電子羊圈硬件環境的設計與實現

錢凌輝 麻延東 李春青

西藏大學 西藏 850012

0 引言

古往今來,中國社會的發展離不開畜牧業。原始畜牧業發展經常受到狼等外來動物入侵,使得牧場主束手無策,并造成很大的經濟損失。這種情況在西藏也極為常見。

隨著科技的發展,我們通過研究,以電子羊圈的方式預防外來動物的入侵,牧場主指尖化管理羊群。倘若外來動物入侵羊圈,客戶端以振鈴方式通知牧場主并能智能化掌握羊圈信息。

1 研究現狀

電子圍欄最早起源于歐洲的流動牧場,牧民為了放牧的需要,拉一根導線,接通直流電,就形成簡單的電子圍欄,使牲畜在一定范圍內活動。牛羊等遇到電子圍欄的電擊阻擋而退回,電子圍欄既起到了“牧羊人”的作用[1],又可以阻止圈外的大型動物或猛獸進入。

后來人們對產品性能和功能的要求不斷提高,產品更加智能化。鑒于普通的高壓直流電圍欄,圍欄上持續帶有高壓電所含能量較大,在人或動物觸及后不容易脫離,會導致觸電致死[2]。

目前,世界上畜牧業發達的國家電子網圍欄已得到推廣和應用,但電子羊圈尚未見報道。我們在吸取國外電子網圍欄經驗的基礎上,根據西藏自治區的實質情況設計了成本低、易拆遷、易安裝、效果好的電子羊圈控制設備。

2 研究內容

高原特殊的自然環境和氣候條件決定了放牧的流動性大,冬季在定居點,夏天到夏季牧場放牧,由于夏季牧場沒有很好的羊圈,即使有羊圈也是用草坯壘起來的,既不能防風雨也不能保護羊群不受狼等野生動物的侵害,時常給牧民造成很大損失,這使牧民迫切需要一種具有安全系數的羊圈。

為了迎合這種需求,我們設計了一款電子羊圈設備。此設備可實現智能化管理,不僅能實時遠程獲取羊圈外部大型野生動物的活動情況,通過參數分析,還可以自動控制超聲波、燈光等設備管理羊圈。同時,還可以通過手機、平板等信息終端向管理者推送實時監測信息、報警信息,實現羊圈信息化、智能化遠程管理。

3 硬件環境的搭建

本裝置首先利用太陽能發電,利用蓄電池儲存電能用于夜間使用輸出電壓為19v(12v為蓄電池充電)短路電流為5.4A;開路電流為20V;峰值電流為5A;轉換效率為18%;外形尺寸為1200?540mm;;由單片機采用STM32F107VCT6芯片作為主控制器;利用紅外線傳感器計數清點羊群數量,采用京西BISS0001熱釋電紅外處理芯片和尼塞拉RE200BP熱釋電紅外傳感器,蜂窩型菲涅爾透鏡,性能穩定可靠。本裝置最大的特色為超聲波驅趕野狼裝置,超音波對這些動物的聽覺神經系統有攻擊性,會使其感到痛苦,進而使其自主離開,超聲波頻率為22khz～55khz;供電方式為蓄電池(太陽能板發電儲蓄在蓄電池);額定功率為6w,輸出功率為100w;本裝置的特點主動性和智能性,利用入侵檢測技術對有害動物出現的位置進行探測,從而有針對性的實現對有害動物的驅趕。

圖一(總體框架圖)

B、裝置設計圖：

4 市場分析

項目 產品單價 項目經費(元)外殼 19 67開發板 268 1,072導線 21 84 WiFi模塊 156 624傳感器(紅外) 203 812攝像頭 135 540閃關燈 40 160

超聲波 90 360太陽能發電板 1,150 1,150繼電器組 110 440技術成本 1,289設備預售價格：6,607元

該表是我們通過市場研究分析選擇合適的產品,這些產品價廉實用,以智能化、通俗易懂的優勢服務于牧場主,而且市場前景廣闊,能使我國大部分農牧地區極大地降低損失,帶來較大的收益。

5 效益預測

隨著人口的增長,羊產品需求量也會隨之增加,西藏綿羊存欄數在1951年到1978年飛速發展,并保持在1000萬只以上,自2009年開始明顯減少,而狼等天敵的數量顯著增,落后的基礎設施等因素嚴重制約著農牧區經濟的發展。一款電子羊圈的使用平均每戶每年能降低約5只羊經濟的損失。全國約有800萬戶牧民,每戶每年經濟損失以羊肉市價劃算為6000元,在全國范圍內相當于造成經濟損失480億元。那么將其用于全國39.2億畝牧場草原內,會帶來一個龐大的市場發展,并且這對促進牧區經濟繁榮,營造和諧社會有著積極而深遠的意義。