PL234432B1

PL234432B1 - Urządzenie sposób oraz system monitorowania temperatury zwierząt

Info

Publication number: PL234432B1
Application number: PL424706A
Authority: PL
Inventors: Przemysław Sękalski; Paweł Kielanowski; Łukasz Adamek; Hubert Gęsiarz
Original assignee: Smart Soft Solutions Spolka Z Ograniczona Odpowiedzialnoscia
Priority date: 2018-02-28
Filing date: 2018-02-28
Publication date: 2020-02-28
Also published as: EP3758473A1; PL424706A1; WO2019166986A1

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie sposób oraz system monitorowania temperatury zwierząt hodowanych stadnie.

Dużym problemem hodowców zwierząt są epidemie chorób. Można je ograniczyć jeżeli udaje się wcześnie wykryć pierwsze symptomy choroby. Z reguły badanie zwierząt w stadzie zleca się w razie wystąpienia niepokojących objawów u osobnika lub osobników w stadzie. Znany jest szereg anomalii, które mogą świadczyć o chorobie zwierzęcia. Zaliczają się do nich zmiany w ilości przyjmowanego pożywienia i płynów, zmiany zachowania, a także zmiany temperatury ciała, które są kluczowym wskaźnikiem. Jeżeli hodowca stwierdzi takie niepokojące objawy wzywa weterynarza, który bada podejrzane zwierzęta i/lub wyrywkowo całe stado.

W przypadku dużych stad obserwacja przez człowieka jest żmudna, nieefektywna i nie dość dokładna. Wskutek tego objawy mogą zostać zignorowane wykryte za późno, a w konsekwencji zarażeniu mogą ulec kolejne zwierzęta. Wiążą się z tym znaczne straty a niekiedy nawet konieczność likwidacji całego stada. W związku z tym powstają systemy wspomagające obserwację zwierząt. Do takich zalicza się system ujawniony w międzynarodowym zgłoszeniu patentowym opublikowanym za numerem WO2014145552 w którego skład wchodzą czujniki temperatury umieszczane na zwierzętach wyposażone w nadajniki oraz stacja bazowa wyposażona w odbiornik oraz środki do przetwarzania danych i generowania alarmów w tym sygnałów sterujących dla urządzeń selekcjonujących zwierzęta takich jak bramki sortujące, urządzenia znakujące. Takie rozwiązanie jest jednak nieefektywne i mało skalowalne z uwagi na konieczność umieszczania na zwierzętach indywidualnych czujników i dbania, aby te czujniki były trwale zamocowane. Dodatkowo przed ubojem czujniki należy usunąć.

Z międzynarodowego zgłoszenia patentowego opublikowanego za numerem W02012078054 znany jest system, w którym umieszczono pewną liczbą kamer termograficznych skierowanych na różne części ciała zwierzęcia i komunikujących się z serwerem. Takie rozwiązanie nie nadaje się jednak monitorowania całego stada umieszczonego w wielu oddzielnych klatkach, a ponadto jak ujawniono w opisie patentu europejskiego EP1646310 dokładność pomiaru temperatury za pomocą kamery termograficznej jest w profilaktyce zwierząt niewystarczająca. Wskazanie temperatury zależy od bardzo wielu czynników, obejmujących temperaturę otoczenia, wilgotność powietrza i skóry zwierzęcia oraz błąd samego sensora. Bardzo istotne jest również to jaki obszar skóry zwierzęcia poddaje się pomiarowi termograficznemu. Samo to czy jest goła czy pokryta szczeciną wpływa na odczyt temperatury. Z uwagi na poruszanie się zwierząt względem czujników trzeba stosować wiele kamer termowizyjnych by uzyskać wiarygodny pomiar.

W rozwiązaniu według EP1646310 zastosowano obiekt referencyjny mieszczący się w polu widzenia kamery termograficznej służący do poprawy dokładności odczytu temperatury. Takie rozwiązanie poprawia nieco dokładność lecz nie rozwiązuje problemu monitorowania całego stada z uwagi na: możliwość zanieczyszczenia obiektu referencyjnego oraz brak pewności, że pole widzenia kamery termowizyjnej obejmie wszystkie sztuki w stadzie, względnie konieczność rozmieszczania większej ilości kamer pokrywających całą infrastrukturę i wykrywaniu obszarów nakładania się obrazów. W takiej konfiguracji identyfikacja poszczególnych zwierząt i ich części ciała na obrazie termograficznym wymaga zaawansowanych technik przetwarzania obrazu a mimo to wyniki są niepewne.

Urządzenie do monitorowania temperatury zwierzęcia wyposażone w moduł termiczny mający jednostkę centralną z modułem komunikacji, oraz podłączony do niej bezkontaktowy macierzowy czujnik temperatury, zgodnie z wynalazkiem cechuje się tym, że jest zaopatrzone w urządzenie selekcjonujące połączone z jednostką centralną oraz w urządzenie pozycjonujące zwierzę poniżej bezkontaktowego macierzowego czujnika temperatury umieszczonego powyżej dolnej części tego urządzenia pozycjonującego, przy czym bezkontaktowy macierzowy czujnik ma przynajmniej dwa wiersze i rozdzielczość przynajmniej 10 punktów w każdym z tych wierszy. Każdy punkt reprezentuje jeden indywidualny sensor o określonym kącie obserwacji. Zastosowanie przynajmniej 10 x 2 indywidualnych sensorów pozwala na wychwycenie na monitorowanym zwierzęciu obszaru maksymalnej temperatury - tj. obszaru o reprezentatywnej temperaturze. Zastosowanie urządzenia pozycjonującego, które wymusza lub przynajmniej uprawdopodabnia powtarzającą się obecność poszczególnych zwierząt w stadzie w polu obserwacji bezkontaktowego macierzowego czujnika temperatury oraz określoną orientację przestrzenną pozycjonowanego zwierzęcia oraz zapewnienie wystarczającej rozdzielczości tego czujnika do wychwycenia punktu na powierzchni ciała tego zwierzęcia, który reprezentuje temperaturę ciała

PL 234 432 B1 zwierzęcia, zapewnia możliwość przeprowadzenia automatycznego pomiaru temperatury wszystkich zwierząt w stadzie bez udziału człowieka lub znacznie ten udział ograniczając.

Korzystnie macierzowy czujnik temperatury ma rozdzielczość przynajmniej 48 x 4 punktów.

Korzystnie bezkontaktowy macierzowy czujnik temperatury stanowi matryca termowizyjna.

Korzystnie moduł termiczny z jednostką centralną, modułem komunikacji oraz bezkontaktowym macierzowym czujnikiem temperatury są zamknięte w szczelnej obudowie, przy czym bezkontaktowy macierzowy czujnik temperatury jest umieszczony w otworze zamkniętym przesłoną przepuszczalną dla promieniowania w zakresie podczerwieni.

Korzystnie połączenie macierzowego czujnika temperatury oraz urządzenia selekcjonującego jest zrealizowane przez dedykowany układ IO.

Urządzenie według wynalazku korzystnie zawiera ponadto czujnik temperatury otoczenia połączony z jednostką centralną a jeszcze bardziej korzystnie połączony z jednostką centralną higrometr. Czujnik temperatury otoczenia umożliwia kalibrację bezkontaktowego macierzowego czujnika temperatury za pomocą obiektu kalibracyjnego - którym może być dedykowany element lub element infrastruktury hodowlanej. Ponieważ temperatura otoczenia ma wpływ na temperaturę zwierząt w stadzie jej wartość można uwzględnić ustalając kryteria selekcjonowania zwierząt. W takiej sytuacji najlepiej uwzględnić temperaturę odczuwalną, którą można wyznaczyć na podstawie temperatury otoczenia uwzględniając dodatkowo odczytaną z higrometru wilgotność. Duża wilgotność powietrza powoduje zmianę własności transmisyjnych powietrza i osłabienie sygnału docierającego do kamery termowizyjnej - ten efekt można uwzględnić przetwarzając wynik pomiaru.

Urządzenie selekcjonujące korzystnie stanowi urządzenie znakujące, zaś urządzenie pozycjonujące korzystnie stanowi karmnik. Przez karmnik rozumie się tutaj wszelkie urządzenia przystosowane do podawania zwierzętom pożywienia i płynów, w tym poidła, lizawki etc. Urządzenia, w których zwierzęta zaspokajają głód i pragnienia dobrze przystają do funkcji urządzenia pozycjonującego bo każde zwierzę musi z nich korzystać a jednocześnie jest zwrócone głową ku źródłu pożywienia i/lub wody.

Korzystnie urządzenie znakujące stanowi wyrzutnik farby; zwłaszcza barwnika spożywczego nieszkodliwego dla zwierząt.

Urządzenie pozycjonujące korzystnie stanowi bramka sortująca, zaś urządzenie selekcjonujące stanowi wyjście bramki sortującej ze sterownikiem podłączonym do jednostki centralnej.

Sposób monitorowania zwierząt za pomocą urządzenia zgodnie z wynalazkiem cechuje się tym, że przeprowadza się go za pomocą urządzenia według wynalazku, przy czym temperaturę z macierzy bezkontaktowych czujników temperatury odczytuje w czasie krótszym niż 3,5 s, a w zestawieniu wartości temperatury odczytywanych z macierzy bezkontaktowych czujników temperatury wykrywa się predefiniowany wzorzec a następnie sprawdza się czy zachodzi predefiniowane kryterium i w zależności od jego spełnienia wysyła się sygnał sterujący do urządzenia selekcjonującego. Zastosowanie czasu odczytu krótszego niż 3,5 s z macierzowym bezkontaktowym czujnikiem temperatury w urządzeniu według wynalazku zapewniającym 2x10 punktów pomiarowy umożliwia skonfigurowanie pomiaru tak by obszar mierzony przez indywidualny sensor w matrycy mieścił się w obszarze maksymalnej temperatury na skórze zwierzęcia przez cały czas pomiaru.

Korzystnie bezkontaktowy macierzowy czujnik temperatury ustawia się tak by powierzchnia plamki na ciele zwierzęcia w urządzeniu pozycjonującym odpowiadającej pomiarowi z jednego punktu bezkontaktowego macierzowego czujnika temperatury była mniejsza niż 16 cm², a jeszcze lepiej mniejsza niż 6,3 cm².

Korzystnie stosuje się subsekundowe czasy pomiaru a nawet powtarzane z częstotliwością większą niż 10 Hz.

Korzystnie predefiniowany wzorzec stanowi wystąpienie maksimum.

Predefiniowane kryterium korzystnie stanowi temperatury przekraczającej średnią kroczącą z maksymalnych wykrywanych temperatur w stadzie o więcej niż określony procent, który korzystnie mieści się w zakresie od 2% do 6%. Również korzystnie ustalony procent zmienia się w zależności od wartości temperatury otoczenia i/lub wilgotności.

Korzystnie urządzenie selekcjonujące stanowią drzwi i siłownik bramki sortującej, na której wejście sterujące podaje się pierwszy sygnał sterujący w razie wykrycia wzorca i spełnienia kryterium albo drugi sygnał sterujący w przeciwnym wypadku.

Korzystnie urządzenie selekcjonujące stanowi urządzenie znakujące, które wyzwala się w razie wykrycia wzorca i spełnienia kryterium.

Korzystnie w razie spełnienia drugiego predefiniowanego kryterium przeprowadza się kalibrację.

PL 234 432 B1

Korzystnie w razie wykrycia predefiniowanego wzorca i spełnienia predefiniowanego kryterium wysyła się sygnał alarmowy. Sygnał alarmowy może stanowić komunikat do zewnętrznego serwera, wiadomość SMS, e-mail lub inny sygnał elektryczny w dowolnym formacie.

System nadzorowania stanu zwierząt hodowlanych zawierający serwer oraz komunikujące się z nim jednostki nadzorujące, zgodnie z wynalazkiem cechuje się tym, że jednostki nadzorujące stanowią urządzenia do monitorowania, według wynalazku.

Przedmiot wynalazku został ukazany w przykładach wykonania na rysunku, na którym Fig. 1a przedstawia schemat blokowy modułu termicznego urządzenia według wynalazku, Fig. 1b przedstawia schematycznie pole obserwacji bezkontaktowego macierzowego czujnika temperatury zamontowanego w tym module, Fig. 2 przedstawia schematycznie działanie urządzenia według wynalazku w pierwszym przykładzie wykonania, Fig. 3 przedstawia schematycznie działanie urządzenia według wynalazku w drugim przykładzie wykonania, natomiast Fig. 4 przedstawia schematycznie działanie urządzenia według wynalazku w trzecim przykładzie wykonania.

Schemat blokowy modułu termicznego 21 zastosowanego w przykładzie wykonania wynalazku oraz współpracujących z nim elementów pokazano na Fig. 1a.

W przykładzie wykonania wynalazku jako jednostkę centralną 10 zastosowano mikrokomputer Raspberry Pi Zero. W macierzy zdalnych czujników temperatury zastosowano cztery czujniki MLX90621ESFBAD-000-TU rozmieszczone w odległości 18,3 cm. Moduł z tak rozmieszczonymi czujnikami jest przystosowany do wieszania na wysokości ok. 0,5 m. Każdy czujnik mierzy temperaturę w 4 wierszach po 16 punktów. Wymienione elementy zamontowano w obudowie o klasie szczelności IP67 wykonanej z materiału ABS. Zastosowanie tego materiału zapewnia możliwość długotrwałej eksploatacji w warunkach hodowli zwierząt mimo ekspozycji na wilgoć, różnice temperatur i udary związane z myciem myjką ciśnieniową. ABS jest bowiem materiałem odpornym na zarysowania, charakteryzuje się bowiem dużą twardością oraz udarnością. Jest materiałem bezpiecznym dla człowieka, nietoksycznym i odpornym na działanie rozcieńczonych kwasów, ługów, tłuszczu, soli. Posiada bardzo dobre właściwości termoizolacyjne, a jednocześnie sam nie odkształca się przy zmianie temperatur. Nie wchłania wilgoci z powietrza.

Materiał ABS ekranuje promieniowanie, więc w polu obserwacji bezkontaktowego macierzowego czujnika temperatury 13 zapewniono w nim okno 16 zamknięte przesłoną. Przesłonę wykonano ze szkła zasadniczo przezroczystego w zakresie długości fal w jakich działają czujniki termiczne o minimalnej stratności w zakresie długości fal odpowiadającej temperaturze ciał hodowanych zwierząt. W niniejszym przykładzie wykonania hodowane i monitorowane zwierzęta to świnie a materiał przesłony to szkło germanowe. Normalna temperatura ciała zdrowej, dorosłej świni to około 38,5°C. U prosiąt normalna temperatura ciała jest wyższa i może dochodzić nawet do 40°C. W takim zakresie temperatur maksimum wypromieniowanej energii przypada w zakresie długości fali od 9 gm do 10 gm. Stwierdzono, że adekwatne są szkła germanowe, szkła typu CaF2(Calcium fluoride) lub ZnSe (ZINC SELENIDE). Przesłonę o większej grubości można wykonać z materiału AMTIR-1(10 mm Ge-As-Se). Alternatywą dla szkła germanowego może być ZnSe o szerokim zakresie wysokiej transparentności przyjmującej maksimum w zakresie fal o długościach 8-10 nm. Okno 16 można zapewnić w postaci jednego otworu zamkniętego przesłoną lub serii otworów odpowiadających wierszom lub nawet indywidualnym sensorom bezkontaktowego macierzowego czujnika temperatury.

Dodatkowo, poza obudową modułu termicznego 21 zastosowano czujnik temperatury otoczenia 14 umożliwiający stosowanie bardziej rozbudowanych kryteriów w stosowaniu sposobu według wynalazku.

Alternatywnie zamiast czujników MLX90621ESF-BAD-000-TU jako bezkontaktowy macierzowy czujnik temperatury 13 można zastosować macierz termowizyjną lub inną macierz bezkontaktowych czujników termicznych. Kluczowe jest by miała ona przynajmniej dwa wiersze i rozdzielczość przynajmniej 10 pikseli w każdym z tych wierszy. Pole widzenia bezkontaktowego macierzowego czujnika temperatury 13 ukazano schematycznie na Fig. 1 b. Czujniki rozmieszcza się tak by obszar obserwowany przez pojedynczy sensor w bezkontaktowy macierzowym czujniku temperatury 13 obserwował na skórze pozycjonowanego zwierzęcia „plamkę” o powierzchni mniejszej niż 16 cm² a najlepiej mniejszą niż koło o promieniu 2 cm. Dzięki temu obserwując fragment powierzchni skóry zwierzęcia można zidentyfikować obszar, który najlepiej reprezentuje temperaturę ciała zwierzęcia. W przypadku świń takie obszary znajdują się za uszami, w okolicach pachwin a także oczu. Jednak w przypadku innych zwierząt hodowlanych, w tym nawet drobiu również istnieją takie obszary. Weterynarze z reguły wyko

PL 234 432 B1 nują w nich pomiary pirometrem. W przypadku pomiarów zautomatyzowanych nie ma możliwości kierowania czujnika we właściwe miejsce. Zgodnie z wynalazkiem problem ten rozwiązuje się obserwując określony obszar skóry świni za pomocą czujnika macierzowego. W sygnałach z indywidualnych sensorów można wykryć właściwy punkt. W najprostszym przypadku jest to zwykłe maksimum, chociaż możliwe są bardziej złożone kryteria wyboru. W przypadku świń ważne jest by bezkontaktowy macierzowy czujnik temperatury 13 umożliwiał pomiar obszaru o powierzchni mniejszej niż 20 cm² na odległość.

Urządzenie pozycjonujące zwierzę ma tu istotne znaczenie, ponieważ dzięki niemu można choćby statystycznie i w przybliżeniu ustalić pozycję zwierzęcia i odległość pomiędzy bezkontaktowy macierzowy czujnik temperatury 13 a polem pomiarowym. Co do zasady im większa jest ta odległość tym węższy powinien być kąt obserwacji indywidualnego sensora. Może też być zasadne zwiększenie liczby sensorów, a w konsekwencji rozdzielczości pomiaru.

W polu widzenia macierzowego czujnika temperatury warto zapewnić element lub elementy referencyjne 17 umożliwiające okresową kalibrację. Temperaturę elementu referencyjnego 17 mierzoną przez bezkontaktowy macierzowy czujnik temperatury 13 porównuje się wtedy z temperaturą wykazywaną przez wzorcowy czujnik temperatury otoczenia 14.

Moduł termiczny 21 mocuje się na urządzeniu pozycjonującym monitorowane zwierzęta. W niniejszym przykładzie wykonania urządzenie pozycjonujące stanowi karmnik dla świń 20. Moduł termiczny 21 mocuje się na wysokości 50 cm, dzięki czemu przestrzeń za uszami świni znajduje się w polu widzenia bezkontaktowego macierzowego czujnika temperatury 13.

Jednostka centralna 10 modułu termicznego 21 jest połączona ze sterowanym urządzeniem selekcjonującym 15. W niniejszym przykładzie wykonania to urządzenie selekcjonujące 15 stanowi sterowany elektronicznie wyrzutnik z barwnikiem spożywczym, skierowany w pole widzenia bezkontaktowego macierzowego czujnika temperatury 13. Dzięki temu, że karmnik pozycjonuje monitorowane zwierzęta tak, iż z reguły są zwrócone przodem do modułu termicznego kierunek strzału wyrzutnika farby można przesunąć poza pole widzenia modułu termicznego, tak aby selekcję prowadzić przez oznac zanie grzbietów a nie głów zwierząt.

Urządzenie selekcjonujące 15, czujnik temperatury otoczenia 14 oraz bezkontaktowy macierzowy czujnik temperatury 13 są połączone z jednostką centralną 10 za pośrednictwem dedykowanego układu IO 12. Zastosowanie takiego rozwiązania pozwala łatwiej skalować urządzenie zwiększając liczbę czujników oraz rozbudowywać dodając nowe takie jak np. higrometr, a także chroni jednostkę centralną przed skutkami awarii któregoś z nich.

W alternatywnym przykładzie wykonania ukazanym schematycznie na Fig. 3 jako urządzenie pozycjonujące zastosowano karmnik kołowy 30 i moduły 21 rozmieszczone na jego obwodzie. Na obwodzie również rozmieszczono wyrzutniki farby, niepokazane na rysunku. Inne możliwe warianty wykonania obejmują zastosowanie jako urządzenia pozycjonującego poidła lub korytarza, przez który przeganiane są zwierzęta.

W kolejnym przykładzie wykonania ukazanym schematycznie na Fig. 4 jako urządzenie pozycjonujące zastosowano bramkę sortującą. Tego rodzaju bramki są powszechnie wykorzystywane w hodowli tuczników i mają jedno wejście oraz dwa sterowane elektronicznie wyjścia. To, które wyjście się otwiera zależy od sygnału sterującego podanego na bramkę sortującą. Typowo bramki sortujące są sprzężone z wagami i wykorzystywane do kierowania do osobnej zagrody zwierząt, które zostały utuczone powyżej określonej masy. W niniejszym przykładzie wykonania ściany bramki sortującej 40 pełnią rolę urządzenia pozycjonującego świnię głową w określonym kierunku, zaś jej dwukierunkowe drzwi ze sterownikiem realizują funkcję urządzenia selekcjonującego. Pozwalającego na skierowanie zwierząt, których temperatura spełnia określone kryterium do osobnego kojca celem późniejszego przebadania przez weterynarza.

Poprawę pozycjonowania głowy i karku świni można uzyskać mocując na bramce sortującej źródło światła na wysokości 0,5 m poniżej bezkontaktowego macierzowego czujnika temperatury 13 modułu termicznego 21. Zastosowanie sterowanego źródła światła i podłączenie go do jednostki sterującej zapewnia możliwość stosowania zmiennych sposobów świecenia, barwy i/lub rytmu mrugania źródła światła.

Dodatkowo do modułu termicznego 21 można dołączyć kamerę pracującą w świetle widzialnym i/lub dodatkowe czujniki pozwalające na detekcję obecności zwierzęcia w pozycji do pomiaru. Takie czujniki obejmują dalmierze ultradźwiękowe lub fotokomórki. W celu identyfikacji zwierzęcia w położeniu do pomiaru można również zastosować przetwarzanie obrazu z ww. kamery.

PL 234 432 B1

Za pomocą urządzenia według wynalazku wykonuje się sposób monitorowania zwierząt według wynalazku. Przykłady takich sposobów przedstawiono poniżej. Temperaturę z bezkontaktowego macierzowego czujnika temperatury 13 odczytuje w czasie akwizycji krótszym niż 3,5 s. W wielu wypadkach można stosować wielokrotnie mniejsze czasy akwizycji. Do wyzwalania pomiaru temperatury można wykorzystać sygnał z kamery lub innego dodatkowego czujnika.

Predefiniowany wzorzec w zestawieniu wartości temperatury odczytywanych z macierzowego bezkontaktowego czujnika temperatury 13 przykładowo stanowi wystąpienie w przynajmniej 10 kolejnych odczytach dwóch maksimów odpowiadających gorącym punktom za uszami świni w kierunku prostopadłym do długości świni w jej oczekiwanym położeniu w bramce sortującej 40 lub przy karmniku 20, 30. Jeżeli średnia z tych maksimów przekracza 39,5°C przyjmuje się, że zostało spełnione kryterium i wyzwala się urządzenie selekcjonujące. Dla prosiąt jako wartość progową przyjmuje się 40,5°C.

W przypadku gdy urządzenie pozycjonujące niedoskonale ustala pozycje świni można posługiwać się tylko jednym maksimum jako wzorcem a kryterium rozbudować o wskazanie z dodatkowego czujnika lub inne warunki, przykładowo związane z przebiegiem rejestrowanej temperatury w czasie.

Ponieważ większość zwierząt w stadzie jest zdrowa można uniezależnić wykonywanie sposobu od wieku i rozmiaru zwierząt, które determinują normalną temperaturę. W takiej sytuacji wyznacza się średnią temperaturę zwierząt w stadzie jako średnią kroczącą. Wówczas jako kryterium nie stosuje się sztywnej temperatury ale rozbieżność względem średniej w stadzie. Do obliczania średniej przyjmuje się temperatury w warunkach w których są wykrywane dwa maksima. Po wyznaczeniu średniej z przynajmniej 5% liczności stada, lecz nie mniej niż z 7 sztuk jako wartość progową przyjmuje się wartość wyższą o 5% od wyznaczonej średniej. W toku dalszego działania aktualizuje się wartość średniej odrzucając wyniki odbiegające od niej bardziej niż 5%.

Próg przekroczenia temperatury można również dostosować do rasy zwierząt i warunków panujących w miejscu gdzie się znajdują. W szczególności znaczenie mają zmiany temperatury, które można wykryć czujnikiem temperatury otoczenia oraz zmiany wilgotności. Zastosowanie tych czujników pozwala wykryć sytuacje, w których nagłe zmiany temperatury średniej w stadzie są spowodowane niedoskonałością pomiaru ze skóry w zmiennych warunkach otoczenia. W szczególności wyposażenie modułu termicznego w podłączony do jednostki centralnej higrometr umożliwia identyfikację nagłych zmian warunków oraz wyznaczenie tzw. temperatury odczuwalnej. Dodatkowo wilgotność powietrza wpływa na to jak skóra zwierząt emituje promieniowanie.

Przy mniejszych czasach akwizycji zasadne jest powtarzanie pomiarów temperatury. Odczyt z częstotliwością powyżej 10 Hz pozwala na uzyskanie dodatkowych danych i poprawienie pewności wykrywania obecności zwierzęcia w pozycji do pomiaru na podstawie przebiegu wskazań temperatury z poszczególnych indywidualnych sensorów.

Sygnał wyzwalający urządzenie selekcjonujące w przypadku zastosowania z bramką sortującą 40 generuje się tak, że w warunkach niespełnienia kryterium otwiera się pierwsza droga wyjścia z bramki, zaś w warunkach spełnienia kryterium otwiera się druga droga wyjścia z bramki.

Do wykrywania predefiniowanego wzorca testowania predefiniowanego kryterium można zastosować sieć neuronową, zaś predefiniowany wzorzec i predefiniowane kryterium ustalić poprzez trenowanie tej sieci neuronowej.

W przypadku zastosowania z urządzeniem znakującym w razie spełniania kryterium sygnał do urządzenia selekcjonującego wyzwala urządzenie znakujące - wyrzutnik z farbą. Zastosowanie jako farby barwnika spożywczego pozwala na znakowanie substancją w pełni nieszkodliwą dla zwierząt. Naturalnie można zastosować też inne farby wykorzystywane do znakowania zwierząt w szczególności farby widoczne w świetle UV.

Oznaczone lub odsortowane sztuki weterynarz poddaje badaniu.

Okresowo celowe jest przeprowadzenie kalibracji przeprowadza się ją albo co ustalany odcinek czasu - dobę albo w sytuacji zmiany temperatury otoczenia o więcej niż 5°C. Tę ostatnią wykrywa się za pomocą czujnika temperatury zewnętrznej 14 modułu termicznego 21. Do kalibracji wykorzystuje się elementy referencyjne umieszczone w polu widzenia bezkontaktowego macierzowego czujnika temperatury 13. Regulując długość liczenia średniej kroczącej w dużych stadach można uniezależnić kryterium od dobowych wahań temperatury bowiem średnia krocząca nadąża za zmianami wspólnymi dla ogółu zwierząt w stadzie.

PL 234 432 B1

Korzystnie w razie spełnienia kryterium selekcji zwierzęcia wysyła się dodatkowo sygnał alarmowy. Może mieć on postać wiadomości do osoby nadzorującej stado oraz komunikatu do zewnętrznego serwera wysyłanego za pomocą jednostki komunikacyjnej 11 modułu temperaturowego 21.

Jednostkę tę wykorzystuje się do łączenia z serwerem większej liczby modułów temperaturowych 21 rozmieszczonych w obrębie jednej lub kilku hodowli, tworząc tym samym system.

Przedmiotowy wynalazek został przedstawiony na przykładzie świń lecz kryteria stosowane w sposobie można zaadaptować zapewniając działanie wynalazku z innymi zwierzętami hodowlanymi takimi jak kurczęta czy krowy. Rozwiązanie można także stosować w paśnikach zwierzyny leśnej i wykorzystywać do kontroli rozprzestrzeniania się chorób. W takiej sytuacji do modułów termicznych należy dołączyć optyczne urządzenie rejestrujące a do serwera przesyłać też obraz lub sekwencję obrazów.

Zgodnie z wynalazkiem zapewnia się pomiar temperatury hodowanych zwierząt w sposób umożliwiający monitorowanie całego stada za pomocą modułów termicznych których liczba jest znacznie mniejsza od liczności tego stada. Osiąga się ten efekt umieszczając moduły termiczne w miejscach, które w toku dziennej aktywności musi odwiedzić każde zwierzę. Do takich miejsc zaliczają się karmniki czy bramki oddzielające pomieszczenia wybiegu. Te elementy infrastruktury pełnią jednocześnie funkcję pozycjonującą zapewniają lub uprawdopodobniają określoną orientację przestrzenną zwierzęcia w chwili pomiaru i jednocześnie wymuszają lub uprawdopodobniają cykliczną obecność w polu pomiaru wszystkich zwierząt w stadzie.

Dzięki temu można zastosować mniejsze macierze termiczne i uniknąć konieczności wspomagania ich dodatkowymi urządzeniami obrazującymi, a także uniknąć konieczności aktywnego udziału człowieka przy dokonywaniu pomiaru. Moduły termiczne według wynalazku stanowią naturalny element infrastruktury hodowlanej i mogą być czyszczone i myte bez szczególnych środków ostrożności jakie należałoby zachować przy urządzeniach obrazujących.

Znawca jest w stanie rutynowo zaproponować inne urządzenia selekcjonujące 15 niż wyrzutnik farby znakujący zwierzęta, czy sterowane drzwi bramki sortującej. Można zrealizować funkcję selekcjonowania stosując liczne inne rozwiązania, w tym bezprzewodowy odczyt z kolczyka najbliższego zwierzęcia, lub wyrzutnik strzałek ze środkiem usypiającym, bądź pocisków z radiowymi układami pozycjonującymi, uzyskując kolejne przykłady wykonania przedmiotowego wynalazku. Znawca jest również w stanie rutynowo modyfikować opisane powyżej przykłady np. stosując bramki wielowyjściowe włączając przedmiotowy wynalazek w już stosowany proces sortowania zwierząt.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Urządzenie do monitorowania temperatury zwierzęcia (1a, 1b, 1c) wyposażone w moduł termiczny (21) mający jednostkę centralną (10) z modułem komunikacji (11), oraz podłączony do niej bezkontaktowy macierzowy czujnik temperatury (13), znamienne tym, że jest zaopatrzone w urządzenie selekcjonujące (15) połączone z jednostką centralną (10) oraz w urządzenie pozycjonujące (20, 30, 40) głowę zwierzęcia (S) poniżej bezkontaktowego macierzowego czujnika temperatury (13) umieszczonego powyżej dolnej części tego urządzenia pozycjonującego (20, 30, 40), przy czym bezkontaktowy macierzowy czujnik temperatury (13) ma przynajmniej dwa wiersze i rozdzielczość przynajmniej 10 punktów w każdym z tych wierszy.
2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że bezkontaktowy macierzowy czujnik temperatury (13) stanowi matryca termowizyjna.
3. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2, znamienne tym, że moduł termiczny z jednostką centralną (10), modułem komunikacji (11) oraz bezkontaktowym macierzowym czujnikiem temperatury (13) jest zamknięte w szczelnej obudowie, przy czym bezkontaktowy macierzowy czujnik temperatury (13) jest umieszczony w otworze zamkniętym przesłoną przepuszczalną dla promieniowania w zakresie podczerwieni.
4. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienne tym, że połączenie macierzowego czujnika temperatury (13) oraz urządzenia selekcjonującego (15) jest zrealizowane przez dedykowany układ IO (12).
5. Urządzenie według dowolnego z zastrz. od 1 do 4, znamienne tym, że zawiera ponadto czujnik temperatury otoczenia (14) połączony z jednostką centralną (10).

PL 234 432 B1
6. Urządzenie według dowolnego z zastrz. od 1 do 5, znamienne tym, że zawiera ponadto higrometr połączony z jednostką centralną (10).
7. Urządzenie według dowolnego z zastrz. od 1 do 6, znamienne tym, że urządzenie selekcjonujące stanowi urządzenie znakujące, zaś urządzenie pozycjonujące stanowi karmnik (20, 30).
8. Urządzenie według zastrz. 7, znamienne tym, że urządzenie znakujące stanowi wyrzutnik farby.
9. Urządzenie według dowolnego z zastrz. od 1 do 8, znamienne tym, że jest dodatkowo wyposażone w kamerę pracującą w świetle widzialnym.
10. Urządzenie według dowolnego z zastrz. od 1 do 6, znamienne tym, że urządzenie pozycjonujące stanowi bramka sortująca (40), zaś urządzenie selekcjonujące stanowi wyjście bramki sortującej (40) ze sterownikiem siłownika podłączonym do jednostki centralnej (10).
11. Sposób monitorowania stanu zwierząt z wykorzystaniem bezkontaktowych czujników temperatury, znamienny tym, że przeprowadza się go za pomocą urządzenia jak określono w zastrz. od 1 do 11, przy czym w pojedynczym pomiarze za pomocą macierzowego czujnika temperatury 13 stosuje się czas akwizycji temperatury mniejszy niż 3,5 s, a w zestawieniu wartości temperatury odpowiadających punktom macierzy bezkontaktowych czujników temperatury (13) wykrywa się predefiniowany wzorzec a następnie sprawdza się czy zachodzi predefiniowane kryterium i w zależności od jego spełnienia wysyła się sygnał sterujący do urządzenia selekcjonującego (15).
12. Sposób monitorowania zwierząt według zastrz. 11, znamienny tym, że predefiniowany wzorzec stanowi wystąpienie maksimum.
13. Sposób monitorowania zwierząt według zastrz. 11 albo 12, znamienny tym, że predefiniowane kryterium stanowi wykrycie temperatury przekraczającej średnią kroczącą z maksymalnych wykrywanych temperatur w stadzie o więcej niż ustalony procent.
14. Sposób według zastrz. 11 albo 12, albo 13, znamienny tym, że ustalony procent mieści się w zakresie od 2% do 6%.
15. Sposób według zastrz. 13 albo 14, znamienny tym, że ustalony procent zmienia się w zależności od wartości temperatury otoczenia i wilgotności.
16. Sposób według dowolnego z zastrz. od 11 do 15, znamienny tym, że urządzenie selekcjonujące (15) stanowią drzwi i siłownik bramki sortującej, na której wejście sterujące podaje się pierwszy sygnał sterujący w razie wykrycia wzorca i spełnienia kryterium albo drugi sygnał sterujący w przeciwnym wypadku.
17. Sposób według dowolnego z zastrz. od 11 do 15, znamienny tym, że urządzenie selekcjonujące (15) stanowi urządzenie znakujące, które wyzwala się w razie wykrycia wzorca i spełnienia kryterium.
18. Sposób według dowolnego z zastrz. od 11 do 17, znamienny tym, że w razie wykrycia predefiniowanego wzorca i spełnienia predefiniowanego kryterium wysyła się sygnał alarmowy.
19. System nadzorowania stanu zwierząt hodowlanych zawierający serwer oraz komunikujące się z nim jednostki nadzorujące, znamienny tym, że jednostki nadzorujące stanowią urządzenia do monitorowania, jak określono w dowolnym z zastrz. od 1 do 10.

PL 234 432 Β1

Rysunki

Fig. la

Fig .Ib

PL 234 432 Β1

Fig. 3

PL 234 432 Β1

(Z)

Fig. 4