CN202179029U

CN202179029U - 一种用于检测奶牛活动量、静卧时间和体温的装置

Info

Publication number: CN202179029U
Application number: CN2011202160736U
Authority: CN
Inventors: 李法德; 王冉冉; 张宪刚; 田富洋
Original assignee: Shandong Agricultural University
Current assignee: Shandong Agricultural University
Priority date: 2011-06-23
Filing date: 2011-06-23
Publication date: 2012-04-04
Anticipated expiration: 2021-06-23

Abstract

本实用新型涉及一种用于检测奶牛活动量、静卧时间和体温的装置，由终端采集装置和上位机系统两部分组成；所述的终端采集装置由无源射频模块、无线通讯模块、信息检测部分、单片机系统和电池构成；所述的上位机系统由PC机、无线收发模块和射频接收模块组成；本实用新型通过安置在奶牛腿部或颈部的终端采集装置对奶牛活动量、静卧时间及体温的进行数据记录；通过终端采集装置与上位机系统的连接对奶牛相关信息进行无线传输，实现对奶牛发情期和奶牛健康状况的辅助监测，克服了已有技术存在的不足，操作简单。

Description

一种用于检测奶牛活动量、静卧时间和体温的装置

（一）技术领域

本发明涉及一种检测动物行为的系统，具体涉及一种检测奶牛活动量、静卧时间和体温的装置。

（二）背景技术

准确的发情诊断是提高奶牛繁殖率的重要技术环节。通常依靠人工观察的方法进行初步的发情诊断，对于规模较大的牛群，人工观察方法很容易出现遗漏，而且不能判断开始发情的时间。奶牛在开始发情后12小时左右配种的受胎率最高，因而确定发情开始的时间对于提高奶牛的受胎率极为重要。

目前生产中基本采用人工观察的方法进行奶牛发情的初步诊断，然后经过直肠检查对初步诊断发情的牛只进行确诊。人工观察方法依靠发情牛只接受其他牛只爬跨后站立不动（站立发情症状）进行初步诊断，由于其他牛只爬跨发情牛只的时间无法确定，牛只的发情时间亦无法确定。人工观察方法还容易出现遗漏观察，一是部分牛只有隐性发情现象，二是不能保证所有发情牛只都能被观察到。一项对370头牛人工观察发情诊断的统计结果表明，发情牛只出现站立发情症状的比例为90%左右，对于有站立发情症状的牛只，通过技术人员每天巡视一次，在早、中或晚巡视的检出率分别为53％、9％和26％，而每天早中晚各巡视一次的总检出率可以达到88%。因此，在要求技术人员每天巡视3次的情况下，检出率最高可以达到80%（0.9×0.88）左右，有20%的发情牛不能检出。在牛群较大或技术人员责任心不强的情况下，检出率更低。

（三）发明内容

为了解决上述技术问题，降低通过人工观察奶牛爬跨来判断奶牛发情所消耗的大量人力和物力，本发明的目的是提供一种检测奶牛活动量、静卧时间和体温的装置，通过安置在奶牛腿部或颈部的终端采集装置对奶牛活动量、静卧时间及体温的进行数据记录；通过终端采集装置与上位机系统的连接对奶牛相关信息进行无线传输，实现对奶牛发情期和奶牛健康状况的辅助监测，克服了已有技术存在的不足，操作简单。

本发明的技术方案如下：

一种用于检测奶牛活动量、静卧时间和体温的装置，包括终端采集装置和上位机系统两部分组成。

所述的终端采集装置由无源射频模块、无线通讯模块、信息检测部分、单片机系统和电池构成。其中：

所述的无源射频模块是市售的任何一种中远距离的无源射频卡或者电子标签。每个无源射频卡或电子标签具有唯一的电子编码，用来标示不同奶牛牛号。

所述的无线通讯模块是市售的任何一种集发射单元和接收单元于一体的低功耗无线传输模块，其中，无线通讯模块的发射端连接到单片机的接收数据输出端口，无线通讯模块的接收端连接到单片机的传输数据输入端口，并由单片机控制相关数据的发送和接收。其功能是收到上位机系统的无线收发模块发出的信号后，将终端采集装置采集到的奶牛活动量、静卧时间和体温数据发送到上位机系统，完成与上位机系统的双向通讯。

所述的信息检测部分包括市售的低功耗振动传感器、姿态传感器和PT1000，其中，振动传感器的信号输出端连接到单片机的I/O端口，将奶牛活动量转换为脉冲电信号，采集奶牛的活动量；姿态传感器的信号输出端连接到单片机的不同于振动传感器的I/O端口，将奶牛静卧时间转换成电信号，采集奶牛的静卧时间；PT1000的信号输出端连接到单片机的AD转换端口，将奶牛的体温转换为电信号，采集奶牛的体温。

所述的终端采集装置中的单片机系统是市售的低功耗单片机，其工作模式是中断触发模式。单片机是本系统的核心部分，其功能是对信息检测部分检测到的奶牛活动量、静卧时间和体温数据进行处理，控制无线通讯模块的唤醒，进而控制数据的发送和接收。

所述的电池是市售3 V或者3.6 V电池，其功能是向单片机、振动传感器、姿态传感器和PT1000、无线通讯模块提供电源。

所述的终端采集装置安装在具有防水、防震、防冲击功能的密封盒内，可佩戴在奶牛的腿部或颈部，PT1000的感温端暴露在密封盒外并与奶牛皮肤贴紧，奶牛佩戴密封盒后，PT1000的感温端需能够紧贴奶牛的皮肤。

所述的上位机系统由PC机、无线收发模块和射频接收模块构成的；其中：无线收发模块的信号输出端口通过485总线与PC机的串口或者USB口连接；射频接收模块的输出端口通过485总线与PC机的串口或者USB口连接，终端采集装置的无线通讯模块与上位机系统的无线收发模块进行无线通讯，终端采集装置的无源射频模块与上位机系统的射频接收模块进行射频通讯。

所述的无线收发模块是市售的任何一种集发射单元和接收单元于一体的无线传输模块。其功能是向终端采集装置的无线通讯模块发出信号，接收无线通讯模块发送的活动量、静卧时间和体温数据，完成与终端采集装置的双向通讯。

所述的射频接收模块是市售的射频卡或者电子标签识别器。其功能是当佩戴终端采集装置的奶牛经过挤奶或者补饲时候的必经通道时，读取终端采集装置中无源射频模块的信号，读出奶牛牛号，并通过485协议发送给PC机。

使用本发明时，将无线收发模块安装于奶牛养殖场的空旷地带，通过485协议连接到PC机，由于无线收发模块的检测距离大于300 m，因此可以随时接收到终端采集装置发出的无线信号。

将终端采集装置安装在具有防水、防震、防冲击功能的密封盒内，然后将其佩戴在奶牛的腿部或颈部，信息检测部分将奶牛的活动量、静卧时间和体温转换为电信号，由单片机进行数据处理，并存储到单片机数据寄存器中，通过程序设置，存储几组数据后，由单片机唤醒终端采集装置的无线通讯模块，并通过无线通讯方式将所有数据传送至上位机系统，然后无线通讯模块继续休眠，单片机数据寄存器中数据清零。

将射频接收模块安装于奶牛挤奶或者补饲时候的必经通道上，当佩戴终端采集装置的奶牛经过射频接收模块时，读取无源射频模块的信号，读出奶牛牛号，并通过485协议发送给PC机，PC机通过得到的奶牛牛号，调出该奶牛每一段时间的活动量、静卧时间和体温数据，利用上位机管理软件对数据进行分析，实现对奶牛发情期和奶牛健康状况的辅助监测。

由于上位机系统中，射频接收模块和无线收发模块是通过485协议与PC机连接的，使用的是9600的波特率，因此理论传输距离超过1.2 km，PC机可以放在距离射频接收模块和无线收发模块小于该范围之内的任意房间里。

本发明的有益效果在于：

本发明提供的一种检测奶牛活动量、静卧时间和体温的装置，克服了现有技术中存在的问题，第一，该检测装置安装方便，操作简单，可实现奶牛活动量、静卧时间和体温快速、方便的测量；第二，该检测装置由于采用低功耗休眠工作方式，所以普通电池能够持续工作一年左右，降低了成本，并具有防水、防震、防冲击功能，提高了装置的使用寿命;第三，该检测装置具有奶牛身份识别功能，由于采用无线技术，可远距离实现对奶牛活动量、静卧时间和体温的监测，从而降低了以往观测奶牛发情所消耗的人力和物力；第四，可以开发专用分析软件并建立相关数据库，使用户更方便及时地了解奶牛发情期及奶牛健康状况。

（四）附图说明

以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。

图1为本发明的整体结构框图。

图2为本发明终端采集装置的结构示意图。

图3为本发明终端采集装置的电路图。

图中1.上位机系统，2.PC机，3.射频接收模块，4.电池，5.终端采集装置，6.单片机系统，7.信息检测部分，8.无源射频模块，9.无线通讯模块，10.无线收发模块，11.振动传感器，12.姿态传感器，13.PT1000，14密封盒。

（五）具体实施方式

现结合附图介绍本发明的实施例。

如图所示，由PC机2和与PC机2连接在一起的无线收发模块10、射频接收模块3构成了上位机系统1；由无源射频模块8、无线通讯模块9、信息检测部分7、单片机系统6和电池4构成了终端采集装置5，上位机系统1中的无线收发模块10是市售的任何一种集发射单元和接收单元于一体的无线传输模块，其信号输出端口通过485总线与PC机2的串口或者USB口连接，上位机系统1中的射频接收模块3是市售的射频卡或者电子标签识别器，其信号输出端口通过485总线与PC机2的串口或者USB口连接。

终端采集装置5的无线通讯模块9也是市售的任何一种集发射单元和接收单元于一体的无线传输模块，它的发射端连接到单片机的接收数据输入端口，接收端连接到单片机的传输数据输出端口，并由单片机控制相关数据的发送和接收。由振动传感器11，姿态传感器12和PT100013构成了信息检测部分7，它时刻检测奶牛的活动量、静卧时间和体温状况，其中振动传感器11的信号输出端连接到单片机的I/O端口，姿态传感器12的信号输出端连接到单片机的不同于振动传感器的I/O端口，PT1000 13的信号输出端连接到单片机的AD转换端口。信息检测部分7将奶牛活动量、静卧时间和体温转换成电信号，存储在单片机的数据存储器。单片机系统6采用的是静态低功耗控制器，工作模式为中断触发模式。电池4是市售3V或者3.6V电池，为单片机系统6、无线通讯模块9、信息检测部分7提供电源。终端采集装置安装在具有防水、防震、防冲击功能的密封盒14内，可佩戴在奶牛的腿部或颈部。PT1000 13的感温端暴露在密封盒外并与奶牛皮肤贴紧，奶牛佩戴密封盒后，PT100013的感温端需能够紧贴奶牛的皮肤。

本发明设有数据处理与存储、数据通讯和数据采集等功能。数据存储可采用片内存储器或片外存储器；数据通讯采用无线传输进行单片机与PC机的通讯。采用的技术方案：将上位机系统的无线收发模块安装于奶牛养殖场的空旷地带，终端采集装置安置在奶牛腿部或颈部，终端采集装置的信息检测部分将奶牛的活动量、静卧时间和体温转换为电信号，通过无线通讯方式将所有数据传送至上位机系统；将射频接收模块安装于奶牛挤奶或者补饲时候的必经通道上，当奶牛经过时，读取无源射频模块的信号，读出奶牛牛号，并通过485协议发送给PC机，PC机调出该奶牛每一段时间的活动量、静卧时间和体温数据，利用上位机管理软件对数据进行分析，活动量增加、静卧时间变短、体温略升高，可以判定奶牛处于发情期；相反，活动量降低、静卧时间变长、体温变低或很高，可以判定奶牛可能处于发病期，因此，通过分析各数据，可实现对奶牛发情期和奶牛健康状况的辅助监测。

Claims

1.一种用于检测奶牛活动量、静卧时间和体温的装置，其特征在于由终端采集装置和上位机系统两部分组成；所述的终端采集装置由无源射频模块、无线通讯模块、信息检测部分、单片机系统和电池构成；所述的上位机系统由PC机、无线收发模块和射频接收模块组成；所述的无线收发模块的信号输出端口通过485总线与PC机的串口或者USB口连接；所述的射频接收模块的输出端口通过485总线与PC机的串口或者USB口连接；所述的无线通讯模块的发射端连接到单片机的接收数据输出端口，无线通讯模块的接收端连接到单片机的传输数据接收端口，并由单片机控制相关数据的发送和接收；所述的信息检测部分由低功耗振动传感器、姿态传感器和PT1000组成，其中振动传感器的信号输出端连接到单片机的I/O端口，姿态传感器的信号输出端连接到单片机的不同于振动传感器的I/O端口，PT1000的信号输出端连接到单片机的AD转换端口；所述的终端采集装置安装在具有防水、防震、防冲击功能的密封盒内，佩戴在奶牛的腿部或颈部，PT1000的感温端暴露在密封盒外并与奶牛皮肤贴紧，奶牛佩戴密封盒后，PT1000的感温端能够紧贴奶牛的皮肤；所述的终端采集装置的无线通讯模块与上位机系统的无线收发模块进行无线通讯，终端采集装置的无源射频模块与上位机系统的射频接收模块进行射频通讯。

2.根据权利要求1所述的一种用于检测奶牛活动量、静卧时间和体温的装置，其特征在于所述的无线收发模块是市售的任何一种集发射单元和接收单元于一体的低功耗无线传输模块。

3.根据权利要求1所述的一种用于检测奶牛活动量、静卧时间和体温的装置，其特征在于所述的射频接收模块是市售的射频卡或者电子标签识别器。

4.根据权利要求1所述的一种用于检测奶牛活动量、静卧时间和体温的装置，其特征在于所述的无源射频模块是市售的任何一种中远距离的无源射频卡或者电子标签。

5.根据权利要求1所述的一种用于检测奶牛活动量、静卧时间和体温的装置，其特征在于所述的无线通讯模块是市售的任何一种集发射单元和接收单元于一体的无线传输模块。

6.根据权利要求1所述的一种用于检测奶牛活动量、静卧时间和体温的装置，其特征在于所述的单片机系统是市售的低功耗单片机，其工作模式是中断触发模式。

7.根据权利要求1所述的一种用于检测奶牛活动量、静卧时间和体温的装置，其特征在于终端采集装置中的电池是市售3 V或3.6 V电池。