课题基金 / 基金详情

基于奶牛摄食行为识别的亚急性瘤胃酸中毒诊断模型研究

批准号:
32060776
项目类别:
地区科学基金项目
资助金额:
35.0 万元
负责人:
陈桂鹏
依托单位:
学科分类:
畜禽行为学与智慧养殖
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
陈桂鹏

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
亚急性瘤胃酸中毒(SARA)是奶牛常发营养代谢病。因没有特定症状,且缺乏常规诊断工具,往往造成巨大损失。本项目在前期研究基础上,提出基于奶牛摄食行为识别的SARA诊断模型研究。首先,通过研制摄食行为、瘤胃pH及收缩感知装备,结合视频同步监测SARA诱导前后奶牛,获取其颌部运动及头部姿态、瘤胃pH及收缩数据以及视频,构建试验数据集;其次,明确奶牛颌部与头部在摄食中的行为规律,开展奶牛颌部咬合程度与头部姿态融合的摄食行为识别研究,探明摄食行为的数字化识别特征,在人工神经网络的辅助下,建立奶牛摄食行为识别模型;第三,对试验数据集进行摄食行为自动识别,并在时域、频域中提取相应行为的特征信息,研究瘤胃pH对摄食行为的影响,明确瘤胃pH对摄食行为的作用规律;最后,运用人工神经网络技术,建立奶牛SARA诊断模型。本项目可为研发具有自主知识产权的奶牛SARA诊断工具提供新方法。
英文摘要
Subacute ruminal acidosis (SARA) is a frequent nutritional and metabolic disease in dairy cows. Because there are no specific symptoms and also a lack of conventional diagnostic tools, it often causes huge losses. Based on the previous research, this project proposes a SARA diagnostic model based on the recognition of cow feeding behavior. First, through the development of feeding behavior, rumen pH and contraction sensing equipment, combined with video to monitor cows before and after SARA induction, the data of jaw movements and head postures, rumen pH and contraction data and videos can be obtained to build the dataset for experiments; Secondly, the behavioral rules of cows 'jaws and heads during feeding need to be clarified and then the project will carry out the research on the recognition of feeding behaviors that integrates the degree of bite of the cows' jaws with the head posture, to identify the digital characteristics of feeding behaviors. The recognition model of feeding behavior for dairy cows will be established with the artificial neural networks. Thirdly, the feeding behavior will be automatically identified from the experimental dataset, and the characteristic information of the corresponding behaviors in the time domain and frequency domain will be also extracted to study the effect of rumen pH on feeding behavior and identify the rules of rumen pH on feeding behavior; Finally, the artificial neural network technology will be used to establish the SARA diagnostic model for dairy cows. This project will provide a new method for the research and development of SARA diagnostic tools for dairy cows with independent intellectual property rights.
亚急性瘤胃酸中毒(SARA)是奶牛常发营养代谢病。因没有特定症状,且缺乏常规诊断工具,往往造成巨大损失。“基于奶牛摄食行为识别的亚急性瘤胃酸中毒诊断模型研究”项目(编号:32060776),通过自主研制摄食行为、瘤胃pH感知装置,开展奶牛颌部咬合程度与头部姿态融合的摄食行为识别研究,开展基于摄食行为融合的SARA诊断模型研究。项目取得的主要科研进展包括:(1)研制了奶牛摄食行为及瘤胃pH同步信息感知装置1套,对比三种传感器的自制摄食行为感知装置,证明了压力传感器为牛颌部感知的最佳方式,兼顾了可靠性与准确性,验证了LoRa为瘤胃内信息外传输可靠通信技术,自主研制的瘤胃pH感知装置体积小、精度高,为奶牛摄食行为和瘤胃pH同步信息监测提供新技术手段,对动物行为与体内疾病关联研究具有重要意义。(2)建立了摄食行为识别模型,明确了摄食行为特征中频域特性比时域更具有准确和稳健、奶牛颌部咬合程度蕴含着丰富的不同摄食行为区分特性,其作用显著大于头部姿态表征信息,降低了摄食行为识别对多传感器的依赖,为研发更精简、高效的监测设备提供理论支撑。(3)建立了基于摄食行为的SARA诊断模型,探明了摄食行为中对SARA诊断的重要性分别为反刍、进食、饮水,明确了摄食行为可作为SARA诊断的重要依据。本项目已具备了研制一种新的常规SARA诊断工具理论和应用基础,对解决奶牛养殖行业痛点问题有重要的研究价值及应用前景。依托项目,项目团队共发表了SCI论文3篇;申请国家发明专利2项,2项已得到授权,获省部级技术发明一等奖1项,参加国内相关学术会议4次。
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