基于物聯(lián)網(wǎng)的智能奶牛身體檢測系統(tǒng)

朱程林 陳瑞浪 申東東 劉哲

摘 要：隨著科技的不斷發(fā)展和人民生活水平的普遍提高，牛奶以其方便、營養(yǎng)、新鮮等諸多優(yōu)點被廣大消費者認可，這使得全國牛奶銷售額逐年增長，市場前景較為可觀。根據(jù)國家食物與營養(yǎng)咨詢委員會的消費階段性目標(biāo)，到2020年，人均奶類消費量將達到28千克，到2030年將達到41千克。據(jù)中商產(chǎn)業(yè)研究院預(yù)測，中國牛奶銷售額將從2018年的1195億元增加至2022年的1283億元，年均復(fù)合增長率為1.7%，中國牛奶市場規(guī)模將實現(xiàn)穩(wěn)步增長。需求增加的同時，人們對牛奶品質(zhì)的追求也逐漸提高，一些對衛(wèi)生要求不嚴格的企業(yè)逐漸被市場所淘汰，因此在擠奶前對奶牛做一些身體指標(biāo)的檢測顯得尤為必要。本項目就是設(shè)計一個奶牛身體指標(biāo)的智能檢測系統(tǒng)，對檢測結(jié)果進行分析來制定不同擠奶方案，這樣不僅可以減少對奶牛的傷害，而且提高了牛奶的品質(zhì)。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng);傳感器;光電透射法

傳統(tǒng)奶牛場由于技術(shù)落后，奶牛信息依然采用紙質(zhì)記錄，時間一長就會丟失或褪色，容易混淆奶牛信息，從而造成不必要的損失：人工給奶牛測量溫度會有很大誤差，實時性不高;很多奶牛場為了降低成本，不在奶牛身上安置心率測量器，導(dǎo)致一些隱形疾病不能檢測;擠奶頻率較高，導(dǎo)致奶牛乳房發(fā)炎率升高，從而影響奶牛產(chǎn)出的牛奶品質(zhì)。

由于物聯(lián)網(wǎng)運用的范圍越來越廣泛，奶牛身體指標(biāo)檢測也逐漸趨于科技化和智能化，本產(chǎn)品就是在物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上研發(fā)一種更加準(zhǔn)確，更加全面，價格更親民的奶牛智能檢測系統(tǒng)，從而讓奶牛養(yǎng)殖的中小企業(yè)效率更高，現(xiàn)代化程度進一步加深。

1 設(shè)計概述及目的

為了解決上述問題，本產(chǎn)品設(shè)計模塊包括以下幾個方面：

（1）身份識別碼：給每一頭奶牛生成一個身份二維碼，把采集到的數(shù)據(jù)實時傳輸?shù)蕉S碼當(dāng)中，通過掃描二維碼的方式了解奶牛健康狀況，從而達到更好管理奶牛場的效果。

（2）三軸加速度傳感器與溫度傳感器：通過三軸加速度傳感器，繪制奶牛速度隨時間的變化曲線，通過曲線分析出奶牛的運動狀態(tài);再用溫度傳感器測奶牛體溫隨時間的變化曲線;綜合二者的曲線圖判斷出奶牛的體溫是否在正常水平。

（3）通過光電透射法測心率：讓傳感器與奶牛的皮膚接觸，這時傳感器會發(fā)出一束光，之后打在奶牛皮膚上，對于特定波長的光血液會選擇性的吸收。所以每一次心臟泵血時，血液就會大量吸收該波長，以此就可以確定心跳。

（4）報警裝置：在給奶牛擠奶的的過程中，如果出現(xiàn)奶牛心率迅速升高，警報器會發(fā)出警報聲，從而停止擠奶，減少對奶牛的傷害。

（5）監(jiān)控裝置：在擠奶器上安裝攝像頭，監(jiān)控整個擠奶的過程中，如果出現(xiàn)掉杯現(xiàn)象，立刻停止擠奶。

2 模塊分析

控制芯片：STC89C52。STC89C52是宏晶科技成立時的第一代產(chǎn)品，它具有低功耗、高性能的控制器，STC89C52與STC89C51程序存儲空間和數(shù)據(jù)存儲空間大小不同，STC89c52是8K的ROM和256的RAM。STC89C52在MCS-51內(nèi)核上做了很多升級，增加了很多功能;眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)的很多解決方案都涉及STC89C52。內(nèi)部程序存儲器，一個是FLASH，可以ISP，一個是EPROM，能通過編程器燒錄。

3 總結(jié)

本產(chǎn)品基于物聯(lián)網(wǎng)的一款奶牛智能檢測系統(tǒng)，首先為每一個奶牛生成身份識別碼幫助養(yǎng)殖戶更好管理;利用三軸加速度傳感器判斷奶牛運動狀態(tài)，再結(jié)合溫度傳感器判斷牛奶體溫是否處于正常范圍;心率傳感器測奶牛心率，在擠奶過程中如果發(fā)現(xiàn)奶牛心率迅速上升，報警器會發(fā)出警報，此時立即中斷擠奶，減少了對奶牛的危害;監(jiān)控裝置用來監(jiān)測掉杯情況。

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項目：吉林工商學(xué)院大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃資助項目：“智奶器”;201811261007X