实时监测饲养动物的设备的制作方法

1.本发明涉及一种实时监测饲养动物的设备。


背景技术：

[0002]“饲养动物”该词包括例如牛、绵羊、山羊、马、猪的哺乳动物，但也包括例如鸟类或家禽、鱼或贝类的其他动物。饲养一词是指在陆地或海上、建筑物内或封闭或露天的饲养空间、水产养殖或贝类养殖场内进行的动物饲养，无论涉及的生产类型如何，例如用于肉类、牛奶、鸡蛋、育种或其他目的。此外，它们可以是所述的家畜或野生动物，饲养是人类，为了自己的利益，管理一种或多种动物的生命的事实。
[0003]
由于根据所涉及的物种将数百或数千只动物聚集在一起的某些饲养结构的规模，这涉及持续的健康和经济监测，以优化生产同时保护动物和人类健康。因此，有必要为每只饲养的动物收集大量参数，这些参数根据相关的物种和/或生产类型而变化。作为非限制性实例，可以引用动物的识别和/或系谱，其在饲养结构中的位置，与该动物相关的生理参数如该动物或其他动物的温度、发情期、体重等作为参数。为了收集这些参数，已知各种使用电子装置来收集、存储和传输数据的设备。这些装置同样还允许在识别动物之后自动使用机器，例如自动浓缩分配器(dac)、自动牛奶分配器(dal)、自动称重机、挤奶机器人或者还有牛奶计量器。这些装置通常用于进行奶制品生产的奶牛场。
[0004]
在这些电子装置中，从wo-a-2012/125266已知一种在奶牛场的情况下监测牛的方法。识别装置位于饲养舍中且可以监测配备rfid标签的动物。与算法相关的动物定位使得通过模拟水和食物来源附近的运动来监测水和食物消耗成为可能。类似地，基于动物运动，可以定义发情指数和健康指数。us-a-2018/325382涉及一种带有温度传感器和环境温度传感器的牛耳标。数据被收集并传输到管理中心。还从usa-2020/0296936中认识了一种放置在动物识别带扣中的牛的位置传感器。根据动物的位置，诱导动物向指定区域移动。us-a-2018/0303063公开了一种通过安装在动物识别带扣中的gps信标来跟踪动物的解决方案。us-a-2019130728描述了一种数据收集解决方案，其通过rfid标签被传输到放置在农场不同位置的端子，所有者可以通过云或云计算机访问数据。其他设备，例如wo-a-2020129056所描述的设备，确保在指定位置检测动物并打开或关闭门，以管理动物的运动。wo-a-2020185255使用蓝牙和wi-fi来检查动物是否在分配给它的准确区域。au-a-2020204591公开了一种被反刍动物吞食的胶囊，它允许收集和传输与反刍有关的生理数据。ep-b-3071023涉及一种结合了uwb雷达的项圈，它允许收集关于动物生理参数的信息，该设备包括单独的发射和接收装置。由zoetis公司以名称销售的用于监测奶牛的系统也是已知的。该系统使用引入动物识别带扣的传感器并收集反刍、发情以及奶牛位置的耳朵运动特征，以便发出与动物状态相关的警报，该动物状态来自安装在饲养舍中的端子收集的数据。avery dennison公司还，以smartrac的名义，销售一种植入识别带扣中或在动物身上的rfid标签，它提供动物的所有识别和来源信息，包括与他的医疗相关的数据。
[0005]
因此，有许多基于电子和信息学的解决方案允许主人跟踪他的动物并优化它们的
管理，而动物和/或主人的运动最少。尽管此类解决方案可用于许多物种而不管所涉及的动物数量如何，事实仍然是收集和处理的信息不完整和/或特定于某个物种。现有设备一般适用于室外使用，不适用于如饲养舍等关闭或密闭空间。此外，对于某些物种的饲养，例如猪或家禽，数千个体聚集在有限的空间内，即使不封闭，现有系统的性能也相对有限，无论是收集的数据类型还是在数据本身的收集和处理，通常专门用于一种动物物种和/或给定的参数。


技术实现要素：

[0006]
正是针对这种需要，本发明提出通过提供一种用于实时监测饲养动物的设备来响应这种需求，该设备无论动物的数量和/或物种如何都可以使用，适用于以进化的方式收集和处理一个关闭或密闭的或至少是三维且有界线的空间内的，各种数据。
[0007]
为此，本发明旨在是一种用于实时监测饲养动物的设备，其包括至少一个适合于装备动物的数据收集构件，所述构件装备有至少一个生理或物理化学数据传感器，将由所述传感器收集的数据通信和传输到至少一个传输和接收数据的固定构件的通信和传输装置，所述传输和接收数据的固定构件被连接到至少一个处理收集到数据的远程模块和控制模块，其特征在于每个数据收集构件以不可拆卸的方式装备有rfid(射频识别)类型的唯一识别数据存储元件、数据收集构件装配的至少一个作为动物生理数据的体温的传感器、与至少三个传输和接收数据的固定构件进行uwb(超宽带)通信的至少一个通信装置，所述至少三个传输和接收数据的固定构件构成数据收集构件在限定的三维空间中的三维定位装置，并且其特征在于每个用于传输的固定构件配备有至少一个作为物理化学数据的在数据采集构件所在的限定三维空间中的环境温度的传感器。
[0008]
因此，得益于本发明提供一种实时监测动物的方法，可以监测多只动物，无论它们的数量、它们的种类和/或它们所处的地方，在饲养舍的室内或室外，但在所有情况下都是在限定的三维空间中，这是通过同时集成有关每只动物的数据和有关每只动物的环境的数据来实现的。uwb使用至少三个维度的位置确保了数据收集构件的高定位精度，因此事实上当动物配备了数据收集构件时，是动物的位置精度。此外，唯一的识别数据确保对每只动物进行个性化和安全的监测。这些数据被收集、处理并允许用户根据饲养条件和/或动物采取行动，如有必要，无需出现在饲养点。
[0009]
根据本发明的有利但非强制性的方面，这样的设备可以包括以下特征中的一个或多个：
[0010]
该设备包括至少一个作用于动物的所谓活动的构件。
[0011]
该设备包括至少一个作用于三维空间的所谓活动的构件。
[0012]
远程数据处理模块被托管在云端或云计算技术中。
[0013]
远程数据处理模块与学习模块相关联。
[0014]
控制模块与所述模块的远程控制终端相关联。
[0015]
该设备包括与至少一个传输和接收数据的固定构件进行通信的读取模块。
[0016]
读取模块与至少一个作用于动物或作用于三维空间的活动的构件进行通信。
附图说明
[0017]
通过阅读以下仅以非限制性示例的方式给出并参考附图进行的描述，本发明将被更好地理解并且其他优点将更清楚地显现，其中：
[0018]
图1是根据本发明的实施例装备有数据收集构件的非写实动物，这里是猪，的侧视图，
[0019]
图2是图1的数据收集构件，大比例放大俯视图，以及
[0020]
图3是根据本发明一个实施例的方法，该装置的使用示意图。
具体实施方式
[0021]
本发明特别适用于在限定的三维空间，特别是关闭和封闭的空间，通常是饲养舍中饲养动物，应该理解本发明也可以在室外使用，因此用于开放空间，只要三维空间被确定。在封闭空间的情况下，饲养舍通常可以容纳数百甚至数千只动物。这些动物是为了它们的肉或奶、蛋、毛皮或其他而被饲养的。目前的饲养越来越合理化和工业化，生产必须在最短的时间内以最佳产出完成，在尊重各种法规的同时保护动物的健康和良好状态。许多动物被集中在一个限定的空间中，尤其当它是封闭时，会产生健康和环境限制，这需要，在工作人员编制人数有限的情况下定期的动物监测和饲养条件的日常管理。
[0022]
图1描绘了动物1，在这种情况下是一头猪，配备有数据收集构件2，在这种情况下是一个耳带扣。可以轻易理解本发明可被应用于牛、山羊、绵羊、马、家禽、鱼、家畜或非家畜，因此适用于任何需要在饲养区、繁殖区、生活区被监测的动物，无论该区域是否开放或封闭的，户外的或室内的，只要该区域是三维的和限定的。因此作为非限制性实例，可以引用密集式或松散式或半自由式的猪、牛或家禽的饲养、马或羊的饲养，这些动物仅在特定时期被聚集在指定地点，海上或淡水中的水产养殖盆地，野生动物公园或保护区、野生动物养殖场或任何通常有大量需要管理和监测的动物的限定区域。然后可以理解，如图所示，该装置可以是固定在动物耳朵上的带扣，但也可以是固定在动物身体上的一个项圈、环圈或标签。在所有情况下，装置的形状、重量、尺寸和/或构成材料都适合动物及其环境。
[0023]
在此，在所示实施例中，带扣2包括在猪1的耳朵4上的固定挂耳3。如图2所示。以本身已知的方式，固定通过将耳朵夹在带扣2的两个组成部分之间来执行。举例来说，在图2中，挂耳3的自由端5设置有孔6，用于固定在挂耳3上的杆7的自由端的用力插入。杆7和端部5之间的连接是永久性的，就像铆钉一样，杆7穿过动物耳朵上设置好的穿孔。作为已知且未示出的变体，其他固定模式被提供，例如，带扣是被放置在动物1的耳朵4每一侧的两个相似部件或者挂耳是刚性的并且该孔被设置在位于动物1的耳朵4的另一侧的另一部分上。在所有情况下，杆被插入动物耳朵上实现的穿孔中并且最后带扣2的固定是最终确定的。无论是否意外，都不可能在不破坏带扣或伤害动物的情况下从动物耳朵上取下带扣。
[0024]
带扣2的活动部件8，在所示示例中，由对环境条件不敏感并且对电磁波是惰性的刚性材料矩形部件构成。这例如是热塑性聚氨酯或tpu。
[0025]
通常，在用于猪的情况下，部件8具有足够的尺寸和厚度，长度在30mm到100mm之间，宽度在25mm到50mm之间且厚度在3mm到18mm之间，以允许将识别、定位和收集生理或物理化学参数的各种元件插入材料中。特别的是，根据本发明，部件8包括一个数据通信和传输装置或天线9。这样一种装置至少使用uwb(超宽带)技术。这是一种使用宽频谱的无线技
术，即根据相关监管机构的不同，带宽至少为250mhz，或者甚至至少为500mhz。这里，带宽在3.1ghz和10ghz之间。uwb技术具有低功耗和高可靠性。除了用于数据传输之外，uwb还用于实时定位和监测对象。uwb定位系统，在建筑物内部和外部，提供至少30厘米甚至在某些情况下在5厘米和10厘米之间的精度，并且这是在二维或三维上。因此可以，在封闭或不封闭的限定的空间中，知道并监测带扣2的位置，因此事实上是配备有带扣2的动物1的位置，这与表面，例如饲养舍的地面有关，还与空间的体积有关，因此能够知道带扣是在地面上还是在饲养舍的高处。这种可能性适用于在多个层级上进行饲养的建筑物。此外，uwb的传输受障碍物影响较少或不敏感。因此，构成建筑物的或存在于饲养空间中的材料对数据和通信的传输，因此对带扣2的定位几乎没有影响。在另一个实施例中，数据通信和传输装置，除了使用uwb技术之外，还使用了频率在2.4ghz和2.483ghz之间的ble(蓝牙低发射)技术。ble技术具有低功耗和易于实施。此外，蓝牙的使用允许使用智能手机作为读取装置。然而，定位精度远低于uwb，这将其使用限制在不需要精确定位动物和/或不考虑动物运动动态的配置中。此外，对于用放置在带扣几厘米处的读取器进行所述的近距离识别，还可以与nfc技术相关联。该技术被用于给带扣的某些元件重新编程和/或给能量存储装置，通常是植入带扣中的电池充电的接口。
[0026]
为了在封闭或非封闭的限定空间中执行装置9的定位，装置9的位置是相对于已知的并固定的地理参考来定义的。在当前情况下，为了进行三维定位，根据本发明，需要至少三个固定参考点。这里的固定术语必须理解为在测量过程中参考点没有移动。一旦该测量或一系列测量被做完，就可以将参考点移动到另一个位置，例如当动物被移动到一幢新的饲养舍时的另一幢饲养舍。在一种变体中，这些点以确定的方式存在于动物已经或将要占据的每个空间中。这些参考点，也称为端子、锚或信标，通过测量信号的传播时间来评估装置9相对于所述参考点的距离和方向，这允许通过三边测量法来计算装置9的位置。参考点有利地集成到端子10中，如图3所示。有利的是，端子10被放置在动物不能直接接触它们的地方，以避免端子被动物损坏的风险。为此，它们，例如，被放置在高于动物的位置。在另一个实施例中，端子10从若干装置9接收数据，以便同时管理多个构件2。在未示出的变体中，参考点由专用于或集成到除端子10之外的另一物体中的盒体构成。在所有情况下，在本发明的上下文中，参考点具有已知的地理位置。这里，端子10由刚性材料制成，对环境条件惰性，抗冲击，抗可能的动物咬噬和相对于它接纳的电子组件惰性。通常，端子10由pvc(聚氯乙烯)、pu(聚氨酯)或丙烯酸制成并且其尺寸适合于它接纳的组件和它被放置的空间。
[0027]
带扣2还接纳识别数据存储元件11。这里元件11是一个rfid(射频识别)类型标签。rfid标签允许将识别数据存储在与rfid天线相关联的电子芯片上，该天线允许与专用rfid读取器交换数据。rfid标签的读取距离根据所使用的读取器，一般在一米到十五米之间变化。这里，读取器或者是移动读取器12，或者是有利地纳入端子10中的固定读取器。标记为11的rfid标签中包含的识别数据是唯一的且不能被修改。它们因此针对携带带扣2的动物1是特定的，当然前提是带扣2被固定在动物1上。为了保证rfid标签的唯一性并且不可重复使用，该标签被放置在带扣的一部分中，例如，该部分当动物被杀死或屠宰时将被破坏。因此，rfid标签被放置在带扣的挂耳3中，当动物死亡或屠宰期间，这个挂耳被切断。
[0028]
带扣2还包括至少一个与配备有带扣2的动物1有关的生理数据的传感器13。这是配备带扣2的动物体温的传感器。有利的是，它是通过在带扣2的固定区域处与动物的皮肤
接触的温度传感器。应当理解，带扣2可以包括旨在收集与动物有关的其他生理数据的其他传感器。作为非限制性实例，这可以是心率、通过多普勒效应测量的动物脂肪水平、通过血氧计测量的血液中氧水平、热量检测、初始泌乳或其他。放置在带扣2中的这些传感器可以与放置在动物上的其他地方，例如在颈部、腹部或其他周围的其他传感器或数据收集装置相关联。在所有情况下，传感器13和其他传感器都适用于要测量和要收集的数据以及动物。
[0029]
带扣2中存在的各种元件，即通信装置9、rfid标签11和传感器13被布置在带扣2的主体中，以便在任何有意或无意的破坏，例如当动物在坚硬的表面上摩擦时，在被咬噬和恶劣环境条件下得到保护。此外，为了避免任何干扰，带扣2上每个元件9、11和13的相对位置被确定。换言之，带扣2上的元件9、11、13的布局适合于存在的元件的数量和/或类型以及带扣2将处的环境。带扣2的某些组成元件，当作为活动元件时，例如传感器13，需要能量才能运行。因此，即使配备有能量存储装置(例如纽扣电池类型的电池)的带扣2的寿命是几个月，也可能需要对带扣进行再充电。这例如通过感应或通过其他本身已知的技术来完成。在另一个实施例中，使用通过nfc的可充电电容。
[0030]
该设备还包括与动物1生活繁衍的三维空间相关的至少一个物理化学数据传感器。在这种情况下，这些传感器中的至少一个是温度传感器14，例如被放置在端子10上或者在远离端子10的另一个点上，但在所有情况下，在代表指定空间的环境温度的位置上。湿度传感器、光度传感器、如co2、nh3、no
x
、ch4或其他气体的气体检测传感器或可能影响动物或存在于动物附近的人的健康或行为或甚至三维空间的其他物理化学数据传感器，可以装配一个或多个端子，或者可以被放置在专用区域，如图3中的编号15所示。
[0031]
同样地，动物所在的空间可以包括动物上和/或空间中存在的环境条件下的活动的构件。这些构件在参考编号150下示意性地被表示出来。“活动的(active)构件”的表述，表示，例如卫生或医疗处理分配器、称重板、喷雾器、风扇、抽气机、散热器、灯、用于打开和关闭门的装置、百叶窗、饲料和垃圾分配器、自动清洁或浇水构件、挤奶机器人、限制器或其他本身已知的装置。在所有情况下，传感器15和/或活动构件150适于至少与移动读取器12传输和/或接收通信。可以理解该读取器12，例如平板电脑、智能手机或特定读取器，允许接收和传输数据且，事实上，允许生成对它与之通信的各种元件，即传感器15，活动构件150或者还有存在于端子10中的元件，的指令。
[0032]
该设备还包括至少一个中央控制模块16。后者被有利地放置在动物不容易达入的区域中。因此，模块16远离动物所在的三维空间，例如在一个或多个饲养场的管理专用区域中，这个区域可以距饲养区数公里远。端子10和控制模块16之间的通信根据双箭头f10通过有线或无线方式进行，例如通过3g/4g/5g、ltu、cat 5/6网络。
[0033]
根据双箭头f16，控制模块16还与制终端17进行有线或无线通信。终端17例如是计算机、平板电脑。可以理解终端17可以位于与模块16相同的区域，也可以与模块16相距几公里远。除了与终端17通信之外，为了存储和归档目的，模块16还根据双箭头f18，与在图3中编号为18的云计算技术交换数据。为了记忆，云一词是指计算技术服务，例如存储、联网、计算应用程序的供应，由互联网接入提供商通过互联网实现。终端17还可以，根据箭头f17，重新获得存储在云18中的计算技术服务和/或数据。
[0034]
根据图3所示的实施例，该设备还可以包括学习模块19，其根据双箭头f19通过与云18交换数据，允许丰富云18中存在的数据和计算技术服务。有利的是，模块19实现来自人
工智能领域的算法。
[0035]
现在参考图3描述设备的操作。作为本发明的目的的设备包括至少一个附接到动物1的数据收集构件2，布置在专用于饲养至少一种动物的限定空间中的三个位置的至少三个参考点或端子10，这些位置的地理坐标和高度至少在动物出现在该空间时是已知的并且是不变的。因此，至少在监测专用空间中动物的时期，端子10是不动的。每个收集构件2，这里是耳带扣，根据箭头f2，与每个端子10通信，以通过存在于带扣2中的通信装置9，因此通过uwb和/或ble技术来传输数据。具体地，根据箭头f2，rfid标签11中包含的动物的识别数据以及至少由传感器13采集的动物1的体温通过uwb和/或ble发送到离动物最近的端子2。这种数据交换可以在移动读取器12的作用下，例如以已知的且定期的间隔，但也可以根据要求，自动完成。换言之，设备的用户根据需要收集存在于一个或多个专属饲养空间中的一种或多种动物的数据。实际上，根据双箭头f12，相同的读取器12或智能手机可以与多组端子10或与多个远程饲养空间进行通信，如果需要的话可同时进行。因此，一个人可以远程监测和管理数百甚至数千只动物和/或几个饲养空间。根据双箭头f150，读取器12还可以与存在于饲养空间中的活动构件150交换数据。这些活动构件将在读取器12的作用下，执行与一种或多种动物1和/或它们的环境有关的行为。例如，食物分配、健康或兽医治疗、开门、启动通风、空气过滤、雾化、照明、加热、分配食物或水、启动挤奶机器人、称重或任何其他作用于动物和/或其环境以优化其饲养条件和/或其生物学参数的行为。在另一个实施例中，饲养空间容纳多个动物物种或相同物种但处于不同发育阶段的动物。举例来说，可以列举在同一空间中成年动物和幼年动物一起饲养，绵羊和山羊一起，鹅和鸭一起。在这样一种配置中，每个动物物种或动物的每个指定发育阶段，例如成年和幼年，与给定的但存在于相同空间中的端子10和/或传感器15和/或活动构件150相关联。
[0036]
为了优化其行为，读取器12，通过根据双箭头f12和f15的连接，间接接收来自传感器15并通过端子10转传的数据。由安装在端子10上的传感器14收集的数据也被使用。可以理解，根据传感器的类型和/或根据饲养的动物的类型和/或饲养条件，所收集的数据是可变的。然而，该设备系统地考虑了一方面由传感器13采集的动物体温和另一方面由传感器14采集的三维饲养空间中的环境温度的数据，无论各种传感器收集的其他数据。
[0037]
根据双箭头f10，收集的数据，因此至少是身体和环境温度，由端子10传输到中央控制模块16。该模块16，包括计算装置，因此包括用于相关动物及其饲养的特定算法，一方面通过链接f18将数据传输到云18中，这用于存储目的，并且根据一个非强制的实施例用于自动学习目的，通过专用模块19传输。因此，可以根据饲养空间中存在的动物的需要和/或行为永久地调整与饲养条件有关的机器自动操作。
[0038]
控制终端17，可以远离或不远离控制模块16，它允许至少一个用户了解收集和/或存储在云18中的数据，引发操作，这通过连接f16和f17作用于控制模块16。用户还可以计划对动物、饲养条件或饲养产品的收集和/或增值的未来操作。作为示例可以列举，食物、药品的分配，饲养空间温度、湿度的调整，产品、材料订购的触发，以屠宰或转移到另一个饲养空间为目的对动物提供的产品(如牛奶或鸡蛋)或动物本身的收集初始化。饲养舍内超出设定温度的情况下，某些操作可通过打开风扇或雾化器来被自动执行。
[0039]
在所有情况下，每只动物的生物参数和在饲养空间的位置始终被监测，这得益于至少三个端子10的精确地理定位。所使用的技术允许小于一米的最佳定位精度，它根据三
个轴，无论空间中存在的动物数量有多少。
[0040]
本发明允许，独自一个人连续地并远程地监测和管理一个或多个容纳数百只动物的封闭或开放的饲养空间，这具有广泛多样的物理化学参数或生物学参数，这些参数很容易被修改。因此，本发明的目标设备可以，如图所示被实施在养猪场中，也可以在绵羊、山羊、牛、兔、家禽或鱼类饲养场中。也可以将其实施在封闭但开放的动物饲养公园中，例如绵羊、山羊、牛、马公园或实施在野生动物或猎物上。