<<
>>

Реализация биотехнической системы поддержки принятия решений о функциональном состоянии животных

Дистрибутив представленной биотехнической системы поставляется в каталоге AutoFarm на любом носителе цифровой информации. В данном ка­талоге содержится файл AutoFarm.exe, необходимый для запуска программ­ного средства.

После запуска приложение осуществляет соединение с базой данных Afi_DB_data.mdf и экспортирует необходимый набор данных для расчета параметров предложенных методов анализа данных животноводче­ского предприятия и установки текущих статусов для всех животных.

Требования к программному и аппаратному обеспечению

К аппаратному обеспечению предъявляются следующие требования:

- Процессор Intel Core i7 3300 МГц (модель i7-5820K).

- Оперативная память: 4 Гбайта DDR3 -1866 (233 МГц).

- Жесткий диск: интерфейс SATAII (3 Гбит/с), 200 Гбайт и более.

- CD-ROM.

- Компьютерная мышь PS/2 или USB.

- Компьютерная клавиатура PS/2 или USB.

- Цветной монитор.

- Сеть с поддержкой протокола TCP/IP для соединения с производствен­ным оборудованием и другими ЭВМ предприятия.

К программному обеспечению предъявляются следующие требования:

- Операционная система Microsoft Windows 7 Professional x64 (64-bit) и выше.

- Программная платформа Microsoft Net Framework 4.5 и выше.

- Система управления базами данных Microsoft SQL Server 2008 и выше.

- Система управления молочной фермой Afimilk Afifarm версии 3.07 или выше.

Разработанное программное средство реализовано в среде программиро­вания Visual Studio 2013 на языке C#. В ходе разработки были использованы

только стандартные компоненты и функции среды программирования, по­этому использование дополнительных библиотек не требуется.

Особенностью работы биотехнической системы поддержки принятия решений о функциональном состоянии животных является обязательная связь с базой данных. Таким образом, при включении и установке соедине­ния должен быть доступен файл “Afi_DB_data.mdf” и запущена СУБД MS SQL Server.

Соответствующую операцию можно произвести с помощью при­ложения SQL Server Configuration Manager.

В ходе работы, предложенная биотехническая система использует обо­рудование программно-аппаратной платформы автоматизации животновод­ческих хозяйств компании AfiMilk, состоящее из следующих компонентов:

- датчики-шагомеры AfiTag;

- молокомер Milk Meter Body и AfiLite;

- контроллер доильного места AfiMilk MPC;

- автоматические весы AfiWeigth;

- прибор Ideal;

- база данных “AfiDB”.

- Система управления животноводческим комплексом AfiFarm.

Датчик AfiTag является аппаратным устройством измерения двигатель­ной активности животного. За агрегирование данной информации отвечает программный модуль AfiAct, который осуществляет дистанционный сбор данных по всему стаду и запись этой информации в таблицу —Daily Milk”ба­зы данных AfiDB.

Молокомер Milk Meter Body и контроллер доильного зала AfiMilk MPC позволяют обеспечить:

- измерение объема полученного молока;

- измерение электропроводности молока;

- измерение общего времени длительности молокоотдачи.

Данные, поступающие с датчика-молокомера, обрабатываются контро­лером AfiMilk MPC, через программный модуль AfiFarm записываются в таблицу “Daily Milk"базы данных “AfiDB”.

Автоматические весы AfiWeigth - это сенсор периодического измерения живой массы особей предприятия. Измеряемые данные хранятся в таблице “Daily Weight”.

Прибор IDeal является устройством идентификации животного.

База данных AfiDB содержит в себе таблицы, представления и процеду­ры хранения, агрегирования и обработки данных для корректной работы про­граммной системы AfiFarm. Биотехническая система экспортирует данные из

таблиц, представленных на рисунке 4.2.

Рисунок 4.2 - Схема базы данных AfiDB

Таблица “Herd manager”хранит информацию о привязке животного к конкретному стаду или группе, также данные о числе и номере протекающей лактации.

Поля таблицы “Daily Milk”обеспечивают хранение информации об активности животного, объеме и электропроводности полученного молока и времени доения. Таблица “Daily Weight”содержит данные о ежедневных из­мерениях массы животного.

Входные данные

В ходе работы предложенная биотехническая система периодически осуществляет экспорт данных из программно-аппаратной платформы управ­ления предприятием AfiMilk. Схема формирования массивов данных, экс­портируемых в биотехническую систему поддержки принятия решений, представлена на рисунке 4.3.

Функции биотехнической системы поддержки принятия решений о функциональном состоянии животных

Биотехническая система поддержки принятия решений обеспечивает выполнение следующих функций:

- Осуществление обмена данными с системой управления животновод­ческим предприятием AfiFarm.

- Преобразование исходных признаков и автоматическое распознавание нехарактерных изменений в значениях исследуемых параметров.

- Визуализация данных и установленных статусов для животного на экране мониторинга для оператора.

- Формирование статистических отчетов по состоянию отдельно взятого животного и стада в целом, с возможностью выгрузки данных в MS Excel для последующего анализа.

Для работы с биотехнической системой поддержки принятия решений пользователь должен иметь навыки работы с операционной системой Win­dows и системой управления животноводческим предприятием — AfiFarm”.

Рисунок 4.3 - Схема агрегирования данных с сенсоров

Описание интерфейса биотехнической системы поддержки приня­тия решений о функциональном состоянии животных

Интерфейс главного окна системы состоит из следующих функциональ­ных элементов (Рисунок 4.4): 1 - панель с основными вкладками меню, 2 - вкладки переключения между различными мониторинговыми модулями, 3- список животных предприятия, 4 - окно мониторинга ежедневных показате­лей и выделенных признаков, 5 - кнопка запуска системы после открытия, 6 - панель для включения / отключения визуального отображения графиков, представленных в области 4.

Рисунок 4.4 - Интерфейс главного окна биотехнической системы поддержки принятия решений о функциональном состоянии животных

Методика настройки и работы с биотехнической системой поддержки принятия решений о функциональном состоянии животных

Старт биотехнической системы поддержки принятия решений происхо­дит после запуска файла AutoFarm.exe. Далее необходимо активировать управляющий элемент запуска (элемент 4.5, рисунок 4.4).

После этого дан­ные будут успешно экспортированы в программный продукт. В момент ини­циализации после экспорта данных осуществляется работа методов приведе­ния данных и расчета комплексных показателей. После чего предварительная информация о текущем состоянии животных визуализируется в виде графи­ков на панели 4.

Для корректной работы биотехнической системы поддержки принятия решений о функциональном состоянии животных и реализованных методов необходимо указать значения ряда параметров, используемых при вычисле­нии признаков. Для этого в меню “Инструменты” установлен пункт 4 - “Настройки системы” (Рисунок 4.5).

Рисунок 4.5 - Пункт меню “Инструменты”

В окне настроек (рисунок 6). Необходимо указать значения следующих параметров:

- Количество дней в лактации. По умолчанию установлено значение 305 дней, как общепринятое. При необходимости, в случаях, когда предприятие имеет собственную стратегию развития, норму длительности лактации мож­но варьировать вручную, увеличивая или уменьшая данный параметр.

- Количество интервалов квантования. По умолчанию установлено зна­чение 100. Для большей или меньшей точности квантования значение можно увеличивать или уменьшать.

- Доверительная вероятность. Значение определяет процентную долю интервалов генеральной совокупности, считающихся нормой.

Рисунок 4.6 - Вид окна “Настройки”

Отметим дополнительную возможность системы для удобства настрой­ки параметра доверительной вероятности. В главе 2 отмечалось, что возмож­ность корректировки данного значения оператором и работниками предприя­тия удобна для экономии ресурсов. С помощью данного инструмента осу­ществляется гибкая настройка порога распознавания заболеваний животных:

119

можно задать более жесткое или мягкое значение, тем самым варьируя ито­говую выборку животных, представленных к ветеринарному осмотру.

Для более удобного подбора данного параметра реализован специальный визу­альный инструмент (Рисунок 4.7). В меню “Инструменты” установлен пункт “Построить гистограмму” (Рисунок 4.5).

Рисунок 4.7 - Окно инструмента для построения линейной плотности при­знака (гистограмма частот)

В параметрах окна задается количество квантилей и уровень значимо­сти. Изменяя данные значения, оператор подбирает оптимальное соотноше­ние порогов распознавания. Таким образом, разработанная биотехническая система имеет возможность гибкой настройки при расчете порогов с исполь­зованием инструментов визуализации.

Имеются: возможность расчета статистических показателей заболевае­мости животных по всему стаду за каждую лактацию (меню “Инструменты”, пункт “Расчет статистики”); экспорт результатов идентификации и значений признаков в MS Excel (меню “Инструменты”, пункты “ Выгрузить данные в Excel по больным/здоровым животным”) и перерасчет коэффициентов урав­нения регрессионной модели в случае необходимости.

Для просмотра подробной информации по каждой отдельно взятой осо­би предприятия в рамках биотехнической системы поддержки принятия ре-

шений реализован инструмент - “Карточка животного” (Рисунок 4.8).

Рисунок 4.8 - Интерфейс окна “Карточка животного” биотехнической систе-

мы поддержки принятия решений о функциональном состоянии животных

Инструмент индивидуальной визуализации информации по каждому животному содержит следующие элементы:

- панель, содержащая общую информацию о животном и текущие стату­сы, установленные в ходе анализа данных с помощью реализованных мето­дов идентификации нехарактерных изменений признаков;

- панель, отображающая графическое представление изменения призна­ков состояния животного;

- панель, содержащая историю идентификации нехарактерных измене­ний признака подтвержденных, проигнорированных или опровергнутых ра­ботниками предприятия;

- панель, содержащая общую статистику заболеваемости животного по каждой лактации.

На рисунке 4.8 показана ситуация диагностики мастита у одной из осо­бей. Биотехническая система поддержки принятия решений состояния здоро­вья животных несколько раз показывала наличие заболевания, тем не менее, оператор игнорировал предупреждение системы. В конечном счете мастит был диагностирован системой и подтвержден специалистом предприятия. Все записи о выявлении подозрительных значениях признаков отображаются в история мониторинга животного.

Оператор биотехнической системы поддержки принятия решений осу­ществляет управление стадом и принимает решения о процедурах индивиду­ального обслуживания каждого животного на основании данных о текущем их состоянии, представленных на экране мониторинга. Схема методики управления стадом на основе разработанной системы поддержки принятия решений представлена на Рис. 4.9. Для изменения величины выборки иден­тифицируемых животных оператор имеет возможность изменять ряд пара­метров разработанных методов и алгоритмов в соответствии с загруженно­стью кадровых ресурсов предприятия.

Рисунок 4.9 - Схема управления состоянием стада на основе разработанной биотехнической системы поддержки принятия решений

4.3

<< | >>
Источник: АНТОНОВ ЛЕВ ВАСИЛЬЕВИЧ. МЕТОДЫ И АЛГОРИТМЫ ДИАГНОСТИКИ И ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ЖИВОТНЫХ В ДОЙНОМ СТАДЕ НА ОСНОВЕ АНАЛИЗА ВРЕМЕННЫХ РЯДОВ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ИХ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ. ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата технических наук. Муром - 2017. 2017

Скачать оригинал источника

Еще по теме Реализация биотехнической системы поддержки принятия решений о функциональном состоянии животных:

  1. Введение
  2. Глава 4. Разработка биотехнической системы поддержки принятия ре­шений о функциональном состоянии животных и ее экспериментальное исследование
  3. 4.1 Проектирование биотехнической системы поддержки принятия ре­шений о функциональном состоянии животных
  4. Реализация биотехнической системы поддержки принятия решений о функциональном состоянии животных
  5. Заключение