JP4723739B2 - 牛採食量計測装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、牛の採食量を計測する牛採食量計測装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
牛等の草食家畜の採食時間を検出する方法として、特開平１０−２６２４９８号に示されるような方法があった。この方法は、例えば牛に装着する頭絡に装着した上下動センサにより採食時の下顎の上下動を検知してその上下動センサの出力を経時的に記録し、その記録データにより牛の採食時間を検出するものであった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来例は、牛の採食時間を検出することを目的とするものであり、喫食回数は測定できず、牛の採食強度は判断できなかった。また採食量を計測する場合には記録データを分析して採食量を求めなければならず、個々の牛の採食量をリアルタイムに計測することができなかった。
【０００４】
しかも従来例は、牛に取り付け状態で外部にデータを簡単に出力する手段が備わっていなかったため、記録データを分析するためには牛から採食時間を記録する装置自体を牛から外す必要があった。
【０００５】
更に従来の上下動センサを含めた装置の取り付けには、頭絡を用いていたため、牛への装置の取り付け、取り外し作業が難しく、測定対象の牛への負担も大きいという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記の点に鑑みて為されたもので、請求項１の発明の目的とするところは、牛の採食強度から採食量をリアルタイムで計測でき、計測した採食量データを簡単に収集することができる牛採食量計測装置を提供することにある。
【０００７】
また、上記目的に加えて牛に負担をかけることなく容易に牛に取り付けることができ、しかもセンサの電力消費が少なく電池電源を用いた場合の電池の交換頻度を少なくすることが可能な牛採食量計測装置を提供することにある。
【０００８】
更に請求項２の発明の目的は、請求項１の発明の目的に加えて、牛の採食運動を遠方より確認することができる牛採食量計測装置を提供することにある。
【０００９】
また更に請求項３の発明の目的は、請求項１又２の発明の目的に加えて、放牧状態において計測した採食量データを無線電波で送信することができるため、データ収集が容易に行える牛採食量計測装置を提供することにある。
【００１０】
また請求項４の発明の目的は、請求項３の発明の目的に加えて、採食量データの送信のための電力消費を抑制して電池電源使用時の長寿命化を図れ、しかも管理用コンピュータ装置から必要に応じて採食量データを管理用コンピュータ装置へ受け渡すことができる牛採食量計測装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明では、計測対象の牛の頚部に装着し、前記計測対象の牛の採食によって生じる頭部全体の動きに応動して運動検知信号を発生する運動検知手段と、該運動検知手段からの運動検知信号に基づいて、前記計測対象の牛の採食量を演算する演算手段と、予め設定された時間情報と前記演算手段によって演算された前記計測対象の牛の採食量を一定の時間単位で記録する記録手段と、該記録手段に記録された採食量データを外部に出力する手段とを少なくとも備え、前記運動検知手段は、前記計測対象の牛の頚部に架けるベルトに採食時の頭部の動きによって前記計測対象の牛の顎に当たるように装着され、前記計測対象の牛の顎に当たったときに揺動する振り子体と、該振り子体の運動軌跡近辺に配置され、前記振り子体に設けた永久磁石の近接・離反に応じて接点を開閉するリードスイッチとにより構成されるセンサを備え、前記演算手段は、前記一定の時間単位において、前記運動検知手段から所定回数以上の運動検知信号が入力されなければ採食量の演算を行わず、前記演算手段は、前記一定の時間単位において、前記運動検知手段から所定回数以上の運動検知信号が入力されると、複数の牛について採食量及び前記運動検知信号のカウント値を予め実測して得た牛の顎運動１回あたりの採食量と、前記計測対象の牛における前記運動検知信号のカウント値に基づいて前記計測対象の牛の採食量を演算することを特徴とする。
【００１３】
請求項２の発明では、請求項１の発明において、前記運動検知信号の発生に応じて光又は音で外部に報知する報知手段を備えていることを特徴とする。
【００１４】
請求項３の発明では、請求項１又は２の発明において、前記外部に出力する手段として、無線電波で採食量データを送信する無線送信手段を備えたことを特徴とする。
【００１５】
請求項４の発明では、請求項３の発明において、放牧場に設けられた中継無線手段から該放牧場の所定範囲のみを受信可能範囲とする無線電波により送信される送信要求トリガ信号を受信する受信手段を備え、この受信手段で前記送信要求トリガ信号が受信されると、前記無線送信手段より採食量データを無線電波で前記中継無線手段に対して送信して該中継無線手段に採食量データを受信格納させ、前記中継無線手段に受信格納された採食量データは、各牛採食量計測装置からの採食データを収集管理する管理用コンピュータ装置側から前記無線電波によるデータ送信要求があったときに、前記中継無線手段から管理用コンピュータ装置側へ無線電波により送信されることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下本発明を実施形態により説明する。
【００１７】
図１は本発明の牛採食量計測装置１を用いた放牧管理システムのシステム構成を示しており、放牧している各牛ＣＷの頸部に架けたベルト１９により下顎下方に吊り下げられた牛採食量計測装置１と、管理センターＸに設置される管理用コンピュータ装置２と、牛採食量計測装置１から無線電波で送信されてくる採食量データ等のデータを受信して一時格納し、管理用コンピュータ装置２側からのデータ要求があると一時格納しているデータを無線電波で送信する無線中継ユニット３と、管理用コンピュータ装置２からのデータ要求コマンドを無線電波で無線中継ユニット３に送信するとともに、無線中継ユニット３から送信されるデータを受信して管理用コンピュータ装置２へ受け渡す無線基地局ユニット４等で構成される。
【００１８】
更に各構成要素について詳説する。
【００１９】
まず無線中継ユニット３は、放牧されている牛ＣＷを収容する柵Ｙに取り付けたループアンテナ３１を通じて低周波の微弱な無線電波によりデータ送信要求トリガ信号を送信し、この無線電波の受信可能範囲に牛ＣＷが入り、当該牛ＣＷの頸部に吊り下げられている牛採食量計測装置１がデータ送信要求トリガ信号の受信に応じて、それまで計測し記録している採食量データ等のデータを高周波の無線電波で送信すると、該無線電波をホイップアンテナ３０を通じて受信し、データ記憶部３４に一時的に記憶させるとともにデータ受信完了時にＡＣＫ信号を低周波の無線電波でループアンテナ３１を通じて牛採食量計測装置１側へ送信する送受信部３３と、無線基地局ユニット４から管理用コンピュータ装置２のデータ送信要求のコマンドが無線電波で送信され、それをアンテナ３２を通じて受信すると、データ記憶部３４に記憶しているデータを無線電波で無線基地局ユニット４へ送信する送受信部３５とを備えている。ここでデータ送信要求トリガ信号には後述する牛採食量計測装置１の個体識別番号に対応して識別信号を含んでいる。
【００２０】
牛採食量計測装置１は、図２に示すように装置全体の信号処理を行うとともに制御処理を行うマイクロコンピュータ（以下マイコンと略す）１０と、牛ＣＷの採食行動を検知する運動検知手段たる運動検知センサ１１と、運動検知手段からの検知信号に基づいてマイコン１０により演算されマイコン１０に内蔵されたＲＡＭ等からなる記録部１０ａに記録蓄積された牛ＣＷの採食量データを含むデータを無線電波で送信する無線データ送信器１２と、無線中継ユニット３から送信されるデータ送信要求トリガ信号及びデータ受信完了のＡＣＫ信号を受信するための受信器１３と、上記記記録部１０ａに記録している採食量データ等のデータをドッキングステーション（図示せず）を通じて外部のコンピュータに出力するための通信部１４と、発光ダイオードから構成され、マイコン１０からの制御信号により点灯が制御される運動状態報知用表示器１５と、動作モード等を設定する設定スイッチ部１６と、マイコン１０の動作をリセットするリセットスイッチ部１７と、装置全体の電源となる電池電源１８とで構成される。
【００２１】
これらのうち、マイコン１０，運動検知センサ１１，電池電源１８，無線データ送信器１２，受信器１３の各構成要素、設定スイッチ部１３，通信部１４，設定スイッチ部１６，リセットスイッチ部１７は図３（ａ）（ｂ）に示す基板６に直接或いは回路基板７を介して実装され、運動状態報知用表示器１５は装置本体５外部から目視可能なように装置本体５に露設され、通信部１４の接続コネクタ（図示せず））は装置本体５外部からドッキングステーション（図示せず）が接続できるように装置本体５に設けられている。
【００２２】
ここで運動検知センサ１１は図４に示すように一端が基板６に軸８により揺動自在に枢支された振り子体１１ａと、この振り子体１１ａの先部に取り付けられた永久磁石１１ｂと、この振り子体１１ａの上記軸８を中心とした揺動時に移動する永久磁石１１ｂの移動軌跡近傍に配置され、永久磁石１１ｂの近接時に永久磁石１１ｂの磁力で接点部が閉じ、また永久磁石１１ｂが離反することにより接点部が開離する一対の磁性リード片からなるリードスイッチ１１ｃとで構成され、振り子体１１ａの揺動に伴い、リードスイッチ１１ｃのオン時のみマイコン１０の入力ポートに電圧信号を入力させるようにすることで運動検知センサ１１での電力消費を少なくしている。尚図３（ａ）中９は振り子体１１ａの動きを規制するためのストッパである。
【００２３】
設定スイッチ部１６は取り付ける牛ＣＷの個体識別番号の設定及びマイコン１０に備わっている時計機能の時刻（日・時）設定、及び運動状態報知用表示器１５の表示動作の有効・無効の設定を行うためのものである。
【００２４】
またリセットスイッチ部１７は長期間使用しなかった場合や、取り付ける牛ＣＷを変える場合、或いは電池交換時に用い、このリセットスイッチ部１７の操作があると、マイコン１０は記録部１０ａの記録データの初期化と設定スイッチ部１６の個体識別番号の設定読み込みを行う。尚電池交換時には交換後に時計機能の時刻設定を行い、その後リセット操作を行う。時刻設定を伴わないリセット時には、時計機能の計時内容は変更されない。
【００２５】
このリセットスイッチ部１７は装置本体５から基板６を取り出して行う内部操作と、外部から磁石などを用いて外部から操作する外部操作の何れかの方法或いはそれらの併用によって操作できるものとする。
【００２６】
而して本実施形態の牛採食量計測装置１を使用する場合には、まず電池電源１８を基板６に装着し、設定スイッチ部１６で時刻設定と、運動状態報知用表示器１５の表示動作の有効・無効の設定と、個体識別番号の設定とを行い、更にリセットスイッチ部１７でマイコン１０の初期化を行った後基板６を装置本体５内に収納する。この収納後に装置本体５の上部の両側面に貫通させたベルト挿通部２０に吊り下げ用ベルト１９を図４に示すように通し、吊り下げ用ベルト１９の一端に設けた止め金具１９ａに他端を通して、牛ＣＷの顔部から頸部に容易に通すことができ且つ装置本体５が下顎下方で揺動できるような大きな環状にする。しかる後にこの環状の吊り下げ用ベルト１９を牛ＣＷの頸部に図５（ａ）（ｂ）に示すように架けることにより装置本体５は牛ＣＷの下顎下方に揺動可能に吊り下げられることになる。
【００２７】
下顎下方に吊り下げ用ベルト１９によって吊り下げられた装置本体５は、図５（ａ）に示すように牧草を食む動作、つまり採食運動（顎運動）によって前後方向に揺れ、牛ＣＷの下顎に当たることになる。このときの衝撃によって装置本体５内部の運動検知センサ１１の振り子体１１ａが揺動し、この振り子体１１ａの揺動に伴う永久磁石１１ｂの移動によりリードスイッチ１１ｃがオン・オフ動作する。このときのリードスイッチ１１ｃのオン信号を運動検知信号としてマイコン１０は取り込み、計数機能１０ｂによりカウントしてカウント値を記録部１０ａに単位時間（例えば１０分間）毎に記録する。更に演算／制御機能１０ｃにより単位時間（例えば１０分間）当たりのカウント値から採食量を求める。この採食量の演算は、予め複数の牛ＣＷの採食量と運動検知センサ１１の運動検知信号のカウント値とを実測して得た実測データを基準に演算するようになっている。運動検知センサ１１の振り子体１１ａは顎運動１回当たり１回往復するため、顎運動１回当たり、運動検知信号が２回出力されることになり、カウント値は実際の顎運動回数の２倍の値となる。ここで本発明者らは実測によって顎運動１回当たりの食草量は約７ｇという値を得ているため、本実施形態では採食量を（７ｇ×運動検知信号のカウント値／２）により求めている。勿論上記食草量の値は、牛の種類や放牧環境等の諸条件によって異なるため、夫々の条件に応じた実測データに基づいてこの値を変更すればよい。
【００２８】
一方牛は反芻する際には、図５（ｂ）に示すように頭部を前後に動かさないため、下顎下方に吊り下げられている装置本体５は下顎に衝突せず、運動検知センサ１１から運動検知信号は発生しない。また移動時等によって不用意に運動検知センサ１１に衝撃が加わっても、連続して且つ長時間に亘って運動検知信号の発生が起きないため、マイコン１０の演算／制御機能１０ｃは運動検知信号のカウント値が単位時間（１０分）において所定回数以上なければ採食量演算は行わない。そしてマイコン１０の演算／制御機能１０ｃは採食量の演算結果及びカウント値結果を、測定日時を付して単位時間毎に記録部１０ａに記録しており、この記録量は記録部１０ａの容量によって決まるが、例えば１ヶ月分を蓄積し、計測開始から最初の１ヶ月分を越えると、順次新たなカウント値、採食量の各データを単位時間毎に更新記録するようにしておき、常に最新の１ヶ月分のデータを記録部１０ａに記録保管するようになっている。
【００２９】
またマイコン１０の演算／制御機能１０ｃは運動状態報知用表示器１５の表示動作が有効と設定されている場合、運動検知センサ１１から運動検知信号が入力する度に、運動状態報知用表示器１５を点灯させる。これにより管理者は牛ＣＷが採食中であることを遠方からでも目視により確認することができることになる。尚この運動状態報知用表示器１５は、発光ダイオードを用いて光による報知を行う報知手段を構成しているが、音によって報知を行う報知手段を用いてもよい。
【００３０】
さて牛ＣＷが無線中継ユニット３のループアンテナ３０を設けている柵Ｙ内に、或いは近辺に移動すると、無線中継ユニット３の送受信部３３が送信するデータ送信要求トリガ信号の受信範囲内となる。無線中継ユニット３はデータ送信要求対象を指定するために、牛採食量計測装置１の個体識別番号に対応した識別信号をデータ送信要求トリガ信号とともに送信しており、受信範囲内に入った牛ＣＷの牛採食量計測装置１の受信器１３がこれら信号を受信すると、牛採食量計測器１のマイコン１０は設定されている固定識別番号と識別信号とを照合して一致していると、記録部１０ａに記録してある採食量データや運動検知信号のカウント値データを読み出し、当該牛採食量計測装置１の個体識別番号のデータとともに無線データ送信器１２から無線中継ユニット３に対して高周波の無線電波により送信する。
【００３１】
この送信された採食量データ、カウント値データ及び個体識別番号データはホイップアンテナ３０を通じて無線中継ユニット３の送受信部３３により受信され、これら採食量データ及びカウント値データはデータ記憶部３４に個体識別番号に対応して格納される。そして送受信部３３は、これらデータの受信が完了すると、受信完了を示すＡＣＫ信号を識別番号とともに送信する。当該識別番号に対応する個体識別番号が設定されている牛採食量計測装置１のマイコン１０では受信器１３がこのＡＣＫ信号を受信すると、データの送信を停止する。一方無線中継ユニット３では、当該牛採食量計測装置１の個体識別番号に対するデータ送信要求トリガ信号の送信を、データ記憶部３４に格納した当該牛採食量計測装置１の採食量データ等のデータが管理用コンピュータ装置２側へ送信されるまで停止する。従って当該牛採食量計測装置１を吊り下げた牛ＣＷが引き続いて柵Ｙ内にいても、当該牛採食量計測装置１に対するデータ送信要求トリガ信号の受信があるまで、データ送信は行わない。このように各牛採食量計測装置１からのデータ送信は、牛ＣＷが柵Ｙ内に入ったり、近辺に移動したきた時のみ行われ、しかもデータ送信完了後は送信を停止するため、電力消費を抑制して限られた容量の電池電源１８の長寿命化が図れる。
【００３２】
無線中継ユニット３のデータ記憶部３４で格納した各牛採食量計測装置１に対応する採食量データ及びカウント値データは、管理用コンピュータ装置２からの送信要求があるまで保管される。
【００３３】
つまり管理センターＸ側ではデータを収集したいときにデータ送信要求を管理用コンピュータ装置２から操作入力すると、管理用コンピュータ装置２からデータ送信要求コマンドが無線基地局ユニット４へ送出され、無線基地局ユニット４はこのデータ送信要求コマンドを無線電波により無線中継ユニット３に対して送信する。
【００３４】
無線中継ユニット３の送受信部３５はこのデータ送信要求コマンドを受信すると、データ記憶部３４に格納されている採食量データ及びカウント値データとこれらデータに対応する個体識別番号データを読み出して無線基地局ユニット４に対して送信する。この場合管理用コンピュータ装置２からデータ記憶部３４に格納されている全牛採食量計測装置１に対応する全データの送信を要求することも、或いは特定の牛採食量計測装置１のデータの個別送信を要求することも指定できるようになっている。
【００３５】
このようにして管理用コンピュータ装置２に収集された各牛採食量計測装置１の採食量データやカウント値データは、データ収集と連携する集計用ソフトウェアにより、各個体識別番号毎、つまり各牛ＣＷ毎にまとめられて、各牛ＣＷの採食量の把握管理や、行動の異常／正常の監視等に利用される。
【００３６】
尚無線中継ユニット３や無線基地局ユニット４が設置できない場合には、例えば１ヶ月単位で牛ＣＷから牛採食量計測装置１を取り外して通信部１４にドッキングステーション（図示せず）を接続し、マイコン１０の記録部１０ａに記録されている採食量データ及びカウント値データを管理用コンピュータ装置２に取り込むこともできる。
【００３７】
またマイコン１０は内蔵のＡ／Ｄ変換器を用いて電池電源１８の残容量チェックを行っており、電池電源１８の残容量が少なくなって交換時期に達したことを検知すると、運動状態報知用表示器１５を点滅させて電池交換を促す表示を行うようになっている。
【００３８】
【発明の効果】
請求項１の発明は、計測対象の牛の頚部に装着し、前記計測対象の牛の採食によって生じる頭部全体の動きに応動して運動検知信号を発生する運動検知手段と、該運動検知手段からの運動検知信号に基づいて、前記計測対象の牛の採食量を演算する演算手段と、予め設定された時間情報と前記演算手段によって演算された前記計測対象の牛の採食量を一定の時間単位で記録する記録手段と、該記録手段に記録された採食量データを外部に出力する手段とを少なくとも備え、前記運動検知手段は、前記計測対象の牛の頚部に架けるベルトに採食時の頭部の動きによって前記計測対象の牛の顎に当たるように装着され、前記計測対象の牛の顎に当たったときに揺動する振り子体と、該振り子体の運動軌跡近辺に配置され、前記振り子体に設けた永久磁石の近接・離反に応じて接点を開閉するリードスイッチとにより構成されるセンサを備え、前記演算手段は、前記一定の時間単位において、前記運動検知手段から所定回数以上の運動検知信号が入力されなければ採食量の演算を行わず、前記演算手段は、前記一定の時間単位において、前記運動検知手段から所定回数以上の運動検知信号が入力されると、複数の牛について採食量及び前記運動検知信号のカウント値を予め実測して得た牛の顎運動１回あたりの採食量と、前記計測対象の牛における前記運動検知信号のカウント値に基づいて前記計測対象の牛の採食量を演算するので、牛の採食強度から採食量をリアルタイムで計測でき、計測したデータを簡単に収集することができるという効果がある。
【００３９】
また、前記運動検知手段は、牛の頚部に架けるベルトに採食時の頭部の動きによって牛の顎に当たるように装着され、牛の顎に当たったときに揺動する振り子体と、該振り子体の運動軌跡近辺に配置され、前記振り子体に設けた永久磁石の近接・離反に応じて接点を開閉するリードスイッチとにより構成されるセンサを用いたので、牛の採食運動を検知するセンサを含めて装置自体を牛に負担をかけることなく容易に牛に取り付けることができ、しかもリードスイッチを用いることにより運動検知時以外の消費電力を抑えることができ、結果電池電源を用いた場合、電池電源の交換頻度を少なくすることができるという効果がある。
【００４０】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記運動検知信号の発生に応じて光や音で外部に報知する報知手段を備えているので、牛の採食運動を遠方より確認することができ、放牧している牛の状態管理が容易に行えるという効果ある。
【００４１】
請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、前記外部に出力する手段として、無線電波で採食量データを送信する無線送信手段を備えたので、放牧状態において計測した各牛の採食量データを装置自体を牛から取り外すこと無く収集することが可能となり、データ収集が容易に行えるという効果がある。
【００４２】
請求項４の発明では、請求項３の発明において、放牧場に設けられた中継無線手段から該放牧場の所定範囲のみを受信可能範囲とする無線電波により送信される送信要求トリガ信号を受信する受信手段を備え、この受信手段で前記送信要求トリガ信号が受信されると、前記無線送信手段より採食量データを無線電波で前記中継無線手段に対して送信して該中継無線手段に採食量データを受信格納させ、前記中継無線手段に受信格納された採食量データは、各牛採食量計測装置からの採食データを収集管理する管理用コンピュータ装置側から前記無線電波によるデータ送信要求があったときに、前記中継無線手段から管理用コンピュータ装置側へ無線電波により送信されるので、計測して得られた採食量データを無線電波で送信するタイミングが、所定の範囲のみに牛が移動したときに行われるため、無駄な電力を消費することなく、自動的に採食量データを送信することができ、しかも送信した採食量データは収集管理する管理用コンピュータ装置側がデータ送信要求するときのみ、管理用コンピュータ装置側に受け渡されるため、データ収集を管理者の都合の良いときに行え、しかも中継無線手段と、管理用コンピュータ装置側との間が離れていてもデータの受け渡しを無線電波で行えるため放牧場から離れた場所での牛の管理が容易となり、牛の管理も少人数で行うことが可能となるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の牛採食量計測装置を用いた放牧管理システムの構成図である。
【図２】同上の牛採食量計測装置の構成図である。
【図３】同上の牛採食量計測装置の内部構造図である。
【図４】同上の装置本体の外観斜視図である。
【図５】同上の動作説明図である。
【符号の説明】
Ｘ 管理センター
Ｙ 柵
ＣＷ 牛
１ 牛採食量計測装置
２ 管理用コンピュータ装置
３ 無線中継ユニット
４ 無線基地局ユニット
１９ ベルト
３０ ホイップアンテナ
３１ ループアンテナ
３２ アンテナ
３３ 送受信部
３４ データ記憶部
３５ 送受信部
【発明の属する技術分野】
本発明は、牛の採食量を計測する牛採食量計測装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
牛等の草食家畜の採食時間を検出する方法として、特開平１０−２６２４９８号に示されるような方法があった。この方法は、例えば牛に装着する頭絡に装着した上下動センサにより採食時の下顎の上下動を検知してその上下動センサの出力を経時的に記録し、その記録データにより牛の採食時間を検出するものであった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来例は、牛の採食時間を検出することを目的とするものであり、喫食回数は測定できず、牛の採食強度は判断できなかった。また採食量を計測する場合には記録データを分析して採食量を求めなければならず、個々の牛の採食量をリアルタイムに計測することができなかった。
【０００４】
しかも従来例は、牛に取り付け状態で外部にデータを簡単に出力する手段が備わっていなかったため、記録データを分析するためには牛から採食時間を記録する装置自体を牛から外す必要があった。
【０００５】
更に従来の上下動センサを含めた装置の取り付けには、頭絡を用いていたため、牛への装置の取り付け、取り外し作業が難しく、測定対象の牛への負担も大きいという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記の点に鑑みて為されたもので、請求項１の発明の目的とするところは、牛の採食強度から採食量をリアルタイムで計測でき、計測した採食量データを簡単に収集することができる牛採食量計測装置を提供することにある。
【０００７】
また、上記目的に加えて牛に負担をかけることなく容易に牛に取り付けることができ、しかもセンサの電力消費が少なく電池電源を用いた場合の電池の交換頻度を少なくすることが可能な牛採食量計測装置を提供することにある。
【０００８】
更に請求項２の発明の目的は、請求項１の発明の目的に加えて、牛の採食運動を遠方より確認することができる牛採食量計測装置を提供することにある。
【０００９】
また更に請求項３の発明の目的は、請求項１又２の発明の目的に加えて、放牧状態において計測した採食量データを無線電波で送信することができるため、データ収集が容易に行える牛採食量計測装置を提供することにある。
【００１０】
また請求項４の発明の目的は、請求項３の発明の目的に加えて、採食量データの送信のための電力消費を抑制して電池電源使用時の長寿命化を図れ、しかも管理用コンピュータ装置から必要に応じて採食量データを管理用コンピュータ装置へ受け渡すことができる牛採食量計測装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明では、計測対象の牛の頚部に装着し、前記計測対象の牛の採食によって生じる頭部全体の動きに応動して運動検知信号を発生する運動検知手段と、該運動検知手段からの運動検知信号に基づいて、前記計測対象の牛の採食量を演算する演算手段と、予め設定された時間情報と前記演算手段によって演算された前記計測対象の牛の採食量を一定の時間単位で記録する記録手段と、該記録手段に記録された採食量データを外部に出力する手段とを少なくとも備え、前記運動検知手段は、前記計測対象の牛の頚部に架けるベルトに採食時の頭部の動きによって前記計測対象の牛の顎に当たるように装着され、前記計測対象の牛の顎に当たったときに揺動する振り子体と、該振り子体の運動軌跡近辺に配置され、前記振り子体に設けた永久磁石の近接・離反に応じて接点を開閉するリードスイッチとにより構成されるセンサを備え、前記演算手段は、前記一定の時間単位において、前記運動検知手段から所定回数以上の運動検知信号が入力されなければ採食量の演算を行わず、前記演算手段は、前記一定の時間単位において、前記運動検知手段から所定回数以上の運動検知信号が入力されると、複数の牛について採食量及び前記運動検知信号のカウント値を予め実測して得た牛の顎運動１回あたりの採食量と、前記計測対象の牛における前記運動検知信号のカウント値に基づいて前記計測対象の牛の採食量を演算することを特徴とする。
【００１３】
請求項２の発明では、請求項１の発明において、前記運動検知信号の発生に応じて光又は音で外部に報知する報知手段を備えていることを特徴とする。
【００１４】
請求項３の発明では、請求項１又は２の発明において、前記外部に出力する手段として、無線電波で採食量データを送信する無線送信手段を備えたことを特徴とする。
【００１５】
請求項４の発明では、請求項３の発明において、放牧場に設けられた中継無線手段から該放牧場の所定範囲のみを受信可能範囲とする無線電波により送信される送信要求トリガ信号を受信する受信手段を備え、この受信手段で前記送信要求トリガ信号が受信されると、前記無線送信手段より採食量データを無線電波で前記中継無線手段に対して送信して該中継無線手段に採食量データを受信格納させ、前記中継無線手段に受信格納された採食量データは、各牛採食量計測装置からの採食データを収集管理する管理用コンピュータ装置側から前記無線電波によるデータ送信要求があったときに、前記中継無線手段から管理用コンピュータ装置側へ無線電波により送信されることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下本発明を実施形態により説明する。
【００１７】
図１は本発明の牛採食量計測装置１を用いた放牧管理システムのシステム構成を示しており、放牧している各牛ＣＷの頸部に架けたベルト１９により下顎下方に吊り下げられた牛採食量計測装置１と、管理センターＸに設置される管理用コンピュータ装置２と、牛採食量計測装置１から無線電波で送信されてくる採食量データ等のデータを受信して一時格納し、管理用コンピュータ装置２側からのデータ要求があると一時格納しているデータを無線電波で送信する無線中継ユニット３と、管理用コンピュータ装置２からのデータ要求コマンドを無線電波で無線中継ユニット３に送信するとともに、無線中継ユニット３から送信されるデータを受信して管理用コンピュータ装置２へ受け渡す無線基地局ユニット４等で構成される。
【００１８】
更に各構成要素について詳説する。
【００１９】
まず無線中継ユニット３は、放牧されている牛ＣＷを収容する柵Ｙに取り付けたループアンテナ３１を通じて低周波の微弱な無線電波によりデータ送信要求トリガ信号を送信し、この無線電波の受信可能範囲に牛ＣＷが入り、当該牛ＣＷの頸部に吊り下げられている牛採食量計測装置１がデータ送信要求トリガ信号の受信に応じて、それまで計測し記録している採食量データ等のデータを高周波の無線電波で送信すると、該無線電波をホイップアンテナ３０を通じて受信し、データ記憶部３４に一時的に記憶させるとともにデータ受信完了時にＡＣＫ信号を低周波の無線電波でループアンテナ３１を通じて牛採食量計測装置１側へ送信する送受信部３３と、無線基地局ユニット４から管理用コンピュータ装置２のデータ送信要求のコマンドが無線電波で送信され、それをアンテナ３２を通じて受信すると、データ記憶部３４に記憶しているデータを無線電波で無線基地局ユニット４へ送信する送受信部３５とを備えている。ここでデータ送信要求トリガ信号には後述する牛採食量計測装置１の個体識別番号に対応して識別信号を含んでいる。
【００２０】
牛採食量計測装置１は、図２に示すように装置全体の信号処理を行うとともに制御処理を行うマイクロコンピュータ（以下マイコンと略す）１０と、牛ＣＷの採食行動を検知する運動検知手段たる運動検知センサ１１と、運動検知手段からの検知信号に基づいてマイコン１０により演算されマイコン１０に内蔵されたＲＡＭ等からなる記録部１０ａに記録蓄積された牛ＣＷの採食量データを含むデータを無線電波で送信する無線データ送信器１２と、無線中継ユニット３から送信されるデータ送信要求トリガ信号及びデータ受信完了のＡＣＫ信号を受信するための受信器１３と、上記記記録部１０ａに記録している採食量データ等のデータをドッキングステーション（図示せず）を通じて外部のコンピュータに出力するための通信部１４と、発光ダイオードから構成され、マイコン１０からの制御信号により点灯が制御される運動状態報知用表示器１５と、動作モード等を設定する設定スイッチ部１６と、マイコン１０の動作をリセットするリセットスイッチ部１７と、装置全体の電源となる電池電源１８とで構成される。
【００２１】
これらのうち、マイコン１０，運動検知センサ１１，電池電源１８，無線データ送信器１２，受信器１３の各構成要素、設定スイッチ部１３，通信部１４，設定スイッチ部１６，リセットスイッチ部１７は図３（ａ）（ｂ）に示す基板６に直接或いは回路基板７を介して実装され、運動状態報知用表示器１５は装置本体５外部から目視可能なように装置本体５に露設され、通信部１４の接続コネクタ（図示せず））は装置本体５外部からドッキングステーション（図示せず）が接続できるように装置本体５に設けられている。
【００２２】
ここで運動検知センサ１１は図４に示すように一端が基板６に軸８により揺動自在に枢支された振り子体１１ａと、この振り子体１１ａの先部に取り付けられた永久磁石１１ｂと、この振り子体１１ａの上記軸８を中心とした揺動時に移動する永久磁石１１ｂの移動軌跡近傍に配置され、永久磁石１１ｂの近接時に永久磁石１１ｂの磁力で接点部が閉じ、また永久磁石１１ｂが離反することにより接点部が開離する一対の磁性リード片からなるリードスイッチ１１ｃとで構成され、振り子体１１ａの揺動に伴い、リードスイッチ１１ｃのオン時のみマイコン１０の入力ポートに電圧信号を入力させるようにすることで運動検知センサ１１での電力消費を少なくしている。尚図３（ａ）中９は振り子体１１ａの動きを規制するためのストッパである。
【００２３】
設定スイッチ部１６は取り付ける牛ＣＷの個体識別番号の設定及びマイコン１０に備わっている時計機能の時刻（日・時）設定、及び運動状態報知用表示器１５の表示動作の有効・無効の設定を行うためのものである。
【００２４】
またリセットスイッチ部１７は長期間使用しなかった場合や、取り付ける牛ＣＷを変える場合、或いは電池交換時に用い、このリセットスイッチ部１７の操作があると、マイコン１０は記録部１０ａの記録データの初期化と設定スイッチ部１６の個体識別番号の設定読み込みを行う。尚電池交換時には交換後に時計機能の時刻設定を行い、その後リセット操作を行う。時刻設定を伴わないリセット時には、時計機能の計時内容は変更されない。
【００２５】
このリセットスイッチ部１７は装置本体５から基板６を取り出して行う内部操作と、外部から磁石などを用いて外部から操作する外部操作の何れかの方法或いはそれらの併用によって操作できるものとする。
【００２６】
而して本実施形態の牛採食量計測装置１を使用する場合には、まず電池電源１８を基板６に装着し、設定スイッチ部１６で時刻設定と、運動状態報知用表示器１５の表示動作の有効・無効の設定と、個体識別番号の設定とを行い、更にリセットスイッチ部１７でマイコン１０の初期化を行った後基板６を装置本体５内に収納する。この収納後に装置本体５の上部の両側面に貫通させたベルト挿通部２０に吊り下げ用ベルト１９を図４に示すように通し、吊り下げ用ベルト１９の一端に設けた止め金具１９ａに他端を通して、牛ＣＷの顔部から頸部に容易に通すことができ且つ装置本体５が下顎下方で揺動できるような大きな環状にする。しかる後にこの環状の吊り下げ用ベルト１９を牛ＣＷの頸部に図５（ａ）（ｂ）に示すように架けることにより装置本体５は牛ＣＷの下顎下方に揺動可能に吊り下げられることになる。
【００２７】
下顎下方に吊り下げ用ベルト１９によって吊り下げられた装置本体５は、図５（ａ）に示すように牧草を食む動作、つまり採食運動（顎運動）によって前後方向に揺れ、牛ＣＷの下顎に当たることになる。このときの衝撃によって装置本体５内部の運動検知センサ１１の振り子体１１ａが揺動し、この振り子体１１ａの揺動に伴う永久磁石１１ｂの移動によりリードスイッチ１１ｃがオン・オフ動作する。このときのリードスイッチ１１ｃのオン信号を運動検知信号としてマイコン１０は取り込み、計数機能１０ｂによりカウントしてカウント値を記録部１０ａに単位時間（例えば１０分間）毎に記録する。更に演算／制御機能１０ｃにより単位時間（例えば１０分間）当たりのカウント値から採食量を求める。この採食量の演算は、予め複数の牛ＣＷの採食量と運動検知センサ１１の運動検知信号のカウント値とを実測して得た実測データを基準に演算するようになっている。運動検知センサ１１の振り子体１１ａは顎運動１回当たり１回往復するため、顎運動１回当たり、運動検知信号が２回出力されることになり、カウント値は実際の顎運動回数の２倍の値となる。ここで本発明者らは実測によって顎運動１回当たりの食草量は約７ｇという値を得ているため、本実施形態では採食量を（７ｇ×運動検知信号のカウント値／２）により求めている。勿論上記食草量の値は、牛の種類や放牧環境等の諸条件によって異なるため、夫々の条件に応じた実測データに基づいてこの値を変更すればよい。
【００２８】
一方牛は反芻する際には、図５（ｂ）に示すように頭部を前後に動かさないため、下顎下方に吊り下げられている装置本体５は下顎に衝突せず、運動検知センサ１１から運動検知信号は発生しない。また移動時等によって不用意に運動検知センサ１１に衝撃が加わっても、連続して且つ長時間に亘って運動検知信号の発生が起きないため、マイコン１０の演算／制御機能１０ｃは運動検知信号のカウント値が単位時間（１０分）において所定回数以上なければ採食量演算は行わない。そしてマイコン１０の演算／制御機能１０ｃは採食量の演算結果及びカウント値結果を、測定日時を付して単位時間毎に記録部１０ａに記録しており、この記録量は記録部１０ａの容量によって決まるが、例えば１ヶ月分を蓄積し、計測開始から最初の１ヶ月分を越えると、順次新たなカウント値、採食量の各データを単位時間毎に更新記録するようにしておき、常に最新の１ヶ月分のデータを記録部１０ａに記録保管するようになっている。
【００２９】
またマイコン１０の演算／制御機能１０ｃは運動状態報知用表示器１５の表示動作が有効と設定されている場合、運動検知センサ１１から運動検知信号が入力する度に、運動状態報知用表示器１５を点灯させる。これにより管理者は牛ＣＷが採食中であることを遠方からでも目視により確認することができることになる。尚この運動状態報知用表示器１５は、発光ダイオードを用いて光による報知を行う報知手段を構成しているが、音によって報知を行う報知手段を用いてもよい。
【００３０】
さて牛ＣＷが無線中継ユニット３のループアンテナ３０を設けている柵Ｙ内に、或いは近辺に移動すると、無線中継ユニット３の送受信部３３が送信するデータ送信要求トリガ信号の受信範囲内となる。無線中継ユニット３はデータ送信要求対象を指定するために、牛採食量計測装置１の個体識別番号に対応した識別信号をデータ送信要求トリガ信号とともに送信しており、受信範囲内に入った牛ＣＷの牛採食量計測装置１の受信器１３がこれら信号を受信すると、牛採食量計測器１のマイコン１０は設定されている固定識別番号と識別信号とを照合して一致していると、記録部１０ａに記録してある採食量データや運動検知信号のカウント値データを読み出し、当該牛採食量計測装置１の個体識別番号のデータとともに無線データ送信器１２から無線中継ユニット３に対して高周波の無線電波により送信する。
【００３１】
この送信された採食量データ、カウント値データ及び個体識別番号データはホイップアンテナ３０を通じて無線中継ユニット３の送受信部３３により受信され、これら採食量データ及びカウント値データはデータ記憶部３４に個体識別番号に対応して格納される。そして送受信部３３は、これらデータの受信が完了すると、受信完了を示すＡＣＫ信号を識別番号とともに送信する。当該識別番号に対応する個体識別番号が設定されている牛採食量計測装置１のマイコン１０では受信器１３がこのＡＣＫ信号を受信すると、データの送信を停止する。一方無線中継ユニット３では、当該牛採食量計測装置１の個体識別番号に対するデータ送信要求トリガ信号の送信を、データ記憶部３４に格納した当該牛採食量計測装置１の採食量データ等のデータが管理用コンピュータ装置２側へ送信されるまで停止する。従って当該牛採食量計測装置１を吊り下げた牛ＣＷが引き続いて柵Ｙ内にいても、当該牛採食量計測装置１に対するデータ送信要求トリガ信号の受信があるまで、データ送信は行わない。このように各牛採食量計測装置１からのデータ送信は、牛ＣＷが柵Ｙ内に入ったり、近辺に移動したきた時のみ行われ、しかもデータ送信完了後は送信を停止するため、電力消費を抑制して限られた容量の電池電源１８の長寿命化が図れる。
【００３２】
無線中継ユニット３のデータ記憶部３４で格納した各牛採食量計測装置１に対応する採食量データ及びカウント値データは、管理用コンピュータ装置２からの送信要求があるまで保管される。
【００３３】
つまり管理センターＸ側ではデータを収集したいときにデータ送信要求を管理用コンピュータ装置２から操作入力すると、管理用コンピュータ装置２からデータ送信要求コマンドが無線基地局ユニット４へ送出され、無線基地局ユニット４はこのデータ送信要求コマンドを無線電波により無線中継ユニット３に対して送信する。
【００３４】
無線中継ユニット３の送受信部３５はこのデータ送信要求コマンドを受信すると、データ記憶部３４に格納されている採食量データ及びカウント値データとこれらデータに対応する個体識別番号データを読み出して無線基地局ユニット４に対して送信する。この場合管理用コンピュータ装置２からデータ記憶部３４に格納されている全牛採食量計測装置１に対応する全データの送信を要求することも、或いは特定の牛採食量計測装置１のデータの個別送信を要求することも指定できるようになっている。
【００３５】
このようにして管理用コンピュータ装置２に収集された各牛採食量計測装置１の採食量データやカウント値データは、データ収集と連携する集計用ソフトウェアにより、各個体識別番号毎、つまり各牛ＣＷ毎にまとめられて、各牛ＣＷの採食量の把握管理や、行動の異常／正常の監視等に利用される。
【００３６】
尚無線中継ユニット３や無線基地局ユニット４が設置できない場合には、例えば１ヶ月単位で牛ＣＷから牛採食量計測装置１を取り外して通信部１４にドッキングステーション（図示せず）を接続し、マイコン１０の記録部１０ａに記録されている採食量データ及びカウント値データを管理用コンピュータ装置２に取り込むこともできる。
【００３７】
またマイコン１０は内蔵のＡ／Ｄ変換器を用いて電池電源１８の残容量チェックを行っており、電池電源１８の残容量が少なくなって交換時期に達したことを検知すると、運動状態報知用表示器１５を点滅させて電池交換を促す表示を行うようになっている。
【００３８】
【発明の効果】
請求項１の発明は、計測対象の牛の頚部に装着し、前記計測対象の牛の採食によって生じる頭部全体の動きに応動して運動検知信号を発生する運動検知手段と、該運動検知手段からの運動検知信号に基づいて、前記計測対象の牛の採食量を演算する演算手段と、予め設定された時間情報と前記演算手段によって演算された前記計測対象の牛の採食量を一定の時間単位で記録する記録手段と、該記録手段に記録された採食量データを外部に出力する手段とを少なくとも備え、前記運動検知手段は、前記計測対象の牛の頚部に架けるベルトに採食時の頭部の動きによって前記計測対象の牛の顎に当たるように装着され、前記計測対象の牛の顎に当たったときに揺動する振り子体と、該振り子体の運動軌跡近辺に配置され、前記振り子体に設けた永久磁石の近接・離反に応じて接点を開閉するリードスイッチとにより構成されるセンサを備え、前記演算手段は、前記一定の時間単位において、前記運動検知手段から所定回数以上の運動検知信号が入力されなければ採食量の演算を行わず、前記演算手段は、前記一定の時間単位において、前記運動検知手段から所定回数以上の運動検知信号が入力されると、複数の牛について採食量及び前記運動検知信号のカウント値を予め実測して得た牛の顎運動１回あたりの採食量と、前記計測対象の牛における前記運動検知信号のカウント値に基づいて前記計測対象の牛の採食量を演算するので、牛の採食強度から採食量をリアルタイムで計測でき、計測したデータを簡単に収集することができるという効果がある。
【００３９】
また、前記運動検知手段は、牛の頚部に架けるベルトに採食時の頭部の動きによって牛の顎に当たるように装着され、牛の顎に当たったときに揺動する振り子体と、該振り子体の運動軌跡近辺に配置され、前記振り子体に設けた永久磁石の近接・離反に応じて接点を開閉するリードスイッチとにより構成されるセンサを用いたので、牛の採食運動を検知するセンサを含めて装置自体を牛に負担をかけることなく容易に牛に取り付けることができ、しかもリードスイッチを用いることにより運動検知時以外の消費電力を抑えることができ、結果電池電源を用いた場合、電池電源の交換頻度を少なくすることができるという効果がある。
【００４０】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記運動検知信号の発生に応じて光や音で外部に報知する報知手段を備えているので、牛の採食運動を遠方より確認することができ、放牧している牛の状態管理が容易に行えるという効果ある。
【００４１】
請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、前記外部に出力する手段として、無線電波で採食量データを送信する無線送信手段を備えたので、放牧状態において計測した各牛の採食量データを装置自体を牛から取り外すこと無く収集することが可能となり、データ収集が容易に行えるという効果がある。
【００４２】
請求項４の発明では、請求項３の発明において、放牧場に設けられた中継無線手段から該放牧場の所定範囲のみを受信可能範囲とする無線電波により送信される送信要求トリガ信号を受信する受信手段を備え、この受信手段で前記送信要求トリガ信号が受信されると、前記無線送信手段より採食量データを無線電波で前記中継無線手段に対して送信して該中継無線手段に採食量データを受信格納させ、前記中継無線手段に受信格納された採食量データは、各牛採食量計測装置からの採食データを収集管理する管理用コンピュータ装置側から前記無線電波によるデータ送信要求があったときに、前記中継無線手段から管理用コンピュータ装置側へ無線電波により送信されるので、計測して得られた採食量データを無線電波で送信するタイミングが、所定の範囲のみに牛が移動したときに行われるため、無駄な電力を消費することなく、自動的に採食量データを送信することができ、しかも送信した採食量データは収集管理する管理用コンピュータ装置側がデータ送信要求するときのみ、管理用コンピュータ装置側に受け渡されるため、データ収集を管理者の都合の良いときに行え、しかも中継無線手段と、管理用コンピュータ装置側との間が離れていてもデータの受け渡しを無線電波で行えるため放牧場から離れた場所での牛の管理が容易となり、牛の管理も少人数で行うことが可能となるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の牛採食量計測装置を用いた放牧管理システムの構成図である。
【図２】同上の牛採食量計測装置の構成図である。
【図３】同上の牛採食量計測装置の内部構造図である。
【図４】同上の装置本体の外観斜視図である。
【図５】同上の動作説明図である。
【符号の説明】
Ｘ 管理センター
Ｙ 柵
ＣＷ 牛
１ 牛採食量計測装置
２ 管理用コンピュータ装置
３ 無線中継ユニット
４ 無線基地局ユニット
１９ ベルト
３０ ホイップアンテナ
３１ ループアンテナ
３２ アンテナ
３３ 送受信部
３４ データ記憶部
３５ 送受信部
Claims (4)
- 計測対象の牛の頚部に装着し、前記計測対象の牛の採食によって生じる頭部全体の動きに応動して運動検知信号を発生する運動検知手段と、該運動検知手段からの運動検知信号に基づいて、前記計測対象の牛の採食量を演算する演算手段と、予め設定された時間情報と前記演算手段によって演算された前記計測対象の牛の採食量を一定の時間単位で記録する記録手段と、該記録手段に記録された採食量データを外部に出力する手段とを少なくとも備え、
前記運動検知手段は、前記計測対象の牛の頚部に架けるベルトに採食時の頭部の動きによって前記計測対象の牛の顎に当たるように装着され、前記計測対象の牛の顎に当たったときに揺動する振り子体と、該振り子体の運動軌跡近辺に配置され、前記振り子体に設けた永久磁石の近接・離反に応じて接点を開閉するリードスイッチとにより構成されるセンサを備え、
前記演算手段は、前記一定の時間単位において、前記運動検知手段から所定回数以上の運動検知信号が入力されなければ採食量の演算を行わず、
前記演算手段は、前記一定の時間単位において、前記運動検知手段から所定回数以上の運動検知信号が入力されると、複数の牛について採食量及び前記運動検知信号のカウント値を予め実測して得た牛の顎運動１回あたりの採食量と、前記計測対象の牛における前記運動検知信号のカウント値に基づいて前記計測対象の牛の採食量を演算することを特徴とする牛採食量計測装置。 - 前記運動検知信号の発生に応じて光又は音で外部に報知する報知手段を備えていることを特徴とする請求項１記載の牛採食量計測装置。
- 前記外部に出力する手段として、無線電波で採食量データを送信する無線送信手段を備えたことを特徴とする請求項１又は２記載の牛採食量計測装置。
- 放牧場に設けられた中継無線手段から該放牧場の所定範囲のみを受信可能範囲とする無線電波により送信される送信要求トリガ信号を受信する受信手段を備え、この受信手段で前記送信要求トリガ信号が受信されると、前記無線送信手段より採食量データを無線電波で前記中継無線手段に対して送信して該中継無線手段に採食量データを受信格納させ、前記中継無線手段に受信格納された採食量データは、各牛採食量計測装置からの採食データを収集管理する管理用コンピュータ装置側から前記無線電波によるデータ送信要求があったときに、前記中継無線手段から管理用コンピュータ装置側へ無線電波により送信されることを特徴とする請求項３記載の牛採食量計測装置。
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