用于监测动物生理状态的排布系统、丸剂、标签和方法技术方案

一种排布系统、一种可摄食丸剂、一种通信接口标签以及一种方法，用以监测动物的生理参数，以确定其健康状态，并提供信息以优化牲畜管理。所述可摄食丸剂容纳在反刍动物的胃中，一般包括多个传感器，诸如温度传感器、运动传感器，尤其是允许对动物的生理参数(诸如食物摄入、水、没有疾病，等等)进行高精度测量的电导率传感器。标签与丸剂通信并将信号转发到无线通信网络上的网关型通信接口，该接口进而向“云”发送数据通信并从“云”接收数据通信。用户从一个或多个远程终端与云通信。本发明专利技术包括上述要素和驻留在远程终端和云上的监控软件。本发明专利技术的方法包括由所述排布系统执行的测试和监控阶段。监控阶段。监控阶段。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于监测动物生理状态的排布系统、丸剂、标签和方法


[0001]本专利技术涉及一种排布系统、一种丸剂、一种标签和一种方法，用于监测动物的生理状态，来确定健康状态并提供信息用于优化家畜管理。

技术介绍

[0002]已知有若干文献与本专利技术的技术主题相关。
[0003]文献CA2820857(A1)涉及一种用于在动物产奶期间控制产奶动物的设备。该设备包括一系列产奶率传感器，每个产奶率传感器测量动物产奶率的至少一个指标。包括至少两个热成像相机的多种温度传感器测量产奶动物不同处理区域的热输出。一个处理器接收热输出和产奶率指标，并将它们结合起来使用，以确定产奶动物的状况。该状况实时显示在监测设备上。该文献中描述的另一种传感器是电导率传感器，用以测量乳房中的奶电导率。图3显示的是一个可能的数据视图，对于单个动物所获得的数据，其中包括电导率、乳房温度和性能随时间变化的三个趋势线。比较这些趋势线时，可以看出，乳房温度升高，伴随着电导率最终升高，产奶量下降。然而，该引用文献并没有预料到本专利技术的技术，因为在该文献中被测介质是奶而不是瘤胃内唾液，测量位置是乳房而不是胃，电导率的变化是由于奶中细胞分解而产生盐的原因而不是胃中唾液的产生，其结果是检测可能的乳房感染而不是动物的摄食。此外，该引用文献的方法的缺点是只能监测动物的产奶率，而不能检测其他感兴趣的参数或与母牛乳房无关的疾病，因为该文献没有描述在瘤胃内部使用电导率传感器，也没有披露电导率测量是使用交流电进行的。
[0004]文献NL1008840(C2)描述了一种奶畜管理系统，其使用传感器而得以识别奶牛个体和诸如奶温度和电导率等某些特征，以测量动物的健康状况。此外，该系统还使用嗅觉传感器以检测动物呼吸中的丙酮水平，使得中央计算机可以记录反刍动物胃中可能发生的代谢紊乱。丙酮传感器按照替代方式可以位于喂食或饮水站或分离单元中。然而，该文献没有描述感测牛胃中的电导率以确定生理参数。
[0005]文献US2018310885A1公开了一种管理牛类疾病的方法，包括从设置在母牛胃中的生物传感器胶囊接收母牛的生物信息，通过分析生物信息确定母牛的健康状态，并将与母牛健康状态相关联的信息传输给管理母牛的用户。确定方法可包括基于角速度信息、加速度信息和胃温度信息以及胃PH信息来确定母牛的发情(heat)状态或供给(supply)状态。还可以测量温度和甲烷气体的形成。此外，提供了一种生物传感器胶囊，其包括：用以允许生物传感器胶囊被设置在母牛体内预定位置处的经过配置的配重、多个配置为从母牛获取生物信息的传感器、以及用以传输生物信息的经过配置的通信模块。通信模块可以是远程通信模块(LORA)。诸传感器可以包括配置为检测母牛胃加速度值的加速度传感器、配置为检测母牛胃角速度值的陀螺仪传感器、配置为检测母牛胃温度值的温度传感器、配置为检测母牛胃中产生的甲烷气体量的甲烷传感器、以及配置为检测母牛胃的pH水平的pH传感器。生物传感器胶囊包括多个传感器，例如加速度传感器、陀螺仪传感器、温度传感器、甲烷传感器和潜在氢(PH)传感器、电池、配重、通信模块和天线。通信模块和天线可用于生物传感
器胶囊和疾病管理服务器之间的通信。生物传感器胶囊可以通过经由通信模块访问20公里距离内的通信网络，将生物信息传输至疾病管理服务器。诸传感器可以集成到印刷电路板(PCB)中。而且，通信模块和/或天线也可以集成到PCB中。然而，该引用文献的排布系统没有描述感测牛胃中的电导率以确定生理参数。
[0006]文献US2017215763A1描述了一种可摄食丸剂，其包括用于监测动物的专门检测组件。所述丸剂包括唯一识别号码、用于在任何给定时间检测地球上任何一点的估计磁场的磁场传感器、以及用于将收集到的数据发送到数据中心的至少一个数据传输设备。所述丸剂检测、接收并将唯一标识号码、任何给定点的磁场参数以及生理参数(包括动物核心温度等)传输给数据中心或集中位置，以供进一步分析。所述丸剂还包括射频转发器和射频天线，用于向数据中心发送包括唯一ID、位置和生理参数的数据。除了磁场传感器之外，还使用全球定位系统(GPS)和/或差分GPS来识别动物的位置。可摄食丸剂包括一个或多个能够将GPS坐标传输到全球定位系统(GPS)接收器的GPS传感器。因此，该引用文献中的可摄食丸剂利用了GPS系统和磁场定位系统的优点来获得更准确的动物位置。集中位置处的数据中心包括具有至少一个配备有控制单元和算术逻辑单元(ALU)的处理单元的计算环境、存储器单元、存储单元、多个网络设备和多个输入输出设备(I/O)。在存储单元内存储的软件具有用于管控从丸剂内多个传感器接收的多个信息的算法，并且在软件的执行期间可用于存储器单元。处理单元负责通过接收来自控制单元的命令来处理算法指令。此外，执行指令时涉及的任何逻辑和算术运算都是在ALU的帮助下计算的。然而，该引用文献没有描述感测牛胃中的电导率来确定生理参数。
[0007]文献WO2017184096(A1)描述了一种遥测数据记录器，它能够通过电解方法将发电量的变化与瘤胃中的pH水平相关联，从而避免pH计的校准要求，并且包括由于电解过程而将系统转变为可自动充电的电解作用。这种遥测数据记录器包括温度计、电解顶端、三维加速度计和发射器中的RFID，并且因为发射器持续时间长且其自身电荷允许长期数据的收集，所以允许反刍动物不那么频繁地为将发射器放置在胃上而吞咽发射器。通过电解顶端测量瘤胃内酸度变化引起的导电能力，并且根据电解期间的电流变化监测瘤胃pH值的变化过程。该设备中的电路连续地测量电解产生的电量并记录电量产生趋势。此外，产生的能量还将用于为设备的内部电池充电以使该方法和传感器运转，并将收集到的数据以所需频率(每15分钟或30分钟或1小时等一次数据传输)输出给一个(多个)外部读取器。通过测量瘤胃痉挛的频率，借助三维加速度计，检测出可能的瘤胃位移和紊乱。然而，该引用文献的设备基于使用直流电的电解方法，利用溶解的氢离子作为变化因子。出现的问题是，它会影响介质和测量本身(正如在同一文献中阐明的那样，指出它们可以调节PH)。简言之，可以说这种方法是将瘤胃用作电池，并根据其产生能量的能力，可以计算出PH值。从所描述的内容来看，与其说是实践开发，这似乎更是一种理论开发，因为盐很可能在电极周围形成盐垢，干扰导电性。相反，本专利技术使用交流电，并测量盐(作为电解质)的浓度，其中在不影响介质的情况下测量介质的阻抗或电导。虽然PH是一个重要参数，但电导率测量允许快速读取食物和水的摄入量，而不会给动物带来风险，而且交流电的使用确保了电子、离子或盐没有定向迁移，从而避免其沉积在电极上。
[0008]文献US2009182207(A1)描述了一种排布系统，其中丸剂无线通信装置可以包括在900MHZ或一些其他合适射频(RF)下运行的无线发射器和/或接收器。一个或多个无线转发
器可以被实现用来增加从丸剂到基站的通信范围。丸剂可以包括一个或多个传感器，用以检测动物的一个或多个特征。在这个实施例中，丸剂可以将被监测动物特征的数据无线传输至基站。被监测动物的特征可以包括生本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种待容纳在工业化饲养的反刍动物的瘤胃中的丸剂(1)，用于测量动物的生理参数并与通信接口标签(3)交换数据，其中，所述丸剂(1)包括：天线、收发器(16A)、微控制器(19A)、IMU惯性测量单元(20A)、电池(23)和温度传感器(24A)，其中，所述丸剂包括瘤胃活力计(26)，该活力计包括利用交流电测量的电导率传感器(26)。2.如权利要求1所述的丸剂(1)，其中，所述电导率传感器(26)的交流电(AC)以范围在80Hz和450Hz之间的频率工作。3.如权利要求2所述的丸剂(1)，其中，所述交流电(AC)的频率是250Hz。4.如权利要求1所述的丸剂(1)，其中，所述交流电以范围从1.8VAC到5VAC的测试电压工作。5.如权利要求4所述的丸剂(1)，其中，所述交流电以2.5VAC的测试电压工作。6.如权利要求4所述的丸剂(1)，其中，借助逆变器型DC
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AC转换器在所述丸剂内产生交流电压。7.如权利要求1所述的丸剂(1)，其中，所述电导率传感器(26)包括陶瓷筒体以及由AISI 316材料(Fe/Cr18/Ni10/Mo3)制成的不锈钢顶端。8.如权利要求1所述的丸剂(1)，其中，所述电导率传感器(26)的长度在1mm至5mm的范围内，直径在3mm至40mm的范围内。9.如权利要求1所述的丸剂(1)，其中，测得的相对电导率值的范围为1至2048，该范围对应于测得的绝对电导率值为1S/m至10μS/m的范围。10.如权利要求1所述的丸剂(1)，其中，所述天线(15A)由“溅射”型元件形成，利用LPWAN协议以SUBGIGA频率发射信号。11.如权利要求1所述的丸剂(1)，其中，所述收发器(16A)包括RN2903A集成电路。12.如权利要求1所述的丸剂(1)，其中，所述收发器(16A)以9600比特/秒至19200比特/秒接收和传输数据。13.如权利要求1所述的丸剂(1)，其中，所述微控制器(19A)包括PIC16LF1825集成电路。14.如权利要求1所述的丸剂(1)，其中，所述电池(23)是LiPo类型。15.如权利要求1所述的丸剂(1)，其中，所述温度传感器(24A)包括DS18B20集成电路。16.如权利要求1所述的丸剂(1)，其中，所述IMU惯性测量单元(20A)是由陀螺仪和/或惯性单元形成的三轴加速度计。17.如权利要求16所述的丸剂(1)，其中，所述IMU惯性测量单元(20A)包括BMI160集成电路。18.一种标签(3)，用作监测反刍动物的通信接口，以与丸剂(1)通信并能够与网关型接口(5)通信，所述标签(3)包括：电池(10)、用以保持电池再充电的太阳能电池(8)、电子电路板(14)、射频识别装置(RFID)(11)、天线(15B)、温度传感器(24B)、以及IMU惯性测量单元(20B)。19.如权利要求18所述的标签(3)，其安装在要被监测的动物的耳朵上，从而温度传感器(24B)测量动物耳朵附近的环境空气温度，并且IMU惯性测量单元(20B)检测动物的运动。20.如权利要求18所述的标签(3)，其中，太阳能电池(8)是单晶体类型，面积为3.5cm
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2.2cm，效率高达22％。21.如权利要求18所述的标签(3)，其中，电池(10)是3.6VDC和250mAh。22.如权利要求18所述的标签(3)，其中，天线(15B)是溅射类型。23.如权利要求18所述的标签(3)，其中，所述电子电路板(14)包括：收发器IC(16B)、电压调节器IC(17)、电池充电器IC(18)、微控制器IC(19B)、以及IMU IC(20B)。24.如权利要求18所述的标签(3)，其中，所述天线(15B)的尺寸为38mm
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84mm。25.如权利要求18所述的标签(3)，其中，收发器(16B)是品牌，型号为RN2903A；电压调节器(17)为Texas 品牌，型号为TPS78330DDCR；电池充电器(18)为品牌，型号为MCP73831T
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2ACI/OT；微控制器(19B)为品牌，型号为PIC16LF1825；IMU IC(20B)为品牌，型号为BMI160。26.如权利要求18所述的标签(3)，其中，收发器(16B)以9600比特/秒至19200比特/秒与所述丸剂(1)交换数据。27.一种排布系统，用于监测动物的生理状态，以确定其健康状况，并且提供信息用于优化对以下动物的管理：工业用途牛、牛科动物、羊毛品种动物、山羊品种动物、骆驼科动物或类似动物，所述排布系统包括：一个或多个胃丸剂(1)、一个或多个通信接口标签(3)、一个或多个网关型接口(5)、一个或多个远程计算机服务器(7)(“云”)上的一个或多个数据库、以及一个或多个远程通信终端(32)。28.如权利要求27所述的排布系统，其中，所述一个或多个丸剂(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：圣地亚哥，
申请(专利权)人：凯洛文科技有限公司，
类型：发明
国别省市：