跳到主要内容
抽象的

一个工程师团队如何努力为奶农节省时间(和金钱)

从左到右:安东尼·劳斯、朱允、布莱恩·坎贝尔、安德烈·拉莫斯和威廉·卡尔。

躲在罗利一个实验室的角落里,五位电气工程师正在从事一项不太可能的工作——寻找一种让美国乳制品行业更有利可图的方法。

该团队准备启动一个概念验证项目,他们希望展示无线跟踪系统如何改善奶牛的健康和生产力。

“我们的目标是帮助农民生存下来,并确保他们的经营在经济上是可行的,”安东尼·劳斯说,他是北卡罗来纳州立大学的一名本科生,他签署了这个项目,作为他电气和计算机工程高级设计课程的一部分。

该项目的核心是射频识别(RFID)标签,该标签可以配备传感器,使其能够将信息传输回阅读器。RFID系统使用集中式读取器从配备无线电天线的相对较小的轻量级标签中收集数据。在RFID系统中,电子阅读器以特定频率广播无线电波。当RFID标签接收到传输时,它从传输中吸收能量,使其能够通过反射无线电波的方式对阅读器作出响应。

RFID标签在欧洲被广泛用于追踪牲畜,但美国农民一直不愿采用这种技术。北卡罗来纳州的团队正在介绍一项新技术,他们希望向美国农民展示使用RFID标签可以获得多少好处。

以下是新系统的工作原理。每头奶牛都有一个RFID耳标,RFID阅读器将被放置在奶牛的挤奶站和附近的称重站。(奶牛在挤奶后会被称量,这样农民就可以追踪体重波动,这可能预示着健康问题。)读卡器将数据传输到远程系统,记录奶牛何时进入和离开挤奶站,以及每头奶牛的体重。然后,这些数据被传输到一台农民可以访问的计算机上。

这一概念是由威廉·卡尔提出的,他是新泽西理工学院的退休教授,也是RFID传感器系统公司的创始人。但卡尔来到北卡罗来纳州立大学寻求帮助,将他的概念变成现实。

为此,卡尔引进了四名北卡罗来纳大学的高年级学生:劳斯、朱扬、布莱恩·坎贝尔和安德烈·拉莫斯。

Chu和Campbell采用了Carr的概念,并开发了将其付诸行动所需的组件,修改了现有的技术以满足项目的需求。拉莫斯建立了一个无线网络,从RFID阅读器中检索数据。劳斯和拉莫斯开发了软件来存储和显示这些数据,这样农民就可以获得这些数据。

学生们看到了该制度对农民的多重好处。

劳斯说:“该系统使农民能够方便地获取信息,使他们能够监测奶牛的健康状况,并确保奶牛按时挤奶。”

“这也节省了时间,因为农民不必花时间自己记录所有这些数据,”Chu补充道。

拉莫斯说:“这也使数据更可靠,因为信息是自动记录的,消除了引入人为错误的可能性。”

如果奶牛在挤奶站呆的时间过长,如果奶牛在挤奶站表现出明显的变化(这可能是健康问题的迹象),或者如果它的体重发生显著变化(另一个可能的健康问题的迹象),该系统也会通知农民。此外,如果需要用药的奶牛进入挤奶站,该系统可以通知农民,以便农民记得给奶牛进行必要的治疗。

研究人员计划于4月25日在北卡罗莱纳州罗利校区附近的嚎叫奶牛研究和教学农场进行试点演示。工程师们正在与北卡罗来纳州动物科学系的研究员丹·普尔(Dan Poole)合作,为系统演示做准备。

“最终,这个系统可以扩展到记录和跟踪各种其他数据,比如每头奶牛产多少奶,”劳斯说。

坎贝尔补充道:“所有这些数据都可以通过各种技术获取,比如智能手机应用程序。”

卡尔同意。“这是向未来农场迈出的一步,将农业纳入‘物联网’,并监控从饲料到牛奶生产再到田间奶牛状况的一切。”