一种低功耗的牲畜耳标测温系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术涉及一种低功耗的牲畜耳标测温系统及其控制方法，与现有技术相比解决了大型牲畜养殖场无法对牲畜体温快速测量、测温耳标续航时间短以及异常数据处理方法简单和过度依靠经验的缺陷。本发明专利技术包括耳标硬件、分机硬件和主机硬件，所述的耳标硬件通过分机硬件与主机硬件进行数据通信。本发明专利技术在测温耳标、分机和主机三部分硬件的基础上，针对性的设计了测温耳标采集和低功耗传输策略、数据上传自动退避策略；有效提升了测温耳标传输的高效和稳定，大大降低了测温耳标的功耗和速度。大大降低了测温耳标的功耗和速度。大大降低了测温耳标的功耗和速度。

【技术实现步骤摘要】
一种低功耗的牲畜耳标测温系统及其控制方法


[0001]本专利技术涉及畜牧智能装置
，具体来说是一种低功耗的牲畜耳标测温系统及其控制方法。

技术介绍

[0002]通过资料搜寻和实地调研发现，牲畜的温度可作为既简单又直观的疾病诊疗指标。西北农林科技大学武彦等人基于ZigBee无线传感网络技术开发了一款牲畜体温实时远程监测系统。该系统测温节点的MCU采用了低功耗、低成本的CC2430，但由于该系统供电电池和其他硬件方面既大又重，在牲畜个体身上的穿戴非常不便。刘忠超设计了基于Android的牲畜体温实时监测系统，该系统通过无线传输系统将牲畜的体温数据传输到Android移动平台上，方便用户实时查看牲畜编号以及体温等。但该系统未能充分考虑低功耗，这导致要频繁对测温终端进行维护，增加了养殖场的人工投入成本。加拿大的J.S.Church等人利用红外热成像技术大量观测牲畜个体眼睛温度，用于早期预防和监测疾病的发生，这种方法大面积应用存在很大困难。
[0003]综上来看，牲畜体温测量系统必须具备功耗低、重量轻和便于大规模应用等特点。同时，在实际应用中发现，由于养殖场规模的大小不同，牲畜体温测量系统各部分之间的通讯距离也要适中以满足不同规模的养殖场的需求。此外，在牲畜体温数据处理方面，其他的牲畜测量系统数据处理还存在着没有考虑环境温度、季节和时间等因素对牲畜体温的影响。
[0004]因此，如何研发出一种低功耗的牲畜耳标测温系统已经成为了急需解决的技术问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为了解决现有技术中大型牲畜养殖场无法对牲畜体温快速测量、测温耳标续航时间短以及异常数据处理方法简单和过度依靠经验的缺陷，提供一种低功耗的牲畜耳标测温系统及其控制方法来解决上述问题。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：
[0007]一种低功耗的牲畜耳标测温系统，包括耳标硬件、分机硬件和主机硬件，所述的耳标硬件通过分机硬件与主机硬件进行数据通信，
[0008]所述的耳标硬件包括微处理器，微处理器的外围电路上接有耳标牛号设置拨码开关、耳标信道设置拨码开关、DS18B20温度传感器和耳标LoRa无线模块，所述的微处理器用于体温数据的采集和收发且封装自定义协议，DS18B20温度传感器用于牲畜体体温数据的采集，耳标LoRa无线模块用于与分机硬件进行信息交互，耳标牛号设置拨码开关和耳标信道设置拨码开关分别用于设置耳标硬件的编号以及LoRa无线模块信道频率；
[0009]所述的分机硬件包括分机主控制器，分机主控制器的外围电路上接有时钟模块、温湿度模块、分机号拨码开关、分机信道设置拨码开关和分机LoRa无线模块；
[0010]所述的主机硬件包括包括主机主控制器，主机主控制器上连接有主机LoRa无线模块和串口模块。
[0011]所述的耳标LoRa无线模块为PCB天线，微处理器的型号为STC15W4K。
[0012]一种低功耗的牲畜耳标测温系统的控制方法，包括以下步骤：
[0013]耳标硬件进行牲畜温度数据的采集：耳标硬件对牲畜进行耳部温度采集；
[0014]温度数据的传输：耳标硬件与分机硬件之间进行低功耗数据传输；
[0015]分机硬件进行数据接收、发送和处理；
[0016]主机硬件的数据发送、接收与处理：分机硬件将数据发送给主机硬件，主机硬件进行处理。
[0017]所述耳标硬件进行牲畜耳部温度数据的采集，包括以下步骤：
[0018]耳标硬件进行初始化，微处理器读取耳标牛号设置拨码开关、耳标信道设置拨码开关的数值设置；
[0019]读取DS18B20温度传感器测量到的数据，将数据送给耳标LoRa无线模块向分机硬件发送；
[0020]数据发送时，首先发送两位前导码，分机硬件检测识别数据格式开头是否正确；然后发送一位数据类型，让分机硬件识别是耳标的温度数据；然后发送一位牛编号，用来区分牛个体；再发送两位温度数据，分别是温度的整数部分和小数部分；最后发送一位校验码，标志着数据串的结尾；
[0021]当数据被耳标LoRa无线模块完整发出后微控制器立即启动定时器0计时，
[0022]如果在2τ时间内耳标硬件接收到分机硬件发出的确认指令，其耳标硬件进入休眠状态；如果在2τ时间内耳标硬件没有接收到分机硬件发出的确认指令，那么定时器2将启动计时；
[0023]定时器2进行一个随机退避时间的计时，如果在定时器2计时的时间内耳标硬件接收到分机硬件发出的确认指令，系统进入休眠时间；
[0024]如果在定时器2计时的随机退避时间内耳标硬件没有接收到分机硬件发出的确认指令，那么定时器2将清零重新启动；
[0025]此过程将循环3次，在定时器2清零启动的第三次随机退避时间内耳标硬件依然没有收到分机硬件发出的确认指令，则认定本次发送数据失败；
[0026]数据发送失败后，耳标硬件立刻进入休眠模式，等待下次唤醒定时器溢出唤醒。
[0027]所述温度数据的传输包括以下步骤：
[0028]耳标硬件硬件与分机硬件之间的通讯采用了“请求
‑
问答”的方式；
[0029]耳标硬件完成温度测量时，通过LoRa无线模块发送出携带温度数据、牛号、数据类型的指令串；
[0030]分机硬件根据数据协议完整接收到数据串后，向耳标硬件硬件发送已完整收到数据的指令串；如果分机硬件接收到的数据与自定义通讯协议不同，则会将其认为是噪声不予处理；
[0031]指令串格式设定如下：
[0032]设备地址为n的耳标硬件模块向分机数据管理模块发送温度数据的指令以及机数据管理模块的响应为：
[0033]发送：55AA 01n 18 20 00 00 00 00 00FE；
[0034]响应：66BB 01n FC；
[0035]耳标硬件收到分机硬件发出的确认数据接收的指令串后，进入休眠状态等待下次唤醒。
[0036]所述分机硬件进行数据接收、发送和处理包括以下步骤：
[0037]分机硬件等待数据指令，进行接收与发送；
[0038]当收到耳标硬件发来的温度数据时，将正确的数据接收并保存后，向耳标硬件发送确认数据指令；
[0039]当收到主机硬件发来的自身时钟校准指令时，根据指令内数据对自身时钟进行重新写入数据，然后向主机硬件发送确认时钟数据指令；
[0040]当收到主机硬件发来的索要数据指令时，将自身存储和处理过的数据通过分机LoRa无线模块发出，然后启动定时器0计时，等待主机硬件发来的确认完整接收数据的指令；
[0041]如果分机硬件在定时器0计时期间收到主机硬件发来的确认指令，则将自身数据清零；如果分机硬件在定时器0计时期间没有收到主机硬件发来的确认指令，则分机自身数据继续保存，继续等待接收下个指令；
[0042]分机硬件处理：
[0043]当分机硬件完整接收到耳标硬件发来的温度数据后，根据读取当本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低功耗的牲畜耳标测温系统，包括耳标硬件、分机硬件和主机硬件，所述的耳标硬件通过分机硬件与主机硬件进行数据通信，其特征在于：所述的耳标硬件包括微处理器，微处理器的外围电路上接有耳标牛号设置拨码开关、耳标信道设置拨码开关、DS18B20温度传感器和耳标LoRa无线模块，所述的微处理器用于体温数据的采集和收发且封装自定义协议，DS18B20温度传感器用于牲畜体体温数据的采集，耳标LoRa无线模块用于与分机硬件进行信息交互，耳标牛号设置拨码开关和耳标信道设置拨码开关分别用于设置耳标硬件的编号以及LoRa无线模块信道频率；所述的分机硬件包括分机主控制器，分机主控制器的外围电路上接有时钟模块、温湿度模块、分机号拨码开关、分机信道设置拨码开关和分机LoRa无线模块；所述的主机硬件包括包括主机主控制器，主机主控制器上连接有主机LoRa无线模块和串口模块。2.根据权利要求1所述的一种低功耗的牲畜耳标测温系统，其特征在于：所述的耳标LoRa无线模块为PCB天线，微处理器的型号为STC15W4K。3.根据权利要求1所述的一种低功耗的牲畜耳标测温系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：31)耳标硬件进行牲畜温度数据的采集：耳标硬件对牲畜进行耳部温度采集；32)温度数据的传输：耳标硬件与分机硬件之间进行低功耗数据传输；33)分机硬件进行数据接收、发送和处理；34)主机硬件的数据发送、接收与处理：分机硬件将数据发送给主机硬件，主机硬件进行处理。4.根据权利要求3所述的一种低功耗的牲畜耳标测温系统的控制方法，其特征在于，所述耳标硬件进行牲畜耳部温度数据的采集，包括以下步骤：41)耳标硬件进行初始化，微处理器读取耳标牛号设置拨码开关、耳标信道设置拨码开关的数值设置；42)读取DS18B20温度传感器测量到的数据，将数据送给耳标LoRa无线模块向分机硬件发送；数据发送时，首先发送两位前导码，分机硬件检测识别数据格式开头是否正确；然后发送一位数据类型，让分机硬件识别是耳标的温度数据；然后发送一位牛编号，用来区分牛个体；再发送两位温度数据，分别是温度的整数部分和小数部分；最后发送一位校验码，标志着数据串的结尾；43)当数据被耳标LoRa无线模块完整发出后微控制器立即启动定时器0计时，如果在2τ时间内耳标硬件接收到分机硬件发出的确认指令，其耳标硬件进入休眠状态；如果在2τ时间内耳标硬件没有接收到分机硬件发出的确认指令，那么定时器2将启动计时；44)定时器2进行一个随机退避时间的计时，如果在定时器2计时的时间内耳标硬件接收到分机硬件发出的确认指令，系统进入休眠时间；如果在定时器2计时的随机退避时间内耳标硬件没有接收到分机硬件发出的确认指令，那么定时器2将清零重新启动；此过程将循环3次，在定时器2清零启动的第三次随机退避时间内耳标硬件依然没有收到分机硬件发出的确认指令，则认定本次发送数据失败；
45)数据发送失败后，耳标硬件立刻进入休眠模式，等待下次唤醒定时器溢出唤醒。5.根据权利要求3所述的一种低功耗的牲畜耳标测温系统的控制方法，其特征在于，所述温度数据的传输包括以下步骤：51)耳标硬件硬件与分机硬件之间的通讯采用了“请求
‑
问答”的方式；耳标硬件完成温度测量时，通过LoRa无线模块发送出携带温度数据、牛号、数据类型的指令串；52)分机硬件根据数据...

【专利技术属性】
技术研发人员：张东彦，张石，
申请(专利权)人：苏州唯农科技有限公司，
类型：发明
国别省市：