一种基于蓝牙和信息转发技术的鱼类放流标志系统的制作方法

本实用新型涉及野生动物标志定位技术领域，特别是涉及一种基于蓝牙和信息转发技术的鱼类放流标志系统。

背景技术：

标志放流(tagged releasing)最早采用于17世纪，是研究鱼类洄游和鱼类资源的一种重要方法。其做法是：在捕获的鱼类活体做上标记后放回自然水域，再通过生产船只或调查船只重捕或追踪的过程。通过对重捕鱼的统计数据来研究鱼类的洄游、分布、生长和资源等状况。现在用标志方法的研究对象不再仅限于鱼类，已扩展到多种野生动物，本实用新型中的鱼类标志，同样可用于其他野生动物。

标志放流的方法有很多种，从采用的技术上可分为传统标志法和采用现代科技的新技术标志法。传统的标志放流是指通过切鳍、穿孔、烙印、颜料染色、体外标等方法产生肉眼可分辨的标志鱼体。对于一条鱼，传统标志法一般可以获得放流和捕获两个地址，要获得洄游路线，需要对同一种群多条鱼标志，通过不同时间的多次捕捞描绘出洄游路径。

对于大洋性鱼类，由于活动范围广阔，造成重捕困难，以上传统标志法难以获得很好的效果。

随着科技的发展，GPS成为常用的定位方式，但由于鱼类长期生活在水下，影响了电磁波的传播，不能通过GPS对其定位。采用声学定位方式其作用范围一般在百米的量级，对于大洋性的洄游鱼类的，理论上利用大量的水听设备或者有船只跟踪侦听，可实现全程跟踪定位，但由于范围太广，实际操作几乎不可能实现。

随着科学技术的发展，特别是电子技术的迅速发展，标志放流与现代电子技术相结合产生一些新的标志技术和方法。常用的新技术标志法有档案式标记法和浮起式(POP-UP)卫星标志法等。

将微型电子仪器固定在被标志鱼体上，其上的微型传感器可以记录周围的环境参数：温度、亮度、压强等，就构成了档案式标志，给档案式标志加上自动浮起和卫星通讯装置就构成了浮起式卫星标志。电子档案式标志可以记录被标志鱼周围的环境数据，通过压强数据可获得鱼类生活的深度；利用标志上传感器获得的亮度数据，通过一定的算法可以得到其位置。因此可以获得较为完整的标志鱼类生活数据，特别是浮起式卫星标志通过卫星传输数据，不需要回收标志本身，大大提高了数据回收率，越来越受到科研工作者的重视。

为降低卫星通讯的技术难度，浮起式卫星标志采用低轨卫星传输数据，低轨卫星由于过境时间短，通讯速率低，造成数据传输的不完整，往往用户获得的数据只是标志本身采集数据的一个子集，还有大量的珍贵数据没有上传给用户。其次，尽管采用低轨卫星可以降低通讯时的功耗，但其所需的功耗仍较大，一般在1～5瓦，需要配备大容量电池，数据传输模块体积也较大，这决定了浮起式卫星标志的体积和重量都比较，只适用于标志大型鱼类。

低功耗蓝牙技术BLE(Bluetooth low energy)，是低成本、短距离、可互操作无线通讯技术，其工作在免许可的2.4GHz ISM射频频段，从一开始就设计为超低功耗(ULP)无线技术，利用许多智能手段最大限度地降低功耗，可以用单节钮扣电池(如3V、220mAh的CR2032)工作很长时间(几个月甚至几年)。在传输距离方面，现有的4.0标准的蓝牙传输距离达100米以上。以TI公司的CC2540为例，它支持4种发射功率选择：4dBm、0dBm、-6dBm和-23dBm，按无线电功率定义：LdBm＝10lg(Pwr/1mW)，以上4种分贝值换算成瓦特为：2.51mW、1mW、0.251mW和0.005mW，采用PCB天线有效通信距离分别为：30米、10米、7米和3米。在采用外接SAM天线的情况下，通讯距离可达270米。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种基于蓝牙和信息转发技术的鱼类放流标志系统，能够减小放流标志的体积和重量，使其具有更好的适用性。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种基于蓝牙和信息转发技术的鱼类放流标志系统，包括转发设备和多个标志，所述标志采用带有蓝牙功能的主控芯片制成；所述转发设备包括由蓄电池供电的控制单片机、蓝牙通讯模块和卫星通讯模块；所述控制单片机用于控制所述蓝牙通讯模块和卫星通讯模块；所述蓝牙通讯模块用于与所述标志建立蓝牙通信连接；所述卫星通讯模块用于与卫星进行通信连接。

所述主控芯片还连接有锚系释放装置、压强传感器、温度传感器和亮度传感器。

所述主控芯片选用TI公司的CC2640模块。

所述转发设备安装在船只或浮标上。

所述转发设备还包括太阳能电池；所述太阳能电池通过充电控制器与所述蓄电池相连。

有益效果

由于采用了上述的技术方案，本实用新型与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：1.由于采用低功耗蓝牙技术，相对于现有的卫星放流标志，本实用新型的放流标志对供电的需求减小，可以换用更小的电池，缩小标志体积，更有利于标志的使用和用于更小的鱼类标志。2.由于采用了信息转发技术，转发设备可以安装在船只或者浮标上，船只上供电不成问题，浮标可以采用太阳能供电，两者都有充足的电能供应，因此可以采用同步卫星或者铱星进行数据传输，传输速率高，传输时间长，因此可以将标志上传给转发设备的全部信息上传到用户，而不是象现有的卫星标志，由于通讯时间和速率的限制，只能将部分采集数据上传。

附图说明

图1是本发明的系统结构示意图；

图2标志内部结构图；

图3转发设备内部结构图；

图4标志主程序流程图；

图5标志中断服务程序流程图；

图6转发设备程序流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，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。

本实用新型的实施方式涉及一种基于蓝牙和信息转发技术的鱼类放流标志系统，如图1所示，包括转发设备和多个标志，所述标志采用带有蓝牙功能的主控芯片制成；所述转发设备包括由蓄电池供电的控制单片机、蓝牙通讯模块和卫星通讯模块；所述控制单片机用于控制所述蓝牙通讯模块和卫星通讯模块；所述蓝牙通讯模块用于与所述标志建立蓝牙通信连接；所述卫星通讯模块用于与卫星进行通信连接。

当标志从鱼体脱落上浮后，会启动蓝牙通讯，通过蓝牙技术将信息传递到具有存储转发功能的信息转发设备上，再利用转发设备进行信息转发，转发设备接收到数据后可将信息通过卫星传输到用户。

转发设备可以安装在船只上，也可以安装在小型浮标上。通过船只或者浮标供电工作，安装在船只上的转发设备可以不带有卫星通讯设备，直接将接收到的标志数据存储或者通过蓝牙设备转发给用户；安装在浮标上的转发设备通过自带的卫星通讯设备进行数据的转发。

下面以一个具体的实施例来进一步说明本实用新型。

本实施例选用TI公司的CC2640模块作为主控芯片，该主控芯片具有蓝牙传输功能。CC2640在芯片上整合了ARM Cortex-M3MCU、闪存/RAM、模拟数字转换器、外围、传感器控制器以及内建的稳固耐用防护。在RTC运行RAM/CPU保持的情况下，待机电流为1μA，关闭状态下(外部事件唤醒)的电流仅100nA，可以满足放流标志的低功耗要求。CC2640还自带UART、SPI、I²C等接口，便于连接传感器。标志的内部结构如图2所示，图中浅色连线表示电源供电，深色连线表示数据传送。整个标志内部电路围绕2640芯片展开，芯片外有供电电池、非易失固态存储、锚系释放装置、压强传感器、温度传感器和亮度传感器等几部分组成。这几部的作用与市售的浮起式卫星标志的类似，本实用新型的蓝牙标志也设计密度稍小于水，在锚系释放装置动作后，可以自动浮出水面，并保持天线直立向上的状态。

标志内部程序流程图如图4所示，设置标志为蓝牙从设备，系统加电后，首先进行系统初始化，设置系统实时时钟(RTC)时间、采集间隔、浮起时间等系统参数，其中采集间隔以1秒为单位递加，在程序内部设置有温度计数器，压强计数器和亮度计数器，并设置温度采集间隔，压强采集间隔和亮度采集间隔，三个变量，设置采集间隔，就是设置这三个变量的值。浮起时间设定后，计时由内部RTC决定。然后启动定时器，开启定时器中断后，进入休眠状态。本实用新型并未对其进行改进，因此不做赘述。

在休眠过程中，定时器继续工作，定时器设置1秒钟产生一次中断，产生中断后进入中断服务程序，中断服务程序流程如图5所示。首先对温度计数器，压强计数器和亮度计数器执行加1操作，然后与对应的采集间隔变量比较，小于采集间隔则不进行该参数的采集，否则进行该参数的采集，并记录采集时间，然后将计数器清零。然后对比当前RTC时间与浮起时间，如果RTC时间等于或者超过设置的浮起时间，则启动锚系装置，标志上浮，上浮后，系统开启蓝牙通讯，对外发出广播信号，等待转发浮标指令，收到转发浮标的上传数据指令后，开始传输数据。如没有到达浮起时间，系统继续转入休眠。本实用新型并未对其进行改进，因此不做赘述。

本实施例采用小型海洋浮标技术制作转发浮标，浮标的内部结构如图3所示，图中浅色连线表示电源供电，深色连线表示数据传送。浮标主要包括供电系统、单片机组成的控制系统、通讯系统三部分，其中：供电系统由太阳能电池、充电控制器和蓄电池组成的组成；控制系统由低功耗单片机组成；通讯系统由蓝牙模块和卫星通讯模块组成。

浮标内部程序流程图如图6所示，设置浮标为蓝牙主设备，系统加电后，首先进行系统初始化，然后开启蓝牙模块进行监听，当收到标志发出的广播信号后，对标志发出建立链接和上传数据指令，然后开始接收标志上传的数据并将数据暂存到存储器，数据接收完毕后，开启卫星通讯模块，将接收暂存的数据上传到用户。

不难发现，本实用新型的放流标志对供电的需求减小，可以换用更小的电池，缩小标志体积，更有利于标志的使用和用于更小的鱼类标志。