[发明专利]一种奶牛体温实时监测系统与方法

说明书

技术领域

本发明属于现代养殖业技术领域，涉及恒流源技术、温度传感器技术、模数转换器技术、无线通信技术，特别涉及一种奶牛体温实时监测系统与方法。

背景技术

目前，国内外的奶牛体温测量主要依靠人工测量、手工记录的方式，不仅耗时、费力，精确度还很低，同时不能够对奶牛的体温实现实时的监测，温度测量结果的准确性大大下降。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种奶牛体温实时监测系统与方法，可以实时监测奶牛的真实体温，采用PT1000作为温度传感器探头，传感器置于奶牛的阴道内，无线传感器天线置于奶牛体外，加强无线通信信号，PT1000铂电阻两端产生与温度相关的电压值，采集的信息通过微控制器处理转换成奶牛的真实体温信息，再由微控制器将体温信息通过无线传输模块发送到用户的上位机，在用户的计算机上显示出奶牛阴道的温度值，实现奶牛体温信息的实时监测，从而摆脱传统的人工测量、手工记录的方式，克服已有效率低、精度不高的问题，实时、精准地监测奶牛体温信息，其结构简单、自动化程度高、使用方便具有实时性等特点。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种奶牛体温实时检测系统，包括奶牛体温采集系统和温度传输系统，所述奶牛体温采集系统包括：

PT1000温度测量探头；

接PT1000温度测量探头为其提供恒定电流的恒流源模块；

以及，接PT1000温度测量探头将模拟电压转换为数字电压的模数转换器；

所述温度传输系统包括：

STM32微控制器，接所述模数转换器输出的数字电压信号；

无线通信模块，将所述STM32微控制器发出的信息通过无线接收模块传输至计算机中；

无线天线，引出至奶牛体外，加强无线通信模块的信号传输；

计算机，通过无线接收模块接收所述无线通信模块传输的信息。

所述PT1000温度测量探头采用四线制的连接方式，即在热电阻的根部两端各连接两根导线，其中两根引线为热电阻提供恒定电流I，把R信号转换成电压信号U，再通过另两根引线把U引至电压测量输入端。

所述PT1000温度测量探头的外侧采用304不锈钢作为圆头保护管。

所述恒流源模块包括LM336-2.5V基准电压源，采用OP07运算放大器和电阻调整输出电流，所述模数转换器采用24位ADS1256。

所述模数转换器与STM32微控制器之间以SPI通信方式传输转换后的数字电压信号，所述无线通信模块为采用SPI通信方式的NRF24L01无线通信模块，所述计算机连接有报警装置。

所述恒流源模块、模数转换器和STM32微控制器用HDPE封装成长100mm，宽50mm的圆柱形。

本发明还提供了基于所述奶牛体温实时检测系统的奶牛体温实时检测方法，将PT1000温度测量探头置于奶牛阴道内，与阴道接触，恒流源模块为其提供恒定的电流，STM32微控制器根据PT1000温度测量探头电阻所对应的温度与电阻值的关系，将电压信号转换为温度信号，转换完成的温度信号经过STM32微控制器的预处理通过无线通信模块传输到用户的计算机上。

所述STM32微控制器控制采用间歇测量方式，每10分钟测量一次，测量结束后进入休眠状态，设定时钟周期唤醒程序，每次测量、发送完成后即进入休眠模式。

所述模数转换器在每次模数转换过程中采用中位值平均滤波法对采样数据预处理，每5秒钟进行一次采样，共采集1分钟，采集到的12个值去掉其中的最大值和最小值，然后计算剩余数据的算数平均值。

所述PT1000温度测量探头电阻所对应的温度与电阻值的关系为：R_t＝R₀*(1+At+Bt²)℃，其中R_t为铂电阻在t℃时候的电阻，R₀为铂电阻在0℃时的电阻，其中A为温度系数，A＝3.9083×10^-3，B为非线性系数，B＝-5.775×10^-7。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、PT1000铂电阻温度探头外侧采用304不锈钢作为圆头保护管，材质耐腐蚀，不会对奶牛造成伤害。

2、PT1000采用四线制的连接方式，克服了因导线电阻对测量结构造成的误差。

3、使用24位的ADS1256模数转换器，提高温度测量的精度，可以检测出0.05℃的精度变化。