CN204374730U - 基于物联网的rfid鹿养殖智能监控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于物联网的RFID鹿养殖智能监控系统，属于鹿养殖技术领域。本系统包括多个无线传感器网络节点、ZigBee路由节点、ZigBee以太网网关、服务器、客户端和视频监控系统；其中所述无线传感器网络节点通过ZigBee路由节点连接ZigBee以太网网关，ZigBee以太网网关接入服务器连接客户端以传输数据；其中所述视频监控系统包括摄像机、交换机、硬盘录像机和显示器，所述摄像机通过交换机连接硬盘录像机以接收每一鹿圈的视频数据，并通过显示器显示数据。所述的无线传感器网络节点包括电子项环、射频读写监测节点、饮水监控节点、进食监控节点、喷淋控制节点和日照监控节点。本系统实现了鹿场环境智能调控、科学化饲养管理、疾病预防智能预警，提高鹿产品品质及产量。

Description

基于物联网的RFID鹿养殖智能监控系统

技术领域

本实用新型涉及一种基于物联网的RFID鹿养殖智能监控系统，属于梅花鹿养殖技术领域。

背景技术

我国是养鹿大国，现存栏梅花鹿约60万头，居世界第一。梅花鹿是世界主要的药用经济动物，梅花鹿的人工养殖主要目的是获取鹿茸，鹿茸具有特殊疗效，副产品种类多，用途广，是我国内销及外贸出口的重要物资。作为中国梅花鹿之乡，吉林省的梅花鹿种群优势明显。

从2011年开始，吉林省政府颁发的一系列政策，任务明确指出将家养梅花鹿作为吉林省特色资源产业重点发展，在保持鹿野性的前提下，进一步建设标准化规模养殖、繁育和生产基地，提高产品品质，延长产业链条，形成大投入、大市场、大品牌、大效益的发展格局，壮大“中国梅花鹿之乡”。

在国家政策导向的推动下，经过近几十年的发展，家鹿养殖已初步形成了产业体系。饲养鹿的主要目的是为获得高产优质的鹿茸和较高的经济效益。但在养鹿的生产实践中，有许多因素可影响到鹿茸的生长和养鹿的经济效益，其中鹿茸生长的速度与气候条件有密切的关系。气候条件包括光照、温度、湿度等许多因素，它们对鹿茸的生长共同起着综合影响的作用。科学实验和实践证明，光照时间长可以促进鹿茸的生长，增加鹿茸产量。温度和湿度对鹿茸的生长发育也有很大影响。早春气温低，阳光弱，湿度小，鹿茸生长就缓慢。夏季气温高，温、湿度适宜，鹿茸生长就快。若夏季干旱少雨，鹿茸生长发育就缓慢；雨后初情，气温高，湿度大，鹿茸生长的就特别快。所以，温暖潮湿、光照时间长的气候条件是鹿茸生长最理想的环境。同时，实践证明；好的饲养管理，有利于鹿茸的生长，提高鹿茸产量；鹿的健康状态越好，鹿茸产量越高。

目前，养鹿场依旧采用传统的饲养方式，由于人为因素造成的产品品质不稳定、产量低、效益差、资源损耗严重等问题长期存在。目前，还没有一套成熟的系统能够实现自动监控家鹿养殖环境。虽然基于物联网的RFID的技术已经应用在猪、奶牛养殖的自动监控之中，但是由于鹿的生活习性不同于猪、奶牛的生活习性，鹿养殖场要模拟鹿的野生环境，所以其尚不可直接应用到鹿养殖之中。

现有相关畜牧养殖技术中存在一下诸多缺点，使其在推广使用中遇到诸多问题。如（一）动物电子标签只能标识每头鹿，存储鹿的ID、检疫时间、年龄等数据信息，存储量小，功能单一，与监测动物健康情况的系统是两个独立的体系，目前动物电子标签仍以耳标为主，而大多数的养殖户以农民为主，绝大多数的农民都不愿意选用耳标标签，怕其影响家畜的生长。而本实用新型中将RFID标识技术与监测动物的健康情况结合在一起，设计研发了电子项环。电子项环不仅能实现动物电子标签实现的所有功能，而且其内部存储空间更大，集成有计步器、体温传感器，可测量鹿的运动量及相对体表温度。

（二）现有畜牧养殖系统中的RFID射频识别系统与环境监测系统是两个独立的工作体系，而且每一个射频读写器都必须设置一个网址，其数据必须通过路由、交换机传输到服务器，不能实现无线自组网将所有信息汇聚到一点后，再上传到服务器。而本实用新型专利将射频读写技术、传感器技术和无线传感器网络技术结合在一起，并应用ZigBee技术与其他工作节点组成一个无线传感器网络，通过ZigBee以太网网关即可将数据上传到服务器，大大减少了布线、节约成本、安装更加便捷。

（三）现有畜牧系统中目前没有将调节光照强度的技术应用其中，本实用新型中的日照监控节点，针对鹿茸生长对光照强度、光照时间的特殊需求，结合专家系统对鹿场的设备进行智能调节，提高了鹿产品产量和品质。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种部署操作简单、安装便捷、成本低廉，可以对鹿场环境进行智能调控、对疾病进行智能预警和诊断、对鹿进行精细化喂养、监控鹿生活状态的基于物联网的RFID鹿养殖智能监控系统。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：

一种基于物联网的RFID鹿养殖智能监控系统包括多个无线传感器网络节点、ZigBee路由节点、ZigBee以太网网关、服务器、客户端、视频监控系统；其中所述无线传感器网络节点通过ZigBee路由节点连接ZigBee以太网网关， ZigBee以太网网关接入服务器连接客户端以传输数据；其中所述视频监控系统包括摄像机、交换机、硬盘录像机和显示器，所述摄像机通过交换机连接硬盘录像机以接收每一鹿圈视频信息的数据，并通过显示器显示数据。

作为上述技术方案的优选，所述的无线传感器网络节点包括电子项环、射频读写监测节点、饮水监控节点、进食监控节点、喷淋控制节点和日照监控节点。

作为上述技术方案的优选，所述的电子项环包括射频接口部分、控制部分和传感器部分；射频接口部分包括接收部分、发送部分和公共电路部分；控制部分包括微处理器、存储器和编解码电路；传感器部分包括体温传感器和计步器。

作为上述技术方案的优选，所述的射频读写监测节点包括无线微处理单元、传感器单元、射频读写单元、数据传输单元、调试单元和电源管理单元；所述传感器单元、射频读写单元、数据传输单元、调试单元分别与无线微处理单元相连接。

作为上述技术方案的优选，所述的日照监控节点包括无线微处理单元、光照度采集单元、日照调控单元、数据传输单元、电源管理单元和调试单元；所述光照度采集单元、日照调控单元、数据传输单元和调试单元分别与无线微处理单元相连接。

作为上述技术方案的优选，所述的传感器单元包括温湿度传感器、氨气传感器以及它们的相应电路接口，实时采集鹿圈内的温度、湿度、氨气浓度；射频读写单元包括RFID基站模块、声光提示电路、继电器驱动电路；数据传输单元包块6DB 2.4GHz天线接口，RS232通讯接口、USB2.0通讯接口；调试单元包块复位电路、LED指示电路，RS232串口调试电路；电源管理单元为蓄电供电电源，为无线微处理单元、传感器单元、射频读写单元、数据传输单元、调试单元供电。

作为上述技术方案的优选，所述的光照度采集单元采用BH1750FVI数字光照强度传感器实时采集鹿圈内光照强度，通过IIC串行通信接口与无线微处理单元连接；

作为上述技术方案的优选，所述的无线微处理单元均为工业级ZigBee模块，其无线通信距离最远可达1km。

本实用新型的有益效果是：在模拟鹿野生环境的基础上，应用物联网RFID技术，建立了一套集鹿养殖环境数字化调控、疾病智能预警和诊断、数字化精细喂养为一体的鹿养殖智能监控系统。针对现有畜牧养殖系统的不足进行改进，使养殖设备更具智能性、安装更加便捷、维修更加方便，减少了布线、大大节约了成本，同时针对鹿茸生长对环境、饲养、疾病预防的特需求，实现对鹿场设备的智能调控，大大提高了鹿产品的质量、品质及产量。

附图说明

图1为基于物联网的RFID鹿养殖智能监控系统拓扑图；

图2为本发明的电子项环结构图；

图3为本发明的射频读写监测节点结构图；

图4为本发明的日照监控节点结构图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

如图1所示，本实用新型的实施例提供了一种基于物联网的RFID鹿养殖智能监控系统，包括多个无线传感器网络节点、ZigBee路由节点、ZigBee以太网网关、服务器、客户端、视频监控系统；其中所述无线传感器网络节点通过ZigBee路由节点连接ZigBee以太网网关， ZigBee以太网网关接入服务器连接客户端以传输数据；其中所述视频监控系统包括摄像机、交换机、硬盘录像机和显示器，所述摄像机通过交换机连接硬盘录像机以接收每一鹿圈视频信息的数据，并通过显示器显示数据。

所述的无线传感器网络节点包括电子项环、射频读写监测节点、饮水监控节点、进食监控节点、喷淋控制节点和日照监控节点。

图2为本发明的电子项环结构图，在本实例中，所述的RFID电子项环是佩戴在鹿的脖子上的一种RFID电子标签，该电子项环不仅能够标识每头鹿，存储鹿的ID、检疫时间、年龄等数据信息，而且其内部集成有计步器、体温传感器，可测量鹿的运动量及相对体表温度。

RFID电子项环内部结构包括射频接口部分11、控制部分12和传感器部分13；

射频接口部分11主要由接收部分14、发送部分15和公共电路部分16组成；接收部分14主要的功能是将天线上接收到的ASK幅度调制信号进行解调，恢复出数字基带信号，再送到控制部分进行解码处理；发送部分15的主要功能是将控制部分处理好的数字编码信号进行ASK幅度调制，进行放大后，送到天线端发给射频读写监测节点的射频读写单元26；公共电路部分16是指射频接口部分中除了发送和接收部分剩下的电路，包括电源产生电路、限幅电路、 时钟恢复电路、复位电路等；

控制部分12包括微处理器18、存储器19和编解码电路17；

图3为本发明的射频读写监测节点结构图，在本实例中，所述的射频读写监测节点包括无线微处理单元25、传感器单元23、射频读写单元26、数据传输单元22、调试单元24和电源管理单元30；所述传感器单元23、射频读写单元26、数据传输单元22、调试单元24分别与无线微处理单元25相连接；

射频读写监测节点外接1～4全向天线实现对鹿圈的全面覆盖；

无线微处理单元25采用工业级32bit超低功耗的JN5148-001-M04模组，其核心芯片是一种高功率的ZigBee芯片，即JN5148，其有效无线通信距离高达1km；

传感器单元23包括温湿度传感器、氨气传感器以及它们的相应电路接口，其可实时采集鹿圈内的温度、湿度、氨气浓度；射频读写单元26包括RFID基站模块、声光提示电路、继电器驱动电路；数据传输单元22包块6DB 2.4 GHz天线接口，RS232通讯接口、USB2.0通讯接口；调试单元24包块复位电路、LED指示电路，RS232串口调试电路；电源管理单元30为蓄电供电电源，为无线微处理单元25、传感器单元23、射频读写单元26、数据传输单元22、调试单元供电24，将AC220V的市电转换为DC12V、DC5V、DC3.3V、DC3V和DC-3V电源；DC12V和DC5V为射频读写单元26供电， DC3V和DC-3V为传感器单元23供电，DC3.3V为无线微处理单元25、数据传输单元22和调试单元24供电；

图4是本发明的日照监控节点结构图，在本实例中，所述的日照监控节点包括无线微处理单元33、光照度采集单元34、日照调控单元35、数据传输单元31、电源管理单元36和调试单元32；所述光照度采集单元34、日照调控单元35、数据传输单元31和调试单元32分别与无线微处理单元33相连接；

无线微处理单元33采用工业级32bit超低功耗的JN5148-001-M04模组，其核心芯片是一种高功率的ZigBee芯片，即JN5148，其有效无线通信距离高达1km；

光照度采集单元34利用BH1750FVI数字光照强度传感器实时采集鹿圈舍内光照强度，通过IIC串行通信接口与无线微控制器JN5148的DIO连接；

日照调控单元35包括继电器控制模块、电流调控模块、操控模式切换电路和日照灯；继电器控制模块用于隔离日照调控单元和无线微处理单元及光照度采集单元，同时控制日照灯的点亮与关闭；电流调控模块控制日照灯的工作电流，从而调控日照灯的亮度；操控模式切换电路用于自动调控模式和手动调控模式的切换；日照灯用于鹿圈补光，延长日照时长；

数据传输单元31包块6DB 2.4 GHz天线接口，RS232通讯接口、USB2.0通讯接口；2.4GHz天线接口用于射频读写监测节点与无线传感器网络中的其他无线节点相互通信，RS232通讯接口、USB2.0通讯接口用于节点与上位机直接数据通讯或者在线调试；

调试单元32包块复位电路、LED指示电路，RS232串口调试电路；复位电路用于复位射频读写监测节点的运行状态；LED指示电路包括红、绿、黄三个不同颜色的发光二极管，绿色灯为电源指示灯，黄色灯亮表示节点启动运行正常，红色灯指示节点组网状态，红灯亮表示该节点成功加入无线传感器网，可正常向上位机传输数据信息；

电源管理单元36为蓄电供电电源，为无线微处理单元33、光照度采集单元34、日照调控单元35、数据传输单元31、调试单元32供电，将AC220V的市电转换为DC12V、DC5V、DC3.3V电源；DC12V、DC5V为日照调控单元35供电， DC3.3V为无线微处理单元33、数据传输单元31、光照度采集单元34和调试单元32供电；

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于物联网的RFID鹿养殖智能监控系统，包括多个无线传感器网络节点、ZigBee路由节点、ZigBee以太网网关、服务器、客户端和视频监控系统；其中所述无线传感器网络节点通过ZigBee路由节点连接ZigBee以太网网关，ZigBee以太网网关接入服务器连接客户端以传输数据；其中所述视频监控系统包括摄像机、交换机、硬盘录像机和显示器，所述摄像机通过交换机连接硬盘录像机以接收每一鹿圈视频信息的数据，并通过显示器显示数据。

2.根据权利要求1所述一种基于物联网的RFID鹿养殖智能监控系统，其特征在于：所述的无线传感器网络节点包括电子项环、射频读写监测节点、饮水监控节点、进食监控节点、喷淋控制节点和日照监控节点。

3.根据权利要求2所述一种基于物联网的RFID鹿养殖智能监控系统，其特征在于：所述的电子项环包括射频接口部分（11）、控制部分（12）和传感器部分(13)；射频接口部分(11)包括接收部分(14)、发送部分(15)和公共电路部分(16)；控制部分(12)包括微处理器(18)、存储器(19)和编解码电路(17)；传感器部分(13)包括体温传感器(20)和计步器(21)。

4.根据权利要求2所述一种基于物联网的RFID鹿养殖智能监控系统，其特征在于，所述的射频读写监测节点包括无线微处理单元(25)、传感器单元(23)、射频读写单元(26)、数据传输单元(22)、调试单元(24)和电源管理单元(30)；所述传感器单元(23)、射频读写单元(26)、数据传输单元(22)、调试单元(24)分别与无线微处理单元(25)相连接。

5.根据权利要求2所述一种基于物联网的RFID鹿养殖智能监控系统，其特征在于，所述的日照监控节点包括无线微处理单元(33)、光照度采集单元(34)、日照调控单元(35)、数据传输单元(31)、电源管理单元(36)和调试单元(32)；所述光照度采集单元(34)、日照调控单元(35)、数据传输单元(31)和调试单元(32)分别与无线微处理单元(33)相连接。

6.根据权利要求4所述的一种基于物联网的RFID鹿养殖智能监控系统，其特征在于，所述的传感器单元(23)包括温湿度传感器、氨气传感器以及它们的相应电路接口，实时采集鹿圈内的温度、湿度、氨气浓度；射频读写单元(26)包括RFID基站模块(28)、声光提示电路(27)、继电器驱动电路(29)；数据传输单元(22)包块6DB 2.4 GHz天线接口，RS232通讯接口、USB2.0通讯接口；调试单元(24)包块复位电路、LED指示电路，RS232串口调试电路；电源管理单元(30)为蓄电供电电源，为无线微处理单元(25)、传感器单元(23)、射频读写单元(26)、数据传输单元(22)、调试单元(24)供电。

7.根据权利要求5所述的一种基于物联网的RFID鹿养殖智能监控系统，其特征在于，所述的光照度采集单元(34)采用BH1750FVI数字光照强度传感器实时采集鹿圈舍内光照强度，通过IIC串行通信接口与无线微处理单元(33)连接。

8.根据权利要求4或5所述的一种基于物联网的RFID鹿养殖智能监控系统，其特征在于，所述的无线微处理单元(25)和无线微处理单元(33)均为工业级ZigBee模块。