牛只识别系统和识别装置的制作方法

本实用新型涉及牛只识别系统和识别装置，属于养殖管理技术领域。

背景技术：

近些年来，奶牛养殖牧场不断向规模化、自动化和信息化发展，单个牧场的牛只数量可以达到5000只以上，对于牛群的管理靠传统的人工方式已经不能适应发展的需要，特别是要按照产奶牛的繁育阶段、产奶量高低等指标进行分群管理，各群之间又不断流通变化，因此对群体进行准确计数和个体识别是精细化管理的重要环节。

传统的奶牛养殖行业采用人工的方式对养殖场中的奶牛进行位置统计，以得到每个奶牛的位置，这种人工统计方式工作量大。而且，尤其对于进入奶厅的牛只进行统计，能够为分群、饲喂、繁育等管理提供数据支持，便于后续的管理。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种牛只识别系统，用以解决人工统计方式工作量大的问题。本实用新型同时提供一种牛只识别装置。

为实现上述目的，本实用新型的方案包括一种牛只识别系统，包括用于设置在各检测位置处的信号发射装置，各信号发射装置所发的信号不同；所述识别系统还包括用于设置在各奶牛身上的识别装置，所述识别装置包括用于接收相应检测位置的信号发射装置所发信号的信号接收模块，处理模块以及无线通讯模块，所述信号接收模块输出连接所述处理模块，所述处理模块与所述无线通讯模块通讯连接。

所述识别装置还包括计步模块，所述计步模块输出连接所述处理模块。

所述计步模块包括振动开关和比较器，电源正极通过所述振动开关连接所述比较器的同相输入端，所述比较器的反相输入端用于输入比较电压，所述电源正极的电压数值大于所述比较电压的数值，所述比较器的输出端为所述计步模块的输出端。

所述信号发射装置包括用于产生相应频率的方波产生模块和用于产生正弦波的正弦波产生模块，所述方波产生模块和正弦波产生模块输出连接调制模块，所述调制模块输出连接发射模块，用于将调制后的输出信号发射出去。

所述发射模块包括第一控制开关、第二控制开关和由电感和电容构成的振荡器，电源正极依次通过电阻和所述第一控制开关接地，所述调制模块输出连接所述第一控制开关的控制极，所述第一控制开关与所述电阻的连接点连接所述第二控制开关的控制极，电源正极通过由所述振荡器和所述第二控制开关构成的串联线路接地。

所述信号接收模块包括依次设置的LC振荡感应单元、隔离直流单元和解调单元，所述解调单元的输出端连接一个运算放大器的反相输入端，所述运算放大器的同相输入端用于输入比较电压，所述运算放大器的输出端为所述信号接收模块的输出端。

一种牛只识别装置，用于设置在奶牛身上，所述识别装置包括用于接收相应检测位置的信号发射装置所发信号的信号接收模块，处理模块以及无线通讯模块，所述信号接收模块输出连接所述处理模块，所述处理模块与所述无线通讯模块通讯连接。

所述识别装置还包括计步模块，所述计步模块输出连接所述处理模块。

所述计步模块包括振动开关和比较器，电源正极通过所述振动开关连接所述比较器的同相输入端，所述比较器的反相输入端用于输入比较电压，所述电源正极的电压数值大于所述比较电压的数值，所述比较器的输出端为所述计步模块的输出端。

所述信号接收模块包括依次设置的LC振荡感应单元、隔离直流单元和解调单元，所述解调单元的输出端连接一个运算放大器的反相输入端，所述运算放大器的同相输入端用于输入比较电压，所述运算放大器的输出端为所述信号接收模块的输出端。

本实用新型提供的牛只识别系统中设置有信号发射装置，在一定区域范围内，比如在养殖场内设定若干个检测位置，在各检测位置处设置信号发射装置，各检测位置处的信号发射装置发出的信号不同，所以，当奶牛处于某一个检测位置处或者在该位置附近时，奶牛身上的识别装置就能够感应到该检测位置处的信号发射装置发出的特定信号，由于不同的位置对应的信号发射装置发出的信号不同，因此通过接收到的信号能够获知奶牛所在的位置，所以，该识别系统通过识别不同的信号来确定奶牛所在的位置，并通过奶牛身上的无线通讯模块将位置信息输出给后台管理系统，这样的话，养殖人员就可以实时获知所有奶牛的位置信息。因此，该识别系统通过感应不同的信号实现奶牛的自动定位，相较于传统的采用人工统计的方式进行定位，不但节约了人力成本，而且养殖人员的工作量也得到了大幅度缩减，便于养殖场的全自动管理。

附图说明

图1是牛只识别系统的原理示意图；

图2是信号发射装置的电路图；

图3-a是信号接收模块的一部分电路图；

图3-b是信号接收模块的另一部分电路图；

图4是计步模块的电路图；

图5是处理模块的电路图；

图6是信号接收模块、计步模块和处理模块的整体电路图；

图7是无线通讯模块的电路图。

具体实施方式

牛只识别系统实施例

如图1所示，牛只识别系统包括两部分，一部分是信号发射装置，另一部分是牛只识别装置。其中，信号发射装置设置在一定区域范围内，本实施例以养殖场为例。在养殖场内选择若干个(一般选择至少两个，但是，极端情况下可以只选择一个)位置，这些位置为设定的检测位置，在每个检测位置处均设置有一个信号发射装置。每个信号发射装置用于发射特定的信号，各信号发射装置发射的信号不同，因此，不同的信号就对应着不同的位置，由于一般情况下，信号的不同是体现在频率上，所以，本实施例中，每个信号发射装置发射特定频率的信号，不同的信号发射装置发射信号的频率不同。

通常情况下，需要统计进入挤奶厅中的奶牛的位置，而且，挤奶厅包括若干个通道和挤奶工作区，这些通道均通往挤奶工作区，因此，可以在各通道内的某一处设置信号发射装置以检测奶牛从哪一个通道进入挤奶工作区，所以本实施例中，设定的检测位置为各个通道，每个通道内均设置有一个信号发射装置，信号发射装置的设置个数与通道的个数相同，一般情况下通道的个数是两个，则本实施例中的信号发射装置是两个，当然，如果通道有更多个时，信号发射装置就需要设置更多个。

能够发射一定频率信号的信号发射装置属于常规设备，目前这种设备已广泛应用，本实施例中给出信号发射装置的一种结构，当然，信号发射装置并不局限于如下结构。对于任意一个信号发射装置，包括方波产生模块和正弦波产生模块，其中，方波产生模块用于产生相应频率的方波，正弦波产生模块用于产生相应频率的正弦波，方波产生模块和正弦波产生模块输出连接调制模块，方波和正弦波经过调制之后生成相应的调制波，该调制波输出给发射模块，发射模块对调制波进行处理，然后将调制处理后的信号发射出去。并且，图2为上述信号发射装置结构的其中一种具体实现电路，当然，信号发射装置并不局限于该电路。本实施例中，一个信号发射装置中的方波信号的频率为400HZ，另一个是150HZ，由于这两个信号发射装置中的方波信号的频率不同，因此，这两个信号发射装置发出的信号的频率也有差异。

如图2所示，单片机STC15F101以及外围的相关电路构成方波产生模块，能够产生400HZ或者150HZ的方波信号，由于单片机STC15F101以及外围的相关电路属于常规技术，这里就不再具体说明；晶振Y1以及外围的相关电路构成正弦波产生模块，用于产生32.768KHZ的正弦波基波信号，由于晶振Y1以及外围的相关电路属于常规技术，这里就不再具体说明；放大器4011为调制模块，方波信号和正弦波信号通过放大器4011进行调制；发射模块包括第一控制开关和第二控制开关，其中，第一控制开关以三极管T1为例，第二控制开关以N沟道MOS管Q1为例，电源正极VCC依次通过电阻R1和三极管T1接地，放大器4011的输出端输出连接三极管T1基极，三极管T1与电阻R1的连接点连接MOS管Q1的栅极，电感L1和电容C1构成一个LC振荡器，电源正极VCC依次通过该LC振荡器和MOS管Q1接地。放大器4011输出的调制信号控制三极管T1的基级，从而控制三极管T1的集电极信号，三极管T1的集电极控制MOS管Q1的栅极，MOS管Q1是为了放大功率的作用。MOS管Q1输出的相应频率的调制信号通过LC振荡器发射出去。

因此，这两个信号发射装置因为内部方波信号频率的不同导致输出的信号的频率不同，通过识别通道内的信号发射装置发出的信号来获知所处的通道。

牛只识别装置固定在奶牛的身上，每个奶牛身上均设置有一个识别装置，因此，需要对多少奶牛进行定位，就需要多少个识别装置。对于任意一个识别装置，如图1所示，识别装置包括信号接收模块、计步模块、处理模块以及无线通讯模块，信号接收模块和计步模块输出连接处理模块，处理模块与无线通讯模块通讯连接。其中，

信号接收模块用于接收相应通道的信号发射装置发出的信号。当奶牛走到某一个通道内，该奶牛身上的信号接收模块就能够接收到该通道内的信号发射装置发出的信号。用于接收信号的信号接收模块属于常规技术，这一设备目前已广泛应用，本实施例中给出一种信号接收模块的结构，当然，识别装置并不局限于该结构。信号接收模块包括依次设置的LC振荡感应单元、隔离直流单元和解调单元，进一步地，图3-a和3-b给出该信号接收模块的一种具体电路，如图3-a所示，LC振荡感应单元由Inductor Iron、电容C9和C10构成，通过LC振荡感应单元感应到信号发射装置发出的信号；隔离直流单元由四个电容C7、C8、C12和C13构成，这四个电容用于隔离直流信号；解调单元由四个二极管构成，接收到的信号经过这四个二极管解调为正弦波信号。如图3-b所示，经过解调后的信号(即图3-a中的电容C13和二极管D5的连接点)输入到运算放大器LM1的反相输入端，其同相输入端输入一个比较电压，经过该放大器的两级放大整形后，由OUT2输出相应的信号，比如150HZ或者400HZ的方波信号。

因此，信号接收模块接收信号发射装置发出的相应频率的信号，并将接收到的相应频率的信号进行解调，以形成与该信号发射装置发出的信号相对应的信号。

计步模块用于计量奶牛所走的步数，由于计步模块属于现有技术，那么，图4给出其中一种实现电路，如图4所示，该计步模块包括振动开关S1和比较器U2，其中，振动开关S1为振动传感器，其特性是：当奶牛不走时，振动开关S1断开，当奶牛走动时，振动开关S1闭合，因此，每当奶牛走动一步，振动开关就会闭合一次。电源正极VCC通过振动开关S1连接比较器U2的同相输入端，比较器U2的反相输入端用于输入一个比较电压(比如连接图3-b中电阻R7和R10的连接点)，电源正极VCC的电压数值要大于比较电压的数值，比较器U2的输出端为该计步模块的输出端。计步模块的计数过程为：当牛不走时，振动开关S1断开，比较器U2的同相输入端输入0V，反相输入端输入比较电压1.65V，同相输入端输入电压低于反相输入端输入电压，则比较器U2输出低电平，不计数，即计数不变；当牛走动一步时，振动开关S1导通，比较器U2的同相输入端输入VCC 3.3V，反相输入端输入比较电压1.65V，同相输入端输入电压高于反相输入端输入电压，则比较器U2输出高电平，输出到处理模块中，计数加1。以此类推，每走动一步，就会向处理模块输出一次高电平，计数加1，实现计步。

处理模块可以为常规的单片机，如图5所示，为单片机以及外围电路的连接结构，图3-b中的运算放大器LM1的输出端连接该单片机的23引脚(OUT1)，图4中的比较器U2输出连接该单片机的2引脚。该单片机最小系统主要包括MSP430G2553单片机，复位电路和外部晶振，主要功能是进行数据的处理；复位电路是R3和C15，复位功能由C14电容的充放电完成。信号接收模块将接收到的频率信号输送给该处理模块，该处理模块根据该频率信号判断出奶牛处于哪一个通道内；并且，该处理模块还能够统计奶牛的走动步数，以得到奶牛的活动量。

图6是信号接收模块、计步模块和处理模块的整体电路结构图。

无线通讯模块实现将处理模块分析后的数据进行无线传输，由于该无线通讯模块属于常规技术，本实施例给出该通讯模块的一种具体结构。该无线通讯模块选用TI通讯芯片C1101，C1101是一款低于1GHz设计旨在用于极低功耗RF应用，其主要针对工业、科研和医疗(ISM)以及短距离无线通信设备(SRD)，可提供对数据包处理、数据缓冲、突发传输、接收信号强度指示(RSSI)、空闲信道评估(CCA)、链路质量指示以及无线唤醒(WOR)的广泛硬件支持。另外，可以通过软件配置使中心频率分别为431M和436M，以进行通讯。图7为该无线通讯模块的具体电路结构。

另外，还可将识别装置装配在一个壳体内，相应地，该壳体内还需要配置有供电电池，通过该壳体能够很方便地将识别装置固定在奶牛身上，为了准确计算步数，可将该识别装置装在奶牛的腿上。

奶牛佩戴上识别装置后，该识别装置处于低功耗模式。当奶牛走动时，计步模块可以记录奶牛的活动量；当奶牛需要挤奶而进入某一个通道时，通过该通道内的信号发射装置来激活识别装置中的信号接收模块，并且，该奶牛身上的识别装置接收该通道内信号发射装置发出的特定频率的信号，处理模块对接收到的信号进行处理，来识别奶牛是在哪个通道进入奶厅的，从而判断该奶牛所处的位置。并且，无线通讯模块将对应奶牛的位置信息和活动量信息发送给后台监控主机，这样就可以掌握每个奶牛的位置，以观察各奶牛的活动状况。

上述实施例中，识别装置中设置有计步模块，在获得奶牛的位置信息之外还能够得到奶牛的活动量信息，这是一种优化的实施方式，作为其他的实施方式，当只需要获知奶牛的位置信息的情况下，计步模块是可以不设置的。

需要说明的是，虽然该实施例中的识别系统用于对奶牛的位置识别和活动量统计，但是，这只是其中一种应用对象，对于其他的养殖动物，比如：羊、马等，也适用于该识别系统。

牛只识别装置实施例

牛只识别装置在上述实施例中已给出了详细地描述，这里就不再具体说明。

以上给出了具体的实施方式，但本实用新型不局限于所描述的实施方式。本实用新型的基本思路在于上述识别系统和识别装置的硬件结构，而对于系统和装置中的各个组成部分的具体结构并不做限定。在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本实用新型的保护范围内。