牧區(qū)牲畜放養(yǎng)跟蹤定位防盜裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種牧區(qū)牲畜放養(yǎng)跟蹤定位防盜裝置，包括控制器、項圈、太陽能板和天線，其特征是：控制器、太陽能板和天線固定于項圈表面外側(cè)，控制器固定于項圈一端，控制器上設(shè)有電子密碼鎖，電子密碼鎖的信號線在項圈上沿項圈長度方向布置，電子密碼鎖鎖頭與項圈另一端鏈接；天線固定于項圈中部；所述控制器包括微控制器模塊、GPS模塊、GSM模塊、計步模塊、存儲模塊和電源模塊；微控制器模塊分別連接GPS模塊、GSM模塊、移動計步模塊、存儲模塊和電源模塊。其優(yōu)點是：為牧民提供牲畜放養(yǎng)跟蹤定位、行走信息記錄，借助遠(yuǎn)程監(jiān)控手段，實現(xiàn)了牲畜運動行為研究、生長環(huán)境信息記錄、電子圍欄管理以及牲畜失蹤查找和防盜報警功能。
【專利說明】牧區(qū)牲畜放養(yǎng)跟蹤定位防盜裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明公開了一種放養(yǎng)跟蹤定位裝置，特別涉及一種用于牧區(qū)牲畜的跟蹤定位防盜裝置，屬于機電【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]在廣大草原牧區(qū)牲畜飼養(yǎng)采取的主要形式是游動放牧，即將草原牧場劃分成若干區(qū)段，按一定的時間和順序輪回放牧，這種形式是保障草原生態(tài)資源合理利用的必要措施之一。而其帶來的弊端是放牧作業(yè)范圍大、周期長，缺乏對牲畜日常生長情況的跟蹤和有效管理。目前，隨著城市化進(jìn)程不斷推進(jìn)，畜牧從業(yè)人員正在大量減少，而市場對于畜牧產(chǎn)品的需求并未下降。如何改進(jìn)畜牧行業(yè)管理效率、提升畜產(chǎn)品質(zhì)量是畜牧產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展亟待解決的核心問題之一。
[0003]市場已有的跟蹤定位產(chǎn)品可以實現(xiàn)對移動物體基本定位功能，但是普遍功耗很高，無法滿足游動放牧過程中長期使用無法充電的問題。而且，要想得到牲畜運動軌跡信息，前提是必須保證跟蹤定位裝置綁定于牲畜身體上，而跟蹤定位裝置其數(shù)據(jù)是否是脫離牲畜人為產(chǎn)生，現(xiàn)有技術(shù)手段無法判別。
[0004]草原牧區(qū)牲畜(如牛、馬、羊)飼養(yǎng)周期長，成本較高，游動放牧過程中牲畜活動范圍大且分散，而放牧人員少，時常會有牲畜丟失、被盜事件發(fā)生，直接危害牧民經(jīng)濟利益。如何有效防范類似事件發(fā)生是目前畜牧業(yè)希望解決的問題之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種能夠?qū)⒁苿油ㄐ?、嵌入式系統(tǒng)和自動檢測技術(shù)應(yīng)用于草原牧業(yè)生產(chǎn)過程中，包括 為牧民提供牲畜放養(yǎng)跟蹤定位，行走信息記錄，借助計算機遠(yuǎn)程監(jiān)控手段還可實現(xiàn)牲畜運動行為研究、生長環(huán)境信息記錄、電子圍欄管理以及牲畜失蹤查找和防盜報警功能的牧區(qū)牲畜放養(yǎng)跟蹤定位防盜裝置。
[0006]本發(fā)明的目的是是通過以下的技術(shù)方案實現(xiàn)的:
本發(fā)明的一種牧區(qū)牲畜放養(yǎng)跟蹤定位防盜裝置，包括控制器、項圈、太陽能板和天線，所述控制器、太陽能板和天線固定于項圈表面外側(cè)，控制器固定于項圈一端，控制器上設(shè)有電子密碼鎖，電子密碼鎖的信號線在項圈上沿項圈長度方向布置，電子密碼鎖鎖頭與項圈另一端鏈接；天線固定于項圈中部；
所述控制器包括微控制器模塊、GPS模塊、GSM模塊、計步模塊、存儲模塊和電源模塊；所述微控制器模塊分別連接GPS模塊、GSM模塊、移動計步模塊、存儲模塊和電源模塊；所述微控制器模塊，主控芯片為ARM Cortex-M3內(nèi)核的32位增強型微控制器STM32F103RBT，用于控制其它模塊的工作狀態(tài)，并接收GPS模塊、計步模塊的信息，數(shù)據(jù)經(jīng)運算處理后存入存儲模塊；
所述GPS模塊，采用ATK-NE0-6M模組，集成高性能無源陶瓷天線，刷新速率5Hz ;用于通過天線接收GPS衛(wèi)星信號，并經(jīng) 串口將經(jīng)度、緯度、高度和速度信息輸出給微控制器模塊；
所述GSM模塊，采用SM900A芯片，工作頻段:900/1800Mhz，低功耗實現(xiàn)SMS和數(shù)據(jù)的傳輸；用于通過GPRS移動通信網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)中心和放牧人員手機實現(xiàn)信息傳輸；
所述計步模塊，采用振動傳感器和加速度傳感器采集牲畜運動姿態(tài)數(shù)據(jù)，用于記錄牲畜行走信息并傳輸給微控制器模塊；根據(jù)機械振動原理，通過檢測牲畜運動產(chǎn)生的振幅范圍確定牲畜運動情況，測量運動振幅達(dá)到設(shè)定閥值的頻率得出其運動的步數(shù)，微處理器再根據(jù)牲畜的生理特征模型、GPS信息，并綜合運用計步模塊的計步數(shù)據(jù)，獲得牲畜的速度進(jìn)而得到牲畜的行走里程。
[0007]所述存儲模塊，采用EEPROM讀寫電路，用于將系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)實時存儲；
所述電源模塊，采用雙電源供電，工作時間鋰離子電池供電，休眠時間紐扣電池供電；電源模塊通過太陽能板為鋰離子電池充電，即:太陽能板在自然光照條件滿足時將太陽能轉(zhuǎn)換為電能為鋰離子電池充電；
所述電子密碼鎖，將項圈兩端鏈接鎖閉固定于牲畜脖頸部位，起到防盜報警和運動軌跡真實性判別作用。
[0008]有益效果
本發(fā)明可以為牧民提供牲畜放養(yǎng)跟蹤定位、行走信息記錄，借助計算機遠(yuǎn)程監(jiān)控手段，整合相關(guān)數(shù)據(jù)信息還可實現(xiàn)牲畜運動行為研究、生長環(huán)境信息記錄、電子圍欄管理以及牲畜失蹤查找和防盜報警功能，可有效提高牧業(yè)管理效率，具有很好的實際應(yīng)用價值和理論研究意義。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1為牧區(qū)牲畜跟蹤定位防盜裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為牧區(qū)牲畜跟蹤定位防盜裝置控制器系統(tǒng)框圖；
圖3為牧區(qū)牲畜跟蹤定位防盜裝置微控制器部分電路原理圖；
圖4為牧區(qū)牲畜跟蹤定位防盜裝置接口模塊部分電路原理圖。
[0010]圖中:1、控制器，2、項圈，3、太陽能板，4、GPS天線，5、微控制器模塊，6、GPS模塊、
7、GSM模塊，8、計步模塊，9、存儲模塊，10、電源模塊，11、電子密碼鎖，12、GPS衛(wèi)星，13、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)中心，14、手機。
[0011]【具體實施方式】:
下面結(jié)合附圖與實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明:
如圖1至圖4所示，本發(fā)明的一種牧區(qū)牲畜跟蹤定位防盜裝置，包括:控制器1、項圈2、太陽能板3和天線4 ;所述控制 器1、太陽能板3和天線4固定于項圈2表面外側(cè)，控制器I固定于項圈2 —端，在控制器上設(shè)有電子密碼鎖11，電子密碼鎖的信號線在項圈上沿項圈長度方向布置，其電子密碼鎖11鎖頭與項圈2另一端鏈接；天線4固定于項圈2中部。所述控制器I包括:微控制器模塊5、GPS模塊6、GSM模塊7、計步模塊8、存儲模塊9和電源模塊10 ；
所述微控制器模塊5分別連接GPS模塊6、GSM模塊7、計步模塊8、存儲模塊9、電源模塊10和電子密碼鎖11 ；
所述微控制器模塊5，主控芯 片采用ARM Cortex-M3內(nèi)核的32位增強型微控制器STM32F103RBT，用于控制其它模塊的工作狀態(tài)，并接收GPS模塊6、計步模塊8的信息，數(shù)據(jù)經(jīng)運算處理后存入存儲模塊9 ；
所述GPS模塊6，采用ATK-NE0-6M模組，集成高性能無源陶瓷天線，刷新速率5Hz ;通過天線4接收GPS衛(wèi)星信號并經(jīng)串口將經(jīng)度、緯度、高度和速度信息輸出給微控制器模塊5 ；所述GSM模塊7，采用SM900A芯片，工作頻段:900/1800Mhz，低功耗實現(xiàn)SMS和數(shù)據(jù)的傳輸；通過GPRS移動通信網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)中心13實現(xiàn)信息傳輸；
所述計步模塊8，采用振動傳感器和加速度傳感器采集牲畜運動姿態(tài)數(shù)據(jù)，用于記錄牲畜放養(yǎng)行走信息并傳輸給微控制器模塊I ;
所述存儲模塊9，采用EEPROM讀寫電路，用于將系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)實時存儲；
所述電源模塊10，為整個裝置提供電源，采用雙電源供電，工作時間鋰離子電池供電，休眠時間紐扣電池供電。太陽能板3向鋰離子電池充電。
[0012]所述電子密碼鎖11，將項圈兩端鏈接鎖閉固定于牲畜脖頸部位。
[0013]工作原理及過程如下:
裝置上電后，微控制器模塊開始工作，首先對各模塊、及內(nèi)部資源進(jìn)行初始化。初始化完成后，啟動GPS模塊開始接收GPS數(shù)據(jù)，等接收到經(jīng)緯度信息定位成功后，啟動GSM模塊并連接數(shù)據(jù)中心，成功建立連接后，將經(jīng)緯度信息、時間信息等發(fā)送到遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)中心。數(shù)據(jù)發(fā)送成功后，系統(tǒng)進(jìn)入休眠模式，電源模塊切換至紐扣電池供電以降低功耗。如果，微控制器模塊連接遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)中心失敗，則將數(shù)據(jù) 以SMS短信的形式發(fā)送到一固定手機號上，然后進(jìn)入休眠模式。如果多次(初始值設(shè)為6次)連接數(shù)據(jù)中心失敗，控制器將經(jīng)緯度信息、時間等信息整合后保存到存儲模塊中，并暫時停止連接遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)中心，等過一定時間后(I小時)再試圖去連接數(shù)據(jù)中心；連接成功后,將保存的定位信息一次性發(fā)往數(shù)據(jù)中心。存儲的數(shù)據(jù)也可通過GSM模塊傳送到手機、PDA等手持設(shè)備。
[0014]進(jìn)入休眠模式后，可通過以下2種方式喚醒:(I)定時喚醒，定時時間可調(diào)，初始設(shè)置為10分鐘。(2)數(shù)據(jù)中心隨機喚醒，數(shù)據(jù)中心可在任意時刻發(fā)送一任意數(shù)據(jù)去喚醒微控制器t旲塊。
[0015]為了降低功耗提高工作效率，GPS模塊工作模式設(shè)置為I小時自動搜星并定位一次，這樣，GPS模塊始終處在溫啟動狀態(tài)，可在較短(20— 30秒)時間內(nèi)實現(xiàn)快速定位。GSM模塊只有在需要和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)中心通信時才進(jìn)入工作狀態(tài)并連接到遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)中心，其余時刻處在待機模式以降低功耗。
[0016]記步模塊啟動后，自動采集傳感器數(shù)據(jù)，分析處理后生成牲畜行走步數(shù)信息，并累計記錄后定期發(fā)送給微處理器，微處理器再根據(jù)牲畜的生理特征模型、GPS信息，綜合運用計步數(shù)據(jù)，獲得牲畜的速度進(jìn)而得到里程、速度信息，與GPS信息一起打包發(fā)送到遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)中心，實現(xiàn)對牲畜行走信息記錄功能。
[0017]遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)中心將接收到的數(shù)據(jù)并綜合其它方面數(shù)據(jù)，建立牧群信息檔案，可實現(xiàn)更廣泛的應(yīng)用。如利用牲畜放牧過程記錄的經(jīng)度、緯度和時間信息可以在電子地圖上描繪出牲畜運動軌跡；利用牲畜運動里程信息可以輔助放牧人員記錄牲畜運動量大小，可作為判斷其肉質(zhì)優(yōu)劣重要參考因素。
[0018]借助電子密碼鎖可以對遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)中心采集到的牲畜運動軌跡數(shù)據(jù)真實性進(jìn)行判另O。本裝置由工作人員安裝佩戴于牲畜脖頸部位，電子密碼鎖正常鎖閉，裝置開啟運行，則采集到的數(shù)據(jù)判定為真實有效；否則，為無效數(shù)據(jù)。
[0019]若已知牲畜所在牧場范圍坐標(biāo)，還可以實現(xiàn)電子圍欄功能，即若牲畜所在位置超出牧場范圍，系統(tǒng)發(fā)出警告提示信息給放牧人員手機，放牧人員收到信息后驅(qū)趕牲畜群返回牧場區(qū)域。
[0020]若牲畜丟失，借助本裝置發(fā)出的GPS位置信息，可以快速查詢到其位置，幫助放牧人員盡快找到丟失的牲畜。牲畜丟失后，若裝置上的電子密碼鎖被非正常卸除，則系統(tǒng)會立即發(fā)出報警，同時向放牧人員手 機發(fā)送短信，報告其當(dāng)前所在位置，提醒放牧人員注意。
【權(quán)利要求】
1.一種牧區(qū)牲畜放養(yǎng)跟蹤定位防盜裝置，包括控制器、項圈、太陽能板和天線，其特征是:所述控制器、太陽能板和天線固定于項圈表面外側(cè)，控制器固定于項圈一端，控制器上設(shè)有電子密碼鎖，電子密碼鎖的信號線在項圈上沿項圈長度方向布置，電子密碼鎖鎖頭與項圈另一端鏈接；天線固定于項圈中部；所述控制器包括微控制器模塊、GPS模塊、GSM模塊、計步模塊、存儲模塊和電源模塊；微控制器模塊分別連接GPS模塊、GSM模塊、移動計步模塊、存儲模塊和電源模塊；微控制器模塊，用于控制其它模塊的工作狀態(tài)，并接收GPS模塊、計步模塊的信息，數(shù)據(jù)經(jīng)運算處理后存入存儲模塊；所述GPS模塊，用于通過天線接收GPS衛(wèi)星信號，并經(jīng)串口將經(jīng)度、緯度、高度和速度信息輸出給微控制器模塊；所述GSM模塊，用于通過GPRS移動通信網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)中心和放牧人員手機實現(xiàn)信息傳輸；所述計步模塊，采用振動傳感器和加速度傳感器采集牲畜運動姿態(tài)數(shù)據(jù)，用于記錄牲畜行走信息并傳輸給微控制器模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的牧區(qū)牲畜放養(yǎng)跟蹤定位防盜裝置，其特征是:所述電源模塊，采用雙電源供電,工作時間鋰離子電池供電,休眠時間紐扣電池供電。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的牧區(qū)牲畜放養(yǎng)跟蹤定位防盜裝置，其特征是:電源模塊通過太陽能板為鋰離子電池充電。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的牧區(qū)牲畜放養(yǎng)跟蹤定位防盜裝置，其特征是:計步模塊通過檢測牲畜運動產(chǎn)生的振幅范圍確定牲畜運動情況，測量運動振幅達(dá)到設(shè)定閥值的頻率得出其運動的步數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的牧區(qū)牲畜放養(yǎng)跟蹤定位防盜裝置，其特征是:微處理器根據(jù)牲畜的生理特征模型、GPS信息，并綜合運用計步模塊的計步數(shù)據(jù)，獲得牲畜的速度，得到牲畜的行走里程。`
【文檔編號】G06Q50/02GK103875542SQ201410092037
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年3月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月13日
【發(fā)明者】張萬鍇, 江杰, 興安, 李寶山, 李琦, 那日蘇, 王立全, 王海, 陳波, 仲偉良 申請人:內(nèi)蒙古物通天下網(wǎng)絡(luò)科技有限公司, 內(nèi)蒙古科技大學(xué)