CN206865501U - 一种牛舍无线监控系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种牛舍无线监控系统，属于母牛养殖技术领域。该系统包括设于牛舍外的监控中心和设于牛舍内的ZigBee网络，所述ZigBee网络包括设于每个牛舍中的一个协调器节点、至少一个环境传感器节点和至少一个图像获取节点，所述环境传感器节点可移动设于牛舍中，所述协调器节点和图像获取节点固定在牛舍中。该系统结合ZigBee与GPRS技术，具有低功耗、易扩展和移动灵活等特点。环境传感器节点记录牛的生活环境参数，为进一步精准控制模型的搭建提供数据依据。图像获取节点负责采集牛的生活状态和牛舍内环境的视频数据，为建立环境参数与行为的关系提供影像资料。
Description
技术领域
本实用新型涉及母牛养殖技术领域，特别涉及一种牛舍无线监控系统。
背景技术
牛常年生活在牛舍环境中，对温度变化反应敏感，适宜的温度有助于牛健康成长；湿度通过水分蒸发影响牛体散热程度来调节牛体机能，高湿环境易滋生各类原微生物和各种寄生虫；牛的瘤胃代谢或排泄物分解过程中产生大量有害气体，浓度过高会降低牛的免疫能力。因此牛舍环境直接影响牛的健康。
现代化农业中环境监测系统的设计模式在不断改进，从单片机模式、PLC模式、现场总线模式发展到无线网络模式，无线传感网络具有避免布线、成本低、微型化、低功率和适用于移动灵活目标的优点。
发明内容
本专利的目的在于提供一种牛舍无线监控系统，以实现对牛成长环境和生活状态的实时监测，包括环境数据、视频图像的采集及数据传输，为提高动物福利及科学养殖提供数据基础。所述技术方案如下：
本实用新型实施例提供了一种牛舍无线监控系统，该系统包括设于牛舍外的监控中心和设于牛舍内的ZigBee网络，所述ZigBee网络包括设于每个牛舍中的一个协调器节点、至少一个环境传感器节点和至少一个图像获取节点，所述环境传感器节点可移动设于牛舍中，所述协调器节点和图像获取节点固定在牛舍中。
其中，本实用新型实施例中的每个牛舍中设有一个图像获取节点和2-5个环境传感器节点，所述环境传感器节点均匀分布，所述协调器节点设于牛舍中部。
其中，本实用新型实施例中的环境传感器节点包括温度传感器、湿度传感器、光强传感器、有害气体传感器、信号调理模块、环境控制模块、第一ZigBee通讯模块和第一电源模块，所述信号调理模块与温度传感器、湿度传感器、光强传感器、有害气体传感器和环境控制模块电连接，所述第一ZigBee通讯模块与环境控制模块电连接，所述第一电源模块与温度传感器、湿度传感器、光强传感器、有害气体传感器、信号调理模块、环境控制模块和第一ZigBee通讯模块电连接。
具体地，本实用新型实施例中的有害气体传感器包括CO2传感器、NH3传感器和H2S传感器。
更具体地，本实用新型实施例中的温度传感器为DS18B20，所述湿度传感器为HS1011，所述光强传感器为TSL2561，所述CO2传感器为TGS4160，所述NH3传感器为NH3 3E100，所述H2S传感器为H2S/M-100。
其中，本实用新型实施例中的图像获取节点包括摄像模块、摄像控制模块、第二ZigBee通讯模块和第二电源模块，所述摄像控制模块与摄像模块和第二ZigBee通讯模块电连接，所述第二电源模块与摄像模块、摄像控制模块和第二ZigBee通讯模块电连接。
其中，本实用新型实施例中的协调器节点包括GPRS通信模块、GPRS控制模块、第四ZigBee通讯模块和第四电源模块，所述GPRS控制模块与GPRS通信模块和第四ZigBee通讯模块电连接，所述第四电源模块与GPRS通信模块、GPRS控制模块和第四ZigBee通讯模块电连接，所述GPRS通信模块与监控中心进行无线通信。
进一步地，本实用新型实施例提供的系统还包括固定设于牛舍中的路由节点，所述路由节点包括路由控制模块、第三ZigBee通讯模块和第三电源模块，所述路由控制模块与第三ZigBee通讯模块电连接，所述第三电源模块与路由控制模块和第三ZigBee通讯模块电连接。
其中，本实用新型实施例中的第一ZigBee通讯模块、第二ZigBee通讯模块、第三ZigBee通讯模块和第四igBee通讯模块均为CC2430。
本实用新型实施例提供的技术方案的有益效果为：本实用新型实施例提供了一种牛舍无线监控系统，该系统结合ZigBee与GPRS技术，具有低功耗、易扩展和移动灵活等特点。环境传感器节点记录牛的生活环境参数，为进一步精准控制模型的搭建提供数据依据。图像获取节点负责采集牛的生活状态和牛舍内环境的视频数据，为建立环境参数与行为的关系提供影像资料。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型实施例提供的牛舍无线监控系统的结构示意图；
图2是本实用新型实施例提供的环境传感器节点的原理框图；
图3是本实用新型实施例提供的图像获取节点的原理框图；
图4是本实用新型实施例提供的路由节点的原理框图；
图5是本实用新型实施例提供的协调器节点的原理框图。
图中：1监控中心、2 ZigBee网络、3牛舍、4图像获取节点、5环境传感器节点、6路由节点、7协调器节点。
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实施方式作进一步地详细描述。
参见图1，本实施例一种牛舍无线监控系统，该系统包括设于牛舍3外的监控中心1和设于牛舍3内的ZigBee网络2，监控中心1用于远程对所有的牛舍3进行监控，其具体包括主机、显示屏、控制按键和GPRS通信模块等；ZigBee网络2用于获取每个牛舍3的传感器数据和图像数据并上传到监控中心1。其中，ZigBee网络2包括设于每个牛舍3中的一个协调器节点7、至少一个环境传感器节点5和至少一个图像获取节点4等。其中，环境传感器节点5可移动设于牛舍3中，具体可以为可移动监测终端；协调器节点7和图像获取节点4固定在牛舍3中。
本实施例采用ZigBee网络实现数据的传输，该技术支持设备间短距离、低功耗、低速率的数据传输，其具有自组网功能，在网络模块的通信范围内，节点自动寻找邻近节点，形成一个互联互通的ZigBee网络，支持多级休眠和唤醒模式，最大限度降低功耗；具备中继路由和终端设备功能，节点类型灵活，便于设置为中心节点、路由节点和终端节点。
其中，本实施例中的每个牛舍3中设有一个图像获取节点4和2-5个环境传感器节点5，环境传感器节点5均匀分布，协调器节点7设于牛舍3中部，图像获取节点4设于牛舍3顶部或梁或牛舍门上要求能获取牛舍中牛的图像。
其中，参见图2，本实施例中的环境传感器节点5包括温度传感器、湿度传感器、光强传感器、有害气体传感器、信号调理模块、环境控制模块、第一ZigBee通讯模块和第一电源模块等。其中，信号调理模块与温度传感器、湿度传感器、光强传感器、有害气体传感器和环境控制模块电连接，第一ZigBee通讯模块与环境控制模块电连接，第一电源模块与温度传感器、湿度传感器、光强传感器、气压传感器、有害气体传感器、信号调理模块、环境控制模块和第一ZigBee通讯模块电连接。其中，环境控制模块可以为常见的用于数据采集的单片机或微处理器用于实现对整个节点的控制，信号调理模块用于将模拟信号变换为数据采集、控制过程、执行计算显示读出的数字信号，第一ZigBee通讯模块用于组成ZigBee网络，第一电源模块为蓄电池或锂电池等。环境传感器节点5分布在牛舍3的不同区域和位置，实现对环境参数的采集。另外，本实施例中根据需要也可以设置其他传感器，如气压传感器。
具体地，本实施例中的有害气体传感器包括CO2传感器、NH3传感器和H2S传感器等。更具体地，本实施例中的温度传感器为DS18B20，湿度传感器为HS1011，光强传感器为TSL2561， CO2传感器为TGS4160（美国FIGARO公司），NH3传感器为NH3 3E100， H2S传感器为H2S/M-100。
其中，参见图3，本实施例中的图像获取节点4包括摄像模块、摄像控制模块、第二ZigBee通讯模块和第二电源模块等。其中，摄像控制模块与摄像模块和第二ZigBee通讯模块电连接，第二电源模块与摄像模块、摄像控制模块和第二ZigBee通讯模块电连接。其中，摄像控制模块采用ARM系列中的S3C2410，可支持图像采集、压缩、编码和分组等操作。摄像模块采用CMOS摄像头，具体可以采用OV7620。其中，第二ZigBee通讯模块用于组成ZigBee网络，第二电源模块可以为太阳能电池板。
其中，参见图5，本实施例中的协调器节点7包括GPRS通信模块、GPRS控制模块、第四ZigBee通讯模块和第四电源模块等.其中，GPRS控制模块与GPRS通信模块和第四ZigBee通讯模块电连接，第四电源模块与GPRS通信模块、GPRS控制模块和第四ZigBee通讯模块电连接，GPRS通信模块与监控中心进行无线通信。每个牛舍3设置1个协调器节点7，通常设置在牛舍3中心位置。其中，GPRS控制模块可以为常见的用于GPRS控制的单片机或微处理器用于实现对整个节点的控制，第四ZigBee通讯模块用于组成ZigBee网络，GPRS通信模块用于与监控中心1进行通信，其采用西门子公司的MC55，第四电源模块为蓄电池或锂电池等，RS232接口实现各模块间的通信。
进一步地，参见图1和4，本实施例提供的系统还包括固定（也可在牛舍3中移动）设于牛舍3中的路由节点6，路由节点6包括路由控制模块、第三ZigBee通讯模块和第三电源模块等，路由控制模块与第三ZigBee通讯模块电连接，第三电源模块与路由控制模块和第三ZigBee通讯模块电连接。其中，路由控制模块可以为常见的用于路由控制的单片机或微处理器用于实现对整个节点的控制，第三ZigBee通讯模块用于组成ZigBee网络，第三电源模块为蓄电池或锂电池等。其中，路由节点6可以有效增加无线网络的工作距离，对角线距离小于等于传感器节点的传输距离可省略路由节点，当大于传输距离时必须按实际距离增加路由节点数。
具体地，本实施例中的第一ZigBee通讯模块、第二ZigBee通讯模块、第三ZigBee通讯模块和第四ZigBee通讯模块均为Ti-Chipcon公司的CC2430。芯片上整合了ZigBee射频前端、内存和8051微控制器，工作在2.4GHz ISM波段。其直线无障碍传输距离为30-40m，有障碍时只有10m，因此，需要在CC2430芯片的天线前端加功率放大器。
下面结合图1对本实施例提供的系统的工作过程进行说明：环境传感器节点5、路由节点6、图像获取节点4和协调器节点7组成ZigBee网络。环境传感器节点5用于获取牛舍中的各种环境数据，图像获取节点4通过CMOS摄像头采集牛舍的环境图像和牛生长图像，路由节点6负责路由和转发环境数据和图像数据。协调器节点7汇聚来自传感器节点5或路由节点6或图像获取节点4的数据，并通过GPRS网路发送给监测中心1。
其中，本实施例中的“第一”、“第二”、“第三”和“第四”仅起区分作用，无其他特殊意义。
本实用新型实施例提供了一种牛舍无线监控系统，该系统结合ZigBee与GPRS技术，具有低功耗、易扩展和移动灵活等特点。环境传感器节点记录牛的生活环境参数，为进一步精准控制模型的搭建提供数据依据。图像获取节点负责采集牛的生活状态和牛舍内环境的视频数据，为建立环境参数与行为的关系提供影像资料。
以上所述本实用新型的具体实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限定。任何根据本实用新型的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围内。
Claims (9)
1.一种牛舍无线监控系统，其特征在于，包括设于牛舍外的监控中心和设于牛舍内的ZigBee网络，所述ZigBee网络包括设于每个牛舍中的一个协调器节点、至少一个环境传感器节点和至少一个图像获取节点，所述环境传感器节点可移动设于牛舍中，所述协调器节点和图像获取节点固定在牛舍中。
2.根据权利要求1所述的牛舍无线监控系统，其特征在于，每个牛舍中设有一个图像获取节点和2-5个环境传感器节点，所述环境传感器节点均匀分布，所述协调器节点设于牛舍中部。
3.根据权利要求2所述的牛舍无线监控系统，其特征在于，所述环境传感器节点包括温度传感器、湿度传感器、光强传感器、有害气体传感器、信号调理模块、环境控制模块、第一ZigBee通讯模块和第一电源模块，所述信号调理模块与温度传感器、湿度传感器、光强传感器、有害气体传感器和环境控制模块电连接，所述第一ZigBee通讯模块与环境控制模块电连接，所述第一电源模块与温度传感器、湿度传感器、光强传感器、有害气体传感器、信号调理模块、环境控制模块和第一ZigBee通讯模块电连接。
4.根据权利要求3所述的牛舍无线监控系统，其特征在于，所述有害气体传感器包括CO2传感器、NH3传感器和H2S传感器。
5. 根据权利要求4所述的牛舍无线监控系统，其特征在于，所述温度传感器为DS18B20，所述湿度传感器为HS1011，所述光强传感器为TSL2561，所述CO2传感器为TGS4160，所述NH3传感器为NH3 3E100，所述H2S传感器为H2S/M-100。
6.根据权利要求3所述的牛舍无线监控系统，其特征在于，所述图像获取节点包括摄像模块、摄像控制模块、第二ZigBee通讯模块和第二电源模块，所述摄像控制模块与摄像模块和第二ZigBee通讯模块电连接，所述第二电源模块与摄像模块、摄像控制模块和第二ZigBee通讯模块电连接。
7.根据权利要求6所述的牛舍无线监控系统，其特征在于，所述协调器节点包括GPRS通信模块、GPRS控制模块、第四ZigBee通讯模块和第四电源模块，所述GPRS控制模块与GPRS通信模块和第四ZigBee通讯模块电连接，所述第四电源模块与GPRS通信模块、GPRS控制模块和第四ZigBee通讯模块电连接，所述GPRS通信模块与监控中心进行无线通信。
8.根据权利要求7所述的牛舍无线监控系统，其特征在于，所述系统还包括固定设于牛舍中的路由节点，所述路由节点包括路由控制模块、第三ZigBee通讯模块和第三电源模块，所述路由控制模块与第三ZigBee通讯模块电连接，所述第三电源模块与路由控制模块和第三ZigBee通讯模块电连接。
9.根据权利要求8所述的牛舍无线监控系统，其特征在于，所述第一ZigBee通讯模块、第二ZigBee通讯模块、第三ZigBee通讯模块和第四igBee通讯模块均为CC2430。
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| CN201720437948.2U CN206865501U (zh) | 2017-04-25 | 2017-04-25 | 一种牛舍无线监控系统 |
Applications Claiming Priority (1)
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| CN206865501U true CN206865501U (zh) | 2018-01-09 |
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Family Applications (1)
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| CN (1) | CN206865501U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109407624A (zh) * | 2018-07-19 | 2019-03-01 | 天津农学院 | 一种基于温湿度指数的牛舍环境调控系统及其调控方法 |
-
2017
- 2017-04-25 CN CN201720437948.2U patent/CN206865501U/zh not_active Expired - Fee Related
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