vestiagИзвестия Национальной академии наук Беларуси. Серия аграрных наукProceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Agrarian Series1817-72041817-7239The Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1817-7204-2018-56-3-335-345vestiag-307Research ArticleЖЫВЁЛАГАДОЎЛЯ І ВЕТЭРЫНАРНАЯ МЕДЫЦЫНАANIMAL HUSBANDRY AND VETERINARY MEDICINEРАЗРАБОТКА РЕЖИМНЫХ ПАРАМЕТРОВ ИК ОБЛУЧЕНИЯ ПОРОСЯТ-ОТЪЕМЫШЕЙ ПО АНАЛИЗУ ПОВЕДЕНИЯ ЖИВОТНЫХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ВИДЕОНАБЛЮДЕНИЯDEVELOPMENT OF MODE PARAMETERS OF IR IRRADIATION OF WEANERS ACCORDING TO ANALYSIS OF ANIMAL BEHAVIOUR USING VIDEO SURVEILLANCE SYSTEMГерасимовичЛ. С.GerasimovichL. S.

академик, доктор технических наук, профессор, главный научный сотрудник, Институт энергетики, Национальная академия наук Беларуси

Academician, D. Sc. (Engineering), Professor. The Institute of Power, the National Academy of Sciences of Belarus

leonger@tut.byШейкоИ. П.SheykoI. P.

академик, доктор с.-х. наук, профессор, первый заместитель генерального директора, Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по животноводству

Academician, D. Sc. (Agricultural), Professor. The Research and Practical Center of the National Academy of Sciences of Belarus for Animal Husbandry

belniig@tut.byКоськоА. Н.KoskoA. N.

аспирант, Институт энергетики, Национальная академия наук Беларуси

Postgraduate student. The Institute of Power, the National Academy of Sciences of Belarus

kasko.andrej@gmail.comИнститут энергетики Национальной академии наук Беларуси, МинскThe Institute of Power, the National Academy of Sciences of Belarus, MinskНаучно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по животноводству, ЖодиноThe Research and Practical Center of the National Academy of Sciences of Belarus for Animal Husbandry, Zhodino201825082018563335345Copyright © Герасимович Л.С., Шейко И.П., Косько А.Н., 20182018Герасимович Л.С., Шейко И.П., Косько А.Н.Gerasimovich L.S., Sheyko I.P., Kosko A.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestiagr.belnauka.by/jour/article/view/307

Актуальность исследования определяется необходимостью снижения энергоемкости производства продукции в интенсивном животноводстве. Последнее возможно на основе использования инновационных методов и технических средств интеллектуального управления сложными биотехническими системами с идентификацией поведения животных и управлением с использованием средств видеонаблюдения. В статье приведены результаты экспериментальных исследований энергоэкономической эффективности автоматизированной системы инфракрасного облучения поросят-отъемышей с режимами облучения, установленными по анализу видеонаблюдения поведения животных. В качестве этологического признака для анализа поведения животных был принят признак расположения животных по площади пола относительно теплого источника – темного инфракрасного облучателя. В результате экспериментальных исследований на основании данных видеонаблюдения были определены режимы ИК облучения по статистическому анализу этологического признака расположения животных относительно теплового источника ИК облучения. Данные режимы были занесены в программу микроконтроллера, в течение 20 дней опытная группа животных подвергалась ИК облучению по установленным режимам. В результате эксперимента было установлено, что разработанные режимы ИК облучения позволяют получить дополнительную выручку 2,97 руб/гол, в том числе обеспечивают экономический эффект на обогреве 0,89 руб/гол. Разработанные режимы ИК облучения поросят-отъемышей исключают общее отопление. Автоматизированная установка ИКОВ-1 позволяет отрабатывать энергоэффективные зоогигиенические режимы содержания животных на основе обработки данных и инструментария видеонаблюдения с использованием датчика температуры воздуха в зоне ИК облучения. Благодарности. Работа выполнена при поддержке Белорусского республиканского фонда фундаментальных исследований в рамках договора Т18М-001 «Комплексное энергообеспечение управляемых биотехнических систем в аграрном производстве с использованием возобновляемых источников энергии».

The research relevance is determined by the need to reduce the energy intensity of intensive livestock production. The latter is possible on the basis of innovative methods and technical means of intelligent management of complex biotechnical systems with identification of animal behaviour and control using video surveillance systems. The paper presents the results of experimental researches of the energy efficiency of an automated infrared irradiation system for weaners with irradiation modes set according to analysis of video surveillance of animal behaviour. A sign for the location of animals along the floor area relative to a warm source – a dark infrared irradiator, was defined as an ethological sign for the analysis of animal behaviour. As a result of experimental studies, based on the video surveillance data, IR-irradiation modes were determined by statistical analysis of the ethological sign of the location of animals relative to the thermal source of IR-irradiation. These modes were recorded in the program of the microcontroller, within 20 days the experimental group of animals was exposed to IR-irradiation according to the established modes. It was determined that the developed irradiation modes ensure additional profit of 2.97 roubles per animal, including economic effect for heating of 0.89 roubles per animal. The developed IR irradiation modes for weaners exclude general heating requirement. The IKOV-1 automated plant allows to develop energy-efficient zoology hygienic modes for animals management based on data processing and video surveillance equipment using air temperature sensor in the IR irradiation area. Acknowledgement. This research was supported by the Belarusian Republican Foundation for Fundamental Research under the T18M-001 Contract “Integrated energy supply for controlled biotechnical systems in agricultural production using renewable energy sources”.

 

интенсивное животноводствоэнергоэффективностьинфракрасное облучениевидеонаблюдениесвиноводствопоросята-отъемышимикроклиматэтологияповедение животныхintensive livestock breedingenergy efficiencyinfrared irradiationvideo surveillancepig breedingweanersmicroclimateethologyanimal behaviorРабота выполнена при поддержке Белорусского республиканского фонда фундаментальных исследований в рамках договора Т18М-001 «Комплексное энергообеспечение управляемых биотехнических систем в аграрном производстве с использованием возобновляемых источников энергии»ReferencesПовышение воспроизводительных качеств свиноматок породы ландрас в условиях племфермы промышленного типа / И.П. Шейко [и др.] // Вес. Нац. акад. навук Беларусi. Сер. аграр. навук. – 2017. – №3. – C. 73–78.Sheiko I. P., Sheiko R. I., Pristupa N. V., Kazarovets I.N. Improving reproductive traits of sows of Landrace breed in conditions of breeding farm of industrial type. Vestsi Natsyyanal’nai akademii navuk Belarusi. Seryya agrarnykh navuk = Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Agrarian series, 2017, no. 3, pp. 73–78 (in Russian).Этология сельскохозяйственных животных / [Я. Гауптман и др. ; под общ. ред. Я. Гауптмана] ; пер. с чеш. Б.Н. Пакулева ; под ред. и с предисл. Е.Н. Панова. – М. : Колос, 1977. – 303 с.Hauptman J. (ed.). Etologie hospodářských zvířat. Praha : SZN, 1972. 294 p. (Russ. ed.: Etologiya sel’skokhozyaistvennykh zhivotnykh. Moscow, Kolos Publ., 1977. 303 p.)Растимешин, С.А. Локальный обогрев молодняка животных (теория и технические средства) / С.А. Растимешин. – М. : Агропромиздат, 1991. – 140 с.Rastimeshin S.A. Local heating of young animals (theory and technology). Moscow, Agropromizdat Publ., 1991. 140 p. (in Rissian).Расстригин, В.Н. Использование энергосберегающих инфракрасных электрообогревателей в животноводческих помещениях / В.Н. Расстригин, А.С. Саркисян // Аграрная энергетика в XXI столетии : материалы 2-й Междунар. науч.-техн. конф., Минск, 27–28 нояб. 2003 г. / Ин-т энергетики АПК НАН Беларуси [и др.]. – Минск, 2003. – С. 262–263.Rasstrigin V. N., Sarkisyan A.S. Use of energy efficient infra-red electric heaters in livestock buildings. Agrarnaya energetika v XXI-m stoletii: materialy 2-i Mezhdunarodnoi nauchno-tekhnicheskoi konferentsii [Agrarian energy in the 21st century: materials of the II International scientific and technical conference]. Minsk, 2003, pp. 262–263 (in Russian).Достоинства и потенциальные возможности систем ИК-обогрева / А.П. Ахрамович [и др.] // Энергоэффективность. – 2005. – №7. – С. 10–12.Akhramovich A. P., Dmitriev G. M., Kolos V. P., Mikhalevich A.A. Advantages and potentialities of IR heating systems. Energoeffektivnost’ [Energy Efficiency], 2005, no. 7, pp. 10–12 (in Russian).Электрические ИК-излучатели средней удельной мощности. О целесообразности прямого электроотопления / А.П. Ахрамович [и др.] // Энергоэффективность. – 2006. – №12. – С. 16–19.Akhramovich A. P., Dmitriev G. M., Kolos V. P., Mikhalevich A.A. Electric IR-radiators of average specific power. On the rationale of direct electric heating. Energoeffektivnost’ [Energy Efficiency], 2006, no. 12, pp. 16–19 (in Russian).Ресурсосберегающая установка локального обогрева поросят / В.Н. Дашков [и др.] // Аграрная энергетика в XXI веке : материалы междунар. науч.-техн. конф., Минск, 25–26 сент. 2001 г. / БелНИИагроэнерго ААН Респ. Беларусь [и др.] ; ред.: В.С. Котов [и др.]. – Минск, 2001. – С. 148–151.Dashkov V. N., Neverov A. I., Gutman V. N., Tsalko S. A., Rapovich S.P. Resource-saving unit for local heating of piglets. Agrarnaya energetika v XXI veke: materialy mezhdunarodnoi nauchno-tekhnicheskoi konferentsii, Minsk, 25–26 sentyabrya 2001 g. [Agrarian energy in the XXI century: materials of the International scientific and technical conference, Minsk, September 25–26, 2001]. Minsk, 2001, pp. 148–151 (in Russian).Бажов, Г.М. Биотехнология интенсивного свиноводства / Г.М. Бажов, В.И. Комлацкий. – М. : Росагропромиздат, 1989. – 269 с.Bazhov G. M., Komlatskii V.I. Intensive pig breeding biotechnology. Moscow, Rosagropromizdat Publ., 1989. 269 p. (in Russian).Башилов, А.М. Электронно-оптическое зрение в аграрном производстве (системотехника построения и применения информационных оптических технологий) / А.М. Башилов ; Рос. акад. с.-х. наук, Всерос. науч.-исслед. ин-т электрификации сел. хоз-ва. – М. : [б. и.], 2005. – 312 c.Bashilov A.M. Electron-optical vision in agricultural production (system engineering of construction and application of information optical technologies). Moscow, 2005. 312 p. (in Russian).Лебедев, М.М. Наука о поведении животных и актуальные задачи индустриального животноводства / М.М. Лебедев, В.И. Великжанин, Н.С. Софронов // Поведение животных в условиях промышленных комплексов : науч. тр. ВАСХНИЛ / Всесоюз. науч.-исслед. ин-т разведения и генетики с.-х. животных ; редкол.: М.М. Лебедев, В.И. Великжанин. – М., 1979. – С. 5–14.Lebedev M. M., Velikzhanin V. I., Sofronov N.S. Animal behavior science and current problems of industrial livestock. Povedenie zhivotnykh v usloviyakh promyshlennykh kompleksov [Behavior of animals in industrial facilities]. Moscow, 1979, pp. 5–14 (in Russian).Анохин, П.К. Теория функциональной системы / П.К. Анохин // Успехи физиол. наук. – 1970. – Т. 1, №1. – С. 19–54.Anokhin P.K. Theory of the functional system. Uspekhi fiziologicheskikh nauk = Advances in Physiology Sciences, 1970, vol. 1, no. 1, pp. 19–54 (in Russian).Automatic estimation of number of piglets in a pen during farrowing, using image analysis / M. Oczak [et al.] // Biosystems Engineering. – 2016. – Vol. 151. – P. 81–89. https://doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2016.08.018Oczak M., Maschat K., Berckmans D., Vranken E., Baumgartner J. Automatic estimation of number of piglets in a pen during farrowing, using image analysis. Biosystems Engineering, 2016, vol. 151, pp. 81–89. https://doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2016.08.018A new approach for categorizing pig lying behaviour based on a Delaunay triangulation method / A. Nasirahmadi [et al.] // Animal. – 2017. – Vol. 11, N1. – P. 131–139. https://doi.org/10.1017/s1751731116001208Nasirahmadi A., Hensel O., Edwards S. A., Sturm B. A new approach for categorizing pig lying behaviour based on a Delaunay triangulation method. Animal, 2017, vol. 11, no. 1, pp. 131–139. https://doi.org/10.1017/s1751731116001208Shao, B. A real-time computer vision assessment and control of thermal comfort for group-housed pigs / B. Shao, H. Xin // Computers a. Electronics in Agriculture. – 2008. – Vol. 62, iss. 1. – P. 15–21. https://doi.org/10.1016/j.compag.2007.09.006Shao B., Xin H. A real-time computer vision assessment and control of thermal comfort for group-housed pigs. Computers and Electronics in Agriculture, 2008, vol. 62, iss. 1, pp. 15–21. https://doi.org/10.1016/j.compag.2007.09.006Nasirahmadi, A. Implementation of machine vision for detecting behaviour of cattle and pigs / A. Nasirahmadi, S.A. Edwards, B. Sturm // Livestock Science. – 2017. – Vol. 202. – P. 25–38. https://doi.org/10.1016/j.livsci.2017.05.014Nasirahmadi A., Edwards S. A., Sturm B. Implementation of machine vision for detecting behaviour of cattle and pigs. Livestock Science, 2017, vol. 202, pp. 25–38. https://doi.org/10.1016/j.livsci.2017.05.014Шейко, И.П. Свиноводство : учебник / И.П. Шейко, В.С. Смирнов, Р.И. Шейко. – Минск : ИВЦ Минфина, 2013. – 375 с.Sheiko I. P., Smirnov V. S., Sheiko R.I. Pig breeding. Minsk, Information and Analytical Center of the Ministry of Finance, 2013. 375 p. (in Russian).Industry 4.0 / H. Lasi [et al.] // Business & Information Systems Engineering. – 2014. – Vol. 6, N4. – P. 239–242. https://doi.org/10.1007/s12599-014-0334-4Lasi H., Fettke P., Kemper H.-G., Feld T., Hoffmann M. Industry 4.0. Business & Information Systems Engineering, 2014, vol. 6, no. 4, pp. 239–242. https://doi.org/10.1007/s12599-014-0334-4Энергоэффективность аграрного производства / Нац. акад. наук Беларуси, Отд-ние аграр. наук, Ин-т экономики, Ин-т энергетики ; под общ. ред. В.Г. Гусакова, Л.С. Герасимовича. – Минск : Беларус. навука, 2011. – 775 с.Gusakov V. G., Gerasimovich L. S. (eds.). Energy efficiency in agricultural production. Minsk, Belaruskaya navuka Publ., 2011. 775 p. (in Russian).Ракутько, С.А. Методика оценки эффективности способа снижения энергоемкости процесса облучения животных на основе учета их вероятностного поведения / С.А. Ракутько // Изв. С.-Петерб. гос. аграр. ун-та. – 2008. – №9. – 168–173.Rakut’ko S.A. Methodology for assessing the effectiveness of the method for reducing energy intensity of animals irradiation based on their probabilistic behavior. Izvestiya Sankt-Peterburgskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta = Izvestiya Saint-Petersburg State Agrarian University, 2008, no. 9, pp. 168–173 (in Russian).Герасимович, Л.С. Модель интеллектуального управления биотехнической системой ИК-облучения молодняка животных / Л.С. Герасимович, И.П. Шейко, А.Н. Косько // Зоотехническая наука Беларуси : сб. науч. тр. / Науч.-практ. центр Нац. акад. наук по животноводству. – Минск, 2016. – Т. 51, ч. 2 : Технология кормов и кормления, продуктивность. Технология производства, зоогигиена, содержание. – С. 144–150.Gerasimovich L. S., Sheiko I. P., Kos’ko A.N. Model for intelligent control of biotechnological system of IR-radiation effect on young animals. Zootekhnicheskaya nauka Belarusi: sbornik nauchnykh trudov = Zootechnic Science of Belarus: collection of scientific papers. Minsk, 2016, vol. 51, pt. 2, pp. 144–150 (in Russian).Косько, А.Н. Анализ поведенческих признаков животных как факторов интеллектуального управления технологическими параметрами инфракрасного облучения молодняка животных / А.Н. Косько // Молодежь в науке – 2015 : прил. к журн. «Вес. Нац. акад. навук Беларусi» : в 5 ч. / Нац. акад. наук Беларуси, Совет молодых ученых НАН Беларуси. – Минск, 2016. – Ч. 3 : Серия аграрных наук. – С. 120–123.Kos’ko A.N. Analysis of animal behavioral characteristics as factors of intelligent control over technological parameters of infrared irradiation of young animals. Molodezh’ v nauke – 2015: prilozhenie k zhurnalu “Vestsі Natsyyanal’nai akademіі navuk Belarusі” [Young people in science – 2015: supplement to the journal “Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus”]. Minsk, 2016, pt. 3, pp. 120–123 (in Russian).Герасимович, Л.С. Математическая модель управляемой биотехничсекой системы животноводческого комплекса на примере инфракрасного облучения поросят-отъемышей / Л.С. Герасимович, А.Н. Косько, А.В. Синенький // Систем. анализ и приклад. информатика. – 2017. – №3. – С. 33–39.Gerasimovich L. S., Kos’ko A. N., Sinen’kii A.V. Mathematical model of the controlled biotechnical system of livestock facilities on the example of infrared irradiation of weaned pigs. Sistemnyi analiz i prikladnaya informatika = System Analysis and Applied Information Science, 2017, no. 3, pp. 33–39 (in Russian).Косько, А.Н. Системная оценка биоэнергоэффективности продукции животноводства / А.Н. Косько // Энергосбережение – важнейшее условие инновационного развития АПК : сб. науч. ст. междунар. науч.-техн. конф., Минск, 26–27 нояб. 2015 г. / Белорус. гос. аграр. техн. ун-т ; ред.: М.А. Прищепов [и др.]. – Минск, 2015. – С. 209–211.Kos’ko A.N. System assessment of bioenergy efficiency of livestock products. Energosberezhenie – vazhneishee uslovie innovatsionnogo razvitiya APK: sbornik nauchnykh statei Mezhdunarodnoi nauchno-tekhnicheskoi konferentsii, Minsk, 26–27 noyabrya 2015 g. [Energy conservation - the most important condition for innovative development of agro-industrial complex: a collection of scientific papers of the International scientific and technical conference, Minsk, November 26–27, 2015]. Minsk, 2015, pp. 209–211 (in Russian).Косько, А.Н. Концептуальная и математическая модель управляемой биотехнической системы животноводческого комплекса на примере системы инфракрасного обогрева поросят-отъемышей / А.Н. Косько // Молодежь в науке – 2016 : сб. материалов Междунар. конф. молодых ученых, Минск, 22–25 нояб. 2016 г. : в 2 ч. / Нац. акад. наук Беларуси, Совет молодых ученых. – Минск, 2017. – Ч. 2 : Биологические, гуманитарные, медицинские, физико-математические, физико-технические, химические науки. – С. 303–309.Kos’ko A.N. Conceptual and mathematical model of the controlled biotechnical system of livestock facilities on the example of the system of weaned pigs infrared heating. Molodezh’ v nauke – 2016: sbornik materialov Mezhdunarodnoi konferentsii molodykh uchenykh, Minsk, 22–25 noyabrya 2016 g. [Youth in Science – 2016: a collection of materials of the International conference of young scientists (Minsk, November 22–25, 2016)]. Minsk, 2017, pt. 2, pp. 303–309 (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.