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物联网环境下奶牛育种优化研究

蒋帮镇  
【摘要】:我国奶业存在的主要矛盾和问题是养殖方式落后,小规模散养户仍是生鲜乳生产的主体,散户养殖模式固有的弊端极大地影响了我国奶牛养殖业的发展。规模化、集约化、标准化的养殖开始受到重视,奶业食品安全事件加快了我国奶牛养殖由散户养殖模式向规模化养殖模式的转变。奶牛育种决策在奶牛场的管理中发挥了重要的作用,奶牛只有经授精、妊娠、产犊后才能产奶。奶牛受孕率、发情检测和流产是奶牛群繁殖性能的重要决定因素,奶牛发情检测和恰当的人工授精时机仍然是限制奶牛繁殖效率的主要问题。物联网技术是一种新兴的信息处理和获取方式,物联网的用途极其广泛。物联网技术在奶牛发情检测、良种登记和个体选配、生产性能测定中具有广泛的应用,基于物联网技术的奶牛育种管理实现了奶牛育种过程的信息化、智能化,物联网技术实现奶牛育种流程的科学管理。 本文首先研究了物联网环境下奶牛的优化选配流程,物联网技术采集了奶牛的系谱资料等信息,估算出奶牛与待选种公牛的近交系数,然后选择后代的育种改良指标,通过奶牛优化选配方案选出适合对母牛授精的种公牛。针对奶牛优化选配工作,建立0-1线性规划模型,在有效避免近交和确保牛群具有较宽血缘的前提下,选择出使后代综合育种值最高的交配方案。 然后,结合奶牛人工授精任务具有最佳的人工授精时间,并且不同奶牛的产奶量不同的特性,对奶牛人工授精任务的模型进行了描述。根据具体的假设,把并行多机提前/拖期调度理论方法引入到奶牛人工授精任务调度问题,建立了人工授精任务调度模型。模型的求解方法在按照平衡各配种工作组的原则将人工授精任务分派到配种工作组上,即确定各组上将要实施的人工授精任务集。然后提出TS/QP的处理策略,由EDD产生调度初始解,并由TS算法提供各配种工作组上的人工授精任务加工序列,然后利用QP优化既定人工授精任务序列中各人工授精任务的开始执行时间。最后,对模型和算法进行了仿真实验,实验证明模型和算法的有效性。


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