Enthalpy-based decision trees for comfort assessment of light layers in a tropical environment

Authors

DOI:

https://doi.org/10.33448/rsd-v10i3.13354

Keywords:

Climate extremes; Data mining; Layer poultry.

Abstract

With the advancement of technology, it was possible to store a large amount of data at a lower price, making it possible to investigate the climatic factors that affect animal production. The western region of the state of São Paulo is a region prone to extremes of temperature, which is a worrying factor for egg producers. This study aimed to find out if it is possible to generate decision trees from enthalpy data using Data Mining, and if these trees are suitable to be inserted in a weather forecast system. For this study, a database of bioclimatic variables from three commercial layer aviaries located in the city of Bastos-SP, Brazil, in the year 2013 was used. After organizing and classifying the data in a spreadsheet, and processed by Weka software with the J48 algorithm (C4.5) for data mining, this technique applied to this database allowed the generation of decision trees with approximately 98% and 0.96 for Kappa index, respectively. Thus, the decision trees generated in this study are accurate enough to be used in a future warning system against climatic adversities for commercial layers in tropical climates.

Author Biographies

Érik dos Santos Harada, Universidade Estadual Paulista

Animal Scientist from São Paulo State University (Unesp), College of Agricultural and Technological Sciences, Dracena-FCAT/UNESP Campus of Dracena(2018). Attending Masters Degree in Animal Science and Technology at São Paulo State University (Unesp), develops research in precision livestock farming using data mining for layer poultry

Leda Gobbo de Freitas Bueno, Universidade Estadual Paulista

Possui graduação em Medicina Veterinária, mestrado e doutorado em Engenharia Agrícola pela Universidade Estadual de Campinas/UNICAMP na área de Construções Rurais e Ambiência. Tem experiência na área de Zootecnia de Precisão, Ambiência e Conforto Térmico. É professora Assistente Doutora da Universidade Estadual Paulista (Unesp), Faculdade de Ciências Agrárias e Tecnológicas/FCAT, Dracena

Mario Mollo Neto, Universidade Estadual Paulista

Prof. Dr. Mario Mollo Neto, Bolsista CNPq - DT-II Processo: 313339/2019-8 - Produtividade em Desenvolvimento Tecnológico e Extensão Inovadora, Livre-docente em Circuitos Digitais pela Universidade Estadual Paulista "Júlio de Mesquita Filho" UNESP; (2019). Possui Pós Doutorado em Engenharia de Biossistemas na área de Construções Rurais e Ambiência, pela Universidade de Estadual de Campinas (2009), Doutorado em Engenharia Agrícola (Conceito CAPES 5) na área de Construções Rurais e Ambiência pela Universidade de Estadual de Campinas (2007), Mestrado em Engenharia de Produção (Conceito CAPES 5) pela Universidade Paulista UNIP (2004), e graduação em Engenharia Industrial Modalidade Eletrotécnica pela Universidade São Judas Tadeu (USJT) (1987). Atualmente é Professor associado do Curso de Engenharia de Biossistemas da Faculdade de Ciências e Engenharia (FCE) da Universidade Estadual Paulista - UNESP em TUPÃ. Os seus estudos e pesquisas realizadas abordam os seguintes temas: Ciências da Computação, Sistemas de Informação, Tecnologias da Informação e Comunicação, Engenharia Elétrica e Eletrônica, Engenharia de produção, Planejamento e Controle da Produção, Processos de Gestão, Sistemas de Automação e Controle das redes produtivas. Realiza orientação para alunos doutorandos, mestrandos e da Iniciação científica. Atua também participando das instâncias de Gestão da Unesp. Atualmente é Vice-Diretor da Unidade da UNESP de Tupã. Possui publicações na área de Engenharia Elétrica Engenharia Eletrônica, Engenharia de Produção, Sistemas de Informação, Engenharia Agrícola e Engenharia de Biossistemas. Tem quinze anos de experiência no Magistério Superior de graduação e pós-graduação e Vinte e seis anos de experiência profissional na área de pesquisa.

Silvia Regina Lucas de Souza, Universidade Estadual Paulista

Possui graduação em zootecnia pela Universidade Estadual de Maringá (1996), mestrado em Engenharia Agrícola pela Universidade Estadual de Campinas (2003) e doutorado em Engenharia Agrícola pela Universidade Estadual de Campinas (2006). Atualmente é professora assistente doutor da Faculdade de Ciências Agronômicas (FCA) da Unesp- Botucatu, foi vice-chefe do departamento de Engenharia Rural da também da FCA. Tem experiência na área de Engenharia Agrícola, com ênfase em Construções Rurais e Ambiência, atuando principalmente nos seguintes temas: construções rurais com o uso da zootecnia de precisão para aves, suínos e bovinos, conforto térmico e ambiência, produção animal, comportamento e bem -estar animal e análise de imagens. É membro especialista da Comissão Permanente de Bem-estar Animal do Ministério da Agricultura, Pecuária e Abstecimento- CTBEA/MAPA.

Ricardo da Fonseca, Universidade Estadual Paulista

RICARDO DA FONSECA CONCLUIU O DOUTORADO EM GENETICA E MELHORAMENTO PELA UNIVERSIDADE FEDERAL DE VICOSA EM 2003. ATUALMENTE E PROFESSOR ASSISTENTE DOUTOR DA UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA JULIO DE MESQUITA FILHO. PUBLICOU 8 ARTIGOS EM PERIODICOS ESPECIALIZADOS E 25 TRABALHOS EM ANAIS DE EVENTOS. PARTICIPOU DE 24 EVENTOS NO BRASIL. ATUALMENTE PARTICIPA DE 3 PROJETOS DE PESQUISA, SENDO QUE COORDENA 2 DESTES. ATUA NA AREA DE ZOOTECNIA, COM ENFASE EM GENETICA E MELHORAMENTO DOS ANIMAIS DOMESTICOS. EM SUAS ATIVIDADES PROFISSIONAIS INTERAGIU COM 60 COLABORADORES EM CO-AUTORIAS DE TRABALHOS CIENTIFICOS. EM SEU CURRICULO LATTES OS TERMOS MAIS FREQUENTES NA CONTEXTUALIZACAO DA PRODUCAO CIENTIFICA, TECNOLOGICA E ARTISTICO-CULTURAL SAO: MELHORAMENTO ANIMAL, ANALISE MULTIVARIADA, AVALIACAO GENETICA, GENETICA, PRODUCAO ANIMAL, DIVERGENCIA GENETICA, MARCADORES MOLECULARES, SUINOS, FRANGOS DE CORTE E SOFTWARE-LIVRE.

References

Abreu, P. G., Abreu, V. M. N., Coldebella, A., Jaenisch, F. R. F. & Paiva, D. P. (2007). Condições térmicas ambientais e desempenho de aves criadas em aviários com e sem o uso de forro. Arquivo Brasileiro de Medicina Veterinária e Zootecnia, 59(4), 1014-20

Andrade, R. R., Tinoco, I. F. F., Souza, C. F., Oliveira, K. P., Barbari, M., Cruz, V. M. F., Baptista, F. J. F., Vilela, M. O., Conti, L., & Rossi, G. (2018). Effect of thermal environment on body temperature of early-stage laying hens. Agronomy Research 16(2), 320 327.

Anid, Associação Nacional Para Inclusão. (2015). Recuperado de http://www.anid.com.br/site//

Balnave, D., & Brake, J. (2005). Nutrition and management of heat-stressed pullets and laying hens. World'S Poultry Science Journal, 61(3), 399-406.

Celik, L. B., Tekeli, A., & Ozturkcan, O. (2004). Effects of supplemental L-carnitine in drinking water on performance and egg quality of laying hens exposed to a high ambient temperature. Journal of Animal Physiology and Animal Nutrition, 88(5-6), 229–233.

Centro de Pesquisas Meteorológicas e Climáticas Aplicadas a Agricultura – CEPAGRI. (2017). Recuperado de http://www.cepagri.unicamp.br/outras- informacoes/clima-dos-municipios-paulistas.html

Chung, U., Gbegbelegbe, S., Shiferaw, B., Robertson, R., Yun, J. I., Tesfaye, K., Hoogenboom, G., & Sonder, K. (2014). Modeling the effect of a heat wave on maize production in the USA and its implications on food security in the developing world. Weather and Climate Extremes, 5(1), 67–77.

Damasceno, F. A., Junior, T. Y., Lima, R. R., Gomes, R. C. C., & Moraes, S. R. P. (2010). Avaliação do bem-estar de frangos de corte em dois galpões comerciais climatizados. Ciência e Agrotecnologia, 34(4), 1031-1038.

Dekalb White®. (2021). https://www.dekalb-poultry.com/documents/137/DW_cs_c_leaflet_L7150_1_bpt.pdf

Etches, R. J., John, T. M., & Verrinder Gibbins, A. M. (2008). Behavioural, physiological, neuroendocrine and molecular responses to heat stress. Pages 48–79 in Poultry Production in Hot Climates. (2a ed.), N. J. Daghir, ed. CAB International, Wallingford, UK.

Furlan, R.A. (2001). Avaliação da nebulização e abertura de cortinas na redução da temperatura do ar em ambiente protegido. Piracicaba: Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz. 146p. Tese (Doutorado em Irrigação e Drenagem) - Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz.

Guimarães, M. C. C., Furtado, D. A., Nascimento, J. W. B., Tota, L. C. A., Silva, C. M., & Lopes, K. B. P. (2014). Efeito da estação do ano sobre o desempenho produtivo de codornas no semiárido paraibano. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, v.18, p.231–237.

Han, J., & Kamber, M. (2006). Data mining: concepts and techniques. Morgan Kaufmann, (2a ed.), 2006, 770 p.

Han, J., Kamber, M., & Pei, J. (2011). Data Mining: concepts and techniques. (3a ed.), Morgan Kaufmann Publishers.

INMET- Instituto Nacional de Meteorologia (2020). Avisos meteorológicos Brasil, 2020. Recuperado de https://portal.inmet.gov.br/noticias/recorde-histórico-de-temperatura-nos-estados-do-mato-grosso-do-sul-e-são-paulo

Lara, L. J., & Rostagno, M. H. (2013). Impact of heat stress on poultry production animals. Animals, 3(2), 356-369.

Liao, S. H. (2003). Knowledge management technologies and applications – literature review from 1995 to 2002. Expert Systems with Applications, 25,’ 155-164.

Lima, E. S., Souza, Z. M., Montanari, R., Oliveira, S. R. M., Lovera, L. H., & Farhate, C. V. V. (2017). Classification of the initial development of eucaliptus using data mining techniques. CERNE, Lavras, 23(2), 201-208.

Machado, N. S., Tinôco, I. F. F., Zolnier, S, Mogami, C. A., & Rocha, K. S. O. (2016). Rain Water Spray Stored On The Broiler Sheds Cover With Steel Tiles In The Center West Region Of Brazil. Nucleus, 13(1), 153-168.

Medeiros, C. M., Baêta, F. C., Oliveira, R. F. M., Tinôco, I. F. F., Ablino, L. F. T., & Cecon, P. R. (2005). Índice térmico ambiental de produtividade para frangos de corte. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, 9(4), 660-665.

Oliveira, D. R. M. S., & Nääs, I. A. (2012). Issues of sustainability on the Brazilian broiler meat production chain. In: International Conference Advances In Production Management Systems. Rhodes. Anais. Competitive Manufacturing for Innovative Products and Services: proceedings, Greece: Internacional Federation for Information Processing.

Pereira, D. F., Vale, M. M., Zevolli, B. R., & Salgado, D. D. (2010). Estimating mortality in laying hens as the environmental temperature increases. Brazilian Journal of Poultry Science, 12(4), 265-271.

Salgado, D. D., & Nääs, I. A. (2010). Avaliação de risco à produção de frango de corte do Estado de São Paulo em função da temperatura ambiente. Engenharia Agrícola, 30(3), 367-376.

Seven, P. T. (2008). The Effects of Dietary Turkish Propolis and Vitamin C on Performance, Digestibility, Egg Production and Egg Quality in Laying Hens under Different Environmental Temperatures. Asian-Australasian Journal of Animal Sciences, 21(8), 1164-1170.

Sohail, M. U., Ijaz, A., Yousaf, M.s., Ashraf, K., Zaneb, H., Aleem, M., & Rehman, H. (2010). Alleviation of cyclic heat stress in broilers by dietary supplementation of mannan-oligosaccharide and Lactobacillus-based probiotic: dynamics of cortisol, thyroid hormones, cholesterol, c-reactive protein, and humoral immunity. Poultry Science, 89(9), 1934-1938.

Teeter, R. G., Smith, M. O., Owens, F. N., ARP, S. C., Sangiah, S., & Breazile, J.e. (1985). Chronic Heat Stress and Respiratory Alkalosis: occurrence and treatment in broiler chicks. Poultry Science, 64(6), 1060-1064.

Vale, M. M., Moura, D. J., Nääs, I. A., Oliveira, R. M., & Rodrigues, L. H. A. (2008). Data mining to estimate broiler mortality when exposed to heat wave. Scientia Agricola (Piracicaba, Braz.), .65(3), 223-229.

Yahav, S., Straschnow, A., Luger, D., Shinder, D., Tanny, J., & Cohen, S. (2004). Ventilation, sensible heat loss, broiler energy, and water balance under harsh environmental conditions. Poultry Science, 83(2), 253-258.

Published

20/03/2021

How to Cite

HARADA, Érik dos S. .; MONTANHANI , M. E. S. .; BUENO, L. G. de F. .; MOLLO NETO, M.; SOUZA, S. R. L. de .; FONSECA, R. da . Enthalpy-based decision trees for comfort assessment of light layers in a tropical environment. Research, Society and Development, [S. l.], v. 10, n. 3, p. e45310313354, 2021. DOI: 10.33448/rsd-v10i3.13354. Disponível em: https://rsdjournal.org/index.php/rsd/article/view/13354. Acesso em: 16 apr. 2021.

Issue

Section

Agrarian and Biological Sciences