本文摘要：摘要：本系統(tǒng)實時在線監(jiān)測野外牧場中每頭牛的位置和健康情況，通過云平臺對采集到的數(shù)據(jù)進行智能分析，及時發(fā)現(xiàn)牛的身體健康隱患，及早尋找并治療，降低病死率，同時及時發(fā)現(xiàn)牛的越界現(xiàn)象，以及防止偷盜事件，減小野外放養(yǎng)牛的損失，提高生產(chǎn)力和管理效率。
摘要：本系統(tǒng)實時在線監(jiān)測野外牧場中每頭牛的位置和健康情況，通過云平臺對采集到的數(shù)據(jù)進行智能分析，及時發(fā)現(xiàn)牛的身體健康隱患，及早尋找并治療，降低病死率，同時及時發(fā)現(xiàn)牛的越界現(xiàn)象，以及防止偷盜事件，減小野外放養(yǎng)牛的損失，提高生產(chǎn)力和管理效率。
關鍵詞：野外牧場、牛群、健康檢測、智能管理
引言
進十年以來，我國畜牧業(yè)發(fā)展良好，畜牧業(yè)已經(jīng)成為我國農(nóng)業(yè)農(nóng)村經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)，成為農(nóng)民重要的收人來源。野外生態(tài)放養(yǎng)牛群就是非常好的項目，但會有很多不確定性，如牛群是否走出設定的范圍導致丟失，是否被偷走，是否跌倒受傷，生病等，因此要有先進的技術手段來進行養(yǎng)殖管理。但是有的山地或草原沒有公共信號，很難建立定位和健康監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸通道。
畜牧方向論文范例：做好畜牧檔案利用工作促進畜牧技術的改進
本系統(tǒng)就很好地解決了這一難題，例如在一些大山里，山谷里沒有4G等公共信號，或者只有山頂某些局部區(qū)域有4G信號，牛群就是常年在山谷里放養(yǎng)，要監(jiān)測這些牛的狀況，首先要搭建本區(qū)域通信基站并延伸到有4G信號的地方，再通過4G數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆贫恕Ｒ虼吮鞠到y(tǒng)包括云端服務軟件、通信系統(tǒng)、牛項圈上的體溫檢測及定位、體重預測等的設計與實現(xiàn)。
系統(tǒng)功能
每一頭牛都佩戴一個牛項圈，有唯一ID身份標識，包含有溫度測量、GPS定位和太陽能電池等。被監(jiān)測牛群列表顯示在線/離線狀態(tài)、體溫、出生日期、預測體重、位置(地理經(jīng)緯度)等屬性信息、詳細顯示所采集的各種參數(shù)及分析結果等。
(1)牛體溫實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)處理保存和顯示。
(2)牛群健康狀況實時數(shù)據(jù)分析，并生成告警記錄，發(fā)送給相關人員。
(3)顯示預測達到出欄體重的牛ID列表，并根據(jù)定位指導尋找。
(4)牛定位管理，每頭牛所在的地理位置電子地圖上顯示。
(5)電池監(jiān)測，牛項圈裝有小太陽能電池，一旦檢測電量嚴重不足時，告警更換。
3.系統(tǒng)設計
3.1 系統(tǒng)組成和結構
本系統(tǒng)由傳感器、牛項圈智能網(wǎng)關、LoRa和4G通信、云平臺、終端軟件幾部分組成。
云平臺
終端
體溫傳感器
牛項圈智能網(wǎng)關
GPS傳感器
/4G網(wǎng)關
電量傳感器
網(wǎng)絡
各傳感器
牛項圈智能網(wǎng)關
3.2 系統(tǒng)實現(xiàn)
(1)前端傳感器
體溫傳感器
牛項圈智能網(wǎng)關含有非接觸式紅外傳感器，自動周期性采集體溫，將溫度數(shù)據(jù)通過LoRa和4G傳送至云端服務器進行處理保存和分析。
GPS定位傳感器
牛項圈上包含GPS定位芯片，方便用戶通過手機或電腦實時跟蹤牛的位置狀態(tài)。設置電子圍欄，當牛越界、生病或摔倒不動時，系統(tǒng)發(fā)生報警;
電量檢測傳感器
由于是野外散養(yǎng)，牛項圈需防水防腐防嗮，結實耐用，電池確保使用三年以上不更換，要實時檢測電量提醒用戶。電池、太陽能充電面板和牛項圈智能網(wǎng)關及傳感器是一體化設計，體積很小。
(2)牛項圈智能網(wǎng)關
周期性地采集各種傳感器的信息，經(jīng)處理，形成內(nèi)部標準的通信協(xié)議格式，采用LoRa和4G傳輸技術發(fā)送到云平臺處理。接收云平臺發(fā)來的控制信息。
通信
由于本系統(tǒng)應用在一些大山牧場里，山谷里沒有4G等公共信號，或者只有山頂某些局部區(qū)域有4G信號，因此在山谷，山頂?shù)汝P鍵位置建設幾個LoRa基站，每個覆蓋半徑5公里，并延伸到有4G信號的地方，基站電源由太陽能發(fā)電直供方式。數(shù)據(jù)通過LoRaWAN和4G向云端實時傳送，同時也傳送云端發(fā)向牛項圈的控制指令。
(4)稱重
在牛驛站的通道上設有小型地磅，牛群會不定期去到驛站休息，因此就可以稱重，結果發(fā)送到云端，并將稱過重的牛作為樣本來預測相同批次的牛的生長狀況，目的是預測出欄的時間。
(5)云平臺軟件系統(tǒng)
系統(tǒng)采用智能移動終端webapp的解決方案，主要利用phonegap、html5的web2.0技術。整個系統(tǒng)結合hybird app和webapp的特性，利用phonegap和ssh框架以及html5、jquery-moblile、jquery、ajax等web2.0技術。
牛信息系統(tǒng)包括基本數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)分析應用等子系統(tǒng)。
基本數(shù)據(jù)：
牛的基本信息;牛放養(yǎng)信息;補充飼料喂養(yǎng)信息;牛病理信息;防疫信息;檢疫信息;牧場天氣信息;牛身體狀況信息;牛銷售信息。
動態(tài)采集數(shù)據(jù)：處理并保存牛體溫數(shù)據(jù)、定位數(shù)據(jù)、電池電量、稱量體重(或預測體重)，同時也是作為歷史數(shù)據(jù)。
數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析子系統(tǒng)
實時監(jiān)測牧場內(nèi)每頭牛是否越界，一旦越界要及時處理，因為本基站覆蓋半徑5公里。是否長時間不動，若是，則說明這頭牛有可能受傷或死亡;通過統(tǒng)計分析體溫發(fā)現(xiàn)異常的牛及時找到治療;其它處理有：
每頭牛在一段時間體溫變化趨勢;
每頭牛在一段時間體重變化趨勢，分析出欄時間;
每頭牛在一段時間活動軌跡變化趨勢;
牛項圈電池電量變化;
數(shù)據(jù)查詢子系統(tǒng)
用戶可以查詢每頭牛實時動態(tài)數(shù)據(jù);也可以查詢每頭牛不同時期的歷史數(shù)據(jù)和告警數(shù)據(jù)，并生成報表打印。
預警處理
越界報警;
牛體溫異常報警;
牛項圈失效離線報警;
牛項圈電池電量過低報警;
用戶追蹤尋找牛時，在手機終端觸發(fā)按鈕后，該牛項圈會聲光告警。
(6)終端軟件
基于B/S結構的界面設計，手機和PC端自動適配，可以顯示基于電子地圖的界面，電子圍欄，牛的基本信息、每頭牛的地理位置、體溫等實時數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)對比曲線圖、各種數(shù)據(jù)預測趨勢圖、告警信息、各種列表等。在牧區(qū)手機沒有4G信號，手機通過藍牙和LoRa轉換網(wǎng)關連接到云端，也可以作為導航儀尋找要找的牛，例如當云端分析到某一頭牛體溫異常時，或者長時間不動時，或者需要出欄時，用戶都需要找到該頭牛，于是用戶通過該軟件的導航功能不斷接近該牛，并在界面上按該牛位置圖標告警按鈕，牛項圈上的LED會閃爍蜂鳴器會響，幫助用戶快速找到該牛。
4.結束語
本系統(tǒng)很好地解決了在牧區(qū)沒有公共通信的狀況下，建立了牧區(qū)通信基站并延伸到有4G信號的地方，使得牛項圈和云端可以互傳數(shù)據(jù)，并通過采集的數(shù)據(jù)分析牛的身體健康狀況和生長狀況，為用戶科學養(yǎng)殖提供決策依據(jù)，降低了養(yǎng)殖成本，提供生產(chǎn)效益。
參考文獻
1.張紅星.牛業(yè)智能養(yǎng)殖管理系統(tǒng)設計規(guī)格書.國之鑫公司，2019.8
作者簡介：張紅星
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