CN103916462A - 一种反刍动物反刍信息采集*** - Google Patents

一种反刍动物反刍信息采集*** Download PDF

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张中炜
唐雅琴
胡江浩
曹苑芊
赵凤君
孙义江
赵鹏
王志攀
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Abstract

本发明涉及一种反刍动物反刍信息采集***，其特征在于，包括挂在每个反刍动物身上的挂绳，在每根挂绳上均设有移动模块、驻极体话筒及太阳能电板，每个驻极体话筒与相对应的反刍动物的体表紧密接触，每个太阳能电板均位于相应的挂绳的顶端，其中，移动模块包括电源控制电路，电源控制电路具有两路输入，一路输入连接锂电池，另一路输入连接太阳能控制电路后与太阳能电板相连，电源控制电路选择两路输入中的任意一路输出。本发明运用了音频处理、模式识别技术以及无线传输技术，采用音频设备采集原始数据，为数字化奶牛养殖业的发展提供了一种新的检测手段，特别是对于大型奶牛场来说，可以较小的人力的成本，获得牛群每个的个体的反刍信息。

Description

一种反刍动物反刍信息采集***
技术领域
本发明涉及及一种反刍动物反刍时间及反刍次数的测量***，属移动网络的信息采集***技术领域。
背景技术
受土地资源的制约，我国必须发展资源利用节省型的畜牧业，奶牛业是目前资源利用最为节省的畜牧业。就奶牛业自身而言，进一步提高资源利用率的主要途径是提高单产水平，这也是奶牛养殖企业能否赢利和赢利多少的关键。目前，世界奶牛单产水平最高的国家——以色列，平均单头年产量超过12吨，而我国平均仅有不足4吨。造成巨大差距的主要原因，是品种选育和饲养管理手段落后。奶牛的反刍，俗称倒嚼，是指奶牛进食经过一段时间以后将半消化的食物返回嘴里再次咀嚼。通过对反刍的研究，可以分析胃液与唾液对食物的湿润度以及奶牛个体的健康状况，还可以很好地计算出单个奶牛个体的采食量。采食量是反刍动物健康和生产所需的营养物质的量化基础，所以准确地计算出奶牛的采食量对于奶牛的养殖和生产都有重要的意义。只有均衡持续地调整奶牛的采食量，使奶牛能够获得较全面的营养元素，才能够获得理想的牛奶产量。
因此有必要研发一种可以对反刍活动水平进行全天候的自动检测记录、并可以传到上位机进行分析的装置。
申请号为200710014345.2、公开号为CN101077295、发明名称为“畜类动物采食量检测方法及智能检测仪”的发明公开了一种畜类动物采食量的智能检测仪，该仪器使用时将一开关式传感器安装在弹性支架组合上，并将弹性支架组合固定到畜类动物头部，使传感器与畜类动物的颞窝部或脸颊部直接接触，由于动物在咀嚼和反刍时会触动传感器而输出反映咀嚼频率与次数，反刍频率与次数的脉冲信号，由单片机对脉冲信号进行计数、保存并作相应的处理即可确定吞咽次数，由每次吞咽的食团质量，即可计算出畜类动物在一段时间内的采食量。该装置结构复杂，并且不够坚固、耗电量大，无法长期使用。
申请号为201320332547.2、公开号为CN203376855U、实用新型名称为“一种反刍动物检测***”的发明公开了一种反刍动物的监测***，该***包括反刍动物携带装置和舍外监控装置，反刍动物携带装置和舍外监控装置通过无线进行联系；该***使用时先将固定有反刍动物携带装置的外壳连同挂绳挂在反刍动物的脖子上，挂绳上的配重位于挂绳的最下端，挂绳侧边上的外壳带有压电陶瓷片的一面向内与反刍动物的体表紧密接触，使得压电陶瓷片随时能够采集监测反刍动物的反刍时间信号。该***结构复杂，并且音频检测效果欠佳，需要定时卸下更换电池，无法查长期使用。
发明内容
本发明的目的是提供一种奶牛反刍的信息采集***，以达到长期采集奶牛的反刍信息的目的。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种反刍动物反刍信息采集***，其特征在于，包括挂在每个反刍动物身上的挂绳，在每根挂绳上均设有移动模块、驻极体话筒及太阳能电板，每个驻极体话筒与相对应的反刍动物的体表紧密接触，每个太阳能电板均位于相应的挂绳的顶端，所有移动模块均通过无线网络与位于远端的上位机建立通讯，其中，移动模块包括电源控制电路，电源控制电路具有两路输入，一路输入连接锂电池，另一路输入连接太阳能控制电路后与太阳能电板相连，电源控制电路选择两路输入中的任意一路输出，电源控制电路的输出为驻极体话筒、放大滤波电路、模数转换电路、控制单元、通信模块及无线阻抗匹配电路提供工作电源，无线阻抗匹配电路连接天线、放大滤波电路、模数转换电路、控制单元、通信模块及无线阻抗匹配电路依次串联，驻极体话筒与放大滤波电路相连。
优选地，所述放大滤波电路、模数转换电路、控制单元、通信模块、无线阻抗匹配电路及天线封装在一个壳体内，该壳体挂在每根所述挂绳的底部。
优选地，所述放大滤波电路主要由运算放大器LCT6255构成，其中心频率为1.4KHz-1.6KHz，带宽为0.8KHz-1.2KHz。
优选地，所述的太阳能控制电路主要由太阳能控制集成电路BQ24210构成。
优选地，所述放大滤波电路采用切比雪夫3dB带通滤波器。
本发明运用了音频处理、模式识别技术以及无线传输技术，采用音频设备采集原始数据，为数字化奶牛养殖业的发展提供了一种新的检测手段，特别是对于大型奶牛场来说，可以较小的人力的成本，获得牛群每个的个体的反刍信息。
附图说明
图1是本发明中使用的挂在每个反刍动物身上的装置外观图；
图2是本发明中移动模块的***框图。
具体实施方式
为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本发明提供的一种反刍动物反刍信息采集***包括如图1所述的挂在每个反刍动物脖子上的装置，所有装置通过后ANT无线通信方式与位于远端的上位机建立通讯。
每个装置包括挂在每个反刍动物身上的挂绳3，在每根挂绳3上均设有移动模块4、驻极体话筒2及太阳能电板1。驻极体话筒2位于挂绳3的侧边，与相对应的反刍动物的体表紧密接触，使得驻极体话筒能够随时采集动物的反刍信号。每个太阳能电板1均位于相应的挂绳3的顶端。
移动模块4包括电源控制电路7，电源控制电路7具有两路输入，一路输入连接锂电池7，另一路输入连接太阳能控制电路5后与太阳能电板1相连，电源控制电路7选择两路输入中的任意一路输出，电源控制电路7的输出为驻极体话筒2、放大滤波电路8、模数转换电路9、控制单元10、通信模块11及无线阻抗匹配电路12提供工作电源，无线阻抗匹配电路12连接天线13，放大滤波电路8、模数转换电路9、控制单元10、通信模块11及无线阻抗匹配电路12依次串联，驻极体话筒2与放大滤波电路8相连。
放大滤波电路8、模数转换电路9、控制单元10、通信模块11、无线阻抗匹配电路12及天线13封装在一个壳体内，该壳体挂在每根所述挂绳3的底部。
当反刍动物采食或者反刍时，驻极体话筒2将声音信号转换为电信号，该电信号是模拟数据，需要对其进行一定的前期滤波以及放大处理。放大滤波电路8最主要特点是足够的增益和很低的功耗。经过测试，奶牛咀嚼声音的频率范围主要分布在200HZ至2KHz，将放大滤波电路8设计为带通滤波电路，其频带只接受所需要的奶牛咀嚼与吞咽的声音，滤除或衰减其余不需要的噪声，切比雪夫滤波器以其良好的衰减特性成为了本发明的首选，本发明采用3dB带通滤波器，选用的运算放大器为LCT6255，其中心频率为1.4KHz-1.6KHz，带宽为0.8KHz-1.2KHz。
本发明的控制单元10则采用的是NORDIC公司的nrf51422作为MCU，保证了移动模块的低功耗和可靠性，该芯片集成了ANT无线网络收发电路，而且还具有AD端口以及丰富的片上资源。MCU在运行时的耗电流只有3mA，而无线收发时候的电流只有10mA。
通信模块11采用2.4GHz通信模块为ANT无线通信方式；模数转换电路9的型号是NRF51422内置的10位模数转换器；太阳能控制电路5主要由太阳能控制集成电路BQ24210构成。
本发明由驻极体话筒2将声音信号转换为电信号后，由放大滤波电路8对该电信号进行放大和滤波后，再由、模数转换电路9对放大和滤波后的电信号进行采样，并由控制单元10对采样结果进行处理，分别计算出反刍和采食的时间，保存在控制单元10的数据存储器里。

Claims (5)

1.一种反刍动物反刍信息采集***，其特征在于，包括挂在每个反刍动物身上的挂绳(3)，在每根挂绳(3)上均设有移动模块(4)、驻极体话筒(2)及太阳能电板(1)，每个驻极体话筒(2)与相对应的反刍动物的体表紧密接触，每个太阳能电板(1)均位于相应的挂绳(3)的顶端，所有移动模块(4)均通过无线网络与位于远端的上位机建立通讯，其中，移动模块(4)包括电源控制电路(7)，电源控制电路(7)具有两路输入，一路输入连接锂电池(7)，另一路输入连接太阳能控制电路(5)后与太阳能电板(1)相连，电源控制电路(7)选择两路输入中的任意一路输出，电源控制电路(7)的输出为驻极体话筒(2)、放大滤波电路(8)、模数转换电路(9)、控制单元(10)、通信模块(11)及无线阻抗匹配电路(12)提供工作电源，无线阻抗匹配电路(12)连接天线(13)，放大滤波电路(8)、模数转换电路(9)、控制单元(10)、通信模块(11)及无线阻抗匹配电路(12)依次串联，驻极体话筒(2)与放大滤波电路(8)相连。
2.如权利要求1所述的一种反刍动物反刍信息采集***，其特征在于，所述放大滤波电路(8)、模数转换电路(9)、控制单元(10)、通信模块(11)、无线阻抗匹配电路(12)及天线(13)封装在一个壳体内，该壳体挂在每根所述挂绳(3)的底部。
3.如权利要求1所述的一种反刍动物反刍信息采集***，其特征在于，所述放大滤波电路(8)主要由运算放大器LCT6255构成，其中心频率为1.4KHz-1.6KHz，带宽为0.8KHz-1.2KHz。
4.如权利要求1所述的一种反刍动物反刍信息采集***，其特征在于，所述的太阳能控制电路(5)主要由太阳能控制集成电路BQ24210构成。
5.如权利要求1所述的一种反刍动物反刍信息采集***，其特征在于，所述放大滤波电路(8)采用切比雪夫3dB带通滤波器。
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