CN106952175A - 基于奶牛鼻羁压力变化的个体采食量估计方法 - Google Patents
基于奶牛鼻羁压力变化的个体采食量估计方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106952175A CN106952175A CN201710252253.1A CN201710252253A CN106952175A CN 106952175 A CN106952175 A CN 106952175A CN 201710252253 A CN201710252253 A CN 201710252253A CN 106952175 A CN106952175 A CN 106952175A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- signal
- feeding
- noseband
- milk cow
- pressure
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 210000004080 milk Anatomy 0.000 title claims abstract description 43
- 239000008267 milk Substances 0.000 title claims abstract description 42
- 235000013336 milk Nutrition 0.000 title claims abstract description 42
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 235000013305 food Nutrition 0.000 claims abstract description 35
- 235000021050 feed intake Nutrition 0.000 claims abstract description 25
- 239000003651 drinking water Substances 0.000 claims description 13
- 235000020188 drinking water Nutrition 0.000 claims description 13
- 239000004459 forage Substances 0.000 claims description 12
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 11
- 241000282849 Ruminantia Species 0.000 claims description 7
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 claims description 5
- 235000015111 chews Nutrition 0.000 claims description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 3
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 claims 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 claims 1
- 230000002431 foraging effect Effects 0.000 abstract description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 244000144972 livestock Species 0.000 abstract description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 abstract description 2
- 230000006399 behavior Effects 0.000 abstract 2
- 230000004634 feeding behavior Effects 0.000 abstract 1
- 230000001055 chewing effect Effects 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000004836 empirical method Methods 0.000 description 2
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 description 2
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 2
- 230000036528 appetite Effects 0.000 description 1
- 235000019789 appetite Nutrition 0.000 description 1
- 238000003556 assay Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 210000003608 fece Anatomy 0.000 description 1
- 244000144980 herd Species 0.000 description 1
- 230000006651 lactation Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G06Q50/00—Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
- G06Q50/02—Agriculture; Fishing; Forestry; Mining
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01K—ANIMAL HUSBANDRY; AVICULTURE; APICULTURE; PISCICULTURE; FISHING; REARING OR BREEDING ANIMALS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NEW BREEDS OF ANIMALS
- A01K67/00—Rearing or breeding animals, not otherwise provided for; New or modified breeds of animals
- A01K67/02—Breeding vertebrates
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G06Q10/00—Administration; Management
- G06Q10/04—Forecasting or optimisation specially adapted for administrative or management purposes, e.g. linear programming or "cutting stock problem"
Landscapes
- Business, Economics & Management (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Strategic Management (AREA)
- Human Resources & Organizations (AREA)
- Economics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental Sciences (AREA)
- Marketing (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Animal Husbandry (AREA)
- General Business, Economics & Management (AREA)
- Tourism & Hospitality (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Marine Sciences & Fisheries (AREA)
- Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
- Operations Research (AREA)
- Quality & Reliability (AREA)
- Zoology (AREA)
- Game Theory and Decision Science (AREA)
- Development Economics (AREA)
- Agronomy & Crop Science (AREA)
- Entrepreneurship & Innovation (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Primary Health Care (AREA)
- Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
- Fodder In General (AREA)
- Feeding And Watering For Cattle Raising And Animal Husbandry (AREA)
Abstract
本发明公开了一种基于奶牛鼻羁压力变化的个体采食量监测方法，属于畜禽健康养殖技术领域。采食行为是影响奶牛产奶、反刍的重要活动，也是反应奶牛健康状况、衡量日粮品质的重要指标。本发明利用压力传感器对奶牛奶鼻羁处的压力信号进行采集，根据信号持续时间和是否有稳定频率，区分出采食信号、饮水信号和反刍信号，然后对采食信号进行进一步处理，根据采食信号中峰值间隔计算出采食食团数，进而预估采食量，从而实现对奶牛采食行为的识别和采食量的推算。本发明通过测量奶牛鼻羁处的压力信号监测采食，可以有效的降低环境噪声干扰，实现对奶牛个体采食行为的精确识别和对个体采食量的估算。
Description
技术领域
本发明属于畜禽健康养殖技术领域，具体涉及一种基于奶牛鼻羁压力变化的个体采食量估计方法。
背景技术
采食量是影响奶牛生长发育以及泌乳的主要限制因素之一。奶牛采食量的多少直接影响着奶牛的健康，同时它也是评估奶牛生产力水平高低的重要指标。如若不能准确测量采食量，就很难满足家畜对营养物质与能力的摄入与供给，所以准确测量采食量对于奶牛来说非常重要。奶牛采食量的测定方法可以分为三类，分别是直接测定法、间接测定法和经验法。直接测定法是基于牧草测定，在放牧小区分别在牧前和牧后取样称重，该方法主要针对奶牛群体的采食量估计，无法对单个奶牛采食量进行估计，除非把奶牛在封闭小区内单独放牧。间接测定法主要通过记录采食行为差异、记录奶牛生产性能差异和粪便收集技术等进行测量，这些测量方法存在工作量大、测量误差大等缺点。经验法是基于以往的基础数据来计算和估计家畜的采食量，该方法对人员专业性要求较高，且误差较大，很难针对奶牛个体进行采食量估计。
文献[1]和[2]([1]田富洋，李法德，李晋阳，韩玉臻，魏新华.奶牛采食量检测仪的设计与技术研究.仪器仪表学报.2007年,第28卷，第2期，293-296页.[2]田富洋.奶牛采食量自动检测仪的研制.山东：山东农业大学硕士论文.2006年.)通过检测奶牛颞窝部位的运动规律来反映牛只采食量，具体通过测量奶牛吞咽次数和食团质量计算奶牛的采食量。该文献中并没有明确指出如何区分采食信号与其他信号如饮水信号、反刍信号等，同时采集奶牛颞窝处的信号所采用的设备会引起奶牛的不适，缺乏实际应用价值。
本发明通过内置在奶头佩戴的笼头鼻羁内的压力传感器测量反刍动物鼻羁压力变化，获取采食信号，通过信号识别算法区分反刍动物采食、饮水和反刍信号，并对采食信号中的采食食团进行进一步识别，根据食团数来估算动物的采食量。该方法可以有效识别采食信号，同时可以对奶牛个体的采食量进行快速准确的估计，而且通过佩戴在笼头内的压力传感器测量采食信号，奶牛的舒适性比较好。
发明内容
为了达到准确识别采食行为、估算奶牛采食量的目的，并克服现有的采食量检测设备缺乏实际应用价值的缺点，本发明提出一种基于奶牛鼻羁压力变化的个体采食量估计方法。
本发明的技术方案如下：
(1)对反刍动物鼻羁压力进行测量；
(2)对测量的信号进行分类识别，首先区分噪声信号和有用信号，有用信号主要包括采食信号、反刍信号和饮水信号，然后对采食信号进行识别；
(3)对分类出的采食信号进行进一步处理，根据采食信号峰值间隔测量采食食团数，进而估算采食量。
步骤(1)在反刍动物佩戴的笼头鼻羁中内置一个压力传感器，该传感器可以测量反刍动物咀嚼时因颌运动而导致的压力变化，压力传感器将该压力转换成信号波形，存储在与之相连的SD卡内，并通过无线传输的方式上传到服务器。
步骤(2)中有用信号压力一般大于噪声信号压力，且有用信号持续一定的时间，因此当压力值超过设定的门限值并持续一段时间时，认为是有用信号，否则是噪声信号。每种信号都有自己独特的峰值频率、峰值间隔和持续时间，采食信号持续时间长，但是频率不稳定，反刍信号持续时间长，有稳定的频率，饮水信号有稳定的频率，但是持续时间短，根据信号频率和持续时间就可以区分采食信号与反刍信号和饮水信号。
步骤(3)中每个采食食团都有一定的采食时间和咀嚼时间，不同食团之间有一定的时间间隔，根据咀嚼时间和时间间隔就可以估计出采食食团数，然后采用试验的方法测量估计每个食团的饲料量，估计方法为：根据固定的饲料量观察奶牛的采食食团个数，经过多次试验，可以估计得到平均每个食团的饲料两，然后根据采食食团和每个食团的饲料量即可估计出动物个体的采食量：采食量＝采食食团数*每食团饲料量。
本发明的有益效果是通过内置在笼头鼻羁内的压力传感器测量奶牛鼻羁压力变化，可以有效减小环境噪声干扰。同时通过对监测信号的识别和分类，可以有效的区分采食信号、反刍信号与饮水信号等，实现对单个奶牛的采食量的高精度估计。相比于传统采食量估计方法方法，该方法具有更高的效率和精度。
附图说明
图1是佩戴在反刍动物头部的笼头示意图；其中，1为可调节笼头，2为电池，3为嵌入了压力传感器的硅胶软管，4为数据存储仓。
图2是奶牛采食信号时域波形。
图3是奶牛反刍信号时域波形。
图4是奶牛饮水信号时域波形。
图5是咀嚼信号分类示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本发明提供的一种基于奶牛鼻羁压力变化的个体采食量估计方法，采食量估计方法主要包括如下步骤：
(1)对奶牛鼻羁压力进行测量。在奶牛头部佩戴一个笼头，笼头鼻羁中内置一个压力传感器，如图1所示，其中图中1所示为可调节笼头，调节合适的长度使奶牛能够保持舒适。图中2为电池，为整个系统供电。图中3为嵌入了压力传感器的硅胶软管，主要用于测量奶牛咀嚼时因颌运动而导致的压力变化，压力传感器将该压力转换成信号波形。图中4为数据存储仓，可以为SD卡，用于存储采集的信号波形。
(2)对测量的信号进行分类识别，首先区分噪声信号和有用信号，有用信号主要包括采食信号、反刍信号和饮水信号，然后区分采食信号与反刍信号和饮水信号。通过上述步骤1采集到压力信号上传到服务器后，首先对信号进行滤波，滤除带外噪声，然后对信号进行检测和分类。可以通过能量检测法检测到咀嚼信号，当牛鼻羁压力值超过门限值1200mbar时即可认为是咀嚼活动。通过压力传感器采集到的采食信号、反刍信号和饮水信号分别如图2-4所示。由于这三种信号分别具有独特的峰值频率、峰值间隔和持续时间，因此可以用于区分这些信号。咀嚼活动引起的不同类型信号区分方法如图4所示，具体信号类型区分方法如下：
采食判断依据：每分钟颌运动>30次，频率不稳定；
反刍判断依据：每分钟颌运动>30次，至少持续3分钟，有稳定的频率；
饮水判断依据：有稳定的频率，至少持续30秒；
其他活动判断依据：每分钟颌运动<30次、频率不稳定。
(3)对分类出的采食信号进行进一步识别处理，测量采食食团数，根据食团个数估算奶牛采食量。对分类得到的采食信号进行再加工，根据接收到的压力数据统计采食时的采食食团数，采食时一秒钟大约咀嚼两次，每个食团咀嚼大约3-4次。然后对每个食团的饲料量进行估计，根据固定的饲料量观察奶牛的采食食团个数，经过多次试验，可以估计得到平均每个食团的饲料量，从而根据采食食团个数和每个食团饲料量即可计算出采食量：采食量＝采食食团数*每食团饲料量。
Claims (4)
1.基于奶牛鼻羁压力变化的个体采食量估计方法，其特征在于：
步骤1：对奶牛鼻羁压力进行测量；
步骤2：对步骤1中测量的信号进行分类识别，首先区分噪声信号和有用信号，有用信号主要包括采食信号、反刍信号和饮水信号，然后区分采食信号与反刍信号和饮水信号；
步骤3：对步骤2中分类出的采食信号进行进一步处理，测量采食食团数，进而估算采食量。
2.根据权利要求1中所述的基于奶牛鼻羁压力变化的个体采食量估计方法，其特征是：所述的对反刍动物鼻羁压力进行测量的方法为：通过在奶牛佩戴的笼头鼻羁中内置一个压力传感器，该传感器可以测量奶牛咀嚼时因颌运动而导致的压力变化，压力传感器将该压力转换成信号波形，存储在与之相连的SD卡内，并通过无线传输的方式上传到服务器。
3.根据权利要求1中所述的基于奶牛鼻羁压力变化的个体采食量估计方法，其特征是：所述的区分采食信号与反刍信号和饮水信号的方法为：利用每种信号独特的峰值频率、峰值间隔和持续时间来区分各个信号，采食信号持续时间长，但是频率不稳定，反刍信号持续时间长，有稳定的频率，饮水信号有稳定的频率，但是持续时间短。
4.根据权利要求1中所述的基于奶牛鼻羁压力变化的个体采食量估计方法，其特征是：所述的估计采食量的方法为：每个采食食团都有一定的采食时间和咀嚼时间，不同食团之间有一定的时间间隔，根据咀嚼时间和时间间隔就可以估计出采食食团数，然后采用试验的方法测量估计每个食团的饲料量，估计方法为：根据固定的饲料量观察奶牛的采食食团个数，经过多次试验，可以估计得到平均每个食团的饲料两，然后根据采食食团和每个食团的饲料量即可估计出动物个体的采食量：采食量＝采食食团数*每食团饲料量。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710252253.1A CN106952175A (zh) | 2017-04-18 | 2017-04-18 | 基于奶牛鼻羁压力变化的个体采食量估计方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710252253.1A CN106952175A (zh) | 2017-04-18 | 2017-04-18 | 基于奶牛鼻羁压力变化的个体采食量估计方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN106952175A true CN106952175A (zh) | 2017-07-14 |
Family
ID=59476097
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710252253.1A Pending CN106952175A (zh) | 2017-04-18 | 2017-04-18 | 基于奶牛鼻羁压力变化的个体采食量估计方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN106952175A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110169374A (zh) * | 2019-06-19 | 2019-08-27 | 北京农业信息技术研究中心 | 一种奶牛采食行为与采食量的可穿戴监测装置及监测系统 |
| CN110415209A (zh) * | 2019-06-12 | 2019-11-05 | 东北农业大学 | 一种基于光场视觉深度估计的奶牛采食量监测方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101077295A (zh) * | 2007-04-19 | 2007-11-28 | 山东农业大学 | 畜类动物采食量检测方法及智能检测仪 |
-
2017
- 2017-04-18 CN CN201710252253.1A patent/CN106952175A/zh active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101077295A (zh) * | 2007-04-19 | 2007-11-28 | 山东农业大学 | 畜类动物采食量检测方法及智能检测仪 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| UELI BRAUN 等: "Evaluation of eating and rumination behaviour in 300 cows of three different breeds using a noseband pressure sensor", 《SPRINGER》 * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110415209A (zh) * | 2019-06-12 | 2019-11-05 | 东北农业大学 | 一种基于光场视觉深度估计的奶牛采食量监测方法 |
| CN110169374A (zh) * | 2019-06-19 | 2019-08-27 | 北京农业信息技术研究中心 | 一种奶牛采食行为与采食量的可穿戴监测装置及监测系统 |
| CN110169374B (zh) * | 2019-06-19 | 2024-05-10 | 北京农业信息技术研究中心 | 一种奶牛采食行为与采食量的可穿戴监测装置及监测系统 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2715627C2 (ru) | Способ получения информации о сельскохозяйственном животном | |
| US10761107B2 (en) | Apparatus and method for detecting disease in dairy animals | |
| CN206699119U (zh) | 一种养殖动物监控系统 | |
| JP4931653B2 (ja) | 反芻動物の健康管理システムおよび反芻動物の健康管理方法 | |
| CA2813361C (en) | Animal identification, measurement, monitoring and management system | |
| US20170325426A1 (en) | A Method and Device for Remote Monitoring of Animals | |
| Ueda et al. | The use of a physical activity monitor to estimate the eating time of cows in pasture | |
| US20230270077A1 (en) | Method and system for determining phase transition in young animal | |
| WO2011069512A1 (en) | Method and system for estimating herbage uptake of an animal | |
| CN107410082A (zh) | 基于反刍动物鼻羁压力变化的反刍识别方法 | |
| Shen et al. | Rumination recognition method of dairy cows based on the change of noseband pressure | |
| CN106993546A (zh) | 一种基于反刍时间与活动量的奶牛发情监测方法 | |
| CN106952175A (zh) | 基于奶牛鼻羁压力变化的个体采食量估计方法 | |
| Umemura et al. | Estimation of feed intake while grazing using a wireless system requiring no halter | |
| CN108077106B (zh) | 一种牛发情预警方法 | |
| CN106993545A (zh) | 基于反刍动物鼻羁压力变化的饮水量监测方法 | |
| WO2018004429A1 (en) | Monitoring device and method performed thereby for determining whether an animal is properly fed | |
| Delagarde et al. | Accuracy of the FeedPhone device for recording eating and rumination times in dairy cows | |
| Konka et al. | Automatic classification of eating and ruminating in cattle using a collar mounted accelerometer | |
| AU2013364503B2 (en) | A method and system for determining milk characteristics for individual animals in a herd | |
| CN215602584U (zh) | 一种奶牛个体称重及日粮采食信息实时监测装置 | |
| May | You are what (and how) you eat | |
| Rutter | Current and future prospects for the automatic recording and control of ruminant foraging on farms | |
| CN116763300A (zh) | 反刍动物活动状态判断系统及方法 | |
| AU2011311290B2 (en) | Animal identification, measurement, monitoring and management system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20170714 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |