CN110867253B - 一种牛的热应激分级检测方法及其检测系统 - Google Patents

一种牛的热应激分级检测方法及其检测系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种牛的热应激分级检测方法及其检测系统，该检测方法，根据环境的干球温度、湿球温度、相对湿度、及健康牛的直肠温度和呼吸频率得到干球温度和相对湿度对体感温度的关系，得到可判断应激状态的第一体感温度阈值和第二体感温度阈值；测量待测牛所处环境的干球温度和相对湿度计算该头牛的体感温度，并与第一体感温度阈值和第二体感温度阈值进行比较得到应激分级结果；检测系统包括检测模块、控制模块、显示模块、报警模块和控制器。本发明造价成本低，可在生产中大范围推广，实时监测畜牧舍中的温湿度及体感温度，反映热应激程度并判断是否处于热应激状态，并报警提醒生产人员及时采取相关措施，有利于缓解养牛生产中的热应激问题。

Description

一种牛的热应激分级检测方法及其检测系统
技术领域
本发明涉及牛的热应激状态检测方法，尤其涉及一种牛的热应激分级检测方法。
背景技术
夏季高温高湿，牛体散热困难，易发生热应激，降低牛的采食量与生产性能。若发生热应激的牛没有被及时发现并采取有效的降温措施，持续的热应激会引起新陈代谢的紊乱甚至导致动物死亡。在牛发生热应激时，及时的让养殖人员注意到这一现象，并根据热应激程度对生产做出必要的调整，对减少热应激对养牛生产所带来的影响至关重要。
现有的温湿度报警器，环境数据收集后没有进行计算和处理；单一的设定温度或湿度的报警阈值，当温度或湿度过高并超过所设定的阈值时报警，阈值的设定没有综合考虑温度和湿度两种因素的综合影响；缺乏有效的牛的体感温度监测，不能够快速准确的评价牛的热应激程度，无法对牛的养殖生产提供实时的温热环境参考。
因此，亟待解决上述问题。
发明内容
发明目的：本发明的第一目的是提供一种准确的反映牛的热应激状态的一种牛的热应激分级检测方法。
本发明的第二目的是提供基于该牛的热应激分级检测方法的检测系统。
技术方案：为实现以上目的，本发明公开了一种牛的热应激分级检测方法，包括如下步骤：
(1)、于牛舍中随机选取健康状况良好的牛至少3头，分别选择气温为27-39℃为高温天气4天和气温18-25℃为适温天气4天，测量得到高温天气8点、9点、10点、11点、12点、13点、14点、15点、16点和17点下每一头牛所处环境的干球温度Td、湿球温度Tw和相对湿度RH及每头试验牛的直肠温度Tr和呼吸频率RR，以及适温天气8点、9点、10点、11点、12点、13点、14点、15点、16点和17点下每一头牛所处环境的干球温度Td＇、湿球温度Tw＇和相对湿度RH＇及每头试验牛的直肠温度Tr＇和呼吸频率RR＇；
(2)、分别将每一头牛的高温天气8点、9点、10点、11点、12点、13点、14点、15点、16点和17点的所测数据录入Excel软件中，建立高温天气干球温度Td和湿球温度Tw对直肠温度Tr的二元线性回归模型，利用Excel进行数据分析，得到干球温度Td和湿球温度Tw对直肠温度Tr的线性回归方程公式：
Tr＝a×Td+b×Tw (1)
其中a为自变量干球温度Td的第一回归系数，b为自变量湿球温度Tw的回归系数；
根据公式(1)可得到体感温度ET的计算公式：
ET＝[a/(a+b)]×Td+[b/(a+b)]×Tw (2)
在Excel软件中，建立高温天气干球温度Td和相对湿度RH对湿球温度Tw的二元线性回归模型，利用Excel进行数据分析，得到干球温度Td和相对湿度RH对湿球温度Tw的线性回归方程公式：
Tw＝c×Td+d×RH (3)
其中c为自变量干球温度Td的第二回归系数，d为自变量相对湿度RH的回归系数，RH代入小数值进行计算；
将公式(3)带入到公式(2)中，得到干球温度Td和相对湿度RH对体感温度ET的关系，即得到计算公式：
ET＝[(a+b×c)/(a+b)]×Td+[b×d/(a+b)]×RH (4)
(3)、分别将每一头牛的适温天气8点、9点、10点、11点、12点、13点、14点、15点、16点和17点的所测数据录入Excel软件中，建立适温天气干球温度Td＇和湿球温度Tw＇对直肠温度Tr＇的二元线性回归模型，利用Excel进行数据分析，得到干球温度Td＇和湿球温度Tw＇对直肠温度Tr＇的线性回归方程公式：
Tr＇＝a＇×Td＇+b＇×Tw＇ (5)
其中a＇为自变量干球温度Td＇的第一回归系数，b＇为自变量湿球温度Tw＇的回归系数；
根据公式(5)可得到体感温度ET＇的计算公式：
ET＇＝[a＇/(a＇+b＇)]×Td＇+[b＇/(a＇+b＇)]×Tw＇ (6)
(4)、在Excel软件中，分别建立高温天气下的体感温度ET和呼吸频率RR的一元线性回归模型和适温天气下的体感温度ET＇与呼吸频率RR＇的一元线性回归模型，得到高温天气下的呼吸频率RR与适温天气下的呼吸频率RR＇相等时的体感温度ET为第一体感温度阈值ETRR；
(5)、在Excel软件中，分别建立高温天气下的体感温度ET和直肠温度Tr的一元线性回归模型和适温天气下的体感温度ET＇与直肠温度Tr＇的一元线性回归模型，得到高温天气下的直肠温度Tr和适温天气下的直肠温度Tr＇相等时的体感温度ET为第二体感温度阈值ETTr；
(6)、于牛舍中随机选取一头牛，测定高温天气下该头牛所处环境的干球温度Td和相对湿度RH，代入公式(4)中计算该头牛的体感温度ET，当体感温度ET＜ETRR时，认定该头牛状态良好，没有热应激反应；当ETRR≤体感温度ET＜ETTr时，认定该头牛处于轻度热应激状态；当体感温度ET≥ETTr时，认定该头牛处于重度热应激状态。
其中，所述步骤(1)中分别于第一天的8点、12点和16点，第二天的9点、13点和17点，第三天的10点和14点以及第四天的11点和15点进行测量，分别得到高温天气8点、9点、10点、11点、12点、13点、14点、15点、16点和17点的数据和适温天气8点、9点、10点、11点、12点、13点、14点、15点、16点和17点的数据。
再者，所述步骤(1)中每一头牛所处环境的干球温度、湿球温度和相对湿度的测量方法为：工作人员手持型号为DHM2A的机械通风干湿表，上紧发条，悬挂于牛床中央5—10min，等示数稳定后读取其干球温度和湿球温度的示数，即为干球温度和湿球温度，然后在机械通风干湿表专用计算器中输入干球温度和湿球温度，得到相对湿度。
优选的，所述步骤(1)中每头试验牛的直肠温度用兽用电子温度计插入牛直肠后测得。
进一步，所述步骤(1)中每头试验牛的呼吸频率的测量方法为：将牛胸廓的一次起伏记为一次呼吸，观察并计算30秒内牛胸廓起伏次数，连续测量三次取平均值后，得到该时间点的呼吸频率。
本发明一种基于牛的热应激分级检测方法的检测系统，其特征在于：包括检测模块、控制模块、显示模块、报警模块和控制器，所述检测模块包括干湿球温度检测模块、直肠温度检测模块和呼吸频率检测模块，干湿球温度检测模块检测健康牛不同气温下的干球温度、湿球温度和相对湿度并传输至控制器，直肠温度检测模块检测健康牛不同气温下的直肠温度并传输至控制器，呼吸频率检测模块检测健康牛不同气温下的呼吸频率并传输至控制器，控制器根据健康牛不同气温下的干球温度、湿球温度、相对湿度、直肠温度和呼吸频率计算得到干球温度和相对湿度对体感温度的关系以及判断牛是否进入热应激状态以及应激程度的第一体感温度阈值和第二体感温度阈值；干湿球温度检测模块检测待测牛所处环境的干球温度和相对湿度并将数据传输至控制器，控制器接收检测模块发送的数据信息，将获取的数据计算处理得到体感温度，并与牛的第一体感温度阈值和第二体感温度阈值进行比对分级，将各数据信息和分级结果发送给显示模块和报警模块。
其中，所述报警模块为声光报警器，当控制器判定牛状态良好，没有热应激反应时，声光报警器不报警，当控制器判定牛处于轻度热应激状态时，声光报警器黄灯闪烁并蜂鸣；当控制器判定牛处于重度热应激状态时，声光报警器红灯闪烁并蜂鸣。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下显著优点：
首先本发明结合各项环境指标和牛体指标的分析，确立了适用于牛的体感温度公式，确定了轻度热应激和重度热应激时的牛的体感温度阈值，即时准确的反映牛的热应激状态；其次本发明能够对环境温度、湿度及牛的体感温度进行即时检测，当体感温度出现异常时进行报警提醒；以及根据不同的体感温度，以不同的报警方式分级报警，在体现热应激状态的基础上，更加准确的体现当前的热应激程度；再者本发明的体感温度公式用相对湿度代替了湿球温度，易测量，同样具有十分稳定的可靠性，使用方便快捷，能及时监测牛的体感温度；本发明检测系统造价成本低，可以在养牛生产中大范围推广使用，实时监测畜牧舍中的温湿度水平及体感温度，反映热应激程度并判断是否处于热应激状态，随后分级报警，提醒生产人员及时采取相关措施，有利于间接缓解夏季养牛生产中的热应激问题。
具体实施方式
下面结合对本发明的技术方案作进一步说明。
本发明一种牛的热应激分级检测方法，包括如下步骤：
(1)、于牛舍中随机选取健康状况良好的牛至少3头，自由采食和饮水，分别选择气温为27-39℃为夏季高温天气4天和气温18-25℃为秋季适温天气4天，分别于第一天的8点、12点和16点，第二天的9点、13点和17点，第三天的10点和14点以及第四天的11点和15点进行测量，测量得到高温天气8点、9点、10点、11点、12点、13点、14点、15点、16点和17点下每一头牛所处环境的干球温度Td、湿球温度Tw和相对湿度RH及每头试验牛的直肠温度Tr和呼吸频率RR，以及适温天气8点、9点、10点、11点、12点、13点、14点、15点、16点和17点下每一头牛所处环境的干球温度Td＇、湿球温度Tw＇和相对湿度RH＇及每头试验牛的直肠温度Tr＇和呼吸频率RR＇；其测量的方法为：工作人员手持型号为DHM2A的机械通风干湿表，上紧发条，悬挂于牛床中央5—10min，等示数稳定后读取其干球温度和湿球温度的示数，即为干球温度和湿球温度，然后在机械通风干湿表专用计算器中输入干球温度和湿球温度，得到相对湿度；每头试验牛的直肠温度用兽用电子温度计插入牛直肠后测得；每头试验牛的呼吸频率的测量方法为：将牛胸廓的一次起伏记为一次呼吸，观察并计算30秒内牛胸廓起伏次数，连续测量三次取平均值后，得到该时间点的呼吸频率；
(2)、分别将每一头牛的高温天气8点、9点、10点、11点、12点、13点、14点、15点、16点和17点的所测数据录入Excel软件中，建立高温天气干球温度Td和湿球温度Tw对直肠温度Tr的二元线性回归模型，利用Excel进行数据分析，依次点击Excel菜单栏中数据-数据分析-回归-确定，回归分析对话框中Y值输入区域(因变量)选定高温天气的所有直肠温度Tr值，X值输入区域(自变量)选定相应干球温度Td和湿球温度Tw值，点击常数为零和残差，选择输出区域后确定，得到干球温度Td和湿球温度Tw对直肠温度Tr的线性回归方程公式：
Tr＝a×Td+b×Tw (1)
其中a为自变量干球温度Td的第一回归系数，b为自变量湿球温度Tw的回归系数；
根据公式(1)可得到体感温度ET的计算公式：
ET＝[a/(a+b)]×Td+[b/(a+b)]×Tw (2)
在Excel软件中，建立高温天气干球温度Td和相对湿度RH对湿球温度Tw的二元线性回归模型，利用Excel进行数据分析，依次点击Excel菜单栏中数据-数据分析-回归-确定，回归分析对话框中Y值输入区域(因变量)选定高温天气所有湿球温度Tw值，X值输入区域(自变量)选定相应干球温度Td和相对湿度RH值，点击常数为零和残差，选择输出区域后确定，得到干球温度Td和相对湿度RH对湿球温度Tw的线性回归方程公式：
Tw＝c×Td+d×RH (3)
其中c为自变量干球温度Td的第二回归系数，d为自变量相对湿度RH的回归系数，RH代入小数值进行计算；
将公式(3)带入到公式(2)中，得到干球温度Td和相对湿度RH对体感温度ET的关系，即得到计算公式：
ET＝[(a+b×c)/(a+b)]×Td+[b×d/(a+b)]×RH (4)
(3)、分别将每一头牛的适温天气8点、9点、10点、11点、12点、13点、14点、15点、16点和17点的所测数据录入Excel软件中，建立适温天气干球温度Td＇和湿球温度Tw＇对直肠温度Tr＇的二元线性回归模型，利用Excel进行数据分析，回归分析对话框中Y值输入区域(因变量)选定适温天气的所有直肠温度Tr＇值，X值输入区域(自变量)选定相应干球温度Td＇和湿球温度Tw＇值，点击常数为零和残差，选择输出区域后确定，得到干球温度Td＇和湿球温度Tw＇对直肠温度Tr＇的线性回归方程公式：
Tr＇＝a＇×Td＇+b＇×Tw＇ (5)
其中a＇为自变量干球温度Td＇的第一回归系数，b＇为自变量湿球温度Tw＇的回归系数；
根据公式(5)可得到体感温度ET＇的计算公式：
ET＇＝[a＇/(a＇+b＇)]×Td＇+[b＇/(a＇+b＇)]×Tw＇ (6)
(4)、在Excel软件中，分别建立高温天气下的体感温度ET和呼吸频率RR的一元线性回归模型和适温天气下的体感温度ET＇与呼吸频率RR＇的一元线性回归模型，选择Excel中高温天气下的呼吸频率RR和体感温度ET值为系列1，X轴自变量选ET值，Y轴因变量选RR值，适温天气下的呼吸频率RR＇和体感温度ET＇值为系列2，X轴自变量选ET＇值，Y轴因变量选RR＇值，分别建立散点图，添加线性趋势线并显示公式，之后计算得到高温天气下的呼吸频率RR与适温天气下的呼吸频率RR＇相等时的体感温度ET为第一体感温度阈值ETRR，即为引起呼吸频率RR发生显著变化时的体感温度ET值；
(5)、在Excel软件中，分别建立高温天气下的体感温度ET和直肠温度Tr的一元线性回归模型和适温天气下的体感温度ET＇与直肠温度Tr＇的一元线性回归模型，选择Excel中高温天气下直肠温度Tr和体感温度ET值为系列1，X轴自变量选ET值，Y轴因变量选Tr值，适温天气下的直肠温度Tr＇和体感温度ET＇值为系列2，X轴自变量选ET＇值，Y轴因变量选Tr＇值，分别建立散点图，添加趋势线并显示公式，之后计算得到高温天气下的直肠温度Tr和适温天气下的直肠温度Tr＇相等时的体感温度ET为第二体感温度阈值ETTr，即为引起直肠温度Tr发生显著变化时的体感温度ET值；
(6)、于牛舍中随机选取一头牛，测定高温天气下该头牛所处环境的干球温度Td和相对湿度RH，代入公式(4)中计算该头牛的体感温度ET，当体感温度ET＜ETRR时，牛的呼吸数未发生显著改变，牛较为舒适，生产性能不受影响，认定该头牛状态良好，没有热应激反应；当ETRR≤体感温度ET＜ETTr时，牛的呼吸数显著上升，此时由于环境温湿度的上升，辐射、传导和对流散热量减少，为维持体热平衡，牛的呼吸数增大、皮肤血流量增大，以增加蒸发散热，同时减少采食量，以减少产热，此时牛的生产性能受到一定影响，认定该头牛处于轻度热应激状态；当体感温度ET≥ETTr时，牛的直肠温度均显著上升，此时因为环境温湿度进一步升高，体热平衡遭到破坏，对生产性能和健康产生严重影响，认定该头牛处于重度热应激状态。
本发明一种基于牛的热应激分级检测方法的检测系统，包括检测模块、控制模块、显示模块、报警模块和控制器，所述检测模块包括干湿球温度检测模块、直肠温度检测模块和呼吸频率检测模块，干湿球温度检测模块检测健康牛不同气温下的干球温度、湿球温度和相对湿度并传输至控制器，直肠温度检测模块检测健康牛不同气温下的直肠温度并传输至控制器，呼吸频率检测模块检测健康牛不同气温下的呼吸频率并传输至控制器，控制器根据健康牛不同气温下的干球温度、湿球温度、相对湿度、直肠温度和呼吸频率计算得到干球温度和相对湿度对体感温度的关系以及判断牛是否进入热应激状态以及应激程度的第一体感温度阀值和第二体感温度阀值；干湿球温度检测模块检测待测牛所处环境的干球温度和相对湿度并将数据传输至控制器，控制器接收检测模块发送的数据信息，将获取的数据计算处理得到体感温度，并与牛的第一体感温度阈值和第二体感温度阈值进行比对分级，将各数据信息和分级结果发送给显示模块和报警模块。所述报警模块为声光报警器，包括红色和黄色报警灯以及蜂鸣器；当控制器判定牛状态良好，没有热应激反应时，声光报警器不报警，当控制器判定牛处于轻度热应激状态时，声光报警器黄灯闪烁并蜂鸣；当控制器判定牛处于重度热应激状态时，声光报警器红灯闪烁并蜂鸣。显示模块显示所测的所有数据信息和分级结果，工作人员可即时看到牛所处的热应激状态。本发明中控制器的芯片型号为STC89C52，显示模块包括液晶电子显示屏，实时显示温度、湿度、牛的体感温度和热应激程度。
实施例1
于牛舍中随机选取健康状况良好的牛9头，自由采食和饮水。试验期为夏季7月和秋季10月，选择天气条件相近的高温阶段7月气温35-37℃和适温阶段10月气温24-25℃各4天，于第一天8、12、16点，第二天9、13、17点，第三天10、14点，第四天11、15点进行测量，测量得到高温天气8点、9点、10点、11点、12点、13点、14点、15点、16点和17点下每一头牛所处环境的干球温度Td、湿球温度Tw和相对湿度RH及每头试验牛的直肠温度Tr和呼吸频率RR，以及适温天气8点、9点、10点、11点、12点、13点、14点、15点、16点和17点下每一头牛所处环境的干球温度Td＇、湿球温度Tw＇和相对湿度RH＇及每头试验牛的直肠温度Tr＇和呼吸频率RR＇，得到表1～表18的数据；
表1 1号牛夏季的所测数据
Figure BDA0002293216390000081
表2 2号牛夏季的所测数据
Figure BDA0002293216390000082
Figure BDA0002293216390000091
表3 3号牛夏季的所测数据
Figure BDA0002293216390000092
表4 4号牛夏季的所测数据
Figure BDA0002293216390000093
Figure BDA0002293216390000101
表5 5号牛夏季的所测数据
Figure BDA0002293216390000102
表6 6号牛夏季的所测数据
Figure BDA0002293216390000103
Figure BDA0002293216390000111
表7 7号牛夏季的所测数据
Figure BDA0002293216390000112
表8 8号牛夏季的所测数据
Figure BDA0002293216390000113
Figure BDA0002293216390000121
表9 9号牛夏季的所测数据
Figure BDA0002293216390000122
表10 1号牛秋季的所测数据
Figure BDA0002293216390000123
Figure BDA0002293216390000131
表11 2号牛秋季的所测数据
Figure BDA0002293216390000132
表12 3号牛秋季的所测数据
Figure BDA0002293216390000133
Figure BDA0002293216390000141
表13 4号牛秋季的所测数据
Figure BDA0002293216390000142
表14 5号牛秋季的所测数据
Figure BDA0002293216390000143
Figure BDA0002293216390000151
表15 6号牛秋季的所测数据
Figure BDA0002293216390000152
表16 7号牛秋季的所测数据
Figure BDA0002293216390000153
Figure BDA0002293216390000161
表17 8号牛秋季的所测数据
Figure BDA0002293216390000162
表18 9号牛秋季的所测数据
Figure BDA0002293216390000163
Figure BDA0002293216390000171
打开Excel软件并按不同列录入上述夏季的数据，建立夏季干球温度Td和湿球温度Tw对直肠温度Tr的二元线性回归模型：依次点击Excel菜单栏中数据-数据分析-回归-确定，回归分析对话框中因变量Y值输入区域选定夏季所有直肠温度Tr值，自变量X值输入区域选定相应干球温度Td和湿球温度Tw值，点击常数为零和残差，选择输出区域后确定，得到干球温度Td和湿球温度Tw对直肠温度Tr的线性回归方程，
Tr＝a×Td+b×Tw＝0.36×Td+0.914×Tw (1)
由于体感温度ET反映干球温度Td和湿球温度Tw对动物热调节的重要性，则
ET＝[a/(a+b)]×Td+[b/(a+b)]×Tw＝0.283×Td+0.717×Tw (2)
考虑到测量的方便性、准确性和推广的可行性，将湿球温度Tw替换为相对湿度RH，用Excel建立干球温度Td和相对湿度RH对湿球温度Tw的二元线性回归模型，依次点击Excel菜单栏中数据-数据分析-回归-确定，回归分析对话框中因变量Y值输入区域选定夏季所有Tw值，自变量X值输入区域选定相应干球温度Td和相对湿度RH值，点击常数为零和残差，选择输出区域后确定，得到干球温度Td和相对湿度RH对湿球温度Tw的线性回归方程，
Tw＝c×Td+d×RH＝0.562×Td+13.8×RH (3)
将此公式(3)带入到公式(2)中，得到干球温度Td和相对湿度RH对体感温度ET的关系，
ET＝[(a+b×c)/(a+b)]×Td+[b×d/(a+b)]×RH＝0.686×Td+9.89×RH (4)
打开Excel软件，根据公式(1)和公式(2)，代入夏季的数据得到相应的体感温度。
打开Excel软件并按不同列录入上述秋季的数据，以同样的方式得到秋季的干球温度Td和湿球温度Tw对直肠温度Tr的线性回归方程，
Tr＇＝a＇×Td＇+b＇×Tw＇＝0.932×Td＇+0.689×Tw＇ (5)
根据公式(5)可得到体感温度ET＇的计算公式：
ET＇＝[a＇/(a＇+b＇)]×Td＇+[b＇/(a＇+b＇)]×Tw＇＝0.572×Td＇+0.428×Tw＇(6)
代入秋季的数据得到相应的体感温度数据。
分别建立夏季和秋季的体感温度ET对呼吸频率RR的一元线性回归模型：选择Excel中夏季呼吸频率RR和体感温度ET值为系列1，X轴自变量选体感温度ET值，Y轴因变量选呼吸频率RR值，秋季呼吸频率RR＇和体感温度ET＇值为系列2，X轴自变量选体感温度ET＇值，Y轴因变量选呼吸频率RR＇值，分别建立散点图，添加线性趋势线并显示公式，之后计算两个系列的呼吸频率相等时的体感温度值ETRR，即为引起呼吸频率RR发生显著变化时的体感温度ET值：
RR＝7.5762×ET-136.21，RR＇＝0.1504×ET+10.91
当呼吸频率RR相等时，即RR＝RR＇时，第一体感温度阈值ETRR为19.81℃。当ET<19.81℃时，牛的呼吸数未发生显著改变，牛较为舒适，生产性能不受影响；当ET≥19.81℃时，牛的呼吸数显著上升，此时由于环境温湿度的上升，辐射、传导和对流散热量减少，为维持体热平衡，牛的呼吸数增大、皮肤血流量增大，以增加蒸发散热，同时减少采食量，以减少产热，此时牛的生产性能受到一定影响，牛处于轻度热应激水平，19.81℃为牛发生轻度热应激的分级标准。
分别建立夏季和秋季的体感温度ET对直肠温度Tr的线性回归模型：选择Excel中夏季直肠温度Tr和体感温度ET值为系列1，X轴自变量选体感温度ET值，Y轴因变量选直肠温度Tr值，秋季直肠温度Tr＇和体感温度ET＇值为系列2，X轴自变量选体感温度ET＇值，Y轴因变量选直肠温度Tr＇值，分别建立散点图，添加趋势线并显示公式，之后计算两个系列直肠温度相等时的体感温度值ETTr，即为引起ETTr发生显著变化时的ET值：
Tr＝0.0509×ET+37.098，Tr＇＝0.0289×ET+37.689
当直肠温度相等时，即Tr＝Tr＇时，第二体感温度阈值ETTr为26.86℃。
当ET≥26.86℃时，牛的直肠温度均显著上升，此时因为环境温湿度进一步升高，体热平衡遭到破坏，对生产性能和健康产生严重影响，牛处于重度热应激水平，26.86℃为牛发生重度热应激的分级标准。
本发明当体感温度ET<19.81℃时，不报警，状态“良好”；当体感温度19.81℃≤ET＜26.86℃时，黄色报警灯闪烁，并蜂鸣，状态“轻度热应激”；当体感温度ET≥26.86℃时，红色报警灯闪烁，并蜂鸣，状态“重度热应激”。
在实际畜牧生产中，环境温度和湿度共同作用于牛体，影响牛的体热调节。牛的体感温度是温度和湿度这两个主要的温热因素对牛体综合作用时的有效温度。本发明根据实验数据推导出牛的体感温度公式，并以引起呼吸数和直肠温度显著改变的体感温度为判定牛轻度和重度热应激的阈值，内置温湿度传感器，实时监测环境温度和湿度，根据公式自动计算并实时显示牛的体感温度及热应激程度，并在检测到热应激时报警。本发明能够方便随时监测环境温度、湿度、牛的体感温度以及牛的热应激程度，方便养殖人员及时有效的了解牛体的热平衡调节状况，安排生产管理。

Claims (7)

1.一种牛的热应激分级检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)、于牛舍中随机选取健康状况良好的牛至少3头，分别选择气温为27-39℃为高温天气4天和气温18-25℃为适温天气4天，测量得到高温天气8点、9点、10点、11点、12点、13点、14点、15点、16点和17点下每一头牛所处环境的干球温度Td、湿球温度Tw和相对湿度RH及每头试验牛的直肠温度Tr和呼吸频率RR，以及适温天气8点、9点、10点、11点、12点、13点、14点、15点、16点和17点下每一头牛所处环境的干球温度Td＇、湿球温度Tw＇和相对湿度RH＇及每头试验牛的直肠温度Tr＇和呼吸频率RR＇；
(2)、分别将每一头牛的高温天气8点、9点、10点、11点、12点、13点、14点、15点、16点和17点的所测数据录入Excel软件中，建立高温天气干球温度Td和湿球温度Tw对直肠温度Tr的二元线性回归模型，利用Excel进行数据分析，得到干球温度Td和湿球温度Tw对直肠温度Tr的线性回归方程公式：
Tr＝a×Td+b×Tw (1)
其中a为自变量干球温度Td的第一回归系数，b为自变量湿球温度Tw的回归系数；
根据公式(1)可得到体感温度ET的计算公式：
ET＝[a/(a+b)]×Td+[b/(a+b)]×Tw (2)
在Excel软件中，建立高温天气干球温度Td和相对湿度RH对湿球温度Tw的二元线性回归模型，利用Excel进行数据分析，得到干球温度Td和相对湿度RH对湿球温度Tw的线性回归方程公式：
Tw＝c×Td+d×RH (3)
其中c为自变量干球温度Td的第二回归系数，d为自变量相对湿度RH的回归系数，RH代入小数值进行计算；
将公式(3)带入到公式(2)中，得到干球温度Td和相对湿度RH对体感温度ET的关系，即得到计算公式：
ET＝[(a+b×c)/(a+b)]×Td+[b×d/(a+b)]×RH (4)
(3)、分别将每一头牛的适温天气8点、9点、10点、11点、12点、13点、14点、15点、16点和17点的所测数据录入Excel软件中，建立适温天气干球温度Td＇和湿球温度Tw＇对直肠温度Tr＇的二元线性回归模型，利用Excel进行数据分析，得到干球温度Td＇和湿球温度Tw＇对直肠温度Tr＇的线性回归方程公式：
Tr＇＝a＇×Td＇+b＇×Tw＇ (5)
其中a＇为自变量干球温度Td＇的第一回归系数，b＇为自变量湿球温度Tw＇的回归系数；
根据公式(5)可得到体感温度ET＇的计算公式：
ET＇＝[a＇/(a＇+b＇)]×Td＇+[b＇/(a＇+b＇)]×Tw＇ (6)
(4)、在Excel软件中，分别建立高温天气下的体感温度ET和呼吸频率RR的一元线性回归模型和适温天气下的体感温度ET＇与呼吸频率RR＇的一元线性回归模型，得到高温天气下的呼吸频率RR与适温天气下的呼吸频率RR＇相等时的体感温度ET为第一体感温度阈值ETRR；
(5)、在Excel软件中，分别建立高温天气下的体感温度ET和直肠温度Tr的一元线性回归模型和适温天气下的体感温度ET＇与直肠温度Tr＇的一元线性回归模型，得到高温天气下的直肠温度Tr和适温天气下的直肠温度Tr＇相等时的体感温度ET为第二体感温度阈值ETTr；
(6)、于牛舍中随机选取一头牛，测定高温天气下该头牛所处环境的干球温度Td和相对湿度RH，代入公式(4)中计算该头牛的体感温度ET，当体感温度ET＜ETRR时，认定该头牛状态良好，没有热应激反应；当ETRR≤体感温度ET＜ETTr时，认定该头牛处于轻度热应激状态；当体感温度ET≥ETTr时，认定该头牛处于重度热应激状态。
2.根据权利要求1所述的一种牛的热应激分级检测方法，其特征在于：所述步骤(1)中分别于第一天的8点、12点和16点，第二天的9点、13点和17点，第三天的10点和14点以及第四天的11点和15点进行测量，分别得到高温天气8点、9点、10点、11点、12点、13点、14点、15点、16点和17点的数据和适温天气8点、9点、10点、11点、12点、13点、14点、15点、16点和17点的数据。
3.根据权利要求2所述的一种牛的热应激分级检测方法，其特征在于：所述步骤(1)中每一头牛所处环境的干球温度、湿球温度和相对湿度的测量方法为：工作人员手持型号为DHM2A的机械通风干湿表，上紧发条，悬挂于牛床中央5—10min，等示数稳定后读取其干球温度和湿球温度的示数，即为干球温度和湿球温度，然后在机械通风干湿表专用计算器中输入干球温度和湿球温度，得到相对湿度。
4.根据权利要求2所述的一种牛的热应激分级检测方法，其特征在于：所述步骤(1)中每头试验牛的直肠温度用兽用电子温度计插入牛直肠后测得。
5.根据权利要求2所述的一种牛的热应激分级检测方法，其特征在于：所述步骤(1)中每头试验牛的呼吸频率的测量方法为：将牛胸廓的一次起伏记为一次呼吸，观察并计算30秒内牛胸廓起伏次数，连续测量三次取平均值后，得到该时间点的呼吸频率。
6.基于权利要求1至5任一所述的牛的热应激分级检测方法的检测系统，其特征在于：包括检测模块、控制模块、显示模块、报警模块和控制器，所述检测模块包括干湿球温度检测模块、直肠温度检测模块和呼吸频率检测模块，干湿球温度检测模块检测健康牛不同气温下的干球温度、湿球温度和相对湿度并传输至控制器，直肠温度检测模块检测健康牛不同气温下的直肠温度并传输至控制器，呼吸频率检测模块检测健康牛不同气温下的呼吸频率并传输至控制器，控制器根据健康牛不同气温下的干球温度、湿球温度、相对湿度、直肠温度和呼吸频率计算得到干球温度和相对湿度对体感温度的关系以及判断牛是否进入热应激状态以及应激程度的第一体感温度阈值和第二体感温度阈值；干湿球温度检测模块检测待测牛所处环境的干球温度和相对湿度并将数据传输至控制器，控制器接收检测模块发送的数据信息，将获取的数据计算处理得到体感温度，并与牛的第一体感温度阈值和第二体感温度阈值进行比对分级，将各数据信息和分级结果发送给显示模块和报警模块。
7.根据权利要求6所述的牛的热应激分级检测方法的检测系统，其特征在于：所述报警模块为声光报警器，当控制器判定牛状态良好，没有热应激反应时，声光报警器不报警，当控制器判定牛处于轻度热应激状态时，声光报警器黄灯闪烁并蜂鸣；当控制器判定牛处于重度热应激状态时，声光报警器红灯闪烁并蜂鸣。
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