基于LoRa的草原牛行为特征数据采集系统设计

为了促进中国智慧畜牧业的发展,笔者设计了一套基于物联网三层体系结构的草原牛行为特征采集系统,实现在无线公网信号盲区的广袤草原上对牛的运动行为和位置信息进行采集,用于牛的健康状况、发情状况和草原放牧强度的分析。该系统采用低功耗广域网技术,建立基于远距离无线电(LoRa)WAN网络协议的采集网络,网络框架包含项圈节点、网关和数据管理中心。项圈节点采用STM32L151CBT6低功耗单片机作为控制模块,采用SX1278射频芯片作为通信模块,采用全球定位系统(GPS)和LIS3DH加速度计作为数据采集模块来完成行为数据的采集;网关采用树莓派作为主机,采用SX1301射频芯片作为通信模块来完成数据转发;服务器采用Linux操作系统,通过搭建的数据管理中心来完成数据的存储和分析。用户可以通过电脑浏览器或者手机APP在任何具备网络覆盖的地方远程浏览放牧数据。该系统应用于内蒙古呼伦贝尔草原生态系统国家野外科学观测研究站,并对其通信稳定性、项圈节点寿命和数据管理中心进行了测试。测试结果表明该系统运行稳定,可作为一种解决方案进行推广应用。