閆麗++沈明霞+劉龍申 陸明洲

摘要：作為評(píng)價(jià)動(dòng)物福利條件最直接的證據(jù)，也是動(dòng)物行為學(xué)研究的核心內(nèi)容，行為是對(duì)豬的運(yùn)動(dòng)功能、高級(jí)中樞神經(jīng)功能和精神狀態(tài)的評(píng)估，能夠全面反映機(jī)體的整體狀態(tài)，通過(guò)行為能夠了解動(dòng)物的適應(yīng)性、生存所需要的條件及情感需求。選取母豬為主要研究對(duì)象，歸納分析母豬在發(fā)情、分娩、哺乳和疾病各階段所表現(xiàn)的活動(dòng)形式、身體姿勢(shì)、外表上可辨認(rèn)的變化以及發(fā)聲等行為特性，并針對(duì)這些行為，對(duì)目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)使用的包括電子測(cè)量、視頻、音頻等計(jì)算機(jī)自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)進(jìn)行綜述，進(jìn)一步提出對(duì)現(xiàn)有監(jiān)測(cè)技術(shù)的改進(jìn)建議，以期精準(zhǔn)掌握豬的行為習(xí)性，創(chuàng)造適于豬生長(zhǎng)的飼養(yǎng)環(huán)境，從而提高豬的生產(chǎn)性能。

關(guān)鍵詞：母豬行為；母性行為；異常行為；自動(dòng)監(jiān)測(cè)；監(jiān)測(cè)技術(shù)

中圖分類(lèi)號(hào)： S126；TP274文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號(hào)：1002-1302（2016）02-0022-04

目前，養(yǎng)殖戶(hù)利用現(xiàn)代技術(shù)測(cè)量如通風(fēng)率、溫度、濕度和有害氣體等畜舍參數(shù)已十分普遍[1-4]，但對(duì)畜舍中動(dòng)物行為的監(jiān)測(cè)與識(shí)別卻仍沒(méi)有滿(mǎn)意的技術(shù)。2013年比利時(shí)的 Berckmans 教授首次提出精準(zhǔn)動(dòng)物養(yǎng)殖（Precision Livestock Farming）的概念，即提供連續(xù)、實(shí)時(shí)、自動(dòng)的監(jiān)控和觀察，使養(yǎng)殖戶(hù)能夠監(jiān)測(cè)和控制動(dòng)物的健康和福利狀態(tài)[5]。2013年我國(guó)人均消耗豬肉40.65 kg[6]，豬作為人類(lèi)食物的重要來(lái)源，其健康關(guān)系著食品安全、人類(lèi)健康、環(huán)境污染和貿(mào)易壁壘等一系列問(wèn)題。豬和人類(lèi)一樣有感知、痛苦、恐懼等情感需求，作為表達(dá)感覺(jué)的肢體語(yǔ)言，行為表達(dá)著豬的喜怒哀樂(lè)、各種生理需求及欲望。豬經(jīng)過(guò)不斷馴化，常見(jiàn)的行為模式從野豬的二十幾種減少到家豬十余種，包括采食、排泄、群居、爭(zhēng)斗、性、母性、活動(dòng)與睡眠、探究、異常和后效行為等[7]。精確了解豬的行為可有效提高豬肉生產(chǎn)的質(zhì)量，其中對(duì)母豬行為的精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)尤為重要。本研究首先針對(duì)母豬各階段的行為特性進(jìn)行歸納與分析，針對(duì)其行為，對(duì)目前國(guó)內(nèi)外已經(jīng)使用的計(jì)算機(jī)自動(dòng)監(jiān)測(cè)識(shí)別技術(shù)進(jìn)行綜述。目的是能夠精準(zhǔn)掌握豬的行為習(xí)性，創(chuàng)造適于豬習(xí)性的飼養(yǎng)環(huán)境，提高豬的生產(chǎn)性能，從而獲得最佳的經(jīng)濟(jì)效益。

1豬的行為分類(lèi)

對(duì)于豬的行為研究源自于行為觀察，從文明狩獵階段起，人們通過(guò)觀察野豬的活動(dòng)規(guī)律來(lái)提高獲取獵獲的概率；隨著野豬家養(yǎng)，人們開(kāi)始有目的地觀察和掌握豬的生活周期和行為規(guī)律。豬的行為由活動(dòng)形式、發(fā)聲和身體姿勢(shì)，以及外表上可辨認(rèn)的變化組成。作為最主要的生產(chǎn)力，母豬擔(dān)負(fù)繁育仔豬的職能，母豬的行為及健康受到養(yǎng)殖戶(hù)和行為專(zhuān)家的重視，其中針對(duì)母豬的發(fā)情行為、分娩行為、母性行為開(kāi)展了一系列研究，監(jiān)測(cè)方法也由最初的人工觀察，向智能的電子測(cè)量、視頻監(jiān)測(cè)和聲音監(jiān)測(cè)發(fā)展。[LM]

1.1發(fā)情行為

豬的正常繁殖，首先取決于母豬能否正常發(fā)情，然后才能使其配種受孕。及時(shí)、正確地鑒別出母豬發(fā)情并適期配種是提高母豬受胎率的技術(shù)關(guān)鍵。當(dāng)母豬發(fā)情時(shí)，由于生理的一系列變化產(chǎn)生獨(dú)特的行為表現(xiàn)：（1）精神興奮不安，對(duì)周?chē)h(huán)境動(dòng)靜反應(yīng)敏感；（2）活動(dòng)量增加；（3）少食或不食；（4）發(fā)出哼哼聲。因此，監(jiān)測(cè)發(fā)情的方法包括監(jiān)測(cè)運(yùn)動(dòng)量變化、公豬試情法以及對(duì)飲食情況的監(jiān)測(cè)，而判定母豬的最佳配種時(shí)機(jī)則常采用背壓法。

1.1.1監(jiān)測(cè)運(yùn)動(dòng)量的變化發(fā)情期母豬的活動(dòng)量顯著增加，其中睡臥減少，站立和走動(dòng)次數(shù)明顯增多，常常伴有爬欄、跳圈等現(xiàn)象。人們常采用電子測(cè)量設(shè)備來(lái)計(jì)算運(yùn)動(dòng)量，其中最早使用的計(jì)量工具是計(jì)步器。計(jì)步器通過(guò)一個(gè)平衡錘的上下振動(dòng)使觸點(diǎn)出現(xiàn)通斷動(dòng)作的振動(dòng)傳感器來(lái)計(jì)數(shù)。利用豬運(yùn)動(dòng)時(shí)身體重心上下移動(dòng)的原理，計(jì)步器可以檢測(cè)行走步數(shù)和靜躺時(shí)間。計(jì)步器已應(yīng)用于歐洲的奶牛場(chǎng)，每頭牛都配有計(jì)步器，用于記錄牛運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)度和運(yùn)動(dòng)量，了解奶牛的健康狀況。1941年Altmann將計(jì)步器佩戴在母豬軀干上，用于檢測(cè)母豬發(fā)情，試驗(yàn)表明在發(fā)情期的1～3 d里，其活動(dòng)量是平常的2倍[8]。

近年來(lái)，人們多利用紅外線、加速度計(jì)、RFID技術(shù)來(lái)提高對(duì)母豬發(fā)情檢測(cè)的識(shí)別率。針對(duì)生活在限位欄的母豬，在豬肩部上方50 cm（距離地面1.6 m）處安裝紅外探測(cè)器，母豬站立即進(jìn)入紅外探測(cè)器的感應(yīng)范圍（0.65 m×1 m），站立狀態(tài)下發(fā)生的運(yùn)動(dòng)行為會(huì)引起位置變化，基于紅外探測(cè)器的熱電原理，探測(cè)器檢測(cè)到母豬身體發(fā)出的熱輻射的溫度不同，最終引起探測(cè)器輸出信號(hào)——電壓值的變化，F(xiàn)reson等將平均電壓值記為母豬的日運(yùn)動(dòng)量，監(jiān)測(cè)發(fā)情的正確率達(dá)到 80.5%[9]。對(duì)于檢測(cè)站立或者躺臥、靠近或是遠(yuǎn)離等行為趨勢(shì)的識(shí)別，紅外探測(cè)器具有安裝簡(jiǎn)單、可靠性高、對(duì)被測(cè)動(dòng)物無(wú)干擾的優(yōu)點(diǎn)，但對(duì)于運(yùn)動(dòng)行為的強(qiáng)度卻無(wú)法細(xì)致區(qū)分。

加速度傳感器是測(cè)量加速力的電子設(shè)備，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生規(guī)律性的振動(dòng)，單軸加速度計(jì)可以檢測(cè)振動(dòng)的過(guò)零點(diǎn)，從而計(jì)算出所走的步數(shù)或跑步的步數(shù)，用于制造MEMS計(jì)步器。Bressers利用一個(gè)含單軸加速度傳感器的頸圈來(lái)記錄母豬的行為，以平均幅值及超過(guò)限定閾值的信號(hào)數(shù)量作為參數(shù)計(jì)算運(yùn)動(dòng)量[10]，研究表明，母豬發(fā)情期間的加速度變化量顯著增加，當(dāng)加速度閾值設(shè)定為10 m/s2，統(tǒng)計(jì)運(yùn)動(dòng)量比發(fā)情前一天高10倍[11]。對(duì)比紅外探測(cè)器和單軸加速度傳感器在母豬發(fā)情檢測(cè)的正確識(shí)別率分別為72%和53%[12]。

為了更好地區(qū)分運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度、識(shí)別母豬的姿態(tài)，2007年Cornou等首次將3軸加速度傳感器（分別指向水平方向的x、y軸和豎直方向z軸）應(yīng)用于母豬運(yùn)動(dòng)量的統(tǒng)計(jì)計(jì)算中，根據(jù)運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)度將母豬行為分為運(yùn)動(dòng)和靜止2類(lèi)，其中側(cè)躺和臥躺組成了靜止休息類(lèi)，而運(yùn)動(dòng)類(lèi)則包括高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)如采食、走動(dòng)行為和中等強(qiáng)度的站立、趴臥行為。利用x、y、z軸及其合成加速度4個(gè)數(shù)值來(lái)區(qū)分這2類(lèi)行為，準(zhǔn)確率分別為96%和100%[13]。應(yīng)用RFID射頻技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)豬群中單個(gè)個(gè)體的識(shí)別，Naas利用RFID讀卡器和動(dòng)物耳標(biāo)，實(shí)現(xiàn)對(duì)群養(yǎng)母豬發(fā)情個(gè)體的自動(dòng)標(biāo)識(shí)和檢測(cè)[14]。

1.1.2公豬試情法采用公豬試情是養(yǎng)豬場(chǎng)內(nèi)最經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的人工查情方法。母豬在試情公豬前出現(xiàn)尋找、靠近公豬、鼻-鼻接觸、靜立反射（back pressure test或呆立反應(yīng)）等特征是確立母豬是否發(fā)情的行為表現(xiàn)。但人工查情方法工作量繁重，判定結(jié)果易受主觀因素干擾，因此國(guó)外養(yǎng)殖場(chǎng)多采用2種方式來(lái)計(jì)算母豬特征行為出現(xiàn)的頻率和時(shí)長(zhǎng)，以此自動(dòng)監(jiān)測(cè)母豬探視公豬欄的感知行為。方式一，利用“接觸窗”，觀察母豬與公豬發(fā)生鼻-鼻接觸等親近行為。Houwers等在“接觸窗”內(nèi)安裝感應(yīng)裝置用于統(tǒng)計(jì)母豬的訪問(wèn)頻率，數(shù)據(jù)顯示在發(fā)情期母豬的訪問(wèn)頻率不斷增加最終達(dá)到峰值[15]；Korthals觀測(cè)了7 397頭母豬的日常滯留時(shí)長(zhǎng)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)服從92 s/d的Poisson分布，其閾值為10 min/d，發(fā)情檢測(cè)的識(shí)別度為 76.4%[16]；Blair等設(shè)置滯留時(shí)長(zhǎng)閾值為4.43 min/d，識(shí)別率達(dá)到100%[17]。方式二，建立1個(gè)通往公豬欄的專(zhuān)用通道作為特定檢測(cè)區(qū)域，在通道中安裝感應(yīng)器或視頻監(jiān)控裝置，計(jì)算行為感知指數(shù)。行為感知指數(shù)（boar visiting index，BVI）由頻率f和時(shí)長(zhǎng)d組成，則有：

[JZ（]BVI=rf×f+rd×d。[JZ）][JY]（1）

式中：rf、rd為頻率和時(shí)長(zhǎng)的相關(guān)系數(shù)。Ostersen等將RFID 讀寫(xiě)器安裝在接觸窗口內(nèi)，記錄通過(guò)接觸窗口親近公豬的母豬耳標(biāo)值及親近行為開(kāi)始、結(jié)束時(shí)間，用于計(jì)算BVI[18]。Bressers 等分別用時(shí)長(zhǎng)d和BVI為特征的識(shí)別率為93%和96%[19]。

1.1.3監(jiān)測(cè)飲食母豬在發(fā)情期血液中雌激素水平增加導(dǎo)致食物攝入量減少，出現(xiàn)食欲不振的現(xiàn)象，因此監(jiān)測(cè)食物的攝取量變化是識(shí)別母豬發(fā)情的方法之一?？赏ㄟ^(guò)監(jiān)測(cè)電子飼喂系統(tǒng)或觀察母豬采食時(shí)間的運(yùn)動(dòng)量變化來(lái)了解母豬的食物攝取量的變化。母豬電子飼喂系統(tǒng)（electronic sow feeders，ESF）利用控制中心的科學(xué)運(yùn)算實(shí)現(xiàn)對(duì)多臺(tái)飼喂器終端精確投飼管理。ESF通過(guò)RFID對(duì)進(jìn)食的豬進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別，記錄進(jìn)食量和進(jìn)食時(shí)長(zhǎng)并自動(dòng)測(cè)量母豬的日增質(zhì)量情況，通過(guò)ESF可發(fā)現(xiàn)處于發(fā)情期而采食異常的豬。Cornou等通過(guò)ESF觀察母豬交配后第18天至第22天的采食情況，發(fā)情預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確率為79%[20]。而劉龍申利用三軸加速度合成值觀察母豬的日常運(yùn)動(dòng)量，運(yùn)動(dòng)量曲線具有周期性且呈現(xiàn)2個(gè)波峰，分別對(duì)應(yīng)著每日的采食時(shí)間[21]。發(fā)情期母豬的運(yùn)動(dòng)頻率明顯增加，而飲食時(shí)間的運(yùn)動(dòng)量減少，也說(shuō)明母豬發(fā)情期食欲不振。

1.2母性行為

母性行為包括分娩、哺乳以及產(chǎn)前的筑窩和產(chǎn)后舔凈仔畜等一系列行為。良好的母性行為對(duì)子代的成活和生長(zhǎng)非常重要。當(dāng)今種豬育種目標(biāo)主要是提高生長(zhǎng)率、瘦肉率及增加產(chǎn)仔數(shù)等經(jīng)濟(jì)性狀，但過(guò)于注重經(jīng)濟(jì)性狀的選擇，會(huì)導(dǎo)致母豬產(chǎn)仔數(shù)與仔豬死亡率同步上升的負(fù)效應(yīng)。特別是在大型現(xiàn)代化養(yǎng)殖企業(yè)中，在非人為干涉條件下母豬能否很好地哺育后代特別重要，此時(shí)，母豬母性能力對(duì)仔豬在哺乳期的存活率和日增質(zhì)量具有非常重要的影響。

1.2.1分娩行為相比歐洲國(guó)家新生仔豬的的死亡率僅為9%，而我國(guó)高達(dá)17%～30%[22-23]，因而對(duì)母豬分娩行為的自動(dòng)監(jiān)測(cè)廣受關(guān)注，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)分娩時(shí)間、監(jiān)控分娩行為，及時(shí)發(fā)現(xiàn)新生仔豬，有助于仔豬接生、避免因疏忽造成仔豬死亡。母豬分娩前常伴有銜草筑窩、躁動(dòng)不安、食欲減退等行為。Oliviero等利用地毯式壓力傳感器監(jiān)測(cè)母豬筑窩所表現(xiàn)的刨地、拱地等行為，利用光電傳感器計(jì)算筑窩行為導(dǎo)致的運(yùn)動(dòng)增量，以此作為參數(shù)來(lái)綜合預(yù)測(cè)分娩時(shí)間[24]；Cornou等采用三軸加速度傳感器結(jié)合多線程卡爾曼濾波方法進(jìn)行行為分類(lèi)，通過(guò)動(dòng)態(tài)線性模型預(yù)測(cè)分娩時(shí)間，準(zhǔn)確率達(dá)到89%[25]。劉龍申等同樣采用三軸加速度傳感器，利用K-均值聚類(lèi)識(shí)別產(chǎn)前的筑窩行為，建立二值Logistic回歸的分娩預(yù)測(cè)模型，平均預(yù)測(cè)誤差為2.17 h[26]。同時(shí)，對(duì)于新生仔豬的自動(dòng)監(jiān)測(cè)可用于計(jì)算母豬的實(shí)際分娩時(shí)間。Labrecque等在分娩限位欄內(nèi)仔豬活動(dòng)區(qū)域設(shè)置熱紅外傳感器，監(jiān)測(cè)新生仔豬的出現(xiàn)，并及時(shí)通知飼養(yǎng)員[27]。劉龍申等提出結(jié)合顏色和面積等圖像特征的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)監(jiān)測(cè)方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)第1頭新生仔豬的圖像識(shí)別算法，識(shí)別率達(dá)到100%[28]。

1.2.2哺乳行為哺乳期母仔之間彼此交流和認(rèn)知主要通過(guò)聲音來(lái)進(jìn)行，仔豬在出生后2 h通過(guò)母豬發(fā)聲的振幅和頻率來(lái)辨別自己的母親。仔豬出生的最初幾周，母豬多表現(xiàn)為主動(dòng)授乳的側(cè)臥姿，并發(fā)出“呼叫看護(hù)聲”來(lái)吸引仔豬，直到最后一頭仔豬到達(dá)乳頭，母豬叫聲才轉(zhuǎn)換成“哼哼呼?！狈湃槁?，以此方式來(lái)建立仔豬的采食模式；放乳聲是由1個(gè)低頻范圍內(nèi)不同頻率的無(wú)調(diào)的、嘈雜的聲音組成[29]，聲音的發(fā)出與母乳的排出之間存在固定的聯(lián)系，哺乳母豬最初以1次/s平緩的頻率哼叫，隨后頻率急劇加快至 3次/s，持續(xù)15～25 s之后頻率逐漸下降直到哼叫消失，此時(shí)哺乳過(guò)程結(jié)束[30]。

1.3異常行為

動(dòng)物行為可在某種程度上緩解環(huán)境變化給個(gè)體造成的心理及生理的壓力。當(dāng)環(huán)境改變超出一定限度，動(dòng)物無(wú)法適應(yīng)這一環(huán)境時(shí)，其行為常常會(huì)表現(xiàn)出異常。因此，異常行為的表達(dá)是環(huán)境“不適癥”在行為學(xué)上的體現(xiàn)。

1.3.1行為規(guī)癖隨著養(yǎng)殖規(guī)模化，為了減少擠壓仔豬的致死概率，后備母豬和分娩母豬生活在限位欄中，然而，限制環(huán)境里的母豬經(jīng)常面臨環(huán)境刺激貧瘠的情況，自然行為表達(dá)被嚴(yán)重抑制，出現(xiàn)了行為規(guī)癖等心理問(wèn)題。例如，分娩前的蹄刨地、嘴拱地等表現(xiàn)，限飼造成的啃欄、啃槽以及無(wú)食咀嚼等異常行為。行為規(guī)癖的出現(xiàn)常伴隨著心理挫折和心理應(yīng)激過(guò)程，與母豬試圖逃出所處環(huán)境而不能成功所帶來(lái)的心理厭惡有關(guān)[31]。Bao等利用瞳孔對(duì)光反射技術(shù)觀察母豬在慢性應(yīng)激下瞳孔的壓力反應(yīng)，并將瞳孔收縮時(shí)間（PLRT）作為衡量母豬心里沮喪狀態(tài)的指標(biāo)[32]。

同時(shí)，行為規(guī)癖也會(huì)引起下丘腦后側(cè)面積及觀察擴(kuò)散的減少、殺傷細(xì)胞的細(xì)胞毒性減少，導(dǎo)致免疫力低下，從而引起其他生理疾病。疾病是在一定病因下，身體自穩(wěn)調(diào)節(jié)紊亂而發(fā)生異常生命活動(dòng)的過(guò)程，從而誘發(fā)一系列代謝、功能、結(jié)構(gòu)的變化，表現(xiàn)為癥狀、體征和行為的異常。

1.3.2疾病診斷異常行為可用于進(jìn)行環(huán)境調(diào)節(jié)預(yù)警或者及時(shí)發(fā)現(xiàn)動(dòng)物疾病。適宜的環(huán)境是豬健康的基本保障，Shao等利用紅外攝像頭監(jiān)測(cè)群養(yǎng)仔豬的圖像，使用最小歐幾里德距離計(jì)算豬群緊密程度評(píng)定豬舍溫度的舒適度，從而進(jìn)行溫度調(diào)控。若因環(huán)境異?；蜃陨砻庖吡Φ拖?，豬一旦生病，即長(zhǎng)期處于病情應(yīng)激狀態(tài)，胃腸道功能會(huì)發(fā)生變化，出現(xiàn)食量下降甚至不食的現(xiàn)象[33]。Kruse等研究了哺乳期母豬的飲水情況，發(fā)現(xiàn)在健康和患病期豬的飲水次數(shù)及飲水量存在顯著差異，用于識(shí)別患病母豬；而其消化系統(tǒng)的消化酶分泌不足也會(huì)導(dǎo)致腹瀉問(wèn)題[34]。朱偉興等利用安裝于豬舍排泄區(qū)的嵌入式監(jiān)控設(shè)備對(duì)群養(yǎng)豬的排泄行為進(jìn)行24 h監(jiān)控，對(duì)每天排泄次數(shù)異常的豬認(rèn)為是疑似病豬，病豬檢測(cè)正確率為 78.38%[35-36]。與呼吸道有關(guān)的疾病是豬的常見(jiàn)、多發(fā)疾病，常伴有呼吸困難、咳嗽等癥狀。紀(jì)濱等利用Matlab對(duì)視頻中豬的脊腹線波動(dòng)進(jìn)行分析來(lái)判斷豬呼吸急促癥狀，脊腹線的識(shí)別精度高于85%，且其波動(dòng)頻率與豬的人工呼吸急促癥狀估分值呈線性正相關(guān)[37]；Ferrari等通過(guò)臨床檢查篩選染病豬并采集其咳嗽聲，發(fā)現(xiàn)染病豬咳嗽音頻的標(biāo)準(zhǔn)化壓力均方差、峰值頻率均值、咳嗽持續(xù)時(shí)間及咳嗽頻率都異于健康豬[38]。對(duì)于豬的此類(lèi)疾病及時(shí)發(fā)現(xiàn)、盡早隔離，可有效避免群體傳染和大量死亡，減少疫病傳播產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)損失。

總之，對(duì)豬尤其是母豬行為的觀察方法已由人工觀察向電子測(cè)量、視頻監(jiān)測(cè)和聲音監(jiān)測(cè)方向發(fā)展，其中數(shù)字圖像處理技術(shù)通過(guò)對(duì)豬姿態(tài)、輪廓數(shù)據(jù)的計(jì)算，輔以運(yùn)動(dòng)的行為參數(shù)，用于判定豬形體姿態(tài)和行為趨勢(shì)，該方法實(shí)時(shí)、客觀，但易受到養(yǎng)殖場(chǎng)光照條件、視角及遮擋影響。為了更加精細(xì)、定量地研究豬的特定行為及其體征，引入低成本、高性能的電子測(cè)量設(shè)備，監(jiān)測(cè)行為的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)來(lái)區(qū)分站立、躺臥，靠近或者遠(yuǎn)離，通過(guò)運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的強(qiáng)弱區(qū)分靜止、小幅度運(yùn)動(dòng)和大幅度運(yùn)動(dòng)，以此計(jì)算運(yùn)動(dòng)量，應(yīng)用于判定母豬的發(fā)情及分娩行為。如今，電子監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)大致分為接觸式和非接觸式2種，接觸式節(jié)點(diǎn)以較合理的方式固定到豬軀體上，獲得更加精準(zhǔn)的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，行為種類(lèi)的劃分也更加細(xì)致。然而，在高溫、高濕、高碰撞的養(yǎng)殖環(huán)境下，此類(lèi)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)穩(wěn)定性、電池續(xù)航尚需改進(jìn)。聲音作為行為的重要特征之一，其識(shí)別有助于輔助圖像識(shí)別法和電子測(cè)量法進(jìn)一步明確豬的生理狀況，同時(shí)，聲音作為家畜種群內(nèi)交流的“語(yǔ)言”，母豬的哺乳叫聲有助于構(gòu)建仔豬的采食模式。由于聲音分析對(duì)音頻質(zhì)量要求高，因此，降低圈養(yǎng)母豬叫聲間的相互干擾及環(huán)境噪聲的影響將是后續(xù)研究中需要解決的問(wèn)題。

2展望

[JP3]綜上，對(duì)于豬行為的研究，國(guó)內(nèi)外動(dòng)物學(xué)家和信息處理專(zhuān)家已經(jīng)取得了相關(guān)的研究成果，但仍存在以下尚待解決的問(wèn)題。

2.1電子測(cè)量節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)問(wèn)題

目前實(shí)際使用的行為數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)受佩戴方式、碰撞打斗等因素干擾，數(shù)據(jù)出現(xiàn)偏移、抖動(dòng)及噪聲，需進(jìn)一步改進(jìn)數(shù)據(jù)校正和去噪算法實(shí)現(xiàn)對(duì)行為數(shù)據(jù)的預(yù)處理；且接觸式節(jié)點(diǎn)需固定在豬身體上，不便對(duì)芯片及電池進(jìn)行維護(hù)操作，因此，必須研制工業(yè)級(jí)、輕型、低功耗的傳感器芯片以及微型、高容量的電池，確保電子測(cè)量節(jié)點(diǎn)長(zhǎng)時(shí)間、穩(wěn)定的使用。

2.2環(huán)境因素對(duì)視頻、音頻監(jiān)測(cè)的影響

僅從畜牧信息的無(wú)損監(jiān)測(cè)角度而言，圖像處理技術(shù)和聲音分析技術(shù)以無(wú)接觸方式記錄豬的行為信息，對(duì)豬活動(dòng)無(wú)任何影響。但是機(jī)器視覺(jué)技術(shù)受養(yǎng)殖場(chǎng)光照、攝像機(jī)視距等條件影響較大，且圖像中柵欄阻擋的去除，粘連圖像的分割，豬個(gè)體識(shí)別與跟蹤，及視頻圖像的壓縮、感知、傳輸?shù)葐?wèn)題是后續(xù)研究的重點(diǎn)。聲音分析對(duì)音頻質(zhì)量提出較高的要求，去除碰撞柵欄、食槽的環(huán)境噪聲影響，有效降低群養(yǎng)母豬聲音的相互干擾，并研究母豬某類(lèi)發(fā)聲的共性特征，是研究人員尚需解決的難題。

3結(jié)語(yǔ)

本研究著重闡述了母豬發(fā)情、分娩、哺乳各階段的行為特性及其異常行為表現(xiàn)，結(jié)合其行為特點(diǎn)，歸納和分析了現(xiàn)有的智能監(jiān)測(cè)方法，進(jìn)一步提出對(duì)現(xiàn)有監(jiān)測(cè)技術(shù)的改進(jìn)建議，為養(yǎng)殖人員掌握豬的行為習(xí)性，發(fā)現(xiàn)異常表現(xiàn)提供更加便捷的工具，以提高豬的生產(chǎn)性能。

[HS2][HT8.5H]參考文獻(xiàn)：[HT8.SS]

[1][ZK（#]Chen L D，Lim T T，Jin Y M，et al.Ventilation rate measurements at a mechanically-ventilated pig finishing quad barn[J]. Biosystems Engineering，2014，121（18）：96-104.

[2]Barbari M，Conti L.Use of different cooling systems by pregnant sows in experimental pen[J]. Biosystems Engineering，2009，103（2）：239-244.

[3]Bloemhof S，Waaij E H，Merks J W M，et al. Sow line differences in heat stress tolerance expressed in reproductive performance traits[J]. Journal of Animal Science，2008，86（12）：3330-3337.

[4]James K M，Blunden J，Rumsey I C，et al. Characterizing ammonia emissions from a commercial mechanically ventilated swine finishing facility and an anaerobic waste lagoon in North Carolina[J]. Atmospheric Pollution Research，2012，3（3）：279-288.

[5]Berckmans D. Precision livestock farming as a tool to improve the welfare and health of farm animals[C]. China，Chongqing：International Symposium on Animal Environment and Welfare，2013：206-214.

[6]朱增勇. 未來(lái)5年中國(guó)豬肉市場(chǎng)形勢(shì)展望[J]. 農(nóng)業(yè)展望，2014（8）：18-21.

[7]Marchant-Forde J N. The welfare of pigs[M]. Dordrecht，the Netherlands：Springer，2009.

[8]Altmann M. Interrelations of the sex cycle and the behavior of the sow[J]. Journal of Comparative Psychology，1941，31：481-498.

[9]Freson L，Godrie S，Bos N，et al. Validation of an infra-red sensor for oestrus detection of individually housed sows [J]. Computers and Electronics in Agriculture，1998，20 （1）：21-29.

[10][ZK（#]Bressers H P M. Monitoring individual sows in group-housing：possibilities for automation[M]. Rappoort Instituut voor Veeteeltkundig Onderzoek ‘Schoonoord ，1993.

[11]Geers R，Janssens S，Spoorenberg S，et al. Automated oestrus detection of sows with sensors for body temperature and physical activity[C]. Japan，Kobe，：Proceedings of ARBIP95，1995.

[12]Serlet S. Optimalisatie van bronstdetectie bij zeugen[D]. 2004.

[13]Cornou C，Lundbye-Christensen S. Classifying sows activity types from acceleration patterns：application of a multi-process Kalman filter[J]. Applied Animal Behaviour Science，2008，111：262-273.

[14]Naas I. Applications of mechatronics to animal production[C]. USA，Chicago：the Club of Bologna meeting，2002.

[15]Houwers H W J，Unshelm J，Putten G，et al. Locality registration as a way of heat detection in an integrated group housing system for pigs[C]. Sweden，Skara：Proceedings of the International Congress on Applied Ethology in Farm Animals，1988：44-50.

[16]Korthals R L. The effectiveness of using electronic identification for the identification of estrus in swine[C]. Toronto，Canada：ASAE CSAE SCGR Annual International Meeting，1999.

[17]Blair R M，Nichols D A，Davis D L. Electronic animal identification for controlling feed delivery and detecting estrus in gilts and sows in outside pens[J]. Journal of Animal Science，1994，72（4）：891-898.

[18]Ostersen T，Cornou C，Kristensen A R. Detecting oestrus by monitoring sows visits to a boar[J]. Computers and Electronics in Agriculture，2010，74（1）：51-58.

[19]Bressers H P M，Te-Brake J H A，Noordhuizen J P T M. Oestrus detection in group-housed sows by analysis of data on visits to the boar[J]. Applied Animal Behaviour Science，1991，31（3/4）：183-193.

[20]Cornou C，Vinther J，Kristensen A R. Automatic detection of oestrus and health disorders using data from electronic sow feeders[J]. Livestock Science，2008，118（3）：262-271.

[21]劉龍申. 母豬行為體征實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究與實(shí)現(xiàn)[D]. 南京：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)，2013.

[22]高婭俊，李保明，李明麗，等. 舍溫對(duì)母豬行為與仔豬保溫箱利用率的影響[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2011，27（12）：191-194.

[23]顧招兵，李明麗，高婭俊，等. 自由式分娩豬欄設(shè)計(jì)及應(yīng)用效果[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2011，27（增刊2）：40-44.

[24]Oliviero C，Pastell M，Heinonen M，et al. Using movement sensors to detect the onset of farrowing[J]. Biosystems Engineering，2008，100（2）：281-285.

[25]Cornou C，Lundbye-Christensen S. Modeling of sows diurnal activity pattern and detection of parturition using acceleration measurements[J]. Computers and Electronics in Agriculture，2012，80（1）：97-104.

[26]劉龍申，沈明霞，姚文，等.基于加速度傳感器的母豬產(chǎn)前行為特征采集與分析[J]. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2013，44（3）：191-196.

[27]Labrecque S，Labrecque R，Labrecque G. Birth monitoring system for piglets：US，2008/0266115 A1[P]. 2008-10-30.

[28]劉龍申，沈明霞，柏廣宇，等.基于機(jī)器視覺(jué)的母豬分娩檢測(cè)方法研究[J]. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2014，45（3）：237-242.

[29]Rogerio G T，da Cunha. As good as it sounds：understanding piggish[J]. Pig progress. 2006，22（8）：13-15.

[30]Gill J C，Thomson W. Observations on the behaviour of suckling pigs[J]. The British Journal of Animal Behaviour，1956，4（2）：46-51.

[31]崔衛(wèi)國(guó)，包軍. 動(dòng)物的行為規(guī)癖與動(dòng)物福利[J]. 中國(guó)畜牧獸醫(yī)，2004，31（6）：3-5.

[32]Bao J，Li X，Lü F L，et al.Prolonged latency of pupillary light reflex in confined sows：Possible stress-related symptom？[J]. Journal of Veterinary Behavior：Clinical Applications and Research，2013，8（6）：475-478.

[33]Shao B，Xin H W. A real-time computer vision assessment and control of thermal comfort for group-housed pigs[J]. Computers and Electronics in Agriculture，2008，62（1）：15-21.

[34]Kruse S，Traulsen I，Salau J，et al. A note on using wavelet analysis for disease detection in lactating sows[J]. Computers and Electronics in Agriculture，2011，77（1）：105-109.

[35]朱偉興，浦雪峰，李新城，等. 基于行為監(jiān)測(cè)的疑似病豬自動(dòng)化識(shí)別系統(tǒng)[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2010，26（1）：188-192.

[36]浦雪峰，朱偉興，陸晨芳. 基于對(duì)稱(chēng)像素塊識(shí)別的病豬行為監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[J]. 計(jì)算機(jī)工程，2009，35（21）：250-252.

[37]紀(jì)濱，朱偉興，劉波，等. 基于脊腹線波動(dòng)的豬呼吸急促癥狀視頻分析[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2011，27（1）：191-195.

[38]Ferrari S，Silva M，Guarino M，et al. Cough sound analysis to identify respiratory infection in pigs[J]. Computers and Electronics in Agriculture，2008，64（2）：318-325.