隨著產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，現(xiàn)代化農(nóng)場(chǎng)的構(gòu)成與工廠越來越相似。如今的農(nóng)場(chǎng)主們花在體力勞動(dòng)上的時(shí)間越來越少，大部分時(shí)間都是通過計(jì)算機(jī)操作。在這種環(huán)境下，良好的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)于確保生產(chǎn)質(zhì)量和持續(xù)性而言必不可少。位于瑞典林雪平的Agrican公司意識(shí)到這一點(diǎn)，并使用FLIR紅外熱像儀開發(fā)了一套自動(dòng)化奶牛監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
Agrican的創(chuàng)始人Ellinor Eineren解釋道：“現(xiàn)代奶牛業(yè)面臨的一大難題是奶牛乳腺炎疾病。乳腺炎是指奶牛乳房中持續(xù)出現(xiàn)炎癥。這種乳腺傳染病存在致命風(fēng)險(xiǎn)，是奶牛最常患的一種疾病，但如果能夠早期確診，則非常容易治療。通常情況下會(huì)不斷給受感染的奶牛擠奶，確保奶牛乳房中只有少許甚至沒有牛奶積存，從而避免引起感染病的細(xì)菌繁殖。這樣一來，動(dòng)物自身的免疫系統(tǒng)就能在出現(xiàn)乳腺炎臨床癥狀前擺脫細(xì)菌的入侵。”
Eineren認(rèn)為，使用傳統(tǒng)手工的擠奶方法診斷正在惡化的乳腺炎相對(duì)簡(jiǎn)單。“血液加速流動(dòng)造成乳房升溫是感染炎癥的 癥狀，若奶牛乳房升溫便可認(rèn)定其患病。農(nóng)場(chǎng)主們?cè)谧R(shí)別這些癥狀方面本應(yīng)有大量的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，但由于現(xiàn)代社會(huì)擠奶機(jī)取代人工進(jìn)行擠奶，所以靠經(jīng)驗(yàn)診斷并非易事。”
丟棄的牛奶
由于大部分現(xiàn)代奶牛場(chǎng)中不再由人工擠奶，農(nóng)場(chǎng)主就無法感知到乳房升溫這一乳腺炎惡化的跡象。“這對(duì)乳業(yè)來說是個(gè)棘手的問題。乳腺炎給動(dòng)物帶來疼痛和不適，必須用抗生素加以治療。這樣不僅會(huì)增加獸藥成本，而且根據(jù)嚴(yán)格的歐洲規(guī)定，在所有抗生素殘留物從動(dòng)物體內(nèi)排出前，所有擠出的牛奶都不能使用。”
盡管估計(jì)值有一定出入，但是能肯定，歐洲奶牛場(chǎng)的農(nóng)場(chǎng)主們每年會(huì)因奶�；忌先橄傺锥鴵p失上千萬。“平均每位奶農(nóng)每年會(huì)因乳腺炎而損失20,000至60,000歐元，對(duì)此我很震驚。這可不是筆小數(shù)。因此我們開始為這個(gè)難題尋找解決方案：一套基于熱成像技術(shù)的自動(dòng)早期檢測(cè)系統(tǒng)。”
炎癥檢測(cè)工具
全世界都有獸醫(yī)使用便攜式紅外熱像儀為家畜檢測(cè)炎癥。作為診斷馬、牛、狗、貓等動(dòng)物的炎癥和其他健康問題的工具，紅外熱像儀受到越來越多動(dòng)物健康專業(yè)人士的歡迎。“但在這些情況下，必須有操作人員在場(chǎng)手動(dòng)記錄這些圖像并分析熱圖像數(shù)據(jù)。就我所知，沒有哪套系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。”
因此Eineren及其公司Agrican開發(fā)出一套專利系統(tǒng)，名為CaDDi（Cattle Disease Diagnostics“奶牛疾病診斷”的縮寫）。“我們與位于林雪平的FLIR產(chǎn)品經(jīng)銷商Termisk Systemteknik合作測(cè)試了這種產(chǎn)品的可行性。合作第一步即是測(cè)試紅外熱像儀能否檢測(cè)出乳腺炎，為此我們使用FLIR P660紅外熱像儀手動(dòng)記錄奶牛乳房的熱圖像，并與來自瑞典國家獸醫(yī)局的獸醫(yī)共同分析獲得的熱圖像。”
利用先進(jìn)的算法進(jìn)行自動(dòng)分析
Elineren補(bǔ)充道：“下一步就是開發(fā)一套能自動(dòng)完成上述工作的系統(tǒng)。但是說起來容易做起來難。在熱圖像中，并非每一塊熱區(qū)都代表出現(xiàn)炎癥。動(dòng)物的體溫波動(dòng)是正�，F(xiàn)象，而且不同動(dòng)物的熱圖像也存在許多細(xì)微差異。所以，我們需要更先進(jìn)的分析方法來防止誤報(bào)警。在這方面，合作伙伴Termisk Systemteknik提出的專業(yè)意見令我們獲益良多。”
Termisk Systemteknik的首席執(zhí)行官Stefan Sjokvist說道：“Termisk Systemteknik分析各類圖像（包括熱圖像）的經(jīng)驗(yàn)已超過30年。但是這個(gè)特殊應(yīng)用領(lǐng)域依舊是一個(gè)艱難的挑戰(zhàn)，因?yàn)槲覀冃枰紤]每只動(dòng)物特有的熱性能，這樣才能得到精準(zhǔn)結(jié)果。”
FLIR A310紅外熱像儀
在林雪平附近的一個(gè)奶牛場(chǎng)里，Sjokvist 和他的同事將兩臺(tái)FLIR A310紅外熱像儀安裝在擠奶機(jī)兩側(cè)的牢固防水外殼內(nèi)。Sjokvist 解釋道：“FLIR A310紅外熱像儀的熱靈敏度為50mk，分辨率為320*240像素，足以提供我們用于此應(yīng)用所需的細(xì)節(jié)圖像和熱數(shù)據(jù)。”
這兩臺(tái)FLIR A310紅外熱像儀連續(xù)6個(gè)月都在記錄奶牛乳房熱圖像。通過自動(dòng)擠奶機(jī)上配備的無線射頻識(shí)別(RIFD)項(xiàng)圈的識(shí)別系統(tǒng)，我們建立了每一頭奶牛的熱圖像數(shù) 據(jù)庫。“借助該數(shù)據(jù)庫，軟件就能確定每只動(dòng)物的正常熱圖像。系統(tǒng)能夠?qū)⒚看蔚男伦x數(shù)與早先記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，從而準(zhǔn)確地檢測(cè)出表示患有乳腺炎的熱異常類 型。隨著數(shù)據(jù)庫的擴(kuò)展，這種自學(xué)系統(tǒng)的準(zhǔn)確性也會(huì)相應(yīng)提升。”
檢測(cè)其他健康問題
據(jù)Sjokvist所說，他們還計(jì)劃擴(kuò)展該系統(tǒng)，使其能夠檢測(cè)其他健康問題。“這種技術(shù)應(yīng)該能，甚至在動(dòng)物表現(xiàn)出臨床癥狀之前，檢測(cè)出各種健康問題，例如 其他類型的炎癥、神經(jīng)損傷、骨骼問題或創(chuàng)傷。”Eieren對(duì)此表示同意：“我們現(xiàn)在銷售的產(chǎn)品是針對(duì)乳腺炎的CaDDi，但將來會(huì)開發(fā)面向其他疾病和其他動(dòng)物的模塊。我們與瑞典國家獸醫(yī)局的獸醫(yī)緊密合作，共同驗(yàn)證我們現(xiàn)有和將要開發(fā)的所有模塊的準(zhǔn)確性。”
比較熱成像供應(yīng)商
“在概念構(gòu)思的早期階段，通過比較市場(chǎng)上現(xiàn)有的熱成像產(chǎn)品，我們很快了解到其他供應(yīng)商都沒法提供FLIR Systems所提供的如此本輕利厚的解決方案。”
