JP2021193917A

JP2021193917A - 牛舎内自然環境改善設備、及びその遠隔管理システム

Info

Publication number: JP2021193917A
Application number: JP2020102014A
Authority: JP
Inventors: 宏田中; Hiroshi Tanaka
Original assignee: Chuchiku Co Ltd
Current assignee: Chuchiku Co Ltd
Priority date: 2020-06-12
Filing date: 2020-06-12
Publication date: 2021-12-27

Abstract

【課題】「臨界不快線」の概念を用いて、牛舎内の温度及び湿度を最適に改善可能にすると共に、遠隔にて牛舎内の環境改善機器の認識、及び操作指示を可能にする。【解決手段】グラフの縦横の各軸に湿度及び温度を設けて、温度及び湿度の各変化の相関関係において牛が不快を感じる臨界不快線が算出され、複数の記環境改善機器は、当該臨界不快線で分断された不快領域又は通常領域のいずれかに、前記温度及び湿度の双方が存在するかによって作動又は作動停止させ、ＩＯＴ実行基盤Ａと、牛舎以外の場所で牧場作業者が保有するパソコン、スマートフォン等のモバイル機器Ｍとをネットワークを介して接続して、遠隔にて、前記各機器の作動情報の認識、及び操作指示を可能にする。【選択図】図１

Description

本発明は、牛舎内の基本自然環境である温度及び湿度を乳牛又は肥育牛（以下、双方を指す場合には「牛」と総称する）の飼育に対して最適に制御することで、牛に対して最適な自然環境を確保して、牛の生産性の向上、ストレスによる疫病発生の抑制等を図るための牛舎内自然環境改善設備、及びその遠隔管理システムに関するものである。

牛は、一般的に寒さには比較的強く、暑さに対して比較的弱い家畜であるとされ、１０°Ｃ前後の気温が牛に対して最もストレスが少ないと言われている。よって、夏期及び梅雨季の高温多湿下では、牛は、多くのストレスを受け、食欲減退等に起因する搾乳量の低下、増体の低下、及び疫病の発生等をもたらし易い。

このため、多くの牛舎では、夏期の暑さ対策として、牛舎の建屋の壁部に組み込んだ換気扇からのエア導入により、牛舎内を換気することで、気温上昇することで汚れた空気を排除して、牛舎内を清浄化して、その温度を低下させたり、牛舎内に設置された噴霧装置からの冷水の噴霧により、牛舎内温度を低下させて、高温又は多湿が原因の牛のストレスを軽減させている。

牛舎内には、温度及び湿度の各センサが設置されていることが多いが、上記した換気扇又は噴霧装置は、タイマーにより設定された作動開始時刻、及び停止時刻に作動及び停止させるか、或いは牛の状態の変化を察知したり、或いは牛舎内の温度及び湿度を作業者が感覚的に察知することで、作業者自身の判断で作動又は停止させていた。よって、上記環境改善機器は、牛舎内の温度及び湿度との関係では作動及び停止されておらず、機器の作動及び停止の正確なタイミングを逸したり、或いは当該作動及び停止そのものを忘失してしまうこともあった。

一方、グラフの縦横の各軸に温度及び湿度を設けた場合に、温度及び湿度の各変化の相関関係において、牛が不快を感じ始める「臨界不快線」が想定される。例えば、夏期において牛舎内温度が高ければ、湿度がそれ程高くなくても、牛は不快を感じると共に、経験的に、牛舎内温度がそれ程高くなくても湿度が高い場合には、牛は不快を感じると思われる。よって、牛舎内温度及び湿度の各変化の相関関係において、前記各機器の作動及び停止を制御できれば、牛舎内の自然環境は理想的となり得る。

しかし、特許文献１には、牛舎内の温度及び湿度を検出して、設定条件に達すると、噴霧装置により牛舎内に冷水を噴霧して、牛舎内温度を低下させることの開示はあるが、上記した「臨界不快線」の概念を用いて、牛舎内自然環境を改善する知見は存在していない。

特開２００９−２８４７６８号公報

本発明は、上記した「臨界不快線」の概念を用いて、牛舎内の温度及び湿度を最適に改善可能にすると共に、遠隔にて牛舎内の環境改善機器の認識、及び操作指示を可能にすることを課題としている。

上記の課題を解決するための請求項１の発明は、牛舎内に温度及び湿度の各センサが設置され、当該温度及び湿度の各センサの出力値に応じて、当該牛舎内に設置された換気扇、送風機、噴霧装置等の環境改善機器を作動させて、牛舎内自然環境を牛に対して快適なように改善させる牛舎内自然環境改善設備であって、
前記温度及び湿度の各センサのいずれか一方の出力値が設定値に達した場合、或いは当該設定値から逸脱した場合には、複数の前記環境改善機器のうち特定の機器は、連動して作動又は作動停止するように設定されていることを特徴としている。

請求項１の発明によれば、牛舎内に設置された温度及び湿度の各センサのいずれか一方の出力値が設定値に達した場合、具体的には、設定以上の温度又は湿度に達した場合には、複数の前記環境改善機器のうち特定の機器は、連動して作動すると共に、設定以下の温度又は湿度に達した場合には、作動中の機器は停止される。よって、牛舎内の温度又は湿度を設定通りに制御できて、牛舎内自然環境を快適に改善できる。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、牛舎内には、牛舎内の温度及び湿度、並びに前記各機器の作動状況が表示される表示部を備えた設備制御盤が設置されていることを特徴としている。

請求項２の発明によれば、牛舎内の作業者は、設備制御盤の表示部に表示された各機器の情報、具体的には、各機器の作動の有無、エラー発生の有無等が表示されるので、作業者は、各機器の情報を瞬時に読み取ることが可能となる。

請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、グラフの縦横の各軸に湿度及び温度を設けて、温度及び湿度の各変化の相関関係において牛が不快を感じる臨界不快線が算出され、複数の前記環境改善機器は、当該臨界不快線で分断された不快領域又は通常領域のいずれかに、前記温度及び湿度の双方が存在するかによって作動又は作動停止することを特徴としている。

一般的に、牛が不快を感じるのは、温度及び湿度が絡みあっていて、具体的には、夏期の高温であれば、湿度は低くても不快を感じると共に、温度はそれ程高くなくても湿度が高いと不快を感じる。そこで、請求項３の発明では、グラフの縦横の各軸に湿度及び温度を設けて、温度及び湿度の各変化の相関関係において牛が不快を感じる臨界不快線を算出しておき、牛舎内の温度及び湿度が、当該臨界不快線で分断された不快領域又は通常領域のいずれかに、前記温度及び湿度の双方が存在するかによって、複数の前記環境改善機器の作動又は作動停止することで、牛舎内の自然環境が牛にとって不快と感じるのを防止できて、改善された自然環境で牛を飼育できる。

請求項４の発明は、請求項３の発明において、前記環境改善機器は、換気扇と噴霧装置であって、当該換気扇と噴霧装置は、これらに対応して算出された第１及び第２の各臨界不快線により個別に制御されることを特徴としている。

請求項４の発明では、前記環境改善機器として換気扇と噴霧装置とを想定しており、噴霧装置により冷水を噴霧させる必要がある場合は、高湿度よりも高温の場合であり、換気扇の作動により牛舎内に空気流を発生させて空気交換を行う必要がある場合は、高温又は高湿度のいずれの場合もあり得る。よって、請求項４の発明によれば、当該換気扇と噴霧装置は、これらに対応して算出された第１及び第２の各臨界不快線により個別に制御することで、牛舎内自然環境に対応した最適な環境改善を行える。

請求項５の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の牛舎内自然環境改善設備を構成する各機器の作動状況等の諸情報を遠隔にて認識可能にすると共に、当該各機器を遠隔にて制御可能とする牛舎内自然環境改善設備の遠隔管理システムであって、
前記牛舎内の温度及び湿度に関する情報、前記牛舎内自然環境改善設備を構成する各機器の作動開始及び停止の各時刻、アラーム発生の有無等の作動状況に関する諸情報を収集・保存するＩＯＴ実行基盤を備え、
当該ＩＯＴ実行基盤と、前記牛舎以外の場所で牧場作業者が保有するパソコン、スマートフォン等のモバイル機器とはネットワークを介して接続され、
遠隔にて、前記各機器の作動情報の認識、及び操作指示を可能にしたことを特徴としている。

請求項５の発明によれば、ＩＯＴ実行基盤には、牛舎内の温度及び湿度に関する情報、換気扇及び噴霧装置の作動開始及び停止の各時刻、アラーム発生の有無等に関する運転情報の各情報が一定時間毎に収集・保存され、当該ＩＯＴ実行基盤と、牛舎以外の場所において、牧場作業者の保有するパソコン、スマートフォン等のモバイル機器とは、ネットワークを介して接続されているため、牧場以外の場所において、牛舎内の温度及び湿度に関する逐次的情報、換気扇及び噴霧装置の作動状況に関する情報を認識できると共に、故障情報を受信した場合には、遠隔にて、故障に係る機器の停止信号を送信することで、当該機器を停止させられる。また、温度及び湿度の各センサからの出力情報は、収集・保存して、当該温度及び湿度下における牛の休息状態、飼料摂取状態及び諸行動との関係において、後に解析することで、各機器を作動開始、及び作動停止させる設定温度及び設定湿度の変更を行える。

本発明によれば、グラフの縦横の各軸に湿度及び温度を設けて、温度及び湿度の各変化の相関関係において牛が不快を感じる臨界不快線を算出しておき、牛舎内の温度及び湿度が、当該臨界不快線で分断された不快領域又は通常領域のいずれかに、前記温度及び湿度の双方が存在するかによって、複数の環境改善機器の作動又は作動停止することで、牛舎内の自然環境が牛にとって不快と感じるのを防止できて、改善された自然環境で牛を飼育できる。

また、本発明によれば、ＩＯＴ実行基盤には、牛舎内の温度及び湿度に関する逐次的情報、換気扇及び噴霧装置の作動開始及び停止の各時刻、アラーム発生の有無等に関する運転情報の各情報が収集・保存され、当該ＩＯＴ実行基盤と、牛舎以外の場所において、牧場作業者の保有するパソコン、スマートフォン等のモバイル機器とは、ネットワークを介して接続されているため、牧場以外の場所において、牛舎内の温度及び湿度に関する情報、換気扇及び噴霧装置の作動状況に関する情報を認識できると共に、故障情報を受信した場合には、遠隔にて、故障に係る機器の停止信号を送信することで、当該各機器を停止させられる。

換気扇Ｖ及び噴霧装置Ｄが設置された乳牛Ｃの牛舎ＣＨの模式的横断面図である。第１及び第２の各臨界不快線Ｌ₁，Ｌ₂が表示された牛舎内の温度と湿度の関係を示すグラフである。温度及び湿度の各センサＳ₁，Ｓ₂の各出力情報と、当該各出力情報に基いて作動及び作動停止を行う換気扇Ｖ及び噴霧装置Ｄと、ＩＯＴ実行基盤Ａとの通信関係を示す表である。温度及び湿度の各センサＳ₁，Ｓ₂の各出力情報に基いて作動及び作動停止を行う換気扇Ｖ及び噴霧装置Ｄの作動を示す図である。

以下、実施例を挙げて、本発明について、更に詳細に説明する。図１は、換気扇Ｖ及び噴霧装置Ｄが設置された牛舎ＣＨの模式的横断面図であって、牛舎ＣＨの床面１には、背中合せ状態となった二列のベッド群Ｂが幅方向に所定間隔をおいて紙面に対して垂直な方向に沿って配置され、二列のベッド群Ｂの間、及び各ベッド群Ｂの外側には、それぞれ乳牛Ｃの通路２が形成されている。牛舎ＣＨの適所には、複数の温度センサＳ₁及び湿度センサＳ₂がそれぞれ設置され、牛舎ＣＨの建屋の壁部又は天井部には、複数の換気扇Ｖが設置されていると共に、その天井部には、複数の噴霧装置Ｄが設置されている。

一方、牛舎内の温度と湿度の相関関係に関しては、図２に示されるように、グラフの縦横の各軸に湿度及び温度を設けた場合に、牛が不快を感じ始める「臨界不快線」が想定される。例えば、夏期において牛舎内温度が一定値を超えて高ければ、湿度がそれ程高くなくても、牛は不快を感じると共に、牛舎内温度がそれ程高くなくても湿度が一定値を超えて高い場合には、乳牛は不快を感じると思われるので、「臨界不快線」は、右下りの直線又は曲線となる。

そして、噴霧装置Ｄからの冷水の噴霧は、換気扇Ｖによる牛舎内の換気のみでは「不快度」が改善されない場合であって、しかも温度が一定値よりも高い夏期のみ作動させることが望ましい。よって、上記「臨界不快線」は、換気扇Ｖに対応する「第１臨界不快線Ｌ₁」と、噴霧装置Ｄに対応する「第２臨界不快線Ｌ₂」との２種類を、過去の牛舎内の温度及び湿度と、乳牛の休息状態、飼料摂取状態との関係、及び牧場作業者の経験に基いて、上記した「臨界不快線」を算出する。図２のグラフにおいて、「第１臨界不快線Ｌ₁」及び「第２臨界不快線Ｌ₂」よりも上方の領域が乳牛にとって「不快領域」となり、下方の領域が「通常領域」となる。

牛舎内には、表示画面１１を備えたＩＯＴ実行基盤Ａが設置され、牛舎ＣＨ内の温度及び湿度は、各温度センサＳ₁及び各湿度センサＳ₂によりそれぞれモニタリングされ、その出力値は、例えば電気抵抗に変換する等して出力された後に、温度及び湿度の各出力情報は、その発生時刻と共に前記ＩＯＴ実行基盤Ａに組み込まれた設備制御盤Ｅの入力部２１に所定時間毎に逐次的に入力される。入力部２１に入力された温度及び湿度の各出力情報は、第１及び第２の各判定部２２ａ，２２ｂに予め入力されている前記「第１臨界不快線Ｌ₁」及び「第２臨界不快線Ｌ₂」の各データと比較判定されることで、特定時点の牛舎の自然環境が乳牛にとって「不快」であるか否かが判定される。なお、複数の温度及び湿度の各センサＳ₁，Ｓ₂の出力値は、その平均値によって、上記判定が実施される。

また、ＩＯＴ実行基盤Ａは、第１及び第２の各判定部２２ａ，２２ｂによる判定の結果、「不快領域」に達したと判定された場合には、換気扇Ｖ又は噴霧装置Ｄに対して作動信号が発せられて、各機器が作動を開始することで、牛舎内の換気又は冷水の噴霧が行われる。一定時間だけ、換気扇Ｖ又は噴霧装置Ｄが作動することで、牛舎内自然環境が「不快領域」を脱した場合には、換気扇Ｖ又は噴霧装置Ｄに対して作動停止信号が発せられて、各機器の作動が停止される。これにより、牛舎内の温度及び湿度が自動制御されて、牛舎内自然環境が「不快領域」に入り込むのが防止されることで、乳牛は常に快適な自然環境で飼育される。

ＩＯＴ実行基盤Ａの表示画面１１には、換気扇Ｖ又は噴霧装置Ｄの作動状況が表示される。具体的には、「換気扇作動中」、「噴霧待機中」、「換気扇エラー」、「噴霧エラー」等と表示される。このため、作業者は、表示画面１１の表示を見るのみで、機器全体の作動状況が把握できる。

また、図３に示されるように、ＩＯＴ実行基盤Ａは、牛舎以外の場所において、牧場作業者の保有するパソコン、スマートフォン等のモバイル機器Ｍとは、インターネットＮを介して接続されている。このため、牧場以外の場所において、牛舎内の温度及び湿度に関する情報、換気扇Ｖ及び噴霧装置Ｄの作動状況に関する情報を認識できると共に、故障情報を受信した場合には、遠隔にて、故障に係る機器の停止信号を送信することで、当該機器を停止させられる。従って、牛舎から離れた場所にいる牧場作業者は、自己の保有するモバイル機器Ｍに対して牛舎内の温度及び湿度に関する情報、換気扇Ｖ及び噴霧装置Ｄの作動状況に関する諸情報を把握できる。

また、温度及び湿度の各センサＳ₁，Ｓ₂から出力されて、ＩＯＴ実行基盤Ａの入力部２１に入力・保存された温度及び湿度に関する諸情報は、当該温度及び湿度下における牛の休息状態、飼料摂取状態及び諸行動との関係において、後に解析することで、各機器を作動開始、及び作動停止させる設定温度及び設定湿度の変更、即ち第１及び第２の各臨界不快線の設定変更を行える。

牛舎内の自然環境の他の改善機器としては、送風機が挙げられ、牛舎内の温度及び湿度との相関関係において、当該送風機を自動的に作動及び作動停止させることも可能である。

なお、上記実施例は、本発明を乳牛の牛舎に実施した例であるが、本発明は、肥育牛の牛舎に対しても実施できる。

Ａ：ＩＯＴ実行基盤（設備制御盤）
Ｃ：乳牛（牛）
ＣＨ：牛舎
Ｄ：噴霧装置
Ｅ：設備制御盤
Ｌ₁：第１臨界不快線
Ｌ₂：第２臨界不快線
Ｍ：モバイル機器
Ｓ₁：温度センサ
Ｓ₂：湿度センサ
Ｖ：換気扇
１１：表示画面
２１：入力部
２２ａ：第１判定部
２２ｂ：第２判定部

Claims

牛舎内に温度及び湿度の各センサが設置され、当該温度及び湿度の各センサの出力値に応じて、当該牛舎内に設置された換気扇、送風機、噴霧装置等の環境改善機器を作動させて、牛舎内自然環境を牛に対して快適なように改善させる牛舎内自然環境改善設備であって、
前記温度及び湿度の各センサのいずれか一方の出力値が設定値に達した場合、或いは当該設定値から逸脱した場合には、複数の前記環境改善機器のうち特定の機器は、連動して作動又は作動停止するように設定されていることを特徴とする牛舎内自然環境改善設備。
牛舎内には、前記各機器の作動状況が表示される表示部を備えた設備制御盤が設置されていることを特徴とする請求項１に記載の牛舎内自然環境改善設備。
グラフの縦横の各軸に湿度及び温度を設けて、温度及び湿度の各変化の相関関係において牛が不快を感じる臨界不快線が算出され、複数の前記環境改善機器は、当該臨界不快線で分断された不快領域又は通常領域のいずれかに、前記温度及び湿度の双方が存在するかによって作動又は作動停止することを特徴とする請求項１又は２に記載の牛舎内自然環境改善設備。
前記環境改善機器は、換気扇と噴霧装置であって、当該換気扇と噴霧装置は、これらに対応して算出された第１及び第２の各臨界不快線により個別に制御されることを特徴とする請求項３に記載の牛舎内自然環境改善設備。
請求項１ないし４のいずれかに記載の牛舎内自然環境改善設備を構成する各機器の作動状況等の諸情報を遠隔にて認識可能にすると共に、当該各機器を遠隔にて制御可能とする牛舎内自然環境改善設備の遠隔管理システムであって、
前記牛舎内の温度及び湿度に関する情報、前記牛舎内自然環境改善設備を構成する各機器の作動開始及び停止の各時刻、アラーム発生の有無等の作動状況に関する諸情報を収集・保存するＩＯＴ実行基盤を備え、
当該ＩＯＴ実行基盤と、前記牛舎以外の場所で牧場作業者が保有するパソコン、スマートフォン等のモバイル機器とはネットワークを介して接続され、
遠隔にて、前記各機器の作動情報の認識、及び操作指示を可能にしたことを特徴とする牛舎内自然環境改善設備の遠隔管理システム。