CN207897666U - 一种圈舍养羊采食饲料的物联网数据采集装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种圈舍养羊采食饲料的物联网数据采集装置。通过在舍内羊圈的羊床前栏外侧立面上部隔着电磁波拦截金属板安装射频电磁波发射器和电磁信号接收器，在每只羊的耳朵上安装一个羊只耳标式应答器，在羊床前栏的外侧两边的圈间隔栏处、靠近饲料槽上沿的位置安装对射式红外线发射器与接收器。当有羊只探头到饲料槽中采食饲料时，对射式红外线发射器与接收器发出触发信号到射频电磁波发射器发出射频电磁波，激活羊床前栏外羊只耳标式应答器并发射自身编号，电磁信号接收器收到编号并上传到数据采集管理机，记录每只羊的采食时间和持续时间。通过电磁波拦截金属板隔离误激活羊只耳标式应答器反射的电磁波保证了采集数据的准确性。

Description

一种圈舍养羊采食饲料的物联网数据采集装置

技术领域

本实用新型涉及畜牧养殖信息化装备技术领域，具体涉及一种圈舍养羊采食饲料的物联网数据采集装置。

技术背景

随着圈舍饲养技术的推广应用，畜牧养殖，特别是羊等小型牲畜，呈现出规模化、集中化、工厂化、信息化的发展趋势。在羊的圈舍饲养过程中，为及时准确地掌握羊只的健康成长状况，需要对羊只采食饲料的情况进行数据采集和监控。在已有技术中，采用了诸如视频监控以及信息技术的方法，下列专利公开了相关技术。

专利CN201410589449.6（公开（公告）号CN104381205A）公开了一种基于物联网的羊生长监测和信息服务云平台综合系统，包括信息服务云平台、互联网、用户终端设备、物联网智能控制一体机和羊生长状况采集装置，羊生长状况采集装置与物联网控制一体机连接，物联网智能控制一体机通过互联网分别与信息服务云平台和用户终端设备连接。给羊建立一个非接触测量(体长、体高、体温、体重)、自动记录的生长档案。体温测量发现疑似病羊，早发现、早隔离，减少疫病传染蔓延。信息服务云平台对生长信息进行整理，为羊肉追溯提供数据源、为专家和管理者调整羊养殖流程提供依据。

专利CN201520375785.0（公开（公告）号CN204860467U）公开了一种基于物联网的牛羊养殖系统，包括传感模块和计时模块，传感模块电连接控制终端，控制终端电连接处理模块，计时模块电连接控制终端，控制终端分别电连接自动饲喂模块和自动清洁模块，控制终端还分别电连接数据储存模块和图像采集模块，对养殖场的环境进行自动感应和调节，对牛羊进行自动饲喂和对牛羊圈进行自动清理，图像采集模块使养殖人员无需巡逻就可时刻观察养殖场内的情况，出现牛羊生病的情况可以及时发现，减少进一步传染的可能。

专利CN201310228840.9（公开（公告）号CN103312802A）公开了一种基于物联网的肉牛养殖环境监测方法，在每头肉牛耳朵上打上一个射频识别标签（RFID）耳标，用于识别区分每头肉牛；在肉牛养殖环境中，部署RFID读卡器，读取进入感知区域内的肉牛耳标，并进行识别定位；在肉牛养殖环境中，布置环境监测节点用于监测肉牛的养殖环境；肉牛在养殖环境中，通过RFID对肉牛进行实时识别定位；定期通过环境检测节点采集该肉牛所处 环境信息；环境监测节点通过无线自组网，与一汇聚点进行通信，将监测数据发送至汇聚点；汇聚点通过网关与服务器连接，服务器接入Internet，远程客户端可通过Internet访问服务器。

专利CN201611182442.8（公开（公告）号CN106484014A）公开了一种基于物联网和单片机技术的奶牛精细化饲养系统，包括设置在奶牛身上的传感器监测模块、中央控制模块、无线数据传输模块和设置在监测中心的上位机数据监控模块，传感器监测模块包括设置在奶牛身上用于监测其体表温度的温度传感器和测量其运动方向及速度的三轴加速度传感器，中央控制模块包括单片机，无线数据传输模块包括zigbee模块，上位机数据监控模块包括工控机、数据库服务器。通过温度传感器固定在奶牛身上测量体温，通过三轴加速度传感器测量奶牛的运动情况，并结合单片机技术和无线传输技术进行数据高效传输，监测奶牛体温并计算奶牛的运动量，与奶牛进食量相结合实现对奶牛的精细化饲养。

专利CN201210114525.9（公开（公告）号CN102647475B）公开了一种畜禽场智能化物联网系统及物联网方法，包括动物身份识别系统、环境信息检测系统、畜禽行为检测系统、主控计算机、调控系统以及信息发布单元，通过采集畜禽场的实时环境信息以及实时畜禽行为信息，形成动物身份信息，建立数据库，根据实时环境信息以及实时畜禽行为信息对畜禽舍的饲养环境进行自动调控。

专利CN201310435506.0（公开（公告）号CN103488148B）公开了一种家畜行为智能监控系统，包括家畜数据采集装置、无线传输模块、远程监控中心和信息中心数据库；家畜数据采集装置将采样得到的数据通过无线传输模块传送到远程监控中心，远程监控中心对采样数据进行分析处理，信息中心数据库用于存储采集到的数据；无线传输模块为WIFI传输模块；家畜数据采集装置包括多台摄像机、多个传感器、多台非接触式红外测温仪和无源RFID标签；多台摄像机之间间隔30度角并呈圆周布置，架设于畜舍的顶部，每台摄像机配置有WIFI通信单元，使多台摄像机之间构成高速无线局域网，与智能监控系统的WIFI传输模块链接；多个传感器包括布置于家畜身体特定部位的运动传感器、地磁传感器、声音传感器，以及布置于畜舍的温湿度传感器，系统通过运动传感器定时采集家畜的运动数据，通过地磁传感器定时采集家畜站立或爬卧的姿态数据，通过声音传感器检测家畜咳嗽的音频信号以进行感冒症状的报警，通过温湿度传感器采集畜舍的环境数据；每个传感器配置有WIFI通信单元，并与智能监控系统的WIFI传输模块链接，从而使每个传感器构成一个WIFI网络节点，传感器之间构成高速无线局域网；多台非接触式红外测温仪被分别固定在每台摄像机上，并与摄像机共享WIFI通信，以实现在视频监控的同时检测家畜的体温；无源RFID标签位于项圈上并安装于家畜颈部，该无源RFID标签与家畜食槽上的RFID识别终端相对应，RFID识别终端读取标签数据后通过WIFI网络将该家畜的饮食数据信息传送到远程监控中心，提供给工作人员进行判断。同时，同一申请人的另一专利CN201420174298.3（公开（公告）号CN204013611U）公开了一种基于物联网的奶牛场无线监测系统，包括无源电子标签RFID模块、超高频RFID读写装置、非接触式红外测温模块、环境信息感知模块、网关模块、多个无线通信节点、远程服务器和用户终端。系统基于物联网、传感器、Zigbee无线通信，实现畜牧业生产自动化。

专利CN201520026359.6（公开（公告）号CN204362108U）公开了一种畜牧业物联网系统，包括现场信息采集装置、无线发射装置、无线接收装置以及现场监控器，现场信息采集装置包括温湿度采集模块、氨气浓度采集模块、水量采集模块、用电量采集模块和料仓供料量采集模块，各采集模块的输出端分别通过无线发射装置与无线接收装置通信连接，无线接收装置的信号输出端与现场监控器连接；现场监控器通过通信网络与其它监控器连接。通过对采集数据进行分析和预估判断养殖场牲畜的生长信息，对疾病和预防做出及时的调控。

专利CN201710228045.8（公开（公告）号CN106950881A）公开了一种智能家畜饲养控制器，包括主控模块、液晶显示模块、传感器模块、光照控制模块、音乐播放模块、报警模块、重点家畜个体检测模块、自动排风装置、紫外消毒模块、无线摄像机、无线通信模块以及手机终端。实现家畜饲养的智能化控制、分贝噪声监测报警、重点养殖对象个体监测、光照控制、紫外消毒、音乐播放等功能，提高养殖效益。

专利CN201520227429.4（公开（公告）号CN204540307U）公开了一种基于物联网的奶牛饲喂机，料箱设于行走机架上，料箱的底部设有出料口；螺旋输送机设于料箱底部；步进电机设于行走机架上，驱动螺旋输送机旋转送料；射频读卡器设于行走机架上，读取奶牛耳标；驱动电机用于驱动行走机架行走；电源设于行走机架上，电源上设有电磁阀开关；控制单元控制行走机架行走，并接收射频读卡器读取的待饲喂奶牛信息，并根据预设的饲料投放方案控制步进电机驱动旋转输送机投放设定的饲料量；主控室服务器预设有饲料投放方案，并可通过输入终端随时编辑更改饲料投放方案。

上述技术中，在不同应用场合有其各自的优点，通过对牲畜养殖各种环境数据的监测，可以从宏观上把握牲畜的生长状况，减少人工投入，提高自动化程度。但是不能做到对每个牲畜的生长监测，或是成本太高了，难以现实应用。专利CN201310435506.0（公开（公告）号CN103488148B）和专利CN201420174298.3（公开（公告）号CN204013611U）公开的技术中，在采集牲畜饮食数据的设计中存在缺陷，其安装在家畜食槽上的RFID识别终端只能识别其附近的几个家畜颈部项圈上的无源RFID标签，这就需要安装多个RFID识别终端，一个RFID标签就可能被几个RFID识别终端同时读取，同时，并未处于食槽上的家畜的RFID标签也可能被读取，这就会导致数据的混乱。其他专利技术中，通过无线摄像进行的家畜饲养监控并没有解决人工成本问题。由于牛、羊、猪等的生活习性和生长过程对饲养环境的要求是不一样的，所以，需要分别对待，各自设计。因此，需要研制适合于大规模圈舍养殖管理需要的羊只采食饲料的数据采集装置。

实用新型内容

为了解决现有技术中没有适合于大规模圈舍养殖管理需要的羊只采食饲料的数据采集装置的问题，本实用新型提供了一种圈舍养羊采食饲料的物联网数据采集装置，通过在舍内羊圈的羊床前栏外侧立面上部隔着电磁波拦截金属板安装射频电磁波发射器和电磁信号接收器，在每只羊的耳朵上安装一个羊只耳标式应答器，在羊床前栏的外侧两边的圈间隔栏处、靠近饲料槽上沿的位置安装对射式红外线发射器与接收器。当有羊只将头部伸出羊床前栏到饲料槽中采食饲料时，对射式红外线发射器与接收器之间的红外线被羊只头部遮挡而发出触发信号，触发信号通知射频电磁波发射器按设定周期间歇地发出调制的射频电磁波，头部伸出羊床前栏的羊只耳标式应答器被射频电磁波激活，以负载反射调制的方式发射自身编号，电磁信号接收器收到羊只耳标式应答器的编号，上传到数据采集管理机。在射频电磁波发射器的每个周期内，头部伸出羊床前栏采食饲料羊只的编号都会被记录，从而在数据采集管理机中记录了每只羊的采食时间和持续时间。当没有羊只从羊床前栏探出头而红外线未被遮挡时，对射式红外线发射器与接收器复位，复位信号通知射频电磁波发射器停止发射电磁波。由于在羊床前栏外侧与射频电磁波发射器和电磁信号接收器之间安装了电磁波拦截金属板，射频电磁波发射器发出的电磁波被限制在羊床前栏外侧，使得只有头部伸出羊床前栏的羊只耳标式应答器被射频电磁波激活。即使有电磁波进入羊床前栏内侧与圈间隔栏围起来的羊床区域中，使得头部没有伸出羊床前栏的羊只耳标式应答器被激活，由于电磁信号接收器与该误激活羊只耳标式应答器位于电磁波拦截金属板两边，所以该误激活羊只耳标式应答器反射的电磁波被电磁波拦截金属板隔离，不会被电磁信号接收器收到，从而保证采集数据的准确性。

为此，本实用新型采用以下技术方案。

一种圈舍养羊采食饲料的物联网数据采集装置，所述数据采集装置由舍内羊圈的羊床前栏、饲料槽、对射式红外线发射器与接收器、射频电磁波发射器、电磁信号接收器、电磁波拦截金属板、羊只耳标式应答器、数据采集管理机构成；其中，

在舍内羊圈的羊床前栏的外侧两边的圈间隔栏处，靠近饲料槽上沿的位置分别安装对射式红外线发射器与接收器，用于探测是否有羊只探出头吃饲料，当有羊只将头部伸出羊床前栏到饲料槽中采食饲料时，对射式红外线发射器与接收器之间的红外线被羊只头部遮挡而发出触发信号，当没有羊只从羊床前栏探出头而红外线未被遮挡时，对射式红外线发射器与接收器复位；对射式红外线发射器与接收器的输出端与射频电磁波发射器的触发信号输入端连接；

所述饲料槽位于羊床前栏的外侧，羊只位于羊床前栏的内侧和圈间隔栏中；在每只羊的同侧耳朵上安装一个羊只耳标式应答器；

所述电磁波拦截金属板安装在羊床前栏外侧立面上部；所述射频电磁波发射器和电磁信号接收器隔着电磁波拦截金属板安装在羊床前栏外侧上部，使射频电磁波发射器发射电磁波的主瓣波束能够覆盖其下方的饲料槽；射频电磁波发射器在收到对射式红外线发射器与接收器发出的触发信号后，按设定周期间歇地发出调制的射频电磁波并被电磁波拦截金属板限制在羊床前栏外侧，使头部伸出羊床前栏的羊只耳标式应答器能在射频电磁波发射器发出的射频电磁波的辐射下获得能源，将自己的编号以负载反射调制的方式发射出去；电磁信号接收器收到羊只耳标式应答器发射的电磁波，解调和解码获得羊只耳标式应答器的编号数据；

所述射频电磁波发射器与数据采集管理机通信连接；用于传输数据采集管理机下发给射频电磁波发射器的周期性间歇发射的射频电磁波的设定周期；用于传输射频电磁波发射器收到的对射式红外线发射器与接收器发出的触发信号、触发信号时间戳、复位信号和复位信号时间戳；

所述电磁信号接收器与数据采集管理机通信连接；用于电磁信号接收器将接收的羊只耳标式应答器的编号数据发送给数据采集管理机，数据采集管理机记录所述编号数据和编号数据时间戳。

优选的，所述射频电磁波发射器由电磁波发射模块、发射天线、基于MCU微控制器的发射控制模块、发射器电源构成；其中，电磁波发射模块由编码与调制电路和功率放大电路构成，基于MCU微控制器的发射控制模块通过适配电路连接到编码与调制电路，编码与调制电路通过输出适配电路与功率放大电路连接，功率放大电路与发射天线连接；所述射频电磁波发射器的触发信号输入端为发射控制模块的MCU微控制器的I/O端口；所述射频电磁波发射器与数据采集管理机的通信连接是通过发射控制模块的MCU微控制器的UART端口与数据采集管理机的通信连接；发射器电源为电磁波发射模块和基于MCU微控制器的发射控制模块提供相应的电源支持。

优选的，所述电磁信号接收器由信号接收模块、接收天线、基于MCU微控制器的接收控制模块、接收器电源构成；其中，信号接收模块由正交解调电路和多级放大滤波电路构成，正交解调电路与接收天线连接，多级放大滤波电路与正交解调电路连接，基于MCU微控制器的接收控制模块与多级放大滤波电路通过适配电路连接；所述电磁信号接收器与数据采集管理机的通信连接是通过接收控制模块的MCU微控制器的UART端口与数据采集管理机的通信连接；接收器电源为信号接收模块和基于MCU微控制器的接收控制模块提供相应的电源支持。

优选的，所述羊只耳标式应答器为符合ISO/IEC 18000-6 Type C或Type B或TypeA标准的射频识别无源电子标签。

优选的，所述射频电磁波发射器和电磁信号接收器的工作频率为915MHz。

优选的，所述基于MCU微控制器的发射控制模块和基于MCU微控制器的接收控制模块的MCU微控制器是发射控制模块和接收控制模块各自拥有的，或是发射控制模块和接收控制模块共用一个MCU微控制器。

优选的，所述发射器电源和接收器电源是射频电磁波发射器和电磁信号接收器各自拥有的，或是射频电磁波发射器和电磁信号接收器共用一套电源。

优选的，所述发射天线和接收天线是射频电磁波发射器和电磁信号接收器各自拥有的，或是射频电磁波发射器和电磁信号接收器共用一个天线，射频电磁波发射器和电磁信号接收器通过环形器共用一个天线，环形器用于隔离发射信号和接收信号。

本实用新型具有的有益的效果是：通过本实用新型所提供的一种圈舍养羊采食饲料的物联网数据采集装置，实现了在圈舍养羊中，对每一羊只采食饲料过程进行自动化数据采集，提高了数据采集的准确性，满足规模化圈舍饲养精细化生产的需求。

附图说明

图1是一种圈舍养羊采食饲料的物联网数据采集装置构成示意图。

图2是羊只将头部伸出羊床前栏到饲料槽中采食饲料时对射式红外线发射器与接收器触发和复位的示意图。

图3是射频电磁波发射器和电磁信号接收器隔着电磁波拦截金属板安装在羊床前栏外侧上部的示意图。

图4是射频电磁波发射器和电磁信号接收器共用一个MCU微控制器和一套电源的示意图。

图5是射频电磁波发射器和电磁信号接收器通过环形器共用一个天线的示意图。

图中：1、羊床前栏，2、饲料槽，3、对射式红外线发射器与接收器，4、射频电磁波发射器，5、电磁信号接收器，6、电磁波拦截金属板，7、羊只耳标式应答器，8、数据采集管理机，41、电磁波发射模块，42、发射天线，43、基于MCU微控制器的发射控制模块，44、发射器电源，51、信号接收模块，52、接收天线，53、基于MCU微控制器的接收控制模块，54、接收器电源，411、编码与调制电路，412、功率放大电路，511、正交解调电路，512、多级放大滤波电路，431、射频电磁波发射器的触发信号输入端，505、环形器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1所示，本实用新型由舍内羊圈的羊床前栏1、饲料槽2、对射式红外线发射器与接收器3、射频电磁波发射器4、电磁信号接收器5、电磁波拦截金属板6、羊只耳标式应答器7、数据采集管理机8构成；其中，在舍内羊圈的羊床前栏1的外侧两边的圈间隔栏处，靠近饲料槽2上沿的位置分别安装对射式红外线发射器与接收器3，用于探测是否有羊只探出头吃饲料。

如图2所示，当有羊只将头部伸出羊床前栏1到饲料槽2中采食饲料时，对射式红外线发射器与接收器3之间的红外线被羊只头部遮挡而发出触发信号，当没有羊只从羊床前栏1探出头而红外线未被遮挡时，对射式红外线发射器与接收器3复位，对射式红外线发射器与接收器3发出复位信号通知射频电磁波发射器停止发射电磁波；对射式红外线发射器与接收器3的输出端与射频电磁波发射器4的触发信号输入端431连接。

如图1所示，饲料槽2位于羊床前栏1的外侧，羊只位于羊床前栏1的内侧和圈间隔栏中；在每只羊的同侧耳朵上安装一个羊只耳标式应答器7。羊只耳标式电磁波应答器7为符合ISO/IEC 18000-6 Type C或Type B或Type A标准的射频识别无源电子标签。射频电磁波发射器4和电磁信号接收器5的工作频率为915MHz。电磁波拦截金属板6安装在羊床前栏1外侧立面上部；如图3所示，射频电磁波发射器4和电磁信号接收器5隔着电磁波拦截金属板6安装在羊床前栏1外侧上部，使射频电磁波发射器4发射电磁波的主瓣波束能够覆盖其下方的饲料槽2。射频电磁波发射器4在收到对射式红外线发射器与接收器3发出的触发信号后，按设定周期间歇地发出调制的射频电磁波并被电磁波拦截金属板6限制在羊床前栏1外侧，使头部伸出羊床前栏1的羊只耳标式应答器7能在射频电磁波发射器4发出的射频电磁波的辐射下获得能源，将自己的编号以负载反射调制的方式发射出去；由于在羊床前栏1外侧与射频电磁波发射器4和电磁信号接收器5之间安装了电磁波拦截金属板6，射频电磁波发射器4发出的电磁波被限制在羊床前栏1外侧，使得只有头部伸出羊床前栏1的羊只耳标式应答器7被射频电磁波激活。即使有电磁波进入羊床前栏1内侧与圈间隔栏围起来的羊床区域中，使得头部没有伸出羊床前栏的羊只耳标式应答器7被激活，由于电磁信号接收器5与该误激活羊只耳标式应答器7位于电磁波拦截金属板6两边，所以该误激活羊只耳标式应答器7反射的电磁波被电磁波拦截金属板6隔离，不会被电磁信号接收器5收到，从而保证采集数据的准确性。电磁信号接收器5收到羊只耳标式应答器7发射的电磁波，解调和解码获得羊只耳标式应答器7的编号数据；射频电磁波发射器4与数据采集管理机8通信连接；用于传输数据采集管理机8下发给射频电磁波发射器4的周期性间歇发射的射频电磁波的设定周期；用于传输射频电磁波发射器4收到的对射式红外线发射器与接收器3发出的触发信号和复位信号及其时间戳；电磁信号接收器5与数据采集管理机8通信连接；用于电磁信号接收器5将接收的羊只耳标式应答器7的编号数据发送给数据采集管理机8，数据采集管理机8记录该编号数据及其时间戳。

在数据采集管理机8中，对射式红外线发射器与接收器3的触发信号时间戳、对射式红外线发射器与接收器3的复位信号时间戳、羊只耳标式应答器7编号数据时间戳，是数据采集管理机8收到并记录这些数据时的本机时钟时间，所有数据的记录时间均使用数据采集管理机8的时钟时间保证了所有数据序列的时间一致性。在数据采集管理机8中，记录了数据对序列：（触发信号，触发信号时间戳）、（耳标式应答器编号数据，编号数据时间戳）、（复位信号，复位信号时间戳）。从触发时间戳到复位时间戳这段时间里，该圈舍中有羊只在采食饲料，而在复位信号时间戳到下一个触发信号时间戳这段时间里，该圈舍没有羊只采食饲料。进一步地，红外线触发信号发生以后，射频电磁波发射器4按照数据采集管理机8下发的设定周期，在每个周期间歇发射射频电磁波，而电磁信号接收器5收到采食饲料的羊只的羊只耳标式应答器7编号数据，并发送给数据采集管理机8，在红外线复位信号发生之前，数据采集管理机8在每个设定周期里记录采食饲料羊只的数据对：（耳标式应答器编号数据，编号数据时间戳），每个耳标式应答器编号数据代表一只羊，这样，同一应答器编号的第一个编号数据时间戳到最后一个编号数据时间戳，就是该编号羊只采食饲料的起止时间。

如图1 所示，射频电磁波发射器4由电磁波发射模块41、发射天线42、基于MCU微控制器的发射控制模块43、发射器电源44构成；其中，电磁波发射模块41由编码与调制电路411和功率放大电路412构成，基于MCU微控制器的发射控制模块43通过适配电路连接到编码与调制电路411，编码与调制电路411通过输出适配电路与功率放大电路412连接，功率放大电路412与发射天线42连接；所述射频电磁波发射器4的触发信号输入端431为发射控制模块43的MCU微控制器的I/O端口；所述射频电磁波发射器4与数据采集管理机8的通信连接是通过发射控制模块43的MCU微控制器的UART端口与数据采集管理机8的通信连接；发射器电源44为电磁波发射模块41和基于MCU微控制器的发射控制模块43提供相应的电源支持。电磁信号接收器5由信号接收模块51、接收天线52、基于MCU微控制器的接收控制模块53、接收器电源54构成；其中，信号接收模块51由正交解调电路511和多级放大滤波电路512构成，正交解调电路511与接收天线52连接，多级放大滤波电路512与正交解调电路511连接，基于MCU微控制器的接收控制模块53与多级放大滤波电路512通过适配电路连接；所述电磁信号接收器5与数据采集管理机8的通信连接是通过接收控制模块53的MCU微控制器的UART端口与数据采集管理机8的通信连接；接收器电源54为信号接收模块51和基于MCU微控制器的接收控制模块53提供相应的电源支持。

如图1和图4所示，基于MCU微控制器的发射控制模块43和基于MCU微控制器的接收控制模块53的MCU微控制器是发射控制模块43和接收控制模块53各自拥有的，或是发射控制模块43和接收控制模块53共用一个MCU微控制器，发射器电源44和接收器电源54是射频电磁波发射器4和电磁信号接收器5各自拥有的，或是射频电磁波发射器4和电磁信号接收器5共用一套电源。

如图1、图4和图5所示，发射天线42和接收天线52是射频电磁波发射器4和电磁信号接收器5各自拥有的，或是射频电磁波发射器4和电磁信号接收器5共用一个天线，射频电磁波发射器4和电磁信号接收器5通过环形器505共用一个天线，环形器505用于隔离发射信号和接收信号。

在本实施例中，对射式红外线发射器与接收器可采用安防监控领域使用的常规红外对射探测器产品，如深圳艾礼富科技公司生产的ABI10-352型红外栅栏产品。由于红外栅栏触发信号的电压与常规MCU微控制器的I/O端口电压不同，因此需要通过适配电路连接。羊只耳标式应答器为符合ISO/IEC 18000-6 Type C或Type B或Type A标准的射频识别无源电子标签，采用常规产品，如深圳市奥斯达公司的AOSID-0838型电子标签产品。发射控制模块和接收控制模块的MCU微控制器采用常规的微控制器芯片及其外围电路，如采用意法半导体(ST)集团生产的STM32F103R6T6或其他型号的MCU芯片及其外围电路。电磁波发射模块的编码与调制电路采用常规的ASK收发器芯片搭建，如ADI公司（Analog Devices, Inc.）的ADF 7020芯片及其外围电路，其中射频信号频率综合器（本振）电路采用常规的集成式N分频频率合成器和电压控制振荡器芯片搭建，如采用ADI公司的ADF 4360-n芯片及其外围电路。电磁波发射模块的功率放大电路采用常规的线性功率放大器芯片搭建，如RFMD公司（RF Micro Devices, Inc.）的RF 2132芯片及其外围电路。信号接收模块的正交解调电路采用常规的直接转换正交解调器芯片搭建，如Linear Technology公司的LT 5575就是高线性度的直接转换正交解调器，或者LT 5516、LTC 5584等芯片及其外围电路，其中本振电路同上采用常规的集成式N分频频率合成器和电压控制振荡器芯片搭建，如上述ADI公司的ADF 4360-n芯片及其外围电路。信号接收模块的多级放大滤波电路采用常规的低噪声放大器电路并级联低噪声增益放大器与低噪声带通滤波器芯片配合搭建，如采用LinearTechnology公司的LT 6600-x低噪声双通道放大器及其外围电路，以及LT 6020运算放大器和LT 1568低噪声带通滤波器芯片及其外围电路。环形器采用市售常规产品，如M/A-COMTECHNOLOGY SOLUTIONS, INC.的MAFRIN0461环形器。数据采集管理机采用常规计算机，如联想PC机。数据采集管理机下发给射频电磁波收发器的周期性间歇发射的射频电磁波的设定周期为1-2分钟，射频电磁波持续发射时间为设定周期的1/5-1/3。

Claims (8)

1.一种圈舍养羊采食饲料的物联网数据采集装置，其特征在于：所述数据采集装置由舍内羊圈的羊床前栏(1)、饲料槽(2)、对射式红外线发射器与接收器(3)、射频电磁波发射器(4)、电磁信号接收器(5)、电磁波拦截金属板(6)、羊只耳标式应答器(7)、数据采集管理机(8)构成；其中，

在舍内羊圈的羊床前栏(1)的外侧两边的圈间隔栏处，靠近饲料槽(2)上沿的位置分别安装对射式红外线发射器与接收器(3)，用于探测是否有羊只探出头吃饲料，当有羊只将头部伸出羊床前栏(1)到饲料槽(2)中采食饲料时，对射式红外线发射器与接收器(3)之间的红外线被羊只头部遮挡而发出触发信号，当没有羊只从羊床前栏(1)探出头而红外线未被遮挡时，对射式红外线发射器与接收器(3)复位；对射式红外线发射器与接收器(3)的输出端与射频电磁波发射器(4)的触发信号输入端(431)连接；

所述饲料槽(2)位于羊床前栏(1)的外侧，羊只位于羊床前栏(1)的内侧和圈间隔栏中；在每只羊的同侧耳朵上安装一个羊只耳标式应答器(7)；

所述电磁波拦截金属板(6)安装在羊床前栏(1)外侧立面上部；所述射频电磁波发射器(4)和电磁信号接收器(5)隔着电磁波拦截金属板(6)安装在羊床前栏(1)外侧上部，使射频电磁波发射器(4)发射电磁波的主瓣波束能够覆盖其下方的饲料槽(2)；射频电磁波发射器(4)在收到对射式红外线发射器与接收器(3)发出的触发信号后，按设定周期间歇地发出调制的射频电磁波并被电磁波拦截金属板(6)限制在羊床前栏(1)外侧，使头部伸出羊床前栏(1)的羊只耳标式应答器(7)能在射频电磁波发射器(4)发出的射频电磁波的辐射下获得能源，将自己的编号以负载反射调制的方式发射出去；电磁信号接收器(5)收到羊只耳标式应答器(7)发射的电磁波，解调和解码获得羊只耳标式应答器(7)的编号数据；

所述射频电磁波发射器(4)与数据采集管理机(8)通信连接；用于传输数据采集管理机(8)下发给射频电磁波发射器(4)的周期性间歇发射的射频电磁波的设定周期；用于传输射频电磁波发射器(4)收到的对射式红外线发射器与接收器(3)发出的触发信号、触发信号时间戳、复位信号和复位信号时间戳；

所述电磁信号接收器(5)与数据采集管理机(8)通信连接；用于电磁信号接收器(5)将接收的羊只耳标式应答器(7)的编号数据发送给数据采集管理机(8)，数据采集管理机(8)记录所述编号数据和编号数据时间戳。

2.根据权利要求1所述的一种圈舍养羊采食饲料的物联网数据采集装置，其特征在于：所述射频电磁波发射器(4)由电磁波发射模块(41)、发射天线(42)、基于MCU微控制器的发射控制模块(43)、发射器电源(44)构成；其中，电磁波发射模块(41)由编码与调制电路(411)和功率放大电路(412)构成，基于MCU微控制器的发射控制模块(43)通过适配电路连接到编码与调制电路(411)，编码与调制电路(411)通过输出适配电路与功率放大电路(412)连接，功率放大电路(412)与发射天线(42)连接；所述射频电磁波发射器(4)的触发信号输入端(431)为发射控制模块(43)的MCU微控制器的I/O端口；所述射频电磁波发射器(4)与数据采集管理机(8)的通信连接是通过发射控制模块(43)的MCU微控制器的UART端口与数据采集管理机(8)的通信连接；发射器电源(44)为电磁波发射模块(41)和基于MCU微控制器的发射控制模块(43)提供相应的电源支持。

3.根据权利要求1所述的一种圈舍养羊采食饲料的物联网数据采集装置，其特征在于：所述电磁信号接收器(5)由信号接收模块(51)、接收天线(52)、基于MCU微控制器的接收控制模块(53)、接收器电源(54)构成；其中，信号接收模块(51)由正交解调电路(511)和多级放大滤波电路(512)构成，正交解调电路(511)与接收天线(52)连接，多级放大滤波电路(512)与正交解调电路(511)连接，基于MCU微控制器的接收控制模块(53)与多级放大滤波电路(512)通过适配电路连接；所述电磁信号接收器(5)与数据采集管理机(8)的通信连接是通过接收控制模块(53)的MCU微控制器的UART端口与数据采集管理机(8)的通信连接；接收器电源(54)为信号接收模块(51)和基于MCU微控制器的接收控制模块(53)提供相应的电源支持。

4.根据权利要求1所述的一种圈舍养羊采食饲料的物联网数据采集装置，其特征在于：所述羊只耳标式应答器(7)为符合ISO/IEC 18000-6 Type C或Type B或Type A标准的射频识别无源电子标签。

5.根据权利要求1所述的一种圈舍养羊采食饲料的物联网数据采集装置，其特征在于：所述射频电磁波发射器(4)和电磁信号接收器(5)的工作频率为915MHz。

6.根据权利要求2所述的一种圈舍养羊采食饲料的物联网数据采集装置，其特征在于：所述基于MCU微控制器的发射控制模块(43)和基于MCU微控制器的接收控制模块(53)的MCU微控制器是发射控制模块(43)和接收控制模块(53)各自拥有的，或是发射控制模块(43)和接收控制模块(53)共用一个MCU微控制器。

7.根据权利要求2所述的一种圈舍养羊采食饲料的物联网数据采集装置，其特征在于：所述发射器电源(44)和接收器电源(54)是射频电磁波发射器(4)和电磁信号接收器(5)各自拥有的，或是射频电磁波发射器(4)和电磁信号接收器(5)共用一套电源。

8.根据权利要求2所述的一种圈舍养羊采食饲料的物联网数据采集装置，其特征在于：所述发射天线(42)和接收天线(52)是射频电磁波发射器(4)和电磁信号接收器(5)各自拥有的，或是射频电磁波发射器(4)和电磁信号接收器(5)共用一个天线，射频电磁波发射器(4)和电磁信号接收器(5)通过环形器(505)共用一个天线，环形器(505)用于隔离发射信号和接收信号。