[發(fā)明專利]一種奶牛體溫實時監(jiān)測系統(tǒng)與方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710801939.1
• 申請日: 2017-09-07
• 公開（公告）號: CN107593498A
• 公開（公告）日: 2018-01-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 何東健;劉暢;熊虹婷;王丹丹
• 申請（專利權(quán)）人: 西北農(nóng)林科技大學(xué)
• 主分類號: A01K29/00
• 分類號: A01K29/00;G01K7/18;G01K13/00
• 代理公司: 西安智大知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所61215
• 代理人: 段俊濤

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于現(xiàn)代養(yǎng)殖業(yè)技術(shù)領(lǐng)域，涉及恒流源技術(shù)、溫度傳感器技術(shù)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器技術(shù)、無線通信技術(shù)，特別涉及一種奶牛體溫實時監(jiān)測系統(tǒng)與方法。

背景技術(shù)

目前，國內(nèi)外的奶牛體溫測量主要依靠人工測量、手工記錄的方式，不僅耗時、費力，精確度還很低，同時不能夠?qū)δ膛５捏w溫實現(xiàn)實時的監(jiān)測，溫度測量結(jié)果的準(zhǔn)確性大大下降。

發(fā)明內(nèi)容

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奶牛體溫實時監(jiān)測系統(tǒng)與方法，可以實時監(jiān)測奶牛的真實體溫，采用PT1000作為溫度傳感器探頭，傳感器置于奶牛的陰道內(nèi)，無線傳感器天線置于奶牛體外，加強無線通信信號，PT1000鉑電阻兩端產(chǎn)生與溫度相關(guān)的電壓值，采集的信息通過微控制器處理轉(zhuǎn)換成奶牛的真實體溫信息，再由微控制器將體溫信息通過無線傳輸模塊發(fā)送到用戶的上位機，在用戶的計算機上顯示出奶牛陰道的溫度值，實現(xiàn)奶牛體溫信息的實時監(jiān)測，從而擺脫傳統(tǒng)的人工測量、手工記錄的方式，克服已有效率低、精度不高的問題，實時、精準(zhǔn)地監(jiān)測奶牛體溫信息，其結(jié)構(gòu)簡單、自動化程度高、使用方便具有實時性等特點。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種奶牛體溫實時檢測系統(tǒng)，包括奶牛體溫采集系統(tǒng)和溫度傳輸系統(tǒng)，所述奶牛體溫采集系統(tǒng)包括：

PT1000溫度測量探頭；

接PT1000溫度測量探頭為其提供恒定電流的恒流源模塊；

以及，接PT1000溫度測量探頭將模擬電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字電壓的模數(shù)轉(zhuǎn)換器；

所述溫度傳輸系統(tǒng)包括：

STM32微控制器，接所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字電壓信號；

無線通信模塊，將所述STM32微控制器發(fā)出的信息通過無線接收模塊傳輸至計算機中；

無線天線，引出至奶牛體外，加強無線通信模塊的信號傳輸；

計算機，通過無線接收模塊接收所述無線通信模塊傳輸?shù)男畔ⅰ?/p>

所述PT1000溫度測量探頭采用四線制的連接方式，即在熱電阻的根部兩端各連接兩根導(dǎo)線，其中兩根引線為熱電阻提供恒定電流I，把R信號轉(zhuǎn)換成電壓信號U，再通過另兩根引線把U引至電壓測量輸入端。

所述PT1000溫度測量探頭的外側(cè)采用304不銹鋼作為圓頭保護管。

所述恒流源模塊包括LM336-2.5V基準(zhǔn)電壓源，采用OP07運算放大器和電阻調(diào)整輸出電流，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器采用24位ADS1256。

所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器與STM32微控制器之間以SPI通信方式傳輸轉(zhuǎn)換后的數(shù)字電壓信號，所述無線通信模塊為采用SPI通信方式的NRF24L01無線通信模塊，所述計算機連接有報警裝置。

所述恒流源模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換器和STM32微控制器用HDPE封裝成長100mm，寬50mm的圓柱形。

本發(fā)明還提供了基于所述奶牛體溫實時檢測系統(tǒng)的奶牛體溫實時檢測方法，將PT1000溫度測量探頭置于奶牛陰道內(nèi)，與陰道接觸，恒流源模塊為其提供恒定的電流，STM32微控制器根據(jù)PT1000溫度測量探頭電阻所對應(yīng)的溫度與電阻值的關(guān)系，將電壓信號轉(zhuǎn)換為溫度信號，轉(zhuǎn)換完成的溫度信號經(jīng)過STM32微控制器的預(yù)處理通過無線通信模塊傳輸?shù)接脩舻挠嬎銠C上。

所述STM32微控制器控制采用間歇測量方式，每10分鐘測量一次，測量結(jié)束后進入休眠狀態(tài)，設(shè)定時鐘周期喚醒程序，每次測量、發(fā)送完成后即進入休眠模式。

所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器在每次模數(shù)轉(zhuǎn)換過程中采用中位值平均濾波法對采樣數(shù)據(jù)預(yù)處理，每5秒鐘進行一次采樣，共采集1分鐘，采集到的12個值去掉其中的最大值和最小值，然后計算剩余數(shù)據(jù)的算數(shù)平均值。

所述PT1000溫度測量探頭電阻所對應(yīng)的溫度與電阻值的關(guān)系為：R_t＝R₀*(1+At+Bt²)℃，其中R_t為鉑電阻在t℃時候的電阻，R₀為鉑電阻在0℃時的電阻，其中A為溫度系數(shù)，A＝3.9083×10^-3，B為非線性系數(shù)，B＝-5.775×10^-7。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

1、PT1000鉑電阻溫度探頭外側(cè)采用304不銹鋼作為圓頭保護管，材質(zhì)耐腐蝕，不會對奶牛造成傷害。

2、PT1000采用四線制的連接方式，克服了因?qū)Ь€電阻對測量結(jié)構(gòu)造成的誤差。

3、使用24位的ADS1256模數(shù)轉(zhuǎn)換器，提高溫度測量的精度，可以檢測出0.05℃的精度變化。