【摘 要】
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种公鸡养殖成本高、个体经济价值大、生产性能高,在种鸡群中占有重要地位。随着种公鸡养殖模式向规模化和集约化方向发展,极易出现因个体患病而引起群体患病的情况,影响种公鸡的生产性能,给养殖企业带来较大的经济损失。行为和环境是评价种公鸡健康和福利的关键指标。目前种公鸡养殖过程中的行为和环境感知技术主要停留在传统人工监测阶段,难以实现其养殖信息的实时精准感知,影响种公鸡养殖信息全面感知大数据平台的构建进程。
【基金项目】
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国家重点研发计划项目“设施畜禽养殖智能化精细生产管理技术装备研发”（项目编号:2017YFD0701602）； 中欧政府间国际科技创新合作重点专项“减少抗菌药物用量的畜禽健康养殖与动物福利综合技术研究与示范”（项目编号:2017YFE011400）；
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种公鸡养殖成本高、个体经济价值大、生产性能高,在种鸡群中占有重要地位。随着种公鸡养殖模式向规模化和集约化方向发展,极易出现因个体患病而引起群体患病的情况,影响种公鸡的生产性能,给养殖企业带来较大的经济损失。行为和环境是评价种公鸡健康和福利的关键指标。目前种公鸡养殖过程中的行为和环境感知技术主要停留在传统人工监测阶段,难以实现其养殖信息的实时精准感知,影响种公鸡养殖信息全面感知大数据平台的构建进程。因此,本课题结合种公鸡养殖现状,应用传感器技术和机器学习技术,以种公鸡养殖环境与行为感知为目标,研发行为和环境等养殖环境与行为监测系统,为种公鸡养殖信息全面感知大数据平台提供可靠的数据来源。本课题主要研究内容如下:（1）种公鸡舍内环境信息采集系统:应用MSP430F149主控制器和环境信息监测传感器,实时采集鸡舍内温湿度、光照、CO2和NH3浓度,依托窄带物联网通信技术（Narrow Band Internet of Things,NB-IoT）无线传输环境信息至中间件,通过电路设计、PCB集成和外壳封装等方法,自主研发出满足鸡舍环境信息采集的硬件装置。（2）种公鸡运动信息采集系统:结合CC2541蓝牙芯片、MMA8451三轴加速度传感器和3D打印技术,自主研发出符合种公鸡行为监测的无线运动脚环装置,通过蓝牙广播通信技术发送种公鸡运动加速度数据至蓝牙数据收集锚点,锚点实时转发加速度数据至中间件统一处理,为后续的数据分析处理提供稳定可靠的数据来源。（3）种公鸡行为识别系统:应用卡尔曼滤波算法滤除加速度硬件噪声,校准加速度数据的基线漂移现象,对处理后的加速度数据进行16维度时域特征提取,构建由X轴加速度、Y轴加速度、Z轴加速度和合加速度共同组成的64维时域特征（4×16）,通过ANOVA方差分析方法的特征选择、SMOTE算法的样本均衡策略和随机森林算法将种公鸡行为分为四类（趴卧、站立、小幅运动和大幅运动）,对决策树、朴素贝叶斯等8种分类算法模型的性能进行比较分析,并深度挖掘种公鸡行为的分布和活跃度。（4）种公鸡养殖环境与行为监测软件系统:应用Java语言设计负责接收舍内环境信息和无线运动脚环加速度数据的中间件,对其进行数据解析并存储至MySQL数据库,应用经典MVC模式开发网站后端,实现模块化管理,将系统分为用户模块、种公鸡行为监测与分析模块和环境参数监测模块等。在监测过程中使用多线程处理方式,提高系统的整体效率,并应用AJAX技术进行前后端数据交互,实现异步通信,提高系统稳定运行的同时,优化人机交互界面。
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