Система цифрового зрения - незаменимый помощник при выращивании откормочного молодняка свиней

В период с 2014 по 2019 год производство свиней на убой в живом весе увеличилось на 30 % или на 1,2 миллиона тонн. Свиноводство имеет высокую концентрацию в Центральном федеральном округе. Здесь сосредоточено более 50 % производства свинины от общего объема в стране. Регионы, которые обеспечивают наибольший прирост: Белгородская, Курская, Воронежская, Тамбовская, Орловская области и др. На втором месте Приволжский федеральный округ с долей примерно 16 %. К 2025 году общее производство свиней оценочно должно составить 6 миллионов тонн в живом весе – это плюс почти 2 миллиона тонн к уровню 2019 года [2, 3]. Эта задача может быть достигнута не только за счет совершенствования селекционноплеменной работы, улучшения кормления и условий содержания, но и путем внедрения современных систем машинного зрения. В будущем эти системы будут не заменимым помощником всего персонала свиноводческого подкомплекса [5, 6, 7]. Система цифрового зрения способна ранней диагностике заболеваний, предупреждению нарушений в системе кормления, позволит ветеринарным специалистам получению и обработке большого массива данных, с возможными вариантами принятия конкретных решений в кратчайшие сроки [8-11]. Таким образом внедрение в различные отрасли сельского хозяйства систем машинного зрения, являются актуальными и значительно сократят стоимость трудозатрат на производство готовой продукции.

Материал и методы исследований. На основании совместной работы научного коллектива     Казанской      ГАВМ, информационного отдела Белгородского НОЦ, Центра технологий искусственного интеллекта института проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН (ИПУ РАН), были разработаны и внедрены в работу на экспериментальной площадке по откорму свиней в ООО «Агро Белогорье» система цифрового зрения «Айболит». Для совершенствования уже имеющегося оборудования,    в    цехе    откорма использовались камеры 4K IP-КАМЕРА STC-IPM12550A/STC-IPM12650А (Рисунок 1).

Рисунок 1 – 4K IP-КАМЕРА STC-IPM12550A/ STC-IPM12650А

Для работы в удаленном режиме нескольких пользователей, использовали программу Bitvise SSH client, где осуществляли обучение нейронной сети по выделенным паттернам, имеющие практическое значение для завершающей стадии откорма молодняка свиней.

После установки комплекса камер в цехе откорма, с возможностью просмотра двух боксов, обучение нейросети программного комплекса проходило в 2 этапа:

• 1.    Сбор и накопления материала для обучения системы;

• 2.    Обучение системы для выявления основных нарушений в поведении животных, при содержании в станках мелкогрупповым способом.

Результат исследований. Основной целью обучения нейросети стало фиксация нетипичного поведения среди свиней. Среди которых, опущенный хвост животного может быть симптомом ряда заболеваний и травм, в том числе и показателем того, что животные кусают хвост (Рисунок 1). Таким образом, кончик хвоста поднят под углом 45 градусов относительно позвоночного столба – здоровое животное, либо опущен вниз – больное животное.

Доктор Рик Д'Эт, специалист по поведению животных в Шотландском сельском колледже (SRUC), сказал: «Наши результаты показывают, что в дополнение к кусанию хвоста изменения в положении хвоста свиней также связаны с другими признаками неблагополучия у животных [4].

Хвост характеризует крепость конституции и состояние здоровья свиней. Он должен быть толстым у корня и постепенно сужаться к концу. Поднятый вверх, он свидетельствует о хорошем состоянии здоровья животных.

Одним из основных разновидностей нетипичного поведения свиней, является канибализм. Канибализм – это поедание свиньями своих павших собратьев. Предшественником канибализма, служат внутри групповые акты агрессии длительного характера, гибель ослабленных животных из-за перенесенных заболеваний различной этологии и многое другое.

Среди многих видов поведения в условиях группового содержания животных определенное значение имеет антагонизм. Постоянное беспокойство, причиняемое стаду агрессивным животным, отрицательно сказывается на эффективности производства. Антагонизм может проявляться в форме драк, которые чаще всего возникают между животными. Поза, принимаемая во время драки, одинакова у всех животных, независимо от пола [1]. Для свиней характерны два типа агрессивного поведения: укусы и удары головой (Рисунки 2-4).

Ожесточенные драки происходят между незнакомыми свиньями. Вначале они кружат друг около друга. В это время происходит взаимная оценка сил. Голова и уши подняты, животные издают громкое хрюканье. При нападении они кусаются, нанося удары рылом (в области лопаток), скрежещут зубами, выделяют много слюны в виде пены. Нападающая свинья старается схватить противника за ухо или ногу, напирая на него головой или туловищем. Оба противника стараются занять более выгодное положение и атаковать спереди.

Побежденный получает травмы различной тяжести, пытается убежать. Победитель преследует. При аномальных формах агрессии убивает.

Причиной данного поведения могут быть: высокая плотность размещения животных; незнакомые животные; конкуренция за корм, воду, сквозняки; высокая концентрация вредных газов. Негативные последствия: снижение привесов, удлинение сроков откорма у всего поголовья в клетке, рост инфекционных заболеваний. Для предотвращения или возможного уменьшения агрессивных форм поведения в станке со свиньями используют игрушки в виде цепей, погремушек и многое другое.

Все выше изложенные возможные причины возникновения нетипичных форм поведения свиней, присутствуют на крупных промышленных свиноводческих предприятиях и избежать их не представляется возможным. В связи с высоким уровнем автоматизации производственных процессов отрасли, значительно снижены трудозатраты и поголовье свиней на откорме, более чем 200 голов, может обслуживать один человек, который не всегда может своевременно выявить больных или ослабленных после драк животных. Поэтому внедрение машинного зрения в свиноводческую отрасль, является актуальным.

Рисунок 1 – Опущенный хвост у поросенка в санитарной клетке

Рисунок 2 – Укусы в область головы, с целью травмирования ушей

Рисунок 3 – Укусы в область средней части туловища

Рисунок 4 – Возможные негативные последствия продолжительных форм агрессивного поведения – убийство и канибализм

Системы цифрового зрения, при правильном обучении нейросети, могут выполнять не только сигнальную функцию, для оперативного реагирования ветеринарных специалистов, но и прогностическую, способствуя предупреждению участившихся фактов агрессивного поведения свиней внутри одной группы в станке.

Заключение. Основным фактором успешного обучения нейросети, служат многочисленные факторы повторений произошедших событий хронических или аномальных форм агрессивного поведения, которые случаются не более чем 1-2 % за весь период выращивания. Таким образом, для успешной работы в этом направлении могут выбираться два пути: 1. Длительное, которое предполагает установку систем над несколькими станками и фиксация происходящих событий в течении всего периода выращивании, где нетипичное поведение может и не наблюдаться в плоть до отправки свиней на убой; 2. Быстрое, когда при закладке бюджета на исследования,        предусматриваются денежные средства предназначенные на убытки комплекса, от изменений систем содержания или моделирования ситуаций, увеличивающих количество нетипичного поведения и снижающие показатели продуктивных качеств свиней внутри хозяйства.

Практическая          значимость исследования заключается в возможности использования полученных результатов руководителями    и    специалистами свиноводческих     комплексов     для оперативного     и     стратегического планирования и принятия решений в производстве.

DIGITAL VISION SYSTEM IS AN ESSENTIAL ASSISTANT IN GROWING FATTENING