一种牛羊牧场数字化管理系统的制作方法

本发明涉及牧场的数字化管理领域，特别涉及一种牛羊牧场数字化管理系统。
背景技术：
：目前我国畜牧养殖规模化程度还不够高，信息化数字化管理的水平还很低，尤其是野外畜牧，牧民的养殖还处于原始的人工养殖阶段，已经难以适应规模化、智能化养殖的要求。在牧民养殖水平比较低端的情况下，政府对畜牧和牧民的情况统计也会处于一个低水平阶段，在实施相关的政策和相关事务处理时，没有及时的准确的信息进行参考，只能参照以往经验进行，因此结果会有所偏差。我国的人口红利逐步消失，人力资源会变得越来越宝贵，通过智能化的手段来实现牧场管理的数字化，将极大的提高畜牧养殖的效率，加强政府对牧区资源的实时动态把控，解放畜牧业的人力资源，为其他行业提供有效的人力支撑。技术实现要素：有鉴于此，本发明提供一种牛羊牧场数字化管理系统，主要解决：牧场的智能化管理问题、对牧场的实时监管问题、卫生防疫繁殖的数据记录问题等。本发明的技术方案如下：一种牛羊牧场数字化管理系统，包括大数据平台、牛羊监控子系统、环境监控子系统、自动开关圈门秤重计数子系统、自动饮水控制子系统；所述的牛羊监控子系统用于采集牛羊的体温、运动步数和定位位置信息，并将体温、运动步数和定位位置信息数据定时发送给大数据平台；所述的环境监控子系统用于测量牧场的环境数据，并将环境数据定时发送给大数据平台；所述的自动开关圈门秤重计数子系统用于圈门自动开关，测量牛羊体重和自动计算每天进出牧场的牛羊数量，并将圈门开关情况、体重数据和牛羊数量数据发送给大数据平台；自动饮水控制子系统用于给水槽远程注水和放水。进一步的，还包括视频监控子系统，所述的视频监控子系统包括至少一个摄像头，摄像头安装在牧场内，采集牧场内视频数据，并将视频数据通过4g网络上传到大数据平台。进一步的，还包括监控平台，监控平台收集大数据平台的数据，在地图上显示牧场位置，展示牧区总体实时动态统计信息。进一步的，牛羊监控子系统包括至少一个电子项圈和集中器，电子项圈定时采集牛羊的体温、运动步数和定位位置信息，并将体温、运动步数和定位位置信息数据定时发送给集中器；所述的集中器在一个牧场或者一个牛羊养殖舍安装一台，将牛羊的体温和运动步数数据4g网络上传到大数据平台。进一步的，所述的电子项圈佩戴在每只牛羊的脖子上，包括电池、计步芯片、温度传感器、gps定位芯片和电子项圈无线通信模块；电池给电子项圈供电，gps定位芯片用于牛羊位置定位，计步芯片用于测量牛羊的运动步数，温度传感器用于测量牛羊的体温；电子项圈无线通信模块将体温数据、运动步数和定位位置信息数据通过无线方式发送给集中器。进一步的，所述的自动开关圈门秤重计数子系统包括至少一个rfid耳标、两个读卡器、无线地秤、两个自动门、显示器、集中器；所述的rfid耳标是一个rfid卡，佩戴在牛羊耳朵上，用于识别牛羊的身份；所述的两个读卡器分别固定安装在两个自动门上，用于读取rfid耳标的编号并通过无线方式将读取的编号发送给集中器；所述的无线地秤固定在牛羊进出通道的地面上，用于称牛羊体重并将体重数据与rfid耳标的编号关联后，通过无线方式发送给集中器，所述的无线地秤能远程开关自动门；所述的两个自动门分别固定安装在牛羊进出口通道的两个出入口处；所述的显示器显示牛羊的数量和重量，所显示的数据由无线地秤和两个读卡器提供；所述的集中器安装在牛羊进出通道中，用于接收读卡器和无线地秤的数据，并将接收的数据上传至大数据平台。进一步的，在设置的时间段内，所述的无线地秤感应到重量超过限值时，控制两个自动门关闭，重量在限值以下时则控制两个自动门打开。进一步的，所述的两个电子门还分别设置了机械开关，当电子设备出现故障时，采用机械开关控制两个电子门的开关。进一步的，所述的自动饮水控制子系统包括读卡器、温度传感器、水深传感器、集中器、水槽、远程开关；所述读卡器固定安装水槽上，读取牛羊佩戴的rfid耳标的编号，并上传到集中器；所述温度传感器安装在牧场内，实时监测牧场环境温度，并将温度数据上传到集中器；所述水深传感器安装在水槽内，监测水槽的水深，并将水深数据上传到集中器；所述集中器安装在牧场的水泵周围，将接收到的rfid耳标的编号、水深数据和温度数据上报给大数据平台；所述的远程开关安装在水槽内，包括电子开关，所述电子开关由集中器供电，集中器给出开关信号，电子开关执行开关水槽的阀门的动作。进一步的，所述的远程开关还包括机械开关，电子开关因为故障不能执行开关水槽的阀门的动作的情况下，通过机械开关来完成。进一步的，所述的集中器包括集中器供电模块、存储器、集中器无线通信模块、4g通讯模块；集中器无线通信模块用于接收数据，并将接收的数据发给存储器进行保存，并通过4g通讯模块上传到大数据平台。进一步的，所述的读卡器包括rfid读写器、读卡器无线通信模块、读卡器供电模块；读卡器供电模块给读卡器供电，rfid读写器读取rfid耳标的编号并发送给读卡器无线通信模块，读卡器无线通信模块通过无线方式将rfid耳标的编号上传给集中器。本发明的有益效果在于：本发明的一种牛羊牧场数字化管理系统，可以实现牛羊进出圈门的自动开合、计数、秤重；实现对牛羊、牧场环境、视频的远程监控；实现牛羊饮水的自动供给；实现繁殖和卫生防疫的全过程记录；实现牧场的数字化监控和管理；实现政府对辖区的牧场的全面数据跟踪统计。从而使得牧场管理数字化、更准确，并且减少人力投入，解放劳动力。附图说明图1为本发明的牛羊牧场数字化管理系统框架；图2为本发明的电子项圈采集原理框图；图3为本发明的环境监控器采集原理框图；图4为本发明的远程开关原理框图；图5为本发明的智能化水槽原理框图；图6为本发明的读卡器原理框图；图7为本发明的自动门原理框图；图8为本发明的无线地秤原理框图；图9为本发明的显示器原理框图；图10为本发明的集中器原理框图；图11为本发明的牛羊自动秤重计数系统结构示意图；图12为本发明的牛羊监控系统结构示意图；图13为本发明的环境监控系统结构示意图；图14为本发明的视频监控系统结构示意图；图15为本发明的自动饮水控制系统结构示意图。具体实施例下面结合附图对本公开实施例进行详细描述。以下通过特定的具体实例说明本公开的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本公开的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。本公开还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本公开的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。实施例一本发明的牛羊牧场数字化管理系统，如图1所示，包括大数据平台、牛羊监控子系统、环境监控子系统、自动开关圈门秤重计数子系统、自动饮水控制子系统。所述的牛羊监控子系统，用于及时发现牛羊的健康状况和预测牛羊的发情期，如图12所示，包括至少一个电子项圈、集中器；电子项圈定时采集牛羊的体温、运动步数和定位位置信息，并将体温、运动步数和定位位置信息数据定时发送给集中器。集中器将牛羊的体温和运动步数数据4g网络上传到大数据平台。大数据平台分析牛羊的体温和运动步数数据，判断牛羊的发情期及预测牛羊的健康状况。定时发送数据的时间间隔可以根据需要进行设置，本实施例是一小时一次，也可以设置为其他的时间间隔。所述的电子项圈佩戴在每只牛羊的脖子上，如图2所示，包括电池、计步芯片、温度传感器、gps定位芯片和电子项圈lora无线通信模块；电池给电子项圈供电，gps定位芯片用于牛羊位置定位，计步芯片用于测量牛羊的运动步数，温度传感器用于测量牛羊的体温；电子项圈lora无线通信模块将体温数据、运动步数和定位位置信息数据通过无线方式发送给集中器。本发明的电子项圈采用低功耗技术，保证电池的使用寿命。电子项圈尺寸小，佩戴牢。所述的集中器在一个牧场或者一个牛羊养殖舍安装一台，如图10所示，包括集中器供电模块、存储器、集中器无线通信模块、4g通讯模块；集中器无线通信模块用于接收电子项圈发送的体温和运动步数数据，并将接收的数据发给存储器进行保存，并通过4g通讯模块上传到大数据平台。集中器设备采用220v或者直流供电。大数据平台对接收到的数据进行存储和分析。根据牛羊养殖企业和专家的人工经验数据，先确立牛羊发情的周期和症状，根据兽医专家的人工经验数据，确定牛羊生病的运动和温度症状。对电子项圈上传的数据与牛羊发情的周期和症状、牛羊生病的运动和温度症状进行对比，判断牛羊是否处于发情期，或者判断牛羊是否生病。发情期的分析：牛羊的发情时间很短，需要在短时间内实现精准发现和预测，每只牛羊每个小时都有数据上传，形成一个小时运动和温度曲线；同样成长年龄段的牛羊，形成一个牛羊群的平均小时运动和温度曲线。每只牛羊都有发情周期记录，可以形成预测点，同样成长年龄段的牛羊，形成一个牛羊群的平均发情周期预测点。根据发情周期的预测点，在设置的波动时间范围，重点对比每只牛羊的运动温度曲线和牛羊平均小时曲线，当单只牛羊的曲线和平均曲线波动超出正常范围时，发出发情期预警。发情期的时间规律统计：1.平均每21天发情一次，发情间隔时间范围通常在18-24天，系统可自动设定发情时间范围，提供发情期观测名单，减少人工遗漏可能；2.发情状态一般持续时间为18个小时左右；3.70％左右的奶牛发情时间在晚上7点到第二天凌晨7点。发情期的运动规律统计：发情期间，其进入躁动期，运动量会达到平均运动量的2至5倍，活动峰值会超出本省正常活动峰值2倍以上，间歇性出现持续时间约1小时左右运动量暴增。发情期体温规律：奶牛正常体表温度范围32至37.5℃，发情时体温较正常升高1至2℃。基于以上经验和数据，可以预测每只牛羊的发情周期并形成记录。实时体温数据以每小时为单位进行保存，表1为监测到的一只处于发情期的奶牛的实时体温数据和牛群的平均体温数据表，因为要考虑环境温度，所以还列入了实时环境温度数据，校正因外界温度影响造成的误判。表1实时环境温度数据需要借助于环境监控子系统来完成，环境监控子系统如图13所示，包括环境监控器、至少一个环境传感器和土壤传感器，环境传感器用于测量牧场环境的湿度和温度并将相关输出通过485方式发送给环境监控器，土壤传感器用于测量牧场的土壤的湿度，并将相关数据通过485方式发送给环境监控器。环境监控器通过4g网络将接收的数据上传到大数据平台。生病分析：牛羊的生病为了防止相互传染，需要在短时间内实现精准发现提前治疗。每只牛羊每个小时都有数据上传，形成一个以小时为单位的运动和温度曲线，同样成长年龄段的健康牛羊，形成一个牛羊群平均小时运动和温度曲线，将每只牛羊的运动和温度曲线与牛羊群运动和温度曲线做对比，当单只牛羊的曲线和平均曲线波动低于正常范围时，发出生病预警。每天将接收到的每只牛羊的实时运动步数数据生成实时运动量曲线图；并同时生成相同年龄段的牛羊群的平均运动量曲线图；将每只牛羊的实时运动量曲线图与牛羊群的平均运动量曲线图作比较，对活动量异常的进行预警。活动量异常是指连续12个小时，活跃最大峰值为平均数最大峰值的1/3以下，活动幅度波动分布在20步以内。根据大数据分析统计，奶牛发病导致活跃度降低，运动步数下降，其运动数据如表2所示。时间实时时段步数平均时段步数实时时段波动平均时段波动6:0007007:00112311168:00225611239:00288562910:001567-13-1811:00336518-212:002219-11-4413:00135-9-1414:00125-1015:002226102116:001870-44417:001675-2518:00832-8-4319:00625-27表2所述的自动开关圈门秤重计数子系统，用于圈门自动开关，自动统计每天进出牧场的牛羊数量，以及自动完成牛羊的称重。如图11所示，包括至少一个rfid耳标、两个读卡器(读卡器1和读卡器2)、无线地秤、两个自动门(自动门a和自动门b)、显示器、集中器。所述的rfid耳标：用于识别牛羊的身份，是一个rfid卡，为被动型电子装置，不需要供电。rfid耳标有唯一地址码，在rfid耳标表壳标识。每只牛羊从出生起，在其耳朵上佩戴，作为牛羊的唯一身份识别码。rfid耳标通过固定或者手持读卡器都可以读出唯一地址码。rfid耳标尺寸小，好佩戴，不容易损坏。读卡器：用于读取rfid耳标的编号并通过无线方式上传读取的编号。2个读卡器分别固定安装在牛羊的进出通道两端的自动门a和自动门b上，用以区分进出走向。读卡器220v或者直流供电，牛羊进出通道时，进入读卡器通讯范围，读出牛羊的rfid耳标的编号，将读出的编号通过无线上报。如图6所示，所述的读卡器包括rfid读写器、读卡器无线通信模块、读卡器供电模块；读卡器供电模块给读卡器供电，rfid读写器读取rfid耳标编号并发送给读写器无线通信模块，读写器无线通信模块通过无线方式将rfid耳标编号上传给集中器。无线地秤：固定在牛羊进出通道的地面上，用于称取牛羊体重，并无线上传体重数据，远程开关自动门。当一只牛羊通过第一个自动门走上无线地秤时，无线地秤会关闭自动门，防止同时进入2只牛羊，无线地秤在牛羊走动的过程中，秤出牛羊的体重，并和牛羊的rfid耳标关联上传到集中器。牛羊走下无线地秤，走出秤重区，无线地秤通知两个自动门同时打开，称过重的羊从第二个自动门出，第二只羊从第一个门入，重复循环到最后一只羊出第二个门。自动门：两个自动门分别固定安装在牛羊进出口通道的两个出入口处，和无线地秤联动。无线地秤上重量超过限值就会通知自动门关门，自动门收到信号时，就执行关门；无线地秤上重量在限值以下时，就通知开门，自动门收到信号后，就执行开门。大数据平台和手机app可以通过集中器和无线地秤开关自动门。优选的，所述的电子门还包括机械开关，当电子设备出现故障时，可以采用机械开关进行开关门。牧民可以通过大数据平台或者手机app设置无线地秤控制自动门的时间，比如设置上午7点至9点、下午6点至8点这两个时间段，无线地秤根据重量控制自动门开关，其余时间，自动门均为关闭。显示器：显示目前的计数值和羊的体重。显示器的显示数值由无线地秤和读卡器提供，显示器是为了现场查看牛羊进出情况方便设计的。集中器：安装在牛羊进出通道中，用于接收读卡器和无线地秤的数据，并将接收的数据上传至大数据平台，与牛羊监控子系统使用的集中器相同。大数据平台监控的牛羊数量和重量数据表如表3所示。月龄公羊平均母羊平均羊群平均01.981.741.8614.533.894.2128.867.938.395310.159.569.855412.6511.2311.94514.1212.8213.47615.8414.7215.28717.5616.2816.92819.6317.9918.81920.5819.0219.81021.7920.1120.95表3大数据平台收到集中器上传的数据，进行存储，根据数据生成每只牛羊每天体重成长数据和曲线，也可以生成牧场牛羊的每天平均体重成长数据和曲线，还可以生成牧场牛羊每天总体重的成长数据和曲线。大数据平台还可以监控牛羊每天进出圈舍的时间和数量。所述的自动开关圈门秤重计数子系统的工作原理如下：用户通过大数据平台或者手机app设置无线地秤控制自动门开关的时间段；在所述的时间段内，有牛羊走到第一自动门，读卡器读到rfid耳标，属于该牧场标签；无线地秤打开两个自动门；牛羊进入第一自动门，走上无线地秤；无线地秤感应到重量大于限值，控制两个自动门关闭；在牛羊行走在无线地秤称的过程中，无线地秤称出牛羊的重量，通过无线方式发送给显示器，并将重量数据关联rfid耳标编号后上传到集中器；牛羊走下无线地称，无线地秤感应到重量在限值以下，控制两个自动门打开；牛羊从第二自动门出，显示器显示通过的牛羊数量；下一只牛羊从第一自动门入，返回步骤s2，如此循环，直至所有牛羊都通过通道，转至步骤s8；所述的时间段外，或者用户通过大数据平台或手机app设置，使得自动门关闭并锁死，自动门锁死期间不受无线地秤控制。所述的自动饮水控制子系统，包括读卡器、温度传感器、水深传感器、集中器、水槽、远程开关；所述读卡器读取牛羊佩戴的rfid耳标数据，并上传到集中器；所述温度传感器实时监测牧场环境温度，并将温度数据上传到集中器；所述水深传感器监测水槽的水深，并将水深数据上传到集中器；所述集中器将接收到的rfid耳标数据、水深数据和温度数据上报给大数据平台。读卡器：固定安装水槽上，与自动开关圈门秤重计数子系统的读卡器相同，用于读取牛羊的rfid耳标数据，并由读卡器无线通讯模块通过无线方式发送给集中器。读卡器供电模块给读卡器供电，读卡器220v或者直流供电，牛羊来水槽喝水时，读卡器读出牛羊的识别码，确认牛羊都来这里喝过水，将读出的设备码通过无线上报集中器。温度传感器：安装在牧场，实时监控牧场的环境温度，通过485接口连接集中器，并且由集中器供电，集中器通过485接口实时采集温度数据。水深传感器：安装在水槽内，实时监控水槽的水深，并通过485接口连接集中器，并且由集中器供电，集中器通过485接口实时采集水深数据。远程开关：安装在水槽内，包括电子开关，所述电子开关由集中器供电，集中器给出开关信号，电子开关执行开关水槽的阀门的动作。优选的，还包括机械开关，如果电子开关由于故障不能执行开关阀动作，通过机械开关来完成。集中器：安装在牧场的水泵周围，与牛羊监控子系统的集中器相同，通过485模块采集温度传感器和水深传感器数据，通过io通讯模块控制水槽的远程开关。存储器存储配置参数。大数据平台：大数据平台收集集中器上传的数据，进行存储。监控当前牧场温度、水槽水深、水槽开关状态、牧场水泵开关时间和次数及当前状态。查询每只牛羊每天饮水次数和饮水时间。本发明也可以通过手机安装app的方式来实现大数据平台的功能。比如远程操控远程开关，监控当前牧场温度、水槽水深、水槽开关状态、牧场水泵开关时间和次数及当前状态。查询每只牛羊每天饮水次数和饮水时间等。所述的自动饮水控制子系统的工作原理如下：远程手动控制的方式为：牧民通过大数据平台，先查看下水槽的水深，为了保证水质安全，由集中器给出开关信号，控制远程开关打开水槽的阀门，放掉水槽存水；由水深传感器探测水槽水深，待存水全部放出后，控制远程开关关闭水槽的阀门；远程控制水泵抽水到水槽；水深传感器实时监测水深，达到设定的水位线时，远程控制水泵关闭，停止向水槽注入水；牛羊过来喝水，读卡器就可以读到牛羊佩戴的rfid耳标数据，识别牛羊身份；读卡器将rfid耳标数据上传到集中器，集中器上报大数据平台；大数据平台分析每只牛羊的饮水量；待牛羊饮水完毕后，根据温度传感器上传的牧场环境温度，确定是否打开远程开关，如果环境温度低于5℃，远程打开远程开关，放掉水槽剩水，防止结冰。系统自动控制的方式为：牧民通过大数据平台设定喂水时间；到设定的时间，打开水泵，开始给水槽注入水，通过水深传感器检查水深，到达设定水位，关闭水泵，停止注入水；牛羊过来喝水，读卡器就可以读到牛羊佩戴的rfid耳标数据，识别牛羊身份；读卡器将rfid耳标数据上传到集中器，集中器上报大数据平台；大数据平台分析每只牛羊的饮水量；检查环境温度，如果温度低于5摄氏度，则关闭水泵30分钟后，开始放水，重新打开泵水，如此重复3次，最后一次放水后关闭水槽的阀门；如果温度在5摄氏度之上，则在第一次放水完成后2小时，由电子开关打开水槽的阀门，放掉水槽的剩水，水放完后，关闭水槽的阀门。大数据平台会在此过程中，记录环境温度、水槽开关状态、水槽深度、水泵开关状态和时间、牛羊喝水数量、时间、次数等。本发明还可以通过在手机端安装app，通过手机app来实现系统的管理和数据查看。实施例二优选的，在实施例一的基础上，还包括视频监控子系统，如图14所示，包括至少一个摄像头，摄像头安装在牧场内，采用云台摄像机，可以360度旋转，上下90度调整，12倍调焦，可以对牧场大范围全方面进行监控，可以本地存储一周监控数据，并将视频数据通过4g网络上传到大数据平台，大数据平台可以远程查看现场视频。实施例三在上述两个实施例的基础上，还包括一个监控平台，监控平台收集所有大数据平台的数据，在地图上显示牧区牧场位置，展示牧区总体实时动态统计信息。以上仅为说明本发明的实施方式，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，不经过创造性劳动所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12