一种新型畜牧业红外热成像诊断仪设计

2022-12-09赵一帆孙伟岩翟婉尧许丞熙

吉林工程技术师范学院学报 2022年11期

关键词：诊断仪家畜测温

赵一帆，孙伟岩，翟婉尧，许丞熙，李毅

(吉林工程技术师范学院,吉林长春 130052)

1 引言

随着规模化、集约化养殖方式的不断发展，传统依靠人力对家畜的疾病检测方法已经不能满足现代化养殖需求。“精准畜牧业”概念的提出为该问题的解决提供了思路，通过对家畜生存环境信息、行为信息、健康信息等的监控，来确定养殖个体的健康状况。

体温是家畜健康状况的重要指标之一。传统测温方式效率低且容易引发病毒传播，不适用于大规模温度测量，而红外热成像技术解决了大规模温度快速测量的难题。

红外热成像通过物体成像，以场形式表达物体的表面温度。其在工业、医学等很多领域已经得到广泛应用[1、2]。本研究对红外热成像测温进行简要介绍，总结其在家畜疾病检测方面的应用，为以后的研究提供依据。

2 畜牧业红外热成像诊断仪的研究背景

新冠疫情到来以前，国内养殖业呈向上发展的趋势，肉类产品的消费逐年上升。国家每年还会从国外进口大量肉类产品，来弥补国内养殖业的缺口，可以想象国内目前对于肉类的需求是非常巨大的。虽然养殖业在迅猛发展，但养殖产业配套的质量保证、顾客服务等管理却没能紧跟发展，经常爆发如禽流感、瘟疫等动物流行疫病，甚至出现人员感染的情况，对社会危险性极大且影响极为恶劣[3]。

另外，诸多经营者为了致富在流动资金不足的条件下，盲目的投入到养殖业中。由于设施设备陈旧老化严重、养殖环境简陋、管理系统上存有很大漏洞，导致在日常生产经营过程中对环境造成严重的污染。同时，相关肉类产品安全无法达到国家标准水平。

3 畜牧业红外热成像诊断仪

3.1 红外热成像技术

物体辐射出波长在2.0-10000μm的电磁波为热红外线。红外线辐射强度会随着温度变化而变化。家畜全身的温度分布具有一定的特点，各部位温度不同热场也不同。身体健康状况异常时，温度会发生明显的变化(高于正常或者低于正常温度)。通过红外热成像设备可以获取温度分布场，准确定位病患处。

红外热成像获取的温度是设备通过能量测量获得的，影响测量精度的因素有距离、环境、操作等多种因素，表面辐射率也对测量精度有较大的影响。对比传统测温手段，红外热成像测温具有精度高、适用性广等优点，并且非接触测温有效避免了接触测温效率低，操作难等问题。

3.2 视觉传感器功能

视觉传感器可以从图像中获取像素，用分辨率表示图像的清晰细腻度，用像素量表示。因此用来进行面部捕捉及体表监测。在捕获图像之后，视觉传感器将其与内存中存储的基准图像进行比较后做出分析。该传感器可实现360°无死角信息捕捉[4]。

3.3 设备工作原理

图1为畜牧业红外热成像诊断仪的设备结构，工作原理如图2所示。待测动物经过红外热成像检测后，如果出现温度异常，设备会发出警报，并将这一情况传输至主机，主机经过数据比对分析得出结论，并给出相应治疗方案。

图1 畜牧业红外热成像诊断仪

图2 畜牧业红外热成像诊断仪的工作原理

4 配套软件

分析软件“良牧”(见图3)可以接收设备检测到的数据，结合现有信息库对异常个体身体状况进行数据式病理诊断，给出准确结果和多种解决方案[5]。

图3 畜牧业红外热成像诊断仪配套分析软件——“良牧”

“良牧”可以作为独立软件进行使用，适用于小型养殖户与畜牧相关专业院校使用。对于小型养殖户而言不需要安装畜牧业红热成像诊断仪。当面临家畜个体产生异常状态时，饲主只需在“良牧”上的查询界面选择自己的养殖规模，家畜的一些体态特征，系统就会提供可能出现的病症，并给出相应的解决方案。而对于畜牧相关专业院校的学生来说，起到的是辅助学习的作用，可以在“良牧”上获取更多有关畜牧业的专业知识与常识，同时“良牧”具备模拟作业功能，学生可以选择系统现有的动物个体，作答一些相关病症模拟题，让学生实现随时随地的学习。

如上所述，畜牧业红外热成像诊断仪贴近实际需要，且实用高效、设备简单、易维护，但其数据信息库有待进一步完善。