CN117114749B - 一种智能化猪冷冻精液管理方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种智能化猪冷冻精液管理方法及系统，属于猪冷冻精液管理技术领域。首先收集猪精液样本，将猪精液样本进行质量分析评估，得到检测结果；其次根据检测结果，将猪精液样本进行冷冻处理，得到猪冷冻精液样本；再次根据历史数据预测猪冷冻精液样本的需求；然后根据需求自动识别和选取猪冷冻精液样本；最后实时更新监测猪冷冻精液样本的库存信息和存储条件。本发明对猪精液样本进行综合分析，基于历史数据和市场趋势，采用模型预测猪冷冻精液的需求量，实现库存的合理管理；自动识别和选取符合要求的猪冷冻精液样本，提高了选取的准确性；系统实时更新监测猪冷冻精液样本库存信息和存储条件，保障了精液的保存和使用。

Description

一种智能化猪冷冻精液管理方法及系统

技术领域

本发明属于猪冷冻精液管理技术领域，具体涉及一种智能化猪冷冻精液管理方法及系统。

背景技术

猪精液的管理和利用对于猪的繁殖和育种具有重要意义。传统的猪精液管理方法通常需要人工操作，容易出现误差，同时难以对大规模的精液进行有效的质量监控和需求预测。因此，开发一种智能化的猪冷冻精液管理方法及系统能够提高管理效率、提升精液质量，并准确预测市场需求，从而在畜牧业中具有广泛的应用前景。

发明内容

基于上述技术问题，本发明提供一种智能化猪冷冻精液管理方法及系统，通过综合质量分析、需求预测和自动选取等步骤，预测市场需求，实现自动化管理，以促进畜牧业的繁殖效果和管理效率。

本发明提供一种智能化猪冷冻精液管理方法，所述方法包括：

步骤S1：收集猪精液样本；

步骤S2：将所述猪精液样本进行质量分析评估，得到检测结果；

步骤S3：根据所述检测结果，将所述猪精液样本进行冷冻处理，得到猪冷冻精液样本；

步骤S4：根据历史数据预测所述猪冷冻精液样本的需求；

步骤S5：根据所述需求自动识别和选取所述猪冷冻精液样本；

步骤S6：实时更新监测所述猪冷冻精液样本的库存信息和存储条件。

可选地，所述将所述猪精液样本进行质量分析评估，得到检测结果，具体包括：

对所述猪精液样本进行物理检测，得到质量分析结果；

计算所述猪精液样本精子密度，得到密度分析结果；

计算所述猪精液样本精子活力，得到活力指数结果；

将所述质量分析结果、所述密度分析结果/>和所述活力指数结果/>进行综合分析，得到检测结果。

可选地，所述根据所述检测结果，将所述猪精液样本进行冷冻处理，得到猪冷冻精液样本，具体包括：

根据所述检测结果，对所述猪精液样本依次进行预处理、添加冷冻保护剂、冷冻和存储操作，得到猪冷冻精液样本。

可选地，所述根据历史数据预测所述猪冷冻精液样本的需求，具体包括：

收集历史数据；所述历史数据包括历史库存数据、销售记录、市场趋势、气候信息；

对所述历史数据进行预处理，得到标准历史数据；

将所述标准历史数据进行时间序列分析，提取时序特征；

将所述时序特征输入到循环神经网络模型中进行预测，得到所述猪冷冻精液样本的需求。

可选地，所述根据所述需求自动识别和选取所述猪冷冻精液样本，具体包括：

采用数据分析和图像识别技术，筛选出所述猪冷冻精液样本；

使用自动化设备，从库存中取出所述猪冷冻精液样本。

本发明还提供一种智能化猪冷冻精液管理系统，所述系统包括：

样本收集模块，用于收集猪精液样本；

质量分析评估模块，用于将所述猪精液样本进行质量分析评估，得到检测结果；

冷冻处理模块，用于根据所述检测结果，将所述猪精液样本进行冷冻处理，得到猪冷冻精液样本；

需求预测模块，用于根据历史数据预测所述猪冷冻精液样本的需求；

样本识别选取模块，用于根据所述需求自动识别和选取所述猪冷冻精液样本；

样本更新监测模块，用于实时更新监测所述猪冷冻精液样本的库存信息和存储条件。

可选地，所述质量分析评估模块，具体包括：

物理检测子模块，用于对所述猪精液样本进行物理检测，得到质量分析结果；

精子密度计算子模块，用于计算所述猪精液样本精子密度，得到密度分析结果；

精子活力计算子模块，用于计算所述猪精液样本精子活力，得到活力指数结果；

综合分析子模块，用于将所述质量分析结果、所述密度分析结果/>和所述活力指数结果/>进行综合分析，得到检测结果。

可选地，所述冷冻处理模块，具体包括：

冷冻存储子模块，用于根据所述检测结果，对所述猪精液样本依次进行预处理、添加冷冻保护剂、冷冻和存储操作，得到猪冷冻精液样本。

可选地，所述需求预测模块，具体包括：

历史数据收集子模块，用于收集历史数据；所述历史数据包括历史库存数据、销售记录、市场趋势、气候信息；

数据预处理子模块，用于对所述历史数据进行预处理，得到标准历史数据；

时间序列分析子模块，用于将所述标准历史数据进行时间序列分析，提取时序特征；

模型预测子模块，用于将所述时序特征输入到循环神经网络模型中进行预测，得到所述猪冷冻精液样本的需求。

可选地，所述样本识别选取模块，具体包括：

样本筛选子模块，采用数据分析和图像识别技术，筛选出所述猪冷冻精液样本；

样本拾取子模块，使用自动化设备，从库存中取所述猪冷冻精液样本。

本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：

本发明一种智能化猪冷冻精液管理方法综合利用物理检测、密度分析和活力指数分析等手段，提高了冷冻精液的质量，有利于繁殖效果的提升；基于历史数据和市场趋势，采用循环神经网络模型准确预测猪冷冻精液的需求，有助于合理调配库存，避免供需失衡；利用数据分析和图像识别技术，自动识别和选取符合要求的猪冷冻精液样本，降低人工操作的错误率，提高管理效率；系统实时更新监测猪冷冻精液样本的库存信息和存储条件，保障了精液的长期保存和有效利用。

附图说明

图1为本发明的一种智能化猪冷冻精液管理方法流程图；

图2为本发明的一种智能化猪冷冻精液管理系统结构图。

具体实施方式

下面结合具体实施案例和附图对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于这些实施例。

实施例1

如图1所示，本发明公开一种智能化猪冷冻精液管理方法，方法包括：

步骤S1：收集猪精液样本。

步骤S2：将猪精液样本进行质量分析评估，得到检测结果。

步骤S3：根据检测结果，将猪精液样本进行冷冻处理，得到猪冷冻精液样本。

步骤S4：根据历史数据预测猪冷冻精液样本的需求。

步骤S5：根据需求自动识别和选取猪冷冻精液样本。

步骤S6：实时更新监测猪冷冻精液样本的库存信息和存储条件。

下面对各个步骤进行详细论述：

步骤S1：收集猪精液样本。

步骤S1具体包括：

选择合适的猪，选择健康、适龄的种猪作为精液供体。

准备采集设备，准备好采集用的人工授精器具，包括人工授精枪、采集袋等。

准备工作，将种猪放置在适宜的采集环境中，为其提供舒适的环境，减少压力。

采集过程，在采集者的操作下，将人工授精枪插入种猪的生殖道，将精液收集到采集袋中。这个过程需要高度的技术熟练度和细心，以确保精液的采集完整和不受污染。

精液质量保护，在采集后，需要迅速将精液转移到保护剂中，以保护精子的活力和质量。

本实施例中，采集过程可以根据实际情况具体设定。

步骤S2：将猪精液样本进行质量分析评估，得到检测结果。

步骤S2具体包括：

步骤S21：对猪精液样本进行物理检测，得到质量分析结果。

步骤S21具体包括：

本实施例中，猪精液样本的基本物理特性检测是畜牧、繁殖和养殖领域中重要的一项工作，它能够提供有关种猪生殖健康和生育能力的关键信息。

对猪精液样本进行基本物理特性检测，基本物理特性包括颜色、透明度、粘稠度、pH值、液体稀释度和凝结度，为每个物理特性分配相应的权重，质量分析结果可表示为：

式中，、/>、/>、/>、/>和/>分别表示颜色、透明度、粘稠度、pH值、液体稀释度和凝结度的权重，/>，具体权重根据实际情况设定，/>、/>、/>、/>、/>和/>分别表示颜色、透明度、粘稠度、pH值、液体稀释度和凝结度的得分，得分根据实际情况决定，/>表示综合指数，将各个物理特性的数值乘以相应的权重，然后将所有得分相加，得到一个综合指数，指数表示猪精液的整体质量和健康程度。

本实施例中，猪精液的颜色(Color)通常从白色到浅黄色不等。健康的猪精液颜色通常是浑浊的白色，这表明精子的浓度和健康度较高。如果颜色偏黄，可能表示存在感染、营养不良或其他健康问题。健康：9-10分，浑浊的白色；可疑：5-8分，偏黄的颜色；不健康：1-4分，其他颜色。

健康的猪精液通常具有一定的透明度(Transparency)，而不应该过于浑浊。透明度较高的精液暗示着精子数量和活力较高。健康：8-10分，适度的透明度；可疑：4-7分，过于浑浊的透明度；不健康：1-3分，非常浑浊。

粘稠度(Viscosity)是指精液的黏稠程度。适度的粘稠度有助于精子在子宫颈通道中移动，但过于黏稠的精液可能会影响精子的游动能力。粘稠度的测试通常通过观察精液在玻璃片上的流动性来进行。健康：7-10分，适度的黏稠度；可疑：4-6分，过于黏稠，影响流动性的粘稠度；不健康：1-3分，过于稀或非常黏稠。

精液的pH值反映生殖道内环境的酸碱平衡。正常情况下，猪精液的pH值应该在6.5到7.5之间。过高或过低的pH值可能会影响精子的存活和活动能力。健康：8-10分，6.5到7.5之间的值；可疑：4-7分，超出正常范围的pH值；不健康：1-3分，明显超出正常范围的pH值。

猪精液的液体稀释度(Liquid Dilution)反映精子浓度。浓度合适的精液会有适度的黏稠度，同时也能够提供足够的精子数量。健康：7-10分，适度的液体稀释度，与精子浓度相匹配；可疑：4-6分，过于稀或过于浓的液体稀释度；不健康：1-3分，明显过于稀或过于浓。

精液的凝结度(Coagulation)指的是精液在射出后的凝固情况。适度的凝结有助于精子在子宫颈通道中停留，提高受孕机会。过于凝结或过于稀释的精液可能影响精子的存活和游动能力。健康：7-10分，适度的凝结度，有助于精子在子宫颈通道停留；可疑：4-6分，过于凝结或过于稀释，影响精子的存活和游动能力；不健康：1-3分，凝结度明显异常。

步骤S22：计算猪精液样本精子密度，得到密度分析结果。

步骤S22具体包括：

本实施例中，采用显微镜计数法或计算机视觉方法计算猪精液样本精子密度，其中显微镜计数法计算猪精液样本精子密度，具体步骤为：

准备样本，收集猪精液样本，并确保在收集过程中样本均匀混合，以避免不均匀的精子分布。

稀释样本，如果猪精液的精子浓度过高，需要将样本稀释到适当的浓度范围内；稀释液选择使用专门的精子稀释液，通常是生理盐水或其他适当的液体。

制备计数室，使用显微镜滑片和盖玻片制作一个计数室，以确保在显微镜下可见的区域具有已知的面积。

取样，从稀释后的猪精液样本中取一小滴，并将其放置在计数室下的盖玻片上。

显微镜观察，使用显微镜，在适当的放大倍数下观察样本；在计数室内随机选择几个视野，以确保取得的样本是代表性的。

计数精子数量，在每个所选视野内，手工计数位于已知面积内的精子数量，确保使用计数室的面积和深度信息来计算体积。

计算精子密度，根据所选视野中的精子数量、计数室面积和深度，计算出每单位体积内的精子数。假设选择一个计数室，已知它的面积是平方单位，在显微镜下计数了在该区域内的精子数量/>。为了计算单位体积内的精子数，需要乘以一个深度因子，该因子考虑了样本在垂直方向上的分布。深度因子通过估计样本的平均厚度(深度)来获得。假设样本的平均厚度为/>单位(通常以毫米为单位)，计算单位体积内的精子数公式为：

统计处理，在多个视野内进行精子计数，并计算平均值以及可能的误差范围。

计算机视觉方法计算猪精液样本精子密度，具体步骤为：

图像采集，使用相机或显微镜摄像头捕捉猪精液样本的图像。确保图像质量足够好，以便精子清晰可见。

图像预处理，对采集到的图像进行预处理，包括去噪、增强和图像平滑等操作，以减少干扰并提高精子的辨识度。

分割精子，使用图像处理技术，如阈值化、边缘检测，将精子从图像背景中分割出来，帮助计算机识别精子的位置。

检测和计数，在分割后的图像中，使用计算机视觉算法来检测每个精子的位置和形状；通过计数检测到的精子数量，获得单位面积内的精子数。

测量精子数量，根据检测到的精子数量以及图像中的已知面积，计算出单位体积内的精子数，从而得到精子密度。

统计分析，采集了多个图像，对这些图像进行分析，并计算平均精子密度以及可能的误差范围。

校准和验证，使用已知密度的样本来校准和验证计算机视觉系统的精确性，确保其能够准确测量精子密度。

本实施例中，采用显微镜计数法或计算机视觉方法计算猪精液样本精子密度，根据精子密度确定分数，得到密度分析结果，如表1所示。

表中，、/>、/>、/>和/>为对应的精子密度阈值，根据实际情况具体设定。

步骤S23：计算猪精液样本精子活力，得到活力指数结果。

步骤S23具体包括：

本实施例中，采用显微镜分析法或计算机视觉技术计算猪精液样本精子活力，其中显微镜分析法计算猪精液样本精子活力，具体步骤为：

样本制备，采集到的精液样本通常需要在恒温条件下，避免干燥和保持在适当的液态状态。这确保精子的活力和运动性在观察期间不会受到外界环境的影响。

显微镜设置，选择适当的显微镜，并使用高倍率物镜，如40x、60x、100x等，以便能够观察到精子的细微结构和运动。

观察和评估，在显微镜下观察精液样本，关注精子的运动性、速度、质量以及可能的异常。通过观察精子的运动模式和速度，初步评估精液中活跃精子的比例。

计数和统计，在显微镜下，对不同视野中的精子进行计数，以获取活跃精子的数量。通过在多个视野中进行计数，得出总体的精子数和活跃精子的百分比。

计算机视觉技术计算猪精液样本精子活力，具体步骤为：

视频或图像采集，使用显微镜下装置摄像头或高分辨率摄像机，拍摄精子在精液中的运动视频或图像，这些运动视频或图像传输到计算机上进行进一步的分析。

图像处理，通过图像处理算法对采集到的图像进行处理，去除噪声和干扰，增强精子的轮廓和特征。

精子跟踪，使用计算机视觉算法，自动检测和跟踪精子的运动，识别精子的位置、速度和轨迹，从而获得更精确的运动数据。

数据分析，跟踪精子的数据用于计算不同参数，例如精子的速度、运动路径的弯曲度等。这些数据被用来评估精子的活力和运动性。

自动化评估，计算机视觉技术实现更高程度的自动化。通过将图像处理和分析算法与计算机视觉系统集成，实现大规模的数据分析，减少主观性和提高评估的准确性。

本实施例中，采用显微镜分析法或计算机视觉技术计算猪精液样本精子活力，根据精子活力确定分数，得到密度分析结果，如表2所示。

步骤S24：将质量分析结果、密度分析结果/>和活力指数结果/>进行综合分析，得到检测结果。

步骤S24具体包括：

本实施例中，为质量分析结果、密度分析结果/>和活力指数结果/>分别分配权重/>、/>和/>，检测结果可表示为：

式中，，具体权重根据实际情况设定。

根据检测结果，将猪精液划分为三种不同等级，分别为优质等级、中等等级、低质等级。

优质等级，检测结果值在8分以上，猪精液外观为浑浊的白色，颜色正常，透明度适中；精子密度高，精子数量充足；精子活力非常高，大部分精子具有强烈的运动能力；pH值适中，粘稠度适度，液体稀释度适宜。

中等等级，检测结果值在4-7分之间，猪精液外观为浑浊的白色，颜色正常，透明度一般；精子密度中等，精子数量尚可；精子活力中等，精子运动能力一般；pH值正常范围内，粘稠度适度，液体稀释度正常。

低质等级，检测结果值在1-3分之间猪精液颜色异常，可能呈现偏黄或其他异常颜色，透明度较差；精子密度较低，精子数量不足；精子活力较低，大部分精子缺乏运动能力；pH值异常，粘稠度异常，液体稀释度不正常。

本实施例中，猪精液划分等级具体实际情况具体设定，包括每种等级的特征描述。

步骤S3：根据检测结果，将猪精液样本进行冷冻处理，得到猪冷冻精液样本。

步骤S3具体包括：

根据检测结果，对猪精液样本依次进行预处理、添加冷冻保护剂、冷冻和存储操作，得到猪冷冻精液样本，具体包括：

本实施例中，根据检测结果，检测结果包括优质等级、中等等级和低质等级的猪精液样本，分别进行具体操作。

步骤S31：将优质等级猪精液样本进行初步处理，去除血液和其他杂质；通过离心和过滤等步骤，净化精液并提高其纯度；将初步处理后的精液分装成小剂量，并使用唯一的标识方式进行标记，确保每个样本都被准确追踪；使用专门的冷冻设备，将猪精液冷冻在适当的温度下，通常在液氮的温度范围内，冷冻速度和温度控制对于维持精子的质量非常重要；冷冻后的猪精液样本需要存储在适当的容器中，并储存在液氮罐中，以确保样本的长期保存，建立良好的样本管理系统，轻松地检索和追踪样本；建立详细的记录，记录每个样本的信息，包括采集日期、猪的标识、采集员信息、条码等，有助于确保数据的完整性和精确性，在需要时进行追溯。

步骤S32：将中等等级猪精液样本进行适当的初步处理，如离心和过滤，去除杂质和血液，有助于提高精液的纯度和质量；在初步处理后添加适当的增强剂或冷冻保护剂，以提高精液的耐受性，剂在冷冻过程中提供额外的保护；将初步处理后的精液分装成小剂量，并使用唯一的标识方式进行标记，确保每个样本都能够被准确追踪和管理；使用专业的冷冻设备，将精液冷冻在适当的温度下。确保冷冻速度适中，以保护精液的完整性；将冷冻样本储存在液氮罐中，确保存储环境的稳定性。建立详细的记录和管理系统，以便追踪样本的信息；在储存期间定期检查冷冻样本，确保它们的完整性和质量，如果发现问题，及时采取措施进行修复或更换；记录每个样本的相关信息，包括采集日期、猪的标识、条码等，在以后的研究中进行分析和追溯。

步骤S33：将低质等级猪精液样本进行适当的离心和过滤，去除血液和杂质，这有助于提高精液的纯度；在初步处理后，添加一些专门的增强剂或冷冻保护剂，以增强精液的冷冻耐受性。剂提供额外的保护，减少冷冻过程中的损害；对低质量精液，特别是对活动性较差的精子，需要使用缓慢的冷却过程，这有助于减少冰晶的形成，避免精子受到过大的冷冻损伤；控制冷冻设备的速度和温度，确保在冷冻过程中，精液不会受到过快或过慢的冷冻影响，保持稳定的冷冻条件；记录每个低质量精液样本的信息，包括采集日期、猪的标识、条码等，有助于在需要时进行追溯，并在以后的研究中分析；将冷冻后的低质量精液样本储存在液氮罐中，确保储存环境的稳定性，在储存期间定期检查低质量精液样本，确保其保存状态。

步骤S4：根据历史数据预测猪冷冻精液样本的需求。

步骤S4具体包括：

步骤S41：收集历史数据；历史数据包括历史库存数据、销售记录、市场趋势、气候信息；数据来自养殖场内部的数据库，销售系统，市场报告，天气站点等；确保选择的数据来源可靠、准确，并且能够覆盖所需的时间范围。

本实施例中，历史库存数据包括过去几年的猪冷冻精液库存数量和相关信息；销售记录涵盖了销售数量、销售时间、销售地点等；市场趋势数据包括市场报告、价格指数等，帮助理解市场的整体情况；气候信息，如果气候因素可能影响需求，收集与地区相关的气温、降雨量等气象数据。

步骤S42：对历史数据进行缺失值处理，对于缺失的数据，采取删除、插补或预测的方式填充缺失值；检测并处理异常值，使用统计方法、可视化工具或领域知识来识别异常值；移除数据集中的重复记录，以避免对模型造成不必要的影响；对数据进行平滑操作，如移动平均，以减少噪音和突发性波动，得到标准历史数据，确保不同数据源的时间戳能够对齐，确保销售记录、库存数据、市场趋势数据和气候信息的时间戳相互匹配。

步骤S43：将标准历史数据进行时间序列分析，提取时序特征。

步骤S43具体包括：

Ⅰ.绘制时间序列图，展示库存数量、销售数量、气候、降雨量、价格指数等随时间的变化趋势，这有助于观察数据的整体形态；通过绘制自相关函数图(ACF)和偏自相关函数图(PACF)，分析数据的自相关性和偏自相关性，ACF图显示不同滞后阶数下的自相关系数，PACF图显示每个滞后阶数下的偏自相关系数；识别数据中的趋势成分，通过使用平滑方法(移动平均)、拟合趋势模型(线性趋势或指数平滑)等来实现；检测数据中的季节性模式，季节性分析用于检测时间序列数据中的季节性模式，即在固定时间间隔内出现的重复模式，使用季节性分解方法(如加法模型或乘法模型)来将数据分解为趋势、季节性和残差三个部分；加法模型和乘法模型是两种常用的季节性分解方法，加法模型将数据分解为趋势、季节性和残差三个部分，而乘法模型将数据分解为趋势、季节性和残差的乘积，判断数据是否在特定时间段内存在规律性的波动。

Ⅱ.基于步骤Ⅰ中绘制的时间序列图和观察到的数据的整体形态，从时间戳中提取与时间相关的特征，如年份、月份、星期几等，这些特征帮助模型捕捉数据的季节性和周期性，因为很多时间序列数据会在不同的时间段呈现不同的趋势；基于步骤Ⅰ中绘制的自相关函数图(ACF)和偏自相关函数图(PACF)，确定数据中的滞后关系创建滞后特征，即将过去几个时间步的需求、库存数量等作为特征输入，将过去几个月的销售数量作为滞后特征，因为当前的销售情况可能受到前几个月销售的影响；根据步骤Ⅰ中的观察结果，计算移动平均、滚动标准差等滚动统计特征，这有助于平滑数据，减少噪音并突显趋势，通过计算一段时间内的平均值或标准差，更清楚地分析数据的整体走势；根据步骤Ⅰ中对季节性的分析，对于具有季节性的数据，创建季节性指示器，如季节性虚拟变量或余弦编码，以捕捉季节性的影响；基于步骤Ⅰ中对市场趋势数据和气候信息的分析，从市场趋势数据中提取相关的特征，如价格指数、市场报告等，这些特征可以提供关于市场整体趋势的信息；从气候信息中提取气温、降雨量等特征，以考虑气候因素对需求的影响。天气情况通常会影响到某些行业的销售，因此将气候信息作为特征可以更好地解释数据变化。

步骤S44：将时序特征输入到循环神经网络模型中进行预测，得到猪冷冻精液样本的需求。

步骤S44具体包括：

(1)将提取的时序特征整合为一个数据集，每个时间戳对应一组特征；将整合后的数据转换成时间序列样本，每个样本包含一段连续的时间步的特征和对应的需求值，每个样本可以看作一个序列问题；将序列化的样本划分为训练集、验证集和测试集，通常按时间顺序划分，以模拟真实预测场景。

(2)构建循环神经网络模型，使用深度学习框架(TensorFlow、PyTorch)构建循环神经网络模型，选择使用LSTM(长短时记忆网络)或GRU(门控循环单元)等适合处理序列数据的循环神经网络结构，模型的输入应该包括时序特征和滞后特征，输出为未来的需求值；将历史数据训练集输入模型进行训练。训练过程中，模型会逐步更新权重，以最小化预测值与实际需求值之间的误差；通过调整网络层数、神经元数量和学习率对模型进行调优，以优化模型性能；使用测试集来评估模型的性能，将模型应用于未来的时间步，进行需求预测，在预测阶段，需要提供未来时间点的输入特征，例如日期、季节性信息等，模型将根据这些输入产生预测结果，即未来的猪冷冻精液需求量。

本实施例中，可以在预测结果后进行结果展示，预测结果可以通过图表、可视化工具或报告呈现给养殖场管理者，有助于他们更好地了解预测的需求趋势，做出明智的补货决策，确保有足够的冷冻精液供应。

随着时间的推移，需要监控实际预测结果与模型预测结果之间的差异。如果存在偏差，可以通过重新训练模型、调整特征工程方法或更改算法等方式来持续优化模型，以提高预测准确性。

步骤S5：根据需求自动识别和选取猪冷冻精液样本。

步骤S5具体包括：

步骤S51：采用数据分析和图像识别技术，筛选出猪冷冻精液样本。

步骤S51具体包括：

数据预处理，收集和整理库存数据和需求预测数据，从数据库中提取数据、整理数据格式。

数据库查询，系统会查询库存数据库，从中检索有关每个样本的信息，包括样本标识、当前库存数量等。

图像识别，如果猪冷冻精液样本的容器上带有图像信息，如条码或标签，系统将运用计算机视觉技术进行图像识别。通过分析样本容器上的图像信息，系统可以准确获取样本的标识、数量等信息，以确保所选的样本与需求匹配。

需求量比对，将预测的猪冷冻精液需求量与每个样本的可用数量进行比较，对于每个样本，会检查其可用数量是否大于等于预测的需求量。

统计分析，进行更深入的统计分析，以便更准确地筛选样本，系统可能计算库存中所有样本的平均可用数量、标准差等统计量，从而确定一个合理的数量范围。统计分析可以帮助系统更全面地了解库存数据的分布情况。通过计算平均值、标准差、最大值、最小值等统计量，系统可以获得库存数据的整体特征，从而更准确地判断哪些样本数量足够满足需求；根据标准差来判断在多大程度上样本数量可能波动，从而设定一个安全范围，确保选取的样本数量不会因为突发情况而出现问题；通过统计分析库存数据，系统可以更好地了解哪些样本可能会在不久的将来达到临界点，从而采取相应的管理措施，如补充库存或调配资源；统计分析提供了基于数据的决策支持。系统可以基于统计分析的结果，制定更合理的选取策略，从而提高样本选取的成功率和效率。

样本筛选，在考虑了需求预测和库存信息后，系统会筛选出满足数量需求的样本；这些样本将被标记为可选样本，准备进入下一步的选取过程。

步骤S52：使用自动化设备，从库存中取出猪冷冻精液样本。

步骤S52具体包括：

标识样本，根据之前的图像识别结果和选取筛选，系统将所选的样本标识为待选样本，准备进行自动操作。

设定参数，在自动操作前，系统会设置机械臂或取样设备的参数，如操作路径、速度、准确性等，这确保了操作的一致性和准确性。

机械臂操作，系统使用机械臂或其他自动装置，根据设定的参数和路径，精确地从库存中取出标识的样本，机械臂可以通过编程执行复杂的运动，确保取样的准确性。

样本采集，一旦机械臂获取了样本，它将其放置在指定的位置，以便后续处理和配送，此过程是自动的，可以高效地完成大量样本的采集任务。

本实施例中，自动操作能够在毫米级别的准确度下执行动作，减少了人为误差的可能性，确保取样的精确性；自动化装置可以在短时间内完成大量样本的取样任务，提高了操作效率，减少了操作时间；自动操作保证了操作的一致性，每个样本都以相同的方式被取样，减少了人为因素对结果的影响，特别是在猪冷冻精液管理的情境下，确保样本的质量和纯度是至关重要的。人为污染可能会对样本的质量产生负面影响，因此在自动操作和人为操作之间做出选择时，防止人为污染是一个非常重要的考虑因素。

本实施例中，不同质量等级的猪冷冻精液具有不同的应用用途，具体根据实际需求选择合适的样本。

优质等级的猪冷冻精液应用在以下方面：

畜牧业繁殖，高质量的冷冻精液通常用于提高畜牧业的生产效益。通过将高质量的精液与优质母猪配种，可以提高受精率、产仔数量和产仔的生存率，从而改善养殖业的经济效益。

基因保种和遗传改良，高质量的冷冻精液可以用于保护和维护珍贵或纯种动物的基因遗传信息。这有助于维护遗传多样性，减少品种灭绝的风险，并为遗传改良提供有价值的资源。

国际贸易，高质量的冷冻精液可以在国际贸易中进行交流和销售，促进动物品种的传播和合作，有助于全球畜牧业的发展。

中等等级的猪冷冻精液应用在以下方面：

科研和实验室研究，中等质量的冷冻精液可以用于一些科研和实验室研究，特别是需要较大样本量的研究。它可能足够满足一些实验的需求，尤其是在一些基础研究中。

教育和培训，在兽医学校、农业课程或养殖培训中心，中等质量的冷冻精液可以用于示范和教学，帮助学生了解繁殖和动物生殖的基本概念。

练习和技能培训，对于从事兽医、农业或动物科学领域的人员，中等质量的冷冻精液可能用于技能培训和操作练习，以提高操作技巧和实践经验。

动物园和保护项目，对于一些野生动物保护项目或动物园，中等质量的冷冻精液可能作为一种备用资源，用于增加特定物种的繁殖机会。

低质等级的猪冷冻精液应用在以下方面：

生物技术制品制造，猪精液中的成分可能在生物技术制品的生产中有应用。例如，某些成分可能被用于生产酶、蛋白质等。

农田肥料，虽然可能不是主要选择，但猪精液中的一些有机成分可能在一定程度上用作农田肥料，为土壤提供一些营养。

环保应用，在某些情况下，猪精液可能在环保领域有用途，例如可能用于处理污水中的某些污染物。

步骤S6：实时更新监测猪冷冻精液样本的库存信息和存储条件。

步骤S6具体包括：

步骤S61：系统会定期或实时地监测猪冷冻精液样本的库存情况，确保跟踪每个样本的数量、位置和标识信息。

样本登记和标识，每个冷冻精液样本都会在系统中进行登记，分配唯一的标识号码或条形码，该标识号码将被用于跟踪和管理样本。

库存位置记录，对于每个样本，系统将记录其存放位置，可以是冷冻库中的具体架位、冷冻容器编号等。

库存状态更新，系统会实时更新每个样本的库存状态，标记哪些样本已被选取以满足需求，哪些仍然可用。通过状态标签(已选取/可用)来表示。

库存数量跟踪，当有样本被取出或加入库存时，系统会相应地更新库存数量，确保实时反映可用样本的数量。

步骤S62：确保猪冷冻精液样本在存储过程中保持最佳的质量，通过实时监测存储环境的条件。

传感器安装，在冷冻库中安装温度和湿度传感器，这些传感器将实时监测环境条件。

实时数据收集，传感器会定期(比如每分钟)收集温度和湿度数据，并将数据传输至系统。

条件阈值设置，在系统中设置合适的温度和湿度阈值，如果环境条件超出这些阈值，系统将认为存储条件发生变化。

警报和措施，如果环境条件发生变化超出阈值，系统会发出警报，可能通过电子邮件、短信或系统内部通知的方式通知相关人员。同时，系统可能会自动触发稳定环境的措施，如启动备用冷却系统等。

步骤S63：当库存信息或存储条件发生变化时，相关信息会得到适时的更新和通知。

自动更新数据库，当库存状态、数量或存储条件发生变化时，系统会自动更新数据库中相应的信息，以保持数据的准确性。

警报和通知设置，管理员可以在系统中设置警报和通知的方式，如电子邮件、短信通知或系统内部消息，确保相关人员在变化发生时得到及时通知。

可视化界面更新，如果系统具有可视化界面，库存状态和存储条件的变化将实时反映在界面上，使管理员能够随时查看。

步骤S64：对历史数据进行分析，生成报告以及提供趋势分析，从而帮助管理员更好地管理库存和环境条件。

数据收集和存储，系统会持续收集和存储库存信息、存储条件数据以及与之相关的时间戳。

报告生成，系统可以定期生成报告，内容包括库存状态、库存变化趋势、存储条件的稳定性等。报告可以以文本或图表形式呈现。

趋势分析，通过分析历史数据，系统可以识别出库存管理的趋势，如高峰期、低谷期等，帮助管理员做出相应调整。

管理员通知，生成的报告可以通过电子邮件或系统内部通知发送给管理员，以便他们随时了解库存管理的效果。

实施例2

如图2所示，本发明公开一种智能化猪冷冻精液管理系统，系统包括：

样本收集模块10，用于收集猪精液样本。

质量分析评估模块20，用于将猪精液样本进行质量分析评估，得到检测结果。

冷冻处理模块30，用于根据检测结果，将猪精液样本进行冷冻处理，得到猪冷冻精液样本。

需求预测模块40，用于根据历史数据预测猪冷冻精液样本的需求。

样本识别选取模块50，用于根据需求自动识别和选取猪冷冻精液样本。

样本更新监测模块60，用于实时更新监测猪冷冻精液样本的库存信息和存储条件。

作为一种可选地实施方式，本发明质量分析评估模块20，具体包括：

物理检测子模块，用于对猪精液样本进行物理检测，得到质量分析结果。

精子密度计算子模块，用于计算猪精液样本精子密度，得到密度分析结果。

精子活力计算子模块，用于计算猪精液样本精子活力，得到活力指数结果。

综合分析子模块，用于将质量分析结果、密度分析结果/>和活力指数结果/>进行综合分析，得到检测结果。

作为一种可选地实施方式，本发明冷冻处理模块30，具体包括：

冷冻存储子模块，用于根据检测结果，对猪精液样本依次进行预处理、添加冷冻保护剂、冷冻和存储操作，得到猪冷冻精液样本。

作为一种可选地实施方式，本发明需求预测模块40，具体包括：

历史数据收集子模块，用于收集历史数据。

本实施例中，历史数据包括历史库存数据、销售记录、市场趋势、气候信息。

数据预处理子模块，用于对历史数据进行预处理，得到标准历史数据。

时间序列分析子模块，用于将标准历史数据进行时间序列分析，提取时序特征。

模型预测子模块，用于将时序特征输入到循环神经网络模型中进行预测，得到猪冷冻精液样本的需求。

作为一种可选地实施方式，本发明样本识别选取模块50，具体包括：

样本筛选子模块，采用数据分析和图像识别技术，筛选出猪冷冻精液样本。

样本拾取子模块，使用自动化设备，从库存中取猪冷冻精液样本。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种智能化猪冷冻精液管理方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤S1：收集猪精液样本；

步骤S2：将所述猪精液样本进行质量分析评估，得到检测结果，具体包括：

对所述猪精液样本进行物理检测，得到质量分析结果，具体包括：

；

式中，、/>、/>、/>、/>和/>分别为颜色、透明度、粘稠度、pH值、液体稀释度和凝结度的权重；/>、/>、/> 、/>和/>分别为颜色、透明度、粘稠度、pH值、液体稀释度和凝结度的得分；

计算所述猪精液样本精子密度，得到密度分析结果，具体包括：

；

式中，为视野内精子数量；/>为计数室面积；/>为样本平均厚度；

根据所述精子密度确定分数，得到密度分析结果；

计算所述猪精液样本精子活力，得到活力指数结果，具体包括：

采集猪精液样本精子运动图像；

使用计算机视觉算法对所述猪精液样本精子运动图像进行检测和跟踪，识别所述猪精液样本运动数据；所述运动数据包括位置、速度和轨迹；

对所述运动数据进行数据分析，评估所述精子活力；

根据所述精子活力确定分数，得到活力指数结果；

将所述质量分析结果、所述密度分析结果/>和所述活力指数结果/>进行综合分析，得到检测结果，具体包括：

；

式中，为质量分析结果/>的权重；/>为密度分析结果/>的权重；/>为活力指数结果/>的权重；

所述检测结果包括三种等级猪精液，分别为优质等级猪精液、中等等级猪精液和低质等级猪精液；所述优质等级猪精液应用于畜牧业繁殖、基因保种及遗传改良和国际贸易；所述中等等级猪精液应用于实验室研究、教培和动物园保护；所述低等级猪精液应用于生物技术制品制造、农田肥料和环保；

步骤S3：根据所述检测结果，将所述猪精液样本进行冷冻处理，得到猪冷冻精液样本，具体包括：

将优质等级猪精液样本依次进行去除杂质、分装样本、标记条码和冷冻保存；建立所述优质等级猪精液样本管理系统，记录每个所述优质等级猪精液样本信息；

将中等等级猪精液样本依次进行离心、添加增强剂、分装和标记样本和冷冻保存；建立所述中等等级猪精液样本管理系统，追踪每个所述中等等级猪精液样本信息；

将低质等级猪精液样本依次进行离心过滤、添加保护剂；进行冷冻保存并控制冷冻设备的速度和温度；记录和储存所述低质等级猪精液样本，定期检查保存状态；

步骤S4：根据历史数据预测所述猪冷冻精液样本的需求，具体包括：

收集历史数据；所述历史数据包括历史库存数据、销售记录、市场趋势、气候信息；

对所述历史数据进行预处理，得到标准历史数据；

将所述标准历史数据进行时间序列分析，提取时序特征，具体包括：

绘制时间序列图，展示所述标准历史数据随时间变化趋势，观察所述标准历史数据的整体形态，通过绘制自相关函数图和偏自相关函数图，分析所述标准历史数据的自相关性和偏自相关性，识别所述标准历史数据的趋势成分；

对所述标准历史数据进行季节性分析，检测所述标准历史数据中的季节性模式，使用季节性分解方法将所述标准历史数据分解为趋势、季节性和残差三个部分；

基于所述时间序列图和所述标准历史数据的整体形态提取时间特征；

基于所述自相关函数图和所述偏自相关函数图确定所述标准历史数据中的滞后关系，创建滞后特征；

基于时间序列数据的观察结果计算滚动统计特征；所述滚动统计特征包括移动平均和滚动标准差；

基于季节性分析创建季节性指示器；所述季节性指示器包括季节性虚拟变量和余弦编码；

基于市场趋势数据分析提取市场趋势特征；所述市场趋势特征包括价格指数和市场报告；

基于气候信息分析提取气候特征；所述气候特征包括气温和降雨量；

将所述时序特征输入到循环神经网络模型中进行预测，得到所述猪冷冻精液样本的需求，具体包括：

将所述时序特征整合为数据集，每个时间戳对应一组特征；将整合后的数据转换成时间序列样本，每个样本包含连续的时间步特征和需求值；

构建循环神经网络模型；所述循环神经网络模型输入包括所述时序特征和所述滞后特征，输出为未来需求值；

步骤S5：根据所述需求自动识别和选取所述猪冷冻精液样本，具体包括：

采用数据分析和图像识别技术，筛选出所述猪冷冻精液样本；

使用自动化设备，从库存取出所述猪冷冻精液样本；

步骤S6：实时更新监测所述猪冷冻精液样本的库存信息和存储条件。

2.一种智能化猪冷冻精液管理系统，其特征在于，所述系统包括：

样本收集模块，用于收集猪精液样本；

质量分析评估模块，用于将所述猪精液样本进行质量分析评估，得到检测结果，具体包括：

物理检测子模块，用于对所述猪精液样本进行物理检测，得到质量分析结果，具体包括：

；

式中，、/>、/>、/>、/>和/>分别为颜色、透明度、粘稠度、pH值、液体稀释度和凝结度的权重；/>、/>、/> 、/>和/>分别为颜色、透明度、粘稠度、pH值、液体稀释度和凝结度的得分；

精子密度计算子模块，用于计算所述猪精液样本精子密度，得到密度分析结果，具体包括：

；

式中，为视野内精子数量；/>为计数室面积；/>为样本平均厚度；

根据所述精子密度确定分数，得到密度分析结果；

精子活力计算子模块，用于计算所述猪精液样本精子活力，得到活力指数结果，具体包括：

采集猪精液样本精子运动图像；

使用计算机视觉算法对所述猪精液样本精子运动图像进行检测和跟踪，识别所述猪精液样本运动数据；所述运动数据包括位置、速度和轨迹；

对所述运动数据进行数据分析，评估所述精子活力；

根据所述精子活力确定分数，得到活力指数结果；

综合分析子模块，用于将所述质量分析结果、所述密度分析结果/>和所述活力指数结果/>进行综合分析，得到检测结果，具体包括：

；

式中，为质量分析结果/>的权重；/>为密度分析结果/>的权重；/>为活力指数结果/>的权重；

所述检测结果包括三种等级猪精液，分别为优质等级猪精液、中等等级猪精液和低质等级猪精液；所述优质等级猪精液应用于畜牧业繁殖、基因保种及遗传改良和国际贸易；所述中等等级猪精液应用于实验室研究、教培和动物园保护；所述低等级猪精液应用于生物技术制品制造、农田肥料和环保；

冷冻处理模块，用于根据所述检测结果，将所述猪精液样本进行冷冻处理，得到猪冷冻精液样本，具体包括：

优质样本处理子模块，用于将优质等级猪精液样本依次进行去除杂质、分装样本、标记条码和冷冻保存；建立所述优质等级猪精液样本管理系统，记录每个所述优质等级猪精液样本信息；

中等样本处理子模块，用于将中等等级猪精液样本依次进行离心、添加增强剂、分装和标记样本和冷冻保存；建立所述中等等级猪精液样本管理系统，追踪每个所述中等等级猪精液样本信息；

低质样本处理子模块，用于将低质等级猪精液样本依次进行离心过滤、添加保护剂；进行冷冻保存并控制冷冻设备的速度和温度；记录和储存所述低质等级猪精液样本，定期检查保存状态；

需求预测模块，用于根据历史数据预测所述猪冷冻精液样本的需求，具体包括：

历史数据收集子模块，用于收集历史数据；所述历史数据包括历史库存数据、销售记录、市场趋势、气候信息；

数据预处理子模块，用于对所述历史数据进行预处理，得到标准历史数据；

时间序列分析子模块，用于将所述标准历史数据进行时间序列分析，提取时序特征，具体包括：

绘制时间序列图，展示所述标准历史数据随时间变化趋势，观察所述标准历史数据的整体形态，通过绘制自相关函数图和偏自相关函数图，分析所述标准历史数据的自相关性和偏自相关性，识别所述标准历史数据的趋势成分；

对所述标准历史数据进行季节性分析，检测所述标准历史数据中的季节性模式，使用季节性分解方法将所述标准历史数据分解为趋势、季节性和残差三个部分；

基于所述时间序列图和所述标准历史数据的整体形态提取时间特征；

基于所述自相关函数图和所述偏自相关函数图确定所述标准历史数据中的滞后关系，创建滞后特征；

基于时间序列数据的观察结果计算滚动统计特征；所述滚动统计特征包括移动平均和滚动标准差；

基于季节性分析创建季节性指示器；所述季节性指示器包括季节性虚拟变量和余弦编码；

基于市场趋势数据分析提取市场趋势特征；所述市场趋势特征包括价格指数和市场报告；

基于气候信息分析提取气候特征；所述气候特征包括气温和降雨量；

模型预测子模块，用于将所述时序特征输入到循环神经网络模型中进行预测，得到所述猪冷冻精液样本的需求，具体包括：

将所述时序特征整合为数据集，每个时间戳对应一组特征；将整合后的数据转换成时间序列样本，每个样本包含连续的时间步特征和需求值；

构建循环神经网络模型；所述循环神经网络模型输入包括所述时序特征和所述滞后特征，输出为未来需求值；

样本识别选取模块，用于根据所述需求自动识别和选取所述猪冷冻精液样本，具体包括：

样本筛选子模块，采用数据分析和图像识别技术，筛选出所述猪冷冻精液样本；

样本拾取子模块，使用自动化设备，从库存取出所述猪冷冻精液样本；

样本更新监测模块，用于实时更新监测所述猪冷冻精液样本的库存信息和存储条件。