基于精準(zhǔn)養(yǎng)殖提升肉羊生產(chǎn)效益及福利化水平研究進(jìn)展

張麗娜 武佩 宣傳忠

摘要：以內(nèi)蒙古地區(qū)肉羊生產(chǎn)為例，綜述基于精準(zhǔn)養(yǎng)殖降低飼養(yǎng)員勞動(dòng)強(qiáng)度、提升肉羊生產(chǎn)效益及福利化水平的相關(guān)研究。闡述精準(zhǔn)養(yǎng)羊的概念，列舉基于智能信息感知的羊只精準(zhǔn)養(yǎng)殖中的身份識(shí)別、體質(zhì)量監(jiān)測、形態(tài)評(píng)價(jià)、行為分析、健康監(jiān)測及環(huán)境監(jiān)控方面的研究，討論精準(zhǔn)養(yǎng)羊?qū)μ嵘庋蛏a(chǎn)效益和福利化水平的優(yōu)勢，并總結(jié)內(nèi)蒙古地區(qū)精準(zhǔn)養(yǎng)羊中存在的問題及未來研究的方向。

關(guān)鍵詞：肉羊;精準(zhǔn)養(yǎng)殖;生產(chǎn)效益;福利化水平;監(jiān)測管理;研究進(jìn)展

中圖分類號(hào)： S826.9+2? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A? 文章編號(hào)：1002-1302（2019）12-0043-05

內(nèi)蒙古及周邊西部地區(qū)是我國養(yǎng)羊業(yè)的主產(chǎn)區(qū)，養(yǎng)羊方式主要以放牧式、放牧兼舍飼式（養(yǎng)殖小區(qū)）及全舍飼式存在。傳統(tǒng)的放牧飼養(yǎng)方式致使草原大面積退化、資源浪費(fèi)，且養(yǎng)殖效益低。近年來，為了恢復(fù)草原生態(tài)平衡及實(shí)現(xiàn)草地資源可持續(xù)利用，內(nèi)蒙古及西部地區(qū)實(shí)行“禁牧、休牧、輪牧”政策，提倡糧改飼，國家也對實(shí)行舍飼圈養(yǎng)給予糧食和資金補(bǔ)助，因此利用農(nóng)業(yè)資源發(fā)展畜牧業(yè)，實(shí)施集約化設(shè)施養(yǎng)羊成為自治區(qū)及西部地區(qū)養(yǎng)羊業(yè)的發(fā)展趨勢[1]。但在規(guī)?；O(shè)施圈養(yǎng)條件下，羊的飼養(yǎng)密度大、活動(dòng)范圍受限、環(huán)境調(diào)控不到位等，抑制了羊只放牧?xí)r的很多行為表現(xiàn)，給羊只的生理與心理健康造成了嚴(yán)重影響[2-3];人工、飼料、糞污處理等成本，對養(yǎng)殖效益提出挑戰(zhàn);食品安全問題及綠色貿(mào)易壁壘事件的頻發(fā)，對養(yǎng)羊管理方式提出更高的要求。同時(shí)，提升人口的健康素質(zhì)、營養(yǎng)素質(zhì)，提高動(dòng)物性食品的人均占有率，實(shí)現(xiàn)人與資源、人與動(dòng)物的良性互動(dòng)，發(fā)展高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效、安全、生態(tài)的生產(chǎn)方式，促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展，成為集約化養(yǎng)羊業(yè)的必然趨勢，因此以健康為導(dǎo)向的舍飼精準(zhǔn)養(yǎng)羊成為關(guān)注的焦點(diǎn)。

1 精準(zhǔn)養(yǎng)羊

精準(zhǔn)畜牧（precision livestock farming，PLF）主要指利用信息技術(shù)對現(xiàn)代畜牧業(yè)進(jìn)行精細(xì)的管理，它被定義為使用過程工程的技術(shù)對動(dòng)物進(jìn)行管理[4]。它同時(shí)也被認(rèn)為是依賴于自動(dòng)監(jiān)測動(dòng)物相關(guān)生理過程的一套整合管理系統(tǒng)，是研究以信息技術(shù)為核心的高新技術(shù)在畜牧業(yè)應(yīng)用中的一個(gè)專門領(lǐng)域，代表著畜牧業(yè)未來的發(fā)展方向[5]。羊?qū)倬珳?zhǔn)畜牧養(yǎng)殖中的大型動(dòng)物，其經(jīng)濟(jì)價(jià)值高，與人類營養(yǎng)、健康關(guān)系密切，是精準(zhǔn)畜牧研究的重點(diǎn)領(lǐng)域之一[6]。

精準(zhǔn)養(yǎng)羊（precision sheep management，PSM）中將羊作為個(gè)體或小群體進(jìn)行管理，而非以群體方式進(jìn)行管理[7]。利用各種傳感器持續(xù)地獲取羊只個(gè)體各時(shí)段信息，如體溫、體質(zhì)量、行為（站立、趴臥）、飲食（飲水、進(jìn)食）、情緒、環(huán)境參數(shù)等指標(biāo)，應(yīng)用個(gè)體自動(dòng)識(shí)別技術(shù)（如射頻識(shí)別）、大數(shù)據(jù)技術(shù)、專家決策技術(shù)等對個(gè)體進(jìn)行生長評(píng)估、營養(yǎng)水平評(píng)估、情緒預(yù)測、疾病診斷等，實(shí)現(xiàn)高效率、低成本、福利化的現(xiàn)代生態(tài)養(yǎng)羊。

目前，精準(zhǔn)養(yǎng)殖在豬、牛的研究中用于疾病的早期預(yù)防、生產(chǎn)性能的評(píng)估、日糧的精準(zhǔn)控制、行為的實(shí)時(shí)監(jiān)測、環(huán)境的控制等，但是，在羊的領(lǐng)域相應(yīng)的研究還處在初級(jí)階段，雖然在發(fā)聲、圖像方面已經(jīng)有一些探索，但是離應(yīng)用這些技術(shù)在舍飼養(yǎng)羊中進(jìn)行監(jiān)測和管理還有一段距離。隨著勞動(dòng)力成本的成倍提高，及信息新技術(shù)的豐富和普及，精準(zhǔn)養(yǎng)羊?qū)②A得更為廣闊的發(fā)展空間。

2 精準(zhǔn)養(yǎng)羊研究現(xiàn)狀

羊是哺乳綱偶蹄目家畜。肉羊體型較胖，身體豐滿，體毛綿密，頭短，具有很強(qiáng)的群居行為，通過頭羊和群體內(nèi)的優(yōu)勝序列維系群體成員之間的活動(dòng)。肉用羊喜歡溫暖、濕潤、全年溫差較小的氣候。羊的嗅覺比視覺和聽覺靈敏，靠嗅覺辨別飲水的清潔度，拒絕飲用污水、臟水。肉羊體型較大，運(yùn)動(dòng)空間廣、關(guān)節(jié)多，相較于其他大型動(dòng)物，更加柔韌靈活，體姿多變，并伴有與心理相關(guān)的高級(jí)行為?；谘虻奶匦?，國內(nèi)外學(xué)者以精準(zhǔn)養(yǎng)殖、提升羊只福利為目標(biāo)，開展了多方面的研究。

2.1 羊只個(gè)體身份識(shí)別技術(shù)與體質(zhì)量監(jiān)測

羊只身份的自動(dòng)識(shí)別是精準(zhǔn)養(yǎng)羊中重要的組成部分，是信息采集、分析、決策自動(dòng)化的技術(shù)關(guān)鍵之一。目前，羊只個(gè)體身份識(shí)別的主要方法包括基于生物特征信息的身份識(shí)別和基于承載羊只個(gè)體信息的耳標(biāo)身份識(shí)別[8-10]，各種識(shí)別方法的特點(diǎn)見表1。

對活體羊而言，基于生物特征信息的身份識(shí)別特征圖像獲取較難，且單一的生物特征受各種因素的限制，很難滿足羊只個(gè)體識(shí)別實(shí)際應(yīng)用的需求，且成本高。射頻識(shí)別（radio-frequency identification，RFID）技術(shù)成熟，廣泛應(yīng)用于肉品溯源、畜牧管理等方面，將RFID技術(shù)、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）技術(shù)和3G技術(shù)融合，能方便地建立基于物聯(lián)網(wǎng)的肉羊管理平臺(tái)。

羊只增質(zhì)量是育肥羊飼養(yǎng)的直接目標(biāo)，而體質(zhì)量一般是在早晨空腹進(jìn)行，用臺(tái)秤或磅秤測得其質(zhì)量，將羊蹄綁起來，然后放在秤上稱;或抱著羊稱，然后減去自質(zhì)量;或掛稱。然而，在羊只稱質(zhì)量過程中保定困難，因此包鵬甲等設(shè)計(jì)了專門的保定裝置[11]。上述測量方式工作量大、效率低、羊的應(yīng)激反應(yīng)大，存在人與羊的直接接觸。隨著內(nèi)蒙古及西部周邊地區(qū)實(shí)施草原“禁牧”“輪牧”“休牧”及糧改飼等政策，集約化、規(guī)模化設(shè)施養(yǎng)羊成為趨勢，以提高測量效率、節(jié)約勞動(dòng)力為目的的行走中稱量設(shè)備正被采用，設(shè)備以限位通道、稱重傳感器及計(jì)算機(jī)處理軟件相結(jié)合實(shí)現(xiàn)體質(zhì)量自動(dòng)稱量。劉艷秋等將RFID身份識(shí)別技術(shù)與行走中自動(dòng)稱量結(jié)合，設(shè)計(jì)了活體羊體質(zhì)量自動(dòng)采集裝置，實(shí)現(xiàn)活體羊自動(dòng)、福利化體質(zhì)量測量[12]。

2.2 羊只形態(tài)測量

羊只形態(tài)用于描述羊只在空間尺度上表達(dá)的狀態(tài)，內(nèi)容集中于生長發(fā)育特性、生長發(fā)育間相關(guān)關(guān)系及遺傳性能[13]。由于以上的形態(tài)值不能直接通過度量得到，而能直接度量的參數(shù)只有家畜表型值，因此，常用統(tǒng)計(jì)分析方法通過表型值間接評(píng)價(jià)形態(tài)，進(jìn)而獲得羊的生長發(fā)育狀況及各部位之間的相對發(fā)育關(guān)系，指導(dǎo)生產(chǎn)、選育[14-15]，評(píng)估羊只的生長速度、飼料利用率和胴體品質(zhì)[16]，以及預(yù)測活羊體質(zhì)量等[17-20]。其中，常用的表型參數(shù)包括長、寬、高和維度4類指標(biāo)，具體參數(shù)有體長、胸寬、胸深、體高、臀高、臀寬、胸圍、腹圍等[21-26]。

然而，羊只體尺的測量常采用手工方式，即使用測杖、卷尺和圓形測量器等工具，對體高、體長、胸圍、管圍、臀高、胸深、胸寬等參數(shù)進(jìn)行測量。體尺測量時(shí)要求羊站立在平坦的地方，左右兩側(cè)的前后肢在同一直線上，前后的左右肢在同一直線上，頭自然前伸，一人固定羊，另一人進(jìn)行測量并記錄。對于體型較大、身體豐滿、體毛綿密、具有很強(qiáng)的群居行為、膽小易驚的羊，這樣的測量方式，不僅羊的保定困難，測量工作量大，而且需要人與羊體直接接觸，羊的應(yīng)激反應(yīng)大，對羊尤其是孕產(chǎn)母羊產(chǎn)生嚴(yán)重的不良影響，如生產(chǎn)性能下降、發(fā)病，甚至死亡，影響個(gè)體羊及羊群的生長發(fā)育。另外，人與羊的直接接觸，也增加了人畜共患病的傳播概率。

隨著自動(dòng)化技術(shù)、信息與傳感技術(shù)的進(jìn)步，基于計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)的檢測方法被應(yīng)用于活體家畜體尺測量。如基于光學(xué)和聲學(xué)設(shè)備（超聲波）測定動(dòng)物骨骼構(gòu)造特征[27]，X光影像技術(shù)也可用于骨骼尺寸測定。然而，超聲成像依然無法實(shí)現(xiàn)無接觸式測量;X光有破壞細(xì)胞作用，對試驗(yàn)環(huán)境要求較高。因此，目前基于視覺原理的動(dòng)物體尺測量開始應(yīng)用，并受到廣泛關(guān)注。如劉同海等基于機(jī)器視覺測量豬的體寬、體長等[28];Zwertvaegher等采用CCD成像及圖像計(jì)算機(jī)分析方法測量奶牛乳頭形態(tài)[29]。公開發(fā)表的相關(guān)研究中，國內(nèi)外學(xué)者對基于視覺的羊只體尺測量做了有益探索，如朱林等應(yīng)用嵌入式機(jī)器視覺技術(shù)測量羊的體高、體長，平均相對誤差不超過3%[30];Khojastehkey等基于圖像處理技術(shù)估計(jì)新生羔羊體尺[31];Vieira等開發(fā)了基于圖像的奶山羊視覺評(píng)分系統(tǒng)[32];Menesatti等構(gòu)建雙目立體視覺系統(tǒng)評(píng)估活體羊的體尺及體質(zhì)量[33]。但相關(guān)研究中體尺參數(shù)測量的自動(dòng)化程度不高。張麗娜等提出了基于限制性空間的羊只體尺測量，即通過建立結(jié)構(gòu)化限位專用裝置，將活體羊確定在特定空間相對穩(wěn)定的位置，繼而使用事先布置在裝置上的CCD相機(jī)獲取其三維圖像，后通過圖像處理算法對感興趣測點(diǎn)進(jìn)行線性測量（圖1）[34]。

2.3 羊只行為分析

動(dòng)物行為是動(dòng)物心理、生理健康狀況的外在表現(xiàn)。在規(guī)?；O(shè)施圈養(yǎng)條件下，由于羊只飼養(yǎng)密度大，活動(dòng)時(shí)間、空間受限，環(huán)境調(diào)控技術(shù)不到位等因素，抑制了羊只放牧?xí)r的很多行為表現(xiàn)，一些羊只長時(shí)間處于趴、臥狀態(tài)，甚至出現(xiàn)相互撕咬和啃吃異物等異常行為，且羊群極易感染疾病[35-36]。相關(guān)研究表明，通過對羊只行為的研究，能夠獲得其身體、生理狀況以及外界對其產(chǎn)生的影響[37-42]。

有鑒于此，為了提高集約化養(yǎng)殖環(huán)境下羊只的精準(zhǔn)養(yǎng)殖和福利化水平，國內(nèi)外學(xué)者就羊只行為分析做了大量的研究。如阿根廷學(xué)者Galli等對羊的采食行為進(jìn)行分析[43-44]。法國學(xué)者Sebe等對母綿羊和幼仔之間的聲信號(hào)進(jìn)行識(shí)別[45]。丹麥學(xué)者Nadimi等提出基于ZigBee技術(shù)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)羊只行為檢測，對羊只的牧食、躺臥、行走、站立等行為進(jìn)行分類識(shí)別[46]。國內(nèi)學(xué)者郭東東利用三軸加速度傳感器對半封閉圈養(yǎng)的波爾山羊行為數(shù)據(jù)進(jìn)行采集[47]，為建立山羊福利化養(yǎng)殖及疾病預(yù)測模型奠定了基礎(chǔ)。對于集約化養(yǎng)殖環(huán)境下的羊只行為分析，宣傳忠等以小尾寒羊?yàn)槔?，采集母羊在尋羔、饑餓和驚嚇3種應(yīng)激行為的發(fā)聲信號(hào)，進(jìn)行自回歸（auto-regressive，AR）功率譜估計(jì)和共振峰分析提取相應(yīng)的特征參數(shù)，并利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行母羊發(fā)聲信號(hào)的分類識(shí)別，實(shí)現(xiàn)了依據(jù)母羊的發(fā)聲信號(hào)監(jiān)測羊只行為的目的[48]。劉艷秋等以小尾寒羊?yàn)槔肕PU6050三軸加速度傳感器和無線傳輸技術(shù)對距分娩日約為1周的6只經(jīng)產(chǎn)小尾寒羊母羊的趴臥、站立、躺臥3種行為進(jìn)行特征分析與識(shí)別[49]。

2.4 羊只健康監(jiān)測

羊只健康與經(jīng)濟(jì)效益、羊只福利及食品安全息息相關(guān)。

宣傳忠等以杜泊羊?yàn)檠芯繉ο?，通過檢測、分析羊的咳嗽聲監(jiān)測羊只的呼吸道疾病，進(jìn)行疾病預(yù)警和健康狀況診斷[50]，如圖2所示。

2.5 羊舍環(huán)境監(jiān)測

在規(guī)模養(yǎng)羊中，影響舍飼養(yǎng)羊的環(huán)境因素包括（1）物理因素，如溫度、相對濕度等;（2）化學(xué)因素，包括空氣中的氨氣NH3、二氧化碳CO2、揮發(fā)性化合物硫化氫H2S等;（3）生物因素，如微生物、病原體等。所有這些因素構(gòu)成了羊舍內(nèi)的復(fù)雜小氣候。隨著養(yǎng)羊業(yè)規(guī)模化、集約化程度的不斷提高，環(huán)境因素對畜禽繁殖、生長、發(fā)育、健康及畜產(chǎn)品產(chǎn)量所起的制約作用也越來越大[51]。因此，羊舍環(huán)境監(jiān)測被廣泛關(guān)注。

然而，我國養(yǎng)羊業(yè)多處于落后山區(qū)，這些地區(qū)經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)，飼養(yǎng)經(jīng)費(fèi)、人力等投入不足，多數(shù)羊舍建筑結(jié)構(gòu)也未能充分考慮對環(huán)境的調(diào)控功能，致使羊舍環(huán)境的調(diào)控主要取決于環(huán)境調(diào)控裝備的性能。近年來，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的興起，以及無線傳感網(wǎng)絡(luò)的廣泛應(yīng)用，羊舍環(huán)境監(jiān)測實(shí)施技術(shù)成本與難度降低。邢小琛等基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)開發(fā)了羊舍智能環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)[52]，如圖3所示。

3 基于精準(zhǔn)養(yǎng)羊在提升肉羊生產(chǎn)效益及福利化水平方面的優(yōu)勢? 近30年來，我國養(yǎng)羊業(yè)取得了很大成績，羊肉價(jià)格持續(xù)走高，價(jià)格居高不下的羊肉也被昵稱為“羊貴妃”。但受到經(jīng)濟(jì)下行壓力的影響，從2014年下半年開始，羊肉價(jià)格普遍下降，飼料價(jià)格不斷攀升，致使廣大養(yǎng)殖戶利潤微薄，蓬勃發(fā)展的養(yǎng)羊業(yè)面臨巨大挑戰(zhàn)，因此，提高羊肉產(chǎn)品質(zhì)量、提升養(yǎng)羊業(yè)生產(chǎn)效益對養(yǎng)羊產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展具有重要意義。就肉羊產(chǎn)業(yè)而言，集約化生產(chǎn)條件下，繁殖技術(shù)（人工授精技術(shù)、同期發(fā)情技術(shù)）、營養(yǎng)技術(shù)（分階段營養(yǎng)的制定、飼料飼草搭配）、疫病防控（疫苗的研發(fā)與應(yīng)用、藥品的的研發(fā)與應(yīng)用、日常保健技術(shù)）等科學(xué)的規(guī)劃設(shè)計(jì)以及借助現(xiàn)代化、自動(dòng)化的先進(jìn)機(jī)械設(shè)備提升養(yǎng)殖生產(chǎn)效率，成為肉羊產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主導(dǎo)方向。

精準(zhǔn)養(yǎng)羊?qū)崿F(xiàn)了借助信息技術(shù)、依據(jù)動(dòng)物科學(xué)、根據(jù)個(gè)體差異，定時(shí)、定量實(shí)施科學(xué)養(yǎng)殖與管理。如通過生長評(píng)估、體脂測定對羊只品質(zhì)優(yōu)化、遺傳選擇;通過體況評(píng)分反映羊只個(gè)體的飲食狀況、繁殖能力、健康以及福利水平，并根據(jù)評(píng)估結(jié)果制定相應(yīng)的生產(chǎn)策略，從而提高生產(chǎn)效益;通過行為分析獲知羊只身體、生理狀況以及外界對其產(chǎn)生的影響，從而預(yù)估發(fā)情時(shí)間，及時(shí)、準(zhǔn)確地跟進(jìn)人工授精，從而降低產(chǎn)犢間隔和受精成本;根據(jù)產(chǎn)前行為評(píng)估產(chǎn)前狀況等，及時(shí)發(fā)現(xiàn)難產(chǎn)并人工助產(chǎn)，減少分娩時(shí)間、初乳攝入間隔，提高母羊和羔羊的健康水平;通過健康監(jiān)測，及時(shí)發(fā)現(xiàn)病況并人工干預(yù)，降低生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn);而有效的環(huán)境調(diào)控，使羊只能在羊舍舒適地休息和睡眠，降低群羊的疫病傳播。這一整套的科學(xué)養(yǎng)殖和管理方法優(yōu)化了個(gè)體貢獻(xiàn)，促使養(yǎng)羊業(yè)高效益、低成本、生態(tài)、可持續(xù)發(fā)展[6]，在提高肉羊生產(chǎn)效益的同時(shí)，確保了羊肉產(chǎn)品的質(zhì)量和安全。

4 精準(zhǔn)養(yǎng)羊中存在的問題及未來的研究方向

從近年來國內(nèi)外在畜禽精準(zhǔn)養(yǎng)殖的研究看精準(zhǔn)養(yǎng)羊，可以借鑒國內(nèi)外在其他家畜（如豬、牛等）方面的研究成果，但羊作為獨(dú)立的畜種，有其特殊性，需要根據(jù)羊只的生長、環(huán)境、習(xí)性等出發(fā)，進(jìn)一步探索和研究羊只的精準(zhǔn)養(yǎng)殖問題。

4.1 羊只行為檢測智能裝備存在的問題及未來研究方向

羊通常協(xié)同游走、采食、躺臥，行進(jìn)中前后相繼，這樣的生活習(xí)性使得羊只極易相隨，因此，基于RFID個(gè)體身份識(shí)別、日常稱質(zhì)量或體尺監(jiān)測時(shí)，常需要人為引導(dǎo)，常采用特定體位限制裝置，并設(shè)計(jì)狹窄、封閉過道，以使羊以單列方式依次進(jìn)入測量系統(tǒng)。此方式提高了羊只個(gè)體信息采集的自動(dòng)化程度和精度，大幅降低了信息檢測的人工投入，但依然存在一些問題，如當(dāng)發(fā)生彼此相隨時(shí)，在自動(dòng)化測量模式下，容易發(fā)生2只羊同時(shí)進(jìn)入體位限制裝置，或后羊被夾在入口門禁處;RFID閱讀器同時(shí)檢測到2個(gè)或2個(gè)以上的信源時(shí)，無法正確識(shí)別個(gè)體。因此，在實(shí)測時(shí)需要操作員在入口處人為干預(yù)。研發(fā)有效、安全的羊只“分揀”裝置是準(zhǔn)確、高效、智能地獲取“個(gè)體”羊信息的基礎(chǔ)。

羊?qū)俅笮图倚?，但羊的精?xì)動(dòng)作，如羊的反芻行為，可作為其健康狀況的分析依據(jù)。羊每天反芻時(shí)間約為8 h，分4～8次，每次40～70 min。一旦反芻停滯則多為羊的健康出現(xiàn)了問題。鄔娟等開展了基于壓力傳感器檢測羊只的反芻行為的研究，但反芻作為羊只的細(xì)部動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)無應(yīng)激、精確地檢測這一行為的智能檢測方法還需進(jìn)一步探索，計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)或聲傳感器在精細(xì)動(dòng)作檢測方面的應(yīng)用有待進(jìn)一步開發(fā)[53]。

此外，目前在羊只精準(zhǔn)養(yǎng)殖的行為智能檢測研究中，由于是該檢測活體行為檢測，因此常采用可穿戴的、無線數(shù)據(jù)傳輸方式的設(shè)備，這就對設(shè)備的電源供給、功耗、數(shù)據(jù)傳輸效率等提出了挑戰(zhàn)。研發(fā)體積小、功耗低、便于佩戴，且不會(huì)激發(fā)羊只異常行為（如頻繁搖頭、剮蹭圍欄等現(xiàn)象）的智能化設(shè)備是未來精準(zhǔn)養(yǎng)羊中的重要課題。

4.2 羊只生長智能監(jiān)測中存在的問題及未來的研究方向

在畜禽生長狀況評(píng)價(jià)研究中，學(xué)者們提出的基于表型參數(shù)（如體高、體長、胸寬、管圍等參數(shù)）的評(píng)價(jià)機(jī)制被廣泛認(rèn)同，而這些參數(shù)的測量在經(jīng)歷人工測量[54]、計(jì)算機(jī)輔助測量[55]階段后，向基于圖像分析和機(jī)器視覺的全自動(dòng)化方向發(fā)展[56]。對于內(nèi)蒙古地區(qū)的肉羊而言，優(yōu)良的肉羊品種包括烏珠穆沁羊、蘇尼特羊、呼倫貝爾羊、巴美肉羊等，采用圖像分析的生長狀況參數(shù)測量中，隨著羊只的生長，厚重的羊毛直接對表型參數(shù)的測量及基于表型參數(shù)的生長狀況的評(píng)價(jià)的可信度提出挑戰(zhàn)。

針對這一客觀存在的問題，可從如下幾個(gè)方向研究：（1）建立完善的羊只管理系統(tǒng)，對羊只的剪毛時(shí)間客觀記錄，并觀測不同品種、不同時(shí)期羊只羊毛生長情況，對體尺數(shù)據(jù)進(jìn)行校正;（2）研發(fā)可以無接觸測量體毛長度的智能設(shè)備;（3）探索包含被毛的體尺與生長發(fā)育的關(guān)系模型。

4.3 基于聲信號(hào)的健康監(jiān)測中存在的問題及未來的研究方向

基于聲信號(hào)的健康監(jiān)測經(jīng)實(shí)踐證明具有有效性，但也存在許多現(xiàn)實(shí)的約束，如設(shè)施羊舍中采集的聲音信號(hào)包含大量無效聲音以及風(fēng)機(jī)、飼喂設(shè)備等噪聲數(shù)據(jù)，且羊只發(fā)聲具有隨機(jī)性，難以預(yù)見羊只發(fā)聲時(shí)刻，因此，需要研究適用于設(shè)施羊舍聲音的自動(dòng)采集和去噪方法，實(shí)現(xiàn)噪聲環(huán)境下羊只聲音的自動(dòng)檢測;在羊群中，頭羊高叫時(shí)，其他的羊也會(huì)隨著叫起來，這就需要從混疊的聲信號(hào)中提取有效的待識(shí)別信號(hào);到目前為止，學(xué)者們還尚未找到簡單可靠的聲學(xué)特征參數(shù)，也沒有找到簡單的聲學(xué)參數(shù)可靠地識(shí)別羊聲音信號(hào)的變異性;羊只叫聲信號(hào)的特征具有時(shí)變性，與設(shè)施養(yǎng)殖場的環(huán)境以及家畜的健康狀況和情緒相關(guān)，并且隨著家畜年齡的增加而發(fā)生變化。因此，從混雜、重疊、變異的信號(hào)中提取有效信號(hào)是基于聲信號(hào)的健康監(jiān)測的核心?；趩我宦曅盘?hào)的健康監(jiān)測受環(huán)境因素的制約，而運(yùn)動(dòng)行為是家畜心理、生理健康狀況的外在表現(xiàn)，具有較強(qiáng)的可檢測性，可將聲信號(hào)與羊只運(yùn)動(dòng)行為結(jié)合，綜合評(píng)價(jià)羊只的健康。

4.4 羊舍環(huán)境監(jiān)測中存在的問題及未來的研究方向

羊舍要求保持干燥、清潔、溫暖，因此在羊舍的環(huán)境監(jiān)測中，多數(shù)情況下，溫度、濕度、CO2的濃度常常受到關(guān)注。

由于羊舍相對結(jié)構(gòu)簡陋，基于單點(diǎn)的環(huán)境參數(shù)無法反映羊舍的全面信息，因此基于多點(diǎn)信息融合的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)具有較好的適應(yīng)性;羊舍中高密度的羊只飼養(yǎng)過程中，羊群呼吸、生產(chǎn)過程將產(chǎn)生大量的有害氣體，包括氨氣（NH3）、硫化氫（H2S）、甲烷（CH4）、一氧化碳（CO）、揮發(fā)性硫化物和粉塵等，造成羊舍惡臭，誘發(fā)支氣管炎、結(jié)膜炎等疾病，而這些有害氣體的分布和擴(kuò)散形式存在較大差異，研究羊舍有害氣體濃度分布和排放規(guī)律，有利于未來羊舍的環(huán)境調(diào)控。

4.5 基于信息智能感知的羊只群體效應(yīng)的研究

“羊群效應(yīng)”指羊群在通常情況下處于一種散亂的組織結(jié)構(gòu)，羊只在羊群中的行為是盲目的左沖右撞，但一旦有一只頭羊動(dòng)起來，其他的羊會(huì)不假思索的一哄而上，從而也把羊群效應(yīng)稱為“從眾效應(yīng)”。強(qiáng)烈的“從眾效應(yīng)”導(dǎo)致了羊群中羊只大多采取集體行為，當(dāng)某只羊“不從眾”時(shí)，則很有可能該羊?yàn)椴⊙?，或體弱羊，從而對其重點(diǎn)觀測。這樣即可及時(shí)發(fā)現(xiàn)“異常”，而無需投入大量的監(jiān)測設(shè)備對每只羊無目的地長時(shí)間監(jiān)測。此外，羊群的群體行為代表著整個(gè)羊群的生產(chǎn)水平，對群體效應(yīng)的監(jiān)測可用于評(píng)價(jià)羊群生產(chǎn)性能。

參考文獻(xiàn)：

[1]宣傳忠. 設(shè)施羊舍聲信號(hào)的特征提取和分類識(shí)別研究[D]. 呼和浩特：內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)，2016.

[2]楊曉磊. 舍飼對寒羊生產(chǎn)性能的影響[J]. 當(dāng)代畜牧，2015（33）：4-5.

[3]喻顯發(fā)，王 輝. 標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)模羊場的建設(shè)布局[J]. 養(yǎng)殖與飼料，2014（1）：24-26.

[4]Wathes C M，Kristensen H H，Aerts J M，et al. Is precision livestock farming an engineers daydream or nightmare，an animals friend or foe，and a farmers panacea or pitfall？[J]. Computers and Electronics in Agriculture，2008，64（1）：2-10.

[5]Banhazi T M，Lehr H，Black J L，et al. Precision livestock farming：an international review of scientific and commercial aspects[J]. International Journal of Agricultural and Biological Engineering，2012，5（3）：1-9.

[6]何東健，劉 冬，趙凱旋. 精準(zhǔn)畜牧業(yè)中動(dòng)物信息智能感知與行為檢測研究進(jìn)展[J]. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2016，47（5）：231-244.

[7]Atkins K D，Besier B，Colditz I G，et al. Integrated animal management system and method：AU，WO/2005/101273[P]. 2005-10-27.

[8]錢建平，楊信廷，吉增濤，等. 生物特征識(shí)別及其在大型家畜個(gè)體識(shí)別中的應(yīng)用研究進(jìn)展[J]. 計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究，2010，27（4）：1212-1215.

[9]Rusk C P，Blomeke C R，Balschweid M A，et al. An evaluation of retinal imaging technology for 4-H beef and sheep identification[J]. Journal of Extension，2006（5）：1-10.

[10]Kinard W B. Animal / pet identification system and method based on biometrics：USA Patents，9443166[P]. 2016-9-13.

[11]包鵬甲，裴 杰，王宏博，等. 一種羊用野外稱重保定裝置：201420110553[P]. 2014-10-29.

[12]劉艷秋，武 佩，楊建寧，等. 活體羊自動(dòng)稱重裝置：201620189657.1[P]. 2016-3-14.

[13]張麗娜，武 佩，宣傳忠，等. 羊只體尺參數(shù)測量及其形態(tài)評(píng)價(jià)研究進(jìn)展[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2016，32（增刊1）：190-197.

[14]張 帆，顏亭玉，楊佐君，等. 多元統(tǒng)計(jì)分析方法在羊體質(zhì)量與體尺研究中的應(yīng)用[J]. 北京農(nóng)學(xué)院學(xué)報(bào)，2012，27（4）：16-19.

[15]Janssens S，Vandepitte W. Genetic parameters for body measurements and linear type traits in Belgian Bleu du Maine，Suffolk and Texel sheep[J]. Small Ruminant Research，2004，54（1）：13-24.

[16]Wynn P C，Thwaites C J. The relative growth and development of the carcass tissues of Merino and crossbred rams and wethers[J]. Australian Journal of Agricultural Research，1981，32（6）：947-956.

[17]Aziz M，Sharaby M A. Collinearity as a problem in predicting body weight from body dimensions of Najdi sheep in Saudi Arabia[J]. Small Ruminant Research，1993，12（2）：117-124.

[18]Mohammed I D，Amin J D. Estimating body weight from morphometric measurements of Sahel（Borno White）goats[J]. Small Ruminant Research，1997，24（1）：1-5.

[19]Varade P K，Ali S Z. Body measurements of sheep in field conditions[J]. Indian Journal of Small Ruminants，1999（5）：59-61.

[20]Atta M，Elkhidir O A. Use of heart girth，wither height and scapuloischial length for prediction of liveweight of Nilotic sheep[J]. Small Ruminant Research，2004，55（1/2/3）：233-237.

[21]達(dá)布西，金 鳳，德慶哈拉，等. 蘇尼特成年母羊體重與體尺的通徑分析[J]. 內(nèi)蒙古畜牧科學(xué)，2002，23（5）：15-17.

[22]王高富，黃勇富，羅 藝，等. 重慶黑山羊體尺和體重與胴體凈肉率的回歸分析[J]. 中國畜牧雜志，2009，45（21）：9-12.

[23]陳永軍，趙中權(quán)，張家驊，等. 大足黑山羊初產(chǎn)母羊產(chǎn)羔數(shù)與體重體尺通徑分析[C]//中國畜牧獸醫(yī)學(xué)會(huì)獸醫(yī)產(chǎn)科學(xué)分會(huì)第五屆全體會(huì)議第十次學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集. 楊凌：中國畜牧獸醫(yī)學(xué)會(huì)獸醫(yī)產(chǎn)科學(xué)分會(huì)，2009：211-214.

[24]白俊艷，張省林，龐有志，等. 大尾寒羊體尺指標(biāo)的主成分分析[J]. 湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，50（14）：2912-2914.

[25]Riva J，Rizzi R，Marelli S，et al. Body measurements in Bergamasca sheep[J]. Small Ruminant Research，2004，55（1）：221-227.

[26]Lopez-Carlos M A，Ramirez R G，Aguilera-Soto J，et al. Size and shape analyses in hair sheep ram lambs and its relationships with growth performance[J]. Livestock Science，2010，131（2/3）：203-211.

[27]John C. System and method for measuring animals：USA Patents，8036429[P]. 2011-10-11.

[28]劉同海，滕光輝，付為森，等. 基于機(jī)器視覺的豬體體尺測點(diǎn)提取算法與應(yīng)用[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2013，29（2）：161-168.

[29]Zwertvaegher I，Baert J，Vangeyte J，et al. Objective measuring technique for teat dimensions of dairy cows[J]. Biosystems Engineering，2011，110（2）：206-212.

[30]朱 林，張 溫，李 琦，等. 基于嵌入式機(jī)器視覺的羊體體征測量系統(tǒng)[J]. 計(jì)算機(jī)測量與控制，2014，22（8）：2396-2398，2408.

[31]Khojastehkey M，Aslaminejad A A，Shariati M M，et al. Body size estimation of new born lambs using image processing and its effect on the genetic gain of a simulated population[J]. Journal of Applied Animal Research，2016，44（1）：326-330.

[32]Vieira A，Brando S，Monteiro A，et al. Development and validation of a visual body condition scoring system for dairy goats with picture-based training[J]. Journal of Dairy Science，2015，98（9）：6597-6608.

[33]Menesatti P，Costa C，Antonucci F，et al. A low-cost stereovision system to estimate size and weight of live sheep[J]. Computers and Electronics in Agriculture，2014，103：33-38.

[34]張麗娜，楊建寧，武 佩，等. 羊只形態(tài)參數(shù)無應(yīng)激測量系統(tǒng)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[J]. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2016，47（11）：308-315.

[35]楊曉磊. 舍飼對寒羊生產(chǎn)性能的影響[J]. 當(dāng)代畜牧，2015（33）：4-5.

[36]喻顯發(fā)，王 輝. 標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)模羊場的建設(shè)布局[J]. 養(yǎng)殖與飼料，2014（1）：24-26.

[37]董嘉鵬. 賀蘭山巖羊不同性別晝間行為時(shí)間分配和活動(dòng)節(jié)律研究[D]. 哈爾濱：東北林業(yè)大學(xué)，2014：15-25.

[38]臧 強(qiáng)，李保明，施正香，等. 規(guī)模化羊場羊舍夏季環(huán)境與小尾寒羊的行為觀察[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2005，21（9）：183-185.

[39]劉振生，王小明，李志剛，等. 賀蘭山巖羊不同年齡和性別晝間時(shí)間分配的季節(jié)差異[J]. 動(dòng)物學(xué)研究，2005，26（4）：350-357.

[40]臧 強(qiáng)，趙亞軍，李保明，等. 夏季舍飼散養(yǎng)環(huán)境下三個(gè)發(fā)育期小尾寒羊的行為差異[J]. 動(dòng)物學(xué)研究，2005（3）：279-286.

[41]劉振生，王小明，曹麗榮. 圈養(yǎng)條件下巖羊冬季晝間的行為及活動(dòng)規(guī)律[J]. 東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2005（1）：41-43，51.

[42]Ceyhan A，Sezenler T，Yüksel M A，et al. Maternal and lamb behaviour of the Karacabey Merino ewes at pre-and post-parturition[J]. Research Opinions in Animal & Veterinary Sciences，2012，2（6）：402-409.

[43]Galli J R，Cangiano C A，Milone D H，et al. Acoustic monitoring of short-term ingestive behavior and intake in grazing sheep[J]. Livestock Science，2011，140（1/2/3）：32-41.

[44]Milone D H，Rufiner H L，Galli J R，et al. Computational method for segmentation and classification of ingestive sounds in sheep[J]. Computers and Electronics in Agriculture，2009，65（2）：228-237.

[45]Sebe F，Aubin T，Boue A，et al. Mother-young vocal communication and acoustic recognition promote preferential nursing in sheep[J]. Journal of Experimental Biology，2008，211（22）：3554-3562.

[46]Nadimi E S，Jorgensen R N，Blanes-Vidal V，et al. Monitoring and classifying animal behavior using ZigBee-based Mobile ad hoc wireless sensor networks and artificial neural networks[J]. Computers and Electronics in Agriculture，2012，82（1）：44-54.

[47]郭東東. 基于三軸加速度傳感器的山羊行為特征識(shí)別研究[D]. 太原：太原理工大學(xué)，2015：1-46.

[48]宣傳忠，武 佩，馬彥華，等. 基于功率譜和共振峰的母羊發(fā)聲信號(hào)識(shí)別[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2015，31（24）：219-224.

[49]劉艷秋，武 佩，張麗娜，等. 母羊產(chǎn)前行為特征分析與識(shí)別——基于可穿戴檢測裝置構(gòu)架[J]. 農(nóng)機(jī)化研究，2017，39（9）：163-168.

[50]宣傳忠，武 佩，張麗娜，等. 羊咳嗽聲的特征參數(shù)提取與識(shí)別方法[J]. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2016（3）：342-348.

[51]柳平增，畢樹生，苗 良，等. 畜禽規(guī)模養(yǎng)殖環(huán)境智能調(diào)控系統(tǒng)的研制[J]. 計(jì)算機(jī)測量與控制，2009，17（7）：1316-1319.

[52]邢小琛，劉 宇，武 佩，等. 設(shè)施羊舍環(huán)境信息監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J]. 黑龍江畜牧獸醫(yī)，2017（3）：100-103，293-294.

[53]鄔 娟，宣傳忠，武 佩，等. 基于Arduino和LabVIEW的羊只反芻行為無線采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 黑龍江畜牧獸醫(yī)，2016（11上）：10-13，289.

[54]Minagawa H，Taira O，Nissato H. A color technique to simplify image processing in measurement of pig weight by a hands-off method[C]//Proceedings of swine housing Ⅱ. North Carolina：ASAE，2003：166-173.

[55]Green D M，Brotherstone S，Schofield C P，et al. Food intake and live growth performance of pigs measured automatically and continuously from 25 to 115 kg live weight[J]. Journal of the Science of Food and Agriculture，2003，83（11）：1150-1155.

[56]Kashiha M，Bahr C，Ott S，et al. Automatic weight estimation of individual pigs using image analysis[J]. Computers and Electronics in Agriculture，2014，107：38-44.黃 藩，王 云，熊元元，等. 我國茶葉機(jī)械化采摘技術(shù)研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2019，47（12）：48-51.