一种基于能量采集的畜牧业信息采集系统技术方案

一种基于能量采集的畜牧业信息采集系统，包括管理中心、多个汇聚节点基站和多个自供能电子标签，自供能电子标签通过汇聚节点基站与所述管理中心通讯连接，其中自供能电子标签由供电系统与电子标签组成，供电系统包括依次连接的能量采集单元、能量存储单元和电压变换单元，电压变换单元连接电子标签，供电协调器包括电压监控器和电控开关，电控开关的第一端与能量存储单元连接，电控开关的第二端与电压变换单元连接；电压监控器的第一输入端与能量存储单元连接；电压监控器的第二输入端与电子标签连接；电压监控器的第一输出端与电控开关的控制端连接；电压监控器的第二输出端与电子标签连接。同时集合了无源电子标签和有源电子标签的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于能量采集的畜牧业信息采集系统
本技术涉及信息采集系统，特别涉及一种基于能量采集的畜牧业信息采集系统。
技术介绍
畜牧业在国民经济中有着非常重要作用，是人类与大自然进行物质交换的重要经济渠道，也是提高人民生活水平必不可少的行业，近年来无线传感器网络发展迅速，它是由大量传感器节点通过无线通信方式形成的自组织网络系统，能够实时监测、感知和采集网络覆盖区域中监测对象的信息，是物联网研究开发的热点之一，在畜牧业管理中有着良好的应用前景。传感器节点是无线传感器网络的基本功能单元。传感器节点基本组成模块有：传感单元、处理单元、通信单元以及电源模块。其中，电源模块为传感器节点提供能量，是整个无线传感器节点的基础模块，受传感器节点的体积限制，传感器节点一般采取电池供电，其能量非常有限。应用于畜牧业的传感器节点安置在牲畜的身上，每个传感器节点均具有唯一性识别代码，相当于给每头牲畜打上唯一的便签，方便牲畜管理，因此，无线传感器节点又可以俗称为电子标签，电子标签按有无安装电池分为两类：无源电子标签与有源电子标签，其中无源电子标签不含电池，读写器近距离才能读写；有源电子标签含有电池，依靠射频信号与读写器或基站进行数据传输。在使用上，两种方式都需要读写器，无源标签的优点是不需要安置电池，但标签离读写器很近(大多在5cm以内)，才能实现数据的准确读写，且不能对周围环境进行检测与参数记录；而有源标签能对周围环境(如温度)进行检测并告知读写器，标签离读写器或基站可较远(如10米至100米)，但在标签内须安置电池。因此，当电子标签应用在畜牧业的信息采集上时，其中无源电子标签由于无电源供应，只有让牲畜身体移动到非常接近读写器的位置才能正确读写，在养殖现场密集布置读写器是不现实的，且不能采集到牲畜的当前身体状况；而有源电子标签由于体积的限制，电池能量有限，须频繁更换电池，对于大批量牲畜饲养来说，频繁地逐一更换电池工作繁琐，不但人工成本高，而且过多的废旧电池严重污染地球环境。为了解决使用电池的缺陷，能量收集技术迅速发展起来。在我们生活的环境中存在丰富的能源，如光能、热能、振动能和射频能量，这些绿色能源“取之不尽，用之不竭”，且不会对环境造成污染。能量收集是俘获和存储外部环境中的微能量并且转化成电能的过程，但是环境中微能源采集功率密度普遍较低，一直以来无法将这些能源转换成电能为电子设备供电。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供一种同时集合了无源电子标签和有源电子标签的优点且环保的基于能量采集的畜牧业信息采集系统。本技术解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种基于能量采集的畜牧业信息采集系统，其特征在于：包括管理中心、多个汇聚节点基站和多个自供能电子标签，不同的自供能电子标签对应安装在不同牲畜身上，用于采集牲畜的信息，每个自供能电子标签均位于所述多个汇聚节点基站所覆盖的区域之内，并通过汇聚节点基站与所述管理中心通讯连接，所述自供能电子标签由供电系统与电子标签组成，所述供电系统包括用于将环境能量转换成电能的能量采集单元、能量存储单元、供电协调器和电压变换单元，所述能量采集单元、能量存储单元和电压变换单元依次连接，所述电压变换单元输出端连接电子标签，用于将能量存储单元储存的电能变换成适合电子标签的电压，所述供电协调器包括电压监控器和电控开关，电控开关的第一端与能量存储单元的输出端连接，电控开关的第二端与电压变换单元的输入端连接；所述电压监控器的第一输入端与能量存储单元连接，用于采集能量存储单元的能量收集状态；所述电压监控器的第二输入端与电子标签连接，用于采集电子标签的工作状态；所述电压监控器的第一输出端与电控开关的控制端连接，用于控制电控开关的断开与闭合；所述电压监控器的第二输出端与电子标签连接，用于将能量收集状态传输至电子标签；所述能量收集状态为能量值满足电子标签工作或能量值不满足电子标签工作。进一步的，还包括多个无线信号发射基站，所述能量采集单元采集所述无线信号发射基站发射出的射频能量。作为优选，所述能量采集单元包括依次连接的收集天线、RF-DC转换器和倍压整流器，所述收集天线收集无线信号发射基站发射出的射频能量，所述倍压整流器的输出端与能量存储单元的输入端相连接。作为优选，所述能量存储单元为电容。作为优选，所述电压变换单元为DC-DC变换器。与现有技术相比，本技术的优点在于：电子标签通过能量采集的供电系统，解决了现有信息采集系统中电池更换问题，更加环保、有效，电子标签的供电系统能最大效率的利用采集到的能量且能加快任务执行周期的循环，同时该电子标签可以长距离通信和信息采集，因此该采集系统同时集合了无源电子标签和有源电子标签的优点。附图说明图1为本技术实施例的畜牧业信息采集系统的现场管理系统示意图；图2为本技术实施例的自供能电子标签的结构示意图；图3为本技术实施例的自供能电子标签的供电状态转换图；图4为图2中的实际应用的结构示意图。具体实施方式以下结合附图实施例对本技术作进一步详细描述。如图1～2所示，一种基于能量采集的畜牧业信息采集系统，包括管理中心、多个汇聚节点基站、多个自供能电子标签，不同的自供能电子标签对应安装在不同牲畜身上，用于采集牲畜的信息，每个自供能电子标签均位于所述多个汇聚节点基站所覆盖的区域之内，并通过汇聚节点基站与所述管理中心通讯连接。自供能电子标签由供电系统与电子标签组成，供电系统与电子标签连接，用于供电。本实施例中，电子标签通过传感器获取牲畜的身体状态参数。供电系统包括用于将环境能量转换成电能的能量采集单元、能量存储单元、供电协调器和电压变换单元，能量采集单元、能量存储单元和电压变换单元依次连接，电压变换单元输出端连接电子标签，用于将能量存储单元储存的电能变换成适合电子标签工作的电压，供电协调器包括电压监控器和电控开关K，电控开关K的第一端与能量存储单元的输出端连接，电控开关K的第二端与电压变换单元的输入端连接；电压监控器的第一输入端与能量存储单元连接，用于采集能量存储单元的能量收集状态；电压监控器的第二输入端与电子标签连接，用于采集电子标签的工作状态；电压监控器的第一输出端与电控开关K的控制端连接，用于控制电控开关K的断开与闭合；电压监控器的第二输出端与电子标签连接，用于将能量收集状态传输至电子标签；能量收集状态为能量值满足电子标签工作或能量值不满足电子标签工作。还包括多个无线信号发射基站，能量采集单元采集无线信号发射基站发射出的射频能量。如图1所示，畜牧业信息采集系统包括1个管理中心、k个汇聚节点基站(分别为Z1，Z2，…..，Zk)、m个无线信号发射基站(分别为A1，A2，…..，Am)、n个自供能电子标签分别为T1，T2，…..，Tn)，在饲养现场安装时，不同的自供能电子标签安装在不同牲畜身上，每个自供能电子标签具有唯一性识别代码；m个无线信号发射基站分布在牲畜的饲养现场，系统工作时，每个无线信号发射基站发射固定频率的无线载波信号，每个自供能电子标签均位于m个无线信号发射基站所覆盖的区域之内，为电子标签提供射频能量；并且每个自供能电子标签均位于k个汇聚节点基站所覆盖的区域之内，电子标签通过汇聚节点基站的无线网络与管理中心通讯；管理中心本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于能量采集的畜牧业信息采集系统，其特征在于：包括管理中心、多个汇聚节点基站和多个自供能电子标签，不同的自供能电子标签对应安装在不同牲畜身上，用于采集牲畜的信息，每个自供能电子标签均位于所述多个汇聚节点基站所覆盖的区域之内，并通过汇聚节点基站与所述管理中心通讯连接，所述自供能电子标签由供电系统与电子标签组成，所述供电系统包括用于将环境能量转换成电能的能量采集单元、能量存储单元、供电协调器和电压变换单元，所述能量采集单元、能量存储单元和电压变换单元依次连接，所述电压变换单元输出端连接电子标签，用于将能量存储单元储存的电能变换成适合电子标签工作的电压，所述供电协调器包括电压监控器和电控开关(K)，电控开关(K)的第一端与能量存储单元的输出端连接，电控开关(K)的第二端与电压变换单元的输入端连接；所述电压监控器的第一输入端与能量存储单元连接，用于采集能量存储单元的能量收集状态；所述电压监控器的第二输入端与电子标签连接，用于采集电子标签的工作状态；所述电压监控器的第一输出端与电控开关(K)的控制端连接，用于控制电控开关(K)的断开与闭合；所述电压监控器的第二输出端与电子标签连接，用于将能量收集状态传输至电子标签；所述能量收集状态为能量值满足电子标签工作或能量值不满足电子标签工作。...

【技术特征摘要】
1.一种基于能量采集的畜牧业信息采集系统，其特征在于：包括管理中心、多个汇聚节点基站和多个自供能电子标签，不同的自供能电子标签对应安装在不同牲畜身上，用于采集牲畜的信息，每个自供能电子标签均位于所述多个汇聚节点基站所覆盖的区域之内，并通过汇聚节点基站与所述管理中心通讯连接，所述自供能电子标签由供电系统与电子标签组成，所述供电系统包括用于将环境能量转换成电能的能量采集单元、能量存储单元、供电协调器和电压变换单元，所述能量采集单元、能量存储单元和电压变换单元依次连接，所述电压变换单元输出端连接电子标签，用于将能量存储单元储存的电能变换成适合电子标签工作的电压，所述供电协调器包括电压监控器和电控开关(K)，电控开关(K)的第一端与能量存储单元的输出端连接，电控开关(K)的第二端与电压变换单元的输入端连接；所述电压监控器的第一输入端与能量存储单元连接，用于采集能量存储单元的能量收集状态；所述电压监控器的第二输入端与...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘高平，
申请(专利权)人：浙江万里学院，
类型：新型
国别省市：浙江,33