹确没有分娩，则应进行相关线路或设备的检查。

实施例3

设备总体布局图

总体设备布局示意图(依据加拿大国家马场设施布局所作的平面图)

如图9所示，在此200m*400m规模的马场中，假设只有一座马仓房，则告警球机可以安装到马仓房走廊的中心处，告警球机通过网线和4个网络设备与中心控制设备连接，进行信息通讯。控制中心设置在生活区，声光报警器与控制主机相连接，控制中心与手机通过GPRS信号通讯，可以发送短信或app信息进行提醒。

整体系统数据结构设计

整体数据结构分为标签数据、设备数据和软件存储数据。

标签数据

标签数据为8位数据10进制数据，前7位用于表示设备ID每个不同设备拥有唯一一个ID；最后一位以为标志位，0表示正常，1表示生产。

表1 标签数据表

注：表1中示例10000000表示马匹处于正常状态；100000001表示马匹处于生产状态。

设备数据

设备数据为4位十进制数，用于标记接收无线信号球机位置。

表2 标签数据表

注：表2示例表示1000号球机接收到标签数据。

软件存储数据

软件存储数据主要用于装置、马匹和负责人进行绑定。

表3 马匹标签数据表

注：表3中1000000 1 1000表示1000号球机接收到1000000号马匹生产预警信息；1000000 0 1000表示1000号球机接收到1000000号马匹正常状态信息。

告警数据

表4 报警数据表

表4中示例说明当中心主机解析报警数据后，会将报警信息发送到马场相关人员的终端设备上。信息示例：编号为1000000，名称为大白的3岁汗血宝马2020-08-06处于生产状态，马匹预计生产时间2020-08-05，装置安装时间2020-07-15，生产负责人为编号001号管理员李四，手机号13888888888。

Claims

1.一种马属动物分娩警报系统，其特征在于，包括：

分娩警报器，用于检测动物的是否出现生产状态信号；

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述射频模块的电路包括nRF24L01射频芯片、晶振电路、PCB天线；主控模块与按压模块的状态形成生产状态信号，依次通过晶振电路、PCB天线发射到转化设备上，进行读取和储存。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述转换设备包括报警球机、网络设备、控制中心设备；位于分娩警报器信号范围的报警球机接收到分娩信号，经网络设备传递到控制中心设备。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述报警球机为全向天线读写器。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述接收设备包括声光报警器和/或移动通讯设备；驱动声光报警器进行报警，并将生产状态的数字信号同步到移动通讯设备。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，射频模块与主控模块芯片采用GPI0模拟SPI接口的方式通信。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电子标签装置中存储马匹信息和设备信息。

8.一种权利要求1-7任一项所述的马属动物分娩警报系统的应用方法，将所述分娩警报器的A装置和B装置分别对应缝合在马匹外阴的两侧，随阴门受力，使开关模块与按压模块处于闭合或开放状态。