[發明專利]一種基于RFID無源感知技術的奶牛活動量監測技術

在審

• 申請號: 202111476852.4
• 申請日: 2021-12-06
• 公開（公告）號: CN114330390A
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 徐艾萱;賈賀;張宇;沈維政
• 申請（專利權）人: 東北農業大學
• 主分類號: G06K7/10
• 分類號: G06K7/10;G06K17/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種基于RFID無源感知技術的奶牛活動量監測技術，屬于畜禽健康養殖技術領域。本發明包括RFID標簽，RFID讀寫器和PC端軟件。使用步驟包括：步驟一：將標簽綁定在奶牛腿部，標簽朝向和高度應保持一致，但后腿標簽的朝向應同前腿相反。步驟二：在養殖場地的長和寬兩側分別布放一定數量的讀寫器，數量根據實際需求，應同標簽高度接近。步驟三：由讀寫器的射頻模塊發射信號激活標簽，讀寫器天線接收標簽反射的信號后將相關數據交給控制模塊，由控制模塊對數據進行解讀，通過標簽的相位值計算出奶牛雙腿之間的距離；通過WiFi將該數值傳給PC端應用軟件，分析奶牛雙腿距離的變化情況，找出極小值確定奶牛邁出一步，達到對奶牛活動量監測的目的。

技術領域

本發明屬于畜禽健康養殖技術領域，具體涉及一種基于RFID無源感知技術的奶牛活動量監測技術。

背景技術

奶牛的每日活動量很大程度反映著奶牛的生理狀態，是衡量奶牛發情、產奶和健康的重要標準。傳統養殖產業的活動量監測以人工為主，耗時耗力且準確度不高；可穿戴式設備可以精準的對動物活動量進行感知，但是應激性較強；基于計算機視覺的非接觸式技術對攝像頭的布放以及養殖環境內的信息化基礎要求較高。

發明專利“一種采集奶牛活動量的裝置和和系統”(公開號CN 205694933 U)，公開了一種奶牛活動量采集裝置，該裝置通過高度傳感器、速度傳感器、加速度傳感器測量奶牛的各項參數，將參數進行奶牛活動量的量化處理，該裝置中傳感器較多，對奶牛的舒適度產生影響，且傳感器需定期更換充電，奶牛容易產生應激性，而且各項參數表征活動量的權重不能確定。

本發明通過在奶牛腿部貼上RFID柔性標簽，在周圍環境布置RFID天線和讀寫器，通過標簽與讀寫器之間的相位差關系構建計算每頭奶牛腿部標簽之間的相對距離的模型，根據奶牛行走時腿之間的距離呈周期性變化，以此精確的獲取奶牛一段時間內的步數，根據步數從而很好的確定奶牛的活動量大小。該方法簡單有效且柔性標簽不會對奶牛舒適度產生影響，無源標簽也無需定期更換充電，能夠較好的對奶牛活動量進行實時監測。

發明內容

為了達到實時并準確監測奶牛活動量的目的，并解決現有活動量監測方法的缺點，本發明提出了一種基于RFID無源感知技術的奶牛活動量監測技術。

本發明的技術方案如下：

步驟S1：將四只RFID柔性標簽分別固定在奶牛四條腿上，將位于前腿的兩只標簽朝向同一側，將位于后腿的兩只標簽朝向同一側，方便數據處理。固定后不易脫落即可準備進行相對距離測定。

步驟S2：在矩形的養殖場地的長一側隔一段距離分別固定兩個RFID讀寫器，在寬邊一側固定一個RFID讀寫器。讀寫器發射信號激活標簽，由天線接受反射信號并由其余模塊對信號進行解讀。閱讀器通過WiFi或BT接口將數據傳至PC。

步驟S3：PC端對接受到的數據進行處理和分析，根據標簽反射信號的相位信息反應出的標簽與讀寫器之間的距離，根據前腿上兩只標簽的相位差，以實時計算奶牛前腿之間和后腿之間的距離。可將每頭奶牛對應信息以及腿距繪出曲線圖，根據周期性變化的數據，通過何時奶牛腿距到達極小值以確定奶牛是否邁出一步。PC端軟件可將每頭奶牛的步數進行管理分析，以便對奶牛活動量進行準確監測。

所述步驟S1中RFID標簽的固定位置應盡量同一高度，并接近腳部以使計算結果精確。前腿和后腿標簽的朝向應為相反方向，以便后續測定。

所述步驟S2中的讀寫器布放高度保持一致，應盡量同標簽高度保持一致。所述的UHF讀寫器的型號為R420，工作頻段為850～950MHz，工作范圍為10米。

所述步驟S3具體為：

(1)首先根據相位特點，由于相位表示從原始發射信號接收到的信號的偏移度，假設天線與標簽之間的距離為d，則相位θ可以表示為：