基于物聯網的智能奶牛身體檢測系統

朱程林 陳瑞浪 申東東 劉哲

摘 要：隨著科技的不斷發展和人民生活水平的普遍提高，牛奶以其方便、營養、新鮮等諸多優點被廣大消費者認可，這使得全國牛奶銷售額逐年增長，市場前景較為可觀。根據國家食物與營養咨詢委員會的消費階段性目標，到2020年，人均奶類消費量將達到28千克，到2030年將達到41千克。據中商產業研究院預測，中國牛奶銷售額將從2018年的1195億元增加至2022年的1283億元，年均復合增長率為1.7%，中國牛奶市場規模將實現穩步增長。需求增加的同時，人們對牛奶品質的追求也逐漸提高，一些對衛生要求不嚴格的企業逐漸被市場所淘汰，因此在擠奶前對奶牛做一些身體指標的檢測顯得尤為必要。本項目就是設計一個奶牛身體指標的智能檢測系統，對檢測結果進行分析來制定不同擠奶方案，這樣不僅可以減少對奶牛的傷害，而且提高了牛奶的品質。

關鍵詞：物聯網;傳感器;光電透射法

傳統奶牛場由于技術落后，奶牛信息依然采用紙質記錄，時間一長就會丟失或褪色，容易混淆奶牛信息，從而造成不必要的損失：人工給奶牛測量溫度會有很大誤差，實時性不高;很多奶牛場為了降低成本，不在奶牛身上安置心率測量器，導致一些隱形疾病不能檢測;擠奶頻率較高，導致奶牛乳房發炎率升高，從而影響奶牛產出的牛奶品質。

由于物聯網運用的范圍越來越廣泛，奶牛身體指標檢測也逐漸趨于科技化和智能化，本產品就是在物聯網的基礎上研發一種更加準確，更加全面，價格更親民的奶牛智能檢測系統，從而讓奶牛養殖的中小企業效率更高，現代化程度進一步加深。

1 設計概述及目的

為了解決上述問題，本產品設計模塊包括以下幾個方面：

（1）身份識別碼：給每一頭奶牛生成一個身份二維碼，把采集到的數據實時傳輸到二維碼當中，通過掃描二維碼的方式了解奶牛健康狀況，從而達到更好管理奶牛場的效果。

（2）三軸加速度傳感器與溫度傳感器：通過三軸加速度傳感器，繪制奶牛速度隨時間的變化曲線，通過曲線分析出奶牛的運動狀態;再用溫度傳感器測奶牛體溫隨時間的變化曲線;綜合二者的曲線圖判斷出奶牛的體溫是否在正常水平。

（3）通過光電透射法測心率：讓傳感器與奶牛的皮膚接觸，這時傳感器會發出一束光，之后打在奶牛皮膚上，對于特定波長的光血液會選擇性的吸收。所以每一次心臟泵血時，血液就會大量吸收該波長，以此就可以確定心跳。

（4）報警裝置：在給奶牛擠奶的的過程中，如果出現奶牛心率迅速升高，警報器會發出警報聲，從而停止擠奶，減少對奶牛的傷害。

（5）監控裝置：在擠奶器上安裝攝像頭，監控整個擠奶的過程中，如果出現掉杯現象，立刻停止擠奶。

2 模塊分析

控制芯片：STC89C52。STC89C52是宏晶科技成立時的第一代產品，它具有低功耗、高性能的控制器，STC89C52與STC89C51程序存儲空間和數據存儲空間大小不同，STC89c52是8K的ROM和256的RAM。STC89C52在MCS-51內核上做了很多升級，增加了很多功能;眾多嵌入式控制應用系統的很多解決方案都涉及STC89C52。內部程序存儲器，一個是FLASH，可以ISP，一個是EPROM，能通過編程器燒錄。

3 總結

本產品基于物聯網的一款奶牛智能檢測系統，首先為每一個奶牛生成身份識別碼幫助養殖戶更好管理;利用三軸加速度傳感器判斷奶牛運動狀態，再結合溫度傳感器判斷牛奶體溫是否處于正常范圍;心率傳感器測奶牛心率，在擠奶過程中如果發現奶牛心率迅速上升，報警器會發出警報，此時立即中斷擠奶，減少了對奶牛的危害;監控裝置用來監測掉杯情況。

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項目：吉林工商學院大學生創新創業訓練計劃資助項目：“智奶器”;201811261007X