專利名稱：奶牛數(shù)字化精準養(yǎng)殖系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種畜牧業(yè)養(yǎng)殖系統(tǒng)，尤其涉及一種奶牛數(shù)字化精準養(yǎng)殖系統(tǒng)。
技術(shù)背景
受土地資源的制約，我國對畜牧業(yè)資源利用率的要求越來越高，奶牛業(yè)作為畜牧業(yè)的重要組成部分，在這方面的優(yōu)勢尤為突出。就奶牛業(yè)自身而言，提高資源利用率的主要途徑是提高單產(chǎn)水平，而我國奶牛的平均單產(chǎn)水平遠低于先進國家。形成這種狀況的主要原因是良種選育和飼養(yǎng)管理手段落后，而這兩者都需要大量個體和群體數(shù)據(jù)的支持，需要實現(xiàn)奶牛養(yǎng)殖的數(shù)字化精準化管理。要實現(xiàn)海量數(shù)據(jù)的采集、存儲和分析處理，單純依靠人工是不現(xiàn)實的，必須開發(fā)成套軟硬件系統(tǒng)自動完成。目前，雖有單位在這方面進行了初步有益的探索，但這些探索局限在某些業(yè)務(wù)點、線上的數(shù)字化，未能形成覆蓋奶牛養(yǎng)殖主要方面的全方位立體化數(shù)字化管理系統(tǒng)，因而無法發(fā)揮整體綜合優(yōu)勢。發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本發(fā)明提供了一種能自動監(jiān)控奶牛狀況和環(huán)境狀況的奶牛數(shù)字化精準養(yǎng)殖系統(tǒng)。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下一種奶牛數(shù)字化精準養(yǎng)殖系統(tǒng)，包括運行有專家系統(tǒng)的服務(wù)器、與服務(wù)器輸入端連接的牛奶計量裝置和體重稱量裝置、與服務(wù)器輸出端連接的自動分群裝置以及與服務(wù)器雙向通訊連接的PC客戶端和手持終端，服務(wù)器輸入端還連接有采食計量裝置、體況自動評定裝置和環(huán)境測控裝置，服務(wù)器輸出端還連接有智能補飼裝置；所述牛奶計量裝置輸入輸出端分別連接有牛奶成分檢測裝置和RFID計步識別裝置連接，采食計量裝置、體重稱量裝置和體況自動評定裝置的輸入輸出端均與一 RFID計步識別裝置連接，環(huán)境測控裝置輸出端連接有風扇控制開關(guān)和噴淋控制磁閥。
本發(fā)明將奶牛產(chǎn)奶量自動測量、乳成分在線檢測、奶牛體重稱量、體況自動評分、 運動量測量、采食量測量以及牧場環(huán)境監(jiān)測(溫度、濕度、風速、風向)等一系列數(shù)據(jù)采集裝置集成到一個系統(tǒng)中，并利用RFID射頻識別技術(shù)對奶牛個體身份進行識別，采集其個體的數(shù)據(jù)，傳送給服務(wù)器，由服務(wù)器根據(jù)個體的情況進行自動分群和補飼精料，并根據(jù)環(huán)境狀況啟動風扇和噴淋裝置降溫。通過上述措施，本發(fā)明實現(xiàn)了奶牛養(yǎng)殖過程的全方位自動監(jiān)控， 便于集約化奶牛場的技術(shù)經(jīng)濟管理。另外，本系統(tǒng)還設(shè)有手持終端，手持終端與服務(wù)器無線連接，便于隨時隨地查看奶牛和牧場狀況。
本發(fā)明所述的牛奶計量裝置包括擠奶控制器和牛奶計量器，其中擠奶控制器包括一中心控制模塊，中心控制模塊通過驅(qū)動控制模塊與牛奶計量器連接，用于控制牛奶計量器，牛奶計量器輸出端通過數(shù)據(jù)測量模塊與中心控制模塊連接，將測得的擠奶量數(shù)據(jù)傳送回中心控制模塊；中心控制模塊還連接有鍵盤控制模塊和顯示控制模塊，中心控制模塊通過通訊模塊與RFID計步識別裝置和服務(wù)器連接。當奶牛站上擠奶站臺擠奶時，RFID計步識別裝置自動識別奶牛身份并傳送到擠奶控制器，由其通過鍵盤控制擠奶設(shè)備開始擠奶，同時啟動牛奶計量器開始計量，采集奶牛個體的產(chǎn)奶量、電導(dǎo)率、擠奶時長、平均流速等數(shù)據(jù)， 在顯示器上顯示，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒?wù)器，實現(xiàn)了奶牛產(chǎn)奶量的自動測量。為便于同時對多頭奶牛進行測量，可在擠奶臺上設(shè)置多套牛奶計量裝置，分別對相應(yīng)位置的奶牛產(chǎn)奶量進行計量。
本發(fā)明在對產(chǎn)奶量進行計量的同時，還設(shè)置了牛奶成分檢測裝置，對牛奶成分進行在線檢測。所述的牛奶成分檢測裝置包括用于采集牛奶紅外光譜信息的紅外光學(xué)檢測模塊、用于預(yù)處理紅外光譜信息的信號調(diào)理模塊以及與信號調(diào)理模塊連接的用于計算牛奶成分含量的中心處理模塊，中心處理模塊輸出端通過通訊模塊與擠奶控制器連接，接收控制信號并向其發(fā)送牛奶成分數(shù)據(jù)。本發(fā)明利用紅外光學(xué)檢測模塊檢測光譜信息，利用中心處理模塊中存儲的定標數(shù)據(jù)和計算參數(shù)計算出牛奶成分含量。根據(jù)牛奶中某些成分的含量可獲知奶牛的營養(yǎng)和健康狀況以及牛奶的質(zhì)量。
本發(fā)明所述的采食計量裝置包括一用于測定飼料和食槽重量的稱重傳感器及與稱重傳感器連接的中心控制模塊，中心控制模塊通過通訊模塊與服務(wù)器、RFID計步識別裝置連接。采食計量裝置根據(jù)食槽的數(shù)量具體設(shè)置，可以是多個，可同時監(jiān)測多個食槽。將食槽置于稱重傳感器上，由計步識別裝置識別奶牛身份，中心控制模塊控制稱重傳感器稱量食槽在奶牛采食前后的重量，中心控制模塊通過計算重量差獲得該奶牛的采食量并傳輸給服務(wù)器。
本發(fā)明所述的體況自動評定裝置包括一用于拍攝奶牛身體特征的攝像機及用于控制攝像機拍攝的中心控制模塊，中心控制模塊通過通訊模塊與服務(wù)器、RFID計步識別裝置連接。中心控制模塊控制RFID計步識別裝置首先識別奶牛身份，然后控制攝像機對奶牛特定部位拍照，將奶牛身份信息和體征照片傳輸?shù)椒?wù)器，由服務(wù)器按照相應(yīng)標準和特定算法自動評定奶牛的體況分值。奶牛的特定部位是指能體現(xiàn)奶牛體況膘情的部位，例如，奶牛的髖骨、坐骨、肋骨、脊椎部及臀部兩側(cè)和尾根兩側(cè)，可在這些位置附近設(shè)置攝像機，拍攝這些部位的特征。
本發(fā)明所述環(huán)境測控裝置包括一中心控制模塊，中心控制模塊輸入端連接有溫度傳感器、濕度傳感器、風速傳感器和風向傳感器，其輸出端與風扇控制開關(guān)和噴淋控制磁閥連接，中心控制模塊通過通訊模塊與服務(wù)器連接。中心控制模塊通過各個傳感器實時采集環(huán)境數(shù)據(jù)，并與內(nèi)置的冷熱應(yīng)激參數(shù)比較，達到應(yīng)激條件時自動報警，熱應(yīng)激時自動啟動風扇和噴淋裝置降溫。
本發(fā)明所述智能補飼裝置包括一通過通訊模塊與服務(wù)器輸出端連接的補飼控制模塊，補飼控制模塊輸出端通過電機驅(qū)動模塊驅(qū)動步進電機，步進電機輸出端連接有放料絞龍。服務(wù)器根據(jù)奶牛個體信息計算出精料補飼種類和補飼數(shù)量，并發(fā)送給補飼控制模塊， 由其驅(qū)動步進電機轉(zhuǎn)動，控制相應(yīng)的放料絞龍定量投料。
本發(fā)明所述系統(tǒng)將奶牛個體識別、牛奶計量及成分檢測、體征數(shù)據(jù)和環(huán)境數(shù)據(jù)采集等多種設(shè)備集成于一體，通過對各類數(shù)據(jù)的實時采集和精確計算，實現(xiàn)對奶?；拘畔?、 飼料營養(yǎng)、繁殖育種、疾病防治和牛奶品質(zhì)的自動化實時監(jiān)控，達到了精準養(yǎng)殖的目的。該系統(tǒng)技術(shù)先進，操作便利，自動化程度高，運行穩(wěn)定可靠，與國內(nèi)外同類系統(tǒng)相比具有明顯的優(yōu)勢，并且更加適合中國國情。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施方式進行詳細描述
圖1是本發(fā)明實施方式的系統(tǒng)連接圖2是RFID計步識別裝置的結(jié)構(gòu)示意圖3是牛奶計量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖4是牛奶成分檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖5是采食計量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖6是體況自動評定裝置的結(jié)構(gòu)示意圖7是環(huán)境測控裝置的結(jié)構(gòu)示意圖8是體重稱量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖9是自動分群裝置的結(jié)構(gòu)示意圖10是智能補飼裝置的結(jié)構(gòu)示意圖中，1、RFID計步識別裝置，2、牛奶計量裝置，3、牛奶成分檢測裝置，4、RFID計步識別裝置，5、采食計量裝置，6、RFID計步識別裝置，7、體重稱量裝置，8、RFID計步識別裝置，9、體況自動評定裝置，10、環(huán)境測控裝置，11、運行有專家系統(tǒng)的服務(wù)器，12、PC客戶端， 13、手持終端，14、智能補飼裝置，15、自動分群裝置，16、風扇控制開關(guān)，17、噴淋控制磁閥，18、運動檢測模塊，19、控制模塊，20、無線通訊模塊，21、無線通訊模塊，22、控制模塊，23、有線通訊模塊，24、牛奶計量器，25、數(shù)據(jù)測量模塊，沈、驅(qū)動控制模塊，27、顯示控制模塊，28、 中心控制模塊，29、鍵盤控制模塊，30、通訊模塊，31、擠奶控制器，32、紅外光學(xué)檢測模塊， 33、信號調(diào)理模塊，34、中心處理模塊，35、通訊模塊，36、稱重傳感器，37、中心控制模塊，38、 通訊模塊，39、攝像機，40、中心控制模塊，41、通訊模塊，42、溫度傳感器，43、濕度傳感器， 44、風速傳感器，45、風向傳感器，46、中心控制模塊，47、通訊模塊，48、紅外光電開關(guān)，49、稱重傳感器，50、中心控制模塊，51、通訊模塊，52、通訊模塊，53、紅外光電開關(guān)，54、中心控制模塊，55、電磁氣閥，56、分群門氣缸，57、通訊模塊，58、補飼控制模塊，59、電機驅(qū)動模塊， 60、步進電機，61、放料絞龍。
具體實施方式
下面以非限定性的實施例說明本發(fā)明的實施方式
一種奶牛數(shù)字化精準養(yǎng)殖系統(tǒng)，如圖1所示，包括一運行有專家系統(tǒng)的服務(wù)器11， 服務(wù)器11輸入端連接有N個牛奶計量裝置2、N個采食計量裝置5、一個體重稱量裝置7、一個體況自動評定裝置8和一個環(huán)境測控裝置10，其輸出端連接有一個智能補飼裝置14和一個自動分群裝置15，服務(wù)器11還連接有多個PC客戶端12和手持終端13。每個牛奶計量裝置2分別連接有一牛奶成分檢測裝置3和一 RFID計步識別裝置1，并且與這兩個裝置之間是雙向通訊。每個采食計量裝置5、體重稱量裝置7和體況自動評定裝置9分別連接有一個RFID計步識別裝置4、6、8，且與計步識別裝置之間是雙向通訊。環(huán)境測控裝置10輸出端連接有風扇控制開關(guān)16和噴淋控制磁閥17。如圖2所示，所述RFID計步識別裝置1、4、6、 8包括無線通訊連接的計步識別器和RFID讀卡器，RFID讀卡器與其他裝置連接，將從計步識別器獲得的奶牛運動狀況和身份信息傳輸給其他裝置，其中計步識別器包括一控制模塊19、與控制模塊輸入端連接的運動檢測模塊18和與控制模塊雙向連接的無線通訊模塊20，所述RFID讀卡器包括一控制模塊22、與控制模塊雙向連接的無線通訊模塊21和有線通訊模塊23，有線通訊模塊負責與其他裝置連接，傳輸奶牛信息。如圖3所示，所述牛奶計量裝置2包括擠奶控制器31和牛奶計量器對，其中擠奶控制器31包括一中心控制模塊28，中心控制模塊觀通過驅(qū)動控制模塊沈與牛奶計量器M連接，用于控制牛奶計量器，牛奶計量器M輸出端通過數(shù)據(jù)測量模塊25與中心控制模塊觀連接，將測得的擠奶量數(shù)據(jù)傳輸回中心控制模塊；中心控制模塊觀還連接有鍵盤控制模塊四和顯示控制模塊27，中心控制模塊28通過通訊模塊30與服務(wù)器11輸入端連接、與RFID計步識別裝置1雙向連接。如圖4所示，所述的牛奶成分檢測裝置3包括用于采集牛奶紅外光譜信息的紅外光學(xué)檢測模塊32、用于預(yù)處理紅外光譜信息的信號調(diào)理模塊33以及與信號調(diào)理模塊33連接的用于計算牛奶成分含量的中心處理模塊34，中心處理模塊34輸出端通過通訊模塊35與擠奶控制器31雙向連接，接收控制信號并向其發(fā)送牛奶成分數(shù)據(jù)。如圖5所示，所述采食計量裝置 5包括一稱重傳感器36及與稱重傳感器連接的中心控制模塊37，中心控制模塊37通過通訊模塊38與服務(wù)器11輸入端連接、與RFID計步識別裝置4雙向連接，稱重傳感器36安裝在食槽下方，用于測量食槽和食槽內(nèi)飼料的重量。如圖6所示，所述體況自動評定裝置9包括一用于拍攝奶牛身體特征的攝像機39及用于控制攝像機拍攝的中心控制模塊40，中心控制模塊40通過通訊模塊41與服務(wù)器11輸入端連接、與RFID計步識別裝置8雙向連接， 中心控制模塊將奶牛身份信息及拍得的照片傳輸給服務(wù)器，由服務(wù)器自動評定奶牛的體況分值。如圖7所示，所述環(huán)境測控裝置10包括一中心控制模塊46，中心控制模塊46輸入端連接有溫度傳感器42、濕度傳感器43、風速傳感器44和風向傳感器45，其輸出端與風扇控制開關(guān)16和噴淋控制磁閥17連接，中心控制模塊46通過通訊模塊47與服務(wù)器11輸入端連接。如圖8所示，所述體重稱量裝置7包括中心控制模塊50、與中心控制模塊輸入端連接的紅外光電開關(guān)48和與中心控制模塊輸入輸出端連接的稱重傳感器49，中心控制模塊 50通過通訊模塊51與服務(wù)器11輸入端連接、與RFID計步識別器6雙向連接，紅外光電開關(guān)檢測奶牛通過信號傳輸給控制模塊，控制模塊啟動稱重傳感器檢測奶牛體重，并接收奶牛身份信息，將檢測到的相應(yīng)奶牛的體重數(shù)據(jù)傳輸給服務(wù)器。如圖9所示，所述自動分群裝置15包括中心控制模塊54、與中心控制模塊輸入端連接的紅外光電開關(guān)53及與中心控制模塊輸出端連接的電磁氣閥55，電磁氣閥55輸出端連接分群門氣缸56，中心控制模塊M 通過通訊模塊52與服務(wù)器11輸出端連接，接收服務(wù)器的指令。紅外光電開關(guān)檢測奶牛通過信號，中心控制模塊接收服務(wù)器指令，按照指令控制電磁氣閥通斷，從而控制氣缸動作的方向，啟閉相應(yīng)的分群通道進行分群。如圖10所示，所述智能補飼裝置14包括一通過通訊模，57與服務(wù)器11輸出端連接的補飼控制模塊58，補飼控制模塊58輸出端通過N個電機驅(qū)動模塊59驅(qū)動N個步進電機60，每個步進電機60輸出端均連接有放料絞龍61，通過控制步進電機轉(zhuǎn)動的步數(shù)實現(xiàn)定量放料。
以上為本發(fā)明的較佳實施例，在具體實施時還可以根據(jù)牧場規(guī)模的需要在系統(tǒng)中設(shè)置多個體重稱量裝置、體況自動評定裝置、環(huán)境測控裝置、自動分群裝置和智能補飼裝置，對于他人改變裝置數(shù)量的變形均會落入本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.奶牛數(shù)字化精準養(yǎng)殖系統(tǒng)，包括運行有專家系統(tǒng)的服務(wù)器(11)、與服務(wù)器輸入端連接的牛奶計量裝置( 和體重稱量裝置(7)、與服務(wù)器輸出端連接的自動分群裝置(15)以及與服務(wù)器雙向通訊連接的PC客戶端(1 和手持終端(13)，其特征在于服務(wù)器輸入端還連接有采食計量裝置(5)、體況自動評定裝置(9)和環(huán)境測控裝置(10)，服務(wù)器輸出端還連接有智能補飼裝置(14)；所述牛奶計量裝置( 輸入輸出端分別連接有牛奶成分檢測裝置(3)和RFID計步識別裝置⑴連接，采食計量裝置(5)、體重稱量裝置(7)和體況自動評定裝置(9)的輸入輸出端均與一 RFID計步識別裝置連接，環(huán)境測控裝置(10)輸出端連接有風扇控制開關(guān)(16)和噴淋控制磁閥(17)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的奶牛數(shù)字化精準養(yǎng)殖系統(tǒng)，其特征在于所述的牛奶計量裝置( 包括擠奶控制器(31)和牛奶計量器(M)，其中擠奶控制器(31)包括一中心控制模塊(觀)，中心控制模塊08)通過驅(qū)動控制模塊06)與牛奶計量器04)連接，用于控制牛奶計量器，牛奶計量器04)輸出端通過數(shù)據(jù)測量模塊0 與中心控制模塊08)連接，將測得的擠奶量數(shù)據(jù)傳送回中心控制模塊；中心控制模塊08)還連接有鍵盤控制模塊09) 和顯示控制模塊(27)，中心控制模塊08)通過通訊模塊(30)與RFID計步識別裝置(1)和服務(wù)器(11)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的奶牛數(shù)字化精準養(yǎng)殖系統(tǒng)，其特征在于所述的牛奶成分檢測裝置(3)包括用于采集牛奶紅外光譜信息的紅外光學(xué)檢測模塊(32)、用于預(yù)處理紅外光譜信息的信號調(diào)理模塊(33)以及與信號調(diào)理模塊連接的用于計算牛奶成分含量的中心處理模塊(34)，中心處理模塊(34)輸出端通過通訊模塊(3 與擠奶控制器(31)連接，接收控制信號并向其發(fā)送牛奶成分數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的奶牛數(shù)字化精準養(yǎng)殖系統(tǒng)，其特征在于所述采食計量裝置( 包括一用于測定飼料和食槽重量的稱重傳感器(36)及與稱重傳感器連接的中心控制模塊(37)，中心控制模塊(37)通過通訊模塊(38)與服務(wù)器(11)、RFID計步識別裝置⑷連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的奶牛數(shù)字化精準養(yǎng)殖系統(tǒng)，其特征在于所述體況自動評定裝置(9)包括一用于拍攝奶牛身體特征的攝像機(39)及用于控制攝像機拍攝的中心控制模塊(40)，中心控制模塊(40)通過通訊模塊(41)與服務(wù)器(11)、RFID計步識別裝置(8)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的奶牛數(shù)字化精準養(yǎng)殖系統(tǒng)，其特征在于所述環(huán)境測控裝置 (10)包括一中心控制模塊G6)，中心控制模塊06)輸入端連接有溫度傳感器0 、濕度傳感器(43)、風速傳感器04)和風向傳感器(45)，其輸出端與風扇控制開關(guān)(16)和噴淋控制磁閥(17)連接，中心控制模塊06)通過通訊模塊07)與服務(wù)器(11)連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的奶牛數(shù)字化精準養(yǎng)殖系統(tǒng)，其特征在于所述智能補飼裝置(14)包括一通過通訊模塊(57)與服務(wù)器(11)輸出端連接的補飼控制模塊(58)，補飼控制模塊(58)輸出端通過電機驅(qū)動模塊(59)驅(qū)動步進電機(60)，步進電機(60)輸出端連接有放料絞龍(61)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種畜牧業(yè)養(yǎng)殖系統(tǒng)，尤其涉及一種奶牛數(shù)字化精準養(yǎng)殖系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括運行有專家系統(tǒng)的服務(wù)器，與服務(wù)器輸入端連接的牛奶計量裝置、體重稱量裝置、采食計量裝置、體況自動評定裝置和環(huán)境測控裝置，與服務(wù)器輸出端連接的自動分群裝置和智能補飼裝置以及與服務(wù)器雙向通訊連接的PC客戶端和手持終端，牛奶計量裝置與牛奶成分檢測裝置連接，每個牛奶計量裝置、采食計量裝置、體重稱量裝置和體況自動評定裝置的輸入輸出端均連接有RFID計步識別裝置，環(huán)境測控裝置輸出端連接有風扇控制開關(guān)和噴淋控制磁閥。本發(fā)明通過對各類數(shù)據(jù)的實時采集和精確計算，實現(xiàn)對奶牛各項基本信息的自動化實時監(jiān)控，達到了精準養(yǎng)殖的目的。
文檔編號G06K7/00GK102511441SQ20111030039
公開日2012年6月27日 申請日期2011年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月28日
發(fā)明者王中華 申請人:山東農(nóng)業(yè)大學(xué)