本發(fā)明屬于現(xiàn)代養(yǎng)殖業(yè)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于ZigBee的奶牛行為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前大多數(shù)奶牛行為監(jiān)測采用人工觀察、手工記錄的方式，耗時、費力、效率低下，同時還無法做到實時監(jiān)測奶牛的行為數(shù)據(jù)。為了更準確的判別奶?；技病⑷焉锴闆r，需要綜合采集奶牛的運動及體溫信息，通過數(shù)據(jù)進行分析。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種基于ZigBee的奶牛行為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，在奶牛尾巴根部佩戴溫度傳感器、后腿踝部佩戴ZigBee和三軸加速度傳感器，采集的體溫及運動信息通過ZigBee節(jié)點以2.4GHz的頻率通過其它奶牛節(jié)點無線傳輸給ZigBee協(xié)調(diào)器，最終上傳到服務(wù)器中，在數(shù)據(jù)存儲訪問平臺上通過移動互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用訪問服務(wù)器中的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)奶牛行為信息的實時獲取和分析，從而擺脫傳統(tǒng)的人工觀察、手工記錄的方法，高效的獲取分析奶牛的體征信息，本實用新型結(jié)合ZigBee自組網(wǎng)無線傳輸技術(shù)、傳感器PCB電路設(shè)計技術(shù)、移動互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用編碼技術(shù)，具有自動化程度高、使用方便、實時處理的特點。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種基于ZigBee的奶牛行為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，包括佩戴在奶牛后腿踝部的無線傳輸節(jié)點1、位于奶牛尾巴根部的溫度傳感器10和位于奶牛運動場9中心的ZigBee協(xié)調(diào)器4，溫度傳感器10與無線傳輸節(jié)點1相連，無線傳輸節(jié)點1包括ZigBee傳輸模塊、三軸加速度傳感器和射頻前端芯片，采集的溫度和運動信息傳輸?shù)絑igBee協(xié)調(diào)器4，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集和傳輸。

所述溫度傳感器10通過數(shù)據(jù)線11與位于同一頭牛身上的無線傳輸節(jié)點1相連，采集到的數(shù)據(jù)以ZigBee協(xié)議通過無線鏈路一2和無線鏈路二3傳輸給ZigBee協(xié)調(diào)器4，奶牛在運動場9中處于運動狀態(tài)。

所述三軸加速度傳感器型號為MMA7361，ZigBee傳輸模塊型號為CC2530，射頻前端芯片的型號為CC2593，所述溫度傳感器10型號為DS18B20。

所述無線傳輸節(jié)點1以腳環(huán)的形式佩戴在奶牛后腿腳踝，溫度傳感器10以防水膠帶纏繞固定在尾巴根部。

本實用新型還提供了基于ZigBee和iOS的奶牛行為監(jiān)測研究輔助系統(tǒng)，包括所述基于ZigBee的奶牛行為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和基于iOS的數(shù)據(jù)存儲訪問平臺，所述奶牛行為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通過傳感器采集奶牛體征信息，以ZigBee網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)存儲訪問平臺，數(shù)據(jù)存儲訪問平臺存儲體征數(shù)據(jù)，并通過iOS移動端訪問獲取。

所述數(shù)據(jù)存儲訪問平臺包括服務(wù)器6，ZigBee協(xié)調(diào)器4通過Dongle—USB延長線5與服務(wù)器6連接傳輸數(shù)據(jù)，iOS移動端通過4G網(wǎng)絡(luò)7訪問服務(wù)器6獲取數(shù)據(jù)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

1、采用ZigBee節(jié)點傳輸數(shù)據(jù)，續(xù)航時間長，自組網(wǎng)便捷，網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)可以隨意改變。

2、通過服務(wù)器存儲數(shù)據(jù)，以移動互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用訪問的方式便捷高效，利于牧場主實時監(jiān)測。

3、不影響奶牛在運動場中的自由活動和體征變化，可以作為奶牛行為監(jiān)測的輔助系統(tǒng)。

附圖說明

圖1為本實用新型基于ZigBee和iOS的奶牛行為監(jiān)測研究輔助系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實用新型行為監(jiān)測研究輔助系統(tǒng)的數(shù)據(jù)鏈路傳輸處理流程圖。

圖3為本實用新型ZigBee節(jié)點CC2530芯片工作流程圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例詳細說明本實用新型的實施方式。

本實用新型采用低功耗的無線傳輸技術(shù)，傳統(tǒng)佩戴傳感器節(jié)點只能將采集到的行為數(shù)據(jù)存儲在自帶的存儲器中，在數(shù)據(jù)獲取時只能取下連接設(shè)備讀取，操作比較繁瑣。而ZigBee傳輸技術(shù)通過節(jié)點間的數(shù)據(jù)互傳，實時、高效的采集和傳遞奶牛行為數(shù)據(jù)，給奶牛體征監(jiān)測提供了很好的技術(shù)手段。

本實用新型基于ZigBee和iOS奶牛行為監(jiān)測研究輔助系統(tǒng)，其包括基于ZigBee的奶牛行為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和基于iOS的數(shù)據(jù)存儲訪問平臺，行為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通過傳感器采集奶牛體征信息，以ZigBee網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)存儲訪問平臺，數(shù)據(jù)存儲訪問平臺存儲體征數(shù)據(jù)，并通過iOS移動應(yīng)用訪問獲取。

具體的，如圖1所示，行為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括封裝有三軸加速度傳感器、ZigBee無線模塊和射頻前端芯片的印刷電路板，作為無線傳輸節(jié)點1，三軸加速度傳感器型號為MMA7361，ZigBee無線模塊型號為CC2530，射頻前端芯片PA的型號為CC2593，作用是功率放大、低噪聲放大。無線傳輸節(jié)點1通過數(shù)據(jù)線11引出連接到安裝在奶牛尾巴根部的溫度傳感器10上，數(shù)據(jù)線11為1.5米排針線，溫度傳感器10的型號為DS18B20。電路板封裝外殼根據(jù)尺寸設(shè)計，利用3D打印制作，打印用粘合材料為塑料。無線傳輸節(jié)點1以腳環(huán)的形式佩戴在奶牛后腿腳踝，溫度傳感器10以防水膠帶纏繞固定在尾巴根部。

ZigBee協(xié)調(diào)器4結(jié)構(gòu)與奶牛的ZigBee節(jié)點類似，包括CC2530的傳輸芯片和CC2593射頻前端放大芯片，固定置于運動場9內(nèi)，采用電源獨立供電。佩戴在奶牛身上的傳感器采集數(shù)據(jù)后通過ZigBee節(jié)點以自組網(wǎng)的方式通過一定的鏈路傳輸?shù)絑igBee協(xié)調(diào)器4，實現(xiàn)方式是將每頭奶牛進行編號，采集到的溫度數(shù)據(jù)和行為數(shù)據(jù)對應(yīng)奶牛編號分別進行封包發(fā)送，以Z-stack協(xié)議以規(guī)劃好的傳輸路徑通過附近的ZigBee節(jié)點最終傳遞給ZigBee協(xié)調(diào)器4。

數(shù)據(jù)存儲訪問平臺在PC機搭建的服務(wù)器6環(huán)境中實現(xiàn)，將PC以固定的IP設(shè)定為服務(wù)器，ZigBee協(xié)調(diào)器4通過Dongle—USB延長線5將帶編號的數(shù)據(jù)包存入服務(wù)器6中，iOS移動端的應(yīng)用通過獲得權(quán)限的用戶名以4G網(wǎng)絡(luò)7訪問服 務(wù)器的IP，將數(shù)據(jù)填充入移動應(yīng)用的表格中呈現(xiàn)給用戶，完成實時數(shù)據(jù)的獲取。

為了進一步了解本實用新型的發(fā)明內(nèi)容、特點以及功效。列舉一下實例，其工作過程如下：

根據(jù)奶牛個體不同形態(tài)佩戴安裝溫度傳感器10、三軸加速度傳感器和ZigBee節(jié)點及調(diào)整數(shù)據(jù)線11具體長度，在ZigBee節(jié)點移植Z-stack協(xié)議棧，在工作過程中完成自組網(wǎng)、通過節(jié)點距離、能量耗散等參數(shù)規(guī)劃最優(yōu)化傳輸路徑等任務(wù)。ZigBee節(jié)點工作流程如圖3，節(jié)點采用3.7V的7號鎳鉻電池供電，不工作時進入休眠狀態(tài)，設(shè)定周期進入喚醒程序，傳感器采集奶牛體征數(shù)據(jù)并通過ZigBee節(jié)點打包編號發(fā)出，數(shù)據(jù)發(fā)送完畢后則進入休眠模式。ZigBee節(jié)點在休眠模式時可以被外部打斷喚醒，當別的節(jié)點進行數(shù)據(jù)傳輸時，與此節(jié)點進行連接，連接完成后開始數(shù)據(jù)包傳輸，傳輸任務(wù)結(jié)束后再次進入休眠模式。采集到的數(shù)據(jù)最終傳輸?shù)絑igBee協(xié)調(diào)器4中，ZigBee協(xié)調(diào)器將數(shù)據(jù)以自身的Dongle接口以不限長度的USB延長線存入PC機設(shè)置的服務(wù)器中。ZigBee協(xié)調(diào)器4固定在運動場9中，采用電源持續(xù)供電。而采用電池供電的ZigBee節(jié)點續(xù)航可達一個月，定期進行電池更換即可。

數(shù)據(jù)鏈路傳輸處理流程圖如圖2所示，在數(shù)據(jù)存儲訪問平臺上，具體的工作流程是，用戶通過注冊許可的用戶名和密碼登錄iOS移動應(yīng)用客戶端，通過手機的Wi-Fi或4G網(wǎng)絡(luò)7訪問服務(wù)器6的IP地址，獲得訪問權(quán)限后開始讀取服務(wù)器中存儲的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)以列表的形式將不同編號的奶牛體溫和運動數(shù)據(jù)呈現(xiàn)給用戶，完成用戶的數(shù)據(jù)獲取任務(wù)。在服務(wù)器設(shè)計中完成了數(shù)據(jù)存放、讀取程序的編寫，便于高效的進行數(shù)據(jù)吞吐。在移動應(yīng)用中利用Xcode編譯工具進行了可視化界面、數(shù)據(jù)表格、用戶登錄窗口的設(shè)計。

與傳統(tǒng)的傳感器自帶存儲器方法相比，本系統(tǒng)通過無線傳輸?shù)姆绞?，將?shù)據(jù)統(tǒng)一存儲到服務(wù)器中，方便數(shù)據(jù)的讀取和處理，避免單獨對每個節(jié)點進行數(shù)據(jù)提取的繁瑣。與一般的數(shù)據(jù)傳輸方法相比，本系統(tǒng)采用ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)傳輸，具有功耗低、自組網(wǎng)方便、拓撲結(jié)構(gòu)隨意轉(zhuǎn)變的優(yōu)點。與傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)獲取方法相比，本系統(tǒng)通過移動互聯(lián)設(shè)備對服務(wù)器進行訪問，實時性和可靠性高，有助 于牧場主對奶牛信息進行及時的了解。

對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，可根據(jù)以上描述的技術(shù)方案以及構(gòu)思，做出其它各種相應(yīng)的修改、等同變化和修飾等都應(yīng)該屬于本實用新型權(quán)利要求的保護范圍之內(nèi)。