基于回归分析的奶牛热应激-喷淋时长控制模型的构建

为了实现根据环境温湿度智能调控喷淋时长以保证奶牛降温效果的同时控制用水量,试验以西北农林科技大学畜牧教学试验基地的24头泌乳期荷斯坦奶牛为研究对象,于2022年5月13日—8月12日采集奶牛自愿喷淋时长(表征奶牛降温需求的喷淋时长)和牛场环境温湿度数据,共采集92 d,前87 d的数据用于奶牛热应激-喷淋时长控制模型构建,后15 d的数据用于模型验证;2022年5月20日—7月4日,每天早中晚采集3次奶牛呼吸频率(表征奶牛热应激严重程度)数据,共采集46 d;利用采集的牛场环境温湿度数据,通过6种公式计算出环境温湿指数(temperature-humidity index,THI)数据(THI1~THI6);分析THI1~THI6与奶牛平均呼吸频率相关性以筛选适合陕西关中地区的THI;以筛选THI的不同历史时长的平均THI[包括当前喷淋时刻THI(THI_(cur))和当前喷淋时刻前1,2,3,4,5天平均THI(THI_(1d-avg)、THI_(2d-avg)、THI_(3d-avg)、THI_(4d-avg)、THI_(5d-avg))]作为自变量,以喷淋时长的对数值ln(t_(spray))作为因变量分别进行回归分析,以决定系数(R~2,表示模型的拟合度)、残差标准差(residual standard error,RSE)和P值为指标评价回归模型,筛选最优时段THI与喷淋时长的一元线性回归模型;并对筛选的回归模型以均方误差(mean squared error,MSE)、平均相对误差(mean relative error,MRE)、相关系数(r)和P值为指标进行性能验证。结果表明:THI1~THI6与奶牛平均呼吸频率均呈极显著相关(P<0.01),且相关系数接近,在0.88~0.90之间;其中THI2与奶牛平均呼吸频率相关性最高,相关系数为0.90,选取THI1(研究中较常用)和THI2作为奶牛热应激-喷淋时长控制模型的输入参数;不同时段THI1、THI2与ln(t_(spray))的回归模型的R~2、RSE变化趋势相似,即THI1中THI1_(1d-avg)、THI1_(2d-avg)、THI1_(3d-avg)、THI1_(4d-avg)、THI1_(5d-avg)与ln(t_(spray))的回归模型的R~2、RSE均优于THI1_(cur),THI2中THI2_(1d-avg)、THI2_(2d-avg)、THI2_(3d-avg)、THI2_(4d-avg)、THI2_(5d-avg)与ln(t_(spray))的回归模型的R~2、RSE均优于THI2_(cur),其中THI1中的THI1_(1d-avg)和THI2中的THI2_(1d-avg)与ln(t_(spray))的回归模型最佳;THI1_(1d-avg)与ln(t_(spray))的回归模型的预测值与实际值的r为0.76,MSE为0.83,MRE为13.77%;THI2_(1d-avg)与ln(t_(spray))的回归模型的预测值与实际值的r为0.77,MSE为0.82,MRE为13.55%。说明可以采用喷淋前1天的平均THI来预测奶牛平均喷淋时长。

基于翘尾特征的奶牛产犊预报设备设计与试验

针对奶牛产犊过程中自动化监测和预报设备缺乏的问题,设计了基于翘尾特征的奶牛产犊预报设备。设备包括记录待产奶牛尾部加速度数据采集节点,数据上传无线组网和云端数据存储平台,并开发了基于机器学习模型的产犊预报算法,实现了奶牛产犊的自动预报。尾部数据采集节点采用STM32L151CBT6A单片机控制ICM42605传感器实现加速度数据采集,在完成数据整理与本地存储后,通过LoRa网络将数据上传至网关。网关通过WiFi网络,按照MQTT协议将数据传输至腾讯云物联网开发平台,并将数据同步存储在腾讯云数据库中。在算法开发试验中,本文基于25头奶牛产犊前的尾部加速度数据,开发了基于Man Kendall趋势检验和基于集成学习思想的多SVM产犊预报模型,完成算法性能验证后,将开发好的模型部署在腾讯云服务器。验证试验表明:牛尾节点测量的加速度信号与振动传感器校准仪设定的输出信号相关性良好(r=0.938,P<0.01),节点监测模块可连续工作24 d,无线传输网络最大丢包率为1.3%,满足应用需求。设备进行部署后,完成了11头奶牛产犊过程的监测,结果表明设备对9头牛(81.82%)在产前12 h内成功进行了预报。本文设计的基于翘尾特征的奶牛产犊预报设备可以应用于实际的奶牛产犊过程监测和预报。

偏心切割式苹果采摘装置设计与试验

苹果采摘是苹果生产作业中最耗时费力的环节,实现苹果快速采摘是现代化采摘作业的重要途径。本研究设计的偏心切割式苹果采摘装置主要由偏心式采摘头、可拆卸伸缩杆和缓冲下落通道3部分构成:偏心式采摘头采用刀片偏心旋转实现果柄的切割;伸缩杆采用可拆卸设计,实现不同高度苹果的采摘;缓冲下落通道采用内置缓冲布条的布制通道构成,以防止苹果在跌落过程中的损伤。在西北农林科技大学北校区园艺场随机选择5棵苹果树进行了采摘性能田间采摘试验,共采摘苹果150个。试验结果表明:该装置的采摘成功率为92.00%,苹果采摘受损率平均为4.70%。该苹果采摘装置的设计与试验为其它同类型的水果采摘装置的设计与改进提供了参考,有利于提升辅助人工的水果采摘装备研发水平。

基于物联网技术的奶牛瘤胃pH值和温度监测系统研究

针对目前传统检测方法实施难度大、易交叉感染的问题,设计了奶牛瘤胃pH值和温度无线检测单元、Sub1G无线传输网络和阿里云实时显示界面,实现了奶牛瘤胃pH值和温度的连续监测。瘤胃检测单元采用LabSen331 pH值复合电极进行pH值检测,采用Pt1000铂电阻进行测温。信号调理电路使用AD8603运算放大器,模数转换电路使用AD7792。核心控制电路使用STM8L151微控制器,通过315 MHz无线信号传输数据到项圈中继节点。无线传输网络基于TI15.4协议实现。数据经项圈节点中继后,由数据集中器通过串口通信发送给物联网网关。通过4G网络,网关按照MQTT协议将数据传输至阿里云。本文进行了pH值和温度测量准确性、检测单元功耗、无线传输网络可靠性等验证试验和现场监测试验。验证试验结果表明,pH值测量误差小于±0.02,温度测量误差小于±0.3℃,检测单元使用2200 mA·h/3.6 V锂电池供电,检测间隔设为10 min时,电池寿命可达1800 d,无线传输网络可在180 m内可靠传输。现场试验结果表明监测系统记录值和人工测定瘤胃液pH值之间具有良好的相关性(r=0.961,P<0.05),本文设计的监测系统可以连续监测奶牛瘤胃pH值和温度的变化,为奶牛健康监测和精准饲喂提供参考。

背负式苹果采收一体机的设计与试验

果实采收是果园作业中最耗时的环节之一,实现苹果采摘及收集的田间作业一体化是减轻果农劳动强度、提高果实采收效率的有效途径。研制了一种背负式苹果采收一体机,其主要由采摘模块,背负式支撑模块,收集模块三部分构成,采摘刀头采用偏心式圆盘刀片,支撑模块采用轻便气缸提供支撑力,同时将手臂部的受力转移至肩部,收集模块采用拉杆箱式设计。为了获得该苹果采收一体机的苹果采摘性能及收集性能数据,在陕西省杨凌高新农业示范区西北农林科技大学北校区园艺场进行了该机器的田地试验,试验结果表明:该机器的苹果平均采摘成功率为86.67%,苹果采摘受损率平均为6.78%。该背负式苹果采收一体机的设计与试验为其它同类型的水果采摘机的设计与改进奠定了基础,人性化的机器设计将具有广阔的发展前景。

缓解奶牛热应激喷淋降温控制条件和节水措施研究进展

使用喷淋降温系统可以缓解奶牛热应激,但是考虑到节水及环境保护需要提高用水效率。文章主要综述了几种典型热应激状态判定条件,环境因素(温度、湿度、风速和热辐射)和喷淋参数(水滴粒径、喷淋时间和喷头流量)对喷淋降温效果的影响,以期为研发自动喷淋控制系统提供参考。

气压弹道碎石术与体外冲击波碎石术治疗输尿管结石的疗效比较

目的对采用气压弹道碎石术与体外冲击波碎石术治疗输尿管结石的临床疗效加以比较。方法选择2016年1月至2017年1月我院收治的输尿管结石患者320例,其中170例患者采用气压弹道碎石,150例患者采用体外冲击波碎石。气压弹道碎石组患者年龄22~67岁,平均年龄(46.1±12.5)岁,男性92例(54.1%),女性78例(45.9%),输尿管上段结石68例(40%),中、下段结石102例(60%),结石横径0.4~1.6 cm,纵径0.5~1.8 cm;体外冲击波碎石组患者年龄23~68岁,平均年龄(45.7±10.9)岁,男性79例(52.7%),女性71例(47.3%),输尿管上段结石58例(38.7%),中、下段结石92例(61.3%),结石横径0.4~17 cm,纵径0.5~1.9 cm。两组患者在性别、年龄、病史、结石大小等方面差异值无统计学意义(P>0.05),具有可比性。结果气压弹道碎石组总有效率为84.3%,高于冲击波碎石组的总有效率76.2%(P<0.05);气压弹道碎石组治疗上段结石有效率为73.8%,低于冲击波碎石组的87.1%(P<0.05);气压弹道碎石组治疗中下段结石有效率为94.1%,明显高于冲击波碎石组的68.4%(P<0.05)。冲击波碎石组患者术后出现不同程度的肉眼血尿、体温升高、肾绞痛、恶心呕吐;气压弹道碎石组患者出现输尿管穿孔4例,上段结石上移至肾盂12例,因结石过硬无法粉碎1例。结论气压弹道碎石治疗输尿管结石的总有效率优于冲击波碎石,尤其适合于输尿管中、下段结石的治疗,而冲击波碎石较适合于输尿管上段结石的治疗,对于复杂的输尿管结石,两种方法联合治疗可以取得更好的疗效。

微创穿刺血肿清除术治疗中等量基底节区脑出血疗效分析(附82例报告)

目的:探讨微创穿刺血肿清除术治疗中等量基底节区脑出血的临床效果。方法:应用YL-1型1次性颅内血肿穿刺粉碎针对82例出血量30～60ml的中等量基底节区脑出血进行微创穿刺血肿清除技术治疗。结果:82例患者中,死亡10例,术后6个月根据ADL分级,Ⅰ级15例,Ⅱ级22例,Ⅲ级23例,Ⅳ级7例,Ⅴ级4例。结论:微创穿刺血肿清除技术治疗中等量基底节区脑出血具有手术时间短、创伤小、操作简便易行、安全有效等优点。

腹腔镜肾上腺手术与开放肾上腺手术的疗效比较

目的对腹腔镜下肾上腺手术与开放肾上腺手术的临床资料、治疗效果加以比较分析。方法选择我院2015年1月至2017年1月入院治疗,行腹腔镜下肾上腺肿物切除患者42例,年龄22~67岁,平均年龄(45.1±8.9)岁,男性20例(47.6%),女性22例(52.4%)。术前经彩色超生多普勒、CT或MRI证实为肾上腺病变。选择同期入院治疗,行开放肾上腺肿物切除患者38例,年龄24~68岁,平均年龄(46.7±8.3)岁,男性17例(44.7%),女性21例(55.3%)。两组患者在年龄、性别、疾病类型等方面差异无统计学意义,具有可比性(P>0.05)。观察并比较不同手术方式所用时间、术中出血量、并发症发生率、住院时间的差异。结果腹腔镜组手术时间52~210 min,平均(67.2±21.5)min,术中出血量20~140 m L,平均(50.3±18.6)m L,住院时间3~8 d,平均(5.6±2.4)d,无并发症出现。开放手术组手术时间80~150 min,平均(98.6±33.7)min,术中出血量80~900 m L,平均(150.3±50.7)m L,住院时间7~13 d,平均(8.9±5.6)d,发生术中大失血1例(2.6%),术后伤口不愈合3例(7.8%)。结论腹腔镜可以为术者操作提供一个开阔的视野,采取该技术手术切口小,止血确切,创伤小,恢复快。尤其是腹腔镜下肾上腺手术,因其创伤小,不容易造成腹腔脏器的粘连;切口小,美观;住院时间短,体能恢复快等优势被越来越多的医患所接受和应用。