Поиск патентов
ПАТЕНТНЫЙ ПОИСК В РФ

устройство и способ обработки сигналов биологической реакции, в частности устройство и способ инкубирования инкубируемых яиц

Классы МПК:A01K41/00 Инкубаторы для домашней птицы
Автор(ы):, , , , ,
Патентообладатель(и):КАТОЛИКЕ УНИВЕРСИТЕИТ ЛЕВЕН (BE)
Приоритеты:
подача заявки:
2004-08-11
публикация патента:

Изобретение относится к области птицеводства. Способ включает получение сигналов при онлайн-измерении переменных величин биологической реакции. Упомянутые сигналы обрабатывают по меньшей мере в масштабе реального времени в процессоре сигналов. С одной стороны, проводят мониторинг организмов в упомянутой окружающей микросреде, а с другой стороны, эти переменные величины можно регулировать соответствующими устройствами управления сигналом согласно модели управления жизненным пространством. Жизненное пространство является инкубатором для инкубирования инкубируемых яиц. Переменные значения биологической реакции измеряют и контролируют физически и/или химически. Способ регулирования климатических условий в инкубаторе в течение процесса инкубации включает установку, измерение и мониторинг, и также регулирование концентраций газа и климатических параметров, таких как температура воздуха, влажность воздуха, содержание углекислоты и содержание кислорода, а также измерение температуры по меньшей мере для нескольких яиц. Причем способ включает следующие последовательные этапы: вводят заданную температуру Тер инкубирования яиц в управляющее средство в начале процесса инкубирования; измеряют температуру Те яйца в заданный момент времени после начала; сравнивают измеренные Те и Тер. В случае разности между Те и Тер подают сигнал температуры воздуха для регулирования температуры Та воздуха согласно регулированию температуры воздуха; и повторяют эти этапы в течение процесса инкубирования в следующий заданный момент времени. Устройство включает измерение при помощи инфракрасных термометров температур инкубируемых яиц, находящихся в гнездах выводковых лотков, установленных в инкубаторе. Для определенного числа лотков измеряют температуру заданного числа яиц. В течение срока инкубирования каждый отдельный термометр бесконтактно измеряет температуру соответствующего отдельного яйца согласно заранее введенной методике измерения. Получаемые при этом сигналы измерения управляют регулированием, выполняемым средством управления температурой. Обеспечивается регулировка параметров окружающей микросреды вокруг инкубируемых яиц. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 7 ил. устройство и способ обработки сигналов биологической реакции,   в частности устройство и способ инкубирования инкубируемых яиц, патент № 2367149

Рисунки к патенту РФ 2367149

устройство и способ обработки сигналов биологической реакции,   в частности устройство и способ инкубирования инкубируемых яиц, патент № 2367149 устройство и способ обработки сигналов биологической реакции,   в частности устройство и способ инкубирования инкубируемых яиц, патент № 2367149 устройство и способ обработки сигналов биологической реакции,   в частности устройство и способ инкубирования инкубируемых яиц, патент № 2367149 устройство и способ обработки сигналов биологической реакции,   в частности устройство и способ инкубирования инкубируемых яиц, патент № 2367149 устройство и способ обработки сигналов биологической реакции,   в частности устройство и способ инкубирования инкубируемых яиц, патент № 2367149 устройство и способ обработки сигналов биологической реакции,   в частности устройство и способ инкубирования инкубируемых яиц, патент № 2367149 устройство и способ обработки сигналов биологической реакции,   в частности устройство и способ инкубирования инкубируемых яиц, патент № 2367149

Изобретение относится к способу в соответствии с ограничительной частью пункта 1 формулы изобретения и также к способу, излагаемому, соответственно, в ограничительных частях пп.7 и 12 формулы изобретения.

Настоящее изобретение действенно и применимо для контролирования и регулирования биологических процессов. Биологический процесс означает процесс, важную часть которого формирует живой организм и в котором этот организм играет соответствующую роль. В этом процессе всегда имеет место биологическая реакция, означающая реакцию этого организма на окружающую среду. Эта окружающая среда, в частности, обозначает все то, что не определено генетически по отношению к этому организму, и, в частности, относится к окружающей микросреде вокруг и вблизи этого организма.

В числе примеров биологической реакции, которую по существу можно обозначить как совокупность рефлексов метаболической активности этого организма, можно упомянуть температуру и пульс и также многие другие реакции, известные специалисту в данной области техники. Чтобы обеспечить возможность сканирования, мониторинга и измерения этих реакций известными специалисту методами, используют соответствующие датчики и оборудование физического или химического действия для этих целей. Специалисту будет ясно, что именно имеется при этом в виду, также включая комбинации действий и, например, также биохимическое действие.

Во время сканирования, мониторинга и измерения эти биологические реакции выражаются в биологических переменных величинах; при этом сканирование, текущее контролирование и измерение датчиками и оборудованием происходит посредством сигналов биологической реакции.

Эти измерения выполняются в режиме онлайн. Разумеется, при текущем контролировании и регулировании обработка сигналов биологической реакции выполняется в масштабе истинного времени. Также нужно отметить, что эти биологические процессы являются примерами динамических процессов. Сканирование, мониторинг и измерение также считаются динамическими, т.е. с точки зрения обработки сигналов это означает, что частота выборки подчиняется хорошо известной теореме Найквиста. Здесь, соответственно, помимо термина «динамический» также будет использоваться термин «непрерывный», который прямо выраженным образом означает, что эти биологические реакции относятся к биологическому процессу живого организма, идущему и продолжающемуся без прерываний.

Изобретение относится к определенному биологическому процессу - инкубированию. Этот процесс является очень многообразным, и его температурные пределы и концентрации газа в окружающей микросреде вокруг и вблизи инкубируемого яйца примерно известны, но заранее вводимые регулирующие значения не отвечают требованиям оптимального руководства этим организмом. Жизненное пространство в целом включает в себя группы, коллекции или колонии этих организмов, и нередко измерение и регулирование выполняют в нем, но именно этот метод всегда будет относиться к среднему значению, к которому биологические реакции как таковые в основном относятся косвенно. Биологическая реакция подразумевает именно предысторию самого инкубируемого яйца; при этом также учитывается возраст и кормление несушек, и также сезон яйцекладки и климат в клетках для наседок, т.е. - каждая партия инкубируемых яиц будет, соответственно, выказывать другие реакции.

Способ согласно ограничительной части п.1 известен из документа WO 02098213. Этот документ описывает способ и систему для регулирования и мониторинга биологических процессов, в частности - мониторинг и регулирование процессов роста таких живых организмов, как крупный рогатый скот и птица, включая мониторинг явлений биологической реакции. В частности, излагается метод использования сигналов биологической реакции в качестве сигналов измерения переменных величин биологической реакции в модели в целях динамического и точного мониторинга и регулирования процесса роста животного для повышения экономического качества животных, например, увеличения биомассы. Подробно излагается способ разработки модели и ее математической основы для текущего моделирования и обработки измеряемых сигналов в реальном времени, при помощи которых осуществляют регулирование в соответствии с принципами прогнозирующего управления с использованием модели (МРС).

До настоящего времени вряд ли было возможно выполнение измерений онлайн в инкубационной камере, в частности - онлайн-измерение в окружающей микросреде вокруг инкубируемых яиц. Эту трудность можно объяснить тем фактом, что инкубационная камера образует очень усложненное жизненное пространство, заключенное в некоторую конструкцию, и в котором преобладает климат, параметры которого не только чрезвычайно сложно взаимосвязаны, но, к тому же, при помощи которых невозможно однозначно осуществлять мониторинг и регулировать параметры окружающей микросреды вокруг инкубируемых яиц, число которых часто доходит до десятков тысяч. В частности, это не осуществляется, так как часть нужной аппаратуры для этого отсутствует.

Для решения проблем этого вида промышленного производства согласно настоящему изобретению предложен способ обработки сигналов биологической реакции, поступающих от организмов, живущих в ограниченном жизненном пространстве, причем каждый из организмов находится в окружающей микросреде; при этом сигналы получают при онлайн-измерении переменных величин биологической реакции, упомянутые сигналы обрабатывают по меньшей мере в масштабе реального времени в процессоре сигналов, причем, с одной стороны, проводят мониторинг этих организмов в упомянутой окружающей микросреде, и, с другой стороны, эти переменные величины можно регулировать соответствующими устройствами управления сигналом согласно модели управления жизненным пространством. При этом способ отличается тем, что жизненное пространство включает в себя инкубатор для инкубирования инкубируемых яиц, в то время как переменные величины биологической реакции измеряют и регулируют физически и/или химически. Переменные величины биологической реакции могут измерять и регулировать, например, в виде оптических, электрических, магнитных, акустических или механических сигналов биологической реакции, или их комбинации.

Обнаружено, что при помощи такого метода мониторинга или регулирования процессов инкубирования в окружающей микросреде в инкубационных камерах обеспечиваются значительно более высокие результаты инкубирования.

В зависимости от переменных величин биореагирования, изобретение также обеспечивает возможность измерения и регулирования при помощи как инвазивной, так и неинвазивной методики. Таким образом, внешнее воздействие на биологический процесс можно выбрать и задать в любом нужном виде.

Согласно изобретению предложен также способ инкубирования инкубируемых яиц, в частности, регулирования климатических условий в инкубаторе в течение процесса инкубации, включающий установку, измерение и мониторинг, а также регулирование концентраций газа и климатических параметров, таких как температура воздуха, влажность воздуха, содержание углекислоты и содержание кислорода, и также измерение температуры яйца по меньшей мере для нескольких яиц. Способ отличается тем, что включает следующие последовательные этапы:

- вводят заданную температуру Тер инкубирования яиц в управляющее средство в начале процесса инкубирования;

- измеряют температуру Те яйца в заданный момент времени после начала;

- сравнивают измеренные Те и Тер, при этом в случае разности между Те и Тер подают сигнал температуры воздуха для регулирования температуры Та воздуха согласно регулированию температуры воздуха; и

- повторяют эти этапы в течение процесса инкубирования в следующий заданный момент времени.

В частности, способ отличается тем, что переменные величины биологической реакции для инкубируемых яиц выбирают, например, но не исключительно, из числа следующих: температура скорлупы яйца, потеря веса, пульс, кровяное давление, дыхание, рост, темп роста, активность, генерирование тепла, генерирование влаги и генерирование звука; в частности, сигналы биологической реакции для инкубирования яиц выбирают, например, но не исключительно, из числа следующих показателей: температура, влажность, концентрации газа, сила звука и частота звука; и тем, что модель регулирования жизненного пространства включает в себя алгоритм интеллектуального управления для управления процессом на основе правила систематической или математической обработки, например, но не исключительно, на основе так называемого прогнозирующего управления с использованием модели; или управления процессом при помощи так называемой нечеткой логики; и также тем, что модель управления жизненным пространством управляет инкубированием согласно указаниям, получаемым и определяемым после экспертизы.

Способ согласно ограничительной части п.7 известен, например, из документа NL 1016636. Согласно этому документу, помимо прочего, температура яйца рассматривается как характеристика роста, но согласно заявляемому здесь способу измеряют реакцию температуры яйца на внешнее изменение температуры в инкубационной камере, и измеренную реакцию затем используют для регулирования температуры в инкубационной камере. Управление процессом согласно этому документу можно вкратце сформулировать как регулирование после нарушения.

В этом способе не учитывается измерение и регулирование переменных значений биологической реакции, и в частности измерение и регулирование хода динамики поступления энергии из инкубируемого яйца и в него, например, температурные условия непосредственно вокруг инкубируемых яиц. При нарушении температуры яйца таким образом и при последующем регулировании температуры воздуха в инкубационной камере требуемый энергетический баланс как функция от фазы инкубирования или от других определенных характеристик окружающей микросреды во время процесса инкубирования вокруг данного инкубируемого яйца не предусматривается вовсе. Поскольку известно, что в течение всего срока инкубирования температура эмбриона постоянная или по существу постоянная, хотя приблизительно в течение первой половины срока инкубирования процесс инкубирования идет эндотермически, а во время второй половины - экзотермически, это нарушение, напротив, отрицательно скажется на микроклимате вместо его соблюдения, как будет иметь место в природной окружающей среде.

Для точного мониторинга микроклимата и окружающей микросреды вокруг инкубируемых яиц, которое точно и возможно регулирует их, и, в частности, для имитирования микроклимата с возможной точностью, способ согласно настоящему изобретению отличается тем, что способ последовательно включает следующие этапы:

- вводят заданную температуру Тер инкубируемых яиц в средство управления в начале процесса инкубирования;

- измеряют температуру Те яйца в заданный момент времени после начала процесса;

- сравнивают измеренные Те и Тер, и в случае разности между Тер и Те направляют сигнал температуры воздуха для регулирования температуры Та воздуха в соответствии с регулированием температуры воздуха; и

- повторяют эти этапы во время процесса инкубирования в заданный последующий момент времени.

Этот способ очень подходящим образом реагирует на «относящиеся именно к организму» сигналы инкубируемого яйца. При таком методе регулирования параметров задействованными будут и жизненное пространство в целом, и окружающая микросреда вокруг каждого из инкубируемых яиц.

В частности, этот способ отличается тем, что для регулирования температуры Та воздуха способ также последовательно включает следующие этапы:

- вводят заданную температуру Тар воздуха в блок управления в начале процесса инкубирования; причем пределы А регулирования температуры воздуха вводят между предельными температурами Тар (min) и Тар (max), причем

Tap(min)<Тар<Тар(max);

- измеряют температуру Та воздуха в заданный момент времени после начала;

- сравнивают измеренную Та с температурой в А и, если Та повысилась или понизилась на заданную разность, температуру воздуха регулируют в соответствии с заданным порядком регулирования; и

- повторяют эти этапы в течение процесса инкубации в заданный последующий момент времени.

Таким образом микроклимат вокруг инкубируемого яйца и макроклимат, т.е. климат в инкубационной камере в целом, связывают друг с другом очень непосредственным и прослеживаемым образом. В частности, при реагировании на возможное отклонение от заданной температуры яйца климат в помещении регулируют. Причем очень целесообразным образом учитываются и эндотермическая, и экзотермическая фазы в течение стадии инкубирования.

Способ также отличается тем, что предусматривают формирование сигнала тревоги при превышении температурой Та одного из температурных пределов А.

Таким образом, исключается, несмотря на автоматическую регулировку, незамеченность, или незамеченность вовремя оператором этой установки, слишком больших отклонений. Возможную причину обычно нужно отыскивать не в самом процессе инкубирования, а в проблемах технического характера в инкубационной камере. За счет этой системы сигнализации можно устранить вероятность больших потерь инкубируемых яиц и, соответственно, капитала.

Согласно его особому осуществлению способ отличается тем, что температуры яйца измеряют бесконтактным способом, и, в частности, тем, что температуру яйца измеряют устройством согласно одному из пп.12, 13, 14 или 15.

Устройство согласно ограничительной части п.12 известно из публикации на Web-сайте Pakissan Agri Professionals Institutes Network, РАК APIN, www.pakissan.com, "Systematic Analysis of Embryo Temperature", February 2003, в которой описывается одноэтапный способ инкубирования партии яиц, согласно которому температуру заданного числа яиц измеряют вручную инфракрасным термометром клинического типа, причем термометр помещают вручную на каждое яйцо. Эта температура называется температурой скорлупы яйца. Затем на основании этого измерения можно отрегулировать уставочную температуру инкубационной камеры. При этом нужно отметить, что определяют температуру скорлупы яйца репрезентативного количества яиц, чтобы таким образом определить надежное среднее значение и, тем самым, определить верную уставку регулирования.

Этот метод ручного измерения имеет ряд очевидных недостатков. Например, введение обусловит возникновение значительного нарушения установленных параметров и состояния соответствующих параметров инкубирования, таких как температура, влажность, концентрация водяного пара и концентрация углекислоты.

Для устранения упомянутых недостатков устройство согласно настоящему изобретению отличается тем, что в течение срока инкубирования каждый отдельный термометр бесконтактно измеряет температуру соответствующего отдельного яйца согласно заранее веденной схеме измерения, при этом получаемые сигналы измерения управляют регулированием температуры.

Преимуществом применения этого устройства нужно считать то, что при помощи этого автоматического измерения и, поэтому, по причине устранения необходимости вторжения в работающий инкубатор устраняется риск считающегося значительным повреждения вращающимся пульсатором.

Устройство согласно настоящему изобретению также отличается тем, что на держателях, размещенных на выводковых лотках между яйцами, предусмотрено размещение термометров, которые измеряют температуры по меньшей мере двух отдельных инкубируемых яиц.

Преимущество заключается в следующем: обеспечивается регулирование температуры значением параметра, непосредственно доставляемым яйцом в его окружающую микросреду, что также считается биологической реакцией. До настоящего времени измерялись средние значения параметров в инкубационной камере в целом, по которым климат в помещении в целом регулировался, но настоящее изобретение обеспечивает, очень целесообразным образом, регулирование через посредство измерений микроклимата или окружающей микросреды вокруг или вблизи каждого яйца.

Согласно еще одному осуществлению настоящего изобретения устройство отличается тем, что в его состав входит робот, который автоматически позиционирует держатели вблизи инкубируемых яиц.

Устройство согласно настоящему изобретению далее поясняется со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

Фиг.1 - схема управляемого с использованием модели биологического процесса согласно настоящему изобретению;

Фиг.2 - выводковый лоток, частично заполненный яйцами, и с устройством согласно настоящему изобретению между ними;

Фиг.3 - изображение в разрезе модели этого устройства;

Фиг.4 - изображение устройства, разделенного на две части;

Фиг.5 - пример части экранного отображения управляющего компьютера;

Фиг.6 - блок-схема способа биологической реакции на измерения температуры яйца; и

Фиг.7 - блок-схема регулирования температуры воздуха в инкубационной камере.

На разных чертежах одинаковые компоненты имеют одинаковые ссылочные обозначения.

На Фиг.1 наглядно представлен цикл мониторинга и управления биологического процесса - блок 100. Стрелочные соединения между отдельными блоками обозначают реакции, потоки данных или сигналы. С начала биологического процесса 100 в ходе его опционально происходят реакции и изменения 101, которые типизируются и распознаются как биологическая реакция 200. Эта биологическая реакция 200 распознается во время измерения переменных величин биологической реакции при поступлении сигналов 201 биологической реакции. В свою очередь, они вводятся в модель 300, которая также содержит средство управления для выполнения при помощи этих переменных значений как введения, так и установки предельных и целевых значений этих переменных. Посредством сигналов 301 затем регулируется жизненное пространство в инкубационной камере, в частности, климат 400. Последующие изменения 401 климата влияют, в свою очередь, на биологический процесс, и сигналы 402, характеризующие изменения, являются обратной связью в модели 300, которая также, как упоминалось выше, содержит средство управления.

В частности, измеряются переменные величины биологической реакции в виде оптических, электрических, магнитных или механических переменных значений, или их комбинации, которые - в случае инкубирования яиц - могут включать в себя такие переменные величины, как потеря веса, пульс, кровяное давление, дыхание, рост, темп роста, активность, генерирование тепла, генерирование влаги и генерирование звука. При этом соответствующими сигналами являются, например, но не исключительно, температура, влажность, концентрации газа, сила света, частота света, сила звука и частота звука. Обнаружилось, что - в противоположность известному уровню техники - при помощи дальнейшей разработки аппаратуры и средств программного обеспечения процессы инкубирования можно довольно успешно направлять. В частности, при помощи инфракрасного детектирования можно обеспечить точное регулирование биологической реакции в отношении температуры. Ниже приводится подробное описание приводимого в качестве примера осуществления.

Модель 300 согласно Фиг.1 в общем относится к алгоритму управления, вводимому в процессор, чтобы тем самым регулировать соответствующие параметры этого жизненного пространства, в этом случае - инкубационной камеры. В частности, она обычно относится к регулированию климата, т.к. инкубируемые яйца являются самозамкнутыми живыми сущностями, в которые не поступает наружное питание. Примером этого типа регулирования является так называемое прогнозирующее регулирование с использованием модели, которое более подробно описывается в документе WO 02098213. Также используются виды управления процессом, применяющие так называемую нечеткую логику. Известны многие примеры этого вида управления. При этом нередко используются указания, получаемые и определяемые после экспертизы, например, специалистом в области инкубации, чей опыт редко может быть превзойденным. Тем не менее, недостаток состоит в том, что этот опыт является очень индивидуальным и формулирование его в виде правил не всегда является достаточным. Имеющие значительное преимущество эти передовые и в значительной степени объективизированные, с использованием модели, виды регулирования, в частности, понимаемые как прогнозирующее регулирование с использованием модели, дает возможность обеспечить процессу инкубирования в пищевой цепи некоторое положение, которое можно постоянно контролировать и проверять более надлежащим образом. Становится все более важным обеспечение управляемости жизненных условий от несушки до выращиваемого в инкубаторе цыпленка или, после этого, от мясного цыпленка до мясного бройлера; причем очень целесообразным будет обеспечение пищевой цепи с надежными звеньями, при помощи которой можно будет удовлетворить возрастающий спрос на высококачественное продовольствие.

Фиг.2 показывает выводковый лоток 1 с инкубируемыми яйцами 2 в гнездах 4. Такая компоновка обычно используется в инкубационных камерах. Яйца обычно помещают в отсеки, далее называемые гнездами выводковых лотков, обычно сделанных из пластмассы и поэтому хорошо чистящихся. Гнезда 4 имеют края 4а и 4b в направлениях, перпендикулярных друг к другу. Гнезда выполнены открытыми с нескольких сторон для обеспечения нужной циркуляции воздуха. Эти выводковые лотки, в свою очередь, помещены на полках тележек, количество которых соответствует инкубационной камере. В этих инкубационных камерах имитируется естественный климат высиживания в максимально возможной степени. Такие параметры, как температура, содержание углекислоты и содержание кислорода, тщательно измеряются и при необходимости регулируются. Для максимальной имитации процесса естественного высиживания полки обычно выполнены с возможностью их наклона.

В частности, изобретение направлено не только на проверку климата в инкубационной камере в целом, но также, и в большей степени, на проверку микроклимата или окружающей микросреды вокруг яйца. В этих целях желательно контролирование условий вокруг инкубируемых яиц или по меньшей мере вокруг нескольких инкубируемых яиц, и также их регулирование в возможной степени. В приводимом в качестве примера осуществлении устройства 3 согласно Фиг.2 обнаружено, что имеется возможность точного контролирования температуры четырех яиц 3 в выводковом лотке 1. Согласно этому чертежу размер устройства занимает два гнезда, при этом датчики температуры расположены таким образом, что можно измерять температуру каждого из двух яиц. Очевидно, что это измерение является не только неинвазивным, но также и предотвращает нарушения, возникающие, например, при установке и замене термометров.

Фиг.3 и 4 показывают устройство 3 более подробно. Корпус 20 и крышка 40 формируют два главных компонента устройства 3. Корпус 20 имеет дно 21 с двумя вставными соединенными с ним блоками 22а и также паз 22b для вставки, при помощи которого устройство можно зажать в отсеках или гнездах и на краях 4а 4b выводкового лотка 1 соответственно. Эти все компоненты и компоненты, непосредственно соединяемые с ними, выполнены из одной и той же пластмассы, или, опционально, из комбинации разных пластмасс.

Главная часть устройства представляет собой датчики 23, число которых в поясняемом осуществлении - четыре, и при помощи которых измеряется температура яиц 2 в непосредственно примыкающих гнездах 4. Этот тип датчиков принимает инфракрасное излучение, и в них энергия падающего света преобразуется в измеряющий сигнал. Эти датчики известны из уровня техники, и здесь подробно не поясняются. Для целей настоящего изобретения можно использовать датчик, выпускаемый компанией Melexis, модель MLX90601.

Подробнее: датчик имеет отверстия 25 для падающего излучения, находится в креплении 24, тоже пластмассовом; датчик имеет чувствительный элемент 26 на стороне, обращенной от отверстия 25, и этот чувствительный элемент непосредственно соединен с микросхемой 27. Одна из сторон микросхемы, при помощи соединителя 28, соединена с печатной платой 29, общей для всех четырех датчиков. Эта печатная плата, в свою очередь, соединена с кабельным соединителем 30, от которого сигнальные кабели (не показаны) идут в блок обработки сигналов. Эти кабели проходят вдоль вертикальных краев, и в этом приводимом в качестве примера осуществлении края 4а разных гнезд 4 выводкового лотка 1 направляются и зажимаются зажимами 5 - Фиг.2. Блоком обработки сигналов обычно является компьютер, находящийся вне инкубационной камеры и выполняющий проверку, регулирование и задающий значения согласно вышеизложенному, в частности для упоминаемой выше модели регулирования жизненного пространства. В крышке 40 выполнены окна 32, через которые излучение может проходить к датчикам 23, т.е. в их отверстия 25. Нужно также отметить, что каждое имеющее датчики устройство калибровано таким образом, что каждый датчик можно успешно использовать и в другой инкубационной камере.

Специалисту в данной области техники будет ясно, что сигналы измерения, считающиеся сигналами биологической реакции и поступающие от устройств датчиков согласно настоящему изобретению, можно скомбинировать с сигналами измерения, относящимися к другим параметрам климата. В последующей обработке этих сигналов можно будет регулировать такие количественные значения, как подача тепла, теплопередача и энергоемкость камеры в целом или ее части.

Способ согласно настоящему изобретению поясняется со ссылкой на Фиг.5, 6 и 7.

Фиг.5 показывает отображение на части экрана компьютера контрольного устройства. Эта часть в основном сформирована нижней строкой с символом термометра рядом с яйцом и с указанием двух чисел. Эти числа являются значениями температуры по Фаренгейту, где Тер - заданная температура, или температура эмбриона, заданная оператором инкубационной камеры; и эта температура считается обычной температурой эмбриона. Это означает, что для разных типов или пород птицы можно задавать, и задаются, разные заданные температуры. Температура рядом с яйцом является температурой Те, измеряемой регулярно в определенные моменты для нескольких инкубируемых яиц, например температурой, измеряемой устройством 3, имеющим упоминаемый выше датчик 23.

В группе упомянутых чисел показаны также значения температуры по Фаренгейту для регулирования и измерения температуры Та воздуха (=Tair). В частности, Тар обозначает заданную температуру воздуха, вводимую в определенный момент. Эта температура Тар связана с Тер и Те согласно заданным введенным схемам. Специалисту в данной области техники будет ясно, что причина этого заключается в том, что в случае значительных отклонений Те от Тер потребуется точное регулирование температуры воздуха как внешнего параметра. Причем это, в свою очередь, будет тесно связано с эндотермической или экзотермической частями срока инкубирования. Числа над и под ними указывают предельные температуры Тар(max) Tap(min) в пределах А, в которых находится измеряемая температура Та воздуха, и Та указана на правой стороне крупными цифрами.

Блок-схемы измерения, реагирования и регулирования показаны на чертежах Фиг.6 и 7. На этих чертежах этапы принятия решения показаны в ромбах. Знаки плюс и минус указывают соблюдение/несоблюдение условий, изложенных рядом с ними. Стрелки устройство и способ обработки сигналов биологической реакции,   в частности устройство и способ инкубирования инкубируемых яиц, патент № 2367149 и устройство и способ обработки сигналов биологической реакции,   в частности устройство и способ инкубирования инкубируемых яиц, патент № 2367149 указывают меру, т.е. уменьшение или увеличение температур, соответственно.

На Фиг.6 буква S указывает начало цикла регулирования-измерения температуры яйца. Если Те выше или ниже введенной Тер, то принимают соответствующие меры. Если измеренная Те ниже или выше Тер, то проверяют заданную температуру Тар воздуха, чтобы та находилась в пределах А регулирования. Обычно происходит именно этот случай.

Фиг.7 показывает регулирование самой температуры Та воздуха. Начало обозначено буквой X, при этом сначала температуру Та сравнивают с заданной температурой воздуха Тар. При этом, разумеется, температуру в помещении повышают, понижают или оставляют неизменной в зависимости от ее текущего значения.

Нужно отметить, что регулирование температуры Та, например в случае слишком большого отличия от Тар, может привести к некоторому сдвигу пределов регулирования. Это также делает понятной причину, по которой предельные значения всякий раз проверяют - согласно Фиг.6. Этот сдвиг также вводится в управляющее средство либо автоматически, либо вручную. В частности, в ситуации перехода от более к менее эндотермическому, а затем к экзотермическому этапу этот сдвиг Тар и, как правило, соответствующий сдвиг пределов регулирования можно целесообразным образом использовать.

На Фиг.7 RH обозначает относительную влажность. Специалисту в данной области будет ясно, что тепловой баланс вокруг яйца определяется не только температурой, но и обязательно также и локальной влажностью. Поэтому регулирование температуры нельзя отделить от регулирования влажности.

Согласно настоящему изобретению точные температуры Те можно соответствующим образом измерить устройством 3, в частности - соединенным с ним датчиком 23. В этом устройстве 3 измерение выполняется бесконтактно. Это обстоятельство обеспечивает то преимущество, что число рисков отклоняющихся или неверных измерений температуры будет наименьшим.

Подразумевается, что незначительные модификации в устройстве согласно настоящему изобретению входят в объем прилагаемой формулы изобретения, например выбор вида пластмассы, число датчиков в устройстве и способ их обеспечения и подключения. Специалисту в данной области техники также будет ясно, что методику измерения можно также обеспечить как непрерывное измерение и как измерения очень небольшими регулярными этапами, которые можно считать непрерывно последовательными. Причем в этом применении для биологической реакции определяемые для измерения моменты времени обычно выявляются мониторингом, измерением и управлением.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ обработки сигналов биологической реакции, поступающих от организмов, живущих в ограниченном жизненном пространстве, причем каждый из организмов находится в окружающей микросреде; при этом сигналы получают при онлайн-измерении переменных величин биологической реакции, упомянутые сигналы обрабатывают по меньшей мере в масштабе реального времени в процессоре сигналов, причем, с одной стороны, проводят мониторинг этих организмов в упомянутой окружающей микросреде, и, с другой стороны, эти переменные величины можно регулировать соответствующими устройствами управления сигналом согласно модели управления жизненным пространством, отличающийся тем, что жизненное пространство является инкубатором для инкубирования инкубируемых яиц, причем переменные значения биологической реакции измеряют и контролируют физически и/или химически.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что сигналы биологической реакции измеряют неинвазивным образом.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что сигналы биологической реакции для инкубируемых яиц выбирают, например, но не исключительно, из числа следующих показателей: температура скорлупы яйца, потеря веса, пульс, кровяное давление, дыхание, рост, темп роста, активность, генерирование тепла, генерирование влаги и генерирование звука.

4. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что сигналы биологической реакции для инкубирования яиц в упомянутой окружающей микросреде выбирают, например, но не исключительно, из числа следующих показателей: температура, концентрации газа, сила звука и частота звука.

5. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что модель управления жизненным пространством содержит алгоритм интеллектуального управления для управления процессом на основе правила систематической или математической обработки, например, но не исключительно управления с использованием модели или управления процессом с использованием нечеткой логики.

6. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что модель управления жизненным пространством управляет инкубированием в соответствии с указаниями, получаемыми и определяемыми после экспертизы.

7. Способ инкубирования инкубируемых яиц, в частности, регулирования климатических условий в инкубаторе в течение процесса инкубации, включающий установку, измерение и мониторинг, и также регулирование концентраций газа и климатических параметров, таких как температура воздуха, влажность воздуха, содержание углекислоты и содержание кислорода, и также измерение температуры яйца по меньшей мере для нескольких яиц, отличающийся тем, что включает следующие последовательные этапы: вводят заданную температуру Тер инкубирования яиц в управляющее средство в начале процесса инкубирования; измеряют температуру Те яйца в заданный момент времени после начала; сравнивают измеренные Те и Тер, при этом в случае разности между Те и Тер подают сигнал температуры воздуха для регулирования температуры Та воздуха согласно регулированию температуры воздуха; и повторяют эти этапы в течение процесса инкубирования в следующий заданный момент времени.

8. Способ по п.7, отличающийся тем, что регулирование температуры воздуха для регулирования температуры Та воздуха включает следующие последовательные этапы: вводят заданную температуру Тар воздуха в средство управления в начале процесса инкубирования; причем пределы А регулирования температуры воздуха вводят между предельными температурами Тар (min) и Тар (max), причем Tap(min)<Тар<Тар(mах); измеряют температуру Та воздуха в заданный момент времени после начала; сравнивают измеренную Та с температурой в А, и если Та повысилась или понизилась на заданную разность, то температуры воздуха регулируют в соответствии с заданной схемой управления; и повторяют эти этапы в течение процесса инкубации в заданный следующий момент времени.

9. Способ по п.8, отличающийся тем, что при превышении температурой Те воздуха одного из температурных пределов А подается сигнал тревоги.

10. Способ по любому одному из пп.7-9, отличающийся тем, что температуру яйца измеряют бесконтактно.

11. Способ по п.10, отличающийся тем, что температуру яйца измеряют устройством согласно любому одному из пп.12-14.

12. Устройство для измерения при помощи инфракрасных термометров температур инкубируемых яиц, находящихся в гнездах выводковых лотков, установленных в инкубаторе, причем для определенного числа лотков измеряют температуру заданного числа яиц, отличающееся тем, что в течение срока инкубирования каждый отдельный термометр бесконтактно измеряет температуру соответствующего отдельного яйца согласно заранее введенной методике измерения, и получаемые при этом сигналы измерения управляют регулированием, выполняемым средством управления температурой.

13. Устройство по п.12, отличающееся тем, что термометры установлены на держателях, размещенных на выводковых лотках между яйцами и при помощи которых измеряют температуры по меньшей мере двух отдельных инкубируемых яиц.

14. Устройство по любому одному из пп.12 или 13, отличающееся тем, что в состав устройства также входит робот, который автоматически позиционирует держатели вблизи инкубируемых яиц.

15. Устройство по п.12 или 13, отличающееся тем, что устройство используется для выполнения способа согласно любому одному из пп.1-11.


Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2367149

patent-2367149.pdf
Патентный поиск по классам МПК-8:

Класс A01K41/00 Инкубаторы для домашней птицы

Патенты РФ в классе A01K41/00:
инкубаторная секция -  патент 2511260 (10.04.2014)
установка для обработки эмбрионов птицы и суточных цыплят лучистой энергией -  патент 2509458 (20.03.2014)
способ инкубации яиц сельскохозяйственной птицы -  патент 2490881 (27.08.2013)
способ обработки продуктов, таких как яйца для выведения цыплят, кондиционированным газовым потоком, и климатическая камера для осуществления способа -  патент 2471345 (10.01.2013)
применение циклонного сепаратора и климатическая камера для инкубирования яиц и/или содержания домашней птицы -  патент 2462030 (27.09.2012)
устройство для кормления цыплят -  патент 2444186 (10.03.2012)
теплообменник, климатическая камера, снабженная теплообменником, и применение климатической камеры -  патент 2437046 (20.12.2011)
способ инкубации и выведения яиц -  патент 2420063 (10.06.2011)
способ и устройство для инкубации яиц -  патент 2417584 (10.05.2011)
способ обработки инкубационных яиц с целью увеличения вывода и сохранности молодняка птицы -  патент 2380898 (10.02.2010)

Наверх