基于LabVIEW平臺的蛋雞棲架分布監測系統設計與實現

毛濤濤，滕光輝，李志忠，白士寶

（中國農業大學水利與土木工程學院，北京 100083）

基于LabVIEW平臺的蛋雞棲架分布監測系統設計與實現

毛濤濤，滕光輝※，李志忠，白士寶

（中國農業大學水利與土木工程學院，北京 100083）

蛋雞棲架系統是一種用于提高蛋雞福利水平的新型立體散養系統，其中系統中棲架設置的位置、數量及棲桿尺寸是否符合蛋雞需求，仍需要進一步觀察。研究中發現，目前還沒有好的實時統計棲桿上蛋雞數量的方法，而常用的人工統計不僅效率低，而且易造成蛋雞應激。為此，該文基于實時采集蛋雞在飼養過程中上棲架的頻次、所處位置等數據的需求，利用LabVIEW平臺開發了一套蛋雞棲架分布實時監測系統。針對該系統平臺結構設計、系統校準原理與方法、棲桿分布數據采集與分析等問題進行了相關研究。結果表明：系統運行穩定，系統提供的蛋雞分布數據與人工識別現場蛋雞分布的數據相比，平均準確率為99%，可為新型棲架離地立體散養系統設計中的蛋雞棲架布置形式、棲架優化等提供數據支持。

動物；福利；監測；蛋雞；棲架分布；LabVIEW；監測系統

毛濤濤，滕光輝，李志忠，白士寶.基于LabVIEW平臺的蛋雞棲架分布監測系統設計與實現[J].農業工程學報，2016，32（6）：169-174.doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2016.06.023 http://www.tcsae.org

Mao Taotao,Teng Guanghui,Li Zhizhong,Bai Shibao.Design and implementation of laying hens perch distribution monitoring system based on LabVIEW platform[J].Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE）,2016,32(6):169－174.(in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2016.06.023 http://www. tcsae.org

0 引言

近年來，隨著集約化程度的提高，蛋雞籠養方面存在的種種福利問題對家禽健康和蛋品質的影響已日益突出，歐美等國家和地區已經制定了有關動物福利的法規，以實現提高畜禽福利水平、降低畜禽應激、促進畜禽健康和改善畜禽產品品質的目的。關心畜禽福利，既可提高畜禽生產水平和健康水平，也可保證食品安全和人類健康[1]。

動物福利是指動物的康樂，是動物機體與環境維持協調的關系[2]。動物行為一定程度反映動物機體對環境的適應情況，是動物福利評價的重要指標[3-5]。根據動物的行為描述動物福利狀況已成為動物福利評價研究的一個重要方面。棲息行為作為蛋雞行為的一種重要表現，是蛋雞對環境及機體狀態適應性的一種表現，在研究動物福利的過程中通常將其作為一種輔助判斷方法。

在集約化飼養條件下提供棲架，可以增加垂直方向上的空間利用率，降低地面飼養密度，使蛋雞在水平和垂直方向上自由活動，滿足其飛行本能，增加蛋雞的行為圖譜[6-7]、促進蛋雞健康，提高產蛋量[8]，減少發病率[9]。通常，蛋雞夜間在棲桿上休息[10-12]，白天蛋雞會在棲架上表現趴臥、修飾[13]或者逃避優勢同伴[14-15]等行為。棲架系統目前在荷蘭、瑞士等國家應用廣泛，不僅可以提供雞只活動的空間和表達自然行為的環境，而且較好地滿足了雞的福利[16-17]，被認為是籠養的一種很好的替代方式。

棲架設置的位置、數量及棲桿尺寸是否符合蛋雞需求，需要進一步觀察蛋雞對棲架的利用情況。行為學研究通過對不同棲架上的蛋雞進行計數來計算夜間使用率。一些特殊的棲架行為，比如平衡運動，用來研究棲架的合適度，評價蛋雞的棲架設計是否合理[18]。在實際研究中，目前還沒有很好的統計棲桿上蛋雞數量的方法，人工統計不僅效率低，而且易造成蛋雞應激。如何實現在對蛋雞無應激情況下的棲架分布實時監測缺乏相關的研究。基于人工的蛋雞棲架行為觀察或棲架分布數量記錄不僅工作量大，而且不能實現連續、所有棲桿的同步觀察記錄，同時也會對蛋雞的行為造成影響，間接影響到監測數據的準確性。目前，通過機器視覺技術研究畜禽行為因具有廉價、不間斷、實時、客觀、非侵入式、不打擾畜禽的優點，已成為重要的新興研究領域[3]。但是在棲架系統中，由于系統中棲桿為實現水平和垂直空間的延伸，滿足棲息行為的棲桿設置通常無法滿足圖像采集的需要，棲桿布置雖在空間上沒有重疊，但不可避免地造成采集圖像的重疊，難以滿足實際分析的需要。因此，在棲架散養系統中監測蛋雞在棲架中的分布情況，利用機器視覺技術實現存在一定的困難。

本文設計了基于LabVIEW的蛋雞棲架分布監測系統，實現了對蛋雞在立體棲架上的分布狀況實時采集、監測及分布規律的探索。該系統已在中國農業大學上莊試驗站（以下簡稱上莊試驗站）的棲架散養系統中應用，完成了對蛋雞棲架分布數據的分析監測，系統采集數據準確度高，運行穩定可靠。

1 系統結構及工作原理

1.1 蛋雞棲架散養系統

研究在上莊試驗站南區新型棲架離地立體散養系統中進行，棲架系統尺寸為18 m×3 m×3.4 m（長×寬×高），分為9個尺寸相同的棲架單元。試驗以北京市華都峪口禽業有限責任公司培育的“北京京紅1號”蛋種雞為測試對象，從20周齡開始在棲架系統中飼養，試驗開展在2015年8月26日至2015年9月26日（70～74周齡），蛋雞完全適應棲架系統，可以正常在棲架上進行棲息活動。試驗期間雞舍每天給予16h光照（05:00～21:00），采食槽附近光照強度15lx；舍內溫度維持在18～26℃，相對濕度40%～80%；舍內二氧化碳濃度（764.8±78.9）μL/L。使用機械通風方式，保持雞舍干燥、衛生、通風，雞舍按常規程序進行消毒。根據蛋雞的飼養規程分別于每日7:00和15:00飼喂2次蛋雞產蛋期配合飼料，采用北京市華都峪口禽業有限責任公司自配飼料。

圖1為疊層式棲架養殖系統結構圖，主要包括棲桿、雞籠支架、采食槽、采食平臺、清糞帶、產蛋箱、集蛋傳送帶等主要構件。采食平臺上方配有乳頭飲水器（24個/組），棲架籠外兩側各配3個料槽，蛋雞可自由采食和飲水。采用鐵質棲桿，布置方式為倒三角式，每條邊上布置5根棲桿。本試驗的棲架分布監測系統在棲架養殖系統的第4個單元進行搭建，監測80只母雞和8只公雞的棲架分布狀況。

圖1 棲架養殖系統結構圖Fig.1 Structural drawing of perchery system

1.2 分布監測系統

蛋雞棲架分布監測系統由現場采集模塊、系統校準模塊、數據分析模塊、遠程查看模塊等組成，結構如圖2所示。其中現場采集模塊硬件包括傳感器、網絡相機、變送器、采集卡、電源、現場服務器等。系統測量原理是依據稱重傳感器測得每根棲桿上的總質量信息，之后根據蛋雞的個體質量進一步求得每根棲桿上蛋雞個數。數據采集流程為：2個稱質量傳感器固定在雞籠支架上，和2 m長的棲桿構成一個稱質量節點；傳感器的信號經變送器傳輸到數據采集卡后連接到局域網內，與服務器之間完成數據通信。

傳感器采用CZL-A型懸臂梁式稱質量傳感器，量程20 kg。變送器將稱質量傳感器輸出的mV信號變送后輸出的是4～20 mA的電流信號。數據采集卡采用阿爾泰科技有限公司的DAM-E3058F，分辨率為16 bit；采樣率為10 Hz；提供8路模擬量輸入通道。

考慮到每只蛋雞的個體質量差異以及傳感器數據采集過程中的誤差因素，獲取的結果能否真實反映蛋雞在棲桿上的分布情況需進一步確認。因此，設計了一套與棲桿分布監測系統同步的圖像采集程序，用于驗證檢測結果。由于系統中棲桿安裝較多，各棲桿間存在不同程度的遮擋，且系統頂部距舍內屋頂距離較小，而單根棲桿較長，相機安裝在屋頂雖然能直接獲得俯視圖像，但視野不全，因此，選擇將相機安裝在雞籠支架一側上方橫向支架正中位置如圖1所示，對其中最上面的3根棲桿進行同步圖像的采集與分析；相機采用海康威視卡片式網絡相機（型號：DS-2CD2432F-IW），調整相機位置使其可獲取試驗組內編號為6、7、8這3根棲桿分布圖像，實現對采集的棲桿分布數據的進一步校準和驗證。

圖2 蛋雞棲架分布監測系統整體結構圖Fig.2 Laying hens perch distribution monitoring system overall structure

2 數據采集及分布監測系統軟件設計

分布監測系統軟件部分主要是基于LabVIEW的圖形化編程語言進行開發，LabVIEW編程的核心思想是采用流程圖式的編程方式以及模塊化、結構化的程序設計理念，具有編程效率高、使用靈活、功能完善、操作與顯示界面友好、易學易用的特點[19]。利用虛擬儀器技術進行測控系統開發，可有效縮短開發周期、提高測量精度[20]。本系統按功能主要包括校準數據采集、同步圖像數據采集、棲架分布數據采集和數據處理分析模塊，數據庫采用MySQL 5.6.12 community server（GPL），數據庫連接程序采用LabVIEW database connectivity toolkit編寫。

2.1 校準數據采集

為提高分布監測系統的準確度，試驗前需要對每根棲桿進行稱質量校準。校準過程至少需要2人，一人負責對要校準的棲桿進行加載，另一人操作現場服務器上的校準程序，進行校準數據的記錄存儲，雙方通過對講機交流關鍵信息。圖3是校準數據采集流程圖及采集程序界面，為減少測量過程中的隨機誤差，每個標定點對應的不同加載位置進行至少10次的數據采集。

圖3 系統校準數據采集流程圖及程序界面Fig.3 Flowchart and interface of calibration system data collection

2.2 棲架分布數據與同步圖像采集

完成棲桿稱質量校準后，為進一步確定系統所識別的棲桿分布數的正確率，本研究開展了棲桿分布數據與同步采集的棲桿圖像識別分析試驗。通過預試驗數據分析發現，蛋雞在雞舍開關燈前后、夜間棲息期間段內的棲桿上活動較為頻繁，棲桿分布數據變化較大；其他時段棲桿上的蛋雞數變化較少，如采食期間、產蛋期間活動主要在采食區以及產蛋區，夜間則以休息行為為主，棲桿分布數據變化較小。為減小系統圖像的存儲壓力又不損失關鍵分布規律，本研究中，數據采集采用分時變頻策略，即蛋雞活動頻繁期內4:00～6:00（5:00為開燈時間）、20:00～22: 00（21:00為關燈時間）每2 min存儲一次，其他休息期內則是每3 min采集一次數據。

2.3 棲架分布數據采集

完成棲架稱質量系統校準后，對試驗組內的蛋雞進行連續分布監測，監測棲桿依次編號為1～15，組號為1組，將每根棲桿采集的棲桿編號（perchid）、體質量值（body weight）、系統采集的雞只分布數量（distribution number）、蛋雞平均體質量（average weight）、采集時刻的所有棲桿分布總和（total distribution number）及采集時間（date time）保存至數據庫供后期查看分析。

2.4 遠程查看模塊

如下圖4是本系統的遠程查看模塊Web頁面，可以實現：1）蛋雞在每根棲桿的實時分布數據查看及歷分布的查詢及數據導出；2）通過視頻查看實時蛋雞活動狀況；3）可進行蛋雞棲架分布規律的分析查看。

圖4 蛋雞棲架分布監測系統遠程查看Web界面Fig.4 Web interface of laying hens perch distribution monitoring system

3 試驗結果與分析

3.1 系統校準數據分析

為避免測量隨機誤差影響，校準試驗中對每根棲桿的每個校準點進行超過10次的數據采集，1號棲桿的校準測量值如圖5所示，可以看出，采集值呈平臺狀變化，說明對每一個標準質量，系統的采集值不存在系統誤差，因此，分析數據時，通過求平均值的方法消除隨機誤差影響。將同一個校準點的多次測量值取平均值作為校準的測量值，然后與標準值進行比較，利用最小二乘法進行一次回歸，即：

式中Ws為標準值，kg；Wm為測量值，kg；ρi為回歸函數的斜率；εi為回歸函數的截距；i為棲桿號。

圖5 1號棲桿校準試驗測量數據Fig.5 Measured data of calibration test perch id=1

將回歸函數的斜率ρi和截距εi作為校準方程應用到當前棲桿采集值的換算公式中，校準分析過程的數據處理均由LabVIEW編程實現。表1為1號棲桿測量值與校準值對比分析表，測量值與標準值的最小偏差在0.15～0.40 kg，而校準值的偏差均小于0.15 kg，整體滿足測量精度要求。經過校準，所有棲桿均滿足分布監測數據精度要求，將校準參數寫入分布監測數據采集程序中，獲取準確的分布監測數據可用于棲架系統的相關研究分析。3.2 同步圖像識別分析

表1 1號棲桿測量值與校準值對比Table 1 Comparison between measured value and calibration value perch id=1(kg)

雖然本系統中采用分時變頻思想進行分布數據及圖像的同步采集，若將采集的圖像和分布數據全部進行人工識別，由于采集的圖像光線不穩定，識別勞動強度大；另外，經預試驗數據分析可知，在蛋雞非活動頻繁期間，連續的圖像幾乎都是相同的，如夜間，蛋雞在棲息時，棲架分布狀況幾乎不變，系統采集的數據的存在一定的冗余。因此，為提高數據分析的效率，進行同步數據和圖像的人工識別對比時設定查看圖像的數量，如果符合條件的圖像超過設定數量，則只查看設定數量的圖像。具體識別過程及識別數據記錄采用基于LabVIEW平臺開發的識別程序實現，圖6為人工識別圖像分布流程圖及識別程序界面。

圖6 人工識別圖像分布流程圖及識別程序界面Fig.6 Artificial recognition image distribution diagram and recognition program interface based on LabVIEW

表2為2015年8月26日～2015年9月4日的分布數據與同步圖像識別分析結果，可以看出，系統采集的3根棲桿的蛋雞分布數準確率均超過90%，分布數小于6的識別準確率均大于99%，平均準確率為99%，因此，分布監測系統能夠準確地采集到蛋雞在棲桿上的實時分布數量情況。另外，分布數大于6的數據記錄較少，說明棲桿上同時存在6只以上蛋雞情況較少。

表2 識別數據分析Table 2 Analysis of identify data

3.3 蛋雞棲架分布規律

蛋雞的棲息行為是棲架養殖系統所特有的，相比蛋雞的一般行為，棲息行為更能體現蛋雞的福利狀況。由于動物的行為具有晝夜節律性，白天站立行為表現較多，晚上趴臥行為和棲息行為表現較多，因此，棲架的夜間利用程度顯著高于白天。如果棲架是可以獲得的，蛋雞會花費大量的時間在棲架上棲息。如下圖7（a）可以看出，前一天22:00到第二天4:00之前單根棲桿的分布情況和棲架總分布數據保持平穩，蛋雞處于棲息狀態，活動較少；4:00到10:00之間，單根棲桿和所有棲架均呈現數量不斷下降狀態，偶爾會出現小的波動，蛋雞處于采食、產蛋狀態，棲桿上雞的數量也有變化趨勢，說明蛋雞在非棲息時段也會在棲桿進行活動，從側面說明棲架養殖系統確實增加了蛋雞的行為圖譜，同時擴展了蛋雞的空間活動范圍，滿足雞表達天性的行為需求，增加蛋雞福利。

試驗中，有80只母雞和8只公雞在一個棲架單元飼養，從圖7（b）中可以看出，每天分布總數最多的時間出現在夜間，但數量在40只左右，即棲架分布率為50%，相比于前人研究，本系統中蛋雞對棲架的利用率不是很高，可能是由于本研究與前人研究中所使用的棲桿材質及棲桿的布置不同。趙芙蓉等[21]認為蛋雞對棲架材質和直徑具有選擇性，蛋雞棲架的設計以木質、直徑9 cm為宜。本研究中為達到稱重傳感器安裝方便以及棲桿的統一性，采集鐵質棲桿，棲桿截面采用特殊形狀處理。

圖7 棲架分布規律Fig.7 Perch distribution rule

從圖8可看出，蛋雞在此段時間內，蛋雞平均體質量為1.8 kg左右；基本保持平穩，主要原因是試驗期間蛋雞周齡為70周，體質量變化相對較小，符合實際規律。為進一步確定系統測得的蛋雞平均體重是否準確，本研究設計試驗測量蛋雞的平均體質量，為避免對蛋雞造成應激，試驗僅進行3次，分別在9月19日、9月22日和9月25日3天測量，每次隨機從試驗組中抓20只母雞進行稱量。圖9為實際測量與系統采集值的對比分析，可以看出，測量誤差在0.1 kg以內，主要原因可能是隨機抓取的雞只測量并不能完全代表所有試驗組中的蛋雞平均體質量，總體來說，系統測量結果作為蛋雞生長過程平均體質量監測可以滿足實際生產要求。

圖9 系統計算的蛋雞平均體質量與實際測量值對比Fig.9 Comparison between system measurements and manual measurements for laying hens’average weight

4 結論

本文基于LabVIEW設計了棲架散養模式下蛋雞棲架實時分布監測系統。該系統以稱質量傳感器采集數據為基礎，通過采集程序將分布數據存儲至現場服務器，實現蛋雞棲架分布實時在線監測及棲架分布數據分析；同時，分布數據可通過Internet實現數據的遠程監測。

本系統在蛋雞處于自然狀態下，自動監測蛋雞在棲架散養系統中的棲架分布數據，同時系統設計相應的校準試驗，保證了監測結果的科學性和精確性。試驗結果表明，系統運行正常，采集的數據準確可靠，分布數據平均準確率為99%；蛋雞平均體質量誤差在0.1 kg以內。為家禽養殖監控中的進一步應用提供新的方法，保證了物聯網感知層數據的可靠性。下一步研究將考慮對蛋雞個體以及不同群體密度的棲息行為進行研究，同時對棲桿進行進一步的優化設計，充分滿足蛋雞養殖的福利化要求。

[1] 楊軍香，林海.家禽養殖福利評價技術[M].北京：中國農業科學技術出版社，2014.

[2] 王家忠.蛋雞飼養中的福利問題[J].當代畜禽養殖業,2015 (6)：16-17.

[3] 勞鳳丹，滕光輝，李軍，等.機器視覺識別單只蛋雞行為的方法[J].農業工程學報，2012(24)：157-163. Lao Fengdan,Teng Guanghui,Li Jun,et al.Behavior recognition method for individual laying hen based on computer vision[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, (Transactions of the CSAE),2012(24):157-163.(in Chinese with English abstract)

[4]Aydin A,Cangar O,Ozcan S E,et al.Application of a fully automatic analysis tool to assess the activity of broiler chickens with different gait scores[J].Computers&Electronics in Agriculture,2010,73(2):194-199.

[5] 李志忠，滕光輝.基于發聲信息的動物福利評價研究現狀[C]//羅錫文.2005年中國農業工程學會學術年會論文集.廣州：中國農業工程學會，2005：446-450.

[6]Tauson R.Health and production in improved cage designs[J]. Poult Sci,1998,77:1820-1827.

[7]陳冬華，于韻青，包軍.籠養環境下對產蛋雞棲架材質的喜好選擇及行為表現的研究[J].黑龍江農業科學，2013(6)：36-44. Chen Donghua,Yu Yunqing,Bao Jun.Study on preference on perch materials and behavior expression of laying hens in cages [J].Heilongjiang Agricultural Sciences,2013(6):36-44.(in Chinese with English abstract)

[8]王梁，耿愛蓮，周永孝，等.散養條件下不同設施配置對蛋雞產蛋性能、雞蛋品質和空氣質量的影響[J].中國家禽，2012，34(14)：20-24. Wang Liang,Geng Ailian,Zhou Yongxiao,et al.Effects of different facilities on laying performance,egg quality and air quality for layers under free range system[J].China Poultry, 2012,34(14):20-24.(in Chinese with English abstract)

[9] 席磊，王永芬，常杰，等.散養模式對蛋雞健康與肉品質的影響[J].家畜生態學報，2015，36(2)：36-42. Xi Lei,Wang Yongfen,Chang Jie,et al.Effect of free roost feeding on health and meat quality of laying hens[J].Acta Ecologae Animalis Domastici,2015,36(2):36-42.(in Chinese with English abstract)

[10]Olsson I A S,Keeling L J,McAdie T M.The push-door for measuring motivation in hens:An adaptation and critical discussion of the method.[Z].United Kingdom:University Federation for Animal Welfare,2002:11,1-10.

[11]Schrader L,Müller B.Night-time roosting in the domestic fowl: the height matters[J].Applied Animal Behaviour Science,2009, 121(3-4):179-183.

[12]Newberry R C,Estevez I,Keeling L J.Group size and perching behaviour in young domestic fowl[J].Applied Animal Behaviour Science,2001,73(2):117-129.

[13]Braastad B O.Effects on behaviour and plumage of a key-stimuli floor and a perch in triple cages for laying hens[J].Applied Animal Behaviour Science,1990,27(1):127-139.

[14]Cordiner L S,Savory C J.Use of perches and nestboxes by laying hens in relation to social status,based on examination of consistency of ranking orders and frequency of interaction[J]. Appl Anim Behav Sci,2001,71(4):305-317.

[15]Gunnarsson S,Keeling L J,Svedberg J.Effect of rearing factors on the prevalence of floor eggs,cloacal cannibalism and feather pecking in commercial flocks of loose housed laying hens[J].Br Poult Sci,1999,40(1):12-18.

[16]Tauson R.Management and housing systems for layers-effects on welfare and production[J].2005,61(3):477-490.

[17]Aerni V,Brinkhof M W G,Wechsler B,et al.Productivity and mortality of laying hens in aviaries:a systematic review[J]. World′s Poultry Science Journal,2005,61(1):130-142.

[18]Pickel T,Scholz B,Schrader L.Perch material and diameter affects particular perching behaviours in laying hens?[J]. Applied Animal Behaviour Science,2010,127(1-2):37-42.

[19]祝青園，王書茂，康峰，等.虛擬儀器技術在農業裝備測控中的應用[J].儀器儀表學報，2008，29(6)：1333-1338. Zhu Qingyuan,Wang Shumao,Kang Feng,et al.Application of virtual instrument technology in agricultural equipment measurement and control system[J].2008,29(6):1333-1338.(in Chinese with English abstract)

[20]路亞峰，陳義軍，溫新岐，等.虛擬儀器技術研究現狀與展望[J].國外電子測量技術，2010，29(11)：35-37. Lu Yafeng,Chen Yijun,Wen Xinqi,et al.Research status and prospect of virtual instrumental technology[J].2010,29(11):35-37.(in Chinese with English abstract)

[21]趙芙蓉，陳剛，王志全，等.棲架對蛋雞行為影響的研究[J].中國家禽，2009，31(12):22-24. Zhao Furong,Chen Gang,Wang Zhiquan,et al.Effect of perch and its effect on behavior of layers[J].China Poultry,2009,31 (12):22-24.(in Chinese with English abstract)

Design and implementation of laying hens perch distribution monitoring system based on LabVIEW platform

Mao Taotao,Teng Guanghui※,Li Zhizhong,Bai Shibao
(College of Water Conservancy and Civil Engineering,China Agricultural University,Beijing 100083,China)

In order to improve the welfare and health level of laying hens,alternative housing systems for egg production are emerging and increasingly adopted by egg producers.Perching systems are among those worthy of consideration for adoption,since they can increase the laying hens′vertical and horizontal activity space,and also allow them to express their natural roosting behavior,which is an important indicator of good welfare.Yet along with the shift to the perching systems comes the need to investigate whether the new design of such system,such as the location,number,or size of the perches, can accommodate the laying hens′behavioral needs when at rest.These needs are often investigated by observing the laying hens′distribution in the perches.However,such information is seriously lacking or hard to acquire automatically,and the manual collection of the data is not only inefficient,but also disturbs the laying hens even though it′s achievable occasionally.To enable continuous monitoring of perch use,time spent at perches and frequency of visits to perches by laying hens,a system for the automatic monitoring of laying hens′perch distribution based on LabVIEW platform was developed,and the main features consist of an on-site data acquisition module,a system calibration module,a data analysis module,and a remote user interface module.The automated monitoring system employs load-cell weighing,video imaging and a data acquisition system.The experiment was carried out in a perch system between August 26,2015 and September 26,2015 at the Shang Zhuang Experimental Station of China Agricultural University.The system was equipped by feeders, manure belt,nest boxes,perches,egg belt and etc.The experiment unit housed a breeding group of 80 hens and 8 cockerels,and 15 perches were equipped inside and numbered from 1 to 15.Every weighing node was formed by 2 weight sensors fixed on the cage stents and a two-meter long perch.The weight calibration equation was obtained at the beginning of the experiment by least square fitting the collection value and the actual weight value and was applied to the data acquisition program.A synchronous image was captured by a network camera when the distribution weight data were collected.The laying hens′distribution values on the 6th,7thand 8thperches for every image were identified manually and then compared with the data calculated by the system to verify the system accuracy.The results showed that the accuracy of the laying hens′average distribution value was higher than 90%,and when the distribution number was less than 6,the accuracy was greater than 99%.There were about 40 hens on the perches at night during the period of the experiment, which indicated the 50%perch utilization.At the age of 70 weeks,the absolute error of the laying hens′average weight between measured manually and calculated by the system was within 0.1 kg.Thus,the simplified system can be applied to monitor the average body weights of laying hens during rearing period.The monitoring system can supply the real-time information of laying hen perch distribution accurately in the perching systems.This paper describes the detailed design and development of the automated monitoring system of laying hens perch distribution.Such a system can provide data support and reference for perching system design of laying hens.

animals;welfare;monitoring;laying hens;LabVIEW;perch distribution;monitoring system

10.11975/j.issn.1002-6819.2016.06.023

S126

A

1002-6819（2016）-06-0169-06

2015-10-26

2016-01-19

“十二五”國家科技支撐計劃資助項目（2014BAD08B05）

毛濤濤（1991－），男，甘肅慶陽人，主要從事設施農業環境控制與信息技術研究。北京 中國農業大學水利與土木工程學院，100083。Email:maotaotao@cau.edu.cn

※通信作者：滕光輝（1963－），教授，博士生導師，主要從事設施環境監測與信息技術應用研究。北京 中國農業大學水利與土木工程學院，100083。Email:futong@cau.edu.cn

中國農業工程學會會員：滕光輝（E041100028S）