本發(fā)明涉及一種用于獲得關于農(nóng)場動物的信息的方法。
本方法所適用的農(nóng)場動物典型地可以是奶牛;在此獲得的信息典型地涉及每天采食的飼料量、關于被采食的飼料的組分的信息、與產(chǎn)奶量有關的信息、交配時間和最佳授精時間、以及關于反芻活動的信息。
為了執(zhí)行本方法,將重復測量數(shù)據(jù)的加速度傳感器附接到動物的頭部區(qū)域,并且其中將由動物身上的加速度傳感器測量的數(shù)據(jù)傳送到評估站并且在評估站進行評估。
us4618861a已經(jīng)在1986年公開了以下提議:為動物裝配運動傳感器并且基于每天自動觀察到的運動速率來推斷動物(通常是母牛)是否在發(fā)情。例如,提出了將取決于加速度的開關作為運動傳感器,所述開關被懸掛于圍頸帶并且在其被加速超過特定閾值時提供計數(shù)脈沖。借助于統(tǒng)計分析,可以檢測出動物是很可能發(fā)情還是不太可能發(fā)情的傾向。
ep2007192b1指明了相對于從us4618861a中已知的方法而言的更廣泛的想法。借助于被安排在動物(通常為母牛)的頭部的傳感器,測量多個取向參數(shù)和運動參數(shù)(不同方向上的加速度、距地面的距離等),并且通過評估此主要數(shù)據(jù)來推斷動物是正在行走、正在站立、還是正在躺著。后者的頻率的特征變化用于檢測動物發(fā)情的時間、其生育力以及產(chǎn)仔。任選地,進行進一步的測量,例如關于進食活動的持續(xù)時間,并且因此擴展推斷或者改善推斷的準確性。
de3610960a1已經(jīng)在1987年公布了以下想法:在農(nóng)業(yè)畜牧業(yè)中給動物裝配傳感器,所述傳感器反復測量動物的狀態(tài)變量并且將測量結果傳送到評估點,從而可以自動地進行關于動物的健康狀態(tài)的推斷,并且例如,可以自動地適配飼料。提及了將加速度作為待測量的可能狀態(tài)變量;在時間上對其進行積分。將結果解讀為實際動物的平均運動。沒有提及反芻。
ep1301068b1(優(yōu)先權于2000年)提出了在相對較長的預定時間段內通過噪聲分析來感測動物的反芻持續(xù)時間并且由此作出關于飼料或動物的狀態(tài)的推斷。反芻就其本身而言是通過食團回流與食團咀嚼的噪聲之間的差異來檢測的。由于必須有長的測量時段,高水平的能源消耗導致出現(xiàn)破壞性的限制。沒有提及對加速度的測量。
wo2007119070a1提出了借助于諸如噪聲傳感器、多軸加速度傳感器、溫度傳感器等的傳感器來感測動物的多種不同行為模式、將這些行為模式以無線方式傳送到評估單元、并且借助于評估來推斷出動物的多種狀態(tài)。提出了基于噪聲傳感器的結果來檢測反芻。
ep2205146b1(優(yōu)先權于2007年)提出了將配備有多個傳感器的部件附接到動物的外耳道上,所述部件在至少兩個位置處測量溫度、并且此外還能夠測量其他變量(例如噪聲或加速度)。該申請尤其提出了借助于傳感器測量反芻活動;然而,沒有進一步解釋如何實現(xiàn)測量以及這與哪項反芻活動精確相關。
de60133106t2(ep1301068b1的德文譯本)提出了使用噪聲傳感器和評估邏輯來測量反芻動物的指示反芻活動的變量、并且在限定時間段內自動檢測反芻的持續(xù)時間。通過此申請獲取的知識用于產(chǎn)生與動物的生理狀態(tài)有關的和/或與飼料的期望變化有關的信息,以便優(yōu)化產(chǎn)奶量或維持動物健康。
在ch700494b1(優(yōu)先權于2010年)中,提出了給牛裝配頭箍,將壓力傳感器附接到其鼻羈上,所述壓力傳感器連續(xù)地進行測量,并且由測量日志記錄所述壓力傳感器的測量結果。以這種方式,可以檢測諸如特別是反芻的咀嚼活動,因為在此上下文中所測量的壓力曲線以特征方式周期性地波動。不利的是,頭箍必須被非常牢固地固定,以使壓力測量能夠可靠地運作。
至少在2014年3月15日在互聯(lián)網(wǎng)地址http://www.landi.ch/deu/goldmedaille-fuer-quotrumiwatchquot_1250893.shtml發(fā)表了題為“goldmedaillefürrumiwatch[rumiwatch的金牌]”的日期為2012年11月7日的出版物。在所述出版物中,結合另外的傳感器和至少一個評估單元來描述根據(jù)上述ch700494b1的設備。例如,在再次吞咽食團之前,對于在反芻期間咀嚼食團進行了多少次咀嚼動作進行監(jiān)測。每個食團的咀嚼動作數(shù)量減少被認為指示消化問題或喂食錯誤。
在直到本申請的優(yōu)先權日期之前沒有公開的wo2015041548a1中,提出了將不同的傳感器(尤其是加速度傳感器)附接到動物身上。通過對加速度數(shù)據(jù)的分析、特別是通過在傅立葉分析過程中確定的單獨頻率上形成平均值來推斷出安樂參數(shù)。同樣,通過使用加速度頻率推斷出動物的重量。還提出了在反芻期間測量咀嚼頻率;然而,提出了使用噪聲分析。
通往本發(fā)明的問題的總體標識在于可獲得一種用于獲得關于母牛的信息的方法,借助于所述方法可以自動地監(jiān)測和評估飼料的采食、評估母牛的產(chǎn)奶能力而不直接測量奶量、并且檢測母牛何時發(fā)情和最佳授精時間。與已經(jīng)可用于這些目的的方法相比,新的方法更好地提供可靠的信息和/或為動物及其看管者帶來較少的不愉快和開支。
本發(fā)明所基于的更具體的目標是可獲得一種用于評估附接在反芻動物頭部區(qū)域上的設備中的傳感器的傳感器數(shù)據(jù)的方法,其中所述傳感器在設備所附接的位置處測量取決于反芻的狀態(tài)變量,并且傳感器數(shù)據(jù)被自動調節(jié),其方式使得可以從最終結果確定關于動物的健康狀態(tài)和/或關于被動物采食的飼料的效果的相關信息。與以前在這方面已知的方法相比,改進方面包括以下事實:由附接到動物身上的設備隨時間平均消耗的電能顯著減少,并且不需要動物一直攜帶頭箍或類似的復雜安裝設備。
為了解決這個問題,提出了在動物的頭部區(qū)域記錄加速度數(shù)據(jù),并且對其進行評估以達到檢測動物進行的吞咽過程的效果。
首先,通過對吞咽過程進行計數(shù),可以做出非常有價值的推斷,如下面更詳細地解釋的。其次,通過檢測吞咽過程,可以標識吞咽過程之間的時間,以僅評估來自吞咽過程之間的時間的加速度數(shù)據(jù),以便獲得關于動物咀嚼活動的信息。因此,所獲得的關于動物咀嚼活動的信息變得非常準確和可靠,并且允許非常廣泛的推斷。
每個限定時間段(通常每天)的吞咽過程的數(shù)量非常直接地與在所述時間段內采食的飼料量或飲用的水量相關聯(lián)。這些量非常直接地影響所監(jiān)測的動物的狀態(tài),并且更直接地受到動物的相應狀態(tài)的影響。作為結果,從測量中獲得的與動物狀態(tài)相關的信息具有相對較高水平的可靠性。
每個時間段采食的飼料量與母牛情況下的預期產(chǎn)奶量非常直接地相關。
在動物健康的情況下,每個時間段的飼料采食減少明顯指示正在發(fā)情。由于發(fā)情的時間段(不僅在開始而且在結束時)都可以很好地檢測出,因此可以很好地檢測到授精的最佳時間段。授精的最佳時間段與發(fā)情現(xiàn)象結束后的一天開始的忍耐階段相吻合,并且在本身具有非常高的飼料采食的母牛的情況下,授精的最佳時間段較短(例如四小時),否則約十二小時。作為根據(jù)本發(fā)明所提出的方法的結果,因此還獲得了關于忍耐階段的持續(xù)時間的有用信息。
在本方法的一個優(yōu)選發(fā)展中,不僅吞咽過程被計數(shù),而且咀嚼動作(即在咀嚼運動期間進行的咬合動作)也被計數(shù)。咀嚼動作的數(shù)量與吞咽過程的數(shù)量的比率尤其提供了關于所采食的飼料中粗纖維的部分與蛋白質比例的比率的的陳述以及關于動物健康的陳述。還可以基于對加速度數(shù)據(jù)的評估來檢測咀嚼期間進行的咬合動作。
在本方法的一個優(yōu)選發(fā)展中,還可以關于在反芻期間或在進食(即初始飼料采食)期間是否發(fā)生所檢測的吞咽過程以及任選的咀嚼動作進行評估。還可以基于評估加速度數(shù)據(jù)來檢測這種差異。如果選擇性地應用于進食階段或反芻階段而不是作為兩個階段類型的平均值,則咀嚼動作的數(shù)量與吞咽過程的數(shù)量之間的數(shù)值比率相對于動物的比例營養(yǎng)成份和/或健康而言信息量更多。例如,僅在反芻期間測量的咀嚼動作與吞咽過程的比率已知與飼料品質、瘤胃ph值以及奶中的脂肪含量和蛋白質含量非常強烈地相關。
在本方法的一個優(yōu)選發(fā)展中,由于動物正在飲水而發(fā)生的吞咽過程被分開地檢測和計數(shù)。還可以基于加速度數(shù)據(jù)的評價來檢測這些吞咽過程。由于這些可以用于對采食的水量作出結論,所以可以改進有關采食了干燥的富含粗纖維的飼料還是采食了更軟的飼料(其在正常情況下因此也更富含蛋白質)的推斷。
吞咽階段和咀嚼階段優(yōu)選地通過所測量的加速度數(shù)據(jù)的時間曲線的方差分析來區(qū)分。本方法可以用自動數(shù)據(jù)處理裝置非常好地執(zhí)行,并且可靠地提供良好的結果。
咀嚼過程的數(shù)量還優(yōu)選地通過在兩個吞咽過程之間的時間段內對所測量的加速度的時間曲線進行傅立葉變換來測量,并且所確定的基本頻率在此被解讀為咀嚼動作頻率,所述咀嚼動作頻率當乘以所述時間段時給出已發(fā)生的咀嚼動作的數(shù)量。本方法可以用自動數(shù)據(jù)處理裝置通過應用所謂的fft(快速傅立葉變換)來執(zhí)行;即使在底層加速度測量(通常為10hz)的低頻率的情況下,本方法仍提供可靠的結果。
飲水過程優(yōu)選地通過對所測量的加速度數(shù)據(jù)的方差分析來標識。在此背景下,計算方差的時間曲線,并且在特定頻率范圍內評估方差曲線的波動作為飲水過程的指示,并且將檢測到的波動的頻率解讀為在飲水期間的吞咽過程的頻率。本方法可以用自動數(shù)據(jù)處理裝置很好地執(zhí)行,并且提供可靠的結果。
在本方法的一個優(yōu)選發(fā)展中,不僅在動物身上自動地測量加速度,而且還對動物的位置進行監(jiān)測。取決于動物是否位于特定的地點以及可能地取決于動物已經(jīng)在該地點多長時間,來記錄更多或更少量的加速度數(shù)據(jù),并且關于特定動作的確定對加速數(shù)據(jù)的評估進行加強或降低。例如,如果通過位置監(jiān)測清楚地發(fā)現(xiàn)動物位于確實無水可飲的地點,則無需關于可能的飲水來記錄和評估加速度數(shù)據(jù)。因此,可以減少加速度測量和數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪芰恐С觥⒖梢员苊庥嬎阒С?、并且可以改善實際獲得的結果的可信度。
可以使用本身已知的用于基于無線電確定位置的系統(tǒng)來實現(xiàn)動物的位置的確定,其中動物攜帶無線電節(jié)點。然而,例如,還可以通過rfid應答器和用于應答器的附接到動物的接近度傳感器來實現(xiàn)位置的簡單且有用的確定。在此上下文中,接近度傳感器處于表征感興趣的活動的位置,例如飼料槽、進食位置、動物反芻喜歡的躺臥位置。
在本發(fā)明的一個特別優(yōu)選的實施例中,對所獲得的加速度測量數(shù)據(jù)進行評估以便獲取這樣的可量化變量的數(shù)值,如果合適的話,所述可量化變量描述反芻過程的瞬時狀態(tài)。(“可量化變量”應被理解為是指不一定需要數(shù)值數(shù)據(jù)來完全描述的變量。)
反芻動物反芻的階段被劃分為按照時間順序一個接一個地發(fā)生的多個單獨的周期,其中單獨的周期包括階段、咀嚼階段以及回流吞咽階段。在回流階段期間,一定量的被稱為“食團”的飼料從動物的瘤胃移動至其口中。在咀嚼階段期間,食團通過咀嚼運動在口中更精細地粉碎。在咀嚼運動期間進行的單獨的咬合被稱為“咀嚼動作”。在吞咽階段期間,再次吞咽所述食團。與另外兩個階段相比,咀嚼階段可以從外部例如通過動物的以咀嚼動作的頻率來周期性進行的相對較大的頭部運動、以及通過特征噪聲來區(qū)分開。
由于動物的頭部在反芻期間以一種特征方式運動,可以主要通過測量加速度來識別反芻。
測量加速度所必需的傳感器可以毫無困難地且以小的尺寸制造,使得它們可以容易地放置在例如在耳標(還包括必需的蓄能器,例如通常為電池)中。
由于關于反芻持續(xù)時間的知識不旨在作為測量和評估的最終結果,而是關于任選的當前正在進行的反芻過程的瞬時狀態(tài)的量化知識旨在作為測量和評估的最終結果,因此僅在較長的時間間隔下進行多個按時間順序的相對較短的測量就已足夠。作為結果,可以發(fā)現(xiàn)相對極小的能量消耗就已足夠。
在一個優(yōu)選實施例中,通過評估傳感器數(shù)據(jù)獲得的可量化變量是食團的咀嚼動作的數(shù)量。在母牛的情況下,已知此數(shù)量與飼料品質、反芻動物體內的ph值、以及奶中的脂肪含量和蛋白質含量相關。
在另一優(yōu)選實施例中,通過評估傳感器數(shù)據(jù)獲得的可量化變量是食團循環(huán)中咀嚼階段期間咀嚼動作的頻率。在母牛的情況下,已知此頻率(通過與每個食團的咀嚼動作數(shù)量類似的方式)與飼料品質、瘤胃中的ph值、以及奶的脂肪含量和蛋白質含量相關。
下面參照附圖和“反芻”實例的詳細說明來更詳細地解釋根據(jù)本發(fā)明的方法:
圖1:示出了根據(jù)本發(fā)明的有利的示例性方法的中央循環(huán)重復處理順序的流程圖,并且
圖2:示出了按時間繪制的借助于對當前正在反芻的動物進行加速度測量所測量到的加速度的絕對值的曲線。
反芻動物反芻的階段被劃分為按照時間順序一個接一個地發(fā)生的多個單獨的周期,其中單獨的周期包括回流階段、咀嚼階段以及吞咽階段。在回流階段期間,一定量的被稱為“食團”的飼料從動物的瘤胃移動至其口中。在咀嚼階段期間,食團借助于咀嚼運動在口中更精細地粉碎。在咀嚼運動期間進行的單獨的咬合被稱為“咀嚼動作”。在吞咽階段期間,再次吞咽所述食團。與另外兩個階段相比,咀嚼階段可以從外部例如通過動物的以咀嚼動作的頻率來周期性進行的相對較大的頭部運動、以及通過特征噪聲來區(qū)分開。
對于根據(jù)本發(fā)明的方法,借助于多個加速度傳感器來測量頭部運動。測量加速度所必需的傳感器可以毫無困難地以小的尺寸制造,使得它們可以容易地放置在例如在耳標(還包括必需的蓄能器,例如通常為電池)中。
必需的加速度傳感器(如果需要的話)當然也可用于其他測量,而不是在此根據(jù)本發(fā)明的目的。其他測量的示例是步態(tài)分析和動物的各種活動或位置(例如,進食、走路或躺臥)的確定。
根據(jù)圖1的位置編號1至11表示在圖1中通過標記框或其他符號另外標示的過程、并且基本上按照以箭頭表征的時間順序一個接一個地發(fā)生。
根據(jù)圖1使用虛線展示的上方矩形a圍繞用于在動物攜帶的設備中也發(fā)生的過程的符號1、2。因此,矩形a標示在反芻動物身上攜帶的設備(通常是耳標)。此設備至少包含多個一維測量加速度傳感器或至少一個多維測量加速度傳感器。根據(jù)圖1使用虛線展示的下方矩形b圍繞用于過程4至11的符號,所述過程理想地出現(xiàn)在與動物分開的、通常位置固定的評估部分中并且具有通至動物身上設備的連接3、10,通過所述連接可以進行雙向的數(shù)據(jù)傳輸。這種連接通常是無線電連接。因此,矩形b標示評估站。
在步驟1中,記錄了彼此垂直的三個坐標方向上的“3d-acc”加速度數(shù)據(jù)。如果測量頻率為10hz,也就是說,如果在所述三個坐標方向中的每一個上分別每秒十次地測量到相應加速度,則可以獲得良好的結果。
步驟2“sto”是指將在步驟1中測量的數(shù)據(jù)的緩存在數(shù)據(jù)存儲器中,所述數(shù)據(jù)存儲器被定位在動物身上的設備中。例如,在兩分鐘的時間段內測量加速度數(shù)據(jù),并且將其全部寫入數(shù)據(jù)存儲器。
在步驟3中,在動物身上的設備a與通常固定的評估站b之間建立無線電鏈路,并且將存儲在設備a中的加速度數(shù)據(jù)經(jīng)由所述鏈路傳送到評估站b。
在步驟4“sw/k”中,對所測量的加速度數(shù)據(jù)(其當然表示設備a的加速度的時間曲線)進行評估,以便檢測哪些數(shù)據(jù)可以指配給咀嚼階段(圖2中的“k”)并且哪些數(shù)據(jù)可以指配給吞咽/回流階段(圖2中的“sw”)。在咀嚼階段期間,位于反芻動物口中的營養(yǎng)食團通過咀嚼運動被精細粉碎。在吞咽回流階段期間,首先吞咽被精細粉碎的飼料,并且然后將最初由未被精細粉碎的飼料構成的新食團從瘤胃回流到口中。一般地,與咀嚼階段相比,吞咽回流階段與顯著較小的加速度和加速度變化相關聯(lián)。通過測量結果的方差分析的適配形式,非常成功地在咀嚼階段與吞咽回流階段之間進行區(qū)分。為此目的,在各自情況下,優(yōu)選首先根據(jù)每個測量時間記錄的相應三個加速度值通過幾何相加來計算總加速度的總量。(圖2中通過舉例的方式示出了絕對加速度隨時間的結果曲線。圖2中還標有兩個吞咽回流階段(“sw”)和位于其間的一個咀嚼階段(“k”)。)在各自情況下,從所獲得的數(shù)據(jù)序列的總量中使用兩個部分量,在所述部分量處,相關聯(lián)的加速度測量發(fā)生在測量時間段的兩個相鄰時間窗口中。在各自情況下,根據(jù)所述兩個部分量計算方差。(方差是單獨值與所有單獨值的平均值之差平方之和除以單獨值的數(shù)量)。將這兩個所獲得的方差值(其各自應用于這兩個時間窗口之一)彼此進行對比。方差值的顯著差異指示,在這兩個時間窗口之間的邊界區(qū)域中,在咀嚼階段與吞咽回流階段之間存在過渡。對于按時間順序移位的時間窗口對,重復這些方差計算,但是在各自情況下,一對的兩個窗口彼此相鄰。在所述計算的第一階段中,時間窗口對從一個方差計算到另一個方差計算可以移位相當大的步幅,從而訊速地經(jīng)過整個時間范圍。對于在此發(fā)現(xiàn)了咀嚼階段與吞咽回流階段之間的階段過渡的指示的那些時間范圍,重復方差計算,其中從一個計算到下一個計算,時間窗口對移位了相對較小的時間增量,從而可以更準確地設定兩個階段之間的過渡時間。
由于加速度當然是獨立于觸發(fā)它們的事件來測量的,即使是與反芻無關的事件(例如,被暴力事件驚嚇的牛、或者耳朵搖動以嚇跑蒼蠅)也對加速度測量的結果起作用。因此,這樣的事件對測量的評估結果的影響盡可能小,只將被解讀為吞咽回流階段的兩個階段之間的那些階段接受作為用于進一步評估反芻的反芻咀嚼階段,所述咀嚼階段不短于一定的最小持續(xù)時間(例如26秒)并且不長于一定的最大持續(xù)時間(例如70秒)。
在步驟5至步驟8中,只有通過已經(jīng)被識別為與步驟4中的一個咀嚼階段精確相關聯(lián)的加速度數(shù)據(jù)才能使關于反芻的測量操作繼續(xù)。除了檢測開始和結束之外,這還涉及到檢測以下事實:在開始與結束之間沒有中斷,并且在開始與結束之間的間隔是反芻期間實際用于咀嚼階段的時間段。
步驟5“1至n”:在步驟1中在單獨的測量時間分別測量了三個加速度相位,其中單獨的值表示在各自情況下在一個坐標方向上的加速度。因此,單獨的時間點的測量值三元組表示空間中的矢量,所述矢量的方向取決于三個單獨的加速度測量值的大小之間的比率,并且所述矢量的絕對值是由這些單獨分量幾何相加而獲得的。由所述三個測量出的加速度分量限定的相應矢量在方向和絕對值方面從一個測量時間到下一個測量時間變化。在步驟5中,計算出對于空間中以“刺猬狀方式”假定的多個方向(例如一百個方向)單獨測量出的加速度矢量在相應方向上產(chǎn)生的分量有多大。為此目的,可以用相應的加速度矢量計算相應方向上的單位矢量(長度為1的矢量)的標量乘積。
在咀嚼階段的所有加速度測量上,這意味著在幾何學上從單一曲線導出多個路徑輪廓,所述路徑輪廓在三維空間中延伸并且通過以按時間順序定序的方式將加速度矢量的尖端彼此連接而形成,其中每個單獨的路徑輪廓僅在空間中的一個方向線上精確地發(fā)生,并且在每個方向線上僅精確地發(fā)生一個路徑輪廓。(在這個意義上空間中的“方向線”是通過假定坐標系的原點的直線)。
在步驟6中,對于在步驟5中計算出的、并且各自僅在空間中沿著一個方向矢量發(fā)生的所述多個路徑輪廓中的每一個路徑輪廓進行“fft”(傅里葉變換)。也就是說,標量變量(加速度的絕對值)隨時間的曲線不再被表示為加速度的絕對值/時間點的值對的序列,而是被表示為通過頻率、振幅和相位單獨確定的正弦振蕩之和,其中在這種情況下振幅標示加速度。在專業(yè)領域中,特別是所謂的fft(快速傅立葉變換)是最為人熟知的、并且已被引入作為用于數(shù)字數(shù)據(jù)處理的傅立葉變換的算法,為此,在此不再給出更多的細節(jié)。因此,步驟6的結果是對于相對于時間繪制的每個單獨的加速度曲線的分開的傅里葉表示,這些加速度曲線各自在幾何學上沿著這些方向矢量的單獨方向矢量取向。
在步驟7“n至1”中,最清楚地示出可以讀出當前反芻動物的咀嚼節(jié)奏的頻率分布的傅里葉表示是從這些單獨的傅里葉表示(其各自單獨的表示分別代表空間中的一個方向)中過濾出的。出現(xiàn)以下情況則事實如此,即如果根據(jù)經(jīng)驗發(fā)現(xiàn)咀嚼頻率的頻率范圍內與振幅相關的單一振蕩在該頻率范圍內的所有其他振蕩上明顯占主導,或者如果就其頻率而言局部相關聯(lián)的僅非常少的振蕩在該頻率范圍內就振幅而言在所有其他振蕩上明顯占主導。在第一種情況下,單獨振蕩的頻率是所搜尋的咀嚼頻率。在第二種情況下,可以通過在傅里葉表示中將拋物線(其對稱軸平行于縱坐標)延伸經(jīng)過限定三個最主要的振蕩的那些點來確定咀嚼頻率(橫坐標對應于頻率,縱坐標對應于振幅)。拋物線頂點的位置的橫坐標值是所搜尋的咀嚼頻率。
在牛的情況下,在反芻情況下的咀嚼頻率處于每分鐘約40至約85個咀嚼動作(0.67hz至1.42hz)的范圍內、典型地處于每分鐘60至70個咀嚼動作(1hz至1.17hz)的范圍內。
在步驟8“計數(shù)總和”中,如果可以輸出結果,則計數(shù)器可以被復位并獲得。與描述反芻的變量的瞬時值相關的結果的輸出可以是咀嚼頻率、或者更好的是每個食團咀嚼動作的數(shù)量。為了能夠指明每個食團咀嚼動作的數(shù)量,將用咀嚼頻率乘以在步驟4中確定的咀嚼階段的持續(xù)時間。
計數(shù)器對在反芻期間發(fā)生的咀嚼動作進行計數(shù)。在此計數(shù)器中已經(jīng)存在的值上,添加在最近處理周期中確定的咀嚼動作的數(shù)量。獲得此數(shù)量作為所計算的咀嚼頻率乘以由兩個吞咽回流階段界定的相應咀嚼階段的持續(xù)時間,所述持續(xù)時間的檢測在步驟4中進行。
第二計數(shù)器對在反芻期間發(fā)生的吞咽過程進行計數(shù)。每個吞咽回流階段在已經(jīng)存在于此計數(shù)器中的值上添加值1。
在步驟9“控制指導”中,第一從屬控制單元限定由動物攜帶的設備a何時再次開始測量嘗試,以及如果合適的話可能限定需要多長時間進行測量。在步驟9中這樣進行所依據(jù)的規(guī)則由根據(jù)概述的實例的上級邏輯進程11“控制上級”限定。
對于通過在反芻期間確定每個食團的咬合次數(shù)來監(jiān)測動物的狀態(tài),不需要連續(xù)進行測量。例如,每天三到四次成功地確定反芻期間每個食物團咀嚼動作的數(shù)量可能就足夠了。
如果目標是找到描述反芻的變量的瞬時值,理想的是存儲一個邏輯,所述邏輯在這一天更頻繁地開始測量過程(例如每半小時一次)直到實際檢測和分析所述反芻的成功測量過程的數(shù)量已經(jīng)達到了一天所需的量。當然,此邏輯也可能受到另外的過程的影響,例如動物的年齡、動物發(fā)情的跡象、或者時間上接近產(chǎn)仔事件或懷疑生病。理想情況下還存在由人員使用輸入設備編輯此邏輯的可能性。因此,所描述的方法在位于動物身上的設備a的能量消耗方面是高效率的,因為不需要連續(xù)地執(zhí)行測量,而是每天僅進行幾次,使得設備a每天的運行時間可以例如在每日持續(xù)時間的1%的范圍內。因此,可以確保設備a中的電池可以持續(xù)非常長的時間。
在步驟10中,在(固定的)設備b與位于動物身上的設備a之間建立無線電鏈路,并且將關于設備a的確定通信到設備a。至于在任何情況下不連續(xù)進行測量,這至少與下一測量周期的時間有關。
根據(jù)步驟4至8所述的測量數(shù)據(jù)的評估似乎是昂貴的。然而,實際上由于可以在固定設備(例如pc)上執(zhí)行,并且由于其中計算能力、能量和時間可以非常容易地充分獲得,所以易于執(zhí)行。作為高度發(fā)展的評估的結果,不正確測量的風險非常低,并且對于所述動物即使在非常低的測量頻率(通常為10hz)下通過很少的相對較短的測量周期就足夠了,所獲得的測量準確性也非常良好。
用于發(fā)現(xiàn)描述反芻的可量化變量的瞬時值的所述方法可以在本發(fā)明構思的許多方面進行修改和/或擴展。在這方面,應注意以下內容:
例如在數(shù)據(jù)評估期間,將可以通過以下方式來省略迂回:將加速度矢量投影到大量的單獨方向矢量(步驟5)、對每個單獨方向矢量的加速度進行傅立葉變換、并且對最具信息的傅立葉變換進行搜索,并且替代地在設備a中以相對較高的測量頻率測量加速度(約每秒100次測量而不是10次測量)、并且通過比較連續(xù)測量結果的大小找出極值的時間、并且從其間隔推斷出振蕩的頻率并最終推斷咀嚼頻率或單獨的咀嚼動作的持續(xù)時間。然而,由于相對較高的測量頻率,在設備a中將使用更多的能量,并且由于所獲取的測量結果的可靠性較低,所以有必要非常頻繁地執(zhí)行測量并且嘗試通過形成平均值并通過另外的邏輯濾波來實現(xiàn)對方向的足夠的測量準確性和可靠性。為了達到同樣良好的準確性和可靠性,位于動物身上的設備a每天的能量消耗將因此顯著提高;可能的是,設備a中的硬件必須以更昂貴的方式構造,使得可以隨著時間推移執(zhí)行更多的加速度測量,并且可能緩存更多的測量結果。然而,與每天以一般方式簡單地測量反芻的持續(xù)時間相比,可能認為較少的能量消耗將是足夠的。
例如,在為了記錄至少一個食團的反芻期間的加速度而將要在設備a上執(zhí)行的測量循環(huán)之前,可以執(zhí)行明顯更短的測量周期,借此確定是否實際上存在可能發(fā)生反芻的足夠的加速度。在這方面,所述評估可以例如包括在短的持續(xù)時間內累加加速度的測量值并且將結果與閾值進行對比的事實,并且還可以已經(jīng)在位于動物身上的設備a上執(zhí)行。如果在此背景下確定了事實上絕對沒有發(fā)生反芻,則與反芻相關的待定測量可以推后一個限定的持續(xù)時間,例如半小時。
在位于動物身上的設備a與評估站b之間的數(shù)據(jù)傳送不一定必須以無線方式通過無線電發(fā)生。例如還可以借助于使用動物的身體作為電導體的電傳導而發(fā)生數(shù)據(jù)傳送,一旦動物接觸到與評估站接觸的電極、或者至少與電極足夠接近,則電容信號傳送就成為可能。
還可以根據(jù)圖1對加速度測量的原始數(shù)據(jù)或從待處理的加速度測量中的較少數(shù)據(jù)項執(zhí)行傅里葉變換。如果適合的話,還可以在一定程度上從相關結果讀出咀嚼動作的頻率,但結果與根據(jù)參照圖1所述的順序相比更不精確并且更不明確。
對于通過評估傳感器數(shù)據(jù)而獲得的、并且在某些情況下指示關于反芻過程的瞬時狀態(tài)的可量化變量,除了已經(jīng)描述的變量“每個食團咀嚼動作的數(shù)量”和“咀嚼頻率”之外,例如在本發(fā)明構思內以下變量也是可能的:咀嚼階段的長度、回流階段的長度、吞咽階段的長度、所述階段長度相對于彼此的比率、在單獨階段期間加速度的平均大小、在不同階段的加速度的大小的比率。
針對測量反芻所詳細描述的方法可以以大體類似的方式應用于飼料采食(即進食)的測量。飼料的采食同樣發(fā)生在各自情況下的多個咀嚼動作和吞咽過程的重復序列中。相對于反芻的差異涉及咀嚼動作的頻率(這比反芻的情況更高)、和在兩次吞咽過程之間的持續(xù)時間(這比反芻的情況更短)、以及在飼料采食過程中比在反芻過程中吞咽回流過程消耗的吞咽過程時間更少的事實。
在飼料采食的情況下,在兩次吞咽過程之間的較小數(shù)量的咀嚼動作表明飼料富含蛋白質;另一方面,在兩次吞咽過程之間的較大數(shù)量的咀嚼動作表明飼料具有相對較高部分的長纖維。
代替在飼料采食過程中對咀嚼動作的計數(shù),還可以測量在相繼的吞咽過程之間的持續(xù)時間。與飼料和動物狀態(tài)有關的這一持續(xù)時間的信息可以傾向于與來自咀嚼動作與吞咽過程的數(shù)字比率的信息進行對比,因為在兩次吞咽過程之間的相對較長的持續(xù)時間與在兩次吞咽過程之間的相對較高的數(shù)量的咀嚼動作親密關聯(lián)。然而,根據(jù)以前的觀察,作為不同動物之間的比較的基礎,每個吞咽過程的咀嚼動作的數(shù)量似乎比兩個吞咽過程之間的持續(xù)時間信息量更多。不同動物的咀嚼頻率似乎比在吞咽過程中運動的飼料量有更大地波動。
借助于方差分析可以從所測量的加速度數(shù)據(jù)中非常好地檢測出飲水,所述方差分析的方式是如上面關于反芻的實例所述的比較兩個相鄰時間窗口的方差。給定相對較低的加速度值,存在一個序列,所述序列以慢節(jié)奏重復、由幾乎不出現(xiàn)加速度的相對較長的吸吮階段和具有較高加速度的相對較短的吞咽階段組成。由吸吮和吞咽組成的周期的持續(xù)時間段對母牛而言通常為5秒至10秒。
上級邏輯進程11“控制上級”是上級控制進程。例如,在所述進程中,還可以考慮除了僅僅是時間和加速度值之外的其他影響變量。典型地,本地化的事件和處方被考慮在內并且進行邏輯處理,所述處方可以在用戶界面上進行限定,其方式使得它們可以被編輯。憑借進程11,另外的處理步驟(通過所述處理步驟檢查和評估所測量的加速度數(shù)據(jù)以確定發(fā)生了飼料采食還是發(fā)生了飲水并且以及如果是這樣如何發(fā)生)可以與處理步驟4至8并行地或作為其替代方案來進行控制。
同樣地,借助于上級進程11,通??梢曰诩铀俣葦?shù)據(jù)來檢測究竟有沒有發(fā)生反芻、飼料采食或飲水。如果在相對較長時間內這些都沒有發(fā)生,則可以限制加速度測量數(shù)據(jù)的記錄和詳細分析,也就是說,只能在相對較寬地間隔開的時間段中“基于樣本”來執(zhí)行。因此,特別是在睡眠階段,可以節(jié)省設備a的能量。設備a當然是以移動方式攜帶在動物身上,并且因此需要電池或蓄電池。
在進程11中,步驟8的計數(shù)結果也被存儲、并且如果合適的話被進一步處理以形成進一步的信息,如有必要的報警等。同樣地,如果適合的話,可以進一步儲存和處理與飼料采食或飲水有關的結果。
通過進一步處理,例如生成了并且還可以輸出以下信息:
每天的吞咽過程的數(shù)量
每天在采食飼料期間的吞咽過程的數(shù)量
在反芻期間每次吞咽過程的咀嚼動作的數(shù)量的比率
在采食飼料期間每次吞咽過程的咀嚼動作的數(shù)量的比率
飲水時吞咽過程的數(shù)量
這些單獨的數(shù)量或數(shù)量比率的平均值相對于標準化值(或畜群的相應的平均值)的偏差
這些單獨的數(shù)量或數(shù)量比率的平均值相對于先前(可選的)時間段內相同動物的平均值的偏差
上述偏差指示例如動物是/否正在發(fā)情、預測最佳授精時間段、太多或太少蛋白質……的程度的信息
關于狀態(tài)的雜項信息:健康正常狀態(tài)、設想產(chǎn)奶量……
到目前為止,根據(jù)本發(fā)明的方法主要已經(jīng)參照奶牛的應用進行了解釋和說明。
在本領域技術人員的活動范圍內,所述方法還可適用于其他動物的應用。對于這種適應性,本質上要標識特征加速度值、方差和過程重復頻率,并且相應地調整評估方法。