[发明专利]基于奶牛鼻羁压力变化的个体采食量估计方法

说明书

技术领域

本发明属于畜禽健康养殖技术领域，具体涉及一种基于奶牛鼻羁压力变化的个体采食量估计方法。

背景技术

采食量是影响奶牛生长发育以及泌乳的主要限制因素之一。奶牛采食量的多少直接影响着奶牛的健康，同时它也是评估奶牛生产力水平高低的重要指标。如若不能准确测量采食量，就很难满足家畜对营养物质与能力的摄入与供给，所以准确测量采食量对于奶牛来说非常重要。奶牛采食量的测定方法可以分为三类，分别是直接测定法、间接测定法和经验法。直接测定法是基于牧草测定，在放牧小区分别在牧前和牧后取样称重，该方法主要针对奶牛群体的采食量估计，无法对单个奶牛采食量进行估计，除非把奶牛在封闭小区内单独放牧。间接测定法主要通过记录采食行为差异、记录奶牛生产性能差异和粪便收集技术等进行测量，这些测量方法存在工作量大、测量误差大等缺点。经验法是基于以往的基础数据来计算和估计家畜的采食量，该方法对人员专业性要求较高，且误差较大，很难针对奶牛个体进行采食量估计。

文献[1]和[2]([1]田富洋，李法德，李晋阳，韩玉臻，魏新华.奶牛采食量检测仪的设计与技术研究.仪器仪表学报.2007年,第28卷，第2期，293-296页.[2]田富洋.奶牛采食量自动检测仪的研制.山东：山东农业大学硕士论文.2006年.)通过检测奶牛颞窝部位的运动规律来反映牛只采食量，具体通过测量奶牛吞咽次数和食团质量计算奶牛的采食量。该文献中并没有明确指出如何区分采食信号与其他信号如饮水信号、反刍信号等，同时采集奶牛颞窝处的信号所采用的设备会引起奶牛的不适，缺乏实际应用价值。

本发明通过内置在奶头佩戴的笼头鼻羁内的压力传感器测量反刍动物鼻羁压力变化，获取采食信号，通过信号识别算法区分反刍动物采食、饮水和反刍信号，并对采食信号中的采食食团进行进一步识别，根据食团数来估算动物的采食量。该方法可以有效识别采食信号，同时可以对奶牛个体的采食量进行快速准确的估计，而且通过佩戴在笼头内的压力传感器测量采食信号，奶牛的舒适性比较好。

发明内容

为了达到准确识别采食行为、估算奶牛采食量的目的，并克服现有的采食量检测设备缺乏实际应用价值的缺点，本发明提出一种基于奶牛鼻羁压力变化的个体采食量估计方法。

本发明的技术方案如下：

(1)对反刍动物鼻羁压力进行测量；

(2)对测量的信号进行分类识别，首先区分噪声信号和有用信号，有用信号主要包括采食信号、反刍信号和饮水信号，然后对采食信号进行识别；

(3)对分类出的采食信号进行进一步处理，根据采食信号峰值间隔测量采食食团数，进而估算采食量。

步骤(1)在反刍动物佩戴的笼头鼻羁中内置一个压力传感器，该传感器可以测量反刍动物咀嚼时因颌运动而导致的压力变化，压力传感器将该压力转换成信号波形，存储在与之相连的SD卡内，并通过无线传输的方式上传到服务器。

步骤(2)中有用信号压力一般大于噪声信号压力，且有用信号持续一定的时间，因此当压力值超过设定的门限值并持续一段时间时，认为是有用信号，否则是噪声信号。每种信号都有自己独特的峰值频率、峰值间隔和持续时间，采食信号持续时间长，但是频率不稳定，反刍信号持续时间长，有稳定的频率，饮水信号有稳定的频率，但是持续时间短，根据信号频率和持续时间就可以区分采食信号与反刍信号和饮水信号。

步骤(3)中每个采食食团都有一定的采食时间和咀嚼时间，不同食团之间有一定的时间间隔，根据咀嚼时间和时间间隔就可以估计出采食食团数，然后采用试验的方法测量估计每个食团的饲料量，估计方法为：根据固定的饲料量观察奶牛的采食食团个数，经过多次试验，可以估计得到平均每个食团的饲料两，然后根据采食食团和每个食团的饲料量即可估计出动物个体的采食量：采食量＝采食食团数*每食团饲料量。

本发明的有益效果是通过内置在笼头鼻羁内的压力传感器测量奶牛鼻羁压力变化，可以有效减小环境噪声干扰。同时通过对监测信号的识别和分类，可以有效的区分采食信号、反刍信号与饮水信号等，实现对单个奶牛的采食量的高精度估计。相比于传统采食量估计方法方法，该方法具有更高的效率和精度。

附图说明

图1是佩戴在反刍动物头部的笼头示意图；其中，1为可调节笼头，2为电池，3为嵌入了压力传感器的硅胶软管，4为数据存储仓。

图2是奶牛采食信号时域波形。

图3是奶牛反刍信号时域波形。

图4是奶牛饮水信号时域波形。

图5是咀嚼信号分类示意图。

具体实施方式