【摘 要】
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随着物联网行业的发展,越来越多的行业开始向智能化方向发展。在生猪养殖业中,体温是生猪体征监控的关键特征之一,目前在大规模生猪养殖场,采用热红外体温测温仪进行实时体温监测的方式成本高昂,不适用于农村小规模养殖场。农村小规模养殖场是我国部分地区的一种重要脱贫致富手段,当前急需一种体积小、使用寿命长、成本低的智能化体温监测方案。本文针对此需求,设计实现一套基于低功耗蓝牙的生猪体温监测系统。本系统采用耳标
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随着物联网行业的发展,越来越多的行业开始向智能化方向发展。在生猪养殖业中,体温是生猪体征监控的关键特征之一,目前在大规模生猪养殖场,采用热红外体温测温仪进行实时体温监测的方式成本高昂,不适用于农村小规模养殖场。农村小规模养殖场是我国部分地区的一种重要脱贫致富手段,当前急需一种体积小、使用寿命长、成本低的智能化体温监测方案。本文针对此需求,设计实现一套基于低功耗蓝牙的生猪体温监测系统。本系统采用耳标方式对生猪体温进行实时采集,要求体积小、电池寿命长。由于耳标体积要求苛刻,导致可用电池容量很小,进一步对耳标的能耗提出更高的要求,因此该系统的核心问题是解决低功耗问题。本文分别从数据传输、定时休眠控制以及温度采集三个方面进行低功耗研究和方案设计,然后对设计方案进行系统实现,验证了方案的可行性。具体研究如下:(1)数据传输方式。研究蓝牙芯片在连接方式下数据传输与广播方式下数据传输的能耗差异,解决广播状态下的数据传输问题,从数据传输方式上降低系统能耗。(2)定时休眠控制方法。分析并建立蓝牙芯片工作天数与休眠时长之间的数学模型,研究定量电池容量在芯片不同休眠时长下能够维持模块使用的时间,设计系统硬件参数与实际需求确定休眠时长及其控制方法,最大程度地提高系统的续航能力。(3)温度采集方案。分析温度采集的方式以及不同类型温度传感器的技术原理,综合考虑系统功耗要求以及温度精度要求,确定接触型数字式的温度采集方案。在对测温耳标的管理方式上,本系统设计蓝牙网关获取测温耳标的广播数据,分析蓝牙协议栈主设备扫描间隔与从设备广播间隔之间的关系,设计合理的设备扫描间隔与扫描窗口时长,提高网关获取数据的成功率。基于以上设计,对整个系统进行硬件和软件实现。硬件上主要进行器件选型、模块优化以及低功耗电路的设计,软件上主要进行系统数据传输方式和定时休眠控制方法的流程设计和代码实现。经过测试,最终实现的体温监测耳标有效地解决了小电池与长寿命之间的矛盾问题,对比当前市场上的测温耳标,在体积、电池使用寿命以及成本价格方面都具有明显的优势。
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