“動能收割機”助力智慧牧場建設

使用智能技術監測牛的健康、繁殖能力、位置和環境條件，可以幫助提高食品安全和供應鏈效率，但這種監測增加了本已高度排放的養殖行業的能源成本。為了解決這個問題，西南交通大學機械工程學院教授張祖濤和合作者為奶牛設計了一種可穿戴智能設備，它可以捕捉奶牛最微小的動作產生的動能，并將其用于智能牧場技術。相關論文近日發表于《交叉科學》。

“在牧場里，監測牛的環境和健康信息有助預防動物疾病，提高牧場飼養和管理的效率。”論文共同通訊作者張祖濤說，“這些信息包括氧氣濃度、空氣溫度及濕度，以及牛的運動量、生殖周期、疾病和產奶量。”

該團隊的智能農場設計包括在奶牛的腳踝和脖子上佩戴小型感應設備，這些設備由奶牛在日常農場活動中所做的一切活動提供動力。“在牛的日常運動中，比如走路、跑步，甚至是頸部運動，都可以獲取大量的動能。”張祖濤說介紹，這些能量被收集后，會儲存在鋰電池中，并用于為設備供電。

張祖濤介紹，該“動能收割機”專門收集弱運動的動能。相關設備設計獨特，包含一個運動增強機制，其使用磁鐵和一個鐘擺放大奶牛的小動作。他希望在牧場實施智能技術將是改善世界糧食系統更大努力的一部分。“隨著5G技術和物聯網的發展，食品系統整個產業鏈的運作更加智能化和透明。”他說。

張祖濤和同事還在人體上測試了該設備，發現輕輕慢跑就足以為設備中的溫度測量設備提供動力。研究人員認為相關設備未來可能在體育監測、醫療保健、智能家居和人類無線傳感器網絡建設等方面應用。

張祖濤說：“動能在環境中無處不在——風中搖曳的樹葉、人和動物的運動、波浪的起伏、地球的旋轉，這些現象都包含了大量的動能。我們不應該讓這些能量浪費掉。”