健康监测智能耳标
安徽哈泰智能科技有限公司
1基本情况
1.1单位简介
安徽哈泰智能科技有限公司:由合肥智能机器人研究院和中科院合肥智慧农业谷共同参与组建。公司依托领先的产学研技术优势和全球化的市场资源,聚焦面向畜牧场景的动物识别软硬件及整体解决方案的设计、开发和制造,致力于打造成为动物识别解决方案全球引领者。
公司拥有多样化、系统化的动物识别追溯产品,代表产品包含可视标识、电子标识、RFID识别设备、基于电子标识的智慧畜牧管理系统等。凭借深耕农牧行业20余年经验,与全球多家知名农牧企业、科研院所及顶尖高校建立深度合作,业务合作范围覆盖中国、欧洲、澳洲、南美洲、东南亚等20多个国家和地区。在技术实力方面,
自成立以来,积极推进技术创新,已获得多项知识产权,包括13项注册商标、25项专利和28项软件著作权,体现了公司在智能科技领域的研发能力和创新实力。此外,公司于2023年被认定为高新技术企业,并在2024年被评为科技型中小企业,进一步证明了其在技术研发和创新方面的实力。
1.2案例背景介绍
随着科技的快速发展,畜牧业的智能化、精准化养殖已成为畜牧业发展的重要方向。然而,目前国内的畜牧业水平与欧美相比仍较为原始,在技术发展上面临着一些瓶颈和挑战,尤其在动物健康监测和管理方面存在明显的短板。传统的动物健康监测方式依赖人工巡查和传统的测温工具例如水银温度计、电子温度计等,其不仅不能提供实时数据,也存在佩戴伤害大、功能单一、不能实时查看数据等缺点,给畜牧业的自动化、精准化带来了阻碍。
1.2.1.传统监测方式滞后:目前,国内很多养殖场仍依赖人工定期检查和传统设备,不仅不能实时监控动物体温,容易延误疾病的早期诊断,影响整体生产效率,而且造成了劳动力大量浪费,增加了人工成本。
1.2.2.高功耗和低续航问题:现有的一些智能设备例如传统耳标,其功耗较高,限制了设备的长期使用,无法满足养殖场全天候、长时间的监测需求。
1.2.3.数据监控和分析不足:尽管市场上已经有一定数量的智能设备,但多数设备的功能仅仅停留在监测方面,缺乏系统化的数据分析与智能化的预警功能,无法对采集到的数据进行及时的处理,帮助养殖场做出及时决策。
1.2.4.动物福利保障不足:没有精准的健康监控手段,往往会错过动物体温的异常变化,导致疾病的传播,增加养殖风险。
1.2.5生物资产确权:传统方式很难做到对动物实时监管
随着自动化、数字化科技的发展,社会对动物福利化和智能化养殖的要求日益提高,如何实现精细化、智能化养殖,成为行业进一步发展的核心问题与方向。养殖场需引入新型智能设备,提高动物健康监测的实时性和准确性,降低人工成本,提高生产效益。
1.3解决思路
针对行业中的痛点,本项目开发了一款集成低功耗设计、长使用寿命、精准温度传感器和数据云端传输处理的智能耳标产品。该耳标能够实时对动物进行个体识别与定位、监测动物体温与运动量变化,并将数据通过耳标中低功耗蓝牙传送至蓝牙网关,再通过蓝牙网关上传至云端,对数据进行处理分析,提供实时监控和状态。
方案特色:
低功耗设计:耳标采用自主研发设计的PCB电路与BLE低功耗蓝牙,延长使用寿命,减少维护成本,确保设备可以在长时间内运行,无需更换电池。
新型复合材料:耳标外壳采用新型复合材料,具备抗啃咬、耐腐蚀、佩戴伤害低、贴合性好等优点,适用于多种恶劣养殖环境,保障设备长期稳定运行。
高精度温度传感技术:使用热敏芯片进行测温,通过改进惠斯通电桥使精度达到0.3oC以内,能够精确监测动物体温变化,帮助及早识别动物健康问题。
云端数据平台:通过无线通信将数据传输至云端,养殖人员可以远程监控和分析动物的健康数据,实时发现潜在问题并采取相应措施。
2场景解决
2.1创新亮点
该智能耳标的创新之处在于其从材料、制作工艺、硬件选型、PCB设计、综合性的技术解决方案,主要包括以下几个亮点:
技术创新:耳标结合了新型复合材料、PCB设计、高精度温度监测、BLE低功耗蓝牙和间歇式采集传输等多项技术,打破了传统耳标设备的佩戴贴合度差、佩戴伤害高、耳标易掉落、使用寿命短、测温精度低等局限性,具备更高的效率和稳定性。
模式创新:耳标采用自主研发的PCB电路和低功耗蓝牙设计;采用蓝牙+4G通讯方式,将智能耳标与蓝牙网关和云端数据平台相连接,不仅可以实时采集传输传输数据,还能通过神经网络算法处理数据,为养殖场提供智能决策支持,助力精细化管理。
管理创新:采用智能化监控手段,养殖场可以远程实时查看每只动物的健康状态,及时发现潜在问题,大大提高管理效率和动物福利,并为金融方案提供了实时监管方案
2.2核心技术
制作技术:采用新型新兴复合材料,提升了智能耳标测温的灵敏度和贴合度,提高了智能耳标的抗啃咬、耐腐蚀度。
图1智能耳标外观图
低功耗技术:采用BLE低功耗蓝牙和优化PCB电路设计,降低了耳标的设备能耗;通过改进采集传输算法,降低了耳标的工作能耗;延长了耳标的工作时间,大大减少了对电池更换的需求。相比于传统耳标,智能耳标的续航能力更适合大规模养殖场的长期监控需求。
图2智能耳标内部图
高精度温度传感技术:耳标采用热敏芯片测温,能够精确测量动物体温,通过改进惠斯通电桥中电阻的阻值,进一步提升耳标测温精度,使其达到0.3℃以内,确保温度数据的高准确性,帮助养殖人员及时正确的发现体温与运动量异常,预警动物健康问题。
新型复合材料:选用抗啃咬、耐腐蚀、贴合度好的新型材料,有效保护设备在各种环境中的使用,减少了佩戴伤害的同时增加其耐用性和贴合性。
无线数据传输与云平台:耳标通过BLE低功耗蓝牙将数据实时发送至蓝牙网关,网关通过其接受信号强度RSSI对耳标进行实时定位,然后将位置与其他数据通过MQTT协议发送至云平台,养殖场可以随时查看每只动物的体温、运动量、定位的变化,并结合数据分析做出决策。这种技术可以帮助养殖场减少人工干预,提高监测精度。
2.3应用范围
该智能耳标可应用于国内各种室内畜禽养殖场,特别适用于以下场景:
中型畜牧场:在牛、羊、猪等中规模养殖场中,能够提供实时的动物定位、体温、运动量监测,减少人工管理成本。
奶牛养殖:在奶牛养殖场中,通过监测奶牛体温与运动量,可以帮助早期诊断疾病,确保奶牛的健康,提升奶产量。
生猪养殖:通过持续监控生猪体温与运动量,及时发现猪只的异常,减少传染性疾病的扩散,提高生猪出栏率。
此外,该产品还适用于特殊养殖环境,如生态养殖和有机养殖等,可以帮助提高动物福利和养殖效益。
3应用成效
3.1投入产出情况
智能耳标的投入产出效益显著,经过初步试验,使用该设备的养殖场(例如安徽福满园养殖场)普遍反映该设备具有良好的使用稳定性与准确性。投入方面,智能耳标的成本相对人工成本低(智能耳标成本约30元/个,网关成本约800元/个),且部署简单,抗环境干扰强,方便大规模投放使用,随着智能耳标的长期大规模使用,节省的人工管理成本和预防异常情况带来的收益符合其最初预期。
具体来看,某试点养殖场在引入智能耳标后,实现了动物状态的全天候监测,动物病死率下降了17%,生产效率提升了29%。通过对体温、运动量等数据综合分析,养殖场能够及时发现异常,调整饲养管理策略,进一步提高经济效益。
3.2经济社会价值
经济价值:智能耳标帮助养殖场提高生产效率,减少因流行性疾病(如流感、猪瘟等)带来的经济损失,并通过精准监控优化饲养管理,提升整体生产效益。
社会价值:该技术有助于提高我国畜牧业自动化、智能化水平,提升禽畜养殖数智化、福利化,减少疾病传播、提升检测效率、降低劳动力成本,推动畜牧业向更加可持续、绿色、智能的方向发展。
环境价值:智能耳标的投入使用提高了设备的使用寿命,降低了更换效率,降低了废弃物对环境的污染(例如纽扣电池等)。相比传统监测设备,其使用的新型复合材料更加科学环保,自主的注塑工艺减少了边角料的浪费,提高了生产过程中的资源利用率,有助于降低环境污染。
3.3推广应用前景
随着我国畜牧业智能化、自动化的趋势愈发明显,智能耳标的市场需求将不断扩大。预计未来几年,随着其关键技术(例如测温精度、低功耗方面)的进步和成本的降低,智能耳标将在全球范围内得到更加广泛的应用,其独特的多功能、低成本、长寿命、可重复使用等优点,将使其在中型室内养殖场、生态养殖和高标准化溯源养殖环境中,有着广阔的市场前景。
此外,随着大数据和云计算技术的进一步发展,智能耳标还将与其他智能设备联动(例如环境温度传感器、氨气监测传感器等装置),进一步提升养殖业全方位的自动化和智能化水平,推动整个行业向数字化、智能化转型。