远程监控系统的制作方法

远程监控系统的制作方法
【专利摘要】一种系统包括在低功率和/或短距离传输链路下传输数据的传感器，以及一个或者多个与传感器无线通信的协调器。所述协调器将经由低功率和/或短距离传输链路接收的信号转换至较长距离传输链路。基站经由较长距离传输链路与所述协调器无线通信，使得由传感器产生的数据经由协调器转移至基站。
【专利说明】远程监控系统
[0001]本申请主张于2011年11月30日递交的美国临时申请61/565，357的利益，其全部内容通过引用并入。

【技术领域】
[0002]本发明提供用于远程监测传感器的系统，尤其是用于远程监测对象动物体温的系统。

【背景技术】
[0003]在过去的25年，许多西方国家见证了在乳畜业执业的兽医角色的重大变化。直到1970年代，兽医们的工作重点是:对个体的、临床患病动物进行治疗，以及只有当奶农觉得特定奶牛需要照料时他才请兽医-这是兽医被动照料的时代。
[0004]然而到了 1970年代初，情况有所变化。英国和澳大利亚最早出台牧畜生育计划，而后短期内西方其他国家也相继出台。这些计划代表了把兽医服务提供给奶农的一个转折点。这些计划的出台主要由于乳畜群的平均规模急剧增加，奶农试图在收入和成本之间的经济利润持续降低时逐一提高劳动生产率，这样就造成奶农花费很少的时间来照料单头奶牛。结果会导致尤其涉及健康和生育等众多问题的出现。
[0005]大概1990年代末在一些西欧国家、澳大利亚以及北美在乳畜行业有了进一步的发展。关于牧群健康计划的协议包括三个核心要素:(I)对于动物、农场环境、农场管理和农场数据的常规监测，(2)对问题的分析以及对即将发生问题的识别，(3)预防措施的引进。当动物出现特别症状和体征或者农场系统偏离可接受的、预设的标准时，对于兽医实现“监测”他或她的任务应该能够轻易地和快速地识别出来。当监测动物时评估一些参数。在所有情况中，重点是早期识别和对预定范围的目标数据的偏差进行跟踪，以及向奶农提供关于动物表现的基本信息。
[0006]这些系统中的监测通过三种方式之一进行:对农场和动物的总体检查，可以通过对每个动物打分，或者可以通过对流行病学调查而制作出概率图。这些不同方法的实例可以在文献中找到。最值得注意的是，1990年代后期风险管理成为农场一个比较突出问题。
[0007]这些系统有个共同的难题是监测大型牧群，以及当基于人为观察时显著不一致。许多用于监测与健康和生育相关的参数(如温度)的系统已被提出。实例在下列专利和出版物中可被找到:2010/0261981 ;6，773，405 ；2002/0010390 ；2008/0312511 ；2002/0154015 ;6，113，539 ;7，164，361 ；2002/0010390 ;7，026，941 ;6，664，897 ；2010/0160809 ；2009/0187392 ；2003/0137431 ;和 2004/0233971。
[0008]这些系统有许多常见的缺点。第一，来自系统的数据传输不可靠以及在牛舍和饲养场环境很难实现。第二，许多系统依靠的是无线射频技术(RFID)，而这种技术要求专用设备必须安装在被监测动物的附近。第三，温度传感器本身不可靠并且一般不适合大规模使用。

【专利附图】

【附图说明】
[0009]图1提供了本发明系统的示意图。
[0010]图2提供了本发明标识物的侧视图。
[0011]图3提供了本发明标识物的俯视图。
[0012]图4提供了本发明标识物的示意图。
[0013]图5提供了本发明处理流程的示意图。
[0014]图6提供了由相比于流动阴道设备(hobo vaginal device)的本发明标识物来确定温度相关性的曲线图。
[0015]图7提供了由相比于流动阴道设备的本发明标识物来确定温度相关性的曲线图。
[0016]图8提供了由相比于流动阴道设备的本发明标识物来确定温度相关性的曲线图。
[0017]图9提供了测得温度与单头奶牛疾病的关系图表。

【发明内容】

[0018]本发明提供一种用于远程监测传感器的系统，尤其是远程监测对象动物温度的系统。
[0019]在一些实施例中，本发明提供的系统包括:多个传感器配置为在低功率和/或短距离传输链路上传输数据；一个或多个协调器与传感器无线通信，协调器配置为将经由低功率和/或短距离传输链路接收的信号转换至较长距离传输链路；并且基站经由较长距离传输链路与一个或多个协调器无线通信，使得由传感器产生的数据经由协调器转移至基站。在一些实施例中，低功率和/或短距离传输链路使用802.15.4信号。在一些实施例中，较长距离链路选自包含蜂窝网络和使用802.11协议传输链路的组。在一些实施例中，系统配置为在任何给定时间仅有一个传感器传输数据至协调器。在一些实施例中，所述的传感器选自包含以下设备的组:时间传感器、温度传感器、湿度传感器、磁场传感器、电压传感器、电流传感器、噪声传感器、压力传感器、电子开关、生物传感器、PH传感器、运动传感器、化学传感器、病原体传感器、细菌传感器、应变计、紫外线传感器、近程式传感器、流量传感器、气体传感器、成像设备、加速计和回转仪。
[0020]在一些实施例中，本发明系统包括:多个可附着至动物的标识物，标识物配置为在低功率和/或短距离传输链路上传输数据至协调器；一个或多个协调器与标识物无线通信，协调器配置为将经由低功率和/或短距离传输链路接收的信号转换至较长距离传输链路；以及基站经由较长距离传输链路与一个或多个协调器无线通信，使得由标识物产生的数据经由协调器转移至基站。在一些实施例中，低功率和/或短距离传输链路使用802.15.4协议。在一些实施例中，较长距离传输链路使用802.11协议。在一些实施例中，标识物包含一个或多个传感器用来产生将转移至协调器的数据。在一些实施例中，传感器是温度传感器。在一些实施例中，温度传感器是鼓膜温度传感器。在一些实施例中，标识物与一个或多个传感器无线通信，传感器产生将要转移至协调器的数据。在一些实施例中，传感器是温度传感器。在一些实施例中，所述基站配置为分析经由协调器从温度传感器接收的温度数据，来识别患病动物或发情期动物的特征并且警示系统用户特定个体正呈现这些特征。在一些实施例中，系统配置为在给定时间仅有一个标识物传输数据至协调器。
[0021]在一些实施例中，本发明提供一种可附着至动物的标识物，包括温度传感器；外壳封闭组件用于解释、读取和存储从温度传感器接收的温度数据；低功率/短距离发送器用于传输温度数据；以及视觉指示器能够被远程激活。在一些实施例中，所述温度传感器是从外壳伸出的在挠性轴上的鼓膜传感器。
[0022]在一些实施例中，本发明提供了一种可附着至动物耳朵的标识物，包含:阳部件，包括温度传感器和外壳封闭组件用来解释、读取以及存储从温度传感器接收的温度数据；低功率/短距离发送器用来传输温度数据；以及视觉指示器能够被远程激活，从其外壳延伸出两个杆部，每个杆部包括在其远端的头部；阴部件包括两个套筒，其中套筒被定位来接收其中一个杆部的头部，使得阳部件可牢固地附接至动物耳朵内的阴部件。在一些实施例中，温度传感器是从外壳挠性轴伸出的鼓膜传感器。
[0023]在一些实施例中，本发明提供监测期望对象的方法，包括:提供如前所述的系统；关联传感器与期望对象；并且经由基站监测期望对象的至少一个参数。
[0024]在一些实施例中，本发明提供监测多个动物温度的方法，包括:提供如前所述的系统；关联标识物与多个动物；和经由基站监测多个动物的温度。
[0025]在一些实施例中，本发明提供识别在动物群中需要治疗的动物的方法，包括:经由温度传感器系统监测多个动物的温度；和识别需要治疗的动物，其中在6到24小时内单个动物的核心体温变化超过华氏1.5度时表明动物患病。在一些实施例中，环境温度的变化来调整动物核心体温变化。在一些实施例中，动物核心体温变化超过华氏2.0度。在一些实施例中，所述疾病是牛呼吸道疾病。

【具体实施方式】
[0026]本发明提供用于远程监测多个传感器的系统。本系统优选包括多个传感器，这些传感器设置为将数据传输至在低功率和/或短距离射频链路上的协调器。传感器可被用于提供关于多种参数的数据，这将在下文中详细阐述。一个或者多个协调器优选通过无线方式与传感器通信。协调器被设置为将经由低功率和/或短距离传输射频链路所接收到的信号转换至较长距离传输链路。基础计算站优选经由较长距离传输链路来与一个或者多个协调器通信。在一些优选的实施例中，低功率和/或短距离射频链路传输使用IEEE802.15.4协议。在一些优选的实施例中，较长距离传输链路使用多种频率或者蜂窝网络的IEEE802.1lff1-Fi信号。在一些优选实施例中，系统被设置成仅有一个传感器在任何给定的时间(分时间片(time slotting))传输数据，其目的是减少因数据包冲突造成的数据包丢失。
[0027]本系统使用下列各种传感器和设备(包括但不限于):时间传感器、温度传感器、湿度传感器、磁场传感器、电压传感器、电流传感器、噪声传感器、压力传感器、电子开关、生物传感器、pH传感器、运动传感器、化学传感器、病原体传感器、细菌传感器、应变计、紫外线传感器、近程式传感器、流量传感器、气体传感器、成像设备、加速计、回转仪以及两种或两种以上这样的传感器的组合。
[0028]在一些实施例中，本发明的远程监测系统用于监测如动物体温的物理参数。本发明的一个优先实施例在图1中示意性地描述。参照图1，系统(100)优选包括附加在动物(105)的多个标识物(102)。在优选实施例中，标识物通过无线方式与一个或者多个协调器
(110)通信。在优选实施例中，标识物与协调器(110)之间的无线通信经由短距离射频链路(数据)进行。协调器(110)转而与基站(115)无线通信。
[0029]在优选实施例中，在协调器(110)与基站(115)之间的无线通信经由较长距离射频信号进行。因此，协调器(110)的一个功能是与标识物进行无线通信并将短距离射频链路(数据)转换成较长距离射频链路信号以及通过无线保真(W1-Fi)网络将数据传输到基站(115)。在一些实施例中，如果时间戳不是从标识物接收并没有在范围内连同其他传感器标识物数据编译数据，那么协调器将数据转换成时间戳。在进一步的实施例中，协调器被编程为运行一种算法来确定何时通过长距离无线电天线向基站周期性地传输数据。
[0030]基站(115)优选包括设置了具有协调器服务器(120)和客户服务器(125)计算机。在优选实施例中，协调器服务器负责响应来自系统中协调器的服务请求并且优选作为在基站上运行的套接字服务器来实现。协调器服务器优选配置成侦听在指定端口上的TCP连接。
[0031]客户服务器(125)优选设置通过无线方式与客户端设备(比如计算机130)通信的接口。其他合适的客户端设备包括但不限于，如移动计算机设备(PAD和平板电脑)以及蜂窝设备。基站优选包含可以同时存储和分析多个(如数十、数百或者数千)单独标识物的数据的软件。在优选实施例中，该软件用于利用算法对体温数据进行分析，这种算法设计用来揭示动物健康状况不规则的特性并来警示系统用户注意显现这些特性的特定个体。该软件优选进一步提供至移动计算机设备(如PAD、平板电脑或蜂窝设备)的、以电子邮件或文本信息或其他合适的信息格式为形式的自动警示通知。
[0032]在一些实施例中，协调器被配置成建立与基站的连接。在进一步的实施例中，一旦建立了连接，协调器作为主机来引导所有通信。因此，协调器配置成传输指令到协调器服务器。在传输一指令之后，协调器服务期被配置成，如果指令被成功传输，则传输确认至协调器，如果指令传输失败，则传输非确认至协调器。在一些优选实施例中，协调器被配置成确保标识物数据转移至基站并且同步内部数据和系统剩余数据。
[0033]协调器优选被配置来发布多种指令到系统，这些指令包括但不限于:请求加入指令、标识物数据报告、请求计算、标识物激活报告、请求时间同步、标识物指令报告、请求新标识物列表、请求标识物指令列表、响应形式、请求协调器待处理数据，以及协调器数据报生口 ο
[0034]请求加入指令由想要加入网络并接收设置参数的协调器发布。协调器优选知道网络的SSID、密码和TCP/IP参数，以便成功发布此指令。在收到该指令后，基站确定该协调器是否已经在系统中注册。如果已经注册，产生确认响应(ACK)和指定的参数。否则，产生非确认响应(NAK)。
[0035]标识物数据报告由协调器发布来报告来自标识物的温度采样。伴随该指令的数据包括包含一种或多种下列参数的数据包:标识物识别、时间、温度读数(例如，鼓膜温度读数)、环境温度、用于由标识物测算的接收到的协调器信息的链路质量、用于由协调器测算的传输数据的链路质量、需要自标识物传输数据到协调器的意图数量、以及标识物电池剩余容量。基站添加采样记录至目前携带含有所需数据的指定标识物的动物。然后由基站产生ACK响音。确认但不存储重复记录。
[0036]请求计算指令由协调器发布用来请求等待由系统激活的新标识物的数量和等待与指令一起被传递的标识物的数量。在接收到该指令后，基站将发送当前计数值。协调器进而利用这些计数值立刻在稍后请求实际数据。标识物激活指令由协调器发布用来表明标识物已经被分配指定的时隙并且应该从新标识物列表中移除。请求时间同步指令由协调器发布用来请求当前时间。标识物指令报告由协调器发布用来表明标识物已经接受指定的指令并应该从标识物指令列表中移除。请求新标识物列表指令由协调器发布用来请求新标识物列表的任意子集。请求标识物指令列表指令由协调器发布用来请求标识物列表中的任意子集。请求协调器待处理数据指令由协调器发布用来请求任何待处理数据。协调数据指令由协调器发布用来发送状态信息，优选为剩余电池容量和关于协调器运行的其他数据。
[0037]本发明的系统，包括标识物、协调器以及基站，优选配置成提供用于监测标识物的最大覆盖区域。在一些实施例中，协调器被布置为在将提供期望覆盖水平的模式中。在一些实施例中，协调器被编程以允许网络之间的匹配使得扩大覆盖范围或者提高WiFi信号到基站的范围。来自单独标识物的数据优选由协调器经由最佳信号质量路径转发至相邻的信标或直接至基站。
[0038]在一些实施例中，该系统进一步提供用于确定标识物(以及相关动物)位置的协议。在这些实施例中，驻留在基站的软件利用来自多个协调器的三角测量来确定标识物位置的象限以允许用户开始搜索在其位置一般区域的标识物。通过使用在此领域内的多种协调器，该系统能确定基于每个协调器的信号水平读数来确定传感器的大致位置。协调器可以直接与基站通话或者传递来自附近的协调器的信息至基站或者传递来自基站的信息至附近的协调器。
[0039]在本发明的一些实施例中，远程监测系统包括可固定到动物身体的标识物。本发明标识物优选包括传感器用于提供与如动物温度等参数相关的数据。在一些实施例中，传感器是被配置成用于测量动物鼓膜温度或耳道温度的温度传感器。因此，在一些实施例中，本系统的标识物包括温度传感元件，其从标识物延伸出来，当标识物被固定到动物耳朵时，使得该元件被插入到动物耳朵的期望位置。在一些实施例中，所述温度传感器位于挠性轴的远端。在一些实施例中，设置温度传感器使得动物鼓膜温度可以被测到。标识物进一步优选包含计算机芯片、用于发送和/或接收信号的天线以及电源。在优选实施例中，这些组件被封装在密封的或者可密封的防风雨外壳内，用来防止该组件遭受雨、雪和灰尘环境的影响。在进一步优选实施例中，标识物包含一个或者多个可由系统激活的视觉指示器。适合的视觉指示器包括但不限于如发光二极管(LED)这样的灯。在一些实施例中，标识物包括视觉指示器，该视觉指示器具有一种或多种颜色或者如闪烁模式的信令模式。
[0040]在优选实施例中，本发明的标识物可固定到动物，优选到动物的耳朵上。参照图2，本发明的标识物(200)优选包括阳部件(205)和阴部件(210)。阳部件(205)优选包括至少一个杆部(215)，其从阳部件(205)的面220上凸起。所述的杆部(215)在其远端包含头部(未示出)，其与阴部件(210)啮合使得标识物牢固地附着在动物耳朵上。在一些实施例中，头部包含本领域公知的硬质嵌件材料。在进一步的实施例中，涂抹工具(applicatortool)的销可插入通过杆部(215)的中空孔(未示出)，与硬质嵌件啮合来施加驱动力至硬质嵌件。在一些优选实施例中，标识物(200)进一步包括传感器(225)(例如温度传感器)，其从阳部件(205)处延伸。传感器(225)优选包括在轴(235)端部的传感元件(230)。轴(235)优选为挠性的。图3提供了本发明的标识物300的俯视图。在一些实施例中，阳部件(305)还包括用户可见的标记(310)。在一些实施例中，此标记可以是本领域公知的数字或文字系统。在进一步优选实施例中，此标记是一个或者多个可远程激活的视觉指示器(例如LED)，其是可见的以使得用户在测试标识物或者对动物展示标识物时可观察到该视觉指示器。
[0041]再参照图2，阴部件210优选包括至少一个套筒组件230，其通过卡锁设置接收阳部件205的头部，使得头部保持在套筒内。该套筒优选包括至少一个位于临近其一端的外围凸缘。通过此端，头部被促使通过一开口。进一步包括可通过开口的内腔，其构造成用于接收阳部件的头部。限定开口的壁优选包括许多突起用来啮合头部，以致一旦头部已经被促使通过开口进入内腔，头部被啮合，使得头部不会穿过开口而撤回。
[0042]本领域已知的各种其他方法用于将标识物固定在动物的耳朵上，并且在本发明的范围之内。
[0043]在优选实施例中，本发明的阳组件205包括两个杆部和头部排列设置来对应于阴组件210上两个套筒排列设置。这种双重排列设置允许标识物固定在动物耳朵的期望方位上，以使得传感器225可被正确地定位在动物的耳朵里(例如传感器延伸进入耳朵使得传感器的远端临近鼓膜)。
[0044]图4提供了本发明标识物的阳组件400的示意图。阳组件400优选包括外壳405。外壳405优选为防水或耐风雨的。在一些实施例中，夕卜壳405是由可永久地或可逆地哨合的顶部部分和底部部分组成，形成防风雨或耐风雨的外壳。在一些实施例中，阳部件400包括电源410 (如电池)、计算机芯片415、天线420以及RF发射器/接收器，这些封装在外壳405内。在一些实施例中，阳部件400还包括一个或者多个视觉指示器425 (如LED)，其在外壳405上可见，使得视觉指示器425在用户测试标识物或者对动物展示标识物时可被观察到。视觉指示器优选经由与上述基站和协调器进行无线通信来远程激活。在一些实施例中，用户可以选择使用用户设备来开启或关闭视觉指示器，或者如果满足特定的参数(如温度升高)，视觉指示器可由基站自动地开启或者关闭。在一些实施例中，阳部件400还包括从外壳405延伸的传感器430 (例如温度传感器)。
[0045]因此，在优选实施例中，本发明的标识物包括防水外壳，其包含RF发射器/接收器、温度探头和电源。这些组件一同工作来获取动物的体温，并经由协调器将此体温和其他重要信息传输至基站。标识物也可优选被编程用来发送信号强度和剩余电池量至协调器。
[0046]图5提供的是本发明的处理流程500的示意图。参照图5，多个标识物505与一个或者多个协调器510无线通信。从协调器505收集的数据515在数据库520中被整理。数据随后可通过任何合适的用户接口被汇报。如上所述，单独标识物将被附加至动物的一只耳朵上，其具有伸出标识物壳体外的热敏电阻探头，该探头进入动物的耳道并靠近鼓膜。标识物包括在标识物壳体内部的电子电路，以及用来解释、读取、存储和发送来自热敏电阻的温度数据至协调器。标识物上的视觉指示器能够由基站在预定时段和意在使在场地内的标识物位置更容易被定位时开启(例如，连续或闪烁信号)。这样的“定位”行动是在系统和/或标识物异常(如标识物内升高的温度或者低电量剩余)的情况下是必要的。
[0047]本发明的标识物包括可编程的计算机芯片和为了方便操作，以及优选可预编程以方便运行。在优选实施例中，标识物在三种不同模式的其中一种模式下运行:工厂初始化、适用期睡眠模式和主动模式。
[0048]关于工厂初始化，在电池与设备连接以后，该设备将在主动模式下充电预定的时间段(如大约10分钟)，在此期间它将进行测试/初始化程序，该程序包括下列步骤的一个或者多个:a.更新内部闪存以及最新代码版本；b.分配唯一 MAC号、ID代码以及其他个性化信息；c.校准温度测量装置；d.连接到功能测试中继器并执行发送/接收测试，同时测量RF通信参数；e.测量和报告剩余电池容量；并且f.过渡到适用期睡眠模式(shelf lifesleep mode)。
[0049]关于适用期睡眠模式，标识物在工厂初始化时被编程以在预定的时间间隔以后被唤醒和等着侦听信标信号。如果信标信号被检测到并且其包含与标识物系统相关联的正确序列代码，则标识物通知网络控制器其可加入。标识物等待网络的批准，如果拒绝批准或者网络响应错误信号交换代码，在预定的时间间隔其回到睡眠状态。如果没有检测到信标，标识物测量其探头温度并且计算最低/最高存储温度。标识物在自载闪存中存储数值和在预定的时间间隔内回到睡眠状态。
[0050]关于主动模式，如果基站允许标识物加入网络，则标识物被分配一特定时隙和若干“补充时隙”，并且标识物在主动模式下运行。在主动模式下，标识物被编程来执行以下一个或者多个步骤:a.在经过预设的时间间隔并与其编程的时隙一致后唤醒；b.进行温度测量；c.验证频道清晰可传输并将数据传输到系统控制器；d.等待传输确认信号，如果确认就在预定的时间间隙内处于睡眠状态；和e.如果没有收到传输的确认信号，等待补充时隙并尝试再次传输。
[0051]在一些实施例中，标识物被编程来存储多个被加上时间标记的温度数据点，但仅在预定的时隙偶尔发送这些数据。系统不将网状网络类型的设置的负担施加给协调器或标识物，其数据采用菊链式通过标识物本身随机地至基站。网状网络在这种情况下会严重限制电池的寿命，因为此标识物会不断地来回传输数据。在本发明的优选实施例中，标识物利用低功率和/或短距离射频链路(如802.15.4)经由分时间片程序直接与协调器通信，使得仅有一个标识物在任何给定时间传输数据。在优选实施例中，使用在802.15.4协议上的信标控制分时间片，允许同步所有标识物间的分时间片。系统减少由于包冲突(如在网状网络中)而造成的数据包丢失以及延长电池寿命。然后协调器将接收到的数据按顺序排列并经由在802.15.4频率范围不受干扰的较长距离放大的WiFi天线(如802.11)将数据传输到基站。数据的“转移”首先通过低功率和/或短距离射频链路，然后通过较长距离天线指向性射频链路，这比之前描述的系统更具显著优势。在一些实施例中，如果数据点在预定范围之外(或者基于放置在标识物内芯片上的算法)，数据可能立即被发送到协调器。
[0052]在一些实施例中，本发明提供了一种核心体温标识物系统。在一些实施例中，本系统包括环境温度传感器。此环境温度传感器优选与协调器通信，并且从环境温度传感器接收的数据用于确定温度趋势。在一些实施例中，本系统配置成将温度范围列成表，优选实时温度范围。室内和室外温度范围是可以计算的。在优选实施例中，系统将来自系统中标识物的读数列成表。基于系统中有效标识物的数量，平均温度实时计算作为来自标识物的新温度数据输入系统。可以预期的是，此系统说明环境温度变化(如环境温度升高导致动物体温升高)影响动物体温。这反过来可以减少假阳性(如动物被确认异常高体温)。用于确认温度范围的计算实例如下:
[0053](总温度)/(室外标识物的总数)=室外平均最高温度
[0054](总温度)/(室内标识物的总数)=室内平均最高温度
[0055]在一些实施例中，系统被配置成考虑温度湿度指数(THI)。THI提供一种利用标准THI表表明周围温度和湿度是否将对动物产生影响的指标。在一些实施例中，系统基于THI来警示用户，系统可能会给出关于升高的动物体温的错误读数。
[0056]在一些实施例中，此系统监测和传输牛鼓膜周期性温度数据到计算机系统，这样能够警示系统用户可能意味着动物患病、在发情周期和分娩的动物体温的异常。在一些实施例中，累积的数据用来确定/预测雌性动物的发情周期。在优选实施例中，本系统被配置成分析温度数据来确定相关趋势，如患病、发情或者身体活动，使得可消除假阳性。
[0057]因此，本发明可被用来监测大群动物当前的健康状态。在一些实施例中，本发明通知用户特定动物(如奶牛、马、羊、猪或其他对象动物)当前的健康状态。温度波动往往是动物健康状况变化(如传染病、呼吸系统疾病、肠道传染疾病、细菌感染、病毒感染、真菌感染)的预兆。通过一种算法，本发明的系统综合特定动物本体以及在较长时间(如数周)上该特定动物核心体温。在一些实施例中，算法确定在较长时间上特定奶牛的温度趋势(例如，从上一年发情结束以来的温度趋势)。在其他实施例中，算法确定在一段时间内特定奶牛的平均温度(例如，上一年发情以来的平均温度)。在进一步实施例中，综合后，算法就提供将特定动物温度信息(如温度趋势或者平均温度)与输入了特定健康状况变化(如传染病、呼吸系统疾病、肠道传染疾病、细菌感染、病毒感染和真菌感染)后的标准动物温度波动信息的比较。在其他实施例中，综合后，算法提供特定动物温度信息(如，温度趋势或者平均温度)与此特定动物先前温度波动信息的比较。如果特定动物温度波动信息表明此动物正开始、正结束或没有经历健康状态的变化，那么算法通知用户并且也可激活标识物上的视觉指示器。单个动物可由用户定位，如此可以进行如治疗或者兽医检查的活动。
[0058]在一些实施例中，本发明提供一种用于识别动物群中需要治疗的动物的方法，包括，经由温度传感器系统监测多个动物的体温以及识别需要治疗的动物。在一些实施例中，随后对识别出的动物进行治疗，例如使用抗生素。在一些实施例中，核心体温变化由鼓膜温度传感器测量。在一些实施例中，核心体温变化超过华氏1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2.0、2.1或者2.2度时表明患病。在一些实施例中，动物核心体温变化在4到8小时、4到12小时、6到12小时、6到24小时或者12到24小时超过华氏1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9,2.0、
2.1或者2.2度表明患病。在一些实施例中，由环境温度变化来调整核心体温变化。在一些实施例中，此疾病是牛呼吸道疾病。
[0059]本发明也可用在保持大群动物中动物的繁殖(如发情)进度。通过一种算法，本发明的系统综合特定动物本体和在较长时间上(如数周)该特定动物核心体温。在一些实施例中，算法确定在较长时间内特定动物的温度趋势(如从上一发情期结束的温度趋势)。在其他实施例中，算法确定在一段时间内特定动物的平均温度(如上一发情期的平均温度)。在进一步的实施例中，综合后，算法提供特定动物温度信息(如温度趋势或者平均温度)与进入发情期的特定动物温度波动信息的比较。在其他实施例中，综合后，处理器将特定动物温度信息(如温度趋势或者平均温度)与该特定动物之前温度波动相比较。如果特定动物温度波动表明奶牛正开始发情、发情结束或者没有发情，那么算法通知用户并且也可激活标识物上的视觉指示器。单个动物可由用户定位使得可进行例如从牧群中隔离、交配的活动。
[0060]本发明可设想作为预防医学的工具。因此，本发明可被用作建立基于大动物群的各种信息(如温度趋势)数据库。这样的数据库可被用于监测特定动物的健康状态，当征兆情况(如进入发情期、受传染/感染)发生，用户可以采取适当的干预措施(如饲养、治疗传染/感染、隔离)。本发明进一步允许对整个动物群温度趋势进行累计，并且对这种信息进行综合和解释。在较长时间周期内(如数月)牧群中的许多动物会演变出传染/感染的形式。配备了算法和数据库的处理器可被用来综合和处理用于演变出传染/感染形式的动物的温度趋势信息。这种信息的处理允许开发一种数据库，旨在基于对特定动物温度趋势与数据库的比较来预测演变出的特定传染/感染形式的动物习性。在优选实施例中，建立数据库是为了预测多种传染/感染形式(传染病、呼吸系统疾病、肠道传染疾病、细菌感染、病毒感染、真菌感染。)的演变。在进一步的实施例中，传染/感染数据库可以在类似预防医学能力下被用于不同种群的动物。
[0061]本发明也设想开发旨在预测动物发情状态的数据库。在较长的时间段(如数月)牧群中的许多动物进入发情或者发情期结束。配备了算法和数据库的处理器可综合和处理动物进入发情期和发情期结束的温度趋势信息。这种信息处理允许开发一种数据库旨在预测进入发情期的动物习性。在进一步的实施例中，发情期数据库能在类似能力下被用于不同种群的动物。
[0062]在进一步的实施例中，利用本发明的系统用于食品监测。利用易腐败食品监测来确保在较长的时间内，温度没有上升或下降超过一定水平，或者湿度没有上升或者降低超过一定水平。使用低功率传感器，数据从标识物传送到协调器。数据然后通过长距离无线电经由协调器被传送到交换机或基站。该系统优于现有技术的优势是，其可实时主动发送温度数据也可追踪温度和持续时间在设定限制上、高于或低于设定限制。当前技术仅仅提出过往情况的视觉指示器(如往复移动搬运的食品在运输过程中某个点升高的温度)。
[0063]—些传感器可用于本发明的系统中。在一些实施例中，一个或多个下列传感器可附加到系统应用中:温度传感器(低功率传感器可保持在食品周围来监测温度)；光电传感器(探测光来判断容器是否已被打开)；磁性传感器(使用磁性闩锁来探测门是否已经被打开或者损坏)；运动传感器(探测是否在货物车辆内部有运动情况)；加速计(探测是否有任何产品由于在运输过程中的蛮力装卸而已经受损)；和生物传感器(探测结合了生物组分和物理化学检测的化学制品或物质)。
[0064]在进一步实施例中，本发明提供了一种货运监测系统。在货物运输过程中，其重要的是将损坏证据报告到数据可被监测的中央地点。使用低功率传感器网络，如果任何干扰货柜或标识物的情况发生，在货柜内部或者附加在货柜外部的标识物(优选使得不可能进入除非移除标识物或另外的折中方式)通过例如类似于蜂窝电话系统的网路将信号传递回办公地点的数据库。相比于现有技术的优点是，本系统能在损害发生(或者已经发生)时主动通知用户。以下传感器可附加至本系统:光电传感器(探测光来判断门是否已经打开)；温度传感器(温度控制货柜是否已经被打开)；磁性传感器(使用磁性闩锁来探测门是否已经被打开或者损坏)；运动传感器(探测货物车辆内部是否有运动情况)；电子电路(当损害发生进行中断/断开)。
[0065]在进一步的实施例中，本发明提供一种用于资产追踪/库存管理的系统。这个应用可以被用来追踪部件或设备的位置/状态。系统用于仓库通过监测自传感器至多个协调器的信号强度来追踪货柜、箱体、运货板、产品或者甚至是例如叉式升降装卸车的设备。这个应用同样能够对离开工厂或者到达新工厂的集装箱进行追踪。传感器被放置在设备的工件、运货板或者箱里，并且包括GPS芯片或在区域内使用多个协调器，使用来自多个协调器设备的信号用三角定位方式来追踪位置。另一个应用是将协调器放置在与GPS单元连接的拖车或半挂卡车驾驶室里。此标识物经由低功率射频信号传输如温度和回旋运动信息，并且协调器结合该数据和GPS数据，并将其通过如蜂窝网络的长范围无线网络发送到中央数据库。
[0066]通过放置运动探测传感器如加速计或者回转仪，资产运动的类型或者施加在资产上的力可被探测到。比如，叉车的加速和减速可被确定。这可能有助于验证设备的使用习惯。同样易碎或敏感的产品可被监测，使用这些传感器作为质检以核实产品或资产在制造和/或运输过程中是否经历了比可接受处理条件更粗暴的对待。
[0067]实例
[0068]实例I
[0069]本发明的鼓膜温度标识物在现场测试并与阴道温度测量进行比较。简言之，标识物(大约24个)被安装在奶牛耳朵内用来收集近一个月内的温度数据。预定数量的标识物(8个)在8天后被移除用来比较来自鼓膜温度的读数与使用流动设备测量的阴道核心体温。剩余的标识物留存用于进一步观察。进行以下观察:收集环境温度、改进用于测量疾病温度的算法、评估来自热敏电阻的刺激、评估因为标识物重量的行为以及评估保留的标识物。
[0070]热敏电阻足够小以致能够进入奶牛的耳道而没有任何明显的问题。从动物处拉开耳朵以允许耳道打开并且热敏电阻容易被插入耳道。一旦标识物被安装，在牛耳朵上或耳道内不会发炎或感染。标识物的重量不会导致动物耳朵下垂。标识物不会因奶牛移动或者其他奶牛啃咬而移除。
[0071]经由鼓膜测量的温度与通过阴道流动设备测量的温度具有惊人的良好相关性。如图6、7和8可见，两种代表动物的温度趋势与流动设备相同，计算温度数据的偏移量在来自流动设备阴道温度的0.2度的范围内。
[0072]由堪萨斯州立大学提供的列表数据，这可能关联何时奶牛被诊断为正在生病以及对该奶牛的诊断结论和治疗。图9示出标识物号18的奶牛被诊断和治疗过几次肺炎。可以看到，体温快速下降大约华氏1.5到2.0度接着又快速上升超过华氏2.0度，这是疾病的发病征兆。进行治疗后，温度开始达到稳定。
[0073]实例2
[0074]在一项单独的试验中，标识物号16的奶牛基于温度大范围波动从试验的最开始就呈现出可能患病。在最初两天，温度读数显示一天内核心体温在上升/下降华氏2.0度的明显波动。基于此项观察和现有试验，这表明该动物可能患病。咨询了兽医后，初始温度的变化是由在安装核心体温标识物过程中接种疫苗导致出汗的副作用而引起的。然而，第三天明显的温度峰值仍持续。在第四天，兽医从围栏牵出动物并该动物被诊断为牛呼吸道疾病以及接受治疗。温度波动在之后一天持续并且随后在第六和第七天逐步平稳。
[0075]实例3
[0076]与实例2相同的试验中，标识物号18的奶牛基于温度大范围波动从试验的最开始就呈现出可能患病。初始温度变化是因为接种育苗。在第四天，检测出核心体温大范围波动表明可能患病。第二天动物被牵出围栏，被诊断出患有牛呼吸道疾病并接受治疗。
【权利要求】
1.一种系统，包括: 多个传感器被配置为在低功率和/或短距离传输链路上传输数据； 一个或多个协调器与所述传感器无线通信，所述协调器被配置为将经由所述低功率和/或短距离传输链路收到的信号转换至较长距离传输链路；以及 基站经由所述较长距离传输链路与所述的一个或多个协调器进行无线通信，使得由所述传感器产生的数据经由所述协调器转移到所述基站。
2.如权利要求1所述的系统，其中所述低功率和/或短距离传输链路使用802.15.4信号。
3.如权利要求1所述的系统，其中所述较长距离链路选自包含蜂窝网络和使用802.11协议的传输链路的组。
4.如权利要求1所述的系统，其中所述系统被配置为在任何给定时间内仅有一个传感器传输数据至所述协调器。
5.如权利要求1所述的系统，其中所述传感器选自包含以下设备的组:时间传感器、温度传感器、湿度传感器、磁场传感器、电压传感器、电流传感器、噪声传感器、压力传感器、电子开关、生物传感器、Ph传感器、运动传感器、化学传感器、病原体传感器、细菌传感器、应变计、紫外线传感器、近程式传感器、流量传感器、气体传感器、成像设备、加速计和回转仪。
6.一种系统,包括: 多个标识物可附着到动物身体，标识物配置为在低功率和/或短距离传输链路上传输信号至协调器； 一个或多个协调器与所述标识物进行无线通信，所述协调器被配置为将经由低功率和/或短距离传输链路收到的信号转换至较长距离传输链路；以及 基站经由所述较长距离传输链路与所述一个或多个协调器进行无线通信，使得由所述标识物产生的数据经由所述协调器转移到所述基站。
7.如权利要求5所述的系统，其中所述低功率和/或短距离传输链路使用802.15.4协议。
8.如权利要求5所述的系统，其中所述较长距离传输链路使用的是802.11协议。
9.如权利要求5所述的系统，其中所述标识物包含一个或多个传感器来产生将要转移到所述协调器的数据。
10.如权利要求9所述的系统，其中所述传感器是温度传感器。
11.如权利要求10所述的系统，其中所述温度传感器是鼓膜温度传感器。
12.如权利要求5所述的系统，其中所述标识物与产生将要转移到所述协调器的数据的一个或多个传感器进行通信。
13.如权利要求12所述的系统，其中所述传感器是温度传感器。
14.如权利要求10所述的系统，其中所述基站被配置为分析经由所述协调器从所述温度传感器接收到的温度数据，来识别患病动物或发情期动物的特征并且警示系统用户特定的个体正显现这些特征。
15.如权利要求5所述的系统，其中所述系统被配置为在任何给定时间仅有一个标识物传输数据至所述协调器。
16.可附着到动物的一种标识物，包含:温度传感器；外壳封闭组件用来解释、读取和存储从所述温度传感器接收的温度数据；低功率和/或短距离发送器配置为传输所述温度数据；以及视觉指示器能够被远程激活。
17.如权利要求16所述的标识物，其中所述温度传感器是从所述外壳伸出的在挠性轴上的鼓膜传感器。
18.一种可附着至动物耳朵的标识物，包括: 阳组件，包含温度传感器和外壳封闭组件用来解释、读取和存储从所述温度传感器接收的温度数据；低功率和/或短距离发送器配置为传输所述温度数据；以及视觉指示器能够被远程激活，所述外壳具有从其延伸的两个杆部，每个杆部包含在其远端的头部；并且阴组件，包含两个套筒，其中所述套筒被定位来接收来自其中一个杆部的头部，使得所述阳部件可在所述动物耳朵内牢固地附接阴组件。
19.如权利要求18所述的标识物,其中所述温度传感器是从外壳挠性轴伸出的鼓膜传感器。
20.一种监测期望对象方法，包括: 提供根据权利I的系统； 关联所述传感器和期望对象；以及 经由所述基站监测所述期望对象的至少一个参数。
21.一种监测多个动物温度的方法，包括: 提供根据权利要求10系统； 关联所述标识物和所述多个动物；以及 经由所述基站监测所述多个动物的温度。
22.—种在动物群中识别需要治疗的动物的方法，包括: 经由温度传感器系统监测多个动物的温度；以及 识别需要治疗的动物，其中在6到24小时内动物核心体温变化超过华氏1.5度表明患病。
23.如权利要求22所述的方法，其中环境温度的变化来调整所述动物核心体温变化。
24.如权利要求22所述的方法，其中所述动物核心体温变化超过华氏2.0度。
25.如权利要求22所述的方法，其中所述疾病是牛呼吸道疾病。
【文档编号】G01K13/00GK104135965SQ201280059308
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2012年11月29日 优先权日:2011年11月30日
【发明者】马克·L.·唐宁, 罗伯特·L.·普里莫尔, 史蒂文·S.·斯佩尔滨, 内森·W.·约翰逊, 金柏利·A.·卡农, 丹尼尔·迪纳 申请人:伊利诺斯工具制品有限公司