CN113490139A - 一种智能放牧管理系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种智能放牧管理系统和方法，其中系统包括云端服务器、至少三台mesh自组网通讯基站、用户终端和牲畜携带的牲畜终端，其中所述mesh自组网通讯基站与所述牲畜终端、所述用户终端和所述云端服务器分别连接，用于将所述牲畜终端采集的数据发送到所述用户终端和/或所述云端服务器；所述mesh自组网通讯基站之间通信连接。本发明的牲畜终端不需要定位模块，大大减少了终端的成本，同时增加了终端的使用时间；另外，将与用户终端或者云端服务器通讯的任务交给了基站，牲畜终端只需具备短程通讯的功能，也减少了终端的成本和体积。

Description

一种智能放牧管理系统和方法

技术领域

本发明涉及通信领域，特别涉及一种智能放牧管理系统和方法。

背景技术

根据放牧习性，放牧人需要人工对牧群进行跟踪照顾，以防止牲畜走丢或跨过割管范围。随着牧群的不断壮大，为了满足对整个牧群的照顾和跟踪，需要的人手也不断增多，这无疑对牧民来说不但需要花费大量的时间和精力，而且由于放牧的牲畜数量过多和散布范围过大，导致放牧人在管理上很难能全面照看到每一头牲畜，因此难免会有牲畜走丢，这对于牧民而言无疑是一个极大的财产损失。

随着现代科技水平的不断发展进步，也为传统的畜牧产业带来了技术的变革，出现了一些将通信技术应用于畜牧业的技术。如申请号为2012104283778的专利申请披露了一种智能放牧系统，利用网络通讯技术监控牲畜的状态，每个牲畜配置有终端，用于定位和其他数据收集以及与后台和用户终端的通信。但该系统的牲畜终端搭载的模块过多，如定位模块、供电模块等，增加了牲畜负重，且耗电量大，实现起来有难度；又如申请号为2017112082059的专利申请，该系统中的放牧终端也包括定位模块，同时其通讯网络的组成方式比较落后。

可见，现有技术中的牲畜终端要包含远程通讯模块，定位模块，告警模块，检测模块，成本高，体积大。而且对于大数目的牲畜放牧，所带来的成本压力非常大。

发明内容

为了克服上述现有技术中的不足，本发明提供一种智能放牧管理系统和方法，实行远程实时监控牧群，对于单个牲畜终端的体积和成本都进行了控制。

本发明第一方面，提供一种智能放牧管理系统，包括云端服务器、至少三台mesh自组网通讯基站、用户终端和牲畜携带的牲畜终端，其中所述mesh自组网通讯基站与所述牲畜终端、所述用户终端和所述云端服务器分别连接，用于将所述牲畜终端采集的数据和指令发送到所述用户终端和/或所述云端服务器；所述mesh自组网通讯基站之间通信连接；所述牲畜终端与所述牲畜终端之间通信连接。

所述mesh自组网通讯基站为可移动式基站，包括定位模块、存储模块和第一通信模块，所述第一通信模块包括与所述云端服务器连接的远程通信端口、与所述牲畜终端、所述用户终端和其他mesh自组网通讯基站连接的短程通信端口；所述定位模块通过与GPS或北斗卫星系统通信来定位所述mesh自组网通讯基站的位置；所述存储模块用于存储来自牲畜终端、用户终端和云端服务器的数据以及系统数据。

所述牲畜终端包括检测模块、第二通信模块、告警模块以及第三通信模块，所述检测模块包括至少一个传感器，用于测量牲畜的体征数据；所述第二通信模块用于与所述mesh自组网通讯基站通信；所述第三通信模块包括可与所述第二通信模块连接的短程通信端口；所述告警模块用于在牲畜出现异常情况时发出告警信息。

所述用户终端为PC机、平板电脑或智能手机的至少一种，具有与所述云端服务器和所述mesh自组网通讯基站分别连接的通信端口。

所述牲畜终端为佩戴在牲畜身上的电子标签。

本发明第二方面，提供一种智能放牧管理方法，利用上述任一种技术方案所述的智能放牧管理系统，在设定的放牧区域内进行放牧管理，包括以下步骤，

牲畜终端检测牲畜的体征数据，同时各mesh自组网通讯基站定位其信号覆盖范围内的牲畜的位置；所述体征数据和定位信息由所述mesh自组网通讯基站发送到用户终端；所述用户终端判断该牲畜的体征和位置信息是否正常，如是则继续监测，否则需要进行现场介入处理。

其中放牧区域的设置在所述用户终端的放牧管理应用程序中进行，具体为，在电子地图上设置放牧区域，所述放牧管理应用程序根据所述放牧区域的范围提供所需的mesh自组网通讯基站数量和每个所述mesh自组网通讯基站应部署的位置。

所述牲畜的体征包括体温、心率、运动状态中至少一项。

所述mesh自组网通讯基站定位其信号覆盖范围内的牲畜的位置具体过程为：每个牲畜终端同时和至少三个mesh自组网通讯基站通信，每个所述mesh自组网通讯基站向牲畜终端发出指令并收到该牲畜终端的回复，根据所述mesh自组网通讯基站发出指令和收到牲畜终端回复的时间差，利用三角定位原理计算所述牲畜终端的位置，所述牲畜终端也可同时与和至少三个其他牲畜终端通信，至少三个其他牲畜终端中的每个均向所述牲畜终端发出指令并收到该牲畜终端的回复，根据至少三个其他牲畜终端之一发出指令和收到牲畜终端回复的时间差，利用三角定位原理计算所述牲畜终端的位置，然后上述至少三个其他牲畜终端中的一个将所述牲畜终端位置信息传递至所述mesh自组网通讯基站。

所述判断牲畜的体征是否正常具体为，将所述体征数据与预设的阈值进行对比，如超过阈值则表示该牲畜健康状态异常。

还包括当牲畜出现异常情况时，所述用户终端的界面收到提示信息，同时当前牲畜终端的告警模块产生声光告警。

还包括所述体征数据和定位信息由所述mesh自组网通讯基站发送到云端服务器，作为数据备份和存储。

还包括当所有所述mesh自组网通讯基站与所述云端服务器无网络连接时，所述体征数据和定位信息存储在本地服务器。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：1、利用mesh自组网的跳接特性，实现任一基站在电信运营商通讯服务范围内，就可以把所有的基站连入网络；2、牲畜终端不需要定位模块，大大减少了终端的成本，同时增加了终端的使用时间；3、将与用户终端或者云端服务器通讯的任务交给了基站，牲畜终端只需具备短程通讯的功能，也减少了终端的成本和体积；4、已定位的牲畜终端可与其他无法定位的牲畜终端自组网，进一步扩大定位范围。

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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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为本发明实施例智能放牧管理系统的网络拓扑图；

图2为本发明另一实施例智能放牧方法流程图。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。下文中将详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

实施例一

本实施例公开一种智能放牧管理系统，如图1所示，包括云端服务器、至少三台mesh自组网通讯基站、用户终端和牲畜携带的牲畜终端，其中mesh自组网通讯基站与牲畜终端、用户终端和云端服务器分别连接，用于将牲畜终端采集的数据和指令发送到用户终端和/或云端服务器；mesh自组网通讯基站之间通信连接。云端服务器用于存储数据、处理数据和共享数据；所述牲畜终端与所述牲畜终端之间通信连接。

其中多个mesh自组网通讯基站沿放牧区域外围设置，信号覆盖整个放牧区域。由于本实施例中定位牲畜采用三角定位的原理，因此基站数量应至少有三个。

具体的，mesh自组网通讯基站为可移动式基站，包括定位模块、存储模块和第一通信模块，其中第一通信模块包括与云端服务器连接的远程通信端口以及与牲畜终端、用户终端和其他mesh自组网通讯基站连接的短程通信端口；定位模块通过与GPS或北斗卫星系统通信来定位mesh自组网通讯基站的位置；存储模块用于存储来自牲畜终端、用户终端和云端服务器的数据以及系统数据。

mesh自组网通讯基站与用户终端、牲畜终端以及基站之间的短程通信通过2G/3G/4G/5G等通信网络实现，利用mesh自组网的跳接特性，可实现任一基站在电信运营商通讯服务范围内，即可把所有mesh自组网通讯基站连入网络。

同时，基站为可移动式，使本实施例所说的智能放牧管理系统可以随着牧场的改变进行灵活部署。部署基站之前，先在用户终端的放牧管理应用程序中操作：在电子地图上选择放牧区域，放牧管理应用程序根据放牧区域的范围提供所需的mesh自组网通讯基站数量和每个mesh自组网通讯基站应部署的位置。在用户终端部署完成后，只需要将各mesh自组网通讯基站放在应用程序中标识的位置，进行开机和调试即可，不需要实地探测和测试。可移动式基站也方便在牲畜转场时使用，将基站关机移到新的场地，同样在用户终端进行部署，然后将相应数量的基站放在新标识的地点即可。

当mesh自组网通讯基站与云端服务器之间无网络连接时，牲畜的体征数据和定位信息由基站发送到用户终端，同时上述数据和系统数据可存储于本地服务器，在mesh自组网通讯基站、牲畜终端、用户终端和本地服务器之间形成网络，仍可实现智能放牧管理，因此本实施例可应用于电信运营商通信信号弱的区域甚至是无信号区域；当mesh自组网通讯基站与云端服务器之间有网络连接时，则牲畜的体征数据和定位信息同时发送至用户终端和云端服务器。

牲畜终端包括检测模块、第二通信模块、告警模块以及第三通信模块，其中检测模块包括至少一个传感器，用于测量牲畜的体征数据；第二通信模块用于与mesh自组网通讯基站通信；所述第三通信模块包括可与所述第二通信模块连接的短程通信端口；所述第三通信模块用于在所述第二通信模块由于距离原因导致无法与mesh自组网通讯基站通信时与附近的第二通信模块连接，此时能够与mesh自组网通讯基站通信定位的牲畜终端可作为mesh自组网通讯基站来对不能与mesh自组网通讯基站通信的牲畜终端进行定位，进而扩大整个通信网络范围，告警模块用于在牲畜出现异常情况时发出告警信息。异常情况包括牲畜体征数据超出阈值、牲畜终端与mesh自组网通讯基站间信号丢失、牲畜的位置超出放牧区域或牲畜静止超过预设时长等等。体征数据包括但不限于牲畜的体温、心率、运动状态等指标。

因为牲畜终端不包括定位模块和供电模块，体积大大减小，因此为了防止牲畜终端掉落，本实施例中将牲畜终端制成电子标签佩戴在牲畜身上，尤其可行的是，制作成耳标戴在牲畜的耳廓上。

用户终端为PC机、平板电脑或智能手机的至少一种，具有与云端服务器和mesh自组网通讯基站分别连接的通信端口。因为牲畜管理人可能有多个，故用户终端相应的可以为多个。用户可登录用户终端上搭载的应用程序，进行各种操作如：设置放牧区域、部署基站、查看部分或全部牲畜的体征健康数据、定位信息和告警信息，了解牲畜的实时情况。

实施例二

本实施例提供一种智能放牧管理方法，首先，放牧区域的设置在用户终端的放牧管理应用程序中进行，具体为：在电子地图上设置放牧区域，放牧管理应用程序根据放牧区域的范围提供所需的mesh自组网通讯基站数量和每个mesh自组网通讯基站应部署的位置。接着在实际的放牧区域按照应用程序中标识的位置部署基站，开机并调试信号，然后激活牲畜终端，进行通讯测试，检测是否能够正常连入智能放牧局域网络以及实现数据传输。

智能放牧网络部署好后，进行智能放牧管理方法流程如图2所示，包括以下步骤，

步骤1、牲畜终端检测牲畜的体征数据，同时各mesh自组网通讯基站定位其信号覆盖范围内的牲畜的位置；

牲畜终端中包括单片机，可用简单程序控制传感器连续或定时检测牲畜的体征如体温、心率、运动状态等。牲畜终端将测得的上述体征数据上传到mesh自组网通讯基站。

本实施例中牲畜终端不包括定位模块，而是采用三角定位原理对牲畜进行定位。具体定位过程为：每个牲畜终端同时和至少三个mesh自组网通讯基站通信，每个所述mesh自组网通讯基站向牲畜终端发出指令并收到该牲畜终端的回复，根据所述mesh自组网通讯基站发出指令和收到牲畜终端回复的时间差，利用三角定位原理计算牲畜终端的位置。三角定位原理是，根据上述时间差计算每个基站到该牲畜终端的直线距离，根据该直线距离计算牲畜终端的位置，所述牲畜终端也可同时与和至少三个其他牲畜终端通信，至少三个其他牲畜终端中的每个均向所述牲畜终端发出指令并收到该牲畜终端的回复，根据至少三个其他牲畜终端之一发出指令和收到牲畜终端回复的时间差，利用三角定位原理计算所述牲畜终端的位置，然后上述至少三个其他牲畜终端中的一个将所述牲畜终端位置信息传递至所述mesh自组网通讯基站。基站本身具有GPS定位功能，然后通过上述三角定位原理，根据基站的实际位置计算出牲畜终端的位置。

步骤2、体征数据和定位信息由mesh自组网通讯基站发送到用户终端；

基站通过短程通信端口将上述牲畜的体征数据和定位信息发送给用户，当有外部网络连接时，还通过远程通信端口传送给云端服务器进行备份和存储；当基站与云端服务器之间没有网络连接时，mesh自组网通讯基站将上述信息发送给本地服务器存储。

步骤3、用户终端判断该牲畜的体征和状态是否正常，以及是否在放牧区域内，如是则继续监测，否则需要进行现场介入处理。

用户可以在用户终端上观察到所有牲畜的定位信息和生理状态信息，以及运动轨迹。将来自mesh自组网通讯基站的牲畜体征数据与预设的阈值进行对比，如超过阈值则表示该牲畜健康状态异常。当牲畜体征指标数据异常时，则用户终端会直接发出告警指示，提示用户存在异常个体，需要前去处理，该牲畜终端同时发出灯光告警，便于用户在现场定位个体。

当牲畜偏离放牧区域，用户终端会直接发出告警信息，并在界面上将该个体重点标出，提示用户该个体已经偏离放牧区域，该偏离牧区的牲畜终端同时发出灯光告警，便于用户到现场发现异常个体。

当牲畜定位信息显示长时间未发生移动，用户终端会发出提示信息，提示用户该牲畜可能存在异常，同时牲畜终端会发出声音告警。如果牲畜处于睡眠状态会被报警声惊醒，短时间内很可能会移动，此时定位信息随之移动，用户可通过用户终端跟踪监控，此时可确认该牲畜状态正常。如果产生声音告警后牲畜的定位信息仍未改变，说明牲畜可能受伤无法移动或死亡，此时用户需要去现场处理。

在一些具体实施方式中，在不外出放牧的情况下，可以将放牧区域设置为围栏区域，通过将mesh自组网通讯基站部署在围栏区域周围监控牧群的状态。同样的，如果牲畜定位出现在围栏区域以外，则发出告警信息，提示用户牲畜存在丢失风险，牲畜终端发出灯光信息，并且实时定位该个体的位置，便于用户及时定位个体位置，减少丢失牲畜的风险。在这种实施方式中，可以在放牧管理应用程序中更改告警阈值，如延长牲畜静止不动的时长阈值。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种智能放牧管理系统，其特征在于，包括云端服务器、至少三台mesh自组网通讯基站、用户终端和牲畜携带的牲畜终端，其中所述mesh自组网通讯基站与所述牲畜终端、所述用户终端和所述云端服务器分别连接，用于将所述牲畜终端采集的数据和指令发送到所述用户终端和/或所述云端服务器；所述mesh自组网通讯基站之间通信连接；所述牲畜终端与所述牲畜终端之间通信连接。

2.根据权利要求1所述的智能放牧管理系统，其特征在于，所述mesh自组网通讯基站为可移动式基站，包括定位模块、存储模块和第一通信模块，所述第一通信模块包括与所述云端服务器连接的远程通信端口、与所述牲畜终端、所述用户终端和其他mesh自组网通讯基站连接的短程通信端口；所述定位模块通过与GPS或北斗卫星系统通信来定位所述mesh自组网通讯基站的位置；所述存储模块用于存储来自牲畜终端、用户终端和云端服务器的数据以及系统数据。

3.根据权利要求1所述的智能放牧管理系统，其特征在于，所述牲畜终端包括检测模块、第二通信模块、告警模块以及第三通信模块，所述检测模块包括至少一个传感器，用于测量牲畜的体征数据；所述第二通信模块用于与所述mesh自组网通讯基站通信；所述第三通信模块包括可与所述第二通信模块连接的短程通信端口；所述告警模块用于在牲畜出现异常情况时发出告警信息。

4.根据权利要求3所述的智能放牧管理系统，其特征在于，所述异常情况包括牲畜体征数据超出阈值、牲畜终端与mesh自组网通讯基站间信号丢失、牲畜的位置超出放牧区域或牲畜静止超过预设时长的至少一种情况。

5.根据权利要求1所述的智能放牧管理系统，其特征在于，所述用户终端为PC机、平板电脑或智能手机的至少一种，具有与所述云端服务器和所述mesh自组网通讯基站分别连接的通信端口。

6.根据权利要求1～5任一项所述的智能放牧管理系统，其特征在于，所述牲畜终端为佩戴在牲畜身上的电子标签。

7.一种智能放牧管理方法，利用权利要求1～6任一项所述的智能放牧管理系统，在设定的放牧区域内进行放牧管理，其特征在于，包括以下步骤，

牲畜终端检测牲畜的体征数据，同时各mesh自组网通讯基站定位其信号覆盖范围内的牲畜的位置；

所述体征数据和定位信息由所述mesh自组网通讯基站发送到用户终端；

所述用户终端判断该牲畜的体征和位置信息是否正常，如是则继续监测，否则需要进行现场介入处理，所述牲畜的体征包括体温、心率、运动状态中至少一项。

8.根据权利要求7所述的智能放牧管理方法，其特征在于，放牧区域的设置在所述用户终端的放牧管理应用程序中进行，具体为，在电子地图上设置放牧区域，所述放牧管理应用程序根据所述放牧区域的范围提供所需的mesh自组网通讯基站数量和每个所述mesh自组网通讯基站应部署的位置。

9.根据权利要求7所述的智能放牧管理方法，其特征在于，所述mesh自组网通讯基站定位其信号覆盖范围内的牲畜的位置具体过程为：每个牲畜终端同时和至少三个mesh自组网通讯基站通信，每个所述mesh自组网通讯基站向牲畜终端发出指令并收到该牲畜终端的回复，根据所述mesh自组网通讯基站发出指令和收到牲畜终端回复的时间差，利用三角定位原理计算所述牲畜终端的位置，所述牲畜终端也可同时与和至少三个其他牲畜终端通信，其他牲畜终端中的每个均向所述牲畜终端发出指令并收到该牲畜终端的回复，根据其他牲畜终端之一发出指令和收到牲畜终端回复的时间差，利用三角定位原理计算所述牲畜终端的位置，然后上述其他牲畜终端中的一个将所述牲畜终端位置信息传递至所述mesh自组网通讯基站。

10.根据权利要求7所述的智能放牧管理方法，其特征在于，所述判断牲畜的体征是否正常具体为，将所述体征数据与预设的阈值进行对比，如超过阈值则表示该牲畜健康状态异常，当牲畜出现异常情况时，所述用户终端的界面收到提示信息，同时当前牲畜终端的告警模块产生声光告警，所述体征数据和定位信息由所述mesh自组网通讯基站发送到云端服务器，当所有所述mesh自组网通讯基站与所述云端服务器无网络连接时，所述体征数据和定位信息存储在本地服务器。

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