CN107836369A - 一种应用于动物体温监测的低功耗电子耳标及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种应用于动物体温监测的低功耗电子耳标及方法，包括主标、辅标，所述主标包含耳标上盖、耳标下壳、耳标颈、耳标头、第一金属探头罩和第二金属探头罩，所述耳标下壳的正面与耳标上盖相互扣合，所述耳标下壳的背面与耳标颈相连，所述耳标颈与耳标头相连，互扣合时耳标上盖上的凸缘与耳标下壳内侧的第一卡槽贴合，所述凸缘外侧设有第二卡槽，且与耳标下壳内侧的第三卡槽贴合，所述耳标上盖内部设有第一凹槽和第二凹槽，可通过APP、网页等多平台监控，预警养殖场内牲畜体征状态信息，多种耳标颜色可选，方便养殖场根据牲畜的不同特性和生长周期区分配戴，简单高效的帮助养殖场提高管理效率，为人们提供了很大的帮助。
Description
技术领域
本发明涉及一种，尤其是涉及一种应用于动物体温监测的低功耗电子耳标及方法。
背景技术
耳标，用作牲畜身份识别，安装于牲畜耳部，在畜牧养殖业起到了不可或缺的重要作用。而今，随着技术的日新月异，作为牲畜身份识别的耳标，也朝着多功能性、智能化更迭换代。而电子耳标正是智能化的一个趋势，相较于传统的只做单一身份识别功能的耳标，电子耳标往往集成各种传感器，获取牲畜的生命体征，并通过无线的通讯方式将采集的信息集中处理。其优势在于便于大型养殖场智能化、低成本化改造，在降低人工成本的同时，牲畜生命体征的数据的实时有效性对提高牲畜的存活率也发挥了重大作用。
电子耳标虽然优势明显，然而集成功能越多，受制于其安装方式、电子耳标的稳定性、续航性、结构的可靠性等多方面因素影响，但其市场普及率依然有限。市面上大部分电子耳标由于功耗问题续航性普遍较差，通常需要充电或者更换电池进行续航，而这种方式往往带来耳标结构上的复杂，体积也较大，对于安装和维护带来极大不便、且结构可靠性无法得到保证，损坏率较高，同时，受制于结构空间有限，普遍采用内置片状天线传输信号，无线信号传输距离受到很大限制，故而难以推广。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种应用于动物体温监测的低功耗电子耳标及方法，从而解决上述问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种应用于动物体温监测的低功耗电子耳标及方法，包括主标、辅标，所述主标包含耳标上盖、耳标下壳、耳标颈、耳标头、第一金属探头罩和第二金属探头罩，所述耳标下壳的正面与耳标上盖相互扣合，所述耳标下壳的背面与耳标颈相连，所述耳标颈与耳标头相连，互扣合时耳标上盖上的凸缘与耳标下壳内侧的第一卡槽贴合，所述凸缘外侧设有第二卡槽，且与耳标下壳内侧的第三卡槽贴合，所述耳标上盖内部设有第一凹槽和第二凹槽，且与耳标下壳的第一支柱和第二支柱重合，从而固定耳标上盖和耳标下壳的扣合方向，所述耳标上盖分别设有第一通孔与第二通孔，所述耳标下壳内部设有腔体，所述腔体内部分别设有电源模块、温度传感器模块、射频模块和微处理器，所述温度传感器模块上的两个NTC热敏电阻分别塞入第一金属探头罩与第二金属探头罩内部并通过环氧树脂胶固定，所述耳标颈与耳标下壳背面相连，所述耳标下壳底部设有第三凹槽，所述第三凹槽内部安装有弹性金属连接器，所述弹性金属连接器一端连接射频模块内部设有的阻抗匹配单元，所述弹性金属连接器另一端卡入耳标颈上，且与第四凹槽电气连接，所述辅标中部设有第三通孔，所述耳标头穿透牲畜耳部，通过第三通孔并嵌入辅标背面设有的凸缘内部，从而固定耳标，所述耳标颈留在穿孔内。
作为本发明的一种优选技术方案，所述耳标上盖留有两个小孔，且在生产时，填充胶由小孔流入，所述耳标上盖印有编码信息，所述辅标上登载编码信息，与耳标上盖对应。
作为本发明的一种优选技术方案，所述耳标下壳直径26mm，高9mm，所述主标还包括用于填充耳标下壳内部腔体剩余空间，填充胶为透明环氧树脂胶，起到防水、防撞、防摔作用，所述温度传感器模块包括用于探测温度的NTC热敏电阻、与之相对的两个ADC采样电路，所述NTC热敏电阻安装于金属探头罩内。
作为本发明的一种优选技术方案，所述第一金属探头罩、第二金属探头罩均安装在耳标下壳背面，且与牲畜耳朵直接接触，所述微处理器为SOC芯片，集成2.4G无线收发器及ADC模数转换，集成度高、体积小、低功耗，静态休眠功耗仅1.6uA，所述电源模块采用纽扣锂锰电池，体积小、寿命长。
作为本发明的一种优选技术方案，所述射频模块包括匹配网络单元、天线单元，所述天线单元包括用于匹配天线阻抗的阻抗匹配单元、耳标颈、耳标头、用于连接射频单元和耳标颈的弹性金属连接器，所述耳标颈、耳标头均为金属不锈钢材质，且作为天线的一部分。
作为本发明的一种优选技术方案，所述耳标颈包裹在耳标下壳背面延伸出来的环保无毒塑料层罩里面，有效隔离牲畜耳朵与耳标颈金属的直接接触，耳标与各基站之间采用2.4G无线通信传输数据，其通讯距离及稳定性良好，满足各类养殖场养殖需求，同时，养殖场内各基站通过无线网络传输至主控单元后将数据上报至服务器，可通过APP、网页等多平台监控，预警养殖场内牲畜体征状态信息。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：该种应用于动物体温监测的低功耗电子耳标及方法，采用低功耗技术，设计寿命4年以上，静态休眠功耗仅1.6uA，工作模式下动态平均功耗为4mA，降低了后期维护成本，结构采用圆形设计，尺寸小巧灵活，直径只有26mm，安装方便，同时具备防水、防摔防撞防防撕咬特性，较为适应养殖场养殖环境，耳标射频天线集成于耳标结构自身外侧，与空气环境直接接触，经可靠调试后，大大减少了信号的衰减，提高了信号传输的稳定性和距离，开创性的使用双探头温度传感器，且双探头传感器采用与牲畜耳朵密实接触方式探测体温，通过双探头传感器的数据处理整合，得到高精度、高稳定性的实时温度体征状态，避免了因使用单一传感器因牲畜运动而导致探测器与牲畜皮肤接触不良的问题，同时，解决了将温度传感器装入耳道实施困难；解决了因将温度传感器安装于穿过牲畜耳朵的耳标颈内部，随着时间推移，耳洞变大，耳朵软组织茧化后导致的测温不准，波动剧烈等问题，与各基站之间采用2.4G无线通信传输数据，其通讯距离及稳定性良好，满足各类养殖场养殖需求，同时，养殖场内各基站通过无线网络传输至主控单元后将数据上报至服务器，可通过APP、网页等多平台监控，预警养殖场内牲畜体征状态信息，多种耳标颜色可选，方便养殖场根据牲畜的不同特性和生长周期区分配戴，简单高效的帮助养殖场提高管理效率，为人们提供了很大的帮助。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明所述一种应用于动物体温监测的低功耗电子耳标及方法结构示意图；
图2为本发明所述一种应用于动物体温监测的低功耗电子耳标及方法硬件框图；
图3为本发明所述耳标上盖结构示意图；
图4为本发明所述耳标下壳结构示意图；
图5为本发明所述ADC采样电路示意图；
图6为本发明所述动物体温监测架构示意图；
图中：1、耳标上盖；2、耳标下壳；3、耳标颈；4、耳标头；5、第一金属探头罩；6、第二金属探头罩；7、凸缘；8、第一卡槽；9、第二卡槽；10、第三卡槽；11、第一凹槽；12、第二凹槽；13、第一支柱；14、第二支柱；15、第一通孔；16、第二通孔；17、电源模块；18、温度传感器模块；19、射频模块；20、微处理器；21、腔体；22、弹性金属连接器；23、第三凹槽；24、第四凹槽；25、第三通孔；26、凸缘；31、主标；32、辅标。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-6，本发明提供一种技术方案：一种应用于动物体温监测的低功耗电子耳标及方法，包括主标31、辅标32，主标31包含耳标上盖1、耳标下壳2、耳标颈3、耳标头4、第一金属探头罩5和第二金属探头罩6，耳标下壳2的正面与耳标上盖1相互扣合，耳标下壳2的背面与耳标颈3相连，耳标颈3与耳标头4相连，互扣合时耳标上盖1上的凸缘7与耳标下壳2内侧的第一卡槽8贴合，凸缘7外侧设有第二卡槽9，且与耳标下壳2内侧的第三卡槽10贴合，耳标上盖1内部设有第一凹槽11和第二凹槽12，且与耳标下壳2的第一支柱13和第二支柱14重合，从而固定耳标上盖1和耳标下壳2的扣合方向，耳标上盖1分别设有第一通孔15与第二通孔16，耳标下壳2内部设有腔体21，腔体21内部分别设有电源模块17、温度传感器模块18、射频模块19和微处理器20，温度传感器模块18上的两个NTC热敏电阻分别塞入第一金属探头罩5与第二金属探头罩6内部并通过环氧树脂胶固定，耳标颈3与耳标下壳2背面相连，耳标下壳2底部设有第三凹槽23，第三凹槽23内部安装有弹性金属连接器22，弹性金属连接器22一端连接射频模块19内部设有的阻抗匹配单元，弹性金属连接器22另一端卡入耳标颈3上，且与第四凹槽24电气连接，辅标32中部设有第三通孔25，耳标头4穿透牲畜耳部，通过第三通孔25并嵌入辅标32背面设有的凸缘26内部，从而固定耳标，耳标颈3留在穿孔内。
耳标上盖1留有两个小孔，且在生产时，填充胶由小孔流入，耳标上盖1印有编码信息，辅标32上登载编码信息，与耳标上盖1对应，耳标下壳2直径26mm，高9mm，主标31还包括用于填充耳标下壳内部腔体21剩余空间，填充胶为透明环氧树脂胶，起到防水、防撞、防摔作用，温度传感器模块18包括用于探测温度的NTC热敏电阻、与之相对的两个ADC采样电路，NTC热敏电阻安装于金属探头罩内，第一金属探头罩5、第二金属探头罩6均安装在耳标下壳2背面，且与牲畜耳朵直接接触，微处理器20为SOC芯片，集成2.4G无线收发器及ADC模数转换，集成度高、体积小、低功耗，静态休眠功耗仅1.6uA，电源模块17采用纽扣锂锰电池，体积小、寿命长，射频模块19包括匹配网络单元、天线单元，天线单元包括用于匹配天线阻抗的阻抗匹配单元、耳标颈3、耳标头4、用于连接射频单元和耳标颈3的弹性金属连接器22，耳标颈3、耳标头4均为金属不锈钢材质，且作为天线的一部分，耳标颈3包裹在耳标下壳2背面延伸出来的环保无毒塑料层罩里面，有效隔离牲畜耳朵与耳标颈3金属的直接接触，耳标与各基站之间采用2.4G无线通信传输数据，其通讯距离及稳定性良好，满足各类养殖场养殖需求，同时，养殖场内各基站通过无线网络传输至主控单元后将数据上报至服务器，可通过APP、网页等多平台监控，预警养殖场内牲畜体征状态信息。
具体原理：耳标工作时，电源模块17给温度传感器模块18、射频模块19、微处理器20提供电源，耳标根据预设的工作周期，周期性的在工作模式与空闲模式切换状态；工作模式时，微处理器20通过IO口控制一个mos管打开2个ADC采样电路并分别采集2个NTC热敏电阻上的电压信号，ADC采样电路如图3，2个电压信号通过各自ADC模数转换为数字信号后经过算法计算出各自温度值，微处理器20对比两个温度值后取其较大值作为牲畜真实体温值，随后微处理器将计算出来的体温值与其身份信息下发2.4G无线收发器经编码调制后通过射频模块19上的天线单元转换为电磁信号辐射至空间环境，基站接收耳标发射过来的体征信息后通过无线通信上传至主控单元，经主控单元统一上传至服务器，通过APP、网页等多平台监控，预警养殖场内牲畜体征状态信息，工作模式持续时间只有40ms，动态功耗为4mA，执行完以上操作后，耳标进入空闲模式，等待下一周期工作模式，空闲模式期间微处理器进入休眠状态，休眠模式下静态功耗只有1.6uA，大大节约了电量损耗，延长了耳标使用寿命。
该种应用于动物体温监测的低功耗电子耳标及方法，采用低功耗技术，设计寿命4年以上，静态休眠功耗仅1.6uA，工作模式下动态平均功耗为4mA，降低了后期维护成本，结构采用圆形设计，尺寸小巧灵活，直径只有26mm，安装方便，同时具备防水、防摔防撞防防撕咬特性，较为适应养殖场养殖环境，耳标射频天线集成于耳标结构自身外侧，与空气环境直接接触，经可靠调试后，大大减少了信号的衰减，提高了信号传输的稳定性和距离，开创性的使用双探头温度传感器，且双探头传感器采用与牲畜耳朵密实接触方式探测体温，通过双探头传感器的数据处理整合，得到高精度、高稳定性的实时温度体征状态，避免了因使用单一传感器因牲畜运动而导致探测器与牲畜皮肤接触不良的问题，同时，解决了将温度传感器装入耳道实施困难；解决了因将温度传感器安装于穿过牲畜耳朵的耳标颈内部，随着时间推移，耳洞变大，耳朵软组织茧化后导致的测温不准，波动剧烈等问题，与各基站之间采用2.4G无线通信传输数据，其通讯距离及稳定性良好，满足各类养殖场养殖需求，同时，养殖场内各基站通过无线网络传输至主控单元后将数据上报至服务器，可通过APP、网页等多平台监控，预警养殖场内牲畜体征状态信息，多种耳标颜色可选，方便养殖场根据牲畜的不同特性和生长周期区分配戴，简单高效的帮助养殖场提高管理效率，为人们提供了很大的帮助。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种应用于动物体温监测的低功耗电子耳标及方法，包括主标(31)、辅标(32)，其特征在于，所述主标(31)包含耳标上盖(1)、耳标下壳(2)、耳标颈(3)、耳标头(4)、第一金属探头罩(5)和第二金属探头罩(6)，所述耳标下壳(2)的正面与耳标上盖(1)相互扣合，所述耳标下壳(2)的背面与耳标颈(3)相连，所述耳标颈(3)与耳标头(4)相连，互扣合时耳标上盖(1)上的凸缘(7)与耳标下壳(2)内侧的第一卡槽(8)贴合，所述凸缘(7)外侧设有第二卡槽(9)，且与耳标下壳(2)内侧的第三卡槽(10)贴合，所述耳标上盖(1)内部设有第一凹槽(11)和第二凹槽(12)，且与耳标下壳(2)的第一支柱(13)和第二支柱(14)重合，从而固定耳标上盖(1)和耳标下壳(2)的扣合方向，所述耳标上盖(1)分别设有第一通孔(15)与第二通孔(16)，所述耳标下壳(2)内部设有腔体(21)，所述腔体(21)内部分别设有电源模块(17)、温度传感器模块(18)、射频模块(19)和微处理器(20)，所述温度传感器模块(18)上的两个NTC热敏电阻分别塞入第一金属探头罩(5)与第二金属探头罩(6)内部并通过环氧树脂胶固定，所述耳标颈(3)与耳标下壳(2)背面相连，所述耳标下壳(2)底部设有第三凹槽(23)，所述第三凹槽(23)内部安装有弹性金属连接器(22)，所述弹性金属连接器(22)一端连接射频模块(19)内部设有的阻抗匹配单元，所述弹性金属连接器(22)另一端卡入耳标颈(3)上，且与第四凹槽(24)电气连接，所述辅标(32)中部设有第三通孔(25)，所述耳标头(4)穿透牲畜耳部，通过第三通孔(25)并嵌入辅标(32)背面设有的凸缘(26)内部，从而固定耳标，所述耳标颈(3)留在穿孔内。
2.根据权利要求1所述的一种应用于动物体温监测的低功耗电子耳标及方法，其特征在于，所述耳标上盖(1)留有两个小孔，且在生产时，填充胶由小孔流入，所述耳标上盖(1)印有编码信息，所述辅标(32)上登载编码信息，与耳标上盖(1)对应。
3.根据权利要求1所述的一种应用于动物体温监测的低功耗电子耳标及方法，其特征在于，所述耳标下壳(2)直径26mm，高9mm，所述主标(31)还包括用于填充耳标下壳内部腔体(21)剩余空间，填充胶为透明环氧树脂胶，起到防水、防撞、防摔作用，所述温度传感器模块(18)包括用于探测温度的NTC热敏电阻、与之相对的两个ADC采样电路，所述NTC热敏电阻安装于金属探头罩内。
4.根据权利要求1所述的一种应用于动物体温监测的低功耗电子耳标及方法，其特征在于，所述第一金属探头罩(5)、第二金属探头罩(6)均安装在耳标下壳(2)背面，且与牲畜耳朵直接接触，所述微处理器(20)为SOC芯片，集成2.4G无线收发器及ADC模数转换，集成度高、体积小、低功耗，静态休眠功耗仅1.6uA，所述电源模块(17)采用纽扣锂锰电池，体积小、寿命长。
5.根据权利要求1所述的一种应用于动物体温监测的低功耗电子耳标及方法，其特征在于，所述射频模块(19)包括匹配网络单元、天线单元，所述天线单元包括用于匹配天线阻抗的阻抗匹配单元、耳标颈(3)、耳标头(4)、用于连接射频单元和耳标颈(3)的弹性金属连接器(22)，所述耳标颈(3)、耳标头(4)均为金属不锈钢材质，且作为天线的一部分。
6.根据权利要求1所述的一种应用于动物体温监测的低功耗电子耳标及方法，其特征在于，所述耳标颈(3)包裹在耳标下壳(2)背面延伸出来的环保无毒塑料层罩里面，有效隔离牲畜耳朵与耳标颈(3)金属的直接接触，耳标与各基站之间采用2.4G无线通信传输数据，其通讯距离及稳定性良好，满足各类养殖场养殖需求，同时，养殖场内各基站通过无线网络传输至主控单元后将数据上报至服务器，可通过APP、网页等多平台监控，预警养殖场内牲畜体征状态信息。
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