Sự lan truyền bệnh trên cá da trơn

Mô phỏng Sự lan truyền bệnh trên cá da trơn

Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ L L Ê Ê T T H H Ị Ị D D I I Ễ Ễ M M M M Ô Ô P P H H Ỏ Ỏ N N G G S S Ự Ự L L A A N N T T R R U U Y Y Ề Ề N N B B Ệ Ệ N N H H T T R R Ê Ê N N C C Á Á D D A A T T R R Ơ Ơ N N ( ( C C Á Á T T R R A A ) ) L L U U Ậ Ậ N N V V Ă Ă N N T T H H Ạ Ạ C C S S Ĩ Ĩ C C Ô Ô N N G G N N G G H H Ệ Ệ T T H H Ô Ô N N G G T T I I N N Cần Thơ - 2009 Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ L L Ê Ê T T H H Ị Ị D D I I Ễ Ễ M M M M Ô Ô P P H H Ỏ Ỏ N N G G S S Ự Ự L L A A N N T T R R U U Y Y Ề Ề N N B B Ệ Ệ N N H H T T R R Ê Ê N N C C Á Á D D A A T T R R Ơ Ơ N N ( ( C C Á Á T T R R A A ) ) C C h h u u y y ê ê n n n n g g à à n n h h : : H H ệ ệ T T h h ố ố n n g g T T h h ô ô n n g g T T i i n n M M ã ã s s ố ố n n g g à à n n h h : : 6 6 0 0 4 4 8 8 0 0 5 5 L L U U Ậ Ậ N N V V Ă Ă N N T T H H Ạ Ạ C C S S Ĩ Ĩ C C Ô Ô N N G G N N G G H H Ệ Ệ T T H H Ô Ô N N G G T T I I N N Người hướng dẫn: Gs. Alexis Drogoul Ts. Huỳnh Xuân Hiệp Cần Thơ - 2009 Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu Trang i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam ñoan luận văn này ñược hoàn thành trên kết quả nghiên cứu của tôi. Các công việc nghiên cứu và nội dung thực hiện trong luận văn chưa từng ñược nộp ñể lấy bằng cấp từ một trường nào; ngoại trừ phần lý thuyết và các kết quả từ các công trình khác ñược ghi rõ trong phần tài liệu tham khảo của luận văn. Cần Thơ, ngày 22 tháng 12 năm 2009 Ký tên Lê Thị Diễm Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu Trang ii LỜI CẢM ƠN Trải qua hai năm học tập và làm việc, tôi ñã nhận ñược rất nhiều sự giúp ñỡ, ñộng viên từ các Thầy Cô, gia ñình và bạn bè. Để hoàn thành luận văn này, tôi xin chân thành cảm ơn: Gs. Alexis Drogoul, Viện nghiên cứu phát triển - Cộng Hòa Pháp (IRD), ñã truyền ñạt những kiến thức cũng như kinh nghiệm quí báu về mô hình hóa và mô phỏng hướng tác tử. Thầy ñã cung cấp tài liệu, tận tình hướng dẫn tôi trong từng bước xây dựng mô hình. Ts. Huỳnh Xuân Hiệp, Giảng viên Khoa Công Nghệ Thông Tin và Truyền Thông ñã tận tình hướng dẫn tôi trong suốt thời gian tôi thực hiện luận văn này. Thầy ñã cung cấp cho tôi không những tài liệu, kiến thức khoa học, ñọc góp ý, chỉnh sửa báo cáo mà còn truyền ñạt những kinh nghiệm quí báu của Thầy trong nghiên cứu ñể giúp tôi trong quá trình thực hiện luận văn. Ts. Lê Quyết Thắng, Trưởng Khoa Công Nghệ Thông Tin và Truyền Thông – chủ nhiệm ñề tài cấp nhà nước "Nghiên cứu xây dựng các hệ thống thông tin hỗ trợ việc phòng chống dịch bệnh cây trồng và thủy sản cho vùng kinh tế trọng ñiểm" (mã số: KC.01.15/06-10), ñã dành một chủ ñề trong ñề tài cho tôi nghiên cứu. Thầy cũng ñã ñọc và có nhiều góp ý thiết thực giúp tôi hoàn thành báo cáo này. Ts. Phạm Thanh Liêm, Ts Từ Thanh Dung và Cô Đặng Thụy Mai Thy, Giảng viên Khoa Thủy Sản, Trường Đại học Cần Thơ, ñã cung cấp, tư vấn nhiều kiến thức chuyên môn về Thủy sản, ñặc biệt các thông tin cá tra và bệnh trên cá tra. Các cán bộ và kỹ thuật viên tại sở Khuyến nông – Khuyến ngư, phòng nông nghiệp huyện Phú Tân, phòng nông nghiệp huyện Châu Phú, tỉnh An Giang ñã cung cấp thông tin về tình hình nuôi cá tra. Tôi cũng xin cảm ơn các hộ nuôi cá tra tại huyện Phú Tân và huyện Châu Phú ñã trả lời phỏng vấn. Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn ñến Ban Chủ Nhiệm Khoa Khoa Học Tự Nhiên, Thầy Cô Khoa Công Nghệ Thông Tin và Truyền Thông, các ñồng nghiệp trong Bộ Môn Tin Học, các bạn trong nhóm mô phỏng: Hồ Văn Tú, Trương Thị Thanh Tuyền, Phan Huy Cường và gia ñình ñã tạo ñiều kiện, ñộng viên và giúp ñỡ tôi rất nhiều ñể vượt qua những lúc gặp khó khăn trong quá trình học tập và làm việc. Học viên Lê Thị Diễm, MSHV 250706 Lớp Cao học Hệ thống thông tin K14 Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu Trang iii MỤC LỤC -----        ----- LỜI CAM ĐOAN .i LỜI CẢM ƠN iii MỤC LỤC .iii DANH MỤC HÌNH v DANH MỤC BẢNG .vii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT .viii ABSTRACT .ix TÓM TẮT .x Chương 1: GIỚI THIỆU . 1 1.1 Mở ñầu . 1 1.1.1 Đặt vấn ñề 1 1.1.2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3 1.1.3 Ý nghĩa thực tiển của ñề tài nghiên cứu . 4 1.1.4 Phương pháp nghiên cứu . 4 1.2 Các vấn ñề liên quan . 4 1.3 Các nội dung chính . 5 Chương 2: MÔ PHỎNG ĐA TÁC TỬ . 7 2.1 Mô hình hóa (modeling) . 7 2.1.1 Phân loại mô hình 7 2.1.2 Mô hình và mô hình hóa 8 2.2 Mô phỏng (simulation) 11 2.2.1 Khái niệm về mô phỏng 11 2.2.2 Môi trường (environment) 12 2.2.3 Tác tử (agent) .12 2.2.4 Hệ ña tác tử, mô phỏng hướng ña tác tử 12 2.3 Hệ nền GAMA (GAMA platform) .13 2.3.1 Giới thiệu GAMA .13 2.3.2 Ngôn ngữ GAML .14 2.4 Mô hình ngăn (compartment model) 15 Chương 3: MÔ HÌNH CÁ TRA .17 3.1 Mô hình sinh trưởng của cá tra 17 3.1.1 Đặc ñiểm sinh học của cá tra .17 Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu Trang iv 3.1.2 Mô hình sinh trưởng .17 3.1.3 Các mô hình nuôi cá .18 3.2 Bệnh cá 21 3.2.1 Khái niệm bệnh cá 21 3.2.2 Vấn ñề lan truyền bệnh .23 3.2.3 Bệnh gan thận mủ .24 Chương 4: XÂY DỰNG MÔ HÌNH LAN TRUYỀN BỆNH TRÊN CÁ TRA 26 4.1 Khảo sát thu thập số liệu 26 4.2 Mô hình lan truyền diện rộng .27 4.2.1 Môi trường .27 4.2.2 Tác tử (agent) .32 4.2.2.1 Tác tử "nước" (water) 32 4.2.2.2 Tác tử "ao" (pond) .33 4.2.2.3 Tác tử "cá tra" (catfish) 38 4.2.3 Mô hình quan hệ giữa các tác tử .39 4.2.4 Mô hình lan truyền bệnh diện rộng .41 4.3 Mô hình lan truyền bệnh diện hẹp 48 4.3.1 Các thành phần trong mô hình 48 4.3.2 Mô hình lan truyền bệnh trong ao nuôi .50 Chương 5: MÔ PHỎNG SỰ LAN TRUYỀN DỊCH BỆNH 52 5.1 Giới thiệu gói mô phỏng lan truyền bệnh gan thận mủ trên cá tra 52 5.2 Mô phỏng sự lan truyền dịch bệnh theo nguồn nước trên sông .54 5.2.1 Mô phỏng nước chảy trên sông .55 5.2.2 Mô phỏng sự lan truyền bệnh từ sông vào ao nuôi và ngược lại 57 5.2.3 Mô phỏng sự lan truyền bệnh từ ao sang ao 59 5.3 Mô phỏng sự lan truyền dịch bệnh trong một ao 60 Chương 6: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM .62 6.1 Chọn kịch bản mô phỏng .62 6.2 Kịch bản 1: Mô phỏng sự lan truyền dịch bệnh trên diện rộng .62 6.3 Kịch bản 2: Mô phỏng sự lan truyền dịch bệnh trong ao 71 Chương 7: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 79 7.1 Kết quả ñạt ñược 79 7.2 Đề nghị 80 TÀI LIỆU THAM KHẢO .81 PHỤ LỤC 83 Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu Trang v DANH MỤC HÌNH -----        ----- Hình 1.1: Biểu ñồ thống kê tình hình nuôi trồng thủy sản tại ĐBSCL[2] 1 Hình 1.2: Minh họa tóm tắt các ñối tượng cần nghiên cứu 3 Hình 2.1: Sơ ñồ phân loại mô hình .7 Hình 2.2: Meta-model hướng tác tử ñược biểu diễn bằng UML[16] .9 Hình 2.3: Minh họa tóm tắt về mô hình [13] .10 Hình 2.4: Biểu diễn một mô hình hướng tác tử [16] 13 Hình 2.6: Cấu trúc của một tập tin GAML 15 Hình 2.7: Mô hình ñơn giản một ngăn 16 Hình 2.8: Mô hình ña ngăn .16 Hình 2.9: Mô hình ña ngăn thể hiện qua các ô nước .16 Hình 3.1: Mô hình sinh trưởng của cá tra 17 Hình 3.2: Các mô hình nuôi cá tra 18 Hình 3.3: Sơ ñồ tổng hợp các yếu tố ảnh hưởng ñến ao nuôi .20 Hình 3.5: Các nguyên nhân gây bệnh ở ĐBSCL .22 Hình 3.7: Các con ñường lan truyền bệnh truyền nhiễm .23 Hình 3.8: Các thời kỳ phát triển của bệnh .24 Hình 4.1: Bản ñồ hành chính của huyện Phú Tân 29 Hình 4.2: Môi trường cho mô hình 30 Hình 4.3: Các loại cửa ao 33 Hình 4.4: Sơ ñồ phân loại ao nuôi .34 Hình 4.5: Sơ ñồ kế thừa giữa các loại ao .35 Hình 4.6: Sự phân hóa vi khuẩn trong ao 35 Hình 4.7: Sơ ñồ mô tả quá trình chuyển trạng thái ao nuôi 37 Hình 4.8: Sơ ñồ mô tả quá trình chuyển trạng thái của tác tử cá 39 Hình 4.9: Sơ ñồ kế thừa giữa các tác tử 40 Hình 4.10: Mô hình tương tác giữa các tác tử. 40 Hình 4.12: Sơ ñồ nước truyền ñi theo luật 1 42 Hình 4.13: Sơ ñồ nước nhận vào theo luật 2 .42 Hình 4.14: Ô nước hướng 0 và các vị trí lân cận .43 Hình 4.15: Ô nước hướng 1 và các vị trí lân cận .44 Hình 4.16: Mô hình nước lan truyền trên sông 47 Hình 4.17: Mô hình lan truyền bệnh trên diện rộng .48 Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu Trang vi Hình 4.18: Mô hình lan truyền trong ao nuôi 50 Hình 5.1: Sơ ñồ hệ thống mô phỏng lan truyền bệnh 52 Hình 5.2: Form xác ñịnh trạng thái ao ban ñầu .53 Hình 5.3: Mô hình mô phỏng thể hiện trong GAML .54 Hình 5.4: Lưu ñồ mô tả sự lan truyền bệnh trên diện rộng 55 Hình 5.6: Lưu ñồ mô tả sự lan truyền bệnh từ sông vào ao và ngược lại .57 Hình 5.7: Lưu ñồ mô tả sự lan truyền bệnh trong ao .60 Hình 6.1: Mô hình khởi tạo và một số tham số ñầu vào cho hệ thống .63 Hình 6.2: Hệ thống sau vài bước thực hiện .65 Hình 6.3: Kết quả lan truyền sau hơn 3 ngày 66 Hình 6.4: Kết quả lan truyền bệnh sau hơn bốn ngày 67 Hình 6.5: Tình hình lan truyền bệnh sau sáu ngày .68 Hình 6.6: Đồ thị biểu diễn sự biến ñổi theo thời gian của tổng diện tích ao theo trạng thái .68 Hình 6.7: Thống kê tổng diện tích theo trạng thái sau vài bước .69 Hình 6.8: Thống kê tổng diện tích theo trạng thái sau sáu ngày 70 Hình 6.9: Ảnh hưởng của thuốc trong lan truyền bệnh 71 Hình 6.10: Mô hình ao nuôi ñã bị nhiễm bệnh 72 Hình 6.11: Biểu ñồ thống kế số lượng cá theo trạng thái ở bước ñầu 73 Hình 6.12: Tình hình lan truyền bệnh sau hơn nửa ngày .74 Hình 6.13: Biểu ñồ thống kế số lượng cá theo trạng thái sau nửa ngày nhiễm bệnh .74 Hình 6.14: Tình hình lan truyền bệnh sau hơn hai ngày 75 Hình 6.15: Biểu ñồ thống kế số lượng cá theo trạng thái sau hai ngày nhiễm bệnh75 Hình 6.16: Tác dụng của thuốc ñến sự lan truyền dịch bệnh .76 Hình 6.17: Biểu ñồ thống kế số lượng cá theo trạng thái khi dùng thuốc .76 Hình 6.18: Ao cá xảy ra dịch bệnh 77 Hình 6.19: Tình hình lan truyền bệnh sau hai ngày có dùng thuốc 78 Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu Trang vii DANH MỤC BẢNG -----        ----- Bảng 3.1: Bảng mô tả về bệnh gan thận mủ 25 Bảng 4.1: Bảng màu mô tả các thành phần của môi trường .30 Bảng 4.2: Bảng mô tả màu minh họa cho trạng thái của tác tử 31 Bảng 6.1: Bảng màu biểu diễn trạng thái ao 64 Bảng 6.2: Thống kê diện tích ao theo trạng thái sau vài bước .69 Bảng 6.3: Thống kê diện tích ao theo trạng thái sau 6 ngày 70 Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu Trang viii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT -----        ----- ABM Agent - Based Modeling BOD Nhu cầu oxy hóa sinh học hay nhu cầu oxy sinh học (Biochemical hay Biological)/ BOD5 ở 20 0 C DO Ôxi hòa tan (Dissolved oxygen) E.ictaluri Edwardsiella ictaluri GAMA GIS & Agent-based Modelling Architecture GAML GAMA Modeling Language GIS Geographic Information Systems UML Unified Modeling Language ĐBSCL Đồng bằng sông Cửu Long ĐVTS Động vật thủy sản [...]... truy n t sông vào ao và ngư c l i dư i tác ñ ng c a các ñi u ki n môi trư ng thông qua các tham s ñ u vào M c tiêu ñ tài nh m d báo tình tr ng nhi m b nh và kh i b nh c a các ao nuôi Đ ng th i chúng ta cũng quan sát ñư c s lan truy n b nh trong ph m vi m t ao, b nh lan truy n t m m b nh sang các cá th cá, s lan truy n b nh gi a các cá th cá trong ao Các tham s ñ u vào (tình tr ng nhi m b nh ban ñ u,... nghiên c u v các thông tin liên quan ñ n cá tra và ngh nuôi cá tra t i các t nh ñ ng b ng sông C u Long nói chung và m t s huy n thí ñi m c a T nh An Giang nói riêng như: ñ c ñi m sinh h c c a cá tra, các hình th c nuôi cá tra hi n nay, các ñi u ki n nh hư ng ñ n ch t lư ng nư c khi nuôi cá tra, các ch tiêu th y lý, th y hóa, vi sinh; v n ñ b nh trên th y s n nói chung và b nh gan th n m trên cá tra nói... chia các tr ng thái c a các ao và c a cá tương ng như sau: - Ao: không b nh ho ñã ñư c ch a kh i b nh, ao nh y c m v i b nh, ao nhi m b nh nh , ao nhi m b nh n ng - Cá: cá kh e/ cá ñã kh i b nh, cá y u nh y c m v i b nh; cá b nh, cá b nh n ng và cu i cùng khi cá không th th ng ñư c m m b nh cá s ch t 3.2.3 B nh gan th n m ĐBSCL b nh gan th n m xu t hi n ñ u tiên vào mùa lũ năm 1998 các t nh nuôi cá tra... hình sinh trư ng Cá tra hương Cá b t Tr ng Cá tra gi ng Cá tra thương ph m Hình 3.1: Mô hình sinh trư ng c a cá tra Mô hình sinh trư ng c a cá tra trong hình 3.1 mô t các giai ño n phát tri n c a con cá tra Trong ñó, giai ño n ñư c quan tâm ñ ph c v cho v n ñ ñ t ra là giai ño n nuôi t cá tra gi ng thành cá tra thương ph m Cá tra gi ng có kh i lư ng t Trang 17 40 ñ n 100 gram/ con, cá gi ng ñư c nuôi... th n m trên cá tra, như nghiên c u v ñ c ñi m sinh h c, cơ ch lan truy n, cách ñi u tr và ngăn ng a Trung Tuy nhiên, vi c nghiên c u v v n ñ lan truy n b nh gan th n m gi a các ao nuôi theo dòng nư c, theo s di chuy n c a sinh v t ăn ñ ng v t th y s n, hay s lan truy n b nh c a qu n th cá trong m t ao như th nào thì chưa ñư c quan tâm tâm ph ng sliệu ĐH n d ch b nh theo dòng nư c trên cá da trơn (c... ñây ñang là m t cách ti p c n có nhi u ưu ñi m vư t tr i vì nó mô t h th ng th c m t Trang 4 cách t nhiên hơn Trong mô hình ABM ngư i ta thêm vào nh ng giao ti p gi a các cá th nhi u m c ñ khác nhau V n ñ nghiên c u v cá da trơn nói chung và cá tra nói riêng ñã ñư c các nhà nghiên c u khoa h c v th y s n th c hi n trên nhi u khía c nh như: nghiên c u v ñ c ñi m sinh h c, nghiên c u v các k thu t nuôi,... t mô hình lan truy n b nh trên cá da trơn theo dòng nư c trong nh ng ñi u ki n th y lý, th y hóa và vi sinh c a môi trư ng nuôi t i m t s vùng ñ ng b ng sông C u Long C th mô hình ñư c thí ñi m v i b nh gan th n m (white spots on the internal organs) trên cá tra t i huy n Phú Tân, t nh An Giang Trong mô hình này chúng ta có th quan sát quá trình b nh (vi khu n) lan truy n trên sông, b nh lan truy n... c u Đánh giá v các công vi c liên quan ñ n ñ tài • Ph n hai: Trình bày cơ s lý thuy t v mô hình, mô hình hóa và mô ph ng hư ng tác t • Ph n ba: Trình bày các ki n th c liên quan ñ n con cá tra, ngh nuôi cá tra và b nh gan th n m trên cá tra • Ph n b n: ng d ng cơ s lý thuy t ñã trình bày ph n hai và ph n ba ñ xây d ng mô hình lan truy n b nh gan th n m trên cá tra theo dòng nư c Mô t các thành ph n... nuôi v i m t ñ r t cao - Cá tra là cá da trơn, thân dài, lưng xám ñen, b ng hơi b c Cá tra có t c ñ tăng trư ng tương ñ i nhanh - pH thích h p cho cá tra 6.5 – 8 Nhi t ñ thích h p cho cá tra là 26 – 30 oC - Cá t m c m v i s thay i a ñi u ki môi Trung tâm Họcr liệunĐH Cần Thơñ @c Tài liệunhọc trư ngvà nghiên cứu tập Tăng hay gi m nhi t ñ nư c ñ u nh hư ng ñ n tính ăn m i c a cá tra Th i gian hay ng... nh, tình hình lan truy n d ch b nh, nh hư ng c a các ñi u ki n môi trư ng, trên di n r ng (m t huy n/ t nh) cũng như di n h p (trong m t ao) m t cách tr c quan Xu t phát t th c t Cần ng ng Tài liệu học tập quá trình nuôi cứu Trung tâm Học liệu ĐH ñó, vi cThơd @ công ngh thông tin vàovà nghiên cá tra thâm canh thông qua vi c xây d ng ñư c mô hình mô ph ng s lan truy n b nh trên cá tra theo các ch tiêu . nhiễm bệnh và khỏi bệnh của các ao nuôi. Đồng thời chúng ta cũng quan sát ñược sự lan truyền bệnh trong phạm vi một ao, bệnh lan truyền từ mầm bệnh sang các. truyền từ mầm bệnh sang các cá thể cá, sự lan truyền bệnh giữa các cá thể cá trong ao. Các tham số ñầu vào (tình trạng nhiễm bệnh ban ñầu, nhiệt ñộ, ñộ