具体实施方式

随着畜牧系统(例如，奶场、牛、绵羊和猪)变得更加集约化，生产者通常需要更大规模地管理牲畜，而可用劳动力、技能和资源往往有限。为此，许多农场使用实时定位系统RTLS。例如，专利申请US2010107985 A1公开了一种动物监测系统，包括用于在监测区内以三维形式单独标识和跟踪被标记动物的移动的RTLS。

本公开基于这样的认识，即由RTLS提供的位置数据也可以用于控制推挤闸门的操作。更具体地，本文提出使推挤闸门的控制系统基于由RTLS提供的位置数据找出在等候区域中的个体动物的位置并将所述位置数据用于控制与推挤闸门相关联的操作。通过还知道推挤闸门的位置，来自RTLS的信息可以用于以高效的方式控制与推挤闸门相关联的操作。在一些实施例中，位置数据还可以包括关于个体动物是否以及如何移动的信息，所述信息在决定如何操作推挤闸门时可能也是有用的。现在将参考附图描述基于从RTLS获得的位置数据而控制推挤闸门的原理。

图1示出了农场的从上方观察的示意性情形。所述农场包括目的地40——这里体现为挤奶室，以及等候区域30，所述目的地与所述等候区域之间有入口41。等候区域30(有时也称为等待区域、圈养栏(holding pen)等)用于容纳等待被挤奶的动物。允许一群动物10通过入口(未示出)进入等候区域30。挤奶室可以包括任何类型的批量挤奶系统，例如常规挤奶室、多个挤奶机器人、旋转挤奶平台等。通常，可以允许预定数目的动物10进入等候区域30，然后通往等候区域30的入口关闭。

动物10可以是任何任意类型的动物，例如家养动物。然而，本文提供的非限制性实例主要涉及非人的产乳和/或产肉动物，例如奶牛、山羊、绵羊、骆驼、奶水牛、牦牛等。

可以通过被布置成形成等候区域30的一侧的可移动推挤闸门20来调整等候区域30的大小。推挤闸门20可用以选择性地朝向和远离目的地40的入口41移动。当推挤闸门20朝向目的地40的入口41移动时，等候区域30的大小减小，而当推挤闸门20远离目的地40的入口41移动时，等候区域30的大小增大。可移动推挤闸门20可以相对于入口41沿着基本上平行于等候区域30的另外两个侧的轴线移动，并且可以例如搁置在沿着等候区域30的壁、地板或天花板的栏杆上。然而，可移动推挤闸门20可以替代地由在地板上运行的轮或以任何其它可行的方式支撑。在一些替代实施例中，可移动推挤闸门20可以布置在自主车辆上，被配置成引导动物10朝向目的地40的入口41。

致动器21，例如电动/气动/液压/发动机，可以被布置成使可移动推挤闸门20从起始位置(如图1所示)沿第一方向25朝向目的地40的入口41移动。由此促使动物10通过入口41进入目的地40。由控制单元100基于从RTLS 50接收到的数据而控制与推挤闸门20相关联的操作，如将结合所提出的方法(图3)的表达和图4到8的示意性情形进一步解释的。致动器21可以不同于控制单元100，但是可以经由有线或无线通信接口从控制单元100接收命令。

在一些实施例中，警告装置43被布置在推挤闸门20处，用于促使动物10朝向目的地40的入口41移动。警告装置43包括例如一个或多个铃铛、扬声器、振动器或光源。警告装置43被配置成向等候区域30中的一只或多只动物10发射可察觉的警告信号。警告信号例如是视觉信号、音频信号、振动信号、电信号或触觉信号。在一些实施例中，警告装置43被布置成使得警告信号可以指向一只或多只动物10。在一些实施例中，使用RTLS 50的标签51(图2)发射警告信号。例如，标签51可以被配置成生成尤其对于穿戴它的动物10来说可察觉的警告信号(例如，声音信号、振动或触觉信号)。警告装置43可以不同于控制单元100，但是可以经由有线或无线通信接口从控制单元100接收命令。

在一些实施例中，作为安全措施，可移动推挤闸门20可以包括布置在推挤闸门20上的压力传感器、接近度传感器等，其可以用作推挤闸门20的移动的紧急停止装置，以防止动物10挡路的情况。移动可以在预定或可配置时间段停止。由此可以避免动物10被推挤闸门20伤害或困在推挤闸门20中。紧急停止装置可以触发紧急警报器，从而引起养殖者的注意。

图2示出了可供所提出的方法和控制单元100使用的RTLS 50的实例。RTLS 50是一种已知类型的系统，用于使用附接到动物10的(主动或被动)标签51和从这些标签51接收无线信号的读取器54来实时跟踪例如动物10的对象的位置，以确定所述对象的位置。无线通信包含但不限于蜂窝式无线电、WiFi无线电、蓝牙无线电、蓝牙低功耗(BLE)无线电、超宽带(UWB)无线电或任何其它恰当的射频通信协议。读取器54的特定数目和放置将取决于被监测的跟踪区53(例如，农场)的大小和形状。

在一些实施例中，标签51还包括被配置成生成指示传感器的定向的数据的定向传感器，例如三轴加速度计组件或陀螺仪组件。标签51还可以包含其它传感器或部件，例如对象监测传感器。对象监测传感器可以包括温度计、心率监测器、振动传感器、照相机、麦克风或任何其它恰当的设备。

当使用RTLS 50时，使用本领域中已知的多点定位技术——例如使用到达时间差(TDOA)和接收信号强度指示器(RSSI)技术——来在跟踪区53内跟踪每一标签51的位置。为此，将来自读取器54的数据提供给控制系统52，所述控制系统实时确定每一标签51在跟踪区53中的瞬时位置。控制系统52可以实施为能够执行计算机应用程序(例如，软件程序)的基于计算机的系统。控制系统52的示例性应用程序包含实时定位功能，其被配置成确定标签51在跟踪区53内的二维或三维位置。控制系统52可以例如使用由三个或更多个读取器54提供的数据的三角测量来确定标签51的位置。

在一些实施例中，控制系统52被配置成确定标签51的移动，包含例如移动方向和移动量。在一些实施例中，控制系统52被配置成确定标签51的定向。在一些实施例中，控制系统52被配置成基于动物标签在监测区内的位置、移动和定向来区分穿戴标签51的动物10的不同活动。例如，可以确定静止水平，例如动物是睡觉、躺下、休息、停滞还是活跃。由控制系统52执行的对象监测功能、任何其它应用程序和操作系统可以存储在非暂时性计算机可读介质上，例如存储器。

控制系统52还可以具有一个或多个通信接口。通信接口可以包含例如调制解调器和/或网络接口卡。通信接口使控制系统52能够向其它计算设备发送数据和从其它计算设备接收数据，所述计算设备例如被配置成控制与推挤闸门20相关联的操作的控制单元100。并且，通信接口使控制系统52能够从读取器54或直接从标签51或者直接或经由另一通信网络接收消息和数据。通信网络可以是任何网络平台并且可以包含多个网络平台。示例性网络平台包含但不限于WiFi网络、蜂窝式网络等。

现将参考图3的流程图和图1的农场进一步详细描述所提出的技术。

图3中的流程图示出了用于控制自动推挤闸门20的方法，所述自动推挤闸门可用以形成等候区域30的一侧并相对于目的地40的入口41移动，以便使位于等候区域30中的动物10朝向目的地40移动。通常在一群动物10将被移动到目的地40(例如，挤奶室)以进行挤奶时执行所述方法。

所述方法可以实施为包括指令的计算机程序，所述指令在计算机(例如，控制单元100中的处理器101(图9))执行程序时使控制单元100执行所述方法。根据一些实施例，计算机程序存储在包括指令的计算机可读介质(例如，存储器或压缩光盘)中，所述指令在由计算机执行时使计算机执行所述方法。

为了控制可移动推挤闸门20的操作，所述方法可以包括多个步骤S1-S5。然而，这些步骤中的一些是可选的，用虚线示出，并且在一些实施例中可以单独执行。另外，可以按照与编号所建议的稍有不同的时间顺序来执行所描述的步骤。

所述方法包括从RTLS 50获得S1位置数据。位置数据限定位于等候区域30中的一只或多只动物10的个体位置。换句话说，使用通信接口103检索通常在RTLS 50中已经可用的信息。通常由控制单元100连续或重复地获得S1位置数据。在一些实施例中，除了个别位置之外，位置数据还包括一只或多只个体动物10的静止水平、移动、加速度和移动方向中的至少一个，如上文所描述。

除了位置数据之外，还必须知道推挤闸门20的位置。换句话说，所述方法进一步包括获得S2推挤闸门20的当前位置。在一些实施例中，推挤闸门20的当前位置是使用附接到推挤闸门20的RTLS标签(优选地末端处有两个，或者仅一个，然后推挤闸门的尺寸可以被添加到系统配置以实现更好的准确性)获得的。替代地，可以通过使用历史信息——例如控制电动机的运行时间或引擎速度——来推断推挤闸门20的位置来获得所述位置。也可以使用其它技术——例如定位技术——来获得推挤闸门20的位置。

当个体动物10的位置和推挤闸门20的位置已知时，可以计算不同的参数。例如，可以确定位于等候区域30中的动物的数目。

由于每一动物10的位置是已知的，因此还可以进行更高级的计算。例如，可以计算是否有任何动物10靠近推挤闸门20(例如，在限定的接近度内)，如果推挤闸门20移动，则所述动物可能会受伤。并且，可以确定入口41附近是否有足够数目的动物10，这意味着可以预期动物10均匀地流动通过入口41。换句话说，在一些实施例中，所述方法包括基于位置数据而确定S3a位于推挤闸门20的距离d1(图4)内和/或入口41的距离d2(图4)内的动物10的计数。因此，距离d1沿入口41的方向在推挤闸门20正前方的等候区域30中限定区域，如图4所示。以同样的方式，距离d2在入口41正前方的等候区域30中限定区域。距离d1和d2是例如一米或几米。

并且，可以计算等候区域30的一部分中的动物10的密度。等候区域的特定部分是例如等候区域的特定区域或整个等候区域。换句话说，可以确定等候区域30中或所述等候区域的特定部分中每单位面积的动物数目。替代地，可以分析动物的分布。所述分布基本上是由个体动物10在等候区域30中的位置形成的图案。可以分析分布和密度以找出动物在等候区域30中的位置。分布或密度还可以提供关于动物10是否有足够的空间来移动(如果被推动)或者所述动物是否有挡住彼此去路的风险的信息。总之，在一些实施例中，所述方法包括基于位置数据而确定S3b等候区域30内动物10的分布和/或等候区域30的一部分内动物的密度。

位置数据还可以用于确定动物如何移动。例如，随时间的推移研究个体位置。基于位置数据，可以确定个体动物10是否以及如何移动。另外，标签10中的定向传感器提供的数据可以指示特定动物的静止状态，例如所述动物是否躺下或是否有一段时间没有移动。静止水平对应于动物将(沿所需方向)移动的可能性。具有高度静止水平的动物(因为它面朝外或躺着)不太可能很快就移动。然而，可能期望只沿所需方向走了几步的动物很快就会移动得更远。换句话说，在一些实施例中，所述方法包括基于位置数据确定S4一只或多只动物10在等候区域30中的移动。

因此，可以多种方式分析位置数据以便确定如何以高效方式控制与推挤闸门20相关联的操作。可以限定一个或多个规则来控制操作。这些规则可以是可设定的(例如，由养殖者在用户界面中设定)、可配置的(例如，由软件或在安装推挤闸门20时配置)或预定义的。例如，养殖者可以基于动物10的个性设定规则。例如，可以配置或预定义例如距离d1和d2或上述密度值的参数。一般来说，可以适当地配置、设定或预定义用于控制推挤闸门20的所有参数。更具体地，所述方法进一步包括基于推挤闸门20的所获得位置和位置数据而控制S5与推挤闸门20相关联的操作。例如通过向致动器21或警告装置43发送控制信号或控制数据来控制与推挤闸门相关联的操作。控制信号或控制数据包括限定如何移动推挤闸门20或如何发射警告信号的信息。在一些实施例中，控制S5包括控制推挤闸门20的移动。例如，控制S5推挤闸门20的移动的加速度、速度或速度模式。换句话说，可以控制推挤闸门以不同方式移动，例如快速地移动或稳固地移动(例如，以恒定速度)或利用较小推动移动，这取决于个体动物定位在等候区域30中的方式。

还可以基于位置数据以高效方式控制警告信号的发射。例如，在不需要时可以根本不发射警告信号以避免给动物带来压力。在一些实施例中，警告信号仅针对需要被警告或提醒的那些动物。例如，如果(例如，使用标签51)发射触觉信号(例如，轻柔的振动或痒痒)，则可以仅将所述信号发射到一些动物10。换句话说，在一些实施例中，控制S5包括控制警告信号的发射，所述警告信号对于等候区域30中的一只或多只动物10是可察觉的。警告信号是视觉信号、音频信号、振动信号、电信号或触觉信号。

可以定义并组合多个不同的标准以基于位置数据而控制与推挤闸门20相关联的操作。例如，在一些实施例中，控制S5包括基于位于推挤闸门20的距离d1(图4)内的动物10的所确定计数而控制S5a操作。例如，如果距离d1内不存在动物10，则可以控制推挤闸门20以更高的速度移动。

例如，在一些实施例中，控制S5包括基于位于入口41的距离d2(图4)内的动物10的所确定计数而控制S5a操作。例如，如果入口41附近不存在动物10，则可以控制推挤闸门20来尝试也使用警告信号迫使动物10向前移动。

并且，如果一个人沿入口41的方向正站在推挤闸门20正前方，则推挤闸门20通常根本不应该移动，至少不应该沿所述入口的方向移动。如果动物10躺在等候区域30中，情况也是如此。换句话说，在一些实施例中，控制S5包括在使用实时定位系统50确定等候区域30中或推挤闸门20的距离d1内的人或具有特定静止水平的动物10的存在时减少、逆转或停止推挤闸门20的移动。

还可能需要确保动物10在被推挤闸门20击中之前总是被警告。当从位置数据已知推挤闸门的位置和动物10的位置时，可以预测击中。在一些实施例中，控制S5包括控制警告信号的发射，使得在动物被推挤闸门20击中之前，就发射动物10可察觉的警告信号。

在一些实施例中，控制包括基于所确定分布或密度而控制S5b与推挤闸门20相关联的操作。例如，当在等候区域30的一部分中存在许多(高于特定阈值的)动物10时，推挤闸门通常应该缓慢地移动，这是因为所述动物可能会阻止彼此快速移动。以此方式，动物10可以有时间改变位置或为彼此留出空间，同时朝着目的地40移动。换句话说，在一些实施例中，控制S5包括在动物的所确定密度高于第一值的情况下控制推挤闸门20以比所确定密度低于第一密度值的情况下的速度低的速度移动。

如果密度很高，可能最好不要移动推挤闸门，直到有更多动物进入目的地40。换句话说，在一些实施例中，控制S5包括在所确定密度达到第二密度值时避免移动推挤闸门20。

由于动物通过入口的流动通常非常重要，因此确保入口41处总是存在一个或多个动物提示可能很重要。换句话说，在一些实施例中，控制S5包括操作推挤闸门20使得在入口41的距离d2内总是存在特定计数的动物10。

控制与推挤闸门相关联的操作的另一种方式是研究动物10如何移动。一般来说，如果动物以所需方式或方向移动，则移动推挤闸门20或发射警告信号可能只会带来不必要的压力。换句话说，在一些实施例中，控制包括基于所确定移动而控制S5c与推挤闸门20相关联的操作。在一些实施例中，控制S5包括在所确定移动对应于所需移动时停止S5发射警告信号。

位置数据还可以用于确定所有(或大部分)动物10何时已进入目的地40。因此，在一些实施例中，控制S5包括在基于位置数据而确定等候区域30中的动物10的计数低于阈值时将推挤闸门20操作到默认位置。默认位置是例如反向位置。在一些实施例中，默认位置是升高的位置，这使得新的一群动物能够通过升高的推挤闸门20进入等候区域30。替代地，动物可以从等候区域30的特定入口(未示出)进入等候区域30，所述入口在反向位置中可用。换句话说，当等候区域30中不存在动物(即动物全部进入目的地)时，控制所述推挤闸门自动退到起始位置且让新的一群动物10进入。也可以使用RTLS来推断何时等候区域30已被填满以及何时适于开始新的推动周期，在所述周期中，新的一群动物将被移动到目的地。位置数据还可以用于在开始反向运动之前确定推挤闸门20后面是否存在任何对象，例如人。

图4示出了根据第一示例情形的位于具有可移动推挤闸门20的等候区域30中的动物。在此示例情形中，人11位于等候区域30中。然后控制推挤闸门20以响应于检测到穿戴特殊RTLS标签的人11靠近推挤闸门20(在其预定距离内)而停止或反转其移动。替代地，可以控制推挤闸门20以在动物10(相对于入口的方向)躺在其前面而没有尝试站起来的情况下停止推挤闸门20且发出系统警报。RTLS标签51可以在例如具有加速度计的情况下提供这种信息。

图5示出了根据第二示例情形的位于具有可移动推挤闸门20的等候区域30中的动物。在此示例情形中，推挤闸门20正前方不存在动物10。因此，推挤闸门20可以中速或高速稳固地(即，以恒定速度)移动，直到它接近位于更靠近目的地40的动物10。

图6示出了根据第三示例情形的位于具有可移动推挤闸门20的等候区域30中的动物。在此示例情形中，等候区域30非常密集(例如，密度高于阈值)。因此，可能根本不需要移动推挤闸门20，或者应非常平缓地移动推挤闸门，即以非常低的速度移动所述推挤闸门。

图7示出了根据第四示例情形的其中动物10位于具有可移动推挤闸门20的等候区域30中的实例。在此实例中，目的地40的正前方存在可用空间，但一群动物10位于推挤闸门20的正前方。然后可以控制推挤闸门20利用较小推动而半稳固地移动。换句话说，控制推挤闸门20以周期性速度模式移动。例如，推挤闸门以第一速度移动一小段时间，然后保持一段时间。此移动将迫使一群动物向前移动，同时为群前面的动物10留出移动时间，以便为后面的动物10提供空间，这是因为最后一行中的(接近推挤闸门20的)动物10可以被站在它们正前方的动物10阻止移动。并且，动物可能想要重新定位、相互等待、等待某头奶牛或重新调整它们的顺序，这需要一些时间和空间。在一些实施例中，推挤闸门20随着由警告装置43发射的警告信号(例如，铃铛)而依序移动。

图8示出了根据第五示例情形的位于具有可移动推挤闸门20的等候区域30中的动物10。在此示例情形中，推挤闸门20的正前方只有一只动物10，它前面有大量空间。在此情况下，由于没有其它动物妨碍动物10移动，因此可以控制推挤闸门20以中等速度(可能地利用铃铛按顺序)以恒定运动模式稳固地移动。

图9更详细地示出了控制单元100。控制单元10应被视为功能单元，其可以由一个或几个物理单元实施。换句话说，控制单元在一些实施例中是控制装置。控制单元100包括硬件和软件。例如，硬件是例如印刷电路板PCB上的各种电子部件。这些部件中最重要的通常是处理器101(例如，微处理器)以及存储器102(例如，EPROM或快闪存储器芯片)。软件(也称为固件)通常是在微控制器中运行的较低级别的软件代码。控制单元100包括用于与RTLS50通信的通信接口，例如I/O接口或其它通信总线。

控制单元100，或更具体地控制单元100的处理器101，被配置成执行图3中描述的方法的所有方面。这通常通过在控制单元100的处理器101中运行存储在存储器102中的计算机程序代码来完成。因此，控制单元100被配置成控制自动推挤闸门20。

更具体地，控制单元100被配置成从实时定位系统50获得位置数据，所述位置数据限定位于等候区域30中的一只或多只动物10的个体位置。

控制单元100还被配置成获得推挤闸门20的当前位置并且(使用致动器21和警告装置43，基于推挤闸门20的所获得位置和位置数据而控制与推挤闸门20相关联的操作。

在一些实施例中，控制单元100被配置成控制推挤闸门20的移动和/或等候区域30中的一只或多只动物10可察觉的警告信号的发射。

在一些实施例中，控制单元100被配置成控制推挤闸门20的移动的速度或速度模式。

在一些实施例中，控制单元100被配置成基于位置数据而确定位于推挤闸门20的距离d1内和/或入口41的距离d2内的动物10的计数，并且基于位于推挤闸门20的距离d1内和/或入口的距离d2内的动物10的所确定计数而控制所述操作。

在一些实施例中，控制单元100被配置成在使用实时定位系统50确定等候区域30中或推挤闸门20的距离d1内的人或具有特定静止水平的动物10的存在时减少、逆转或停止推挤闸门20的移动。

在一些实施例中，控制单元100被配置成控制警告信号的发射，使得在动物被推挤闸门20击中之前，就发射动物10可察觉的警告信号。

在一些实施例中，控制单元100被配置成基于位置数据而确定等候区域30内动物的分布和/或等候区域30的一部分内动物的密度，并且基于所确定分布或密度而控制与推挤闸门20相关联的操作。

在一些实施例中，控制单元100被配置成在动物的所确定密度高于第一值的情况下控制推挤闸门20以比所确定密度低于第一密度值的情况下的速度低的速度移动。

在一些实施例中，控制单元100被配置成在所确定密度达到第二密度值时使推挤闸门避免移动。

在一些实施例中，控制单元100被配置成控制与推挤闸门20相关联的操作，使得在入口41的距离d2内总是存在一定计数的动物10。

在一些实施例中，控制单元100被配置成基于位置数据而确定一只或多只动物10在等候区域30中的移动，并且基于所确定移动而控制与推挤闸门20相关联的操作。

在一些实施例中，控制单元100被配置成在基于位置数据而确定等候区域30中的动物10的计数低于阈值时控制与推挤闸门20相关联的操作到默认位置。

在一些实施例中，控制单元100被配置成在所确定移动对应于所需移动时停止发射警告信号。

在一些实施例中，控制单元100被配置成使用可配置、可设定或预定义的一个或多个规则来控制与推挤闸门20相关联的操作。

在如附图所示的实施例的描述中使用的术语不旨在限制所描述的方法；控制单元或计算机程序。在不脱离由所附权利要求限定的公开实施例的情况下，可以进行各种改变、替换和/或变更。

除非以其它方式明确陈述，否则如本文所使用的术语“或”应被解释为数学或，即，解释为包含性分离，而不是数学异或(XOR)。另外，除非以其它方式明确陈述，否则单数形式“一”、“一个”和“所述”将被解释为“至少一个”，因此也可能包括多个相同种类的实体。应进一步理解，术语“包含(includes)”、“包括(comprises)”、“包含(including)”和/或“包括(comprising)”指定所陈述的特征、动作、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或多个其它特征、动作、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其群组的存在或添加。例如处理器的单个单元可以满足权利要求书中所叙述的若干项目的功能。