基于LoRa散射通信的超低功耗牲畜体温监测系统技术方案

本实用新型专利技术提出一种基于LoRa散射通信的超低功耗牲畜体温监测系统，降低监测装置的成本和功耗，同时减小装置的体积和重量，其特征在于，包括：用于周期性采集牲畜体温并通过LoRa散射通信的方式上传体温数据的若干个监测装置；用于接收这些监测装置上传的体温数据并向上位系统转发的的LoRa网关；以及用于为周围区域中的监测装置提供进行散射通信的433MHz射频信号的射频基站；所述监测装置包括防水壳、PCB板、钮扣电池、温度传感器和FPC天线，所述PCB板、钮扣电池和FPC天线固定于防水壳内，所述PCB板上集成有MCU、压控振荡器电路、射频开关、匹配电路、天线接口和温度传感器接口，所述温度传感器设置于牲畜耳道当中，经信号线连接至PCB板的温度传感器接口。号线连接至PCB板的温度传感器接口。号线连接至PCB板的温度传感器接口。

【技术实现步骤摘要】
基于LoRa散射通信的超低功耗牲畜体温监测系统


[0001]本技术涉及一种基于LoRa散射通信的超低功耗牲畜体温监测系统。

技术介绍

[0002]在畜牧养殖业中，牲畜的健康直接关系到养殖场的产出，因而养殖场会通过测量牲畜的体温来帮助跟踪牲畜的健康状况。传统的人工测量通常是测量牲畜直肠温度，这种测量方式效率低下，且会引起牲畜强烈的应激反应，容易导致工作人员受伤，这就需要提出一种更有效率更安全的牲畜体温监测方案。
[0003]中国专利“CN110806277A猪用体温实时监测系统”和“CN106175715A耳部安装式牲畜体温复合检测装置”提出的监测装置中，无线收发模块采用传统无线通讯方式，需要使用有源通信芯片，这类芯片集成了大量射频模拟前端，成本高(低价通信芯片的千片购买量下单片价格也多在10人民币左右)、功耗大(发送电流一般在20mA到300mA)。同时，为了保证续航，不能使用太小的电池。再加上通信芯片本身占用的空间，使得监测装置大而重，容易因牲畜的运动和刮蹭而掉落或损坏，造成损失，增加维护管理成本。
[0004]中国专利“CN109462419A一种基于DDS直接数字频率合成的LoRa散射通信系统”提出的一种LoRa散射通信系统，将需要发送的数据按LoRa协议进行封装得到Symbol符号后，对于每个Symbol符号通过更新频率控制字实现线性调频，并将相位累加器的MSB最高比特位输出，产生对应的数字方波序；同时为了遵循CSS调制的时序要求，需要将数字方波序存储在存储器中，通过DMA直接存储器访问的方式由通用串行接口输出到射频开关。该方法实现CSS调制的计算量大，软件复杂，程序占用空间大且需要数kB的存储空间来存储相位累加器最高比特位的序列，为了满足存储空间和计算的需求不能选用更低成本的低性能数字基带处理器如MCU或FPGA等。

技术实现思路

[0005]为克服现有技术中存在的缺陷，本技术提出一种基于LoRa散射通信的超低功耗牲畜体温监测系统，降低监测装置的成本和功耗，同时减小装置的体积和重量，其具体
技术实现思路
如下：
[0006]一种基于LoRa散射通信的超低功耗牲畜体温监测系统，其包括：用于周期性采集牲畜体温并通过LoRa散射通信的方式上传体温数据的若干个监测装置；用于接收这些监测装置上传的体温数据并向上位系统转发的的LoRa网关；以及用于为周围区域中的监测装置提供进行散射通信的433MHz射频信号的射频基站；所述监测装置包括防水壳、PCB板、钮扣电池、温度传感器和FPC天线，所述PCB板、钮扣电池和FPC天线固定于防水壳内，所述PCB板上集成有MCU、压控振荡器电路、射频开关、匹配电路、天线接口和温度传感器接口，所述温度传感器设置于牲畜耳道当中，经信号线连接至PCB板的温度传感器接口。
[0007]于本技术的一个或多个实施例当中，所述监测装置包括用于将防水壳于牲畜耳朵之上的耳标。
[0008]于本技术的一个或多个实施例当中，所述温度传感器通过耳道安装装置或软管安装在牲畜耳道内。
[0009]于本技术的一个或多个实施例当中，所述压控振荡器电路包括运算放大器和压控频率振荡器，所述运算放大器的反相端作为压控振荡器电路的输入端，其与运算放大器输出端之间连接有电阻R3形成负反馈连接，所述电阻R3两端并联有电容C2，所述运算放大器的输出端与压控频率振荡器的输入端连接。
[0010]于本技术的一个或多个实施例当中，所述压控振荡器电路还包括串联接于运算放大器输出端与地端之间的分压电阻R1和R2，且分压电阻R1和R2的连接点与所述压控频率振荡器的输入端连接，所述分压电阻R1和R2的连接点与运算放大器的同相端连接。
[0011]于本技术的一个或多个实施例当中，所述压控频率振荡器采用型号为LTC6990的压控频率振荡器芯片，所述运算放大器采用型号为LTC6078的运算放大器芯片。
[0012]于本技术的一个或多个实施例当中，所述MCU中设置有计数器和DAC转换模块，并以计数器的输出作为DAC转换模块的输入，通过调整计数器的初始值控制DAC转换模块的输出值。
[0013]本技术的有益效果是：采用LoRa散射通信的方式上传数据，通过低功耗MCU、压控振荡器电路、射频开关、匹配电路和天线实现LoRa散射通信，省去了高成本的通信芯片，降低了监测装置的成本，同时能够显著降低通信功耗，提升监测装置的续航；而且本方案中压控振荡器电路所用芯片尺寸小(分别只有2
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3mm和3
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3mm)且芯片外围电路简单，PCB电路板的尺寸更小；同时，使用小容量的小型号钮扣电池也能保证续航，使得装置体积更小重量更轻，降低了牲畜佩戴的不适感，减小了牲畜运动和刮蹭使装置掉落或损坏的可能性。特别地，提出通过控制计数器的方式驱动DAC输出线性变化的电压值，以该电压值控制压控振荡器输出CSS调制信号实现CSS调制，降低了软件的复杂度和计算量，节约了MCU的存储空间，减小了对MCU性能的要求。
附图说明
[0014]图1为本技术的系统框架示意图。
[0015]图2为本技术的监测装置的原理图。
[0016]图3为本技术的压控振荡器电路原理图。
具体实施方式
[0017]如下对本申请方案作进一步描述：
[0018]参见附图1和2，一种基于LoRa散射通信的超低功耗牲畜体温监测系统，其包括：用于周期性采集牲畜体温并通过LoRa散射通信的方式上传体温数据的若干个监测装置1；用于接收这些监测装置1上传的体温数据并向上位系统转发的的LoRa网关2；以及用于为周围区域中的监测装置1提供进行散射通信的433MHz射频信号的射频基站3；所述监测装置1包括防水壳11、PCB板12、钮扣电池13、温度传感器14和FPC天线15，所述PCB板12、钮扣电池13和FPC天线15固定于防水壳11内，所述PCB板12上集成有MCU 121、压控振荡器电路122、射频开关123、匹配电路124、天线接口125和温度传感器接口126，所述温度传感器14通过耳道安装装置或软管安装设置于牲畜耳道41当中，经信号线连接至PCB板12的温度传感器接口
126；所述防水壳11通过耳标16固定于牲畜耳朵42之上。
[0019]参见附图3，所述压控振荡器电路122包括运算放大器LTC6078和压控频率振荡器LTC6990，所述运算放大器LTC6078的反相端作为压控振荡器电路122的输入端，其与输出端之间连接有电阻R3形成负反馈连接，所述电阻R3两端并联有电容C2，所述运算放大器LTC6078的输出端与压控频率振荡器LTC6990的输入端连接。所述压控振荡器电路122还包括串联接于运算放大器LTC6078输出端与地端之间的分压电阻R1和R2，且分压电阻R1和R2的连接点与所述压控频率振荡器LTC6990的输入端连接，所述分压电阻R1和R2的连接点与运算放大器LTC6078的同相端连接。
[0020]Lo本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于LoRa散射通信的超低功耗牲畜体温监测系统，其特征在于，包括：用于周期性采集牲畜体温并通过LoRa散射通信的方式上传体温数据的若干个监测装置；用于接收这些监测装置上传的体温数据并向上位系统转发的LoRa网关；以及用于为周围区域中的监测装置提供进行散射通信的433MHz射频信号的射频基站；所述监测装置包括防水壳、PCB板、钮扣电池、温度传感器和FPC天线，所述PCB板、钮扣电池和FPC天线固定于防水壳内，所述PCB板上集成有MCU、压控振荡器电路、射频开关、匹配电路、天线接口和温度传感器接口，所述温度传感器设置于牲畜耳道当中，经信号线连接至PCB板的温度传感器接口。2.根据权利要求1所述的基于LoRa散射通信的超低功耗牲畜体温监测系统，其特征在于：所述监测装置包括用于将防水壳于牲畜耳朵之上的耳标。3.根据权利要求1所述的基于LoRa散射通信的超低功耗牲畜体温监测系统，其特征在于：所述温度传感器通过耳道安装装置或软管安装在牲畜耳道内。4.根据权利要求1所述的基于LoRa散射通信的超低功耗牲畜体温监测系统，其特征在于：所述压控...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏权，蔡红涛，谢桂辉，胡轶斯，
申请(专利权)人：中山智联未来科技有限公司，
类型：新型
国别省市：