种鸡体重智能采集与人工称重的对比_晏志勋.pdf

2023年第45卷第2期China Poultry Vol.45，No.2.2023研究简报研究简报种鸡体重智能采集与人工称重的对比种鸡体重智能采集与人工称重的对比晏志勋1*，栾汝朋2*，张冰1，3，曾另超1，刘华贵1，刘新2*，初芹1*（1.北京市农林科学院畜牧兽医研究所，北京100089；2.北京市农林科学院数据科学与农业经济研究所，北京100089；3.东北农业大学动物科学技术学院，黑龙江哈尔滨150010）摘要：为了探索射频识别（Radio frequency identification，RFID）电子翅标与自动称重秤相结合的种鸡体重智能采集方式的实用性和有效性，研究将其与传统的人工称重方式进行了对比。结果显示：电子翅标显著优于铝质翅标，其佩戴效率平均提高了41.39%，脱落比例平均降低了0.79%（P0.05）；在称重效率和准确性方面，智能采集方式直接实现数据的电子化，准确性可达到100%；人工称重方式由于操作步骤多，称重效率和准确性降低，数据准确性平均98.84%。研究表明与人工称重方式相比，种鸡体重智能采集方式具有易操作、效率高、准确性高等优势，在未来家禽育种领域具有很好的推广和应用前景。关键词：种鸡；翅标；体重；智能称重；人工称重中图分类号：S831.2文献标识码：A文章编号：1004-6364（2023）02-121-04收稿日期：2022-03-29；修回日期：2022-05-10基金项目：北京市科技计划项目（D171100007817003）；北京市农林科学院科技创新能力建设专项（KJCX20200101）作者简介：晏志勋（1988-），男，硕士，助理研究员，主要从事家禽生产研究，E-mail：；栾汝朋（1981-），男，硕士，副研究员，主要从事农牧业信息化技术研究，E-mail：*对本文贡献相同*通讯作者：刘新（1982-），男，硕士，副研究员，主要从事农业信息化研究，E-mail：；初芹（1981-），女，博士，副研究员，主要从事动物遗传育种与繁殖研究，E-mail：doi：10.16372/j.issn.1004-6364.2023.02.020目前，全球畜禽产业都在转型升级，我国畜禽业转型方向主要是标准化、规模化和智能化1-2。随着移动互联网、物联网、人工智能等技术的不断发展与成熟，新技术与畜牧业生产的结合也更加广泛和深入，畜牧业智能化、自动化已是未来发展趋势。改革开放以来，我国家禽育种取得了显著成效，培育出一批优秀的国产品种3。育种工作的不断推进，离不开生产性能大数据的测定和分析。为了能够准确、快速、全面地进行个体生产性能测定，我国家禽育种专家们长期致力于自动化、无纸化性能测定系统以及精准化、智能化的信息管理和分析系统的研发，我国家禽的性能测定与遗传评估技术也得到了快速发展。李久熙等4设计了笼养种鸡产蛋信息智能记录和标识系统，孙玉晓等5则研发了散养蛋种鸡个体产蛋行为分析和种蛋信息的自动收集系统。杨朝武等6研制了优质肉鸡育种信息智能化管理与分析系统，实现了育种信息的采集、分析和选种选配等。栾汝朋等7将 RFID（Radio frequency identification）电子标签、手持机、自动称重台相结合，实现了种鸡体重和产蛋数据自动化采集。然而，虽然诸多研究报道了物联网、人工智能等技术在家禽育种数据采集中的研发和应用，但是对这些技术和设施设备应用效果的报道则寥寥无几。本课题组基于前期研究7，将RFID电子翅标与自动称重秤相结合的种鸡体重智能采集方式不断完善，并在育种和生产中进行了应用。为了更好地了解种鸡体重智能采集方式的有效性和可行性，本研究将其与传统的人工称重方式开展了对比试验，为我国家禽育种过程中生产性能数据采集工作的智能化和自动化提供借鉴。-1212023年第45卷第2期China Poultry Vol.45，No.2.20231材料与方法1.1种鸡不同称重方式工作原理种鸡体重智能采集与传统人工称重操作流程见图1。体重智能采集基于RFID电子翅标，结合自动称重秤能够实现翅号、体重一站式采集和上传，整套设备和软件均由北京市农林科学院自主研发生产。传统人工称重基于目前市场普遍使用的铝质翅标，翅号和体重数据采用人工读写、人工录入和手动导入的方式。1.2试验群体及处理雏鸡出生时分为4个群体，每个群体1 5002 000只，其中A和B两个群体佩戴电子翅标，C和D两个群体佩戴铝质翅标。雏鸡佩戴不同类型翅标见图2。1.3试验方法1.3.1翅标佩戴耗时对比选择两名具有五年以上铝质翅标佩戴经验的工人，每人佩戴电子翅标和铝质翅标各500个。每100个翅标为一组，两种类型翅标交替佩戴，记录佩戴每组翅标所耗费的时间。1.3.2翅标脱落情况登记12周龄时，4个群体所有在群种鸡，登记翅标的有无。1.3.3称重效率对比随机选6名工人分为两组，3人一组，2人抓鸡1人记录。每组均采用两种称重方式，在种鸡12 周龄时各测定 500 只鸡的体重，同时登记翅号。每100只鸡为一组，记录称重时间。1.3.4数据准确性对比12周龄时，4个群体所有在群种鸡采集体重和翅号信息，按照图1所示流程上传至种鸡育种数据管理系统。人工称重方式采用的是人工记录数据，再手动将数据录入Excel表格中，然后再上传至种鸡育种数据管理系统。智能采集方式则通过手持设备，自动获取电子翅标内的翅号信息以及自动称重秤的体重数据，数据会自动同步到种鸡育种数据管理系统。管理系统对翅标和体重数据智能判定，错误数据类型包括：体重不符合正常范围，翅号位数不足，翅号超出正常范围，翅号重复。1.3.5称重精确性对比12、16和43周龄时，各随机选择10只种鸡，用两种称重方式交替测定鸡的体重，每只鸡各测定20次，对比两种称重方式的精确性。1.4统计与分析采用双因素方差组分分析和卡方检验完成数据的差异分析。P0.05判定为差异显著，P0.01判定为差异极显著。2结果与分析2.1翅标佩戴耗时对比两名工人每佩戴100个翅标所需要的时间见表1。由表1可知，两名工人佩戴电子翅标的时间平均为749 s，铝质翅标的佩戴时间平均为1 278 s，前者与后者相比，每佩戴100个翅标的平均时间缩短了529 s，效率提高了41.39%。方差组分分析显示，翅标类型对佩戴时间的影响极显著（P0.01）。2.2翅标脱落比例统计12周龄时，4个群体在群种鸡翅标脱落情况统计结果见表2。由表2可知，群体A和B佩戴电子翅标脱落平均1.33%，群体C和D佩戴铝质翅标脱落比例平均2.12%。卡方检验结果显示，电子翅标的脱落比例显著低于铝质翅标（P0.05），脱研究简报研究简报电脑编号电子翅标铝质翅标自动称重秤手持设备同步上传人工录入数据手动导入反馈错误数据种鸡育种数据管理系统人工读写翅号、人工记录体重数据自动读取翅号、自动读取体重数据图1种鸡体重智能采集与传统人工称重工作流程铝质翅标电子翅标图2佩戴不同类型翅标的雏鸡表1翅标佩戴耗时对比s翅标类型电子翅标铝质翅标工人1212登记次数17568381 2551 34227867821 2221 26336987751 3331 32647227051 2151 27557137111 2781 262平均7357621 2611 294-1222023年第45卷第2期China Poultry Vol.45，No.2.2023落比例平均降低了0.79%。2.3体重采集时间对比体重采集采用不同称重方式，每100只鸡翅号和体重的采集时间见表 3。体重智能采集方式下，组1和组2平均采集时间1 516 s。而人工称重方式下，组1和组2平均1 249 s。方差组分分析显示，称重方式对数据采集时间的影响极显著（P0.01）。就体重和翅号数据的采集时间而言，智能采集方式每100只鸡的采集时间比人工称重方式平均多267 s，约45 min。2.4体重和翅号数据准确性对比不同称重方式获得的体重和翅号数据准确性见表4。由表4可知，智能采集方式下，翅号和体重数据错误0条，准确率达到100%。人工称重方式下，由于翅号和体重数据需要人工读取、记录、录入后再上传，步骤繁琐，系统对数据筛查结果显示：群体C错误数据34条，其中5条因体重数据超出合理范围，其余29条因为翅号错误；群体D错误数据9条，全部因为翅号错误。人工称重方式下翅号和体重数据测定的准确率平均为98.84%。2.5不同称重方式称重精确性对比12、16、43周龄，两种称重方式对10只鸡各20次体重测定数据的箱式图见图3。由图3可见，在3个不同生长阶段，两种称重方式对相同种鸡测定的体重数据不存在差异，此外两种称重方式对同一只种鸡多次测定的体重数据也非常稳定，说明两种称重方式的精确性都非常高。3讨论移动互联网和人工智能等技术的发展和成熟，给畜牧产业的转型升级带来了新的动力8，畜禽育种也进入了育种4.0阶段，即大数据智能设计育种时代9。畜禽性能数据的采集也朝着智能化、自动化、超高速的方向发展，并在种畜禽性能测定和育种中逐渐得到应用4-7，10-14。家禽育种中非常重视各类生产性能信息的采集和分析，据统计一个家禽品系每个世代可以超过10万个以上的记录数据3。RFID电子翅标与自动称重秤结合，能够实现种鸡体重的智能采集，本研究将此称重方式与传统的人工称重方式进行了对比研究。3.1不同翅标的应用效果铝质翅标材料较硬，佩戴复杂费力，且随着工作时间的延长，手指疲劳、疼痛会进一步影响佩戴表2翅标脱落比例统计翅标类型电子翅标铝质翅标鸡群ABCD总数/只1 8511 5282 0771 774有号/只1 8261 5082 0371 733无号/只25204041脱落比例/%1.351.311.932.31表3体重采集时间对比s称重方式智能采集人工称重称重组组1组2组1组2登记次数11 5561 5841 1881 25021 5431 6321 3251 18831 5981 4331 1871 25041 4391 3321 4381 18751 4641 5741 1301 338平均1 5201 5111 2541 243表4体重和翅号数据准确性对比分析称重方式智能采集人工称重鸡群AB合计CD合计总数/条1 5701 2962 8662 0271 6913 718正确/条1 5701 2962 8661 9931 6823 675错误/条00034943正确率/%100.00100.00100.0098.3299.4798.84研究简报研究简报12345678910鸡只编号1 2001 1001 00012周龄体重/g12345678910鸡只编号1 6001 5001 40016周龄体重/g12345678910鸡只编号2 2002 0001 80043周龄体重/g智能采集人工称重图3不同称重方式称重精确性对比-1232023年第45卷第2期China Poultry Vol.45，No.2.2023速度。而电子翅标经过改进，采用铆钉和卡扣结构，大大降低了佩戴时的难度和力度要求。本研究对比结果显示电子翅标的佩戴时间极显著低于铝制翅标，平均每100个翅标可节约时间529 s，佩戴效率提高了41.39%。此外，电子翅标的脱落比例也显著低于铝质翅标，平均降低了0.79%。众所周知，翅标脱落丢失会导致种鸡系谱信息的丢失，对育种工作产生影响。翅标的脱落情况与翅标本身有关，还与佩戴人员有关。铝质翅标佩戴时往往需要经验比较丰富的工作人员，而电子翅标由于操作更加简易，对佩戴人员没有技术要求。在实际育种工作中，一次性需要佩戴翅标的种鸡数量往往数以万计，电子翅标由于具有易佩戴、更高效、不易脱落的优势，也将具有更高的应用价值。3.2数据采集的效果本试验结果显示，就翅号读取和体重测定而言，智能采集方式每观测100只鸡耗时比人工称重方式平均多 45 min。然而，智能采集方式能够自动获得翅号和体重数据，同时可以将数据同步上传到种鸡育种数据管理系统，直接实现数据的电子化。而人工称重方式需要对数据手动登记、手动录入、手动上传，耗时且耗力。根据录入人员的熟练程