본 연구는 모돈의 분만징후에 따른 예비행동특성 분석 및 분류를 통하여 정확한 분만시점을 예측하고자 본 실험을 진행하였다. 모돈 12마리(평균 3.5 산차)에서 분만전 징후의 행동특성으로 측정된 행동은 지속시간에 따라 분석된 기본행동(섭식, 서기, 눕기, 앉기)과 빈도로 분석된 특이행동(탐색, 저작, 긁기, 스톨물기)으로 나뉜다. 분만 24시간 전부터 첫 태아가 나오는 시점까지 시간대별 2분 간격으로 영상정보를 녹화 및 수집하여 분석하였다. 그 결과 모돈의 기본행동 중 서기시간(22.6%; 24H, 24.9%; 12H)과 횡와시간(55.9% ;24H, 66.3% ;12H)은 분만 24시간 전의 빈도가 유의적으로 낮게 나타났다(p<0.01). 섭식시간(13.42% 24H, 4.38% 12H)과 앉기시간(8.2% 24H, 4.5% 12H)은 분만 12시간 전부터 감소하는 경향을 보였다(p>0.05). 모돈의 특이행동 중 탐색행동($11.44{\pm}1.80$ 24H, $55.97{\pm}6.13$ 12H), 바닥을 긁는 행동 ($3.75{\pm}1.92$ 24H, $20.99{\pm}5.8$ 12H) 및 스톨물기 행동($0.69{\pm}0.15$ 24H, $3.71{\pm}1.53$ 12H)은 분만 24시간 전 보다, 분만시간이 점점 다가오는 12시간 전부터 점진적으로 빈도가 증가하였다 (p<0.01). 반면 저작행동 ($2.20{\pm}1.67$ 24H, $0.07{\pm}0.01$ 12H)은 분만 12시간 전부터 감소하는 경향을 보였다(p>0.05). 결과적으로 분만시점이 다가갈수록 서기 탐색 긁기 스톨물기 행동이 높게 발현되는 것으로 나타났다.
본 연구는 모돈의 분만징후에 따른 예비행동특성 분석 및 분류를 통하여 정확한 분만시점을 예측하고자 본 실험을 진행하였다. 모돈 12마리(평균 3.5 산차)에서 분만전 징후의 행동특성으로 측정된 행동은 지속시간에 따라 분석된 기본행동(섭식, 서기, 눕기, 앉기)과 빈도로 분석된 특이행동(탐색, 저작, 긁기, 스톨물기)으로 나뉜다. 분만 24시간 전부터 첫 태아가 나오는 시점까지 시간대별 2분 간격으로 영상정보를 녹화 및 수집하여 분석하였다. 그 결과 모돈의 기본행동 중 서기시간(22.6%; 24H, 24.9%; 12H)과 횡와시간(55.9% ;24H, 66.3% ;12H)은 분만 24시간 전의 빈도가 유의적으로 낮게 나타났다(p<0.01). 섭식시간(13.42% 24H, 4.38% 12H)과 앉기시간(8.2% 24H, 4.5% 12H)은 분만 12시간 전부터 감소하는 경향을 보였다(p>0.05). 모돈의 특이행동 중 탐색행동($11.44{\pm}1.80$ 24H, $55.97{\pm}6.13$ 12H), 바닥을 긁는 행동 ($3.75{\pm}1.92$ 24H, $20.99{\pm}5.8$ 12H) 및 스톨물기 행동($0.69{\pm}0.15$ 24H, $3.71{\pm}1.53$ 12H)은 분만 24시간 전 보다, 분만시간이 점점 다가오는 12시간 전부터 점진적으로 빈도가 증가하였다 (p<0.01). 반면 저작행동 ($2.20{\pm}1.67$ 24H, $0.07{\pm}0.01$ 12H)은 분만 12시간 전부터 감소하는 경향을 보였다(p>0.05). 결과적으로 분만시점이 다가갈수록 서기 탐색 긁기 스톨물기 행동이 높게 발현되는 것으로 나타났다.
The aim of this study is to predict the exact time of parturition from analysis and classification of preliminary behavior based on parturition signals in sows. This study was conducted with 12 crossbred sows (with an average of 3.5 parities). Behavioral characteristics were analyzed for duration an...
The aim of this study is to predict the exact time of parturition from analysis and classification of preliminary behavior based on parturition signals in sows. This study was conducted with 12 crossbred sows (with an average of 3.5 parities). Behavioral characteristics were analyzed for duration and the frequency of different behaviors on a checklist, which includes the duration of the basic behaviors (feeding, standing, lying down, and sitting). The frequency of specific behaviors (investigatory behavior, shame-chewing, scratching, and bar-biting) was also recorded. Image information was collected every two minutes for 24 hours before the first piglets were born. As a result, the basic behavior of a sows' standing time (22.6% of the time after 24 h, 24.9% after 12 h) and time lying down (55.9% after 24 h, 66.3% after 12 h) increased over the 12 h period before parturition, compared with the 24 h period before parturition (p0.05). The sows' investigatory behavior ($11.44{\pm}1.80$ after 24 h, $55.97{\pm}6.13$ after 12 h), scratching ($3.75{\pm}1.92$ after 24 h, $20.99{\pm}5.81$ after 12 h), and bar-biting ($0.69{\pm}0.15$ after 24 h, $3.71{\pm}1.53$ after 12 h) increased in the 12-hour period before parturition, compared with the 24-hour period before parturition (p<0.01). On the other hand, shame-chewing ($2.20{\pm}1.67$ after 24 h, $0.07{\pm}0.01$ after 12 h) decreased compared to the 12-hour period before parturition (p>0.05). Thus, standing, investigatory behavior, scratching, and bar-biting could be used as behaviors indicative of parturition in sows.
The aim of this study is to predict the exact time of parturition from analysis and classification of preliminary behavior based on parturition signals in sows. This study was conducted with 12 crossbred sows (with an average of 3.5 parities). Behavioral characteristics were analyzed for duration and the frequency of different behaviors on a checklist, which includes the duration of the basic behaviors (feeding, standing, lying down, and sitting). The frequency of specific behaviors (investigatory behavior, shame-chewing, scratching, and bar-biting) was also recorded. Image information was collected every two minutes for 24 hours before the first piglets were born. As a result, the basic behavior of a sows' standing time (22.6% of the time after 24 h, 24.9% after 12 h) and time lying down (55.9% after 24 h, 66.3% after 12 h) increased over the 12 h period before parturition, compared with the 24 h period before parturition (p0.05). The sows' investigatory behavior ($11.44{\pm}1.80$ after 24 h, $55.97{\pm}6.13$ after 12 h), scratching ($3.75{\pm}1.92$ after 24 h, $20.99{\pm}5.81$ after 12 h), and bar-biting ($0.69{\pm}0.15$ after 24 h, $3.71{\pm}1.53$ after 12 h) increased in the 12-hour period before parturition, compared with the 24-hour period before parturition (p<0.01). On the other hand, shame-chewing ($2.20{\pm}1.67$ after 24 h, $0.07{\pm}0.01$ after 12 h) decreased compared to the 12-hour period before parturition (p>0.05). Thus, standing, investigatory behavior, scratching, and bar-biting could be used as behaviors indicative of parturition in sows.
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문제 정의
이러한 정밀한 가축관리를 위한 알고리즘을 개발하기 위해서는 목적에 부합하는 가축의 행동들에 대한 정확한 분석이 선행 되어야 한다. 따라서 본 연구의 목적은 영상정보를 이용 하여 모돈의 분만전 24시간의 예비행동특징을 분류하여 분만돈 정밀 관리 기술에 기초 데이터로 활용하고자 한다.
제안 방법
모돈 12 마리(평균 3.5 산차)를 각각의 행동들을 분만틀 (W 2.2 × D 1.8 × H 1.2)m에서 관찰 하였다.
본 연구의 결과를 종합해 보면, 영상정보를 이용하여 모돈의 분만전 24시간의 예비행동특징을 분류하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
이때 수집된 모든 데이터는 중앙 서버에 저장되었고, 분만 전 모돈의 행동 평가를 위한 비디오 분석은 HIKVISION 레코더(Network Video Recorder;DS-7716NI-E4/16P, HIK VISION, Korea)를 이용하여 기본행동(섭식, 서기, 눕기, 앉기)은 Time-sampling method 기법을 이용하였고, 특이행동(탐색, 저작, 긁기, 스톨물기)은 빈도데이터 수집법을 사용하여 분석하였다[14]. 연속되는 샘플링으로 비디오를 분석하는 동안 관찰자는 각 모돈에 대한 행동 기준으로 (Fig. 1, 2) 인코딩 하였다. 일관된 결과를 확보하기 위해 한명의 관찰자가 모든 관찰 및 비디오 분석을 수행했다.
1, 2) 인코딩 하였다. 일관된 결과를 확보하기 위해 한명의 관찰자가 모든 관찰 및 비디오 분석을 수행했다.
2)m에서 관찰 하였다. 행동관찰은 분만 24시간 전부터 첫 새끼돼지가 나오는 시점을 기준으로 2분 간격으로 수집하였다. 분만 24시간부터 12시간은 24H, 분만 12시간부터 분만(0)까지는 12H로 분류하였다.
대상 데이터
각 모돈에 대한 영상데이터 수집은 각 분만틀 위 2m 지점에 설치된 4대의 주·야간 겸용 IR 카메라 (QNB-7080 RH, Hanwha, Korea)를 이용 하여 녹화하였다.
본 연구는 2017년 5월부터 2018년 6월까지 경남 하동군에 위치한 양돈농가에서 예비실험 30일 후 12개월간 측정하였다. 모돈 12 마리(평균 3.
데이터처리
분만 전 24H의 기본 행동의 시간대별 데이터는 회귀분석을 이용하였고, 빈도 데이터는 Shapiro-Wilk normality test 로 정규성을 검정 후(p<0.007945) 분만 전 24H과 12H의 행동변화가 정규분포를 따르지 않았으므로, 비모수 방법인 Wilcoxon signed ranked test를 이용하여 유의수준 p<0.05 미만에서 검정하였다.
이론/모형
이때 수집된 모든 데이터는 중앙 서버에 저장되었고, 분만 전 모돈의 행동 평가를 위한 비디오 분석은 HIKVISION 레코더(Network Video Recorder;DS-7716NI-E4/16P, HIK VISION, Korea)를 이용하여 기본행동(섭식, 서기, 눕기, 앉기)은 Time-sampling method 기법을 이용하였고, 특이행동(탐색, 저작, 긁기, 스톨물기)은 빈도데이터 수집법을 사용하여 분석하였다[14].
통계분석은 R 패키지 (R version 3.31, R Foundation for Statistical Computing, Tokyo, Japan)를 사용하였다. 분만 전 24H의 기본 행동의 시간대별 데이터는 회귀분석을 이용하였고, 빈도 데이터는 Shapiro-Wilk normality test 로 정규성을 검정 후(p<0.
성능/효과
(1) 모돈의 기본행동 중 서기시간(24H : 22.6%, 12H : 24.9%)과 눕기시간(24H : 55.9%, 12H : 66.3%) 은 분만전 24H에 비해 12H에 증가하였다.
(2) 섭식시간(24H : 13.4%, 12H:4.3%)과 앉기시간 (24H : 8.2%, 12H : 4.5%)은 분만전 12H에 감소하는 것으로 나타났다.
(3) 모돈의 특이행동 중 탐색행동(24H : 11.4회,12H : 55.9회), 바닥을 긁는 행동(24H : 3.8회, 12H :21.0회) 및 스톨물기 행동(24H : 0.7회, 12H :3.7)은 12H 전부터 빈도가 증가하였다.
(4) 반면 저작행동(24H:2.2), 12H:0.07)은 분만 12H 전부터 감소하는 것으로 나타났다.
결과적으로 분만시점이 가까워질수록 서기·눕기·탐색· 긁기·스톨물기 행동이 높게 발현되는 것으로 나타났다.
둥지의 반경은 모돈의 나이와 주변 환경에 따라 다르며, 둥지의 역할은 모돈이 둥지 내에서 자돈에게 최대한 젖을 먹이기 위한 공간과 쾌적한 온도환 경을 확보하여 자돈의 은신처를 제공함에 있다[4]. 그러나, 분만틀 안에서 모돈은 자연적인 둥지 짓기 행동을 볼 수는 없지만, 본 연구의 결과를 통하여 이와 유사한 행동인 사료조 및 분만틀 바닥을 코로 탐색하는 행동과 코와 앞다리를 이용하여 바닥을 긁는 행동을 관찰할 수 있었다. 이러한 행동들은 자연 상태와 유사한 환경에서 나타나는 전형적이 패턴을 따르고 있는 행동이라고 보고된바 있다[19, 20].
모돈의 특이행동(Table 2) 중 탐색행동(24H ;11.44 ± 1.80회, 12H;55.97 ± 6.13회), 바닥을 긁는 행동 (24H;3.75 ± 1.92회, 12H;20.99 ± 5.8회) 및 스톨 물기 행동(24H;0.69 ± 0.15회, 12H;3.71± 1.53회)의 빈도는 분만 24시간 전 보다, 분만시간이 점점 다가오는 12시간 전부터 점진적으로 빈도가 증가하였다(Fig. 4, P<0.01).
본 연구에서 영상분석을 이용하여 도출한 행동은 분만시점이 다가갈수록 서기·탐색·긁기·스톨물기 행동이 높게 발현되는 것으로 나타났다.
후속연구
향후, 본 연구에서 검증된 모돈의 분만 전 행동특성 분류를 활용하여, 영상분석기술을 이용한 모돈의 분만시점에 보다 정확하고 신속한 알림을 제공하는 알고리즘 설계 연구가 선행되어야 할 것이다. 또한, 동물을 기반으로 한 영상 모니터링 및 영상분석기술을 접목하여, 실시간 모돈 분만 관리 기술 및 가축사양관리 기술에 기여하게 될 것이며, 농가에서 실용적으로 적용될 것이라고 사료된다.
이처럼, 영상정보를 활용하여 비접촉적으로 분만 예측 기술을 확보하는 것은 사람이 직접 돈사에서 관찰하는 것보다, 동물을 기반으로 외부의 접촉 없이 그 개체의 고유 행동이 충분히 발현되기 때문에, 동물복지 관점에서 유용하게 활용될 수 있다[10]. 모돈의 분만 시 발생하는 문제들에 대해 영상정보에서 얻어진 데이터들로 조기 대처가 가능하며 노동력 절감, 농가의 생산성 향상 및 모돈의 복지도 개선될 것이다. 뿐만 아니라 지금까지 농장에서 설치되는 카메라를 이용한 영상은 관리자가 관찰할 때만 데이터로서의 가치가 있었으나 영상분석 알고리즘과 같은 기술 적용으로 앞으로 축산업에서는 무인으로 가축을 관리할 수 있는 분야로까지 확대될 것이다.
모돈의 분만 시 발생하는 문제들에 대해 영상정보에서 얻어진 데이터들로 조기 대처가 가능하며 노동력 절감, 농가의 생산성 향상 및 모돈의 복지도 개선될 것이다. 뿐만 아니라 지금까지 농장에서 설치되는 카메라를 이용한 영상은 관리자가 관찰할 때만 데이터로서의 가치가 있었으나 영상분석 알고리즘과 같은 기술 적용으로 앞으로 축산업에서는 무인으로 가축을 관리할 수 있는 분야로까지 확대될 것이다. 이러한 정밀한 가축관리를 위한 알고리즘을 개발하기 위해서는 목적에 부합하는 가축의 행동들에 대한 정확한 분석이 선행 되어야 한다.
반면, 사료섭식·음수와 저작행동은 감소하는 것으로 분석되었다. 이를 통해, 분만 전 행동특징들을 활용한 비접촉식 분만 예측은 모돈의 복지 환경 개선 및 양돈농가의 분만지원과 노동력 절감 측면에 기초자료로 이용될 것으로 사료된다.
향후, 본 연구에서 검증된 모돈의 분만 전 행동특성 분류를 활용하여, 영상분석기술을 이용한 모돈의 분만시점에 보다 정확하고 신속한 알림을 제공하는 알고리즘 설계 연구가 선행되어야 할 것이다. 또한, 동물을 기반으로 한 영상 모니터링 및 영상분석기술을 접목하여, 실시간 모돈 분만 관리 기술 및 가축사양관리 기술에 기여하게 될 것이며, 농가에서 실용적으로 적용될 것이라고 사료된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
모돈의 분만의 중요성은?
모돈의 분만은 양돈 산업 측면에서는 경제성과 밀접한 관계가 있고[1], 양돈 농가 측면에서는 가장 노동력을 필요로 하는 단계이다[2]. 또한 순조롭게 분만이 진행되지 않는 난산의 경우, 처음 출산하는 모돈 뿐만 아니라 산자수가 높은 모돈에서도 관리자의 각별한 도움이 필요한 실정이다[3].
둥지의 역할은 무엇인가?
5km 까지 분만 전에 둥지를 짓는 장소를 찾아다니며, 일반적으로 앞다리와 주둥이를 사용하여 땅을 파고 구덩이 주위에 둥지의 재료를 수집하는 둥지 만드는 행동(nest-building) 을 표현 한다[18]. 둥지의 반경은 모돈의 나이와 주변 환경에 따라 다르며, 둥지의 역할은 모돈이 둥지 내에서 자돈에게 최대한 젖을 먹이기 위한 공간과 쾌적한 온도환 경을 확보하여 자돈의 은신처를 제공함에 있다[4]. 그러나, 분만틀 안에서 모돈은 자연적인 둥지 짓기 행동을 볼수는 없지만, 본 연구의 결과를 통하여 이와 유사한 행동인 사료조 및 분만틀 바닥을 코로 탐색하는 행동과 코와 앞다리를 이용하여 바닥을 긁는 행동을 관찰할 수 있었다.
관리자가 직접 돈사에서 분만을 확인 방법의 문제점은?
농가에서는 주로 관리자가 직접 돈사에서 분만을 확인하기 때문에 분만시점을 주관적으로 예측하기 쉽다[2]. 이 방법은 관리자의 노동력이 증가할 뿐만 아니라 난산의 위험성이 높고, 사산되는 자돈의 발생에 대한 대처가 힘든 문제점이 있다[4]. 이에, 모돈의 분만 시점에 대한 사전예측이 가능하게 되면 노동력 감소와 모돈의 관리가 용이 할 것으로 예상된다.
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