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牛只識別系統(tǒng)和識別裝置的制作方法

文檔序號:11210176閱讀:1186來源:國知局
牛只識別系統(tǒng)和識別裝置的制造方法

本實用新型涉及牛只識別系統(tǒng)和識別裝置,屬于養(yǎng)殖管理技術(shù)領(lǐng)域。



背景技術(shù):

近些年來,奶牛養(yǎng)殖牧場不斷向規(guī)?;?、自動化和信息化發(fā)展,單個牧場的牛只數(shù)量可以達到5000只以上,對于牛群的管理靠傳統(tǒng)的人工方式已經(jīng)不能適應發(fā)展的需要,特別是要按照產(chǎn)奶牛的繁育階段、產(chǎn)奶量高低等指標進行分群管理,各群之間又不斷流通變化,因此對群體進行準確計數(shù)和個體識別是精細化管理的重要環(huán)節(jié)。

傳統(tǒng)的奶牛養(yǎng)殖行業(yè)采用人工的方式對養(yǎng)殖場中的奶牛進行位置統(tǒng)計,以得到每個奶牛的位置,這種人工統(tǒng)計方式工作量大。而且,尤其對于進入奶廳的牛只進行統(tǒng)計,能夠為分群、飼喂、繁育等管理提供數(shù)據(jù)支持,便于后續(xù)的管理。



技術(shù)實現(xiàn)要素:

本實用新型的目的是提供一種牛只識別系統(tǒng),用以解決人工統(tǒng)計方式工作量大的問題。本實用新型同時提供一種牛只識別裝置。

為實現(xiàn)上述目的,本實用新型的方案包括一種牛只識別系統(tǒng),包括用于設置在各檢測位置處的信號發(fā)射裝置,各信號發(fā)射裝置所發(fā)的信號不同;所述識別系統(tǒng)還包括用于設置在各奶牛身上的識別裝置,所述識別裝置包括用于接收相應檢測位置的信號發(fā)射裝置所發(fā)信號的信號接收模塊,處理模塊以及無線通訊模塊,所述信號接收模塊輸出連接所述處理模塊,所述處理模塊與所述無線通訊模塊通訊連接。

所述識別裝置還包括計步模塊,所述計步模塊輸出連接所述處理模塊。

所述計步模塊包括振動開關(guān)和比較器,電源正極通過所述振動開關(guān)連接所述比較器的同相輸入端,所述比較器的反相輸入端用于輸入比較電壓,所述電源正極的電壓數(shù)值大于所述比較電壓的數(shù)值,所述比較器的輸出端為所述計步模塊的輸出端。

所述信號發(fā)射裝置包括用于產(chǎn)生相應頻率的方波產(chǎn)生模塊和用于產(chǎn)生正弦波的正弦波產(chǎn)生模塊,所述方波產(chǎn)生模塊和正弦波產(chǎn)生模塊輸出連接調(diào)制模塊,所述調(diào)制模塊輸出連接發(fā)射模塊,用于將調(diào)制后的輸出信號發(fā)射出去。

所述發(fā)射模塊包括第一控制開關(guān)、第二控制開關(guān)和由電感和電容構(gòu)成的振蕩器,電源正極依次通過電阻和所述第一控制開關(guān)接地,所述調(diào)制模塊輸出連接所述第一控制開關(guān)的控制極,所述第一控制開關(guān)與所述電阻的連接點連接所述第二控制開關(guān)的控制極,電源正極通過由所述振蕩器和所述第二控制開關(guān)構(gòu)成的串聯(lián)線路接地。

所述信號接收模塊包括依次設置的LC振蕩感應單元、隔離直流單元和解調(diào)單元,所述解調(diào)單元的輸出端連接一個運算放大器的反相輸入端,所述運算放大器的同相輸入端用于輸入比較電壓,所述運算放大器的輸出端為所述信號接收模塊的輸出端。

一種牛只識別裝置,用于設置在奶牛身上,所述識別裝置包括用于接收相應檢測位置的信號發(fā)射裝置所發(fā)信號的信號接收模塊,處理模塊以及無線通訊模塊,所述信號接收模塊輸出連接所述處理模塊,所述處理模塊與所述無線通訊模塊通訊連接。

所述識別裝置還包括計步模塊,所述計步模塊輸出連接所述處理模塊。

所述計步模塊包括振動開關(guān)和比較器,電源正極通過所述振動開關(guān)連接所述比較器的同相輸入端,所述比較器的反相輸入端用于輸入比較電壓,所述電源正極的電壓數(shù)值大于所述比較電壓的數(shù)值,所述比較器的輸出端為所述計步模塊的輸出端。

所述信號接收模塊包括依次設置的LC振蕩感應單元、隔離直流單元和解調(diào)單元,所述解調(diào)單元的輸出端連接一個運算放大器的反相輸入端,所述運算放大器的同相輸入端用于輸入比較電壓,所述運算放大器的輸出端為所述信號接收模塊的輸出端。

本實用新型提供的牛只識別系統(tǒng)中設置有信號發(fā)射裝置,在一定區(qū)域范圍內(nèi),比如在養(yǎng)殖場內(nèi)設定若干個檢測位置,在各檢測位置處設置信號發(fā)射裝置,各檢測位置處的信號發(fā)射裝置發(fā)出的信號不同,所以,當奶牛處于某一個檢測位置處或者在該位置附近時,奶牛身上的識別裝置就能夠感應到該檢測位置處的信號發(fā)射裝置發(fā)出的特定信號,由于不同的位置對應的信號發(fā)射裝置發(fā)出的信號不同,因此通過接收到的信號能夠獲知奶牛所在的位置,所以,該識別系統(tǒng)通過識別不同的信號來確定奶牛所在的位置,并通過奶牛身上的無線通訊模塊將位置信息輸出給后臺管理系統(tǒng),這樣的話,養(yǎng)殖人員就可以實時獲知所有奶牛的位置信息。因此,該識別系統(tǒng)通過感應不同的信號實現(xiàn)奶牛的自動定位,相較于傳統(tǒng)的采用人工統(tǒng)計的方式進行定位,不但節(jié)約了人力成本,而且養(yǎng)殖人員的工作量也得到了大幅度縮減,便于養(yǎng)殖場的全自動管理。

附圖說明

圖1是牛只識別系統(tǒng)的原理示意圖;

圖2是信號發(fā)射裝置的電路圖;

圖3-a是信號接收模塊的一部分電路圖;

圖3-b是信號接收模塊的另一部分電路圖;

圖4是計步模塊的電路圖;

圖5是處理模塊的電路圖;

圖6是信號接收模塊、計步模塊和處理模塊的整體電路圖;

圖7是無線通訊模塊的電路圖。

具體實施方式

牛只識別系統(tǒng)實施例

如圖1所示,牛只識別系統(tǒng)包括兩部分,一部分是信號發(fā)射裝置,另一部分是牛只識別裝置。其中,信號發(fā)射裝置設置在一定區(qū)域范圍內(nèi),本實施例以養(yǎng)殖場為例。在養(yǎng)殖場內(nèi)選擇若干個(一般選擇至少兩個,但是,極端情況下可以只選擇一個)位置,這些位置為設定的檢測位置,在每個檢測位置處均設置有一個信號發(fā)射裝置。每個信號發(fā)射裝置用于發(fā)射特定的信號,各信號發(fā)射裝置發(fā)射的信號不同,因此,不同的信號就對應著不同的位置,由于一般情況下,信號的不同是體現(xiàn)在頻率上,所以,本實施例中,每個信號發(fā)射裝置發(fā)射特定頻率的信號,不同的信號發(fā)射裝置發(fā)射信號的頻率不同。

通常情況下,需要統(tǒng)計進入擠奶廳中的奶牛的位置,而且,擠奶廳包括若干個通道和擠奶工作區(qū),這些通道均通往擠奶工作區(qū),因此,可以在各通道內(nèi)的某一處設置信號發(fā)射裝置以檢測奶牛從哪一個通道進入擠奶工作區(qū),所以本實施例中,設定的檢測位置為各個通道,每個通道內(nèi)均設置有一個信號發(fā)射裝置,信號發(fā)射裝置的設置個數(shù)與通道的個數(shù)相同,一般情況下通道的個數(shù)是兩個,則本實施例中的信號發(fā)射裝置是兩個,當然,如果通道有更多個時,信號發(fā)射裝置就需要設置更多個。

能夠發(fā)射一定頻率信號的信號發(fā)射裝置屬于常規(guī)設備,目前這種設備已廣泛應用,本實施例中給出信號發(fā)射裝置的一種結(jié)構(gòu),當然,信號發(fā)射裝置并不局限于如下結(jié)構(gòu)。對于任意一個信號發(fā)射裝置,包括方波產(chǎn)生模塊和正弦波產(chǎn)生模塊,其中,方波產(chǎn)生模塊用于產(chǎn)生相應頻率的方波,正弦波產(chǎn)生模塊用于產(chǎn)生相應頻率的正弦波,方波產(chǎn)生模塊和正弦波產(chǎn)生模塊輸出連接調(diào)制模塊,方波和正弦波經(jīng)過調(diào)制之后生成相應的調(diào)制波,該調(diào)制波輸出給發(fā)射模塊,發(fā)射模塊對調(diào)制波進行處理,然后將調(diào)制處理后的信號發(fā)射出去。并且,圖2為上述信號發(fā)射裝置結(jié)構(gòu)的其中一種具體實現(xiàn)電路,當然,信號發(fā)射裝置并不局限于該電路。本實施例中,一個信號發(fā)射裝置中的方波信號的頻率為400HZ,另一個是150HZ,由于這兩個信號發(fā)射裝置中的方波信號的頻率不同,因此,這兩個信號發(fā)射裝置發(fā)出的信號的頻率也有差異。

如圖2所示,單片機STC15F101以及外圍的相關(guān)電路構(gòu)成方波產(chǎn)生模塊,能夠產(chǎn)生400HZ或者150HZ的方波信號,由于單片機STC15F101以及外圍的相關(guān)電路屬于常規(guī)技術(shù),這里就不再具體說明;晶振Y1以及外圍的相關(guān)電路構(gòu)成正弦波產(chǎn)生模塊,用于產(chǎn)生32.768KHZ的正弦波基波信號,由于晶振Y1以及外圍的相關(guān)電路屬于常規(guī)技術(shù),這里就不再具體說明;放大器4011為調(diào)制模塊,方波信號和正弦波信號通過放大器4011進行調(diào)制;發(fā)射模塊包括第一控制開關(guān)和第二控制開關(guān),其中,第一控制開關(guān)以三極管T1為例,第二控制開關(guān)以N溝道MOS管Q1為例,電源正極VCC依次通過電阻R1和三極管T1接地,放大器4011的輸出端輸出連接三極管T1基極,三極管T1與電阻R1的連接點連接MOS管Q1的柵極,電感L1和電容C1構(gòu)成一個LC振蕩器,電源正極VCC依次通過該LC振蕩器和MOS管Q1接地。放大器4011輸出的調(diào)制信號控制三極管T1的基級,從而控制三極管T1的集電極信號,三極管T1的集電極控制MOS管Q1的柵極,MOS管Q1是為了放大功率的作用。MOS管Q1輸出的相應頻率的調(diào)制信號通過LC振蕩器發(fā)射出去。

因此,這兩個信號發(fā)射裝置因為內(nèi)部方波信號頻率的不同導致輸出的信號的頻率不同,通過識別通道內(nèi)的信號發(fā)射裝置發(fā)出的信號來獲知所處的通道。

牛只識別裝置固定在奶牛的身上,每個奶牛身上均設置有一個識別裝置,因此,需要對多少奶牛進行定位,就需要多少個識別裝置。對于任意一個識別裝置,如圖1所示,識別裝置包括信號接收模塊、計步模塊、處理模塊以及無線通訊模塊,信號接收模塊和計步模塊輸出連接處理模塊,處理模塊與無線通訊模塊通訊連接。其中,

信號接收模塊用于接收相應通道的信號發(fā)射裝置發(fā)出的信號。當奶牛走到某一個通道內(nèi),該奶牛身上的信號接收模塊就能夠接收到該通道內(nèi)的信號發(fā)射裝置發(fā)出的信號。用于接收信號的信號接收模塊屬于常規(guī)技術(shù),這一設備目前已廣泛應用,本實施例中給出一種信號接收模塊的結(jié)構(gòu),當然,識別裝置并不局限于該結(jié)構(gòu)。信號接收模塊包括依次設置的LC振蕩感應單元、隔離直流單元和解調(diào)單元,進一步地,圖3-a和3-b給出該信號接收模塊的一種具體電路,如圖3-a所示,LC振蕩感應單元由Inductor Iron、電容C9和C10構(gòu)成,通過LC振蕩感應單元感應到信號發(fā)射裝置發(fā)出的信號;隔離直流單元由四個電容C7、C8、C12和C13構(gòu)成,這四個電容用于隔離直流信號;解調(diào)單元由四個二極管構(gòu)成,接收到的信號經(jīng)過這四個二極管解調(diào)為正弦波信號。如圖3-b所示,經(jīng)過解調(diào)后的信號(即圖3-a中的電容C13和二極管D5的連接點)輸入到運算放大器LM1的反相輸入端,其同相輸入端輸入一個比較電壓,經(jīng)過該放大器的兩級放大整形后,由OUT2輸出相應的信號,比如150HZ或者400HZ的方波信號。

因此,信號接收模塊接收信號發(fā)射裝置發(fā)出的相應頻率的信號,并將接收到的相應頻率的信號進行解調(diào),以形成與該信號發(fā)射裝置發(fā)出的信號相對應的信號。

計步模塊用于計量奶牛所走的步數(shù),由于計步模塊屬于現(xiàn)有技術(shù),那么,圖4給出其中一種實現(xiàn)電路,如圖4所示,該計步模塊包括振動開關(guān)S1和比較器U2,其中,振動開關(guān)S1為振動傳感器,其特性是:當奶牛不走時,振動開關(guān)S1斷開,當奶牛走動時,振動開關(guān)S1閉合,因此,每當奶牛走動一步,振動開關(guān)就會閉合一次。電源正極VCC通過振動開關(guān)S1連接比較器U2的同相輸入端,比較器U2的反相輸入端用于輸入一個比較電壓(比如連接圖3-b中電阻R7和R10的連接點),電源正極VCC的電壓數(shù)值要大于比較電壓的數(shù)值,比較器U2的輸出端為該計步模塊的輸出端。計步模塊的計數(shù)過程為:當牛不走時,振動開關(guān)S1斷開,比較器U2的同相輸入端輸入0V,反相輸入端輸入比較電壓1.65V,同相輸入端輸入電壓低于反相輸入端輸入電壓,則比較器U2輸出低電平,不計數(shù),即計數(shù)不變;當牛走動一步時,振動開關(guān)S1導通,比較器U2的同相輸入端輸入VCC 3.3V,反相輸入端輸入比較電壓1.65V,同相輸入端輸入電壓高于反相輸入端輸入電壓,則比較器U2輸出高電平,輸出到處理模塊中,計數(shù)加1。以此類推,每走動一步,就會向處理模塊輸出一次高電平,計數(shù)加1,實現(xiàn)計步。

處理模塊可以為常規(guī)的單片機,如圖5所示,為單片機以及外圍電路的連接結(jié)構(gòu),圖3-b中的運算放大器LM1的輸出端連接該單片機的23引腳(OUT1),圖4中的比較器U2輸出連接該單片機的2引腳。該單片機最小系統(tǒng)主要包括MSP430G2553單片機,復位電路和外部晶振,主要功能是進行數(shù)據(jù)的處理;復位電路是R3和C15,復位功能由C14電容的充放電完成。信號接收模塊將接收到的頻率信號輸送給該處理模塊,該處理模塊根據(jù)該頻率信號判斷出奶牛處于哪一個通道內(nèi);并且,該處理模塊還能夠統(tǒng)計奶牛的走動步數(shù),以得到奶牛的活動量。

圖6是信號接收模塊、計步模塊和處理模塊的整體電路結(jié)構(gòu)圖。

無線通訊模塊實現(xiàn)將處理模塊分析后的數(shù)據(jù)進行無線傳輸,由于該無線通訊模塊屬于常規(guī)技術(shù),本實施例給出該通訊模塊的一種具體結(jié)構(gòu)。該無線通訊模塊選用TI通訊芯片C1101,C1101是一款低于1GHz設計旨在用于極低功耗RF應用,其主要針對工業(yè)、科研和醫(yī)療(ISM)以及短距離無線通信設備(SRD),可提供對數(shù)據(jù)包處理、數(shù)據(jù)緩沖、突發(fā)傳輸、接收信號強度指示(RSSI)、空閑信道評估(CCA)、鏈路質(zhì)量指示以及無線喚醒(WOR)的廣泛硬件支持。另外,可以通過軟件配置使中心頻率分別為431M和436M,以進行通訊。圖7為該無線通訊模塊的具體電路結(jié)構(gòu)。

另外,還可將識別裝置裝配在一個殼體內(nèi),相應地,該殼體內(nèi)還需要配置有供電電池,通過該殼體能夠很方便地將識別裝置固定在奶牛身上,為了準確計算步數(shù),可將該識別裝置裝在奶牛的腿上。

奶牛佩戴上識別裝置后,該識別裝置處于低功耗模式。當奶牛走動時,計步模塊可以記錄奶牛的活動量;當奶牛需要擠奶而進入某一個通道時,通過該通道內(nèi)的信號發(fā)射裝置來激活識別裝置中的信號接收模塊,并且,該奶牛身上的識別裝置接收該通道內(nèi)信號發(fā)射裝置發(fā)出的特定頻率的信號,處理模塊對接收到的信號進行處理,來識別奶牛是在哪個通道進入奶廳的,從而判斷該奶牛所處的位置。并且,無線通訊模塊將對應奶牛的位置信息和活動量信息發(fā)送給后臺監(jiān)控主機,這樣就可以掌握每個奶牛的位置,以觀察各奶牛的活動狀況。

上述實施例中,識別裝置中設置有計步模塊,在獲得奶牛的位置信息之外還能夠得到奶牛的活動量信息,這是一種優(yōu)化的實施方式,作為其他的實施方式,當只需要獲知奶牛的位置信息的情況下,計步模塊是可以不設置的。

需要說明的是,雖然該實施例中的識別系統(tǒng)用于對奶牛的位置識別和活動量統(tǒng)計,但是,這只是其中一種應用對象,對于其他的養(yǎng)殖動物,比如:羊、馬等,也適用于該識別系統(tǒng)。

牛只識別裝置實施例

牛只識別裝置在上述實施例中已給出了詳細地描述,這里就不再具體說明。

以上給出了具體的實施方式,但本實用新型不局限于所描述的實施方式。本實用新型的基本思路在于上述識別系統(tǒng)和識別裝置的硬件結(jié)構(gòu),而對于系統(tǒng)和裝置中的各個組成部分的具體結(jié)構(gòu)并不做限定。在不脫離本實用新型的原理和精神的情況下對實施方式進行的變化、修改、替換和變型仍落入本實用新型的保護范圍內(nèi)。

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