(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
飼育場の建物における動物の通過する通路上に設置され、前記動物の移動する方向に配列された複数個の検出部を有する赤外線ラインセンサと、その赤外線ラインセンサに赤外線を集光する集光手段と、前記赤外線ラインセンサからの出力信号に所定の信号処理を行い、その信号が通過動物であることを示す信号であるか否かを判定し、更にその通過動物の移動方向を判定する信号判定手段と、その判定結果に基づいて、前記判定された移動方向毎に、前記通路を通過する前記動物の頭数を測定する頭数測定手段とを有する動物検知センサと、
その動物検知センサにより測定された通過頭数に基づいて、前記建物毎の前記動物の総頭数を算出し、各建物内の混雑の度合いを検知・判断する頭数計数手段と、
前記検知・判断の結果に基づいて、前記建物毎に、前記動物への給餌をそれぞれ制御する給餌制御手段とを備えた
ことを特徴とする動物頭数管理システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、赤外線センサを用いて動物の通過頭数を検知する動物検知センサを用いて家畜小屋等の建物内の総頭数を検知する動物頭数管理システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、牧場等の家畜小屋の建物内の動物の総頭数は牧場主が数えたり、その人の判断によって、その総頭数を決定していた。この個人的な、ある程度主観的な判断や、一つ一つ数えることのわずらわしさによって、正確に数えることが困難であり、総頭数にはかなりのばらつきが生じるものである。そのため、牧場内に多数の家畜小屋等の建物がある場合は、非常に混んでいる小屋もあれば、かなり空いている小屋もあって、また、与える餌の量にも大きなばらつきがあり、日々の動物の世話に大きな違いがあった。
【０００３】
最近、この動物の頭数を自動的に正確に検知することが強く要望されている。特に、正確に動物の総頭数を測定することができれば、各家畜小屋への動物の入場数を決定し、それによって、与える餌の量を自動的に決めることができ、ばらつきの差を少なくすることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のように、牧場等の家畜小屋の建物内の動物の総頭数を牧場主の判断でカウントすると、総頭数に個人差が生じ、また、各家畜小屋内への動物の入場数に大きなばらつきが生じ、さらに与える餌の量にも大きなばらつきが生じてしまうという課題がある。さらに、建物に入る動物の総頭数を一つ一つ数えることは、非常にわずらわしい煩雑な困難な手間のかかるものである。
【０００５】
また、毎日の効率的な牧場経営においては、動物の総頭数が毎日正確に把握できていないということは、与える餌や飼育の面でも大きな問題を有していることになる。
【０００６】
さらに、牧場の家畜小屋等の建物以外においても、動物の総頭数や混雑の割合の測定は感覚的なものであり、正確には測定できてないという課題がある。
【０００７】
本発明は、従来のこのような動物管理上の課題を考慮し、容易に信頼性の高い動物検知を低コストで行い、動物の通過頭数や建物内の混雑の度合を検知、判断して動物の管理が効率よくできる動物頭数管理システムを提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、飼育場の建物における動物の通過する通路上に設置され、前記動物の移動する方向に配列された複数個の検出部を有する赤外線ラインセンサと、その赤外線ラインセンサに赤外線を集光する集光手段と、前記赤外線ラインセンサからの出力信号に所定の信号処理を行い、その信号が通過動物であることを示す信号であるか否かを判定し、更にその通過動物の移動方向を判定する信号判定手段と、その判定結果に基づいて、前記判定された移動方向毎に、前記通路を通過する前記動物の頭数を測定する頭数測定手段とを有する動物検知センサと、
その動物検知センサにより測定された通過頭数に基づいて、前記建物毎の前記動物の総頭数を算出し、各建物内の混雑の度合いを検知・判断する頭数計数手段と、
前記検知・判断の結果に基づいて、前記建物毎に、前記動物への給餌をそれぞれ制御する給餌制御手段とを備えた
ことを特徴とする動物頭数管理システムである。
【０００９】
【００１０】
本発明は、赤外線ラインセンサが通過する動物からの赤外線を検出し、信号判定手段が、赤外線ラインセンサからの出力信号に所定の信号処理を行い、その信号が通過動物であることを示す信号であるか否かを判定し、更にその通過動物の移動方向を判定し、頭数測定手段が、その判定結果に基づいて、判定された移動方向毎に、通過動物の頭数を測定する。
【００１１】
また、本発明は、飼育場の家畜小屋等の建物における動物の通過する所定の通路上に請求項１の動物検知センサを設置することにより、その通路上を通過する動物の頭数を測定し、その測定された通過頭数に基づいて、頭数計数手段が、建物毎の動物の総頭数を算出し、各建物内の混雑の度合いを検知・判断する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明をその実施例を示す図面に基づいて説明する。
図１は、本発明にかかる実施例に用いられる動物検知センサに用いる焦電型赤外線センサの略示模式図である。すなわち、焦電型赤外線センサは、受光部を複数個ライン状に設けた焦電型の赤外線ラインセンサとしての焦電素子１１と、この焦電素子１１の前面に設けられた赤外線遮光板１２と、赤外線を焦電素子１１に集光するための集光手段としてのシリコン赤外線透過レンズ１３と、さらに、そのレンズ前面に設けられ、レンズ１３に入射する赤外線１７を断続的に遮断するチョッパー１４と、このチョッパー１４を回転させるためのブラシレスモータ１６から構成され、チョッパー１４はチョッパーシャフト１５を介してブラシレスモータ１６に機械的に接続されている。尚、ここでは図示していないが動物検知センサとしては、焦電素子１１からの出力信号に所定の信号処理を行い、動物の通過やその通過動物の移動方向を判定する信号判定手段と、その信号判定手段による判定結果に基づいて、各移動方向毎の動物通過頭数を測定する頭数測定手段とが設けられている。
【００１３】
一般に、赤外線発生源を検出する装置に使用される赤外線センサとしては、赤外線を光子としてとらえる量子型センサと、赤外線を電磁波として吸収して、素子の温度が上昇する熱作用の結果生じる素子の物性変化を利用する熱型センサの２種類が知られているが、前者については通常液体窒素等による冷却が必要なため、一般的には熱型センサが用いられている。熱型センサの中でも、焦電型赤外線センサは他に比べて感度が高いため、赤外線発生源検知には適している。しかし、焦電型赤外線センサは基本的には赤外線の変化を検出するものであるため、静止した赤外線発生源を検知しようとした場合、何等かの方法で赤外線が断続的にセンサ受光部に入射するように工夫する必要がある。通常は、スリット付き円板や平板等のチョッパーを回転あるいは振動させることにより、赤外線がセンサ受光部に断続入射（チョッピング）することを実現している。
【００１４】
従って、この図１で示した焦電型赤外線センサは焦電素子、赤外線透過広角レンズ、チョッパー等から構成されているので、コンパクト化が可能でありコスト的にも安く作製することができ、また、信頼性も高く、高精度に動物を検知することが可能である。尚、この焦電型赤外線センサの取り付けは、複数個の受光部の配列方向が動物の移動する方向と平行になるように取り付ける。又、動物を検知する場合に、センサ自体は回転させる必要がない。
【００１５】
次に、上記実施例の動物検知センサの動作について、図面を参照しながら説明する。
【００１６】
まず、焦電素子１１からの出力信号は、上述した信号判定手段の処理回路を用いて所定の信号処理が行われる。この信号処理は、動物を人から区別して検知できるようにするためや、太陽光等により赤外線センサの視野内における背景部の温度上昇による誤検知を防止するため等に必要な処理であり、センサ出力の大きさ、出力の時間的変化等が、動物に特有の体温、動き、サイズ等の信号に現れる特徴を利用すればよい。センサの下を通過している動物検知の様子を電気信号波形で示したものが図２である。図２において、（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ縦軸がセンサ出力値で、横軸がセンサ配列位置、すなわちポジションである。また、（ａ）から（ｄ）の変化は測定時間の変化を示している。（ａ）と（ｂ）においては、通路の左から一頭の小さな動物が来ており、右から大きな動物が来ている様子が判定できる。（ｃ）において、それらの動物達が交差したことがわかり、（ｄ）において、入れ替わったことがわかる。このようにして、信号判定手段によって動物の移動方向を判定する。
【００１７】
次に、頭数測定手段は、前述のように判定された結果に基づいて、何頭の動物がどちらに行ったかを計数し、移動方向毎の動物の通過頭数を測定する。
【００１８】
この動物検知センサのセンサ部を、牧場の家畜小屋３１の建物の出入口（あるいは通路）の上部に設置した時の様子を示す横から見た模式図が図３である。センサ部である焦電型赤外線センサ３３を動物３２の通過する通路や出入口の上部に設置することによって、赤外線検知領域の中へ動物３２が移動すると、その動物３２を検知することができる。その結果、動物検知センサによって、各家畜小屋内の動物３２の総頭数を測定することができる。
【００１９】
ここで、この焦電型赤外線センサのチョッピング機構を１０Ｈｚ以上（特に１０Ｈｚ〜１００Ｈｚの範囲が望ましい）にすることによって、より高速により正確に高精度に動物検知を行うことができる。あるいは又、通過動物を検知するので、チョッパーをなくすこともでき、その場合は、チョッパーによる発熱を抑制することができ、正確な動物検知が可能となる。
【００２０】
以上のように、本実施例によれば、固定型で広角レンズ、およびチョッパーを用いた焦電型赤外線センサを、家畜小屋等の建物の出入口および通路の位置に設置することによって、通過動物を容易に検知することができ、高精度、高信頼性で各家畜小屋内の動物の総頭数を測定することができる。又、焦電型赤外線センサを用いることによって、動物の走行時の振動に対しても強く、正確に信頼性の高い動物検知を行うことができる。
図４は、本発明にかかる実施例の動物頭数管理システムにおける家畜小屋を上から見た模式図である。図４において、動物頭数管理システムは、図１で示したような動物検知センサの赤外線センサ４３を２つの部屋からなる家畜小屋４１の２つの出入口４２にそれぞれ設置し、赤外線検知領域の中を通過した動物を検知する。これにより、正確に複数の連続通過した動物の移動方向や通過頭数を判別することができるので、何頭の動物が家畜小屋４１に入り、何頭が出ていったかがわかる。各動物検知センサの出力は頭数計数手段４５に入力され、家畜小屋の各部屋内の動物の総頭数や混雑の度合いを正確に即座に高精度に高信頼性で検知することができる。更に、このようにして検知した各部屋内の動物の総頭数の情報を給餌制御手段４６に出力することによって、それぞれの餌場４４の餌供給装置における餌供給量を加減することが可能となる。すなわち、動物の多い部屋の餌の量は多くし、少ない部屋は餌の量を減らすことができる。このようにして、各部屋において最適量の餌を供給することにより、無駄のない効率的で経済的な牧場経営を行うことができる。
【００２１】
ここで、この焦電型赤外線センサのチョッピング機構によって動物を検知する時に、１０Ｈｚ以上（特に１０Ｈｚ〜１００Ｈｚの範囲が望ましい）の周波数でチョッピングすることによって、より高速により正確に高精度に動物検知を行うことができる。あるいは又、通過動物を検知するので、チョッピングは必ずしも必要とせず、その場合は、チョッパーによる発熱を抑制することができ、正確な動物検知が可能となる。
【００２２】
以上のように、本実施例によれば、固定型で広角レンズ、およびチョッパーを用いた、コンパクトでコスト的に安い焦電型赤外線センサを牧場の各家畜小屋等の出入口や通路に設置することによって、各家畜小屋の動物の総頭数や混雑の割合を即座に容易に、高精度、高信頼性で検知することができる。さらに、この各建物内の動物の総頭数の情報を、餌供給装置にフィードバックさせることによって、最適量の餌を供給することができ、効率的で経済的な牧場経営に十分貢献できる。
以下、上述した実施例の動物頭数管理システムに関連する参考例を説明する。
【００２３】
この動物頭数管理システムの構成は、図示しないが、上記図４の動物頭数管理システムの頭数計数手段４５の出力に、動物情報管理手段を接続したものである。この動物情報管理手段は、頭数計数手段４５により数えられた各建物毎の動物頭数を所定時間毎、例えば６時間毎等に蓄積し、動物の管理に必要な情報を管理するものである。ここでは、図４に動物情報管理手段を付加した構成としたが、給餌制御手段４６はなくてもよい。
【００２４】
同様に、図１で示したような動物検知センサの熱電型赤外線センサを、牧場の各家畜小屋等の建物の出入口や通路に設置することによって、赤外線検知領域の中を通過する動物を検知することができる。これにより、正確に複数の連続通過した動物の移動方向や通過頭数を判別することができるので、何頭の動物が家畜小屋に入り、何頭が出ていったかがわかり、更に、各建物内の動物の総頭数や混雑の度合いを正確に即座に高精度に高信頼性で検知することができる。このようにして検知した各建物内の動物の総頭数を動物情報管理手段としてのデータ管理制御装置にフィードバックさせることによって、毎日の動物の総頭数を把握することができ、動物の動きを管理することができ、また使用した餌の量のデータも蓄積することによって、無駄のない効率的で経済的な牧場経営を行うことができる。
【００２５】
ここで、この焦電型赤外線センサのチョッピング機構によって動物を検知する時に、１０Ｈｚ以上（特に１０Ｈｚ〜１００Ｈｚの範囲が望ましい）の周波数でチョッピングすることによって、より高速により正確に高精度に動物検知を行うことができる。あるいは又、通過動物を検知するので、チョッピングは必ずしも必要とせず、その場合は、チョッパーによる発熱を抑制することができ、正確な動物検知が可能となる。
【００２６】
以上のように、本例によれば、固定型で広角レンズ、およびチョッパーを用いた、コンパクトでコスト的に安い焦電型赤外線センサを牧場の各家畜小屋等の出入口や通路に設置することによって、各家畜小屋の動物の総頭数や混雑の割合を即座に容易に、高精度、高信頼性で検知することができる。さらに、この各建物内の動物の総頭数の情報を、毎日常にデータ管理制御装置にフィードバックさせることによって、人の手を介さずに常に毎日自動的に動物の総頭数を把握し、データを蓄積することができ、動物の管理を行いやすくすることができ、効率的で経済的な牧場経営に十分貢献できる。
【００２７】
なお、上記実施例では、いずれも動物検知センサのセンサ部として焦電型赤外線センサを用いたが、これに限らず、焦電型以外のサーモパイル等の起電力型赤外線センサや量子型赤外線センサを用いてもよい。
【００２８】
また、上記実施例では、いずれも集光手段としてシリコン赤外線透過レンズを用いたが、これに限らず、赤外線透過レンズにシリコン以外のカルコゲンガラス系のレンズを用いてもよい。
【００２９】
また、上記実施例では、いずれも信号処理手段及び頭数測定手段が赤外線センサと一体構造であるとしたが、これに限らず、それら手段を赤外線センサから離して設けてもよい。
【００３０】
また、上記実施例では、いずれも説明していないが、頭数測定手段、頭数計数手段、あるいは動物情報管理手段で処理された動物頭数の情報を用いて、例えば、換気装置、給水等の動物を飼育管理する他の装置の制御を行うようにしても勿論よい。
【００３１】
また、上記実施例では、いずれも信号判定手段及び頭数測定手段を専用のハードウェアにより構成したが、これに代えて、同様の機能をコンピュータを用いてソフトウェア的に実現してもよい。
【００３２】
また、上記実施例では、頭数計数手段等の各手段を専用のハードウェアにより構成したが、これに代えて、同様の機能をコンピュータを用いてソフトウェア的に実現してもよい。
【００３３】
【発明の効果】
以上述べたところから明らかなように本発明は、赤外線ラインセンサからの出力信号に所定の信号処理を行い、その信号が通過動物であることを示す信号であるか否かを判定し、更にその通過動物の移動方向を判定する信号判定手段と、その判定結果に基づいて、判定された移動方向毎に、通路を通過する動物の頭数を測定する頭数測定手段とを備えているので、容易に信頼性の高い動物検知を低コストで行うことができるという長所を有する。
【００３４】
また本発明は、動物検知センサにより測定された通過頭数に基づいて、建物毎の動物の総頭数を算出し、各建物内の混雑の度合いを検知・判断する頭数計数手段を備えているので、動物の通過頭数や建物内の混雑の度合を検知、判断して動物の管理が効率よくできるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明にかかる実施例における動物検知センサに用いる焦電型赤外線センサの略示模式図である。
【図２】  同実施例における動物検知センサでの、動物通過時の電気信号波形の時間的経過を示すためのグラフである。
【図３】  同実施例における動物検知センサを家畜小屋の入口に設置した場合の横から見た模式図である。
【図４】  本発明にかかる実施例の動物頭数管理システムにおける家畜小屋を上から見た模式図である。
【符号の説明】
１１        焦電素子
１２        赤外線遮光板
１３        赤外線透過レンズ
１４        チョッパー
１５        チョッパーシャフト
１６        ブラシレスモータ
３１、４１  家畜小屋
３２        動物
３３、４３  赤外線センサ
４４        餌場
４５        頭数計数手段
４６        給餌制御手段
【図１】
0003792752.tif 000002
【図２】
0003792752.tif 000003
【図３】
0003792752.tif 000004
【図４】
0003792752.tif 000005