一種可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)生命特征的牲畜散養(yǎng)跟蹤節(jié)點(diǎn)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及信息采集終端技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)生命特征的牲畜散 養(yǎng)跟蹤節(jié)點(diǎn)。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，成熟應(yīng)用的地理位置信息監(jiān)控類設(shè)備主要是GPS，例如：利用GPS模塊和 GPRS模塊實(shí)現(xiàn)個(gè)人跟蹤定位以及動(dòng)物的實(shí)時(shí)監(jiān)控，利用電子地圖軟件和GPS模塊實(shí)現(xiàn)車載 衛(wèi)星定位導(dǎo)航功能，然后一般的產(chǎn)品只是注重系統(tǒng)的搭建而沒(méi)有進(jìn)一步考慮系統(tǒng)的優(yōu)化， 在系統(tǒng)可靠性、數(shù)據(jù)安全、后期增值服務(wù)等方面的研究不深入，因而產(chǎn)品的整體性不佳。
[0003] 市場(chǎng)上大多數(shù)的監(jiān)測(cè)裝置需要將節(jié)點(diǎn)安裝在被監(jiān)測(cè)的牲畜身上，然后在監(jiān)控子區(qū) 域內(nèi)安裝位置固定的匯總節(jié)點(diǎn)，個(gè)體節(jié)點(diǎn)采集的動(dòng)物信息匯聚到各個(gè)匯總節(jié)點(diǎn)，然后種匯 總節(jié)點(diǎn)又將信息融合打包傳遞到保護(hù)區(qū)的監(jiān)控中心。在監(jiān)控中心利用數(shù)據(jù)庫(kù)將種群信息存 儲(chǔ)起來(lái)，建立數(shù)據(jù)服務(wù)器，監(jiān)控中心通過(guò)系統(tǒng)軟件可以查看動(dòng)物的位置信息。
[0004] 市場(chǎng)上大多數(shù)的監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)的缺點(diǎn)：
[0005] 1、電池容量小,不能滿足長(zhǎng)時(shí)間監(jiān)測(cè)；
[0006] 2、不能監(jiān)測(cè)動(dòng)物的生命特征；
[0007] 3、動(dòng)物活動(dòng)的范圍受到局限，當(dāng)動(dòng)物跑出規(guī)定的區(qū)域，種群節(jié)點(diǎn)就不能接收到該 動(dòng)物的位置信息，數(shù)據(jù)可靠性不強(qiáng)，容易定位失效；
[0008] 4、定位的裝置阻抗不匹配，數(shù)據(jù)發(fā)送與接收容易被反射；
[0009] 5、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明的目的是為了提供一種可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)生命特征的牲畜散養(yǎng)跟蹤節(jié)點(diǎn)，其具有 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)動(dòng)物的生命體征、不受監(jiān)測(cè)區(qū)域的限制、數(shù)據(jù)接收穩(wěn)定、操作簡(jiǎn)單、安裝方便等特 點(diǎn)。
[0011] 為了解決【背景技術(shù)】所存在的問(wèn)題，本發(fā)明是采用以下技術(shù)方案的：它包含微控制 器1、GPS接收模塊2、GPRS通信模塊3、紅外體溫傳感器4、供電模塊5,所述微控制器1分 別與GPRS通信模塊3、紅外體溫傳感器4相互連接，GPS接收模塊2、供電模塊5分別與微 控制器1連接。
[0012] 所述的GPS接收模塊2具有50個(gè)通道，追蹤靈敏度高達(dá)-161dBm，輸出頻率最高可 達(dá)5Hz，采用NMEA-0183協(xié)議輸出GPS定位數(shù)據(jù)。
[0013] 所述的GPRS通信模塊3為S頂900A模塊，其內(nèi)嵌TCP/IP協(xié)議。
[0014] 所述的紅外體溫傳感器4的型號(hào)為MLX90615。
[0015] 所述的供電模塊5為2節(jié)4200Mah的18650超大容量的電池并聯(lián)。本發(fā)明具有以 下有益效果：
[0016] 1、系統(tǒng)使用2節(jié)4200Mah的18650超大容量的電池并聯(lián)給節(jié)點(diǎn)供電；
[0017] 2、節(jié)點(diǎn)項(xiàng)圈上裝有非接觸式紅外體溫傳感器，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)動(dòng)物的生命體征；
[0018] 3、每個(gè)節(jié)點(diǎn)都使用GPRS進(jìn)行傳輸，不受監(jiān)測(cè)區(qū)域的限制；
[0019] 4、GPS模塊進(jìn)行阻抗匹配設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)接收穩(wěn)定；
[0020] 5、操作簡(jiǎn)單、安裝方便，充分考慮到了非技術(shù)人員的使用。
【附圖說(shuō)明】：
[0021] 圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022] 圖2是本發(fā)明GPS接收模塊2電路原理圖；
[0023] 圖3是本發(fā)明GPRS通信模塊3電路原理圖；
[0024] 圖4是本發(fā)明紅外體溫傳感器4電路原理圖；
[0025] 圖5是本發(fā)明供電模塊電壓轉(zhuǎn)換電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 參照?qǐng)D1-5,本發(fā)明包含微控制器UGPS接收模塊2、GPRS通信模塊3、紅外體溫傳 感器4、供電模塊5,所述微控制器1分別與GPRS通信模塊3、紅外體溫傳感器4相互連接， GPS接收模塊2、供電模塊5分別與微控制器1連接。
[0027] 所述的GPS接收模塊2具有50個(gè)通道，追蹤靈敏度高達(dá)-161dBm，輸出頻率最高可 達(dá)5Hz，同時(shí)本系統(tǒng)板載高性能無(wú)源陶瓷天線，GPS模塊默認(rèn)采用NMEA-0183協(xié)議輸出GPS 定位數(shù)據(jù)。GPS電路在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，微帶走線的特征阻抗是一個(gè)非常值得注意的部分；只 有在微帶線具有了合適的特征阻抗情況下，高頻信號(hào)才能順利通過(guò)。在本系統(tǒng)微帶設(shè)計(jì)過(guò) 程中，系統(tǒng)工作頻率為1575. 42MHz，工作頻率較高，微帶線特征阻抗對(duì)微帶線的寬度尤為敏 感。GPS模塊天線的輸入阻抗為50歐姆，如果信號(hào)線的特性阻抗沒(méi)有很好的控制在50歐 姆，射頻板上的信號(hào)會(huì)被反射，GPS模塊將不能正常工作。射頻板上微帶線的特征阻抗由微 帶線的寬度W、基板的介電常數(shù)％、基板的厚度d等參數(shù)決定，在基板材料參數(shù)一定的情況 下，特性阻抗只取決于微帶線的寬度。
[0028] 微帶線的有效介電常數(shù)可以解釋為一個(gè)均勻媒質(zhì)的介電常數(shù)[1]
[0029]
(丄）
[0030] 給定微帶線的尺寸，特性阻抗可以計(jì)算為
[0031]
(2)
[0032] 給定的特征阻抗Z。和介電常數(shù)ε p比值W/d可以求得為
[0033] (3)
[0034] 其中，
[0035] /
(4)
[0036] (5)
[0037] 本系統(tǒng)選擇的PCB廠家的基板介電常數(shù)L = 4. 29,基片厚度d= 1.45mm，根據(jù)這 些參數(shù)即可求出GPS微帶線的寬度。首先，我們對(duì)于Z。= 50 Ω，求W/d，初始猜測(cè)W/d < 2。 由⑷式，可得A= 1.52;再由（3)式，可得W/d= 1.94, W/d< 2,假設(shè)滿足。
[0038] 所述的GPRS通信模塊3為S頂900A模塊，其內(nèi)嵌TCP/IP協(xié)議。S頂900A模塊射頻 發(fā)射時(shí)，對(duì)電源要求較高，電源需要提供2A以上電流，否則就會(huì)出現(xiàn)電壓跌落，導(dǎo)致模塊工 作異常，系統(tǒng)選用兩節(jié)容量分別為4200mAh的，工作電壓為3. 7V的18650鋰電池并聯(lián)為系 統(tǒng)供電，并聯(lián)之后系統(tǒng)電源容量高達(dá)8400mAh，滿足長(zhǎng)期且穩(wěn)定的為系統(tǒng)供電，PCB設(shè)計(jì)時(shí) 需要減少模塊的布線阻抗，模塊的VBAT的走線要盡量寬、走線要盡量短，同時(shí)在VBAT引腳 旁加一些電容，模塊使用IOOuF鉭電容作為穩(wěn)壓電容，使用IuF和IOuF陶瓷電容并來(lái)濾除 干擾。GPRS電路沒(méi)有設(shè)計(jì)穩(wěn)定，就會(huì)導(dǎo)致VBAT大幅跌落。
[0039] 所述的紅外體溫傳感器4MLX90615接收外部紅外信號(hào)，經(jīng)傳感器內(nèi)部處理之后， 輸出數(shù)字量的溫度數(shù)據(jù)。通過(guò)IIC協(xié)議，微控制器可以讀取溫度數(shù)據(jù)，節(jié)點(diǎn)連同采集的經(jīng) 度、緯度值將數(shù)據(jù)發(fā)送至數(shù)據(jù)中心。本專利中，紅外體溫傳感器以SMBus方式連接到微控 制器，其中SDA和SCL2個(gè)引腳與微控制器I/O進(jìn)行相連，并通過(guò)上拉IOK Ω的上拉電阻與 3. 3V電源相連。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)生命特征的牲畜散養(yǎng)跟蹤節(jié)點(diǎn)，其特征在于它包含微控制器（1)、 GPS接收模塊（2)、GPRS通信模塊（3)、紅外體溫傳感器（4)、供電模塊（5)，所述微控制器 (1)分別與GPRS通信模塊（3)、紅外體溫傳感器（4)相互連接，GPS接收模塊（2)、供電模塊 (5)分別與微控制器（1)連接。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)生命特征的牲畜散養(yǎng)跟蹤節(jié)點(diǎn)，其特征在于 所述的GPS接收模塊（2)具有50個(gè)通道，追蹤靈敏度高達(dá)-161dBm，輸出頻率最高可達(dá)5Hz， 采用NMEA-0183協(xié)議輸出GPS定位數(shù)據(jù)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)生命特征的牲畜散養(yǎng)跟蹤節(jié)點(diǎn)，其特征在于 所述的GPRS通信模塊⑶為S頂900A模塊，其內(nèi)嵌TCP/IP協(xié)議。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)生命特征的牲畜散養(yǎng)跟蹤節(jié)點(diǎn)，其特征在于 所述的紅外體溫傳感器（4)的型號(hào)為MLX90615。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)生命特征的牲畜散養(yǎng)跟蹤節(jié)點(diǎn)，其特征在于 所述的供電模塊（5)為2節(jié)4200Mah的18650超大容量的電池并聯(lián)。
【專利摘要】一種可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)生命特征的牲畜散養(yǎng)跟蹤節(jié)點(diǎn)，其涉及信息采集終端技術(shù)領(lǐng)域。其特征在于它包含微控制器(1)、GPS接收模塊(2)、GPRS通信模塊(3)、紅外體溫傳感器(4)、供電模塊(5)，所述微控制器(1)分別與GPRS通信模塊(3)、紅外體溫傳感器(4)相互連接，GPS接收模塊(2)、供電模塊(5)分別與微控制器(1)連接。本發(fā)明具有實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)動(dòng)物的生命體征、不受監(jiān)測(cè)區(qū)域的限制、數(shù)據(jù)接收穩(wěn)定、操作簡(jiǎn)單、安裝方便等特點(diǎn)。
【IPC分類】G01S19/42, A61B5/00
【公開(kāi)號(hào)】CN105520715
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410589404
【發(fā)明人】孟浩, 金偉
【申請(qǐng)人】安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年4月27日
【申請(qǐng)日】2014年10月23日