專利名稱：乳牛最佳人工授精時間自動監(jiān)測設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于指示家畜人工授精時間的電子監(jiān)測設(shè)備，特別涉及一種 針對乳牛的發(fā)情期監(jiān)測鑒別從而提供最佳人工授精時間的自動監(jiān)測設(shè)備。
背景技術(shù)：
在乳牛配種上，現(xiàn)在基本全面實(shí)現(xiàn)了乳牛人工授精。乳牛配種采用人工授精的方 式，不僅能大大提高優(yōu)良種公牛的利用率，還能防止傳染病的傳播，并能有效地避免近交衰 退。目前人工授精方式的最大限制因素是無法判斷準(zhǔn)確的輸精時間。為求受孕率最大化， 乳牛的授精時間應(yīng)確保在卵泡到達(dá)時，正好遇到健康有活力的精子。在獲得使卵泡授精的 能力之前，精子必須在乳牛的生殖道里停留大約6個小時時間(獲能階段)；精子只能在發(fā) 情時或者發(fā)情稍后一段時間，在荷爾蒙達(dá)到微妙平衡時才能順利到達(dá)輸卵管；精子在乳牛 的生殖道里可存活12到20小時，而卵子的可受孕壽命僅為10到12小時，但是最佳可受孕 時間僅為排卵之后的數(shù)小時。輸精過早，待卵子排出后，精子已衰老死亡；輸精過晚，將失去 和卵子交配的最佳機(jī)會。研究和實(shí)踐都證明了乳牛排卵發(fā)生在站立發(fā)情(發(fā)情盛期)開始后約10到18個 小時之間(平均是站立發(fā)情開始后的12小時左右)。在站立發(fā)情開始后10到18個小時之 間(平均是站立發(fā)情開始后的12小時左右)進(jìn)行人工授精，受胎率可達(dá)92%以上；在此時 間段前只有50%;在此時間段后只有58%。若錯過最佳時間段，不僅要再次輸精，而且受胎 率很低。因此準(zhǔn)確鑒定乳牛的站立發(fā)情開始時間是做到適時輸精和提高受胎率的關(guān)鍵。由 于乳牛的發(fā)情持續(xù)期較其他家畜短，而外部表現(xiàn)明顯，發(fā)情鑒定多以外部觀察為主。乳牛是 否對其它乳牛進(jìn)行爬跨以及是否接受其它乳牛的爬跨，是乳牛發(fā)情的主要依據(jù)。乳牛的發(fā) 情可分為三個不同的階段一、發(fā)情早期，其表現(xiàn)大致如下①發(fā)情乳牛頻頻試圖爬跨其他 乳牛；②發(fā)情乳牛被其他乳牛爬跨時，尚不愿意接受，一爬就跑。二、發(fā)情盛期，其表現(xiàn)為 ①接受其他乳牛的爬跨并穩(wěn)定站立，這是這一階段的最明顯特征；②爬跨其他乳牛。三、發(fā) 情后期，其表現(xiàn)為不接受其他乳牛的爬跨。終上所述，開始接受其他乳牛的爬跨并穩(wěn)定站立以及爬跨其他乳牛是鑒定站立發(fā) 情開始最可靠的標(biāo)志性特征。發(fā)情鑒定需要具有豐富經(jīng)驗(yàn)的管理人員每天至少進(jìn)行三次，每次至少30分鐘。一 方面這非常辛苦，另一方面根據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示，大約有超過68%的乳牛發(fā)情發(fā)生在18:00到第 二天的早晨6點(diǎn)之間，從而非常容易錯過。目前，監(jiān)測乳牛爬跨現(xiàn)象的方法主要有一、物理方法一種是在乳牛的臀部固定可刮蹭的涂層標(biāo)志物，如果乳牛被爬跨過 則上涂層脫落，露出下涂層，作為被爬跨的標(biāo)志。另一種是將裝有鮮艷顏色染料的染料袋固 定于乳牛的臀部，一旦發(fā)生爬跨，染料袋被壓破，染料被涂抹在乳牛的臀部，以此作為被爬 跨的標(biāo)志。這種方法的缺點(diǎn)非常明顯，一方面由于染料袋是一次性使用，使用成本高；另一方面仍然需要人員經(jīng)常觀察，同時發(fā)情判斷的準(zhǔn)確率不高。二、采用電子裝置如下述兩個相關(guān)專利申請1.專利申請?zhí)?00920068671.6，“奶牛爬跨現(xiàn)象監(jiān)測器”該監(jiān)測器通過統(tǒng)計(jì)乳牛被爬跨的次數(shù)作為判斷乳牛發(fā)情的標(biāo)志，雖然部分解決了 需要人員經(jīng)常觀察的問題，但有如下不足①無法鑒定一個乳牛是否真正發(fā)情(因?yàn)椴话l(fā) 情的乳牛也會被發(fā)情的乳牛爬跨)；②無法區(qū)分有效爬跨和無效爬跨(兩者的區(qū)別在于單 個爬跨持續(xù)的時間，是一爬就跑還是穩(wěn)定站立接受其他乳牛的爬跨)，因此無法判斷一個乳 牛什么時候進(jìn)入站立發(fā)情階段，什么時候應(yīng)該輸精。且發(fā)情期乳牛被爬跨的頻率和其周圍發(fā)情乳牛的數(shù)量和密度有直接關(guān)系，周圍有 兩個乳牛同時或相近發(fā)情和周圍有十個乳牛同時或相近發(fā)情相比，單個乳牛被爬跨的頻率 可能差好幾倍。因而用這種方式不能準(zhǔn)確判斷乳牛發(fā)情時間。2.專利申請?zhí)?200780049615. 1，“牛發(fā)情開始時間的指示器”該指示器克服了專利申請200920068671. 6的不足，屏除了無效爬跨(爬跨持續(xù)三 秒以下)，探測到第一次有效爬跨(爬跨持續(xù)三秒至十秒)時發(fā)光報(bào)警，在一定程度上使得 牧場管理員便利地發(fā)現(xiàn)一個乳牛是否發(fā)過情，以及發(fā)情是什么時間段發(fā)生的。其不足包括 ①該指示器探測到的只是一個大概的發(fā)情時間段，并不能告知一個準(zhǔn)確的站立發(fā)情開始時 間，如果牧場依靠該設(shè)備確定輸精時間，可能會有很大誤差。例如，乳牛A在晚上6點(diǎn)(管 理員下班時)開始站立發(fā)情；乳牛B在凌晨8點(diǎn)(管理員上班時)開始站立發(fā)情；A和B的 發(fā)情記錄在該設(shè)備上完全一致無法區(qū)分。乳牛A必須在凌晨8點(diǎn)左右馬上輸精；乳牛B必 須要等12小時左右后才應(yīng)該輸精。如果對兩個乳牛同時輸精，其中一個或兩個受胎率會很 低。②該設(shè)備區(qū)分有效爬跨和無效爬跨的時間間隔值得商榷。站立爬跨持續(xù)的時間可能隨 乳牛的種類，地區(qū)，季節(jié)，溫度，周圍發(fā)情乳牛的數(shù)量和密度的不同而改變。例如在美國，通 常將持續(xù)二秒的爬跨算成有效爬跨。有相當(dāng)數(shù)量的有效爬跨可持續(xù)十秒以上。只探測記錄 三秒到十秒的爬跨會造成一些漏報(bào)。③該設(shè)備無自檢功能，這導(dǎo)致儀器出故障時會造成漏 報(bào)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題在于提供一種可減少人員的參與而能得到準(zhǔn)確 的乳牛人工授精時間，提高人工授精準(zhǔn)確率的乳牛最佳人工授精時間自動監(jiān)測設(shè)備。本實(shí)用新型一種乳牛最佳人工授精時間自動監(jiān)測設(shè)備包括檢測乳牛爬跨行為以 確定乳牛站立發(fā)情開始時間的發(fā)情檢測裝置，以及與所述發(fā)情檢測裝置進(jìn)行無線數(shù)據(jù)傳輸 的數(shù)據(jù)分析處理裝置，所述數(shù)據(jù)分析處理裝置基于來自所述發(fā)情檢測裝置的所述乳牛站立 發(fā)情開始時間生成乳牛最佳人工授精時間。本實(shí)用新型通過監(jiān)測乳牛的發(fā)情早期的表現(xiàn)直到發(fā)情盛期的表現(xiàn)，綜合判斷爬跨 行為及其有效性，經(jīng)過對數(shù)據(jù)的分析處理，確定站立發(fā)情開始的具體時間點(diǎn)，從而計(jì)算出最 佳人工授精的具體時間范圍，極大地提高了受胎成功率，而且免除了繁重耗時的人力工作。

圖1為本實(shí)用新型的乳牛最佳人工授精時間自動監(jiān)測設(shè)備的系統(tǒng)框圖。[0019]圖2為該自動監(jiān)測設(shè)備的發(fā)情檢測裝置的框圖。圖3為該自動監(jiān)測設(shè)備的數(shù)據(jù)分析處理裝置的框圖。
具體實(shí)施方式
下面，結(jié)合附圖來進(jìn)一步描述本實(shí)用新型。本實(shí)用新型的乳牛最佳人工授精時間自動監(jiān)測設(shè)備如圖1所示，包括發(fā)情檢測裝 置和數(shù)據(jù)分析處理裝置。發(fā)情檢測裝置鑲嵌在一個防水且耐壓的外殼內(nèi)，該外殼安裝在一 個由防水布構(gòu)成的布袋中，該布袋用膠水固定在乳牛的臀部。每頭乳牛對應(yīng)一個發(fā)情檢測 裝置，該頭乳牛的發(fā)情信息通過無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)男问絺鬏斨翑?shù)據(jù)分析處理裝置。該自動監(jiān) 測設(shè)備可包括多個發(fā)情檢測裝置以對多頭乳牛進(jìn)行發(fā)情監(jiān)測?？紤]到野外散養(yǎng)的情況下， 乳牛的活動范圍很大，本實(shí)施例中可采用無線中繼的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，發(fā)情檢測裝置產(chǎn) 生的信息可經(jīng)由無線中繼裝置傳輸至數(shù)據(jù)分析處理裝置。在采用一級無線中繼時，數(shù)據(jù)可 以在半徑5公里的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)傳輸。如果是室內(nèi)圈養(yǎng)，即乳牛的圈養(yǎng)范圍與數(shù)據(jù)分析處理 裝置在半徑500-1000米范圍內(nèi)，可以不采用無線中繼。如圖2所示，發(fā)情檢測裝置由電子控制裝置組成，包括感知觸發(fā)電路、接收感知觸 發(fā)電路的信號的微處理器、由微處理器控制的無線收發(fā)模塊、與微處理器連接的發(fā)光指示 電路，以及對微處理器和無線收發(fā)模塊供電的電源。在本實(shí)施例中，電源為可更換的電池。感知觸發(fā)電路由兩個感測電路組成一個為角度感測電路，用于感知發(fā)情乳牛爬 跨其他乳牛的動作(即主動爬跨)；另一個為壓力感測電路，用于感知發(fā)情乳牛被爬跨的動 作(即被動爬跨)。當(dāng)一乳牛爬跨其他乳牛時，角度感測電路中的角度傳感器的傾角會發(fā)生 變化，當(dāng)該傾角大于一定角度時，角度傳感器導(dǎo)通，向微處理器發(fā)送信號，從而感知到該乳 牛爬跨其他乳牛的動作，在本實(shí)施例中當(dāng)傾角大于30度時角度傳感器導(dǎo)通，但該角度也可 設(shè)定為30度-90度內(nèi)的任意角度；當(dāng)一乳牛被爬跨時，壓力感測電路中的壓力傳感器(例 如壓力開關(guān))會承受壓力，當(dāng)其承受的壓力大于一定重量時，壓力開關(guān)導(dǎo)通，向微處理器發(fā) 送信號，從而感知到該乳牛被爬跨的動作，在本實(shí)施例中當(dāng)壓力開關(guān)承受的壓力大于5千 克時導(dǎo)通。微處理器接收來自感知觸發(fā)電路的信號，并對該信號進(jìn)行分析和預(yù)處理，判斷是 否發(fā)生爬跨行為，以及是哪種爬跨行為，若接收到的信號是來自角度感測電路的信號，則判 斷為發(fā)生主動爬跨行為，若接收到的信號是來自壓力感測電路的信號，則判斷為發(fā)生被動 爬跨行為。該微處理器平時處于休眠狀態(tài)，以實(shí)現(xiàn)低功耗工作，延長電池壽命。一旦接收到 角度感測電路或是壓力感測電路的信號，則微處理器被激活，進(jìn)入工作狀態(tài)，并對主動爬跨 和被動爬跨行為的有效性做出判斷。例如對于被動爬跨行為，因?yàn)橛行У慕邮芘揽缧袨橐?味著該頭乳?？赡芤堰M(jìn)入發(fā)情盛期。所謂的無效爬跨是指雖然發(fā)生了被動爬跨行為，但由 于乳牛尚未進(jìn)入發(fā)情盛期，因而不愿接受爬跨，導(dǎo)致爬跨行為時間非常短暫。此時盡管壓力 感測電路檢測到被動爬跨行為，但此次爬跨屬于無效爬跨，不能作為發(fā)情的判斷依據(jù)。而微 處理器持續(xù)接收到來自角度感測電路/壓力感測電路的信號的時間就是主動爬跨行為/被 動爬跨行為的持續(xù)時間。根據(jù)爬跨行為的持續(xù)時間或者兩次爬跨行為之間的關(guān)聯(lián)性，做出 此次爬跨行為為有效爬跨還是無效爬跨的判斷。有效爬跨包括持續(xù)時間大于或等于2秒 的爬跨；或者先后發(fā)生了兩次爬跨，雖然這兩次爬跨的持續(xù)時間每次都不到2秒，但兩次爬
5跨的持續(xù)時間總和大于或等于2秒，且發(fā)生兩次爬跨的間隔小于1秒(此即為兩次爬跨行 為之間的關(guān)聯(lián)性)。經(jīng)判斷，若是有效爬跨，則微處理器控制無線收發(fā)模塊，把相關(guān)發(fā)情信息 發(fā)出，相關(guān)發(fā)情信息包括乳牛編號、發(fā)情檢測裝置編號、爬跨類型(主動爬跨還是被動爬 跨)、爬跨開始的具體時間以及爬跨的持續(xù)時間等等。該發(fā)情檢測裝置中的無線收發(fā)模塊是受微處理器控制的用于收發(fā)信息的單元，其 包括無線接收單元和無線發(fā)射單元兩部分，從而該無線收發(fā)模塊既可以接收信息也可以發(fā) 射信息，實(shí)現(xiàn)自動監(jiān)測設(shè)備的整個系統(tǒng)的雙向通信。為了降低功耗，平時無線發(fā)射單元不工 作，處于微功耗模式，只有當(dāng)檢測到有效爬跨發(fā)生后才通過微處理器的控制而工作，將相關(guān) 發(fā)情信息發(fā)出，并通過該無線收發(fā)模塊中的無線接收單元得到來自無線中繼裝置或是數(shù)據(jù) 分析處理裝置的有效確認(rèn)，完成一次信息傳遞。本實(shí)施例中無線收發(fā)模塊采用12位地址數(shù) 字編碼，所以理論上最多可以同時對4096頭乳牛進(jìn)行監(jiān)測。數(shù)據(jù)分析處理裝置通常放置在牧場值班室或是辦公室內(nèi)，可以是便攜式專用部 件，也可以是裝有專用軟件的計(jì)算機(jī)。如圖3所示，數(shù)據(jù)分析處理裝置包括一個無線收發(fā)模 塊和一個數(shù)據(jù)處理單元。該無線收發(fā)模塊接收無線中繼裝置或是發(fā)情檢測裝置傳輸?shù)陌l(fā)情 信息，并將該信息傳送至數(shù)據(jù)處理單元，由該數(shù)據(jù)處理單元對該信息進(jìn)行分析與處理，以專 用分析軟件綜合分析通過接收到的有效的主動爬跨和被動爬跨開始的具體時間確定的乳 牛站立發(fā)情的開始時間，準(zhǔn)確劃分乳牛發(fā)情周期從而計(jì)算出乳牛的最佳人工授精時間，即 在乳牛站立發(fā)情開始后10-18小時內(nèi)完成人工授精，并生成一報(bào)警信號輸出至喇叭，實(shí)現(xiàn) 自動報(bào)警。同時發(fā)情乳牛的編號，站立發(fā)情開始時間以及人工受精的最佳時間顯示在數(shù)據(jù) 分析處理裝置的顯示屏上。此外，發(fā)情檢測裝置還具有自檢功能以顯示其是否正常工作。為了防止發(fā)情檢測 裝置失效而造成監(jiān)測失敗，發(fā)情檢測裝置會定時(時間可設(shè)定，比如2個小時一次)與數(shù)據(jù) 分析處理裝置交換信息，交換的信息可以任意設(shè)定，例如可以是設(shè)備編號等，交換信息的方 式可以由數(shù)據(jù)分析處理裝置以無線的方式呼叫每臺發(fā)情檢測裝置，發(fā)情檢測裝置收到該呼 叫信息后，把設(shè)備編號發(fā)回?cái)?shù)據(jù)分析處理裝置，數(shù)據(jù)分析處理裝置收到該設(shè)備編號信息，則 說明該編號的發(fā)情檢測裝置正常。一旦信息交換發(fā)生錯誤，在發(fā)情檢測裝置端，如果在規(guī)定 的時間范圍內(nèi)，例如設(shè)定的2個小時內(nèi)，未收到數(shù)據(jù)分析處理裝置發(fā)來的呼叫信息，則有可 能該發(fā)情檢測裝置發(fā)生了故障需要解決，則該發(fā)情檢測裝置的微處理器會控制發(fā)光指示電 路，使發(fā)光指示電路中的發(fā)光管閃爍以指示發(fā)生了故障。同時該發(fā)情檢測裝置的編號會在 數(shù)據(jù)分析處理裝置的顯示屏上以醒目顏色閃爍顯示，同時喇叭報(bào)警，以提醒該編號的發(fā)情 檢測裝置發(fā)生故障，需要處理。以上實(shí)施例的描述主要是為了說明本實(shí)用新型的基本原理和主要特征。本實(shí)用新 型不局限于上述實(shí)施例的描述范圍，在本實(shí)用新型所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)，可以做出各 種補(bǔ)充、變更和取代。
權(quán)利要求一種乳牛最佳人工授精時間自動監(jiān)測設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備包括檢測乳牛爬跨行為以確定乳牛站立發(fā)情開始時間的發(fā)情檢測裝置，以及與所述發(fā)情檢測裝置進(jìn)行無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)分析處理裝置，所述數(shù)據(jù)分析處理裝置基于來自所述發(fā)情檢測裝置的所述乳牛站立發(fā)情開始時間生成乳牛最佳人工授精時間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的乳牛最佳人工授精時間自動監(jiān)測設(shè)備，其特征在于，所述發(fā) 情檢測裝置包括感知乳牛爬跨行為的感知觸發(fā)電路、接收來自所述感知觸發(fā)電路的信號以 確定所述乳牛站立發(fā)情開始時間的微處理器、由所述微處理器控制以發(fā)送乳牛站立發(fā)情開 始時間信號的無線收發(fā)模塊，以及對所述微處理器和所述無線收發(fā)模塊供電的電源。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的乳牛最佳人工授精時間自動監(jiān)測設(shè)備，其特征在于，所述感 知觸發(fā)電路包括用于感知乳牛主動爬跨行為的角度感測電路和用于感知乳牛被動爬跨行 為的壓力感測電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的乳牛最佳人工授精時間自動監(jiān)測設(shè)備，其特征在于，所述角 度感測電路包括一角度傳感器，所述角度傳感器配置為在其傾角大于預(yù)定角度時導(dǎo)通。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的乳牛最佳人工授精時間自動監(jiān)測設(shè)備，其特征在于，所述壓 力感測電路包括一壓力開關(guān)，所述壓力開關(guān)配置為在其承受的壓力大于預(yù)定重量時導(dǎo)通。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的乳牛最佳人工授精時間自動監(jiān)測設(shè)備，其特征在于，所述發(fā) 情檢測裝置還包括一與所述微處理器連接以指示所述發(fā)情檢測裝置發(fā)生故障的發(fā)光指示 電路。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的乳牛最佳人工授精時間自動監(jiān)測設(shè)備，其特征在于，所述數(shù) 據(jù)分析處理裝置包括一無線收發(fā)模塊和一與所述無線收發(fā)模塊相連的數(shù)據(jù)處理單元，所述 無線收發(fā)模塊接收來自所述發(fā)情檢測裝置的乳牛站立發(fā)情開始時間信號并將其傳送至所 述數(shù)據(jù)處理單元以生成所述乳牛最佳人工授精時間。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的乳牛最佳人工授精時間自動監(jiān)測設(shè)備，其特征在于，所述數(shù) 據(jù)分析處理裝置是便攜式專用部件或者是裝有專用軟件的計(jì)算機(jī)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的乳牛最佳人工授精時間自動監(jiān)測設(shè)備，其特征在于，所述設(shè) 備還包括在所述發(fā)情檢測裝置和所述數(shù)據(jù)分析處理裝置之間進(jìn)行無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)臒o線中 繼裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的乳牛最佳人工授精時間自動監(jiān)測設(shè)備，其特征在于，所述發(fā) 情檢測裝置安裝在一防水且耐壓的外殼內(nèi)，所述外殼安裝在一個由防水布構(gòu)成的布袋中， 所述布袋通過膠水固定在乳牛的臀部。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種乳牛最佳人工授精時間自動監(jiān)測設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備包括檢測乳牛爬跨行為以確定乳牛站立發(fā)情開始時間的發(fā)情檢測裝置，以及與所述發(fā)情檢測裝置進(jìn)行無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)分析處理裝置，所述數(shù)據(jù)分析處理裝置基于來自所述發(fā)情檢測裝置的所述乳牛站立發(fā)情開始時間生成乳牛最佳人工授精時間。本實(shí)用新型極大地提高了乳牛的受胎成功率，而且免除了繁重耗時的人力工作。
文檔編號A61D19/02GK201684043SQ20102020318
公開日2010年12月29日 申請日期2010年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月21日
發(fā)明者孟紹鋒 申請人:澳楓(上海)控制技術(shù)有限公司