Rfid 收发器、基于rfid 收发器的小型畜禽扎堆报警系统和报警方法
【专利摘要】本发明提供一种RFID收发器、基于RFID收发器的小型畜禽扎堆报警系统和报警方法解决小型散养场景下的扎堆报警问题。本发明涉及RFID收发器，特别是应用于小型畜禽扎堆报警的RFID收发器。本发明中的RFID收发器其发射线圈安装于第一金属筒内，第一金属筒的一端封闭；其接收器安装于第二金属筒内；第二金属筒内壁附有吸波材料。通过上述改进，可增强RFID收发器对密集的信标携带体的位置检测，从而能有效的检测到信标携带体的扎堆情况。
【专利说明】
RF ID收发器、基于RF ID收发器的小型畜禽扎堆报警系统和报警方法
技术领域
[0001]本发明涉及RFID收发器，特别是应用于小型畜禽扎堆报警的RFID收发器。
【背景技术】
[0002]在小型散养场景下，畜禽的扎堆是贯穿整个养殖周期都会出现的现象。常见原因一是短时间应激因素，畜禽受惊造成扎堆;二是舍内氧气不足的情况下出现扎堆;三是发生疾病时，出现扎堆现象；四是温度过高或者过低，都易出现扎堆现象，温度偏高时向温度偏低的地方扎堆。由于缺乏适当的预警措施，养殖户往往只有出现大量扎堆死亡后，才意识到扎堆现象的发生。如果能够实现自动化的扎堆报警，不仅将极大挽回养殖户的相应损失，也可为养殖条件的自动化调整奠定基础。
[0003]RFID技术因其无源、重量轻、可编程、可重复擦写、成本低的特点已在农业行业追溯领域应用多年，为保证感应数量，常见的RFID系统电磁波是大角度发射的。利用定向RFID技术实现收发器周围信标分布的技术未见报道。利用RFID技术进行小型散养场景下的扎堆报警未见报道。
【发明内容】
[0004]以下给出对一个或更多个方面的简化概述以力图提供对此类方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或更多个方面的一些概念以作为稍后给出的更加具体的说明之序。
[0005]本发明提供一种RFID收发器、基于RFID收发器的小型畜禽扎堆报警系统和报警方法解决小型散养场景下的扎堆报警问题。
[0006]为实现上述目的，发明人提供了一种RFID收发器，其发射线圈安装于第一金属筒内，第一金属筒的一端封闭；其接收器安装于第二金属筒内；第二金属筒内壁附有吸波材料。
[0007]进一步，还包括步进电机，步进电机用于驱动第二金属筒或驱动RFID收发器本体在水平方向上旋转。
[0008]进一步，还包括功率变换器，功率变换器与RFID收发器的电流输入端连接，用于控制RFID收发器的收发距离进行均匀的连续的变化。
[0009]发明人还提供了一种基于RFID收发器的小型畜禽扎堆报警系统，该系统包括上述RFID收发器，以及微处理器；
[0010]RFID收发器用于接收RFID信标信号；
[0011]微处理器用于根据接收的RFID信标信号计算RFID收发器与信标之间的距离，根据接收的RFID信标信号计算RFID收发器与信标之间的距离，根据距离以及第二金属筒的角度计算信标分布密度；以及用于当信标分布密度超过设定值时，触发扎堆报警。
[0012]进一步，微处理器还用于设置信标携带体的个体直径，微处理器用于当两个信标距离操作个体直径的1/2时，触发报警。
[0013]发明人还提供基于RFID收发器的小型畜禽扎堆报警方法，包括步骤:
[0014]RFID收发器接收RFID信标信号；
[0015]根据接收的RFID信标信号计算RFID收发器与信标之间的距离；
[0016]根据距离以及第二金属筒的角度计算信标分布密度；
[0017]若信标分布密度超过设定值，触发扎堆报警；
[0018]RFID收发器为权利要求1-3所述任一 RFID收发器。
[0019]进一步，在步骤“根据距离以及第二金属筒的角度计算信标分布密度”之前，还包括步骤，设置信标携带体的个体直径；
[0020]步骤“若信标分布密度超过设定值，触发扎堆报警”为当两个信标距离操作个体直径的1/2时，触发报警。
[0021]区别于现有技术，上述技术方案通过一端封闭的第一金属筒，通过金属筒的反射，增强RFID收发器的在指定方向的电磁波能力；第二金属筒的两端可以是开放的，其有利于在旋转第二金属筒时，保持收发器的平衡;第二金属筒也可以是一端是开放，另一端是封闭的。金属筒优选的为铁、铜、铝材质。第一金属筒和第二金属筒的形状可以是方形也可以是圆形的。
[0022]第二金属筒内壁附着吸波材料，吸波材料为能吸收投射到它表面的电磁波能量的一类材料。吸波材料可以是吸波贴片，也可以是尖晶石铁氧体涂层。第二金属筒内壁附着吸波材料用于吸收侧向发射进入第二金属筒的信标信号，减少其对第二金属筒开口正对方向上的信标的响应信号的干扰，从而增强信标的识别。吸波材料的用于解决金属筒内高频信号反射干扰问题或可能性的感生涡流噪音干扰问题特别是在信标携带体密集时，RFID信标的反馈信号易受生物体密集程度等影响，现有的简单依靠信标反馈信息误差极大，定位精度常常在1.5m-2m，无法满足使用需求。而通过上述改进，可增强RFID收发器对密集的信标携带体的位置检测，从而能有效的检测到信标携带体的扎堆情况。
[0023]以及上述RFID收发器收发距离可从lm-40m，加装功率变换器可实现lm-40m的连续变化，进而以感应半径的变化为依据进一步修正距离计算结果，这是距离计算结果的有益补充。小型畜禽散养条件下可以在5000平方米范围内实现扫描，满足了大多数养殖环境要求。在本系统内部可支持同时定位6000个信标，完全满足农场实际可能出现的畜禽密集程度，结果计算小于0.I秒，加装无线模块可实现与手机等客户端的实时通讯，并可作为必要的扎堆传感器构建多种物联网系统。
[0024]为能达成前述及相关目的，这一个或更多个方面包括在下文中充分描述并在所附权利要求中特别指出的特征。以下描述和附图详细阐述了这一个或更多个方面的某些说明性特征。但是，这些特征仅仅是指示了可采用各种方面的原理的各种方式中的若干种，并且本描述旨在涵盖所有此类方面及其等效方面。
【附图说明】
[0025]以下将结合附图来描述所公开的方面，提供附图是为了说明而非限定所公开的方面，附图中相似的标号标示相似要素，并且在其中:
[0026]图1为【具体实施方式】所述的RFID收发器示意图；
[0027]图2为【具体实施方式】所述具有防尘罩的RFID收发器示意图。
[0028]附图标记说明:
[0029]10、RFID 收发器；
[0030]101、第一金属筒；
[0031]102、发射线圈；
[0032]103、射频信号发射方向；
[0033]104、第一金属筒底部；
[0034]105、信标信号接收方向；
[0035]106、信标信号接收方向；
[0036]107、第二金属筒；
[0037]108、接收器；
[0038]201、防尘罩；
[0039]202、底座。
【具体实施方式】
[0040]为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。在以下描述中，出于解释目的阐述了众多的具体细节以提供对一个或更多个方面的透彻理解。但是显而易见的是，没有这些具体细节也可实践此类方面。
[0041]参见图1，RFID收发器10，其发射线圈102安装于第一金属筒101内，第一金属筒的一端封闭，如图1中104为第一金属筒的底部;其接收器108安装于第二金属筒107内；第二金属筒107内壁附有吸波材料。
[0042]所述第二金属筒可摆动运动或可沿一轴线转动，例如其可以是沿着图中A方向匀速旋转优选的第一金属筒随着第二金属筒转动，或整个RFID发射器做匀速转动，参见图2，其可以是RFID收发器本体10位于一底座202上，底座202由一步进电机驱动。第一金属筒和第二金属筒的开口宽度和深度为分别根据发射线圈的发射强度和天线的接收能力以及农舍大小确定。金属筒的长度越长，侧向干扰越少，反之长度越短，侧向干扰越大。
[0043]通过一端封闭的第一金属筒的反射作用，增强RFID收发器的在指定方向的电磁波强度;优选第一金属筒的开口方向与第二金属筒的开口方向相同。第二金属筒的两端可以是开放的，其有利于在旋转第二金属筒时，保持收发器的平衡;第二金属筒也可以是一端是开放，另一端是封闭的。金属筒优选的为铁、铜、铝材质。第一金属筒和第二金属筒的形状可以是方向也可以是圆形的。
[0044]第二金属筒内壁附着吸波材料，吸波材料为能吸收投射到它表面的电磁波能量的一类材料。吸波材料可以是吸波贴片，也可以是尖晶石铁氧体涂层。第二金属筒内壁附着吸波材料用于吸收侧向发射进入第二金属筒的信标信号，减少其对第二金属筒开口方向上的信标的响应信号的干扰，从而增强信标信号的识别。特别是在信标携带体密集时，RFID信标的反馈信号易受生物体密集程度等影响，现有的简单依靠信标反馈信息误差极大，定位精度常常在1.5m-2m，无法满足使用需求。而通过上述改进，可增强RFID收发器对密集的信标携带体的位置检测，从而能有效的检测到信标携带体的扎堆情况。
[0045]利用上述RFID收发器设计基于RFID收发器的小型畜禽扎堆报警系统，其包括上述RFID收发器，还包括处理器，微处理器可以是嵌入式处理器可以是通用处理器;RFID收发器用于接收RFID信标信号;并将信标的信号强度转化为数字信号，将该数字信号发送到微处理器。微处理器根据接收的RFID信标信号计算RFID收发器与信标之间的距离，根据接收的RFID信标信号计算RFID收发器与信标之间的距离，根据距离以及第二金属筒的角度计算信标分布密度；以及用于当信标分布密度超过设定值时，触发扎堆报警。
[0046]单个RFID收发器可用于检测特定方向的范围内是否出现信标分布密度过高的情况，例如可以是RFID收发器的第二金属筒指向某方向时，在某一信号强度范围内的信标信号超过指定数目，即认定为信标分布密度过高，应触发报警。可以理解的是其也可以是通过三个或以上的RFID收发器，从而更加精确的确定信标携带体的位置，从而更加精确的计算出信标分布密度;例如通过三个RFID收发器检测到单位面积内的信标信号超过3个即触发报警。
[0047]信标携带体为携带有RFID信标的牲畜或设备，在检测牲畜扎堆时，RFID信标可以是安装在牲畜的身体上。而扎堆情况则还根据牲畜的个体大小进一步判断，在牲畜个体不断的成长过程中，不断的根据牲畜的个体大小设置触发报警的密度条件，以正确检测和判断扎堆情况的出现。设置触发报警的密度条件可以是设置单位面积内触发报警的信标个数，或设置转过单位角度、不同信号强度范围段的触发报警的信标个数，或是设置两个信标之间的最小距离，最小距离可以是信标携带体的的个体最小直径的1/2。
[0048]在某一具体实施例中，当某一RFID信标在某RFID收发器发射出的电磁场中获得能量，在信标内部产生振荡进而启动信标内的发射电路产生包含特定信息(包含启动发射器ID、本信标ID及接收到的信号强度信息)的电磁波，被该RFID收发器所接收，进而根据接收到的信号强度信息计算RFID收发器与信标之间的距离。在计算信标距离及RFID收发器的第二金属筒的转动角度的基础上，即可获得周围信标分布，进而根据信标密集程度依据判断条件进行扎堆报警。扎堆判断条件是:首先确定养殖对象的个体大小及信标佩戴方式，在此基础上当出现3个及以上信标分布距离小于1/2个体直径时，触发报警。也可根据养殖实际情况进一步修正上述判断条件。
[0049]上述技术方案中，上述RFID收发器收发距离可从lm_40m，加装功率变换器可实现lm-40m的连续变化，进而以感应半径的变化为依据进一步修正距离计算结果，这是距离计算结果的有益补充。小型畜禽散养条件下可以在5000平方米范围内实现扫描，满足了大多数养殖环境要求。在本系统内部可支持同时定位6000个信标，完全满足农场实际可能出现的畜禽密集程度，结果计算小于0.1秒，加装无线模块可实现与手机等客户端的实时通讯，并可作为必要的扎堆传感器构建多种物联网系统。
[0050]参见图1、图2，上述RFID收发器10的旋转可以通过与步进电机连接，RFID收发器整体被安装在防尘罩201内，防尘罩可以用塑料等不影响RFID信号传播的材料制造。底座202内除安装步进电机外，还可安装单片机CPU、通讯模块、能源模块等，或进一步与手机客户端连接，并可基于此开发一系列物联网应用。本系统体积很小，在养殖舍内可以摆放在地面或略高于地面的位置，略微修改RFID收发器的运动方式并相应修改CPU内的扫描算法，即可应用于不同种类的牲畜的养殖场所。
[0051]上述基于RFID收发器的小型畜禽扎堆报警系统的报警方法包括步骤:
[0052]RFID收发器接收RFID信标信号；
[0053]根据接收的RFID信标信号计算RFID收发器与信标之间的距离；
[0054]根据距离以及第二金属筒的角度计算信标分布密度；
[0055]若信标分布密度超过设定值，触发扎堆报警。
[0056]优选的，在步骤“根据距离以及第二金属筒的角度计算信标分布密度”之前，还包括步骤，设置信标携带体的个体直径。
[0057]需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”或“包含……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的要素。此夕卜，在本文中，“大于”、“小于”、“超过”等理解为不包括本数；“以上”、“以下”、“以内”等理解为包括本数。
[0058]本领域内的技术人员应明白，上述各实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。这些实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。上述各实施例涉及的方法中的全部或部分步骤可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于计算机设备可读取的存储介质中，用于执行上述各实施例方法所述的全部或部分步骤。所述计算机设备，包括但不限于:个人计算机、服务器、通用计算机、专用计算机、网络设备、嵌入式设备、可编程设备、智能移动终端、智能家居设备、穿戴式智能设备、车载智能设备等;所述的存储介质，包括但不限于:RAM、R0M、磁碟、磁带、光盘、闪存、U盘、移动硬盘、存储卡、记忆棒、网络服务器存储、网络云存储等。
[0059]上述各实施例是参照根据实施例所述的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到计算机设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0060]这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机设备以特定方式工作的计算机设备可读存储器中，使得存储在该计算机设备可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0061]这些计算机程序指令也可装载到计算机设备上，使得在计算机设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0062]尽管已经对上述各实施例进行了描述，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改，所以以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围之内。
【主权项】
1.RFID收发器，其特征在于，其发射线圈安装于第一金属筒内，第一金属筒的一端封闭；其接收器安装于第二金属筒内；第二金属筒内壁附有吸波材料。2.根据权利要求1所述的RFID收发器，其特征在于，还包括步进电机，步进电机用于驱动第二金属筒或驱动RFID收发器本体在水平方向上旋转。3.根据权利要求1所述的RFID收发器，其特征在于，还包括功率变换器，功率变换器与RFID收发器的电流输入端连接，用于控制RFID收发器的收发距离进行均匀的连续的变化。4.基于RFID收发器的小型畜禽扎堆报警系统，其特征在于，包括如权利要求1-3所述任一RFID收发器，以及微处理器； RFID收发器用于接收RFID信标信号； 微处理器用于根据接收的RFID信标信号计算RFID收发器与信标之间的距离，根据接收的RFID信标信号计算RFID收发器与信标之间的距离，根据距离以及第二金属筒的角度计算信标分布密度；以及用于当信标分布密度超过设定值时，触发扎堆报警。5.根据权利要求4所述的基于RFID收发器的小型畜禽扎堆报警系统，其特征在于，微处理器还用于设置信标携带体的个体直径，为处理器用于当两个信标距离操作个体直径的I/2时，触发报警。6.基于RFID收发器的小型畜禽扎堆报警方法，其特征在于，包括步骤: RFID收发器接收RFID信标信号； 根据接收的RFID信标信号计算RFID收发器与信标之间的距离； 根据距离以及第二金属筒的角度计算信标分布密度； 若信标分布密度超过设定值，触发扎堆报警； RFID收发器为权利要求1-3所述任一 RFID收发器。7.根据权利要求6所述的基于RFID收发器的小型畜禽扎堆报警方法，其特征在于，在步骤“根据距离以及第二金属筒的角度计算信标分布密度”之前，还包括步骤，设置信标携带体的个体直径； “若信标分布密度超过设定值，触发扎堆报警”为当两个信标距离操作个体直径的1/2时，触发报警。
【文档编号】A01K45/00GK105875431SQ201610242901
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年4月19日
【发明人】陈德晖, 丹阳
【申请人】福州市佳璞电子商务有限公司