CN115211384A - 应用于牲畜的耳标 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种应用于牲畜的耳标，其包括：处理器；温度测量模组，与处理器电连接，温度测量模组用于获取牲畜的温度信息；运动测量模组，与处理器电连接，运动测量模组用于获取牲畜的运动信息；其中，当处理器接读取温度测量模组获取的温度信息后，控制处理器和温度测量模组进入休眠状态；当处理器读取到运动测量模组获取的运动信息后，控制处理器和运动测量模组进入休眠状态。本申请实施例提供的耳标可以降低耳标的整体功耗。

Description

应用于牲畜的耳标

技术领域

本申请涉及动物管理与健康监测，尤其涉及一种应用于牲畜的耳标。

背景技术

当前全国肉牛、肉羊和生猪等牲畜数量非常多，出于防控非瘟、环保升级、对肉制品的提升、以及价值溯源体系建设的需求，国内对应用于牲畜的耳标而言，是一个潜力巨大的市场，而且带有多功能的耳标对养殖户而言具有降本增效的功能。但是，相关技术中，多功能的耳标的功耗较大，而牲畜的数量有非常多，对耳标进行充电或者更换电池的工作量非常大。

发明内容

本申请实施例提供一种应用于牲畜的耳标，可以降低耳标的整体功耗。

本申请实施例提供的耳标，其包括：处理器；温度测量模组，与处理器电连接，温度测量模组用于获取牲畜的温度信息；运动测量模组，与处理器电连接，运动测量模组用于获取牲畜的运动信息；其中，当处理器接收到温度测量模组获取的温度信息后，控制处理器和温度测量模组进入休眠状态；当处理器接收到运动测量模组获取的运动信息后，控制处理器和运动测量模组进入休眠状态。本申请实施例提供的耳标可以降低耳标的整体功耗。

本申请实施例中，当处理器读取到温度测量模组获取的温度信息后，控制处理器和温度测量模组进入休眠状态，处理器得到温度信息后，短时间内可以不用再获取温度信息，此时可以控制处理器和温度测量模组进入休眠状态，以降低耳标的整体功耗。当处理器读取到运动测量模组获取的运动信息后，控制处理器和运动测量模组进入休眠状态，处理器得到运动信息后，短时间内可以不用再获取运动信，此时可以控制处理器和运动测量模组进入休眠状态，以降低耳标的整体功耗。耳标的整体功耗降低后，可以提高耳标的续航能力，减少耳标充电或更换电池的次数，在牲畜数量非常多的情况下，可以极大的减少对耳标进行充电或者更换电池工作量。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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一些实施例，对于本领域技术人员来讲，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。

为了更完整地理解本申请及其有益效果，下面将结合附图来进行以下说明，其中在下面的描述中相同的附图标号表示相同部分。

图1为本申请实施例提供的耳标的第一结构示意图。

图2为本申请实施例提供的耳标的第二结构示意图。

图3为本申请实施例提供的耳标的第一结构框图。

图4为本申请实施例提供的耳标的第二结构框图。

图5为本申请实施例提供的耳标的第三结构框图。

图6为图4所示耳标的采集模块的部分电路结构图。

图7为图4所示耳标进行温度检测及供电模块电压等级检测的流程图。

图8为本申请实施例提供的耳标的应用示意图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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，本领域技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请的保护范围。

请参阅图1和图3，本申请实施例提供一种应用于牲畜的耳标20，耳标20包括处理器200、温度测量模组400和运动测量模组600，温度测量模组400与处理器200电连接，温度测量模组400用于获取牲畜的温度信息；运动测量模组600与处理器200电连接，运动测量模组600用于获取牲畜的运动信息。其中，当处理器200读取到温度测量模组400获取的温度信息后，控制处理器200和温度测量模组400进入休眠状态；当处理器200读取到运动测量模组600获取的运动信息后，控制处理器200和运动测量模组600进入休眠状态。处理器为微控制单元(MCU)。

可以理解的是，本申请实施例提供的耳标20在接收到温度测量模组400测量的温度信息或者运动测量模组600测量的运动信息后，及时进入休眠状态，以降低功耗。

在一些实施例中，请参阅图4，耳标20还包括唤醒模组800，唤醒模组800用于周期性唤醒处于休眠状态的处理器200。也就是说，处理器200在常规状态下处于休眠状态，唤醒模组800会定时唤醒处理器200。

可以理解的是，请参阅图4，温度测量模组400包括相互连接的模数转换模块440和采集模块420。采集模块420用于采集牲畜的身体信息，并将所采集的身体信息传送至模数转换模块440；模数转换模块440用于将接收到的身体信息转化成温度信息。温度测量模组400可以采用温度传感器。模数转换模块440可以采用ADC模数转换电路。采集模块420可以采用NRT热敏电阻。

可以理解的是，处理器200被唤醒模组800周期性的唤醒后，处理器200获取牲畜的温度信息。示例性地，当处理器200被唤醒模组800唤醒后，处理器200的控制引脚给温度测量模组400供电，以使温度测量模组400的模数转换模块440和采集模块420初始化；在温度测量模组400供电稳定后，采集模块420采集牲畜的身体信息，模数转换模块440接收采集模块420采集的身体信息，并将身体信息转化成温度信息。控制引脚可以为处理器的GPIO引脚。

可以理解的是，唤醒模组800唤醒处理器200的唤醒周期是可以调整的。示例性地，当耳标20接收到周期修改指令时，耳标20根据周期修改指令调整唤醒处理器200的间隔时间。这个周期修改指令可以由基站或其他控制设备如手机、电脑等发送。

唤醒模组800的唤醒周期也可以是固定的。也就是说，唤醒模组800的唤醒周期在处理器200进行程序烧录时配置完成。唤醒模组800可以采用时钟芯片(RTC)。例如，唤醒模组800出厂配置的唤醒周期为10秒，处理器200被时唤醒模组800唤醒后，处理器200的工作时长不超过1.02ms，之后处理器200再次进入休眠等待下一次被唤醒。

在另一些实施例中，当运动测量模组600获取的运动信息超过阈值时，运动测量模组600唤醒处理器200，以使处理器200存储运动信息。处理器200存储运动信息后，控制运动测量模组600和处理器200进入休眠状态。

可以理解的是，运动测量模组600可以为加速度传感器。例如，可以采用3轴6D加速度传感器，该3轴6D加速度传感器与处理器200通过I2C接口连接。运动测量模组600当检测到当前加速度超过设定的阈值时，则会向处理器200发送中断休眠信号，当处理器200接收到中断休眠信号后，立即读取当前运动测量模组600的测量的运动信息。处理器200还可以对读取到的运动信息进行整理。

如果处理器200是被唤醒模组800定时唤醒的，处理器200会判断运动测量模组600是否在休眠状态；如若运动测量模组600是在休眠状态，则处理器200向运动测量模组发送唤醒指令以唤醒运动测量模组600，以使运动测量模组600进入工作状态；如果运动测量模组600不是在休眠状态而是在唤醒状态或者工作状态，则处理器200不会向运动测量模组600发送唤醒指令。

运动测量模组600休眠的原因是，之前运动测量模组600唤醒过处理器200，处理器200被唤醒后，会读取运动测量模组600的运动信息，然后让运动测量模组600休眠，然后处理器200继续休眠。

应当理解的是，处理器200被唤醒方式包括两种。第一种唤醒方式，唤醒模组800周期性的唤醒处理器200。第二种唤醒方式，也就是当运动测量模组600获取的运动信息超过阈值时，运动测量模组600唤醒处理器200。

请参阅图6，图6为采集模块420的部分电路结构图，温度测量模组400的采集模块420具有VREF引脚424，VREF引脚424直接与处理器200的控制引脚即GPIO引脚连接。

请参阅图7，图7为耳标20被唤醒模组800唤醒后获取当前温度测量模组400的温度信息以及获取当前供电模块100的电压等级信息的流程示意图。耳标20获取温度信息的过程，具体如下：

第一步，当处理器200被唤醒模组800唤醒后，处理器200通过控制引脚给温度测量模组400供电，以使得模数转换模块440和采集模块420初始化，延时等待一段时间，在温度测量模组400供电稳定后，采集模块420采集牲畜的身体信息，模数转换模块440接收采集模块420采集的身体信息；

第二步，温度测量模组400的采集模块420包括NTC热敏电阻422，模数转换模块采用12bit的ADC模数转换电路，图6中的电压值V₀的计算公式为：

其中，V₀为热敏电阻对应的电压，R5为热敏电阻串联的高精度参考电阻，Vref为基准电压，ADC为模数转换模块440读取到的ADC值；由公式(1)可以得到：

在模数转换模块440读取到ADC值后，处理器通过控制引脚停止给温度测量模组400供电；

第三步，根据NTC热敏电阻厂商给出的阻值温度表，查询由公式(2)计算得到与Rntc对应的温度整数数值RntcTab[i]，以及记录与该温度整数值相邻近的另一个温度整数值RntcTab[i+1]，可以理解的是RntcTab[i]、RntcTab[i+1]是阻值温度表中前后邻近的两个值；

与Rntc对应的温度的小数部分T₁，T₁＝RntcTab[i]；

与Rntc对应的温度的小数部分T₂则按线性比例计算得到，具体计算公式如下：

通过公式(4)可以将温度的小数部分转为整数T₂保存。

可以理解的是，T₁、T₂即为模数转换模块440对采集模块420采集的牲畜的身体信息进行数据转换后得到的牲畜的温度信息。

应当理解的是，耳标20还包括供电模块100。供电模块100可以是可充电电池或不可充电电池。耳标20可以通过内置的电源管理电路获取供电模块100的电压等级，从而判断是否需要对该供电模块100进行充电或更换供电模块100。供电模块100的电压等级可用于表征供电模块100的电压电量状态。

请参阅图7，耳标20获取电压等级信息的过程可以是，当处理器200被唤醒模组800唤醒后，处理器200通过控制引脚给温度测量模组400供电，以使得模数转换模块440和采集模块420初始化，延时等待电压稳定，在温度测量模组400供电稳定后，内置的电源管理电路读取当前供电模块对应的电压ADC值，处理器200通过控制引脚停止给温度测量模组400供电后，内置的电源管理电路根据读取到电压ADC值判断供电模块100的当前电压等级。

在一些实施例中，请参阅图5，耳标20还包括储存器300。当耳标20位于外部设备的读取范围以外时，储存器300存储温度信息和运动信息，当耳标20位于外部设备的读取范围以内时，耳标20向外部设备传输储存器300存储的温度信息和运动信息，以实现温度信息和运动信息的离线存储。

应当理解的是，耳标20还可以通过另一种方式实现温度信息和运动信息的离线存储。也就是，当耳标20接收到离线存储指令时，耳标20将温度信息和运动信息存储在储存器300中；当耳标20位于外部设备的读取范围以内，且接收到传输指令时，耳标20根据传输指令向外部设备传输储存器300存储的温度信息和运动信息。

可以理解的是，储存器300可以为闪存芯片。储存器300，用于储存本身的运行代码外，用于储存诸如温度信息和运动信息等离线数据，还用于储存处理器200的相关参数。

可以理解的是，请参阅图5，耳标20还包括无线通信模块500。例如，无线通信模块500可以包括2.4G射频模块。当然，无线通信模块500还可以包括其他通信模块，如5G射频模块、蓝牙通信模块等。

当牲畜在草场散养时，在每天早上出栏的门口，使用基站向所有耳标发送离线存储指令，这样牲畜在外面草场上会自动定时记录温度与运动状态。待傍晚回到蓄舍时，基站发送获取离线记录的指令，将白天在外的记录也上传到服务器，保证数据不会中断，同时此功能也可以在牲畜在运输途中，监控运输途中牲畜的健康状况。可以理解的是，处理器200将读取的运动信息储存至储存器300。在处理器200被主动唤醒时，处理器200将运动信息连同耳标20的其他信息一起发送给基站。

在一些实施例中，耳标20存储有身份信息。可以理解的是，每一佩戴耳标20的牲畜个体拥有一个独一无二的身份信息，该身份信息存储于牲畜佩戴的耳标20，可以用于牲畜身份识别。当耳标20位于外部设备的读取范围以内时，耳标20根据身份信息加密传输温度信息和运动信息，以使外部设备可以获取拥有该身份信息的牲畜的温度信息和运动信息，且需要通过解密方式才能读取，采取信息加密传输可以防止信息被劫持篡改。

在一些实施例中，处理器200获取耳标20的倾角信息，并将倾角信息存储在储存器300中，并与温度信息和运动信息一同发送至外部设备。可以理解的是，运动测量模组600可以计算得到运动测量模组600自身的当前倾角，该当前倾角也是耳标20的当前倾角。耳标20的倾角信息作为综合分析牲畜健康状态的参数之一。

在一些实施例中，请参阅图5，耳标20还包括信号灯700，当耳标20接收到外部控制指令时，信号灯700用于根据外部控制指令显示或闪烁。可以理解的是，信号灯700显示或闪烁，方便找到牲畜。信号灯700可以采用LED灯。

应当理解的是，耳标20包括供电模块100。供电模块100可以是可充电电池或不可充电电池。耳标20的待供电电路101包括处理器200以及与处理器200电连接的温度测量模组400、运动测量模组600、唤醒模组800、储存器300、无线通信模块500、信号灯700。供电模块100用于给待供电电路101供电。

可以理解的是，处理器200在开启无线通信模块500也就是2.4G射频模块的情况下，将包括温度数据、运动数据、供电模块电压等级数据在内的数据以数据包的形式发送给基站。在数据包发送完毕后，处理器200立即切换到RF接收状态，以接收基站下发的各类信息并进行处理，当处理器200接收、读取并处理完所述各类消息或接收处理超时，处理器200再次进入休眠状态。

可以理解的是，请参阅图5和图8，耳标20将处理器200获取的牲畜温度信息、运动信息(包括牲畜的加速度、耳标倾角)、耳标20的供电模块的电压等级、耳标20的信号灯状态等耳标信息发送给数据采集基站，数据采集基站将所有接收到的耳标信息汇集整理后，发送到云端服务器。管理者可以通过电脑与手机，查看当前所监控的牲畜温度，以及由温度和运动量通过大数据与AI分析得到的牲畜健康状态。而当检测到牲畜个体健康状态异常，如发烧、嗜睡、不吃食、死亡等情况时，立即向饲养员发出警报信息，让饲养员尽快到现场处理。饲养员也可以通过手机操作，查找异常牲畜个体位置，当查找时，手机会显示牲畜个体的大致位置，饲养员到附近后，找到耳标信号灯闪烁的，即是要查找的对象。

本申请实施例提供的低功耗带离线存储功能的有源RFID牲畜监测耳标所使用的电路方案，不局限于图5所示的电路方案，也可以采用集成2.4G射频模块或集成加速度传感器的SOC芯片实现。

上述实施例中的外部设备可以为与耳标通信的基站，也可以为与耳标通信的其他设备，如服务器设备、云端设备等。

可以理解的是，请参阅图1，耳标20包括公标110和母扣120。

请参阅图1和图2，公标110包括依次设置的盖体112、电路板114和壳体116。盖体112设有第一通孔1122，电路板114设有第二通孔1142，壳体116设有第三通孔1162和钉柱1164，且第一通孔1122、第二通孔1142以及第三通孔1162对应设置。钉柱1164穿过第三通孔1162设置于壳体116。钉柱1164具有第一端部1164a和第二端部1164b。第一端部1164a为针尖状，第一端部1164a位于壳体116背向电路板114的一侧。第二端部1164b具有凹槽，第二端部1164b位于面向电路板114的一侧。壳体116内分布设置有多个盲孔1166，用于放置温度传感器的探头，盲孔1166内放置温度传感器的探头后用导热硅胶封装。

请参阅图1和图2，母扣120具有槽体122，钉柱1164的第一端部1164a可插入槽体122，以此将公标110安装于母扣120。

可以理解的是，当将盖体112、电路板114和壳体116固定在一起构成公标110时，第一端部1164a穿过第二通孔1142伸入盖体112内部。盖体112和壳体116的连接部分可以使用超声波机械熔接。

可以理解的是，当在打标的过程中，通过使用耳标钳，将耳标钳的针部穿过第一通孔1122插入第二端部1164b的凹槽，以此将公标110固定于耳标钳的针部，在耳标钳的夹部固定母扣120。用力按压耳标钳，待公标110的钉柱1164的第一端部1164a插入母扣120的槽体122时，也就是公标110固定于母扣120，耳标20的打标操作完成。

可以理解的是，处理器200、温度测量模组400、运动测量模组600、唤醒模组800以及储存器300集成于电路板114。

可以理解的是，耳标20通常处于休眠状态，采用唤醒模组800主动唤醒与运动测量模组600的被动唤醒；运动测量模组600监测到运动后，通过中断休眠状态立即唤醒耳标20，并读取当前运动数据；唤醒模组800主动唤醒后，采集牲畜温度，并将运动数据、耳标倾角、信号灯状态、以及电池电量与温度数据通过无线通信模块500发送到基站，耳标发送完后立即切换为接收模式，接收从基站发来的消息，所述消息包括控制信号灯闪烁、让耳标启动或结束离线存储模式、取离线存储记录等。

温度测量模组400采用温度传感器，温度传感器的探头布置在公标壳体钉柱侧边空腔中，且温度传感器通过处理器200的控制引脚直接控制温度测量模组400的供电，处理器200的控制引脚采用GPIO引脚。当需要采集温度时，处理器200通过控制引脚开启对温度测量模组400的供电，采集完成后，关闭控制引脚对外供电；温度测量模组400通过采集模块420采集温度，采集模块420采用NTC热敏电阻，温度测量模组400通过模数转换模块440读取ADC值，处理器200采集到当前的ADC值后，根据ADC值计算出热敏电阻阻值，然后根据此阻值查询热敏电阻厂商给出的阻值温度对应表，得到对应的温度，厂商给出的阻值对应表中两个阻值之间的，采用线性比例方式，计算对应温度的小数部分，进一步提升测温精度。

以上所述耳标，所述运动测量模块，是采用加速度传感器实现，仅当检测到当前加速度超过设定的阀值时，才触发处理器中断休眠状态切换至唤醒状态，处理器唤醒后立即读取当前加速度数据；

另外耳标周期性唤醒后，会读取当前加速度传感器的数据，计算当前耳标倾角,基站将耳标的这些运动数据传回云服务器，由云端分析牲畜个体的运动状态，结合对应的温度，分析当前的健康状态。

可以每个耳标设有远距离通信模块，当耳标中的处理器接收到异常数据(如加速度超过预设加速度阈值、速度超过预设速度阈值、温度信息超过预设温度阈值)时，可以通过远距离通信模块发送信息至基站等外部设备。

也可以每个耳标设有短距离通信模块，少数几个或1个耳标设有长距离通信模块，当耳标中的处理器接收到异常数据(如加速度超过预设加速度阈值、速度超过预设速度阈值、温度信息超过预设温度阈值)时，可以通过短距离通信模块发送信息至其他耳标中，而且耳标接到该信息后转发至其他耳标，直至转发到具有长距离通信模块的耳标中，具有长距离通信模块的耳标中将该信息发送至基站等外部设备。也可以理解为，多个耳标散布在一大片区域中，多个耳标可以将数据接力传输，直至传输到具有长距离通信模块的耳标中，再发送到基站。多个耳标只需要一个或少数几个具有长距离通信模块即可，可以理解的是，长距离通信模块的体积较大，而且成本较高，不适合每个耳标都设置长距离通信模块，本实施可以降低大部分耳标的成本，而且大部分耳标的体积都较小。

以上对本申请实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (10)

1.一种应用于牲畜的耳标，其特征在于，包括：

处理器；

温度测量模组，与所述处理器电连接，所述温度测量模组用于获取所述牲畜的温度信息；

运动测量模组，与所述处理器电连接，所述运动测量模组用于获取所述牲畜的运动信息；

其中，当所述处理器读取到所述温度测量模组获取的温度信息后，控制所述处理器和所述温度测量模组进入休眠状态；当所述处理器读取到所述运动测量模组获取的运动信息后，控制所述处理器和所述运动测量模组进入休眠状态。

2.根据权利要求1所述的耳标，其特征在于，所述耳标还包括唤醒模组，所述唤醒模组用于周期性唤醒处于休眠状态的所述处理器。

3.根据权利要求2所述的耳标，其特征在于，所述温度测量模组包括相互连接的模数转换模块和采集模块，当所述处理器被所述唤醒模组唤醒后，所述处理器的控制引脚给所述温度测量模组供电，以使所述温度测量模组的所述模数转换模块和所述采集模块初始化；

在所述温度测量模组供电稳定后，所述采集模块采集所述牲畜的身体信息，所述模数转换模块接收所述采集模块采集的身体信息，并将所述身体信息转化成温度信息。

4.根据权利要求2所述的耳标，其特征在于，当所述耳标接收到周期修改指令时，所述耳标根据所述周期修改指令调整唤醒所述处理器的间隔时间。

5.根据权利要求1所述的耳标，其特征在于，当所述运动测量模组获取的运动信息超过阈值时，所述运动测量模组唤醒所述处理器，以使所述处理器存储所述运动信息；

所述处理器存储所述运动信息后，控制所述运动测量模组和所述处理器进入休眠状态。

6.根据权利要求1所述的耳标，其特征在于，所述耳标还包括储存器，当所述耳标位于外部设备的读取范围以外时，所述储存器存储所述温度信息和所述运动信息；

当所述耳标位于外部设备的读取范围以内时，所述耳标向所述外部设备传输所述存储器存储的所述温度信息和所述运动信息。

7.根据权利要求1所述的耳标，其特征在于，所述耳标还包括储存器，当所述耳标接收到离线存储指令时，所述耳标将所述温度信息和所述运动信息存储在所述存储器中；

当所述耳标位于外部设备的读取范围以内，且接收到传输指令时，所述耳标根据所述传输指令向外部设备传输所述存储器存储的所述温度信息和所述运动信息。

8.根据权利要求6或7所述的耳标，其特征在于，所述耳标存储有身份信息，当所述耳标位于所述外部设备的读取范围以内时，所述耳标根据所述身份信息加密传输所述温度信息和所述运动信息。

9.根据权利要求6后7所述的耳标，其特征在于，所述处理器获取所述耳标的倾角信息，并将所述倾角信息存储在所述存储器中，以及将所述倾角信息、所述温度信息和所述运动信息一同发送至所述外部设备。

10.根据权利要求1所述的耳标，其特征在于，所述耳标还包括信号灯，当所述耳标接收到外部控制指令时，所述信号灯用于根据所述外部控制指令显示或闪烁。

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