我国是生猪养殖大国,但不是生猪养殖强国,自动化、智能化养殖技术是提高我国生猪养殖水平的发展方向和关键技术之一。智能无线耳标安装在动物耳朵上,通过传感器采集生猪的生命体征数据,并利用无线通信上传到服务器,实现了生猪重要养殖数据的自动采集,是智能化养殖的关键技术之一,得到了人们的广泛关注。然而,目前研究和使用的耳标功能单一、无线通信能力弱、功耗大,无法满足智能养殖的实际需求,迫切需要设计一种新的具有智能感知能力和远距离无线通信能力的低功耗智能耳标。本文在分析现有心率传感技术和远距离无线通信技术的基础上,设计了一种新的无线耳标传感器,并对其硬件、主要算法和网络通信协议进行研究,具体研究如下。(1)在分析体温传感技术、心率传感技术和远距离通信技术的基础上,设计了一种多参数体征无线传感器,主要研究了多种传感器,如体温、心率血氧、运动等传感器,主控芯片的集成与数据接口,LoRa通信模块的数据通信,以及传感器的低功耗优化设计。对优化后的电路进行性能测试,休眠电流降至1μA左右。(2)采用时域与傅里叶频域变换两种方法,对比研究了心率的计算方法效率与精度,研究结果表明,频域变换计算心率具有更高的计算精度与效率;研究了三轴加速度变化与运动模型的关系,提出了一种阈值判断运动模态的方法。(3)对Lo Ra协议进行分析,优化节点与网关之间的通信算法,采用OTAA模式入网和Class A通信模式,借助Lo Ra网关完成对数据的上传,并对Lo Ra的通信距离进行测试,最长可达1000米左右;对设备休眠机制进行策略优化,实验结果表明,200m A·h电池条件下最长可工作42天左右。