CN205029771U - 一种智能放牧系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及通信领域，公开了一种智能放牧系统。本实用新型中，该系统包含：航拍无人机、用于控制所述航拍无人机飞行路线的飞控中心、远程服务器、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；所述主设备与从设备相连接，所述主设备与所述从设备组建为无线网格网络mesh网络；所述主设备与所述远程服务器通信连接；所述远程服务器与所述飞控中心通信连接；所述飞控中心与所述航拍无人机连接。通过该系统实现数字化远程监控，而且能使牧民轻松查看牧群的生存状态。从而实现无人放牧。

Description

一种智能放牧系统

技术领域

本实用新型涉及通信领域，特别涉及一种智能放牧系统。

背景技术

随着科学技术的发展，放牧技术也朝着智能化发展。但是本发明的发明人发现我国牧民大多数还是沿袭着古老的传统，依靠人工管理看护着牧群，既不能远程监控牧群，又占据了牧民大量的精力。少数牧民通过装设红外线高清摄像头来管理看护牧群，相比传统放牧方式，此方式不但只适合圈养，而且依然需要牧民消耗很多精力来监控牧群。还并不能远程监控。而且，现有放牧技术都不能使养殖者或者牧民很轻松的查看牧群的位置和牧群的生存状态。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种智能放牧系统，使能够实现数字化远程监控，还能实现牧民足不出户就能查看牧群的生存状态，从而实现无人放牧。

为解决上述技术问题，本实用新型的实施方式提供了一种智能放牧系统，包含：航拍无人机、用于控制所述航拍无人机飞行路线的飞控中心、远程服务器、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；所述主设备与从设备相连接，所述主设备与所述从设备组建为无线网格网络mesh网络；所述主设备与所述远程服务器通信连接；所述远程服务器与所述飞控中心通信连接；所述飞控中心与所述航拍无人机连接。

本实用新型实施方式相对于现有技术而言，提供了一种智能放牧系统，主要包括航拍无人机、飞控中心、远程服务器、主设备和从设备。将主设备佩戴于头牲畜，从设备佩戴于从牲畜，主设备与从设备相连，主设备与从设备组建为无线网格网络mesh网络，通过mesh网络实现主设备与从设备之间信息的交互。主设备与远程服务器之间通信连接，主设备可将牲畜群信息发送至远程服务器。远程服务器与飞控中心通信连接，远程服务器将收到的牲畜信息发送至飞控中心。飞控中心与航拍无人机连接，飞控中心根据远程服务器发来的信息控制无人机的航拍路线。无人机按照航拍路线进行航拍，并将航拍图像回传给飞控中心，从而牧民可以远程查看到野外牲畜的具体情况，无需牧民现场放牧，减轻牧民的工作强度，有效降低了人工成本，并且利用无人机进行航拍，其成本低，无人员伤亡风险，机动性能好，使用也方便。

另外，智能放牧系统还包含终端设备；终端设备与所述远程服务器相连接。牧民可以通过终端设备获取远程服务器接收到的牧群信息，以及无人机反馈的航拍图像，真正做到远程放牧。

另外，智能放牧系统还包含视频服务器；视频服务器分别与飞控中心和终端设备相连接。飞控中心接收到无人机发送的航拍视频后，通过视频服务器发送至终端设备。视频服务器对航拍视频数据进行压缩、存储及处理，以满足存储和传输的要求，从而牧民可以在终端设备上查看到野外牧群的生存状态，进行有效监控。

另外，所述智能放牧系统还包含：网络通信基站；所述主设备通过所述网络通信基站与所述远程服务器相连接。所述智能放牧系统还可以包含：北斗通信卫星；所述主设备通过所述北斗通信卫星与所述远程服务器相连接。不仅使主设备可以通过网络通信基站将从设备的响应结果发送给远程服务器，而且由于网络通信基站使用范围广，从而使本实用新型的智能放牧系统能够广泛的应用。在移动通讯信号差或没有移动通讯信号覆盖乃至移动通讯信号好时都可以使用北斗通信卫星进行通信，使本实用新型的智能放牧系统能够得到更为广泛的应用。

另外，所述智能放牧系统还包含：飞行数传电台；所述航拍无人机通过所述飞行数传电台与所述飞控中心相连接。飞行数传台电能使航拍无人机拍摄的图像和视频上传至飞控中心，也能使航拍无人机接收到飞控中心发送的飞控指令，起到了桥梁纽带的作用，从而使本系统更加完善。

另外，所述智能放牧系统还包含：用于与所述主设备进行信号交互的定位卫星。定位卫星能够在需要监控牧群时对戴有头设备的头牲畜进行定位，从而实现主设备的定位功能，从而获得牲畜群体的准确位置信息。

另外，所述智能放牧系统包含多个所述mesh网络，使得在该系统内可任意加入牧群或牲畜，同时不会影响每个牧群与远程服务器的通信质量，而且还能确保mesh网络稳定性，另外由于主设备只能收到同一mesh网络下的从设备的响应结果，从而方便统计管理。

另外，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，远程通信模块；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远程通信模块相连接；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。由于从设备在接收到主设备发送的信息后，能够自动响应主设备，主设备将从牲畜在头牲畜附近的信息通过远程通信模块发送出去，从而实现该智能放牧系统的远程监控功能。而且还由于牲畜的群居天性，头牲畜的位置就是牧群的位置，从而使得只需佩戴于头牲畜的主设备有定位功能，佩戴于从牲畜的从设备不需要定位功能，从而降低该系统的成本，提高本系统的实用性。

另外，所述从设备还包含：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。由于采集模块能采集牲畜的体征数据，发送给主设备，进而使得后台服务中心能通过分析处理所述数据从而得到牲畜的健康状况，使生病的牲畜得到更为及时的治疗，还能更准确判断牲畜的价值，从而增加牧民的收益。

另外，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。能够使本实用新型的使用方式灵活多变，得到更加详细的牲畜健康状况的资料，能更为准确的辨别生病的牲畜，使其得到及时的治疗，还能更准确判断牲畜的价值，从而增加牧民的收益。

附图说明

图1是根据本实用新型第一实施方式的智能放牧系统的结构示意图；

图2是根据本实用新型第一实施方式的智能放牧系统中主设备结构示意图；

图3是根据本实用新型第一实施方式的智能放牧系统中从设备结构示意图。

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系统。如图1所示，智能放牧系统包含：航拍无人机、用于控制所述航拍无人机飞行路线的飞控中心、远程服务器、佩戴于头牲畜的主设备、佩戴于若干从牲畜的从设备，用于与所述主设备进行信号交互的定位卫星、终端设备、视频服务器、网络通信基站以及飞行数传电台。

其中，从设备的个数与从牲畜的个数相同；主设备与从设备相连接，主设备与从设备组建为无线网格网络mesh网络；主设备与远程服务器通信连接；远程服务器与飞控中心通信连接；远程服务器与终端设备相连接；视频服务器分别与飞控中心和终端设备相连接；飞控中心通过飞行数传电台与航拍无人机连接；主设备通过网络通信基站与远程服务器相连接。

将主设备佩戴于头牲畜，从设备佩戴于从牲畜，主设备与对应的各从设备相连，且主设备与对应的各从设备组建为一个无线网格网络mesh网络，主设备与从设备通过mesh网络实现主、从设备之间信息的交互。

主设备与远程服务器之间的通信方式有多种，可以通过网络通信基站来实现，也可以通过北斗通信卫星来实现。网络通信基站可以是当前应用最广泛的全球移动通信系统(GlobalSystemforMobileCommunication，GSM)的通信基站。主设备将牲畜信息上传至GSM通信基站或者北斗卫星，GSM通信基站或者北斗卫星再将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远距离通信。因此，本实施方式中的智能放牧系统可以同时包含网络通信基站和北斗通信卫星，也可以包含二者之一，旨在实现主设备与远程服务器之间的远距离通信。

远程服务器与飞控中心通信连接，远程服务器将收到的牲畜信息发送至飞控中心，为飞控中心提供牧群的位置信息。

飞控中心与航拍无人机通过数传电台相连接，飞控中心根据远程服务器发来的信息控制航拍无人机的航拍路线。无人机按照航拍路线进行航拍，航拍结束后，航拍无人机会通过数传电台将航拍图像发送至飞控中心，从而牧民可根据图像信息远程监控野外牧群的情况。

图1中的北斗定位卫星用来获取牲畜群的位置，具体实施时也可以换成全球定位系统(GlobalPositioningSystem，GPS)的GPS定位卫星。

值得一提的是，本实施方式的智能放牧系统包含多个mesh网络。因为一个牲畜群体可能很大，会存在多个头牲畜，头牲畜所佩戴的主设备与对应的各从牲畜佩戴的从设备之间组建为一个mesh网络，多个头牲畜则具有多个mesh网络，设置多个mesh网络可以进一步提高智能放牧系统应用的广泛性和适用性。

另外，上述中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，远程通信模块；定位模块与第一近距离通信模块均连接于第一处理模块；第一处理模块与远程通信模块相连接；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。

如图2所示，主设备启动后，GPS/BDS定位模块自动通过GPS/BDS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GPS/BDS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GPS/BDS双模定位模组，GPS/BDS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GPS/BDS双模定位模组与GPS/BDS天线的组合理解成上述的GPS/BDS双模定位模块。其中，GPS/BDS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。

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BDS数传模组，BDS数传模组进行射频处理后通过BDS收/发天线将位置信号发送至远程服务器，从而牧民可远程查看到牲畜的位置信息。这里可将BDS数传模块与BDS收/发天线的组合理解成上述的北斗通信模块，负责完成主设备与远程服务器之间的远距离通信。

主设备还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2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500米范围之内，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。

从设备中设置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，如从牲畜自身的身份信息等，实现主从设备之间信息的交互。

图3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。

值得一提的是，只有主设备中才设有定位模块和远程通信模块，从设备的结构简单，也有效降低了成本。

另外，主设备的远程通信模块可以是北斗通信模块，也可以是网络通信模块，如GSM通信模块，旨在实现主设备与远程服务器之间信息的交互。主设备中设置的北斗通信模块与上述的北斗通信卫星相对应，网络通信模块与上述的网络通信基站相对应。如果主设备通过北斗通信卫星与远程服务器进行通信，则说明主设备中的北斗通信模块将牲畜信息通过北斗天线发送至远程服务器；如果主设备通过网络通信基站与远程服务器进行通信，则说明主设备中的网络通信模块将牲畜信息通过GSM天线发送至远程服务器。因此，在本实用新型的实施方式中，主设备可以包含上述两种远程通信模块，当牧场周边具有GSM基站的情况下使用GSM通信，在牧场周边不具有GSM基站的情况下使用北斗通信。

上述主从设备中的第一和第二近距离通信模块可以使用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，433MHz技术的通信距离较Zigbee技术的通信距离远，可降低误报率，且433MHz技术相对蓝牙技术成本更低。

本实施方式中的视频服务器分别与飞控中心和终端设备相连接，终端设备可以是电脑或者手机。一方面，主设备与从设备完成交互后，主设备形成牲畜信息，并将牲畜信息发送至远程服务器，远程服务器与手机APP相连，远程服务器可将牲畜信息发送至手机APP，牧民在手机上便可查看自己牲畜的信息。牧民可以真正做到足不出户就能实现野外放牧。另一方面，航拍无人机将所拍摄的航拍视频通过飞行数传电台发送至飞控中心，飞控中心可通过网络传输的方式将航拍视频发送给视频服务器，视频服务器对航拍视频数据进行压缩、存储及处理，在满足存储和传输的要求后，将适合手机查看的航拍视频发送至手机APP。

牧民通过手机端就可以足不出户的在家中看到自己在野外放养的牲畜的生存状态。也可以查询牧群的位置、是否有牲畜丢失等相关信息，从而实现了无人放牧。

另外，值得一提的是，为了适应野外养殖的恶劣环境，本实用新型实施方式中的智能放牧系统可做到耐高温+50℃，耐低温-20℃，并支持IPX65级别的防水等级。

另外，由于智能放牧系统包含了北斗通信卫星，在移动通讯信号差、没有移动通讯信号覆盖或者移动通讯信号好的地方，主设备的第一处理模块都可以将携带有牧群位置信息、准确时间信息、从牲畜ID编号信息和确认所述从牲畜丢失信息的汇报射频信号发送给所述远程通信模块。所述远程通信模块接收到汇报射频信号后，将上述汇报射频信号上传至北斗通信卫星，北斗通信卫星再把所述汇报射频信号下发给远程服务器，从而使远程服务器能对牧群实现远程监控，使本实用新型的智能放牧系统能够更为广泛的应用。

本实用新型的第二实施方式涉及一种智能放牧系统。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：从设备还包含：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态数据发送至所述主设备。其中，所述采集模块包含：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以及用于获取从牲畜心跳的脉搏传感器。

由于从设备多了采集模块，当戴有上述从设备的从牲畜运动时，计步器根据从牲畜重心的上下移动来计算该从牲畜的运动量；温度传感器能实时感应温度的变化，使敏感元件(如：热敏电阻、热电偶等)的阻值发生变化，从而在电路中，使输出的电压发生变化，从而监控该从牲畜身体外表的体温变化；脉搏传感器能实时获取该从牲畜的心跳过程和周期。通过采集模块能获取该从牲畜的体征状态。由于所述采集模块的输出连接于所述第二处理模块的输入，采集模块可以把所述从牲畜的体征状态发送给所述第二处理模块，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。所述主设备的第一处理模块将携带有牧群位置信息、准确时间信息、所述从牲畜ID编号信息、所述从牲畜体征状态信息和确认所述从牲畜是否丢失信息的汇报射频信号发送给所述远程通信模块。通过北斗通信卫星或GSM通信基站发送给远程服务器。牧民可以通过手机端软件向远程服务器发送查询消息，从而足不出户就能查询牲畜的健康状况，而且牲畜从出生开始起佩戴所述设备，直到牲畜卖出为止才取下所述设备。牲畜一生的体征状态都是有据可查的，从而确保牲畜的质量，使消费者放心食用。

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)

1.一种智能放牧系统，其特征在于，包含：航拍无人机、用于控制所述航拍无人机飞行路线的飞控中心、远程服务器、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；

所述主设备与从设备相连接，所述主设备与所述从设备组建为无线网格网络mesh网络；

所述主设备与所述远程服务器通信连接；所述远程服务器与所述飞控中心通信连接；所述飞控中心与所述航拍无人机连接。

2.根据权利要求1所述的智能放牧系统，其特征在于，所述智能放牧系统还包含：终端设备；

所述终端设备与所述远程服务器相连接。

3.根据权利要求2所述的智能放牧系统，其特征在于，所述智能放牧系统还包含：视频服务器；

所述视频服务器分别与所述飞控中心和所述终端设备相连接。

4.根据权利要求1所述的智能放牧系统，其特征在于，所述智能放牧系统还包含：网络通信基站；

所述主设备通过所述网络通信基站与所述远程服务器相连接；

所述智能放牧系统还包含：北斗通信卫星；

所述主设备通过所述北斗通信卫星与所述远程服务器相连接。

5.根据权利要求1所述的智能放牧系统，其特征在于，所述智能放牧系统还包含：飞行数传电台；

所述航拍无人机通过所述飞行数传电台与所述飞控中心相连接。

6.根据权利要求1所述的智能放牧系统，其特征在于，所述智能放牧系统还包含：用于与所述主设备进行信号交互的定位卫星。

7.根据权利要求1所述的智能放牧系统，其特征在于，所述智能放牧系统包含多个所述mesh网络。

8.根据权利要求1所述的智能放牧系统，其特征在于，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，远程通信模块；

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远程通信模块相连接；

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。

9.根据权利要求8所述的智能放牧系统，其特征在于，所述从设备还包含：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。

10.根据权利要求9所述的智能放牧系统，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。