基于雙胞支持向量回歸的動態(tài)營養(yǎng)配比方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于智能配料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于雙胞支持向量回歸的動態(tài)營養(yǎng) 配比方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 近幾年，我國奶牛養(yǎng)殖業(yè)的生產(chǎn)發(fā)展迅速，奶牛的日糧結(jié)構(gòu)不僅影響到日糧的成 本、飼料的利用效率，而且最終會影響奶牛本身的健康和乳品質(zhì)，但是，目前，眾多飼養(yǎng)戶仍 停留在經(jīng)驗手工配料階段，不利于奶牛養(yǎng)殖業(yè)綜合競爭能力的提高。另外，奶牛養(yǎng)殖過程與 農(nóng)場管理的復雜性決定了奶牛配料的特殊性，而傳統(tǒng)的配料系統(tǒng)僅考慮單一目標，不能有 效解決奶牛養(yǎng)殖過程的精細養(yǎng)殖。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明提供一種基于雙胞支持向量回歸的動態(tài)營養(yǎng)配 比方法和系統(tǒng)，能夠智能得到符合農(nóng)場現(xiàn)有農(nóng)場資源的最優(yōu)配比的混合飼料，實現(xiàn)奶牛養(yǎng) 殖過程的精細養(yǎng)殖。
[0004] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：
[0005] 本發(fā)明提供一種基于雙胞支持向量回歸的動態(tài)營養(yǎng)配比方法，包括以下步驟：
[0006] S1，數(shù)據(jù)庫中存儲與各只被監(jiān)測奶牛ID分別對應的奶牛歷史監(jiān)測信息；所述奶 牛歷史監(jiān)測信息包括奶牛基本信息、奶牛歷史飼喂信息、奶牛歷史生活環(huán)境信息、奶牛歷史 狀態(tài)信息和奶牛歷史擠奶信息；其中，所述奶牛歷史飼喂信息包括所飼喂的各營養(yǎng)物質(zhì)配 比；
[0007] S2,當需要確定指定被監(jiān)測奶牛當日所需營養(yǎng)物質(zhì)配比時，通過讀卡器讀取固定 在所述指定被監(jiān)測奶牛上的RFID標簽，獲得指定被監(jiān)測奶牛ID ;同時，采集當日奶牛生活 環(huán)境信息和當日奶牛狀態(tài)信息；
[0008] 將所述被監(jiān)測奶牛ID、所述當日奶牛生活環(huán)境信息和當日奶牛狀態(tài)信息發(fā)送到服 務器；
[0009] S3,所述服務器讀取數(shù)據(jù)庫，獲得與所述被監(jiān)測奶牛ID對應的1天的奶牛歷史監(jiān) 測信息，以1天的奶牛歷史監(jiān)測信息作為訓練樣本集友=,
[0010] 其中，Xi代表第i天的多維特征輸入向量，多維特征輸入向量的各維度特征值具體 包括奶牛歷史生活環(huán)境信息、奶牛歷史狀態(tài)信息和奶牛歷史擠奶信息，作為營養(yǎng)需要模型 的輸入變量，分別記為：X1，X2, X3，…，Xn ;
[0011] yi代表第i天的多維特征輸出向量，多維特征輸出向量的各維度特征值具體包 括飼料量估計值和各營養(yǎng)物質(zhì)配比，作為營養(yǎng)需要模型的輸出變量，分別記為：Y，Yl，Y2， ￥3，《"，￥11;其中，￥為飼料量估計值，￥1，￥2，￥3，《"，￥11代表11類營養(yǎng)物質(zhì)的配比；
[0012] 采用雙胞支持向量回歸機對各組{XI，X2, X3，…，Xn ;Y，Yi}，進行訓練，其中， 1彡i彡η，構(gòu)建得到模型fy、fl、f2、f3,. . .，fn ;其中，模型fy為飼料量估計值預測模型； Π 、f2、f3,. . .，fn分別為η類營養(yǎng)物質(zhì)的營養(yǎng)需要模型；
[0013] S4,將當日奶牛生活環(huán)境信息、當日奶牛狀態(tài)信息以及牛奶期望信息作為所述營 養(yǎng)需要模型的輸入，最終得到當日所需營養(yǎng)需要配比，即Yl，Υ2, Υ3,…，Yn的值；
[0014] 將當日奶牛生活環(huán)境信息、當日奶牛狀態(tài)信息以及牛奶期望信息作為所述飼料量 估計值預測模型的輸入，最終得到當日所需飼料量Y ;
[0015] S5,建立多目標函數(shù)和約束條件；
[0016] 其中，多目標函數(shù)為：
[0017] C〇St_min (最小值）=P1VP2XfP3VPmX m
[0018] Uselmax (最大值）=A11F11XfA21F21XfA 31F31X3+…+AmlFmlX m
[0019] Use2max (取大值）-A12F12XfA22F22X 2+A32F32X3+…+Am2F m2Xm
[0020] Use3max (取大值）-A13F13XfA23F23X 2+A33F33X3+…+Am3F m3Xm
[0021] ......
[0022] Usenmax (最大值）=AlnFlnXfA2nF2nXfA 3nF3nX3+…+AmnFmnX m
[0023] 約束條件為：
[0024] Li < Xi < Hi (i=l，2，…，m)
[0025] Xi < Qi (i=l，2，…，m)
[0026] X^XJX3+…+Xni=Y
[0027] A11X1+A21X2+A31X 3+··· +AmlXm=Y1
[0028] A12XAA22XdA32XjH^Am2X m-Y2
[0029] A13XjA23XfA33XfH^Am3X m-Y3
[0030] ......
[0031 ] AlnXfA2nXfA3nX3+…+A mnXm=Yn
[0032] 其中，Q1, Q2, -Qni分別為已有的m種飼料的質(zhì)量；
[0033] P1, P2，…Pm分別為各種飼料的單價；
[0034] A11, A12，…Aln ;分別為第一種飼料所包含的各營養(yǎng)物質(zhì)的含量，η為該種飼料所包 含的營養(yǎng)物質(zhì)的數(shù)量；
[0035] A21, A22，…A2n ;分別為第二種飼料所包含的各營養(yǎng)物質(zhì)的含量，η為該種飼料所包 含的營養(yǎng)物質(zhì)的數(shù)量；
[0036] Aml, Am2，…Amn ;分別為第m種飼料所包含的各營養(yǎng)物質(zhì)的含量，η為該種飼料所包 含的營養(yǎng)物質(zhì)的數(shù)量；
[0037] Fn，F(xiàn)12，…Fln ;分別為第一種飼料所包含的各營養(yǎng)物質(zhì)的消化率和利用率，η為該 種飼料所包含的營養(yǎng)物質(zhì)的數(shù)量；
[0038] F21,F22，…F2n ;分別為第二種飼料所包含的各營養(yǎng)物質(zhì)的消化率和利用率，η為該 種飼料所包含的營養(yǎng)物質(zhì)的數(shù)量；
[0039] Fml，F(xiàn)m2，…Fmn ;分別為第m種飼料所包含的各營養(yǎng)物質(zhì)的消化率和利用率，η為該 種飼料所包含的營養(yǎng)物質(zhì)的數(shù)量；
[0040] Y1, Y2，…，Yn分別為奶牛當日所需η種營養(yǎng)物質(zhì)的比例，通過S4獲得；
[0041] Y為奶牛當日所需飼料量，通過S4獲得；
[0042] L1, L2, L3，…，Lm分別為m種詞料的最低詞喂限量；
[0043] H1, H2, H3，…，Hm分別為m種飼料的最高飼喂限量；
[0044] X1, X2, X3，…，Xm分別為m種飼料當日的供應量，為輸出值；
[0045] S6,采用極大極小值法對所述多目標函數(shù)求解，得到基于現(xiàn)有農(nóng)場資源的當日最 優(yōu)m種飼料的供應量；
[0046] S7,根據(jù)S6計算得到的m種飼料的供應量，使用控制設備智能識別并稱量組合，得 到滿足需求的混合飼料。
[0047] 優(yōu)選的，Sl中，所述奶牛基本信息包括奶牛品種、奶牛年齡、養(yǎng)殖階段、奶牛分娩胎 次和免疫歷史；所述奶牛歷史飼喂信息包括飼喂量以及所飼喂的各營養(yǎng)物質(zhì)配比，其中，所 述營養(yǎng)物質(zhì)配比為蛋白質(zhì)含量、脂肪含量、碳水化合物含量、礦物質(zhì)含量、維生素含量、水分 含量；所述奶牛歷史生活環(huán)境信息包括溫度、濕度、光照、通風狀況、PM2. 5、空氣氧氣含量、 空氣氮氣含量；所述奶牛歷史狀態(tài)信息包括日首次飼喂前體重、首次飼喂前一日累計行走 步數(shù)；所述奶牛歷史擠奶信息包括：日產(chǎn)奶量、所產(chǎn)牛奶基本性狀和所產(chǎn)牛奶成分配比；其 中，所述牛奶成分配比包括：脂肪含量、蛋白質(zhì)含量和非脂乳固體含量；所述牛奶基本性狀 包括牛奶的相對密度、酸度、雜質(zhì)度、汞含量、砷含量、鉛含量、鉻含量、六六六含量、滴滴涕 含量、硝酸鹽含量、亞硝酸鹽含量、黃曲霉毒素含量、馬拉硫磷含量、倍硫磷含量、甲胺磷含 量、抗生素含量、細菌數(shù)、體細胞數(shù)、牛奶溫度和導電率。
[0048] 優(yōu)選的，S3中，采用采用雙胞支持向量回歸機構(gòu)建被監(jiān)測奶牛的營養(yǎng)需要模型和 飼料量估計值預測模型具體為：采用Kriging方法的Gauss分布函數(shù)作為核函數(shù)將非線性 問題擴展到高位空間線性化處理；進而基于雙胞支持向量回歸構(gòu)建被監(jiān)測奶牛的營養(yǎng)需要 模型。
[0049] 本發(fā)明還提供一種基于雙胞支持向量回歸的動態(tài)營養(yǎng)配比系統(tǒng)，包括傳感層、數(shù) 據(jù)傳輸層和數(shù)據(jù)處理層；
[0050] 所述傳感層包括分別固定在各只奶牛上的RFID標簽，用于存儲該只奶牛的ID ;
[0051] 所述數(shù)據(jù)傳輸層為由若干個RFID標簽所組成的無線傳感網(wǎng)絡；
[0052] 所述數(shù)據(jù)處理層包括以下模塊：
[0053] 數(shù)據(jù)庫，用于存儲與各只被監(jiān)測奶牛ID分別對應的奶牛歷史監(jiān)測信息；所述奶 牛歷史監(jiān)測信息包括奶牛基本信息、奶牛歷史飼喂信息、奶牛歷史生活環(huán)境信息、奶牛歷史 狀態(tài)信息和奶牛歷史擠奶信息；其中，所述奶牛歷史飼喂信息包括所飼喂的各營養(yǎng)物質(zhì)配 比；
[0054] 營養(yǎng)需要模型和飼料量估計值預測模型構(gòu)建模塊，用于獲得與所述被監(jiān)測奶 牛ID對應的1天的奶牛歷史監(jiān)測信息，以1天的奶牛歷史監(jiān)測信息作為訓練樣本集 ，其中，Xi代表第i天的多維特征輸入向量，多維特征輸入向量的各 維度特征值具體包括奶牛歷史生活環(huán)境信息、奶牛歷史狀態(tài)信息和奶牛歷史擠奶信息，作 為營養(yǎng)需要模型的輸入變量，分別記為：X1，X2, X3，…，Xn ;
[0055] yi代表第i天的多維特征輸出向量，多維特征輸出向量的各維度特征值具體包 括飼料量估計值和各營養(yǎng)物質(zhì)配比，作為營養(yǎng)需要模型的輸出變量，分別記為：Y，Yl，Y2， ￥3，《"，￥11;其中，￥為飼料量估計值，￥1，￥2，￥3，《"，￥11代表11類營養(yǎng)物質(zhì)的配比；
[0056] 采用雙胞支持向量回歸機對各組{Χ1，Χ2，Χ3，"·，Χη ;Y，Yi} (1彡i彡η)進行訓 練，構(gòu)建得到模型fy、Π 、f2、f3,. . .，fn ;其中，模型fy為飼料量估計值預測模型；fl、f2、 f3,. . .，fn分別為η類營養(yǎng)物質(zhì)的營養(yǎng)需要模型；
[0057] 營養(yǎng)需要配比和飼料量估計值計算模塊，用于將當日奶