面向肉羊規模養殖信息管理的嵌入式手持終端及其信息管理方法
2023-05-20 02:27:26
面向肉羊規模養殖信息管理的嵌入式手持終端及其信息管理方法
【專利摘要】本發明公開了一種面向肉羊規模養殖信息管理的嵌入式手持終端，包括S3C6410核心處理器與SDRAM、FLASH、RTC電路、UART接口相連的，用於信息處理、協調各單元工作、存儲數據、維持系統時間、串行通信的中央處理器單元；用於為手持終端供電的電源單元；用於提示工作狀態的指示報警單元；用於輸入或顯示數據的人機互動單元；用於識別電子耳標的RFID識別單元；用於發送或接收數據的Zigbee無線通信單元。所述電源單元、指示報警單元、人機互動單元與S3C6410核心處理器直接相連，所述RFID識別單元、Zigbee無線通信單元通過UART接口與S3C6410核心處理器相連。本發明所述的嵌入式手持終端具有體積小便攜化，性能穩定，人機互動界面友好、成本低廉等優點，適用於規模化肉羊養殖場。
【專利說明】面向肉羊規模養殖信息管理的嵌入式手持終端及其信息管理方法所屬【技術領域】
[0001]本發明屬於肉羊規模養殖信息化管理【技術領域】，涉及一種基於嵌入式系統的肉羊養殖信息管理手持終端，尤其是能採集、錄入和無線收發數據的手持終端。
【背景技術】
[0002]肉羊產業是國內目前發展非常迅速的涉農產業，高架舍飼養羊技術已經逐步成熟。與迅速發展的羔羊育肥相比，羊的品種選育和繁殖技術相對落後，羊的品種相當雜亂，根本談不上品種品系，養殖戶到處收購羔羊，羔羊價格貴、育肥成本高已經成為制約肉羊產業發展的瓶頸。
[0003]羊的繁殖率低，一隻母羊平均產羔基本都在2隻左右，羊的個體差異也非常大，如何選育生長速度快且繁殖率高的多胎品種成為羊品種選育上的重要目標。生產上需要根據母羊的繁殖性能和後代的生長速度來決定公羊、母羊及其後代的留存與淘汰。規模化養殖場每天都有大量的配種、轉群、產羔、斷奶、免疫、疾病治療等養殖信息亟待管理，大規模羊場的選種指標數據通過人工來篩選是相當困難的。
[0004]目前，國內的畜禽養殖信息管理系統在上位機端的計算機軟體管理水平得到了迅速發展，通過軟體分析數據，有目的地選擇性狀優良的個體進入核心種群，在下位機端的數據採集方式也取得了一定的進展，從傳統的手工記錄發展為現代的智能化採集。傳統的手工記錄方式存在效率低、數據出錯、更新滯後以及數字耳標斷裂汙染等問題。現代的智能化採集方式分為集成式和分散式。集成式採集包括嵌入式單片機採集裝置以及手機、掌上電腦等成熟產品，申請號為CN201010164365.X的《一種基於移動式智能終端的豬只養殖電子檔案的構建方法》專利，採用PDA掌上電腦採集與處理生豬信息，並用攝像頭掃描二維碼來識別生豬的身份，可移動便攜化，嵌入式作業系統性能穩定、信息處理能力強，人機界面友好，但二維碼圖像的識別效果易`受戶外光照條件多變以及二維碼耳標質量差的影響。
[0005]分散式採集是指各種成型的傳感器獨自連接伺服器端，包括RFID射頻讀寫器、聲音傳感器、溫溼度等環境因子傳感器、多角度攝像機傳感器，申請號為CN201010172189.4的《動物個體信息監測及無線傳輸的方法》專利，採用RFID射頻讀寫器以及其它生理數據、行為參數等獨立傳感器各自無線連接伺服器端的技術方案，可隨時增減數據採集傳感器，不利於採集各種互相關聯的動物個體信息，缺乏查詢功能。
【發明內容】
[0006]為了解決上述規模化肉羊養殖信息管理中存在的問題，本發明提供了一種面向肉羊規模養殖信息管理的嵌入式手持終端，該手持終端不僅能近距離採集肉羊的電子耳標數據，而且能在良好的人機互動界面上錄入、查詢該羊的配種、轉群、產羔、斷奶、免疫、疾病治療等其他養殖信息，並與伺服器中的資料庫進行雙向無線通信。
[0007]本發明解決其技術問題所採用的技術方案是:面向肉羊規模養殖信息管理的嵌入式手持終端包括:中央處理器單元、電源單元、指示報警單元、人機互動單元、RFID識別單元、Zigbee無線通信單元。
[0008]所述中央處理器單元包含S3C6410核心處理器、SDRAM、FLASH、RTC電路、2個UART接口，SDRAM、FLASH、RTC電路、UART接口與S3C6410核心處理器直接相連，S3C6410核心處理器用於信息處理、辦調各單元工作，SDRAM、FLASH用於存儲數據，RTC電路用於維持系統時間，UART接口用於串行通信。
[0009]所述電源單元包含電池組、電源轉換模塊，電池組通過電源轉換模塊與S3C6410核心處理器相連，用於為整個手持終端提供電能。
[0010]所述指示報警單元包含指示燈電路、報警電路，指示燈電路、報警電路分別與S3C6410核心處理器直接相連，指示燈電路用於指示手持終端的工作狀態，報警電路用於為RFID識別發出提示音。
[0011]所述人機互動單元包含觸控螢幕、IXD接口，觸控螢幕通過IXD接口與S3C6410核心處理器相連，用於錄入養殖信息，輸入上傳、查詢指令，顯示電子耳標數據、養殖信息和應答指令。
[0012]所述RFID識別單元包含RFID閱讀模塊、天線，RFID閱讀模塊通過UART接口 I與S3C6410核心處理器相連，用於射頻識別肉羊的電子耳標。
[0013]所述Zigbee無線通信單元包含Zigbee數傳模塊、天線，Zigbee數傳模塊通過UART接口 2與S3C6410核心處理器相連，用於發送手持終端採集和錄入的養殖信息，接收從伺服器端資料庫中下載的養殖信息；所述Zigbee數傳模塊採用TI公司的CC2530晶片。
[0014]在Zigbee網絡已覆蓋整個羊舍並連接至羊舍外伺服器端的前提下，至少一個手持終端在羊舍內移動並靠近羊佩戴的電子耳標，RFID識別單元採集電子耳標數據並傳輸給中央處理器單元。首先，人機互動單元將觸控螢幕上人工錄入的該羊的養殖信息及操作指令送入中央處理器單元，中央處理器單元將電子耳標數據和養殖信息連同操作指令碼封裝成一條數據包發送給Zigbee無線通信單元，Zigbee無線通信單元再通過Zigbee網絡發送至伺服器端資料庫進行管理並接收伺服器端反饋的應答指令，在觸控螢幕上顯示應答結果。其次，人機互動單元在觸控螢幕上發送查詢指令給中央處理器單元，中央處理器單元將電子耳標數據連同查詢指令碼封裝成一條數據包發送給Zigbee無線通信單元，Zigbee無線通信單元再通過Zigbee網絡發送至伺服器端資料庫進行查詢並接收伺服器端下載的該羊的養殖信息，在觸控螢幕上顯示查詢結果。
[0015]本發明的有益效果是，至少一個可攜式可移動手持終端體積小，適用於規模化肉羊養殖；養殖信息通過Zigbee無線網絡在手持終端與伺服器之間無線傳輸，免去了複雜的布線工程；中央處理器單元採用嵌入式Iinux作業系統，系統性能穩定；人機互動單元通過觸控螢幕上的QT圖形界面實現養殖信息的錄入與查詢，操作簡單，可降低勞動強度，提高工作效率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1是本發明的工作原理結構圖。
[0017]圖2是本發明應用程式的功能模塊框圖。【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖1的工作原理結構圖對本發明進一步說明。
[0019]如圖1所示，本發明的嵌入式手持終端包括中央處理器單元1、電源單元2、指示報警單元3、人機互動單元4、RFID識別單元5、Zigbee無線通信單元6。
[0020]所述中央處理器單元I包含S3C6410核心處理器、SDRAM、FLASH、RTC電路、UART接口，SDRAM、FLASH、RTC電路、UART接口與S3C6410核心處理器直接相連。
[0021]所述S3C6410核心處理器用於信息處理並協調各單元工作，它採用三星公司生產的基於ARM1176JZF-S核的ARMll微處理器，內置有TFT24bit真彩色LCD控制器、系統管理單元(包括電源時鐘等)、4通道UART、32通道DMA、4通道定時器等豐富的硬體功能，具有低功率、高性價比、高性能等優點。
[0022]所述SDRAM為內部存儲器，用於保存系統運行中間數據；所述FLASH為NAND型外部存儲器，用於固化作業系統和應用程式。
[0023]所述RTC電路用於終端關閉後，維持系統時間，使得終端重啟後的系統時間準確可靠。
[0024]所述UART接口採用波特率為9600的RS232格式進行串行通信，圖1中的單向/雙向箭頭表示它們之間傳遞的數據也是單向/雙向的。
[0025]所述電源單元2包含電池組、電源轉換模塊，電池組通過電源轉換模塊與S3C6410核心處理器相連，用於為整個手持終端提供電能；所述電源轉換模塊採用LM1117晶片將電池組的電壓由4.8V高效轉換至3.3V。
[0026]所述指示報警單元3包含指示燈電路、報警電路，指示燈電路、報警電路分別與S3C6410核心處理器直接相連，指示燈電路用於指示手持終端的工作狀態，報警電路用於為RFID識別發出提示音。
[0027]所述人機互動單元4包含觸控螢幕、IXD接口，觸控螢幕通過IXD接口與S3C6410核心處理器相連，用於輸入和顯不養殖信息。
[0028]所述RFID識別單元5包含RFID閱讀模塊、天線，RFID閱讀模塊通過UART接口 I與S3C6410核心處理器相連，用於射頻識別肉羊的電子耳標；所述RFID閱讀模塊採用頻率為125KHz的CY125K型射頻模塊。
[0029]所述Zigbee無線通信單元6包含Zigbee數傳模塊、天線，Zigbee數傳模塊通過UART接口 2與S3C6410核心處理器相連，用於發送包含手持終端採集的電子耳標數據和錄入的養殖信息的上傳指令，並接收伺服器端反饋的應答指令，還用於發送包含手持終端採集的電子耳標數據的查詢指令，並接收伺服器端資料庫下載的養殖信息。
[0030]在Zigbee網絡已覆蓋整個羊舍並連接至羊舍外伺服器端的前提下，至少一個手持終端在羊舍內移動並靠近羊佩戴的電子耳標，RFID射頻閱讀模塊通過天線向周圍一定範圍內發出頻率為125KHZ的射頻信號，電子耳標感應能量後以微波合成的形式返回內置的電子耳標數據，RFID射頻閱讀模塊通過天線讀取電子耳標數據，並通過UART接口 I發送給S3C6410核心處理器；S3C6410核心處理器接收到電子耳標數據以後，控制報警電路發出提示音，並在觸控螢幕上顯示電子耳標數據。
[0031]進一步地，首先，在觸控螢幕上人工錄入該羊的養殖信息並進行上傳操作，通過IXD接口發送給S3C6410核心處理器；S3C6410核心處理器將電子耳標數據、錄入的養殖信息及操作指令碼封裝成一定格式的數據包，並通過UART串行接口 2將數據包發送給Zigbee數傳模塊；Zigbee數傳模塊再通過Zigbee網絡發送至伺服器端資料庫進行管理，並接收伺服器端反饋的應答指令，在觸控螢幕上顯示本次操作的應答結果。
[0032]進一步地，其次，在觸控螢幕上輸入查詢指令，通過IXD接口發送給S3C6410核心處理器；S3C6410核心處理器通過UART串行接口 2將電子耳標數據連同查詢指令碼封裝成數據包發送給Zigbee數傳模塊；Zigbee數傳模塊再通過Zigbee網絡發送至伺服器端資料庫進行查詢，並接收伺服器端下載的該羊的養殖信息；Zigbee數傳模塊通過UART串行接口 2將查詢結果發送給S3C6410核心處理器，通過IXD接口在觸控螢幕上顯示查詢結果。
[0033]如圖2所示，本發明實施例所實現的功能模塊有日常管理、育種管理和疾病管理，具體包括肉羊的配種、轉群、產羔、斷奶、免疫、疾病治療等養殖信息管理。
【權利要求】
1.一種面向肉羊規模養殖信息管理的嵌入式手持終端，其特徵在於，包括中央處理器單元、電源單元、指示報警單元、人機互動單元、RFID識別單元、Zigbee無線通信單元,其中: 所述中央處理器單元包含S3C6410核心處理器、SDRAM、FLASH、RTC電路、2個UART接口，SDRAM、FLASH、RTC電路、UART接口與S3C6410核心處理器直接相連，S3C6410核心處理器用於信息處理、協調各單元工作，SDRAM、FLASH用於存儲數據，RTC電路用於維持系統時間，UART接口用於串行通信； 所述電源單元包含電池組、電源轉換模塊，電池組通過電源轉換模塊與S3C6410核心處理器相連，用於為整個手持終端提供電能； 所述指示報警單元包含指示燈電路、報警電路，指示燈電路、報警電路分別與S3C6410核心處理器直接相連，指示燈電路用於指示手持終端的工作狀態，報警電路用於為RFID識別發出提不首； 所述人機互動單元包含觸控螢幕、IXD接口，觸控螢幕通過IXD接口與S3C6410核心處理器相連，用於錄入養殖信息，輸入上傳、查詢指令，顯示電子耳標數據、養殖信息和應答指令； 所述RFID識別單元包含RFID閱讀模塊、天線，RFID閱讀模塊通過UART接口 I與S3C6410核心處理器相連，用於射頻識別肉羊的電子耳標； 所述Zigbee無線通信單元包含Zigbee數傳模塊、天線,Zigbee數傳模塊通過UART接口 2與S3C6410核心處理器相連，用於發送包含手持終端採集的電子耳標數據和錄入的養殖信息的上傳指令，並接收伺服器端反饋的應答指令，還用於發送包含手持終端採集的電子耳標數據的查詢指令，並接收伺服器端資料庫下載的養殖信息。
2.根據權利要求1所述的面 向肉羊規模養殖信息管理的嵌入式手持終端，其特徵在於:所述中央處理器單元有SDRAM存儲器、FLASH存儲器；所述SDRAM存儲器容量為256MB ；所述FLASH存儲器為NAND型FLASH，其容量為2GB。
3.根據權利要求2所述的面向肉羊規模養殖信息管理的嵌入式手持終端，其特徵在於: 所述FLASH存儲器中安裝有linux-2.6.38的作業系統； 所述FLASH存儲器中固化有Qt/Embedded編寫的人機互動界面程序。
4.根據權利要求3所述的面向肉羊規模養殖信息管理的嵌入式手持終端，其特徵在於，所述作業系統中安裝有觸控螢幕、串口和存儲器驅動程序，其中，觸控螢幕驅動程序用於控制四線觸控螢幕實現輸入和顯示，串口驅動程序用於控制UART接口實現數據通信，存儲器驅動程序用於控制NAND FLASH存儲器實現數據存取。
5.根據權利要求1所述的面向肉羊規模養殖信息管理的嵌入式手持終端，其特徵在於:所述電源單元有電池組，所述電池組供電電壓為4.8V。
6.根據權利要求1所述的面向肉羊規模養殖信息管理的嵌入式手持終端，其特徵在於:所述人機互動單元有觸控螢幕，所述觸控螢幕為四線電阻觸控螢幕。
7.根據權利要求6所述的面向肉羊規模養殖信息管理的嵌入式手持終端，其特徵在於，所述觸控螢幕採用4.3英寸、480 X 272解析度的真彩色TFT液晶屏。
8.根據權利要求1所述的面向肉羊規模養殖信息管理的嵌入式手持終端，其特徵在於，所述核心處理器採用三星公司生產的型號為S3C6410的ARMll微處理器； 所述RFID閱讀模塊採用頻率為125KHz的CY125K型射頻模塊； 所述Zigbee數傳模塊採用TI公司的CC2530晶片； 所述UART接口採用波特率為9600的RS232串口格式。
9.根據權利要求1所述的面向肉羊規模養殖信息管理的嵌入式手持終端，其特徵在於，所述嵌入式手持終端通過RFID識別單元採集肉羊的電子耳標數據，通過人機互動單元錄入養殖信息，通過中央處理器單元將所有數據封裝成包，通過Zigbee無線通信單元將數據包發送至遠程伺服器端並接收向伺服器端查詢的數據包，通過人機互動單元在觸控螢幕上顯示。
【文檔編號】G06K7/00GK103530586SQ201310486287
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月17日 優先權日:2013年6月21日
【發明者】王玲, 尤佩華, 鄭奎, 鄒小昱, 劉思瑤, 龔其凱, 金銀, 朱鎔傑, 朱宏超 申請人:南京農業大學