CN110403638A - 用于采集奶牛呼出气体的采集装置及其采集方法 - Google Patents

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赵润
李梦婷
孙迪
靳忠
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Abstract

本发明公开了一种用于采集奶牛呼出气体的采集装置及其采集方法，包括喂食槽，在喂食槽的上端口设置有一圈橡胶圈，橡胶圈所围成的中心区域的形状能够最大程度的与牛贴合，从而保证牛呼出的气体留在喂食槽内部；在喂食槽内部设置有第一湿度检测传感器，在喂食槽外部设置有第二湿度检测传感器，根据第一湿度检测传感器和第二湿度检测传感器检测的湿度差值大小，来判断是否测喂食槽内已经具有了足够的牛呼出气体；在喂食槽的外壁上设置有气体采样装置，当喂食槽内已经具有了足够的牛呼出气体，抽取喂食槽内的一定量的气体，并存储在气体采样袋内。本发明能够准确的采集到牛呼出的气体，将气体收入采样袋内，以便后续在实验室对其进行更加细致的分析。

Description

用于采集奶牛呼出气体的采集装置及其采集方法
技术领域
本发明属于畜牧养殖检验检疫装置技术领域，具体涉及一种用于采集奶牛呼出气体的采集装置及其采集方法。
背景技术
牛呼出的气体能够反映牛自身的健康情况，例如，气味正常奶牛呼出的气体无异味，如果呼出的气体有腐败的臭味，则表明可能肺部和呼吸道有坏死灶；如果有脓性臭味，则表明可能肺部有脓肿破溃的情况；如果有丙酮气味，则表明可能有酮病，等等。
以上通过嗅觉的方法只是大概初步判断，想要进一步定性判断奶牛呼出的气体成分，需要通过实验仪器进一步进行分析(常见的方法是采用气相色谱法，例如:湖南农学院学报Vol.16No.3Sep.1990，高红的《气相色谱法分析测定牛的呼出气体》)。因此非常有必要设计一种牛呼出气体采集装置，对牛呼出的气体进行采集，以便检测。
公开号为CN207820826U的专利公开了“一种具有监测功能的牧场采食设备及系统”，其包括采食槽、集气管、气体检测器以及抽风机；采食槽的一侧设置有豁口，采食槽用于盛放饲料；集气管的一端与气体检测器连通，另一端与豁口的边沿处固定连接，抽风机设置在集气管靠近气体检测器的一端；气体检测器用于检测奶牛呼出的气体浓度。该专利虽然实现了牛呼出气体浓度的检测，但是也存在以下问题：
一、其采用的是粗放式检测，牛呼出的气体容易扩散，而且牛嘴距离集气管的远近也会影响检测结果，因此不能保证检测结果的准确性。
二、其采用的是在线检测，即通过气体检测器现场检测奶牛呼出的气体浓度，由于传感器自身性能的限制，不能对奶牛呼出的气体进行更加细致的分析。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于采集奶牛呼出气体的采集装置及其采集方法。本装置能够准确的采集到牛呼出的气体，将气体收入采样袋内，以便后续在实验室对其进行更加细致的分析。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种用于采集奶牛呼出气体的采集装置，包括喂食槽，在喂食槽的上端口设置有一圈橡胶圈，橡胶圈所围成的中心区域的形状近似椭圆形，以使牛嘴部伸入喂食槽内吃食时，橡胶圈所围成的中心区域的形状能够最大程度的与牛贴合，从而保证牛呼出的气体留在喂食槽内部；
在喂食槽内部设置有第一湿度检测传感器，在喂食槽外部设置有第二湿度检测传感器，根据第一湿度检测传感器和第二湿度检测传感器检测的湿度差值大小，来判断是否测喂食槽内已经具有了足够的牛呼出气体；
在喂食槽的外壁上设置有气体采样装置，气体采样装置的抽气嘴与喂食槽内部相连通；
所述气体采样装置、第一湿度检测传感器和第二湿度检测传感器均与控制器连接，当控制器判断第一湿度检测传感器的湿度比第二湿度检测传感器的湿度大，且第一湿度检测传感器和第二湿度检测传感器检测的湿度差值大于设定阈值时，即认为喂食槽内已经具有了足够的牛呼出气体，此时控制器控制抽气泵启动，抽取喂食槽内的一定量的气体，并存储在气体采样袋内。
在上述技术方案中，喂食槽的截面为内凹圆弧形，喂食槽深度为30cm，喂食槽上端口为长方形，长45cm，宽30cm。
在上述技术方案中，所述第一湿度检测传感器固定安装在喂食槽内壁上，其安装位置距离喂食槽最底部的竖直高度为27.5cm，第一湿度检测传感器用于检测喂食槽内的湿度。
在上述技术方案中，所述第二湿度检测传感器固定安装在喂食槽外壁上，其安装位置距离喂食槽最底部的竖直高度为27cm，第二湿度检测传感器用于检测喂食槽外部周围环境的湿度。
在上述技术方案中，所述气体采样装置包括微型抽气泵，抽气泵的抽气嘴与喂食槽内部相连通，抽气泵的排气口连接气体采样袋，采样时，控制器驱动抽气泵启动1-3秒，完成采样。
在上述技术方案中，抽气泵采用东莞振奇电子科技有限公司的ZQ370-02PM微型气泵。
在上述技术方案中，所述气体采样袋的进气口具有单向阀。
在上述技术方案中，控制器采用89C52单片机。
在上述技术方案中，89C52单片机的引脚通过光电耦合器连接继电器K1的线圈，继电器K1的常开触点连接抽气泵的供电回路中。
在上述技术方案中，所述第一湿度检测传感器和第二湿度检测传感器均采用瑞兰斯的WHTM-02型温湿度监测传感器。
在上述技术方案中，抽气泵的抽气嘴设置有过滤网。
本发明的优点和有益效果为：
本发明能够准确的采集到牛呼出的气体，将气体收入采样袋内，以便后续在实验室对其进行更加细致的分析。
附图说明
图1是本发明的一种用于采集奶牛呼出气体的采集装置的使用状态的结构示意图。
图2是本发明的一种用于采集奶牛呼出气体的采集装置的俯视图。
图3是本发明实施例二中的电路图。
其中：
1：喂食槽，2：橡胶圈，3-1：第一湿度检测传感器，3-2：第二湿度检测传感器，4：气体采样装置，4-1：气体采样袋。
对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据以上附图获得其他的相关附图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。
实施例一
参见附图1-2，一种用于采集奶牛呼出气体的采集装置，包括喂食槽1，喂食槽的截面为内凹圆弧形，喂食槽深度为30cm，喂食槽上端口为长方形，长45cm，宽30cm；在喂食槽的上端口设置有一圈橡胶圈2，橡胶圈所围成的中心区域的形状近似椭圆形，以使牛嘴部伸入喂食槽内吃食时，橡胶圈所围成的中心区域的形状能够最大程度的与牛贴合，从而保证牛呼出的气体留在喂食槽内部。
进一步的说，在喂食槽内部设置有第一湿度检测传感器3-1，在喂食槽外部设置有第二湿度检测传感器3-2，所述第一湿度检测传感器3-1优选为固定安装在喂食槽内壁上，其安装位置距离喂食槽最底部的竖直高度为27.5cm，第一湿度检测传感器3-1用于检测喂食槽内的湿度；所述第二湿度检测传感器3-2优选为固定安装在喂食槽外壁上，其安装位置距离喂食槽最底部的竖直高度为27cm，第二湿度检测传感器3-2用于检测喂食槽外部周围环境的湿度；根据第一湿度检测传感器3-1和第二湿度检测传感器3-2检测的湿度差值大小，来判断是否测喂食槽内已经具有了足够的牛呼出气体。这是因为，当牛呼出的气体进入喂食槽内部后，喂食槽内部的湿度会增大(即喂食槽内部的湿度要大于喂食槽外部周围环境的湿度)，因此可以根据根据第一湿度检测传感器3-1和第二湿度检测传感器3-2检测的湿度差值大小，来判断是否测喂食槽内已经具有了足够的牛呼出气体。
进一步的，在喂食槽的外壁上设置有气体采样装置4，气体采样装置采用微型抽气泵，抽气泵的抽气嘴与喂食槽内部相连通(即在喂食槽槽壁上开设有一用于安装抽气嘴的通孔，该通孔的位置距离喂食槽最底部的竖直高度为24cm，通孔位置太低的话会被食料堵塞)，抽气泵的排气口连接气体采样袋4-1。
所述抽气泵、以及第一湿度检测传感器3-1和第二湿度检测传感器3-2均与控制器连接(控制器安装在喂食槽的外壁上，图中未表示出)，第一湿度检测传感器3-1和第二湿度检测传感器3-2的检测数据发送给控制器，当控制器判断第一湿度检测传感器3-1的湿度比第二湿度检测传感器3-2的湿度大，且第一湿度检测传感器3-1和第二湿度检测传感器3-2检测的湿度差值大于设定阈值时，即认为喂食槽内已经具有了足够的牛呼出气体，此时控制器控制抽气泵启动，抽取喂食槽内的一定量的气体，并存储在气体采样袋4-1内；进一步的说，采样时，控制器控制抽气泵启动1-3秒，完成采样，然后关闭抽气泵。
实施例二
在实施例一的基础上，进一步的说，所述控制器采用89C52单片机，所述第一湿度检测传感器3-1和第二湿度检测传感器3-2均采用瑞兰斯的WHTM-02型温湿度监测传感器，WHTM-02温湿度监测传感器具有四根接线，红线是VCC，黑线GND，黄线是湿度输出，白线是温度输出(本实施例不用该线)，WHTM-02温湿度监测传感器的黄线连接89C52单片机的I/O引脚(例如，第一湿度检测传感器的黄线连接89C52单片机的P0.1引脚，第二湿度检测传感器的黄线连接89C52单片机的P0.2引脚，图3中由于尺寸有限，未表示)。
进一步的说，所述抽气泵采用东莞振奇电子科技有限公司的ZQ370-02PM微型气泵，参见附图3，89C52单片机的P2.7引脚通过光电耦合器连接继电器K1的线圈，继电器K1的常开触点连接抽气泵的供电回路中。采样时，89C52单片机的P2.7引脚驱动继电器K1的线圈得电，使继电器K1的常开触点闭合，进而抽气泵的供电回路导通，抽气泵启动。
进一步的说，所述气体采样袋采用上海毅畅实业有限公司的气体采样袋，其进气口具有单向阀，以保证只能单向进气(抽气泵关闭后，气体不会从气体采样袋的进气口泄露)。
实施例三
在实施例一的基础上，进一步的说，抽气泵的抽气嘴设置有过滤网，以防止喂食槽内的草料进入抽气泵。
为了易于说明，实施例中使用了诸如“上”、“下”、“左”、“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位(旋转90度或位于其他方位)，这里所用的空间相对说明可相应地解释。
而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于采集奶牛呼出气体的采集装置，其特征在于：包括喂食槽，在喂食槽的上端口设置有一圈橡胶圈，橡胶圈所围成的中心区域的形状近似椭圆形，以使牛嘴部伸入喂食槽内吃食时，橡胶圈所围成的中心区域的形状能够最大程度的与牛贴合，从而保证牛呼出的气体留在喂食槽内部；
在喂食槽内部设置有第一湿度检测传感器，在喂食槽外部设置有第二湿度检测传感器，根据第一湿度检测传感器和第二湿度检测传感器检测的湿度差值大小，来判断是否测喂食槽内已经具有了足够的牛呼出气体；
在喂食槽的外壁上设置有气体采样装置，气体采样装置的抽气嘴与喂食槽内部相连通；
所述气体采样装置、第一湿度检测传感器和第二湿度检测传感器均与控制器连接，当控制器判断第一湿度检测传感器的湿度比第二湿度检测传感器的湿度大，且第一湿度检测传感器和第二湿度检测传感器检测的湿度差值大于设定阈值时，即认为喂食槽内已经具有了足够的牛呼出气体，此时控制器控制抽气泵启动，抽取喂食槽内的一定量的气体，并存储在气体采样袋内。
2.根据权利要求1所述的用于采集奶牛呼出气体的采集装置，其特征在于：喂食槽的截面为内凹圆弧形，喂食槽深度为30cm，喂食槽上端口为长方形，长45cm，宽30cm。
3.根据权利要求1所述的用于采集奶牛呼出气体的采集装置，其特征在于：所述第一湿度检测传感器固定安装在喂食槽内壁上，其安装位置距离喂食槽最底部的竖直高度为27.5cm，第一湿度检测传感器用于检测喂食槽内的湿度；所述第二湿度检测传感器固定安装在喂食槽外壁上，其安装位置距离喂食槽最底部的竖直高度为27cm，第二湿度检测传感器用于检测喂食槽外部周围环境的湿度。
4.根据权利要求1所述的用于采集奶牛呼出气体的采集装置，其特征在于：所述气体采样装置包括微型抽气泵，抽气泵的抽气嘴与喂食槽内部相连通，抽气泵的排气口连接气体采样袋。
5.根据权利要求1所述的用于采集奶牛呼出气体的采集装置，其特征在于：抽气泵采用东莞振奇电子科技有限公司的ZQ370-02PM微型气泵。
6.根据权利要求1所述的用于采集奶牛呼出气体的采集装置，其特征在于：所述气体采样袋的进气口具有单向阀。
7.根据权利要求1所述的用于采集奶牛呼出气体的采集装置，其特征在于：控制器采用89C52单片机。
8.根据权利要求7所述的用于采集奶牛呼出气体的采集装置，其特征在于：89C52单片机的引脚通过光电耦合器连接继电器K1的线圈，继电器K1的常开触点连接抽气泵的供电回路中。
9.根据权利要求1所述的用于采集奶牛呼出气体的采集装置，其特征在于：所述第一湿度检测传感器和第二湿度检测传感器均采用瑞兰斯的WHTM-02型温湿度监测传感器。
10.根据权利要求1所述的用于采集奶牛呼出气体的采集装置，其特征在于：抽气泵的抽气嘴设置有过滤网。
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