一种山羊精准饲喂及代谢自动化监测的呼吸代谢笼

摘要

本发明公开了一种山羊精准饲喂及代谢自动化监测的呼吸代谢笼，它包括封闭式代谢笼本体，内腔由漏粪板分割为山羊活动区域和粪尿分离和收集区域；山羊活动区域设进气导管，进水管、送料管、料槽，气体检测传感器，顶部设视频采集及红外装置；漏粪板下方设挡粪网板，挡粪网板一端设推粪板、另一端设集粪盒；挡粪网板下方设导尿板，导尿板上设导尿口，导尿口通过导管与设于代谢笼本体内腔底面的集尿盆连通，导尿板下底面设导热管；导尿板、代谢笼本体内腔底面和代谢笼本体内壁围成的区域内设出气导管，集尿盆内设水位传感器和液体成分传感器，集尿盆底部设排尿开关；料槽底面四角、漏粪板下底面四角、挡粪网板下底面四角均设压力传感器。

说明书

技术领域

本发明属于草食家畜饲养及监测技术领域，具体涉及一种山羊精准饲喂及代谢自动化监测的呼吸代谢笼。

背景技术

我国山羊和绵羊的种质资源丰富，对饲料和饲草资源品质的需求各异，围绕其开展的营养研究日趋精细化，经典的平衡试验是基于其营养代谢及饲草料营养价值评定方法。

消化代谢笼是用于动物营养研究必备的实验工具，主要用于分离和收集试验动物粪便和尿液，是一种专为采集试验动物排泄物的特殊饲养笼。而目前代谢笼仅具有分离和收集试验动物排泄物的功能，且分离和收集效果不佳，更无法实现对基础代谢进行监测的功能，同时也无法实现试验动物代谢气体的实时监测；反刍家畜的反刍行为与动物健康紧密相关，对反刍行为的传统监测工作量大，工作效率低；现有代谢笼中粪尿分离装置虽实现了粪尿分离，但是需要人工拆卸挡粪板收集粪便，尿液收集也是人工收集、测定总尿量、取尿液样品及测定尿液成分等。

发明内容

本发明针对传统大型草食动物的消化代谢笼中自动化程度低、监测指标有限、样品采集困难等问题，设计了一种山羊精准饲喂及代谢自动化监测的呼吸代谢笼。

为了达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

所述山羊精准饲喂及代谢自动化监测的呼吸代谢笼包括封闭式的代谢笼本体（18），所述代谢笼本体（18）内腔由漏粪板（3）分割为上部山羊活动区域和下部粪尿分离和收集区域；所述山羊活动区域设有进气导管（2），所述山羊活动区域一端设有进水管（11）、送料管（12）和与送料管（12）连通的料槽（13），所述山羊活动区域内设有气体检测传感器（1），山羊活动区域顶部设有视频采集及红外装置（10）；所述粪尿分离和收集区域内、在漏粪板（3）的下方设有挡粪网板（14），由漏粪板（3）、挡粪网板（14）和代谢笼本体（18）内壁围成的区域内设有气体检测传感器（1），所述挡粪网板（14）一端设有推粪板（15）、另一端设有集粪盒（19）；所述粪尿分离和收集区域内、在挡粪网板（14）的下方设有内凹的导尿板（16），所述导尿板（16）的凹陷中心处设有导尿口（20），所述导尿口（20）通过导管与设于代谢笼本体（18）内腔底面的集尿盆（7）连通，所述导尿板（16）下底面设有导热管（17）， 所述挡粪网板（14）、导尿板（16）和代谢笼本体（18）内壁围成的区域内设有气体检测传感器（1）； 所述导尿板（16）、代谢笼本体（18）内腔底面和代谢笼本体（18）内壁围成的区域内设有出气导管（6），所述集尿盆（7）内设有水位传感器（5）和液体成分传感器（8），集尿盆（7）底部设有排尿开关；所述料槽（13）底面四角设有压力传感器（4），所述漏粪板（3）下底面四角设有压力传感器（4），所述挡粪网板（14）下底面四角设有压力传感器（4）；所述气体检测传感器（1）、压力传感器（4）、水位传感器（5）、液体成分传感器（8）、视频采集及红外装置（10）与外部的监测和控制系统连接。

优选地，所述挡粪网板（14）设有集粪盒（19）一端的高度低于设有推粪板（15）一端的高度。

优选地，所述挡粪网板（14）上设有5mm孔径的网孔，挡粪网板（14）上与推粪板（15）同一端的位置设有喷水头。

优选地，所述集粪盒（19）为可从代谢笼本体（18）抽出的抽屉式方盒。

优选地，所述导尿板（16）上表面设有导尿槽。

优选地，所述进水管（11）和送料管（12）与外部自动喂食和饮水设备连接，所述自动喂食和饮水设备与监测和控制系统连接；所述推粪板（15）一端设有推动装置，所述推动装置与外部监测和控制系统连接；所述排尿开关上设有开关控制器，所述开关控制器与外部的监测和控制系统连接。

优选地，所述进气导管（2）处设有空气过滤器和进气泵；所述出气导管（6））处设有抽气泵。

优选地，所述导尿板（16）两侧设有喷水头。

优选地，所述代谢笼本体（18）底部设有万向轮（9）。

更优选地，万向轮（9）上设有刹车装置。

下面对本发明作进一步说明：

本发明所述的山羊精准饲喂及代谢自动化监测的呼吸代谢笼包括封闭式的代谢笼本体，代谢笼本体内腔由漏粪板分割为上部山羊活动区域（山羊活动区域侧壁设有用于山羊进出的门）和下部粪尿分离和收集区域。代谢笼本体的两侧板和后侧板设计为透明的硬塑料。山羊活动区域设有进气导管，进气导管处设有空气过滤器和进气泵，用于将空气过滤并抽入代谢笼内，在代谢笼下部（即导尿板、代谢笼本体内腔底面和代谢笼本体内壁围成的区域）设有出气导管，出气导管处设有抽气泵，用于将代谢笼内的空气抽出，保持进气速率跟抽取速率平衡，进气导管和出气导管的管道口径设计为5 cm。山羊活动区域的前部设有进水管、送料管和料槽，进水管（进水管末端为压力式自动饮水器）、送料管与外部自动喂食和饮水设备连接，自动喂食和饮水设备与监测和控制系统连接，料槽底面四角设有压力传感器，压力传感器与外部监测和控制系统连接。当山羊饮水或料槽中的饲料减少时，压力传感器的数据传输到监测和控制系统，监测和控制系统则调控自动喂食和饮水设备，以调整供水量和供食量。山羊活动区域内设有气体检测传感器，优选地，可以在此区域设置4个气体检测传感器，用于检测代谢笼内山羊活动区域的气体，并将信号传输给监测和控制系统。山羊活动区域顶部设有视频采集及红外装置，用于检测山羊的活动情况和热量变化情况，并将视频等信号传输给监测和控制系统。山羊活动区域底部的漏粪板一是用于支撑山羊，二是将山羊的粪便和尿液漏下至漏粪板下方的挡粪网板。漏粪板下底面四角也设有压力传感器用于获取山羊的体重数据（山羊的体重 = 漏粪板底面压力传感器的数值-料槽底面压力传感器的数值）。

由漏粪板、挡粪网板和代谢笼本体内壁围成的区域内同样设有气体检测传感器，用于检测该区域的气体数据。挡粪网板下底面四角设有压力传感器，挡粪网板的一端设计抽屉式的集粪盒，另一端设计推粪板，推粪板一端设有推动装置，推动装置与外部监测和控制系统连接，当挡粪网板处的压力传感器获得山羊粪便重量数据时，传输给监测和控制系统，达到一定数值时控制推动装置推动推粪板，将挡粪网板上的粪便推至集粪盒，可将收集一定粪便的集粪盒抽出更换。挡粪网板上与推粪板同一端的位置设有喷水头，用于冲刷粪便。该喷水头可设计为180°转动的高压水枪枪头。

挡粪网板上设置网孔，用于将尿液漏至设于挡粪网板下方的导尿板上，导尿板为凹陷设计并设有导尿槽，方便汇集尿液到导尿口，导尿板的底面设有导热管，用于对导尿板进行干燥。在导尿板的两侧还设有喷水头，用于冲刷尿液，该喷水头可设计为180°转动的高压水枪枪头。挡粪网板、导尿板和代谢笼本体内壁围成的区域内设有气体检测传感器，用于检测该区域的气体数据。即，代谢笼中的不同区域设计气体检测传感器，用于检测O

尿液从导尿口经导管流至设于代谢笼内腔底面的集尿盆中，集尿盆中设有水位传感器和液体成分传感器（均与监测和控制系统连接），用于检测水位和尿液成分，水位达到一定限度时，监测和控制系统打开集尿盆的排尿开关排尿，或者，在液体分析传感器收集某段时间内尿液成分数据后传输给检测和控制系统，接尿盆底部的开关就会打开，将收集的尿液排放掉，重新开始收集新时间段的尿液。在代谢笼的底部设有万向轮，用于推动代谢笼，万向轮上设计刹车装置。本发明中所述的监测和控制系统为现有可实现的用于采集数据、分析数据并根据数据控制设备部件运动的常规技术，如PLC监控系统等。

本发明所述呼吸代谢笼所有框架材料均用不锈钢材质，使用寿命长。封闭式箱体的制作材料为亚克力材料。

本发明所述的呼吸代谢笼，通过气体检测传感器、重力传感器、视频采集及红外装置对山羊的行为、环境气体、生长指标等进行实时监控，并通过数据实时调整饮水、饲料的供给，实现精准化饲养，同时还通过尿液成分传感器实现对尿液成分的数据采集和分析。实现了山羊饲养代谢试验的智能化控制。另外巧妙地设计了封闭式代谢笼的结构，让粪尿充分分离，同时便于清理。

总之，本发明在实现粪尿分离的基础上设计了自动推粪板，可以将粪收集到挡粪板一侧，另外导尿板以及挡粪板安装有自动清洗（喷水头）、自动干燥装置（依靠板底部的导热管实现）；针对现有反刍动物呼吸代谢笼需要将气体抽样需要使用大型仪器设备进行气体成分检测，在使用上不简洁、移动不便、不适合野外作业等劣势，本发明采用气体成分传感器，对代谢笼气体成分进行实时监测；此外，考虑山羊基础代谢等反应生理状态的重要参数，本发明通过红外成像探头对试验期间山羊进行产热、体温的监控。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明中导尿板的结构示意图。

图中：1、气体检测传感器；2 进气导管；3、漏粪板；4、压力传感器；5、水位传感器；6、出气导管；7、集尿盆；8、液体成分传感器；9、万向轮；10、视频采集及红外装置；11、进水管；12、送料管；13、料槽；14、挡粪网板；15、推粪板；16、导尿板；17、 导热管；18、代谢笼本体；19、集粪盒；20、导尿口。

具体实施方式

实施例1

参见图1和图2，所述山羊精准饲喂及代谢自动化监测的呼吸代谢笼包括封闭式的代谢笼本体18，所述代谢笼本体18内腔由漏粪板3分割为上部山羊活动区域和下部粪尿分离和收集区域；所述山羊活动区域侧壁设有用于山羊进出的门；所述山羊活动区域设有进气导管2，所述山羊活动区域一端设有进水管11、送料管12和与送料管12连通的料槽13，所述山羊活动区域内设有气体检测传感器1，山羊活动区域顶部设有视频采集及红外装置10；所述粪尿分离和收集区域内、在漏粪板3的下方设有挡粪网板14，由漏粪板3、挡粪网板14和代谢笼本体18内壁围成的区域内设有气体检测传感器1，所述挡粪网板14一端设有推粪板15、另一端设有集粪盒19；所述粪尿分离和收集区域内、在挡粪网板14的下方设有内凹的导尿板16，所述导尿板16的凹陷中心处设有导尿口20，所述导尿口20通过导管与设于代谢笼本体18内腔底面的集尿盆7连通，所述导尿板16下底面设有导热管17， 所述挡粪网板14、导尿板16和代谢笼本体18内壁围成的区域内设有气体检测传感器1； 所述导尿板16、代谢笼本体18内腔底面和代谢笼本体18内壁围成的区域内设有出气导管6，所述集尿盆7内设有水位传感器5和液体成分传感器8，集尿盆7底部设有排尿开关；所述料槽13底面四角设有压力传感器4，所述漏粪板3下底面四角设有压力传感器4，所述挡粪网板14下底面四角设有压力传感器4；所述气体检测传感器1、压力传感器4、水位传感器5、液体成分传感器8、视频采集及红外装置10与外部的监测和控制系统连接。

其中，所述挡粪网板14设有集粪盒19一端的高度低于设有推粪板15一端的高度。所述挡粪网板14上设有5mm孔径的网孔，挡粪网板14上与推粪板15同一端的位置设有喷水头。所述集粪盒19为可从代谢笼本体18抽出的抽屉式方盒。所述导尿板16上表面设有导尿槽。所述进水管11和送料管12与外部自动喂食和饮水设备连接，所述自动喂食和饮水设备与监测和控制系统连接；所述推粪板15一端设有推动装置，所述推动装置与外部监测和控制系统连接；所述排尿开关上设有开关控制器，所述开关控制器与外部的监测和控制系统连接。所述进气导管2处设有空气过滤器和进气泵；所述出气导管6处设有抽气泵。所述导尿板16两侧设有喷水头。所述代谢笼本体18底部设有万向轮9。