动物个体信息监测及无线传输的方法 一、 技术领域
本发明属于畜牧养殖和农业工程技术领域， 和动物自动化监测相关， 涉及基于射 频识别系统与传感器结合的动物信息监测及无线传输的方法。 二、 背景技术
在现代化养殖生产中， 饲养动物特别是猪、 牛、 羊等较大形体家畜的电子标识系 统， 已经应用了近 30 年， 21 世纪以来， 电子标识系统在欧美已经发展成为覆盖整个国家的 动物标识、 疫病及质量控制及动物追踪的系统， 由国家强制立法推行， 并在国家之间交换数 据。为此， 制订专门国际标准， 规范统一的数据传输和编码方法， 即 ISO 11784 《动物的射频 识别 ： 代码结构》 、 ISO 11785《动物的射频识别 ： 技术概念》 ， 及 ISO 14223《动物的射频识 别： 增强型应答器》 。 以上标准未规定应答器的结构形式， 因此， 可设计适合所涉及动物的不 同形式， 家畜的四种基本安装方法为 ： 项圈式应答器、 耳牌式应答器、 可注射式应答器和药 丸式应答器。
中国目前在畜牧生产中普遍使用的动物标识是二维条码塑料耳标， 尚未大面积推 广使用电子标识， 但未来必将逐步过渡到使用电子标识。由国家质量监督检验检疫总局和 国家标准化管理委员会制订的 GB/T 20563-2006《动物射频识别 ： 代码结构》 ， 已在 2006 年 12 月 1 日正式生效， 这一国家标准是在 ISO 11784 ： 1996 和 ISO 11784DAM ： 2005 最终修订 稿的基础上重新起草的。
在养殖场， 通常由工作人员监测动物的情况， 监测方法包括定期对动物目测观察、 使用工具测量其生理参数， 如体温、 脉搏等， 或人工对动物进行检查， 如兽医进行的触诊、 探 查等， 受到各种条件的局限， 一些生理数据和行为参数不便或不能获得。 如能够利用传感器 对动物监测， 了解动物的活动、 体温、 脉搏、 呼吸、 出汗及排泄等情况， 并将采集到的数据与 正常值进行比较， 就可以做到对动物的生长发育、 营养状况、 疾病或发情等状况进行监控和 预警， 提高饲养动物的管理水平。
通过检索发现 ： 申请日为 2006 年 1 月 19 日， 申请号为 200680005389.2 的 《用于检 测发情期的方法和设备》 专利， 用加速度传感器感测动物头部的运动， 区分进食阶段与非进 食阶段的运动量 ； 申请日为 2007 年 4 月 19 日， 申请号为 200710014345.2 的 《畜类动物采 集量检测方法及智能检测仪》 专利， 利用开关式传感器与弹性支架组合， 使传感器与动物的 颞窝部或脸颊部直接接触， 测量动物的吞咽次数， 计算其进食量 ； 申请日为 2008 年 1 月日， 申请号为 200810019006.8 的 《畜禽信息采集一接收器》 专利， 公开一种低功耗的包括采集 发射单元和接收处理单元的畜禽信息采集系统， 可应用于多种生理信息的采集。
上述发明专利应用传感器技术， 达到采集动物信息的目的， 并采用无线通信技术， 将监测信息发送到外部的信息系统中， 提供给工作人员查看。 但均为独立设计的封闭系统， 如用户想同时使用多个系统， 势必需要分别安装多套设备， 培训使用人员， 并且要解决可能 存在的安装空间冲突、 信号相互干扰、 数据格式不兼容， 信息无法融合等问题。三、 发明内容
本发明的目的在于设计一种采集动物信息并进行无线传输的方法。 基于射频识别 系统与传感器系统的结合， 使传感器系统的数据以与动物电子标识信息类似的方式， 通过 射频识别系统进行传输， 从而达成动物信息监测系统的标准性和兼容性。
为实现上述目的， 本发明技术方案如下 ： 提供一种基于射频识别系统与传感器结 合的动物信息监测及无线传输系统， 包括至少一个装置于动物身体的应答器——传感器单 元， 及一个兼容国际标准和国标的射频识别系统阅读器单元， 构成完整的射频识别系统。
所述应答器——传感器单元， 将射频识别系统的应答器与传感器系统相结合， 典 型的应答器包括处理器、 射频电路、 天线线圈和电池等， 应答器中存储有动物的电子标识序 列号， 以识别不同的动物个体 ； 原则上， 可以使用多种传感器， 如监测动物活动的加速度传 感器、 监测动物姿态的陀螺仪、 监测动物体温的温度传感器、 监测动物脉搏的压力传感器 等， 传感器的检测信号经过调理电路接入处理器的 I/O 端口或 A/D 转换器， 检测结果保存在 处理器中， 由处理器进行封装并传输。
本发明提供一种低成本的有源应答器， 由处理器、 感应线圈和电池构成， 应答器的 高频接口及通信协议， 均由处理器完成。 感应线圈经过整流电路接入处理器的输入端口， 通 过检测感应线圈的对阅读器信号的调制波， 来识别阅读器的下行射频信号， 同时， 还用来触 发中断， 用于唤醒休眠状态的处理器。处理器的输出端口， 通过线圈推动电路， 控制感应线 圈负载， 发送上行射频信号到阅读器。 所述阅读器单元， 一般固定于动物通道， 或者固定于动物饮水、 喂料、 挤奶的地点， 也可以附加在移动设备上。阅读器通过无线通信的方式， 与应答器——传感器单元交换数 据， 取出应答器——传感器单元的数据， 上传到信息系统， 并根据信息系统的指令， 对应答 器——传感器单元进行设置。阅读器与有关动物射频识别的国际标准及国标兼容， 增加扩 展的阅读指令， 应答器将传感器检测的数据附加在标识序列号后传输到阅读器， 否则仅传 输应答器——传感器单元中的动物标识信息。
由此可见， 采用本发明的技术方案， 可在动物电子标识系统基础上， 附加一种或多 种传感器， 实现生理数据和行为参数的检测， 检测参数的传输采用射频识别系统的兼容方 式， 并与国际标准和国标兼容， 且不需增加阅读器的购买、 安装和管理成本， 提高数据复用 性， 为数字化养殖提供硬件平台。
四、 附图说明
图 1 是本发明的技术方案图
图 2 是本发明优选实施例的电路原理图 五、 具体实施方式
结合附图， 讲解本发明的主要特征。如图 1 所示， 基于射频识别系统与传感器结合 的动物个体信息检测及无线传输系统， 包括至少一个应答器——传感器单元 100， 及一个射 频识别系统阅读器单元 200。 应答器——传感器单元， 将射频识别系统的应答器 110 与传感 器系统 150 相结合， 应答器 110， 由处理器 112、 感应线圈 114 和电池 116 构成， 感应线圈经 过整流电路接入处理器的输入端口 112a， 通过检测感应线圈的对阅读器信号的调制波， 来识别阅读器的下行射频信号， 同时， 还用来触发中断， 用于唤醒休眠状态的处理器。处理器 的输出端口 112b， 通过线圈推动电路， 控制感应线圈负载， 发送上行射频信号到阅读器。阅 读器兼容有关动物射频识别的国际标准及国标， 并增加扩展的阅读指令， 应答器将传感器 检测的数据附加在标识序列号后传输到阅读器， 否则仅传输应答器——传感器单元中的动 物标识信息， 应答器的高频接口及通信协议， 均由处理器完成。
附图 2 是本发明的优选实施例， 应用本发明的动物个体信息检测及无线传输方 法， 采用开关式振动传感器， 检测奶牛的运动信息。整机平时处于待机状态， 当开关式振动 传感器 S1 闭合时， 产生计步脉冲， 由中断激活 CPU， 使之退出待机状态， 对 RAM 中的计数值加 一， 并进行 200ms 的滤波等待， 如无下一个脉冲则继续进入待机状态。当佩戴传感器的奶牛 经过采集区域时， 感应线圈 L1 感应到电压， 经过整流后下降沿触发单片机中断， 单片机进 入内部 DCO 产生 1MHz 的振荡频率作为时钟工作， 通过三极管控制线圈负载把内部的编号、 计步值和 AD 采样到的当前电池电压数据发送到采集器， 然后等待采集器的数据应答， 如不 成功则会重发， 成功后转入低频工作模式， 同时通过检测感应线圈的调制波来判断是否离 开采集区域， 以此保证在一个采集区域只进行一次通讯。
本发明还可以有其它实施方式， 凡采用同等替换或等效变换形成的技术方案， 均 落在本发明要求保护的范围之内。