WO2023191044A1 - 動物管理装置、プログラム、及び動物の体調出力方法 - Google Patents

動物管理装置、プログラム、及び動物の体調出力方法 Download PDF

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WO2023191044A1
WO2023191044A1 PCT/JP2023/013526 JP2023013526W WO2023191044A1 WO 2023191044 A1 WO2023191044 A1 WO 2023191044A1 JP 2023013526 W JP2023013526 W JP 2023013526W WO 2023191044 A1 WO2023191044 A1 WO 2023191044A1
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WO
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cow
physical condition
animals
activity state
animal
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/013526
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
孝幸 石井
宏一郎 上田
邦雄 尾高
智文 喜瀬
將行 福嶋
美来 山崎
祐賀子 中井
公一 成井
Original Assignee
古河電気工業株式会社
国立大学法人北海道大学
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Publication of WO2023191044A1 publication Critical patent/WO2023191044A1/ja

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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01K—ANIMAL HUSBANDRY; AVICULTURE; APICULTURE; PISCICULTURE; FISHING; REARING OR BREEDING ANIMALS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NEW BREEDS OF ANIMALS
    • A01K29/00—Other apparatus for animal husbandry

Definitions

  • the present invention relates to an animal management device, a program, and an animal physical condition output method.
  • Patent Document 1 describes a determination information processing system that detects the activity state and behavior of an animal and determines the occurrence of a physical abnormality in the animal.
  • Patent Document 2 describes a system that manages the condition of animals by determining a herd based on the locations of a plurality of animals and extracting animals that behave away from the herd as animals to be managed.
  • Patent No. 6745794 International publication WO2021/033732
  • An object of the present invention is to provide an animal management device, a program, and an animal physical condition output method that can more quickly grasp changes in the physical condition of each animal in a herd formed by a plurality of animals.
  • the present invention includes an activity state information acquisition unit that acquires activity state information that is information indicating the activity state of each of a plurality of animals existing in a predetermined area, and a representative value of the activity state information of the plurality of animals. and a physical condition output processing section that compares the representative value and the activity state information of one of the animals, determines the physical condition of one of the animals based on the comparison result, and outputs the result.
  • the present invention relates to an animal management device.
  • the physical condition output processing unit determines whether a difference between the representative value and the quantified activity state information of one of the animals is within a normal range, and if the difference is outside the normal range, It may be determined that one of the animals is in poor physical condition.
  • the physical condition output processing unit may determine that one of the animals is in poor physical condition when the quantified activity state information of one of the animals is lower than the representative value by a predetermined threshold or more.
  • the representative value may be an average value, median value, standard deviation, variance, interquartile range, maximum value, or minimum value of the quantified activity state information of the plurality of animals.
  • the present invention also provides an activity state information acquisition function that obtains activity state information that is information indicating the activity state of each of a plurality of animals existing within a predetermined area, and a representative value of the activity state information of the plurality of animals.
  • a representative value determination function to determine;
  • a physical condition output processing function to compare the representative value and the activity state information of one of the animals, determine the physical condition of one of the animals based on the comparison result, and output the result;
  • the present invention also provides an animal physical condition output method executed by an animal management device, which includes an activity state information acquisition step of acquiring activity state information that is information indicating the activity state of each of a plurality of animals existing within a predetermined area. a representative value determining step of determining a representative value of the activity state information of a plurality of animals, comparing the representative value with the activity state information of one of the animals, and determining a representative value of the one of the animals based on the comparison result.
  • the present invention relates to a physical condition output method including a physical condition output processing step of determining and outputting the physical condition of an animal.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating the overall configuration of an animal management system in an embodiment of the present invention.
  • 1 is a block diagram illustrating the configuration of hardware and functional blocks of a sensor device in an embodiment of the present invention.
  • FIG. FIG. 1 is a block diagram illustrating the configuration of hardware and functional blocks of an animal management device in an embodiment of the present invention. It is a graph showing the daily activity amount of five cows raised in a certain cow stall. It is a graph showing a comparison between the representative value of the amount of activity of all cows raised in a certain cattle pen and the amount of activity of one cow. It is a flowchart which shows an example of the process which acquires the activity amount of one cow among the physical condition output processes which the animal management apparatus in this embodiment performs.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating an example of a process of determining and outputting the physical condition of a cow in a cow stall using the amount of activity acquired by the process shown in FIG. 6 among the physical condition output processes executed by the animal management device in this embodiment. . It is a graph showing the representative value of the amount of activity of all the cows raised in the cow stall CB1 and the transition of the amount of activity of one cow. It is a graph showing the transition of the difference between the representative value of the activity amount of all the cows raised in the cow stall CB1 and the activity amount of one cow. It is a graph showing the representative value of the amount of activity of all the cows raised in the cow stall CB2 and the transition of the amount of activity of one cow.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating the overall configuration of an animal management system S according to an embodiment of the present invention.
  • the animal management system S of this embodiment has a function of determining the physical condition of a cow C raised by a dairy farmer, for example.
  • Animals whose physical condition is to be determined are not limited to cows C, but also include animals that fall into the so-called industrial animal category such as pigs, sheep, horses, and goats, animals kept in zoos, and so-called pet animals. All animals of interest for evaluation and use may be included.
  • FIG. 1 is a plan view schematically showing cow stalls CB1 to CB3, which are three cow stalls CB arranged in a cow shed.
  • FIG. 1 shows a situation in which 10 cows C are kept in one cow stall CB
  • the number of cows C kept in each cow stall CB is not particularly limited. For example, the number may be less than 10, or may be 10 or more.
  • a feeding area, a nursing area, and a water area are provided at appropriate locations, and at each location, the cow C eats food (feeding behavior), drinks milk (suckling behavior), It is configured so that it can drink water (drinking action).
  • the animal management system S is a system that includes a plurality of sensor devices 2 and an animal management device 1, and determines and outputs the physical condition of each of a plurality of cows C existing in a predetermined area such as a cow stall CB.
  • all the cows C in each cow stall CB are equipped with a sensor device 2 including a position sensor, and position information indicating the position where the cow C exists is acquired.
  • the sensor device 2 is provided with a data transmission function, and the acquired position information is transmitted to the animal management device 1 by, for example, near field communication (NFC).
  • NFC near field communication
  • the sensor device 2 is fixed, for example, to a tab attached to the ear of the cow C, but it may also be fixed to a collar and attached to the neck of the cow C, or it can be attached to another part. may be configured.
  • the animal management device 1 is an information processing device in which the main functions of the physical condition output processing in this embodiment are implemented in the vicinity of a cow shed including a cow stall CB, for example, in a management building of a dairy farm.
  • the animal management device 1 acquires the position information of each cow C from the sensor device 2 attached to each cow C, analyzes it to determine the physical condition of each cow C, and executes a process of outputting the determination result. .
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating the configuration of hardware and functional blocks of the sensor device 2. As shown in FIG.
  • the sensor device 2 includes a processing section 21, a position information detection section 22, and a communication section 23.
  • the position information detection unit 22 is a sensor for acquiring the position information of the cow C.
  • the position information detection unit 22 may be configured to detect position information using, for example, a global navigation satellite system (GNSS) such as GPS.
  • GNSS global navigation satellite system
  • the position information detection unit 22 includes an antenna, receives positioning satellite signals transmitted from a plurality of positioning satellites, and identifies its own position based on the received positioning satellite signals.
  • the positional information detected by the positional information detection unit 22 includes, for example, the latitude, longitude, altitude, etc. of the position where the cow C wearing the sensor device 2 is located. Note that the timing at which the position information detection unit 22 detects the position information of the cow C is not particularly limited. For example, in this embodiment, the position information detection unit 22 detects the position information of the cow C every 0.2 seconds.
  • the processing unit 21 is realized by a processor such as a CPU that executes arithmetic processing.
  • the processing section 21 includes a location information receiving section 211 and a location information transmitting section 212.
  • the position information receiving unit 211 receives the output signal from the position information detecting unit 22, performs predetermined processing such as AD conversion, and converts it into digital data.
  • the location information transmitting section 212 transmits the digital data of the location information generated by the location information receiving section 211 to the communication section 23.
  • the communication unit 23 has a function of receiving digital data representing a sensor output signal from the position information transmitting unit 212 of the processing unit 21 and transmitting it wirelessly using a predetermined communication method.
  • the communication module is configured as a communication module having a communication function compliant with Bluetooth (registered trademark).
  • the digital data from the position information transmitting unit 212 transmitted from the communication unit 23 is transmitted as Bluetooth data, and is received by the animal management device 1.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating the configuration of hardware and functional blocks of the animal management device 1.
  • the animal management device 1 is composed of general-purpose hardware.
  • the program according to the present invention realizes the functions of the present invention by being executed on a general-purpose server computer, personal computer, or the like.
  • the processing unit 10 is an arithmetic device constituted by a processor such as a CPU, and reads various programs and data from the storage unit 30 described below and executes them to realize the functions of the animal management device 1.
  • the processing unit 10 executes data processing of each functional unit: a sensor information acquisition unit 11, a storage processing unit 12, an activity state information acquisition unit 13, a representative value determination unit 14, and a physical condition output processing unit 15. .
  • the operation of each functional section will be described later.
  • the storage unit 30 is a storage area for various programs and various data for making the hardware group function as the animal management device 1, and includes ROM, RAM, flash memory, semiconductor drive (SSD), hardware (HDD), etc. It can be composed of Specifically, the storage unit 30 stores a program for causing the processing unit 10 to execute each function of the present embodiment (a control program for the animal management device 1), various parameters, data used for physical condition output processing, and the cow C. data related to the cow stall CB, data related to the cow stall CB, operation input data inputted from the outside, and the results of determining the physical condition of each cow C, etc., are stored.
  • a control program for the animal management device 1 a program for causing the processing unit 10 to execute each function of the present embodiment
  • the cow C data related to the cow stall CB
  • data related to the cow stall CB data related to the cow stall CB
  • operation input data inputted from the outside and the results of determining the physical condition of each cow C, etc.
  • the input/output unit 40 is comprised of various input devices such as a keyboard, mouse, touch panel, and microphone that enable data input to the animal management apparatus 1 from the outside, and output devices such as a monitor display and a speaker.
  • the data IF section 50 has a function of controlling data communication between the processing section 10, the storage section 30, the input/output section 40, and the communication section 60.
  • the communication unit 60 is a communication module that transmits and receives various data to and from the sensor device 2, and is configured as hardware such as a network interface card (NIC), for example.
  • NIC network interface card
  • the communication unit 60 can also be used by the animal management device 1 to communicate with a communication network.
  • the sensor information acquisition unit 11 includes an identification information acquisition unit 111 and a position information acquisition unit 112.
  • the sensor information acquisition unit 11 has a function of receiving sensor data output from the sensor device 2 and the position detection unit attached to each of the plurality of cows C. Note that the time interval at which the sensor information acquisition unit 11 receives sensor data is not particularly limited.
  • the identification information acquisition unit 111 executes a process of acquiring the animal identification information of the sensor device 2 that is transmitted to the animal management device 1.
  • the identification information acquisition unit 111 may acquire, for example, information regarding the cow C registered in the sensor device 2 as unique animal identification information, or may acquire identification information of the sensor device 2 itself as the animal identification information.
  • the animal identification information may include information such as the weight, size, sex, age, medical history, and cattle stall CB of the cow C, for example.
  • the position information acquisition unit 112 executes a process of acquiring the position information of the cow C detected by the position information detection unit 22 of the sensor device 2 and transmitted to the animal management device 1 via the communication unit 23.
  • data on a horizontal plane such as longitude and latitude is acquired as the position information, but information regarding the height of the position where the cow C is present, such as altitude, may also be included, for example.
  • the position information acquisition unit 112 acquires the position information of the cow C detected by the sensor device 2 every 0.2 seconds. Then, for example, the position information acquisition unit 112 averages the five pieces of position information that are continuously detected every 0.2 seconds, and acquires the averaged information as the position information of the cow C for one second.
  • the sensor information acquisition unit 11 associates the animal identification information acquired by the identification information acquisition unit 111 with the position information of the cow C every second acquired by the position information acquisition unit 112, and transmits the linked information to the storage unit 30.
  • the position information of the cow C that the position information acquisition unit 112 acquires is not limited to one second. For example, it may be less than 1 second or may be longer than 1 second.
  • the storage processing unit 12 executes a process of storing, for each cow C, location information and activity status information acquired by the activity status information acquisition unit 13, which will be described later, based on the animal identification information acquired by the sensor information acquisition unit 11. . Specifically, the storage processing unit 12 stores the position information and activity amount of each cow C in the storage unit 30 in chronological order.
  • the activity state information acquisition unit 13 executes a process of acquiring activity state information that is information indicating the activity state of the cow C.
  • the active state is the physical state of an animal such as the cow C that is performing life activities.
  • Examples of the activity state information include the amount of activity, body temperature, and pulse rate of the animal.
  • the movement distance of the cow C determined based on position information continuously acquired as the activity state information is used as the amount of activity.
  • the amount of activity of the cow C is determined based on, for example, acceleration information obtained from an acceleration sensor installed on the cow C and angular velocity information obtained from an angular velocity sensor in addition to position information. It may be an amount of operation indicating the amount of .
  • the process by which the activity state information acquisition unit 13 of this embodiment acquires the amount of activity of the cow C as the activity state information will be described.
  • the activity state information acquisition unit 13 extracts position information of one cow C every second during a predetermined period from the storage unit 30.
  • the activity state information acquisition unit 13 acquires the amount of activity per second by calculating the difference between the extracted position information every second. For example, the activity state information acquisition unit 13 calculates the movement distance of the cow C in 1 second from the difference between the position information and the position information 1 second before the position information, and converts the movement distance into the movement amount in 1 second. Get as.
  • the activity state information acquisition unit 13 acquires the amount of activity of one cow C in a predetermined period by adding up a plurality of amounts of activity for one second in the predetermined period.
  • the activity state information acquisition unit 13 associates the amount of activity of the cow C in a predetermined period with the animal identification information and transmits it to the storage unit 30.
  • the representative value determining unit 14 executes a process of determining a representative value of the activity state information of the plurality of cows C.
  • Typical values include, for example, the average value, median value, standard deviation, variance, interquartile range, maximum value, minimum value, etc. of the quantified activity status information of all cows C in one cow stall CB. It will be done.
  • the average value of the amount of activity of cows C in each cow stall CB is used as the representative value.
  • the representative value determining unit 14 extracts the activity amounts of all the cows C present in one cow stall CB for each cow stall CB from the storage unit 30, and calculates the average value thereof.
  • the average value of the amount of activity of all the cows C existing in one cow stall CB is referred to as "cow group average".
  • the representative value determining unit 14 specifies the behavior type of cow C for each cow stall CB based on the amount of activity of each cow C, and determines the representative value of each cow stall CB based on the specified behavior type. It's okay. Behavioral types include feeding behavior, sucking behavior, drinking behavior, walking, running, lying down, resting, rumination, estrus, etc.
  • a pattern of change in the amount of behavior and a representative value corresponding to each behavior type are determined in advance, and the representative value determining unit 14 determines the amount of behavior that corresponds to the same behavior type when a predetermined number or more of cows C in the cow stall CB.
  • a value corresponding to the behavior type may be determined as a representative value.
  • the physical condition output processing section 15 compares the representative value determined by the representative value determining section 14 with the activity state information of the first cow C, determines the physical condition of the first cow C based on the comparison result, and outputs the result. Execute processing. For example, the physical condition output processing unit 15 determines whether the difference between the cow group average of one cow stall CB and the quantified activity state information such as the amount of activity of one cow C is within a normal range, If it is within the normal range, it may be determined that the physical condition of the cow C is normal, and if it is outside the normal range, it may be determined that the physical condition of the cow C is unwell.
  • the physical condition output processing unit 15 may determine that one cow C is in poor physical condition, for example, when the amount of activity of one cow C is lower than the representative value by a predetermined threshold value or more for a certain period of time. For example, the physical condition output processing unit 15 may determine that one cow C is in poor physical condition when the amount of activity of the cow C is continuously lower than the representative value for a certain period of time or more. For example, the physical condition output processing unit 15 constructs a learning model using a set of the representative value, the activity state information of one cow C, and the physical condition of one cow C as training data, and uses the learning model to The configuration may be such that when the activity state of the cow is input, the physical condition of this unknown cow is estimated.
  • FIG. 4 is a graph showing the daily activity amounts of cows C1 to C5, which are five cows C kept in one cow stall CB.
  • the horizontal axis of FIG. 4 indicates the date, and the vertical axis indicates the daily activity amount, which is the cumulative value of the distance traveled by each cow C in one day.
  • cow C3 is cow C who was diagnosed as being in poor physical condition mainly from February 25, 2021 to March 28, 2021.
  • FIG. 5 is a graph showing a comparison between the cow group average of a certain cow stall CB and the activity amount of one cow C.
  • the thin broken line shows the hourly cow group average
  • the thin solid line shows the hourly activity of one cow C
  • the thick broken line is the cow group average calculated by further averaging the cow group average for 24 hours.
  • the thick solid line indicates the change in the amount of activity of the first cow C, which was calculated by averaging the amount of activity for 24 hours.
  • Cow C was diagnosed as not feeling well on March 2, 2021, and was diagnosed as not feeling well on March 4, 2021.
  • the animal management system S is a system that determines and outputs the physical condition of each animal in a herd based on this idea.
  • the animal management device 1 mainly executes a process of acquiring the amount of activity of the cow C, and a process of determining and outputting the physical condition of the cow C.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating an example of the flow of the process of acquiring the activity amount of one of the cows C in the physical condition output process executed by the animal management device 1.
  • the activity amount acquisition process illustrated in FIG. 6 is executed at regular time intervals for each cow C raised in the cow stall CB (loop of step S11).
  • step S12 the sensor information acquisition unit 11 acquires the position information of the cow C for a predetermined period detected by the position information detection unit 22 at predetermined time intervals together with the animal identification information from the sensor device 2 attached to the cow C. get.
  • step S13 the position information acquisition unit 112 executes a process of averaging the plurality of position information acquired within a certain period of time in step S12.
  • the position information acquisition unit 112 averages five pieces of position information continuously detected in one second, for example every 0.2 seconds, and acquires the averaged information as the position information of the cow C in one second. Note that the position information acquired every second in step S13 during a predetermined period is stored in the storage unit 30 in chronological order in association with the animal identification information.
  • step S14 the activity state information acquisition unit 13 extracts the position information of the cow C during the predetermined period stored in step S13, and calculates the amount of activity of the cow C.
  • the activity state information acquisition unit 13 calculates the amount of activity of the cow C by calculating the difference in position information between the previous and subsequent times. For example, the difference in distance between one location information and the location information 1 second before that location information is calculated as the amount of activity for 1 second. Then, the activity state information acquisition unit 13 performs this process for a predetermined period, and calculates the amount of activity of the cow C in the period by adding up a plurality of amounts of activity for one second in the period.
  • step S15 the processing unit 10 determines the cow stall CB to which the cow C belongs. Specifically, the processing unit 10 creates a table in which the animal identification information of the cow C acquired by the identification information acquisition unit 111 is associated with the animal identification information of each cow C stored in the storage unit 30 and the cow stall CB. Based on this, determine the stall CB of cow C.
  • step S16 the memory processing unit 12 stores the amount of activity of the cow C calculated in step S14 and the cow stall CB to which the cow C belongs, determined in step S15, in the storage unit 30 in chronological order. As described above, while the animal management device 1 is in operation, the above processing is repeatedly executed for each cow C at fixed time intervals, for example, every second, and behavior records for each cow C are accumulated.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating an example of the flow of the process of determining and outputting the physical condition of the cow C in the cow stall CB in the physical condition output process executed by the animal management device 1.
  • step S22 the representative value determining unit 14 calculates the cow group average, which is the average value of the activity amounts of all the cows C in the cow stall CB extracted in step S21.
  • step S23 the physical condition output processing unit 15 calculates the difference between the activity amount of one cow C and the cow group average.
  • step S24 the physical condition output processing unit 15 determines whether the difference calculated in step S23 is within the normal range. If the physical condition output processing unit 15 determines that the difference between the activity amount of the first cow C and the cow group average is not within the normal range (step S24; No), the physical condition output processing unit 15 determines that the first cow C is in good physical condition and outputs the determination result. The information is output to the input/output unit 40, and the process proceeds to step S25. Then, in step S25, the physical condition output processing section 15 determines that the physical condition of the first cow C is poor, outputs the determination result to the input/output section 40, and generates an alarm. Then, the process moves to step S26.
  • step S24 when the physical condition output processing unit 15 determines that the difference between the activity amount of one cow C and the cow group average is within the normal range (step S24; Yes), the physical condition output processing unit 15 executes the process without going through step S25. The process moves to S26.
  • steps S23 and S24 if the activity amount of one cow C is continuously lower than the representative value obtained in step S22 for a certain period of time or more, it is determined that the cow C is in poor physical condition, and in other cases The process may be changed to determine that the patient is in good physical condition.
  • a learning model is constructed in advance using a set of representative values, activity state information of one cow C, and physical condition of one cow C as training data, and using the learning model, the activity state of an unknown cow is input. It may also be configured to estimate the physical condition of this unknown cow.
  • step S26 the processing unit 10 determines whether the physical condition output processing for all cows C in the cow stall CB has been completed. If it is determined that the physical condition output processing for all cows C in the cow stall CB has not been completed (step S26; No), the process returns to step S23 and the physical condition output processing for other cows C is proceeded. On the other hand, if it is determined that the physical condition output process for all the cows C in the cow stall CB has been completed (step S26; Yes), the process executed by the animal management apparatus 1 in the physical condition output process ends.
  • FIG. 8A is a graph showing changes in the group average of all the cows C reared in the cow stall CB1 and the amount of activity of one cow C.
  • FIG. 8B is a graph showing the transition of the difference between the cow group average of cow stall CB1 and the amount of activity of one cow C.
  • FIG. 9A is a graph showing changes in the group average of all the cows C reared in the cow stall CB2 and the movement amount of one cow C.
  • FIG. 9B is a graph showing the transition of the difference between the cow group average of cow stall CB2 and the amount of activity of one cow C.
  • FIG. 10A is a graph showing changes in the group average of all the cows C reared in the cow stall CB3 and the movement amount of one cow C.
  • FIG. 10B is a graph showing a change in the difference between the group average of all the cows C reared in the cow stall CB3 and the amount of activity of one cow C.
  • the vertical axes of FIGS. 8A, 9A, and 10A indicate daily activity amount (m/day), and the horizontal axes indicate dates.
  • the solid line indicates the amount of activity of one cow C
  • the broken line indicates the average of the cow group.
  • the vertical axes of FIGS. 8B, 9B, and 10B show the difference (m/day) between the daily herd average and the amount of activity of one cow C, and the horizontal axes show the dates.
  • cow herd CB1 is a relatively quiet herd with a small amount of activity compared to other cow herds CB, with the average herd ranging from about 500 m/day to about 800 m/day. It can be assumed that there is.
  • cow herd average in cow stall CB2 is changing in the range of about 700 m/day to about 900 m/day, and it can be estimated that the cow herd has little change in daily activity.
  • cow herd CB3 has a relatively active herd with a higher amount of activity compared to other cow herds CB, with the average herd changing in the range of about 650 m/day to about 1000 m/day. It can be estimated that
  • cow C in cow stall CB1 is in poor physical condition, as its activity level has decreased by more than 100 m/day compared to the herd average from August 10th to August 12th. It can be determined that At this time, the amount of activity of Ichi Cow C on August 10th and 11th itself has increased compared to the amount of activity two or three days ago, but considering the herd average, the amount of activity of the entire herd has increased. It can be seen that the amount of activity of the entire herd of cattle is increasing.
  • the physical condition of the cow C which tends to behave similarly to the herd, is determined by taking into account the sociality of the cow C, so even if the amount of activity of one cow C increases, Changes in C's physical condition can be determined more accurately.
  • the amount of activity of cow C in cow stall CB3 decreased by more than 50 points from August 17th to August 23rd compared to the herd average.
  • the animal management device 1 may determine that one cow C is in poor physical condition, for example, when the amount of activity of one cow C is lower than the representative value by a predetermined threshold value or more for a predetermined number of days. Thereby, the cow C who is in poor physical condition can be detected more accurately.
  • the animal management device 1 includes an activity state information acquisition unit 13 that acquires activity state information that is information indicating the activity state of each of a plurality of animals existing in a predetermined area, and A representative value determining unit 14 that determines a representative value of the state information compares the representative value with the activity state information of the first cow C, determines the physical condition of the first cow C based on the comparison result, and outputs the physical condition.
  • An output processing unit 15 is provided.
  • the physical condition output processing unit 15 determines whether the difference between the representative value and the quantified activity state information of one cow C is within the normal range, and determines whether the difference is within the normal range. If it is outside the normal range, it is determined that the first cow C is in poor physical condition.
  • the physical condition output processing unit 15 determines that the physical condition of the one cow C is poor when the quantified activity state information of the one cow C is lower than the representative value by a predetermined threshold value or more. It is determined that
  • the activity state information includes position information indicating the position where the cow C exists, acceleration information obtained from an acceleration sensor provided on the cow C, and information obtained from an angular velocity sensor provided on the cow C. This is the amount of activity of the cow C calculated based on at least one of the acquired angular velocity information.
  • the representative value determining unit 14 specifies the behavioral type of the cow C based on the behavioral amounts of the plurality of cows C, and determines the representative value based on the specified behavioral type. .
  • the representative values are the average value, median value, standard deviation, variance, interquartile range, maximum value, and minimum value of the quantified activity state information of the plurality of cows C. Either.
  • the physical condition of each individual animal is determined and output by comparing the representative value of the activity status information of one herd with the activity status information of one animal, so it can also be used for a herd formed by multiple animals. Changes in the physical condition of individual animals within the herd can be ascertained earlier. Since the physical condition is determined by comparing the activity status of the entire herd in this way, changes in the physical condition of each cow C in the herd formed by a plurality of cows C can be ascertained earlier.
  • the physical condition output method is a method for outputting the physical condition of a cow C that is executed by the animal management device 1, and includes an activity state that is information indicating the activity state of each of a plurality of cows C existing within a predetermined area.
  • a physical condition output processing step of determining the physical condition of one cow C based on and outputting the result.
  • the physical condition of each individual animal is determined and output by comparing the representative value of the activity status information of one herd with the activity status information of one cow C, so it is possible to determine the physical condition of one animal and output it. Also, changes in the physical condition of individual animals within the herd can be ascertained earlier. Since the physical condition is determined by comparing the activity status of the entire herd in this way, changes in the physical condition of each cow C in the herd formed by a plurality of cows C can be ascertained earlier.
  • the position information of the cow C is acquired from the sensor device 2 including the position information detection unit 22, and the amount of activity as activity state information is acquired based on the position information.
  • the unit 13 may acquire body temperature information of the cow C from a temperature sensor attached to the cow C as the activity state information.
  • the physical condition output processing unit 15 compares the representative value of body temperature information of a plurality of cows C in one cow stall CB with the body temperature information of one cow C, and based on the comparison result, the physical condition of one cow C. may be determined and output.
  • the activity state information acquisition unit 13 may obtain pulse information of the cow C from a pulse sensor attached to the cow C as the activity state information.
  • the physical condition output processing unit 15 compares the representative value of the pulse rate information of the plurality of cows C in one cow stall CB with the pulse rate information of one cow C, and based on the comparison result, the physical condition of one cow C. may be determined and output.
  • the sensor information acquisition unit 11 averages the plurality of pieces of positional information consecutively detected by the sensor device 2 and then transmits it to the storage unit 30.
  • a configuration in which no processing is performed may also be used.
  • the activity state information acquisition unit 13 may acquire the amount of activity using position information that is not averaged.
  • the activity state information acquisition unit 13 identifies a trend regarding the temporal change in the amount of activity, and based on the identified trend regarding the temporal change in the amount of activity, the activity state information acquisition unit 13 acquires information such as position information, acceleration information, angular velocity information, body temperature information, and pulse rate information. You may adjust the acquisition amount for each time period. For example, the activity state information acquisition unit 13 may set the acquisition amount of the position information of the cow C to be large during the time period when the amount of activity is high, and set the acquisition amount of the position information of the cow C to be small during the time period when the amount of activity is low. good.

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Abstract

複数の動物によって形成される群れ内の各動物の体調の変化をより早期に把握することができる動物管理装置、プログラム、及び体調出力方法を提供すること。動物管理装置１は、所定の領域内に存在する複数のウシＣそれぞれの活動状態を示す情報である活動状態情報を取得する活動状態情報取得部１３と、複数のウシＣの活動状態情報の代表値を決定する代表値決定部１４と、代表値と一のウシＣの活動状態情報とを比較し、その比較結果に基づいて一のウシＣの体調を判定し、出力する体調出力処理部１５と、を備える。

Description

動物管理装置、プログラム、及び動物の体調出力方法
　本発明は、動物管理装置、プログラム、及び動物の体調出力方法に関する。
　従来、安定的な酪農経営を継続する上で、飼育している動物の健康管理を効率的に行うことが重要になってきている。例えば、特許文献１には、動物の活動状態や行動を検出し、動物の身体異常の発生を判定する判定情報処理システムが記載されている。また例えば特許文献２には、複数の動物の存在位置から群れを判断し、群れから離れて行動する動物を管理対象動物として抽出することで動物の状態を管理するシステムが記載されている。
特許第６７４５７９４号 国際公開ＷＯ２０２１／０３３７３２号
　ところで、ウシ等の社会性があり、群れで行動する動物は、体調が不調の個体であっても群れと同様の行動をとる傾向がある。このため、動物１個体毎の活動状態等に基づいて体調を判定する特許文献１の技術や個体が群れから離れた場合に該個体を管理対象とする特許文献２の技術では、動物１個体の体調の変化を早期に把握するという点で改善の余地があった。
　本発明は、複数の動物によって形成される群れ内の各動物の体調の変化をより早期に把握することができる動物管理装置、プログラム、及び動物の体調出力方法を提供することを目的とする。
　本発明は、所定の領域内に存在する複数の動物それぞれの活動状態を示す情報である活動状態情報を取得する活動状態情報取得部と、複数の前記動物の前記活動状態情報の代表値を決定する代表値決定部と、前記代表値と一の前記動物の前記活動状態情報とを比較し、その比較結果に基づいて一の前記動物の体調を判定し、出力する体調出力処理部と、を備える動物管理装置に関する。
　前記体調出力処理部は、前記代表値と一の前記動物の定量化された前記活動状態情報との差分が正常範囲内であるか否を判定し、前記差分が前記正常範囲外である場合に一の前記動物の体調が不調であると判定してもよい。
　前記体調出力処理部は、一の前記動物の定量化された前記活動状態情報が前記代表値よりも所定の閾値以上低い場合に一の前記動物の体調が不調であると判定してもよい。
　前記体調出力処理部は、一の前記動物の定量化された前記活動状態情報が前記代表値よりも一定時間以上連続して低い場合に一の前記動物の体調が不調であると判定してもよい。
　前記活動状態情報は、前記動物が存在する位置を示す位置情報、前記動物に設けた加速度センサから取得される加速度情報、及び前記動物に設けた角速度センサから取得される角速度情報の少なくともいずれかに基づいて算出された前記動物の行動量であってもよい。
　前記代表値決定部は、複数の前記動物の前記行動量に基づいて前記動物の行動類型を特定し、特定された前記行動類型に基づいて前記代表値を決定してもよい。
　前記代表値は、複数の前記動物の定量化された前記活動状態情報の平均値、中央値、標準偏差、分散、四分位範囲、最大値、及び最小値のいずれかであってもよい。
　また本発明は、所定の領域内に存在する複数の動物それぞれの活動状態を示す情報である活動状態情報を取得する活動状態情報取得機能と、複数の前記動物の前記活動状態情報の代表値を決定する代表値決定機能と、前記代表値と一の前記動物の前記活動状態情報とを比較し、その比較結果に基づいて一の前記動物の体調を判定し、出力する体調出力処理機能と、をコンピュータに実行させるプログラムに関する。
　また本発明は、動物管理装置が実行する動物の体調出力方法であって、所定の領域内に存在する複数の動物それぞれの活動状態を示す情報である活動状態情報を取得する活動状態情報取得ステップと、複数の前記動物の前記活動状態情報の代表値を決定する代表値決定ステップと、前記代表値と一の前記動物の前記活動状態情報とを比較し、その比較結果に基づいて一の前記動物の体調を判定し、出力する体調出力処理ステップと、を含む体調出力方法に関する。
　本発明によれば、複数の動物によって形成される群れ内の各動物の体調の変化をより早期に把握することができる。
本発明の一実施形態における動物管理システムの全体構成を例示する模式図である。 本発明の一実施形態におけるセンサ装置のハードウェア及び機能ブロックの構成を例示するブロック図である。 本発明の一実施形態における動物管理装置のハードウェア及び機能ブロックの構成を例示するブロック図である。 ある牛房内で飼育される５頭のウシの日別の行動量を示すグラフである。 ある牛房内で飼育される全てのウシの行動量の代表値と一のウシの行動量との比較を示すグラフである。 本実施形態における動物管理装置が実行する体調出力処理のうち一のウシの行動量を取得する処理の一例を示すフローチャートである。 本実施形態における動物管理装置が実行する体調出力処理のうち図６に示す処理によって取得された行動量を用いて牛房内のウシの体調を判定し、出力する処理の一例を示すフローチャートである。 牛房ＣＢ１内で飼育されている全てのウシの行動量の代表値と一のウシの行動量の推移を示すグラフである。 牛房ＣＢ１内で飼育されている全てのウシの行動量の代表値と一のウシの行動量の差分の推移を示すグラフである。 牛房ＣＢ２内で飼育されている全てのウシの行動量の代表値と一のウシの行動量の推移を示すグラフである。 牛房ＣＢ２内で飼育されている全てのウシの行動量の代表値と一のウシの行動量の差分の推移を示すグラフである。 牛房ＣＢ３内で飼育されている全てのウシの行動量の代表値と一のウシの行動量の推移を示すグラフである。 牛房ＣＢ３内で飼育されている全てのウシの行動量の代表値と一のウシの行動量の差分の推移を示すグラフである。
　以下、本発明について、その実施形態に即して添付図面を参照しながら説明する。
＜動物管理システムＳ＞
　図１は、本発明の一実施形態における動物管理システムＳの全体構成を例示する模式図である。図１に示すように、本実施形態の動物管理システムＳは、例えば酪農家が飼育しているウシＣの体調を判定する機能を備えている。体調の判定対象となる動物は、ウシＣに限らず、ブタ、ヒツジ、ウマ、ヤギ等の、いわゆる産業動物のカテゴリーに入る動物、動物園等で飼育される動物、いわゆる愛玩動物を含む、体調の判定、利用に利益のあるすべての動物が含まれうる。
　図１は、牛舎内に配置されている３つの牛房ＣＢである牛房ＣＢ１～ＣＢ３を取り出して模式的に示している平面図である。図１では、１つの牛房ＣＢ内に１０頭のウシＣが飼育されている状況を示しているが、各牛房ＣＢに飼育されるウシＣの頭数は特に限定されない。例えば、１０頭未満であってもよく、１０頭以上であってもよい。
　各牛房ＣＢ内には、その適宜の場所に餌場，哺乳場、水場が設けられ、それぞれの場所でウシＣが餌を食べ（採食動作）、乳を飲み（吸乳動作）、水を飲む（飲水動作）ことができるように構成されている。
　動物管理システムＳは、複数のセンサ装置２と、動物管理装置１を備え、牛房ＣＢ等の所定の領域内に存在する複数のウシＣそれぞれの体調を判定し、出力するシステムである。
　図１に示すように、各牛房ＣＢ内の全てのウシＣには、位置センサを備えるセンサ装置２が装着されており、ウシＣが存在する位置を示す位置情報が取得される。センサ装置２には、データ伝送機能が設けられており、取得された位置情報が、例えば近距離無線通信（ＮＦＣ）によって動物管理装置１に送信される。なお、本実施形態では、センサ装置２は例えばウシＣの耳に装着されたタブに固定されるが、首輪に固定されてウシＣの首に装着されてもよく、他の部位に取り付けるように構成してもよい。
　動物管理装置１は、牛房ＣＢを含む牛舎の近傍、例えば酪農家の管理棟等に、本実施形態における体調出力処理の主要な機能が実装されている情報処理装置である。動物管理装置１は、各ウシＣに装着されたセンサ装置２から各ウシＣの位置情報を取得し、解析することで各ウシＣの体調を判定し、その判定結果を出力する処理を実行する。
＜センサ装置２＞
　次に、センサ装置２の機能的構成について説明する。図２は、センサ装置２のハードウェア及び機能ブロックの構成を例示するブロック図である。
　センサ装置２は、図２に示すように、処理部２１と、位置情報検出部２２と、通信部２３とを備える。
　位置情報検出部２２は、ウシＣの位置情報を取得するためのセンサである。位置情報検出部２２は、例えばＧＰＳ等の衛星測位システム（ＧＮＳＳ；Ｇｌｏｂａｌ　Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ　Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ　Ｓｙｓｔｅｍ）を利用して位置情報を検出する構成であってもよい。位置情報検出部２２は、アンテナを含み、複数の測位衛星から送信される測位衛星信号を受信し、受信した測位衛星信号に基づいて、自身の位置を特定する。位置情報検出部２２によって検出される位置情報としては、例えばセンサ装置２を装着しているウシＣが存在する位置の緯度、経度、高度等が挙げられる。なお、位置情報検出部２２がウシＣの位置情報を検出するタイミングは特に限定されない。例えば本実施形態では、位置情報検出部２２は、ウシＣの位置情報を０．２秒おきに検出している。
　処理部２１は、演算処理を実行するＣＰＵ等のプロセッサによって実現される。処理部２１は、位置情報受信部２１１と、位置情報送信部２１２とを有する。
　位置情報受信部２１１は、位置情報検出部２２からの出力信号を受け取ってＡＤ変換等の所定の処理を行ってデジタルデータに変換する。
　位置情報送信部２１２は、位置情報受信部２１１で生成された位置情報のデジタルデータを通信部２３へ送信する。
　通信部２３は、処理部２１の位置情報送信部２１２からセンサ出力信号を表すデジタルデータを受け取って、所定の通信方式によって無線送信する機能を有する。本実施形態では、例えば、Ｂｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）に準拠した通信機能を備えた通信モジュールとして構成されている。通信部２３から送信される位置情報送信部２１２からのデジタルデータは、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈのデータとして送信され、動物管理装置１によって受信される。
　なお、ウシＣの位置情報検出方式は、衛星測位システムを利用した方式に限られない。例えば、ウシＣに装着され、デジタルデータを送信するセンサ部と、該センサ部からのデジタルデータを受信し、牛房ＣＢ内に設置される位置検出部とから構成されるセンサ装置によってウシＣの位置情報を検出する方式であってもよい。具体的には、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈに含まれる方向検知機能を利用するためのロケータとして機能する位置検出部が、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈのデータとしてセンサ部から受信したデジタルデータの入射角を算出し、センサ部の位置をウシＣの位置情報として検出するようにする。そして、位置検出部がウシＣの位置情報を動物管理装置１に送信するようにする。
＜動物管理装置１＞
　次に、動物管理装置１の機能的構成について説明する。図３は、動物管理装置１のハードウェア及び機能ブロックの構成を例示するブロック図である。なお、動物管理装置１は、汎用的なハードウェアで構成されている。また、詳細は後述するが、本発明に係るプログラムは、汎用的なサーバコンピュータ又はパーソナルコンピュータ等で実行されることにより、本発明の機能を実現する。
　動物管理装置１は、サーバコンピュータ又はパーソナルコンピュータなどの情報処理装置であり、処理部１０、記憶部３０、入出力部４０、データインタフェイス（データＩＦ）部５０、及び通信部６０を備えている。処理部１０、記憶部３０、入出力部４０、データＩＦ部５０、及び通信部６０の間は、図示を省略する内部通信線としてのバスによって接続されている。
　処理部１０は、ＣＰＵ等のプロセッサによって構成される演算装置であり、後述の記憶部３０から各種プログラム、データを読み込んで実行し、動物管理装置１の機能を実現する。本実施形態では、処理部１０は、センサ情報取得部１１、記憶処理部１２、活動状態情報取得部１３、代表値決定部１４、及び体調出力処理部１５の各機能部のデータ処理を実行する。各機能部の動作については後述する。
　記憶部３０は、ハードウェア群を動物管理装置１として機能させるための各種プログラム、及び各種データなどの記憶領域であり、ＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリ、半導体ドライブ（ＳＳＤ）又はハードウェア（ＨＤＤ）などで構成することができる。具体的には、記憶部３０は、本実施形態の各機能を処理部１０に実行させるためのプログラム（動物管理装置１の制御プログラム）、各種パラメータ、体調出力処理に利用されるデータ、ウシＣに関するデータ、牛房ＣＢに関するデータ、外部から入力される操作入力データ、及び各ウシＣの体調の判定結果等が記憶される。
　入出力部４０は、外部から動物管理装置１へのデータ入力を可能とするキーボード、マウス、タッチパネル、マイク等の各種入力デバイス、モニタディスプレイ、スピーカ等の出力デバイスから構成されている。
　データＩＦ部５０は、処理部１０、記憶部３０、入出力部４０、通信部６０の間でのデータ通信を制御する機能を有する。
　通信部６０は、センサ装置２との間で各種データの送受信を行う通信モジュールであり、例えばネットワークインターフェイスカード（ＮＩＣ）等のハードウェアとして構成される。通信部６０は、動物管理装置１が通信ネットワークとの間で通信を実行するのにも使用することができる。
　次に、処理部１０が実行する各プログラムによって実現される動物管理装置１の機能について説明する。
　センサ情報取得部１１は、識別情報取得部１１１と、位置情報取得部１１２と、を有する。センサ情報取得部１１は、複数のウシＣそれぞれに装着されたセンサ装置２や位置検出部から出力されるセンサデータを受信する機能を有する。なお、センサ情報取得部１１がセンサデータを受信する時間間隔は特に限定されない。
　識別情報取得部１１１は、動物管理装置１に送信されるセンサ装置２の動物識別情報を取得する処理を実行する。識別情報取得部１１１は、例えばセンサ装置２に登録されたウシＣに関する情報を固有の動物識別情報として取得してもよく、センサ装置２自体の識別情報を動物識別情報として取得してもよい。動物識別情報には、例えばウシＣの体重やサイズ、性別、年齢、病歴、所属する牛房ＣＢ等の情報が含まれていてもよい。
　位置情報取得部１１２は、センサ装置２の位置情報検出部２２によって検出され、通信部２３を介して動物管理装置１に送信されたウシＣの位置情報を取得する処理を実行する。本実施形態では、位置情報として、経度や緯度等の水平面上のデータを取得しているが、例えば、高度等のウシＣが存在する位置の高さに関する情報が含まれていてもよい。また本実施形態では、位置情報取得部１１２は、センサ装置２によって０．２秒おきに検出されたウシＣの位置情報を取得する。そして、例えば位置情報取得部１１２は、０．２秒おきに連続して検出された５つの位置情報を平均化し、１秒間におけるウシＣの位置情報として取得する。センサ情報取得部１１は、識別情報取得部１１１によって取得された動物識別情報と位置情報取得部１１２によって取得されたウシＣの１秒毎の位置情報とを紐付けて記憶部３０に送信する。なお、位置情報取得部１１２が取得するウシＣの位置情報は１秒間におけるものに限られない。例えば、１秒間未満であってもよく、１秒間を超えていてもよい。
　記憶処理部１２は、センサ情報取得部１１によって取得された動物識別情報に基づいて位置情報や活動状態情報取得部１３によって取得された後述する活動状態情報をウシＣ毎に記憶する処理を実行する。具体的には、記憶処理部１２は、ウシＣ毎の位置情報や行動量を記憶部３０に時系列に格納する。
　活動状態情報取得部１３は、ウシＣの活動状態を示す情報である活動状態情報を取得する処理を実行する。活動状態とは、生命活動を行っているウシＣ等の動物の身体状態である。活動状態情報としては、例えば動物の行動量、体温、脈拍等が挙げられる。本実施形態では、活動状態情報として連続して取得された位置情報に基づいて決定されたウシＣの移動距離を行動量として用いている。ウシＣの行動量は、位置情報以外に例えばウシＣに設けた加速度センサから取得される加速度情報や角速度センサから取得される角速度情報に基づいて決定されたウシＣの脚や胴体、頭の動きの量を示す動作量であってもよい。
　本実施形態の活動状態情報取得部１３がウシＣの活動状態情報としての行動量を取得するための処理について説明する。活動状態情報取得部１３は、記憶部３０から所定の期間における一のウシＣの１秒毎の位置情報を抽出する。活動状態情報取得部１３は、抽出された１秒毎の位置情報の差分を算出することで１秒間の活動量を取得する。例えば、活動状態情報取得部１３は、一の位置情報と該位置情報の１秒前の位置情報との差分をウシＣの１秒間の移動距離を算出し、該移動距離を１秒間の行動量として取得する。そして、活動状態情報取得部１３は、所定の期間における複数の１秒間の行動量を加算することで該期間における一のウシＣの行動量を取得する。活動状態情報取得部１３は、ウシＣの所定の期間における行動量を動物識別情報と紐付けて記憶部３０に送信する。
　代表値決定部１４は、複数のウシＣの活動状態情報の代表値を決定する処理を実行する。代表値としては、例えば１つの牛房ＣＢ内の全てのウシＣの定量化された活動状態情報の平均値や中央値、標準偏差、分散、四分位範囲、最大値、最小値等が挙げられる。本実施形態では、代表値として各牛房ＣＢのウシＣの行動量の平均値を用いている。具体的には、代表値決定部１４は、記憶部３０から牛房ＣＢ毎に１つの牛房ＣＢに存在する全てのウシＣの行動量を抽出してその平均値を算出する。なお、本明細書において、１つの牛房ＣＢに存在する全てのウシＣの行動量の平均値を「牛群平均」という。また例えば代表値決定部１４は、各ウシＣの行動量に基づいて牛房ＣＢ毎にウシＣの行動類型を特定し、特定された行動類型に基づいて各牛房ＣＢの代表値を決定してもよい。行動類型とは、採食動作、吸乳動作、飲水動作、歩行、走行、横臥、静止、反芻動作、発情等が挙げられる。例えば、行動類型毎に対応する行動量の変化のパターンと代表値が予め定められ、代表値決定部１４は、牛房ＣＢ内の所定の頭数以上のウシＣが同じ行動類型に対応する行動量の変化のパターンを示すと、該行動類型に対応する値を代表値として決定してもよい。
　体調出力処理部１５は、代表値決定部１４によって決定された代表値と一のウシＣの活動状態情報とを比較し、その比較結果に基づいて一のウシＣの体調を判定し、出力する処理を実行する。例えば体調出力処理部１５は、一の牛房ＣＢの牛群平均と一のウシＣの行動量等の定量化された活動状態情報との差分が正常範囲内であるか否かを判定し、正常範囲内であればウシＣの体調が正常であると判定し、正常範囲外であればウシＣの体調が不調であると判定してもよい。このとき、体調出力処理部１５は、一のウシＣの行動量と牛群平均との差分が一定時間、正常範囲外である場合に、一のウシＣの体調が不調であると判定してもよい。正常範囲は、例えば予め設定された数値範囲であってもよく、ユーザが入出力部４０を介して入力した数値範囲であってもよい。また、決定された代表値に応じて数値範囲を設定してもよい。また例えば体調出力処理部１５は、一のウシＣの定量化された活動状態情報が代表値よりも所定の閾値以上低い場合に、一のウシＣの体調が不調であると判定してもよい。このとき、体調出力処理部１５は、例えば一定時間、一のウシＣの行動量が代表値よりも所定の閾値以上低い場合に、体調が不調であると判定してもよい。また例えば、体調出力処理部１５は、一のウシＣの行動量が代表値よりも一定時間以上連続して低い場合に、体調が不調であると判定してもよい。また例えば、体調出力処理部１５は、代表値及び一のウシＣの活動状態情報と、一のウシＣの体調の組を教師データとして学習モデルを構築し、該学習モデルを用いて、未知のウシの活動状態が入力されたらこの未知のウシの体調を推定する構成でもよい。
　体調出力処理部１５は、例えばウシＣの体調の判定結果を入出力部４０に出力し、入出力部４０のモニタディスプレイ等にウシＣ毎の体調の判定結果を表示させてもよい。また体調出力処理部１５は、一のウシＣの体調が不調であると判定された場合に、警報を発生させてもよい。例えば体調出力処理部１５は、入出力部４０のスピーカから警報音を発生させてもよく、モニタディスプレイに体調が不調であると判定された一のウシＣの動物識別情報を表示させてもよい。
　ここで、牛房ＣＢにおける各ウシＣの行動量の一例について説明する。図４は、ある１つの牛房ＣＢで飼育されている５頭のウシＣであるウシＣ１～Ｃ５の日別の行動量を示すグラフである。図４の横軸は日付を示し、縦軸は各ウシＣが１日に移動した距離を累積した値である１日の行動量を示している。なお、ウシＣ３は、主に２０２１年２月２５日から３月２８日にかけて体調が不調であると診断されたウシＣである。
　図４に示すように、例えば２０２１年３月７日や３月１２日等では５頭のウシＣ全ての１日の行動量が減少し、２０２１年３月２２日や３月２９日等では５頭のウシＣ全ての１日の行動量が増加している。これらの結果から５頭のウシＣ全ての行動量は、同様に推移する傾向にあることが確認できる。即ち、ウシＣは、社会性のある動物でもあり、群れ全体で同様の行動をとる傾向があることが確認できる。このようにウシＣ等の動物は群れ全体で同様の行動をとるので、群れの中のウシＣそれぞれの体調の変化を把握し難い。一方で、ウシＣ３の行動量は、他の４頭のウシＣと同様に増減するものの、体調が不調であると診断された３月２８日までは他の４頭のウシＣに比べて少ないことが確認できる。
　次に、１つの牛房ＣＢにおける全てのウシＣの行動量の平均値と一のウシＣの行動量及び体調の推移の一例について説明する。
　図５は、ある牛房ＣＢの牛群平均と一のウシＣの行動量との比較を示すグラフである。細い破線は１時間毎の牛群平均を示し、細い実線は１時間毎の一のウシＣの行動量を示し、太い破線は２４時間分の牛群平均をさらに平均化して算出した牛群平均を示し、太い実線は２４時間分の行動量を平均化して算出した一のウシＣの行動量の推移を示している。なお、一のウシＣは、２０２１年３月２日に体調が不調ぎみであると診断され、２０２１年３月４日に体調が不調であると診断されている。
　図５に示すように、一のウシＣの行動量は、一のウシＣの体調が悪化するほど牛群平均から乖離することが確認できる。即ち、図５に示すように、牛群平均等の１つの群れにおける全てのウシＣの代表値と比較することで、１つの群れにおける１個体の体調を判定できる。本実施形態に係る動物管理システムＳは、このような考えに基づいて群れの中に存在する動物それぞれの体調を判定し、出力するシステムである。
＜動物管理装置１による体調出力処理＞
　次に、本実施形態における動物管理装置１が実行するデータ処理について説明する。動物管理装置１は、主として、ウシＣの行動量を取得する処理と、ウシＣの体調を判定し、出力する処理とを実行する。
　まず、動物管理装置１が実行する一のウシＣの行動量を取得する処理の流れの一例について図６を参照しながら説明する。図６は、動物管理装置１が実行する体調出力処理のうち一のウシＣの行動量を取得する処理の流れの一例を示すフローチャートである。
　図６に例示する行動量取得処理は、牛房ＣＢ内で飼育されている各ウシＣについて、一定時間間隔ごとに実行される（ステップＳ１１のループ）。
　ステップＳ１２において、センサ情報取得部１１は、ウシＣに装着されているセンサ装置２から、動物識別情報とともに位置情報検出部２２によって所定の時間間隔で検出された所定の期間のウシＣの位置情報を取得する。
　ステップＳ１３において、位置情報取得部１１２は、ステップＳ１２で一定時間内に取得した複数の位置情報を平均化する処理を実行する。位置情報取得部１１２は、例えば０．２秒おきに連続して１秒間に検出された５つの位置情報を平均化し、１秒間におけるウシＣの位置情報として取得する。なお、所定の期間におけるステップＳ１３で取得された１秒毎の位置情報は、動物識別情報と紐付けて記憶部３０に時系列に格納される。
　ステップＳ１４において、活動状態情報取得部１３は、ステップＳ１３で記憶した所定の期間のウシＣの位置情報を抽出し、ウシＣの行動量を算出する。活動状態情報取得部１３は、前後の時間における位置情報の差分を算出してウシＣの行動量を算出する。例えば、一の位置情報と該位置情報の１秒前の位置情報との距離の差を１秒間の行動量として算出する。そして、活動状態情報取得部１３は、この処理を所定の期間分行い、該期間における複数の１秒間の行動量を加算することで該期間におけるウシＣの行動量を算出する。
　ステップＳ１５において、処理部１０は、ウシＣが所属する牛房ＣＢを判定する。具体的には、処理部１０は、識別情報取得部１１１によって取得されたウシＣの動物識別情報と記憶部３０に記憶された各ウシＣの動物識別情報と牛房ＣＢを対応付けたテーブルに基づいてウシＣの牛房ＣＢを判定する。
　ステップＳ１６において、記憶処理部１２は、ステップＳ１４で算出したウシＣの行動量とステップＳ１５で判定したウシＣが所属する牛房ＣＢを記憶部３０に時系列に格納する。前記のように、以上の処理は、例えば動物管理装置１が動作中は、各ウシＣについて、一定時間間隔、例えば１秒ごとに繰り返し実行され、各ウシＣについての行動記録が蓄積される。
　次に、動物管理装置１が実行する牛房ＣＢ内のウシＣの体調を判定し、出力する処理の流れの一例について図７を参照しながら説明する。図７は、動物管理装置１が実行する体調出力処理のうち牛房ＣＢ内のウシＣの体調を判定し、出力する処理の流れの一例を示すフローチャートである。
　ステップＳ２１において、記憶処理部１２は、牛房ＣＢに属する全てのウシＣの行動量を記憶部３０から抽出する。
　ステップＳ２２において、代表値決定部１４は、ステップＳ２１で抽出した牛房ＣＢ内の全てのウシＣの行動量の平均値である牛群平均を算出する。
　ステップＳ２３において、体調出力処理部１５は、一のウシＣの行動量と牛群平均との差分を算出する。
　ステップＳ２４において、体調出力処理部１５は、ステップＳ２３で算出した差分が正常範囲内であるか否かを判定する。体調出力処理部１５は、一のウシＣの行動量と牛群平均との差分が正常範囲内でないと判定した場合（ステップＳ２４；Ｎｏ）、一のウシＣの体調が良いとし、判定結果を入出力部４０に出力し、処理をステップＳ２５に移行させる。そして、ステップＳ２５において、体調出力処理部１５は、一のウシＣの体調が不調であるとし、判定結果を入出力部４０に出力して警報を発生させる。そして、処理をステップＳ２６に移行させる。一方で、体調出力処理部１５は、一のウシＣの行動量と牛群平均との差分が正常範囲内であると判定した場合（ステップＳ２４；Ｙｅｓ）、ステップＳ２５を介さずに処理をステップＳ２６に移行させる。なお、ステップＳ２３及びステップＳ２４の処理を、一のウシＣの行動量がステップＳ２２で取得した代表値よりも一定時間以上連続して低い場合に体調が不調であると判定し、それ以外の場合に体調が良いと判定する処理に変更してもよい。また例えば、代表値及び一のウシＣの活動状態情報と、一のウシＣの体調の組を教師データとして予め学習モデルを構築し、該学習モデルを用いて、未知のウシの活動状態が入力されたらこの未知のウシの体調を推定する構成でもよい。
　ステップＳ２６において、処理部１０は、牛房ＣＢ内の全てのウシＣに対する体調出力処理が完了したか否かを判定する。牛房ＣＢ内の全てのウシＣに対する体調出力処理が完了していないと判定した場合（ステップＳ２６；Ｎｏ）、処理をステップＳ２３に戻し、他のウシＣに対する体調出力処理を進める。一方で、牛房ＣＢ内の全てのウシＣに対する体調出力処理が完了したと判定した場合（ステップＳ２６；Ｙｅｓ）、体調出力処理において動物管理装置１が実行する処理が終了する。
　次に、牛房ＣＢ１～ＣＢ３における牛群平均と一のウシＣの行動量の推移の一例について説明する。図８Ａは、牛房ＣＢ１内で飼育されている全てのウシＣの牛群平均と一のウシＣの行動量の推移を示すグラフである。図８Ｂは、牛房ＣＢ１の牛群平均と一のウシＣの行動量の差分の推移を示すグラフである。図９Ａは、牛房ＣＢ２内で飼育されている全てのウシＣの牛群平均と一のウシＣの行動量の推移を示すグラフである。図９Ｂは、牛房ＣＢ２の牛群平均と一のウシＣの行動量の差分の推移を示すグラフである。図１０Ａは、牛房ＣＢ３内で飼育されている全てのウシＣの牛群平均と一のウシＣの行動量の推移を示すグラフである。図１０Ｂは、牛房ＣＢ３内で飼育されている全てのウシＣの牛群平均と一のウシＣの行動量の差分の推移を示すグラフである。図８Ａ、図９Ａ、及び図１０Ａの縦軸は日別の行動量（ｍ／日）を示し、横軸は日付を示している。図８Ａ、図９Ａ、及び図１０Ａにおいて、実線は一のウシＣの行動量を示し、破線は牛群平均を示している。図８Ｂ、図９Ｂ、及び図１０Ｂの縦軸は日別の牛群平均と一のウシＣの行動量との差分（ｍ／日）を示し、横軸は日付を示している。
　図８Ａ、図９Ａ、及び図１０Ａに示すように、牛房ＣＢに応じて牛群平均の推移の傾向が異なることが確認できる。例えば牛房ＣＢ１は、図８Ａに示すように牛群平均が約５００ｍ／日から約８００ｍ／日の範囲で推移しており、他の牛房ＣＢに比べて行動量が少なく比較的大人しい群れであると推定できる。牛房ＣＢ２は、図９Ａに示すように牛群平均が約７００ｍ／日から約９００ｍ／日の範囲で推移しており、日毎の行動量の変化が少ない群れであると推定できる。また牛房ＣＢ３は、図１０Ａに示すように牛群平均が約６５０ｍ／日から約１０００ｍ／日の範囲で推移しており、他の牛房ＣＢに比べて行動量が高く比較的活発な群れであると推定できる。
　図８Ｂに示すように、牛房ＣＢ１の一のウシＣは、８月１０日～１２日にかけて牛群平均と比較して行動量が１００ｍ／日以上低下しているので、体調が不調であると判定できる。このとき、８月１０日や１１日における一のウシＣの行動量自体は２，３日前の行動量に比べて上昇しているが、牛群平均を考慮すると群れ全体の行動量が増加したために一のウシ群れ全体の行動量が上昇していることが把握できる。動物管理システムＳでは、群れと同様に行動する傾向のあるウシＣの社会性を加味して体調を判定するので、たとえ一のウシＣの行動量が上昇する場合であっても、一のウシＣの体調の変化をより正確に判定できる。
　また図１０Ｂに示すように、牛房ＣＢ３の一のウシＣは、８月１７日～２３日にかけて牛群平均と比較して行動量が５０以上低下している。動物管理装置１は、例えば所定の日数、一のウシＣの行動量が代表値よりも所定の閾値以上低い場合に、体調が不調であると判定してもよい。これにより、体調が不調であるウシＣをより正確に検出できる。
　以上説明した実施形態によれば、以下のような効果を奏する。
　本実施形態に係る動物管理装置１は、所定の領域内に存在する複数の動物それぞれの活動状態を示す情報である活動状態情報を取得する活動状態情報取得部１３と、複数のウシＣの活動状態情報の代表値を決定する代表値決定部１４と、代表値と一のウシＣの活動状態情報とを比較し、その比較結果に基づいて一のウシＣの体調を判定し、出力する体調出力処理部１５と、を備える。
　これにより、１つの群れの活動状態情報の代表値と一の動物の活動状態情報を比較して動物１個体の体調を判定し、出力するので、複数の動物によって形成される群れに対しても該群れ内の動物の個々の体調の変化をより早期に把握できる。このように群れ全体の活動状態と比較して体調を判定するので、複数のウシＣによって形成される群れ内の各ウシＣの体調の変化をより早期に把握することができる。
　本実施形態に係る動物管理装置１において、体調出力処理部１５は、代表値と一のウシＣの定量化された活動状態情報との差分が正常範囲内であるか否を判定し、差分が正常範囲外である場合に一のウシＣの体調が不調であると判定する。
　これにより、１つの群れの中から体調が不調である個体を簡易的な処理で早期に発見できる。
　本実施形態に係る動物管理装置１において、体調出力処理部１５は、一のウシＣの定量化された活動状態情報が代表値よりも所定の閾値以上低い場合に一のウシＣの体調が不調であると判定する。
　これにより、１つの群れの中から体調が不調である個体を簡易的な処理で早期に発見できる。
　本実施形態に係る動物管理装置１において、体調出力処理部１５は、一のウシＣの定量化された活動状態情報が代表値よりも一定時間以上連続して低い場合に一のウシＣの体調が不調であると判定する。
　これにより、１つの群れの中から体調が不調である個体を簡易的な処理で早期に発見できる。
　本実施形態に係る動物管理装置１において、活動状態情報は、ウシＣが存在する位置を示す位置情報、ウシＣに設けた加速度センサから取得される加速度情報、及びウシＣに設けた角速度センサから取得される角速度情報の少なくともいずれかに基づいて算出されたウシＣの行動量である。
　これにより、簡易的な処理でより正確に体調の不調を判定できる。
　本実施形態に係る動物管理装置１において、代表値決定部１４は、複数のウシＣの行動量に基づいてウシＣの行動類型を特定し、特定された行動類型に基づいて代表値を決定する。
　これにより、ウシＣの群れの行動をより正確に反映した代表値を決定できる。
　本実施形態に係る動物管理装置１において、代表値は、複数のウシＣの定量化された活動状態情報の平均値、中央値、標準偏差、分散、四分位範囲、最大値、及び最小値のいずれかである。
　これにより、簡易的な処理でウシＣの群れの代表値を決定できる。
　また本実施形態に係るプログラムは、所定の領域内に存在する複数のウシＣそれぞれの活動状態を示す情報である活動状態情報を取得する活動状態情報取得機能と、複数のウシＣの活動状態情報の代表値を決定する代表値決定機能と、代表値と一のウシＣの活動状態情報とを比較し、その比較結果に基づいて一のウシＣの体調を判定し、出力する体調出力処理機能と、をコンピュータに実行させる。
　これにより、１つの群れの活動状態情報の代表値と一の動物の活動状態情報を比較して動物１個体の体調を判定し、出力するので、複数の動物によって形成される群れに対しても該群れ内の動物の個々の体調の変化をより早期に把握できる。このように群れ全体の活動状態と比較して体調を判定するので、複数のウシＣによって形成される群れ内の各ウシＣの体調の変化をより早期に把握することができる。
　また本実施形態に係る体調出力方法は、動物管理装置１が実行するウシＣの体調出力方法であって、所定の領域内に存在する複数のウシＣそれぞれの活動状態を示す情報である活動状態情報を取得する活動状態情報取得ステップと、複数のウシＣの活動状態情報の代表値を決定する代表値決定ステップと、代表値と一のウシＣの活動状態情報とを比較し、その比較結果に基づいて一のウシＣの体調を判定し、出力する体調出力処理ステップと、を含む。
　これにより、１つの群れの活動状態情報の代表値と一のウシＣの活動状態情報を比較して動物１個体の体調を判定し、出力するので、複数の動物によって形成される群れに対しても該群れ内の動物の個々の体調の変化をより早期に把握できる。このように群れ全体の活動状態と比較して体調を判定するので、複数のウシＣによって形成される群れ内の各ウシＣの体調の変化をより早期に把握することができる。
　以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態に制限されるものではなく、適宜変更が可能である。
　上記実施形態では、位置情報検出部２２を備えるセンサ装置２からウシＣの位置情報を取得し、該位置情報に基づいて活動状態情報としての行動量を取得していたが、例えば活動状態情報取得部１３は、ウシＣに取り付けられた温度センサからウシＣの体温情報を活動状態情報として取得してもよい。そして、体調出力処理部１５は、１つの牛房ＣＢにおける複数のウシＣの体温情報の代表値と一のウシＣの体温情報とを比較し、その比較結果に基づいて一のウシＣの体調を判定し、出力してもよい。また例えば活動状態情報取得部１３は、ウシＣに取り付けられた脈拍センサからウシＣの脈拍情報を活動状態情報として取得してもよい。そして、体調出力処理部１５は、１つの牛房ＣＢにおける複数のウシＣの脈拍情報の代表値と一のウシＣの脈拍情報とを比較し、その比較結果に基づいて一のウシＣの体調を判定し、出力してもよい。
　上記実施形態では、センサ情報取得部１１は、センサ装置２によって連続して検出された複数の位置情報を平均化した後に、記憶部３０に送信していたが、複数の位置情報を平均化する処理を行わない構成であってもよい。この場合、活動状態情報取得部１３は、平均化されていない位置情報を用いて行動量を取得してもよい。
　また例えば、活動状態情報取得部１３は、行動量の時間変化に関する傾向を特定し、特定された行動量の時間変化に関する傾向に基づいて、位置情報や加速度情報、角速度情報、体温情報、脈拍情報等の時間帯毎の取得量を調整してもよい。例えば活動状態情報取得部１３は、行動量の多い時間帯のウシＣの位置情報の取得量を多く設定し、行動量の少ない時間帯のウシＣの位置情報の取得量を少なく設定してもよい。
　１　動物管理装置
　１３　活動状態情報取得部
　１４　代表値決定部
　１５　体調出力処理部
　Ｃ　ウシ（動物）

Claims (9)

  1. 　所定の領域内に存在する複数の動物それぞれの活動状態を示す情報である活動状態情報を取得する活動状態情報取得部と、
    　複数の前記動物の前記活動状態情報の代表値を決定する代表値決定部と、
    　前記代表値と一の前記動物の前記活動状態情報とを比較し、その比較結果に基づいて一の前記動物の体調を判定し、出力する体調出力処理部と、を備える動物管理装置。
  2. 　前記体調出力処理部は、前記代表値と一の前記動物の定量化された前記活動状態情報との差分が正常範囲内であるか否を判定し、前記差分が前記正常範囲外である場合に一の前記動物の体調が不調であると判定する請求項１に記載の動物管理装置。
  3. 　前記体調出力処理部は、一の前記動物の定量化された前記活動状態情報が前記代表値よりも所定の閾値以上低い場合に一の前記動物の体調が不調であると判定する請求項１に記載の動物管理装置。
  4. 　前記体調出力処理部は、一の前記動物の定量化された前記活動状態情報が前記代表値よりも一定時間以上連続して低い場合に一の前記動物の体調が不調であると判定する請求項１に記載の動物管理装置。
  5. 　前記活動状態情報は、前記動物が存在する位置を示す位置情報、前記動物に設けた加速度センサから取得される加速度情報、及び前記動物に設けた角速度センサから取得される角速度情報の少なくともいずれかに基づいて算出された前記動物の行動量である請求項１～４のいずれか１項に記載の動物管理装置。
  6. 　前記代表値決定部は、複数の前記動物の前記行動量に基づいて前記動物の行動類型を特定し、特定された前記行動類型に基づいて前記代表値を決定する前記請求項５に記載の動物管理装置。
  7. 　前記代表値は、複数の前記動物の定量化された前記活動状態情報の平均値、中央値、標準偏差、分散、四分位範囲、最大値、及び最小値のいずれかである請求項１～５のいずれかに１項に記載の動物管理装置。
  8. 　所定の領域内に存在する複数の動物それぞれの活動状態を示す情報である活動状態情報を取得する活動状態情報取得機能と、
    　複数の前記動物の前記活動状態情報の代表値を決定する代表値決定機能と、
    　前記代表値と一の前記動物の前記活動状態情報とを比較し、その比較結果に基づいて一の前記動物の体調を判定し、出力する体調出力処理機能と、をコンピュータに実行させるプログラム。
  9. 　動物管理装置が実行する動物の体調出力方法であって、
    　所定の領域内に存在する複数の動物それぞれの活動状態を示す情報である活動状態情報を取得する活動状態情報取得ステップと、
    　複数の前記動物の前記活動状態情報の代表値を決定する代表値決定ステップと、
    　前記代表値と一の前記動物の前記活動状態情報とを比較し、その比較結果に基づいて一の前記動物の体調を判定し、出力する体調出力処理ステップと、を含む体調出力方法。
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