[实用新型]一种基于LoRa的草原牛行为特征数据的采集项圈

说明书

本实用新型提供了一种基于LoRa的草原牛行为特征数据的采集项圈，其特征在于包括皮带(1)、项圈扣(2)、电池盒(3)、主控板盒(4)及固定片(5)，所述电池盒(3)通过所述固定片(5)固定在所述主控板盒(4)的对称位置，所述主控板盒(4)包括微控制器、GPS模块、加速度传感器模块、射频模块和电源管理模块，所述微控制器分别与所述GPS模块、所述加速度传感器模块、所述射频模块、电源管理模块双向连接，所述电池盒(3)内设有ER34615型号的锂亚硫酰氯电池。本申请提供的采集项圈功耗低、可稳定工作时间长，满足草原环境长距离通信要求、草原复杂多变的环境要求。

技术领域

本实用新型涉及草原牛的监测设备技术领域，尤其涉及一种基于LoRa的草原牛行为特征数据的采集项圈。

背景技术

González等通过嵌入牛项圈中的加速度计和GPS传感器采集的数据，成功区分了牛觅食、反刍、行走、休息和其他活动行为(包括刮擦物体，头部摇晃等)。研究中使用的是Wark等实用新型的项圈，项圈通信采用的是NordicNRF903无线电收发器，不足之处是通信距离受到限制。同时项圈功耗较高，4节D系列电池(澳大利亚金霸王)供电用于实验仅可以工作12-14天。Jurdak等设计的用于监测狐蝠活动的项圈，具有体积小、质量轻的优点，被Rahman等用于安装在牛的耳标和牛笼头上，通过传感器获取牛的行为特征数据，并使用机器学习算法进行行为分类。项圈通信选用的是CC1101无线收发器，这是一款微功耗的无线通信模块，用于飞狐活动监测很好的满足了低功耗的要求，但是如果用于草原牛的行为监测，通信距离不能达到应用的要求，官方数据中CC1101模块的空旷环境通信距离只有300-500m。

目前还有的项圈包括GPS模块、存储模块、电源模块以及通信模块，GPRS 通信模块采用STM900A芯片，工作频段900/1800Mhz，通过GPRS移动网络与远程数据中心和放牧人员手机实现信息传输。但是大部分草原都是无线公网 (2G/3G/4G)覆盖差的地方，或者是信号盲区，使用GPRS技术会出现数据无法传输或者数据传输需要等待较长时间的问题。同时，由于项圈电池容量有限，但是GPRS模块功耗却很高，所以很难保证项圈长时间稳定工作。

商业可用的GPS跟踪牛的项圈成本过高，如现在市场上可售的Lotek3300 定位项圈大约2000美元。为了降低成本，Knight等开发了更加便宜的igotU Gt-120跟踪项圈，项圈的成本大约200美元。虽然项圈成本得到了控制，但是并没有改变定位数据需要离线采集的方式，不能做到在线监测牛的位置。

而草原的温度、湿度、压力也是复杂多变的，所以需要一种功耗低、可稳定工作时间长、满足草原环境长距离通信要求、草原复杂多变的环境要求的一种数据采集设备。

实用新型内容

为克服现有技术中存在的功耗高、稳定工作时间短、通信距离不够长的问题，本实用新型提供了一种基于LoRa的草原牛行为特征数据的采集项圈。

一种基于LoRa的草原牛行为特征数据的采集项圈，包括皮带、项圈扣、电池盒、主控板盒及固定片，所述皮带围成一个圈，接头处通过所述项圈扣活动连接，所述主控板盒通过所述固定片固定在皮带接头的一侧，所述电池盒通过所述固定片固定在所述主控板盒的对称位置，所述主控板盒包括微控制器、GPS模块、加速度传感器模块、射频模块和电源管理模块，所述微控制器分别与所述GPS 模块、所述加速度传感器模块、所述射频模块、电源管理模块双向连接。

在本实用新型一优选实施例中，所述微控制器为基于CARTEX-M3内核的超低功耗32位微控制器STM32L151CBT6，具有128KB的闪存，16KB的静态随机存取存储器，4KB的电可擦可编程只读存储器，具有3个可用的UART串口，和2个 SPI接口。它提供了7种低功耗模式，用于实现低功耗和高性能间的最佳折中。