规模化蛋鸡场现代化生产管理系统的建立与应用

  本文关键词：规模化蛋鸡场现代化生产管理系统的建立与应用，由笔耕文化传播整理发布。

博文正文

规模化蛋鸡场现代化生产管理系统的建立与应用

   2013-06-25 20:57 星期二

1、引  言

    随着计算机技术和自动控制技术与传统家禽养殖业的结合，对养鸡生产管理的应用进行系统综合研究己成为可能。国外家禽业计算机应用始于20世纪60年代，用于一般统计分析和饲料配方计算。20世纪70年代通过数据处理和数据库开发用于家禽遗传育种；日本杉木等研究蛋鸡模拟模型，由产蛋曲线变化来诊断疾病。20世纪80年代转向知识处理，美国采用计算机分析脑电图(EGG)来测定小鸡维生素B6缺乏症；日本对养鸡场兽医卫生检验与对策进行计算机管理rl-3]；美国Timmons-MB等(1989)开发了家禽管理专家系统，将家禽生物学模型和鸡舍环境控制模型结合到专家系统，在控制鸡舍温度、计算通风和加热成本时，能确定不同的饲料、燃料、电和肉鸡价格及室外温度的条件下，获得最大经济效益所需的鸡舍温度rls]；Thorne-DH等(1989)研制了蛋鸡高湿度日粮饲喂自动化系统rl9]；Burnett-GA等(1989)报道了自动控制自然通风系统(ACNV)的性能及其在一个蛋鸡场的应用2。J。20世纪90年代后发达国家蛋鸡生产趋于工厂化，美国百万羽规模化蛋鸡企业已占全美2.2亿硐蛋鸡饲养量的50%以上。主要通过传感器与计算机作为鸡舍的自动化控制系统，进行以鸡舍为单元的科学管理，Filmer-D等(19 91)利用FI}()CKMAN系统来控制集约化鸡舍的温度、相对湿度、氨水平和通风等环境条件r2l]；Sergeant-D等(1998)报道了家禽的监视系统。

    国内家禽业计算机应用比国外晚15年。20世纪80年代中期，北京率先进行生产统计的研究；随后我们开展“一个机械化蛋鸡场生产管理辅助系统”的研制；其它一些养鸡场亦有部分研究，系统研制虽然较多，但大多分散，集成度低。大体上经历了从DOS到Windows缓慢的发展过程，多采用我国颇有群众基础的FoxPro编制，饲料配方系统研制亦较多；当国内许剑琴等(1992)r4]、刘军等(1995)『5n推出鸡病诊断专家系统时，我们己将“八五”主持承担的农业部重点攻关项目“鸡常见疾病诊断专家系统”(Expert System about Chicken's CommonDiseases，ESCCD)『6_，针对ESCCD研究中，存在传统专家系统较难解决的问题：①鸡群发病种类多，发病机理各异，症状复杂多变，受地域、季节和环境等外部因索影响较大。用产生式规则完整描述如此复杂系统，势必因规则组合爆炸导致系统无法实现。ESCCD在建立模糊规则时进行简化：将部分病症的典型症状合并为“症候群”进行描述，该方法可减少规则数，提高诊断命中率，但因规则域未能完整覆盖疾病诊断问题空间或彼此产生交叠，可能导致不合理诊断结果，在一定程度上降低了系统的适应性。②验证病历使用联机检索的诊断报告，多数出自兽医专业刊物。兽医专家根据报告，对规则前件（前提）加权后输入ESCCD中，达到80%完全符合率。基层使用者因临床水平较低或受实验条件限制，对临症信息，特别是关键信息加权不够准确，会降低诊断正确率。③ESCCD缺乏自学习功能，获取专家知识是建立ESCCD的“瓶颈”，为获得较完整的鸡病诊断规则和收集病例，开发者与兽医专家进行长达两年的合作，而系统更新或添加知识完全由开发者手工进行，用户不能自行加入新规则，灵活性较差。我们利用神经网络技术7—8.22，从知识表示、学习算法等入手，提高了诊断符合率，并加入最新的多媒体技术，界面更加友好直观。免疫接种备忘子系统用来对免疫信息进行管理和决策，国内外尚不多见。在自动控制技术方面，国内滕光辉等(1995)根椐不同生长阶段的鸡群对其生长环境的不同要求，设计了密闭式鸡舍环境的自动控制系统及监控软件，采用单片机技术，实现密闭式鸡舍以鸡龄为基准的温度、光照度等环境控制，富通新能源生产销售的饲料颗粒机秸秆颗粒机是养殖户们生产颗粒饲料不错的选择。

    我们针对国内蛋鸡生产水平与劳动生产力低下的实情，借鉴发达国家养鸡业每个生产环节都采用先进的科学技术和集约化管理机制的成功经验。本研究在已有成果『10—131推广基础上，将科学计算、绘图处理、人工智能和自动化监控技术集成一体，采用传感器、遥控摄像、计算机网络和多媒体技术组成自动化监控系统。软件包括专家系统及数据库等『14～1/]，实现一个高度集成的系统，己在北京、上海和南京等规模化养鸡场应用。

2  系统结构与组成

2.1  结构

    蛋鸡规模化养殖场生产管理网络系统（简称“蛋鸡系统”）构建如图l所示。

2.2系统组成

2.2.1  管理系统

    由生产计划子系统、生产统计子系统、饲料库存管理子系统、优化饲料配方子系统和免疫接种备忘子系统等与数据库相配套的若干应用软件组成管理系统。

2.2.2  实用的专家系统

    1) ESCCD数学模型耦合研究。对己收集的该领域专家的鸡病临床和病理剖检的理论和经验知识，反复提炼临床实践中专家诊治禽病的推理思维过程，定量分析鸡疾病指标，逐渐形成一套诊断鸡病的逻辑推理方法，并与领域专家座谈、讨论，进而归纳墼理出鸡病的诊断知识，经病历验证，完全符合率达80%。在此基础上，针对ESCCD临床实际应用的不足，采用比例训练BP算法，对输入数据降维处理，解决了收敛速度和特征提取的难点。针对鸡群发病诸症状指标分布具有数学意义上稀疏的、缺乏完整概念集的实例空间，训练模式对应的稀疏矩阵的向量分布无平滑变化等特征，提出对训练模式进行样本重组的改进方法『17]，其特点是训练速度快、特征抽取能力强。实验结果表明，诊断符合率由80%提高到94．1%，训练次数从7 900次（常规BP算法）减少到800次。由此证明知识表示有效实用（图2）。

    2)簪考芳鹭勃乳诊断常见鸡疾病的实用化多媒体系统。在原有ESCCD基础上，研制一个高效的基于模糊推理机制和推理结果进行有效说明的解释机制。对已有文字、声音、图形和图像等多种媒体综合加工处理，通过计算机即刻获得有关脏器病理剖检图谱和不同时期病鸡临床症状动画图片的新信息，让用户在输入临床症状、病理剖检等有关指标时，能够与实际病鸡的临诊情况进行比较，输入较吻合的信息，提高系统诊断鸡病的能力。

2.2.3  自动化监控系统

    1)分布式智能数据采集与控制网络的建立：采用模制的智能测控端，各测控端通过RS-485网络连接监控计算机。

    2)移动监视、监听：现场图像、声音的全方位采集和观察，用视频分割器与长延时录像机组成音视频信号的储存。控制计算机将前端摄像信号经压缩调制后通过电话线实现图像远程传输（图3）。

3  系统实现的技术关键

3.1  数据集成技术

    规模化养鸡场生产管理系统的集成，为自动化控制系统、管理系统、人工智能、多媒体和网络应用等技术提供一个支撑环境。系统分布于蛋鸡场生产管理全过程，承担信息的收集、显示、存储、传送等功能。通过在数据级别上综合和集成，将各子系统紧密连接，统一在应用框架下按生产需要连接、配置和整合，使管理者能通过计算机实时监控生产现场，与鸡场信息系统联网运行，构成网络化、管理控制一体化的鸡场生产管理系统，及时了解企业经营、管理情况，为企业决策提供依据。

3.2利用神经网络技术改进鸡病专家系统

鸡病专家系统现有200多个症状输入指标和30个诊断输出指标，这是一个多维空间问题。针对人工神经网络标准BP算法收敛性和泛化能力较差的缺陷，提出模式样本重组的比例训练BP算法，对输入模式降维处理，以有效抽取网络特征，提高了全局收敛能力。

3.3  自动监控系统

    采用两层网络结构。上层数据网络为局域网，连接部门微机和监控计算机，提供信息资源共享环境，运行鸡场生产管理系统。底层控制网络为分布式智能数据采集与控制系统，依照RS-485现场总线协议，将若干智能测控端与上位机连接成网络测控系统，测控端以鸡舍为单元，监测控制环境指标和设备状况，上位机实时监测测控端，，处理测控数据，设定控制算法和参数。

    系统采用ActiveX组件开发实时数据采集任务模块，组件具有不依赖特定开发工具、重用性好、运行效率高和便于管理等优点；通过定制组件完成采集任务，完整封装了通信、采集、数据库管理等功能，数据库访问权限授予C()M组件，保证数据库安全性、避免数据库资源浪费，将通信协议细节同应用隔离。

3.4移动监控管理系统的核心

    YH-YJX移动监控管理系统设计成4个独立分体结构（控制系统、移动摄像、组合电缆和移动导轨），其核心之一是移动摄像系统，即采用汽车底盘结构，将驱动系统直按安装在底盘上，可作为独立的部件方便拆卸；其核心之二是解决移动系统长距离电缆的同步移动，设计悬挂式结构，经过动力力矩、阻力、摩擦力计算，各项指标均达到设计要求。

4  系统应用

    系统己在北京、上海和南京等规模化养鸡场应用。用户报告显示：①上海市新杨家禽育种中心称蛋鸡系统是目前规模化饲养管理的好帮手，系统使用改善了种鸡生产环境质量和防疫条件，种鸡成活率提高3%，产蛋率提年可创利183. 37万元。②南京市象山蛋鸡场称1999年全群产蛋率提高8%，死亡率下降5%，饲料成本每公斤节省0. 05元，每年新增产值143. 92万元。⑧北京华都峪口禽业有限责任公司称在该系统全面优化作用下，公司增收节支效果显著，公司年饲养3万套祖代鸡，30万套父母代鸡，系统实施后产蛋率提高5%，新增产值360余万元；饲料年生产量4万t，每t饲料成本降低30元，节支120万元；饲料销售量增加5 000 t，增加产值650万元；死淘率降低4%，减少损失100万元，间接增加产值400万元，共新增利税230万元，提高了企业的竞争能力。

5 结语

    蛋鸡秀务簸藉立是我国信息管理系统、专家系统和自动化监控系统在规模化养鸡场生产应用中的一个尝试：

    1)建成适合于“规模化蛋鸡场自动化监控系统”的试验基地，与国外同期比较，德国Big Dutchman公司(1999)研制的控制系统，实现的功能包括温度、湿度、氨气浓度的环境参数采集，饮水量以及采食量数据的自动采集，鸡舍温度、通风、喂料的自动控制等。而我们所研究的内容，除饮水量和耗料量数据采集因国内养鸡场当前饲养的实情，尚未实现外，其他功能均己实现；在此基础上，还利用专题组已有移动摄像监视专利，实现监测，以及远程监视图像传输和设备故障报警等功能，更加贴近生产实际。

    2)建成“规模化蛋鸡场生产管理网络信息系统”的中试线，除包括生产统计、生产计划、饲料库存管理和优化饲料配方应用软件外，还根据养鸡生产的需求，创建免疫接种备忘系统，它可对免疫信息进行管理，提供鸡法氏囊和新城疫首免日龄预测向导，根据母源抗体水平，推荐最佳首免日龄，达到更好的免疫效果。建立抗体测定档案库，探讨免疫前后抗体滴度的变化趋势，根据既定的免疫程序制订免疫日历，起到备忘录作用，更好地安排生产，达到卫生保健目的。

    3)建立“多媒体鸡病专家泵统”生产线雏型，在已有ESCCD基础上，我们用神经网络技术进行改进，提高鸡病诊断符合率。与国外同期研究相比，Roush-WB等(1996)利用人工神经网络只对鸡腹水症1种疾病进行诊断弘J。而我们采用该方法提出模式样本重组的比例训练BP算法，对30种常见鸡传染病、营养代谢和寄生虫病进行了优化。与此同时又加入多媒体技术，让用户任意查询9大类83个鸡病的病原、症状、诊断、治疗和防治等信息，以及对诊断过程进行推理解释等，为用户配上一套百万字的鸡病诊断及养鸡咨询电子书，使改进后的ESCCD临症更加实用。

    蛋鸡系统己在上海和南京两场示范，同时又辐射北京和长江中下游如皋、东台和无锡等大型蛋鸡企业。通过上述应用，显示规模化蛋鸡场对信息管理以及自动化生产具有广泛的需求，目前国内尚无类似并达到该项目之系统集成度的替代品。国家科技部己将“蛋鸡规模化养殖场生产管理自动化系统”列入“十五”国家科技成果重点推广计划项目指南，系统的示范推广具有广阔的前景，可提高大型养殖场的自动化控制程度，改善基层养殖场疾病诊断能力低下的现状，提高经济效益，使建立我国家禽生卢企业信息管理体系成为可能。

分类：颗粒机 | | 浏览: | |

上一篇：茸鹿饲料配方优化系统的研究引言

下一篇：去皮豆粕和发酵豆粕对鲫鱼

发布评论:

  本文关键词：规模化蛋鸡场现代化生产管理系统的建立与应用，由笔耕文化传播整理发布。