关于动物梳洗的农场决策支持系统和方法

摘要

本发明提供了一种对于在农场环境(100)下的动物(A1、A2、A3)牧群的农场决策支持。每一个动物(A1、A2、A3)关联各自的识别设备(T1、T2、T3)。该农场环境(100)包括刷毛站(B1)，其具有被配置成经由识别设备(T1、T2、T3)远程记录光临刷毛站(B1)的每一个动物(A1、A2、A3)的标识的读取单元(224)。检测处理单元(242)检测由于动物(A3)自身的一部分推动毛刷(210)而导致的毛刷(210)距中立位置的重定位。读取单元(244)具有检测范围，在该检测范围内可从识别设备(T3)读取标识数据(ID3)。响应于检测到的毛刷(210)重定位，读取单元(224)在检测范围内记录来自第一检测到的识别设备(T3)的标识数据(ID3)，并经由输出接口(246)将标识数据(ID3)转发至处理单元(120)。该处理单元(120)存储体现动物光临刷毛站(B1)的数据(d1)，作为决策支持。

说明书

技术领域

本发明一般涉及对于在农场环境下牧群中动物的决策支持。本发明更尤 其涉及如权利要求1的前序部分所述的自动动物梳洗系统，以及如权利要求 8的前序部分所述的方法。本发明还涉及如权利要求17所述的计算机程序以 及如权利要求18所述的计算机可读介质。

背景技术

按照每个动物挤出的奶量来说，现代化的牛奶生产单元通常是很高效 的。这背后的一个重要因素在于良好的动物健康和保健法。例如，可由动物 自己光顾的自动毛刷构成了改善动物健康和保健法的一种工具。EP1487258 公开了一种这样的毛刷，其具有可旋转并具有挠性的长椭圆形的垂直的毛刷 元件，以提供高效且舒适的梳洗。

2009年8月5日，www.milkproduction.com上Schukken,Y.H.等人的文 章“Field Study on Milk Production and Mastitls Effect of the DeLaval Swinging  Cow Brush”最终报告示出在围圈中安装奶牛毛刷后，产奶量可稍增加。据 统计证明，在短期内，在配备奶牛毛刷的围圈中与同样的没有奶牛毛刷的围 圈相比，奶牛临床型乳腺炎较低，且乳汁分泌较高。

与现有技术相关联的技术问题

因此，很明显，自动毛刷对正在产奶的动物的健康有益。尽管如此，仍 然没有基于动物与这种毛刷的相互作用提供有助于农夫在他/她处理产奶动 物牧群的工作中的进一步有益效果的技术方案。

发明内容

本发明的目的是解决上述问题，并为农夫提供关于给动物牧群使用刷毛 站的决策支持。

依据本发明的一方面，该目的是通过前面所说明的系统实现的，其中， 刷毛站包括毛刷、读取单元和输出接口。毛刷与决策装置相关联，该决策装 置被配置成检测毛刷距中立位置的重定位，这是由于动物移动其自身的一部 分而推动毛刷所导致的。读取单元具有检测范围，在该检测范围内可从识别 设备读取出标识数据。响应于所检测出的毛刷重定位，刷毛站被配置成在检 测范围内记录来自第一检测识别设备的标识数据，并且经由输出接口将该标 识数据转发给处理单元。该处理单元依此被配置成记录代表动物光临该刷毛 站的数据。

本系统的优势在于，所记录的对刷毛站的光临为农夫提供了识别出需要 进行进一步研究(例如要检测可能的健康问题)的所有特定的动物的依据。 但是，该系统还有利于在牧群级别上做出决策，例如有关刷毛站的适当的数 量和/或位置。而且，有助于农夫考虑到环境因素而做出决策，例如何时打扫 围圈、要对其进行通风是否合适，和/或温度水平是否适宜。

依据本发明的这一方面的实施例，毛刷被可枢转地附接至基础结构，以 至于允许毛刷响应于施加于毛刷上的推力，相对于该基础结构进行旋转运 动。由此毛刷可以不同的便利的方式触及动物的较大区域。

依据本发明的这一方面的另一个实施例，刷毛站还包括电机，其被配置 成使毛刷绕轴转动。在此该电机响应于所检测到的毛刷重定位而被开启，即， 当动物到达刷毛站并想要进行刷毛的时候，例如通过用自身摩擦毛刷使得毛 刷倾斜、转动，和/或通过其它手段使其从中立位置移开。因此，给动物梳洗 变得更加高效。优选地，电机保持启动，直到该次启动相关联的动物自己从 刷毛站移开，例如在毛刷返回到中立位置的时候。为了处理单元进行记录的 目的，该时间点优选地还定义出动物结束光临刷毛站。

依据本发明的这一方面的又另一个优选实施例，所记录的数据包括在记 录数据的周期期间每一个动物标识光临刷毛站的开始和结束时间。基于此， 可推导出对决策支持有用的广泛不同的处理数据。在此，检测装置被进一步 配置成检测毛刷返回到中立位置。因此，在检测装置检测到毛刷返回到中立 位置时，记录每一个所述结束时间。

依据本发明这一方面的又另一个优选实施例，处理单元被进一步配置 成：基于参考数据，推导出：每一个动物光临刷毛站的持续时间、每一个动 物在这一天中光临刷毛站的时间，和/或每一个动物光临刷毛站的频率。也就 是说，这些参数在确定什么是典型的动物梳洗行为时是有用的。

依据本发明的这一方面的另一个优选实施例，处理单元还被配置成处理 在第一数据采集周期期间所记录的数据，以获得体现描述了牧群中的这些动 物如何利用刷毛站的至少一个行为模式参考数据。于是，处理单元被配置成， 在第一数据采集周期结束之后记录数据，并处理这些数据以获得体现描述了 牧群中这些动物如何利用刷毛站的至少一个行为模式的检验数据，进一步 地，该处理单元被配置成研究在检验数据和参考数据之间的偏离是否在预定 的阈值测量值之内。如果该偏离在阈值测量值以外，则处理单元被配置成触 发指示关于动物牧群中至少一个动物的异常行为的报警信号。

依据本发明的这一方面的优选实施例，检验数据与参考数据交叠，使得 在检验数据中所包括的至少一个数据元素也同时被包括在参考数据中。这确 保了决策基础稳定，因为由此在采集参考数据时来自典型行为的临时偏离将 不会触发报警信号。而且，基于在第二数据采集周期期间记录的数据所获得 的检验数据优选地具有时间范围，其与第一数据采集周期的时间范围基本相 同。这种方法的优势在于，这致使其相对直接地定义出了确定以上提及的偏 离是否在阈值测量值之内的比较标准。备选地，基于在数据采集周期期间记 录的数据所获得的检验数据可具有时间范围，其基本上比第一数据采集周期 的时间范围更短。这是可期望的，因为其从而能够对所有偏离典型的动物梳 洗行为更迅速地做出反应。

依据本发明的这一方面的另一个优选实施例，参考数据和检验数据包括 已处理的数据，其体现出加权在一起的属于两个或多个动物的信息。该参考 数据可因此表达在集体级别上的牧群行为，其可用于提供支持例如关于环境 因素(例如，何时打扫围圈、要对其进行通风是否合适，和/或温度水平是否 适宜)，的特定类型的决策。

依据本发明的另一方面，该目的是通过前面所说明的方法实现的，其中， 假设农场环境包括刷毛站，其具有读取单元，该读取单元被配置成，基于其 相关联的识别设备，远程记录光临毛刷站的每一个动物标识。该方法涉及通 过读取单元记录代表动物光临刷毛站的数据，响应于由动物自身的一部分推 动毛刷所导致的毛刷距中立位置的重定位的检测，记录来自第一检测识别设 备的标识数据。根据以上对所推荐的系统的讨论，这种方法的优势及其优选 实施是显而易见的。

依据本发明的进一步的方面，该目的是通过计算机程序实现的，其可直 接加载到计算机的存储器中，并且包括可用于在所述程序在计算机中运行时 实施以上推荐的方法的软件。

依据本发明的另一方面，该目的是通过其上已记录程序的计算机可读介 质实现的，在这种情况下，在该程序被加载到计算机上时，该程序控制计算 机以执行以上所推荐的方法。

根据以下说明以及独立权利要求，本发明的进一步的优势、有益特征和 适用性将是显而易见的。

附图说明

现在通过优选实施例更加严谨地说明本发明，这些优选实施例作为示 例，并参考附图，进行公开：

图1示意性地示出了在其中可实施所推荐的方法的农场环境。

图2示出了可依据本发明的实施例使用的刷毛站。

图3至图4示出了示出依据本发明的实施例所使用的第一和第二数据采 集周期的图示。

图5以流程图的方式示出了依据本发明的一般方法。

具体实施方式

图1示意性地示出了农场环境100，其中安装有所推荐的自动动物梳洗 系统。图2示出了可在该系统中被采用的刷毛站B1的详细视图，以及，图 3和图4示出了第一和第二图表，其中分别表示依据本发明不同实施例的第 一和第二数据采集周期T_Ref和T_Check。

农场环境100，例如，奶牛围圈，被假设为容纳有动物牧群，在此通过 符号表示为动物A1、A2和A3。每一个动物A1、A2和A3分别与相应的识 别设备T1、T2和T3相关联(例如，RFID标签或电磁发射机应答器)，用 于自动远程识别动物。措辞“远程”在此给出相对较宽的含义，涵盖在范围 从几厘米至几米距离处的非接触式记录。

农场环境100进一步被假设为包括至少一个刷毛站B1。刷毛站B1具有 读取单元244，其被配置成经由识别设备T1、T2和T3，分别远程记录光临 刷毛站B1的每一个动物A1、A2和A3的标识。取决于所使用的识别设备 T1、T2和T3的类型，读取单元244包含可适用的读取装置，诸如无线收发 机或感应式读取器/接收器。作为补充，以加强识别稳定性，刷毛站B1可访 问图像录制和处理单元，其被配置成通过光学对动物A1、A2和A3进行分 类和/或识别。

在所有情况下，刷毛站B1包括毛刷210，其与检测装置242相关联， 检测装置被配置成检测由于动物A3自身的一部分推动毛刷210所引起的毛 刷的重定位(例如，倾斜或转动)。为加强数据质量，检测装置242还可被 配置成记录动物自身推动毛刷210所用力量大小。刷毛站B1进一步包括输 出接口246，其通信地连接至处理单元120，该处理单元可被集成在刷毛站 中，或者可处于远程位置处。响应于所检测到的推力，刷毛站B1被配置成 在读取单元244检测范围内记录来自检测到的识别设备T3的标识数据ID3， 并且然后经由输出接口246将标识数据ID3转发至处理单元120以进行处 理。

优选地，毛刷210总体为长椭圆形形状，并且被布置在转轴215上，转 轴215被定向成大体为竖直的方向。依据本发明的一个实施例，刷毛站B1 还包括电机220，其被配置成使毛刷210围绕轴217转动R，轴217在此与 转轴215重合。在这样的情况下，刷毛站B1被配置成响应于所检测的毛刷 210从中立位置的重定位(例如通过毛刷被倾斜或转动)而启动电机220。 一旦启动，如果电机220保持启动直到毛刷210不再由中心位置被重定位， 则这是具有优势的。也就是说，这可被理解为等价于事实上导致电机210被 启动的动物A3已经自己从刷毛站B1离开。因此，为了处理单元120进行 记录的目的，这一时间点也优选地被解释成动物光临该刷毛站结束。

此外，毛刷210被例如经由一个或多个弹簧加载元件231和232可枢转 地附着至基础结构，诸如围圈100的天花板250。该弹簧加载元件231和232 将其上安装有电机的刚性框架225与基础结构互相连接。弹簧加载元件231 和232被配置成响应于施加在毛刷210上的侧向推力而使毛刷210能够相对 于基础结构250进行旋转运动S。结果，毛刷210可非常有效地触及动物A1、 A2和A3不同的区域。

依据本发明，记录数据d1，其代表动物光临刷毛站B1，除其它因素外， 这样的数据d1是在第一数据采集周期T_Rdf记录的，并且在处理单元120中 进行处理，以获得参考数据，其代表了说明牧群中的动物A1、A2和A3是 如何利用刷毛站B1的至少一个行为模式。因此，参考数据可反映出每一个 动物A1、A2和/或A3光临刷毛站B1的持续时间、每一个动物A1、A2和/ 或A3在一天中光临刷毛站B1的时间，和/或每一个动物A1、A2和/或A3 光临刷毛站B1的频率。

所记录的数据d1优选地包括在记录数据d1的周期期间已经光临刷毛站 B1的每一个动物标识的开始时间和结束时间。

如以上所提及的，所记录的数据d1可还包括针对给定的刷毛站B1上每 一次光临的一条信息，其表达了每一个所标识的动物A1、A2和A3紧靠该 毛刷210为自己梳洗所用的力量。

在第一数据采集周期T_Ref到期之后，在第二数据采集周期T_check期间记 录数据d1。这些数据d1通过处理单元120进行处理以获得代表至少一个行 为模式的检验数据，其说明了牧群中的动物A1、A2和A3是如何利用刷毛 站B1的。

处理单元120然后将检验数据与参考数据进行比较，并调查检验数据和 参考数据之间的偏离是否处于预定义的阈值测量值之内，例如在光临刷毛站 的第一频率f1以上和这样光临的第二频率f2以下。如果该偏离在阈值测量 值f1-f2以外，处理单元120触发报警信号ALM(ID3)，其指示关于至少一 个动物(例如A3)行为异常，因为这只动物现在已经以第二频率f2以上的 频率光临刷毛站B1了。

除上述以外，依据本发明的一个优选实施例，参考数据和检验数据可包 括经处理的数据，其代表属于两个或更多动物A1、A2和/或A3的信息，其 中这些数据已经被加权在一起以表示关于集体水平的行为。从而，其有可能 检测牧群中的反常，这些反常在个别动物的行为中并不能区别出。关于围圈 脏乱、通风不当和温度水平不适宜的环境因素都构成这种异常的示例。

以上通过处理单元120实施的过程优选地是通过被加载至处理单元120 存储器，或者可由处理单元120访问的外部存储器单元上的计算机程序M 来控制的。因此计算机程序包含软件，用于在该程序在处理单元120上运行 时控制该过程的步骤。

现在特定参考图3，我们看到示出频率f的第一示例性图示，频率f是 时间t的函数，其中，频率f表示动物A1、A2和A3平均多久会光临刷毛站 B1,。如图可见，第二时间采集周期T_check紧跟在第一数据采集周期T_Ref后面。

优选地，在第二数据采集周期T_Check期间，数据是针对每一个动物A1、 A2和A3采集的，并且在该周期结束时，每一个动物A1、A2和A3各自的 个体平均频率值f来自于并经由偏离阈值与参考数据进行比较，正如以上所 说明的。

在此，根据在第二数据采集周期T_Check期间采集的数据获得的检验数据 的时间范围基本上比第一数据采集周期T_Rdf的时间范围更短。这保证对与由 参考数据所体现的标准的任意偏离相对迅速地响应。当然，如果第二数据采 集周期T_Check被最小化，则该响应变得更加迅速，使得在每一次从刷毛站B1 接收到一条数据是就执行与参考数据的比较。但是，对于更短的时间段，这 样的方法关联着错误报警的风险相对高，例如由于声音，但是仍是一种典型 的动物行为。为确定是否应计入所给出的对刷毛站B1的光临(即，是否使 用该数据)，所采集的数据优选地对照说明在所述光临的时间点梳毛站B1操 作状态的功能性数据进行再次检验。

为增加可靠性/稳定性，检验数据可与参考数据重叠，使得包括在检验数 据中的至少一个数据元素也被包括在参考数据中。图4示出了这样的示例。 再次，我们看到第二示意性图示示出了频率f，其为时间t的函数，其中， 频率f表达了动物A1、A2和A3平均多久光临一次刷毛站B1。但是，与图 3相比，在这种情况下，第二数据采集周期T_Check的时间范围基本上与第一 数据采集周期T_Ref的时间范围相同。换句话说，检验数据的时间依据与参考 数据的相似。这因此导致用检验数据与参考数据对比，并确定这些数据组之 间的偏离是否在预定义的阈值以内，是相对直接的。

优选地，无论第二数据采集周期T_Check相对于第一数据采集周期T_Ref是 更短还是更长，参考数据都被重复更新。例如，这样的更新可在每一个第二 数据采集周期T_Check过期之后实施。实践中，所记录的数据d1可被持续的/ 重复地录制，并且在这些录制中不同组的历史数据在每一个时间点处被分别 定义成参考数据和检验数据。从而，适应性地改变第二数据采集周期T_Check的范围也较简单。

无疑，以上所讨论的光临频率f仅代表参考和检验数据的示意性示例。 依据本发明，许多备选参数也都可进行研究，例如每一个动物光临刷毛站的 持续时间、每一个动物在一天中光临刷毛站的时间、每一个动物光临刷毛站 的频率，和/或每一个识别出的动物紧靠刷毛站的毛刷以梳洗自身所用的力 量。

此外，额外的数据，例如，关于喂食频率、进食量和活力水平，都可被 用于研究，以便得出关于这些动物行为的结论。

在任何情况下，如果在处理单元120中执行的方法包括以下步骤都是可 优选的，这些步骤被重复地更新：

(i)在第一数据采集周期T_Ref结束后记录数据d1；

(ii)在第一数据采集周期T_Ref结束后处理已经记录的数据以获得关于动 物A1、A2和A3的检验数据；以及

(iii)通过将检验数据与参考数据进行比较，研究检验数据和参考数据之 间的偏离是否在预定义阈值测量值之内。

如果在步骤(iii)中，相对于至少一个动物(例如A3)发现偏离在阈值测 量值以外，则该方法包括：

(iv)触发关于至少一个动物A3的报警信号ALM(ID3)。

为了综上所述，并参考图5中的流程图，我们现在来说明依据本发明的 提供关于农场环境下动物牧群中个别动物的农场决策支持的一般方法。该方 法假设：(i)牧群中每一个动物与相应的识别设备相关联，用于自动远程识 别动物；以及(ii)农场环境包括至少一个刷毛站，其分别具有读取器，该读 取器被配置成基于动物识别设备远程记录光临该刷毛站的每一个动物的标 识。

在第一步510中，基于识别设备和读取器，数据被记录并被处理成产生 参考数据，其表示这些动物在参考周期期间光临了刷毛站。在后续步骤520 中，检验参考周期是否结束，如果已经结束，随后是步骤530。否则，该处 理过程循环返回并停留在步骤510以继续产生参考数据。

在步骤530中，基于标识设备和读取器记录进一步的数据，并且基于此 产生表示在参考周期结束后动物光临刷毛站的检验数据。此后，在步骤540 中，将检验数据与参考数据比较，并且步骤550研究检验数据和参考数据之 间的偏离是否在预定义的阈值测量值以内。如果在阈值测量值以内，该处理 过程循环返回步骤530以继续产生检验数据。

但是，如果偏离在阈值测量值以外，则随后进行步骤560，在其中触发 报警信号。报警信号指示关于动物牧群中的至少一个动物行为异常。在步骤 560之后，处理过程优选地循环返回步骤540。

以上参考图5所说明的所有这些处理步骤，以及所有后续子步骤，都可 通过已编程计算机设备的方式进行控制。而且，虽然以上参考附图所说明的 本发明的实施例包括计算机设备并且在计算机设备上进行处理，因此本发明 还延伸至计算机程序，尤其是关于或在载体上的计算机程序，其适用于将本 发明付诸实现。该程序的形式可以是源代码、目标代码、例如部分已编译形 式的代码中间源和目标代码，或者适于用于实施依据本发明的处理的任意其 它形式。该程序可以是操作系统的一部分，或者可以是单独的应用程序。载 体可以是能够承载该程序的任意实体或设备。例如，该载体可以包括存储介 质，例如闪存，或者RPM(只读存储器)，例如DVD(数字视频/多功能光 盘)、CD(光盘)或半导体ROM、EPROM(可擦除可编程只读存储器)、 EEPROM(电可擦除可编程只读存储器)，或者磁记录介质，例如软盘或硬 盘。而且，该载体可以是可传输载体，例如点或光信号，其可经由电缆或光 缆或者通过无线或通过其它处理单元进行传播。当该程序被施加在信号中 时，其可通过电缆或其它设备或处理单元进行直接传播，该载体可由这样的 电缆或设备或处理单元构成。备选地，该载体可以是集成电路，程序被嵌入 在其中，这种集成电路可用于进行编程，或者用于相关处理的实施中。

虽然本发明与奶牛产奶相结合具有优势，但是本发明在用于实施任意其 它类型的哺乳动物(例如山羊、绵羊或水牛)的挤奶机械中也同样良好。

术语“包括/包括了”在被用于本说明书中时用于特指存在所陈述的特征、 整体、步骤或组件。但是，该术语并不排除现有的或附加的一个或多个额外 的特征、整体、步骤或组件或它们的组合。

本发明并不限于在附图中所说明的实施例，而是可在权利要求书的范围 内进行自由变化。