基于SOM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的豬病遠(yuǎn)程智能診斷算法研究

陳佳濤　陳鑫　王梅

摘 要：隨著生豬養(yǎng)殖規(guī)?；图s化的發(fā)展，豬病危害日益凸顯，嚴(yán)重制約了我國(guó)養(yǎng)豬業(yè)的發(fā)展。為了滿足生豬養(yǎng)殖場(chǎng)對(duì)獸醫(yī)資源的需求，本系統(tǒng)利用現(xiàn)代數(shù)字化信息技術(shù)，從專家人工診斷和基于SOM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的智能診斷兩種機(jī)制，為豬病診斷提供一種直觀、便捷的遠(yuǎn)程輔助診斷工具。

關(guān)鍵詞：養(yǎng)殖規(guī)模；豬病診斷；SOM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

文章編號(hào)：1004-7026（2018）13-0092-01 中國(guó)圖書分類號(hào)：TH165.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

1 引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們物質(zhì)需求的不斷增加，我國(guó)的養(yǎng)豬業(yè)獲得了持續(xù)穩(wěn)定的發(fā)展。但是豬病的危害日益嚴(yán)重，給我國(guó)的養(yǎng)豬業(yè)造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。隨著信息技術(shù)在動(dòng)物疫病的防控方面的發(fā)展，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為支撐的畜禽遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)為畜禽疾病診斷提供了一個(gè)新的研究方向。因此，結(jié)合畜禽養(yǎng)殖用戶的需求，建立一個(gè)智能化、數(shù)字化的獸醫(yī)遠(yuǎn)程交互診斷平臺(tái)刻不容緩。

2 系統(tǒng)診斷機(jī)制

2.1 專家人工診斷

用戶登錄系統(tǒng)，通過(guò)提示輸入豬群的發(fā)病情況（流行狀況、臨床和病理變化），上傳從種豬生產(chǎn)信息監(jiān)控系統(tǒng)中獲取的生豬實(shí)時(shí)圖片，生成豬病報(bào)告。專家通過(guò)登錄系統(tǒng)獲取豬病報(bào)告，對(duì)豬病進(jìn)行診斷并給出處方建議。

2.2 遠(yuǎn)程智能診斷

2.2.1 建立豬病信息數(shù)據(jù)庫(kù)

為保證豬病信息的準(zhǔn)確性，系統(tǒng)采用人工獲取的方式，廣泛地收集豬病診斷方面的資料，包括實(shí)體圖書、論文期刊等，從中挑選系統(tǒng)所需的知識(shí)整理成原始資料，然后將這些原始知識(shí)交由豬病專家進(jìn)行修改和完善。最終得到適合生豬場(chǎng)遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)應(yīng)用的知識(shí)，建立豬病信息數(shù)據(jù)庫(kù)[1]，其信息項(xiàng)目列表見(jiàn)表1。

2.2.2 基于SOM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的智能診斷模型

我們?cè)谙到y(tǒng)中使用SOM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷，它的特點(diǎn)是將相鄰關(guān)系強(qiáng)加在簇質(zhì)心上，互為鄰居的簇之間比非鄰居的簇之間更相關(guān)，這種聯(lián)系有利于聚類結(jié)果的解釋和可視化。

2.2.3 智能診斷步驟

系統(tǒng)的智能診斷方式采用基于SOM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)生豬病情診斷聚類模型，診斷步驟如下：

從數(shù)據(jù)庫(kù)中選取1 000組患病生豬的各項(xiàng)健康指標(biāo)數(shù)據(jù)以及各組對(duì)應(yīng)的病情診斷結(jié)果，對(duì)這1000組數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理。

用SOM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)每一組樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練學(xué)習(xí)，得到生豬病情診斷的訓(xùn)練集，以此作為診斷的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)，根據(jù)訓(xùn)練結(jié)果，主要提取出8大類常見(jiàn)生豬疾病，分別為營(yíng)養(yǎng)不良、消化不良、體溫異常、內(nèi)分泌異常、肺部感染、身體囊腫、心臟不適、炎癥[2]。

在訓(xùn)練數(shù)據(jù)過(guò)程中，我們分別進(jìn)行了步數(shù)為50、100、200、500、1 000的樣本數(shù)據(jù)訓(xùn)練。當(dāng)訓(xùn)練步數(shù)為500時(shí)，每個(gè)樣本就已經(jīng)被劃為一類，這種結(jié)果更加細(xì)化。當(dāng)訓(xùn)練步數(shù)為1 000時(shí)，同樣每個(gè)樣本被劃為一類，因此再提高訓(xùn)練步數(shù)毫無(wú)意義。

將待診斷的生豬相應(yīng)的各項(xiàng)健康指標(biāo)數(shù)據(jù)輸入到SOM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中。

若輸出神經(jīng)元在輸出層的位置與某標(biāo)準(zhǔn)病情樣本的位置相同，說(shuō)明待診斷生豬具有相應(yīng)的病情；若輸出神經(jīng)元在輸出層的位置介于很多標(biāo)準(zhǔn)病情之間，說(shuō)明這幾種標(biāo)準(zhǔn)病情都可能有，且各病情的程度由該位置與相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)病情樣本位置的歐拉距離決定。

3 結(jié)束語(yǔ)

養(yǎng)殖業(yè)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)將實(shí)現(xiàn)無(wú)人養(yǎng)殖，完全由系統(tǒng)自主決策，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化遠(yuǎn)程診斷與遠(yuǎn)程調(diào)控的全方面覆蓋。豬場(chǎng)遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)也會(huì)在這樣的環(huán)境下，朝著移動(dòng)、多樣、實(shí)時(shí)等方面進(jìn)一步發(fā)展，不斷推進(jìn)養(yǎng)殖業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]李盼玉.基于智能手機(jī)的豬病遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)，2015.

[2]徐峰.豬病診斷專家系統(tǒng)研究[D].中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)，2005.