趙一帆，孫偉巖，翟婉堯，許丞熙，李 毅

(吉林工程技術(shù)師范學(xué)院,吉林 長(zhǎng)春 130052)

1 引言

隨著規(guī)?；?、集約化養(yǎng)殖方式的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)依靠人力對(duì)家畜的疾病檢測(cè)方法已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代化養(yǎng)殖需求?！熬珳?zhǔn)畜牧業(yè)”概念的提出為該問(wèn)題的解決提供了思路，通過(guò)對(duì)家畜生存環(huán)境信息、行為信息、健康信息等的監(jiān)控，來(lái)確定養(yǎng)殖個(gè)體的健康狀況。

體溫是家畜健康狀況的重要指標(biāo)之一。傳統(tǒng)測(cè)溫方式效率低且容易引發(fā)病毒傳播，不適用于大規(guī)模溫度測(cè)量，而紅外熱成像技術(shù)解決了大規(guī)模溫度快速測(cè)量的難題。

紅外熱成像通過(guò)物體成像，以場(chǎng)形式表達(dá)物體的表面溫度。其在工業(yè)、醫(yī)學(xué)等很多領(lǐng)域已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用[1、2]。本研究對(duì)紅外熱成像測(cè)溫進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹，總結(jié)其在家畜疾病檢測(cè)方面的應(yīng)用，為以后的研究提供依據(jù)。

2 畜牧業(yè)紅外熱成像診斷儀的研究背景

新冠疫情到來(lái)以前，國(guó)內(nèi)養(yǎng)殖業(yè)呈向上發(fā)展的趨勢(shì)，肉類產(chǎn)品的消費(fèi)逐年上升。國(guó)家每年還會(huì)從國(guó)外進(jìn)口大量肉類產(chǎn)品，來(lái)彌補(bǔ)國(guó)內(nèi)養(yǎng)殖業(yè)的缺口，可以想象國(guó)內(nèi)目前對(duì)于肉類的需求是非常巨大的。雖然養(yǎng)殖業(yè)在迅猛發(fā)展，但養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)配套的質(zhì)量保證、顧客服務(wù)等管理卻沒(méi)能緊跟發(fā)展，經(jīng)常爆發(fā)如禽流感、瘟疫等動(dòng)物流行疫病，甚至出現(xiàn)人員感染的情況，對(duì)社會(huì)危險(xiǎn)性極大且影響極為惡劣[3]。

另外，諸多經(jīng)營(yíng)者為了致富在流動(dòng)資金不足的條件下，盲目的投入到養(yǎng)殖業(yè)中。由于設(shè)施設(shè)備陳舊老化嚴(yán)重、養(yǎng)殖環(huán)境簡(jiǎn)陋、管理系統(tǒng)上存有很大漏洞，導(dǎo)致在日常生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)過(guò)程中對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。同時(shí)，相關(guān)肉類產(chǎn)品安全無(wú)法達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)水平。

3 畜牧業(yè)紅外熱成像診斷儀

3.1 紅外熱成像技術(shù)

物體輻射出波長(zhǎng)在2.0-10000μm的電磁波為熱紅外線。紅外線輻射強(qiáng)度會(huì)隨著溫度變化而變化。家畜全身的溫度分布具有一定的特點(diǎn)，各部位溫度不同熱場(chǎng)也不同。身體健康狀況異常時(shí)，溫度會(huì)發(fā)生明顯的變化(高于正常或者低于正常溫度)。通過(guò)紅外熱成像設(shè)備可以獲取溫度分布場(chǎng)，準(zhǔn)確定位病患處。

紅外熱成像獲取的溫度是設(shè)備通過(guò)能量測(cè)量獲得的，影響測(cè)量精度的因素有距離、環(huán)境、操作等多種因素，表面輻射率也對(duì)測(cè)量精度有較大的影響。對(duì)比傳統(tǒng)測(cè)溫手段，紅外熱成像測(cè)溫具有精度高、適用性廣等優(yōu)點(diǎn)，并且非接觸測(cè)溫有效避免了接觸測(cè)溫效率低，操作難等問(wèn)題。

3.2 視覺(jué)傳感器功能

視覺(jué)傳感器可以從圖像中獲取像素，用分辨率表示圖像的清晰細(xì)膩度，用像素量表示。因此用來(lái)進(jìn)行面部捕捉及體表監(jiān)測(cè)。在捕獲圖像之后，視覺(jué)傳感器將其與內(nèi)存中存儲(chǔ)的基準(zhǔn)圖像進(jìn)行比較后做出分析。該傳感器可實(shí)現(xiàn)360°無(wú)死角信息捕捉[4]。

3.3 設(shè)備工作原理

圖1為畜牧業(yè)紅外熱成像診斷儀的設(shè)備結(jié)構(gòu)，工作原理如圖2所示。待測(cè)動(dòng)物經(jīng)過(guò)紅外熱成像檢測(cè)后，如果出現(xiàn)溫度異常，設(shè)備會(huì)發(fā)出警報(bào)，并將這一情況傳輸至主機(jī)，主機(jī)經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)比對(duì)分析得出結(jié)論，并給出相應(yīng)治療方案。

圖1 畜牧業(yè)紅外熱成像診斷儀

圖2 畜牧業(yè)紅外熱成像診斷儀的工作原理

4 配套軟件

分析軟件“良牧”(見(jiàn)圖3)可以接收設(shè)備檢測(cè)到的數(shù)據(jù)，結(jié)合現(xiàn)有信息庫(kù)對(duì)異常個(gè)體身體狀況進(jìn)行數(shù)據(jù)式病理診斷，給出準(zhǔn)確結(jié)果和多種解決方案[5]。

圖3 畜牧業(yè)紅外熱成像診斷儀配套分析軟件——“良牧”

“良牧”可以作為獨(dú)立軟件進(jìn)行使用，適用于小型養(yǎng)殖戶與畜牧相關(guān)專業(yè)院校使用。對(duì)于小型養(yǎng)殖戶而言不需要安裝畜牧業(yè)紅熱成像診斷儀。當(dāng)面臨家畜個(gè)體產(chǎn)生異常狀態(tài)時(shí)，飼主只需在“良牧”上的查詢界面選擇自己的養(yǎng)殖規(guī)模，家畜的一些體態(tài)特征，系統(tǒng)就會(huì)提供可能出現(xiàn)的病癥，并給出相應(yīng)的解決方案。而對(duì)于畜牧相關(guān)專業(yè)院校的學(xué)生來(lái)說(shuō)，起到的是輔助學(xué)習(xí)的作用，可以在“良牧”上獲取更多有關(guān)畜牧業(yè)的專業(yè)知識(shí)與常識(shí)，同時(shí)“良牧”具備模擬作業(yè)功能，學(xué)生可以選擇系統(tǒng)現(xiàn)有的動(dòng)物個(gè)體，作答一些相關(guān)病癥模擬題，讓學(xué)生實(shí)現(xiàn)隨時(shí)隨地的學(xué)習(xí)。

如上所述，畜牧業(yè)紅外熱成像診斷儀貼近實(shí)際需要，且實(shí)用高效、設(shè)備簡(jiǎn)單、易維護(hù)，但其數(shù)據(jù)信息庫(kù)有待進(jìn)一步完善。

5 結(jié)語(yǔ)

畜牧業(yè)紅外熱成像診斷儀可以實(shí)時(shí)、全天候收集被測(cè)區(qū)域的溫度信息，并可設(shè)置溫度報(bào)警閾值，超過(guò)報(bào)警溫度時(shí)將會(huì)及時(shí)發(fā)生報(bào)警，通知值班人員迅速反應(yīng)，解決問(wèn)題。對(duì)于動(dòng)物疾病的預(yù)防和肉質(zhì)健康的保障有了極大的幫助，目前在國(guó)內(nèi)并未得到廣泛應(yīng)用，國(guó)內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)壓力較小，有著較好的發(fā)展前景。