автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.02, диссертация на тему:Электрический метод и устройство экспресс-диагностики стресса у КРС

№

" I.'

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ИНСТИТУТ ИНЖЕНЕРОВ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА ИМЕНИ В.П.ГОРЯЧКИНА (МШСЛ)

На правах рукописи

СТЕПАНОВ Александр Николаевич

• УДК 611.1: 636.001.2

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ МЕТОД И УСТРОЙСТВО ЭКСПРЕСС-ДИАГНОСТИКИ СТРЕССА У КРС

(специальность 05.20.02 - электрификация сельскохозяйственного производства)

Автореферат.

диссертации на соискание'учёной степени кандидата технических наук

Москва - 1992

Работа выполнена в Московском ордена Трудового Красного Знамени институте инженеров сельскохозяйственного производства имени В.ПЛ'орячкина (МИИСП).

Научный руководитель - академик РАСХН, доктор тех. нических наук, профессор. Бородин И.4>.

Официальные оппоненты: . доктор технических наук, >

профессор Шеповвлов В.Д.

кандидат технических наук, ■ ' . доцент Столбов В.И.

Ведущее предприятие - Всероссийский научно-иссле-

- .. довательский и проектно-тех-

' нологический институт механи-: зации животноводства (ВНИИМЖ)

' Защита состоится "14 "■ (ЦвКСХЪРА 1992 г. в час. на заседании специализированного Совета К Г20.12.02 Московского ордена Трудового Красного Знамени института инженеров сельскохозяйственного производства имени В.П.Горячки!т (МИИСП) по адресу: 127550, г.Москва, Тимирязевская ул., д.56, МИИСП,

С диссертацией можно-ознакомиться р.библиотеке МИИСП.

Автореферат разослан "12 " НОЯ&рЯ 1992 г.

Ученый секретарь специализированного Совета, кандидат технических.наук

ФсменксБ Л.Г1.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Одной из важных задач сельскохозяйственного производства является обеспечение [»селения продуктами животноводства. • ■

На- современных фермах и комплексах продуктивность животных в значительной степени зависит от их состояния здоровья. Животноводству большой экономический ущерб наносят различные стрессы (кормовой, климатический, технологический и т.д.), приводящие, к функциональным нарушениям и, в конечном, итоге, к глубоким патологи-' ческим изменениям в нервной, сердечно-сосудистой, дыхательной, пищеварительной, воспроизводительной системах организма'животного.

В связи с вышесказанным весьма актуальной является задача своевременной диагностики стресса с целью предупреждения или снижения его отрицательных последствий. В настоящее'время объективный , оперативный контроль стресса на фермах- и комплексах не проводится ввиду отсутствия необходимых экспресс-методов и технических средств диагностики. Поэтому их разработка является ванным условием повышения, эффективности животноводства. Данная работа., выполнена в соответствии с заданием.Г.3.6.3.11 "Система управления технологическими процессам! ,в промышленном молочном животноводстве" (1986-1&90гг,) по проблеме 1.2.6 "Разработка и внедрение^' систем электронизации сельского хозяйствя*_Комш1ексной программы . научно-технического прогреоса стран-членов СЭВ до.2000 года. -

Цель работы. Разработка электрического' метода и устройства для окспресе-диагностики стресса у КРС. ' -._.'.

Задачи исследования:

- обосновать электрический метод экспресс-диагностики стрес- , са у КРС, основанный на регистрации электрического поля', возникающего в результате биоэлектрической активности сердца и на конт-

роле комплекса статистических параметров электрокардиосигнала?

- установить оптимальные режимы и условия съёма электрокар-диосигнала;

- обосновать выбор статистических .параметров электрокардио-сигнала и получить линейные дискриыинантные функции для разделения состояний "норма" и "стресс" у КРС. Определить их пороговые уровни разделения;

- разработать алгоритм экспресс-диагностики стресса;

- разработать и изготовить устройство, обеспечивашее элект-, ричёский метод экспресс-диагностики стресса у КРС. Провести его

хозяйственные испытания; . •

оценить надёжность и технико-экономическую эффективность использования разработанного устройства.

■ Объект исследования. КРС в условиях привязного и беспривязного содержания на -типовых фермах и комплексах.

Методы исследования. В 'работе использованы- методы математи-f ческой статистики. Обработка экспериментальных данных проводилась с применением-методов теории вероятностей.-

Научная новизна. Обоснован и разработан метод экспресс-диагностики стресса у КРС, основанный на регистрации электрического • поля, возникающего в результате биоэлектрической активности сердца и на контроле комплекса статистических параметров электрокар-диосигнала. Обоснованы режимы и условия съёма электрокардиосигна-, ла. Обоснован выбор статистических параметров электрокардиосигна-ла для экспресс-диагностики стресса у КРС. По экспериментальным ■ данным подучены линейные дискриминантные функции для разделения состояний "норма" и "стресс" к определим их пороговые уровни. На основе предлагаемого метода разработаны алгоритм и структурная схема устройства для экспресс-диагностики стресса.

Практическая ценность. Полученная математическая модель экс-

пресс-диагностики стресса у КРС позволяет повысить точность диагностики. Разработанный алгоритм диагностики стресса даёт возможность в реальном масштабе времени вычислять статистические параметры электрокардиосигнала, характеризующие стресс. Разработанное устройство позволяет проводить экспресс-диагностику стресса непосредственно в производственных условиях.

Реализация результатов работы. Результаты диссертационной работы положены в основу при обосновании метода и разработке устройства экспресс-диагностики стресса у КРС. Устройство использо- . вано для контроля состояния животных на комплексе "Токарёво" ГПЗ "Петровское" Люберецкого района Московской области. .

' Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на научных конферен- • циях профессорско-преподавательского состава, научных работников и аспирантов Московского института инженеров сельскохозяйственного производства (г.Москва, 1980-1982), на I Всесоюзной конференции "Организационно-технологические, селекционно-генетические и социально-психологические проблемы управления,поведением сельско- . хозяйственных животных при интенсификации животноводства" (г.Харьков, 1983),' на Всесоюзной научно-практической конференции "Механизация и автоматизация технологических процессов в-агропромышг ■ ленном комплексе" (г.Новосибирск, 1989), на П Всесоюзной научно-I технической конференции-"Энергосберегающее электроборудование для АПК".(г.Москва, 1990), на научно-технической конференции "Сред- ; ства и системы автоматизации управления процессами сельскохозяйственного производства" (г.Паланга,' 1991) ■ ■;

Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 печатных ра-' бот, в которых отражено основное содержание работы. Выдано поло- V" жительное решение на изобретение.

Объём работы. Диссертационная работа состоит из введения,

4-х глав, общих выводов, списка используемой литературы и прило- ■ жений. Её объём составляет 206 страниц, включая 156 страниц машинописного текста,. 14 таблиц, 31 рисунок, 10 приложений и 144 наименования используемой литературы. . •

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность проблемы, сформулированы общие'положения работы, выносимые на защиту, отражена научная новизна .полученных результатов и их практическая значимость, приведены сведения об апробации работы.

В первой главе приведён обзорный материал по ущербу, возникающему в результате стресса у животных и обоснована необходимость в своевременной диагностике стресса с целью предупреодения или снижения его отрицательных последствий. Выполнен литературный обзор методов и технических средств диагностики стресса и постав-.лены задачи научных исследований.

Анализ методов диагностики стресса показывает, что они, главным образом, связаны с определением содержания в биологических жидкостях кортикостероидов и кагехоламинов. Для количественного . определения кортикостероидов и катехоламинов используются раэлич-■ные методы: колориметрические, флуориметркческие, газо-жидкостнсЯ хроматографии. При этом количественное содержание гормонов оценивается по величине светопоглощения, интенсивности флуоресценции, изменении физических характеристик электронного или ионного поля в детекторах газовых 5сроматографов. Эти методы, однако, весьма сложны, трудоёмки и поэтому не могут быть использованы при экспресс-диагностике стресса у КРС непосредственно в производствен-, ных условиях.

Поиску эффективных методов диагностики стресса у КРС непосредственно в производственных условиях посвящен ряд работ. Эти методы осноЕаны'на анализе лаггтяционшос кривых, соматически/;

ток в молоке, на установлении интенсивности торможения рефлекса молокоотдачи. Однако, указанные методы также довольно трудоёмки, громоздки и требуют особых условий для их применения.

В последнее время развиваются оперативные методы диагностики стресса, основанные на математическом анализе ритма сердца, используемые в основном в космической биологии и медицине. .

В главе приведены работы отечественных и зарубежных авторов, посвященные разработке методов и технических средств измерения и анализа ритма сердца у. КРС применительно к условиям сельскохозяйт ственного производства.

Проведенный в первой главе анализ известных методов и технических средств диагностики стресса показывает, что практически все они являются лабораторными и только методы и технические средства измерения и анализа ритма-сердца можно отнести к оперативным, применяемым непосредственно в производственных условиях.

' . Отсутствие исследований по экспресс-диагностике стресса у КРС электрическим методом, основанном на регистрации электрического поля, возникающего в- результате биоэлектрической- активности сердца и на контроле комплекса статистических параметорв.электро-кардиосигнала, явилось основанием для-проведения данной работы.

Вторая глава посвящена теоретическому обоснованию электрического метода экспресс-диагностики,стресса у КРС. При этом рассматриваются вопросы,'связанные с- выбором электрокардиосигнала и его •■ :татистических.параметров для экспресс-диагностики стресса у КРС. Збосновывается математическая модель экспресс-диагностики стресс :. :а. Определяются условия 'помехоустойчивого съёма электрокаддио- .' :игнала, основанного на регистрации электрического по/ш, возни- . ',-сающего в результате биоэлектрической активности сердца. Покая'а- . " ю, что эффективность экспресс-диагностики стресса в значительной lepe зависит от правильного выбора электрофизиологического пара-

мэтра. Выбор электрофизиологического сигнала с информационными признаками'основывался на принципах биологической кибернетики. Наиболее- информативным параметром в плане оперативной оценки стресса является ритм сердца, поскольку в нём закодирована информация о процессах, протекающих не только в самом сердце, но и в различных звеньях системы управления организмом в целом. Поэтому, в'качестве электрофизиологического параметра для экспресс-диагнос-1ики стресса у КРС был выбран электрокардиосигнал, несущий инфор-; Шциго о ритме сердца.

Разграничительная способность электрокардиосигнала зависит от полезности каждого из его статистических параметров в плане распознавания состояний "норма" и "стресс". Полезность параметров определялась по их статистическим распределениям в рассматриваемых состояниях. С точки зрения распознавания состояний выбранные параметры не пригодны, если числовые характеристики их статистических распределений (особенно средние значения) совпадают при различных состояниях. Значимые различия, характеристик вычислялись по -критерию Стьодента. В результате проведенных исследований были выбраны статистические параметры'электрокардиосигнала: мода, амплитуда моды, вариационный размах, индекс напряжения, которые характеризуют длительность(ЬЯ интервала как случайную величину, отражают состояние регуляторных систем целостного организма и могут быть использованы .при диагностике стресса.

Рассмотрена математическая модель экспресс-диагностики стресса, основанная на линейном дискркыинантнсм анализе, который позволил найти линейную функцию, разделяющую состояния "норма" и "стресс". Линейная дкскриминантная функция у имеет следуший вид:

i/=» к^ + к2х,2 + i-... + к,гх„ (1)

где Х^Х^ — Хи - статистические параметры электрокардиосигнала;

К1, К^,,. Ки - соответствующие коэффициенты.

Коэффициенты К3.. Кп находились посредством реше-

ния системы уравнений вида:

Ац К< + АцКз + А<з Кг + .-..+ А-м Км = di Ал Ki + Агг K2 + А2зК} + •• • + Агл Ки = о/3 Аз1 Иi +-А32 Иг + • • + Ки - cf* <2)

Ал< К1 + Ah2'Ka+An4Kj+ ••• AnnKn = «V

Дискриминантная'функция, представляющая собой комбинацию статистических параметров электронардиосигнала, является единст-. венной числовой оценкой, характеризующей близость данной реализации электрокардиосигнала к состояниям "норма" и "стресс". Решений вопроса о принадлежности конкретной реализации электрокардио-сигнала к одному из состояний "норма", или "стресс" осуществлялось на основе сравнения полученного значения дискриминантной функции у с пороговым значением уо', выбираемого из условия минимизации общего числа ошибок. • '

Достоверность различий между состояниями "норма" и "стресс" по комплексу, статистических параметорв электрокардиосигнала Кь^г-^п .определялась с помощью дисперсионного критерия Фишера.,••

Разграничительная способность линейной дискриминантной функции оценивалась .по величине множественной корреляции R2 . Чем . больше Rz ,тем лучше дискриминантная функция разделяет состояния' . "норма" и "стресс". Корреляционные связи между статистическими параметрами электрокардиосигнала определялись по их корреляцион- ■ ным матрицам для рассматриваемых состояний. . , ;' ■ •

В главе noKaaáHo, что наиболее перспективным й целесйобраэ*- : нил является съём электрокардиосигнала, основанный на регистрации электрического поля, возникающего в результате биоэлектрической активности сердца животного. Известно, что тюле биопотенциалов

сердца на поверхности тела есть результат суммарного действия микродиполей одиночных волокон миокарда. При этом поле потенциалов на поверхности тела аналогично полю диполя, если представить себе, что'он расположен в объёмном проводнике (теле животного) на Mectfe сердца и вектор электрического момента совпадает с электрической осью сердца. Электрические процессы в сердце животного

^ ft Q 1

создают электромагнитное поле с длиной волн 10 + 3.10 и. Пос-. ,кольку в диссертации рассматривалось электромагнитное поле в непосредственной близости от сердца животного, которое в этом случае не имеет волнового характера, а представляет собой взаимное колебательное преобразование электрической и магнитной, энергий, •то в качестве модели источника электрического пиля было выбрано поверхностное распределение зарядов (потенциалов) (X, УД) соответствующее реальному распределению зарядов (потенциалов) на поверхности тела животного.

Электрическое поле, в данном случае, определяется наложением полей точечных зарядов, образующих распределение ECJ,¿(X, У, I) ■ Потенциал lf и напряженность £ , электрического поля находятся .при этом но следующим выражениям:

íy п fca <-í- _ 4/ifcftT(.

Вектор электрического смещения Д) вблизи электрода, располо-

женногэ в электрическом поле, нормален к поверхности электрода и равен плотности поверхности заряда (й t :

= 6 = > (5)

где S . - площадь тела животного под электродом;

п I С1

ц, - саряд на площади Ь .

Выражение (5) справедливо, при условии, что S'<< 51 н t <Х d . ' S-общая поверхность тола животного с суммарным зарядом u,~Etj¿(X,y (5-расстояние между электродом к телом животного, d. - диаметр

лектрода.

Напряжение между телом животного и электродом может быть пределено следующим образом: ь

и-/ЁйВ - ёй <6,

Третья глава посвящена экспериментальному исследованию электрического метода экспресс-диагностики стресса у КРС. Приведены етодика и техника экспериментальных исследований. Рассмотрены слоеия, при которых возможен помехоустойчивый съём.электрокар-иосигнала с тела животного. Проведён анализ экспериментально поученных статистических параметров электрокардиосигнала, дискри-. инантных функций, применяемых при экспресс-диагностике стресса, ¡редложен.алгоритм экспресс-диагностики стресса, осноеэнный на 1ычислении статистических параметров электрокардиосигнала.

В результате экспериментальных исследований'были выбраны на' 'еле животного точки наложения-электродов, обеспечивающие надёж-[ый и помехоустойчивый съём электрокардиосигнала. Все.три злект-юда находились на левой стороне тела по периметру-пояса в верти-:дльном положении на пятом межребье. Электроды укреплялись на' шутренней поверхности пояса. Преобразователь.электрического пот вблизи от сердца животного в напряжение, симметричней.вход йо-^орого-соединялся с электродами; такжё находился на поясе. Харак-?еристики преобразователя были выбраны с помощью эквивалентной. ' :хемы, показанной на рис. I, которая включает в себя: в - ЭДС ис-1 ? очника сигнала (разность электрических потенциалов сердца между точками поверхности тела под электродами) »Тс — внутреннее сопротивление .источника сигнала, 11 - сопротивление диэлектрика между,-электродом и телом, С - емкость электрода ■ относительно 'тела, • К&Х - рходное сопротивление преобразователя, С&у - входную ем-- ■ кость преобразователя.

При использовании в качестве диэлектрика между электродом

.С

.Рис. I. Эквивалентная ехема входной цепи преобразователя электрического поля вблизи от сердца животного в напряжение-

и телом- животного органических материалов комплексный коэффициент передачи К схемы равен:

> % .___ с__• .

Полоса пропускания электрокардиосигнала ограничивается нижней и верхней граничными частотами, равными:

Л _1_ (О) * - 1 - го,

7гн 2Тггн гчгшоад 19'

где Тл , - постоянные времени в области нижних и верхних

частот. •

Из выражения (8) было найдено входное сопротивление пр(

обраэователя электрического поля вблизи от сердца в напряжение,

которое на нижней частоте спектра электрокардиосигнала дола

.жно иметь величину не менее 10 Ом.

В главе проведён анализ экспериментально полученных статистических параметров электрокардиосигнала, который показывает, что эти параметры могут служит^ тонким индикатором функционального

состояния животных и быть использованы при экспресс-диагностике стресса: Разграничительная способность параметров электрокардио-сигнала оценивалась по их статистическим распределениям в норме

I

и при стрессе. По кривым распределений определялись пороговые уровни и соответствующие им функции ошибок. Наименьшее значение функции ошибок наблюдается при разделении состояний

"норма" и "стресс" по амплитуде моды и наибольшее — Я =3?,5"/а по моде.

Оценка корреляционных связей ме«ду статистическими параметрами электрокардиосигнала позволила сделать заключение о их хорошей коррелированное™ между собой как при состоянии "норма" .так и при состоянии "стресс", что явилось основанием для использования методов многомерного статистического анализа, в частности, дискриминантного, при разработке математической модели экспресс-диагностики стресса.

• Были найдены линейные дискриминантные функции у^ для различи!,« комбинаций статистических параметров злектрокардиосигнала, вычислены их значения при состояния^ "норма" и "стресс" и построены статистические распределения значений дискрлминантных функций щ при этих состояниях (рис. 2), по которым выбрани пороговые уровни у0 в соответствии с' минимизацией общего,число ошибок. Принадлежность конкретной реализации электрокардиосигнала к одному из состояний "норма" или "стресс" определялась на основе сравнения полученного значения дискриминамтной функции у[_ с поро- '■ говкм значением у0 ■ ' . .

Приведенное на рис. 2 числовые значения функций ошибок Р: ., показывают, что с наименьшим числом ошибок '2,6*°!о разделяет, ." состояния "норма" и "стресс" линейная дискримлнянтная функция ...

у^ - - (/<?ВМо-0,00?'АМо + 0,},3£ДХ,. функция имеет наибольшео, значение мно-честпенной корреляции 0,&9 характеризующей её'

я ч к /ч Л'^Я ъ V,

41

^ ■ (0»»На ^ -»./л «¡■4« (5-11« *

к1 ¿г а й- -о>:н

-41 -4» у;-«!!> ч »5-4«* л-«« Г,- ¡(4

ч ■ ЧЧ "Л . -и» \ «*,ЧИ 1, ■*! (¡.»д ч

П— 1.1 -1,! ^/и.рм. \ -- / \ 1 —=тг=-----ъ

Рис. 2. Статистические распределения-значений дискрими- .

нантных функций при состояниях "норма" и "стресс"

разграничительную способность.

Результаты теоретических и экспериментальных исследований

■ легли в основу при разработке алгоритма экспресс-диагностики '.стресса у КРС, показанного на рис.,3. Алгоритм позволяет вычислять статистические параметры электрокардиосигкала, которые включают в себя оценку математического ожидания"^.^ •, моду "1^.^*001, .амплитуду моды N , вариационный размахДТц.^ , индекс напряжения регуляФорных систем организма ИН . Алгоритм также определяет .частоту пульса 4 , количество компенсаторных пауз Л и экстрасистол Э. В алгоритме предусмотрено вычисление значений линейной дискриминантной функции У , представляющей еобой комбинацию .3-х

■ статистических параметров злек'трокардиосигнала"1{^Ср ( Г^ДТд-к и сравнение их с пороговым значением у0. - "

Четвёртая глпрп посвяшекА разработке устройства для окспресс-диагностнкя стресса у КРС, сценке его над;;кнссти и экономической

—

/ .1 .1,1.,.», ». / ШЛЯ N ^у/

| 'яг.

ИйТЬТ*™

_' 'Л' Г 1' ''

У

У

у

Н<С1И| 1>Ч(#Н(Л гпом * 'м • »(».«:; чн •

Г >Я»«11Ц,Л1,К 7

Рис. 3. Блок-схема алгоритма экспресс-диагностики стресса у КРС

объективности при использовании.

На основе результатов проведенных исследований был разработан и изготовлен макетный образец устройства, с помощьч которого был реализован электрический метод экспррсс-диагностики стресса у КРС. Устройство позволяет с помощью соответствующих датчиков снимать электрокарциосигнал с тела животного и проводить его автоматическую обработку по программе, записанной в памяти, с целью экспресс-диагностики стресса. При этом вычисляются в реальном масштабе времени статистические параметры олектрокардиосигнпла и которые, при необходимости, выводятся на линейный дисплей на .4-х се-, мисегментных цифровых одноразрядных светодиодных индикаторах, расположенный на лицевой пополи устройства. В устройстве предусмотрен обмен информацией по каналу связи с ЭВМ. Функциональные возможности устройства можно' изменять путём соответствующей корректировки алгоритма и программ.

Структурная схема устройства приведена на рис. 4. Онч состо-' нт из 2-х основных блоков - аналогового и цифрового. Аналоговый'-блзк осуществляет предварительную обработку олектрокардиосигкала, п пирровой - статистическую обработку длительностей кардисинтер- '■ 1<алов К-Я .

МЧ . I <1.1.

»ашпиь э:о шаяьл МШ.ТР «ОШРЯСР ОШГШШ РШСП1

1 1

Рис. 4. Структурная схема устройства для экспресс-диагностики стресса у КРС

Структурная схема работает следующим образом. Электрокардио-• сигнал, снимаемый с животного с помощью-датчика, поступает на вход усилителя, в котором происходит предварительное усиление сиг нала. Затем сигнал подаётся на второй каскад усиления, представ. ляющий собой полосовой фильтр, который производит дальнейшее уси-■ ление и вцделение сигнала в Частотном диапазоне, позволяющем исключить влияние дрейфа и помех.по постоянной составляющей сигнала, сетевые помехи с частотой 50 Гц и более высокочастотные. Элек-з- рокардиосигнал с выхода полосового фильтра поступает на компа'ратс . который осуществляет выделение зубца П .электрокардиосигнала и фор , ыирование соответствующего ему прямоугольного импульса. Дальней: шее измерение интервала между прямоугольньми импульсами пройз'во-\ дится 8-разрядным счетчиком I, связанным с таймером однокристального микроконтроллера Ш816ВЕ35.'Образующийся, в результате такор

■ связи 16-разрядный счетчик позволяет изменять длительность Тд-я " ^нте^вала К-Я электрокардиосигнала с необходимо^ точностью. На

1 аход 8-разрядного счетчика поступают импульсы с делителя.опорной

■ -частоты, осуществляющего доение частоты синхронизации однокристального микроконтроллера. Полученная частота является исходной

■' I ■ . •,

, для намерения . На выходе 8-разрядного счетчика по окиича-

нии измерения"Тд-К формируется кодTR.fi. , который принимает однокристальный микроконтроллер через свой порт. Управление измерением ведётся сдвиговым регистром.

. Вычисление статистических параметров электрокардиосигнала осуществляется однокристальным микроконтроллером КМ1816ВЕ35 по программе, записанной в постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ) на микросхеме 573Рр2. В качестве внешней оперативной памяти (ОЗУ) используется запоминавшее устройство на микросхеме К537РУЮ. Временное хранение адреса■запоминающих устройств осуществляется буферным регистром. Вывод вычисленных статистических параметров электрокардиосигнала производится через параллельный интерфейс КР580ВВ55 на четыре семисегментннх индикатора АЛС324А1. Преобразование двоично-десятичного кода в код семисегмеитного индика-" ' тора производится дешифратором 2. Для индикации запятой и разрешения индикации цифры в определенном месте служит дешифратор I. Управляющие и кодовые сигналы формируются с помощью контактной клавиатуры, которая подключена к параллельному интерфейсу. Связь с ЭВМ осуществляется через синхронно-асинхронный приёмо-передат-чик КР580ВВ51. . ■

В главе выполнен расчет надёжности разработанного устройства для экспресс-диагностики стресса у КРС. При этом исходили из того, что отказ отдельных элементов схеиЯ приведёт к отказу устройства в целом (последовательная структура). Тогда определение вероятности безотказной работы устройства сводится к нахождении суммарной интенсивности отказов элементов: '''■.''

At-.fi N1X1 ; ; ,

где N1 - число однотипных элементов в устройстве", ... Г

И - число групп (типов) элементов з устройстве.• ; , Вероятность безотказной работы будет вычисляться по формуле:

Результаты расчета показывают, что при ± = 500 час, 1000час, 4000 час соответственно равна: 0,980; 0,970; 0,687.

Б главе приведены экономические показатели нового и базово-■ го'методов диагностики стресса у КРС. В новом варианте затраты труда меньше в б раз, приведенные затраты - в 7 раз. Годовой -экономический эффект от'использования устройства потребителем на комплексе в 400 голов составляет 2234,99 руб.

швода

1. Существующие в настоящее время методы и технические средства диагностики стресса не позволяют осуществлять своевременную диагностику стресса у КРС непосредственно в производственных ус' ловиях, что приводит к функциональным нарушениям и, в конечном

итоге, к глубоким патологическим, изменениям в их организме, соп-, ров'ождающихся значитёльными потерями продукции и сокращением срока .использования животных. -

2. Разработанный электрический метод экспресс-диагностики стресса у КРС на основе регистрации электрического поля, возникающего в результате биоэлектрической активности сердца, и на конт- .

1 роле комплекса статистических параметров электрокардиосигнала да,; ёт возможность проводить диагностику стресса у животных непосредственно б условиях ферм и комплексов. ' '

3. Экспериментальными исследованиями выявлено, что особенности суточной динамики статистических параметров электрокардио- .

'сигнала у КРС могут служить тонким индикатором функционального

, состояния их организма и отражать характер адаптации (развитие

- * '

стресса) к различным возмущавшим воздействиям (стрессорам) внеш- ' '..Чей среды. • ■ ■ ■ • ■ . - • ,

4. Статистические распоем1ления параметров электрокардиосиг-нала в норме и при стрессе показывают, что эти параметры можно

. использовать при разделений состояний "норма" и "стресс", ггбкрлл

пороговый уровень с учётом обеспечения минимума функции скибок.

5. Экспериментальная линейная дискриминантная функция у =

= - 1,21%Мо-0,007АМО +0,396 ДХ позволяет достоверно разграничить состояния "норма" и "стресс" с доверительной вероятностью Р=0,99 и с наименьшим числом ошибок

6. Разработанный алгоритм, в основе которого лежит вычисление статистических параметров электрокардиосигнала и определение линейной дискриминантной функции может быть использован при экспресс-диагностике стресса у КРС.

7. Экспериментальные исследования преобразователя электрического поля вблизи от сердца животного в напряжение показали, что его входное сопротивление на нижней частоте спектра электрокардиосигнала при использовании в качестве диэлектрика между

электродом и телом животного органических материалов должно иметь ' о

величину не менее 10' Ом.

8. Помехоустойчивый съём электрскардиосигнала может быть обеспечен при размещении электродов и преобразователя электрического поля вблизи от сердца животного в напряжение по периметру пояса в вертикальном положений по л^вой стороне тэлс на пятом межребье.

9. Экспериментально установлено, что форма электрокардиосигнала при съёме его посредством регистрации ¡электрического поля •'близи от сердца животного практически не отличается от формы электрокардиосигнала, снятого обычным способом и ь тех же отведениях.

10. Хозяйственные испытания макетного образца устройстга лсспресс-диагностики стрссса у КРС показали, что он позволяет "существлять диагностику стресса у животных непосредственно р производственных условиях и может быть использован при разработке .П! 11 ной партии. • .

II. Экономическая эффективность от внедрения одного устройства на комплексе в 400 голов составит 2234,99 рублей'в год, при этом затраты труда уменьшаются в 6 раз, а приведенные затраты -■ в 7 раз. .

Основные положения диссертации-изложены в публикациях:

1. Степанов А.Н. Контроль функциональной деятельности животных по состоянию их сердечно-сосудистой системы. Сб. научных трудов ШИСП "Управление технологическими процессами в сельскохозяйственной производстве"« М., 1981. Т.18, С.84-86.

2. Степанов А.Н. Усилитель биопотенциалов в системе телеметрического контроля состояния сельскохозяйственных животных. Сб. на-, учных трудов МИИСП "Автоматизация технологических процессов в сельскохозяйственном производстве". М., 1982. С.16-19.

3. Степанов А.Н. Биотелеметрический метод контроля функционального состояния сельскохозяйственных животных. Сб. научных трудов МИИСП "Автоматизация технологических процессов сельскохозяйственного производства". М.,1983. С.18-20.

4. Степанов А.Н. Кибернетический метод оценки функционального состояния организма коров на комплексах. Тезисы докладов 1-й

-. Всесоюзной конференции "Организационно-технологические, селекционно-генетические и социально-психологические проблемы управления поведением сельскохозяйственных животных при интен-. сификчции животноводства". Ленинград, 1983. Т'Л. С_39-40. • 5. Бородин И, Степанов А.Н. Биотелеметрический контроль сос-; ' . • Т0Я1ГИЯ животных, й. "Механизация и электрификация сельского хозяйства". 1986, № I. С.36-38. ■

,6. Степанов А.Н. Автоматический контроль состояния животных с ■; применением микро-ЗБЫ. ЬЦучные труды ВИЭСХ "Микропроцессорная •' техника в автоматизации животноводства и птицеводства". М., 1&Ь7. Т.67. С.60-83.