CN101416611B - 一种智能化精确饲喂机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能化精确饲喂机，包括料仓、机架以及供电装置；上位机，用于采集、处理、发送射频识别系统所识别的信息；控制系统，输出端依次与电机调速系统以及电机相连，通过控制端口开关使得螺旋输送机在电机的带动下工作；射频识别系统，安装在固定于螺旋输送机外壁的射频识别系统安装板上，用于完成个体待饲喂动物的识别并将识别到的ID号传输至上位机；螺旋输送机，置于所述机架上并与料仓相连，在控制系统的控制下运转以完成饲喂。本发明提出的智能化精确饲喂机，个体奶牛识别率高，满足了个体奶牛按需饲喂的目的，实现了奶牛的精确饲喂，有助于待饲喂奶牛的营养均衡，避免二次投料，投料精度高，提高了产奶量。

Description

一种智能化精确饲喂机

技术领域

本发明涉及一种动物饲喂装置，具体涉及一种利用无线射频技术识别待饲喂动物的智能化精确饲喂机。

背景技术

现有的奶牛饲喂方法以下几种：

传统饲喂法：舍饲、栓系、固定床位和食槽，将青贮、干草、块根、棉壳、苜蓿和精料分别喂给奶牛，每天饲喂3次，挤3次奶。其优点是：奶牛相对固定，便于管理；奶牛日粮营养成分不需要经常检测，泌乳牛可以采用一个饲料配方。其缺点是：高产奶牛易发生干物质食量不足，从而导致减产和产后恢复期延长；由于是分食制，容易发生某种饲料进食过多或过少而导致营养失衡；易造成某种或几种饲料的浪费。

全混合日粮(TMR)饲喂法：根据奶牛不同生长发育及泌乳阶段的营养需要，将精粗饲料和各种添加剂按适当比例用搅拌机混合均匀后、供奶牛自由采食。其优点是：日粮混合均匀，改善了日粮的适口性，避免了奶牛的挑食现象；增强瘤胃机能，维持了瘤胃pH值的稳定；可进行大规模工业化生产。其缺点是：需要对不同产奶量的奶牛进行分群，分群将增加奶牛流动，给有关记录和测定带来不便，同时，将对奶牛产生一定程度的应激，从而造成产奶量的波动；各组群由于产量有别，因此饲料配方不同，需要分别进行。需要经常检测日粮营养成分，计算日粮配方。奶牛的采食量是一定的，因此会出现精量采食不足或过多的情况。

Zappavigna P等人在《Feeding Control Systems for Dairy Cows》中研制了一种通过控制奶牛进入饲喂区来对奶牛进行自动化饲喂的装备。该装备通过无线射频技术识别奶牛，将奶牛分到两个饲喂区，根据奶牛的泌乳期、产奶量和体重等信息来计算奶牛在饲喂区停留的时间，从而控制奶牛采食饲料的多少。该技术的缺点是不同的牛在相同的时间采食的饲料量不同，故该技术不能对个体奶牛进行精确饲喂。

欧洲专利EP1661454公开了一种为动物自动提高食物的装备，该装备包括饲料槽、牛颈枷、控制单元和身份识别装置。身份识别装置识别牛只后将信号传给控制单元，控制单元将控制牛颈枷的开与关，从而控制牛只将头伸入饲料槽进行采食。该技术并没有实现精饲料的精确饲喂。

中国专利CN200520143749.8公开了一种牛用自动饲喂机，包括料仓和牛采食容器，所述牛采食容器与料仓的出料口相通，出料口上设有出料开关，出料开关与RFID射频读卡器控制连接。RFID射频读卡器可以识别牛只，根据预先编织的程序，确定对此牛只是否饲喂和饲喂多少，从而解决了个体奶牛精饲料采食不足的问题。该技术未指明该自动饲喂机的饲喂精度和依据什么信息来确定个体奶牛的饲料需求量。

中国专利CN200620020426.4公开了奶牛精确饲喂机器人技术，该技术是按饲喂曲线计算饲料配比，将大份的精饲料转化为小份的精饲料，每天进行6-10次的喂料，每头牛的精料量仍是平均值。缺点是：该饲喂机器人对奶牛生理指标及生产指标未加说明，精饲料的投喂未满足个体奶牛按需饲喂的要求；该饲喂机器人的投料精度未知；该饲喂机器人的射频卡的识别距离和响应时间未知。

奶牛是反刍类食草动物，其瘤胃担负着饲料的消化功能，瘤胃液的pH值与饲料的消化有直接的关系，pH值应处于6.4～6.8的范围内才有利于饲料的消化，精饲料量的多少的瘤胃液的pH值有直接的影响。而现有的技术和专利并没有依据奶牛的这一生理特性来饲喂奶牛，个体奶牛采食的精饲料量并不符合奶牛的生理需求，因此奶牛业仍存在个体奶牛单产低的特点。

发明内容

本发明的目的是提供一种智能化奶牛精确饲喂机，依据奶牛瘤胃的生理特性，将精粗饲料同时饲喂，根据个体奶牛的体重、胎次、产奶量、最大产奶量和泌乳期等信息来计算精饲料量，完成投喂。

为了达到上述发明目的，本发明提供了一种智能化精确饲喂机，包括料仓、机架以及装于所述机架上的供电装置，所述智能化精确饲喂机还包括：

上位机，用于采集射频识别系统所识别的信息，处理所述信息并将处理后的结果传输至控制系统；

控制系统，通过第一串口与所述上位机相连，输出端通过开关依次与电机调速系统以及电机相连，通过控制端口开关使得螺旋输送机在电机的带动下工作；

无线射频识别(Radio Frequency Identification，RFID)系统，安装在固定于螺旋输送机外壁的RFID板上，通过第二串口与所述上位机相连，用于完成个体待饲喂动物的识别；

螺旋输送机，置于所述机架上并与料仓相连，在控制系统的控制下运转以完成饲喂。

其中，所述控制系统采用单片机控制系统。

其中，所述电机采用直流电机。

其中，所述电机调速系统采用直流伺服器。

其中，所述螺旋输送机与所述电机通过连轴器进行连接。

其中，所述螺旋输送机包括大节距螺旋输送机和小节距螺旋输送机，大节距螺旋输送机用于快速投料，小节距螺旋输送机用于精确投料。

其中，所述上位机包括：

信息采集系统，采集由射频识别系统所传输的个体待饲喂动物的ID号信息；

总信息数据库，包括所有个体待饲喂动物的特征信息，如ID号、体重、胎次、产奶量、最大产奶量和泌乳期等；

已采集的ID号信息数据库，包括已采集的个体饲喂动物的ID号信息；

信息处理及传输系统，当信息采集系统采集到的ID号信息不在所述信息数据库中时，将所述ID号信息加入到信息数据库并根据接收到的ID号信息计算饲料需求量和螺旋输送机的运行时间，并将计算出来的饲料需求量和运行时间传输至控制系统。

其中，所述智能化精确饲喂机还包括与所述机架相连的行走装置，用于实现所述智能饲喂机的移位。

一种利用所述智能化精确饲喂机进行饲喂的方法，包括步骤：

S1，由射频识别系统识别预先制作的待饲喂动物的ID号信息并将此ID号信息传输至上位机；

S2，当所述ID号信息不在已采集的ID号信息数据库中时，将ID号信息加入到已采集的ID号信息数据库并根据接收到的ID号信息来调用总信息数据库的信息计算饲料需求量和螺旋输送机的运行时间，并将计算出来的饲料需求量和运行时间传输至控制系统；

S3，控制系统控制电机在所述运行时间内带动螺旋输送机按照所述饲料需求量进行投料。

其中，步骤S2中当所述ID号信息在已采集的ID号信息数据库中时，不进行投料。

其中，所述螺旋输送机运行进行预定量的投料时停止大节距螺旋输送机的运转，继续小节距螺旋输送机的运转。

其中，所述预定量的投料占所述饲料需求量的60-80％。

本发明所提供的智能化精确饲喂机，根据个体奶牛的体重、胎次、产奶量、最大产奶量和泌乳期等信息来计算精饲料量，完成精饲料的投喂。本发明提出的智能化精确饲喂机，个体奶牛识别率高，满足了个体奶牛按需饲喂的目的，实现了奶牛的精确饲喂，有助于奶牛的营养均衡，避免二次投料，投料精度高，提高了产奶量。

附图说明

图1是本发明的智能化精确饲喂机的结构示意图；

图2是图1的剖视图；

图3是本发明的智能化精确饲喂机的控制系统；

图4是本发明的智能化精确饲喂机的工作流程图。

图中：1、单片机；2、第一串口；3、第二串口；4、上位机；5、搅龙；6、射频识别系统；7、射频识别系统安装板；8、料仓；9、开关；10、电机安装板；11、电机；12、电机调速系统；13、电源转换装置；14、蓄电池；15、机架；16、行走装置。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图1所示为本发明提供的智能化精确饲喂机的结构示意图。所述智能化精确饲喂机包括料仓、机架以及装于所述机架上的供电装置，还包括：上位机，用于采集射频识别系统所识别的信息，处理所述信息并将处理后的结果传输至控制系统；控制系统，通过第一串口与所述上位机相连，输出端通过开关依次与电机调速系统以及电机相连，通过控制端口开关使得螺旋输送机在电机的带动下工作；射频识别(Radio Frequency Identification，RFID)系统，安装在固定于螺旋输送机外壁的RFID板上，通过第二串口与所述上位机相连，用于完成个体待奶牛的识别；螺旋输送机，置于所述机架上并与料仓相连，在控制系统的控制下运转以完成饲喂。本实施例中的控制系统采用单片机控制系统，电机采用直流电机，电机调速系统采用直流伺服器，所述螺旋输送机与所述电机通过联轴器进行连接，所述螺旋输送机由大节距螺旋输送机和小节距螺旋输送机组成。所述智能化精确饲喂机还包括与所述机架相连的行走装置，用于实现所述智能化精确饲喂机的移位。

其中，所述上位机包括信息采集系统，采集由射频识别系统所传输的个体待饲喂动物的ID号信息；总信息数据库，包括所有个体奶牛的特征信息，如ID号、体重、胎次、产奶量、最大产奶量和泌乳期等；已采集的ID号信息数据库，包括已采集的个体饲喂动物的ID号信息；信息处理及传输系统，当信息采集系统采集到的ID号信息不在所述已采集的ID号信息数据库中时，将所述ID号信息加入到已采集的ID号信息数据库并根据接收到的ID号信息来调用总信息数据库的信息计算饲料需求量和螺旋输送机的运行时间，并将计算出来的饲料需求量和运行时间传输至控制系统。

利用本发明所述的智能化精确饲喂机进行奶牛饲喂的实施过程如下：个体奶牛采食时被牛颈枷固定住，且每头牛间相隔约1米的距离。当智能化精确饲喂机行走至个体奶牛前，RFID系统读取牛耳朵上的ID号，并将读取到的ID号上传至上位机。上位机通过信息采集系统显示个体奶牛信息，并通过精饲料饲喂模型计算精饲料需求量，精饲料需求量被转换为旋转输送机运转的时间值，此时间值被传至单片机控制，随后闭合开关，旋转输送机开始运转。当达到预定的时间值，开关自动断开，旋转输送机停止运转，从而完成一次饲喂过程。

如图2所示为图1的A-A剖面图，即双搅龙(旋转输送机)的送料装置。该装置包括两个搅龙，节距分别为40mm和70mm。两个搅龙同时工作，当完成60％-80％的投料时，停止大节距搅龙的投料，继续小节距搅龙的投料，投料精度在误差允许范围之内。

如图3所示为本发明的智能化精确饲喂机中的软件控制系统。该系统包括前台控制系统和后台维护系统。前台控制系统包括个体奶牛信息显示区、串口操作区和时间显示区，后台维护系统包括耳标识别区和个体奶牛信息数据库系统。串口操作区包括“通信端口”复选框和“打开端口”按钮，用于打开RFID系统与上位机连接的第二串口；个体奶牛信息显示区用于显示识别到的个体奶牛信息；时间显示区用于显示双搅龙工作的时间；耳标识别区用于数据维护时识别耳标号；个体奶牛信息数据库系统用于显示数据库中奶牛的信息，并用于录入个体奶牛的信息。

图4是本发明中智能化饲喂机的工作流程图。个体奶牛信息采集系统从第二串口读取个体奶牛的耳标号，将此耳标号与“已采集的耳标号数据集”进行对比，如果此耳标号是“已采集的耳标号数据集”中的元素，则表明该耳标号代表的奶牛已经饲喂过，如果此耳标号不是“已采集的耳标号数据集”中的元素，则表明该耳标号代表的奶牛还未进行饲喂。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由其权利要求限定。

Claims (8)

1.一种智能化精确饲喂机，包括料仓、机架以及装于所述机架上的供电装置，其特征在于，所述智能化精确饲喂机还包括：

上位机，用于采集射频识别系统所识别的信息，处理所述信息并将处理后的结果传输至控制系统；

控制系统，通过第一串口与所述上位机相连，输出端通过开关依次与电机调速系统以及电机相连，通过控制端口开关使得螺旋输送机在电机的带动下工作；

射频识别系统，安装在固定于螺旋输送机外壁的射频识别系统安装板上，通过第二串口与所述上位机相连，用于完成个体待饲喂动物的识别并将识别到的ID号传输至上位机；

螺旋输送机，置于所述机架上并与料仓相连，在控制系统的控制下运转以完成饲喂。

2.如权利要求1所述的智能化精确饲喂机，其特征在于，所述螺旋输送机包括大节距螺旋输送机和小节距螺旋输送机，大节距螺旋输送机用于快速投料，小节距螺旋输送机用于精确投料。

3.如权利要求1所述的智能化精确饲喂机，其特征在于，所述上位机包括：

信息采集系统，采集由射频识别系统所传输的个体待饲喂动物的ID号信息；

总信息数据库，包括所有个体待饲喂动物的特征信息；

已采集的ID号信息数据库，包括已采集的个体饲喂动物的ID号信息；

信息处理及传输系统，当信息采集系统采集到的ID号信息不在所述已采集的ID号信息数据库中时，将所述ID号信息加入到已采集的ID号信息数据库并根据接收到的ID号信息来调用总信息数据库的信息计算饲料需求量和螺旋输送机的运行时间，并将计算出来的饲料需求量和运行时间传输至控制系统；当信息采集系统采集到的ID号信息在所述已采集的ID号信息数据库中时，继续下一次信息采集。

4.如权利要求1所述的智能化精确饲喂机，其特征在于，所述智能化精确饲喂机还包括与所述机架相连的行走装置，用于实现所述智能饲喂机的移位。

5.一种利用如权利要求1-4任一项所述的智能化精确饲喂机进行饲喂的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，由射频识别系统识别预先制作的待饲喂动物的ID号信息并将此ID号信息传输至上位机；

S2，当所述ID号信息不在已采集的ID号信息数据库中时，将ID号信息加入到已采集的ID号信息数据库并根据接收到的ID号信息来调用总信息数据库信息计算饲料需求量和螺旋输送机的运行时间，并将计算出来的饲料需求量和运行时间传输至控制系统；

S3，控制系统控制电机在所述运行时间内带动螺旋输送机按照所述饲料需求量进行投料。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤S2中当所述ID号信息在已采集的ID号信息数据库中时，不进行投料。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述螺旋输送机运行进行预定量的投料时停止大节距螺旋输送机的运转，继续小节距螺旋输送机的运转。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述预定量的投料占所述饲料需求量的60-80％。

Images