[发明专利]一种具有无人机辅助的可穿戴放牧系统

说明书

本发明公开了一种具有无人机辅助的可穿戴放牧系统，涉及牲畜监测技术领域。本发明的技术要点包括：牲畜佩戴一个小型物联网设备，由北斗模块、六轴姿态传感器、语音播放模块、NB‑IoT等组成；另外还有一个具有图传与GPS的无人机辅助设备；物联网设备负责监控牲畜的姿态和地理位置；当牲畜离开指定区域时，佩戴的设备会模拟狗吠的声音来驱赶牲畜，当牲畜长时间未返回电子围栏或检测到有危险时，无人机会根据牲畜的地理位置自动前往报警区域。本发明结合多个传感器实现了电子围栏和电子牧羊犬的功能，无人机作为辅助设备，根据牲畜情况进行反馈控制，只有在需要时才会飞往报警区域，避免了无人机飞行时间长而造成的电池电量不足和对牲畜的干扰问题。

技术领域

本发明涉及牲畜监测技术领域，具体涉及一种具有无人机辅助的可穿戴放牧系统。

背景技术

近年来，畜牧业作为农业的分支进入了一个新的发展阶段，从传统畜牧业向现代畜牧业转变。放牧监测日益受到关注，这主要是由于人口不断增加以及对粮食和动物产品的需求不断增加；这两个因素都导致了全球畜牧企业规模的快速增长。然而，这种增长也增加了牧民管理牲畜的难度。因此，确定如何实现智能监控尤为重要。

物联网是关于连接人和物的，是由传感器技术、通信技术和自动化技术相结合形成的大型网络。无人机技术因其操作简便、高效、安全等优点，已被广泛应用于农业监测和其他监测应用。因此，将这些信息技术应用于智能放牧是一个亟待解决的问题。这些技术将成为实现监控和报警功能的关键。

目前，关于将新技术应用于畜牧业，实现智能化管理的研究有较多。王等人^[1]开发了一种无线传感器网络(WSN)系统来监测动物的摄食和饮水行为，并提出了一种节能的网状路由策略来聚合监测数据。作者证实了这种无线监控系统的新颖性和可行性。沃尔克等人^[2]介绍了一种基于普通射频识别(RFID)技术的低成本遥测系统，用于连续监测小动物的生理信号。Tsuichihara等人^[3]研究了基于无人机和全球定位系统(GPS)的农场管理系统。该系统使用无人机拍摄草原照片并通过GPS定位牲畜。此外，Barbedo等人^[4,5]应用无人机捕捉动物图像，然后应用深度学习方法提取相关信息。使用可穿戴设备采集传感数据是监测牲畜行为的有效方式，但目前的研究功能相对简单，需要人工监督；无人机也是很好的监控工具，但是长时间飞行会导致续航问题。大多数现有技术只是应用物联网或无人机技术来监测动物，缺乏将物联网与无人机相结合的研究。

无人机越来越被视为有助于农场管理的宝贵工具，但无人机放牧的研究仍处于起步阶段。无人机放牧系统的两个主要障碍是：(1)缺乏实用的无人机-动物交互和合适的无人机-放牧平台^[6]；(2)长时间飞行带来的耗电问题。

发明内容

为此，本发明提出一种具有无人机辅助的可穿戴放牧系统，以力图解决或者至少缓解上面存在的至少一个问题。

一种具有无人机辅助的可穿戴放牧系统，包括数据采集处理端、云端、用户端和无人机端；其中，

所述数据采集处理端包括核心控制器、姿态传感器、北斗定位模块、语音播放模块、第一数据传输模块；所述姿态传感器用于采集牲畜姿态数据，所述北斗定位模块用于采集牲畜位置数据，所述核心控制器用于根据牲畜位置数据判断牲畜是否在电子围栏内，根据牲畜姿态数据判断牲畜是否处于进食、奔跑或跌倒状态，当牲畜不在电子围栏内时发送报警指令至语音播放模块，并通过第一数据传输模块发送牲畜位置数据和牲畜姿态数据至云端；其中，所述牲畜姿态数据携带牲畜状态信息，所述牲畜状态信息包括进食、奔跑或跌倒状态；

所述云端用于在接收到携带牲畜状态信息的牲畜姿态数据后，根据预设的周期进食次数判断牲畜是否处于正常进食状态，根据预设的时间阈值判断牲畜是否处于正常奔跑状态，若判断为非正常奔跑状态或跌倒状态，则发送控制指令和对应的牲畜位置数据给所述无人机端；发送警示信息和对应的牲畜位置数据给所述用户端；其中，所述警示信息包括非正常奔跑警示、非正常进食警示和跌倒警示；