[发明专利]基于物联网和单片机技术的奶牛精细化饲养系统

说明书

技术领域

本发明涉及畜牧养殖与农业技术领域，具体涉及一种基于物联网和单片机技术的奶牛精细化饲养系统。

背景技术

奶牛养殖场是将数量众多的奶牛进行集约化饲养，以便于对奶牛进行统一的监控管理。近年来随着无线网络，传感器技术的发展，精准农业已经成为畜牧工作者关注的热点。奶牛在养育过程中，畜牧场环境和奶牛的生理健康参数对其生长、发育、产奶有着重要的影响。

进入21世纪，在经济高速发展的作用下我国奶牛业迎来了良好的市场前景，奶牛的饲养方式从传统的散养与圈养方式也逐渐向数字化的精准饲养方式发展。传统饲养方式的低效作业已经无法满足经济效益的最大化，所以探讨出一套高效、精准、专业的饲养方式已成为当下的需求。2003年，我国初步将精细化养殖列入了研究课题的范围内，为实现奶牛的精细化饲养探索开启了先例。随后许多的企业也加入到了精细化饲养项目的研发在当中，但是目前我国的总体水平仍处于尝试阶段，数字化牛场饲养方式还未被应用到实际中。

在这个信息化的时代，通过对奶牛身体指标的大数据样本统计与分析可以很方便的分析出奶牛饲养的需求量。我国在精细化饲养方面仍然处于探索成长阶段，相对缺乏创新研究。相较外国的饲养模式，我国的饲养模式产量仍然很低，所以如何增产，如何提高经济效益，是我们现在所需解决的问题。

申请号为201510012844.2的发明公开了一种基于智能手机和移动互联网的奶牛移动数据管理系统及其方法，包括一奶牛手机客户端，一奶牛服务器端和一奶牛网页浏览器端。用户可以使用奶牛手机客户端向奶牛服务器端发送奶牛的实时数据，奶牛服务器端从奶牛网页浏览器端接收经过科研单位分析过的数据结果，用于奶牛饲养中。科研单位通过网页浏览器端浏览奶牛服务器端的实时数据，研究分析结果指导用户生产。奶牛移动数据管理系统可以广泛应用于牛场，奶牛散户，科研机构等奶牛饲养个相关领域，科学严谨，易于使用，对我国农业信息化和现代化具有积极的推动作用。但是该发明虽然能够发现问题，但是对于问题的如何产生无法了解，做不到精细化饲养的要求。

发明内容

本发明所要解决的问题是提供一种基于物联网和单片机技术的奶牛精细化饲养系统，通过温度传感器固定在奶牛身上测量体温，通过三轴加速度传感器测量奶牛的运动情况，并结合单片机技术和无线传输技术进行数据高效传输，可以时刻监测奶牛体温并计算奶牛的运动量，与奶牛进食量相结合实现对奶牛的精细化饲养。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种基于物联网和单片机技术的奶牛精细化饲养系统，包括设置在奶牛身上的传感器监测模块、中央控制模块、无线数据传输模块和设置在监测中心的上位机数据监控模块，所述传感器监测模块包括设置在奶牛身上用于监测其体表温度的温度传感器和测量其运动方向及速度的三轴加速度传感器，所述中央控制模块包括单片机，所述无线数据传输模块包括zigbee模块，所述上位机数据监控模块包括工控机、数据库服务器，所述传感器监测模块、中央控制模块、无线数据传输模块和上位机数据监控模块依次连接。

进一步的，所述温度传感器通过椭圆形固定机构设置在所述奶牛的脖子上，所述固定机构包括两个椭圆形固定环，两个所述椭圆形固定环通过横杆连接，所述椭圆形固定环之间通过按压机构设置所述温度传感器。

进一步的，所述按压机构包括两个所述椭圆形固定环之间设置的V型支架，所述V型支架向内设置压缩弹簧，所述压缩弹簧的端部设置所述温度传感器。

进一步的，所述V型支架两端对应所述温度传感器设置斜向支撑弹簧。

进一步的，所述压缩弹簧端部对应所述温度传感器设置半圆形罩体，所述罩体采用橡胶制件。

进一步的，牛栏内设置称重模块，所述称重模块包括电子秤和第一蓝牙模块，所述奶牛身上设置与所述中央控制模块相连接的第二蓝牙模块。

进一步的，所述温度传感器采用DS18B20。

进一步的，所述三轴加速度传感器采用ADXL345加速度传感器。

进一步的，所述ADXL345加速度传感器获取X、Y、Z三个坐标轴方向的加速度，Ax、Ay、Az分别代表从ADXL345三轴加速度传感器读到的X、Y、Z方向的加速度值，通过Ax、Ay、Az求得奶牛实际运动方向的弧度值如下：

加速度传感器Z轴与自然坐标系Z轴夹角转换：:，

加速度传感器X轴与自然坐标系X轴夹角转换：，

加速度传感器Y轴与自然坐标系Y轴夹角转换：，