一种可实时监测生命特征的牲畜散养跟踪节点的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及信息采集终端技术领域，具体涉及一种可实时监测生命特征的牲畜散 养跟踪节点。
【背景技术】
[0002] 目前，成熟应用的地理位置信息监控类设备主要是GPS，例如：利用GPS模块和 GPRS模块实现个人跟踪定位以及动物的实时监控，利用电子地图软件和GPS模块实现车载 卫星定位导航功能，然后一般的产品只是注重系统的搭建而没有进一步考虑系统的优化， 在系统可靠性、数据安全、后期增值服务等方面的研究不深入，因而产品的整体性不佳。
[0003] 市场上大多数的监测装置需要将节点安装在被监测的牲畜身上，然后在监控子区 域内安装位置固定的汇总节点，个体节点采集的动物信息汇聚到各个汇总节点，然后种汇 总节点又将信息融合打包传递到保护区的监控中心。在监控中心利用数据库将种群信息存 储起来，建立数据服务器，监控中心通过系统软件可以查看动物的位置信息。
[0004] 市场上大多数的监测节点的缺点：
[0005] 1、电池容量小,不能满足长时间监测；
[0006] 2、不能监测动物的生命特征；
[0007] 3、动物活动的范围受到局限，当动物跑出规定的区域，种群节点就不能接收到该 动物的位置信息，数据可靠性不强，容易定位失效；
[0008] 4、定位的装置阻抗不匹配，数据发送与接收容易被反射；
[0009] 5、结构复杂，成本高。
【发明内容】
[0010] 本发明的目的是为了提供一种可实时监测生命特征的牲畜散养跟踪节点，其具有 实时监测动物的生命体征、不受监测区域的限制、数据接收稳定、操作简单、安装方便等特 点。
[0011] 为了解决【背景技术】所存在的问题，本发明是采用以下技术方案的：它包含微控制 器1、GPS接收模块2、GPRS通信模块3、红外体温传感器4、供电模块5,所述微控制器1分 别与GPRS通信模块3、红外体温传感器4相互连接，GPS接收模块2、供电模块5分别与微 控制器1连接。
[0012] 所述的GPS接收模块2具有50个通道，追踪灵敏度高达-161dBm，输出频率最高可 达5Hz，采用NMEA-0183协议输出GPS定位数据。
[0013] 所述的GPRS通信模块3为S頂900A模块，其内嵌TCP/IP协议。
[0014] 所述的红外体温传感器4的型号为MLX90615。
[0015] 所述的供电模块5为2节4200Mah的18650超大容量的电池并联。本发明具有以 下有益效果：
[0016] 1、系统使用2节4200Mah的18650超大容量的电池并联给节点供电；
[0017] 2、节点项圈上装有非接触式红外体温传感器，可以实时监测动物的生命体征；
[0018] 3、每个节点都使用GPRS进行传输，不受监测区域的限制；
[0019] 4、GPS模块进行阻抗匹配设计，数据接收稳定；
[0020] 5、操作简单、安装方便，充分考虑到了非技术人员的使用。
【附图说明】：
[0021] 图1是本发明结构示意图；
[0022] 图2是本发明GPS接收模块2电路原理图；
[0023] 图3是本发明GPRS通信模块3电路原理图；
[0024] 图4是本发明红外体温传感器4电路原理图；
[0025] 图5是本发明供电模块电压转换电路原理图。
【具体实施方式】
[0026] 参照图1-5,本发明包含微控制器UGPS接收模块2、GPRS通信模块3、红外体温传 感器4、供电模块5,所述微控制器1分别与GPRS通信模块3、红外体温传感器4相互连接， GPS接收模块2、供电模块5分别与微控制器1连接。
[0027] 所述的GPS接收模块2具有50个通道，追踪灵敏度高达-161dBm，输出频率最高可 达5Hz，同时本系统板载高性能无源陶瓷天线，GPS模块默认采用NMEA-0183协议输出GPS 定位数据。GPS电路在设计的过程中，微带走线的特征阻抗是一个非常值得注意的部分；只 有在微带线具有了合适的特征阻抗情况下，高频信号才能顺利通过。在本系统微带设计过 程中，系统工作频率为1575. 42MHz，工作频率较高，微带线特征阻抗对微带线的宽度尤为敏 感。GPS模块天线的输入阻抗为50欧姆，如果信号线的特性阻抗没有很好的控制在50欧 姆，射频板上的信号会被反射，GPS模块将不能正常工作。射频板上微带线的特征阻抗由微 带线的宽度W、基板的介电常数％、基板的厚度d等参数决定，在基板材料参数一定的情况 下，特性阻抗只取决于微带线的宽度。
[0028] 微带线的有效介电常数可以解释为一个均匀媒质的介电常数[1]
[0029]
(丄）
[0030] 给定微带线的尺寸，特性阻抗可以计算为
[0031]
(2)
[0032] 给定的特征阻抗Z。和介电常数ε p比值W/d可以求得为
[0033] (3)
[0034] 其中，
[0035] /
(4)
[0036] (5)
[0037] 本系统选择的PCB厂家的基板介电常数L = 4. 29,基片厚度d= 1.45mm，根据这 些参数即可求出GPS微带线的宽度。首先，我们对于Z。= 50 Ω，求W/d，初始猜测W/d < 2。 由⑷式，可得A= 1.52;再由（3)式，可得W/d= 1.94, W/d< 2,假设满足。
[0038] 所述的GPRS通信模块3为S頂900A模块，其内嵌TCP/IP协议。S頂900A模块射频 发射时，对电源要求较高，电源需要提供2A以上电流，否则就会出现电压跌落，导致模块工 作异常，系统选用两节容量分别为4200mAh的，工作电压为3. 7V的18650锂电池并联为系 统供电，并联之后系统电源容量高达8400mAh，满足长期且稳定的为系统供电，PCB设计时 需要减少模块的布线阻抗，模块的VBAT的走线要尽量宽、走线要尽量短，同时在VBAT引脚 旁加一些电容，模块使用IOOuF钽电容作为稳压电容，使用IuF和IOuF陶瓷电容并来滤除 干扰。GPRS电路没有设计稳定，就会导致VBAT大幅跌落。
[0039] 所述的红外体温传感器4MLX90615接收外部红外信号，经传感器内部处理之后， 输出数字量的温度数据。通过IIC协议，微控制器可以读取温度数据，节点连同采集的经 度、纬度值将数据发送至数据中心。本专利中，红外体温传感器以SMBus方式连接到微控 制器，其中SDA和SCL2个引脚与微控制器I/O进行相连，并通过上拉IOK Ω的上拉电阻与 3. 3V电源相连。
【主权项】
1. 一种可实时监测生命特征的牲畜散养跟踪节点，其特征在于它包含微控制器（1)、 GPS接收模块（2)、GPRS通信模块（3)、红外体温传感器（4)、供电模块（5)，所述微控制器 (1)分别与GPRS通信模块（3)、红外体温传感器（4)相互连接，GPS接收模块（2)、供电模块 (5)分别与微控制器（1)连接。2. 根据权利要求1所述的一种可实时监测生命特征的牲畜散养跟踪节点，其特征在于 所述的GPS接收模块（2)具有50个通道，追踪灵敏度高达-161dBm，输出频率最高可达5Hz， 采用NMEA-0183协议输出GPS定位数据。3. 根据权利要求1所述的一种可实时监测生命特征的牲畜散养跟踪节点，其特征在于 所述的GPRS通信模块⑶为S頂900A模块，其内嵌TCP/IP协议。4. 根据权利要求1所述的一种可实时监测生命特征的牲畜散养跟踪节点，其特征在于 所述的红外体温传感器（4)的型号为MLX90615。5. 根据权利要求1所述的一种可实时监测生命特征的牲畜散养跟踪节点，其特征在于 所述的供电模块（5)为2节4200Mah的18650超大容量的电池并联。
【专利摘要】一种可实时监测生命特征的牲畜散养跟踪节点，其涉及信息采集终端技术领域。其特征在于它包含微控制器(1)、GPS接收模块(2)、GPRS通信模块(3)、红外体温传感器(4)、供电模块(5)，所述微控制器(1)分别与GPRS通信模块(3)、红外体温传感器(4)相互连接，GPS接收模块(2)、供电模块(5)分别与微控制器(1)连接。本发明具有实时监测动物的生命体征、不受监测区域的限制、数据接收稳定、操作简单、安装方便等特点。
【IPC分类】G01S19/42, A61B5/00
【公开号】CN105520715
【申请号】CN201410589404
【发明人】孟浩, 金伟
【申请人】安徽农业大学
【公开日】2016年4月27日
【申请日】2014年10月23日