专利名称：乳牛最佳人工授精时间自动监测设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于指示家畜人工授精时间的电子监测设备，特别涉及一种 针对乳牛的发情期监测鉴别从而提供最佳人工授精时间的自动监测设备。
背景技术：
在乳牛配种上，现在基本全面实现了乳牛人工授精。乳牛配种采用人工授精的方 式，不仅能大大提高优良种公牛的利用率，还能防止传染病的传播，并能有效地避免近交衰 退。目前人工授精方式的最大限制因素是无法判断准确的输精时间。为求受孕率最大化， 乳牛的授精时间应确保在卵泡到达时，正好遇到健康有活力的精子。在获得使卵泡授精的 能力之前，精子必须在乳牛的生殖道里停留大约6个小时时间(获能阶段)；精子只能在发 情时或者发情稍后一段时间，在荷尔蒙达到微妙平衡时才能顺利到达输卵管；精子在乳牛 的生殖道里可存活12到20小时，而卵子的可受孕寿命仅为10到12小时，但是最佳可受孕 时间仅为排卵之后的数小时。输精过早，待卵子排出后，精子已衰老死亡；输精过晚，将失去 和卵子交配的最佳机会。研究和实践都证明了乳牛排卵发生在站立发情(发情盛期)开始后约10到18个 小时之间(平均是站立发情开始后的12小时左右)。在站立发情开始后10到18个小时之 间(平均是站立发情开始后的12小时左右)进行人工授精，受胎率可达92%以上；在此时 间段前只有50%;在此时间段后只有58%。若错过最佳时间段，不仅要再次输精，而且受胎 率很低。因此准确鉴定乳牛的站立发情开始时间是做到适时输精和提高受胎率的关键。由 于乳牛的发情持续期较其他家畜短，而外部表现明显，发情鉴定多以外部观察为主。乳牛是 否对其它乳牛进行爬跨以及是否接受其它乳牛的爬跨，是乳牛发情的主要依据。乳牛的发 情可分为三个不同的阶段一、发情早期，其表现大致如下①发情乳牛频频试图爬跨其他 乳牛；②发情乳牛被其他乳牛爬跨时，尚不愿意接受，一爬就跑。二、发情盛期，其表现为 ①接受其他乳牛的爬跨并稳定站立，这是这一阶段的最明显特征；②爬跨其他乳牛。三、发 情后期，其表现为不接受其他乳牛的爬跨。终上所述，开始接受其他乳牛的爬跨并稳定站立以及爬跨其他乳牛是鉴定站立发 情开始最可靠的标志性特征。发情鉴定需要具有丰富经验的管理人员每天至少进行三次，每次至少30分钟。一 方面这非常辛苦，另一方面根据统计显示，大约有超过68%的乳牛发情发生在18:00到第 二天的早晨6点之间，从而非常容易错过。目前，监测乳牛爬跨现象的方法主要有一、物理方法一种是在乳牛的臀部固定可刮蹭的涂层标志物，如果乳牛被爬跨过 则上涂层脱落，露出下涂层，作为被爬跨的标志。另一种是将装有鲜艳颜色染料的染料袋固 定于乳牛的臀部，一旦发生爬跨，染料袋被压破，染料被涂抹在乳牛的臀部，以此作为被爬 跨的标志。这种方法的缺点非常明显，一方面由于染料袋是一次性使用，使用成本高；另一方面仍然需要人员经常观察，同时发情判断的准确率不高。二、采用电子装置如下述两个相关专利申请1.专利申请号200920068671.6，“奶牛爬跨现象监测器”该监测器通过统计乳牛被爬跨的次数作为判断乳牛发情的标志，虽然部分解决了 需要人员经常观察的问题，但有如下不足①无法鉴定一个乳牛是否真正发情(因为不发 情的乳牛也会被发情的乳牛爬跨)；②无法区分有效爬跨和无效爬跨(两者的区别在于单 个爬跨持续的时间，是一爬就跑还是稳定站立接受其他乳牛的爬跨)，因此无法判断一个乳 牛什么时候进入站立发情阶段，什么时候应该输精。且发情期乳牛被爬跨的频率和其周围发情乳牛的数量和密度有直接关系，周围有 两个乳牛同时或相近发情和周围有十个乳牛同时或相近发情相比，单个乳牛被爬跨的频率 可能差好几倍。因而用这种方式不能准确判断乳牛发情时间。2.专利申请号=200780049615. 1，“牛发情开始时间的指示器”该指示器克服了专利申请200920068671. 6的不足，屏除了无效爬跨(爬跨持续三 秒以下)，探测到第一次有效爬跨(爬跨持续三秒至十秒)时发光报警，在一定程度上使得 牧场管理员便利地发现一个乳牛是否发过情，以及发情是什么时间段发生的。其不足包括 ①该指示器探测到的只是一个大概的发情时间段，并不能告知一个准确的站立发情开始时 间，如果牧场依靠该设备确定输精时间，可能会有很大误差。例如，乳牛A在晚上6点(管 理员下班时)开始站立发情；乳牛B在凌晨8点(管理员上班时)开始站立发情；A和B的 发情记录在该设备上完全一致无法区分。乳牛A必须在凌晨8点左右马上输精；乳牛B必 须要等12小时左右后才应该输精。如果对两个乳牛同时输精，其中一个或两个受胎率会很 低。②该设备区分有效爬跨和无效爬跨的时间间隔值得商榷。站立爬跨持续的时间可能随 乳牛的种类，地区，季节，温度，周围发情乳牛的数量和密度的不同而改变。例如在美国，通 常将持续二秒的爬跨算成有效爬跨。有相当数量的有效爬跨可持续十秒以上。只探测记录 三秒到十秒的爬跨会造成一些漏报。③该设备无自检功能，这导致仪器出故障时会造成漏 报。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种可减少人员的参与而能得到准确 的乳牛人工授精时间，提高人工授精准确率的乳牛最佳人工授精时间自动监测设备。本实用新型一种乳牛最佳人工授精时间自动监测设备包括检测乳牛爬跨行为以 确定乳牛站立发情开始时间的发情检测装置，以及与所述发情检测装置进行无线数据传输 的数据分析处理装置，所述数据分析处理装置基于来自所述发情检测装置的所述乳牛站立 发情开始时间生成乳牛最佳人工授精时间。本实用新型通过监测乳牛的发情早期的表现直到发情盛期的表现，综合判断爬跨 行为及其有效性，经过对数据的分析处理，确定站立发情开始的具体时间点，从而计算出最 佳人工授精的具体时间范围，极大地提高了受胎成功率，而且免除了繁重耗时的人力工作。
图1为本实用新型的乳牛最佳人工授精时间自动监测设备的系统框图。[0019]图2为该自动监测设备的发情检测装置的框图。图3为该自动监测设备的数据分析处理装置的框图。
具体实施方式
下面，结合附图来进一步描述本实用新型。本实用新型的乳牛最佳人工授精时间自动监测设备如图1所示，包括发情检测装 置和数据分析处理装置。发情检测装置镶嵌在一个防水且耐压的外壳内，该外壳安装在一 个由防水布构成的布袋中，该布袋用胶水固定在乳牛的臀部。每头乳牛对应一个发情检测 装置，该头乳牛的发情信息通过无线数据传输的形式传输至数据分析处理装置。该自动监 测设备可包括多个发情检测装置以对多头乳牛进行发情监测。考虑到野外散养的情况下， 乳牛的活动范围很大，本实施例中可采用无线中继的方式进行数据传输，发情检测装置产 生的信息可经由无线中继装置传输至数据分析处理装置。在采用一级无线中继时，数据可 以在半径5公里的范围内实现传输。如果是室内圈养，即乳牛的圈养范围与数据分析处理 装置在半径500-1000米范围内，可以不采用无线中继。如图2所示，发情检测装置由电子控制装置组成，包括感知触发电路、接收感知触 发电路的信号的微处理器、由微处理器控制的无线收发模块、与微处理器连接的发光指示 电路，以及对微处理器和无线收发模块供电的电源。在本实施例中，电源为可更换的电池。感知触发电路由两个感测电路组成一个为角度感测电路，用于感知发情乳牛爬 跨其他乳牛的动作(即主动爬跨)；另一个为压力感测电路，用于感知发情乳牛被爬跨的动 作(即被动爬跨)。当一乳牛爬跨其他乳牛时，角度感测电路中的角度传感器的倾角会发生 变化，当该倾角大于一定角度时，角度传感器导通，向微处理器发送信号，从而感知到该乳 牛爬跨其他乳牛的动作，在本实施例中当倾角大于30度时角度传感器导通，但该角度也可 设定为30度-90度内的任意角度；当一乳牛被爬跨时，压力感测电路中的压力传感器(例 如压力开关)会承受压力，当其承受的压力大于一定重量时，压力开关导通，向微处理器发 送信号，从而感知到该乳牛被爬跨的动作，在本实施例中当压力开关承受的压力大于5千 克时导通。微处理器接收来自感知触发电路的信号，并对该信号进行分析和预处理，判断是 否发生爬跨行为，以及是哪种爬跨行为，若接收到的信号是来自角度感测电路的信号，则判 断为发生主动爬跨行为，若接收到的信号是来自压力感测电路的信号，则判断为发生被动 爬跨行为。该微处理器平时处于休眠状态，以实现低功耗工作，延长电池寿命。一旦接收到 角度感测电路或是压力感测电路的信号，则微处理器被激活，进入工作状态，并对主动爬跨 和被动爬跨行为的有效性做出判断。例如对于被动爬跨行为，因为有效的接受爬跨行为意 味着该头乳牛可能已进入发情盛期。所谓的无效爬跨是指虽然发生了被动爬跨行为，但由 于乳牛尚未进入发情盛期，因而不愿接受爬跨，导致爬跨行为时间非常短暂。此时尽管压力 感测电路检测到被动爬跨行为，但此次爬跨属于无效爬跨，不能作为发情的判断依据。而微 处理器持续接收到来自角度感测电路/压力感测电路的信号的时间就是主动爬跨行为/被 动爬跨行为的持续时间。根据爬跨行为的持续时间或者两次爬跨行为之间的关联性，做出 此次爬跨行为为有效爬跨还是无效爬跨的判断。有效爬跨包括持续时间大于或等于2秒 的爬跨；或者先后发生了两次爬跨，虽然这两次爬跨的持续时间每次都不到2秒，但两次爬
5跨的持续时间总和大于或等于2秒，且发生两次爬跨的间隔小于1秒(此即为两次爬跨行 为之间的关联性)。经判断，若是有效爬跨，则微处理器控制无线收发模块，把相关发情信息 发出，相关发情信息包括乳牛编号、发情检测装置编号、爬跨类型(主动爬跨还是被动爬 跨)、爬跨开始的具体时间以及爬跨的持续时间等等。该发情检测装置中的无线收发模块是受微处理器控制的用于收发信息的单元，其 包括无线接收单元和无线发射单元两部分，从而该无线收发模块既可以接收信息也可以发 射信息，实现自动监测设备的整个系统的双向通信。为了降低功耗，平时无线发射单元不工 作，处于微功耗模式，只有当检测到有效爬跨发生后才通过微处理器的控制而工作，将相关 发情信息发出，并通过该无线收发模块中的无线接收单元得到来自无线中继装置或是数据 分析处理装置的有效确认，完成一次信息传递。本实施例中无线收发模块采用12位地址数 字编码，所以理论上最多可以同时对4096头乳牛进行监测。数据分析处理装置通常放置在牧场值班室或是办公室内，可以是便携式专用部 件，也可以是装有专用软件的计算机。如图3所示，数据分析处理装置包括一个无线收发模 块和一个数据处理单元。该无线收发模块接收无线中继装置或是发情检测装置传输的发情 信息，并将该信息传送至数据处理单元，由该数据处理单元对该信息进行分析与处理，以专 用分析软件综合分析通过接收到的有效的主动爬跨和被动爬跨开始的具体时间确定的乳 牛站立发情的开始时间，准确划分乳牛发情周期从而计算出乳牛的最佳人工授精时间，即 在乳牛站立发情开始后10-18小时内完成人工授精，并生成一报警信号输出至喇叭，实现 自动报警。同时发情乳牛的编号，站立发情开始时间以及人工受精的最佳时间显示在数据 分析处理装置的显示屏上。此外，发情检测装置还具有自检功能以显示其是否正常工作。为了防止发情检测 装置失效而造成监测失败，发情检测装置会定时(时间可设定，比如2个小时一次)与数据 分析处理装置交换信息，交换的信息可以任意设定，例如可以是设备编号等，交换信息的方 式可以由数据分析处理装置以无线的方式呼叫每台发情检测装置，发情检测装置收到该呼 叫信息后，把设备编号发回数据分析处理装置，数据分析处理装置收到该设备编号信息，则 说明该编号的发情检测装置正常。一旦信息交换发生错误，在发情检测装置端，如果在规定 的时间范围内，例如设定的2个小时内，未收到数据分析处理装置发来的呼叫信息，则有可 能该发情检测装置发生了故障需要解决，则该发情检测装置的微处理器会控制发光指示电 路，使发光指示电路中的发光管闪烁以指示发生了故障。同时该发情检测装置的编号会在 数据分析处理装置的显示屏上以醒目颜色闪烁显示，同时喇叭报警，以提醒该编号的发情 检测装置发生故障，需要处理。以上实施例的描述主要是为了说明本实用新型的基本原理和主要特征。本实用新 型不局限于上述实施例的描述范围，在本实用新型所附权利要求书的范围内，可以做出各 种补充、变更和取代。
权利要求一种乳牛最佳人工授精时间自动监测设备，其特征在于，所述设备包括检测乳牛爬跨行为以确定乳牛站立发情开始时间的发情检测装置，以及与所述发情检测装置进行无线数据传输的数据分析处理装置，所述数据分析处理装置基于来自所述发情检测装置的所述乳牛站立发情开始时间生成乳牛最佳人工授精时间。
2.根据权利要求1所述的乳牛最佳人工授精时间自动监测设备，其特征在于，所述发 情检测装置包括感知乳牛爬跨行为的感知触发电路、接收来自所述感知触发电路的信号以 确定所述乳牛站立发情开始时间的微处理器、由所述微处理器控制以发送乳牛站立发情开 始时间信号的无线收发模块，以及对所述微处理器和所述无线收发模块供电的电源。
3.根据权利要求2所述的乳牛最佳人工授精时间自动监测设备，其特征在于，所述感 知触发电路包括用于感知乳牛主动爬跨行为的角度感测电路和用于感知乳牛被动爬跨行 为的压力感测电路。
4.根据权利要求3所述的乳牛最佳人工授精时间自动监测设备，其特征在于，所述角 度感测电路包括一角度传感器，所述角度传感器配置为在其倾角大于预定角度时导通。
5.根据权利要求3所述的乳牛最佳人工授精时间自动监测设备，其特征在于，所述压 力感测电路包括一压力开关，所述压力开关配置为在其承受的压力大于预定重量时导通。
6.根据权利要求2所述的乳牛最佳人工授精时间自动监测设备，其特征在于，所述发 情检测装置还包括一与所述微处理器连接以指示所述发情检测装置发生故障的发光指示 电路。
7.根据权利要求1所述的乳牛最佳人工授精时间自动监测设备，其特征在于，所述数 据分析处理装置包括一无线收发模块和一与所述无线收发模块相连的数据处理单元，所述 无线收发模块接收来自所述发情检测装置的乳牛站立发情开始时间信号并将其传送至所 述数据处理单元以生成所述乳牛最佳人工授精时间。
8.根据权利要求7所述的乳牛最佳人工授精时间自动监测设备，其特征在于，所述数 据分析处理装置是便携式专用部件或者是装有专用软件的计算机。
9.根据权利要求1所述的乳牛最佳人工授精时间自动监测设备，其特征在于，所述设 备还包括在所述发情检测装置和所述数据分析处理装置之间进行无线数据传输的无线中 继装置。
10.根据权利要求1所述的乳牛最佳人工授精时间自动监测设备，其特征在于，所述发 情检测装置安装在一防水且耐压的外壳内，所述外壳安装在一个由防水布构成的布袋中， 所述布袋通过胶水固定在乳牛的臀部。
专利摘要本实用新型涉及一种乳牛最佳人工授精时间自动监测设备，其特征在于，所述设备包括检测乳牛爬跨行为以确定乳牛站立发情开始时间的发情检测装置，以及与所述发情检测装置进行无线数据传输的数据分析处理装置，所述数据分析处理装置基于来自所述发情检测装置的所述乳牛站立发情开始时间生成乳牛最佳人工授精时间。本实用新型极大地提高了乳牛的受胎成功率，而且免除了繁重耗时的人力工作。
文档编号A61D19/02GK201684043SQ20102020318
公开日2010年12月29日 申请日期2010年5月21日 优先权日2010年5月21日
发明者孟绍锋 申请人:澳枫(上海)控制技术有限公司