CC BY
6в
естник АПК
Агроинженерия № 4(16), 2014 ■ ■
УДК 636.22/28.082.22.631.145
87
Трошков А. М., Сапожников В. И., Герасимов В. П., Токарева Г. В.
Troshkov A. M., Sapozhnikov V. I., Gerasimov V. P., Tokareva G. V.
АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ ДИНАМИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА КРУПНОГО РОГАТОГО СКОТА В АПК
AUTOMATED DYNAMIC DIAGNOSTICS OF CATTLE IN AGRO-INDUSTRIAL COMPLEX
Предложена техническая модель диагностической оцен- Technical model of diagnostic estimation of cattle on
ки животных на основе визуализации и фиксации положений the basis of visualization and location fixation in the dynamic
в динамике движения, обработки заданных параметров с process, as well as processing of given parameters using
применением информационных технологий. Представлена information technologies is proposed. Automated optical
автоматизированная оптическая диагностическая система. diagnostic system is presented.
Ключевые слова: диагностические системы и единицы, Key words: diagnostic systems and units, optical receiver, оптический приемник, оценка нажатия, динамическое со- pressure evaluation, dynamic status, videofixation, automated стояние, видеофиксация, автоматизированный мониторинг. monitoring.
Трошков Александр Михайлович -
кандидат технических наук,
доцент кафедры информационных систем
Ставропольский государственный аграрный университет
г. Ставрополь
Тел.: (8652) 24-04-88
E-mail: a_troshkov@mail.ru
Сапожников Василий Иванович -
кандидат военных наук,
доцент кафедры информационных систем
Ставропольский государственный аграрный университет
г. Ставрополь
Тел.: 8-918-774-84-77
E-mail: stisvi@rambler.ru
Troshkov Alexander Mikhailovich -
Ph. D. in Technical Sciences,
Docent of Department of Information Systems
Stavropol State Agrarian University
Stavropol
Tel.: (8652) 24-04-88 E-mail: a_troshkov@mail.ru
Sapozhnikov Vasily Ivanovich -
Ph.D. in Military sciences,
Docent of Department of Information Systems
Stavropol State Agrarian University
Stavropol
Tel.: 8-918-774-84-77 E-mail: stisvi@rambler.ru
Герасимов Владимир Павлович -
кандидат технических наук,
доцент кафедры информационных систем
Ставропольский государственный аграрный университет
г. Ставрополь
Тел.: (8652) 35-68-53
E-mail: pi-stgau@mail.ru
Токарева Галина Викторовна -
кандидат экономических наук, доцент кафедры
экономической теории и прикладной экономики
Ставропольский государственный аграрный университет
г. Ставрополь
Tel.: 8-903-444-06-67
E-mail: tokarewagalia@yandex.ru
Gerasimov Vladimir Pavlovich -
Ph. D. in Technical Sciences,
Docent of Department of Information Systems
Stavropol State Agrarian University
Stavropol
Tel.: (8652) 35-68-53 E-mail: pi-stgau@mail.ru
Tokareva Galina Viktorovna -
Ph.D. in Economics, Docent of the Department of economic theory and applied economics Stavropol State Agrarian University Stavropol
Tel.: 8-903-444-06-67 E-mail: tokarewagalia@yandex.ru
Развитие информационных технологий позволяет применять различные диагностические методы для оценки состояния и функциональной деятельности животных. Оценка ходьбы КРС построена на отслеживании за тем, как животные стоят и ходят. Следует обращать внимание на положение спины. Анализ ходьбы животных помогает выявить хромых коров, а также коров, проявляющих развитие патологических изменений копыт. В настоящее время анализ хромоты в стаде проводится визуально животноводом на ровном полу, проход должен быть без препятствий и мусора. Оценка производится по шкале от 1 до 5 диагностических единиц:
1. Допустимое. Корова стоит и ходит с ровной спиной. Походка нормальная.
2. Слабое отклонение. Корова стоит с ровной спиной, но во время ходьбы спина изогнута. Походка нормальная.
3. Среднее отклонение. Корова стоит и ходит с четко выраженной изогнутой спиной. При ходьбе совершает короткие шаги. Просматривается опущение копытных отростков конечности, противоположной больной.
4. Явное отклонение. Спина всегда явно изогнута. Во время ходьбы корова шагает с осторожностью. Животное не наступает на одну или более конечности. Может просматриваться небольшое опущение копытных отростков конечности, противоположной больной.
88
Ежеквартальный научно-практический журнал ^^^^^^^
В
5. Сложное отклонение. Корова проявляет неспособность или крайнее нежелание наступать на одну или более конечности / копыта.
Экономические потери по п. 2, 3, 4, 5 отображает, рисунок 1
ского обоснования проблем хромоты помогает сделать вывод о необходимости оперативной диагностики животных с применением информационных технологий. С этой целью рассмотрено строение ноги и копыта коровы (рис. 2).
Рисунок 1 - Прямые и косвенные потери
Расчет средних диагностических единиц отклонения, допустим группы животных 100 голов:
1 диагностическая единица отклонения 46 голов
2 диагностические единицы отклонения 24 головы
3 диагностические единицы отклонения 15 голов
4 диагностические единицы отклонения 15 голов
5 диагностические единицы отклонения 0 голов
Средний расчет диагностических единиц отклонения на эту группу будет 2 единицы, высчи-тывается по формуле
(1-46) + (2-24) + (15-3) + (15-4) + (0-5)/100 (1)
Для животных продуктивностью 6000 л в год потеря за лактацию будет составлять примерно 1 %, или 6000 л на группу. Эта сумма будет примерно равна 80-100 тысячам рублей. Снижение продуктивности - в сравнении с животными, получившими 1 единицу по шкале оценки ходьбы КРС, коровы с оценкой 2-5 баллов показывают снижение продуктивности:
2 единицы - снижение надоя молока на 1 %;
3 единицы - снижение надоя молока на 3 %;
4 единицы - снижение надоя молока на 7 %;
5 единиц - снижение надоя молока на 16 %.
Сокращение фертильности (плодовитости) - коровы с оценками 3, 4 и 5 диагностических единиц показывают нижеследующее:
- 3 диагностические единицы - риск увеличения дней до первого осеменения увеличивается в 2,8 раза;
- 4 диагностические единицы - риск увеличения сервис-периода увеличивается в 15,6 раза;
- 5 диагностических единиц - риск увеличения количества осеменений увеличивается в 9 раз.
Увеличение затрат на ремонт стада - у коров с оценками 3, 4 и 5 единиц увеличивает риск выбраковки в 8,4 раза. Анализ экономиче-
1 - лучевая кость; 2 -локтевая кость; 3 - запястные кости; 4 - пястные кости; 5 - фаланги
Рисунок 2 - Строение ноги и копыта коровы
Если рассматривать движение коровы, то с точки зрения физических процессов движение ноги предлагается рассматривать, как синусоиду колебания маятника, таким образом, для оценки диагностики движения коровы принимаются физические процессы колебания (рис. 3).
Рисунок 3 - Движение коровы на уровне колебательных движений
В случае нарушения при ходьбе происходят отклонения в процессе колебательного состояния, и синусоида опережает или отстает от первоначального состояния, а по этому признаку можно диагностировать отклонения от нормального перемещения коровы. Обработка сигналов доступна и удобна с помощью программного обеспечения на АРМ-животновода. Однако в настоящее время оценка производится в основном визуально на ровном и твердом полу, что является недостаточным с большой затратой времени и человеко-часов. Исходя из этого для устранения недостатков предлагается устройство диагностики движения КРС.
Рисунок 4 - Устройство диагностики фиксации передвижения
в
№ 4(16), 2014
Г
Агроинженерия
89
Шкала отклонений
а) нормальное отклонение
б) уменьшенное отклонение
При передвижении коровы по электронно-оптическому ковру (рис. 4) происходит силовое давление на поверхность в результате прогиба оптоволокно изгибается и световой сигнал отклоняется от центра. Это отклонение фиксирует
оптический приемник, по результатам отклонения света производится оценка нажатия. Если животное здорово, то нажатие = ¥2== одинаково, если есть хромота, то параметры ¥ъ ¥ъ ¥ъ, имеют отклонения, как правило в стороны или.
Датчик движения
\
Оптический передатчик
~п
Направление движения
Видеофиксатор передних конечностей,
Видеофиксатор задних
Видеофиксатор передних конечностей
Видеофиксатор задних
АРМ-животновода
Электронно-оптический ковёр
Волоконно-оптическая система
Рисунок 5 - Автоматизированная оптическая диагностическая система
Другой предлагаемый способ представлен на рисунке 5, где с помощью видеофиксаторов оценивается динамика передвижения животного на перемещаемой дорожке электронно-оптического ковра.
Анализ динамики перестановки конечностей (рис. 6) животного позволяет сделать вывод о возможности видеофиксации конечностей и определении функционирования следующих характеристик (рис. 7).
г
90
Ежеквартальный
научно-практический
журнал
В
г о о о 3 Г п о о 1 г о с: О
а)
б)
в)
Рисунок 6 - Динамическое состояние животного при перемещении на движущейся дорожке
электронно-оптического ковра
Рисунок 7 - Видеофиксация конечностей
Динамический график автоматизированного мониторинга на движущей дорожке представлен на рисунке 8.
Правая
передняя
нога
V,
V,
^r
Р2 ^
р2 ^
¿0 ¿2 ¿3
V.
-V-
Нормальное движение
У
¿0 ^ ¿2 ¿3
ч__/
Отклонение по F
Рисунок 8 - Динамический график автоматизированного мониторинга на движущей дорожке
На представленном графике при проведении автоматизированного мониторинга фиксируется отклонение ^ - давление на датчик одной конечностью. Зафиксированное значение ¥г правой передней конечностью меньше нажатия, т. е.
Из (2) можно сделать вывод, что животное не в полной мере опирается на правую переднюю ногу.
Дальнейшее исследование показало, что от давления ¥х зависит и скорость перемещения одной конечности (рис. 9).
Л > Л ф Л)
(2)
в
№ 4(16), 2014
Fi=F2
Агроинженерия
91
Таким образом, применение автоматизированной оптической диагностической системы позволяет оперативно и эффективно диагностировать динамику движения КРС и передавать информацию на АРМ-животновода. На основе принятой информации производится обработка специализированной информации с целью оперативного принятия решения узкими специалистами сельскохозяйственного направления.
=25: 30 cm, V1 = 0,5 cm
F
v(s,t)
Fi
Нормальное движение
Рисунок 9 - Зависимость скорости перемещения от давления на поверхность
Литература
1. Концепция проектирования биометрической системы для управления доступом к информационным ресурсам / А. М. Трош-ков, Д. Н. Павлюк, В. А. Ермаков, А. А. Филимонов, Т. И. Дмитриенко О. И. Скворцова // Вестник СевКавГТИ. 2012. № 13. С. 16-20.
2. Биометрические характеристики человека и их аутентификационные признаки - база создания защиты и ограничения доступа к информационным ресурсам агропромышленного комплекса / А. М. Трошков, М. А. Трошков, А. А. Филимонов, А. В. Кондрашов // Вестник АПК Ставрополья. 2011. № 3. С. 124-129.
3. Биометрический каталог в мандате пользователя для разграничения управления допуском к информационным ресурсам / А. М. Трошков, М. А. Трошков, А. В Кондрашов, Д. В. Горденко // Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук. 2013. № 1. С. 43-47.
4. Трошков А. М., Трошков М. А. Цифровая обработка венографической информации для передачи СКК по радиолиниям УКВ-диапазон. 2 // Междунар. науч.-практ. конф. / РГСУ. Ростов, 2013. С. 59.
5. Трошков А. М., Кондрашов А. В., Трошков М. А. Биометрический паспорт элитных пород крупного рогатого скота агропромышленного комплекса // Вестник АПК Ставрополья. 2012. № 3 (7). С. 31-34.
References
1. Conception of designing of biometric system for access management of informational resources / A. M. Troshkov, M. A. Troshkov, D. N. Pavlyuk, V. A. Ermakov, A. A. Filimonov, T. I. Dmitrienko, O. I. Skvortsova // News of NCSTI. 2012. № 13. P. 16-20.
2. Biometric personal characteristics and their features - bases of formation of security and limitation of access to information resources of agroindustrial complex / A. M. Troshkov, M. A. Troshkov, A. A. Filimonov, A. V. Kondrashov // Agricultural Bulletin of Stavropol territory. 2011. № 3 (3). P. 124-129.
3. Biometric catalogue in the user mandate for division of access management to information resources / A. M. Troshkov, M. A Troshkov, A. V. Kondrashov, D. V. Gordenko // Current problems of humanities and sciences. 2013. № 1. P. 43-47.
4. Troshkov A. M., Troshkov M. A. Digital processing of venografic information for transfer SCS via USB radio circuit // II International scientific and practice conference / RSSU. Rostov, 2013. P. 59.
5. Troshkov A. M., Kondrashov A. V., Troshkov M. A. Biometrical passport of elite breed of horned cattle of agroindustrial complex // Agricultural Bulletin of Stavropol territory. 2012. № 3 (7). P. 31-34.
