CN205005691U - 智能放牧主从设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及通信领域，公开了一种智能放牧主从设备。本实用新型中，主设备佩戴于头牲畜，从设备佩戴于从牲畜。在主设备上设置BDS/GPS双模定位模块对牲畜群进行定位。主设备与从设备上分别设置近距离通信模块，实现主从设备之间信息的交互。主设备上还设有网络通信模块，主设备将通过定位模块获取的位置信息和从设备发送过来的从牲畜信息均通过网络通信模块发送至后台服务器，使得牧民实现远程智能放牧，无需人为在有效通讯范围内进行控制，减轻牧民的工作量。而且，由于只有主设备上设置定位模块和网络通信模块，所以还有效降低了成本。

Description

智能放牧主从设备

技术领域

本实用新型涉及通信领域，特别涉及通信领域。

背景技术

畜牧业在经济发展的早期阶段，常常表现为农作物生产的副业，然而随着经济的发展，畜牧业已成为完全独立的产业，并具有多项分支，当代的畜牧业正朝着规模化、标准化、产业化发展。但大多数的牧场放牧均为人工放牧，牧民需要跟随牧群到草场，忍受艰苦的工作环境。而且牧民只通过点数的方式对牧群进行管理，当牲畜丢失时，牧民并不能及时了解。因此牧民的工作强度大，放牧成本也相对较高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种智能放牧主从设备，从而实现无人放牧，使得牧民减轻工作强度，并降低成本。

为解决上述技术问题，本实用新型的实施方式提供了一种能放牧主从设备，包含：佩戴于头牲畜的主设备，佩戴于若干从牲畜的从设备，从设备的个数与从牲畜的个数相同；

主设备包含：用于获取头牲畜位置的定位模块，第一处理模块，第一近距离通信模块，网络通信模块；定位模块与第一近距离通信模块均连接于第一处理模块；第一处理模块与网络通信模块相连接；

从设备包含：第二处理模块，第二近距离通信模块；第二处理模块与第二近距离通信模块连接；

其中，第二近距离通信模块用于与主设备中的第一近距离通信模块交互信息。

本实用新型实施方式相对于现有技术而言，利用牲畜的群居天性，在主设备中设置定位模块、第一处理器、第一近距离通信模块和网络通信模块。主设备通过定位模块获取整个牲畜群体的位置信息，通过第一近距离通信模块与从设备进行信息的交互，通过网络通信模块实现与后台服务器之间的交互，通过与定位模块、第一近距离通信模块和网络通信模块均相连的第一处理器处理并发送信号。从设备中只有第二近距离通信模块和第二处理器。从设备通过第二近距离通信模块接收主设备发来的呼叫信号，通过与第二近距离通信模块相连的第二处理器处理呼叫信号，并发送响应信号，即实现了主从设备之间信息的交互，从而实现无人放牧，减轻牧民的工作强度。而且，只有主设备中才设有定位系统和网络通信系统，从设备的结构简单，也有效降低了成本。

另外，网络通信模块为基于全球移动通信系统(GlobalSystemforMobileCommunication，GSM)的通信网络。GSM是当前最常用的，也是最普遍的网络通信系统，网络容量大，传输稳定性高。

另外，主设备还包含北斗(BeiDouNavigationSatelliteSystem，BDS)通信模块，第一处理模块与北斗通信模块相连接。通过加入北斗通信模块，可以在没有网络信号的情况下，同样实现主从设备的无人放牧功能。

另外，第一近距离通信模块和第二近距离通信模块均为以下之一：433MHz通信模块、蓝牙通信模块、紫蜂协议(Zigbee)通信模块。主、从设备通过上述近距离通讯模块实现在一定范围内的通信功能，从而使得主设备与从设备之间进行信息的交互。其中，433MHz是我们国家免费开放的频段，可以直接使用，降低成本，且433MHz通信模块的传输距离较远，可实现真正意义上的智能放牧。而蓝牙通信模块则具有功耗低，危害小，应用简单，易于实现等优点。Zigbee通信模块是国外制定的通用局域无线网络标准，可实现高安全度的近距离无线通信。

另外，主设备中的定位模块为双模定位模块。采用双模定位的方式进一步优化了主设备的定位功能，增加了主设备的适用性和准确度。

另外，定位模块为全球定位模块(GlobalPositioningSystem，GPS)和北斗二代双模定位模块。美国的GPS定位模块与中国的北斗定位模块是目前较为常见的定位模式，使用BDS/GPS定位模块可以对设备进行准确定位。

另外，从设备还包含：用于采集从牲畜的体征数据的采集模块；采集模块的输出连接于第二处理器的输入；第二处理器通过第二近距离通信模块将采集模块采集的体征数据发送至主设备。在从设备上增加一个采集模块，采集从设备的体征信息，采集模块将采集到的体征信息发送给第二处理器，第二处理器再将处理后的体征信息通过第二近距离通信模块发送给主设备。设置采集模块可进一步完善主从设备智能放牧的功能，使得牧民更了解自己牲畜的体征信息，从而作出相应合理化的管理。

另外，采集模块包含以下任意一种或其任意组合：用于计算从牲畜的步数的计步器，用于获取从牲畜温度的温度传感器，用于获取从牲畜心跳的脉搏传感器。通过计算牲畜步数的计步器可以获得牲畜的运动量信息，从而可以看出牲畜是否为圈养；通过温度传感器和脉搏传感器可以获得牲畜的体温以及心跳，从而可以确定牲畜的健康状况，如果牲畜不健康，牧民还可以及时采取抢救措施。

附图说明

图1是根据本实用新型第一实施方式的主设备结构示意图；

图2是根据本实用新型第一实施方式的从设备结构示意图；

图3是根据本实用新型第二实施方式的主设备结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本实用新型各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。

本实用新型的第一实施方式涉及一种智能放牧主从设备。其中，主设备主要包含4个部分，分别为：定位模块、第一处理器、第一近距离通信模块和网络通信模块，定位模块与第一近距离通信模块均连接于第一处理器，第一处理器与网络通信模块相连接。

主设备佩戴于头牲畜，主设备通过定位模块获取整个牲畜群体的位置信息，并将所获得位置信息传送至第一处理器。第一近距离通信模块负责与从设备进行信息的交互，并将从设备发送过来的信息也传送至第一处理器。而主设备上设置的网络通信模块用于实现主设备与远距离后台服务器之间的通信，将通过定位模块获取的位置信息和从设备发来的响应信息一起发送至后台服务器。

主设备中的网络通信模块可以使用GSM网络通信技术，GSM是当前最常用的，也是最普遍的网络通信系统，网络容量大，传输稳定性高。

另外，主设备中的定位模块为双模定位模块，采用双模定位的方式可增加主设备的适用性和准确度。在定位系统中，国的北斗定位和美国的GPS定位都是当前较为成熟的定位技术，可以对设备进行较为准确的定位，因此主设备可以使用BDS/GPS双模定位模块，进一步优化主设备的定位功能，增加主设备定位的准确度。

从设备主要包含2个部分，分别为：第二处理器和第二近距离通信模块。第二处理器与第二近距离通信模块连接，其中，第二近距离通信模块用于与主设备中的第一近距离通信模块交互信息。

从设备佩戴于从牲畜，从设备通过第二近距离通信模块与主设备进行信息的交互，第二近距离通信模块将第一近距离通信模块发来的呼叫信号传递给第二处理器，第二处理器接收呼叫信号后发出响应信号，再通过第二近距离通信模块将响应信号传递给第一近距离通信模块，从而实现主从设备之间信息的交互。

通过上述主从设备之间的配合，牧民可以远程对牲畜群进行监控，整个过程无需人为介入。并且，由于牛、羊等畜牧类牲畜的群居天性，整个牲畜群中会存在一个头牲畜，其他从牲畜均会跟随头牲畜进行活动，根据头牲畜的位置就可以确定牲畜群的基本位置。因此，本实用新型的实施方式利用牲畜的群居天性，只在主设备中设有定位系统和网络通信系统，从设备的结构相对简单，也有效降低了成本。

另外，主从设备中分别设有的第一近距离处理模块与第二近距离处理模块可以使用433MHz无线传输，也可以使用蓝牙无线传输，还可以使用Zigbee技术进行短距离通信。其中，433MHz是我们国家免费开放的频段，可以直接使用，可降低成本，且433MHz通信模块的传输距离较远，因此可进一步提高智能放牧设备的准确性。而蓝牙通信模块则具有功耗低，危害小，应用简单，易于实现等优点。Zigbee技术是国外制定的通用局域无线网络标准，可实现高安全度的近距离通信。

在具体实施时，如图1所示，主设备启动后，BDS/GPS定位模块自动通过BDS/GPS天线接收准确的时间信息，确定主牲畜的位置信息，如具体的经纬度。

主设备通过BDS/GPS天线接收到表示自己的位置信息的射频信号后，将该射频信号传递给BDS/GPS双模定位模组，BDS/GPS双模定位模组再将接收到信号发送给主设备中的处理器。这里可将BDS/GPS双模定位模组与BDS/GPS天线的组合理解成上述的BDS/GPS双模定位模块。其中，BDS/GPS双模定位模组与第一处理器之间的信息传递可以通过串口通信的方式。串口通信即使用一根线发送数据，使用另外一根线接收数据，因此可大大节省数据收发的时间，提高了通信效率。

其中，可将GSM基带集成在处理器上，从而更方便快捷的实现主设备与远程服务器的通信。

主设备中的处理器在接收到位置信息后会对其进行处理，并将处理完成后的信号发送给GSM数传模组，GSM数传模组进行射频处理后通过GSM收/发天线将位置信号发送至后台服务器，从而牧民可远程查看到牲畜的位置信息。这里可将GSM数传模块与GSM收/发天线的组合理解成上述的网络通信模块，负责完成主设备与后台服务器之间的远距离通信。

另外，牧民可以远程查看到牛、羊等牲畜的准确数量，判断是否有牲畜丢失，具体实施时，主设备与从设备配合使用，主设备与从设备之间通过第一近距离通信模块与第二近距离通信模块进行信息的交互。此处以使用我国433MHz免费频率进行短距离无线通信为例，由于433MHz技术的通信距离较Zigbee技术的通信距离远，因此可降低误报率，而且，433MHz技术相对蓝牙技术成本更低。在主设备和各从设备中均设置433MHz无线通信模块，自制定通信协议，并通过跳频技术进一步增强433MHz的抗干扰能力，使其发射电流不大于16mAh，局域网内点对点的传输距离不低于400米。

主设备会通过第一近距离通信模块对周围一定范围内进行广播。图1中的433MHz数传模组启动后，会将射频信号通过433MHz天线自动对周围一定范围(如500米内)进行广播。这里，可以将433MHz数传模组与433MHz天线的组合理解为第一近距离通信模块。用户可以在装机配置时预先设置主从牲畜的分组，按照自然规律将同一牛群或者羊群设置成一个组，将其他牛群或者羊群设置成另外的组，不同组之间的牛群或者羊群不在一个范围内进行活动。头牛或者头羊佩戴的主设备发起广播后，因为同一组的从牛或者从羊在距离头牛或者头羊一定范围之内(如500米的范围内)，所以从牛或者从羊佩戴的从设备可以接收到主设备发出的信号。

图2给出了从设备的结构示意图，其中，433MHz数传模组会通过433MHz天线接收主设备发来的广播信号，并将该广播信号传递给处理器，处理器对广播信号进行处理并发出响应信号，可以将从牲畜对应的身份(Identification，ID)信息，打包返回433MHz数传模组，再由433MHz数传模组对响应信号进行射频处理，最后通过433MHz天线返回给主设备。这里的处理器即是上述从设备具有的第二处理器，该处理器可以是微控制单元(MicroControllerUnit，MCU)，又称单片机。这里的433MHz数传模组与433MHz天线构成了上述第二近距离通信模块。

其中，从设备中的MCU处理器与433MHz数传模组之间也使用串口连接。因为串口通信可以使用一根线发送数据，使用另外一根线接收数据，所以大大节省了数据收发的时间，提高了通信效率。

主设备中的433MHz数传模组通过433MHz天线接收到从设备发来的射频信号后，将该信号发送给主设备的处理器。主设备的处理器将统计所有响应过的从设备的ID信息，并将所有从设备的ID信息进行打包后转换成射频信号，通过GSM天线发送到后台服务器。从而牧民可以远程查看到在围绕在头牛或者头羊周边的从牛或者从羊的具体ID信息，确定牲畜的总数，检查是否有牲畜丢失，如有丢失，也可看出丢失牲畜的ID信息。

具体实施时，主设备可以采用轮询呼叫制度，对本组的从设备实施呼叫，轮询三次为一个周期，每次自启动只呼叫一个周期。可以等呼叫结束后再将结果信息与上述的位置信息和时间信息一起打包，由GSM数传模组转换成射频信号后通过GSM天线发送至后台服务器。

主设备与从设备均具有供电模块，主设备的供电模块将为定位模块、第一处理器、网络通信模块以及第一近距离通信模块供电。如图1中的6000mAh锂电池，将3.3V电压提供给处理器、BDS2/GPS双模定位模组、GSM数传模组和433MGHz数传模组。从设备的供电模块主要为采集模块、第二处理器以及第二近距离通信模块供电。且从设备的供电模块为纽扣电池。如图2所示，纽扣电池将1.8V的的电压提供给MCU处理器和433MHz数传模组。由于从设备的结构比较简单，需供电的模块也比较少，所以使用较小的纽扣电池。纽扣电池直径较大，厚度较薄，可有效减小从设备的尺寸。

另外，在具体实施时，第一和第二近距离无线通信模块也可以使用蓝牙无线通信或ZigBee无线通信，在主设备和各从设备中设置蓝牙无线通信模块或zigBee无线通信模块，主从设备通过蓝牙天线或zigBee天线进行数据的交互，实施方式与上述相同，这里不再赘述。

本实用新型的第二实施方式涉及一种智能放牧主从设备。第二实施方式在第一实施方式的基础上做了进一步改进，主要改进之处在于：主设备还设有北斗通信模块，第一处理模块与北斗通信模块相连接。第一处理模块将牲畜信息发送至北斗通信模块，北斗通信模块再将牲畜信息发送至远程服务器，从而实现主设备与远程服务器之间的通信。通过加入北斗通信模块，可以在没有GSM网络信号的情况下，同样实现主从设备的无人放牧功能，具体实施方式与第一实施方式基本相同，在此不再赘述。

本实用新型第三实施方式涉及一种智能放牧主从设备，第三实施方式在第一实施方式的基础上做了进一步改进，主要改进之处在于：从设备还包含用于采集从牲畜的体征数据的采集模块，采集模块的输出连接于从设备处理器的输入，从设备的处理器通过第二近距离通信模块将采集模块采集的体征数据发送至主设备。

具体实施时，主设备向从设备发起广播信号，从设备的第二近距离通信模块接收广播信号后，将广播信号发送给第二处理器，第二处理器将向采集模块发出采集信号。采集模块中主要包含用于计算从牲畜的步数的计步器，用于获取从牲畜温度的温度传感器，用于获取从牲畜心跳的脉搏传感器。通过计算牲畜步数的计步器可以获得牲畜的运动量信息，通过温度传感器和脉搏传感器可以获得牲畜的体温以及心跳信息，从而可以确定牲畜的健康状况。

采集模块启动后，将自动采集从牛或者从羊自从设备启动后到当前时间内总共走的步数信息、从牛或者从羊本身的体温信息、心跳信息等体征信息。采集结束后，采集模块将采集到的体征信息发送给第二处理器，第二处理器再将处理后的体征信息发送给第二近距离通信模块，第二近距离通信模块会将其体征信息转换成射频信号后发送给主设备。

其中，从牲畜的体征信息可以与从牲畜的ID信息一起打包发送给主设备。主设备也可以将获取的头牲畜位置信息、同组各从设备的ID信息与采集到的从牲畜的体征信息一起打包转换成射频信号发送至后台服务器。

另外，在采集模块中还可以设置环境温度、湿度等传感器，用于采集牲畜生存环境的温度和湿度，根据温度和湿度的变化，可以判断出牲畜生存环境的好坏，从而确定牲畜本身的质量。

设置采集模块可进一步完善主从设备智能放牧的功能，使得牧民更了解自己牲畜的体征信息，从而作出相应合理化的管理，提高牧群质量。

另外，主从设备可根据用户自定义的时间自动开启，用户可以在给头牛或者头羊安装主设备前对主从设备进行定时配置。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本实用新型的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本实用新型的精神和范围。

Claims (10)

1.一种智能放牧主从设备，其特征在于，包含：佩戴于头牲畜的主设备，以及佩戴于若干从牲畜的从设备，所述从设备的个数与从牲畜的个数相同；

所述主设备包含：

用于获取头牲畜位置的定位模块，第一处理模块，第一近距离通信模块，网络通信模块；

所述定位模块与所述第一近距离通信模块均连接于所述第一处理模块；

所述第一处理模块与所述网络通信模块相连接；

所述从设备包含：

第二处理模块，第二近距离通信模块；

所述第二处理模块与所述第二近距离通信模块连接；

其中，所述第二近距离通信模块用于与所述主设备中的第一近距离通信模块交互信息。

2.根据权利要求1所述的智能放牧主从设备，其特征在于，所述网络通信模块为基于全球移动通信系统GSM的通信网络。

3.根据权利要求1所述的智能放牧主从设备，其特征在于，所述主设备还包含：北斗通信模块；

所述第一处理模块与所述北斗通信模块相连接。

4.根据权利要求1所述的智能放牧主从设备，其特征在于，所述第一近距离通信模块和所述第二近距离通信模块均为以下之一：

433MHz通信模块、蓝牙通信模块、紫蜂协议Zigbee通信模块。

5.根据权利要求1所述的智能放牧主从设备，其特征在于，所述定位模块为双模定位模块。

6.根据权利要求5所述的智能放牧主从设备，其特征在于，所述定位模块为GPS/北斗二代双模定位模块。

7.根据权利要求1所述的智能放牧主从设备，其特征在于，所述主设备还包含：第一供电模块；

所述第一供电模块分别为所述定位模块，第一处理模块和第一近距离通信模块供电。

8.根据权利要求1所述的智能放牧主从设备，其特征在于，所述从设备包含：用于采集从牲畜的体征数据的采集模块；

所述采集模块的输出连接于所述第二处理模块的输入；

所述第二处理模块通过所述第二近距离通信模块将所述采集模块采集的体征数据发送至所述主设备。

9.根据权利要求8所述的智能放牧主从设备，其特征在于，所述采集模块包含以下任意一种或其任意组合：

用于计算从牲畜的步数的计步器，用于获取从牲畜温度的温度传感器，用于获取从牲畜心跳的脉搏传感器。

10.根据权利要求8所述的智能放牧主从设备，其特征在于，所述从设备还包含第二供电模块；

所述第二供电模块分别为所述采集模块，第二处理模块，第二近距离通信模块供电。