隨著產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，現(xiàn)代化農(nóng)場的構(gòu)成與工廠越來越相似。如今的農(nóng)場主們花在體力勞動上的時間越來越少，大部分時間都是通過計算機操作。在這種環(huán)境下，良好的自動化監(jiān)測系統(tǒng)對于確保生產(chǎn)質(zhì)量和持續(xù)性而言必不可少。位于瑞典林雪平的Agrican公司意識到這一點，并使用FLIR紅外熱像儀開發(fā)了一套自動化奶牛監(jiān)測系統(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，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簡單。“血液加速流動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)場主們在識別這些癥狀方面本應(yīng)有大量的實際經(jīng)驗，但由于現(xiàn)代社會擠奶機取代人工進行擠奶，所以靠經(jīng)驗診斷并非易事。”
丟棄的牛奶
由于大部分現(xiàn)代奶牛場中不再由人工擠奶，農(nóng)場主就無法感知到乳房升溫這一乳腺炎惡化的跡象。“這對乳業(yè)來說是個棘手的問題。乳腺炎給動物帶來疼痛和不適，必須用抗生素加以治療。這樣不僅會增加獸藥成本，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物體內(nèi)排出前，所有擠出的牛奶都不能使用。”
盡管估計值有一定出入，但是能肯定，歐洲奶牛場的農(nóng)場主們每年會因奶牛患上乳腺炎而損失上千萬。“平均每位奶農(nóng)每年會因乳腺炎而損失20,000至60,000歐元，對此我很震驚。這可不是筆小數(shù)。因此我們開始為這個難題尋找解決方案：一套基于熱成像技術(shù)的自動早期檢測系統(tǒng)。”
炎癥檢測工具
全世界都有獸醫(yī)使用便攜式紅外熱像儀為家畜檢測炎癥。作為診斷馬、牛、狗、貓等動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手動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)能實現(xiàn)自動化。”
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合作測試了這種產(chǎn)品的可行性。合作第一步即是測試紅外熱像儀能否檢測出乳腺炎，為此我們使用FLIR P660紅外熱像儀手動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。”
利用先進的算法進行自動分析
Elineren補充道：“下一步就是開發(fā)一套能自動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。動物的體溫波動是正常現(xiàn)象，而且不同動物的熱圖像也存在許多細(xì)微差異。所以，我們需要更先進的分析方法來防止誤報警。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)驗已超過30年。但是這個特殊應(yīng)用領(lǐng)域依舊是一個艱難的挑戰(zhàn)，因為我們需要考慮每只動物特有的熱性能，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奶牛場里，Sjokvist 和他的同事將兩臺FLIR A310紅外熱像儀安裝在擠奶機兩側(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FLIR A310紅外熱像儀連續(xù)6個月都在記錄奶牛乳房熱圖像。通過自動擠奶機上配備的無線射頻識別(RIFD)項圈的識別系統(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)進行對比，從而準(zhǔn)確地檢測出表示患有乳腺炎的熱異常類 型。隨著數(shù)據(jù)庫的擴展，這種自學(xué)系統(tǒng)的準(zhǔn)確性也會相應(yīng)提升。”
檢測其他健康問題
據(jù)Sjokvist所說，他們還計劃擴展該系統(tǒng)，使其能夠檢測其他健康問題。“這種技術(shù)應(yīng)該能，甚至在動物表現(xiàn)出臨床癥狀之前，檢測出各種健康問題，例如 其他類型的炎癥、神經(jīng)損傷、骨骼問題或創(chuàng)傷。”Eieren對此表示同意：“我們現(xiàn)在銷售的產(chǎn)品是針對乳腺炎的CaDDi，但將來會開發(fā)面向其他疾病和其他動物的模塊。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。”
