CN113841617B - 一种实验动物饲养用控温控湿系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种实验动物饲养用控温控湿系统，属于智能饲养领域。一种实验动物饲养用控温控湿系统，包括收集单元、主调单元、补偿单元和控制单元，收集单元收集各个笼内的动物种类信息和动物的舒适信息，主调单元实时输出限定温度和限定湿度的气体，补偿单元具有多个输出端，多个输出端分别对应不同的笼，每个输出端均可独立输出限定温度和限定湿度的气体，以补偿调节不同笼内的温度与湿度，控制单元获取并处理收集单元收集的信息，以独立控制主调单元和补偿单元各输出端输出的气体温度和湿度，它可以实现针对不同种类的动物的不同适宜饲养环境，对在同一饲养室内饲养的不同种类的动物进行区别性的温度、湿度环境调节。
Description
技术领域
本发明属于智能饲养领域，更具体地说，涉及一种实验动物饲养用控温控湿系统。
背景技术
实验用的动物，一般饲养在特定的动物饲养室内，由于实验用的动物需要保证其为健康的体质，如果动物长期处于不适宜本身生存的温度和湿度环境下，会使身体处于亚健康的状态，甚至产生疾病或死亡，对于实验的结果影响非常大，所以对动物饲养的环境，尤其是温度和湿度的把控必须非常严格。
现有的实验用动物饲养环境需要控制室内的温度和湿度，但仅保证了整个室内环境的温度和湿度。而动物饲养室内往往会饲养多种不同种类的动物，每种动物相对自身感到舒适的温度和湿度标准是不同的，如小鼠的饲养适宜温度在21～25℃，小兔的饲养适宜温度在15～25℃，两者的适宜温度区间具有未重合的部分，如果室内温度整体调整至18℃，仅适合小兔的饲养，而对小鼠的饲养反而具有不利影响。
所以我们需要一种可对不同动物区分营造适宜温度和适宜湿度环境的系统。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种实验动物饲养用控温控湿系统，它可以实现针对不同种类的动物的不同适宜饲养环境，对在同一饲养室内饲养的不同种类的动物进行区别性的温度、湿度环境调节。
本发明的一种实验动物饲养用控温控湿系统，位于动物饲养室的室内，用于调控多个笼内的动物饲养环境，每个笼内均设有水盆，控温控湿系统包括收集单元、主调单元、补偿单元和控制单元。收集单元收集各个笼内的动物种类信息和动物的舒适信息，舒适信息包括温度感应表征和湿度感应表征。主调单元实时输出限定温度和限定湿度的气体，以控制整个动物饲养室的室内温度和湿度。补偿单元具有多个输出端，多个输出端分别对应不同的笼，每个输出端均可独立输出限定温度和限定湿度的气体，以补偿调节不同笼内的温度与湿度。控制单元获取并处理收集单元收集的信息，以独立控制主调单元和补偿单元各输出端输出的气体温度和湿度。
作为本发明的进一步改进，收集单元获取每个笼内的动物图像，反馈给控制单元，控制单元分析笼内的动物种类，并与笼位置进行绑定并记录保存。
作为本发明的进一步改进，温度感应表征包括笼内动物的运动表征。运动表征包括动物的抖动强度，抖动强度越高，反应动物所处温度相对舒适温度越低。
作为本发明的进一步改进，抖动强度分为颤抖级、自由级和躺平级；颤抖级表现为动物身体发颤，表明此时环境温度对于动物来说过低；自由级表现为动物自由活动，表明此时环境温度对于动物来说适宜；躺平级表现为动物在未睡眠状态下躺平不动，表明此时环境温度对于动物来说过高。
作为本发明的进一步改进，温度感应表征包括笼内动物的体态表征。体态表征包括动物的蜷缩程度，蜷缩程度越大，反应动物所处温度相对舒适温度越低。
作为本发明的进一步改进，蜷缩程度分为蜷拢级、活动级和舒展级；蜷拢级表现为动物身体蜷缩成一团，表明此时环境温度对于动物来说过低；活动级表现为动物正常伸展，表明此时环境温度对于动物来说适宜；舒展级表现为动物在未睡眠状态下张开躯干与空气保持最大接触面积，表明此时环境温度对于动物来说过高。
作为本发明的进一步改进，湿度感应表征包括笼内动物的饮水表征饮水表征包括水盆内的存水水量，存水水量越高，反应动物所处湿度相对舒适湿度越高。
作为本发明的进一步改进，存水水量分为高级、中级和低级；高级表现为水盆内的存水水量高于正常水位，表明此时环境湿度对于动物来说过高；中级表现为水盆内的存水水量位于正常水位，表明此时环境湿度对于动物来说适宜；低级表现为水盆内的存水水量低于正常水位，表明此时环境湿度对于动物来说过低。
作为本发明的进一步改进，湿度感应表征包括笼内动物的体温表征。体温表征包括在当前笼内温度下，动物实际体温与在舒适湿度环境下的体温的差值程度，差值程度越大，反应动物所处湿度相对舒适湿度越高。
作为本发明的进一步改进，差值程度分为强级、宜级和弱级；强级表现为动物实际体温超过动物在舒适湿度环境下的体温2～4℃，表明此时环境湿度对于动物来说过高；宜级表现为动物实际体温超过动物在舒适湿度环境下的体温-2～2℃，表明此时环境湿度对于动物来说适宜；弱级表现为动物实际体温超过动物在舒适湿度环境下的体温-4～-2℃，表明此时环境湿度对于动物来说过低。
作为本发明的进一步改进，所有动物的种类至少一种，每个笼内的动物数量均相同，水盆内的初始水量为每个笼内动物的每日标准饮水量。
作为本发明的进一步改进，控制单元根据收集单元反馈的信息后，判定每个笼内动物所处的综合舒适等级。综合舒适等级包括温度舒适等级和湿度舒适等级。温度舒适等级包括：热、温和冷，其中，温为优等温度等级。湿度舒适等级包括：干、潮和湿，其中，潮为优等湿度等级。综合舒适等级按照温度舒适等级和湿度舒适等级的结合综合评判，包括：干热、干温、干冷、潮热、潮温、潮冷、湿热、湿温和湿冷，其中，潮温为优等综合舒适等级。
作为本发明的进一步改进，不同种类的动物的综合舒适等级对应的温度和湿度具体数值是不同的。
作为本发明的进一步改进，控制单元将主调单元首次输出的气体的温度值和湿度值设定为各个笼内的适宜温度值和适宜湿度值。控制单元根据分析得出的笼内的综合舒适等级，控制补偿单元对笼内环境进行温度和湿度的补偿调整，直至笼内处于优等综合舒适等级；记录此时笼内的温度值和湿度值，并将此时笼内的温度值和湿度值替换为设定的适宜温度值和适宜湿度值，与笼内的动物种类进行绑定并记录保存。
作为本发明的进一步改进，控制单元根据每个笼内的舒适程度，控制补偿单元的对应输出端输出对应的调节气体，将笼内的综合舒适等级补偿调节至优等综合舒适等级。当笼内温度舒适等级为热时，补偿单元输出低于主调单元的输出温度的气体，直至笼内温度舒适等级调节至温时。当笼内温度舒适等级为冷时，补偿单元输出高于主调单元的输出温度的气体，直至笼内温度舒适等级调节至温时。当笼内湿度舒适等级为干时，补偿单元输出高于主调单元的输出湿度的气体，直至笼内湿度舒适等级调节至潮时。当笼内湿度舒适等级为湿时，补偿单元输出低于主调单元的输出湿度的气体，直至笼内湿度舒适等级调节至潮时。
作为本发明的进一步改进，收集单元包括摄像机、收声机和红外温度仪中的至少一项。
作为本发明的进一步改进，控制单元根据补偿单元各个输出端的输出气体的温度和湿度数据，计算实际温度平均值和实际湿度平均值。实际温度平均值为补偿单元各个输出端的输出气体的温度数值的平均数值。实际湿度平均值为补偿单元各个输出端的输出气体的湿度数值的平均数值。控制单元将主调单元的输出气体的温度和湿度的数值调整为实际温度平均值和实际湿度平均值。
作为本发明的进一步改进，控制单元对饲养员做出对各个笼的排列建议，排列标准包括按照不同动物的优等温度等级对应的具体温度数值大小对动物所处的笼进行排序。
作为本发明的进一步改进，控制单元对饲养员做出对各个笼的排列建议，排列标准包括按照不同动物的优等湿度等级对应的具体湿度数值大小对动物所处的笼进行排序。
作为本发明的进一步改进，
相比于现有技术，本发明的有益效果在于：
1.本发明在不同的笼对应有不同的补偿单元的输出端，补偿单元的各个输出端由控制单元控制，可独立作业输出控制单元指定温度、湿度的气体，针对动物在整体室内环境下的行为表征，做出补偿性环境调节，有效保证不同动物均处于适宜的饲养环境下。
2.本发明收集单元收集每个笼内的动物的行为表征，包括动物的运动表征、体态表征、饮水表征和体温表征，判断动物所处饲养环境中于温度、湿度对于动物自身来说是否适宜；运动表征包括动物的抖动强度；体态表征包括动物的蜷缩程度；饮水表征包括水盆内的存水水量；体温表征在当前笼内温度下，动物实际体温与在舒适湿度环境下的体温的差值程度；收集单元将收集到的信息反馈给控制单元，控制单元根据动物的各种行为表征进行分析，对动物所处环境的表达特征进行细化分解，有效保证得出的动物舒适程度的结果的准确性。
3.本发明控制单元根据收集单元反馈的信息后，将笼内的饲养环境舒适度进行综合舒适等级分级，分为干热、干温、干冷、潮热、潮温、潮冷、湿热、湿温和湿冷，包含了温度和湿度的舒适度等级，细化了笼内的动物饲养环境的因素，有效保证得出的动物舒适程度的结果的准确性，并对补偿单元对笼内环境的补偿调节具有指导基础，有效确保补偿调节后的笼内环境为动物适应的饲养环境。
4.本发明控制单元将主调单元首次输出的气体的温度值和湿度值设定为各个笼内的适宜温度值和适宜湿度值，控制单元根据分析得出的笼内的综合舒适等级，控制补偿单元对笼内环境进行温度和湿度的补偿调整，直至笼内处于优等综合舒适等级；记录此时笼内的温度值和湿度值，并将此时笼内的温度值和湿度值替换为设定的适宜温度值和适宜湿度值，与笼内的动物种类进行绑定并记录保存，有利于下次饲养时，对不同动物的适宜环境值进行自动识别和调取，省去再次补偿调节的过程，加快对不同动物的不同温度、湿度的调控速度。
5.本发明可根据不同动物的适宜温度值或适宜湿度值大小进行排列，按照适宜温度值的大小将饲养不同动物的笼进行顺序调整，或按照适宜湿度值的大小将饲养不同动物的笼进行顺序调整，有效避免相邻笼的温度或湿度传导至本笼，影响本笼内动物的饲养的问题发生。
6.本发明控制单元根据补偿单元各个分流道的输出气体的温度和湿度数据，计算实际温度平均值和实际湿度平均值；实际温度平均值为补偿单元各个分流道的输出气体的温度数值的平均数值；实际湿度平均值为补偿单元各个分流道的输出气体的湿度数值的平均数值；控制单元将主调单元的输出气体的温度和湿度的数值调整为实际温度平均值和实际湿度平均值；有利于整体饲养环境趋向于平均值，减少补偿单元的补偿作业强度，降低能源消耗。
附图说明
图1为本发明的具体实施例一的系统结构示意图；
图2为本发明的具体实施例一的补偿单元的部分立体结构示意图；
图3为本发明的具体实施例一的收集单元收集笼内信息时的结构示意图；
图4为本发明的具体实施例一的收集单元的部件结构示意图；
图5为本发明的具体实施例一的流程示意图。
图中标号说明：
笼1、收集单元2、摄像机201、收声机202、红外温度仪203、主调单元3、补偿单元4、主流道401、分流道402、控制单元5。
具体实施方式
具体实施例一：请参阅图1-5的一种实验动物饲养用控温控湿系统，位于动物饲养室的室内，用于调控多个笼1内的动物饲养环境，每个笼1内均设有水盆，所有动物的种类至少二种，每个笼1内的动物数量均为一只，水盆内的初始水量为每个笼1内动物的每日标准饮水量。
控温控湿系统包括收集单元2、主调单元3、补偿单元4和控制单元5。
收集单元2包括摄像机201、收声机202和红外温度仪203。其中摄像机201用于获取每个笼1内的动物的动作和体态。收声机202具有多个，在每个笼1内均有分布，用于收取每个笼1内的动物的声音。红外温度仪203收取每个笼1内的动物的体表温度。
收集单元2收集各个笼1内的动物种类信息和动物的舒适信息，舒适信息包括温度感应表征和湿度感应表征。收集单元2获取每个笼1内的动物图像，反馈给控制单元5，控制单元5分析笼1内的动物种类，并与笼1位置进行绑定并记录保存。
温度感应表征包括笼1内动物的运动表征。运动表征包括动物的抖动强度，抖动强度越高，反应动物所处温度相对舒适温度越低。
抖动强度分为颤抖级、自由级和躺平级；颤抖级表现为动物身体发颤，表明此时环境温度对于动物来说过低；自由级表现为动物自由活动，表明此时环境温度对于动物来说适宜；躺平级表现为动物在未睡眠状态下躺平不动，表明此时环境温度对于动物来说过高。
温度感应表征包括笼1内动物的体态表征。体态表征包括动物的蜷缩程度，蜷缩程度越大，反应动物所处温度相对舒适温度越低。
蜷缩程度分为蜷拢级、活动级和舒展级；蜷拢级表现为动物身体蜷缩成一团，表明此时环境温度对于动物来说过低；活动级表现为动物正常伸展，表明此时环境温度对于动物来说适宜；舒展级表现为动物在未睡眠状态下张开躯干与空气保持最大接触面积，表明此时环境温度对于动物来说过高。
湿度感应表征包括笼1内动物的饮水表征饮水表征包括水盆内的存水水量，存水水量越高，反应动物所处湿度相对舒适湿度越高。
存水水量分为高级、中级和低级；高级表现为水盆内的存水水量高于正常水位，表明此时环境湿度对于动物来说过高；中级表现为水盆内的存水水量位于正常水位，表明此时环境湿度对于动物来说适宜；低级表现为水盆内的存水水量低于正常水位，表明此时环境湿度对于动物来说过低。
湿度感应表征包括笼1内动物的体温表征。体温表征包括在当前笼1内温度下，动物实际体温与在舒适湿度环境下的体温的差值程度，差值程度越大，反应动物所处湿度相对舒适湿度越高。
差值程度分为强级、宜级和弱级；强级表现为动物实际体温超过动物在舒适湿度环境下的体温2～4℃，表明此时环境湿度对于动物来说过高；宜级表现为动物实际体温超过动物在舒适湿度环境下的体温-2～2℃，表明此时环境湿度对于动物来说适宜；弱级表现为动物实际体温超过动物在舒适湿度环境下的体温-4～-2℃，表明此时环境湿度对于动物来说过低。
主调单元3包括控温设备和控湿设备，实时输出限定温度和限定湿度的气体，以控制整个动物饲养室的室内温度和湿度。主调单元3输出气体的温度和湿度是有控制单元5决定的。
补偿单元4包括主流道401和多个分流道402。主流道401用于提供高温高含水的气体，每个分流道402均具有独立的滤水装置和制冷装置，滤水装置和制冷装置均由控制单元5控制，多个分流道402分别对应不同的笼1，控制单元5可独立控制每个分流道402输出气体的温度和湿度，以补偿调节不同笼1内的温度与湿度。
控制单元5根据收集单元2反馈的信息后，判定每个笼1内动物所处的综合舒适等级。综合舒适等级包括温度舒适等级和湿度舒适等级。温度舒适等级包括：热、温和冷，其中，温为优等温度等级。湿度舒适等级包括：干、潮和湿，其中，潮为优等湿度等级。综合舒适等级按照温度舒适等级和湿度舒适等级的结合综合评判，包括：干热、干温、干冷、潮热、潮温、潮冷、湿热、湿温和湿冷，其中，潮温为优等综合舒适等级。
其中，不同种类的动物的综合舒适等级对应的温度和湿度具体数值是不同的。
控制单元5根据每个笼1内的舒适程度，控制补偿单元4的对应分流道402输出对应的调节气体，将笼1内的综合舒适等级补偿调节至优等综合舒适等级。当笼1内温度舒适等级为热时，补偿单元4输出低于主调单元3的输出温度的气体，直至笼1内温度舒适等级调节至温时。当笼1内温度舒适等级为冷时，补偿单元4输出高于主调单元3的输出温度的气体，直至笼1内温度舒适等级调节至温时。当笼1内湿度舒适等级为干时，补偿单元4输出高于主调单元3的输出湿度的气体，直至笼1内湿度舒适等级调节至潮时。当笼1内湿度舒适等级为湿时，补偿单元4输出低于主调单元3的输出湿度的气体，直至笼1内湿度舒适等级调节至潮时。直至每个笼1内的动物均处于优等综合舒适等级。
工作原理：结合摄像机201和收声机202获取的图像和声音，控制单元5可分析动物在笼1内的抖动强度、蜷缩程度和存水水量，根据红外温度仪203获取的温度数据，控制单元5可分析动物在笼1内的体表温度与在舒适湿度环境下的体温的差值程度。控制单元5根据收集单元2反馈的信息后，判定每个动物处于何种温度舒适等级和湿度舒适等级，并综合分析每个动物处于何种综合舒适等级。控制单元5判断其是否需要进行饲养环境的补偿调节。控制单元5控制补偿单元4的每个分流道402对需要进行饲养环境补偿调节的笼1进行气体输出，不同笼1补偿的气体的温度值和湿度值不同。以此达到对不同动物调节饲养环境的目的，使不同动物均处于其适宜的饲养环境下。
具体实施例二：在具体实施例一的基础上，控制单元5将主调单元3首次输出的气体的温度值和湿度值设定为各个笼1内的适宜温度值和适宜湿度值。控制单元5根据分析得出的笼1内的综合舒适等级，控制补偿单元4对笼1内环境进行温度和湿度的补偿调整，直至笼1内处于优等综合舒适等级；记录此时笼1内的温度值和湿度值，并将此时笼1内的温度值和湿度值替换为设定的适宜温度值和适宜湿度值，与笼1内的动物种类进行绑定并记录保存。有利于下次饲养时，对不同动物的适宜环境值进行自动识别和调取，省去再次补偿调节的过程，加快对不同动物的不同温度、湿度的调控速度。
具体实施例三：在具体实施例一或二的基础上，控制单元5对饲养员做出对各个笼1的排列建议，排列标准包括按照不同动物的优等温度等级对应的具体温度数值大小对动物所处的笼1进行排序。有效避免相邻笼1的温度传导至本笼1，影响本笼1内动物的饲养的问题发生。
具体实施例四：在具体实施例一或二的基础上，控制单元5对饲养员做出对各个笼1的排列建议，排列标准包括按照不同动物的优等湿度等级对应的具体湿度数值大小对动物所处的笼1进行排序。有效避免相邻笼1的湿度传导至本笼1，影响本笼1内动物的饲养的问题发生。
具体实施例五：在具体实施例一值四任一的基础上，控制单元5根据补偿单元4各个分流道402的输出气体的温度和湿度数据，计算实际温度平均值和实际湿度平均值。实际温度平均值为补偿单元4各个分流道402的输出气体的温度数值的平均数值。实际湿度平均值为补偿单元4各个分流道402的输出气体的湿度数值的平均数值。控制单元5将主调单元3的输出气体的温度和湿度的数值调整为实际温度平均值和实际湿度平均值。有利于整体饲养环境趋向于平均值，减少补偿单元4的补偿作业强度，降低能源消耗。
Claims (8)
1.一种实验动物饲养用控温控湿系统，位于动物饲养室的室内，用于调控多个笼(1)内的动物饲养环境，每个笼(1)内均设有水盆，其特征在于：包括收集单元(2)、主调单元(3)、补偿单元(4)和控制单元(5)；收集单元(2)收集各个笼(1)内的动物种类信息和动物的舒适信息，舒适信息包括温度感应表征和湿度感应表征；主调单元(3)实时输出限定温度和限定湿度的气体，以控制整个动物饲养室的室内温度和湿度；补偿单元(4)具有多个输出端，多个输出端分别对应不同的笼(1)，每个输出端均可独立输出限定温度和限定湿度的气体，以补偿调节不同笼(1)内的温度与湿度；控制单元(5)获取并处理收集单元(2)收集的信息，以独立控制主调单元(3)和补偿单元(4)各输出端输出的气体温度和湿度；控制单元(5)根据收集单元(2)反馈的信息后，判定每个笼(1)内动物所处的综合舒适等级；综合舒适等级包括温度舒适等级和湿度舒适等级；温度舒适等级包括：热、温和冷，其中，温为优等温度等级；湿度舒适等级包括：干、潮和湿，其中，潮为优等湿度等级；综合舒适等级按照温度舒适等级和湿度舒适等级的结合综合评判，包括：干热、干温、干冷、潮热、潮温、潮冷、湿热、湿温和湿冷，其中，潮温为优等综合舒适等级；控制单元(5)根据每个笼(1)内的舒适程度，控制补偿单元(4)的对应输出端输出对应的调节气体，将笼(1)内的综合舒适等级补偿调节至优等综合舒适等级；当笼(1)内温度舒适等级为热时，补偿单元(4)输出低于主调单元(3)的输出温度的气体，直至笼(1)内温度舒适等级调节至温时；当笼(1)内温度舒适等级为冷时，补偿单元(4)输出高于主调单元(3)的输出温度的气体，直至笼(1)内温度舒适等级调节至温时；当笼(1)内湿度舒适等级为干时，补偿单元(4)输出高于主调单元(3)的输出湿度的气体，直至笼(1)内湿度舒适等级调节至潮时；当笼(1)内湿度舒适等级为湿时，补偿单元(4)输出低于主调单元(3)的输出湿度的气体，直至笼(1)内湿度舒适等级调节至潮时。
2.根据权利要求1所述的一种实验动物饲养用控温控湿系统，其特征在于：温度感应表征包括笼(1)内动物的运动表征；运动表征包括动物的抖动强度，抖动强度越高，反应动物所处温度相对舒适温度越低。
3.根据权利要求1所述的一种实验动物饲养用控温控湿系统，其特征在于：温度感应表征包括笼(1)内动物的体态表征；体态表征包括动物的蜷缩程度，蜷缩程度越大，反应动物所处温度相对舒适温度越低。
4.根据权利要求1所述的一种实验动物饲养用控温控湿系统，其特征在于：湿度感应表征包括笼(1)内动物的饮水表征；饮水表征包括水盆内的存水水量，存水水量越高，反应动物所处湿度相对舒适湿度越高。
5.根据权利要求1所述的一种实验动物饲养用控温控湿系统，其特征在于：湿度感应表征包括笼(1)内动物的体温表征；体温表征包括在当前笼(1)内温度下，动物实际体温与在舒适湿度环境下的体温的差值程度，差值程度越大，反应动物所处湿度相对舒适湿度越高。
6.根据权利要求1所述的一种实验动物饲养用控温控湿系统，其特征在于：所有动物的种类至少一种，每个笼(1)内的动物数量均相同，水盆内的初始水量为每个笼(1)内动物的每日标准饮水量。
7.根据权利要求1所述的一种实验动物饲养用控温控湿系统，其特征在于：收集单元(2)包括摄像机(201)、收声机(202)和红外温度仪(203)中的至少一项。
8.根据权利要求1所述的一种实验动物饲养用控温控湿系统，其特征在于：控制单元(5)根据补偿单元(4)各个输出端的输出气体的温度和湿度数据，计算实际温度平均值和实际湿度平均值；实际温度平均值为补偿单元(4)各个输出端的输出气体的温度数值的平均数值；实际湿度平均值为补偿单元(4)各个输出端的输出气体的湿度数值的平均数值；控制单元(5)将主调单元(3)的输出气体的温度和湿度的数值调整为实际温度平均值和实际湿度平均值。
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