首页 > 分享 > 一种基于多源数据的动物营养状况监管系统

一种基于多源数据的动物营养状况监管系统

萌宠菠菠乐园
2024-10-23 22:49

一种基于多源数据的动物营养状况监管系统

本发明涉及大数据，更具体地说，本发明涉及一种基于多源数据的动物营养状况监管系统。

背景技术：

1、在动物养殖过程中，动物的营养状况对动物的生长、繁殖和健康具有重要影响。

2、现有的动物营养状况监管系统通常包括动物基本信息管理模块、饲料配方管理模块、饲料投喂管理模块，以及营养指标监测模块，能够帮助农民和相关部门更好地管理和监测动物的营养状况，提高养殖效益和动物福利。

3、然而，现有的动物营养状况监管系统通常依赖于人工观察和经验判断，存在主观性和不准确性的问题；而且人工评估的效率低下，无法实时监测动物的营养状况；缺乏对动物营养成分的深入分析，无法提供针对性的营养优化方案；因此，需要一种能够准确评估动物营养状况的系统来提高动物养殖的效率和质量。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提供一种基于多源数据的动物营养状况监管系统，通过数据采集模块采集动物的基本信息、生理参数和饮食参数，能够全面了解动物的健康状况和饮食习惯；通过数据融合模块将采集到的数据整合存储至数据库中，确保数据的准确性和完整性；通过数据分析模块计算每只动物的当前营养摄入量，并建立动物个体全面营养状态档案；通过营养状况评估模块，根据动物个体全面营养状态档案对动物当前的营养状况进行评估，计算动物的营养评估指数，客观地评估动物的营养状况；通过营养状况分析模块对动物营养成分进行分析，并提供个性化的营养优化方案，帮助动物在饮食方面进行调整，满足营养需求；通过报告输出模块生成详细的营养状况报告，为养殖人员提供参考和决策依据；通过采集多源数据，对动物的营养状况进行全面监管和管理，提供准确的营养优化方案，从而提高动物养殖的效率和质量，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于多源数据的动物营养状况监管系统，包括：

3、数据采集模块：用于采集每只动物的基本信息、生理参数和饮食参数；所述基本信息包括动物的种类、品种、年龄，以及性别；所述生理参数包括体重、身高、体长、心率、呼吸频率、排泄频率，以及排泄物成分；所述饮食参数包括饲料的类型、营养成分和消耗量；

4、数据融合模块：用于将每只动物的生理参数和饮食参数进行数据整合，并存储至数据库中；

5、数据分析模块：用于根据整合的数据，计算每只动物的当前营养摄入量，将每只动物的当前营养摄入量与数据库中的数据进行关联存储，建立动物个体全面营养状态档案；

6、营养状况评估模块：用于根据动物个体全面营养状态档案对动物当前的营养状况进行评估，计算动物的营养评估指数py，并将营养评估指数py和营养评估指数阈值py阈进行判断对比，若py≤py阈则表示动物营养状况差，需要对动物营养成分进行分析；反之则表示动物营养状况良好；

7、营养状况分析模块：用于根据动物营养状况差的情况，对动物营养成分进行分析，定位至不符合预期的具体营养成分，利用生物动力学模型评估不同饲料组合对动物营养状态的影响，提供针对不符合预期的具体营养成分的营养优化方案；

8、报告输出模块：用于根据数据分析模块、营养状况评估模块和营养状况分析模块的结果，生成详细的营养状况报告。

9、在一个优选的实施方式中，所述数据采集模块的具体采集过程为：

10、a1、为每只动物安装带有唯一标识符的rfid标签，将标签附着在动物的耳朵或颈部；所述唯一标识符，具体是指区分每只动物的标识符；

11、a2、使用rfid读取器设备，将其放置于识别区域，用于读取rfid标签中的信息；

12、a3、当每只动物经过读取器时，rfid标签中的信息会被读取并传输到读取器中；

13、a4、读取器将rfid标签中的信息解析并提取动物的基本信息，包括动物的种类、品种、年龄，以及性别；

14、a5、通过集成测量杆、电子秤和rfid读取器，当动物经过读取器时，同时进行身高和体长的测量，让动物站在电子秤上测量体重；

15、a6、将rfid标签中的信息、测量到的身高、体长，以及体重数据与动物的唯一标识符进行关联，并将数据记录在数据库中；

16、a7、在饲养场内设置若干个摄像头，通过摄像头实时采集动物24小时内的排泄频率；

17、a8、通过人工方式，使用心率计每隔3小时获取动物的心率；使用呼吸计每隔3小时获取动物的呼吸频率；通过实验分析排泄物获取动物24小时内每次排泄的排泄物成分；通过产品说明书或厂商提供的数据获取饲料的类型和营养成分；通过记录每只动物24小时内的饲料投放量，并结合补料量和剩余量计算得出24小时内饲料的消耗量。

18、在一个优选的实施方式中，所述数据分析模块的具体处理过程为：

19、c1、根据整合的数据，计算每只动物的当前营养摄入量；

20、c2、将每只动物的当前营养摄入量与数据库中的数据进行关联存储，建立动物个体全面营养状态档案；所述动物个体全面营养状态档案包括动物的基本信息、生理参数、饮食参数，以及当前营养摄入量。

21、在一个优选的实施方式中，所述根据整合的数据，计算每只动物的当前营养摄入量；其具体处理过程如下：

22、c11、根据饲料类型将饲料划分为单饲料和多组合饲料；所述单饲料具体是指动物仅投喂一种类型的饲料；所述多组合饲料具体是指动物投喂多种类型混合的饲料；

23、c12、针对给动物投喂单饲料的情况，计算动物的能量摄入量、蛋白质摄入量、脂肪摄入量、碳水化合物摄入量、维生素摄入量，以及矿物质摄入量作为动物的当前营养摄入量；其处理过程如下：

24、c121、将单饲料营养成分中的能量含量记作a，单位为千卡/千克，蛋白质含量记作b，脂肪含量记作c，碳水化合物含量记作d，维生素含量记作f，单位为iu/千克，矿物质含量记作g；

25、c122、根据动物24小时内饲料的消耗量β，单位为千克，计算能量摄入量、蛋白质摄入量、脂肪摄入量、碳水化合物摄入量、维生素摄入量，以及矿物质摄入量；

26、c13、针对给动物投喂多组合饲料的情况，计算动物的能量总摄入量、蛋白质总摄入量、脂肪总摄入量、碳水化合物总摄入量、维生素总摄入量，以及矿物质总摄入量作为动物的当前营养摄入量。

27、在一个优选的实施方式中，所述针对给动物投喂多组合饲料的情况，计算动物的能量总摄入量、蛋白质总摄入量、脂肪总摄入量、碳水化合物总摄入量、维生素总摄入量，以及矿物质总摄入量作为动物的当前营养摄入量；其处理过程如下：

28、c131、将多组合饲料中的类型分别编号为r1、r2、r3……rn；将每种饲料类型rn营养成分中的能量含量记作ran，单位为千卡/千克，蛋白质含量记作rbn，脂肪含量记作rcn，碳水化合物含量记作rdn，维生素含量记作rfn，单位为iu/千克，矿物质含量记作rgn；

29、c132、构建一个矩阵记作饲料矩阵fm，每行代表一种饲料类型，每列代表一种营养成分含量，即有n种饲料类型和6种营养成分；

30、c133、构建一个矩阵记作消耗矩阵cm，每行代表一次饲料的消耗量，有m次饲料消耗记录；

31、c134、将饲料矩阵和消耗矩阵进行乘法运算，得到一个摄入矩阵im，每行代表一次饲料的摄入量，有m次饲料消耗记录和6种营养成分；

32、c135、对摄入矩阵进行按列求和，得到每种营养成分的当前总摄入量，即得到能量总摄入量、蛋白质总摄入量、脂肪总摄入量、碳水化合物总摄入量、维生素总摄入量，以及矿物质总摄入量。

33、在一个优选的实施方式中，所述营养状况评估模块的具体处理过程为：

34、d1、根据动物的生理参数，计算动物的体质指数、动物的静息能量需求和动物的活动强度指数；

35、d2、根据动物的体质指数、动物的静息能量需求和动物的活动强度指数，计算动物的营养评估指数，用于评估动物当前营养状况；

36、d2、根据动物的体质指数bmi、动物的静息能量需求bmr和动物的活动强度指数hd，计算动物的营养评估指数py，用于评估动物当前营养状况；

37、pybmi＝τ1×bmi2+τ2×bmi+τ3,

38、pybmr＝ι1×bmr2+ι2×bmr+ι3,

39、pyhd＝κ1×hd2+κ2×hd+κ3,

40、所述动物的营养评估指数的计算公式具体为：

41、py＝[ln(pybmi+1)+ln(pybmr+1)+ln(pyhd+1)]×λ，其中τ1、ι1、κ1分

42、别表示动物的体质指数经验公式pybmi、动物的静息能量需求经验公式pybmr和动物的活动强度指数经验公式pyhd的二次项系数，τ1、ι1、κ1＜0，τ2、ι2、κ2分别表示动物的体质指数经验公式pybmi、动物的静息能量需求经验公式pybmr和动物的活动强度指数经验公式pyhd的一次项系数，τ2、ι2、κ2＞0，τ3、ι3、κ3分别表示动物的体质指数经验公式pybmi、动物的静息能量需求经验公式pybmr和动物的活动强度指数经验公式pyhd的常数，τ3、ι3、κ3＞0，λ表示影响因子；

43、d3、将营养评估指数py和预先设定的营养评估指数阈值py阈进行判断对比，若py≤py阈则表示动物营养状况差，需要对动物营养成分进行分析；反之则表示动物营养状况良好。

44、在一个优选的实施方式中，所述动物的体质指数bmi的计算公式具体为：其中dtz表示动物的体重，dsg表示动物的体长；动物的体质指数用于评估动物的体重状况；

45、所述动物的静息能量需求bmr的计算公式具体为：bmr＝dtz0.75×k，其中dtz表示动物的体重，k表示调整系数；动物的静息能量需求用于确定摄入能量是否满足基本代谢率；

46、所述动物的活动强度指数hd的计算公式具体为：其中xxl表示相对心率，na表示动物一天中活动时长对应的心率采集次数，nb表示动物一天中安静时长对应的心率采集次数，xlai表示活动时长中的第i次心率，xlbi表示安静时长中的第i次心率，xhx表示相对呼吸频率，nc表示动物一天中活动时长对应的呼吸频率采集次数，nd表示动物一天中安静时长对应的呼吸频率采集次数，hxci表示活动时长中的第i次呼吸频率，hxdi表示安静时长中的第i次呼吸频率。

47、在一个优选的实施方式中，所述营养状况分析模块的具体处理过程为：

48、e1、基于动物的种类获取具体的营养摄入量标准值，包括能量摄入量标准值、蛋白质摄入量标准值、脂肪摄入量标准值、碳水化合物摄入量标准值、维生素摄入量标准值，以及矿物质摄入量标准值；

49、e2、对于每个营养成分，根据营养摄入量标准值，计算动物的当前营养摄入量与营养摄入量标准值的离标程度du，将动物的当前营养摄入量分别代入公式：其中ys表示动物的当前营养摄入量，yb表示营养摄入量标准值；

50、e3、将各个营养成分的离标程度du和预先设定的对应营养成分的离标程度阈值du阈进行判断对比，若du≥du阈则表示营养成分的摄入量不符合预期，反之则表示营养成分的摄入量符合预期；

51、e4、基于动物的基本信息、生理参数和饮食参数，利用生物动力学模型评估不同饲料组合对动物营养状态的影响，提供针对不符合预期的具体营养成分的营养优化方案。

52、本发明的技术效果和优点：

53、本发明通过数据采集模块采集动物的基本信息、生理参数和饮食参数，能够全面了解动物的健康状况和饮食习惯；通过数据融合模块将采集到的数据整合存储至数据库中，确保数据的准确性和完整性；通过数据分析模块计算每只动物的当前营养摄入量，并建立动物个体全面营养状态档案；通过营养状况评估模块，根据动物个体全面营养状态档案对动物当前的营养状况进行评估，计算动物的营养评估指数，客观地评估动物的营养状况；通过营养状况分析模块对动物营养成分进行分析，并提供个性化的营养优化方案，帮助动物在饮食方面进行调整，满足营养需求；通过报告输出模块生成详细的营养状况报告，为养殖人员提供参考和决策依据；通过采集多源数据，对动物的营养状况进行全面监管和管理，提供准确的营养优化方案，从而提高动物养殖的效率和质量。

技术特征：

1.一种基于多源数据的动物营养状况监管系统，其特征在于：包括：

2.根据权利要求1所述的一种基于多源数据的动物营养状况监管系统，其特征在于：所述数据采集模块的具体采集过程为：

3.根据权利要求1所述的一种基于多源数据的动物营养状况监管系统，其特征在于：所述数据分析模块的具体处理过程为：

4.根据权利要求3所述的一种基于多源数据的动物营养状况监管系统，其特征在于：所述根据整合的数据，计算每只动物的当前营养摄入量；其具体处理过程如下：

5.根据权利要求4所述的一种基于多源数据的动物营养状况监管系统，其特征在于：所述针对给动物投喂多组合饲料的情况，计算动物的能量总摄入量、蛋白质总摄入量、脂肪总摄入量、碳水化合物总摄入量、维生素总摄入量，以及矿物质总摄入量作为动物的当前营养摄入量；其处理过程如下：

6.根据权利要求1所述的一种基于多源数据的动物营养状况监管系统，其特征在于：所述营养状况评估模块的具体处理过程为：

7.根据权利要求6所述的一种基于多源数据的动物营养状况监管系统，其特征在于：所述动物的体质指数bmi的计算公式具体为：其中dtz表示动物的体重，dsg表示动物的体长；动物的体质指数用于评估动物的体重状况；

8.根据权利要求1所述的一种基于多源数据的动物营养状况监管系统，其特征在于：所述营养状况分析模块的具体处理过程为：

技术总结
本发明公开了一种基于多源数据的动物营养状况监管系统，具体涉及大数据技术领域，包括数据采集模块、数据融合模块、数据分析模块、营养状况评估模块、营养状况分析模块，以及报告输出模块；通过营养状况评估模块，根据动物个体全面营养状态档案对动物当前的营养状况进行评估，计算动物的营养评估指数，客观地评估动物的营养状况；通过营养状况分析模块对动物营养成分进行分析，并提供个性化的营养优化方案，帮助动物在饮食方面进行调整；通过报告输出模块生成详细的营养状况报告，为养殖人员提供参考和决策依据；通过采集多源数据，对动物的营养状况进行全面监管和管理，提供准确的营养优化方案，从而提高动物养殖的效率和质量。

技术研发人员：肖毅,刘莹莹,张红燕,蒋桂韬,陈义明
受保护的技术使用者：湖南农业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/5/27