CN111329453A - 一种低功耗奶牛瘤胃pH值和温度值无线监测装置 - Google Patents
一种低功耗奶牛瘤胃pH值和温度值无线监测装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111329453A CN111329453A CN202010256850.3A CN202010256850A CN111329453A CN 111329453 A CN111329453 A CN 111329453A CN 202010256850 A CN202010256850 A CN 202010256850A CN 111329453 A CN111329453 A CN 111329453A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- low
- rumen
- power
- power consumption
- value
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 210000004767 rumen Anatomy 0.000 title claims abstract description 28
- 238000012806 monitoring device Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 235000013365 dairy product Nutrition 0.000 claims abstract description 10
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000000338 in vitro Methods 0.000 claims abstract description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 claims abstract description 4
- 239000008267 milk Substances 0.000 claims abstract 6
- 235000013336 milk Nutrition 0.000 claims abstract 6
- 210000004080 milk Anatomy 0.000 claims abstract 6
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 claims abstract 5
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 4
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 2
- 239000003292 glue Substances 0.000 claims 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 claims 1
- 241000283690 Bos taurus Species 0.000 description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 208000010444 Acidosis Diseases 0.000 description 3
- 230000007950 acidosis Effects 0.000 description 3
- 208000026545 acidosis disease Diseases 0.000 description 3
- 238000003977 dairy farming Methods 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000009313 farming Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 2
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 1
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 238000009318 large scale farming Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/42—Detecting, measuring or recording for evaluating the gastrointestinal, the endocrine or the exocrine systems
- A61B5/4222—Evaluating particular parts, e.g. particular organs
- A61B5/4238—Evaluating particular parts, e.g. particular organs stomach
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/0002—Remote monitoring of patients using telemetry, e.g. transmission of vital signals via a communication network
- A61B5/0004—Remote monitoring of patients using telemetry, e.g. transmission of vital signals via a communication network characterised by the type of physiological signal transmitted
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/0002—Remote monitoring of patients using telemetry, e.g. transmission of vital signals via a communication network
- A61B5/0004—Remote monitoring of patients using telemetry, e.g. transmission of vital signals via a communication network characterised by the type of physiological signal transmitted
- A61B5/0008—Temperature signals
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/0002—Remote monitoring of patients using telemetry, e.g. transmission of vital signals via a communication network
- A61B5/0031—Implanted circuitry
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/01—Measuring temperature of body parts ; Diagnostic temperature sensing, e.g. for malignant or inflamed tissue
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/68—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
- A61B5/6846—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient specially adapted to be brought in contact with an internal body part, i.e. invasive
- A61B5/6847—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient specially adapted to be brought in contact with an internal body part, i.e. invasive mounted on an invasive device
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/68—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
- A61B5/6846—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient specially adapted to be brought in contact with an internal body part, i.e. invasive
- A61B5/6867—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient specially adapted to be brought in contact with an internal body part, i.e. invasive specially adapted to be attached or implanted in a specific body part
- A61B5/6871—Stomach
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Surgery (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Pathology (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Public Health (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Physiology (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Endocrinology (AREA)
- Gastroenterology & Hepatology (AREA)
- Transmitters (AREA)
Abstract
本发明涉及一种低功耗奶牛瘤胃pH值和温度值无线监测装置，整个电路采用超低功耗器件设计，采集数据依据无线通信完成实时传输；监测装置包括壳体；所述壳体内部有控制电路板、锂电池、pH复合电极、NTC温度传感器；所述控制电路板上有主控模块以及与主控模块连接的低功耗高阻抗模拟信号放大电路、稳压电路、433MHz无线信号收发模块；所述主控模块采用STM8L低功耗单片机；所述低功耗高阻抗模拟信号放大电路使用高输入阻抗低功耗运算放大器；所述433MHz无线信号收发模块使用CC1101芯片；本发明具有体积小、功耗低、待机时间长等优点，留置于奶牛瘤胃内能够长时间连续监测奶牛瘤胃pH值和温度值，并能采用无线通信方式将采集到的数据实时发送给奶牛体外中继节点。
Description
技术领域
本发明涉及一种监测装置，具体涉及一种低功耗奶牛瘤胃pH值和温度值无线监测装置。
背景技术
中国的乳品生产行业虽然发展十分迅速，但仍然存在诸多问题。目前，我国奶牛养殖一定程度上实现从粗放的散养向标准化、规模养殖发展，但是养殖过程中的精细化、科学化管理依然处于较低水平。其中，对奶牛关键生理指标的监测识别手段有限，一定程度上制约了我国奶业的经济效益和市场竞争力。实现奶牛养殖生产的现代化、智慧化是进一步提升我国畜牧业产业升级和提升我国奶业在国际上的竞争力的重要保障。在奶牛养殖中，牛瘤胃酸中毒是影响奶牛健康的常见疾病，特别是，对于处于亚临床状态的瘤胃酸中毒，早期难以发现。严重时，可致奶牛死亡。
检测奶牛瘤胃的环境因子变化，比如pH值和温度值是预防瘤胃酸中毒的重要措施。然而传统的奶牛瘤胃pH监测方法存在以下不足之处：（1）需要将奶牛瘤胃内容物取出后再检测；(2)奶牛瘤胃内容物取出的过程中易造成内容物受到污染，导致测量结果不准确；(3)操作过程复杂，耗时耗力，不能满足实时监测的需求。
发明内容
为了解决上述存在的技术问题，本发明设计了一种低功耗奶牛瘤胃pH值和温度值无线监测装置，该装置具有体积小、功耗低、待机时间长等优点，留置于奶牛瘤胃内能够长时间连续监测奶牛瘤胃pH值和温度值，并能采用无线通信方式将采集到的数据实时发送给奶牛体外中继节点。
本发明采用了以下方案：一种低功耗奶牛瘤胃pH值和温度值无线监测装置，包括壳体；所述壳体内部有控制电路板，锂电池，pH复合电极，NTC温度传感器；所述控制电路板上有主控模块以及与主控模块连接的低功耗高阻抗模拟信号放大电路、稳压电路、433MHz无线信号收发模块；所述低功耗高阻抗模拟信号放大电路与pH电极、NTC温度传感器连接。
所述主控模块采用STM8L低功耗单片机。
所述STM8L低功耗单片机通过内部ADC（模数转换器）将模拟信号转换成数字信号。
所述ADC（模数转换器）与低功耗高阻抗模拟信号放大电路之间连接有滤波器。
所述433MHz无线信号收发模块采用CC1101芯片，通过SPI通信协议与主控模块进行通信。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明的电路方框图。
附图标记说明：1—壳体；2—主控制电路板；3—pH复合电极；4—NTC温度传感器；5—锂电池；6—主控模块STM8L低功耗单片机；7—低功耗高阻抗模拟信号放大电路；8—433MHz无线信号收发模块；9—稳压电路。
具体实施方式
图1是本装置的结构示意图，一种低功耗奶牛瘤胃pH值和温度值无线监测装置主要由壳体1、控制电路板2、pH复合电极3、NTC温度传感器4、锂电池5构成。
如图1所示，装置壳体外观光滑无棱角，通过工具将本装置放入奶牛瘤胃内，pH复合电极3和NTC温度传感器4在瘤胃内与瘤胃液充分接触。
图2是本装置的电路方框图，主控电路板由高阻抗低功耗模拟信号放大电路7、主控模块STM8L单片机6、433MHz无线信号收发模块8、稳压电路9构成。
如图2所示，稳压电路9稳定锂电池5的电压给整个系统供电。
如图2所示，pH复合电极3、NTC温度传感器4将瘤胃pH值、温度值转换为电压值并输入给低功耗高阻抗模拟信号放大电路7进行信号放大，放大后的信号由主控模块STM8L低功耗单片机6内部ADC(模数转换器)转换成数字信号并进行运算处理，再将处理后的数据通过SPI通信协议传输给433MHz无线信号收发送模块8，433MHz无线信号收发模块将数据发送给奶牛体外中继节点。
pH值、温度值采集与数据无线发送软件程序如下：系统上电后，STM8L单片机内部资源初始化，包括系统时钟初始化、睡眠时钟初始化、睡眠定时器初始化、禁止中断，然后对单片机外设初始化、开中断，每分钟采样一次pH值、温度值，采样完成后对数据进行运算处理，并将处理后的数据暂存到单片机内部存储器中，系统进入休眠状态，每隔十分钟唤醒一次433MHz无线数据收发模块并将暂存的数据打包发送给433MHz无线数据收发模块，由433MHz无线数据收发模块将数据无线发送给奶牛体外中继节点，数据无线发送完成后系统进入休眠状态。
本发明电路设计上采用STM8L低功耗单片机，低功耗线性稳压器、低功耗高阻抗模拟信号放大电路、433MHz无线信号发送模块；软件设计上采用定时采样定时发送，其他时间系统进入休眠的方式进一步降低系统功耗，系统的休眠电流可低至20uA，装置工作时间长达一年。
以上所诉仅为本发明的最佳实施实例而已，并不限制本发明，凡在本发明精神和原则上所做的任何修改，等同替换和改进等，均应包括在本发明范围内。
Claims (5)
1.一种低功耗奶牛瘤胃pH值和温度值无线监测装置，整个电路采用超低功耗器件设计，采集数据依据无线通信完成实时传输；监测装置包括壳体；所述壳体内部有控制电路板、锂电池、pH复合电极、NTC温度传感器；所述控制电路板上有主控模块以及与主控模块连接的低功耗高阻抗模拟信号放大电路、稳压电路、433MHz无线信号收发模块；所述主控模块采用STM8L低功耗单片机；所述低功耗高阻抗模拟信号放大电路使用高输入阻抗低功耗运算放大器；所述433MHz无线信号收发模块使用CC1101芯片；本发明具有体积小、功耗低、待机时间长等优点，留置于奶牛瘤胃内能够长时间连续监测奶牛瘤胃pH值和温度值，并能采用无线通信方式将采集到的数据实时发送给奶牛体外中继节点。
2.根据权利要求1所述的一种低功耗奶牛瘤胃pH值和温度值无线监测装置，其特征在于：所述壳体外观光滑无棱角，不会损伤奶牛瘤胃。
3.根据权利要求1所述的一种低功耗奶牛瘤胃pH值和温度值无线监测装置，其特征在于：所述壳体内部充满防水胶，防止瘤胃液渗入壳体内部导致装置失效。
4.根据权利要求1所述的一种低功耗奶牛瘤胃pH值和温度值无线监测装置，其特征在于：所述低功耗高阻抗模拟信号放大电路用于放大pH复合电极信号和NTC温度传感器信号；所述稳压电路利用低功耗线性稳压器稳定锂电池电压给主控模块，低功耗高阻抗模拟信号放大电路、433MHz无线信号收发模块供电。
5.根据权利要求1所述的一种低功耗奶牛瘤胃pH值和温度值无线监测装置，其特征在于：所述433MHz无线信号收发模块与STM8L低功耗单片机之间以SPI通信方式进行数据传输。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010256850.3A CN111329453A (zh) | 2020-04-02 | 2020-04-02 | 一种低功耗奶牛瘤胃pH值和温度值无线监测装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010256850.3A CN111329453A (zh) | 2020-04-02 | 2020-04-02 | 一种低功耗奶牛瘤胃pH值和温度值无线监测装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111329453A true CN111329453A (zh) | 2020-06-26 |
Family
ID=71175514
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010256850.3A Pending CN111329453A (zh) | 2020-04-02 | 2020-04-02 | 一种低功耗奶牛瘤胃pH值和温度值无线监测装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111329453A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112022099A (zh) * | 2020-09-11 | 2020-12-04 | 光明牧业有限公司 | 一种反刍动物瘤胃监测瘘管装置 |
| CN112710708A (zh) * | 2020-12-09 | 2021-04-27 | 中国农业科学院北京畜牧兽医研究所 | 一种牛瘤胃pH传感器及其制备方法 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040133131A1 (en) * | 2003-01-03 | 2004-07-08 | Kuhn David L. | In vivo ruminant health sensor |
| US20120088988A1 (en) * | 2009-06-19 | 2012-04-12 | Shigeru Sato | Detection device, recovery method therefor and monitoring system |
| US20150230727A1 (en) * | 2011-06-16 | 2015-08-20 | Kahne Limited | System and method for in-rumen monitoring |
| JP2016144428A (ja) * | 2015-02-09 | 2016-08-12 | 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構 | 牛の第一胃鼓脹症検出方法及び第一胃鼓脹症検出システム |
| KR20180076037A (ko) * | 2016-12-27 | 2018-07-05 | 한경대학교 산학협력단 | 가축의 체내 체류형 감지장치 및 이를 이용한 사료 공급 시스템 |
| CN110115587A (zh) * | 2019-05-27 | 2019-08-13 | 西北农林科技大学 | 一种无线奶牛瘤胃ph实时监测系统 |
| CN209332038U (zh) * | 2018-08-14 | 2019-09-03 | 黑龙江省农业机械工程科学研究院 | 低功耗奶牛健康监测装置 |
| CN212489866U (zh) * | 2020-04-02 | 2021-02-09 | 西北农林科技大学 | 一种低功耗奶牛瘤胃pH值和温度值无线监测装置 |
-
2020
- 2020-04-02 CN CN202010256850.3A patent/CN111329453A/zh active Pending
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040133131A1 (en) * | 2003-01-03 | 2004-07-08 | Kuhn David L. | In vivo ruminant health sensor |
| US20120088988A1 (en) * | 2009-06-19 | 2012-04-12 | Shigeru Sato | Detection device, recovery method therefor and monitoring system |
| US20150230727A1 (en) * | 2011-06-16 | 2015-08-20 | Kahne Limited | System and method for in-rumen monitoring |
| JP2016144428A (ja) * | 2015-02-09 | 2016-08-12 | 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構 | 牛の第一胃鼓脹症検出方法及び第一胃鼓脹症検出システム |
| KR20180076037A (ko) * | 2016-12-27 | 2018-07-05 | 한경대학교 산학협력단 | 가축의 체내 체류형 감지장치 및 이를 이용한 사료 공급 시스템 |
| CN209332038U (zh) * | 2018-08-14 | 2019-09-03 | 黑龙江省农业机械工程科学研究院 | 低功耗奶牛健康监测装置 |
| CN110115587A (zh) * | 2019-05-27 | 2019-08-13 | 西北农林科技大学 | 一种无线奶牛瘤胃ph实时监测系统 |
| CN212489866U (zh) * | 2020-04-02 | 2021-02-09 | 西北农林科技大学 | 一种低功耗奶牛瘤胃pH值和温度值无线监测装置 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 刘畅: "奶牛体温植入式传感器及实时检测系统研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库农业科技辑》, no. 2019, 15 September 2019 (2019-09-15), pages 050 - 114 * |
| 毕智鹏: "基于ZigBee的奶牛瘤胃pH值连续监测系统的研究与开发", 《 中国优秀硕士学位论文全文数据库农业科技辑》, no. 2019, 15 August 2019 (2019-08-15), pages 050 - 62 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112022099A (zh) * | 2020-09-11 | 2020-12-04 | 光明牧业有限公司 | 一种反刍动物瘤胃监测瘘管装置 |
| CN112710708A (zh) * | 2020-12-09 | 2021-04-27 | 中国农业科学院北京畜牧兽医研究所 | 一种牛瘤胃pH传感器及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105997015A (zh) | 一种用于动物生命体征多参数监测的可穿戴设备 | |
| CN111329453A (zh) | 一种低功耗奶牛瘤胃pH值和温度值无线监测装置 | |
| CN203206907U (zh) | 一种奶牛体温和活动状态监测仪 | |
| CN101849512A (zh) | 动物个体信息监测及无线传输的方法 | |
| CN103337147A (zh) | 一种反刍动物监测系统 | |
| CN202179029U (zh) | 一种用于检测奶牛活动量、静卧时间和体温的装置 | |
| KR20160012719A (ko) | 소를 포함한 가축의 발정여부 및 질병징후 감지장치와 통합 관제시스템 | |
| CN212489866U (zh) | 一种低功耗奶牛瘤胃pH值和温度值无线监测装置 | |
| CN205144565U (zh) | 用于反刍动物的实时反刍、运动监测系统 | |
| CN108540956B (zh) | 一种物联网数据采集器及其组网方法 | |
| CN204047553U (zh) | 一种奶牛发情自动监测装置 | |
| CN103235550A (zh) | 保温箱仔猪生长参数监控系统及其方法 | |
| CN207476650U (zh) | 一种奶牛活动行为识别装置 | |
| CN108389363A (zh) | 一种基于足部压力分布的跌倒预警系统 | |
| CN203376855U (zh) | 一种反刍动物监测系统 | |
| CN105877715A (zh) | 一种无线低辐射的裆部状况监测器 | |
| CN206212044U (zh) | 一种基于电子通信的畜牧养殖定位追踪装置 | |
| Wang et al. | Design and Implementation of Early Warning System Based on Dairy Cattle Activity Detection | |
| CN205568928U (zh) | 畜体生理状态检测系统 | |
| CN206906361U (zh) | 一种工厂化循环水养殖水质在线监测系统 | |
| CN205800921U (zh) | 一种基于Wi‑Fi无线通讯的酒驾监护系统 | |
| Tao et al. | Design of bovine rumen acid monitoring sensor and system | |
| CN205233135U (zh) | 低功耗奶牛发情监测器 | |
| CN204047554U (zh) | 一种奶牛发情监测装置 | |
| CN106614076A (zh) | 一种肉牛发情监控系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20200626 |