用于测量禽类体温的系统
阅读说明：本技术 用于测量禽类体温的系统 (System for measuring body temperature of poultry ) 是由 依兰·哈拉克米 雪莉·德鲁扬 内腾·梅尔·霸奇隆 什洛莫·亚哈夫 于 2019-11-14 设计创作，主要内容包括：一种用于测量禽类的体温的装置,包括：(a)具有至少一个孔的外壳,该孔被构造为至少部分地将禽类的头部容纳在其中；(b)至少一个安装在外壳内的容器；至少一个容纳吸引剂的容器；(c)至少一个配置为用于获取热读数和计算禽类的体温的遥感仪器。遥感仪器和容纳吸引剂的容器交互设置,使得至少禽类的头部在遥感仪器的视场内。(An apparatus for measuring the body temperature of a bird, comprising: (a) a housing having at least one aperture configured to at least partially receive a head of a bird therein; (b) at least one container mounted within the housing; at least one container containing an attractant; (c) at least one remote sensing instrument configured for obtaining a thermal reading and calculating a body temperature of the bird. The remote sensing instrument and the container containing the attractant are interactively positioned such that at least the bird's head is within the field of view of the remote sensing instrument.)
技术领域
本发明总体上涉及用于测量禽类的体温的装置和方法。
背景技术
在过去的几十年里，肉用肉鸡的遗传选择取得了重大进展。由于饲料效率和代谢率的提高以及肉鸡产热量的增加，这些变化导致了快速生长。然而，在极端环境条件下，较差的变化导致了维持足够的动态稳态机制的能力低下。因此，肉鸡暴露于热应激会导致经济损失，这是由于达到销售重量所需的时间较长，从而导致较差的饲料转化率和总体较低的禽类肉生产效率。分布在农场空间中的传感器提供温度和湿度的平均值，因此，它们可能呈现关于肉鸡实际感觉的不正确信息。极端热条件可能会显着影响肉鸡和其他家畜的性能，从而损害动物福利并造成经济损失。尽管体内温度是最能反映禽类热状态的参数，但实际的和生理的障碍使其无法作为关于商业群的热状态的信息来源。红外热成像技术的进步已经实现了对皮肤表面温度的高精度、非接触和非侵入性测量。该技术能够获取有关动物热状态的可靠信息，从而改善对群体环境压力的诊断。
在本系统中自动实施一种使用热像仪进行面部温度评估的装置和方法(亚哈夫等，2005)。单只肉鸡的温度测量对于改善生产车间的气候控制系统具有重要意义(吉洛等，2012)。
禽类福利是在环境中，即在禽舍内的环境中测量的。因此，例如，根据图勒的建议，新孵化的小鸡需要32℃到35℃的环境温度，参见图勒R.，1999：禽类育肥的经验法则，在J.彼得森(编辑)的禽类业年鉴1999(斯图加特乌尔默出版社)第97页，并被引入本文作为参考。或者，通过侵入性方式，即通过使用小型直肠测温仪测量泄殖腔温度来检测禽类温度，参见当前可用的链接：https://www.hatchability.com/Chick-temperature.php，并在此引入作为参考。禽类的正常体温为41℃。在10℃至20℃或更高的环境温度下，禽类最舒适并且生长得更快。这些温度是在禽舍内部在鸟类级别上测量的温度。禽类可以耐受和适应20-25℃的温度，但是在该热应力以上是明显的。整个禽类身体的热分析是本领域已知的，参见马雷利S.P.等的“热成像，一种研究作为裸颈肉鸡福利指标的体温调节的非侵入性方法”(第十一届国际红外热成像定量信息会议，2012)，提供了广泛的温度变化。因此，禽舍中环境的间接温度测量是不准确的，并且比动物本身的温度低约20℃。这种间接和不准确的测量导致许多缺点，例如降低动物的福利。
发明CN107549049涉及一种自动笼养鸡健康状态监测装置，属于禽类养殖技术领域。实现了通过笼养鸡健康状态自动监测装置检测鸡个体的数量和体温来判断鸡个体健康状态的技术效果，避免了人工检查的漏检。根据实现技术效果的技术方案，该自动笼养鸡健康状态监测装置包括摄像机、热像仪、检测装置、图像处理模块、显示模块和报警器，其中摄像机和热像仪设置在检测装置上，摄像机的输出端和热像仪的输出端与图像处理模块电连接，图像处理模块的输出端与显示模块和报警器电连接。该自动笼养鸡健康状态监测装置可广泛应用于禽类饲养领域。
对于禽舍中禽类的直接的(即，动物的特定预定义器官)、局部的、可再现的、至少半连续的、非接触的和非侵入性的温度测量存在未满足的需要。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种用于测量禽类的体温的装置，该系统的特征在于：(a)一种外壳，其具有至少一个孔，该孔被构造成至少部分地将禽类的头部容纳在其中；(b)安装在所述外壳内的至少一个容器；所述至少一个容器容纳吸引剂；以及(c)至少一个遥感仪器，例如红外热传感器，被配置为用于获取热读数并计算禽类的体温。本发明的核心目的是提供一种遥感仪器和容纳吸引剂的容器，所述吸引剂交互设置，使得至少禽类的头部在所述遥感仪器的视场内。
本发明的另一个目的是提供包括至少一个壁和至少一个孔的外壳。
本发明的另一个目的是提供壁的部分是部分壁或完整壁，该壁的特征是网状的、实心的、透明的、柔性的、刚性的或半刚性的。
本发明的另一个目的是提供一种吸引剂，该吸引剂是食品内容物，该食品内容物选自由固体食物，液体食物及其组合构成的群组。
本发明的另一个目的是提供一种遥感仪器，该遥感仪器为热像仪。
本发明的另一个目的是提供包括可编程存储器单元的系统，该可编程存储器单元被配置为解译由所述传感器获取的读数。
本发明的另一个目的是提供包括处理器的系统，该处理器被编程为根据读数生成准确的体温测量值。
本发明的另一个目的是提供被配置为将体温测量值传送到计算机可读介质的处理器。
本发明的另一个目的是提供与所述禽类的眼睛和喙相邻的预定义表面。
本发明的目的是提供一种测量禽类体温的方法，该方法包括以下步骤：(a)为禽舍提供测量禽类体温的系统；(b)通过吸引剂吸引禽类，使得禽类的头部定位在容器内；(c)通过遥感仪器产生热读数；以及(d)根据获取的数据计算体温测量值。生成所述测量值的步骤由所述读数和所述读数内的每个像素的温度测量值的加权平均值提供。
本发明的另一个目的是提供一种为热像仪的遥感仪器。
本发明的另一个目的是提供从预定义表面获取的读数，所述预定义表面接近所述禽类的眼睛和喙。
本发明的另一个目的是提供进一步传送到计算机可读介质的读数。
本发明的一个目的是提供一种用于调节环境控制系统的系统。该系统包括：(a)至少一种用于测量禽类的体温装置；包括至少一个遥感仪器；(b)至少一个可编程存储单元，该存储单元被配置为对遥感仪器获取的读数进行解译；(c)至少一个处理器单元，该处理器被编程为从读数产生精确的温度测量值；(d)至少一个控制单元；该控制单元被编程为读取温度测量值并为生成用于气候控制系统的指令；以及(e)至少一个通信模块，该通信模块被配置为传送用于调节温度控制系统的指令。温度测量值是图像的以及图像内的每个数据点的温度测量值的加权平均值。
本发明的另一个目的是提供一种控制单元，该控制单元被配置为根据选自由以下组成的群组中的至少一个参数来调节所述禽舍的气候：(a)个体禽类的平均体温；(b)体温超出指定“舒适区”的禽类数量；以及(c)环境读数。
本发明的另一个目的是提供还包括至少一个环境控制系统的系统。
本发明的另一个目的是提供一种环境控制系统，该系统由选自空调、冷却垫、玻璃橱窗、加热器和通风机的技术群组中的至少一种技术组成。
本发明的另一个目的是提供一种通信模块，该通信模块被配置为调节所述禽舍的环境控制系统。
本发明的另一个目的是提供被配置为与附加的环境或禽类传感器通信的系统。
本发明的另一个目的是提供选自包括湿度、空气温度、光和禽类质量的群组技术的环境或禽类传感器。
本发明的另一个目的是提供一种系统，该系统被配置成识别个体禽类，该禽类放置头部以待测量。
本发明的另一个目的是提供使用接触或非接触技术识别的个体禽类，该技术选自射频识别(RFID)，、磁条、二维或三维条形码和生物识别组成的群组。
本发明的另一个目的是提供还包括配置成校准远程传感器的外部温度传感器的系统，该传感器选自由电阻温度计、热电偶或热敏电阻组成的群组。
本发明的另一个目的是提供由所述气候控制单元调节的满足2007年6月28日的欧洲理事会指令2007/43/EC的要求的气候。
本发明的另一个目的是提供一种调节禽舍内禽类体温的方法。上述方法包括以下步骤：(a)在所述禽舍中放置至少一个用于测量禽类体温的装置；(b)将至少一个禽类放置在禽舍中；(c)从至少一个系统获得温度测量值；(d)将所述测量结果传送至所述禽舍的气候控制系统；(e)通过连续测量禽舍中禽类的温度来调节所述禽舍的气候；(f)其中所述温度测量值是测量值和所述图像内的每个像素的测量值的加权平均值。
本发明的另一个目的是提供一种用于监测禽舍中的禽类体温的非侵入式系统(10)，其包括遥感热传感器(14)，所述遥感热传感器(14)被配置为获取所述禽类的特定预定器官(例如头部，喙)的直接热读数，从而提供局部的、可再现的、至少半连续的、非接触的和快速的热读数；所述精度在40℃至44℃的范围内小于2℃。
最后，本发明的另一个目的是提供一种在禽舍中提供禽类福利的方法，所述方法包括通过由遥感热传感器(14)获取所述禽类的特定预定器官(例如头部，喙)的局部直接热读数来监测禽类温度的步骤；所述传感器的精度在40℃至44℃的范围内小于2℃。
附图说明
图1是用于测量禽类温度的装置的示意图；
图2是用于测量禽类温度的方法的流程图；
图3是用于控制禽舍中的温度的系统的示意图；
图4是控制禽舍中的温度的方法的流程图；
图5是说明模型预测与记录器温度之间的相关性的图；以及
图6是说明面部温度和身体温度之间的相关性的图。
具体实施方式
本申请的目的是描述一种用于测量禽舍中禽类温度的系统。
在本申请中，术语“吸引剂”是指将禽类吸引到定位器内的特定位置的物质。吸引剂可以作用于声音、视觉或嗅觉。该物质可以是食物或产生诸如声音的信号的仪器。在一个优选的实施例中，吸引剂是特殊的食物，例如种子。吸引剂可以放置在支架或容器内，以更好地定位禽类的头部。根据吸引剂的类型，容器可以是硬的、实心的容器，例如杯子或异形步架。
在本发明中，术语“遥感仪器”是指被配置为在不接触的情况下获取关于禽类的数据的仪器。在一个优选实施例中，仪器是热像仪。
现在参考图1，图1提供了用于测量禽舍中禽类温度的系统(10)。该系统由具有至少一个开口(12)的外壳(11)构成。该开口被构造成诱导禽类将头部(17)放置在外壳(11)内并取食放置在容器(13)内的吸引剂(16)。固体和液体食物都在本发明的范围内。将遥感仪器(14)和容纳吸引剂(16)的容器(13)交互设置，使得禽类头部(17)在遥感仪器(14)的视场内，以便获得禽类的热读数。根据一个实施例，遥感仪器(14)是热像仪，该热像仪被配置为用于拍摄禽类头部靠近眼睛和喙的特定区域的至少一个图像。
在一个实施例中，该系统还包括外部温度传感器(18)，该外部温度传感器能够校准遥感仪器(14)。温度传感器选自由电阻温度计(例如PT100)、热电偶或热敏电阻组成的群组。校准是实时和/或间歇地进行的。
现在参考图2，图2提供了用于测量禽舍中禽类温度的方法(20)。外壳(21)设置在禽舍中。当禽类位于遥感仪器(22)的前面时，产生禽类的读数。所述遥感仪器被配置为获取单个禽类的多个读数。将读数输入到计算系统(23)中，该计算系统(23)被配置为对读数进行解码并产生体温测量值(24)。计算系统(23)通过使用读数的加权平均值和每个读数内的每个数据点的测量值的加权平均值，使用多个读数和每个读数内的多个数据点来生成测量值。
现在参考图3，图3示出了用于调节禽舍的环境条件的系统(100)。调节系统包括放置在禽舍(101)内的多个测量模块(102)。测量模块分布在整个禽舍中，以使得能够对禽舍中的禽类种群进行采样。测量模块(102)将读数传送到计算模块(103)。计算模块产生温度测量并调整放置在整个禽类舍中的环境控制单元(104)。在本发明的一个优选实施例中，环境控制系统是各种类型的空调、冷却垫、玻璃橱窗、加热器和通风机。在另一个优选的实施例中，禽舍的环境可以通过上面列出的各种技术的组合来调节。计算模块(103)被配置为从测量附加环境参数(例如空气温度、湿度等)的附加传感器(105)读取输入。
现在参考图4，图4提供了用于调节禽舍中温度的方法(200)。测量模块(201)与禽类一起放置在禽舍中。实施温度读取(202.i)，以及温度被计算(202.ii)并且传送到控制单元(203)。
控制单元(203)被配置为根据各种参数来调节禽舍气候：个体禽类的平均体温读数；体温在指定的“舒适区域”之外的禽类的数目；和环境读数。
在一些实施例中，控制单元使用所列出的参数的组合。
设置取决于许多变量，例如禽舍中的禽类种类、室外气候、季节等。
如果温度在最佳范围内，则不改变环境控制单元设置(204)。如果温度在最佳范围之外，则重新计算环境控制单元设置(205)。重复进行温度读数(202)、将测量值传送到控制器(203)和重置环境控制单元(204，205)的步骤，以实现对禽舍气候的连续调节。对气候控制的要求由2007年6月28日的欧洲理事会指令2007/43/EC规定。
实验表明，本发明的系统能够在没有人工干预的情况下感测生产场舍中的禽类体温并自动监测肉鸡库存。通过将温度记录器和RFID标签植入禽类内，对个体禽类的热图像和由记录器测量的相应体温进行配对。利用由记录器温度和匹配的热图像组成的成对数据集，建立了通过利用热图像来预测禽类的体温的模型。图5显示了面部温度与体温之间的相关性(R2＝0.923478)。如图6所示，模型结果证实了可以使用低成本的热像仪来测量体温。这一事实使得热商业化系统的未来发展成为可能。
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