CN107205362A - 用于获得关于农场动物的信息的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于获得关于农场动物的信息的方法，其中设备(a)被附接到动物的头部区域上，所述设备包含至少一个加速度传感器，借助于所述至少一个加速度传感器测量循环的加速度数据，其中所述加速度数据是使用自动数据处理装置评估的并且作为评估的结果而指示所述动物的活动和/或状况。对所获得的加速度数据进行评估，以便检测由动物进行的吞咽过程。

Description

用于获得关于农场动物的信息的方法

本发明涉及一种用于获得关于农场动物的信息的方法。

本方法所适用的农场动物典型地可以是奶牛；在此获得的信息典型地涉及每天采食的饲料量、关于被采食的饲料的组分的信息、与产奶量有关的信息、交配时间和最佳授精时间、以及关于反刍活动的信息。

为了执行本方法，将重复测量数据的加速度传感器附接到动物的头部区域，并且其中将由动物身上的加速度传感器测量的数据传送到评估站并且在评估站进行评估。

US 4618861 A已经在1986年公开了以下提议：为动物装配运动传感器并且基于每天自动观察到的运动速率来推断动物(通常是母牛)是否在发情。例如，提出了将取决于加速度的开关作为运动传感器，所述开关被悬挂于围颈带并且在其被加速超过特定阈值时提供计数脉冲。借助于统计分析，可以检测出动物是很可能发情还是不太可能发情的倾向。

EP 2007192 B1指明了相对于从US 4618861 A中已知的方法而言的更广泛的想法。借助于被安排在动物(通常为母牛)的头部的传感器，测量多个取向参数和运动参数(不同方向上的加速度、距地面的距离等)，并且通过评估此主要数据来推断动物是正在行走、正在站立、还是正在躺着。后者的频率的特征变化用于检测动物发情的时间、其生育力以及产仔。任选地，进行进一步的测量，例如关于进食活动的持续时间，并且因此扩展推断或者改善推断的准确性。

DE 36 10 960 A1已经在1987年公布了以下想法：在农业畜牧业中给动物装配传感器，所述传感器反复测量动物的状态变量并且将测量结果传送到评估点，从而可以自动地进行关于动物的健康状态的推断，并且例如，可以自动地适配饲料。提及了将加速度作为待测量的可能状态变量；在时间上对其进行积分。将结果解读为实际动物的平均运动。没有提及反刍。

EP 1301068 B1(优先权于2000年)提出了在相对较长的预定时间段内通过噪声分析来感测动物的反刍持续时间并且由此作出关于饲料或动物的状态的推断。反刍就其本身而言是通过食团回流与食团咀嚼的噪声之间的差异来检测的。由于必须有长的测量时段，高水平的能源消耗导致出现破坏性的限制。没有提及对加速度的测量。

WO 2007119070 A1提出了借助于诸如噪声传感器、多轴加速度传感器、温度传感器等的传感器来感测动物的多种不同行为模式、将这些行为模式以无线方式传送到评估单元、并且借助于评估来推断出动物的多种状态。提出了基于噪声传感器的结果来检测反刍。

EP 2205146 B1(优先权于2007年)提出了将配备有多个传感器的部件附接到动物的外耳道上，所述部件在至少两个位置处测量温度、并且此外还能够测量其他变量(例如噪声或加速度)。该申请尤其提出了借助于传感器测量反刍活动；然而，没有进一步解释如何实现测量以及这与哪项反刍活动精确相关。

DE 601 33 106 T2(EP 1 301 068 B1的德文译本)提出了使用噪声传感器和评估逻辑来测量反刍动物的指示反刍活动的变量、并且在限定时间段内自动检测反刍的持续时间。通过此申请获取的知识用于产生与动物的生理状态有关的和/或与饲料的期望变化有关的信息，以便优化产奶量或维持动物健康。

在CH 700 494 B1(优先权于2010年)中，提出了给牛装配头箍，将压力传感器附接到其鼻羁上，所述压力传感器连续地进行测量，并且由测量日志记录所述压力传感器的测量结果。以这种方式，可以检测诸如特别是反刍的咀嚼活动，因为在此上下文中所测量的压力曲线以特征方式周期性地波动。不利的是，头箍必须被非常牢固地固定，以使压力测量能够可靠地运作。

至少在2014年3月15日在互联网地址http://www.landi.ch/deu/goldmedaille-fuer-quotrumiwatchquot_1250893.shtml发表了题为“Goldmedaille für Rumiwatch[Rumiwatch的金牌]”的日期为2012年11月7日的出版物。在所述出版物中，结合另外的传感器和至少一个评估单元来描述根据上述CH 700 494 B1的设备。例如，在再次吞咽食团之前，对于在反刍期间咀嚼食团进行了多少次咀嚼动作进行监测。每个食团的咀嚼动作数量减少被认为指示消化问题或喂食错误。

在直到本申请的优先权日期之前没有公开的WO 2015041548 A1中，提出了将不同的传感器(尤其是加速度传感器)附接到动物身上。通过对加速度数据的分析、特别是通过在傅立叶分析过程中确定的单独频率上形成平均值来推断出安乐参数。同样，通过使用加速度频率推断出动物的重量。还提出了在反刍期间测量咀嚼频率；然而，提出了使用噪声分析。

通往本发明的问题的总体标识在于可获得一种用于获得关于母牛的信息的方法，借助于所述方法可以自动地监测和评估饲料的采食、评估母牛的产奶能力而不直接测量奶量、并且检测母牛何时发情和最佳授精时间。与已经可用于这些目的的方法相比，新的方法更好地提供可靠的信息和/或为动物及其看管者带来较少的不愉快和开支。

本发明所基于的更具体的目标是可获得一种用于评估附接在反刍动物头部区域上的设备中的传感器的传感器数据的方法，其中所述传感器在设备所附接的位置处测量取决于反刍的状态变量，并且传感器数据被自动调节，其方式使得可以从最终结果确定关于动物的健康状态和/或关于被动物采食的饲料的效果的相关信息。与以前在这方面已知的方法相比，改进方面包括以下事实：由附接到动物身上的设备随时间平均消耗的电能显着减少，并且不需要动物一直携带头箍或类似的复杂安装设备。

为了解决这个问题，提出了在动物的头部区域记录加速度数据，并且对其进行评估以达到检测动物进行的吞咽过程的效果。

首先，通过对吞咽过程进行计数，可以做出非常有价值的推断，如下面更详细地解释的。其次，通过检测吞咽过程，可以标识吞咽过程之间的时间，以仅评估来自吞咽过程之间的时间的加速度数据，以便获得关于动物咀嚼活动的信息。因此，所获得的关于动物咀嚼活动的信息变得非常准确和可靠，并且允许非常广泛的推断。

每个限定时间段(通常每天)的吞咽过程的数量非常直接地与在所述时间段内采食的饲料量或饮用的水量相关联。这些量非常直接地影响所监测的动物的状态，并且更直接地受到动物的相应状态的影响。作为结果，从测量中获得的与动物状态相关的信息具有相对较高水平的可靠性。

每个时间段采食的饲料量与母牛情况下的预期产奶量非常直接地相关。

在动物健康的情况下，每个时间段的饲料采食减少明显指示正在发情。由于发情的时间段(不仅在开始而且在结束时)都可以很好地检测出，因此可以很好地检测到授精的最佳时间段。授精的最佳时间段与发情现象结束后的一天开始的忍耐阶段相吻合，并且在本身具有非常高的饲料采食的母牛的情况下，授精的最佳时间段较短(例如四小时)，否则约十二小时。作为根据本发明所提出的方法的结果，因此还获得了关于忍耐阶段的持续时间的有用信息。

在本方法的一个优选发展中，不仅吞咽过程被计数，而且咀嚼动作(即在咀嚼运动期间进行的咬合动作)也被计数。咀嚼动作的数量与吞咽过程的数量的比率尤其提供了关于所采食的饲料中粗纤维的部分与蛋白质比例的比率的的陈述以及关于动物健康的陈述。还可以基于对加速度数据的评估来检测咀嚼期间进行的咬合动作。

在本方法的一个优选发展中，还可以关于在反刍期间或在进食(即初始饲料采食)期间是否发生所检测的吞咽过程以及任选的咀嚼动作进行评估。还可以基于评估加速度数据来检测这种差异。如果选择性地应用于进食阶段或反刍阶段而不是作为两个阶段类型的平均值，则咀嚼动作的数量与吞咽过程的数量之间的数值比率相对于动物的比例营养成份和/或健康而言信息量更多。例如，仅在反刍期间测量的咀嚼动作与吞咽过程的比率已知与饲料品质、瘤胃pH值以及奶中的脂肪含量和蛋白质含量非常强烈地相关。

在本方法的一个优选发展中，由于动物正在饮水而发生的吞咽过程被分开地检测和计数。还可以基于加速度数据的评价来检测这些吞咽过程。由于这些可以用于对采食的水量作出结论，所以可以改进有关采食了干燥的富含粗纤维的饲料还是采食了更软的饲料(其在正常情况下因此也更富含蛋白质)的推断。

吞咽阶段和咀嚼阶段优选地通过所测量的加速度数据的时间曲线的方差分析来区分。本方法可以用自动数据处理装置非常好地执行，并且可靠地提供良好的结果。

咀嚼过程的数量还优选地通过在两个吞咽过程之间的时间段内对所测量的加速度的时间曲线进行傅立叶变换来测量，并且所确定的基本频率在此被解读为咀嚼动作频率，所述咀嚼动作频率当乘以所述时间段时给出已发生的咀嚼动作的数量。本方法可以用自动数据处理装置通过应用所谓的FFT(快速傅立叶变换)来执行；即使在底层加速度测量(通常为10Hz)的低频率的情况下，本方法仍提供可靠的结果。

饮水过程优选地通过对所测量的加速度数据的方差分析来标识。在此背景下，计算方差的时间曲线，并且在特定频率范围内评估方差曲线的波动作为饮水过程的指示，并且将检测到的波动的频率解读为在饮水期间的吞咽过程的频率。本方法可以用自动数据处理装置很好地执行，并且提供可靠的结果。

在本方法的一个优选发展中，不仅在动物身上自动地测量加速度，而且还对动物的位置进行监测。取决于动物是否位于特定的地点以及可能地取决于动物已经在该地点多长时间，来记录更多或更少量的加速度数据，并且关于特定动作的确定对加速数据的评估进行加强或降低。例如，如果通过位置监测清楚地发现动物位于确实无水可饮的地点，则无需关于可能的饮水来记录和评估加速度数据。因此，可以减少加速度测量和数据传输的能量支出、可以避免计算支出、并且可以改善实际获得的结果的可信度。

可以使用本身已知的用于基于无线电确定位置的系统来实现动物的位置的确定，其中动物携带无线电节点。然而，例如，还可以通过RFID应答器和用于应答器的附接到动物的接近度传感器来实现位置的简单且有用的确定。在此上下文中，接近度传感器处于表征感兴趣的活动的位置，例如饲料槽、进食位置、动物反刍喜欢的躺卧位置。

在本发明的一个特别优选的实施例中，对所获得的加速度测量数据进行评估以便获取这样的可量化变量的数值，如果合适的话，所述可量化变量描述反刍过程的瞬时状态。(“可量化变量”应被理解为是指不一定需要数值数据来完全描述的变量。)

反刍动物反刍的阶段被划分为按照时间顺序一个接一个地发生的多个单独的周期，其中单独的周期包括阶段、咀嚼阶段以及回流吞咽阶段。在回流阶段期间，一定量的被称为“食团”的饲料从动物的瘤胃移动至其口中。在咀嚼阶段期间，食团通过咀嚼运动在口中更精细地粉碎。在咀嚼运动期间进行的单独的咬合被称为“咀嚼动作”。在吞咽阶段期间，再次吞咽所述食团。与另外两个阶段相比，咀嚼阶段可以从外部例如通过动物的以咀嚼动作的频率来周期性进行的相对较大的头部运动、以及通过特征噪声来区分开。

由于动物的头部在反刍期间以一种特征方式运动，可以主要通过测量加速度来识别反刍。

测量加速度所必需的传感器可以毫无困难地且以小的尺寸制造，使得它们可以容易地放置在例如在耳标(还包括必需的蓄能器，例如通常为电池)中。

由于关于反刍持续时间的知识不旨在作为测量和评估的最终结果，而是关于任选的当前正在进行的反刍过程的瞬时状态的量化知识旨在作为测量和评估的最终结果，因此仅在较长的时间间隔下进行多个按时间顺序的相对较短的测量就已足够。作为结果，可以发现相对极小的能量消耗就已足够。

在一个优选实施例中，通过评估传感器数据获得的可量化变量是食团的咀嚼动作的数量。在母牛的情况下，已知此数量与饲料品质、反刍动物体内的pH值、以及奶中的脂肪含量和蛋白质含量相关。

在另一优选实施例中，通过评估传感器数据获得的可量化变量是食团循环中咀嚼阶段期间咀嚼动作的频率。在母牛的情况下，已知此频率(通过与每个食团的咀嚼动作数量类似的方式)与饲料品质、瘤胃中的pH值、以及奶的脂肪含量和蛋白质含量相关。

下面参照附图和“反刍”实例的详细说明来更详细地解释根据本发明的方法：

图1：示出了根据本发明的有利的示例性方法的中央循环重复处理顺序的流程图，并且

图2：示出了按时间绘制的借助于对当前正在反刍的动物进行加速度测量所测量到的加速度的绝对值的曲线。

反刍动物反刍的阶段被划分为按照时间顺序一个接一个地发生的多个单独的周期，其中单独的周期包括回流阶段、咀嚼阶段以及吞咽阶段。在回流阶段期间，一定量的被称为“食团”的饲料从动物的瘤胃移动至其口中。在咀嚼阶段期间，食团借助于咀嚼运动在口中更精细地粉碎。在咀嚼运动期间进行的单独的咬合被称为“咀嚼动作”。在吞咽阶段期间，再次吞咽所述食团。与另外两个阶段相比，咀嚼阶段可以从外部例如通过动物的以咀嚼动作的频率来周期性进行的相对较大的头部运动、以及通过特征噪声来区分开。

对于根据本发明的方法，借助于多个加速度传感器来测量头部运动。测量加速度所必需的传感器可以毫无困难地以小的尺寸制造，使得它们可以容易地放置在例如在耳标(还包括必需的蓄能器，例如通常为电池)中。

必需的加速度传感器(如果需要的话)当然也可用于其他测量，而不是在此根据本发明的目的。其他测量的示例是步态分析和动物的各种活动或位置(例如，进食、走路或躺卧)的确定。

根据图1的位置编号1至11表示在图1中通过标记框或其他符号另外标示的过程、并且基本上按照以箭头表征的时间顺序一个接一个地发生。

根据图1使用虚线展示的上方矩形a围绕用于在动物携带的设备中也发生的过程的符号1、2。因此，矩形a标示在反刍动物身上携带的设备(通常是耳标)。此设备至少包含多个一维测量加速度传感器或至少一个多维测量加速度传感器。根据图1使用虚线展示的下方矩形b围绕用于过程4至11的符号，所述过程理想地出现在与动物分开的、通常位置固定的评估部分中并且具有通至动物身上设备的连接3、10，通过所述连接可以进行双向的数据传输。这种连接通常是无线电连接。因此，矩形b标示评估站。

在步骤1中，记录了彼此垂直的三个坐标方向上的“3D-ACC”加速度数据。如果测量频率为10Hz，也就是说，如果在所述三个坐标方向中的每一个上分别每秒十次地测量到相应加速度，则可以获得良好的结果。

步骤2“STO”是指将在步骤1中测量的数据的缓存在数据存储器中，所述数据存储器被定位在动物身上的设备中。例如，在两分钟的时间段内测量加速度数据，并且将其全部写入数据存储器。

在步骤3中，在动物身上的设备a与通常固定的评估站b之间建立无线电链路，并且将存储在设备a中的加速度数据经由所述链路传送到评估站b。

在步骤4“SW/K”中，对所测量的加速度数据(其当然表示设备a的加速度的时间曲线)进行评估，以便检测哪些数据可以指配给咀嚼阶段(图2中的“K”)并且哪些数据可以指配给吞咽/回流阶段(图2中的“SW”)。在咀嚼阶段期间，位于反刍动物口中的营养食团通过咀嚼运动被精细粉碎。在吞咽回流阶段期间，首先吞咽被精细粉碎的饲料，并且然后将最初由未被精细粉碎的饲料构成的新食团从瘤胃回流到口中。一般地，与咀嚼阶段相比，吞咽回流阶段与显著较小的加速度和加速度变化相关联。通过测量结果的方差分析的适配形式，非常成功地在咀嚼阶段与吞咽回流阶段之间进行区分。为此目的，在各自情况下，优选首先根据每个测量时间记录的相应三个加速度值通过几何相加来计算总加速度的总量。(图2中通过举例的方式示出了绝对加速度随时间的结果曲线。图2中还标有两个吞咽回流阶段(“SW”)和位于其间的一个咀嚼阶段(“K”)。)在各自情况下，从所获得的数据序列的总量中使用两个部分量，在所述部分量处，相关联的加速度测量发生在测量时间段的两个相邻时间窗口中。在各自情况下，根据所述两个部分量计算方差。(方差是单独值与所有单独值的平均值之差平方之和除以单独值的数量)。将这两个所获得的方差值(其各自应用于这两个时间窗口之一)彼此进行对比。方差值的显著差异指示，在这两个时间窗口之间的边界区域中，在咀嚼阶段与吞咽回流阶段之间存在过渡。对于按时间顺序移位的时间窗口对，重复这些方差计算，但是在各自情况下，一对的两个窗口彼此相邻。在所述计算的第一阶段中，时间窗口对从一个方差计算到另一个方差计算可以移位相当大的步幅，从而讯速地经过整个时间范围。对于在此发现了咀嚼阶段与吞咽回流阶段之间的阶段过渡的指示的那些时间范围，重复方差计算，其中从一个计算到下一个计算，时间窗口对移位了相对较小的时间增量，从而可以更准确地设定两个阶段之间的过渡时间。

由于加速度当然是独立于触发它们的事件来测量的，即使是与反刍无关的事件(例如，被暴力事件惊吓的牛、或者耳朵摇动以吓跑苍蝇)也对加速度测量的结果起作用。因此，这样的事件对测量的评估结果的影响尽可能小，只将被解读为吞咽回流阶段的两个阶段之间的那些阶段接受作为用于进一步评估反刍的反刍咀嚼阶段，所述咀嚼阶段不短于一定的最小持续时间(例如26秒)并且不长于一定的最大持续时间(例如70秒)。

在步骤5至步骤8中，只有通过已经被识别为与步骤4中的一个咀嚼阶段精确相关联的加速度数据才能使关于反刍的测量操作继续。除了检测开始和结束之外，这还涉及到检测以下事实：在开始与结束之间没有中断，并且在开始与结束之间的间隔是反刍期间实际用于咀嚼阶段的时间段。

步骤5“1至N”：在步骤1中在单独的测量时间分别测量了三个加速度相位，其中单独的值表示在各自情况下在一个坐标方向上的加速度。因此，单独的时间点的测量值三元组表示空间中的矢量，所述矢量的方向取决于三个单独的加速度测量值的大小之间的比率，并且所述矢量的绝对值是由这些单独分量几何相加而获得的。由所述三个测量出的加速度分量限定的相应矢量在方向和绝对值方面从一个测量时间到下一个测量时间变化。在步骤5中，计算出对于空间中以“刺猬状方式”假定的多个方向(例如一百个方向)单独测量出的加速度矢量在相应方向上产生的分量有多大。为此目的，可以用相应的加速度矢量计算相应方向上的单位矢量(长度为1的矢量)的标量乘积。

在咀嚼阶段的所有加速度测量上，这意味着在几何学上从单一曲线导出多个路径轮廓，所述路径轮廓在三维空间中延伸并且通过以按时间顺序定序的方式将加速度矢量的尖端彼此连接而形成，其中每个单独的路径轮廓仅在空间中的一个方向线上精确地发生，并且在每个方向线上仅精确地发生一个路径轮廓。(在这个意义上空间中的“方向线”是通过假定坐标系的原点的直线)。

在步骤6中，对于在步骤5中计算出的、并且各自仅在空间中沿着一个方向矢量发生的所述多个路径轮廓中的每一个路径轮廓进行“FFT”(傅里叶变换)。也就是说，标量变量(加速度的绝对值)随时间的曲线不再被表示为加速度的绝对值/时间点的值对的序列，而是被表示为通过频率、振幅和相位单独确定的正弦振荡之和，其中在这种情况下振幅标示加速度。在专业领域中，特别是所谓的FFT(快速傅立叶变换)是最为人熟知的、并且已被引入作为用于数字数据处理的傅立叶变换的算法，为此，在此不再给出更多的细节。因此，步骤6的结果是对于相对于时间绘制的每个单独的加速度曲线的分开的傅里叶表示，这些加速度曲线各自在几何学上沿着这些方向矢量的单独方向矢量取向。

在步骤7“N至1”中，最清楚地示出可以读出当前反刍动物的咀嚼节奏的频率分布的傅里叶表示是从这些单独的傅里叶表示(其各自单独的表示分别代表空间中的一个方向)中过滤出的。出现以下情况则事实如此，即如果根据经验发现咀嚼频率的频率范围内与振幅相关的单一振荡在该频率范围内的所有其他振荡上明显占主导，或者如果就其频率而言局部相关联的仅非常少的振荡在该频率范围内就振幅而言在所有其他振荡上明显占主导。在第一种情况下，单独振荡的频率是所搜寻的咀嚼频率。在第二种情况下，可以通过在傅里叶表示中将抛物线(其对称轴平行于纵坐标)延伸经过限定三个最主要的振荡的那些点来确定咀嚼频率(横坐标对应于频率，纵坐标对应于振幅)。抛物线顶点的位置的横坐标值是所搜寻的咀嚼频率。

在牛的情况下，在反刍情况下的咀嚼频率处于每分钟约40至约85个咀嚼动作(0.67Hz至1.42Hz)的范围内、典型地处于每分钟60至70个咀嚼动作(1Hz至1.17Hz)的范围内。

在步骤8“计数总和”中，如果可以输出结果，则计数器可以被复位并获得。与描述反刍的变量的瞬时值相关的结果的输出可以是咀嚼频率、或者更好的是每个食团咀嚼动作的数量。为了能够指明每个食团咀嚼动作的数量，将用咀嚼频率乘以在步骤4中确定的咀嚼阶段的持续时间。

计数器对在反刍期间发生的咀嚼动作进行计数。在此计数器中已经存在的值上，添加在最近处理周期中确定的咀嚼动作的数量。获得此数量作为所计算的咀嚼频率乘以由两个吞咽回流阶段界定的相应咀嚼阶段的持续时间，所述持续时间的检测在步骤4中进行。

第二计数器对在反刍期间发生的吞咽过程进行计数。每个吞咽回流阶段在已经存在于此计数器中的值上添加值1。

在步骤9“控制指导”中，第一从属控制单元限定由动物携带的设备a何时再次开始测量尝试，以及如果合适的话可能限定需要多长时间进行测量。在步骤9中这样进行所依据的规则由根据概述的实例的上级逻辑进程11“控制上级”限定。

对于通过在反刍期间确定每个食团的咬合次数来监测动物的状态，不需要连续进行测量。例如，每天三到四次成功地确定反刍期间每个食物团咀嚼动作的数量可能就足够了。

如果目标是找到描述反刍的变量的瞬时值，理想的是存储一个逻辑，所述逻辑在这一天更频繁地开始测量过程(例如每半小时一次)直到实际检测和分析所述反刍的成功测量过程的数量已经达到了一天所需的量。当然，此逻辑也可能受到另外的过程的影响，例如动物的年龄、动物发情的迹象、或者时间上接近产仔事件或怀疑生病。理想情况下还存在由人员使用输入设备编辑此逻辑的可能性。因此，所描述的方法在位于动物身上的设备a的能量消耗方面是高效率的，因为不需要连续地执行测量，而是每天仅进行几次，使得设备a每天的运行时间可以例如在每日持续时间的1％的范围内。因此，可以确保设备a中的电池可以持续非常长的时间。

在步骤10中，在(固定的)设备b与位于动物身上的设备a之间建立无线电链路，并且将关于设备a的确定通信到设备a。至于在任何情况下不连续进行测量，这至少与下一测量周期的时间有关。

根据步骤4至8所述的测量数据的评估似乎是昂贵的。然而，实际上由于可以在固定设备(例如PC)上执行，并且由于其中计算能力、能量和时间可以非常容易地充分获得，所以易于执行。作为高度发展的评估的结果，不正确测量的风险非常低，并且对于所述动物即使在非常低的测量频率(通常为10Hz)下通过很少的相对较短的测量周期就足够了，所获得的测量准确性也非常良好。

用于发现描述反刍的可量化变量的瞬时值的所述方法可以在本发明构思的许多方面进行修改和/或扩展。在这方面，应注意以下内容：

例如在数据评估期间，将可以通过以下方式来省略迂回：将加速度矢量投影到大量的单独方向矢量(步骤5)、对每个单独方向矢量的加速度进行傅立叶变换、并且对最具信息的傅立叶变换进行搜索，并且替代地在设备a中以相对较高的测量频率测量加速度(约每秒100次测量而不是10次测量)、并且通过比较连续测量结果的大小找出极值的时间、并且从其间隔推断出振荡的频率并最终推断咀嚼频率或单独的咀嚼动作的持续时间。然而，由于相对较高的测量频率，在设备a中将使用更多的能量，并且由于所获取的测量结果的可靠性较低，所以有必要非常频繁地执行测量并且尝试通过形成平均值并通过另外的逻辑滤波来实现对方向的足够的测量准确性和可靠性。为了达到同样良好的准确性和可靠性，位于动物身上的设备a每天的能量消耗将因此显著提高；可能的是，设备a中的硬件必须以更昂贵的方式构造，使得可以随着时间推移执行更多的加速度测量，并且可能缓存更多的测量结果。然而，与每天以一般方式简单地测量反刍的持续时间相比，可能认为较少的能量消耗将是足够的。

例如，在为了记录至少一个食团的反刍期间的加速度而将要在设备a上执行的测量循环之前，可以执行明显更短的测量周期，借此确定是否实际上存在可能发生反刍的足够的加速度。在这方面，所述评估可以例如包括在短的持续时间内累加加速度的测量值并且将结果与阈值进行对比的事实，并且还可以已经在位于动物身上的设备a上执行。如果在此背景下确定了事实上绝对没有发生反刍，则与反刍相关的待定测量可以推后一个限定的持续时间，例如半小时。

在位于动物身上的设备a与评估站b之间的数据传送不一定必须以无线方式通过无线电发生。例如还可以借助于使用动物的身体作为电导体的电传导而发生数据传送，一旦动物接触到与评估站接触的电极、或者至少与电极足够接近，则电容信号传送就成为可能。

还可以根据图1对加速度测量的原始数据或从待处理的加速度测量中的较少数据项执行傅里叶变换。如果适合的话，还可以在一定程度上从相关结果读出咀嚼动作的频率，但结果与根据参照图1所述的顺序相比更不精确并且更不明确。

对于通过评估传感器数据而获得的、并且在某些情况下指示关于反刍过程的瞬时状态的可量化变量，除了已经描述的变量“每个食团咀嚼动作的数量”和“咀嚼频率”之外，例如在本发明构思内以下变量也是可能的：咀嚼阶段的长度、回流阶段的长度、吞咽阶段的长度、所述阶段长度相对于彼此的比率、在单独阶段期间加速度的平均大小、在不同阶段的加速度的大小的比率。

针对测量反刍所详细描述的方法可以以大体类似的方式应用于饲料采食(即进食)的测量。饲料的采食同样发生在各自情况下的多个咀嚼动作和吞咽过程的重复序列中。相对于反刍的差异涉及咀嚼动作的频率(这比反刍的情况更高)、和在两次吞咽过程之间的持续时间(这比反刍的情况更短)、以及在饲料采食过程中比在反刍过程中吞咽回流过程消耗的吞咽过程时间更少的事实。

在饲料采食的情况下，在两次吞咽过程之间的较小数量的咀嚼动作表明饲料富含蛋白质；另一方面，在两次吞咽过程之间的较大数量的咀嚼动作表明饲料具有相对较高部分的长纤维。

代替在饲料采食过程中对咀嚼动作的计数，还可以测量在相继的吞咽过程之间的持续时间。与饲料和动物状态有关的这一持续时间的信息可以倾向于与来自咀嚼动作与吞咽过程的数字比率的信息进行对比，因为在两次吞咽过程之间的相对较长的持续时间与在两次吞咽过程之间的相对较高的数量的咀嚼动作亲密关联。然而，根据以前的观察，作为不同动物之间的比较的基础，每个吞咽过程的咀嚼动作的数量似乎比两个吞咽过程之间的持续时间信息量更多。不同动物的咀嚼频率似乎比在吞咽过程中运动的饲料量有更大地波动。

借助于方差分析可以从所测量的加速度数据中非常好地检测出饮水，所述方差分析的方式是如上面关于反刍的实例所述的比较两个相邻时间窗口的方差。给定相对较低的加速度值，存在一个序列，所述序列以慢节奏重复、由几乎不出现加速度的相对较长的吸吮阶段和具有较高加速度的相对较短的吞咽阶段组成。由吸吮和吞咽组成的周期的持续时间段对母牛而言通常为5秒至10秒。

上级逻辑进程11“控制上级”是上级控制进程。例如，在所述进程中，还可以考虑除了仅仅是时间和加速度值之外的其他影响变量。典型地，本地化的事件和处方被考虑在内并且进行逻辑处理，所述处方可以在用户界面上进行限定，其方式使得它们可以被编辑。凭借进程11，另外的处理步骤(通过所述处理步骤检查和评估所测量的加速度数据以确定发生了饲料采食还是发生了饮水并且以及如果是这样如何发生)可以与处理步骤4至8并行地或作为其替代方案来进行控制。

同样地，借助于上级进程11，通常可以基于加速度数据来检测究竟有没有发生反刍、饲料采食或饮水。如果在相对较长时间内这些都没有发生，则可以限制加速度测量数据的记录和详细分析，也就是说，只能在相对较宽地间隔开的时间段中“基于样本”来执行。因此，特别是在睡眠阶段，可以节省设备a的能量。设备a当然是以移动方式携带在动物身上，并且因此需要电池或蓄电池。

在进程11中，步骤8的计数结果也被存储、并且如果合适的话被进一步处理以形成进一步的信息，如有必要的报警等。同样地，如果适合的话，可以进一步储存和处理与饲料采食或饮水有关的结果。

通过进一步处理，例如生成了并且还可以输出以下信息：

每天的吞咽过程的数量

每天在采食饲料期间的吞咽过程的数量

在反刍期间每次吞咽过程的咀嚼动作的数量的比率

在采食饲料期间每次吞咽过程的咀嚼动作的数量的比率

饮水时吞咽过程的数量

这些单独的数量或数量比率的平均值相对于标准化值(或畜群的相应的平均值)的偏差

这些单独的数量或数量比率的平均值相对于先前(可选的)时间段内相同动物的平均值的偏差

上述偏差指示例如动物是/否正在发情、预测最佳授精时间段、太多或太少蛋白质……的程度的信息

关于状态的杂项信息：健康正常状态、设想产奶量……

到目前为止，根据本发明的方法主要已经参照奶牛的应用进行了解释和说明。

在本领域技术人员的活动范围内，所述方法还可适用于其他动物的应用。对于这种适应性，本质上要标识特征加速度值、方差和过程重复频率，并且相应地调整评估方法。

Claims (20)

1.一种用于获得关于农场动物的信息的方法，其中设备(a)被附接到动物的头部区域上，所述设备包含至少一个加速度传感器，借助于所述至少一个加速度传感器重复测量加速度数据，其中用自动数据处理装置评估所述加速度数据，并且作为所述评估的结果推断出所述动物的活动和/或状态，

其特征在于

对所记录的加速度数据进行评估，以达到检测所述动物所执行的吞咽过程的效果。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述加速度数据进行评估，以达到使得所述动物吞咽的时间段与所述动物咀嚼的时间段区别开的效果，并且为此目的，对在相邻的时间窗口内所测量的加速度数据之间的方差进行计算和比较。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，这些吞咽过程被计数。

4.根据权利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，额外地对所记录的加速度数据进行评估，以达到对所述动物所执行的咀嚼动作进行检测和计数的效果。

5.根据权利要求2至4之一所述的方法，其特征在于，生成各自与先前确定的时间段相关的、特别是与各自具有24小时持续时间的时间段相关的计数值。

6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，通过在一个时间段内对所测量的加速度的时间曲线进行傅里叶变换来计算在所述时间段内发生的咀嚼动作的数量，在此所确定的基本频率被解读为是咀嚼动作频率并且乘以所述时间段的长度。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在三个相应的坐标方向上测量加速度，并且对于在空间中假定的多个不同方向以及对于在单独的测量时间处测量的加速度矢量计算出相应加速度矢量的每个方向分量的绝对值，所述方向分量平行于在空间中假定的相应方向，其结果是随着在相应方向上定向的加速度分量的时间顺序对于在空间中假定的每个方向形成数据序列，并且在这些数据序列中的一者或多者处进行傅里叶变换。

8.根据权利要求5和权利要求6或7所述的方法，其特征在于，在其中对咀嚼动作进行计数的时间段从一个吞咽阶段的结束延伸到下一个吞咽阶段的开始。

9.根据权利要求1至8之一所述的方法，其特征在于，作为饮水过程的一部分的吞咽过程被分开地计数。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，通过所测量的加速度数据的方差分析来标识饮水过程，其中在预定频率范围内的方差曲线的波动被评估作为饮水过程的指示。

11.根据权利要求1至10之一所述的方法，其特征在于，所述方法被应用于反刍动物，并且还对所述加速度数据进行评估，以达到检测在饲料采食期间或在反刍期间是否发生这些吞咽过程以及任选的咀嚼动作的效果，并且属于采食饲料的吞咽过程与属于反刍的吞咽过程分开地计数。

12.根据权利要求3和另外的权利要求1至11之一所述的方法，其特征在于，在自动数据处理操作中，基于所测量的计数值和多个另外的存储数据项来生成以下与动物有关的信息中的一者或多者：

-每天的吞咽过程的数量

-每天在采食饲料期间的吞咽过程的数量

-在反刍期间每次吞咽过程的咀嚼动作的数量的比率

-在采食饲料期间每次吞咽过程的咀嚼动作的数量的比率

-饮水时吞咽过程的数量

-这些单独的先前提及的数量和数量比率的平均值相对于畜群的标准化值和/或平均值的偏差

-这些先前提及的数量和数量比率的平均值相对于先前时间段内相同动物的平均值的偏差

-关于所述动物的状态的信息，这些先前提及的数量和/或数量比率和/或偏差是所述信息的指示，特别是关于交配时间的信息、关于预测的最佳授精时间段的信息、关于饲料中长纤维含量相对于蛋白质含量的比率的信息、关于设想的奶产量的信息、关于健康状态的信息。

13.根据权利要求1至12之一所述的方法，其特征在于，所述农场动物是反刍动物，并且对所记录的加速度数据进行评估以达到确定描述反刍过程的瞬时状态的可量化变量的测量值的效果。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，通过评估获得的量化数据涉及在反刍期间咀嚼动作的频率。

15.根据权利要求13或14所述的方法，其特征在于，通过评估所述加速度数据，推断出将这些单独的加速度数据项指配给反刍过程的咀嚼阶段(K)还是吞咽/回流阶段(SW)，并且仅通过指配给咀嚼阶段(K)的测量数据进行进一步的评估。

16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，在彼此相邻并且各自与加速度数据测量持续时间的部分持续时间相关的两个时间窗口上计算所述测量数据的方差或与所述测量数据的方差相关的变量，并且将由此计算的区分这两个变量值的显著能力解读为在反刍期间咀嚼阶段(K)与吞咽/回流阶段(SW)之间的变化。

17.根据权利要求15或16所述的方法，其特征在于，所述评估用于基于这些按时间顺序的加速度值的序列来区分将所述测量数据指配给咀嚼阶段(K)还是指配给吞咽/回流阶段(SW)的目的，所述加速度值各自表示在测量时间的总加速度的绝对值、并且可以针对相应的测量时间通过在相应的测量时间在单独的坐标方向上测量的单独的加速度值的几何相加来进行计算。

18.根据权利要求7和权利要求13至17之一所述的方法，其特征在于，在各自情况下，对于多个数据序列执行傅里叶变换，所述数据序列各自被指配给空间中的另一方向，并且从所获得的多个结果中过滤出结果，其中在咀嚼动作的频率原则上能够发生所在的每个频率范围内，在此频率范围内单一振荡在振幅方面在所有其他振荡上最大程度地占主导，并且此主导振荡的频率被解读为所述咀嚼动作的频率。

19.根据权利要求7和权利要求13至17之一所述的方法，其特征在于，在各自情况下，对于多个数据序列执行傅里叶变换，所述数据序列各自被指配给空间中的另一方向，并且从所获得的多个结果中过滤出结果，其中在咀嚼动作的频率原则上能够发生所在的每个频率范围内，就频率而言一个接着一个发生的三个振荡在此频率范围内在振幅方面在所有其他振荡上最大程度地占主导，并且在傅里叶表示中出现抛物线的顶点所在的频率被解读为所述咀嚼动作的频率，所述抛物线的对称通路平行于纵坐标并且延伸通过就频率和振幅而言表征所述三个振荡的那些点。

20.根据权利要求15和权利要求18或19所述的方法，其特征在于，每一部分饲料的咀嚼动作的数量是通过将所述咀嚼动作的频率乘以所述咀嚼阶段的持续时间来计算的，所述部分饲料从瘤胃回流到口中、被咀嚼并且然后再次被吞咽。