CN113938056B - 一种自发电牲畜咀嚼检测装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种自发电牲畜咀嚼检测装置及检测方法，属于畜牧业用设备技术领域，包括：壳体和链绳，所述壳体内设有压电片、处理器和储电装置，所述压电片设有对称的两组，两组所述压电片的自由端对角设置；所述链绳在壳体外部形成适于套设在牲畜嘴部***轮廓上的环形，所述链绳上间隔设有若干阻挡件，所述链绳伸出或缩回所述壳体时，所述阻挡件依次与所述压电片的自由端进行接触配合，所述压电片的自由端上设有用于与所述链绳上的阻挡件配合的缺口；本发明的自发电牲畜咀嚼检测装置，通过牲畜的颌部咀嚼运动边检测边发电，让设备处于任何环境下都能达到长期监测，无须考虑供电环境的问题。

Description

一种自发电牲畜咀嚼检测装置及检测方法

技术领域

本发明涉及畜牧业用设备技术领域，具体涉及一种自发电牲畜咀嚼检测装置及检测方法。

背景技术

牲畜在进食或者反刍的过程中均伴随着咀嚼行为的发生。在相关技术中虽然已提出了很多对牲畜咀嚼行为监测，以了解牲畜反刍与进食情况的装置，但是这些装置仍然具有较大改进空间。

中国专利文献CN108605860A公开了一种牲畜咀嚼检测装置及智能牧场管理***，该牲畜咀嚼检测装置采用拉线旋转的方式来探测牲畜颌部张合的程度，其精度可以达到较高水平。

然而，上述装置的结构较为复杂，并且采用太阳能充电，在圈养环境下太阳能不能发挥很好的作用，仍然需要定期更换电池或充电。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的牲畜咀嚼检测装置更换电池或充电的周期较短的缺陷，从而提供一种自发电牲畜咀嚼检测装置及检测方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种自发电牲畜咀嚼检测装置，包括：

壳体，所述壳体内设有压电片、处理器和储电装置，所述处理器和储电装置分别与所述压电片电连接，所述压电片的一端与壳体连接、另一端为自由端，所述压电片设有对称的两组，两组所述压电片的自由端对角设置；

链绳，两端分别伸入所述壳体的内部，所述链绳在壳体外部形成适于套设在牲畜嘴部***轮廓上的环形；所述链绳的两端在所述壳体内连接有弹性件，所述弹性件具有驱动所述链绳缩回所述壳体内的弹性力；

所述链绳上间隔设有若干阻挡件，所述链绳伸出或缩回所述壳体时，所述阻挡件依次与所述压电片的自由端进行接触配合，所述压电片的自由端上设有用于与所述链绳上的阻挡件配合的缺口。

可选地，所述壳体内用于连接所述链绳的弹性件为卷簧。

可选地，所述卷簧的外圈连接有环形件，所述环形件分别与所述链绳的两端连接。

可选地，所述环形件的外侧壁上设有上下间隔的两组容纳槽，所述链绳连接在所述容纳槽内。

可选地，所述压电片的自由端上设有用于与所述链绳上的阻挡件配合的通过孔，所述通过孔的直径大于所述阻挡件的直径。

可选地，所述压电片上用于通过所述链绳的通过孔上，具有用于阻碍所述链绳上的阻挡件的阻碍槽。

可选地，所述阻碍槽具有对称设置的至少两个。

本发明还提供一种牲畜咀嚼检测方法，包括以下步骤：

将上述方案中任一项所述的自发电牲畜咀嚼检测装置设置在牲畜的头部，将链绳套设在牲畜嘴部***轮廓上；

当链绳受到牲畜嘴部动作驱动时，链绳在壳体内进行伸缩移动，链绳上的阻挡件依次通过压电片，使压电片产生弯曲和振动；

储电装置接收压电片弯曲产生的电能，并将该电能供给处理器；

处理器接收压电片振动产生的方波，通过对方波的分析，判断牲畜进食和反刍时的咀嚼。

本发明技术方案，具有如下优点：

1、本发明提供的自发电牲畜咀嚼检测装置，通过链绳套设在牲畜嘴部***轮廓上，当牲畜进行咀嚼时，可带动链绳伸出或缩回壳体，链绳在进行移动的过程中与壳体上的压电片进行接触，由于链绳上具有间隔设置的若干阻挡件，因此可驱动压电片进行折弯，并进行周期性的振动，当压电片折弯时产生电能可存储至储电装置内，压电片的周期性振动可产生脉冲信号，通过处理器对该脉冲信号进行分析，来监测牲畜颌部运动的情况。从而，通过牲畜的颌部咀嚼运动边检测边发电，让设备处于任何环境下都能达到长期监测，无须考虑供电环境的问题。

2、本发明提供的牲畜咀嚼检测方法，压电片输出两条线，压电片弯曲产生的电能输送至储电装置，压电片的周期性振动产生的脉冲信号传输至处理器，处理器的电能通过储电装置供给，因此，可延长设备的使用时间。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的实施例中提供的自发电牲畜咀嚼检测装置的使用环境参考图。

图2为图1中壳体内部的部分结构示意图。

图3为图2的***图。

图4为图2的侧面示意图。

附图标记说明：

1、壳体；2、链绳；3、头套；4、压电片；5、阻挡件；6、卷簧；7、环形件；8、通过孔；9、阻碍槽。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

本实施例提供的自发电牲畜咀嚼检测装置，用于穿戴在牲畜的头部，从而对牲畜进行咀嚼时的颌部咀嚼运动进行检测。

如图1所示，本实施例提供的自发电牲畜咀嚼检测装置，包括：壳体1，所述壳体1内设有储电装置和处理器，从壳体1上向外延伸有链绳2，所述链绳2在壳体1外部形成环形，从而适于套设在牲畜嘴部***轮廓上。其中，所述壳体1可以通过牲畜的头套3固定连接在牲畜的头部。所述链绳2随着牲畜嘴部的动作可以壳体1外或者缩回壳体1内，具体的，所述壳体1内具有拉动链绳2的弹性件，当牲畜的嘴部张开动作时，使链绳2克服弹性件的弹性力被拉出壳体1，当牲畜的嘴部闭合动作时，链绳2在弹性件的作用下缩回壳体1内部。所述链绳2在进行伸出或缩回壳体1的动作过程中，链绳2分别触发所述储电装置和处理器，使储电装置进行电能存储，使控制器对牲畜动作进行监控。

如图2所示，所述链绳2的两端分别伸入所述壳体1的内部，所述链绳2的两端在所述壳体1内连接有弹性件，所述弹性件具有驱动所述链绳2缩回所述壳体1内的弹性力；所述壳体1上在链绳2引出的位置处设置有压电片4，所述压电片4的一端与壳体1连接、另一端为自由端，所述压电片4的自由端与链绳2接触；并且，所述压电片4分别与所述处理器和储电装置电连接，当压电片4变形时，可产生电能，当压电片4周期性振动时，能够产生脉冲信号。所述链绳2上间隔设有若干阻挡件5，所述链绳2伸出或缩回所述壳体1时，所述阻挡件5依次与所述压电片4的自由端进行接触配合，从而链绳2驱动压电片4进行弯折和周期性振动，从而触发压电片4进行发电和传输信号。其中，所述阻挡件5可选为球形结构，也可以采用其他常规结构。

如图1所示，本实施例提供的自发电牲畜咀嚼检测装置，通过链绳2套设在牲畜嘴部***轮廓上，当牲畜进行咀嚼时，可带动链绳2伸出或缩回壳体1，链绳2在进行移动的过程中与壳体1上的压电片4进行接触，由于链绳2上具有间隔设置的若干阻挡件5，因此可驱动压电片4进行折弯，并进行周期性的振动，当压电片4折弯时产生电能可存储至储电装置内，压电片4的周期性振动可产生脉冲信号，通过处理器对该脉冲信号进行分析，来监测牲畜颌部运动的情况。从而，通过牲畜的颌部咀嚼运动边检测边发电，让设备处于任何环境下都能达到长期监测，无须考虑供电环境的问题。

如图2所示，本实施例的自发电牲畜咀嚼检测装置，所述壳体1内用于连接链绳2的弹性件为卷簧6,所述链绳2的端部与卷簧6连接，当向外拉出链绳2时，卷簧6受力向内缩卷同时储能，当链绳2外部的受力解除时，卷簧6向外舒张释放弹性力，从而带动链绳2缩回壳体1内部；采用卷簧6其能够在较小的空间内进行弹性形变，并使链绳2能够具有较大的移动距离。另外，作为一种可替换实施方式，所述弹性件还可以是其他常规弹性结构，例如压缩弹簧等。

如图2所示，本实施例的自发电牲畜咀嚼检测装置，所述链绳2的两端通过同一卷簧6弹性连接在所述壳体1内，从而进一步的增加链绳2对卷簧6的压缩量，提高卷簧6变形时产生的弹性势能。另外，作为一种可替换实施方式，所述卷簧6还可以同心设置两个，每个卷簧6连接链绳2的一端设置。

如图3所示，本实施例的自发电牲畜咀嚼检测装置，所述卷簧6的外圈连接有环形件7，所述环形件7的外侧壁上设有上下间隔的两组容纳槽，所述链绳2连接在所述容纳槽内。当链绳2被驱动向外伸出时，可带动环形件7进行旋转，从而使卷簧6受力变形而具有弹性。所述环形件7的设置，可保证同一卷簧6对链绳2的两端产生相同的回拉力和回拉距离，避免壳体1两侧受力不均匀。

如图3所示，本实施例的自发电牲畜咀嚼检测装置，所述压电片4设有对称的两组，两组所述压电片4的自由端对角设置；通过两组所述压电片4分别与链绳2进行配合，可提高装置的发电效率及检测准确性。另外，作为一种可替换实施方式，所述压电片4可以仅设置一组。

如图4所示，本实施例的自发电牲畜咀嚼检测装置，所述压电片4的自由端上设有用于与所述链绳2上的阻挡件5配合的缺口。通过该缺口可更好的与链绳2上的阻挡件5配合，以避免链绳2脱离阻挡件5。具体的，所述压电片4的自由端上用于与链绳2的阻挡件5配合的缺口为通过孔8，所述通过孔8的直径大于所述阻挡件5的直径，以使所述链绳2的阻挡件5能够依次通过该通过孔8，所述通过孔8可以为圆形孔，或者长条形孔。

另外，所述压电片4上用于通过所述链绳2的通过孔8上，还具有用于阻碍所述链绳2上的阻挡件5的阻碍槽9，所述阻碍槽9具有对称设置的两个。当链绳2的阻挡件5穿过通过孔8时，位于相邻两个阻挡件5之间的绳可陷入到该阻碍槽9内，从而通过阻碍槽9对链绳2上阻挡件5的临时阻挡，使阻挡件5对压电片4进行压弯变形。

工作原理

当将上述自发电牲畜咀嚼检测装置设置在牲畜的头部后，将链绳套设在牲畜嘴部***轮廓上。

当链绳受到牲畜嘴部动作驱动时，链绳在壳体内进行伸缩移动，链绳上的阻挡件依次通过压电片，使压电片产生弯曲和振动。压电片弯曲产生的电能输送至储电装置，储电装置再将该电能供给处理器。压电片弯曲的周期性振动产生的脉冲信号传输至处理器，处理器接收压电片振动产生的方波，通过对方波的分析，判断牲畜进食和反刍时的咀嚼。

具体的，当链绳向外拉时，压电片弯曲产生的电能电压为正的方波；当链绳向壳体内收缩时，压电片弯曲产生的电能电压为负的方波。

累计方波变化数＝正方波数量-负方波数量，累计方波变化数的最小(先小后大过程中的最小)表示牲畜颌部运动过程中，闭合程度。

闭合程度因为牲畜口腔的饲草的颗粒物大小而不同，进食与反刍两个特征特别明显，因此通过累计方波变化数的大小可以判断进食与反刍。

判断方法如下：

自动采集2周的累计方波变化数最小值，形成反刍动物颌部闭合程度数据库，将数据库按值大小分成三类，最大一类判定为进食，最小一类判定为饮水及其他，中间一类判定为反刍，将进食这类的数据进行均值化处理，得出一个进食的进食阈值。同理得出一个反刍的反刍阈值，就形成这头反刍动物的进食与反刍判定的阈值，就可以实时将累计方波变化数的最小值进行判定，当大于进食阈值时，判定为进食，当小于反刍阈值则判定为反刍。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (6)

1.一种自发电牲畜咀嚼检测装置，其特征在于，包括：

壳体(1)，所述壳体(1)内设有压电片(4)、处理器和储电装置，所述处理器和储电装置分别与所述压电片(4)电连接，所述压电片(4)的一端与壳体(1)连接、另一端为自由端，所述压电片(4)设有对称的两组，两组所述压电片(4)的自由端对角设置；

链绳(2)，两端分别伸入所述壳体(1)的内部，所述链绳(2)在壳体(1)外部形成适于套设在牲畜嘴部***轮廓上的环形；所述链绳(2)的两端在所述壳体(1)内连接有弹性件，所述弹性件具有驱动所述链绳(2)缩回所述壳体(1)内的弹性力；

所述链绳(2)上间隔设有若干阻挡件(5)，所述链绳(2)伸出或缩回所述壳体(1)时，所述阻挡件(5)依次与所述压电片(4)的自由端进行接触配合，所述压电片(4)的自由端上设有用于与所述链绳(2)上的阻挡件(5)配合的缺口；

所述压电片(4)的自由端上设有用于与所述链绳(2)上的阻挡件(5)配合的通过孔(8)，所述通过孔(8)的直径大于所述阻挡件(5)的直径；

所述压电片(4)上用于通过所述链绳(2)的通过孔(8)上，具有用于阻碍所述链绳(2)上的阻挡件(5)的阻碍槽(9)。

2.根据权利要求1所述的自发电牲畜咀嚼检测装置，其特征在于，所述壳体(1)内用于连接所述链绳(2)的弹性件为卷簧(6)。

3.根据权利要求2所述的自发电牲畜咀嚼检测装置，其特征在于，所述卷簧(6)的外圈连接有环形件(7)，所述环形件(7)分别与所述链绳(2)的两端连接。

4.根据权利要求3所述的自发电牲畜咀嚼检测装置，其特征在于，所述环形件(7)的外侧壁上设有上下间隔的两组容纳槽，所述链绳(2)连接在所述容纳槽内。

5.根据权利要求1所述的自发电牲畜咀嚼检测装置，其特征在于，所述阻碍槽(9)具有对称设置的至少两个。

6.一种牲畜咀嚼检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

将权利要求1-5中任一项所述的自发电牲畜咀嚼检测装置设置在牲畜的头部，将链绳套设在牲畜嘴部***轮廓上；

当链绳受到牲畜嘴部动作驱动时，链绳在壳体内进行伸缩移动，链绳上的阻挡件依次通过压电片，使压电片产生弯曲和振动；

储电装置接收压电片弯曲产生的电能，并将该电能供给处理器；

处理器接收压电片振动产生的方波，通过对方波的分析，判断牲畜进食和反刍时的咀嚼。

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