[實(shí)用新型]一種基于LoRa的草原牛行為特征數(shù)據(jù)的采集項(xiàng)圈

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201920553546.8
• 申請(qǐng)日: 2019-04-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN211558433U
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-09-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 肖俊生;李琦;王亞帥;成翔;李亞坤
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 內(nèi)蒙古智牧溯源技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司;內(nèi)蒙古科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): A01K27/00
• 分類(lèi)號(hào): A01K27/00;A01K29/00
• 代理公司: 北京馳納智財(cái)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11367
• 代理人: 蔣路帆

本實(shí)用新型提供了一種基于LoRa的草原牛行為特征數(shù)據(jù)的采集項(xiàng)圈，其特征在于包括皮帶(1)、項(xiàng)圈扣(2)、電池盒(3)、主控板盒(4)及固定片(5)，所述電池盒(3)通過(guò)所述固定片(5)固定在所述主控板盒(4)的對(duì)稱(chēng)位置，所述主控板盒(4)包括微控制器、GPS模塊、加速度傳感器模塊、射頻模塊和電源管理模塊，所述微控制器分別與所述GPS模塊、所述加速度傳感器模塊、所述射頻模塊、電源管理模塊雙向連接，所述電池盒(3)內(nèi)設(shè)有ER34615型號(hào)的鋰亞硫酰氯電池。本申請(qǐng)?zhí)峁┑牟杉?xiàng)圈功耗低、可穩(wěn)定工作時(shí)間長(zhǎng)，滿足草原環(huán)境長(zhǎng)距離通信要求、草原復(fù)雜多變的環(huán)境要求。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及草原牛的監(jiān)測(cè)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于LoRa的草原牛行為特征數(shù)據(jù)的采集項(xiàng)圈。

背景技術(shù)

González等通過(guò)嵌入牛項(xiàng)圈中的加速度計(jì)和GPS傳感器采集的數(shù)據(jù)，成功區(qū)分了牛覓食、反芻、行走、休息和其他活動(dòng)行為(包括刮擦物體，頭部搖晃等)。研究中使用的是Wark等實(shí)用新型的項(xiàng)圈，項(xiàng)圈通信采用的是NordicNRF903無(wú)線電收發(fā)器，不足之處是通信距離受到限制。同時(shí)項(xiàng)圈功耗較高，4節(jié)D系列電池(澳大利亞金霸王)供電用于實(shí)驗(yàn)僅可以工作12-14天。Jurdak等設(shè)計(jì)的用于監(jiān)測(cè)狐蝠活動(dòng)的項(xiàng)圈，具有體積小、質(zhì)量輕的優(yōu)點(diǎn)，被Rahman等用于安裝在牛的耳標(biāo)和?；\頭上，通過(guò)傳感器獲取牛的行為特征數(shù)據(jù)，并使用機(jī)器學(xué)習(xí)算法進(jìn)行行為分類(lèi)。項(xiàng)圈通信選用的是CC1101無(wú)線收發(fā)器，這是一款微功耗的無(wú)線通信模塊，用于飛狐活動(dòng)監(jiān)測(cè)很好的滿足了低功耗的要求，但是如果用于草原牛的行為監(jiān)測(cè)，通信距離不能達(dá)到應(yīng)用的要求，官方數(shù)據(jù)中CC1101模塊的空曠環(huán)境通信距離只有300-500m。

目前還有的項(xiàng)圈包括GPS模塊、存儲(chǔ)模塊、電源模塊以及通信模塊，GPRS 通信模塊采用STM900A芯片，工作頻段900/1800Mhz，通過(guò)GPRS移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)中心和放牧人員手機(jī)實(shí)現(xiàn)信息傳輸。但是大部分草原都是無(wú)線公網(wǎng) (2G/3G/4G)覆蓋差的地方，或者是信號(hào)盲區(qū)，使用GPRS技術(shù)會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)無(wú)法傳輸或者數(shù)據(jù)傳輸需要等待較長(zhǎng)時(shí)間的問(wèn)題。同時(shí)，由于項(xiàng)圈電池容量有限，但是GPRS模塊功耗卻很高，所以很難保證項(xiàng)圈長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定工作。

商業(yè)可用的GPS跟蹤牛的項(xiàng)圈成本過(guò)高，如現(xiàn)在市場(chǎng)上可售的Lotek3300 定位項(xiàng)圈大約2000美元。為了降低成本，Knight等開(kāi)發(fā)了更加便宜的igotU Gt-120跟蹤項(xiàng)圈，項(xiàng)圈的成本大約200美元。雖然項(xiàng)圈成本得到了控制，但是并沒(méi)有改變定位數(shù)據(jù)需要離線采集的方式，不能做到在線監(jiān)測(cè)牛的位置。

而草原的溫度、濕度、壓力也是復(fù)雜多變的，所以需要一種功耗低、可穩(wěn)定工作時(shí)間長(zhǎng)、滿足草原環(huán)境長(zhǎng)距離通信要求、草原復(fù)雜多變的環(huán)境要求的一種數(shù)據(jù)采集設(shè)備。

實(shí)用新型內(nèi)容

為克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的功耗高、穩(wěn)定工作時(shí)間短、通信距離不夠長(zhǎng)的問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種基于LoRa的草原牛行為特征數(shù)據(jù)的采集項(xiàng)圈。

一種基于LoRa的草原牛行為特征數(shù)據(jù)的采集項(xiàng)圈，包括皮帶、項(xiàng)圈扣、電池盒、主控板盒及固定片，所述皮帶圍成一個(gè)圈，接頭處通過(guò)所述項(xiàng)圈扣活動(dòng)連接，所述主控板盒通過(guò)所述固定片固定在皮帶接頭的一側(cè)，所述電池盒通過(guò)所述固定片固定在所述主控板盒的對(duì)稱(chēng)位置，所述主控板盒包括微控制器、GPS模塊、加速度傳感器模塊、射頻模塊和電源管理模塊，所述微控制器分別與所述GPS 模塊、所述加速度傳感器模塊、所述射頻模塊、電源管理模塊雙向連接。

在本實(shí)用新型一優(yōu)選實(shí)施例中，所述微控制器為基于CARTEX-M3內(nèi)核的超低功耗32位微控制器STM32L151CBT6，具有128KB的閃存，16KB的靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，4KB的電可擦可編程只讀存儲(chǔ)器，具有3個(gè)可用的UART串口，和2個(gè) SPI接口。它提供了7種低功耗模式，用于實(shí)現(xiàn)低功耗和高性能間的最佳折中。