CN108876652A - 一种基于专家***的妊娠母猪精细饲喂管理***及饲喂控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于专家***的妊娠母猪精细饲喂管理***及饲喂控制方法,包括信息采集模块、专家知识库、推理决策模块和人机交互界面。信息采集模块实现猪舍环境信息采集、母猪身份信息采集和体重信息采集;专家知识库存储预设猪舍环境信息、预设母猪生长信息等;推理决策模块结合母猪个体的品种、胎次等信息,将实际采集到的环境信息、体重信息与预设的信息进行规则推理来调整母猪的日粮饲喂量;人机交互界面用来显示采集信息和推理决策的结果,工作人员也可以通过该界面实时调整饲喂量。本发明通过对不同品种母猪各生长阶段进行实时监控,考虑到各方面的影响因素来调整母猪的日粮饲喂,使得投喂更加精细化,保证母猪处于良好的生长状态。
Description
技术领域
本发明涉及新型数字养殖业管理***领域,特别是利用物联网实时监控母猪体征及猪舍环境,结合专家***实现精细饲喂的控制方法。
背景技术
中国养猪业的总体规模长期处于世界前列,农业部预计2020年中国生猪出栏将达到7.20亿头,至2025年出栏7.41亿头,复合增速约为1.62%。但现阶段养猪业生产条件差、设备简陋、饲料浪费严重、母猪死亡率大使得养殖效益较低。近年养猪行业模式开始发生转变,专业养殖户和规模企业的快速扩张,成为我国养殖业的新特点。积极倡导精细化养殖和福利养猪,采用智能化养猪可以提高生产效率,提高母猪繁育水平,降低仔猪育成成本。从机械化农业向“电脑自控化”管理方向发展。为猪群提供优良的环境设施和管理,使其发挥最大的遗传潜力。
专家***是一种模拟人类专家解决领域问题的计算机程序***,我国关于专家***的研究也取得了诸多成果。吉林农业大学将专家***应用于畜禽疾病诊断、饲料配方优化以及养鹅生产学等方面,专家***在养殖业的应用对提高我国农产品在国际农产品市场中的竞争力具有一定的作用,对于我国农业的发展具有重要意义。但现阶段专家***在猪场养殖中的应用相对较少,本发明从专业的角度通过对母猪专家***的研究,可以有效解决目前我国养猪业基层专家奇缺的问题。本发明将物联网与专家***相结合,改善了传统饲喂***中饲料投喂量按阶段划分的粗略投喂的问题,而是考虑到各方面的影响因素实时调整母猪的日粮饲喂量,使得投喂更精细化,提高养殖效益。
发明内容
本发明的目的在于提出了基于专家***的妊娠母猪精细饲喂管理***,母猪妊娠可以分为四个阶段,每个阶段的饲喂量都不同,直接影响母猪以后的繁殖能力及产下的仔猪成活率。实时监测猪舍环境及母猪体重,利用专家***实时调整母猪的饲喂量,严格控制母猪饮食,保持妊娠母猪处于良好的状态。同时可以在上位机查询各采集信息,工作人员亦可以根据现场状况在人机交互界面调整饲喂量。
本发明的技术方案主要包括:
信息采集模块,用于采集猪舍的环境信息、母猪的身份信息和体重信息;
专家知识库,用于存储预设的猪舍环境信息和母猪生长信息;
推理决策模块,选择母猪的生长阶段,结合该母猪的品种、胎次,将实际环境参数和体重参数与专家知识库里预设的信息进行匹配推理;
人机交互界面,用于显示信息采集的结果和最终的推理决策结果,亦可用来实时修改母猪的日粮饲喂量。
所述信息采集模块由下位机实现,所述专家知识库、推理决策模块以及人机交互界面由上位机实现。上位机和下位机之间通过有线或无线相连进行通讯。其中,专家知识库和推理决策模块构成专家***。
所述猪舍的环境信息参数包括温度和湿度,采用华控兴业的集成型传感器,可以同时检测温度和湿度;母猪的身份信息可以通过耳标阅读器读取到母猪的编号、品种、胎次等信息,通过自动称重***采集母猪进食前的实际体重;这些数据均传送到控制器PLC200224XP进行处理存储,并通过GPRS-DTU通信模块与上位机相连,实现数据传输。
所述专家知识库中分为母猪体征判断事实库和饲喂推理规则库,存储有预设猪舍温度区间、预设猪舍湿度区间、预设母猪体重、母猪品种分类、母猪的胎次及饲料的适口性等。
所述推理决策模块在正向推理规则策略的控制下,利用规则对数据进行匹配运算:先将获得的怀孕母猪品种、胎次信息在规则库1中进行匹配,推理得到该品种怀孕母猪的理论猪舍环境参数和体重参数;再将母猪理论体重与母猪进食前的实际体重在规则库2中进行匹配,得到实际体重下的日进食量;最后将该日进食量作为事实驱动与理论猪舍环境参数、实际猪舍环境参数在规则库3中进行匹配,推理出该母猪的较优的日粮饲喂量。
所述人机交互界面采用C#语言开发平台,利用Visual Studio 2012软件来编写实现,将妊娠母猪分为四个阶段:妊娠前期、妊娠中期母猪体型管理、妊娠中期乳腺发育管理及妊娠末期。妊娠前期阶段的配种后七天内应尽量减少饲喂量;妊娠中期母猪体型管理阶段需要对母猪体型严格进行控制,因为会直接影响体内的胎儿;妊娠中期乳腺发育管理阶段需要使乳腺发育极大化,为产后泌乳力打下基础;妊娠末期阶段对母猪进行增量饲喂使胎儿极大化。
所述下位机还包括执行设备;所述执行设备包括自动下料装置和猪舍环境自动调节装置;
所述自动下料装置由步进电机、落料器以及称重传感器实现,所述步进电机在控制器的控制下将落料器的饲料精准地放入料槽内,所述称重传感器实时监测料槽内饲料的重量并反馈给控制器,控制器根据饲料重量信息做出实时调整;
所述猪舍环境自动调节装置包括湿帘和风机,控制器根据温湿度传感器采集的信息,控制湿帘和风机进行相应动作以调整猪舍环境参数。
基于上述专家***的妊娠母猪精细饲喂管理***,本发明提出了饲喂控制方法,包括以下步骤:
步骤1,在猪场适当位置安装温度、湿度传感器,设置为每隔10分钟由下位机发送一次数据给上位机,这些数据保存在数据库中,提供给专家***;
步骤2,母猪进入饲喂设备,进入耳标阅读器的读卡范围内,阅读器会无接触的识别电子耳标中的序列号,再经由控制器PLC通过GPRS-DTU发送给上位机,可以获得该母猪的个体信息;
步骤3,母猪进入饲喂设备,在自动称重装置中短暂停留,获取母猪进食前的实际体重信息,发送给上位机保存在数据库中;
步骤4,将接收到的母猪个体信息、实际猪舍环境信息和母猪实际体重参数与专家知识库中预设的信息进行匹配,根据推理决策模块推理得到该母猪的日粮饲喂量;
步骤5,将最终结果保存并显示在人机交互界面上,再通过无线传输发送给下位机来控制执行设备完成下料;
其中,步骤4具体包括:
步骤4.1,将获得的怀孕母猪品种、胎次信息在规则库1中进行匹配,推理得到该品种怀孕母猪的理论环境参数和体重参数;
步骤4.2,将母猪理想体重与母猪实际体重在规则库2中进行匹配,得到实际体重下的日进食量;
步骤4.3,将实际体重下的母猪日进食量作为事实驱动与理想猪舍环境参数、实际猪舍环境参数在规则库3中进行匹配,推理出该母猪的较优的日粮饲喂量。
本发明的技术效果如下:
1)妊娠母猪精细饲喂***,利用专家***对妊娠母猪进行精细化饲喂,使得母猪饲喂管理更加智能化,降低人工成本。
2)***根据规则推理实时调整妊娠母猪的日粮饲喂量,工作人员也可以通过人机交互界面调整饲喂量。
3)专家知识库设置知识获取机构,专家可以通过此接口直接完善知识库。使得专家***模块越来越完善,更好的指导妊娠母猪的饲喂。
附图说明
图1是本发明***整体结构图。
图2是本发明***控制原理图。
图3是信息采集模块结构示意图。
图4是本发明专家知识库部分规则图。
图5是本发明推理决策示意图。
图6是本发明妊娠母猪精细饲喂管理***登录界面。
图7是本发明妊娠母猪精细饲喂管理***界面图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
下面将结合本发明的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。
本发明是基于专家***的妊娠母猪精细饲喂管理***,整个***结构图如图1所示,主要包括四个模块:信息采集模块、专家知识库、推理决策模块和人机交互模块。图2为***控制原理图,将整个***分为下位机的信息采集和饲喂***、上位机的管理***两个部分,信息采集和饲喂***主要包含猪只身份识别、环境信息采集、猪只体重信息采集以及自动下料和猪舍环境自动调节。管理***包括人机交互界面和专家***模块,其中专家***模块由专家知识库和推理决策模块组成。如图3所示,信息采集和饲喂***通过电子耳标、集成传感器和电子地磅将采集到的信息交由PLC200 224XP进行处理存储,再由GPRS-DTU通信模块发送给上位机,结合专家知识库进行推理决策得到母猪的日粮饲喂量,一方面由人机交互界面展示给用户,另一方面通过无线通信模块GPRS将数据传递给下位机(PLC200 224XP)来控制自动下料装置的下料量,同时自动调节猪舍环境参数。
人机交互界面使用支持TCP/IP协议的Socket套接字编程,通过上位机与下位机通信,用于实时显示采集结果及推理结果。专家知识库分为母猪体征判断事实库和饲喂推理规则库,图4为饲喂推理规则库的规则表,规则表采用if A then B的产生式规则表示方法,例如当母猪的品种为杜洛克、猪舍温度为标准温度、湿度小于标准湿度、胎次为初产、饲料适口性为适口,得到结论每100kg体重的饲喂量为1.1、饲料加喂量为0.4、该规则的可信度为0.84。在正向推理策略的控制下,将采集到的数据与规则表进行匹配最后得到结论。
本发明提出的饲喂控制方法的具体实施方案为:
步骤1,在猪场适当位置安装温度、湿度传感器,设置为每隔10分钟由PLC发送一次数据给上位机,这些数据保存在数据库中,提供给专家***;
步骤2,母猪进入饲喂设备,进入耳标阅读器的读卡范围内,阅读器会无接触的识别电子耳标中的序列号,再经由PLC,通过GPRS-DTU发送给上位机,可以获得该母猪的个体信息;
步骤3,母猪进入饲喂设备,在自动称重装置中短暂停留,获取母猪进食前的实际体重信息,发送给上位机保存在数据库中;
步骤4,上位机将接收到的母猪个体信息、实际猪舍环境信息和母猪实际体重参数与专家知识库中预设的信息进行匹配,根据推理决策模块推理得到该母猪的日粮饲喂量;
步骤5,将最终结果保存并显示在人机交互界面上,再通过无线传输发送给下位机来控制执行设备,完成下料和调节猪舍环境参数;
上述步骤4的正向推理策略过程如图5所示,图5是本发明推理决策示意图,利用本发明推理决策模块得出怀孕母猪的较优日粮饲喂量:
步骤4.1,将获得的怀孕母猪品种、胎次信息在规则库1中进行匹配,推理得到该品种怀孕母猪的理论环境参数和体重参数;
步骤4.2,将母猪理想体重与母猪实际体重在规则库2中进行匹配,得到实际体重下的日进食量;
步骤4.3,,将实际体重下的母猪日进食量作为事实驱动与理想猪舍环境参数、实际猪舍环境参数在规则库3中进行匹配,推理出该母猪的较优的日粮饲喂量。
图6为妊娠母猪精细饲喂管理***登录界面,采用用户名加密的形式对***管理权限进行区分,不同的权限可以查看修改相应的信息。
图7为登录后的妊娠母猪精细饲喂管理***的界面图,通过输入母猪的基本信息可以查询该母猪的日粮饲喂量,工作人员还可以根据现场情况实时更改设置的饲喂量。
所属领域的普通技术人员应当理解:以上所述仅为本发明较佳的具体实施方式,在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下对本技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于专家***的妊娠母猪精细饲喂管理***,其特征在于,包括信息采集模块、专家知识库、推理决策模块;所述信息采集模块与所述推理决策模块相连,所述推理决策模块与所述专家知识库相连;其中专家知识库和推理决策模块构成专家***;
所述信息采集模块:采集猪舍的环境信息、母猪的身份信息和体重信息;
所述专家知识库:存储预设的猪舍环境信息和母猪生长信息;
所述推理决策模块:选择母猪的生长阶段,结合该母猪的品种、胎次,将实际采集的猪舍环境参数和母猪体重参数与专家知识库里预设的信息进行匹配推理,得出母猪较优的日粮饲喂量。
2.根据权利要求1所述的一种基于专家***的妊娠母猪精细饲喂管理***,其特征在于,还包括人机交互界面,所述人机交互界面显示信息采集的结果和最终的推理决策结果,也可用来实时修改母猪的日粮饲喂量。
3.根据权利要求1所述的一种基于专家***的妊娠母猪精细饲喂管理***,其特征在于,所述信息采集模块采集的信息包括猪舍环境温度和湿度信息,母猪编号、品种以及胎次信息,母猪进食前的实际体重信息。
4.根据权利要求1所述的一种基于专家***的妊娠母猪精细饲喂管理***,其特征在于,所述专家知识库中包括母猪体征判断事实库和饲喂推理规则库,存储有预设猪舍温度区间、预设猪舍湿度区间、预设母猪体重、母猪品种分类、母猪的胎次及饲料的适口性。
5.根据权利要求1所述的一种基于专家***的妊娠母猪精细饲喂管理***,其特征在于,所述推理决策模块在正向推理规则策略的控制下,利用规则对数据进行匹配运算:先将获得的怀孕母猪品种、胎次信息在规则库1中进行匹配,推理得到该品种怀孕母猪的理论猪舍环境参数和体重参数;再将母猪理论体重与母猪实际体重在规则库2中进行匹配,得到实际体重下的日进食量;最后将该日进食量作为事实驱动与理论猪舍环境参数、实际猪舍环境参数在规则库3中进行匹配,推理出该母猪的较优的日粮饲喂量。
6.根据权利要求2所述的一种基于专家***的妊娠母猪精细饲喂管理***,其特征在于,所述信息采集模块由下位机实现;所述专家知识库、所述推理决策模块以及所述人机交互界面由上位机实现;所述上位机和所述下位机之间通过有线或无线连接。
7.根据权利要求6所述的一种基于专家***的妊娠母猪精细饲喂管理***,其特征在于,所述信息采集模块包括温湿度传感器、耳标阅读器、自动称重***以及控制器;所述温湿度传感器采集猪舍环境的温度和湿度,所述耳标阅读器阅读母猪佩戴的耳标以获取母猪的编号、品种、胎次信息;所述自动称重***采集母猪进食前的体重;所述温湿度传感器、耳标阅读器、自动称重***均与所述控制器相连,将各自采集的数据传送给控制器,由控制器存储处理后发送至上位机。
8.根据权利要求6所述的一种基于专家***的妊娠母猪精细饲喂管理***,其特征在于,所述下位机还包括执行设备;所述执行设备包括自动下料装置和猪舍环境自动调节装置;
所述自动下料装置由步进电机、落料器以及称重传感器实现,所述步进电机在控制器的控制下将落料器的饲料精准地放入料槽内,所述称重传感器实时监测料槽内饲料的重量并反馈给控制器,控制器根据饲料重量信息做出实时调整;
所述猪舍环境自动调节装置包括湿帘和风机,控制器根据温湿度传感器采集的信息,控制湿帘和风机进行相应动作以调整猪舍环境参数。
9.基于专家***的妊娠母猪精细饲喂管理***的饲喂控制方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤1,在猪场适当位置安装温度、湿度传感器,设置为每隔10分钟由下位机发送一次数据给上位机,数据保存在数据库中,提供给专家***;
步骤2,母猪进入饲喂设备,进入耳标阅读器的读卡范围时,阅读器会无接触的识别电子耳标中的序列号,再经由控制器PLC通过GPRS-DTU发送给上位机,以获得该母猪的个体信息;
步骤3,母猪进入饲喂设备,在自动称重装置中短暂停留,获取母猪进食前的实际体重信息,发送给上位机保存在数据库中;
步骤4,上位机将接收到的母猪个体信息、实际猪舍环境信息和母猪实际体重参数与专家知识库种预设的信息进行匹配,根据推理决策模块推理得到该母猪的日粮饲喂量;
步骤5,将最终结果保存并显示在人机交互界面上,再通过无线传输发送给下位机来控制下料。
10.根据权利要求9所述的基于专家***的妊娠母猪精细饲喂管理***的饲喂控制方法,其特征在于,所述步骤4的具体过程包括:
步骤4.1,将获得的怀孕母猪品种、胎次信息在规则库1中进行匹配,推理得到该品种怀孕母猪的理论环境参数和体重参数;
步骤4.2,将母猪理论体重与母猪实际体重在规则库2中进行匹配,得到实际体重下的日进食量;
步骤4.3,将实际体重下的母猪日进食量作为事实驱动与理想猪舍环境参数、实际猪舍环境参数在规则库3中进行匹配,推理出该母猪的较优的日粮饲喂量。
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