[发明专利]一种基于物联网数据采集的舍养羊只饮食异常的监测方法

摘要

本发明提供一种基于物联网数据采集的舍养羊只饮食异常的监测方法，包括如下步骤：S1)采集饮食行为数据；S2)导入或录入羊只基本情况数据；S3)建立饮食行为判别模型；S4)判断羊只饮食行为是否正常；S5)更新饮食行为判别模型；S6)返回S4)步骤。本发明的优点为：通过对圈舍养羊的饮水、采食饲料、舔砖的饮食行为进行数据采集和计算判别，及时发现饮食异常情况，及时采取措施，保证羊只健康成长，满足规模化圈舍饲养中精细化生产的需求。

主权项

1.一种基于物联网数据采集的舍养羊只饮食异常的监测方法，其特征在于包括如下步骤：S1)采集饮食行为数据圈舍养羊饮水物联网数据采集装置、圈舍养羊采食饲料物联网数据采集装置、圈舍养羊舔砖物联网数据采集装置分别采集每日羊只饮水ys、采食饲料cs、舔食舔砖tz的饮食行为B数据并将采集的数据通过局域网连接导入到计算机中；每日测量并记录圈舍内温度WD并将其导入到计算机中；连续采集记录数据达预设天数，可根据不同品种羊预设；S2)导入或录入羊只基本情况数据导入或录入羊只基本情况数据，包括耳标编号id、出生时间、品种、性别、分类、所在羊栏编号和曾在羊栏编号；羊只的分类包括哺乳羔羊、育肥羊、种母羊、种公羊这四大类，哺乳羔羊按日龄划分为若干阶段，育肥羊按日龄划分为若干阶段，种母羊按日分为体成熟前期、空怀期、孕产期和哺乳期四个阶段，种公羊按日分为体成熟前期、配种期和非配种期三个阶段；则所有羊只可划分为K＝2M+2N+4+3个类别，即：第a阶段的公哺乳羔羊，a＝1,2,……,M；第b阶段的母哺乳羔羊，b＝1,2,……,M，M是指哺乳羔羊按日龄划分为M个阶段；第c阶段的公育肥羊，c＝1,2,……,N；第d阶段的母育肥羊，d＝1,2,……,N，N是指育肥羊按日龄划分为N个阶段；体成熟前期种母羊，孕产期种母羊，哺乳期种母羊，空怀期种母羊；体成熟前期种公羊，配种期种公羊，非配种期种公羊；不同类别的羊只分栏圈养；S3)建立饮食行为判别模型分别对每个类别，按照耳标编号id，提取相应饮食行为的开始时间TS和结束时间TE的历史观测数据，按照开始时间TS中的日期，计算每日每个耳标编号id的羊只的饮水次数Nys0(id)、采食次数Ncs0(id)、舔食舔砖次数Ntz0(id)，再计算该日每个耳标编号id的饮水总时长Tys0(id)＝∑Nys0(id)(TEys(id)‑TSys(id))、采食总时长Tcs0(id)＝∑Ncs0(id)(TEcs(id)‑TScs(id))、舔食舔砖总时长Ttz0(id)＝∑Ntz0(id)(TEtz(id)‑TStz(id))；其中，TSys(id)和TEys(id)是耳标编号id的羊只本次饮水开始时间和结束时间、TScs(id)和TEcs(id)是耳标编号id的羊只本次采食饲料开始时间和结束时间、TStz(id)和TEtz(id)是耳标编号id的羊只本次舔食舔砖开始时间和结束时间；以上述数据作为随机变量样本集，计算样本均值和样本标准差；计算饮食次数样本均值，在每个类别和类别阶段天数内对所有羊只耳标编号id，计算：日饮水次数样本均值其中NT是该类别中羊只数，Tkt是该类别的阶段天数，kt＝1,...,Tkt，Nys0(id，kt)是耳标编号id的羊只在所在类别阶段Tkt天中第kt天的饮水次数，如果其中某只羊某天没有饮水，则该编号id的羊只在该天的饮水次数Nys0(id，kt)＝0；日采食次数样本均值其中，Ncs0(id，kt)是耳标编号id的羊只在所在类别阶段Tkt天中第kt天的采食次数，如果其中某只羊某天没有采食，则该编号id的羊只在该天的采食次数Ncs0(id，kt)＝0；日舔食舔砖次数样本均值其中，Ntz0(id，kt)是耳标编号id的羊只在所在类别阶段Tkt天中第kt天的舔食舔砖的次数，如果其中某只羊某天没有舔食舔砖，则该编号id的羊只在该天的舔食舔砖次数Ntz0(id，kt)＝0；计算饮食次数样本标准差，在每个类别和类别阶段天数内对所有羊只耳标编号id，计算：饮水次数样本标准差采食次数样本标准差舔食舔砖次数样本标准差根据设定的置信水平(1‑α)和希望样本数据落入拟设正常区间的概率下限p，按照国家标准GB/T 3359‑2009(数据的统计处理和解释统计容忍区间的确定)规范性附录的附录E”，查表获取相应的容忍限系数数据并采用插值法计算容忍限系数k(NT×Tkt,p,1‑α)；对每个类别，设定正常饮水次数判别区间为[ANys0‑δys,ANys0+δys]，其中δys＝k(NT×Tkt,p,1‑α)×SNys0；设定正常采食次数判别区间为[ANcs0‑δcs,ANcs0+δcs]，其中δcs＝k(NT×Tkt,p,1‑α)×SNcs0；设定正常的舔食舔砖次数判别区间为[ANtz0‑δtz,ANtz0+δtz]，其中δtz＝k(NT×Tkt,p,1‑α)×SNtz0；计算饮食总时长样本均值，在每个类别和类别阶段天数内对所有羊只耳标编号id，计算饮水总时长样本均值其中NT是该类别中羊只数，Tkt是该类别的阶段天数，kt＝1,...,Tkt，Tys0(id，kt)是耳标编号id的羊只在所在类别阶段Tkt天中第kt天的饮水总时长；计算采食总时长样本均值其中，Tcs0(id，kt)是耳标编号id的羊只在所在类别阶段Tkt天中第kt天的采食总时长；计算舔食舔砖总时长样本均值其中，Ttz0(id，kt)是耳标编号id的羊只在所在类别阶段Tkt天中第kt天的舔食舔砖总时长；计算饮食总时长样本标准差，在每个类别和类别阶段天数内对所有羊只耳标编号id，计算饮水总时长样本标准差采食总时长样本标准差舔食舔砖总时长样本标准差根据设定的置信水平(1‑α)和希望样本数据落入拟设正常区间的概率下限p，按照国家标准GB/T 3359‑2009(数据的统计处理和解释统计容忍区间的确定)规范性附录的附录E”，查表获取相应的容忍限系数数据并采用插值法计算容忍限系数k(NT×Tkt,p,1‑α)；对每个类别，设定正常饮水总时长判别区间为[ATys0‑λys,ATys0+λys]，其中λys＝k(NT×Tkt,p,1‑α)×STys0；设定正常采食总时长判别区间为[ATcs0‑λcs,ATcs0+λcs]，其中λcs＝k(NT×Tkt,p,1‑α)×STcs0；设定正常的舔食舔砖总时长判别区间为[ATtz0‑λtz,ATtz0+λtz]，其中λtz＝k(NT×Tkt,p,1‑α)×STtz0；上述对每个类别都求出了每日正常饮水次数、正常采食次数、正常舔食舔砖次数及正常饮水总时长、正常采食总时长、正常舔食舔砖总时长这六项指标的判别模型；S4)判断羊只饮食行为是否正常每天使用S1)所述的计算机从相关数据采集管理机导入前一天羊只饮水、采食饲料、舔食舔砖的观测记录数据，对每个类别中每个羊只耳标编号id，计算该id前一天的饮水次数Nys(id)、采食次数Ncs(id)、舔食舔砖次数Ntz(id)及饮水总时长Tys(id)、采食总时长Tcs(id)、舔食舔砖总时长Ttz(id)；分别对每个类别，判别Nys(id)是否在区间[ANys0‑δys,ANys0+δys]中、Ncs(id)是否在区间[ANcs0‑δcs,ANcs0+δcs]中、Ntz(id)是否在区间[ANtz0‑δtz，ANtz0+δtz]中、Tys(id)是否在区间[ATys0‑λys，ATys0+λys]中、Tcs(id)是否在区间[ATcs0‑λcs，ATcs0+λcs]中、Ttz(id)是否在区间[ATtz0‑λtz，ATtz0+λtz]中；如果各项饮食行为的次数和总时长数值分别都在所述判别区间中，并经过逐个羊栏现场巡查确认没有异常，则对所有无异常数据进行标记并存储到正常数据库中；如果有某个耳标编号id所对应的羊只饮食行为的次数或总时长数据不在所述判别区间中，则提示可能出现异常，显示相应的羊只耳标编号id、所在羊栏编号、异常的饮食行为和对应的数据，提示工作人员对这些数据异常的羊只进行检查；工作人员按计算机的提示信息对这些数据异常的羊只进行检查，对确认身体状况出现异常的羊只，采取相应的诊治措施，对异常数据进行标记并存储到异常数据库中；对不能确认身体状况出现异常的羊只，则继续观察，直到能够确认是否正常，对异常数据进行标记并存储到异常数据库中；如果确认该数据异常的羊只的身体状况是正常的，则把该数据作为正常数据进行标记并存储到正常数据库中；同时每天测量和记录圈舍内温度；S5)更新饮食行为判别模型每日对每个类别进行检查，如果某个类别已经达到该类别的阶段天数Tkt，则该类别的NT只羊中正常的羊只按其id应转入下一类别，并按照新类别重新开始累计天数；把S4)存储的前一类别阶段天数的正常数据添加到相应的样本集中，新样本集中羊只id总数记为NT1，在新样本集中对所有羊只耳标编号id计算日饮水次数样本均值日采食次数样本均值日舔食舔砖次数样本均值饮水总时长样本均值采食总时长样本均值舔食舔砖总时长样本均值其中，Tkt是该类别的阶段天数，kt＝1,...,Tkt，Nys1(id，kt)、Ncs1(id，kt)、Ntz1(id，kt)、Tys1(id，kt)、Tcs1(id，kt)、Ttz1(id，kt)分别是耳标编号id的羊只在所在类别阶段Tkt天中第kt天的饮水次数、采食次数、舔食舔砖次数、饮水总时长、采食总时长、舔食舔砖总时长；在新样本集中对所有羊只耳标编号id计算饮水次数样本标准差采食次数样本标准差舔食舔砖次数样本标准差饮水总时长样本标准差采食总时长样本标准差舔食舔砖总时长样本标准差根据设定的置信水平(1‑α)和希望样本数据落入拟设正常区间的概率下限p，按照国家标准GB/T 3359‑2009(数据的统计处理和解释统计容忍区间的确定)规范性附录的附录E”，查表获取相应的容忍限系数数据并采用插值法计算容忍限系数k(NT×Tkt,p,1‑α)；对该类别，设定新正常饮水次数判别区间[ANys1‑δys1,ANys1+δys1]，其中δys1＝k(NT1×Tkt,p,1‑α)×SNys1；设定新正常采食次数判别区间[ANcs1‑δcs1,ANcs1+δcs1]，其中δcs1＝k(NT1×Tkt,p,1‑α)×SNcs1；设定新正常的舔食舔砖次数判别区间为[ANtz1‑δtz1,ANtz1+δtz1]，其中δtz1＝k(NT1×Tkt,p,1‑α)×SNtz1；设定新正常饮水总时长判别区间为[ATys1‑λys1,ATys1+λys1]，其中λys1＝k(NT1×Tkt,p,1‑α)×STys1；设定新正常采食总时长判别区间为[ATcs1‑λcs1,ATcs1+λcs1]，其中λcs1＝k(NT1×Tkt,p,1‑α)×STcs1；设定新正常的舔食舔砖总时长判别区间为[ATtz1‑λtz1,ATtz1+λtz1]，其中λtz1＝k(NT1×Tkt,p,1‑α)×STtz1；S6)用更新的判别模型代替旧的，返回S4)判断羊只饮食行为是否正常。