(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
飼料を貯蔵する飼料タンク内の飼料残量を測定する飼料残量測定装置であって、
前記飼料タンク内の空間部分に設置され、設置位置から前記飼料タンク内の内壁面または飼料面までの距離を、レーザー光を送受信する距離センサを用いて測定するタンク内距離測定手段と、
前記タンク内距離測定手段によって測定された距離データを基に、空間部分の大きさを算出する空間部分サイズ演算手段とを具備し、
前記タンク内距離測定手段は、前記飼料タンクの垂直断面内における測定範囲の角度を等分して決定される分解角θで規定される前記飼料タンクの内壁面または飼料面までの２点の距離Ｌ１、Ｌ２を所定位置において前記測定範囲内で各々測定し、
前記空間部分サイズ演算手段は、前記タンク内距離測定手段によって測定された２点の距離Ｌ１、Ｌ２と分解角θで特定される微小断面積を加算することで、空間部分の断面積を算出し、
前記飼料タンクが空であるときの空タンクの断面積ＳＡと、前記飼料タンクに一定量の飼料が投入された後の空間部分の断面積ＳＢとの差分で、該飼料の重量を除算することで得られる重量換算比率Ｋを予め算出して、前記空間部分サイズ演算手段に記憶させておき、
前記飼料タンクにおいて、前記タンク内距離測定手段により得られた測定値に基づいて、前記空間部分サイズ演算手段で算出された空間部分の断面積の測定値ＳＢ´を用いて、空タンクの断面積ＳＡと空間部分の断面積ＳＢ´との差分に重量換算比率Ｋを乗算することで実際の飼料重量Ｇを算出して飼料残量を測定することを特徴とする飼料残量測定装置。
【請求項２】
飼料を貯蔵する飼料タンク内の飼料残量を測定する飼料残量測定装置であって、
前記飼料タンク内の空間部分に設置され、設置位置から前記飼料タンク内の内壁面または飼料面までの距離を、レーザー光を送受信する距離センサを用いて測定するタンク内距離測定手段と、
前記タンク内距離測定手段によって測定された距離データを基に、空間部分の大きさを算出する空間部分サイズ演算手段とを具備し、
前記タンク内距離測定手段は、前記飼料タンクの垂直断面内における測定範囲の角度を等分して決定される分解角θで規定される前記飼料タンクの内壁面または飼料面までの２点の距離Ｌ１、Ｌ２を所定位置において前記測定範囲内で各々測定し、
前記空間部分サイズ演算手段は、前記タンク内距離測定手段によって測定された２点の距離Ｌ１、Ｌ２と分解角θで特定される微小断面積を算出してから空間部分の体積を算出し、
前記飼料タンクが空であるときの空タンクの体積ＶＡと、前記飼料タンクに一定量の飼料が投入された後の空間部分の体積ＶＢとの差分で、該飼料の重量を除算することで得られる密度ｄを予め算出して、前記空間部分サイズ演算手段に記憶させておき、
前記飼料タンクにおいて、前記タンク内距離測定手段により得られた測定値に基づいて、前記空間部分サイズ演算手段で算出された空間部分の体積の測定値ＶＢ´を用いて、空タンクの体積ＶＡと空間部分の体積ＶＢ´との差分に密度ｄを乗算することで実際の飼料重量Ｇを算出して飼料残量を測定することを特徴とする飼料残量測定装置。
【請求項３】
前記距離センサは、前記飼料タンク内の上部に配置され、前記飼料タンクの内壁面に貼り付けられる、または前記飼料タンクに設けられる取付ベースによって取り付けられることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の飼料残量測定装置。
【請求項４】
前記距離センサは、前記飼料タンクに固定され、照射した照射光を前記飼料タンク内の所定方向に走査して距離を測定することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の飼料残量測定装置。
【請求項５】
前記距離センサは、前記飼料タンクに取付ベースによって取り付けられ、前記距離センサまたは取付ベースを０°または９０°回転した位置で前記飼料タンク内に照射光を走査して距離を測定することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の飼料残量測定装置。
【請求項６】
前記距離センサは、前記飼料タンクに取付ベースによって取り付けられ、前記距離センサまたは取付ベースを原点位置から等角度ずつ回転させた各回転位置で前記飼料タンク内に照射光を走査して距離を測定することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の飼料残量測定装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の飼料残量測定装置は送受信部を具備し、ネットワークを通じて畜舎管理端末と接続されて、
該畜舎管理端末は、各畜舎に飼育されている家畜の繁殖用家畜情報、非繁殖用家畜情報を含む個体ごとの家畜管理情報の他に、該当する家畜が飼育される飼育環境を含む畜舎情報の一部として前記飼料残量測定装置による前記飼料タンクの飼料残量が送信されて一元管理することを特徴とする畜舎管理システム。
【請求項８】
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の飼料タンクに設置された前記タンク内距離測定手段は送受信部を具備し、ネットワークを通じて畜舎管理端末と接続され、該畜舎管理端末は前記空間部分サイズ演算手段を各々備えており、
前記畜舎管理端末には、各畜舎に飼育されている家畜の繁殖用家畜情報、非繁殖用家畜情報を含む個体ごとの家畜管理情報の他に、該当する家畜が飼育される飼育環境を含む畜舎情報を含むデータが入出力され、該畜舎情報の一部として前記タンク内距離測定手段から測定された測定データが前記ネットワークを通じて前記畜舎管理端末に送信されて前記空間部分サイズ演算手段によって前記飼料タンクの飼料残量が算出表示されることを特徴とする畜舎管理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、飼料を貯蔵する飼料タンク内にある飼料の飼料残量を計測する飼料残量測定装置および畜舎管理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
畜産業では、飼料タンクを用いて動物に与える飼料を貯蔵すると共に、餌の供給量や飼料タンク内の飼料の残量を測定して、飼料の管理をしている。タンク内の物質の重量を測定する装置として、ホッパ内の粗飼料の重量が重量センサによって検知される装置が特許文献１に記載されている。また、混合タンク内の物質の重量を、混合タンクに設けられたロードセルによって測定する装置が特許文献２に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−１４６７２号公報
【特許文献２】特開平１１−７５７１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
飼料タンクは高さが５ｍ近くあるものもあり、飼料タンクの投入口から目視によって飼料残量を測定するには危険であり、目視では大まかな体積は分かるものの、具体的な体積量、重量が分からずに不正確である。また、特許文献１に記載されたホッパは、重量を検知するため重量センサを介して吊り下げられているものである。飼料タンクを測定するために用いる従来の重量測定装置では、飼料タンクを吊り下げたり、ロードセルを設けるために飼料タンクを持ち上げたりする必要があり、作業が大掛かりになる上に、費用が掛かってしまう。また、飼料タンクからの飼料の搬送経路に小型のロードセルを設けた場合、一定量の飼料を計測してから飼料を搬送し、飼料タンク内の飼料の減少量を間接的に算出しているため、測定機構が複雑になる。
【０００５】
そこで本発明は上記課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、飼料タンクの飼料残量を正確に測定できると共に、測定装置を設置しやすくかつ設置費用を低く抑えることができる飼料残量測定装置およびこれを用いて畜舎の給餌量管理を効率よく行える畜舎管理システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するため、本発明の飼料残量測定装置は次の構成を備える。すなわち本発明は、飼料を貯蔵する飼料タンク内の飼料残量を測定する飼料残量測定装置であって、前記飼料タンク内の空間部分に設置され、設置位置から前記飼料タンク内の内壁面または飼料面までの距離を、レーザー光を送受信する距離センサを用いて測定するタンク内距離測定手段と、前記タンク内距離測定手段によって測定された距離データを基に、空間部分の大きさを算出する空間部分サイズ演算手段とを具備し、前記タンク内距離測定手段は、前記飼料タンクの垂直断面内における測定範囲の角度を等分して決定される分解角θで規定される前記飼料タンクの内壁面または飼料面までの２点の距離Ｌ１、Ｌ２を所定位置において前記測定範囲内で各々測定し、前記空間部分サイズ演算手段は、前記タンク内距離測定手段によって測定された２点の距離Ｌ１、Ｌ２と分解角θで特定される微小断面積を加算することで、空間部分の断面積を算出し、前記飼料タンクが空であるときの空タンクの断面積ＳＡと、前記飼料タンクに一定量の飼料が投入された後の空間部分の断面積ＳＢとの差分で、該飼料の重量を除算することで得られる重量換算比率Ｋを予め算出して、前記空間部分サイズ演算手段に記憶させておき、前記飼料タンクにおいて、前記タンク内距離測定手段により得られた測定値に基づいて、前記空間部分サイズ演算手段で算出された空間部分の断面積の測定値ＳＢ´を用いて、空タンクの断面積ＳＡと空間部分の断面積ＳＢ´との差分に重量換算比率Ｋを乗算することで実際の飼料重量Ｇを算出して飼料残量を測定することを特徴とする。この構成によれば、飼料タンク内のタンク内距離測定手段によって、距離を正確に測定し、この測定値を用いて、距離データを飼料重量に換算して飼料タンク内にある飼料残量を正確に測ることができる。また、飼料タンク内にタンク内距離測定手段を設ければよく、大掛かりな改変が不要で測定装置を設置しやすく、設置費用を低く抑えることができる。また、断面積の値から飼料の重量を正確に測定でき、飼育動物の飼料の摂取量を把握できる。また、飼料の在庫管理をして無駄を省くことができる。
【０００７】
上記の目的を達成するため、本発明の飼料残量測定装置は次の構成を備える。すなわち本発明は、飼料を貯蔵する飼料タンク内の飼料残量を測定する飼料残量測定装置であって、前記飼料タンク内の空間部分に設置され、設置位置から前記飼料タンク内の内壁面または飼料面までの距離を、レーザー光を送受信する距離センサを用いて測定するタンク内距離測定手段と、前記タンク内距離測定手段によって測定された距離データを基に、空間部分の大きさを算出する空間部分サイズ演算手段とを具備し、前記タンク内距離測定手段は、前記飼料タンクの垂直断面内における測定範囲の角度を等分して決定される分解角θで規定される前記飼料タンクの内壁面または飼料面までの２点の距離Ｌ１、Ｌ２を所定位置において前記測定範囲内で各々測定し、前記空間部分サイズ演算手段は、前記タンク内距離測定手段によって測定された２点の距離Ｌ１、Ｌ２と分解角θで特定される微小断面積を算出してから空間部分の体積を算出し、前記飼料タンクが空であるときの空タンクの体積ＶＡと、前記飼料タンクに一定量の飼料が投入された後の空間部分の体積ＶＢとの差分で、該飼料の重量を除算することで得られる密度ｄを予め算出して、前記空間部分サイズ演算手段に記憶させておき、前記飼料タンクにおいて、前記タンク内距離測定手段により得られた測定値に基づいて、前記空間部分サイズ演算手段で算出された空間部分の体積の測定値ＶＢ´を用いて、空タンクの体積ＶＡと空間部分の体積ＶＢ´との差分に密度ｄを乗算することで実際の飼料重量Ｇを算出して飼料残量を測定することを特徴とする。この構成によれば、空間部分サイズ演算手段によって体積を求め、体積を重量に換算する密度を乗算することで、飼料の重量を正確に測定することができる。
【０００８】
また、本発明において、前記距離センサは、前記飼料タンク内の上部に配置され、前記飼料タンクの内壁面に貼り付けられる、または前記飼料タンクに設けられる取付ベースによって取り付けられてもよい。これによれば、飼料タンク内の上部は、飼料の投入によって距離センサへの影響を受けにくい場所であり、飼料残量を正確に測ることができる。さらに、飼料タンクに飼料を投入するときも邪魔にならず、投入しやすい場所でもある。
【０００９】
また、本発明において、前記距離センサは、前記飼料タンクに固定され、照射した照射光を前記飼料タンク内の所定方向に走査して距離を測定してもよい。これによれば、距離センサを固定位置で測定しても飼料残量を正確に測定できる。
【００１０】
また、本発明において、前記距離センサは、前記飼料タンクに取付ベースによって取り付けられ、前記距離センサまたは取付ベースを０°または９０°回転した位置で前記飼料タンク内に照射光を走査して距離を測定してもよい。これによれば、角度を変えて飼料タンクの空間部分を２方向で測定し、飼料残量をより正確に測定できる。
【００１１】
また、本発明において、前記距離センサは、前記飼料タンクに取付ベースによって取り付けられ、前記距離センサまたは取付ベースを原点位置から等角度ずつ回転させた各回転位置で前記飼料タンク内に照射光を走査して距離を測定してもよい。これによれば、飼料タンクの空間部分を複数方向で測定して、飼料タンクの空間部分の大きさをさらに正確に測定して、飼料残量を測定することができる。
【００１３】
また、本発明において、前記タンク内距離測定手段は、３次元距離データを取得可能な測域センサであり、該測域センサを前記飼料タンクに組み付け、照射光を前記飼料タンク内で走査して３次元距離データを測定してもよい。飼料タンクを三次元で照射して、飼料タンク内の空間部分の体積を算出することができ、飼料の重量を正確に測定することができる。
【００１４】
上記の目的を達成するため、本発明の畜舎管理システムは次の構成を備える。すなわち、上記の飼料残量測定装置は送受信部を具備し、ネットワークを通じて畜舎管理端末と接続されて、該畜舎管理端末は、各畜舎に飼育されている家畜の繁殖用家畜情報、非繁殖用家畜情報を含む個体ごとの家畜管理情報の他に、該当する家畜が飼育される飼育環境を含む畜舎情報の一部として前記飼料残量測定装置による前記飼料タンクの飼料残量が送信されて一元管理することを特徴とする。この構成によれば、飼料残量測定装置によって測定された飼料残量のデータがネットワークを通じて送信され、畜舎管理端末において随時管理することができる。また、畜舎管理端末の処理を簡素化することができる。
【００１５】
上記の目的を達成するため、本発明の畜舎管理システムは次の構成を備える。すなわち、上記飼料タンクに設置された前記タンク内距離測定手段は送受信部を具備し、ネットワークを通じて畜舎管理端末と接続され、該畜舎管理端末は前記空間部分サイズ演算手段を各々備えており、前記畜舎管理端末には、各畜舎に飼育されている家畜の繁殖用家畜情報、非繁殖用家畜情報を含む個体ごとの家畜管理情報の他に、該当する家畜が飼育される飼育環境を含む畜舎情報を含むデータが入出力され、該畜舎情報の一部として前記タンク内距離測定手段から測定された測定データが前記ネットワークを通じて前記畜舎管理端末に送信されて前記空間部分サイズ演算手段によって前記飼料タンクの飼料残量が算出表示されることを特徴とする。この構成によれば、タンク内距離測定手段によって測定された距離データがネットワークを通じて送信され、畜舎管理端末において飼料タンク内の飼料残量を正確に演算して、随時測定することができる。よって飼料タンクに設置する測定手段の構成を小型化することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、飼料タンクの飼料残量を正確に測定できると共に、測定装置を設置しやすくかつ設置費用を低く抑えることができる飼料残量測定装置およびこれを用いて畜舎の給餌量管理を効率よく行える畜舎管理システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】飼料タンクの垂直断面図を示し、タンク内距離測定手段の飼料タンク内における設置位置の模式図である。
【図２】飼料タンクの飼料投入口およびタンク内距離測定手段であり、図１（ａ）に示した飼料タンクを上方から見たときの平面図の模式図である。
【図３】本実施形態の飼料残量測定装置を用いて空の飼料タンクを測定した結果である。（ａ）は、測定結果、（ｂ）は測定飼料タンクの外観図である。
【図４】本実施形態の飼料残量測定装置を用いて飼料が入った飼料タンクを測定した結果である。
【図５】本実施形態の畜舎管理システムの一例を示す説明図である。
【図６】本実施形態の畜舎管理システムの他の一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して、本実施形態に係る飼料残量測定装置およびこれを用いた畜舎管理システムを詳細に説明する。図１に飼料タンク１０の垂直断面図を示し、本実施形態の飼料残量測定装置、畜舎管理システムで用いるタンク内距離測定手段１２の飼料タンク１０内における設置位置の模式図を示す。図２に、飼料タンク１０の飼料投入口およびタンク内距離測定手段１２を示し、図１（ａ）に示したタンク内距離測定手段１２を設置位置において飼料タンク１０を上方から見たときの平面図の模式図を示す。なお、図１、図２は空タンクの場合を示し、一例としてセンサから光が照射された場合の照射光１４の進路を直線で示している。
【００１９】
本実施形態の飼料残量測定装置は、飼料を貯蔵する飼料タンク１０内の飼料残量を測定するものであり、飼料タンク１０内に設置されたタンク内距離測定手段１２を具備している。なお、本実施形態の飼料残量測定装置のタンク内距離測定手段１２の一例として、距離を検出する距離センサ１２を用いることができ、これ以降、タンク内距離測定手段１２について距離センサ１２と呼ぶことがある。距離センサ１２が設置される場所は、飼料が充填されない空間部分であり、設置場所は特に限定されないものの、飼料タンク１０内の上方であることが好ましい。例えば、距離センサ１２が飼料タンク１０の飼料投入口の中央に設けてもよく、飼料投入口の縁や飼料タンク１０の内壁面に貼り付けてもよく、飼料タンク１０の投入口から吊るした状態にして空間部分に設けてもよい。また、飼料タンク１０の形状は限定されないものの、横断面が円形である形状が好ましく、横断面が円形である円筒状、円錐台、円錐やこれらを組み合わせた形状が好ましい。
【００２０】
本実施形態の飼料残量測定装置の距離センサ１２は、距離センサ１２の設置位置から超音波やレーザー光等を照射して反射したものを読み取って、照射された場所までの距離を測定する。距離センサ１２によって測定する距離は、距離センサ１２から、飼料タンク１０の内壁面までである。すなわち、飼料タンク１０内の壁面までや飼料タンク１０内の底部にある飼料取出口まで、他にも飼料取出口に設けられる飼料の排出を妨げる仕切までである。また、飼料入りタンクの飼料がない部分、すなわち空間部分の距離を測定し、飼料タンク１０内に投入された飼料が沈降したときの飼料までの距離、すなわち飼料面までの距離を測定する。
【００２１】
本実施形態の飼料残量測定装置は、空間部分サイズ演算手段１８を有している。なお、本実施形態の飼料残量測定装置の空間部分サイズ演算手段１８の一例として、空間部分の大きさを算出する演算処理用コンピュータ１８を用いることができ、これ以降、空間部分サイズ演算手段１８について演算処理用コンピュータ１８と呼ぶことがある。演算処理用コンピュータ１８は、距離センサ１２によって測定された壁面や底部、飼料面までの距離である距離データを基にし、所定の計算方法によって処理されて距離データから空間部分の大きさを算出する。最後になお、空間部分サイズ演算手段１８は演算処理用コンピュータに限らず、コンピュータに供えられた演算処理する演算部であってもよい。
【００２２】
演算処理用コンピュータ１８は、距離センサ１２の結果である距離データを受信する手段を有し、受信した距離データを基にして空間部分の大きさを求める。そして、演算処理用コンピュータ１８は、距離センサ１２によって測定された壁面や底部までの距離である距離データを基にし、所定の計算方法によって処理されて飼料タンク１０が空であるときの空タンクの大きさＡを求める。飼料タンク１０に一定量の飼料が投入された後、演算処理用コンピュータ１８は、距離センサ１２によって算出された壁面や飼料面までの距離データを基にし、所定の計算方法によって処理されて飼料入りタンクの空間部分の大きさＢを求める。演算処理用コンピュータ１８によって算出される空タンクの大きさＡ、空間部分の大きさＢは、飼料残量を測定するために必要なものである。例えば、空タンクの断面積、空タンクの体積、飼料が充填されない空間部分の飼料入りタンクの断面積、飼料が充填されない空間部分の飼料入りタンクの体積である。
【００２３】
空タンクの大きさＡと、飼料が投入された後の空間部分の大きさＢとの差分で、飼料の重量を除算することで得られる重量換算比率Ｋを予め算出して、演算処理用コンピュータ１８に記憶させる。重量換算比率Ｋは、タンクの大きさ、すなわち断面積の値や体積の値を重量に換算する値である。実際の飼料残量を測定するには、飼料タンク１０において、距離センサ１２により得られた測定値に基づいて、演算処理用コンピュータ１８で算出された空間部分の大きさの測定値Ｂ´を用いる。空タンクの大きさＡと空間部分の大きさＢ´との差分は、実際の飼料タンク１０内に存在する飼料の大きさであり、これに重量換算比率Ｋを乗算することで実際の飼料重量Ｇを算出でき、飼料残量を測定できる。
【００２４】
本実施形態の飼料残量測定装置の距離センサ１２は、各種センサを用いることができる。また、照射するものは、電磁波、音波、光であればよく、飼料タンク１０内壁や飼料に照射して距離を測定できるものを用いる。本実施形態の距離センサ１２は、２次元の測域センサ、３次元の測域センサを用いることができる。２次元の測域センサは、設置位置から測定可能範囲で角度を変えながら光を照射し、同一面内を光が進んで飼料タンク１０内壁面に到達し、２次元のデータを測定できる。これにより、物体の距離、形状を測定できる。また、飼料タンク１０に飼料がある場合は、飼料まで照射光１４は到達する。飼料タンク１０に飼料がほぼ充填され、空間部分がわずかであっても２次元の測域センサの照査範囲が１６０°〜２００°であれば、飼料タンク１０の空間部分を照射して、距離データを網羅することができる。
【００２５】
距離センサ１２の設置場所は、飼料タンク１０内の上部に配置され、飼料タンク１０の内壁面に貼り付けられてもよく、飼料タンク１０に設けられる取付ベース１６によって取り付けられてもよい。設置場所の一例を図１に示し、（ａ）飼料タンク１０の開口部である飼料投入口の中央の他、（ｂ）飼料タンク１０の飼料投入口の縁や（ｃ）飼料タンク１０壁面に貼り付けてもよく、（ｄ）飼料タンク１０内に吊り下げてもよい。このとき、距離センサ１２は取付ベース１６を介して固定されている。また、図１（ｅ）、（ｆ）に示すように距離センサ１２を複数個設けてもよい。
【００２６】
また、距離センサ１２を飼料タンク１０に固定して照射した照射光１４を飼料タンク１０内の所定方向に走査して距離を測定してもよい。３次元距離データを取得可能な３次元の測域センサを用いた場合、測域センサを飼料タンク１０に固定して、全周囲方向に照射光１４を走査して飼料タンク１０内の距離を測定することができる。そして測定した飼料タンク１０の三次元の距離データを基にして、飼料タンク１０の飼料残量を正確に測定できる。２次元の測域センサを用いた場合、図２（ａ）に示すように、照射光１４の照射方向を垂直断面内で測定角度を変え、飼料タンク１０内の所定方向に走査して距離を測定してもよい。図２（ａ）は、飼料タンク１０を上方から見たときの模式図であり、距離センサ１２による照射は同一面内方向に走査される。
【００２７】
また、距離センサ１２は飼料タンク１０に取付ベース１６によって取り付けられ、距離センサ１２または取付ベース１６を０°または９０°回転した位置で飼料タンク１０内に照射光１４を走査して距離を測定してもよい。図２（ｂ）は、距離センサ１２が飼料タンク１０に取付ベース１６によって取り付けられ、距離センサ１２または取付ベース１６を、０°（実線）または９０°（点線）回転した位置で飼料タンク１０内に照射光１４を走査して距離を測定するものである。他にも距離センサ１２自体を０°または９０°回転させても同様に測定できる。０°と９０°の２点で走査することで、２面の２次元のデータを測定できる。この２面のデータを２つの断面積データとして、飼料重量に直接換算してもよく、空タンクの体積、飼料が充填されない空間部分の飼料入りタンクの体積に換算してから飼料重量に換算してもよい。
【００２８】
また、距離センサ１２は飼料タンク１０に取付ベース１６によって取り付けられ、距離センサ１２または取付ベース１６を原点位置から等角度ずつ回転させた各回転位置で飼料タンク１０内に照射光１４を走査して距離を測定してもよい。（ｃ）は、（ｂ）より回転角度を小さくして距離を測定するものである。回転させるには、取付ベース１６ごと回転させてもよく、距離センサ１２自体を回転させるために回転駆動するモーターなどの回転駆動部を設けてもよい。距離センサ１２または取付ベース１６を回転させて、測定される地点、面の数を増やすことで、飼料投入後や飼料排出による減少で飼料面に偏りや窪みがあったとしても、より正確に飼料面を測定でき、重量も測定できる。
【００２９】
（断面積の場合）
距離センサ１２によって算出される大きさが断面積であり、これらの断面積のデータを基に、演算処理用コンピュータ１８が飼料の重量を求める場合について述べる。この場合、重量と断面積の比であり、断面積を重量に換算する重量換算比率（重量換算データ）を予め求め、演算処理用コンピュータ１８に記憶させておく必要があり、予め投入される飼料の重量を測定するか、購入業者から購入重量を聞いておく必要がある。
【００３０】
断面積は、２辺の長さとその２辺に挟まれる角度で求められる三角形の面積Ｓの総和で求める。２辺の長さとその２辺に挟まれる角度は、距離センサ１２によって測定され、飼料タンク１０の垂直断面内における測定範囲の角度を等分して決定される分解角θで規定される飼料タンク１０の内壁面または飼料面まで測定する。図１に示す照射光１４のうち、距離センサ１２によって求められた２点の距離、照射光１４ａの長さをＬ１、照射光１４ｂの長さをＬ２とし、照射光１４ａと１４ｂの成す角度をθとし、測定範囲内で各々測定する。斜線部分の三角形の面積Ｓは、
Ｓ＝（Ｌ１×Ｌ２×ｓｉｎθ）／２
で求められる。このとき、θを小さくすることにより、照射光１４ａ、１４ｂ照射先の２点間の距離が短くなり、タンク内の壁面にほぼ沿って測定できるようになる。そして、θを小さくして分割した微小面積Ｓを加算して総和を求めて、飼料タンク１０の空間部分の形状に沿って断面積を求めることができる。
【００３１】
演算処理用コンピュータ１８の重量換算データＫの算出方法は、微小面積を加算して空間部分の断面積を算出し、飼料タンク１０内の飼料の有無時に各々算出した空間部分の断面積のデータから求める。すなわち空タンクの断面積データから、予め重量を把握した飼料が投入された後における飼料タンク１０の断面積データを減算する。空タンクの断面積をＳＡ、飼料タンク１０に投入した飼料の重量をＮ、飼料が投入された後の飼料タンク１０の空間部分の断面積をＳＢとする。このとき、飼料サイズ、すなわち飼料部分の断面積は（ＳＡ−ＳＢ）で求められる。そして重量換算データＫは、
Ｋ＝Ｎ／（ＳＡ−ＳＢ）
で表され、この重量換算比率Ｋを算出して演算処理用コンピュータ１８に記憶する。そして、飼料部分の断面積データ（飼料サイズデータ）に重量換算データＫを乗算して、飼料タンク１０内の実際の飼料重量Ｇを求めることができる。
【００３２】
（体積の場合）
距離センサ１２によって算出される大きさが体積であり、これらの体積のデータを基に、飼料の重量を求める場合について述べる。この場合、飼料の体積から重量に換算する重量換算比率、すなわち密度を予め求め、演算処理用コンピュータ１８に記憶させておく必要があり、予め投入される飼料の重量を測定するか、購入業者から購入重量を聞いておく必要がある。
【００３３】
体積を求める方法は複数あり、断面積を求めるときと同様にして求めた微小な三角形を回転させて体積を計算する方法、微小な円柱の体積を求めて積み重ねていき体積を計算する方法がある。その他、断面積をそのまま使い、予め求めておいた断面積を体積に換算する体積換算データを乗算して飼料重量を計算する方法が挙げられる。
【００３４】
演算処理用コンピュータ１８は、距離センサ１２によって測定された距離データを基に、飼料タンク１０内の飼料がないときの空間部分の体積データから、飼料があるときの空間部分の体積データを減算して飼料部分の体積データを求めることができる。密度データｄの算出方法は、空タンクの体積をＶＡ、飼料タンク１０に投入した飼料の重量をＮ、飼料が投入された後における飼料タンク１０の空間部分の体積をＶＢとする。このとき、飼料サイズ、すなわち飼料部分の体積は（ＶＡ−ＶＢ）で求められる。そして密度データｄは、
ｄ＝Ｎ／（ＶＡ−ＶＢ）
で表される。この密度ｄを記憶し、飼料部分の体積データに比重を乗算して、飼料タンク１０内の重量を求めることができる。
【００３５】
断面積を求める場合、体積を求める場合のいずれでも、θを小さくし、細かなステップで測定範囲を小さく分割している。このため、飼料が減少するときに、飼料タンク１０内の飼料部分と空間部分の境界が水平面と平行にならず、一方に偏ったり、中央部分が窪んでいたりしたとしても、境界面の形状に合わせて測定できる。
【００３６】
図３に、本実施形態の飼料残量測定装置を用いて空の飼料タンク１０を測定した結果を示し、（ａ）は、測定結果、（ｂ）は測定飼料タンクの外観図である。図４に、本実施形態の飼料残量測定装置を用いて飼料が入った飼料タンク１０を測定した結果を示す。この測定では、２次元の測域センサを用い、測定範囲を１８０°、７２０ステップとし、分解角θ＝０．２５°で測定したものである。２次元の測域センサは、固定したままで、１つの垂直断面を測定した。また、得られた距離データを基にして、断面積、体積を求めた。図３に示す空の飼料タンク１０では、距離センサ１２が飼料タンク１０の縦断面の内壁面に沿って各距離を測定し、この距離と分解角θを用いて断面積、体積を求めることができた。計測値が実際の値と異なる場合は、センサの照射位置と照射方向を固定しておけば、補正値を掛けて計測値を補正し、飼料が入ったタンクであっても補正値を用いて補正することができる。また、図４の飼料が入ったタンクでは、飼料面に沿って、各距離を測定することができた。
【００３７】
図５、図６に本実施形態の畜舎管理システムの説明図を示す。本実施形態の畜舎管理システムは、飼料タンク１０に設置される距離センサ１２とインターネットなどのネットワークを通じて接続される畜舎管理端末２０との間で通信して飼料タンク１０内の飼料残量を管理する飼料残量測定システムを備えている。本実施形態の飼料残量測定システムは、識別子により管理される家畜に関する畜産情報、該当する家畜が飼育される飼育環境を含む畜舎に関する畜舎情報を扱う、畜産・畜舎管理システムにおけるシステムの一つとして扱うことができる。
【００３８】
図５は、飼料残量測定装置がネットワークを通じて畜舎管理端末２０と接続されている場合であり、距離センサ１２と空間部分サイズ演算手段１８とが各々接続された場合を示す。この場合、飼料残量測定装置は送受信部を具備し、距離センサ１２で測定された距離データを基に、空間部分サイズ演算手段１８によって求められた計算結果である飼料残量を、ネットワークを通じて畜舎管理端末２０に送信する。このとき、畜舎管理端末２０は、各畜舎に飼育されている家畜の繁殖用家畜情報、非繁殖用家畜情報を含む個体ごとの家畜管理情報を管理していている。他に、畜舎管理端末２０は、該当する家畜が飼育される飼育環境を含む畜舎情報を管理し、その一部として飼料残量測定装置による飼料タンク１０の飼料残量が送信されて一元管理する。図５のように、飼料タンク１０内の距離を測定すると共に、受信した距離データを基にして飼料残量を算出した飼料残量データを、ネットワークを通じて畜舎管理端末２０に送信することができる。本実施形態の畜舎管理システムで管理される飼料タンク１０は、単数であってもよく、複数であってもよい。また、複数の場合は飼料タンク１０ごとに距離センサ１２を設ければよい。
【００３９】
図６は、空間部分サイズ演算手段１８が畜舎管理端末２０に具備された場合を示す。この場合、飼料タンク１０に設置された距離センサ１２は送受信部を具備し、ネットワークを通じて畜舎管理端末２０と接続され、畜舎管理端末２０は空間部分サイズ演算手段１８を各々備えている。畜舎管理端末２０には、各畜舎に飼育されている家畜の繁殖用家畜情報、非繁殖用家畜情報を含む個体ごとの家畜管理情報の他に、該当する家畜が飼育される飼育環境を含む畜舎情報を含むデータが入出力される。そして、畜舎情報の一部として飼料タンク１０内距離測定手段１２から測定された測定データがネットワークを通じて畜舎管理端末２０に送信されて空間部分サイズ演算手段１８によって飼料タンク１０の飼料残量が算出表示される。図６のように、空間部分サイズ演算手段１８が畜舎管理端末２０に具備されている場合、畜舎管理端末２０はネットワークを通じて距離センサ１２を制御して、飼料タンク１０内の距離を測定する。これと共に、ネットワークを通じて受信した距離データを基にして飼料残量を算出することができる。この場合も飼料タンク１０の数は限定されない。
【００４０】
本実施形態の畜舎管理システムでは、畜舎管理端末２０に、データを読み出したり、記憶したりするデータベースを具備してもよく、飼料残量データをデータベースに記憶して、読み出しできるようにしてもよい。これにより、数時間単位や１日単位での飼料の減少量を過去の飼料残量情報と照合して、飼料の減少量が少なければ家畜の健康状態が悪いことを把握でき、家畜の病気が発生するのを予測して、投薬による予防、治療が可能になる。また、数日先の飼料タンク１０内の飼料の残存量を予測でき、飼料の発注、受け入れ等の日付を予測でき、効率的な発注ができる。この畜舎管理システムでは、サーバー畜舎管理端末２０を設けてもよく、サーバー畜舎管理端末２０は、データを読み出したり、記憶したりするデータベースを具備し、飼料残量情報を含む各種情報はデータベースに記憶され、読み出し可能である。また、サーバー畜舎管理端末２０は、データベースを具備するＷｅｂアプリケーションを用いてもよい。
【００４１】
本実施形態の畜舎管理システムは、ネットワークを通じて複数の畜舎管理端末２０が管理されるサーバー畜舎管理端末２０を設けて、畜舎棟や農場ごとのように、管理する複数の飼料タンク１０をまとめて１つの単位として、複数単位のデータを管理してもよい。このようにすることで、管理棟をまとめたり、農場全体のデータをまとめたりしてデータを一元管理できる。また、家畜の種類によって分けられたものを単位としてもよい。
【００４２】
本実施形態の畜舎管理システムにより得られた飼料残量情報は、データベースに記憶された他の畜産情報、畜舎情報と共に扱うことができ、畜産情報の各データと畜舎情報のデータと、飼料残量データを結びつけてデータベースに記憶し、反映させることもできる。畜舎情報は畜舎の設備や飼育環境に関するデータが含まれ、温湿度を含む空調データと、電力使用量データと、水使用量データと、ガス使用量データ等が含まれる。一例として、家畜の成長具合を記憶させて、必要な飼料残量を算出することができる。また、畜舎内の空調と飼料減少量を連動させて最適な畜舎内の温度、湿度管理ができる。また、よりきめ細やかなコスト管理もできる。
【００４３】
飼料タンク１０は、屋外に設置され、飼料タンク１０内の温度が氷点下以下になることもあれば、５０℃近くになることもある。しかし、飼料タンク１０は、飼料が投入されるとき以外は、ふたがされていて、保管中の水分蒸発量はほとんどない。このため、飼料の比重や重量換算データは、ほとんど変動がないものとして扱うことができる。ただし、定期的に飼料の比重や重量換算データを収集して、校正しても構わない。
【符号の説明】
【００４４】
１０  飼料タンク
１２  タンク内距離測定手段（距離センサ）
１４、１４ａ、１４ｂ  照射光
１６  取付ベース
１８  空間部分サイズ演算手段（演算処理用コンピュータ）
２０  畜舎管理端末
Ｓ  三角形の面積
θ  分解角
【要約】
【課題】飼料タンクの飼料残量を正確に測定できると共に、測定装置を設置しやすくかつ設置費用を低く抑えることができる飼料残量測定装置およびこれを用いて畜舎の給餌量管理を効率よく行える畜舎管理システムを提供する。
【解決手段】本発明に係る飼料残量測定装置は、飼料タンク１０内の空間部分に設置され、飼料タンク１０内の距離を測定するタンク内距離測定手段１２と、タンク内距離測定手段１２によって測定された距離データを基に、空間部分の大きさを算出する空間部分サイズ演算手段１８とを具備し、重量換算比率Ｋを予め算出して、空間部分サイズ演算手段１８に記憶させておき、タンク内距離測定手段１２により得られた測定値に基づいて、空タンクの大きさＡと空間部分の大きさＢ´との差分に重量換算比率Ｋを乗算することで飼料残量を測定する。本発明の畜舎管理システムは、飼料残量測定装置を具備する。
【選択図】図３【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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