專利名稱:用于監(jiān)視動物是否出現(xiàn)在自然飼養(yǎng)環(huán)境中的通信系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本申請涉及通信系統(tǒng),尤其涉及用于識別和監(jiān)視動物的通信系統(tǒng)。
背景技術(shù):
頒發(fā)給Boice的美國專利第5,205,238號揭示了對動物施加可控壓力的技術(shù),該方法可以增強(qiáng)吃、喝、交配或類似行為。設(shè)備安裝在動物的一部分身體上,諸如尾巴,并且設(shè)備包括用于對身體部分施加可變壓力的裝置,以及自動控制壓力變化的裝置。設(shè)備包括一電子定時(shí)電路,例如微處理器,它能自動控制施加在動物上的壓力(和所得的壓力),并且可編程,以便隨時(shí)間改變壓力??梢詫λ訅毫Φ拇笮【幊蹋蛊潆S時(shí)間變化。這里將這種裝置稱為ABM裝置。
頒發(fā)給DIAMANT的美國專利第4,517,563號揭示了一種有源的發(fā)射機(jī)應(yīng)答器,它安裝在要識別的物體上。將被動的發(fā)射機(jī)應(yīng)答器設(shè)計(jì)成系在動物的脖子上,或者用一耳標(biāo)固定在耳朵邊。主動的發(fā)射機(jī)應(yīng)答器放在一固定位置,由主動發(fā)射機(jī)應(yīng)答器發(fā)出的能量激勵被動的發(fā)射機(jī)應(yīng)答器,從而作出響應(yīng)。
頒發(fā)給PORCHER的美國專利第4,535,557號揭示了一種用于標(biāo)識物體的標(biāo)牌,特別是用于對牛作標(biāo)記的耳夾。當(dāng)用一種特殊手套觸摸標(biāo)記時(shí),可以用便攜式電子設(shè)備獲取標(biāo)牌上的信息。
頒發(fā)給HAYES的美國專利第4,612,877號和第4,718,374號揭示了一種耳標(biāo),它包括一識別件和一固定件,位于動物耳朵的前面。電子信號接收裝置固定在水盆之類的物體附近,以便根據(jù)耳標(biāo)發(fā)出的信號識別畜欄內(nèi)的每頭動物。
頒發(fā)給HAYES的美國專利第4,617,876號揭示了一種動物識別和控制系統(tǒng),該系統(tǒng)在動物身上設(shè)置一個(gè)具有信號發(fā)送裝置的識別標(biāo)記,用于向位于水盆之類物體附近的信號接收裝置發(fā)送代碼信號。當(dāng)動物從水盆中飲水時(shí),自動測量動物的重量。
頒發(fā)給POLLACK的美國專利第4,854,328號揭示了一種動物監(jiān)視系統(tǒng),尤其關(guān)于一種證據(jù)檢測和發(fā)射裝置。接收機(jī)與耳標(biāo)之類的物體固定,提供溫度上升的聲音和/或視覺表示。發(fā)射機(jī)插入動物皮下或體腔內(nèi),用以檢測體溫。
頒發(fā)給GILES的美國專利第5,028,918號揭示了一種發(fā)射機(jī)應(yīng)答器,利用無線電波傳輸來識別牲畜等。發(fā)射機(jī)應(yīng)答器還可用于監(jiān)視運(yùn)行的功能,例如飼養(yǎng)、體溫和產(chǎn)奶等。
頒發(fā)給POIESZ的美國專利第5,105,763號揭示了一種用微型發(fā)射機(jī)應(yīng)答器從一定距離識別動物的方法,發(fā)射機(jī)應(yīng)答器采用可注射膠囊的形式,橫向植入頭前部的皮下。
頒發(fā)給HARMSEN的美國專利第5,309,864號揭示了一種用于飼養(yǎng)動物的方法和設(shè)備。位于飼養(yǎng)站的發(fā)射機(jī)/接收機(jī)產(chǎn)生一詢問電磁場,并接收來自每個(gè)動物的專用代碼,然后將該標(biāo)識碼發(fā)送給計(jì)算機(jī),計(jì)算機(jī)根據(jù)動物代碼操作飼養(yǎng)站,投入額外的飼料。
頒發(fā)給LEGRAIN的美國專利第5,320,067號揭示了一種飼養(yǎng)站的個(gè)體動物識別系統(tǒng),動物上的環(huán)套使站中的檢測電路閉合,從而可以識別動物。
頒發(fā)給WILLHAM的美國專利第5,322,034號揭示了一種電子牲畜記錄系統(tǒng),該系統(tǒng)將個(gè)體動物的標(biāo)識碼和行為數(shù)據(jù)存儲在動物攜帶的可編程電子識別碼和數(shù)據(jù)存儲模塊上。讀數(shù)和記錄裝置與模塊通信。
頒發(fā)給JOHNSON的美國專利第5,461,807號揭示了一種動物的耳標(biāo),耳標(biāo)中裝有一被動的電子發(fā)射機(jī)應(yīng)答器,用于通過低頻無線電波閱讀系統(tǒng)來識別動物。
頒發(fā)給CURKENDALL的美國專利第5,526,772號揭示了一種用植入動物腿上的電子發(fā)射機(jī)應(yīng)答器對牛和類似動物進(jìn)行電子識別的方法??梢员O(jiān)視和記錄諸如溫度、行為和主人等動物身份和特征的數(shù)據(jù)表示。
由位于Connecticut,Newington的American Radio Relay League出版的ARRL天線篇(第10版,1964年版權(quán),第186-188頁)討論了包括直接饋送天線和終端饋送天線的多波段天線。這些天線主要在諸如3.5和30兆赫茲之間的頻帶中工作。問題
上述Boice專利的一個(gè)問題是,它使用一個(gè)預(yù)定的定時(shí)響應(yīng)。當(dāng)動物正在進(jìn)食時(shí),它可以對該動物進(jìn)行刺激。
在現(xiàn)有技術(shù)中,使用飼養(yǎng)畜圈,當(dāng)動物接近該飼養(yǎng)畜圈時(shí),它截?cái)嘁还怆娛?,然后詢問動物的身份。這種系統(tǒng)一般對每個(gè)畜圈使用一個(gè)詢問響應(yīng)系統(tǒng)。牛必須訓(xùn)練成能走進(jìn)畜圈取食,并且如果畜圈中有多頭牛,那么可以通過爭搶進(jìn)入畜圈,這時(shí)畜圈形成一個(gè)非天然的飼養(yǎng)環(huán)境。用這種結(jié)構(gòu)使得出的研究結(jié)果值得懷疑。相應(yīng)地,它可以在諸如自由式畜舍環(huán)境等自然條件下監(jiān)視動物的飲食習(xí)慣。
現(xiàn)有技術(shù)中ABM裝置的另一個(gè)問題是,對動物施加壓力需要能量。在不需要時(shí)對動物進(jìn)行刺激會浪費(fèi)能量,造成用于運(yùn)行ABM裝置的能量損耗。
有些現(xiàn)有技術(shù)用射頻(RF)能量在動物和傳感器之間通信。RF能量輻射并長距離傳播,它可以成為一干涉源。另外,在某些環(huán)境中使用RF是不穩(wěn)定的。
現(xiàn)有技術(shù)中的系統(tǒng)需要用較長的時(shí)間檢測動物飲食習(xí)慣的變化,變化可以是由新的食譜、藥物或疾病引起。當(dāng)如現(xiàn)有技術(shù)中經(jīng)常進(jìn)行的那樣監(jiān)測重量增減時(shí),常常會發(fā)生這樣的情況,即直至動物疾病發(fā)展到不能治療的地步,才對生病的動物進(jìn)行檢測。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了可以克服現(xiàn)有技術(shù)中缺點(diǎn)的方法、設(shè)備、系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。當(dāng)動物接近一開放式飼料站(諸如在自由的畜舍或飼養(yǎng)環(huán)境中),利用小范圍的近場通信系統(tǒng)詢問動物攜帶的發(fā)射機(jī)應(yīng)答器(如耳標(biāo))。它還可以用來記錄動物通過門。保持并分析計(jì)算機(jī)記錄,從而提供關(guān)于每頭動物進(jìn)食習(xí)慣的信息。近場通信系統(tǒng)使用無端接線路或其它無端接傳導(dǎo)媒體向處于飼料槽附近的動物發(fā)射詢問信息,并接收返回的識別信息和動物的其它信息。當(dāng)檢測到動物出現(xiàn)時(shí),該系統(tǒng)可以激勵A(yù)BM單元。用這種方式,可以當(dāng)動物在天然設(shè)置中進(jìn)食時(shí),監(jiān)視和分析整群動物的狀況。
相對一個(gè)或多個(gè)飼料站定位動物的問題一般擴(kuò)展到鄰近定位中。鄰近定位的應(yīng)用發(fā)生在希望監(jiān)視病人的康復(fù)區(qū)域中。這種監(jiān)視所涉及的病人可能無法述說其本身的行為(諸如進(jìn)食或使用公用廁所設(shè)施)。還可應(yīng)用于那些患有阿耳茨海默氏病、抑郁癥或摔過跤的年長者??梢詫⒛M上述動物所帶耳標(biāo)的位置監(jiān)視標(biāo)記固定在病人所帶的識別手鐲或其它識別形式上。
在零售業(yè)中,希望檢測從商店拿走商品但未付款的情況。
在該應(yīng)用中,包含在諸如耳標(biāo)或識別手鐲等標(biāo)記中的發(fā)射機(jī)應(yīng)答器與動物、人或出售的商品相聯(lián)系。為了方便起見,將與一發(fā)射機(jī)應(yīng)答器相聯(lián)系的動物、人或產(chǎn)品統(tǒng)稱為“物體”。
本發(fā)明旨在提供一種用于檢測被賦予地址的物體是否存在,該方法包括以下步驟在無端接傳導(dǎo)媒體上發(fā)送一個(gè)或多個(gè)物體的地址;以及如果具有被發(fā)送地址的物體在無端接傳導(dǎo)媒體的一設(shè)定范圍內(nèi),那么檢測來自該物體的應(yīng)答。被賦予地址的物體可以是東西或動物。如果是動物,那么通過耳標(biāo)內(nèi)包含的電路發(fā)送應(yīng)答。如果動物裝有ABM單元,那么應(yīng)答用來激勵A(yù)BM單元。應(yīng)答可以包括動物正在進(jìn)食的表示。該表示可以由用來檢測動物進(jìn)食聲音的聲音識別電路來產(chǎn)生。傳導(dǎo)媒體可以是導(dǎo)線、飼料槽或任何其它的傳導(dǎo)物質(zhì)。它最好不要被一條接地的返回路徑所中斷。通過計(jì)算機(jī)接口將被發(fā)射的地址和相應(yīng)的響應(yīng)發(fā)送給計(jì)算機(jī)處理。
利用RF能量通過無線電通信鏈路或者通過無端接傳導(dǎo)媒體作出應(yīng)答。最好以冗余方式發(fā)送地址,并且當(dāng)在賦予地址的物體處正確接收到一些但非所有地址時(shí),認(rèn)為正確接收了地址。最好用頻移調(diào)制發(fā)送地址。應(yīng)答可以包括聲調(diào)或其它經(jīng)調(diào)制的信息。如果它包括聲調(diào),那么可用聲調(diào)的頻率表示電池的電平。
本發(fā)明還提供了用來檢測物體是否出現(xiàn)的設(shè)備,該設(shè)備包括了一地址發(fā)生器;一發(fā)射機(jī),用于通過傳導(dǎo)媒體發(fā)送來自地址發(fā)生器的地址;和一接收機(jī),它位于物體上,用于檢測來自傳導(dǎo)媒體的地址,并且如果具有被發(fā)送地址的物體在傳導(dǎo)媒體的一預(yù)定范圍內(nèi),那么返回一應(yīng)答。發(fā)射機(jī)以冗余方式連續(xù)地發(fā)送每個(gè)地址,并且當(dāng)正確接收到非全部地址時(shí),接收機(jī)返回一應(yīng)答。
如果物體攜帶諸如ABM單元等可激勵的裝置,那么應(yīng)答可以有選擇地激勵可激勵裝置。
本發(fā)明還提供一種用于檢測動物是否出現(xiàn)并且收集和分析動物信息的系統(tǒng),該系統(tǒng)包括一計(jì)算機(jī);一計(jì)算機(jī)接口;一發(fā)射機(jī),用于通過通信媒體將地址信息發(fā)送給動物,并且通過接口將地址信息發(fā)送給計(jì)算機(jī);和一應(yīng)答機(jī),至少位于一頭動物上,當(dāng)應(yīng)答機(jī)接收到其專用的地址,并且應(yīng)答機(jī)位于通信媒體的預(yù)定范圍內(nèi)時(shí),它向計(jì)算機(jī)提供應(yīng)答。
本發(fā)明還提供了一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品,該產(chǎn)品包括一存儲媒體;和一計(jì)算程序,它存儲在存儲媒體上,計(jì)算機(jī)程序包含一些指令,指令用于當(dāng)物體在一通過其發(fā)送地址的媒體的設(shè)定范圍內(nèi)時(shí),檢測來自一具有地址的物體的應(yīng)答。
本發(fā)明還提供了一種對動物施加刺激的方法,該方法包括以下步驟檢測動物是否接近一進(jìn)食區(qū)域;和當(dāng)動物接近距離小于一給定閾值時(shí),對動物施加壓力。
通過閱讀以下詳細(xì)描述,本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員將明了本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點(diǎn)。在描述中,僅僅通過說明實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的最佳方式來闡述本發(fā)明的較佳實(shí)施例。本發(fā)明可以有其它不同的實(shí)施方式,可以在各種方面進(jìn)行細(xì)節(jié)的改變,所有這些都不脫離本發(fā)明的范圍。因此,附圖和說明書都被視為是說明性的,不是限制性的。
附圖概述
圖1示出一開放式飼料槽,槽上安裝有本發(fā)明系統(tǒng),可以檢測動物的進(jìn)食情況。
圖2A是本發(fā)明一實(shí)施例的高級方框圖。
圖2B是本發(fā)明第二實(shí)施例的高級方框圖。
圖3是一方框圖,示出了圖2A和2B所示的鄰近地址發(fā)生器。
圖4A是一方框圖,示出了圖2A和2B所示的鄰近發(fā)送器。
圖4B示出了另一種把信息耦合到鄰近發(fā)送線路(未定線路)的方法。
圖5A是一方框圖,示出了圖2A和2B所示的耳標(biāo)應(yīng)答發(fā)射機(jī)。
圖5B是一方框圖,示出了圖2A和2B所示的另一種耳標(biāo)應(yīng)答發(fā)射機(jī)。
圖6A和6B示出了兩種可選擇的鄰近應(yīng)答接收機(jī),用于接收圖5A和5B所示耳標(biāo)應(yīng)答發(fā)射機(jī)發(fā)出的信號。
圖7是一方框圖,示出了圖2A和2B所示的ABM控制發(fā)射機(jī)。
圖8是一方框圖,示出了圖2A和2B所示的ABM接收機(jī)。
圖9是一方框圖,示出了圖2A和2B所示的接口。
圖10A,10B和10C是相對的定時(shí)圖,用于表示本發(fā)明在不同通信信道上的工作情況。
圖11例示了包含事務(wù)記錄的數(shù)據(jù)庫的組織結(jié)構(gòu)。
圖12例示了包含個(gè)體動物信息的數(shù)據(jù)庫的組織結(jié)構(gòu)。
圖13例示了包含動物最近狀態(tài)信息的數(shù)據(jù)庫的組織結(jié)構(gòu)。
圖14是一流程圖,例示了本發(fā)明的工作過程(主程序)。
圖15是一流程圖,示出了
圖14所示的檢查區(qū)域狀態(tài)的程序。
圖16是一流程圖,示出了
圖14所示的刺激檢查狀態(tài)的程序。
圖17是一流程圖,示出了
圖14所示的施加刺激的程序。
圖18是一流程圖,示出了
圖14所示的關(guān)于輸入食物、藥物或重量的進(jìn)入程序。
符號和術(shù)語以下詳細(xì)描述在計(jì)算機(jī)或計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行的程序過程。這些過程描述和表述是本領(lǐng)域技術(shù)人員向其他技術(shù)人員最有效地傳授其工作實(shí)質(zhì)所用的手段。
這里且在一般情況下,把過程看成是一個(gè)由許多步驟組成的自持序列,它能導(dǎo)出所需的結(jié)果。所述步驟要求對各種物理量進(jìn)行物理處理。盡管不是必須的,但物理量通常是能夠存儲、傳輸、合并、比較和處理的電信號或磁信號。主要因常用性的原因,有時(shí)將這些信號稱為位、值、單元、符號、特征、術(shù)語、數(shù)字等證明是方便的。但是,應(yīng)該注意,所有這些和類似的術(shù)語將與合適的物理量相關(guān)聯(lián),并且僅僅是賦予這些量的便利標(biāo)簽。
另外,處理通常是指諸如加或比較等方面,它們通常與操作人員進(jìn)行智力工作相聯(lián)系。在這里描述的形成本發(fā)明一部分的任何情況中,大多數(shù)情況下不需要或不希望人的這種作用;操作是機(jī)械操作。用于完成本發(fā)明工作的有用的機(jī)器包括一般用途的數(shù)字計(jì)算機(jī)或類似的裝置。
本發(fā)明還涉及完成這些工作的設(shè)備。該設(shè)備可以構(gòu)造成用于滿足特殊的需要,或者包括一普通計(jì)算機(jī),并用存儲在該計(jì)算機(jī)中的計(jì)算機(jī)程序來有選擇地激勵或重建。這里表述的過程不一定與一特定的計(jì)算機(jī)或其它設(shè)備相關(guān)。根據(jù)本文的原理,可以將各種一般用途的機(jī)器與所寫的程序一起使用,或者更方便的是,構(gòu)造更特殊的設(shè)備,來實(shí)現(xiàn)所需的方法步驟。對應(yīng)各種機(jī)器的所需結(jié)構(gòu)可在所寫的描述中了解到。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的較佳實(shí)施例
圖1示出了一開放式的飼料槽(120),飼料槽可以位于諸如自由的畜舍環(huán)境中,本發(fā)明的系統(tǒng)安裝在飼料槽上,用于檢測動物的飼養(yǎng)。給每個(gè)動物(例示了一頭奶牛)裝備一個(gè)耳標(biāo)130,耳標(biāo)包括發(fā)射機(jī)應(yīng)答器電路,用于對詢問作出回答。每個(gè)動物還裝備一個(gè)ABM單元140,在本例中,ABM單元裝在尾巴上。以下結(jié)合圖2A和2B,更詳細(xì)地描述系統(tǒng)100。系統(tǒng)以詢問應(yīng)答方式驅(qū)動沿飼料槽布置的無端接線路110,線路110僅在動物充分接近無端接線路110時(shí)才與耳標(biāo)130相互作用。當(dāng)在飼料槽120檢測到存在動物時(shí),系統(tǒng)還可以用RF激勵A(yù)BM單元。
圖2A是本發(fā)明一實(shí)施例的高級方框圖。在圖2中,鄰近地址發(fā)生器203將尋址信息傳送給鄰近發(fā)射機(jī)204,而鄰近發(fā)射機(jī)204則驅(qū)動鄰近傳送線路(有時(shí)稱為無端接線路)210,該驅(qū)動方式將在下文中再作描述。動物發(fā)射機(jī)應(yīng)答器230(諸如包含在動物的耳標(biāo)中)檢測在無端接線路上傳送的尋址信息,并且如圖2A所示,返回由鄰近應(yīng)答接收機(jī)206檢測到的RF響應(yīng)。來自鄰近地址發(fā)生器203的動物地址以及來自鄰近應(yīng)答接收機(jī)206的相應(yīng)回答被傳送到接口209,并將信息記錄在CPU201中。當(dāng)希望在動物進(jìn)食時(shí)對其進(jìn)行ABM刺激時(shí),可以響應(yīng)于動物在槽邊的檢測結(jié)果,激勵A(yù)BM控制發(fā)射機(jī)207,從而通過RF鏈路將命令發(fā)送給ABM接收機(jī)240。如圖中所標(biāo)注的,每個(gè)被討論的部分都將結(jié)合以后的附圖,作更詳細(xì)的描述。
圖2B是本發(fā)明第二實(shí)施例的高級方框圖。該實(shí)施例與圖2A所示實(shí)施例的主要區(qū)別在于,來自耳標(biāo)應(yīng)答發(fā)射機(jī)230的發(fā)射機(jī)應(yīng)答器響應(yīng)是通過鄰近傳送線路210載送的,并且由鄰近應(yīng)答接收機(jī)206A從該線路上檢測得到的。在其他方面,該附圖的工作情況與結(jié)合圖2A所討論的相同。
圖3是一方框圖,示出了圖2A和2B所示的鄰近地址發(fā)生器。時(shí)鐘320連續(xù)運(yùn)行,驅(qū)動二進(jìn)制計(jì)數(shù)器300。“遇N復(fù)位”電路310接收二進(jìn)制計(jì)數(shù)器在任何特定時(shí)刻的狀態(tài),并被設(shè)計(jì)成當(dāng)?shù)刂愤_(dá)到最高數(shù)字時(shí),觸發(fā)復(fù)位操作。因此,如果獸群有150頭動物,那么將遇N復(fù)位電路310設(shè)置成可以檢測對應(yīng)于150的二進(jìn)制狀態(tài),并且當(dāng)檢測到該狀態(tài)時(shí),使二進(jìn)制計(jì)數(shù)器復(fù)位,從0開始計(jì)數(shù)。因此,可以將地址數(shù)控制為對應(yīng)于被監(jiān)視的動物數(shù)目。二進(jìn)制計(jì)數(shù)器連續(xù)地并按順序輸出動物的地址。這些地址送到接口和編碼器330,編碼器330將數(shù)據(jù)提供給鄰近發(fā)射機(jī)。編碼器330在其輸入端獲取來自二進(jìn)制計(jì)數(shù)器的地址,并且用串行方式將地址連續(xù)發(fā)射四次。編碼器芯片330最好能從市場上買到,并能用于驅(qū)動車庫門鎖之類的裝置。它可以通過無線電小室(Radio Shack)來獲取。
圖4A是一方框圖,示出了圖2A和2B所示的鄰近發(fā)射機(jī)。來自鄰近發(fā)射機(jī)的數(shù)據(jù)通過線路400到達(dá),并施加到觸發(fā)器430上。自由運(yùn)行的100千赫茲石英振蕩器430的輸出被施加于選通脈沖放大器410的一個(gè)輸入端。它還二分頻,施加于選通脈沖放大器420的一個(gè)輸入端。當(dāng)來自鄰近發(fā)射機(jī)440的數(shù)據(jù)改變狀態(tài)時(shí),觸發(fā)器430隨之改變狀態(tài)。也就是說,例如當(dāng)來自鄰近發(fā)射機(jī)的數(shù)據(jù)為邏輯1狀態(tài)時(shí),“Q”輸出端為邏輯1而Q輸出端為邏輯0。另一方面,如果來自鄰近發(fā)射機(jī)的輸入為0,那么Q輸出端為0,而Q輸出端為1。用這種方式,施加在放大器450上的頻率根據(jù)來自鄰近發(fā)射機(jī)的輸入數(shù)據(jù)的邏輯狀態(tài)而變化。因此,100千赫茲石英振蕩器實(shí)質(zhì)上在100千赫茲狀態(tài)和50千赫茲狀態(tài)之間進(jìn)行頻移調(diào)制。此經(jīng)調(diào)頻的輸出施加到驅(qū)動器460上,而驅(qū)動器460驅(qū)動鄰近發(fā)送線路470(有時(shí)稱為無端接線路)。
無端接線路可按字義解。它沒有返回線,也不接地。由于不是往返路徑,所以無端接線路上幾乎沒有電流(如果有的話)。但是,線路上的電壓會改變,以跟蹤100千赫茲頻率或50千赫茲頻率。
圖4B示出了另一種將信息耦合到鄰近發(fā)送線路的方法。該方法使用變壓器耦合460,用于升高施加在無端接線路470上的電壓。
圖5A是一方框圖,示出了圖2A所示的耳標(biāo)應(yīng)答發(fā)射機(jī)。當(dāng)動物接近飼料槽時(shí),該動物也接近無端接線路500。耳標(biāo)中的調(diào)諧電路檢測場的變化,這種變化是由于如上所述在無端接線路上調(diào)制信息所產(chǎn)生的。調(diào)諧電路510的輸出施加到比較器515上,比較器515檢測無端接線路上的電壓何時(shí)處于100千赫茲,并提供諸如邏輯1等特定的輸出。如果無端接線路上的信號是為50千赫茲,那么對100千赫茲調(diào)諧電路510的響應(yīng)將大大減小,并低于比較器515的閾值,從而沒有輸出,也就是說,邏輯0將加到放大器520上。
對3/4解碼器芯片530編程,以便檢測特定動物的地址,例如用底部所示的開關(guān)連接。解碼器芯片530是與圖3所示的編碼器芯片330對應(yīng)的芯片。也就是說,一般成對購買芯片,一塊芯片構(gòu)成編碼器,另一塊構(gòu)造解碼器。當(dāng)接收到的地址中有3/4與設(shè)定地址對應(yīng)時(shí),解碼芯片530將在輸出端指示邏輯1。來自解碼器530的輸出用于激勵300兆赫茲發(fā)射機(jī)540,而300兆赫茲發(fā)射機(jī)540受聲調(diào)發(fā)生器或可選的調(diào)制器輸入500調(diào)制。
因此,當(dāng)動物靠近鄰近線路500時(shí),其耳標(biāo)將被詢問,然后耳標(biāo)將作出響應(yīng),通過天線560進(jìn)行頻率為300兆赫茲的發(fā)射,用聲調(diào)或可選的調(diào)制器輸入對發(fā)射進(jìn)行調(diào)制。如以下將詳細(xì)討論的,通過天線560返回的應(yīng)答將被檢測和用來表示動物接近飼養(yǎng)區(qū)的時(shí)間。
對于某些類型的研究,希望區(qū)別動物何時(shí)正在進(jìn)食,何時(shí)只是在飼料槽的旁邊。在這種情況下,用直接模擬聲音識別的方法,選擇性地使用聲音識別電路570,從而檢測動物進(jìn)食時(shí)發(fā)出的聲音,并將指示發(fā)送給中心系統(tǒng),用聲調(diào)或其它調(diào)制輸入表示動物正在進(jìn)食。聲調(diào)發(fā)生器還可用來確定電池的狀態(tài),其手段是對聲調(diào)發(fā)生器使用一壓敏振蕩器,并通過檢測振蕩器的頻率變化,檢測聲調(diào)發(fā)生器上的電壓何時(shí)降到某一點(diǎn)。
圖5B是一方框圖,示出了另一例圖2B所示的耳標(biāo)應(yīng)答發(fā)射機(jī)。在該實(shí)施例中,耳標(biāo)應(yīng)答發(fā)射機(jī)用無端接線路500將信號返回給中心系統(tǒng),而不是如圖5A所述的在返回路徑上用300兆赫茲發(fā)射機(jī)。110千赫茲振蕩器580為返回通信形成一分頻載波。也就是說,從位于無端接線路500中心的系統(tǒng)到耳標(biāo)的上行鏈路以100千赫茲的頻率出現(xiàn),而返回路徑以110千赫茲的頻率出現(xiàn)。差分放大器585用聲調(diào)或選擇性調(diào)制器輸入550對100千赫茲振蕩器的輸出進(jìn)行調(diào)制。然后,將調(diào)制器的輸出施加到驅(qū)動器590上,驅(qū)動器590通過例如電或磁耦合使無端接線路500中發(fā)生場變化。圖5B其余電路的工作情況與圖5A所討論的相同。
由所揭示的電路使用并獲得的近場耦合裝置被認(rèn)為主要是電場耦合類型。不希望將來自無端接線路的射頻能量輻射到圖5A和5B的100千赫茲調(diào)諧電路510.對于本發(fā)明,不需要遠(yuǎn)場輻射的優(yōu)點(diǎn)。另一方面,并不知道將無端接線路的能夠傳輸?shù)?00千赫茲調(diào)諧電路的正確機(jī)理。相信這是一種電場耦合。調(diào)節(jié)無端接線路上的電壓大小可以獲得一個(gè)容易控制的場,可以將該場精確調(diào)節(jié)在一閾值距離內(nèi),而在閾值距離之外,便收不到信號。一般調(diào)節(jié)范圍的下限為幾英寸,上限為15英尺。范圍依賴于加在無端接線路上的電壓。另一方面,故意不用的RF能量會傳播較長的距離。
圖6A和圖6B示出了兩種鄰近應(yīng)答接收機(jī),分別用于接收圖5A和圖5B所示耳標(biāo)應(yīng)答單元發(fā)出的信號。
在圖6A中,鄰近應(yīng)答接收機(jī)包括300兆赫茲接收機(jī)600,接收機(jī)600與聲調(diào)濾波器或解調(diào)器610耦連,而聲調(diào)濾波器或解調(diào)器610用于檢測是否存在聲調(diào)或接收到的數(shù)據(jù)。如下文將詳細(xì)討論的,使用聲調(diào)存在信號(PV)。
在圖6B中,用110千赫茲返回載波檢測器620監(jiān)視無端接線路110,并用相同的聲調(diào)濾波器或解調(diào)器610抽取聲調(diào)存在信號(PV)或接收到的數(shù)據(jù)輸出。
圖7是一方框圖,示出了圖2A和2B所示的ABM控制發(fā)射機(jī)。來自接口地址鎖存器的輸出施加在ABM地址鎖存器700上,將地址鎖存。用參照圖3中單元339描述的方式,通過300兆赫茲發(fā)射機(jī)720和天線730串行發(fā)送施加給編碼器710的地址。地址獲取輸入端AA觸發(fā)ABM地址鎖存器,鎖存地址,并且當(dāng)信號PV表示有動物時(shí),“與”門740促使編碼器710通過300兆赫茲發(fā)射機(jī)發(fā)射。
圖8是一方框圖,示出了圖2A和2B所示的ABM接收機(jī)。從中心系統(tǒng)向ABM單元進(jìn)行200兆赫茲發(fā)射,由此對裝置激勵,并在天線800處接收,然后施加到200兆赫茲接收機(jī)810上。單元820用結(jié)合圖5A中單元530所述的相同方式,對正被接收的地址解碼,并且當(dāng)接收到的地址是所涉及的動物地址時(shí),激勵定序器830,按編程方式接通ABM裝置840。
圖9是一方框圖,示出了圖2A和圖2B所示的接口。地址獲取信號產(chǎn)生接口地址鎖存??梢杂脠D3所示的計(jì)數(shù)4電路340產(chǎn)生地址獲取信號,或者用計(jì)算機(jī)直接產(chǎn)生。接口地址鎖存器900的輸出發(fā)送給圖7所示的ABM控制單元,并提供給計(jì)算機(jī)接口,從而允許計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析、監(jiān)視和控制。如圖9所示的例子,輸出端A0-A7形成一地址。線路AA形成地址獲取信號。線路PV通知計(jì)算機(jī),具有給定地址的動物出現(xiàn),并響應(yīng)于計(jì)算機(jī)的命令用發(fā)送線路激勵A(yù)BM。
圖10A、10B和10C是一些相對定時(shí)圖,用來說明本發(fā)明在不同通信信道上的工作情況。
圖10A示出了按每4個(gè)分組而產(chǎn)生的多個(gè)連續(xù)地址。也就是說,在150千赫茲的輸出線路(無端接的)上傳輸?shù)刂?,并在發(fā)送地址2之前對地址1重復(fù)4次。在圖3的復(fù)位單元310確定了地址數(shù)之后,序列開始重復(fù)。過程繼續(xù)下去。
圖10B示出了當(dāng)動物出現(xiàn)在鄰近檢測線路(無端接線路)的閾值距離之內(nèi)時(shí),如上所述,該動物通過無端接線路在300兆赫茲的RF載波上或110千赫茲的返回上發(fā)回一聲調(diào)。當(dāng)有動物出現(xiàn)時(shí),如
圖10B中A1處所示,返回一聲調(diào)或經(jīng)調(diào)制的輸入。在
圖10B所示的例子中,動物2沒有出現(xiàn),因此不會發(fā)送聲調(diào)脈沖或其他信息。
圖10C示出了當(dāng)一動物出現(xiàn)并希望激勵A(yù)BM時(shí),響應(yīng)于動物出現(xiàn)在飼料槽邊的檢測結(jié)果,激勵A(yù)BM。
以下將結(jié)合剩余的附圖,舉例說明上述設(shè)備的使用。
圖11例示了包含日志事務(wù)記錄的數(shù)據(jù)庫的組織結(jié)構(gòu)。盡管對監(jiān)視動物有重要意義的特殊事件會隨動物以及動物所處的特殊環(huán)境而變化,但本例假設(shè)在以下情況出現(xiàn)時(shí)都將產(chǎn)生事務(wù),即每次動物進(jìn)入?yún)^(qū)域N,每次動物離開區(qū)域N、每次開始刺激、每次刺激結(jié)束、當(dāng)對一特定動物改變其食譜時(shí)、當(dāng)給一特定動物服藥時(shí),以及當(dāng)給動物稱重量時(shí)等等。最好,將這類信息保存在一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)庫中,以下討論數(shù)據(jù)庫的一些例子。
圖11例示了包含日志事務(wù)記錄的數(shù)據(jù)庫的組織結(jié)構(gòu)。將所述類型的每項(xiàng)事務(wù)輸入到一事務(wù)記錄中。用
圖11所示的字段對事務(wù)記錄格式化。標(biāo)號1100是用于接收諸如地址等動物標(biāo)識符的字段。字段1110表示事務(wù)類型或所發(fā)生的事件。字段1120表示日期,而字段1130表示1110處事件的發(fā)生時(shí)間。字段1140用來記錄施加在動物上的最近的刺激壓力,而字段1150包含一刺激時(shí)間表,該時(shí)間表包括一些在此期間應(yīng)施加刺激的斷斷續(xù)續(xù)的日期和時(shí)間。字段1160用來接收普通的文本信息。
圖12例示了包含個(gè)體動物信息的數(shù)據(jù)庫的組織結(jié)構(gòu)。字段1200包括動物編號和名字。字段1210包含用來就該動物對控制電路進(jìn)行尋址的地址。字段1220包含動物類型。字段1230表示獲得動物的日期,而1240字段允許記錄附加信息。注意,為任何數(shù)據(jù)庫規(guī)定的特殊字段在一定程度上受應(yīng)用情況的驅(qū)使,并且字段的布置和字段的選擇應(yīng)該反映人對收集動物數(shù)據(jù)的需求。
圖13例示了包含動物最近狀態(tài)之信息的數(shù)據(jù)庫的組織結(jié)構(gòu)。字段1300是動物地址。字段1310-1320表示動物是否出現(xiàn)在最近讀取的特定區(qū)域中。字段1330描述了最近施加的刺激量(如果有的話),而字段1340記錄附加信息。
圖14是一流程圖,例示了用于控制本發(fā)明實(shí)施情況的過程。從圖9所示的接口單元中讀取當(dāng)前的動物地址(1400),并調(diào)用
圖15所示的檢測區(qū)域狀態(tài)子程序(1410)。當(dāng)該過程返回時(shí),調(diào)用
圖16所示的刺激檢測狀態(tài)子程序(1420)。當(dāng)該子程序返回時(shí),調(diào)用
圖17所示的施加刺激子程序(1430)。當(dāng)該子程序返回時(shí),調(diào)用如
圖18所述的關(guān)于輸入食物、藥物或重量事務(wù)的程序(1440)。
然后,過程反復(fù)進(jìn)行,從而在系統(tǒng)工作期間不斷運(yùn)行主程序。
圖15是一流程圖,示出了
圖14所示的檢測區(qū)域狀態(tài)子程序。該子程序?qū)嵸|(zhì)上是一個(gè)大的DO循環(huán),用于考查動物是否出現(xiàn)在一特定區(qū)域中。循環(huán)從標(biāo)號1500處開始,并從例如
圖13所述的當(dāng)前動物狀態(tài)數(shù)據(jù)庫中讀取動物進(jìn)入?yún)^(qū)域的狀態(tài)(1510)。如果在最近所讀中動物不在區(qū)域N內(nèi)(1520-是),但目前在區(qū)域N內(nèi)(1525-是),那么在日志中輸入進(jìn)入?yún)^(qū)域的事務(wù)記錄(1530),循環(huán)繼續(xù)。如果動物先前在區(qū)域N內(nèi)(1529-否)而目前不在區(qū)域N內(nèi)(1560-是),那么在日志中輸入離開區(qū)域的事務(wù)記錄。如果動物先前在區(qū)域N內(nèi)(1520-否),且仍在區(qū)域N內(nèi)(1560-否),那么循環(huán)繼續(xù)。在處理完所有區(qū)域后,結(jié)束DO循環(huán),子程序返回。
圖16是一流程圖,示出了
圖14所示刺激檢測狀態(tài)子程序。
圖16也是一個(gè)DO循環(huán)。對于每頭動物,采取以下步驟(1600)。從
圖13所示的數(shù)據(jù)庫中讀取動物先前的刺激狀態(tài)(1605),如果動物先前未受刺激(1610-是),并且動物目前受到刺激(當(dāng)前狀態(tài)=1),那么輸入開始刺激事務(wù),并激勵動物的ABM單元,從而對動物進(jìn)行(1630)刺激。如果動物先前受到刺激(1610-否),并且目前不再受刺激(1660-是),那么產(chǎn)生一結(jié)束刺激的事務(wù)記錄(1670),并終止刺激(1680)。如果動物原受到刺激(1610-否),并且動物繼續(xù)受到刺激(當(dāng)前狀態(tài)=1;1660-是),那么DO循環(huán)繼續(xù)。在檢測每頭動物之后,DO循環(huán)結(jié)束(1640),子程序返回(1650)。
圖17是一流程圖,示出了
圖14所示的施加刺激的子程序。檢查當(dāng)前日期/時(shí)間(1700),并且對于每段刺激時(shí)段,開始DO循環(huán)(1710)。DO循環(huán)檢查當(dāng)前日期是否在
圖11規(guī)定的刺激時(shí)段內(nèi)。如果當(dāng)前時(shí)間在該時(shí)段內(nèi),那么應(yīng)對動物施加刺激(1740),并且更新刺激狀態(tài)(1750)。當(dāng)檢查完所有刺激時(shí)段時(shí),結(jié)束DO循環(huán)(1760),子程序返回(1770)。
圖18是一流程圖,示出了
圖14所示的關(guān)于輸入食物、藥物或重量的子程序。首先,選擇輸入類型(1800),即是否輸入食譜、藥物或重量信息。如果是,那么在該記錄的注解字段中輸入文本信息(1820)。一旦輸入了信息,將其作為記錄存儲在如
圖11所示的數(shù)據(jù)庫的事務(wù)日志中(1830)。然后,過程返回(1840)。
用這種方式,通過硬件和軟件的結(jié)合,可以對動物行為進(jìn)行較好的監(jiān)視,并克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)。
本說明書僅描述了本發(fā)明的較佳實(shí)施例。如上所述,本發(fā)明應(yīng)該理解為可以在各種其它組合和環(huán)境下運(yùn)用,并能在這里所表述的發(fā)明概念的范圍內(nèi)進(jìn)行變化或修改。
權(quán)利要求
1.一種對帶標(biāo)記物體是否出現(xiàn)進(jìn)行鄰近檢測的方法,其特征在于,包括以下步驟a.在無端接傳導(dǎo)媒體上發(fā)送一個(gè)或多個(gè)物體的地址;b.如果具有被發(fā)送地址的物體標(biāo)記在所述無端接傳導(dǎo)媒體的一預(yù)定范圍內(nèi),那么檢測來自該標(biāo)記的應(yīng)答。
2.如權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,所述物體是一動物。
3.如權(quán)利要求2所述的方法,其特征在于,所述應(yīng)答由一耳標(biāo)應(yīng)答發(fā)送機(jī)發(fā)出。
4.如權(quán)利要求2所述的方法,其特征在于,所述動物裝有一ABM單元,所述應(yīng)答激勵所述ABM單元。
5.如權(quán)利要求2所述的方法,其特征在于,所述應(yīng)答包括表示動物在進(jìn)食。
6.如權(quán)利要求5所述的方法,其特征在于,所述表示由一聲音識別電路產(chǎn)生。
7.如權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,所述物體是一東西。
8.如權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,所述傳導(dǎo)媒體是一導(dǎo)線。
9.如權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,所述傳導(dǎo)媒體是一飼料槽。
10.如權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,將諸地址和應(yīng)答表示發(fā)送給計(jì)算機(jī),進(jìn)行處理。
11.如權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,用RF通過傳導(dǎo)媒體或IR鏈路發(fā)送所述應(yīng)答。
12.如權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,通過所述無端接傳導(dǎo)媒體發(fā)送所述應(yīng)答。
13.如權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,以冗余方式發(fā)送所述地址
14.如權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,用一加密的調(diào)制發(fā)送所述地址。
15.如權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,當(dāng)在物體處正確接收到一些但不是全部地址時(shí),發(fā)送所述應(yīng)答。
16.如權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,所述應(yīng)答包括一數(shù)據(jù)流。
17.如權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,所述應(yīng)答包括一聲調(diào),該聲調(diào)還表示電池的電平。
18.一種用于檢測物體是否出現(xiàn)的設(shè)備,其特征在于,包括a.一地址發(fā)生器;b.一發(fā)射機(jī),用于通過傳導(dǎo)媒體發(fā)送來自所述地址發(fā)生器的地址;和c.一接收機(jī),它位于所述物體上,用于檢測來自所述傳導(dǎo)媒體的所述地址,并且如果具有被發(fā)送地址的物體在所述傳導(dǎo)媒體的一預(yù)定范圍內(nèi),那么返回一應(yīng)答。
19.如權(quán)利要求18所述的設(shè)備,其特征在于,所述發(fā)射機(jī)以冗余方式發(fā)送每條地址。
20.如權(quán)利要求18所述的設(shè)備,其特征在于,當(dāng)正確接收到非所有地址時(shí),所述接收機(jī)返回一應(yīng)答。
21.如權(quán)利要求18所述的設(shè)備,其特征在于,所述發(fā)射機(jī)連續(xù)發(fā)送所有的地址。
22.如權(quán)利要求18所述的設(shè)備,其特征在于,一物體帶有一可激勵的裝置,并且所述應(yīng)答激勵所述可激勵的裝置。
23.一種用于檢測動物是否出現(xiàn)并且收集和分析所述動物信息的系統(tǒng),其特征在于,包括a.一計(jì)算機(jī);b.一計(jì)算機(jī)接口;c.一發(fā)射機(jī),用于通過通信媒體將地址信息發(fā)送給所述動物,并且通過所述接口將所述地址信息發(fā)送給所述計(jì)算機(jī);和d.一應(yīng)答機(jī),至少位于一頭動物上,當(dāng)所述應(yīng)答機(jī)接收到其專用的地址,并且所述應(yīng)答機(jī)位于所述通信媒體的預(yù)定范圍內(nèi)時(shí),它向所述計(jì)算機(jī)提供應(yīng)答。
24.如權(quán)利要求23所述的系統(tǒng),其特征在于,所述計(jì)算機(jī)響應(yīng)于所述應(yīng)答,激勵所述動物身上的裝置。
25.一計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品,其特征在于,包括a.一存儲媒體;和b.一計(jì)算程序,它存儲在所述存儲媒體上,所述計(jì)算機(jī)程序包含一些指令,所述指令用于當(dāng)物體在一通過其發(fā)送地址的媒體的設(shè)定范圍內(nèi)時(shí),檢測來自一具有地址的物體的應(yīng)答。
26.一種對動物施加刺激的方法,其特征在于,包括以下步驟a.檢測所述動物是否接近一進(jìn)食區(qū)域;和b.當(dāng)所述動物接近距離小于一給定閾值時(shí),對所述動物施加壓力。
27.如權(quán)利要求23所述的系統(tǒng),其特征在于,將所述計(jì)算機(jī)構(gòu)造成用于計(jì)算動物在飼料站的持續(xù)時(shí)間。
28.如權(quán)利要求23所述的系統(tǒng),其特征在于,將所述計(jì)算機(jī)構(gòu)造成用于確定動物實(shí)際進(jìn)食了多長時(shí)間。
29.如權(quán)利要求23所述的系統(tǒng),其特征在于,將所述計(jì)算機(jī)構(gòu)造成用于確定動物訪問飼料站的次數(shù)。
30.如權(quán)利要求29所述的系統(tǒng),其特征在于,將所述計(jì)算機(jī)構(gòu)造成用于計(jì)算在24小時(shí)內(nèi)訪問飼料站的次數(shù)。
31.如權(quán)利要求23所述的系統(tǒng),其特征在于,將所述計(jì)算機(jī)構(gòu)造成,通過確定動物進(jìn)入和離開飼料站時(shí)的飼料重量差,計(jì)算動物消耗的飼料量。
32.如權(quán)利要求8所述的方法,其特征在于,所述傳導(dǎo)裝置沿一飼料槽或水槽布置。
33.如權(quán)利要求8所述的方法,其特征在于,所述傳導(dǎo)裝置布置在一門的附近,用于檢測動物通過所述門。
34.如權(quán)利要求33所述的方法,其特征在于,僅當(dāng)動物在門內(nèi)時(shí),對一標(biāo)記進(jìn)行激勵。
35.如權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,所述應(yīng)答包括一數(shù)據(jù)流。
36.如權(quán)利要求35所述的方法,其特征在于,通過所述無端接傳導(dǎo)媒體發(fā)送所述應(yīng)答。
37.如權(quán)利要求35所述的方法,其特征在于,通過RF鏈路發(fā)送所述應(yīng)答。
38.如權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,發(fā)送一個(gè)或多個(gè)地址的所述步驟包括與所述一個(gè)或多個(gè)地址一起發(fā)送一數(shù)據(jù)流。
全文摘要
提供一種通信系統(tǒng),當(dāng)動物接近一無端接線路(110)時(shí),該系統(tǒng)可以對該動物攜帶的諸如耳標(biāo)等發(fā)射機(jī)應(yīng)答器(130)有選擇地尋址和檢測。使用諸如電場耦合等近場耦合,將無端接線路(110)上頻率載波所帶的地址與動物的發(fā)射機(jī)應(yīng)答器耦合。當(dāng)檢測到動物地址時(shí),動物的發(fā)射機(jī)應(yīng)答器(130)用帶有聲調(diào)的數(shù)據(jù)流或者以與無端接線路耦合的不同頻率信號作出應(yīng)答。使要發(fā)射的信號以及用于接收信號的接收機(jī)與動物身體相連,提高耦合作用。可以將無端接線路(110)沿農(nóng)業(yè)環(huán)境中的飼料槽/水槽(120)布置,以便檢測特定動物何時(shí)進(jìn)食,或者沿一門布置,從而檢測動物何時(shí)通過該門。
文檔編號A01K11/00GK1233148SQ97198847
公開日1999年10月27日 申請日期1997年9月12日 優(yōu)先權(quán)日1996年9月12日
發(fā)明者約翰·W·斯旦 申請人:生物-增強(qiáng)體系有限公司