一种畜牧用智能管理与追踪方法与流程

：本发明属于畜牧业动物监管设备，涉及一种利用防脱定位项圈、以及利用无线通信技术对蓄养动物进行管理控制的方法，具体涉及一种畜牧用智能管理与追踪方法，能够用于蓄养动物的日常管理、走失动物的追踪查找。

背景技术

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背景技术：

1、lora是semtech公司开发的一种低功耗局域网无线标准，其名称“lora”是远距离无线电(long range radio)，它最大特点就是在同样的功耗条件下比其他无线方式传播的距离更远，实现了低功耗和远距离的统一，它在同样的功耗下比传统的无线射频通信距离扩大3-5倍。其技术规范的基础是与lora的连接，lora是semtech开发的一种无线调制方案。具体来说，由于其mac特性，其作为lora的扩展，并将支持的节点以星形拓扑部署到lora系统中。lorawan的主要特点如下：具有远距离通信范围，物联网设备的电池续航时间长达10年，根据lorawan规范中提供的不同类型类别，能源消耗会受到影响。对操作条件和维护以及选定的设备都有低成本要求。通常情况下，其支持用于通信和数据交换的免许可频谱，但在某些地区可能会有特定规定。数据速率取决于要传输的有效负载大小，其范围是0.3kbps～50kbps，有效负载大小为51字节～241字节。从其定义和技术特征中可以看出，lorawan协议的最大优势之一是其低功耗要求和增加的电池容量，以及远距离能力。这使其成为物联网技术和智能解决方案部署的完美解决方案。该协议通过专用网络在室内运行良好，并允许在某些情况下使用传感器从地下设备收集数据。

2、北斗卫星导航系统(beidou navigation satellite system，简称：bds，又称为：compass，中文音译名称：beidou)是中国自行研制的全球卫星导航系统，也是继gps、glonass之后的第三个成熟的卫星导航系统。北斗卫星导航系统(bds)和美国gps、俄罗斯glonass、欧盟galileo，是联合国卫星导航委员会已认定的供应商。北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成，可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务，并且具备短报文通信能力，已经初步具备区域导航、定位和授时能力，定位精度为分米、厘米级别，测速精度0.2米/秒，授时精度10纳秒。

3、at6558r-5300是一款高性能北斗卫星导航接收机soc单芯片，片上集成射频前端，数字基带处理器，32位的risc cpu，电源管理功能。芯片支持中国的北斗卫星导航系统bds，具备有源天线检测与保护。rtc和备份电路电源可低至1.4v。连续运行功耗：23ma(3.3v)，待机功耗：8ua(3.3v)，封装尺寸：qfn40，5mm×5mm×0.9mm。

4、目前市场上有基于4g/5g模组的定位系统，缺点是在偏远地区或无4g/5g信号的地区，定位信息无法上传。另外，4g/5g功耗大，待机时间短，需要sim卡流量支持，费用高。

5、由于内蒙古、新疆、西藏等西北地区人烟稀少、无信号基站、或基站信号弱的地区存在无法通信的问题，但畜牧业主要集中在这些地方，因为通信基础设施覆盖范围有限、因牧场范围广而致使4g/5g等通讯方式构建成本高的不足，难以实现对畜养动物个体进行实时监管，一旦有动物走失，寻找起来费时费力，且寻找毫无踪迹可循；因此为实现畜牧业的现代化管理、与方便快捷的查找到丢失动物，亟需研发一种能够用于蓄养动物的日常管理、走失动物的追踪查找设备及方法。

技术实现思路

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技术实现要素：

1、本发明的目的在于克服现有因畜牧业中牧场面积大、通信基础设施覆盖范围有限、成本高等现状造成难以实现智能化管理的不足，以及蓄养动物走失难以的追踪查找的问题，设计一种畜牧用智能管理与追踪方法，该方法能够克服现有定位监测系统的成本高、功耗大的缺陷、待机时间短、抗扰性差、偏远地区无4g/5g信号无法通信、走失动物难寻找的问题。

2、为实现上述目的，本发明涉及一种畜牧用智能管理与追踪方法，应用畜牧用智能管理与追踪系统对牧场动物进行实时管理、追踪，包括：设备布置与安装、数据采集、数据查看、异常拆除示警、越界示警、走失动物定位查找、走失动物追踪、临近区域定位；具体为：

3、(1)设备布置与安装：在多个牧场中安装设置lorawan网关，根据lorawan网关与追踪项圈的通信距离为5km，按照每个牧场的面积布置lorawan网关，使lorawan网关通信范围覆盖整个牧场；将lorawan网关、lorawan管理器、畜牧管控终端依次连接，将智能手机app关联畜牧管控终端，将动物佩戴的追踪项圈编号录入畜牧管控终端，追踪项圈佩戴在动物身体上后启动；通过畜牧管控终端设置追踪项圈参数、设置电子围栏；

4、(2)数据采集：追踪项圈佩戴在动物身体上并锁定开启，追踪项圈平常处于休眠状态，追踪项圈休眠周期根据数据采集的需求、蓄养动物类型设置，追踪项圈休眠周期消耗电量少；每次追踪项圈休眠周期结束后，追踪项圈自动唤醒，追踪项圈唤醒后进行数据采集，采集数据包括经纬度、计步、电池电压数据，通过lorawan通讯方式将数据上报到lorawan网关；采集数据经lorawan网关、lorawan管理器上传至畜牧管控终端；

5、(3)数据查看：畜牧管控终端收到数据后，进行数据解析、保存，并以5g通讯方式向智能手机app发送信息；在智能手机app上能够查看动物的状态、当前位置、剩余电量、休眠周期信息；如果电池电量过低，则向用户发出电量预警信息，提醒用户更换电池；

6、(4)异常拆除示警：由于蓄养动物存在用栏杆或者树木磨蹭脖子、相互之间碰撞嬉闹情况，追踪项圈的开关被触发致使追踪项圈脱落，也存在在牧场蓄养过程中追踪项圈更换电池、检修原因人为拆除追踪项圈；当追踪项圈从蓄养动物身上脱落或者拆除时，追踪项圈将从休眠中唤醒，并上报设备拆除示警信息，畜牧管控终端接收示警信息并显示和记录备案，通知工作人员该蓄养动物脱离监管以做出及时处理；

7、(5)越界示警：畜牧管控终端经纬度数据进行解析后，如果发现动物靠近电子围栏，将向用户发出橙色预警；如果动物超出电子围栏、尚在lorawan网关信号监控范围内，向用户发出红色报警；如果动物超出电子围栏、离开lorawan网关信号监控范围，采集数据通过lorawan通讯方式上传失败，畜牧管控终端多个周期未收到动物定位信息时，向用户发送深红报警信息；

8、(6)走失动物定位查找：对于需要用户亲自找回的动物，用户携带手持式搜寻仪前往动物最后出现的位置进行搜寻，向手持式搜寻仪输入走失动物的编号，手持式搜寻仪根据此编号向外界广播lorawan信号，广播lorawan信号能够向外覆盖方圆5km的范围，向走失动物佩戴的追踪项圈发送激活信号；

9、(7)走失动物追踪：用户手持式搜寻仪本身带有北斗定位芯片和离线地图，地图上能够显示动物走失前的移动轨迹，帮助用户判断走失动物可能走失的方向并追寻；当走失动物佩戴的追踪项圈收到lorawan信号后，走失动物佩戴的追踪项圈与手持式搜寻仪建立实时通信，手持式搜寻仪收到走失动物发送的经纬度后，在离线地图上显示用户与走失动物的相对位置，根据相对位置对动物追踪查找；

10、(8)临近区域定位：当距离走失动物定位位置百米范围内时，仍然无法观测到动物身影，则使用灯光和声音指令：在夜间、阴天昏暗环境中，使用手持式搜寻仪灯光报警指令，命令追踪项圈led灯发光，指示其位置；如果在树林、丘陵、山坡视野受影响的环境，使用手持式搜寻仪声音报警指令，命令追踪项圈发出声音，指示其位置。

11、所述追踪项圈内部安装项圈处理器，项圈处理器包括电源管理模块、lorawan处理芯片、计步芯片、北斗定位芯片；所述电源管理模块由锂锰软包电池和供电管理电路结构构成；追踪项圈安装使用之后，电源管理模块为lorawan处理芯片、计步芯片、北斗定位芯片供电；供电管理电路结构包括状态监控器，状态监控器用于控制电源管理模块给设备供电，追踪项圈异常拆除示警后，状态监控器能够产生中断信号，通知lorawan处理芯片设备已被拆除。

12、本发明与现有技术相比，所设计的畜牧用智能管理与追踪方法设计科学合理，基于lorawan技术，能够实现西部牧区中牧场通信范围的全覆盖，提高牧区管理的智能化水平，成本低、设备安装简单；通过北斗定位技术与lorawan技术相结合，能够快速查找走失的蓄养动物，精准定位，追踪便捷，能够用于牧区牛、羊、马等畜牧动物的蓄养管理，也能够用于特定区域野生动物的监控与追踪，周期性采集动物运动数据、体温等指数，功耗低、节能使用周期长，具有广泛的应用前景。