使用FLIR红外热像仪开发了一套自动化奶牛监测系统

随着产业化发展，现代化农场的构成与工厂越来越相似。如今的农场主们花在体力劳动上的时间越来越少，大部分时间都是通过计算机操作。在这种环境下，良好的自动化监测系统对于确保生产质量和持续性而言必不可少。位于瑞典林雪平的Agrican公司意识到这一点，并使用FLIR红外热像仪开发了一套自动化奶牛监测系统。

Agrican的创始人Ellinor Eineren解释道：“现代奶牛业面临的一大难题是奶牛的乳腺炎，乳腺炎是指奶牛乳房中持续出现炎症。这种乳腺传染病存在致命风险，是奶牛最常患的一种疾病，但如果能够早期确诊，则非常容易治疗。”

Eineren认为，传统手工挤奶很容易发现正在恶化的乳腺炎。“乳腺炎的血液加速流动会导致奶牛乳房非正常升温，凭此可判断奶牛乳房的健康状况。农场主们在识别这些症状方面本应有大量的实际经验，但由于现代社会挤奶机取代人工进行挤奶，所以靠经验诊断并非易事。”

上千万的损失

“传统经验无法判断奶牛患病，这对乳业来说是个棘手的问题。乳腺炎给动物带来疼痛和不适，必须用抗生素加以治疗。这样不仅会增加兽药成本，而且根据严格的欧洲规定，在所有抗生素残留物从动物体内排出前，所有挤出的牛奶都不能使用。”     

尽管估计值有一定出入，但是能肯定，欧洲奶牛场的农场主们每年会因奶牛患上乳腺炎而损失上千万。“因此我们开始为这个难题寻找解决方案：一套基于热成像技术的自动早期检测系统。”

Agrican的创始人Ellinor Eineren演示使用红外热像仪对奶牛乳腺炎进行早期检测。

炎症检测工具

世界各地都有兽医使用便携式红外热像仪为家畜检测炎症的案例。作为诊断马、牛、狗、猫等动物的炎症和其他健康问题的工具，红外热像仪受到越来越多动物健康专业人士的欢迎。“但在这些情况下，必须有操作人员在场手动记录这些图像并分析热图像数据。就我所知，没有哪套系统能实现自动化。”

因此Eineren及其公司Agrican开发出一套专利系统，名为CaDDi（Cattle Disease Diagnostics“奶牛疾病诊断”的缩写）。“我们与位于林雪平的FLIR产品经销商Termisk Systemteknik合作测试了这种产品的可行性。合作首先即是测试红外热像仪能否检测出乳腺炎，为此我们使用FLIR P660红外热像仪手动记录奶牛乳房的热图像，并与来自瑞典国家兽医局的兽医共同分析获得的热图像。”

利用先进算法自动分析

Elineren补充道：“下一步就是开发一套能自动完成上述工作的系统。但是说起来容易做起来难。在热图像中，并非每一块热区都代表出现炎症。动物的体温波动是正常现象，而且不同动物的热图像也存在许多细微差异。所以，我们需要更先进的分析方法来防止误报警。”

Termisk Systemteknik的首席执行官Stefan Sjokvist说道：“Termisk Systemteknik分析各类图像（包括热图像）的经验已超过30年。但是这个特殊应用领域依旧是一个艰难的挑战，因为我们需要考虑每只动物特有的热性能，这样才能得到准确结果。”  

FLIR A310红外热像仪

在林雪平附近的一个奶牛场里，Sjokvist 和他的同事将两台FLIR A310红外热像仪安装在挤奶机两侧的牢固防水外壳内。Sjokvist 解释道：“FLIR A310红外热像仪的热灵敏度为50mk，分辨率为320*240像素，足以提供我们用于此应用所需的细节图像和热数据。”

为保护FLIR A310红外热像仪不受奶牛场中不利条件的影响，将其安装在配备自动窗户清洁系统的防水外壳内。

这两台FLIR A310红外热像仪连续6个月都在记录奶牛乳房热图像。通过自动挤奶机上配备的无线射频识别(RIFD)项圈的识别系统，我们建立了每一头奶牛的热图像数据库。“借助该数据库，软件就能确定每只动物的正常热图像。系统能够将每次的新读数与早先记录的数据进行对比，从而准确地检测出表示患有乳腺炎的热异常类型。随着数据库的扩展，这种自学系统的准确性也会相应提升。” 

两台FLIR A310红外热像仪从奶牛两侧记录其乳房图像。

检测其他健康问题

据Sjokvist所说，他们还计划扩展该系统，使其能够检测其他健康问题。“这种技术可以在动物表现出临床症状之前，检测出各种健康问题，例如，其他类型的炎症、神经损伤、骨骼问题或创伤等。”Eieren对此表示同意：“我们现在销售的产品是针对乳腺炎的CaDDi，但将来会开发面向其他疾病和其他动物的模块。我们与瑞典国家兽医局的兽医紧密合作，共同验证我们现有和将要开发的所有模块的准确性。”

比较热成像供应商

“在概念构思的早期阶段，通过比较市场上现有的热成像产品，我们很快了解到其他供应商都没法提供FLIR Systems所提供的如此本轻利厚的解决方案。”