CN117255310A - 一种基于电子围栏的5g通信交互系统 - Google Patents

Abstract

一种基于电子围栏的5G通信交互系统，涉及通信交互技术领域，包括主控中心，所述主控中心通信连接有地图构建模块、区域划分模块、边界设定模块、边界监测模块、区域调节模块、信息反馈模块；所述地图构建模块用于构建牧区的虚拟地图；所述区域划分模块用于获得牧场区域和牧群区域；所述边界设定模块用于获得边界监测段，设置边界监测点；所述边界监测模块用于获得越界数据，并生成越出信号和越入信号；所述区域调节模块用于获得动物的活动数据，对牧群区域进行调节；所述信息反馈模块用于对越出信号和越入信号进行报警，并将其反馈至牧民处；通过本发明的技术方案，既能够提高边界监测的准确性，又能够提高牧区的利用率。

Description

一种基于电子围栏的5G通信交互系统

技术领域

本发明涉及通信交互技术领域，具体是一种基于电子围栏的5G通信交互系统。

背景技术

基于电子围栏的通信交互系统是一种结合了电子设备和围栏技术的通信系统，它可以实现与特定区域或位置相关的交互，这种通信交互系统可以有多种应用场景，例如牧场管理，利用电子设备和围栏技术来监控和管理牧场，通过建立虚拟边界和使用电子设备进行追踪和交互，能够提供更高效、精确和智能的牧场管理方案；

在现有技术中，对于牧场区域的边界监测往往只能判断是否存在动物越界的行为，而不能判断具体是越出还是越入，导致边界监测的不具体，且现有技术中，往往牧场区域是固定不变的，没能根据动物的作息对牧场区域进行灵活的调节，针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于电子围栏的5G通信交互系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于电子围栏的5G通信交互系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种基于电子围栏的5G通信交互系统，包括主控中心，所述主控中心通信连接有地图构建模块、区域划分模块、边界设定模块、边界监测模块、区域调节模块、信息反馈模块；

所述地图构建模块用于利用GIS技术构建牧区的虚拟地图；

所述区域划分模块用于获得牧场区域，对牧场区域进行划分以获得若干个牧群区域；

所述边界设定模块用于对牧场区域和牧群区域的边界进行切分以获得边界监测段，并设置相应的边界监测点；

所述边界监测模块用于对动物的越界情况进行监测以获得越界数据，并生成相应的越出信号和越入信号；

所述区域调节模块用于获得动物的活动数据，并根据所获得的活动数据和越界数据对牧群区域进行调节；

所述信息反馈模块用于对越出信号和越入信号进行报警，并将其反馈至牧民处。

进一步的，所述地图构建模块利用GIS技术构建牧区的虚拟地图的过程包括：

设置地图构建单元，通过所述地图构建单元对牧区的设施信息进行采集，利用GIS技术基于牧区的设施信息构建牧区的虚拟地图，牧民通过移动终端对所构建的虚拟地图进行查看。

进一步的，所述区域划分模块获得牧场区域，对牧场区域进行划分以获得若干个牧群区域的过程包括：

将牧区中所有可供放牧的区域作为牧场区域，根据牧民的实际需求对牧场区域进行划分以获得若干个牧群区域，并将所获得的牧场区域和牧群区域上传至牧区的虚拟地图进行可视化。

进一步的，所述边界设定模块对牧场区域和牧群区域的边界进行切分以获得边界监测段，并设置相应的边界监测点的过程包括：

获得牧场区域和牧群区域的牧场边界和牧群边界，对牧场边界和牧群边界进行切分以获得若干个牧场边界监测段和牧群边界监测段，将相邻的边界监测段的交点作为相应的牧场边界监测点和牧群边界监测点，并将所获得的边界监测段与边界监测点上传至牧区的虚拟地图进行可视化。

进一步的，所述边界监测模块对动物的越界情况进行监测以获得越界数据，并生成相应的越出信号和越入信号的过程包括：

获得牧场区域的所有牧场边界监测点，在牧场边界监测点上设置边界监测组，每个边界监测组由两个微波发射单元和两个微波接收单元所构成，通过所述微波接收单元对所述微波发射单元所发射的微波进行接收，并在微波发生信号变化时对变化时间进行记录；

根据边界监测组的设置规则将两个微波接收单元分为内微波接收单元和外微波接收单元，并获得相应的内变化时间和外变化时间，根据内变化时间和外变化时间的比较结果获得牧场越出状态和牧场越入状态，并生成相应的牧场越出信号和牧场越入信号；

采取同样的方法对牧群区域的牧群边界监测点进行处理以获得相应的牧群越出信号和牧群越入信号，并将边界监测组和越界数据上传至虚拟地图进行可视化，所述越界数据包括变化时间以及越出信号和越入信号。

进一步的，所述区域调节模块获得动物的活动数据的过程包括：

设置活动监测单元，通过所述活动监测单元对动物的活动行为进行监测以获得相应的活动数据，所述活动行为包括休息状态和运动状态，所述活动数据包括动物在休息状态和运动状态下的活动时间和活动区域，并将所获得的活动数据上传至虚拟地图进行可视化。

进一步的，所述区域调节模块根据所获得的活动数据和越界数据对牧群区域进行调节的过程包括：

当动物处于休息状态时，获得当前动物的休息点，根据休息点获得最近牧群边界监测点和最近距离，获得其他牧群边界监测点与休息点之间的其他距离，根据最近距离与其他距离的比较结果获得移动监测点，将所有移动监测点向内移动一个最近距离以获得新的休息牧群区域，并将休息牧群区域上传至虚拟地图进行可视化；

当动物处于运动状态时，采取同样的方法获得当前的最近距离，设置监测周期，根据越界数据获得牧群边界监测段最近一个监测周期内的越出次数，获得牧群区域所放牧的动物总数，根据越出次数和动物总数的比较结果获得移动监测段，将所有移动监测段向外移动一个最近距离以获得新的运动牧群区域，并将运动牧群区域上传至虚拟地图进行可视化。

进一步的，所述信息反馈模块对越出信号和越入信号进行报警，并将其反馈至牧民处的过程包括：

设置报警单元，所述报警单元连接有报警器，当生成牧场越出信号和牧场越入信号时，通过所述报警单元控制报警器发出报警声；

设置反馈单元，通过所述反馈单元将越出信号以及越入信号反馈至牧民处，所述越出信号包括牧场越出信号和牧群越出信号，所述越入信号包括牧场越入信号和牧群越入信号。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、通过将牧场区域分为若干个牧群区域，并分别将牧场边界和牧群边界分为若干个边界监测段，有利于提高边界监测的准确性，能够对牧区实现双重的监测；

2、通过在一个边界监测点分别设置两个微波发射单元和两个微波接收单元，不仅能够实现对于动物越界的准确监测，而且能够判断出具体为越出还是越入，并生成相应的越出信号和越入信号，有利于牧民准确掌握牧群的实时情况；

3、根据动物的活动数据和越界数据对牧群区域进行调节以获得相应的休息牧群区域和运动牧群区域，能够根据动物的作息对牧群区域实现灵活的调节，提高牧场的利用率。

附图说明

图1为本发明的原理图。

具体实施方式

如图1所示，一种基于电子围栏的5G通信交互系统，包括主控中心，所述主控中心通信连接有地图构建模块、区域划分模块、边界设定模块、边界监测模块、区域调节模块、信息反馈模块；

所述地图构建模块用于利用GIS技术构建牧区的虚拟地图；

所述区域划分模块用于获得牧场区域，对牧场区域进行划分以获得若干个牧群区域；

所述边界设定模块用于对牧场区域和牧群区域的边界进行切分以获得边界监测段，并设置相应的边界监测点；

所述边界监测模块用于对动物的越界情况进行监测以获得越界数据，并生成相应的越出信号和越入信号；

所述区域调节模块用于获得动物的活动数据，并根据所获得的活动数据和越界数据对牧群区域进行调节；

所述信息反馈模块用于对越出信号和越入信号进行报警，并将其反馈至牧民处。

需要进一步说明的是，在具体实施过程中，所述地图构建模块利用GIS技术构建牧区的虚拟地图的过程包括：

设置地图构建单元，通过所述地图构建单元对牧区的设施信息进行采集，所述设施信息包括但不限于畜舍和圈舍、饲草地和饲草库、水源设施、围栏和栏杆、医疗设施、牧民居住点、交通设施；

利用GIS技术基于所采集的牧区的设施信息构建牧区的虚拟地图，牧民可通过移动终端对所构建的虚拟地图进行查看，需要进一步说明的是，在具体实施过程中，此时所构建的虚拟地图仅包括牧区设施，不包括其中的牧场区域、牧群区域、越界数据、活动数据。

需要进一步说明的是，在具体实施过程中，所述区域划分模块获得牧场区域，对牧场区域进行划分以获得若干个牧群区域的过程包括：

根据所构建的牧区的虚拟地图，获得该牧区中所有可供放牧的区域，并将所获得的区域标记为牧场区域，根据牧民的实际需求对所获得的牧场区域进行划分，将牧场区域划分为若干个牧群区域，每个牧群区域仅放牧一种动物，各个牧群区域之间不相重叠，各个牧群区域之间也不相接触，且留有一定的空隙，并将所获得的牧场区域和牧群区域上传至牧区的虚拟地图进行可视化。

需要进一步说明的是，在具体实施过程中，所述边界设定模块对牧场区域和牧群区域的边界进行切分以获得边界监测段，并设置相应的边界监测点的过程包括：

对于牧场区域，获得牧场区域的边界，并将所获得的边界标记为牧场边界，对所获得的牧场边界进行切分，将牧场边界等分为若干个牧场边界监测段，各个牧场边界监测段之间首尾相连，共同将牧场区域包围起来，获得相邻牧场边界监测段之间的交点，将所获得的交点作为该牧场边界的牧场边界监测点，所获得的牧场边界监测段与牧场边界监测点数量相同，并将所获得的牧场边界监测段与牧场边界监测点上传至牧区的虚拟地图进行可视化；

对于牧群区域，以某一牧群区域为例，获得牧群区域的边界，并将所获得的边界标记为牧群边界，对所获得的牧群边界进行切分，将牧群边界等分为若干个牧群边界监测段，各个牧群边界监测段之间首尾相连，共同将牧群区域包围起来，获得相邻牧群边界监测段之间的交点，将所获得的交点作为该牧群边界的牧群边界监测点，所获得的牧群边界监测段与牧群边界监测点数量相同，以此类推，获得所有牧群区域的牧群边界监测段与牧群边界监测点，并将所获得的牧群边界监测段与牧群边界监测点上传至牧区的虚拟地图进行可视化。

需要进一步说明的是，在具体实施过程中，所述边界监测模块对动物的越界情况进行监测以获得越界数据，并生成相应的越出信号和越入信号的过程包括：

以牧场区域为例，获得牧场区域的所有牧场边界监测点，在所获得的牧场边界监测点上分别设置一个边界监测组，每个边界监测组由两个微波发射单元和两个微波接收单元所构成，以顺时针为正方向，通过所述微波发射单元向前方发射微波，通过所述微波接收单元对后方所发射的微波进行接收，在一般情况下，所述微波接收单元能够稳定地接收到所述微波发射单元所发射的微波，而当有动物越过牧场边界时，会穿过微波发射单元所发射的微波，进而导致微波发生信号变化，通过微波接收单元对微波发生信号变化的变化时间进行记录；

每个边界监测组中的两个微波发射单元和两个微波接收单元的设置规则如下：两个微波发射单元的连线平行于地面，且距离地面高度不超过所放牧的动物高度，两个微波发射单元之间的距离也不超过所放牧的动物长度，采取同样的方法对两个微波接收单元进行设置，保证每个微波接收单元均能稳定地接收到与其相应的微波发射单元所发射的微波；

将每个边界监测组中的靠近牧场区域内侧的微波发射单元和微波接收单元分别标记为内微波发射单元和内微波接收单元，将每个边界监测组中的靠近牧场区域外侧的微波发射单元和微波接收单元分别标记为外微波发射单元和外微波接收单元，当内微波接收单元监测到内微波发射单元所发射的微波发生信号变化时，将微波发生信号变化的变化时间标记为内变化时间，并将内变化时间标记为t_内，当外微波接收单元监测到外微波发射单元所发射的微波发生信号变化时，将微波发生信号变化的变化时间标记为外变化时间，并将外变化时间标记为t_外；

若t_内＜t_外，则将其标记为牧场越出状态，同时生成相应的牧场越出信号；

若t_内＞t_外，则将其标记为牧场越入状态，同时生成相应的牧场越入信号；

以此类推，采取同样的方法对牧群区域的牧群边界监测点进行同样的设置和监测，并获得相应的牧群越出信号和牧群越入信号，并将所设置的边界监测组以及所获得的越界数据上传至虚拟地图进行可视化，所述越界数据包括变化时间和越出信号以及越入信号。

需要进一步说明的是，在具体实施过程中，所述区域调节模块获得动物的活动数据的过程包括：

以某一牧群区域为例，为该牧群区域内所放牧的动物佩戴监测项圈，在所佩戴的项圈内设置有活动监测单元，通过所述活动监测单元对动物的活动行为进行监测以获得相应的活动数据，所述活动行为包括休息状态和运动状态，所述活动数据包括动物在休息状态和运动状态下的活动时间和活动区域，并将所获得的活动数据上传至虚拟地图进行可视化。

需要进一步说明的是，在具体实施过程中，所述区域调节模块根据所获得的活动数据和越界数据对牧群区域进行调节的过程包括：

当动物处于休息状态时，在虚拟地图中获得当前动物的活动区域，并获得该活动区域的中心，并将所获得的中心标记为休息点，获得距离休息点最近的牧群边界监测点，并将两点之间的距离标记为最近距离L_a，获得其他的牧群边界监测点与休息点之间的其他距离，并将所获得的其他距离标记为L_i，i为该牧群区域除最近监测点之外其他监测点的数量，i=1，2，……，n；

若L_i≥2L_a，则将其标记为移动监测点，将所有被标记为移动监测点的牧群边界监测点向内移动一个最近距离L_a以获得新的牧群区域，并将所获得的新的牧群区域标记为休息牧群区域，并将休息牧群区域上传至虚拟地图进行可视化；

若L_i＜2L_a，则不对其进行任何操作；

当动物处于运动状态时，采取同样的方法获得当前的最近距离L_b，以某一牧群边界监测段为例，设置监测周期T，根据所获得的越界数据对该牧群边界监测段最近一个监测周期内的越出次数进行统计，所述越出次数等于牧群越出信号的生成次数，并将所获得的越出次数标记为C_出，获得该牧群区域所放牧的动物总数，并将所获得的动物总数标记为C_总；

若C_出≥kC_总，则将其标记为移动监测段，以此类推，获得所有被标记为移动监测段的牧群边界监测段，将所获得的牧群边界监测段向外移动一个最近距离L_b以获得新的牧群区域，并将所获得的新的牧群区域标记为运动牧群区域，并将运动牧群区域上传至虚拟地图进行可视化；

若C_出＜kC_总，则不对其进行任何操作；

其中，k为大于0小于1的分数。

需要进一步说明的是，在具体实施过程中，所述信息反馈模块对越出信号和越入信号进行报警，并将其反馈至牧民处的过程包括：

在牧场边界监测点分别设置报警单元，所述报警单元连接有报警器，将报警单元与该牧场边界监测点的边界监测组进行绑定，当生成牧场越出信号和牧场越入信号时，通过所述报警单元控制报警器发出报警声；

设置反馈单元，通过所述反馈单元将越出信号和越入信号反馈至牧民处，并由牧民根据所获得的越出信号和越入信号进行后续处理，所述越出信号包括牧场越出信号和牧群越出信号，所述越入信号包括牧场越入信号和牧群越入信号。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方法而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方法进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方法的精神和范围。

Claims (8)

1.一种基于电子围栏的5G通信交互系统，包括主控中心，其特征在于，所述主控中心通信连接有地图构建模块、区域划分模块、边界设定模块、边界监测模块、区域调节模块、信息反馈模块；

所述地图构建模块用于利用GIS技术构建牧区的虚拟地图；

所述区域划分模块用于获得牧场区域，对牧场区域进行划分以获得若干个牧群区域；

所述边界设定模块用于对牧场区域和牧群区域的边界进行切分以获得边界监测段，并设置相应的边界监测点；

所述边界监测模块用于对动物的越界情况进行监测以获得越界数据，并生成相应的越出信号和越入信号；

所述区域调节模块用于获得动物的活动数据，并根据所获得的活动数据和越界数据对牧群区域进行调节；

所述信息反馈模块用于对越出信号和越入信号进行报警，并将其反馈至牧民处。

2.根据权利要求1所述的一种基于电子围栏的5G通信交互系统，其特征在于，所述地图构建模块构建牧区的虚拟地图的过程包括：

设置地图构建单元，通过所述地图构建单元对牧区的设施信息进行采集，利用GIS技术基于牧区的设施信息构建牧区的虚拟地图，牧民通过移动终端对所构建的虚拟地图进行查看。

3.根据权利要求2所述的一种基于电子围栏的5G通信交互系统，其特征在于，所述区域划分模块获得牧场区域，对牧场区域进行划分以获得若干个牧群区域的过程包括：

将牧区中所有可供放牧的区域作为牧场区域，根据牧民的实际需求对牧场区域进行划分以获得若干个牧群区域，并将所获得的牧场区域和牧群区域上传至牧区的虚拟地图进行可视化。

4.根据权利要求3所述的一种基于电子围栏的5G通信交互系统，其特征在于，所述边界设定模块对牧场区域和牧群区域的边界进行切分以获得边界监测段，并设置边界监测点的过程包括：

获得牧场区域和牧群区域的牧场边界和牧群边界，对牧场边界和牧群边界进行切分以获得若干个牧场边界监测段和牧群边界监测段，将相邻的边界监测段的交点作为相应的牧场边界监测点和牧群边界监测点，并将所获得的边界监测段与边界监测点上传至牧区的虚拟地图进行可视化。

5.根据权利要求4所述的一种基于电子围栏的5G通信交互系统，其特征在于，所述边界监测模块对动物的越界情况进行监测以获得越界数据，并生成相应的越出信号和越入信号的过程包括：

获得牧场区域的所有牧场边界监测点，在牧场边界监测点上设置边界监测组，每个边界监测组由两个微波发射单元和两个微波接收单元所构成，通过所述微波接收单元对所述微波发射单元所发射的微波进行接收，并在微波发生信号变化时对变化时间进行记录；

根据边界监测组的设置规则将两个微波接收单元分为内微波接收单元和外微波接收单元，并获得相应的内变化时间和外变化时间，根据内变化时间和外变化时间的比较结果获得牧场越出状态和牧场越入状态，并生成相应的牧场越出信号和牧场越入信号；

采取同样的方法对牧群区域的牧群边界监测点进行处理以获得相应的牧群越出信号和牧群越入信号，并将边界监测组和越界数据上传至虚拟地图进行可视化，所述越界数据包括变化时间以及越出信号和越入信号。

6.根据权利要求5所述的一种基于电子围栏的5G通信交互系统，其特征在于，所述区域调节模块获得动物的活动数据的过程包括：

设置活动监测单元，通过所述活动监测单元对动物的活动行为进行监测以获得相应的活动数据，所述活动行为包括休息状态和运动状态，所述活动数据包括动物在休息状态和运动状态下的活动时间和活动区域，并将所获得的活动数据上传至虚拟地图进行可视化。

7.根据权利要求6所述的一种基于电子围栏的5G通信交互系统，其特征在于，所述区域调节模块根据所获得的活动数据和越界数据对牧群区域进行调节的过程包括：

当动物处于休息状态时，获得当前动物的休息点，根据休息点获得最近牧群边界监测点和最近距离，获得其他牧群边界监测点与休息点之间的其他距离，根据最近距离与其他距离的比较结果获得移动监测点，将所有移动监测点向内移动一个最近距离以获得新的休息牧群区域，并将休息牧群区域上传至虚拟地图进行可视化；

当动物处于运动状态时，采取同样的方法获得当前的最近距离，设置监测周期，根据越界数据获得牧群边界监测段最近一个监测周期内的越出次数，获得牧群区域所放牧的动物总数，根据越出次数和动物总数的比较结果获得移动监测段，将所有移动监测段向外移动一个最近距离以获得新的运动牧群区域，并将运动牧群区域上传至虚拟地图进行可视化。

8.根据权利要求7所述的一种基于电子围栏的5G通信交互系统，其特征在于，所述信息反馈模块对越出信号和越入信号进行报警，并将其反馈至牧民处的过程包括：

设置报警单元，所述报警单元连接有报警器，当生成牧场越出信号和牧场越入信号时，通过所述报警单元控制报警器发出报警声；

设置反馈单元，通过所述反馈单元将越出信号以及越入信号反馈至牧民处，所述越出信号包括牧场越出信号和牧群越出信号，所述越入信号包括牧场越入信号和牧群越入信号。