امکان سنجی تشخیص زمان فحلی گاو مبتنی بر شیر با استفاده از سامانه بینی الکترونیک

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی ماشین های کشاورزی، کرج

2 استاد گروه مهندسی ماشین های کشاورزی دانشگاه تهران

3 Charrah Daneshkadeh, Faculty Of Engineering And Technology

4 گروه علوم دامی

5 گروه مهندسی ماشین های کشاورزی

چکیده

فحل‌یابی دقیق یکی از مهم‌ترین چالش‌ها برای موفقیت در صنعت دامپروری است. در حال حاضر در اکثر مناطق دنیا فحل‌یابی به روش مشاهده‌ای انجام می‌شود که از بهره‌وری پایینی برخوردار و باعث ضرر و زیان زیادی به این صنعت شده است. در بین روش‌هایی که به‌صورت خودکار استفاده می‌شوند، می‌توان بینی الکترونیکی را به خاطر مزایایی همچون سرعت بالا، هزینه عملیاتی پایین و هزینه ساخت کم، برای تشخیص فحلی دام از بوی شیر آن به کار برد. در این پژوهش از یک سامانه بینی الکترونیکی متشکل از 7 حسگر نیمه‌هادی اکسید فلزی (MOS) برای تشخیص و پیش‌بینی زمان رخداد فحلی استفاده شد. از شیر 34 رأس گاو غیر آبستن به مدت 30 روز در ایستگاه تحقیقاتی دامپروری گروه علوم دامی دانشگاه تهران نمونه‌‌گیری شد و نمونه‌ها همان ‌روز مورد آزمایش قرار گرفتند. در دوره آزمایش 26 رأس از آن‌ها نشانه‌های فحلی را از خود بروز دادند و لذا برای تحلیل مورد بررسی قرار گرفتند. این سامانه به همراه روش‌های تشخیص الگو همچون تحلیل مؤلفه‌های اصلی(PCA)، تحلیل تفکیک خطی(LDA) و شبکه عصبی مصنوعی (ANN) توسعه داده شد. ابتدا بردار ویژگی‌ها از سیگنال پاسخ حسگرها استخراج و پس از مرتب‌سازی و طبقه‌بندی به عنوان ورودی روش‌های تشخیص الگو به کار گرفته شدند. دقت طبقه‌بندی چهار مرحله در چرخه فحلی گاو توسط روش‌های تحلیل تفکیک خطی 33/86% و شبکه عصبی مصنوعی 80/91% به‌ دست آمد. نتایج به خوبی نشان داد سامانه بینی الکترونیکی روشی کارآمد و سریع برای طبقه‌بندی و جداسازی مراحل مختلف چرخه فحلی به ویژه مرحله ایستا فحلی است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Feasibility Study of Dairy Cow Estrus detection based on milk using electronic nose system

نویسندگان [English]

  • Seyed Nader Mortazavi 1
  • ُSeyed Saeid Mohtasebi 2
  • mahmoud soltani 3
  • mahdi deghan 4
  • Seyed Morteza Mohtasebi 5

1 Agricultural Engineering and Technology

2 Department of Agricultural Machinery, University of Tehran

3 Charrah Daneshkadeh, Faculty Of Engineering And Technology

4 Department of Animal science

5 Department of Agricultural Machinery

چکیده [English]

Efficient detection of estrus is a permanent challenge for successful reproductive performance in dairy cattle. At present, in most parts of the world, estrus detection is done with observational basis, which has low productivity and causes great losses to this industry. Among the methods used to automatically detect estrus the electronic nose can be used to detect estrus from milk based on its odor due to advantages such as high speed, low operating cost and low manufacturing cost. In this study, an electronic nose system consisting of 7 metal oxide semiconductor (MOS) sensors was used to detect and predict the time of estrus. In this study, milk of 34 cows was sampled for 30 days in the Livestock of the University of Tehran in Karaj-Mohammadshahr and was tested on the same day, 26 of them showed signs of estrus and thus were examined for analysis. The system was analyzed along with pattern recognition methods such as Principal component analysis (PCA), Linear discriminant analysis (LDA), and Artificial neural network (ANN). At first, the feature vector was extracted from the response signal of the sensors and after sorting and classification, it was used as the input of pattern recognition methods. The results of pattern recognition methods were obtained as (94%) for principal component analysis, (86.33%) for Linear discriminant analysis, and (91.80%) for artificial neural network. The results showed well that the electronic nose system is a very efficient and fast way to classify and separate the different stages of the estrous cycle, particularly estrus stage.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Estrus detection tool
  • machine olfaction
  • Gas sensor arrays
  • ANN